JP2012066629A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の姿勢制御の性能の確保と製造コストの低減とを両立することができる車両制御装置を提供すること。
【解決手段】車両制御装置２に、左右それぞれのスタビライザバー１２と一体になって回転可能なスタビライザバーギア２４と、双方のスタビライザバーギア２４と噛み合うピニオンギア２６と、をそれぞれ有する前輪６用及び後輪８用のスタビライザ１０と、双方のスタビライザ１０を連結する連結シャフト３４と、を備え、左右のスタビライザバーギア２４の回転トルクが同相の場合には、ピニオンギア２６が回転することによりスタビライザバーギア２４間で回転を伝達し、回転トルクが逆相の場合には、ピニオンギア２６が停止することによりスタビライザバーギア２４の回転を停止させ、連結シャフト３４は、スタビライザバーギア２４の回転軸を中心としてピニオンギア２６を回転させることによりスタビライザバーギア２４の回転を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

従来の車両では、車両の走行時における乗り心地を確保しつつ、コーナリング時等におけるロール量を低減して安定性を確保するため、スタビライザが設けられているものが多くなっている。このスタビライザは、懸架装置によって車輪が上下方向にストロークした場合に、そのストロークによる車輪の運動を左右の車輪における他方の車輪に伝達することにより、ストロークを規制することなくロール量を抑えることができる。これにより、ロール量の低減と乗り心地の確保とを両立することができる。

さらに、近年では、このスタビライザの性能を向上させて車両の姿勢を積極的に制御するため、左右の車輪間における車輪のストロークの伝達率を、車両の走行状態に応じて変化させているものがある。例えば、特許文献１に記載されたスタビライザ装置では、独立して回転可能な左輪用のスタビライザバーと右輪用のスタビライザバーとを有しており、これらのスタビライザバーは、双方のスタビライザバーに対してギアを介して接続されるモータを有するアクチュエータによって接続されている。これにより、車両の走行状態に応じてモータの作動を制御することにより、スタビライザバー間で回転トルクの伝達率を調節することができ、左右の車輪のストロークの伝達率を車両の走行状態に応じて変化させることによって、走行時の車両の姿勢を制御することができる。

特開２００５−１９３７０７号公報

しかし、このように左右のスタビライザバーをアクチュエータで接続する場合、前後輪の双方のスタビライザに対してそれぞれアクチュエータを設ける必要があり、製造コストが上昇し易くなっている。一方、製造コストの低減を図るため、前輪側、または後輪側のスタビライザにのみアクチュエータを設けて、前輪側または後輪側の一方のスタビライザのみ、左右の車輪のストロークの伝達率を調節するようにした場合、前後輪の一方だけ接地荷重の移動が大きくなり、車両の挙動が不安定になることが考えられる。これらのため、製造コストを抑えつつ、車両の姿勢を適切に制御するのは、大変困難なものとなっていた。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、車両の姿勢制御の性能の確保と製造コストの低減とを両立することのできる車両制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、独立して回転可能な左輪用及び右輪用のスタビライザバーのそれぞれに設けられると共に、前記スタビライザバーと一体になって回転可能なスタビライザバーギアと、双方の前記スタビライザバーギアと噛合い、左輪用及び右輪用の前記スタビライザバーギアで回転方向が同相の場合には回転し、回転方向が逆相の場合には固定される接続ギアと、をそれぞれ有する前輪用及び後輪用のスタビライザと、前輪用及び後輪用の前記スタビライザを連結する連結シャフトと、を備え、前記連結シャフトを車両のロールに応じて回転させることを特徴とする。

また、上記車両制御装置において、前記連結シャフトは、回転することにより前輪用及び後輪用の前記スタビライザの前記接続ギアを回転させることを介して、前記スタビライザバーギアの回転を調節可能に設けられていることが好ましい。

また、上記車両制御装置において、前記連結シャフトには、前記連結シャフトを回転させるアクチュエータが接続されていることが好ましい。

また、上記車両制御装置において、さらに、路面の変位を検出する路面変位検出手段を有しており、前記アクチュエータの制御量は、前記路面変位検出手段で検出した前記路面変位に基づいて算出することが好ましい。

また、上記車両制御装置において、前記アクチュエータの制御量に基づいて、車輪の懸架装置による前記車輪のストローク時における減衰力を制御することが好ましい。

本発明に係る車両制御装置は、車両の姿勢制御の性能の確保と製造コストの低減とを両立することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両制御装置を備える車両の概略図である。 図２は、左右のスタビライザバーの回転トルクの方向が同相である場合における説明図である。 図３は、左右のスタビライザバーの回転トルクの方向が逆相である場合における説明図である。 図４は、リングギアを回転させる場合における説明図である。 図５は、アクチュエータでロール制御を行う場合における説明図である。 図６は、実施形態に係る車両制御装置の変形例であり、減衰力の調節が可能なアブソーバを備える車両の概略図である。 図７は、アクチュエータの制御量に基づいて減衰力の制御を行う場合における説明図である。

