JP2013244956A - 車両用アンチロール装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】密閉された反力シリンダー内部に充填された圧縮性流体を利用して、車両の旋回時、圧縮性流体の反力により車両のロールを制御する車両用アンチロール装置を提供する
【解決手段】本発明の車両用アンチロール装置は、サブフレームの両側にヒンジ設置される各ロアアームと、サブフレームの中央部に構成され、密閉されたシリンダーハウジング内部に充填される圧縮性流体の反力により両側に設置されるピストンロッドが相互作用するように構成される反力シリンダーと、反力シリンダーの各ピストンロッドと各ロアアームの間を連結するプッシュロッドと、を含み、サブフレームは、反力シリンダーを設置するように中央部に開口部を形成し、開口部には、上部カバーが組み立てられて反力シリンダーを保護するように構成されたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用アンチロール装置に係り、より詳しくは、車両の旋回時、車両のロールを制御する車両用アンチロール装置に関する。
一般に車両の懸架装置は、車軸と車体を連結して走行中に車軸が路面から受ける振動や衝撃を車体に直接的に伝達されないように制御して車体と貨物の損傷を防止し、乗車感を良好にする装置である。
このような懸架装置は、車両の走行中に発生される車体の上下振動（Ｂｏｕｎｃｅ）、ローリング（Ｒｏｌｌｉｎｇ）、ピッチング（Ｐｉｔｃｈｉｎｇ）、ヨーイング（Ｙａｗｉｎｇ）などの動きを吸収しなければならない。
特に、ローリングは、車両の旋回時の安全性に多大な影響を与えるようになるところ、このようなローリングを抑制するために一般にスタビライザーバーが適用される（例えば、特許文献１参照）。
しかし、従来のスタビライザーバーは、車体に設置のためのマウンティングブッシュとの摩擦により乗車感の側面で不利であり、横荷重の大きさ（つまり、ロール角の大きさ）と関係なしにロール剛性が常時一定であるため、限界状況では車両の安定性が保障されない。
また、マウンティングブッシュ内部の潤滑ゴムの変形および摩耗により異常音が発生する短所もある。
このようなスタビライザーバーが有する問題点を解決するために、板スプリングを利用するアンチロール装置が開発された（例えば、特許文献２参照）。
図１は、一般的な車両用アンチロール装置の斜視図である。
図１に示したとおり、アンチロール装置は、サブフレーム１０１両側に設置されたロアアーム１０３と、サブフレーム１０１の中央部に備えられる回転マウンタ１０５を含む。
回転マウンタ１０５には、板スプリング１０７を含むスプリングユニットがその中央部を通して回転可能に設置される。
板スプリング１０７の両端は、各ロアアーム１０３とプッシュロッド１０９を通じて連結される。
つまり、アンチロール装置は、ロールの発生時、既存の懸架装置とジオメトリー干渉を発生させずに板スプリング１０７の弾性を利用してロールを抑制し、横荷重に比例してロールに対する剛性を可変させて車両のロールを効果的に抑制する。
しかし、上述したような従来の車両用アンチロール装置は、板スプリング１０７の前後方向スパン（Ｓｐａｎ）が長いため、車体（ＴＷ；例えば、タイヤウェル）または周辺部品（ＴＫ；例えば、燃料タンク）と干渉が発生してレイアウトの側面で不利であるという短所がある。
また、レイアウトの制約で板スプリング１０７の全長を長くすることができないため、エネルギー吸収能力の側面で不利であり、プッシュロッド１０９とタイヤＴから伝達される荷重の入力角度が相対的に大きいため、荷重伝達効率が相対的に低いという短所がある。
また、組立角度によりプッシュロッド１０９と板スプリング１０７を締結するための別途のブラケットＢを構成しなければならないという短所がある。
特開２０１０−０４２７９８号公報 特開平１０−０２４７１８号公報
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、密閉された反力シリンダー内部に充填された圧縮性流体を利用して、車両の旋回時、圧縮性流体の反力により車両のロールを制御する車両用アンチロール装置を提供することにある。
