JP2005088722A - アクティブスタビライザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブスタビライザ装置に於いて、一対のトーションバー部分の逆方向へ回転を阻止するための制御や装置を不要にし、消費エネルギーを低減する。
【解決手段】一対のトーションバー部分１４Ｌ、１４Ｒと、トーションバー部分の外端に接続された一対のアーム部１６Ｌ、１６Ｒと、一方のトーションバー部分の内端に固定され駆動歯車としてのウォームギヤ２８が取り付けられた回転軸２６を有する電動機２４と、他方のトーションバー部分の内端に固定されウォームギヤ２８に噛合する従動歯車としてのウォームホイール３０とを有し、電動機の駆動によって一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転駆動されることにより車輌のロール剛性を可変制御するアクティブスタビライザ装置であり、ウォームギヤ２８及びウォームホイール３０は前者の回転を後者へ伝達するが、後者の回転を前者へ伝達しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輌のスタビライザに係り、更に詳細には車輌のロール剛性を可変制御するアクティブスタビライザ装置に係る。

自動車等の車輌のアクティブスタビライザ装置の一つとして、例えば下記の特許文献１に記載されている如く、互いに同軸に整合して車輌の横方向に延在する一対のトーションバー部分と、トーションバー部分の外端に接続された一対のアーム部と、一方のトーションバー部分の内端に固定されウォームギヤが取り付けられた回転軸を有する電動機と、他方のトーションバー部分の内端に固定されウォームギヤに噛合するウォームホイールとを有し、電動機の駆動によって一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転駆動されることにより車輌のロール剛性を可変制御するよう構成されたアクティブスタビライザ装置が従来より知られている。

かかるアクティブスタビライザ装置によれば、例えば車輌の旋回により左右の車輪が逆相にてバウンド、リバウンドする際に、電動機を駆動して一対のトーションバー部分を互いに逆方向へ回転駆動することにより、アクティブスタビライザ装置が左右の車輪に対しバウンド、リバウンドを抑制する方向に付与するばね力を可変制御することができるので、車輌のロール剛性をアクティブに増減制御することができる。
特開平２−２７０６１７号公報（第５−６頁、第４図、第５図）

しかし上述の従来のアクティブスタビライザ装置に於いては、ウォームギヤ及びウォームホイールのピッチ角等の設定によっては、例えば左右の車輪が逆相にてバウンド、リバウンドすることにより一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ高い回転トルクにて回転しようとすると、ウォームギヤ及びウォームホイールが噛合状態にて回転し、そのため車輌のロール剛性をアクティブに増減しない場合にウォームギヤ及びウォームホイールの回転を阻止すべく、回転阻止トルクが発生するよう電動機を制御したりストッパを作動させなければならず、制御及び装置が複雑になると共に消費エネルギーが増大することが避けられない。

本発明は、一方のトーションバー部分に固定された電動機の駆動によって歯車装置を介して一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転駆動されることにより車輌のロール剛性を可変制御するよう構成された従来のアクティブスタビライザ装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、一対のトーションバー部分を互いに逆方向へ回転させようとするトルクが作用しても一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転しないよう構成することにより、一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転することを阻止するための制御や装置を不要にし、消費エネルギーを低減することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち互いに同軸に整合して車輌の横方向に延在する一対のトーションバー部分と、前記トーションバー部分の外端に接続された一対のアーム部と、一方のトーションバー部分の内端に固定され駆動歯車が取り付けられた回転軸を有する電動機と、他方のトーションバー部分の内端に固定され前記駆動歯車に噛合する従動歯車とを有し、前記電動機の駆動によって前記一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転駆動されることにより車輌のロール剛性を可変制御するアクティブスタビライザ装置にして、前記駆動歯車及び前記従動歯車は前記駆動歯車の回転を前記従動歯車へ伝達するが、前記従動歯車の回転を前記駆動歯車へ伝達しない歯車であることを特徴とするアクティブスタビライザ装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記駆動歯車はウォームギヤであり、前記従動歯車はウォームホイールであるよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記一対のトーションバー部分の内端は軸受装置を介して互いに他に対し相対回転可能に他方の内端を支持しているよう構成される（請求項３の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３の構成に於いて、前記一対のトーションバー部分の軸線方向位置について見て、前記軸受装置は前記駆動歯車と前記従動歯車との噛合部に整合しているよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項１の構成によれば、電動機の駆動によって一対のトーションバー部分が駆動歯車及び従動歯車を介して互いに逆方向へ回転駆動されるアクティブスタビライザ装置に於いて、駆動歯車及び従動歯車は駆動歯車の回転を従動歯車へ伝達するが、従動歯車の回転を駆動歯車へ伝達しない歯車であるので、電動機を駆動することによって一対のトーションバー部分を駆動歯車及び従動歯車を介して確実に互いに逆方向へ回転駆動し、車輌のロール剛性を確実に増減制御することができると共に、例えば車輪のバウンド、リバウンドにより一対のトーションバー部分を互いに逆方向へ回転駆動しようとするトルクが作用しても、駆動歯車及び従動歯車は噛合状態にて回転せず、従って車輌のロール剛性をアクティブに増減制御しない状況に於いてトーションバー部分が逆方向へ回転することを阻止する制御や装置を不要にし、消費エネルギーを低減することができる。

