JP2639940B2 - スタビライザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両のローリング抑制に有効な反力可変型
スタビライザ装置であって、車両への搭載が極めて有利
なスタビライザ装置にに関する。

［従来の技術］ 従来より、車両のローリングを抑制すると共に、左右
車輪の接地荷重を適正な配分とするために、左右車輪の
ばね下部材を結合するスタビライザ（アンチロールバ
ー）が車両に装備されている。ところで、上記目的を的
確に達成するためには、スタビライザの捩り剛性を高い
値に設定する必要がある。しかし、このように設定する
とサスペンションのばね定数が著しく高まり、車両の乗
り心地および車輪の接地性の悪化を招く。このような不
具合点に対する対策として、例えば、「車両用スタビラ
イザ」（特開昭60ー169314号公報）等が提案されてい
る。すなわち、アンチロールバーの車体取付部の少なく
とも１箇所を上下動可能に構成し、アンチロールバーの
捩り剛性を高めることなく、車両のローリングを抑制す
ると共に、車輪接地荷重が左右で極端にアンバランスに
なるのを防止し、車両の乗り心地および接地性の悪化を
防止する技術である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記従来技術には以下のような問題があり、
未だ充分なものではなかった。すなわち、 （１）アンチロールバーの車体取付部に油圧シリンダを
連結し、該油圧シリンダを直立状態に配設していた。こ
のため、車両に実装する場合、上下方向に大きな搭載ス
ペースを必要とするという問題点があった。例えば、上
記油圧シリンダをフロントサスペンションに適用する
と、車両前部にエンジンが配設されているので、上下方
向に亘る実装スペースの確保は極めて困難になる。この
場合、エンジンの前方を迂回する形式のスタビライザを
使用しても、エンジンの前方にはラジエータが配設され
ているので、スタビライザバーの車体取付部に上記ラジ
エータと接触することなく油圧シリンダを直立状態に設
けることは不可能である。また、エンジンの後方を迂回
する形式のスタビライザを使用すると、該エンジンの後
方には、マニュアルトランスミッション、もしくは、オ
ートマッチクトランスミッション等が搭載されており、
しかも、前輪駆動車（FF車）の場合には差動機構も配設
されているので、上記場合と同様に、これらの機構と併
設して搭載することは実際上不可能である。特に、この
場合は、上記エンジンや駆動系から生じる振動および熱
の悪影響により、油圧シリンダの耐久性・信頼性が低下
する恐れもあった。一方、例えば、上記油圧シリンダを
リアサスペンションに適用すると、車両後部にはトラン
クルームが配設されているので、実装スペースを確保し
ようとすると、該トランクルームの収納容積を減少させ
る必要があるという新たな不具合点も生じた。

（２）また、上記従来技術は、アンチロールバーの車体
取付部に弾性ブッシュを介して直接油圧シリンダを取り
付けている。従って、油圧シリンダの取付位置が、アン
チロールバーの車体取付部に限定されてしまい、実装
性、汎用性等の観点からみて車両への搭載性が悪いとい
う問題もあった。

（３）さらに、スタビライザの変位量が、油圧アクチュ
エータのシリンダとピストンとの摺動距離、すなわち、
ストローク量に応じて定まっていた。このため、大きな
変位量が必要なときは、油圧アクチュエータのストロー
ク量も大きくする必要がある。しかし、このように、油
圧アクチュエータのストローク量を拡大すると、上下方
向の実装寸法の拡大に伴って上述のように、装置の車両
への実装性がより一層悪化してしまい、一方、実装性の
悪化を避けるために油圧アクチュエータのストローク量
を短く設定すると、スタビライザの捩り反力を充分に発
生させられずローリング抑制効果が低減してしまうとい
う問題点もあった。

本発明は、車両のローリング抑制に充分な反力を発生
可能で、かつ、該車両の上下方向の実装寸法の短縮によ
り搭載スペースを減少させ、車両の内部空間を有効に利
用できるスタビライザ装置の提供を目的とする。