また、他の目的とするところは、既存の弾性体を利用することによって発生する衝撃および耐久強度の限界を改善し、圧縮性流体の初期圧力調節により自由な剛性チューニングが可能であり、サブフレーム内に構成してフレームとの一体化を通じてメンバー剛性を増大させると同時に、周辺部品とのレイアウト問題を解決することができる車両用アンチロール装置を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の車両用アンチロール装置は、サブフレームの両側にヒンジ設置される各ロアアームと、サブフレームの中央部に構成され、密閉されたシリンダーハウジング内部に充填される圧縮性流体の反力により両側に設置されるピストンロッドが相互作用するように構成される反力シリンダーと、反力シリンダーの各ピストンロッドと各ロアアームの間を連結するプッシュロッドと、を含むことを特徴とする。
サブフレームは、反力シリンダーを設置するように中央部に開口部を形成し、開口部には、上部カバーが組み立てられて反力シリンダーを保護するように構成されたことを特徴とする。
また、反力シリンダーは、内部が密閉されたシリンダーハウジングと、シリンダーハウジングの中央に長さ方向に沿って形成され、シリンダーハウジングの内部空間部を両端部で相互連通する前側および後側チャンバーに区画する案内壁と、案内壁を基準に前側および後側チャンバーにそれぞれ一方向と他方向に配置され、各内側端には前側および後側チャンバー内で案内壁に沿って案内されるピストンが取り付けられ、各外側端はプッシュロッドと連結されるピストンロッドと、を含むことを特徴とする。
また、シリンダーハウジングは、中央に長さ方向に案内壁が形成され、ピストンロッドが作動するように一側面には前側チャンバーに対応してロッドホールが形成され、他側面には後側チャンバーに対応してロッドホールがそれぞれ形成される下部ハウジングと、下部ハウジングの上部に設置されるハウジングカバーと、各ロッドホールに設置され、ピストンロッドとの間に気密を維持するシールカバーと、を有することを特徴とする。
ハウジングカバーには、空気圧調節バルブが設置されたことを特徴とする。
シリンダーハウジングとピストンロッドとの間には、シール部材が設置されたことを特徴とする。
また、プッシュロッドは、ロアアームの内側端部に上側に延長して形成される延長端に外側端がボールジョイントを通じて連結されたことを特徴とする。
プッシュロッドは、反力シリンダーのピストンロッドに内側端がジョイントブッシュを通じて連結されたことを特徴とする。
圧縮性流体は、空気であってもよい。
本発明の車両用アンチロール装置は、サブフレームの両側にヒンジ設置される各ロアアームと、各ロアアームとプッシュロッドを通じて連結されるピストンロッドと、サブフレームに備えられる反力シリンダーと、反力シリンダーの内部を２つのチャンバーに区画し、２つのチャンバーがその端部で互いに連通するように反力シリンダーの内部に備えられる案内壁と、それぞれのチャンバーにスライド可能に備えられ、ピストンロッドと連結されるピストンと、を含むことを特徴とする。
反力シリンダーには、それぞれのピストンロッドが挿入されるロッドホールが形成され、ロッドホールには、ピストンロッドとロッドホールの気密を維持するシールカバーが備えられたことを特徴とする。
反力シリンダーには、その内部の圧力を調節する空気圧調節バルブが設置されたことを特徴とする。
プッシュロッドは、ロアアームの内側端部に形成される延長端にボールジョイントを通じて連結されたことを特徴とする。
プッシュロッドは、ピストンロッドにジョイントブッシュを通じて連結されたことを特徴とする。
本発明の車両用アンチロール装置によれば、既存の弾性体を利用することによって発生する衝撃および耐久強度の限界を改善し、圧縮性流体の初期圧力調節により自由な剛性チューニングが可能であり、サブフレーム内に構成してフレームとの一体化を通じてメンバー剛性を増大させると同時に、周辺部品とのレイアウト問題を解決することができる。
一般的な車両用アンチロール装置の斜視図である。 本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の投影斜視図である。 本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の平面図である。 本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の作動状態図であり、（ａ）は車体がバンプする場合、（ｂ）は車体が回転（旋回）する場合の作動を示した。
