JP2006290110A - 剛性可変スタビライザ - Google Patents

Abstract

【課題】限られたレイアウト空間であっても、ねじり剛性の調整幅を大きくすることができる剛性可変スタビライザを提供する。
【解決手段】一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂの連結部のねじり剛性が可変可能なねじり剛性可変手段１２と、このねじり剛性可変手段のねじり剛性を調整する調整手段とを備えている。ねじり剛性可変手段は、スタビ本体１０ａの端部に固定されている外筒部材１４と、スタビ本体１０ｂの端部に固定されている軸部材１６と、軸方向に移動自在となるように外筒部材及び軸部材の間に配置した内筒部材１８と、内筒部材の軸方向一端側の外周に設けられている第１トルク伝達部２６ａと、内筒部材の軸方向一端側から他端側までの内周に連続して設けられている第２トルク伝達部２４ａと、内筒部材を軸方向に移動させるトルク伝達経路変更手段２０，２８とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両幅方向に延在しているスタビ本体のねじり剛性を可変とする剛性可変スタビライザに関する。

ロール角を抑える必要のある旋回走行時には、ねじり剛性を大きくしてアンチロール効果を高め、悪路等の走行時には、ねじり剛性を小さくして乗り心地を向上させるようにした剛性可変スタビライザが種々提案されている。
例えば特許文献１に記載されている剛性可変スタビライザは、左右の車輪を支持する車輪側部材に連結している一対の連結部から車幅方向に延在しているスタビライザバーのねじれ部の径方向外方に、一方の端部がねじれ部に固着し、他方の端部がねじれ部に相対回転自在としたパイプを配置している。また、このパイプ内に、ねじれ部及びパイプに相対回転不可能であり、且つ軸線方向に移動可能に係合するピストンを配置してパイプ内を２つの流体室に区画している。そして、パイプの一方の端部とピストンとの間に区画された一方の流体室に圧力流体を供給すると、ピストンはパイプの他方の端部に向けて移動し、剛性に寄与するパイプの長さが長くなってねじり剛性が増大する。逆に、パイプの他方の端部とピストンとの間に区画された他方の流体室に圧力流体を供給すると、剛性に寄与するパイプの長さが短くなってねじり剛性が減少する。
特公平７−８４１２５号公報

ところで、特許文献１の剛性可変スタビライザは、パイプの長さがねじり剛性の調整幅となっているが、レイアウト上、パイプの長さには制約がある。したがって、特許文献１の剛性可変スタビライザは、ねじり剛性の調整幅を大きくすることができない。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、限られたレイアウト空間であっても、ねじり剛性の調整幅を大きくすることができる剛性可変スタビライザを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る剛性可変スタビライザは、左右の車輪と車体側部材とを連結する車輪側部材にそれぞれ連結した一対のスタビ連結部と、これら一対のスタビ連結部から車幅方向の内側に向けて延在している一対のスタビ本体と、これら一対のスタビ本体の連結部のねじり剛性が可変可能なねじり剛性可変手段と、このねじり剛性可変手段のねじり剛性を調整する調整手段とを備え、前記ねじり剛性可変手段は、前記一対のスタビ本体の一方の端部に固定されている外筒部材と、前記一対のスタビ本体の他方の端部に固定され、前記外筒部材内に位置するように配置した軸部材と、軸方向に移動自在となるように前記外筒部材及び前記軸部材の間に配置した内筒部材と、この内筒部材の軸方向一端側の外周に設けられ、前記外筒部材の内周との係合により前記内筒部材及び前記外筒部材間のトルク伝達を行なう第１トルク伝達部と、前記内筒部材の軸方向一端側から他端側までの内周に連続して設けられ、前記軸部材の外周との係合により前記内筒部材及び前記軸部材間のトルク伝達を行なう第２トルク伝達部と、前記内筒部材を軸方向に移動させることで、前記第１トルク伝達部に係合する前記外筒部材の係合位置と前記第２トルク伝達部に係合する前記軸部材の係合位置との間のトルク伝達経路の長さを変更するトルク伝達経路変更手段と、を備えている。