発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、 車両の左右車輪を支持するばね下部材に各々一端部を
結合した左右のアーム部の両他端部近傍と、中央位置よ
り左右何れか一端部寄りの位置に車体取付部を有するト
ーション部の両端部とを連結してなるスタビライザと、 上記車両の略水平方向に配設され、外部からの指令に
従って、該水平方向に伸縮運動する駆動手段と、 該駆動手段の作動に伴う水平方向の伸縮運動を、上記
車両の上下方向の上下運動に変換し、前記スタビライザ
のトーション部の車体取付部の位置と左右反対側の一端
部に連結されたアーム部の他端部近傍を上記上下運動に
応動させる変換手段と、 を備えたことを特徴とするスタビライザ装置を要旨と
するものである。

ここで、スタビライザとは、車両の左右車輪を支持す
るばね下部材に各々一端部を結合した左右のアーム部の
両他端部近傍と、中央位置より左右何れか一端部寄りの
位置に車体取付部を有するトーション部の両端部とを連
結してなるものである。例えば、左右一方の車輪のスト
ラット部、もしくは、ロワーアームに一端部を連結した
アームの他端部近傍と、他方の車輪のストラット部、あ
るいは、ロワーアームに一端部を結合し、さらに、中央
部より該一端部寄りの位置にラバー軸受を備えたトーシ
ョンバーの他端部とを連結することにより実現できる。

駆動手段とは、上記車両の略水平方向に配設され、外
部からの指令に従って、該水平方向に伸縮運動するもの
である。例えば、油圧源、電気油圧式サーボ弁および油
圧シリンダにより構成してもよい。また、例えば、電気
油圧式サーボ弁の代わりに、方向制御弁および流量制御
弁の組合せにより構成できる。さらに、例えば、圧縮空
気等の流体圧力を利用して往復直線運動する各種の電気
・機械式アクチュエータにより実現しても良い。

変換手段とは、上記駆動手段の作動に伴う水平方向の
伸縮運動を、上記車両の上下方向の上下運動に変換し、
前記スタビライザのトーション部の車体取付部の位置と
左右反対側の一端部に連結されたアーム部の他端部近傍
を上記上下運動に応動させるものである。例えば、水平
方向の往復直線運動を上下方向の上下運動に変換する各
種機構、すなわち、直角レバーを利用したリンク機構、
クランク機構、案内を利用した伝達機構、ベルトとドラ
ムとの組合せ、スロット付歯車、ラックと平歯車との組
合せ等により実現できる。また、例えば、油圧、もしく
は、圧縮空気、その他の気体等の作動流体を利用したシ
リンダとピストンとからなる運動変換機構により構成す
ることもできる。なお、上記各機構において、水平方向
の伸縮運動を上下方向の上下運動に変換すると共に、水
平方向の伸縮運動の変位、あるいは、作用力等を増大す
るよう構成すると、駆動手段を小型化できるので好適で
ある。

［作用］ 本発明のスタビライザ装置は、車両の略水平方向に配
設され、外部からの指令に従って、該水平方向に伸縮運
動する駆動手段の作動に伴う水平方向の伸縮運動を、変
換手段が、上記車両の上下方向の上下運動に変換し、車
両の左右車輪を支持するばね下部材に各々一端部を結合
した左右のアーム部の両他端部近傍と、中央位置より左
右何れか一端部寄りの位置に車体取付部を有するトーシ
ョン部の両端部とを連結してなるスタビライザの上記ト
ーション部の車体取付部の位置と左右反対側の一端部に
連結されたアーム部の他端部近傍を前記上下運動に応動
させるよう働く。

すなわち、車両の略水平方向に配設された駆動手段の
該水平方向に沿った伸縮運動を変換手段が上下運動に変
換して該上下運動にスタビライザを構成するアーム部と
トーション部との連結部を連動させ、トーション部の車
体取付部を支点としてスタビライザを捩ることにより、
車輪のローリングに対する反力を発生させるのである。

従って、本発明のスタビライザ装置は、車両の上下方
向に大きな実装空間が必要になるとった問題を生じるこ
となく、車両の内部空間を有効に利用し、車両のローリ
ング抑制に充分な反力を発生するよう働く。特に、アー
ム部の他端近傍を上下運動させてスタビライザに捩れを
加える構成であるので、駆動手段および変換手段を車両
側部に集中させることができ、車両の内部空間を有効利
用するという点での効果は大きい。