以下に、本発明に係る車両制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る車両制御装置を備える車両の概略図である。同図に示し、本実施形態に係る車両制御装置２を備える車両１は、懸架装置５０によって車輪４が支持されている。この懸架装置５０には、伸縮することによりショックを吸収するショックアブソーバ５２が設けられており、このようにショックアブソーバ５２を有する懸架装置５０に支持される車輪４は、車両１の上下方向にストロークすることが可能になっている。また、この車両１は、車輪４が上下方向にストロークした場合に、上下方向の運動を、回転運動、即ち回転トルクに変換するスタビライザバー１２を有している。このスタビライザバー１２は、車両１の左右方向に延びる棒状の部材によって形成されており、車両１が有する各車輪４に対応して設けられている。つまり、スタビライザバー１２は、車両１の左輪に対応する左輪用スタビライザバー１４と、右輪に対応する右輪用スタビライザバー１６とを有しており、左輪用スタビライザバー１４は、左前輪６Ｌと左後輪８Ｌに対応してそれぞれ設けられ、右輪用スタビライザバー１６は、右前輪６Ｒと右後輪８Ｒに対応してそれぞれ設けられている。

これらのように設けられるスタビライザバー１２は、前輪６側と後輪８側とで、共に左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とが略一直線状に配設されている。詳しくは、左輪用スタビライザバー１４は、一端側が左前輪６Ｌ側や左後輪８Ｌ側に位置し、他端側が右輪用スタビライザバー１６に対向して配設されている。同様に、右輪用スタビライザバー１６は、一端側が右前輪６Ｒ側や右後輪８Ｒ側に位置し、他端側が左輪用スタビライザバー１４に対向して配設されている。

また、スタビライザバー１２には、各スタビライザバー１２における車輪４側の端部に、懸架装置５０に接続されると共に、懸架装置５０による車輪４の上下方向の運動を回転トルクに変換してスタビライザバー１２に伝達したり、スタビライザバー１２の回転トルクを上下方向の運動エネルギに変換して懸架装置５０に伝達したりする係合部１８が設けられている。スタビライザバー１２は、この係合部１８が懸架装置５０に接続されることにより、車輪４との間で互いに運動エネルギの伝達を行うことが可能になっている。

また、これらのスタビライザバー１２には、スタビライザバー１２と一体になって回転可能なスタビライザバーギア２４が設けられている。このスタビライザバーギア２４は、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とにおける、互いに双方に対向している側の端部に設けられており、外形が略円錐状の形状で形成される、いわゆるかさ歯車となっている。

このように設けられるスタビライザバーギア２４は、棒状の部材によって形成されるスタビライザバー１２の端部に、回転軸が、スタビライザバー１２の回転軸とほぼ一致する向きで設けられている。このため、左輪用スタビライザバー１４に設けられるスタビライザバーギア２４と右輪用スタビライザバー１６に設けられるスタビライザバーギア２４とは、対向した状態になっている。

また、左輪用スタビライザバー１４に設けられるスタビライザバーギア２４と右輪用スタビライザバー１６に設けられるスタビライザバーギア２４との間には、双方のスタビライザバーギア２４と噛み合うことにより、双方のスタビライザバーギア２４を接続する接続ギアであるピニオンギア２６が配設されている。このピニオンギア２６は、スタビライザバーギア２４と同様にかさ歯車となっており、回転軸がスタビライザバーギア２４の回転軸とは異なる方向になって回転可能に設けられている。詳しくは、ピニオンギア２６は、回転軸がスタビライザバーギア２４の回転軸に直交する向きで配設されており、左輪用スタビライザバー１４のスタビライザバーギア２４と右輪用スタビライザバー１６のスタビライザバーギア２４との双方と噛み合っている。また、このように設けられるピニオンギア２６は、２つのスタビライザバーギア２４の間に２つが配設されている。なお、ピニオンギア２６の数は２つ以外でもよく、２つのスタビライザバーギア２４の間で、回転トルクを適切に伝達することができれば、その個数は２つ以外でもよい。

また、ピニオンギア２６は、ギアケース３０によって支持されており、スタビライザバーギア２４も、このギアケース３０に内設されている。また、このように設けられるギアケース３０には、外側部分にリングギア２８が設けられている。このリングギア２８は、回転軸がスタビライザバーギア２４の回転軸とほぼ一致する向きで、ギアケース３０の外周に設けられている。このため、リングギア２８とギアケース３０及びピニオンギア２６は、リングギア２８の回転軸を中心として一体に回転可能に設けられている。

これらのように、スタビライザバーギア２４、ピニオンギア２６、リングギア２８は、ギアケース３０によって一体に設けられることによりギアボックスとして構成されており、前輪６側のスタビライザバー１２と後輪８側のスタビライザバー１２とに対して、それぞれ設けられている。このうち、前輪６側のスタビライザバー１２に対して設けられるギアボックスは前輪側ギアボックス２０となっており、後輪８側のスタビライザバー１２に対して設けられるギアボックスは後輪側ギアボックス２２となっている。また、前輪６用のスタビライザ１０は、この前輪側ギアボックス２０と前輪６側のスタビライザバー１２とによって設けられており、同様に後輪８用のスタビライザ１０は、後輪側ギアボックス２２と後輪８側のスタビライザバー１２とによって設けられている。

また、これらの前輪６用のスタビライザ１０と後輪８用のスタビライザ１０とは、連結シャフト３４によって連結されている。詳しくは、この連結シャフト３４は、車両１の前後方向に延びる棒状の部材によって形成されており、その両端にはリングギア２８と噛み合う連結シャフトギア３６が設けられている。この連結シャフトギア３６は、連結シャフト３４の前端に、前輪側ギアボックス２０のリングギア２８と噛み合う連結シャフトギア３６が設けられており、連結シャフト３４の後端に、後輪側ギアボックス２２のリングギア２８と噛み合う連結シャフトギア３６が設けられている。