本発明の剛性可変スタビライザによると、外筒部材及び軸部材との間で軸方向に移動することでねじり剛性に関与するトルク伝達経路の長さが変化する内筒部材をねじり剛性の調整部材としているので、限られたレイアウト空間であっても、ねじり剛性の調整幅を大きくすることができる。

以下、本発明に係る剛性可変スタビライザの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態の剛性可変スタビライザ２を示すものであり、左右の車輪４ａ，４ｂを支持する車輪側部材６ａ，６ｂにそれぞれ連結されている一対のスタビ連結部８ａ，８ｂと、これら一対のスタビ連結部８ａ，８ｂから車幅方向の内側に向けて延在している一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂと、これら一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂの連結位置に設けたねじり剛性可変部１２と、このねじり剛性可変部１２の制御を行なう制御弁３０とを備えている。

ねじり剛性可変部１２は、図２に示すように、一方のスタビ本体１０ａの端部に固定されている外筒部材１４と、外筒部材１４の開口部１４ｂから外筒部材１４内に挿入した他方のスタビ本体１０ｂの端部に固定されている軸部材１６と、外筒部材１４及び軸部材１６の間に同軸に配置されている内筒部材１８と、外筒部材１４内に軸方向に移動自在に配置されながら内筒部材１８に連結しているピストン２０と、他方のスタビ本体１０ｂにラジアル玉軸受２２を介して回転自在に支持されながら外筒部材１４の開口部１４ｂを閉塞している閉塞部材２３とを備えている。

内筒部材１８は、ピストン２０と連結部材２３を介して連結されている小径筒部２４と、小径筒部２４より軸方向の寸法が短く、この小径筒部２４の一端側（図２の右側）に一体に設けられている大径筒部２６とで構成されている。そして、大径筒部２６の外周面にスプライン２６ａが形成されており、小径筒部２４の内周面にスプライン２４ａが形成されている。

また、外筒部材１４の開口１４ｂ側の内周面にスプライン１４ａが形成されており、このスプライン１４ａが、内筒部材１８の大径筒部２６の外周面に形成したスプライン２６ａとスプライン係合している。軸部材１６の外周面にスプライン１６ａが形成されており、このスプライン１６ａが、内筒部材１８の小径筒部２４の内周面に形成したスプライン２４ａとスプライン係合している。なお、スプライン１４ａ及びスプライン２６ａのスプライン係合とは、外筒部材１４及び内筒部材１８の相対回転が不可能であり、互いの部材の軸方向の相対移動を可能とした係合である。また、スプライン１６ａ及びスプライン２４ａの係合とは、軸部材１６及び内筒部材１８の相対回転が不可能であり、互いの部材の軸方向の相対移動を可能とした係合である。

そして、外筒部材１４内に配置したピストン２０により流体室２８が画成されており、この流体室２８への作動油の出し入れ制御を制御弁３０が行なっている。
制御弁３０は、図１に示すように、油圧式パワーステアリング装置３２の油圧発生回路３６に接続している。油圧式のパワーステアリング装置３２は、ステアリングホイール３２の転舵角に応じた操舵補助力がパワーシリンダ３４で発生するように、油圧発生回路３６からパワーシリンダ３４への油圧供給制御を行なう装置であるが、制御弁３０は、油圧発生回路３６で発生するステアリングホイール３２の転舵角に応じた油圧によって制御される。

