專利名稱：車輛的穩(wěn)定器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛穩(wěn)定器(stabilizer)控制裝置。尤其是，本發(fā)明涉及用于控制位于車輛左輪和右輪之間的穩(wěn)定器的扭力的車輛穩(wěn)定器控制裝置。
背景技術(shù)：
通常，在轉(zhuǎn)彎行駛時，車輛穩(wěn)定器控制裝置對位于車輛左輪和右輪之間的穩(wěn)定桿(stabilizer bar)施加適當(dāng)?shù)臋M滾力矩(roll moment)。公開的日本專利No.2002-518245已經(jīng)披露了用以實(shí)現(xiàn)此功能的實(shí)例。在該公開的文件中，構(gòu)建了一種橫滾穩(wěn)定器裝置(roll stabilizer device)，其中在一對穩(wěn)定桿之間設(shè)置有一機(jī)電旋轉(zhuǎn)致動器(electromechanical rotating actuator)。另外，有一電動機(jī)和一減速齒輪裝置也設(shè)置在該對穩(wěn)定桿之間。該減速齒輪裝置是由通用的多組行星齒輪機(jī)構(gòu)組成。
在上述的車輛橫滾穩(wěn)定器裝置中，將電動機(jī)和減速齒輪裝置作為一個稱為致動器的單元來提供。具有致動器系統(tǒng)的分割開的穩(wěn)定桿的長度比先前類型的不具有致動器系統(tǒng)的穩(wěn)定桿(即不分割開，單根的穩(wěn)定桿)的長度短該致動器的寬度方向的長度。因此，與單根的穩(wěn)定桿相比，分割開的穩(wěn)定桿的厚度增大以確保當(dāng)致動器停止工作時，可僅由穩(wěn)定桿產(chǎn)生必要的扭力。
這樣，整個穩(wěn)定器系統(tǒng)變得龐大和沉重。且由于穩(wěn)定桿的一側(cè)將安裝至一懸架構(gòu)件上，這樣就限制了將其安裝至車輛上。
K.尾川(K.Ogawa)和I.加藤(I.Katoh)在《機(jī)構(gòu)學(xué)》第一版，第七次印刷(Morikita Shuppan Co.Ltd.)，第164-165頁(1976年3月1日)上發(fā)表了弗格森機(jī)械悖論(Ferguson Mechanical Paradox)，其可作為用于提供高減速比減速器的一個實(shí)例。作為該減速器的另一實(shí)例，在網(wǎng)站http//www.hds.co.jp/HDS_hp_english/english/hd/index.html(檢索于2004年2月13日)上公開了諧波驅(qū)動機(jī)構(gòu)(harmonic drive mechanism)(其為諧波驅(qū)動系統(tǒng)公司的商標(biāo))。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)前述，依照本發(fā)明的一方面，一種車輛穩(wěn)定器控制裝置包括一對位于車輛左輪和右輪之間的穩(wěn)定桿，以及一包括與所述的該對穩(wěn)定桿連接的減速器和連接至該減速器的電動機(jī)的致動器，用以通過該減速器對該對穩(wěn)定桿提供扭轉(zhuǎn)力，其中該減速器包括一第一齒輪和一第二齒輪，以在其間產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動速度差，該第一齒輪和第二齒輪共軸鄰接地安裝，并且穩(wěn)定桿的相對側(cè)分別與該第一齒輪和第二齒輪鄰近地連接，且位于該減速器內(nèi)。
優(yōu)選的，該第一齒輪和第二齒輪包括一對具有不同齒數(shù)的內(nèi)齒齒輪，一種普通的行星齒輪鏈與該兩內(nèi)齒齒輪嚙合。
優(yōu)選的，該第一齒輪和該第二齒輪相互配合。
優(yōu)選的，該電動機(jī)為一種具有轉(zhuǎn)子和定子的無刷電動機(jī)，并且該對穩(wěn)定桿中一個穿過該轉(zhuǎn)子與該第一齒輪接合成一體。
優(yōu)選的，該電動機(jī)和該減速器位于殼體內(nèi)，并且該對穩(wěn)定桿中另一個與該殼體接合成一體。