連結シャフト３４は、このように両端の連結シャフトギア３６と、前輪側ギアボックス２０のリングギア２８と後輪側ギアボックス２２のリングギア２８とのそれぞれに噛み合うことにより、前輪側ギアボックス２０及び後輪側ギアボックス２２に連結されている。また、このように前輪側ギアボックス２０と後輪側ギアボックス２２とが、それぞれ連結シャフト３４に連結されることにより、前輪６用のスタビライザ１０と後輪８用のスタビライザ１０とは、連結シャフト３４によって連結されている。

また、この車両１には、スタビライザ１０の作動状態を制御することができるアクチュエータ４０が設けられている。このアクチュエータ４０は、例えば電気によって作動する電動モータ等、任意の運動エネルギを発生させることのできる装置が用いられている。このように設けられるアクチュエータ４０には、当該アクチュエータ４０で発生した運動エネルギ、具体的には回転トルクを外部に伝達することのできるアクチュエータギア４２が設けられており、連結シャフト３４には、このアクチュエータギア４２と噛み合う制御用ギア３８が設けられている。これにより、アクチュエータ４０で発生した回転トルクは、アクチュエータギア４２及び制御用ギア３８を介して、連結シャフト３４に伝達可能になっている。

さらに、車両１には、車体に対する路面の変位としてばね下加速度を検出する路面変位検出手段であるばね下加速度センサ５４が設けられている。このばね下加速度センサ５４は、各車輪４に対応して設けられており、ばね下加速度を車輪４ごとに独立して検出することが可能になっている。

また、アクチュエータ４０及びばね下加速度センサ５４は、アクチュエータ４０を制御可能なＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）６０に接続されている。アクチュエータ４０は、ばね下加速度センサ５４の検出結果等に基づいてＥＣＵ６０で制御することにより、任意の回転トルクを発生することができる。なお、ＥＣＵ６０のハード構成は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部等を備えた公知の構成であるため、説明は省略する。また、ＥＣＵ６０は、アクチュエータ４０専用のＥＣＵ６０として設けられていてもよく、または、他の装置も制御可能なＥＣＵ６０の機能の一部として、アクチュエータ４０も制御可能に設けられていてもよい。

この実施形態に係る車両制御装置２は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両１の走行時に車輪４が上下方向にストロークした場合、この上下方向の動きによる運動エネルギは、懸架装置５０に接続されるスタビライザバー１２の係合部１８からスタビライザバー１２に伝達され、入力される。係合部１８からスタビライザバー１２に入力された上下方向の運動エネルギは、スタビライザバー１２で回転トルクに変換されるが、このスタビライザバー１２における車輪４側の端部の反対側の端部には、スタビライザバーギア２４が設けられている。このため、車輪４の上下方向の運動エネルギが変換された回転トルクは、スタビライザバーギア２４にも伝達される。

スタビライザバーギア２４には、このように回転トルクが伝達されるが、このスタビライザバーギア２４は、ピニオンギア２６と噛み合っている。このため、スタビライザバーギア２４の回転トルクは、ピニオンギア２６に伝達される。

ここで、このピニオンギア２６は、ギアケース３０によって支持されているが、ギアケース３０は、ギアケース３０の回転と共に回転をする、連結シャフト３４やアクチュエータ４０を含む回転体の回転抵抗により、または、アクチュエータ４０によって、この回転体の回転を意図的に停止させることにより、通常時は回転せず、停止状態が維持される。このため、スタビライザバーギア２４からピニオンギア２６に回転トルクが伝達された場合でも、ピニオンギア２６はリングギア２８の回転軸を中心とする回転方向への回転が規制される。

車両１の通常の走行時は、このようにギアケース３０の回転は規制されるが、ギアケース３０の回転が規制されている場合、左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向によって、スタビライザ１０は異なった動きをする。具体的には、左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向が、同相の場合と逆相の場合とで、スタビライザ１０は異なった動きをする。

図２は、左右のスタビライザバーの回転トルクの方向が同相である場合における説明図である。まず、左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向が同相の場合について説明すると、この場合における同相とは、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とで、回転トルクの方向が反対方向の状態を示している。

つまり、左右のスタビライザバー１２には、共にスタビライザバーギア２４が設けられており、左輪用スタビライザバー１４のスタビライザバーギア２４と右輪用スタビライザバー１６のスタビライザバーギア２４との間には、ピニオンギア２６が介在している。このピニオンギア２６は、双方のスタビライザバーギア２４と噛み合うと共に、回転軸が、スタビライザバーギア２４の回転軸と直交する向きで設けられている。このため、スタビライザバーギア２４からピニオンギア２６に回転トルクが伝達された場合、ピニオンギア２６に入力された力の向きは、当該スタビライザバーギア２４が位置する側の反対側では、反対向きの力になる。

例えば、ピニオンギア２６を回転軸の方向から見た場合においてピニオンギア２６が回転した場合、ピニオンギア２６の左側の位置と右側の位置とでは、上下方向の移動方向が反対方向になる。このため、左右のスタビライザバー１２に設けられるスタビライザバーギア２４のうちの一方から回転トルクが入力された場合、この入力された力が、ピニオンギア２６の回転を介して他方のスタビライザバーギア２４に伝達される場合には、回転方向が反対方向の力となって伝達される。

このように、左右のスタビライザバー１２で、回転トルクの方向が反対方向になる場合、この回転トルクがスタビライザバーギア２４からピニオンギア２６に入力される際におけるピニオンギア２６の回転方向は、同じ方向になる。つまり、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とで、回転トルクの方向が互いに反対方向の場合、双方のスタビライザバー１２の回転トルクの方向は同相になっている。換言すると、ピニオンギア２６は、スタビライザバーギア２４の回転トルクが左輪用及び右輪用のスタビライザバーギア２４で同相の場合には、ピニオンギア２６の回転軸を中心として回転することにより、スタビライザバーギア２４間で回転方向を反対方向にして回転を伝達する。

