JP2006021629A

JP2006021629A - 車両用サスペンション装置

Info

Publication number: JP2006021629A
Application number: JP2004201032A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nagayama; 真永山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】車体ロール時の車両の乗り心地および操縦安定性を良好にし、ロール剛性が低いロールの範囲を広く設定しても配置上のスペースおよび製造コストの問題が生じないスタビライザ装置を提供する。
【解決手段】スタビライザバー１０の外側部１０ｂ，１０ｃとショックアブソーバＳＡ（車輪側支持部材）間にレバー機構１１Ｌ，１１Ｒが介装される。レバー機構１１Ｌ，１１Ｒは、それぞれケース１５、レバー１６およびゴム１７（弾性体）を備える。ケース１５はショックアブソーバＳＡに固定される。レバー１６は、ケース１５内の後端部にてボルト１８の軸線回りに回転可能に接続され、ケース１５外の前端部にて各リンク１２Ｌ，１２Ｒの上端部にそれぞれ回転可能に接続される。ケース１５とレバー１６とはゴム１７により加硫接着される。車体ＢＤのロールに対して、ゴム１７のばね定数はスタビライザバー１０のねじりのばね定数よりも小さく設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタビライザバーを備えた車両用スタビライザ装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に記載されているように、略Ｕ字状に形成され、中間部にて支持部材を介して車体に水平軸線回りに回転可能に組み付けられ、両外側部を車輪側支持部材にそれぞれ組み付けるようにしたスタビライザバーを備えた車両用スタビライザ装置は知られている。このスタビライザ装置は、スタビライザバーの一外側部と車輪側支持部材との間に力伝達部材を介装させている。力伝達部材は、シリンダ、ピストンおよびピストンロッドを備えており、シリンダの上下室にそれぞれ収容されてシリンダの上端部および下端部とピストンとの間にコイルスプリングをそれぞれ配設するようにしている。車体のロールに対する両コイルスプリングのばね定数はスタビライザバーのねじりのばね定数よりも小さく設定されていて、ピストンロッドの引っ張り方向への変位に伴ってシリンダ上室側のコイルスプリングが弾性圧縮され、同ピストンロッドの圧縮方向への変位に伴ってシリンダ下室側のコイルスプリングが弾性圧縮される。

このスタビライザ装置においては、車体のロール角が小さいとき、スタビライザバーが捩られるよりも先に、ピストンロッドがコイルスプリングを弾性変形させながら引っ張りまたは圧縮方向に変位する。一方、車体のロール角が大きいとき、シリンダ上室または下室側のコイルスプリングが押し潰された後、スタビライザバーが捩られる。この場合、車体のロール角が小さいとき、スタビライザ装置のばね定数は、車体のロールに対するコイルスプリングのばね定数が極めて小さいために小さな値になる。また、車体のロール角が大きいとき、スタビライザ装置のばね定数は、コイルスプリングが弾性変形しきってばね定数の極めて大きなスタビライザバーが捩られるために大きな値になる。これによれば、車体のロール角が小さいときはロール剛性が低くなり車両の乗り心地が向上され、車体のロール角が大きいときはロール剛性が高くなって操縦安定性が確保される。
特開２０００−１７７３５４号公報

しかし、上記従来のスタビライザ装置においては、乗り心地をより良好にする観点からロール剛性が低く設定されるロール角の範囲を広くするために、コイルスプリングの弾性変形量を大きくする必要がある。このためには、コイルスプリングを長くし、それに対応させてシリンダの全長も長くする必要があり、それらの配置上のスペースの問題が生じるとともに、製造コストが高くなるという問題もある。また、上記従来のスタビライザ装置のばね定数は、車体のロール角が小さいときは、線形のばね特性を示すコイルスプリングのばね定数に応じた小さな値であり、車体のロール角が大きいときは、同様に線形のばね特性を示すスタビライザバーのねじりばね定数に応じた大きな値であって、非連続的なばね特性を示すものである。これにより、ばね定数の非連続的な変化に起因して乗員にショック感等の違和感を与えるおそれもある。

