JP2012121344A

JP2012121344A - スタビライザー装置

Info

Publication number: JP2012121344A
Application number: JP2010271231A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sasaki; 政則佐▲崎▼; Shoichi Yamamoto; 彰一山本
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: JP5586443B2

Abstract

【課題】簡素な構造でロール抑制機能を有効又は無効に切替可能とする。
【解決手段】スタビライザーバー２２において、車体に回動自由に軸支されつつ車幅方向に延びる２分割構造の第１部材２２Ａの分割箇所には、内周面が多角形状をなす有底円筒形状のカップリング２８Ａが一体化される。そして、左右のカップリング２８Ａには、軸方向にスライドするスライド部材２８Ｂが内挿される。スライド部材２８Ｂは、カップリング２８Ａの内周面に相対回転不能に嵌合する角柱部Ａと、カップリング２８Ａの内周面に内接する内接円より小径の円柱部Ｂと、これらを滑らかに連結する移行部Ｃと、を有する。また、カップリング２８には、スライド部材２８Ｂを円柱部Ｂの方向に付勢するコイルバネ２８Ｃ、及び、エアの供給を受けてスライド部材２８Ｂを角柱部Ａの方向に押圧するベロース２８Ｄが配設される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体のロールを抑制するスタビライザー装置に関する。

車両旋回時の操安性などを向上させるために、左右のサスペンションを略コ字状のバネ鋼で連結することで、バネ鋼の捩れによる反力を利用してロールを抑制するスタビライザー装置が知られている。スタビライザー装置においては、例えば、車両が悪路を走行したときにもロール抑制機能が発揮されてしまい、乗心地を低下させてしまうおそれがある。このため、ロール抑制機能を有効又は無効に切替可能とすべく、特表２０１０−５０９１２４号公報（特許文献１）に記載されるように、左右のスタビライザーバーをクラッチ機構で断接するものが提案されている。

特表２０１０−５０９１２４号公報

しかしながら、従来技術におけるスタビライザー装置は、左右のスタビライザーバーを断接するクラッチ機構が複雑であるため、重量及びコストなどの増加を招いてしまうおそれがあった。また、従来技術におけるスタビライザー装置では、クラッチ機構が大型化し、その搭載レイアウトなどに苦労するおそれもあった。
そこで、本発明は従来技術の問題点に鑑み、軽量、安価かつ小型でありながら、ロール抑制機能を有効又は無効に切替可能なスタビライザー装置を提供することを目的とする。

このため、スタビライザー装置は、車体に対して回動自由に軸支されつつ車幅方向に延びる２分割構造の第１部材、及び、前記第１部材の車幅外方に位置する端部から車体前後方向に延びてサスペンションのばね下構造体に連結される左右一対の第２部材を有するスタビライザーバーと、前記第１部材の分割箇所を相対回転不能に連結する連結位置、及び、前記第１部材の分割箇所を相対回転可能に分離する分離位置の間でスライドするスライド部材と、前記スライド部材を連結位置又は分離位置にスライドさせるスライド機構と、を有する。

スライド機構によりスライド部材を連結位置にスライドさせれば、第１部材の分割箇所が相対回転不能に連結されるため、スタビライザーバーによるロール抑制機能が有効になり、操安性を向上させることができる。また、スライド機構によりスライド部材を分離位置にスライドさせれば、第１部材の分割箇所が相対回転可能に分離されるため、スタビライザーバーによるロール抑制機能が無効になり、乗心地を向上させることができる。そして、スライド部材をスライドさせることでロール抑制機能が有効又は無効に切替可能であるため、軽量、安価かつ小型のスタビライザー装置を構築することができる。

スタビライザー装置が組み込まれたフロントサスペンションの概要図断接装置によりスタビライザーバーが連結された状態の要部断面図スライド部材の詳細を示す斜視図断接装置によりスタビライザーバーが分離された状態の要部断面図圧電素子の配設状態の説明図制御プログラムの一例を示すフローチャート他の断接装置によりスタビライザーバーが連結された状態の説明図他の断接装置によりスタビライザーバーが分離された状態の説明図