左右のスタビライザバー１２の回転トルクが同相の場合には、左右のスタビライザバー１２間で反力が発生しないため、路面の凹凸によって車輪４に上下方向の入力があった場合、車輪４は上下方向にスムーズに動く。このため、路面の凹凸によるショックが吸収される。

図３は、左右のスタビライザバーの回転トルクの方向が逆相である場合における説明図である。次に、左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向が逆相の場合について説明すると、この場合における逆相とは、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とで、回転トルクの方向が同じ方向の状態を示している。

つまり、ピニオンギア２６を回転軸の方向から見た場合においてピニオンギア２６が回転する場合、ピニオンギア２６の左側の位置と右側の位置とでは、上下方向の移動方向が反対方向になるが、左右のスタビライザバー１２のスタビライザバーギア２４から、同じ方向の回転トルクがピニオンギア２６に入力される場合、入力される力の方向は、ピニオンギア２６の左側の位置と右側の位置とで上下方向の向きが同じ方向になる。

換言すると、左右のスタビライザバー１２で回転トルクの方向が同じ方向の場合、左輪用スタビライザバー１４のスタビライザバーギア２４からピニオンギア２６に回転トルクが入力される場合におけるピニオンギア２６の回転方向と、右輪用スタビライザバー１６のスタビライザバーギア２４からピニオンギア２６に回転トルクが入力される場合におけるピニオンギア２６の回転方向とでは、互いに反対方向になる。

このため、この場合、左右のスタビライザバー１２からピニオンギア２６に入力される力は、互いに他方の力の反力となって入力されるので、ピニオンギア２６は回転せずに停止した状態になる。このように、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６とで、回転トルクの方向が同じ方向の場合、双方のスタビライザバー１２の回転トルクの方向は逆相になっている。換言すると、ピニオンギア２６は、スタビライザバーギア２４の回転トルクが左輪用及び右輪用のスタビライザバーギア２４で逆相の場合には、ピニオンギア２６の回転軸を中心とする回転が停止することによりスタビライザバーギア２４の回転を停止させる。

車両１の通常の走行時においてギアケース３０の回転が規制されている場合には、これらのように、左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向によって特性が異なっており、左右同相入力の場合は、ピニオンギア２６が回転して力を逃がすため、スタビライザバー１２間で反力は発生しない。また、左右逆相入力の場合は、ピニオンギア２６の回転が停止することによりスタビライザバーギア２４も回転しなくなるため、左右のスタビライザバー１２に入力された回転トルクは逃げ場が無い状態になる。これにより、スタビライザバー１２が捩れて、反力を発生する。

左右のスタビライザバー１２の回転トルクが逆相の場合には、このように左右のスタビライザバー１２間で反力が発生するため、懸架装置５０によって上下方向にストロークすることが可能な車輪４は、ストロークが制限される。このため、左右のスタビライザバー１２の回転トルクが逆相の場合は、車輪４はストロークし難くなる。

図４は、リングギアを回転させる場合における説明図である。ギアケース３０の回転が停止し、リングギア２８の回転が停止している場合には、このように左右のスタビライザバー１２に入力される回転トルクの方向によってスタビライザ１０の動作の状態が異なるが、ギアケース３０は回転可能に設けられており、ギアケース３０を回転させることにより、さらに異なる動作を行わせることができる。つまり、前輪側ギアボックス２０と後輪側ギアボックス２２とには、双方のリングギア２８に噛み合う連結シャフトギア３６を有する連結シャフト３４が連結されている。また、連結シャフト３４には、アクチュエータ４０に設けられているアクチュエータギア４２と噛み合う制御用ギア３８が設けられている。このため、アクチュエータ４０を作動させて回転トルクを発生させた場合、この回転トルクはアクチュエータギア４２及び制御用ギア３８を介して連結シャフト３４に入力される。

このように、連結シャフト３４に回転トルクが入力された場合、この回転トルクは、連結シャフトギア３６を介してリングギア２８に伝達される。これにより、リングギア２８は回転する。また、このリングギア２８は前輪側ギアボックス２０や後輪側ギアボックス２２のギアケース３０と一体に設けられているため、リングギア２８が回転した場合には、このリングギア２８の回転に伴ってギアケース３０も回転する。ギアケース３０は、ピニオンギア２６を支持しているため、ギアケース３０が回転した場合、ギアケース３０と共にピニオンギア２６も回転する。このようにギアケース３０と共にピニオンギア２６が回転する場合における回転軸は、ピニオンギア２６自体の回転軸ではなく、リングギア２８の回転軸を中心として回転する。

このリングギア２８の回転軸は、スタビライザバーギア２４の回転軸とほぼ一致しているので、ピニオンギア２６がリングギア２８の回転軸を中心として回転する場合には、ピニオンギア２６は、スタビライザバーギア２４の回転軸を中心として回転することになる。このため、ピニオンギア２６が、ギアケース３０と共に回転した場合、この回転は、スタビライザバーギア２４を介して左右のスタビライザバー１２に伝達される。