本発明の目的は、上記前者の問題に対処するために、車両の乗り心地および操縦安定性を良好にした上で、配置上のスペースおよび製造コストの問題を解決し得る車両用スタビライザ装置を提供することにある。また、上記後者の問題に対処するために、乗員にショック感等の違和感を与えることを低減して、車両の乗り心地を一層良好にし得る車両用スタビライザ装置を提供することにもある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、略Ｕ字状に形成され、中間部を車両の横方向に延設させて同中間部にて支持部材を介して車体に水平軸線回りに回転可能に組み付けられ、かつ両外側部を車両の前後方向に延設させて同両外側部にて左右一対のリンクを介して車輪側支持部材にそれぞれ組み付けるようにしたスタビライザバーを備えた車両用スタビライザ装置において、前記左右一対のリンクのうちの少なくとも一方と車輪側支持部材との間にレバー機構を介装させ、前記レバー機構を、車輪側支持部材に固定されて水平方向に開口したケースと、前記ケース内に収容された一端部にて同ケースに水平軸線回りに回転可能に接続されるとともに前記ケース外へ略水平に突出した他端部にて前記リンクを介して前記スタビライザバーの外側部に回転可能に接続されたレバーと、前記ケースと前記レバーとの間に介装されて前記レバーの回転に伴って弾性変形する弾性体とで構成し、車体のロールに対する前記弾性体のばね定数を、前記スタビライザバーのねじりのばね定数よりも小さく設定したことにある。ここで、弾性体のばね定数とは、弾性体の撓みに対する剛性をいう。

車体がロールすると、スタビライザバーの両外側部は、それぞれ上下反対に変位する。この場合、車体のロールに対して、レバー機構を構成する弾性体のばね定数がスタビライザバーのねじりのばね定数よりも小さく設定されているので、車体のロール角が小さいときは、スタビライザバーが捩られるよりも先に、レバーが弾性体を弾性変形させながら上または下方向に回転する。レバーの回転が規制された後は、車体のロール角が大きくなるに従ってばね定数の大きなスタビライザバーの両外側部が中間部の軸線回りに互いに反対方向に捩られるようになる。これによれば、車体のロール角が小さいとき、スタビライザ装置のばね定数は、車体のロールに対する弾性体のばね定数が極めて小さいために小さな値になる。また、車体のロール角が大きいとき、スタビライザ装置のばね定数は、弾性体が弾性変形しきってばね定数の極めて大きなスタビライザバーが捩られるために大きな値になる。その結果、車体のロール角が小さいときは、ロール剛性が低くなり車両の乗り心地が向上され、車体のロール角が大きいときは、ロール剛性が高くなって操縦安定性が確保される。

このとき、レバーの全長を長くするだけで、弾性体を弾性変形させるときのレバー突出端の変位量が大きくなり、ロール剛性が低く設定される車体のロール角の範囲を広くすることができる。これによれば、レバー機構は、簡単に構成することができるので、配置スペース上の問題が生じることもなく、製造コストも安価になる。

また、本発明の他の特徴は、前記弾性体をゴムで構成したことにある。レバーの回転に応じて同ゴムの車体のロールに対するばね定数は、初期に小さく、その弾性変形量が増大するに従って連続的に増大する非線形のばね特性を示すものである。これにより、ゴムが弾性変形する状態からスタビライザバーが捩れる状態に至るまでのスタビライザ装置のばね定数を連続的なばね特性のものに設定することができる。このため、従来のスタビライザ装置に比して、乗員に与えるショック感等の違和感を低減することができ、乗り心地を一層良好にすることが可能である。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る車両用スタビライザ装置ＳＴを車両のフロント側に適用した場合の全体概略図である。このスタビライザ装置ＳＴは、スタビライザバー１０、左右一対のレバー機構１１Ｌ，１１Ｒおよびリンク１２Ｌ，１２Ｒを備えている。

スタビライザバー１０は、断面円形の中実丸棒を略Ｕ字状に湾曲させて構成されている。スタビライザバー１０は、その中間部１０ａを車両の横方向に延設させていて、同中間部１０ａの両端近傍にて支持部材としてのブッシュ１３，１３およびブラケット１４，１４を介してサスペンションメンバ等の車体ＢＤの上面に略水平軸線回りに回転可能に組み付けられている。スタビライザバー１０は、その外側部１０ｂ，１０ｃを車両の前後方向に延設させていて、同外側部１０ｂ，１０ｃの後端にてそれぞれリンク１２Ｌ，１２Ｒを介してレバー機構１１Ｌ，１１Ｒに接続されている。

左右一対のレバー機構１１Ｌ，１１Ｒは、左前輪Ｗl、右前輪Ｗrにそれぞれ対応して設けられている。これらのレバー機構１１Ｌ，１１Ｒは同様に構成されているので、左前輪Ｗl側のレバー機構１１Ｌについてのみ具体的に説明して、レバー機構１１Ｌと同一の部分には同一の符号を付してレバー機構１１Ｒについての詳しい説明を省略する。このレバー機構１１Ｌは、図２および図３に示すように、ケース１５、レバー１６およびゴム１７を備えている。ケース１５は、断面方形状に形成されており、その前後両端面を水平方向に開口させている。ケース１５は、側壁１５ａの後端面から車両後方に延び出して車両左方向に湾曲した係合爪１５ａ１と、側壁１５ａ，１５ｂを水平に貫通したボルト１８とによって車輪側支持部材としてのショックアブソーバＳＡに固定されている。