優(yōu)選的，該電動機(jī)和該減速器位于該殼體內(nèi)，并且該對穩(wěn)定桿中穿過該轉(zhuǎn)子并與該第一齒輪接合的一個穩(wěn)定桿在該電動機(jī)和該第一齒輪的兩側(cè)處被支撐。
優(yōu)選的，該穩(wěn)定桿中一個通過花鍵連接至殼體。
優(yōu)選的，該行星齒輪鏈包括多個行星齒輪組。
優(yōu)選的，該行星齒輪鏈為一種多級行星齒輪。
優(yōu)選的，在該殼體內(nèi)設(shè)置有一種轉(zhuǎn)動檢測裝置，以檢測至少一個穩(wěn)定桿的轉(zhuǎn)動。


本發(fā)明的上述和其它的特點(diǎn)和性能通過以下參考附圖的詳細(xì)的描述而更加清晰，其中圖1是示意性說明依照本發(fā)明第一實(shí)施例的包含穩(wěn)定器控制裝置的車輛的俯視圖；
圖2是示意性說明依照本發(fā)明第一實(shí)施例的致動器的構(gòu)造實(shí)例的立體圖；圖3是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的致動器的橫截面結(jié)構(gòu)圖；圖4是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的致動器的橫截面圖；圖5是沿圖4中A-A線的橫截面圖；圖6是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的致動器的橫截面結(jié)構(gòu)圖；圖7是依照本發(fā)明第二實(shí)施例的致動器的局部橫截面圖；以及圖8是致動器的橫截面結(jié)構(gòu)圖，其中在本發(fā)明的技術(shù)背景中所述的致動器的結(jié)構(gòu)由本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)所替代。
本發(fā)明第一實(shí)施例將參考圖1至圖5進(jìn)行說明。如圖1所示，一前穩(wěn)定器SBf和一后穩(wěn)定器SBr分別位于車體(未顯示)前輪側(cè)和后輪側(cè)。當(dāng)車輛發(fā)生側(cè)傾方向的運(yùn)動時，每個穩(wěn)定器SBf，SBr用作扭簧。同樣，每個穩(wěn)定器使用一穩(wěn)定器致動器(以下稱作致動器)來控制可變的扭轉(zhuǎn)力FT，RT。而且，致動器FT、RT由設(shè)置在電子控制單元ECU中的穩(wěn)定器控制單元ECU1所控制。
如圖1所示，車輪速度傳感器WSfr，WSfl，WSrr和WSrl位于前右輪、前左輪、后右輪和后左輪。每個車輪速度傳感器分別連接電子控制單元ECU以輸入相應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)動速度的信號。檢測方向盤SW轉(zhuǎn)動角度的轉(zhuǎn)向傳感器SA、檢測前后運(yùn)動加速的X加速度傳感器XG、檢測車輛寬度方向加速度的Y加速度傳感器YG以及檢測車輛偏航速率(yaw rate)的偏航速率傳感器YR均與電子控制單元ECU連接。
該電子控制單元ECU除了穩(wěn)定器控制單元ECU1外還包括一制動控制單元ECU2，一轉(zhuǎn)向控制單元ECU3。這些控制單元ECU1、ECU2和ECU3通過一包括CPU、ROM、RAM的通信單元(未顯示)連接至通信總線。
圖2顯示了前穩(wěn)定器SBf的構(gòu)造。后穩(wěn)定器SBr具有與前穩(wěn)定器SBf相類似的構(gòu)造。每個穩(wěn)定桿31、32的一端分別連接至車輛的右輪和左輪。每個穩(wěn)定桿31、32的另一端連接至致動器FT，該致動器FT將隨后進(jìn)行詳細(xì)的描述。穩(wěn)定桿31，32通過使用支撐裝置51，52固定在車體上。
每個致動器FT，RT(以下以FT作為代表)分別包括一電動機(jī)M和一減速器RD。圖3是致動器FT的一個實(shí)例。在第一實(shí)施例中，電動機(jī)M為一種三相的無刷電動機(jī)，然而電動機(jī)M的構(gòu)造不僅僅局限于三相無刷電動機(jī)，其它類型的電動機(jī)(例如，具有電刷的常用電動機(jī)，以及其它相數(shù)的電動機(jī))也可使用。
