专利名称：车辆的稳定器控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆稳定器(stabilizer)控制装置。尤其是，本发明涉及用于控制位于车辆左轮和右轮之间的稳定器的扭力的车辆稳定器控制装置。
背景技术：
通常，在转弯行驶时，车辆稳定器控制装置对位于车辆左轮和右轮之间的稳定杆(stabilizer bar)施加适当的横滚力矩(roll moment)。公开的日本专利No.2002-518245已经披露了用以实现此功能的实例。在该公开的文件中，构建了一种横滚稳定器装置(roll stabilizer device)，其中在一对稳定杆之间设置有一机电旋转致动器(electromechanical rotating actuator)。另外，有一电动机和一减速齿轮装置也设置在该对稳定杆之间。该减速齿轮装置是由通用的多组行星齿轮机构组成。
在上述的车辆横滚稳定器装置中，将电动机和减速齿轮装置作为一个称为致动器的单元来提供。具有致动器系统的分割开的稳定杆的长度比先前类型的不具有致动器系统的稳定杆(即不分割开，单根的稳定杆)的长度短该致动器的宽度方向的长度。因此，与单根的稳定杆相比，分割开的稳定杆的厚度增大以确保当致动器停止工作时，可仅由稳定杆产生必要的扭力。
这样，整个稳定器系统变得庞大和沉重。且由于稳定杆的一侧将安装至一悬架构件上，这样就限制了将其安装至车辆上。
K.尾川(K.Ogawa)和I.加藤(I.Katoh)在《机构学》第一版，第七次印刷(Morikita Shuppan Co.Ltd.)，第164-165页(1976年3月1日)上发表了弗格森机械悖论(Ferguson Mechanical Paradox)，其可作为用于提供高减速比减速器的一个实例。作为该减速器的另一实例，在网站http//www.hds.co.jp/HDS_hp_english/english/hd/index.html(检索于2004年2月13日)上公开了谐波驱动机构(harmonic drive mechanism)(其为谐波驱动系统公司的商标)。
发明内容
根据前述，依照本发明的一方面，一种车辆稳定器控制装置包括一对位于车辆左轮和右轮之间的稳定杆，以及一包括与所述的该对稳定杆连接的减速器和连接至该减速器的电动机的致动器，用以通过该减速器对该对稳定杆提供扭转力，其中该减速器包括一第一齿轮和一第二齿轮，以在其间产生相对的转动速度差，该第一齿轮和第二齿轮共轴邻接地安装，并且稳定杆的相对侧分别与该第一齿轮和第二齿轮邻近地连接，且位于该减速器内。
优选的，该第一齿轮和第二齿轮包括一对具有不同齿数的内齿齿轮，一种普通的行星齿轮链与该两内齿齿轮啮合。
优选的，该第一齿轮和该第二齿轮相互配合。
优选的，该电动机为一种具有转子和定子的无刷电动机，并且该对稳定杆中一个穿过该转子与该第一齿轮接合成一体。
优选的，该电动机和该减速器位于壳体内，并且该对稳定杆中另一个与该壳体接合成一体。
优选的，该电动机和该减速器位于该壳体内，并且该对稳定杆中穿过该转子并与该第一齿轮接合的一个稳定杆在该电动机和该第一齿轮的两侧处被支撑。
优选的，该稳定杆中一个通过花键连接至壳体。
优选的，该行星齿轮链包括多个行星齿轮组。
优选的，该行星齿轮链为一种多级行星齿轮。
优选的，在该壳体内设置有一种转动检测装置，以检测至少一个稳定杆的转动。
本发明的上述和其它的特点和性能通过以下参考附图的详细的描述而更加清晰，其中图1是示意性说明依照本发明第一实施例的包含稳定器控制装置的车辆的俯视图；
图2是示意性说明依照本发明第一实施例的致动器的构造实例的立体图；图3是依照本发明第一实施例的致动器的横截面结构图；图4是依照本发明第一实施例的致动器的横截面图；图5是沿图4中A-A线的横截面图；图6是依照本发明第二实施例的致动器的横截面结构图；图7是依照本发明第二实施例的致动器的局部横截面图；以及图8是致动器的横截面结构图，其中在本发明的技术背景中所述的致动器的结构由本发明第一实施例的结构所替代。