レバー１６は、断面矩形の長尺状に構成されており、その前端部および後端部にて車両横方向に向けて水平に貫通する貫通孔１６ａ，１６ｂをそれぞれ有している。レバー１６は、その後端部を含む所定長さの部分がケース１５に収容されていて、後端部にてボルト１８の軸線回りに回転可能に支持されている。また、レバー１６は、その前端部をケース１５外へ車両前方向に向けて水平に突出させており、前端部にて貫通孔１６ａを貫通したボールジョイント１９を介してリンク１２Ｌの上端部に回転可能に接続されている。

ケース１５とレバー１６とは、弾性体としてのゴム１７により加硫接着されている。ゴム１７は、例えば、天然ゴムを主成分とするゴム材が用いられており、ケース１５とレバー１６間に充填されていて、その中央部にてレバー１６の貫通孔１６ａと同一軸線上にボルト１８の貫通を許容する貫通孔１７ａを有している。ゴム１７は、レバー１６の回転による弾性変形量が所定量よりも小さいときはレバー１６の回転を許容し、レバー１６の回転による弾性変形量が所定量よりも大きくなってレバー１６とケース１５間の距離が極小となったときにレバー１６の回転を規制する程度に大きな硬さに設定されている。また、車体ＢＤのロールに対して、ゴム１７のばね定数は、スタビライザバー１０のねじりのばね定数よりも十分に小さい所定の値に設定されている。なお、ゴム１７はレバー１６を車両の上下方向のみならず横方向からも挟持しており、これによってレバー１６の回転時における横方向へのがたつきが防止されている。

リンク１２Ｌ，１２Ｒは、上述したように各上端部にてレバー１６，１６の前端部にそれぞれボールジョイント１９，１９を介して回転可能に接続されるとともに、各下端部にてスタビライザバー１０の外側部１０ｂ，１０ｃの後端部にそれぞれボールジョイント２１，２１を介して回転可能に接続されている。

次に、上記のように構成した実施形態の作動について説明する。車両が、例えば右方向に旋回したとき、車体ＢＤはロール軸線回りに左方向にロールする。このとき、スタビライザバー１０の中間部１０ａが、図１の破線で示すように車体ＢＤと共に傾斜するので、外側部１０ｂは下がり、外側部１０ｃは上がる。この場合、車体ＢＤのロールに対して、ゴム１７，１７のばね定数がスタビライザバー１０のねじりのばね定数よりも小さく設定されているので、車体ＢＤのロール角が小さいときは、スタビライザバー１０が捩られるよりも先に、レバー１６，１６が外側部１０ｂ，１０ｃおよびリンク１２Ｌ，１２Ｒの変位に追従して、ゴム１７，１７を弾性変形させながらそれぞれ下および上方向に回転する。

このとき、レバー１６，１６の回転に応じてゴム１７，１７の車体ＢＤのロールに対するばね定数は、初期に小さく、弾性変形量が増大するに従って徐々に増大し、弾性変形量が所定量を超えると急激に増大する。これにより、レバー１６，１６の回転が、図４（Ａ），図４（Ｂ）に示すようにそれぞれ規制される。レバー１６，１６の回転が規制された後は、車体ＢＤのロール角が大きくなるに従ってスタビライザバー１０の両外側部１０ｂ，１０ｃが中間部１０ａの軸線回りに互いに反対方向に捩られるようになる。これによれば、車体ＢＤのロール角が小さいとき、スタビライザ装置ＳＴのばね定数は、図５のＡ領域で示すように、車体ＢＤのロールに対するゴム１７，１７のばね定数が極めて小さいために小さな値になる。また、車体ＢＤのロール角が大きいとき、スタビライザ装置ＳＴのばね定数は、図５のＣ領域で示すように、ゴム１７，１７が弾性変形しきってばね定数の極めて大きなスタビライザバー１０が捩られるために大きな値になる。その結果、車体ＢＤのロール角が小さいときは、ロール剛性が低くなり車両の乗り心地が向上され、車体ＢＤのロール角が大きいときは、ロール剛性が高くなって操縦安定性が確保される。