また上記請求項２の構成によれば、駆動歯車はウォームギヤであり、従動歯車はウォームホイールであるので、電動機の回転を減速しその駆動トルクを増力しつつ、駆動歯車としてのウォームギヤの回転を確実に従動歯車としてのウォームホイールへ伝達すると共に、従動歯車の回転がウォームギヤへ伝達されることを確実に阻止することができる。

また上記請求項３の構成によれば、一対のトーションバー部分の内端は軸受装置を介して互いに他に対し相対回転可能に他方の内端を支持しているので、トーションバー部分の相対回転を円滑に行わせることができると共に、駆動歯車及び従動歯車の噛合状態を常に適正な噛合状態に維持することができる。

また上記請求項４の構成によれば、一対のトーションバー部分の軸線方向位置について見て、軸受装置は駆動歯車と従動歯車との噛合部に整合しているので、軸受装置が駆動歯車と従動歯車との噛合部に整合していない場合に比して、一対のトーションバー部分のこじり運動を低減し、駆動歯車及び従動歯車の噛合状態を確実に適正な噛合状態に維持することができ、アクティブスタビライザ装置の耐久性を向上させることができる。

［課題解決手段の好ましい態様］
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の構成に於いて、駆動歯車の軸線及び駆動歯車と従動歯車との噛合部は一対のトーションバー部分の軸線より隔置されているよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の構成に於いて、電動機は少なくともトーションバー部分に作用するトルクに基づいて制御され、トーションバー部分に作用するトルクはトーションバー部分に設けられ電磁式又は電気的にトルクを検出する高剛性のトルクセンサにより検出されるよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、駆動歯車及び従動歯車はハイポイドギヤであるよう構成される（好ましい態様３）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は本発明によるアクティブスタビライザ装置の一つの実施例を示す概略構成図、図２は図１に示された実施例の要部を示す拡大部分断面図、図３は図２の線III−IIIに沿う拡大部分断面図である。

これらの図に於いて、１０はアクティブスタビライザ装置を全体的に示しており、アクティブスタビライザ装置１０は車輌の横方向に延在する軸線１２に沿って互いに同軸に整合して延在する一対のトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒと、それぞれトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの外端に一体に接続された一対のアーム部１６Ｌ及び１６Ｒとを有している。トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒはそれぞれブラケット１８Ｌ及び１８Ｒを介して図には示されていない車体に軸線１２の回りに回転可能に支持されている。

アーム部１６Ｌ及び１６Ｒはそれぞれトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒに対し実質的に垂直に車輌前後方向に延在し、アーム部１６Ｌ及び１６Ｒの外端にはそれぞれゴムブッシュ装置２０Ｌ及び２０Ｒの外筒が固定されている。アーム部１６Ｌ及び１６Ｒの外端はそれぞれゴムブッシュ装置２０Ｌ及び２０Ｒを介して図には示されていない左右の車輪支持部材又はサスペンションアームに連結されている。

図示の実施例に於いては、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの内端にはそれぞれ軸線１２に対し実質的に垂直に延在するアーム２２Ｌ及び２２Ｒが例えば溶接により一体的に固定されている。アーム２２Ｌは電動機２４を支持しており、電動機２４の回転軸２６には駆動歯車としてのウォームギヤ２８が固定されている。一方アーム２２Ｒは実質的に扇形をなし、その外端の外周にはウォームギヤ２８と噛合する従動歯車としてのウォームホイール３０が形成されている。

ウォームギヤ２８の軸線３２は軸線１２に垂直な平面に沿って延在し、ウォームホイール３０は軸線１２の周りに延在している。特に図３に示されている如く、ウォームギヤ２８は鼓形をなし、その複数のピッチに亘りウォームホイール３０と噛合している。一方ウォームホイール３０はウォームギヤ２８と所定の円弧範囲に亘り噛合するよう、図２に示されている如く軸線１２に沿う断面で見て凹状の円弧断面形状を有している。

またウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の歯のピッチ角は逆効率が０以下の値であるよう設定されており、従って電動機２４によりウォームギヤ２８が回転されるとその回転がウォームホイール３０へ伝達され、アーム２２Ｌ及び２２Ｒが軸線１２の周りに互いに逆方向へ枢動されるが、アーム２２Ｌ及び２２Ｒを軸線１２の周りに互いに逆方向へ枢動させるトルクが作用しても、ウォームギヤ２８及びウォームホイール３０は噛合により回転せず、これらの間にて回転が伝達されることはない。

従ってトーションバー部分１４Ｌ若しくは１４Ｒに軸線１２の周りの相対回転トルクが作用すると、電動機２４が回転駆動されることによってウォームギヤ２８が回転駆動されない限り、トーションバー部分１４Ｌ若しくは１４Ｒの回転トルクはアーム２２Ｌ及び２２Ｒ、ウォームギヤ２８、ウォームホイール３０を介して他方のトーションバー部分へそのまま伝達される。

尚ウォームギヤ２８及びウォームホイール３０は減速歯車装置（増力装置）として機能すると共に、ウォームギヤ２８の軸線３２及びウォームホイール３０のピッチ円３４、即ちウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部は、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの半径よりも大きい距離軸線１２より隔置されているので、電動機２４が高出力のものでなくてもトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒを確実に相対回転させることができる。

図示の実施例に於いては、トーションバー部分１４Ｌの内端はトーションバー部分１４Ｒの内端に固定されたアーム２２Ｒのボス部２２ＲＢに軸線１２の周りに相対回転可能に嵌入し、トーションバー部分１４Ｌの先端の小径部とボス部２２ＲＢとの間には軸線１２に整合するジャーナル軸受３６が配設され、これによりトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの内端はジャーナル軸受３６を介して互いに軸線１２の周りに相対回転可能に他方の内端を支持している。図２に示されている如く、ジャーナル軸受３６は軸線１２に沿う位置について見てウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の範囲内に設けられている。

更に図示の実施例に於いては、トーションバー部分１４Ｌには該トーションバー部分１４Ｌに作用する捩りトルクを検出するトルクセンサ３８が設けられており、電動機２４は少なくともトルクセンサ３８の検出結果に基づき図には示されていない電子制御装置により制御される。尚トルクセンサ３８はトーションバー部分１４Ｌの剛性を低下させることがないよう、例えば磁歪式のトルクセンサや歪ゲージの如く、電磁式又は電気的にトルクを検出する高剛性のトルクセンサであることが好ましい。またトルクセンサ３８はトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの何れに設けられてもよい。

アクティブスタビライザ装置１０は上述の如く構成されているので、左右の車輪が同相にてバウンド、リバウンドすると、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒには捩り応力は作用せず、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒはウォームギヤ２８及びウォームホイール３０により一体的に連結された状態にて軸線１２の周りに回転する。

これに対し左右の車輪が逆相にてバウンド、リバウンドすると、図１に於いて仮想線１６ＬＢ、１６ＬＲ及び１６ＲＢ、１６ＲＲにて示されている如く、アーム部１６Ｌ及び１６Ｒはそれらの内端の周りに互いに逆の上下方向に枢動すると共に弾性的に湾曲変形し、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒには捩り応力が作用し、アクティブスタビライザ装置１０は車輪のバウンド、リバウンドを抑制する方向のばね力を発生することにより車輌のロールを抑制する。

この場合トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒには互いに逆回転方向の捩り応力が作用するので、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒが捩り応力の作用方向へ相対回転するよう電動機２４が駆動されると、アクティブスタビライザ装置１０が車輪のバウンド、リバウンドを抑制する方向のばね力が低下し、車輌のロール剛性が低下する。

逆にトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒが捩り応力の作用方向とは逆方向へ相対回転するよう電動機２４が駆動されると、アクティブスタビライザ装置１０が車輪のバウンド、リバウンドを抑制する方向のばね力が増大し、車輌のロール剛性が増大する。

かくして図示の実施例によれば、左右の車輪が逆相にてバウンド、リバウンドする際にトルクセンサ３８により検出されるトルク（捩り応力）の大きさ及び方向に応じて電動機２４を駆動しウォームギヤ２８を回転駆動することにより、車輌のロール剛性をアクティブに増減制御することができる。

また電動機２４が駆動されない限りウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合によりこれらの間にて回転が伝達されることはなく、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒは相対回転することなく一体的な連結状態を維持するので、車輌のロール剛性をアクティブに増減制御しない場合にトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの相対回転を阻止すべく電動機２４によりウォームギヤ２８に回転トルクを付与したり図には示されていないストッパを作動させたりする必要はなく、従ってトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの相対回転を阻止するための制御及びその制御を達成するためのセンサ等やストッパの如き装置の必要性を排除することができ、また電動機２４に異常が生じた場合にもアクティブスタビライザ装置１０を確実に通常のスタビライザとして機能させることができる。