すなわち、制御弁３０は、図３に示すように、互いに並列に配置された第１シリンダ３２及び第２シリンダ３４と、これら第１及び第２シリンダ３２，３４内をそれぞれ摺動する第１ピストン３６及び第２ピストン３８と、これら第１ピストン３６及び第２ピストン３８が同一方向に同一ストロークで摺動するように、第１ピストン３６及び第２ピストン３８を一体化している連結ピストンロッド４０とを備えている。そして、ステアリングホイール３２の転舵角に応じた油圧が油圧発生回路３６で発生し、第１シリンダ３２のシリンダ室３２ａに油圧発生回路３６の作動油が出入りすると同時に、連結ピストンロッド４０が第１シリンダ３２のシリンダ室３２ａ内及び第２シリンダ３４のシリンダ室３２ａ内を移動し、第２シリンダ３４のシリンダ室３４ａとねじり剛性可変部１２の流体室２８との間で作動油の出入りが行なわれるようになっている。

ここで、本実施形態の制御弁３０及び油圧発生回路３６が本発明の調整手段に相当し、外筒部材１４内に配置したピストン２０及び流体室２８が本発明のねじり剛性可変手段に相当し、内筒部材１８の外周面に形成したスプライン２６ａが本発明の第１トルク伝達部に相当し、小径筒部２４の内周面に形成したスプライン２４ａが第２トルク伝達部に相当する。

次に、本実施形態の動作について、図面を参照しながら説明する。
車両走行中にステアリングホイール３２の転舵角が大きくなると、転舵角に応じた操舵補助力がパワーシリンダ３４で発生するように油圧発生回路３６の作動油圧が所定圧まで上昇する。この上昇した作動油の一部が、制御弁３０の第１シリンダ３２のシリンダ室３２ａ内に流れ、このシリンダ室３２ａ及び第２シリンダ３４のシリンダ３４ａ内に配置されている連結ピストンロッド４０が、シリンダ室３２ａ及びシリンダ室３４ａの容積を増大する方向（図３の右側）に移動していく。

連結ピストンロッド４０の移動によりシリンダ室３４ａの容積が増大すると、流体室２８内の作動油が制御弁３４のシリンダ３４ａに流れていき、ねじり剛性可変部１２は、図４に示すように、流体室２８の容積減少によってピストン２０が図の左側に移動していく。ピストン２０が移動すると、ピストン２０に連結している内筒部材１８も移動していき、図４に示すように、外筒部材１４のスプライン１４ａ及び内筒部材１８の大径筒部２６のスプライン２６ａがスプライン係合している部分と、軸部材１６のスプライン１６ａ及び内筒部材１８の小径筒部２４のスプライン２４ａがスプライン係合している部分との軸方向の長さが短くなる。

このように、外筒部材１４及び内筒部材１６の大径筒部２６のスプライン係合している部分と、軸部材１６及び内筒部材１８の小径筒部２４のスプライン係合している部分との軸方向の長さが短くなると、外筒部材１４、軸部材１６及び内筒部材１８を介して連結している一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路が短くなるので（図４の太線で示す経路）、ねじり剛性可変部１２のねじり剛性が大きく設定される。

したがって、ステアリングホイール３２の転舵角を大きくして車両が旋回走行し、横加速度の増大によって車両のロール角が大きくなろうとする際に、剛性可変スタビライザ２のねじり剛性可変部１２によりねじり剛性が大きく設定されるので、旋回走行時の車両ロール角を抑制し、操縦安定性を高めることができる。
一方、車両走行中にステアリングホイール３２の転舵角が小さくなると、油圧発生回路３６で発生する作動油圧が低下する。この油圧発生回路３６の作動油圧が低下すると、制御弁３０の第１シリンダ３２のシリンダ室３２ａ内の作動油が油圧発生回路３６側に流れていき、連結ピストンロッド４０が、シリンダ室３２ａ及びシリンダ室３４ａの容積を減少させる方向（図３の左側）に移動していく。

連結ピストンロッド４０の移動によりシリンダ室３４ａの容積が減少すると、ねじり剛性可変部１２の流体室２８内にシリンダ室３４ａの作動油が流れていき、図５に示すように、流体室２８の容積増大によってピストン２０が図の右側に移動していく。ピストン２０が移動すると、ピストン２０に連結している内筒部材１８も移動していき、外筒部材１４のスプライン１４ａ及び内筒部材１８の大径筒部２６のスプライン２６ａがスプライン係合している部分と、軸部材１６のスプライン１６ａ及び内筒部材１８の小径筒部２４のスプライン２４ａがスプライン係合している部分との軸方向の長さが長くなる。