上記したレバー機構１１Ｌ，１１Ｒにおいては、レバー１６，１６の全長を長くするだけで、ゴム１７，１７を弾性変形させるときのレバー１６，１６の前端部の変位量が大きくなる。すなわち、レバー１６，１６の全長を所定量だけ長くすることにより、ロール剛性が低く設定される車体ＢＤのロール角の範囲（図５のＡ領域）を広くすることができる。これによれば、レバー機構１１Ｌ，１１Ｒは、簡単に構成することができるので、配置スペース上の問題が生じることもなく、製造コストも安価になる。

また、上記したようにレバー１６，１６の回転に応じてゴム１７，１７の車体ＢＤのロールに対するばね定数は、初期に小さく、その弾性変形量が増大するに従って連続的に増大する非線形のばね特性を示す。したがって、ゴムばね１７，１７の弾性変形時におけるスタビライザ装置ＳＴのばね定数は、図５のＡおよびＢ領域で示すように、非線形のばね特性を示すことになる。これにより、ゴム１７，１７が弾性変形する状態（図５のＡおよびＢ領域）からスタビライザバー１０が捩れる状態（図５のＣ領域）に至るまでのスタビライザ装置ＳＴのばね定数を連続的なばね特性のものに設定することができる。したがって、ばね定数の非連続的な変化に起因して乗員に与えるショック感等の違和感を低減することができ、乗り心地を一層良好にすることが可能である。

一方、車両が、例えば左方向に旋回したときは、レバー機構１１Ｌ，１１Ｒにおけるレバー１６，１６の各回転方向およびスタビライザバー１０における中間部１０ａの軸線回りの外側部１０ｂ，１０ｃの各捩れ方向が上記と逆になる点を除けば、上記と同様の作用および効果が得られる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、レバー機構１１Ｌ，１１Ｒを構成する弾性体としてゴム１７，１７を用いたが、ゴム１７，１７に代えて、圧縮スプリングまたは引っ張りスプリングを用いてもよい。これによれば、スプリングの長さは代えずに、レバー１６，１６の全長を所定量だけ長く設定することにより、上記と同様、ロール剛性が低く設定される車体ＢＤのロール角の範囲を広くすることができる。

また、上記実施形態においては、レバー機構１１Ｌ，１１Ｒを左右一対設けるようにしたが、レバー機構１１Ｌ，１１Ｒのレバー１６，１６は上下いずれの方向に向けても回転できるようにされているので、左右のうちいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。また、本発明に係る車両用スタビライザ装置ＳＴを車両のリヤ側に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る車両用スタビライザ装置を示す斜視図である。図１に示した左右一対のレバー機構のうち左車輪側のものを示す拡大図である。図２の３−３断面図である。（Ａ）は、図１に示したレバー機構のうち左車輪側の作動例を示し、（Ｂ）は、図１に示したレバー機構のうち右車輪側の作動例を示す説明図である。図１に示したスタビライザ装置のばね定数と車体のロール角との関係を示す説明図である。

符号の説明

ＢＤ…車体、ＳＡ…ショックアブソーバ、ＳＴ…スタビライザ装置、１０…スタビライザバー、１０ａ…中間部、１０ｂ，１０ｃ…外側部、１１Ｌ，１１Ｒ…レバー機構、１２Ｌ，１２Ｒ…リンク、１５…ケース、１６…レバー、１７…ゴム、１８…ボルト

Claims

略Ｕ字状に形成され、中間部を車両の横方向に延設させて同中間部にて支持部材を介して車体に水平軸線回りに回転可能に組み付けられ、かつ両外側部を車両の前後方向に延設させて同両外側部にて左右一対のリンクを介して車輪側支持部材にそれぞれ組み付けるようにしたスタビライザバーを備えた車両用スタビライザ装置において、
前記左右一対のリンクのうちの少なくとも一方と車輪側支持部材との間にレバー機構を介装させ、
前記レバー機構を、
車輪側支持部材に固定されて水平方向に開口したケースと、
前記ケース内に収容された一端部にて同ケースに水平軸線回りに回転可能に接続されるとともに前記ケース外へ略水平に突出した他端部にて前記リンクを介して前記スタビライザバーの外側部に回転可能に接続されたレバーと、
前記ケースと前記レバーとの間に介装されて前記レバーの回転に伴って弾性変形する弾性体とで構成し、
車体のロールに対する前記弾性体のばね定数を、前記スタビライザバーのねじりのばね定数よりも小さく設定したことを特徴とする車両用スタビライザ装置。
前記弾性体をゴムで構成した請求項１に記載の車両用スタビライザ装置。