以上のように本発明の各構成要素が作用することによ
り、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明の一実施例であるスタビライザ装置のシ
ステム構成を第１図に示す。

同図に示すように、スタビライザ装置１は、車両の前
輪側に配設されたスタビライザ機構２、該スタビライザ
機構２へ水平運動を垂直運動に変換して伝達することに
より捻り作用力を発生させるクランク機構３、該クラン
ク機構３に駆動力を供給する油圧アクチュエータ４、該
油圧アクチュエータ４のストローク量を検出してストロ
ーク量信号を出力するストロークセンサ５、車両の走行
速度を検出して車速信号を出力する車速センサ６、該車
両の操舵角度を検出して操舵角信号を出力する操舵角セ
ンサ７およびこれらを制御する電子制御装置（以下、単
にECUと呼ぶ。）８から構成されている。

上記スタビライザ機構２は、トーション部９および該
トーション部９に連結されたアーム部10から構成されて
いる。上記トーション部９の一端部9aは、左車輪11を支
持するストラット12に図示しないスタビライザリンクに
より結合されている。ここで、該左車輪11は、上記スト
ラット12,ロワーアーム13およびストラットロッド14に
より図示しない車体に取り付けられている。また、上記
トーション部９の中央位置より上記一端部9a寄りの位置
には、ラバー軸受15が配設され、該ラバー軸受15により
トーション部９は図示しない車体に取り付けられてい
る。一方、該トーション部９の他端部9bは、上記アーム
部10に連結されている。該アーム部10の一端部10aは、
右車輪16を支持するストラット17とスタビライザリンク
18により結合されている。ここで、該右車輪16は、上記
ストラット17、ロワーアーム19およびストラットロッド
20により図示しない車体に取り付けられている。一方、
アーム部10の他端部10bは、後述するクランク機構３と
ボールジョイントアッセンブリー10cにより接続されて
いる。このように、スタビライザ機構２は、該ボールジ
ョイントアッセンブリー10cの中心と上述したラバー軸
受15の中心とを結ぶ仮想線（同図に一点鎖線Ａ−Ａで示
す。）の回りに回動自在となるよう構成されている。

上記クランク機構３は、クランク軸21および該クラン
ク軸21を回転自在に支持するハウジング22から構成され
ている。。上記クランク軸21の一端部21aは、上述した
ボールジョイントアッセンブリー10cを介してアーム部1
0に連結されている。一方、該クランク軸21の他端部21b
は、後述する油圧アクチュエータ４および上述したスト
ロークセンサ５に接続されている。このように構成され
た、クランク機構３は、油圧アクチュエータ４の水平面
上の前後方向の運動を、回転軸（同図に一点鎖線Ｂ−Ｂ
で示す。）の回りに回動する運動に変換することによ
り、上下方向の運動を生じさせる。