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳細に説明する。
図１は、スタビライザー装置が組み込まれたフロントサスペンションの一例を示す。
車体フレームを構成する左右一対のサイドレール（図示せず）の下方には、スプリングブラケット１０を介してリーフスプリング１２の前端が回動可能に固定される一方、シャックル１４及びスプリングブラケット１６を介してリーフスプリング１２の後端が回動可能に固定される。また、リーフスプリング１２の中間をフロントアクスル（図示せず）に連結する連結部材１８（ばね下構造体）には、ショックアブソーバ２０の下端が固定される。左右の連結部材１８は、略コ字状をなすバネ鋼であるスタビライザーバー２２により連結される。スタビライザーバー２２は、車幅方向に延びる２分割構造の第１部材２２Ａと、第１部材２２Ａの車幅外方に位置する端部から車体前後方向に延びて連結部材１８に連結される左右一対の第２部材２２Ｂと、を有する。第１部材２２Ａの中間は、車体フレームに固定されたブラケット２４から垂下された左右一対の支持部材２６により回動自由に軸支される。ここで、スタビライザーバー２２の第１部材２２Ａは、左右の捩じり特性が略等しくなるように、左右一対の支持部材２６の間であって、車幅の中央で２分割されている。

スタビライザーバー２２における第１部材２２Ａの分割箇所には、その左右に位置する第１部材２２Ａを連結又は分離する断接装置２８が配設される。
断接装置２８は、図２に示すように、第１部材２２Ａの端部に一体化された有底円筒形状のカップリング２８Ａと、左右のカップリング２８Ａ内を軸方向にスライドするスライド部材２８Ｂと、を有する。カップリング２８Ａの内周面は、多角形断面、例えば、正六角形断面をなす。スライド部材２８Ｂは、図３に示すように、カップリング２８Ａの内周面と相対回転不能に嵌合する多角柱形状の角柱部Ａと、カップリング２８Ａの内周面に内接する内接円よりも小径の円柱形状の円柱部Ｂと、角柱部Ａから円柱部Ｂへと断面が徐々に変化する移行部Ｃと、を有する。

スライド部材２８Ｂの角柱部Ａ側が嵌合するカップリング２８Ａには、スライド部材２８Ｂを円柱部Ｂの方向に付勢する、弾性体の一例としてのコイルバネ２８Ｃが配設される。また、スライド部材２８Ｂの円柱部Ｂ側が嵌合するカップリング部材２８Ａには、スライド部材２８Ｂを角柱部Ａの方向に押圧する、アクチュエータの一例としてのベローズ２８Ｄが配設される。断接装置２８のベローズ２８Ｄには、エアリザーバタンク３０から作動流体としてのエアが供給される。エアリザーバ３０からベローズ２８Ｄへのエア供給、又は、ベローズ２８Ｄから大気中へのエア放出を行なうために、エアリザーバ３０とベローズ２８Ｄとを連通接続するエア配管３２に電磁弁３４が配設される。ここで、コイルバネ２８Ｃ及びベローズ２８Ｄが、スライド機構の一例として挙げられる。

そして、図２に示すように電磁弁３４を制御すると、ベロース２８Ｄから大気中へとエアが放出される一方、コイルバネ２８Ｃによりスライド部材２８Ｂが円柱部Ｂの方向に付勢されるため、スライド部材２８Ｂが図中の左方へとスライドする。スライド部材２８Ｂが左方へとスライドすると、その角柱部Ａが左右のカップリング２８Ａに嵌合し、左右の第１部材２２Ａが相対回転不能に連結される。ここで、図２に示すスライド部材２８Ｂの位置が「連結位置」である。このとき、スライド部材２８Ｂの中間が角柱部Ａから円柱部Ｂへと徐々に断面が変化する移行部Ｃとなっているので、スライド部材２８Ｂを連結位置に円滑にスライドさせることができる。

また、図４に示すように電磁弁３４を制御すると、エアリザーバ３０からベローズ２８Ｄへとエアが供給され、コイルバネ２８Ｃの付勢力に抗してスライド部材２８Ｂが図中右方へとスライドする。スライド部材２８Ｂが右方へとスライドすると、左方のカップリング２８Ａからスライド部材２８Ｂの角柱部Ａが抜け出るので、その内接円よりも小径の円柱部Ｂが嵌合することとなる。この状態では、カップリング２８Ａとスライド部材２８Ｂの円柱部Ｂとは相対回転可能であるため、左右の第１部材２２Ａが分離される。ここで、図４に示すスライド部材２８Ｂの位置が「分離位置」である。

