JPH085303B2 - スタビライザ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直進走行時の乗り心地及び直進走行性を改
善することができるスタビライザ制御装置に関する。

［従来の技術］ 車両は旋回走行状態に移行すると、遠心力の作用によ
りローリングを生じる。この場合、ロール角の増加に伴
ってキャンバ角も変化するので、キャンバスラストが増
大して操縦性・安定性の低下を招く。したがって、旋回
走行状態を維持するためには、修正操舵を頻繁に行なう
必要が生じる。このようなローリングを抑制し、操縦性
・安定性を高めるには、例えば、サスペンションのばね
定数を高く設定することも考えられる。しかし、この場
合には、悪路走行時等の衝撃的な振動が吸収されず、乗
り心地は低下する。そこで、左右車輪の懸架位置が異な
る場合にのみばねとして作用し復元力を発生するスタビ
ライザを車両に配設し、ローリングの抑制を図ってい
る。

しかし、車両にローリングが生じていない場合でも、
例えば、左右車輪の一方が路面の突起に乗り上げたよう
なときには、左右車輪の懸架位置に差を生じるので、ス
タビライザは捩り弾性力を発生し、ばねとして作用して
しまう。このため、サスペンションのばね定数を高く設
定したときと同様に、乗り心地が低下する。このような
不具合点に対する対策として、例えば、「スタビライザ
装置」（特開昭61−64514号公報）等が提案されてい
る。すなわち、スタビライザと車輪側部材とを、ピスト
ン及びシリンダボディによって２つのシリンダ室を形成
したシリンダユニットによって連結すると共に、切換弁
を介して両シリンダ室を圧力流体源に連結し、シリンダ
ユニット内の流体圧力を調整して、シリンダユニットを
伸縮させ、スタビライザの作用を積極的に利用し、車両
の姿勢を制御して車両旋回時等のローリングを防止する
技術である。

ところで、上記従来技術では、旋回時に圧力流体源か
らの圧力流体をシリンダユニットに供給して、車両姿勢
を安定するよう制御していた。しかし、このような制御
を行なう場合に、シリンダユニットに圧力流体が不連続
的、または、段階的に供給されると、乗員に違和感を与
える衝撃的振動、該振動に伴う騒音等が車両に発生し、
乗り心地の悪化を招いていた。そこで、本願出願人は、
スタビライザをアクティブ制御するに際し、流体圧力源
からシリンダユニットへの圧力流体の流量を流量制御弁
により連続的に制御し、乗員の感じる違和感を解消する
改良技術である「油圧スタビライザ制御装置」（特願昭
62−148610）を提案した。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記改良技術は、直進走行時においては、
車速が所定以下である間はスタビライザが全く機能しな
いようにし、車速が増大して、例えば80km/h以上となっ
たときに初めてスタビライザが完全にその機能を発揮す
るよう制御していたため、車速が80km/h以下の中低速走
行時には、車両がローリングを生じ易く走行が不安定と
なり、修正操舵を頻繁に行わなければならない。このこ
とは、車速が増大するに連れて顕著となる。また、車速
が所定値となるスタビライザが急に機能するため、車両
にショックが付与されて運転者が違和感を感ずることと
なる。

このように、従来技術では車速が所定以下である間に
おける直進走行性に関する配慮がなされておらず、スタ
ビライザのアクティブ制御について未だ改良の余地があ
った。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、
直進走行時に車速が増大するに連れてスタビライザが徐
々にその本来の機能を発揮するよう制御することによっ
て、直進走行性及び乗り心地の双方を向上することがで
きるようにしたスタビライザ制御装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するための手段として、第
１図に例示するように、車両の左右両車輪を夫々支持し
た両ばね下部材同士を結合するスタビライザM1と、 該スタビライザに生ずる捩り力を外部からの制御信号
により変更するアクチュエータM2と、 前記車両の走行速度を検出する速度検出手段M3と、 前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段M4と、 前記検出される走行速度及び操舵角に基づいて、略直
進走行状態にあるときには走行速度が大きいほどスタビ
ライザの捩り力を増大させる制御信号を前記アクチュエ
ータM2に入力する車速感応制御を実行し、所定の旋回状
態になったら、操舵角が大きいほどスタビライザの捩り
力を増大させる制御信号を前記アクチュエータM2に入力
する舵角感応制御に切り換える制御手段M5と、 を備えた構成とした。

スタビライザM1とは、車両の左右両車輪を夫々支持し
た両ばね下部材同士を結合するものであって、車両が旋
回時に左右方向に傾こうとしたときに発生する捩り力に
よってローリングを抑制するよう働くものである。