スタビライザバー１２は、車輪４が上下方向にストロークすることによる運動エネルギを回転トルクに変換し、左右の車輪４の動きに応じてそのまま回転したり、車輪４側から入力される回転トルクに対して反力を発生したりするが、ピニオンギア２６が、ギアケース３０と共に回転した場合における回転は、回転トルクとしてスタビライザバーギア２４を介してスタビライザバー１２に伝達される。その際に、この回転トルクは、左右のスタビライザバー１２の状態に応じて、スタビライザバー１２の回転トルクを強めたり、反対に回転トルクを弱めたりする作用をする。

つまり、ピニオンギア２６からスタビライザバー１２に伝達される回転トルクは、力の方向が、車輪４の上下方向の運動によってスタビライザバー１２で発生する回転トルクの方向と反対方向の場合、スタビライザバー１２の回転トルクを強める作用をする。このため、この場合は、車輪４の上下方向の運動に対するスタビライザバー１２から車輪４の方向への反力が大きくなる。

反対に、ピニオンギア２６からスタビライザバー１２に伝達される回転トルクは、力の方向が、車輪４の上下方向の運動によってスタビライザバー１２で発生する回転トルクの方向と同じ場合、スタビライザバー１２の回転トルクを弱める作用をする。このため、この場合は、車輪４の上下方向の運動に対するスタビライザバー１２から車輪４の方向への反力が小さくなり、車輪４は動き易くなる。

これらのように、アクチュエータ４０を作動させて連結シャフト３４を回転させ、リングギア２８を回転させた場合、車輪４の上下方向に対するスタビライザバー１２の反力が変化する。これにより、例えば、車両１がコーナリングを行う際に、コーナリングの外側に位置する車輪４に対応するスタビライザバー１２の反力を大きくすることにより、コーナリング時におけるロール量を低減し、ロール角を小さくすることができる。車両１の走行時には、このようにアクチュエータ４０を作動させることにより、ロール角を制御し、車両１の姿勢を制御することができる。

つまり、アクチュエータ４０で発生した回転トルクを前輪側ギアボックス２０及び後輪側ギアボックス２２に伝達する連結シャフト３４は、車両１のロールに応じて前輪６用及び後輪８用のスタビライザ１０のピニオンギア２６をスタビライザバーギア２４の回転軸を中心として回転させることにより、スタビライザバーギア２４の回転を調節することができる。これにより、スタビライザバー１２から車輪４の方向への反力を調節することができ、ロール角を調節することができるため、走行時における車両１の姿勢を制御することができる。

図５は、アクチュエータでロール制御を行う場合における説明図である。車両１の走行時には、アクチュエータ４０を制御することにより、ロール角を制御することができるが、次に、このように、アクチュエータ４０によってロール角を制御する場合における手順について説明する。

本実施形態に係る車両制御装置２でロール角の制御を行う場合は、まず、ばね下の上下Ｇから、路面の変位として用いられるばね下の変位を、前後輪の同相ロール角と逆相ロール角の２成分に分離する。このため、ばね下Ｇ、即ち、ばね下加速度を、車輪４ごとに検出する（Ｓｔｅｐ１）。具体的には、左前輪６Ｌのばね下加速度Ａｕｆｌ（ＳＴ１−１）、右前輪６Ｒのばね下加速度Ａｕｆｒ（ＳＴ１−２）、左後輪８Ｌのばね下加速度Ａｕｒｌ（ＳＴ１−３）、右後輪８Ｒのばね下加速度Ａｕｒｒ（ＳＴ１−４）を、それぞれ独立して検出する。このばね下加速度は、車体に対する相対的な路面の変位として、各車輪４に対応して設けられるばね下加速度センサ５４によって車輪４ごとに独立して検出する。

次に、検出したばね下加速度に基づいて、前後輪の同相ロール角と逆相ロール角とをそれぞれ算出する（Ｓｔｅｐ２）。これらのロール角を算出する場合には、まず、前輪６側と後輪８側のロール角の加速度を、それぞれ算出する。このようにロール角の加速度を算出する場合において、前輪６側のロール角の加速度を算出する場合は、（Ａｕｆ＝Ａｕｆｒ−Ａｕｆｌ）を演算することにより、前輪ロール角加速度Ａｕｆを算出する（ＳＴ２−１）。同様に、後輪８側のロール角の加速度を算出する場合は、（Ａｕｒ＝Ａｕｒｒ−Ａｕｒｌ）を演算することにより、後輪ロール角加速度Ａｕｒを算出する（ＳＴ２−２）。

次に、これらのように算出した前輪ロール角加速度Ａｕｆと後輪ロール角加速度Ａｕｒとを用いて、前後輪の同相分のロール角と逆相分のロール角とを算出する。このうち、同相分のロール角を算出する場合には、まず、｛（Ａｕｆ＋Ａｕｒ）／２｝を演算することにより、前後輪の同相分の加速度を算出する（ＳＴ２−３）。さらに、この前後輪の同相分の加速度を２回積分することによって、前後輪同相ロール角θｒｉを算出する（ＳＴ２−４）。

また、逆相分のロール角を算出する場合には、まず、｛（Ａｕｆ−Ａｕｒ）／２｝を演算することにより、前後輪の逆相分の加速度を算出する（ＳＴ２−５）。さらに、この前後輪の逆相分の加速度を２回積分することによって、前後輪逆相ロール角θｒａを算出する（ＳＴ２−６）。これらの演算を行うことにより、車輪４ごとにばね下加速度を検出することによって取得したばね下の変位、即ち、車体に対する路面の変位を、前後輪同相ロール角θｒｉと前後輪逆相ロール角θｒａとの２成分に分離する。