以下、本発明の実施形態について図面を基にして詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の投影斜視図であり、図３は、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の分解斜視図であり、図４は、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の平面図である。
図２および図３に示したとおり、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置は、ロアアーム１、反力シリンダー３、プッシュロッド５を含む。
ロアアーム１は、サブフレーム７の両端部下側にマウンティングブッシュＭＢを通じてヒンジ結合し、ナックル（図示せず）の一側と連結される。
そして、反力シリンダー３は、サブフレーム７の中央部内側に設置される。
サブフレーム７には、反力シリンダー３が設置されるようにその中央部に開口部ＯＰが形成され、開口部ＯＰに上部カバー９が組み立てられて反力シリンダー３を保護する。
図３および図４に示したとおり、反力シリンダー３は、その内部が密閉されたシリンダーハウジング１１、案内壁１５、ピストンロッド１３を含む。
ここで、シリンダーハウジング１１は、下部ハウジング１１ａとハウジングカバー１１ｂおよびシールカバー１１ｃを含み、これらが相互組み立てられて密閉構造をなす。
つまり、シリンダーハウジング１１は、下部ハウジング１１ａ、下部ハウジング１１ａの上部に組み立てられるハウジングカバー１１ｂ、およびピストンロッド１３の作動時、シーリングのためのシールカバー１１ｃを含み、その内部が密閉される構造からなる。
シリンダーハウジング１１の内部には、下部ハウジング１１ａの中央に長さ方向に案内壁１５が備えられ、案内壁１５は、シリンダーハウジング１１の内部空間部Ｓをそれぞれの端部で相互連通する前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２に区画し、ピストンロッド１３の作動を案内する。
また、ピストンロッド１３は、案内壁１５を基準に前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２にそれぞれ一方向と他方向に配置される。そして、それぞれのピストンロッド１３の内側一端には、前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２内で案内壁１５に沿って案内されるピストン１７が装着される。そして、それぞれのピストンロッド１３の外側一端はプッシュロッド５と連結される。
この時、下部ハウジング１１ａには、ピストンロッド１３が作動するように一側面に前側チャンバーＳ１に対応してロッドホールＨが形成され、他側面には後側チャンバーＳ２に対応してロッドホールＨがそれぞれ形成される。
ここで、各ロッドホールＨには、ピストンロッド１３がそれぞれ挿入され、シールカバー１１ｃが設置されてピストンロッド１３と各ロッドホールＨの間の気密を維持する。
また、ハウジングカバー１１ｂには、少なくとも一つ以上の空気圧調節バルブＶが設置されてシリンダーハウジング１１内部に充填される空気圧を調節することができるようにする。
そして、プッシュロッド５は、反力シリンダー３の各ピストンロッド１３と各ロアアーム１の間を連結して、車体に伝達される横荷重をロアアーム１を通じて伝達されて反力シリンダー３に伝達する。
このようなプッシュロッド５は、その一端がロアアーム１から延長形成される延長端１９にボールジョイントＢＪを通じて連結される。
また、プッシュロッド５は、反力シリンダー３のピストンロッド１３にその他端がジョイントブッシュＪＢを通じて連結される。
このように、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置は、圧縮性流体が充填された反力シリンダー３をサブフレーム７の内部に構成して、エネルギー吸収能力を向上させながらも、前後方向のスパン（Ｓｐａｎ）は減少させることができるため、周辺部品間の干渉を防止し、レイアウトの側面でも有利である。
また、プッシュロッド５とタイヤから伝達される荷重入力角度を平行に維持して荷重伝達効率を高めることができ、プッシュロッド５とピストンロッド１３をジョイントブッシュＢＪを通じて直接締結して締結部品を縮小することができる。
以下、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の作動を図５を参照して説明する。