因此，在穩(wěn)定器ECU1中，基于車輛有效(active)橫滾力矩的設(shè)定值和前/后輪橫滾扭轉(zhuǎn)模量設(shè)定值，給每個前輪和后輪設(shè)置有效橫滾力矩的目標(biāo)值，以有效地控制車輛的橫滾力矩。依照該有效橫滾力矩的目標(biāo)值，確定了在前(和/或后)致動器FT(和/或RT)上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力。接著，有效地控制該電動機(jī)達(dá)到該確定的扭轉(zhuǎn)力。當(dāng)駕駛車輛時，通過致動器FT有效控制每個穩(wěn)定桿31，32上的扭轉(zhuǎn)力，車輛的側(cè)傾可被減少或避免。然而穩(wěn)定器的控制方法不僅僅局限于所述的實(shí)施例，而是可以使用其它方法(例如，在日本已公開專利No.2002-518245中所披露的方法，在前已經(jīng)引用)。
接下來，詳細(xì)說明致動器的構(gòu)造。如圖1所示，由于致動器FT和RT具有基本相同的構(gòu)造，所以只描述向每個致動器FT和RT施加扭轉(zhuǎn)力的致動器的實(shí)施例。圖3和圖4分別為結(jié)構(gòu)圖和具體地橫截面圖。圖中，電動機(jī)M為無刷型直流電動機(jī)10，以及弗格森機(jī)械悖論(Ferguson MechanicalParadox)20作為減速器使用，并且相應(yīng)的元件以相同的數(shù)字表示。該電動機(jī)10和弗格森機(jī)械悖論20結(jié)成一體并被容置在殼體1內(nèi)。
對于弗格森機(jī)械悖論20，穩(wěn)定桿31剛性地連接至環(huán)齒輪25(第一齒輪)。同樣，穩(wěn)定桿32剛性地連接至環(huán)齒輪26(第二齒輪)。每個穩(wěn)定桿31，32的致動器一側(cè)在殼體1內(nèi)的減速器RD中彼此靠近。即，如圖3和圖4所示，穩(wěn)定桿31、32相對的側(cè)面之間留有間距Df。更準(zhǔn)確地說，如圖4所示，穩(wěn)定桿31固定于與環(huán)齒輪25一體成型的端板25e。另一方面，與穩(wěn)定桿32一體成型的端板32e固定于殼體1(例如，可使用花鍵連接進(jìn)行固定)。因此，由于環(huán)齒輪26與殼體1的內(nèi)側(cè)一體成型，穩(wěn)定桿32與環(huán)齒輪26連接成一體。
兩個環(huán)齒輪25，26為具有不同齒數(shù)的內(nèi)齒輪(例如，齒數(shù)分別為60和62)。作為與每個環(huán)齒輪25，26相嚙合的普通行星齒輪，三行星齒輪24環(huán)繞穩(wěn)定桿31的軸被可移動地支撐。考慮到電動機(jī)10的規(guī)格和減速器RD的減速比，在該實(shí)施例中使用了二級行星齒輪。如圖5所示，該圖為沿圖4的A-A線的橫截面，固定于電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子12上的中心齒輪21用來與三個第一級行星齒輪(以22表示)嚙合。
該第一級行星齒輪22被中心齒輪23可轉(zhuǎn)動地支撐，并且環(huán)繞穩(wěn)定桿31的軸(即，中心齒輪21和23的轉(zhuǎn)動軸)被可轉(zhuǎn)動地支撐。這些第一級行星齒輪22與中心齒輪21嚙合，并且和環(huán)齒輪26嚙合。因此，該第一級行星齒輪22可轉(zhuǎn)動地支撐在該中心齒輪21和環(huán)齒輪26之間，如同在穩(wěn)定桿的軸上作行星式的運(yùn)動。第二級行星齒輪24與中心齒輪23和環(huán)齒輪25，26嚙合。因此，該第二級行星齒輪24在中心齒輪23和每個環(huán)齒輪25，26之間轉(zhuǎn)動，同樣如同在穩(wěn)定桿的軸上作行星式的運(yùn)動。