次に、算出した前後輪同相ロール角θｒｉと前後輪逆相ロール角θｒａとを用いて、同相成分によるロール角と、静的な力の釣り合いから逆相成分によるロール角とを算出する（Ｓｔｅｐ３）。具体的には、同相成分のロール制御角と、逆相成分のロール制御角とを算出する。これらのロール制御角のうち、同相成分ロール制御角θｒｉは、前後輪同相ロール角θｒｉをそのまま用いる（ＳＴ３−１）。これに対し、逆相成分ロール制御角は、前後輪逆相ロール角θｒａと、この前後輪逆相ロール角θｒａに対して静的な力の釣り合いが取れる前輪６側のロール剛性Ｇｒｆ及び後輪８側のロール剛性Ｇｒｒとを用いて、｛（Ｇｒｆ−Ｇｒｒ）θｒａ／（Ｇｒｆ＋Ｇｒｒ）｝を演算することにより算出する（ＳＴ３−２）。なお、この演算に用いられる前輪側ロール剛性Ｇｒｆと後輪側ロール剛性Ｇｒｒとは、車両１の特性を示す規定値として予め設定され、ＥＣＵ６０の記憶部に記憶されている。

次に、同相成分ロール制御角と逆相成分ロール制御角とを足し合わせ、ロール角が０となるアクチュエータ制御角を算出する（Ｓｔｅｐ４）。このため、まず、｛θｒｉ＋（Ｇｒｆ−Ｇｒｒ）θｒａ／（Ｇｒｆ＋Ｇｒｒ）｝を演算して同相成分ロール制御角と逆相成分ロール制御角とを足し合わせ、ロール制御角を算出する（ＳＴ４−１）。次に、算出したロール制御角を実現できるアクチュエータ制御角θａｃｔを算出する（ＳＴ４−２）。これにより、ロール角を０にするためにアクチュエータ制御角θａｃｔを算出し、アクチュエータ４０の制御角がこのアクチュエータ制御角θａｃｔになるように、アクチュエータ４０を作動させる。このように、アクチュエータ４０の制御量として制御角を使用して、アクチュエータ４０を制御する。

以上の車両制御装置２は、車両１の前輪６側と後輪８側とに設けられるスタビライザ１０に、スタビライザバー１２と一体になって回転可能なスタビライザバーギア２４と、スタビライザバーギア２４の回転軸に対して直交する回転軸を有し、左輪側及び右輪側の双方のスタビライザバーギア２４と噛み合うピニオンギア２６と、を設けている。これにより、ピニオンギア２６は、スタビライザバーギア２４の回転トルクが左輪用及び右輪用のスタビライザバーギア２４で同相の場合には、ピニオンギア２６自身が回転することによりスタビライザバーギア２４間で回転を伝達することができ、スタビライザバーギア２４の回転トルクが逆相の場合には、ピニオンギア２６の回転が停止することにより、スタビライザバーギア２４の回転を停止させることができる。従って、スタビライザバーギア２４同士の回転トルクの状態、即ち、左輪用スタビライザバー１４と右輪用スタビライザバー１６との回転トルクの状態に応じて、この回転トルクに対するスタビライザバー１２の反力を異ならせることができ、車輪４の上下方向のストロークに対する反力を異ならせることができる。

また、前輪６用及び後輪８用のスタビライザ１０は、前輪側ギアボックス２０と後輪側ギアボックス２２とのそれぞれのリングギア２８に連結シャフト３４と連結シャフト３４の連結シャフトギア３６を噛み合わせることにより、連結シャフト３４によって連結しており、連結シャフト３４は、回転可能に設けられている。これにより、連結シャフト３４を車両１のロールに応じて回転させることにより、スタビライザバー１２の反力を調節することができ、車輪４の上下方向のストロークに対する反力を、車両１のロールに応じて調節することにより、ロール角を調節することができる。

また、車両１のロール角を調節する際には、前後のスタビライザ１０に接続された連結シャフト３４を回転させることのみによって調節することができるため、前後のスタビライザ１０のそれぞれにモータ等の駆動源を設けることなく、車両１のロール角を調節することができる。これらの結果、車両１の姿勢制御の性能の確保と製造コストの低減とを両立することができる。

また、連結シャフト３４は、回転することにより前輪６用及び後輪８用のスタビライザ１０のピニオンギア２６を回転させることを介して、スタビライザバーギア２４の回転を調節可能に設けられている。つまり、連結シャフト３４は、回転することによって前輪６用及び後輪８用のスタビライザ１０のピニオンギア２６を、スタビライザバーギア２４の回転軸を中心として回転させることができ、これに伴い、スタビライザバーギア２４の回転を調節することが可能に設けられている。従って、連結シャフト３４を回転させることによってスタビライザバー１２の反力を調節する際に、より確実に調節することができ、このスタビライザバー１２の反力を調節することによって、車両１のロール角を、より確実に調節することができる。この結果、製造コストの低減の低減を図りつつ、より確実に車両１の姿勢制御の性能を確保することができる。

また、連結シャフト３４には、連結シャフト３４を回転させるアクチュエータ４０が接続されているため、連結シャフト３４に、より確実に任意の回転を行わせることができる。従って、１つのアクチュエータ４０のみで、前後のスタビライザ１０の作動を調節することができ、前輪６側と後輪８側とで、車両１のロール角を調節することができる。この結果、車両１の姿勢制御の性能の確保と製造コストの低減とを、より確実に両立することができる。