断接装置２８を電子制御するために、ステアリングシャフト３６の下端に連結されたステアリングギヤ３８には、操舵角θを検出するための操舵角センサ４０（操舵角検出手段）が取り付けられる。また、左右のリーフスプリング１２には、サスペンションに作用する荷重又はこれに関連する状態量を測定するセンサの一例として、リーフに作用する荷重に比例する電圧Ｖを発生させるピエゾ素子などの圧電素子４２が取り付けられる。圧電素子４２は、図５に示すように、リーフスプリング１２を構成する２つのリーフＬ₁及びＬ₂の間に介在される、フィルム状の素子である。ここでは、右のリーフスプリング１２に配設された圧電素子４２で発生した電圧をＶ_R、左のリーフスプリング１２に配設した圧電素子４２で発生した電圧をＶ_Lと表すこととする。

そして、操舵角センサ４０、左右の圧電素子４２からの出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット４４に入力される。コントロールユニット４４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに記憶された制御プログラムを実行することで、操舵角θ並びに電圧Ｖ_R及びＶ_Lに応じて断接装置２８を電子制御する。
図６は、エンジン始動を契機として、コントロールユニット４４が所定時間ごとに繰り返し実行する制御プログラムの一例を示す。なお、コントロールユニット４４が制御プログラムを実行することで、制御手段の一例が具現化される。

ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット４４が、操舵角センサ４０から操舵角θを読み込む。
ステップ２では、コントロールユニット４４が、操舵角が第１の所定値ａ以下であるか否かを判定する。ここで、第１の所定値ａは、スタビライザーバー２２の左右の第１部材２２Ａを分離すべきか否かを判定するための閾値であって、例えば、所定角度よりも大きなロールが発生するコーナの曲率に応じた値をとる。そして、コントロールユニット４４は、操舵角θが第１の所定値ａ以下であると判定すれば処理をステップ３へと進める一方（Ｙｅｓ）、操舵角θが第１の所定値ａより大きいと判定すれば処理をステップ７へと進める（Ｎｏ）。

ステップ３では、コントロールユニット４４が、左右の圧電素子４２から電圧Ｖ_R及びＶ_Lを読み込む。
ステップ４では、コントロールユニット４４が、左右の電圧の偏差ΔＶ、即ち、偏差ΔＶ＝｜Ｖ_R−Ｖ_L｜を算出する。ここで、ステップ３及びステップ４の処理が、ストローク差検出手段の一例として挙げられる。

ステップ５では、コントロールユニット４４が、電圧の偏差ΔＶが第２の所定値ｂより大きいか否かを判定する。ここで、第２の所定値ｂは、車両が悪路を走行しているか否かを判定するための閾値であって、例えば、悪路走行により左右のサスペンションに発生するストローク差に応じた値をとる。そして、コントロールユニット４４は、電圧の偏差ΔＶが第２の所定値ｂより大きいと判定すれば処理をステップ６へと進める一方（Ｙｅｓ）、電圧の偏差ΔＶが第２の所定値以下であると判定すれば処理をステップ７へと進める（Ｎｏ）。

ステップ６では、コントロールユニット４４が、スタビライザーバー２２の左右の第１部材２２Ａを分離すべく、ベローズ２８Ｄから大気中にエアが放出されるように電磁弁３４を制御する。これにより、ロール抑制機能がＯＦＦ（無効）になる。
ステップ７では、コントロールユニット４４が、スタビライザーバー２２の左右の第１部材２２Ａを連結すべく、エアリザーバ３０からベローズ２８Ｄにエアが供給されるように電磁弁３４を制御する。これにより、ロール抑制機能がＯＮ（有効）になる。

このようなスタビライザー装置によれば、操舵角θが第１の所定値ａ以下であり、かつ、左右の圧電素子４２の電圧の偏差ΔＶが第２の所定値ｂより大きいときには、スタビライザーバー２２の左右の第１部材２２Ａが分離される。このため、車両が略直進状態であるときに、左右のサスペンションにストローク差が生じる悪路を走行していれば、スタビライザーバー２２によるロール抑制機能が無効となることから、悪路走行における乗心地を向上させることができる。

また、操舵角θが第１の所定値ａより大きいとき、又は、電圧の偏差ΔＶが第２の所定値ｂ以下であるときには、スタビライザーバー２２の左右の第１部材２２Ａが連結される。このため、車両が旋回状態であるとき、又は、車両が平坦路を走行しているときには、スタビライザーバー２２によるロール抑制機能が有効となることから、操安性を向上させることができる。