このように、外筒部材１４及び内筒部材１６の大径筒部２６のスプライン係合している部分と、軸部材１６及び内筒部材１８の小径筒部２４のスプライン係合している部分との軸方向の長さが長くなると、外筒部材１４、軸部材１６及び内筒部材１８を介して連結している一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路が長くなるので（図５の太線で示す経路）、ねじり剛性可変部１２のねじり剛性が小さく設定される。

したがって、ステアリングホイール３２の転舵角が小さいときには、剛性可変スタビライザ２のねじり剛性可変部１２のねじり剛性が小さく設定されるので、凹凸路等の不整地路を走行する場合であっても車内の乗員にゴツゴツ感を与えず、乗り心を向上させることができる。
このように、本実施形態の剛性可変スタビライザ２は、外筒部材１４及び軸部材１６との間で軸方向に移動することでねじり剛性に関与する長さが変化する内筒部材１６をねじり剛性の調整部材としているので、限られたレイアウト空間であっても、ねじり剛性の調整幅を大きくすることができる。

また、ねじり剛性可変部１２に配置されている内筒部材１８は、油圧式パワーステアリング装置３２の油圧発生回路３６で発生するステアリングホイール３２の転舵角に応じた油圧によって軸方向移動が制御されており、ステアリングホイール３２の転舵角が大きいときには、外筒部材１４と軸部材１６とのスプライン係合している部分の軸方向の長さを短くすることでねじり剛性可変部１２のねじり剛性を大きく設定し、ステアリングホイール３２の転舵角が小さいときには、外筒部材１４と軸部材１６とのスプライン係合している部分の軸方向の長さを長くすることでねじり剛性可変部１２のねじり剛性を小さく設定しているので、旋回走行時の車両ロール角を抑制し操縦安定性を高めることができるとともに、凹凸路等の不整地路を走行する場合であっても車内の乗員にゴツゴツ感を与えず、乗り心を向上させることができる。

次に、図６から図８に示すものは、ねじり剛性可変部の第２実施形態を示すものである。なお、図１から図５で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のねじり剛性可変部４０は、図６に示すように、外筒部材１４と軸部材１６との間に、互いに径が異なる第１〜第３内筒部材４２，４４，４６が配置されている。

第１内筒部材４２は、内周面の略全域にスプライン４４ａを形成した小径筒部４４と、この小径筒部４４より軸方向の寸法が短く、小径筒部４４の一端側（右側）に一体に設けられ、外周面にスプライン４６ａを形成した大径筒部４６とで構成されており、小径筒部４４のスプライン４４ａが、軸部材１６のスプライン１６ａとスプライン係合している。
第２内筒部材４４は、第１内筒部材４２の大径筒部４６と同一の外径寸法であり、内周面の略全域にスプライン４８ａを形成した小径筒部４８と、この小径筒部４８より軸方向の寸法が短く、小径筒部４８の他端側（左側）に一体に設けられ、外周面にスプライン５０ａを形成した大径筒部５０とで構成されており、小径筒部４８のスプライン４８ａが、第１内筒部材４２の大径筒部４６の外周面に形成したスプライン４６ａと係合している。

そして、この第２内筒部材４４は、小径筒部４４の一端側（右側）が閉塞部材２３の内周面側に係合することで軸方向の移動が規制されている。
また、第３内筒部材４６は、第２内筒部材４４の大径筒部５０と同一外径寸法であり、内周面の略全域にスプライン５２ａを形成した小径筒部５２と、この小径筒部５２より軸方向の寸法が短く、小径筒部５２の一端側（右側）に一体に設けられ、外周にスプライン５４ａを形成した大径筒部５４とで構成されており、小径筒部５２のスプライン５２ａが、第２内筒部材４４の大径筒部５０のスプライン５０ａと係合し、大径筒部５４のスプライン５４ａが、外筒部材１４の内周面に形成したスプライン１４ａに係合している。