アクチュエータM1とは、外部からの指令に従って、ス
タビライザに生ずる捩り力を変更するものである。例え
ば、左右両ばね下部材の少なくとも一方とスタビライザ
の連結部との間に介設され、ピストンの両側の液圧室同
士の連結路に外部からの制御信号により開度が調節され
る流量制御弁を介設した液圧シリンダにより実現でき
る。また、スタビライザをその捩り部（トーションバー
部）の中央部で２分割するとともに、その分割部の双方
に互いに摩擦係合可能なクラッチ板を夫々装着し、これ
らの両クラッチ板同士を外部からの制御信号に応じて圧
接させる油圧シリンダを装着し、両クラッチ板同士の係
合度を調節可能とするよう構成してもよい。

速度検出手段M3とは、車両の速度を検出するものであ
る。例えば、スピードメータ内部に設けられたリードス
イッチ式車速センサ、もしくは、変速機の出力軸の回転
速度を検出する電磁ピックアップ式車速センサにより実
現できる。

操舵角検出手段M4とは、車両の操舵角を検出するもの
である。例えば、ステアリングシャフトに配設されて操
舵量をアナログ信号として出力するポテンショメータ、
もしくは、分解能の高いディジタル信号として出力する
ロータリエンコーダ等のステアリングセンサにより実現
できる。

制御手段M5とは、車速および操舵角に応じて算出した
制御信号をアクチュエータに入力するものである。

［作用及び効果］ 本発明のスタビライザ制御装置は、直進走行状態か旋
回走行状態かに応じて車速感応制御と舵角感応制御とを
切り換える。

車速感応制御は、略直進走行時に実行される。この車
速感応制御により、直進走行時においては車速が増大す
るに連れてスタビライザM1が次第にその本来の機能を発
揮するようになる。このため高速走行時にはスタビライ
ザM1の作用により車体の微妙なローリングが抑制されて
直進走行性が向上するとともに、車速が比較的小さいと
きにはスタビライザM1がその本来の機能をあまり発揮し
ないことから、例えば片側の車輪のみが路面の凹凸を乗
り越す時にスタビライザM1が懸架ばねとして作用してし
まう事態が回避され、乗り心地が損なわれるのを防止す
ることができる。

一方、舵角感応制御は、所定の旋回走行時に実行され
る。この舵角感応制御により、操舵角が大きいほど、ス
タビライザM1はより強い捩り力を発揮するようになる。
これによって、より強い横荷重が加わる場合にはより強
い捩り力が発揮され、旋回状態に対応した的確なローリ
ング抑制制御が可能となる。ここで、舵角感応制御であ
るから、それほど大きなローリングが生じない様な緩い
旋回時に逆ロールの様な現象を引き起こすことがない。

この様に、本発明では、低速での乗り心地を損なうこ
となく、しかも高速直進走行時の微妙なローリングを抑
制して直進走行性を確保できるようにすると共に、旋回
によって生じるローリングを、逆ロールを引き起こすこ
となく適切に抑制することを可能ならしめている。

即ち、本発明は、走行速度に対応した車速感応制御と
操舵角に対応した舵角感応制御とを切り換えるという構
成を採用したことにより、旋回時における本来のローリ
ング抑制制御を最適に維持しつつ、直進走行時の性能を
向上させるというように、直進走行時に望まれる作用・
効果と旋回走行時に望まれる作用・効果とを的確に両立
させることを可能ならしめているのである。

また、本発明のスタビライザ制御装置によれば、従来
装置のように、車速が所定速度となったところでスタビ
ライザが急激に機能を発揮するということがないため、
運転者に違和感を与えることがなく、良好な運転フィー
リングを確保することができる副効果がある。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第２図は本発明の一実施例であるスタビライザ制御装
置のシステム構成を示す。

同図に示すように、スタビライザ制御装置１は、フロ
ントのスタビライザ装置２、これを制御する電子制御装
置（以下、単にECUと呼ぶ。）３から構成されている。

フロントのスタビライザ装置２は、フロントのスタビ
ライザバー４の左取付部と左前輪５のロワーアーム６と
の間に介装された連結アクチュエータ７及びこの連結ア
クチュエータ７に油圧源８で昇圧された圧油を供給する
バルブアクチュエータ９から成る連結ユニット10、上記
フロントのスタビライザバー４の右取付部と右前輪11の
ロワーアーム12との間を接続するスタビライザリンク13
を備える。