另一方面，如圖3所示，電動機(jī)10包括一定子11和一中空轉(zhuǎn)子12。如圖4所示，轉(zhuǎn)子12為中空的圓筒形從而包圍穩(wěn)定桿31的相應(yīng)部位，并且由殼體1的內(nèi)表面和位于轉(zhuǎn)子12的每一側(cè)的軸承12b處的殼體1的蓋件2可轉(zhuǎn)動地支撐。該轉(zhuǎn)子12包括多極磁體(未顯示)。該定子11固定于殼體1的內(nèi)表面以包圍轉(zhuǎn)子12。
一端固定于環(huán)齒輪25的穩(wěn)定桿31，由軸承31a可轉(zhuǎn)動地支撐在殼體1的內(nèi)側(cè)。該穩(wěn)定桿3可轉(zhuǎn)動地支撐在蓋件2的內(nèi)部，與電動機(jī)10外部的軸承31b相接觸。盡管蓋件2與殼體1形成為不同的構(gòu)件，然而蓋件2與殼體1也可一體成型。在第一實(shí)施例中表達(dá)的殼體1這樣構(gòu)成，即，在第一實(shí)施例中，穿過轉(zhuǎn)子12并且連接至第一齒輪(環(huán)齒輪25)的該對穩(wěn)定桿中的一個(穩(wěn)定桿31)在殼體(殼體1和蓋件2)內(nèi)的電動機(jī)10側(cè)和第一齒輪(環(huán)齒輪25)側(cè)均被支撐。這樣，將成為負(fù)載的撓矩由穩(wěn)定桿31、殼體1和蓋件2、以及環(huán)齒輪25，26充分地分擔(dān)。
而且，檢測穩(wěn)定桿31轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動檢測裝置40位于殼體1內(nèi)。在該實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)動檢測裝置40包括至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子12外周的磁體41和至少一個設(shè)置在殼體1內(nèi)部的霍耳集成電路(hall IC)42，然而同樣可以使用其它類型的轉(zhuǎn)動檢測裝置(例如光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器)。
如圖3所示，依照第一實(shí)施例，穩(wěn)定桿31，32的每一端的殼體側(cè)彼此靠近，并且兩者之間的距離Df比殼體1的總長度Lf短。因此，較之未分開的穩(wěn)定桿(不具有致動器)，穩(wěn)定桿31，32具幾乎相同的總長度。較之普通的穩(wěn)定桿(無致動器)，該穩(wěn)定桿可由相同的材料，同樣的直徑和相同的質(zhì)量形成。這樣，增加了車輛寬度方向的設(shè)計(jì)彈性。
另一方面，第一實(shí)施例中的電動機(jī)M和減速器RD的構(gòu)成可適用于本發(fā)明技術(shù)背景中描述的致動器。即，每個穩(wěn)定桿31，32的一端分別連接至殼體1x(對于穩(wěn)定桿31)和減速器RD(對于穩(wěn)定桿32)。在該構(gòu)造中，穩(wěn)定桿31，32可以制成比在本發(fā)明技術(shù)背景中所述的使用多級行星齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)造長。由于穩(wěn)定桿31，32連接點(diǎn)(端)之間的距離(Lm+Lr)比第一實(shí)施例中的(Df)長，穩(wěn)定桿31，32各自的長度比第一實(shí)施例的穩(wěn)定桿短。
下面，參考圖6和圖7解釋本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，諧波傳動齒輪機(jī)構(gòu)(以下稱齒輪機(jī)構(gòu))60用作減速器RD。圖6是結(jié)構(gòu)圖，圖7是具體截面圖。相應(yīng)的元件用相同的數(shù)字表示。
對于齒輪機(jī)構(gòu)60，穩(wěn)定桿31，32分別與柔性齒輪(flexible gear)62和環(huán)齒輪(第二齒輪)63連接成一個整體。該柔性齒輪62在本發(fā)明技術(shù)背景所述的公開站點(diǎn)上以“flexpline”表示。同樣，環(huán)齒輪63以“剛性齒輪(circularspline)”表示。在第二實(shí)施例中，如圖6和圖7所示，穩(wěn)定桿31，32的端面間留有間距Dh。