本実施形態のねじり剛性可変部４０によると、図６に示すように、流体室２８の容積減少によってピストン２０が図の左側に移動していくと、ピストン２０に連結している第１内筒部材４４及び第３内筒部材４６も左側に移動していき、軸部材１６から外筒部材１４までの第１〜第３内筒部材４２，４４，４６間のスプライン係合している部分の軸方向の長さが短くなるので、一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路が短くなり（図６の太線で示す経路）、ねじり剛性可変部４０のねじり剛性が大きく設定される。

また、図７に示すように、流体室２８の容積増大によってピストン２０が右側に移動していくと、第１内筒部材４４及び第３内筒部材４６も右側に移動していく。このとき、軸部材１６から外筒部材１４までの第１〜第３内筒部材４２，４４，４６間のスプライン係合している部分は軸方向の長さが長くなり、図８に示すものと等価となる。これにより、一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路が長くなり（図７の太線で示す経路）、ねじり剛性可変部４０のねじり剛性が小さく設定される。

したがって、本実施形態のねじり剛性可変部４０によると、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、外筒部材１４及び軸部材１６との間に配置した第１〜第３内筒部材４２，４４，４６が互いに軸方向に相対移動し、ねじり剛性に関与する長さが大きく変化するので、ねじり剛性の調整幅をさらに大きくすることができる。
次に、図９及び図１０に示すものは、本発明に係る第３実施形態の剛性可変スタビライザ５０を示すものである。本実施形態も、前述した図１から図８で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂの連結位置に設けたねじり剛性可変部６０と、車両の旋回状態を検出する横加速度センサ６２と、車輪４ａ，４ｂの回転数を検出する回転センサ６４ａ，６４ｂと、横加速度センサ６２、回転センサ６４ａ，６４ｂの検出結果に基づいてねじり剛性可変部６０を制御する制御装置６６とを備えている。
ねじり剛性可変部６０は、図１０に示すように、外筒部材１４の内部にリニアモータ６８を配置しており、このリニアモータ６８でピストン２０を移動させている。

リニアモータ６８は、外筒部材１４の内周面に配置した環状のコイルユニット６８ａと、コイルユニット６８ａに対向しながら軸方向に移動可能に配置されている磁石ユニット６８ｂとを備えており、制御装置６６からドライバ（図示せず）に制御信号が入力することで、リニアモータの駆動制御が行なわれる。
制御装置６６は、横加速度センサ６２の検出結果に基づいて車両の旋回状態を判断する。また、回転センサ６４ａ，６４ｂの検出結果に基づいて車両の加速状態を判断する。

制御装置６６は、車両が旋回していると判断したときには、ピストン２０が図の左側に移動するようにリニアモータ６８のドライバに制御信号を出力し、図６で示した太線の経路のように一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路を短くすることで、ねじり剛性可変部６０のねじり剛性を大きく設定する。また、車両が直進で走行していると判断したときには、ピストン２０が図の右側に移動するようにリニアモータ６８のドライバに制御信号を出力し、図７で示した太線の経路のように一対のスタビ本体１０ａ，１０ｂのトルク伝達経路を長くすることで、ねじり剛性可変部６０のねじり剛性を小さく設定する。

ここで、本実施形態の制御装置６６が本発明の調整手段に相当し、外筒部材１４内に配置したリニアモータ６８及びピストン２０が本発明のねじり剛性可変手段に相当する。
したがって、本実施形態の剛性可変スタビライザ５０は、前述した第１及び第２実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、ねじり剛性可変部６０の第１〜第３内筒部材４２，４４，４６の軸方向の相対移動をリニアモータ６８で行なっているので、軽量で小型のねじり剛性可変部６０を得ることができる。