上記油圧アクチュエータ４は、複動型の直線往復シリ
ンダからなり、車両の水平面上で前後方向に伸縮運動す
るよう配置されている。該油圧アクチュエータ４は、そ
の片側ロッドを上記クランク機構３のクランク軸21の端
部21bに接続され、一方、シリンダは、緩衝部材23を介
してブラケット24の固定され、該ブラケット24は図示し
ない車体に取り付けられている。上記油圧アクチュエー
タ４は、管路25,26を介して電気油圧式サーボ弁27から
作動油の供給を受けて伸縮運動する。該電気油圧式サー
ボ弁27は、４ポート３位置電磁弁であって既述したECU8
の制御に従って連続的に作動する。該電気油圧式サーボ
弁27には、油圧ポンプ28によりリザーバ29から吸入され
た作動油が管路30を介して流入し、一方、該電気油圧式
サーボ弁27から流出する作動油は、管路31を介してリザ
ーバ29に戻る。ECU8の制御により電気油圧式サーボ弁27
が第１位置27aにあるときは、油圧ポンプ28によりリザ
ーバ29から吸入され、管路30、高圧ポート27Pを介して
電気油圧式サーボ弁27に流入した作動油は、低圧ポート
27R、管路31を経てリザーバ29に戻り、管路25、26には
流出しない。従って、油圧アクチュエータ４のストロー
ク量は変化しない。また、ECU8の制御により電気油圧式
サーボ弁27が第２位置27bにあるときは、油圧ポンプ28
によりリザーバ29から吸入された作動油は、管路30、高
圧ポート27P、Ｂポート27B、管路26を介して油圧アクチ
ュエータ４のシリンダに流入し、該シリンダから流出し
た作動油は、管路25、Ａポート27A、低圧ポート27R、管
路31を介してリザーバ29に戻る。従って、油圧アクチュ
エータ４は、同図に矢印Ｃで示す方向に伸張し、この油
圧アクチュエータの車両の前後方向に沿った運動は、ク
ランク機構３により車両の上下方向の運動に変換され、
スタビライザ機構２のアーム部10の端部10bを同図に矢
印Ｄで示す方向に押し下げることによりスタビライザ機
構２を積極的に捩り、反力を発生させる。さらに、ECU8
の制御により電気油圧式サーボ弁27が第３位置27cにあ
るときは、油圧ポンプ28によりリザーバ29から吸入され
た作動油は、管路30、高圧ポート27P、Ａポート27A、管
路25を介して油圧アクチュエータ４のシリンダに流入
し、該シリンダから流出した作動油は、管路26、Ｂポー
ト27B、低圧ポート27R、管路31を介してリザーバ29に戻
る。従って、油圧アクチュエータ４は、同図に矢印Ｅで
示す方向に収縮し、この油圧アクチュエータ４の車両の
前後方向に沿った運動は、クランク機構３により車両上
下方向の運動に変換され、スタビライザ機構２のアーム
部10の端部10bを同図に矢印Ｆで示す方向に引き上げる
ことによりスタビライザ機構２を積極的に捩り、反力を
発生させる。このように、ECU8の制御に応じた電気油圧
式サーボ弁27の作動により車両の水平面上に配設された
油圧アクチュエータ４は車両の前後方向に沿って伸縮運
動し、該伸縮運動がクランク機構３により上下方向の運
動に変換されてスタビライザ機構２をアクティブ制御す
るのである。

既述したECU8は、CPU8a,ROM8b,RAM8cを中心に論理演
算回路として構成され、コモンバス8dを介して入出力部
8eに接続されて外部との入出力を行なう。上記各センサ
の検出信号は入出力部8eを介してCPU8aに入力され、一
方、CPU8aは入出力部8eを介して電気油圧式サーボ弁27
に制御信号を出力する。なお、該ECU8はイグニッション
スイッチ32の操作に応じて車載バッテリ33からの電力
の供給を受けて作動する。

次に、上記スタビライザ機構２の構造および該スタビ
ライザ機構２のアーム部10とクランク機構３との接続部
の構造を第２図、第３図に基づいて説明する。第２図に
示すように、スタビライザ機構２を構成するトーション
部９の一端部9bとアーム部10の端部は、大きなトルク伝
達が可能で、しかも、結合時に正確な調整ができるよう
にセレーションにより結合されている。また、第２図、
第３図に示すように、スタビライザ機構２とクランク機
構３を接続するボールジョイントアッセンブリー10c
は、アーム部10の端部10bの内部にボールジョイント34
がシート35を介して挿入されている。なお、該シート35
が介装されているアーム部10の一方の側面には、アーム
部10の周辺部10d,10eにてかしめ止めされたプレート36
が、また、他方の側面には、ダストカバー37が、各々配
設されている。

次に、上記ECU8が実行するスタビライザ制御処理を第
４図に示すフローチャートに基づいて説明する。本スタ
ビライザ制御処理は、イグニッシヨン スイッチ32の操
作によるECU8の起動に伴って実行される。まず、ステッ
プ100では、初期化処理が行われる。続くステップ110で
は、車速信号Ｖ、操舵角信号θおよびストローク量信号
Ｓを読み込む処理が行われる。次に、ステップ120に進
み、上記ステップ110で読み込んだ操舵角信号θに基づ
いて、操舵方向を判別する処理が行われる。本処理によ
り車両の旋回方向を認識できるので、スタビライザ機構
２を捩る方向、すなわち、油圧アクチュエータ４を伸張
側に駆動するか、あるいは、収縮側に駆動するかを決定
できる。続くステップ130では、上記ステップ110で読み
込んだ車速信号Ｖおよび操舵角信号θに基づいて、推定
横加速度YGを次式（１）のように演算する処理が行われ
る。