一方、リアのスタビライザバー14の左取付部と左後輪
15のロワーアーム16との間はスタビライザリンク17によ
り、該リアのスタビライザバー14の右取付部と右後輪18
のロワーアーム19との間はスタビライザリンク20により
各々接続されている。

上記スタビライザ制御装置１は、検出器として、車速
を検出する車速センサ21、操舵角を検出するステアリン
グセンサ22を備える。

次に、上記連結ユニット10およびECU3の構成を第３図
に基づいて説明する。

連結ユニット10は、第３図に示すように、フロントの
スタビライザバー４の左取付部とロワーアーム６との間
隔をバルブアクチュエータ９から供給される油圧に応じ
て調節する連結アクチュエータ７、上記間隔（ストロー
ク量）を検出してECU3に出力するストロークセンサ24お
よび上記連結アクチュエータ７に油圧源８で昇圧した圧
油をECU3の制御に従って供給するバルブアクチュエータ
９から構成されている。

上記連結アクチュエータ７は、シリンダ31内に、ピス
トンロッド33を連設したピストン32が摺動自在に嵌合
し、該ピストン32は上記シリンダ31内を、ポート35aを
有する上室35とポート36aを有する下室36とに区分して
いる。また、上記ピストンロッド33は上記フロントのス
タビライザバー４の左取付部に、一方、上記シリンダ31
は上記ロワーアーム６に、各々装着されている。したが
って、上記スタビライザ装置２は、連結アクチュエータ
７のピストン32の所定ストローク量にわたる移動によ
り、フロントのスタビライザバー４に生ずる捩り力を変
更するよう構成されている。

また、油圧源８は、エンジン51の出力軸52により駆動
される定流量の油圧ポンプ53および作動油を貯蔵するリ
ザーバ54を備えている。

さらに、上記バルブアクチュエータ９は、ECU3から出
力される制御信号に応じて、中立位置41a、収縮位置41b
および伸張位置41cに切り換わる方向切換弁41（４ポー
ト３位置電磁弁）と、ECUから出力されるデューティ比
制御信号に応じて開度を連続的に変化させる流量制御弁
（４ポート２位置電磁弁）42とを備える。

上記方向切換弁41の入力側の各ポートは夫々管路61、
62により油圧ポンプ53、リザーバ54に連通されている。
また、上記流量制御弁42は、方向切換弁41の出力側に接
続された連結アクチュエータ７と並列に接続されている
とともに、その出力側の各ポート同士が互いに接続され
て、方向切換弁41とリザーバ54とを連通する上記管路62
に接続されている。

また、上記流量制御弁42は、連通位置42aと遮断位置4
2bとの間で、ECU3の出力するデューティ比制御信号に応
じて、高速に切り換えられ、その開口面積を全開状態
（連通位置42a）から全閉状態（遮断位置42b）まで連続
的に調節可能である。本実施例では、デューティ比制御
信号が100［％］のときに流量制御弁42を全開状態に、
一方、デューティ比制御信号が０［％］のときに流量制
御弁42を全閉状態とするよう定めた。

上述したECU3は、同図に示すように、CPU3a,ROM3b,RA
M3cを中心に論理演算回路として構成され、コモンバス3
dを介して入力部3eおよび出力部3fに接続されて外部と
の入出力を行なう。上記各センサの検出信号は入力部3e
を介してCPU3aに入力され、一方、CPU3aは出力部3fを介
して方向切換弁41および流量制御弁42に制御信号を出力
する。

次に、各走行状態におけるスタビライザ制御装置の動
作について説明する。

〈直進走行時〉 直進走行時には、方向切換弁41が中立位置41aに保持
される。一方、流量制御弁42は、車速が所定速度V1以下
の間はデューティ比100［％］の制御信号により全開状
態に保持される。これにより、車速が所定速度V1以下で
ある間は連結アクチュエータ10のピストンが32が自由に
摺動でき、したがってスタビライザ４の連結部とロワー
アーム６の連結部とが非連結状態となり、左右の車輪
５、11が互いに独立して自由に上下動可能となる。この
ため、スタビライザ６はその本来の機能を発揮せず、し
たがって懸架ばねとして作用しないため悪路に対する乗
り心地が向上する。