特に図示の実施例によれば、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの内端はジャーナル軸受３６を介して互いに軸線１２の周りに相対回転可能に他方の内端を支持しているので、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの相対回転を円滑に行わせることができると共に、ウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合状態を常に適正な噛合状態に維持することができる。

また図示の実施例によれば、ジャーナル軸受３６は軸線１２に沿う位置について見てウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の範囲内に設けられているので、軸受装置が軸線１２に沿う位置について見てウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の範囲外に設けられている場合に比して、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒのこじり運動を低減し、ウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合状態を確実に適正な噛合状態に維持することができ、アクティブスタビライザ装置１０の耐久性を向上させることができる。

また図示の実施例によれば、ウォームギヤ２８は鼓形をなし、その複数のピッチに亘りウォームホイール３０と噛合しており、またウォームホイール３０は軸線１２に沿う断面で見て凹状の円弧断面形状を有し、ウォームギヤ２８と所定の円弧範囲に亘り噛合しているので、ウォームギヤ２８が円柱状をなす場合やウォームホイール３０の軸線１２に沿う断面が直線的である場合に比して、ウォームギヤ２８の回転及びトルクを円滑に且つ確実にウォームホイール３０へ伝達させることができる。

更に図示の実施例によれば、電動機２４を制御するための情報の一つであるトーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒに作用するトルクはトルクセンサ３８により検出され、トルクセンサ３８は電磁式又は電気的にトルクを検出する高剛性のトルクセンサであるので、トルクセンサ３８に起因してトーションバー部分の剛性が低下し、非アクティブ制御時のロール剛性が不足することを確実に防止することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、駆動歯車はウォームギヤ２８であり、従動歯車はウォームホイール３０であるが、駆動歯車及び従動歯車は駆動歯車の回転を従動歯車へ伝達するが、従動歯車の回転を駆動歯車へ伝達しない歯車である限り、駆動歯車及び従動歯車は例えばハイポイドギヤの如く当技術分野に於いて公知の任意の歯車であってよい。

また上述の実施例に於いては、トーションバー部分１４Ｌ及び１４Ｒの内端はジャーナル軸受３６を介して互いに軸線１２の周りに相対回転可能に他方の内端を支持しているが、ジャーナル軸受３６は省略されてもよい。

更に上述の実施例に於いては、ジャーナル軸受３６は軸線１２に沿う位置について見てウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の範囲内に設けられているが、軸受装置はウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の範囲より軸線１２に沿う方向にシフトされた位置に設けられてもよく、またウォームギヤ２８及びウォームホイール３０の噛合部の両側に一対の軸受装置が設けられてもよい。

本発明によるアクティブスタビライザ装置の一つの実施例を示す概略構成図である。 図１に示された実施例の要部を示す拡大部分断面図である。 図２の線III−IIIに沿う拡大部分断面図である。

符号の説明

１０ アクティブスタビライザ装置
１４Ｌ、１４Ｒ トーションバー部分
１６Ｌ、１６Ｒ アーム部分
２０Ｌ、２０Ｒ アーム
２４ 電動機
２８ ウォームギヤ
３０ ウォームホイール
３６ ジャーナル軸受
３８ トルクセンサ

Claims (4)

1. 互いに同軸に整合して車輌の横方向に延在する一対のトーションバー部分と、前記トーションバー部分の外端に接続された一対のアーム部と、一方のトーションバー部分の内端に固定され駆動歯車が取り付けられた回転軸を有する電動機と、他方のトーションバー部分の内端に固定され前記駆動歯車に噛合する従動歯車とを有し、前記電動機の駆動によって前記一対のトーションバー部分が互いに逆方向へ回転駆動されることにより車輌のロール剛性を可変制御するアクティブスタビライザ装置にして、前記駆動歯車及び前記従動歯車は前記駆動歯車の回転を前記従動歯車へ伝達するが、前記従動歯車の回転を前記駆動歯車へ伝達しない歯車であることを特徴とするアクティブスタビライザ装置。
2. 前記駆動歯車はウォームギヤであり、前記従動歯車はウォームホイールであることを特徴とする請求項１に記載のアクティブスタビライザ装置。
3. 前記一対のトーションバー部分の内端は軸受装置を介して互いに他に対し相対回転可能に他方の内端を支持していることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクティブスタビライザ装置。
4. 前記一対のトーションバー部分の軸線方向位置について見て、前記軸受装置は前記駆動歯車と前記従動歯車との噛合部に整合していることを特徴とする請求項３に記載のアクティブスタビライザ装置。
   

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