本発明に係る第１実施形態の剛性可変スタビライザを示す図である。 第１実施形態の剛性可変スタビライザを構成しているねじり剛性可変部の構造を示す図である。 第１実施形態の調整手段を構成する制御弁の構造を示す図である。 車両が旋回走行しているときの第１実施形態のねじり剛性可変部の状態を示す図である。 車両が直線走行しているときの第１実施形態のねじり剛性可変部の状態を示す図である。 車両が旋回走行しているときの第２実施形態のねじり剛性可変部の状態を示す図である。 車両が直線走行しているときの第２実施形態のねじり剛性可変部の状態を示す図である。 車両が直線走行しているときの第２実施形態のねじり剛性可変部の状態を模式的に示した図である。 本発明に係る第３実施形態の剛性可変スタビライザを示す図である。 第３実施形態の剛性可変スタビライザを構成しているねじり剛性可変部の構造を示す図である。

符号の説明

２，５０ 剛性可変スタビライザ
４ａ，４ｂ 車輪
６ａ，６ｂ 車輪側部材
８ａ，８ｂ スタビ連結部
１０ａ，１０ｂ スタビ本体
１２，４０，６０ ねじり剛性可変部
１４ 外筒部材
１４ａ スプライン
１６ 軸部材
１６ａ スプライン
１８ 内筒部材
２０ ピストン
２４ 内筒部材の小径筒部
２４ａ スプライン
２６ 内筒部材の大径筒部
２６ａ スプライン
３０ 制御弁
４２ 第１内筒部材
４４ 第２内筒部材
４６ 第３内筒部材
６２ 横加速度センサ
６４ａ，６４ｂ 回転センサ
６６ 制御装置

Claims (5)

1. 左右の車輪と車体側部材とを連結する車輪側部材にそれぞれ連結した一対のスタビ連結部と、これら一対のスタビ連結部から車幅方向の内側に向けて延在している一対のスタビ本体と、これら一対のスタビ本体の連結部のねじり剛性が可変可能なねじり剛性可変手段と、このねじり剛性可変手段のねじり剛性を調整する調整手段とを備え、
   前記ねじり剛性可変手段は、前記一対のスタビ本体の一方の端部に固定されている外筒部材と、前記一対のスタビ本体の他方の端部に固定され、前記外筒部材内に位置するように配置した軸部材と、軸方向に移動自在となるように前記外筒部材及び前記軸部材の間に配置した内筒部材と、この内筒部材の軸方向一端側の外周に設けられ、前記外筒部材の内周との係合により前記内筒部材及び前記外筒部材間のトルク伝達を行なう第１トルク伝達部と、前記内筒部材の軸方向一端側から他端側までの内周に連続して設けられ、前記軸部材の外周との係合により前記内筒部材及び前記軸部材間のトルク伝達を行なう第２トルク伝達部と、前記内筒部材を軸方向に移動させることで、前記第１トルク伝達部に係合する前記外筒部材の係合位置と前記第２トルク伝達部に係合する前記軸部材の係合位置との間のトルク伝達経路の長さを変更するトルク伝達経路変更手段と、を備えていることを特徴とする剛性可変スタビライザ。
2. 前記内筒部材を、直径が異なる部材として同軸に配置し、互いが相対回転不可能であり、且つ軸方向に相対移動可能となるように、内周面及び外周面同士が係合している少なくとも２個以上の内筒部材で構成したことを特徴とする請求項１記載の剛性可変スタビライザ。
3. 前記調整手段は、前記外筒部材内に流体の出し入れを行なうことで前記内筒部材を軸方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の剛性可変スタビライザ。
4. 前記調整手段は、パワーステアリング装置で発生する制御油圧を前記流体として使用することを特徴とする請求項３記載の剛性可変スタビライザ。
5. 前記調整手段は、前記外筒部材内に配置したニリアモータを駆動することで前記内筒部材を軸方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の剛性可変スタビライザ。

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