また、アクチュエータ４０を制御する際には、ばね下加速度センサ５４で検出したばね下加速度に基づいてアクチュエータ制御角θａｃｔを算出し、このアクチュエータ制御角θａｃｔを制御量として制御するため、高い精度でロール角を制御することができる。この結果、より適切に車両１の姿勢制御を行うことができる。

また、ロール角の制御を行う場合には、アクチュエータ４０の動力が連結シャフト３４を介して前輪６側のスタビライザ１０と後輪８側のスタビライザ１０との双方で制御を行うため、前輪６側と後輪８側との双方で、接地荷重を移動させることができる。これにより、ロール角の制御時に車両１の挙動が不安定になることを抑制することができる。この結果、製造コストの低減を図りつつ、より確実に車両１の姿勢制御の性能を確保することができる。

図６は、実施形態に係る車両制御装置の変形例であり、減衰力の調節が可能なアブソーバを備える車両の概略図である。なお、上述した車両制御装置２では、スタビライザバー１２の回転状態を調節することのみによって車両１の姿勢を制御しているが、他の装置の制御も含めて、車両１の姿勢を制御してもよい。例えば、懸架装置５０に設けられるショックアブソーバが、減衰力を任意に変化させることができる減衰力可変アブソーバ５６の場合には、減衰力可変アブソーバ５６の減衰力の制御を、スタビライザ１０の制御に基づいて行ってもよい。つまり、スタビライザ１０の制御のみでは車輪４の接地荷重変動が発生する場合があるため、その荷重変動を打ち消すように、減衰力可変アブソーバ５６の制御を行うことにより、乗心地をさらに向上させる制御を行ってもよい。この場合、減衰力可変アブソーバ５６はＥＣＵ６０に接続され、アクチュエータ４０の制御と共に減衰力可変アブソーバ５６もＥＣＵ６０で制御することにより、減衰力を変化させる。

図７は、アクチュエータの制御量に基づいて減衰力の制御を行う場合における説明図である。減衰力可変アブソーバ５６の減衰力の制御をスタビライザ１０の制御に基づいて行う場合には、まず、前輪６側のスタビライザ１０の捩れトルクを算出する（Ｓｔｅｐ５）。具体的には、スタビライザ１０の制御時に算出した前後輪逆相ロール角θｒａから、逆相成分ロール制御角｛（Ｇｒｆ−Ｇｒｒ）θｒａ／（Ｇｒｆ＋Ｇｒｒ）｝を減算して、前輪側スタビ捩れ角θｓｆを算出する（ＳＴ５−１）。次に、算出した前輪側スタビ捩れ角θｓｆと前輪側ロール剛性Ｇｒｆとを用いて、前輪６側のスタビ捩れトルクＴｓｆを算出する（ＳＴ５−２）。この算出は、（Ｔｓｆ＝θｓｆ×Ｇｒｆ）を演算することにより行う。これにより、前輪６側のスタビライザ１０の捩れトルクであるスタビ捩れトルクＴｓｆを算出する。

次に、前輪６と後輪８との接地トルク変動を算出する（Ｓｔｅｐ６）。この接地トルク変動の算出は、まず、前輪側ロール剛性Ｇｒｆと、スタビライザ１０の制御時に算出したアクチュエータ制御角θａｃｔとを用いて、スタビライザ１０の制御によって発生する前輪６側の発生トルクＴｃｆを算出する（ＳＴ６−１）。この算出は、（Ｔｃｆ＝Ｇｒｆ×θａｃｔ）を演算することにより行う。これにより、スタビライザ１０の制御による前輪側発生トルクＴｃｆを算出する。同様に、後輪側ロール剛性Ｇｒｒと、スタビライザ１０の制御時に算出したアクチュエータ制御角θａｃｔとを用いて、スタビライザ１０の制御によって発生する後輪８側の発生トルクＴｃｒを算出する（ＳＴ６−２）。この算出は、（Ｔｃｒ＝Ｇｒｒ×θａｃｔ）を演算することにより行う。これにより、スタビライザ１０の制御による後輪側発生トルクＴｃｒを算出する。

次に、このように算出したスタビライザ１０の制御による前輪側発生トルクＴｃｆと、スタビ捩れトルクＴｓｆとを用いて、スタビライザ１０を制御することによる前輪６側の接地トルクの変動Ｔｔｆを算出する（ＳＴ６−３）。この算出は、（Ｔｔｆ＝Ｔｓｆ＋Ｔｃｆ）を演算することにより行う。これにより、スタビライザ１０を制御することによる前輪側接地トルク変動Ｔｔｆを算出する。同様に、スタビライザ１０の制御による後輪側発生トルクＴｃｒと、スタビ捩れトルクＴｓｆとを用いて、スタビライザ１０を制御することによる後輪８側の接地トルクの変動Ｔｔｒを算出する（ＳＴ６−４）。この算出は、（Ｔｔｒ＝Ｔｓｆ＋Ｔｃｒ）を演算することにより行う。これにより、スタビライザ１０を制御することによる後輪側接地トルク変動Ｔｔｒを算出する。これにより、スタビライザ１０を制御することによる前輪６と後輪８との接地トルク変動を算出する。