更準(zhǔn)確地，如圖7所示，穩(wěn)定桿31被柔性齒輪62的端部62c經(jīng)由一軸承31c可轉(zhuǎn)動地支撐。而且，與穩(wěn)定桿32一體成型的端部32c固定至殼體1h(例如，采用花鍵連接固定)。然后，插入穩(wěn)定桿31，使其穿過轉(zhuǎn)子12(在圖7中略)，并且由柔性齒輪62的端部62c所支撐以在殼體1h中旋轉(zhuǎn)。另一方面，由于環(huán)齒輪63與殼體1h的內(nèi)表面一體成型(見圖6)，穩(wěn)定桿32與環(huán)齒輪63連接成為一個整體。電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子12固定于橢圓齒輪61并且與柔性齒輪62配合。橢圓齒輪61在本發(fā)明技術(shù)背景所述的公開的站點(diǎn)上以“波發(fā)生器(wave generator)”表示。接著，在第二實(shí)施例中，穿過轉(zhuǎn)子12(圖7中略)連接至第一齒輪62(端部62c)的該對穩(wěn)定桿中一個(穩(wěn)定桿31)被殼體1h的電動機(jī)10一側(cè)(圖7中略)和第一齒輪62(端部62c)一側(cè)所支撐。這樣，將成為負(fù)載的撓矩將同第一實(shí)施例中的那樣被充分地分擔(dān)。
在以上提到的站點(diǎn)中，橢圓齒輪61、柔性齒輪62和環(huán)齒輪63的功能在下面進(jìn)行解釋。對應(yīng)“波發(fā)生器”的橢圓齒輪61為具有設(shè)置在橢圓凸輪外周部的小球軸承的組件。外部的滾道通過球軸承可彈性變形。對應(yīng)“flexspline”的柔性齒輪62為具外部齒的杯型金屬輪圈組件。對應(yīng)“剛性齒輪”的環(huán)齒輪63為具內(nèi)齒的剛體環(huán)。該環(huán)齒輪63比柔性齒輪62多兩個齒。例如，當(dāng)橢圓齒輪61置于電動機(jī)10的轉(zhuǎn)子12上，而被有效旋轉(zhuǎn)，以及將柔性齒輪62連接到穩(wěn)定桿31上時，柔性齒輪62的轉(zhuǎn)動就傳送至與柔性齒輪62接合的環(huán)齒輪63。環(huán)齒輪63相對于柔性齒輪62的旋轉(zhuǎn)以相反的方向旋轉(zhuǎn)，由于環(huán)齒輪63比柔性齒輪62多兩個齒，從而可降低環(huán)齒輪63的轉(zhuǎn)速。
如圖6和圖7所示，依照第二實(shí)施例，每個穩(wěn)定桿31，32的致動器一側(cè)彼此靠近放置，并且其間的距離Dh比殼體Lh的總長短。因此，穩(wěn)定桿31、32較之未分割開的穩(wěn)定桿(無致動器)大致具有同樣的總長。與普通的穩(wěn)定桿(無致動器)相比，穩(wěn)定桿31，32可由相同的材料、同樣的直徑和質(zhì)量制成。尤其是，第二實(shí)施例中殼體1h的總長Lh可以制成比第一實(shí)施例中的(Lf)短。于是，可以制造更小尺寸的致動器。
本發(fā)明的原理，優(yōu)選的實(shí)施例和操作模式在上述說明書中進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明所要保護(hù)的范圍不能解釋為限定在已公開的特定實(shí)施例中。而且，所描述的實(shí)施例應(yīng)被解釋為說明而不是限制。他人可在并沒有脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下做出各種改動、變化以及等價的替換。