YG＝yg（θ,V） …（１） 但し、関数ygは、操舵角信号θと定数Ｋとの積で車速
信号Ｖの累乗を割る関係を規定したものである。次に、
ステップ140に進み、上記ステップ130で求めた推定横加
速度YGから、第５図に示すようなマップに基づいて、油
圧アクチュエータ４の目標ストローク量SOを算出する処
理が行われる。ここで、第５図に示すマップの目標スト
ローク量SOは、第６図に示すように、予め定められた実
験式から推定横加速度YGに応じて算出される推定ロール
角（同図に破線で示す。）に対して、該推定ロール角の
増加を抑制するように設定された目標ロール角（同図に
実線で示す。）を実現するように定められたストローク
量である。ECU8は予めROM8b内部に、第５図に示すよう
なマップを記憶しており、該マップに従って、推定横加
速度YGから油圧アクチュエータ４の目標ストローク量SO
を算出するのである。続くステップ150では、上記ステ
ップ110で読み込んだ油圧アクチュエータ４のストロー
ク量Ｓと上記ステップ140で算出した該油圧アクチュエ
ータ４の目標ストローク量SOとを比較し、実際のストロ
ーク量Ｓが目標ストローク量SOになるように電気油圧式
サーボ弁27を駆動する制御信号を演算する処理が行われ
る。次にステップ160に進み、上記ステップ150で求めた
制御信号を既述した電気油圧式サーボ弁27に出力する処
理を行った後、上記ステップ110に戻る。以後、本スタ
ビライザ制御処理は、上記ステップ110〜160を繰り返し
て実行する。

以上説明したように本実施例は、ECU8の制御に応じた
電気油圧式サーボ弁27の作動により車両の水平面上に配
設された油圧アクチュエータ４は車両の前後方向に沿っ
て伸縮運動し、水平面上の前後方向の該伸縮運動を、ク
ランク機構３が回転軸の回りに回動する運動に変換する
ことにより、トーション部９および該トーション部９に
連結されたアーム部10からなるスタビライザ機構２のア
ーム部10の端部10bを上下運動させてスタビライザ機構
２を積極的に捩り、ローリングを抑制する反力を発生さ
せるよう構成されている。しかも、油圧アクチュエータ
４およにクランク機構３が車両側部に配設されている。
このため、車両の上下方向および車両の中央部に大きな
実装スペースを確保する必要がなくなるので、その上部
にエンジンが配置されているフロントサスペンションの
スタビライザにも容易に適用できると共に、トランクル
ームの収納容積を減少させることなく、リアサスペンシ
ョンのスタビライザにも配設できる。このように、車両
に実装する場合の搭載性が高まる。このことは、例え
ば、前輪駆動車（FF車）、あるいは、４輪駆動車（4WD
車）のように差動機構がエンジン近傍に配設されている
車両に適用した場合に、上記エンジンや駆動系から生じ
る振動および熱による過酷な使用環境の下でも、油圧ア
クチュエータ４や電気油圧式サーボ弁27の耐久性・信頼
性の低下を防止できるので、特に有効である。

また、油圧アクチュエータ４を車両の水平方向に配置
し、かつ、クランク機構３を介してスタビライザ機構２
のアーム部10の端部10bを上下運動させるので、比較的
大きな容積を有する油圧アクチュエータ４の取付位置お
よび実装位置の自由度が高まり、各種の車両への実装が
極めて容易になると共に、装置の汎用性も高まる。

さらに、車両側面の水平方向であって、しかも、前後
方向に伸縮する油圧アクチュエータ４を配設したので、
車両の内部空間を極めて効果的に活用した実装が可能に
なる。

また、油圧アクチュエータ４を車両の水平面上の前後
方向に伸縮運動するよう配設したため、該油圧アクチュ
エータ４のストローク量Ｓに対する実装寸法上の制限が
比較的少なくなり、しかも、クランク機構３を介してス
タビライザ機構２のアーム部10の端部10bを上下運動さ
せるので、スタビライザ機構２の捩り反力を充分に発生
させることにより、車両に生じるローリングを好適に抑
制できる。