次に、算出したスタビライザ１０を制御することによる前輪側接地トルク変動Ｔｔｆと後輪側接地トルク変動Ｔｔｒとに基づいて、減衰力可変アブソーバ５６の発生力を算出する（Ｓｔｅｐ７）。このように、減衰力可変アブソーバ５６の発生力を算出する場合には、まず、スタビライザ１０を制御することによる各車輪４の接地荷重の変動を算出する。このように、接地荷重の変動を算出する場合には、スタビライザ１０を制御することによる前輪側接地トルク変動Ｔｔｆより、左前輪６Ｌの接地荷重変動Ｆｆｌと、右前輪６Ｒの接地荷重変動Ｆｆｒとを算出する（ＳＴ７−１、ＳＴ７−２）。同様に、スタビライザ１０を制御することによる後輪側接地トルク変動Ｔｔｒより、左後輪８Ｌの接地荷重変動Ｆｒｌと、右後輪８Ｒの接地荷重変動Ｆｒｒとを算出する（ＳＴ７−３、ＳＴ７−４）。

次に、これらの接地荷重変動に基づいて、各車輪４に対応する減衰力可変アブソーバ５６の発生力を算出する。ここで、減衰力可変アブソーバ５６は、スタビライザ１０を制御することによる各車輪４の接地荷重変動を打ち消すことができる力を発生させる。このため、各車輪４のアブソーバ発生力は、それぞれの車輪４の接地荷重変動に基づいて算出し、接地荷重変動の反力を、アブソーバ発生力として算出する。従って、左前輪６Ｌのアブソーバ発生力は、（−Ｆｆｌ）として算出し（ＳＴ７−５）、右前輪６Ｒのアブソーバ発生力は、（−Ｆｆｒ）として算出する（ＳＴ７−６）。同様に、左後輪８Ｌのアブソーバ発生力は、（−Ｆｒｌ）として算出し（ＳＴ７−７）、右後輪８Ｒのアブソーバ発生力は、（−Ｆｒｒ）として算出する（ＳＴ７−８）。

なお、このようにして算出したアブソーバ発生力が、減衰力可変アブソーバ５６で発生可能な最大力を超える場合には、減衰力可変アブソーバ５６で発生させることができる最大値を、アブソーバ発生力として選択する。減衰力可変アブソーバ５６を制御する際には、このように車輪４ごとに算出したアブソーバ発生力を発生させることができるように制御する。これにより、スタビライザ１０を制御することによって発生する接地荷重変動を、減衰力可変アブソーバ５６によって打ち消す。

このように、懸架装置５０による車輪４のストローク時における減衰力可変アブソーバ５６の減衰力を、アクチュエータ４０の制御量に基づいて制御することにより、スタビライザ１０の制御時における接地荷重の変動によって発生する振動等を抑制することができる。つまり、スタビライザ１０を制御した場合には、車輪４のストロークに対する反力を変化させるため、車輪４の接地荷重が変化する。このため、スタビライザ１０の制御時には、この接地荷重の変化に起因して横方向の振動やヨー振動が発生する場合があるが、接地荷重の変動を打ち消す減衰力を減衰力可変アブソーバ５６で発生させることにより、これらの振動を低減させることができる。この結果、車両１の走行時における乗心地を悪化させることなく、適切に車両１の姿勢制御を行うことができる。

また、上述した車両制御装置２では、ばね下加速度センサ５４で検出するばね下加速度のみに基づいてロール角の制御を行っているが、ロール角の制御は、ばね下加速度以外に基づいて行ってもよい。例えば、ロール角の制御は、運転者が操作するハンドルの操舵角や操舵速度、車速、各車輪４の車輪速等に基づいて行ってもよい。ロール角を制御する場合には、これらのように、ロールに影響がある車両１の走行状態に基づいてアクチュエータ４０を制御することにより、前輪６側と後輪８側との双方で、ロール角の制御を行うことができる。これにより、ロール角の制御を、１つのアクチュエータ４０を制御することのみにより行うことができるため、製造コストの低減を図りつつ、より確実に車両１の姿勢制御の性能を確保することができる。

以上のように、本発明に係る車両制御装置は、スタビライザによって姿勢を調節する車両に有用であり、特に、車輪の動きに対するスタビライザの反力を制御する場合に適している。

１ 車両
２ 車両制御装置
４ 車輪
６ 前輪
８ 後輪
１０ スタビライザ
１２ スタビライザバー
１４ 左輪用スタビライザバー
１６ 右輪用スタビライザバー
２４ スタビライザバーギア
２６ ピニオンギア
２８ リングギア
３０ ギアケース
３４ 連結シャフト
３６ 連結シャフトギア
４０ アクチュエータ
５０ 懸架装置
５４ ばね下加速度センサ
５６ 減衰力可変アブソーバ
６０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 独立して回転可能な左輪用及び右輪用のスタビライザバーのそれぞれに設けられると共に、前記スタビライザバーと一体になって回転可能なスタビライザバーギアと、
   双方の前記スタビライザバーギアと噛合い、左輪用及び右輪用の前記スタビライザバーギアで回転方向が同相の場合には回転し、回転方向が逆相の場合には固定される接続ギアと、
   をそれぞれ有する前輪用及び後輪用のスタビライザと、
   前輪用及び後輪用の前記スタビライザを連結する連結シャフトと、
   を備え、
   前記連結シャフトを車両のロールに応じて回転させることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記連結シャフトは、回転することにより前輪用及び後輪用の前記スタビライザの前記接続ギアを回転させることを介して、前記スタビライザバーギアの回転を調節可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記連結シャフトには、前記連結シャフトを回転させるアクチュエータが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. さらに、路面の変位を検出する路面変位検出手段を有しており、
   前記アクチュエータの制御量は、前記路面変位検出手段で検出した前記路面変位に基づいて算出することを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記アクチュエータの制御量に基づいて、車輪の懸架装置による前記車輪のストローク時における減衰力を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の車両制御装置。

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