因此，應(yīng)當(dāng)注意，所有落入如權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種改動、變化和等價替換應(yīng)當(dāng)包括在本發(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車輛穩(wěn)定器控制裝置，包括一對穩(wěn)定桿，位于車輛的左輪和右輪之間；以及一致動器，包括連接到該對穩(wěn)定桿之間的減速器，和連接至該減速器的電動機(jī)，用以通過該減速器對該對穩(wěn)定桿提供扭轉(zhuǎn)力；其中該減速器包括一第一齒輪和一第二齒輪，用于在其間產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動速度差，該第一齒輪和第二齒輪共軸且相鄰地安裝；并且穩(wěn)定桿的相對側(cè)面分別與該第一齒輪和第二齒輪相鄰地連接，且位于該減速器內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該第一齒輪和第二齒輪包括一對具有不同齒數(shù)的內(nèi)齒齒輪，一種普通的行星齒輪鏈與該兩內(nèi)齒齒輪嚙合。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該第一齒輪和該第二齒輪相互配合。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該電動機(jī)為具有轉(zhuǎn)子和定子的無刷電動機(jī)，并且該對穩(wěn)定桿中的一個穿過該轉(zhuǎn)子與該第一齒輪接合成一體。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該電動機(jī)和該減速器位于一殼體內(nèi)，并且該對穩(wěn)定桿中的另一個與該殼體接合成一體。
6.如權(quán)利要求4所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該電動機(jī)和該減速器位于一殼體內(nèi)，并且穿過該轉(zhuǎn)子且接合于該第一齒輪的該對穩(wěn)定桿中的一個在該電動機(jī)和該第一齒輪的兩側(cè)處被支撐。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該對穩(wěn)定桿中的另一個與該殼體連接成一體。
8.如權(quán)利要求6所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該穩(wěn)定桿中的一個通過花鍵連接至該殼體。
9.如權(quán)利要求2所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該行星齒輪鏈包括多個行星齒輪組。
10.如權(quán)利要求2所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中該行星齒輪鏈為一多級行星齒輪。
11.如權(quán)利要求1所述的車輛穩(wěn)定器控制裝置，其中在殼體內(nèi)設(shè)置有一轉(zhuǎn)動檢測裝置，以檢測至少一個穩(wěn)定桿的轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種車輛穩(wěn)定器控制裝置，包括一對設(shè)置在車輛左輪和右輪之間的穩(wěn)定桿(31，32)；以及包含有一減速器(RD)和一電動機(jī)的致動器，該減速器連接在所述一對穩(wěn)定桿(31，32)之間；該電動機(jī)連接于該減速器(RD)，以通過該減速器(RD)向該對穩(wěn)定桿(31，32)施加扭轉(zhuǎn)力，其中減速器(RD)包括第一齒輪(25)和第二齒輪(26)，用于在其中產(chǎn)生相對的轉(zhuǎn)動速度差。該第一齒輪(25)和該第二齒輪(26)彼此相鄰地共軸設(shè)置，并且穩(wěn)定桿(31，32)相對的側(cè)面分別與該第一齒輪(25)和第二齒輪(26)相鄰地連接，且位于該減速器(RD)內(nèi)。
文檔編號B60G21/00GK1697741SQ200480000394
公開日2005年11月16日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者種子田彰哉, 鈴木勝巳, 小林秀行, 武馬修一, 田畑雅郎, 浦馬場真吾 申請人:愛信精機(jī)株式會社, 豐田自動車株式會社