さらに、断接装置２８は、スライド部材２８Ｂをスライドさせることでロール抑制機能が有効又は無効に切替可能であるため、電磁クラッチに比べて簡素な構造となり、軽量、安価かつ小型なものとすることができる。
断接装置２８としては、図７及び図８に示すように、スタビライザーバー２２における左右の第１部材２２Ａの分割箇所に軸方向に延びるスプライン２８Ｅを形成し、内周面にスプラインが形成されたスリーブ形状のスライド部材２８Ｆをスライド可能に嵌合するようにしてもよい。この場合、スライド部材２８Ｆは、例えば、アクチュエータの一例としてのエアシリンダ２８Ｇによりスライドする。また、左右の第１部材２２Ａの端部、及び、スライド部材２８Ｆの端部は、両者の多少のずれを吸収しつつ嵌合させるため、図８に示すように、いわゆる「チャンファ形状」となっていることが望ましい。ここで、エアシリンダ２８Ｇが、スライド機構の他の例として挙げられる。

さらに、断接装置２８を作動させるアクチュエータとしては、ベローズ２８Ｄ又はエアシリンダ２８Ｇに限らず、例えば、電磁力によって鉄心が移動するソレノイド、モータとボールネジからなる直線駆動機構などを採用することができる。
本発明は、リーフスプリング１２を用いたサスペンションに限らず、コイルバネ、エアバネなどを用いたサスペンションにも適用可能である。また、本発明は、フロントサスペンションに限らず、リヤサスペンションにも適用可能である。

１８連結部材
２２スタビライザーバー
２２Ａ第１部材
２２Ｂ第２部材
２８断接装置
２８Ａカップリング
２８Ｂスライド部材
２８Ｃコイルバネ
２８Ｄベローズ
２８Ｅスプライン
２８Ｆスライド部材
２８Ｇエアシリンダ
４０操舵角センサ
４２圧電素子
４４コントロールユニット
Ａ角柱部
Ｂ円柱部
Ｃ移行部

Claims

車体に対して回動自由に軸支されつつ車幅方向に延びる２分割構造の第１部材、及び、前記第１部材の車幅外方に位置する端部から車体前後方向に延びてサスペンションのばね下構造体に連結される左右一対の第２部材を有するスタビライザーバーと、
前記第１部材の分割箇所を相対回転不能に連結する連結位置、及び、前記第１部材の分割箇所を相対回転可能に分離する分離位置の間でスライドするスライド部材と、
前記スライド部材を連結位置又は分離位置にスライドさせるスライド機構と、
を有することを特徴とするスタビライザー装置。
前記スタビライザーバーの第１部材は、車幅の中央で２分割されていることを特徴とする請求項１記載のスタビライザー装置。
操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記サスペンションの左右のストローク差を検出するストローク差検出手段と、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角が第１の所定値以下、かつ、前記ストローク差検出手段により検出されたストローク差が第２の所定値より大きいときに、前記スライド部材が分離位置にスライドする一方、それ以外のときに、前記スライド部材が連結位置にスライドするように、前記スライド機構を制御する制御手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスタビライザー装置。
前記左右のサスペンションに作用する荷重又はこれに関連する状態量を測定するセンサを更に有し、
前記ストローク差検出手段は、前記センサにより測定された信号の偏差からストローク差を検出することを特徴とする請求項３記載のスタビライザー装置。
前記第１部材の分割箇所には、内周面が多角形断面をなすカップリングが一体化され、
前記スライド部材の一端は、前記カップリングの内周面に相対回転不能に嵌合する角柱部に形成される一方、前記スライド部材の他端は、前記カップリングの内周面に内接する内接円よりも小径の円柱部に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のスタビライザー装置。
前記スライド部材の中間は、前記角柱部から円柱部へと徐々に断面が変化する移行部となっていることを特徴とする請求項５記載のスタビライザー装置。
前記スライド機構は、
前記スライド部材を円柱部の方向に付勢する弾性体と、
前記スライド部材を角柱部の方向に押圧するベローズと、
を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のスタビライザー装置。
前記第１部材の分割箇所には、軸方向に延びるスプラインが形成され、
前記スライド部材は、前記第１部材のスプラインに嵌合する、内周面にスプラインが形成されたスリーブ形状をなしていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のスタビライザー装置。
前記第１部材のスプライン端部、及び、前記スライド部材のスプライン端部は、夫々、チャンファ形状をなしていることを特徴とする請求項８記載のスタビライザー装置。