図５は、本発明の実施形態による車両用アンチロール装置の作動状態図であり、（ａ）は車体がバンプする場合、（ｂ）は車体が回転（旋回）する場合の作動を示した。
図５の（ａ）に示したとおり、車体がバンプする場合には、ロアアーム１の延長端１９がプッシュロッド５を内側へ押すようになる。
そうすると、両側ピストンロッド１３は、反力シリンダー３内部に後進し、シリンダーハウジング１１内部の空気が各ピストン１７により前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２を循環して反力を発生させることなくバンプ作動力をそのまま吸収するようになる。
これは既存のスタビライザの潤滑ブッシュを空気の循環に代替することによってブッシュの劣化および異音現象の発生を防止する効果を奏する。
もちろん、車体がリバウンド作動する場合には、両側ロアアーム１の延長端１９がプッシュロッド５をそれぞれ外側へ引くようになり、両側ピストンロッド１３は反力シリンダー３から前進し、シリンダーハウジング１１内部の空気が各ピストン１７により前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２を循環して反力を発生させることなくリバウンド作動力をそのまま吸収する。
そして、図５の（ｂ）に示したとおり、車体が回転（旋回）する場合には、バンプが発生される側のロアアーム１の延長端１９が当該プッシュロッド５を内側へ押すようになり、反対にリバウンドが発生される側のロアアーム１の延長端１９が該当プッシュロッド５を外側へ引くようになる。
そうすると、両側プッシュロッド５は、各ピストンロッド１３と共に全てリバウンドが発生される方向へ移動する。この時、前側および後側チャンバーＳ１、Ｓ２内部の空気がリバウンドが発生される側に圧縮されながら、バンプが発生される方向にシリンダーハウジング１１内部の各ピストン１７に反力Ｆを与えるようになる。
これによって、シリンダーハウジング１１内部で空気の圧縮による反力Ｆは、車体のロールを抑制する方向に作用するようになる。
本発明の実施形態による車両用アンチロール装置は、ロール角が大きくなることに伴ってロール剛性をより増大するようになり、そのため、大変位のロールの発生時、柔軟に車両のロールを抑制して車両の走行および旋回安全性を高める。
圧縮性流体による剛性は、圧力に比例し、体積に反比例し、車両の回転時には剛性が変位の自乗に比例することによって非線形的剛性が具現される特性を示す。
一方、シリンダーハウジング１１内部に充填される空気圧を空気圧調節バルブＶを通じて調節することができるため、各車種に適した剛性チューニングが可能であり、これによって、圧縮性流体の初期圧力を利用して目標ロール剛性を実現することによって多様な車種に部品を共用化して適用することが可能である。
また、本発明の実施形態によれば、圧縮性流体の圧縮反力を利用することによって、既存の弾性体を利用することによって発生する衝撃および耐久強度の限界を改善する効果がある。
また、本発明の実施形態によれば、プッシュロッドとタイヤから伝達される荷重入力角度を平行に維持して荷重伝達効率を高め、プッシュロッドとの締結のための締結部品を縮小することができ、構造的にもシンプルな利点がある。
以上、発明の特定の実施例について説明したが、本発明の権利は、上述した実施例に限定されず、請求の範囲に記載の内容によって定義され、本発明の分野における通常の知識を有する者が、請求の範囲に記載された権利範囲内で様々な変形と改作を行うことができることは自明である。
１…ロアアーム
３…反力シリンダー
５…プッシュロッド
７…サブフレーム
９…上部カバー
１１…シリンダーハウジング
１１ａ…下部ハウジング
１１ｂ…とハウジングカバー
１１ｃ…シールカバー
１３…ピストンロッド
１５…案内壁
１７…ピストン
１９…延長端
１０１…サブフレーム
１０３…ロアアーム
１０５…回転マウンタ
１０７…板スプリング
１０９…プッシュロッド
Ｂ…ブラケット
ＢＪ…ボールジョイント
Ｆ…反力
Ｈ…ロッドホール
ＪＢ…ジョイントブッシュ
ＭＢ…マウンティングブッシュ
ＯＰ…開口部
Ｓ１…前側チャンバー
Ｓ２…後側チャンバー
Ｔ…タイヤ
ＴＫ…周辺部品（燃料タンク）
ＴＷ…車体（タイヤウェル）
Ｖ…空気圧調節バルブ

Claims (14)

  1. サブフレームの両側にヒンジ設置される各ロアアームと、
    前記サブフレームの中央部に構成され、密閉されたシリンダーハウジング内部に充填される圧縮性流体の反力により両側に設置されるピストンロッドが相互作用するように構成される反力シリンダーと、