本发明第一实施例将参考图1至图5进行说明。如图1所示，一前稳定器SBf和一后稳定器SBr分别位于车体(未显示)前轮侧和后轮侧。当车辆发生侧倾方向的运动时，每个稳定器SBf，SBr用作扭簧。同样，每个稳定器使用一稳定器致动器(以下称作致动器)来控制可变的扭转力FT，RT。而且，致动器FT、RT由设置在电子控制单元ECU中的稳定器控制单元ECU1所控制。
如图1所示，车轮速度传感器WSfr，WSfl，WSrr和WSrl位于前右轮、前左轮、后右轮和后左轮。每个车轮速度传感器分别连接电子控制单元ECU以输入相应的车轮转动速度的信号。检测方向盘SW转动角度的转向传感器SA、检测前后运动加速的X加速度传感器XG、检测车辆宽度方向加速度的Y加速度传感器YG以及检测车辆偏航速率(yaw rate)的偏航速率传感器YR均与电子控制单元ECU连接。
该电子控制单元ECU除了稳定器控制单元ECU1外还包括一制动控制单元ECU2，一转向控制单元ECU3。这些控制单元ECU1、ECU2和ECU3通过一包括CPU、ROM、RAM的通信单元(未显示)连接至通信总线。
图2显示了前稳定器SBf的构造。后稳定器SBr具有与前稳定器SBf相类似的构造。每个稳定杆31、32的一端分别连接至车辆的右轮和左轮。每个稳定杆31、32的另一端连接至致动器FT，该致动器FT将随后进行详细的描述。稳定杆31，32通过使用支撑装置51，52固定在车体上。
每个致动器FT，RT(以下以FT作为代表)分别包括一电动机M和一减速器RD。图3是致动器FT的一个实例。在第一实施例中，电动机M为一种三相的无刷电动机，然而电动机M的构造不仅仅局限于三相无刷电动机，其它类型的电动机(例如，具有电刷的常用电动机，以及其它相数的电动机)也可使用。
因此，在稳定器ECU1中，基于车辆有效(active)横滚力矩的设定值和前/后轮横滚扭转模量设定值，给每个前轮和后轮设置有效横滚力矩的目标值，以有效地控制车辆的横滚力矩。依照该有效横滚力矩的目标值，确定了在前(和/或后)致动器FT(和/或RT)上产生的扭转力。接着，有效地控制该电动机达到该确定的扭转力。当驾驶车辆时，通过致动器FT有效控制每个稳定杆31，32上的扭转力，车辆的侧倾可被减少或避免。然而稳定器的控制方法不仅仅局限于所述的实施例，而是可以使用其它方法(例如，在日本已公开专利No.2002-518245中所披露的方法，在前已经引用)。
接下来，详细说明致动器的构造。如图1所示，由于致动器FT和RT具有基本相同的构造，所以只描述向每个致动器FT和RT施加扭转力的致动器的实施例。图3和图4分别为结构图和具体地横截面图。图中，电动机M为无刷型直流电动机10，以及弗格森机械悖论(Ferguson MechanicalParadox)20作为减速器使用，并且相应的元件以相同的数字表示。该电动机10和弗格森机械悖论20结成一体并被容置在壳体1内。
对于弗格森机械悖论20，稳定杆31刚性地连接至环齿轮25(第一齿轮)。同样，稳定杆32刚性地连接至环齿轮26(第二齿轮)。每个稳定杆31，32的致动器一侧在壳体1内的减速器RD中彼此靠近。即，如图3和图4所示，稳定杆31、32相对的侧面之间留有间距Df。更准确地说，如图4所示，稳定杆31固定于与环齿轮25一体成型的端板25e。另一方面，与稳定杆32一体成型的端板32e固定于壳体1(例如，可使用花键连接进行固定)。因此，由于环齿轮26与壳体1的内侧一体成型，稳定杆32与环齿轮26连接成一体。
两个环齿轮25，26为具有不同齿数的内齿轮(例如，齿数分别为60和62)。作为与每个环齿轮25，26相啮合的普通行星齿轮，三行星齿轮24环绕稳定杆31的轴被可移动地支撑。考虑到电动机10的规格和减速器RD的减速比，在该实施例中使用了二级行星齿轮。如图5所示，该图为沿图4的A-A线的横截面，固定于电动机10的转子12上的中心齿轮21用来与三个第一级行星齿轮(以22表示)啮合。
该第一级行星齿轮22被中心齿轮23可转动地支撑，并且环绕稳定杆31的轴(即，中心齿轮21和23的转动轴)被可转动地支撑。这些第一级行星齿轮22与中心齿轮21啮合，并且和环齿轮26啮合。因此，该第一级行星齿轮22可转动地支撑在该中心齿轮21和环齿轮26之间，如同在稳定杆的轴上作行星式的运动。第二级行星齿轮24与中心齿轮23和环齿轮25，26啮合。因此，该第二级行星齿轮24在中心齿轮23和每个环齿轮25，26之间转动，同样如同在稳定杆的轴上作行星式的运动。