さらに、上記のように車両への搭載性向上に伴い、車
両の上下方向の実装寸法を短縮できるため、車両のフロ
ント車高およびフード（ボンネット）の高さを低くでき
るので、該車両の空気抵抗を最小限に抑制できる。この
ことは、例えば、高速走行性能の向上、あるいは、燃料
消費率の低減等の観点からみて極めて有効である。

なお、本実施例で使用したクランク機構３のクランク
軸21の回転中心から両端部21a,21bまでの距離を調節し
て伝達する変位を拡大、もしくは、縮小するよう構成す
ると、これに応じて、油圧アクチュエータ４のシリンダ
直径およびストローク量を変更できるので、油圧アクチ
ュエータ４全体の寸法を各車両に好適な任意の所望値に
設定できる。

また、上記クランク軸21の回転中心から両端部21a,21
bまでの距離を調節して伝達する力を拡大、もしくは、
縮小するよう構成してもよい。このように構成した場合
は、スタビライザ機構２を捩る作用力の充分な発生と油
圧アクチュエータ４の軽量・小型化との両立が可能にな
る。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
のような実施例に何等限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施
し得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳述したように本発明のスタビライザ装置は、車
両の略水平方向に配設された駆動手段の伸縮運動を変換
手段が上下運動に変換して該上下運動にスタビライザを
構成するアーム部とトーション部との連結部を連動さ
せ、トーション部の車体取付部を支点としてスタビライ
ザを捩ることにより、車両のローリングに対する反力を
発生させるよう構成されている。このため、車両の上下
方向に大きな実装スペースが不要となり、しかも駆動手
段および変換手段を車両側部に配設することによって車
両中央部に新たな実装スペースを設ける必要もなくなる
ので、車両への搭載性が著しく向上するという優れた効
果を奏する。

また、上記効果に伴い、車両への実装位置および取付
位置の両自由度が拡大するので、各種の車両への実装が
容易になり、装置の汎用性も高まる。

さらに、車両の略水平方向に駆動手段を配設したの
で、車両側面を効果的に使用でき、車両の内部空間を極
めて有効に活用できる。

また、駆動手段の伸縮運動する方向を水平方向にした
ため、該伸縮運動する距離の短縮に対する制約が比較的
少なくなるので、スタビライザの捩り反力を充分に発揮
でき、ローリングを有効に制御できる。

さらに、車両の上下方向の実装寸法を短縮できるた
め、車両前縁部分および前面の車高を最小限に低く設定
できるので、該車両の空気抵抗係数の低下により空力特
性を改善できる。このことは、例えば、高速走行性能の
向上、あるいは、燃料消費率の低減に関して、特に有効
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例のシステム構成図、第２図は同
じくそのスタビライザ機構の構造を示す平面図、第３図
は同じくそのスタビライザ機構のアーム部とクランク機
構との接続部の構造を示す部分拡大断面図、第４図は同
じくその制御を示すフローチャート、第５図は同じくそ
のマップを示すグラフ、第６図は推定横加速度とロール
角との関係を示すグラフである。 １……スタビライザ装置 ２……スタビライザ機構 ３……クランク機構 ４……油圧アクチュエータ ９……トーション部 10……アーム部 15……ラバー軸受

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の左右車輪を支持するばね下部材に各
   々一端部を結合した左右のアーム部の両他端部近傍と、
   中央位置より左右何れか一端部寄りの位置に車体取付部
   を有するトーション部の両端部とを連結してなるスタビ
   ライザと、 上記車両の略水平方向に配設され、外部からの指令に従
   って、該水平方向に伸縮運動する駆動手段と、 該駆動手段の作動に伴う水平方向の伸縮運動を、上記車
   両の上下方向の上下運動に変換し、前記スタビライザの
   トーション部の車体取付部の位置と左右反対側の一端部
   に連結されたアーム部の他端部近傍を上記上下運動に応
   動させる変換手段と、 を備えたことを特徴とするスタビライザ装置。