また、車速が所定速度V1以上に増大し、所定速度V2に
達するまでは車速が増大するに連れて流量制御弁42の制
御信号のデューティ比が徐々に減少され、これにより流
量制御弁42の開度が徐々に小さくなるよう制御される。
このため、車速が増大するに連れてピストン32の動きが
鈍くなり、したがってスタビライザ６が徐々にその本来
の機能を発揮するようになる。これにより、車速が増大
するにしたがって直進走行性が向上する。さらに、車速
が所定速度V2に達したところで流量制御弁42が、デュー
ティ比が０［％］の制御信号により制御されて全閉状態
に保持される。これにより、ピストン32が完全にロック
されることとなってスタビライザ４の連結部とロワーア
ーム６の連結部とが完全な連結状態となり、スタビライ
ザ６がその本来の機能を完全に発揮する状態となる。

〈旋回走行時〉 次に旋回走行時について説明する。

右または左旋回時には、方向切換弁41が収縮位置41b
または伸張位置41cに切換えられ、車両に生ずるローリ
ングを抑制するように連結アクチュエータ10のピストン
32の上室35、下室36のいずれかに油圧ポンプ53からの圧
油が供給される。このとき、上室35、下室36内の油圧が
急激に変化すると、ピストン32が急激に移動して車両に
ショックを付与することになるので、流量制御弁42を制
御する制御信号のデューティ比を徐々に変化させること
によって上室35、下室36に流入する圧油の流量を徐々に
変化させる。

旋回時には、ローリングを抑制するために必要なピス
トンロッド33の目標ストロークＳが計算され、これと実
際のストロークＴとの差に基づいて、方向切換弁41及び
流量制御弁42に制御信号が出力される。

まず、旋回開始と判断されると、方向切換弁41がその
旋回の方向に対応して収縮位置41bもしくは伸張位置41c
に切り替えられるとともに、流量制御弁42がデューティ
比制御されてその開度が徐々に小さくなる。これによ
り、油圧ポンプ53からの圧油が方向切換弁41、流量制御
弁42を介して連結アクチュエータ10に徐々に供給され
る。ここにおいて、流量制御弁42の開度が大きいときに
は流量制御弁42を介してリザーバ54にもどされていた圧
油が、流量制御弁42の開度が徐々に小さくなることによ
って連結アクチュエータ10に供給される圧油の流量が徐
々に増大する。このため、連結アクチュエータ10のピス
トンロッド33が車両にショックを付与しないよう徐々に
移動する。

連結アクチュエータ10は、所定ストローク伸張した状
態で、油圧ポンプ53からの圧油が流量制御弁42を通過す
るときの絞り効果により発生する圧力と連結アクチュエ
ータ10に加わる荷重がバランスして保持される。これに
より、スタビライザ４が捩られて車両のローリングが抑
制される。

また、旋回が終了すると、流量制御弁42の開度を徐々
に増大させる。これにより、連結アクチュエータ10の上
室35または下室36がリザーバ54に徐々に連通し、スタビ
ライザ４の捩り反力により、連結アクチュエータ10のピ
ストンロッド33がフリー状態に復帰する。ここで、流量
制御弁42の開度が徐々に大きくなるため、ピストンロッ
ド33が急激に移動して車両にショックが付与されるのが
防止される。

次に、上記スタビライザ制御装置の動作について、電
子制御装置３で実行される制御プログラムを表す第４図
のフローチャートを参照して説明する。

処理が開始されると、まず、ステップ110及び120が実
行され、速度センサ21及びステアリングセンサ22から車
速Ｖ及び操舵角θが夫々読み込まれる。

続くステップ130では、上記ステップ120にて読み込ま
れた操舵角θに基づいて、現在車両が右旋回か左旋回か
を判断し、右旋回であると判断するとステップ140に移
行する。

ステップ140では第５図に示すマップを読み出し、車
速Ｖと操舵角θから、現在車両が略直線走行状態である
か（同図に示すＡ領域）、あるいは旋回走行状態である
か（同図に示すＢ領域）を判断する。つまり、連結アク
チュエータ10のピストン32のストローク量制御を実行す
るか否かを判断する。

ステップ150では、車速Ｖが所定速度V1以上か否かを
判断し、所定速度Ｖよりも小さいと判断するとステップ
160に移行する。

ステップ160では、流量制御弁42にデューティ比100
［％］の制御信号を出力することにより、その開度を10
0［％］とする。したがって、上記したように、連結ア
クチュエータ10のピストンロッド33が完全なフリー状態
となり、これにより、左右の車輪５、11が互いに独立し
て上下動自由な状態に保持される。