另一方面，如图3所示，电动机10包括一定子11和一中空转子12。如图4所示，转子12为中空的圆筒形从而包围稳定杆31的相应部位，并且由壳体1的内表面和位于转子12的每一侧的轴承12b处的壳体1的盖件2可转动地支撑。该转子12包括多极磁体(未显示)。该定子11固定于壳体1的内表面以包围转子12。
一端固定于环齿轮25的稳定杆31，由轴承31a可转动地支撑在壳体1的内侧。该稳定杆3可转动地支撑在盖件2的内部，与电动机10外部的轴承31b相接触。尽管盖件2与壳体1形成为不同的构件，然而盖件2与壳体1也可一体成型。在第一实施例中表达的壳体1这样构成，即，在第一实施例中，穿过转子12并且连接至第一齿轮(环齿轮25)的该对稳定杆中的一个(稳定杆31)在壳体(壳体1和盖件2)内的电动机10侧和第一齿轮(环齿轮25)侧均被支撑。这样，将成为负载的挠矩由稳定杆31、壳体1和盖件2、以及环齿轮25，26充分地分担。
而且，检测稳定杆31转动的转动检测装置40位于壳体1内。在该实施例中，该转动检测装置40包括至少一个设置在转子12外周的磁体41和至少一个设置在壳体1内部的霍耳集成电路(hall IC)42，然而同样可以使用其它类型的转动检测装置(例如光学旋转编码器)。
如图3所示，依照第一实施例，稳定杆31，32的每一端的壳体侧彼此靠近，并且两者之间的距离Df比壳体1的总长度Lf短。因此，较之未分开的稳定杆(不具有致动器)，稳定杆31，32具几乎相同的总长度。较之普通的稳定杆(无致动器)，该稳定杆可由相同的材料，同样的直径和相同的质量形成。这样，增加了车辆宽度方向的设计弹性。
另一方面，第一实施例中的电动机M和减速器RD的构成可适用于本发明技术背景中描述的致动器。即，每个稳定杆31，32的一端分别连接至壳体1x(对于稳定杆31)和减速器RD(对于稳定杆32)。在该构造中，稳定杆31，32可以制成比在本发明技术背景中所述的使用多级行星齿轮机构的构造长。由于稳定杆31，32连接点(端)之间的距离(Lm+Lr)比第一实施例中的(Df)长，稳定杆31，32各自的长度比第一实施例的稳定杆短。
下面，参考图6和图7解释本发明的第二实施例。在第二实施例中，谐波传动齿轮机构(以下称齿轮机构)60用作减速器RD。图6是结构图，图7是具体截面图。相应的元件用相同的数字表示。
对于齿轮机构60，稳定杆31，32分别与柔性齿轮(flexible gear)62和环齿轮(第二齿轮)63连接成一个整体。该柔性齿轮62在本发明技术背景所述的公开站点上以“flexpline”表示。同样，环齿轮63以“刚性齿轮(circularspline)”表示。在第二实施例中，如图6和图7所示，稳定杆31，32的端面间留有间距Dh。
更准确地，如图7所示，稳定杆31被柔性齿轮62的端部62c经由一轴承31c可转动地支撑。而且，与稳定杆32一体成型的端部32c固定至壳体1h(例如，采用花键连接固定)。然后，插入稳定杆31，使其穿过转子12(在图7中略)，并且由柔性齿轮62的端部62c所支撑以在壳体1h中旋转。另一方面，由于环齿轮63与壳体1h的内表面一体成型(见图6)，稳定杆32与环齿轮63连接成为一个整体。电动机10的转子12固定于椭圆齿轮61并且与柔性齿轮62配合。椭圆齿轮61在本发明技术背景所述的公开的站点上以“波发生器(wave generator)”表示。接着，在第二实施例中，穿过转子12(图7中略)连接至第一齿轮62(端部62c)的该对稳定杆中一个(稳定杆31)被壳体1h的电动机10一侧(图7中略)和第一齿轮62(端部62c)一侧所支撑。这样，将成为负载的挠矩将同第一实施例中的那样被充分地分担。