    前記反力シリンダーの各ピストンロッドと前記各ロアアームの間を連結するプッシュロッドと、を含むことを特徴とする車両用アンチロール装置。
  2. 前記サブフレームは、
    前記反力シリンダーを設置するように中央部に開口部を形成し、前記開口部には、上部カバーが組み立てられて前記反力シリンダーを保護するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  3. 前記反力シリンダーは、
    内部が密閉されたシリンダーハウジングと、
    前記シリンダーハウジングの中央に長さ方向に沿って形成され、前記シリンダーハウジングの内部空間部を両端部で相互連通する前側および後側チャンバーに区画する案内壁と、
    前記案内壁を基準に前記前側および後側チャンバーにそれぞれ一方向と他方向に配置され、各内側端には前記前側および後側チャンバー内で前記案内壁に沿って案内されるピストンが取り付けられ、各外側端は前記プッシュロッドと連結されるピストンロッドと、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  4. 前記シリンダーハウジングは、
    中央に長さ方向に前記案内壁が形成され、前記ピストンロッドが作動するように一側面には前記前側チャンバーに対応してロッドホールが形成され、他側面には前記後側チャンバーに対応してロッドホールがそれぞれ形成される下部ハウジングと、
    前記下部ハウジングの上部に設置されるハウジングカバーと、
    前記各ロッドホールに設置され、前記ピストンロッドとの間に気密を維持するシールカバーと、
    を有することを特徴とする請求項３に記載の車両用アンチロール装置。
  5. 前記ハウジングカバーには、
    空気圧調節バルブが設置されたことを特徴とする請求項４に記載の車両用アンチロール装置。
  6. 前記シリンダーハウジングと前記ピストンロッドの間には、
    シール部材が設置されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  7. 前記プッシュロッドは、
    前記ロアアームの内側端部に上側に延長して形成される延長端に外側端がボールジョイントを通じて連結されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  8. 前記プッシュロッドは、
    前記反力シリンダーのピストンロッドに内側端がジョイントブッシュを通じて連結されたことを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  9. 前記圧縮性流体は、
    空気であることを特徴とする請求項１に記載の車両用アンチロール装置。
  10. サブフレームの両側にヒンジ設置される各ロアアームと、
    前記各ロアアームとプッシュロッドを通じて連結されるピストンロッドと、
    前記サブフレームに備えられる反力シリンダーと、
    前記反力シリンダーの内部を２つのチャンバーに区画し、前記２つのチャンバーがその端部で互いに連通するように前記反力シリンダーの内部に備えられる案内壁と、
    前記それぞれのチャンバーにスライド可能に備えられ、前記ピストンロッドと連結されるピストンと、
    を含むことを特徴とする車両用アンチロール装置。
  11. 前記反力シリンダーには、
    前記それぞれのピストンロッドが挿入されるロッドホールが形成され、
    前記ロッドホールには、前記ピストンロッドと前記ロッドホールの気密を維持するシールカバーが備えられたことを特徴とする請求項１０に記載の車両用アンチロール装置。
  12. 前記反力シリンダーには、その内部の圧力を調節する空気圧調節バルブが設置されたことを特徴とする請求項１０に記載の車両用アンチロール装置。
  13. 前記プッシュロッドは、
    前記ロアアームの内側端部に形成される延長端にボールジョイントを通じて連結されたことを特徴とする請求項１０に記載の車量用アンチロール装置。
  14. 前記プッシュロッドは、
    前記ピストンロッドにジョイントブッシュを通じて連結されたことを特徴とする請求項１０に記載の車両用アンチロール装置。
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