上記ステップ150で車速Ｖが所定速度V1以上であると
判断するとステップ170に移行する。

ステップ170では、第６図に示すマップを読み出し
て、車速に応じて設定された流量制御弁42の開度を車速
Ｖに基づき算出し、その開度に応じたデューティ比の制
御信号を出力して流量制御弁42の開度を制御する。ここ
で、上記マップは、流量制御弁42の開度が、車速Ｖが所
定速度V1であるときに100％となり、車速の増大にとも
なって徐々に減少し、車速Ｖが所定速度V2となったとこ
ろで０％となるよう設定されている。

上記ステップ170の実行により、車速が所定速度V1以
上であるときには車速に応じて連結アクチュエータ10の
ピストンロッド33の移動自由度が小さくなり、したがっ
て車速が増大するに連れてスタビライザ４がその本来の
機能を発揮する。

次に、上記ステップ140において、現在車両が旋回走
行状態（第５図に示すＢ領域）であると判断したときは
ステップ180に移行する。

ステップ180では、第５図のマップから、補間法等に
より目標ストロークＳを演算する。そして続くステップ
190では、ストロークセンサ24で検出される連結アクチ
ュエータ10のピストンロッド33の位置、すなわち現在ス
トロークＴを読み込み、続くステップ200に移行して、
そのストロークＴが目標ストロークＳにあるか否かを判
断する。

ステップ200で、ピストンロッド33の目標ストローク
Ｓと実際のストロークＴにずれがあると判断すると、ス
テップ210に移行し、このずれを０にするよう、方向切
換弁41の切換え方向と流量制御弁42の開度を制御し、再
びステップ190に戻る。

また、ステップ200において目標ストロークＳと実際
のストロークＴにずれがないと判断されるとステップ22
0に移行し、流量制御弁42の開度をそのまま保持してピ
ストンロッド33を目標ストロークＳに維持する。

一方、ステップ130において左旋回であると判断する
と、ステップ140乃至210と同様な処理（300）を実行し
て、ストローク位置を上記右旋回時とは逆に制御する。

以上説明したように、本実施例では、操舵角が所定以
下であって車両が略直進走行時においては、車速が所定
速度V1よりも小さい間はスタビライザ４が全く機能しな
いため、片側の車輪５（11）のみが路面の凹凸部を乗り
越す場合にはその車輪が単独に上下動するのが許容さ
れ、これによって、乗り心地が損なわれるのが防止され
る。また、車速が所定速度V1以上であるときは、車速が
増大するに連れて徐々にスタビライザ４がその本来の機
能を発揮するようになるため、車速が増大するほど車両
のローリングが有効に抑制され、特に、高速走行時に要
求される直進走行性が向上する。

なお、本実施例では、連結ユニット10を左前輪側にの
み配設するよう構成したが、例えば、左右前輪、もしく
は、四輪総てに配設し、各連結アクチュエータ10を独立
に制御するよう構成してもよい。このような構成を取っ
た場合でも、上記実施例と同様な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例としてのシステム構成を表す斜視図、第３
図はその油圧回路及び電子制御装置を示す構成図、第４
図は電子制御装置の制御プログラムを示すフローチャー
ト、第５図は目標ストロークＳを求めるためのマップ特
性図、第６図は流量制御弁の開度を求めるためのマップ
特性図である。 M1（４）……スタビライザ M2……アクチュエータ（７……連結アクチュエータ） M3……速度検出手段（21……速度センサ） M4……操舵角検出手段（22……ステアリングセンサ） M5……制御手段（３……電子制御装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一丸 英則 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 安池 修 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 曽我 雅之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−60022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−25811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−66009（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の左右両車輪を夫々支持した両ばね下
   部材同士を結合するスタビライザと、 該スタビライザに生ずる捩り力を外部からの制御信号に
   より変更するアクチュエータと、 前記車両の走行速度を検出する速度検出手段と、 前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、 前記検出される走行速度及び操舵角に基づいて、略直進
   走行状態にあるときには走行速度が大きいほどスタビラ
   イザの捩り力を増大させる制御信号を前記アクチュエー
   タに入力する車速感応制御を実行し、所定の旋回状態に
   なったら、操舵角が大きいほどスタビライザの捩り力を
   増大させる制御信号を前記アクチュエータに入力する舵
   角感応制御に切り換える制御手段と、 を備えたことを特徴とするスタビライザ制御装置。
2. 【請求項２】前記アクチュエータが、前記両ばね下部材
   の少なくとも一方と前記スタビライザの連結部との間に
   介設され、ピストンの両側の液圧室同士の連通路に外部
   からの制御信号により開度が調節される流量制御弁を介
   設した液圧シリンダからなり、前記制御手段が、前記流
   量制御弁の開度を制御するものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のスタビライザ制御装置。