在以上提到的站点中，椭圆齿轮61、柔性齿轮62和环齿轮63的功能在下面进行解释。对应“波发生器”的椭圆齿轮61为具有设置在椭圆凸轮外周部的小球轴承的组件。外部的滚道通过球轴承可弹性变形。对应“flexspline”的柔性齿轮62为具外部齿的杯型金属轮圈组件。对应“刚性齿轮”的环齿轮63为具内齿的刚体环。该环齿轮63比柔性齿轮62多两个齿。例如，当椭圆齿轮61置于电动机10的转子12上，而被有效旋转，以及将柔性齿轮62连接到稳定杆31上时，柔性齿轮62的转动就传送至与柔性齿轮62接合的环齿轮63。环齿轮63相对于柔性齿轮62的旋转以相反的方向旋转，由于环齿轮63比柔性齿轮62多两个齿，从而可降低环齿轮63的转速。
如图6和图7所示，依照第二实施例，每个稳定杆31，32的致动器一侧彼此靠近放置，并且其间的距离Dh比壳体Lh的总长短。因此，稳定杆31、32较之未分割开的稳定杆(无致动器)大致具有同样的总长。与普通的稳定杆(无致动器)相比，稳定杆31，32可由相同的材料、同样的直径和质量制成。尤其是，第二实施例中壳体1h的总长Lh可以制成比第一实施例中的(Lf)短。于是，可以制造更小尺寸的致动器。
本发明的原理，优选的实施例和操作模式在上述说明书中进行了描述。然而，本发明所要保护的范围不能解释为限定在已公开的特定实施例中。而且，所描述的实施例应被解释为说明而不是限制。他人可在并没有脱离本发明的实质的情况下做出各种改动、变化以及等价的替换。因此，应当注意，所有落入如权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种改动、变化和等价替换应当包括在本发明内。
权利要求
1.一种车辆稳定器控制装置，包括一对稳定杆，位于车辆的左轮和右轮之间；以及一致动器，包括连接到该对稳定杆之间的减速器，和连接至该减速器的电动机，用以通过该减速器对该对稳定杆提供扭转力；其中该减速器包括一第一齿轮和一第二齿轮，用于在其间产生相对的转动速度差，该第一齿轮和第二齿轮共轴且相邻地安装；并且稳定杆的相对侧面分别与该第一齿轮和第二齿轮相邻地连接，且位于该减速器内。
2.如权利要求1所述的车辆稳定器控制装置，其中该第一齿轮和第二齿轮包括一对具有不同齿数的内齿齿轮，一种普通的行星齿轮链与该两内齿齿轮啮合。
3.如权利要求1所述的车辆稳定器控制装置，其中该第一齿轮和该第二齿轮相互配合。
4.如权利要求1所述的车辆稳定器控制装置，其中该电动机为具有转子和定子的无刷电动机，并且该对稳定杆中的一个穿过该转子与该第一齿轮接合成一体。
5.如权利要求4所述的车辆稳定器控制装置，其中该电动机和该减速器位于一壳体内，并且该对稳定杆中的另一个与该壳体接合成一体。
6.如权利要求4所述的车辆稳定器控制装置，其中该电动机和该减速器位于一壳体内，并且穿过该转子且接合于该第一齿轮的该对稳定杆中的一个在该电动机和该第一齿轮的两侧处被支撑。
7.如权利要求6所述的车辆稳定器控制装置，其中该对稳定杆中的另一个与该壳体连接成一体。
8.如权利要求6所述的车辆稳定器控制装置，其中该稳定杆中的一个通过花键连接至该壳体。
9.如权利要求2所述的车辆稳定器控制装置，其中该行星齿轮链包括多个行星齿轮组。
10.如权利要求2所述的车辆稳定器控制装置，其中该行星齿轮链为一多级行星齿轮。
11.如权利要求1所述的车辆稳定器控制装置，其中在壳体内设置有一转动检测装置，以检测至少一个稳定杆的转动。
全文摘要
一种车辆稳定器控制装置，包括一对设置在车辆左轮和右轮之间的稳定杆(31，32)；以及包含有一减速器(RD)和一电动机的致动器，该减速器连接在所述一对稳定杆(31，32)之间；该电动机连接于该减速器(RD)，以通过该减速器(RD)向该对稳定杆(31，32)施加扭转力，其中减速器(RD)包括第一齿轮(25)和第二齿轮(26)，用于在其中产生相对的转动速度差。该第一齿轮(25)和该第二齿轮(26)彼此相邻地共轴设置，并且稳定杆(31，32)相对的侧面分别与该第一齿轮(25)和第二齿轮(26)相邻地连接，且位于该减速器(RD)内。
文档编号B60G21/00GK1697741SQ200480000394
公开日2005年11月16日 申请日期2004年3月26日 优先权日2003年3月28日
发明者种子田彰哉, 铃木胜巳, 小林秀行, 武马修一, 田畑雅郎, 浦马场真吾 申请人:爱信精机株式会社, 丰田自动车株式会社