JP4126658B2 - スタビライザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両に用いられるスタビライザ装置に関する。

スタビライザ装置は、自動車のフロントサスペンションなどに用いられ、旋回時等において車体がロールすることを防止するようにしている。このスタビライザ装置の一例として、特許文献１に示す装置がある。
このスタビライザ装置は、軸部が左、右側軸部に分割されたスタビライザと、右側軸部に設けられて内側に相対向する４つの突起部を有する筒状のハウジングと、左側軸部に取付けられ前記ハウジング内に回転可能に収納される４枚の羽根と、を有している。ハウジング内は、４つの突起部及び４枚の羽根により８つの室に仕切られている。８つの室は二組に分かれて前記羽根に設けた通路によりそれぞれ連通されて、第１組室及び第２組室を構成している。羽根の先端にはハウジングの内壁に摺接するように、また突起部の先端には前記左側軸部の外周面に摺接するようにそれぞれシール部材が設けられている。
このスタビライザ装置は、車両の走行状態に応じて、第１、第２組室に対する作動油の導入、排出によりハウジング及び羽根を相対回転させ、スタビライザ（左、右側軸部）が発揮する捩り弾性力を変更するようにしている。
特開平４−３４２６１１号公報

ところで、上述した従来技術では、ハウジング内の４つの室を確実に仕切るためにシール部材が必要とされる。そして、このシール部材は、ハウジング及び羽根の相対回転に伴う摺動により摩耗しやすい。このため、シール部材の摩耗により、所望の捩り弾性力（ねじれ抵抗）を発揮できなくなる虞があり、改善が求められているというのが実情であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、走行状態に応じてねじれ抵抗を調整でき、かつ長寿命化を図ることができるスタビライザ装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、車体側に取付けられた軸部及び該軸部の両側を折曲げて左右の車輪側に取付けられた腕部からなるスタビライザを有し、該スタビライザを前記軸部において２分割し、当該分割部に、分割された両軸部の相対回転の許容及び固定を行うアクチュエータを設けたスタビライザ装置において、前記アクチュエータは、前記両軸部の一方に保持される駆動本体部及び該駆動本体部に駆動されて軸方向に進退される可動体を有する駆動機構と、前記両軸部の一方に、前記駆動機構を取り囲み、かつ前記両軸部の他方の端部側部分を挿入可能に設けられ、断面円形内壁部及び断面非円形内壁部を軸方向に並べて形成した筒状部材と、前記両軸部の他方の端部側部分に設けられた断面円形外壁部及び断面非円形外壁部と、前記可動体に回転可能に保持され、筒状部材における断面円形内壁部及び断面非円形内壁部を形成する所定内壁部形成領域と前記左右軸部の他方における断面円形外壁部及び断面非円形外壁部を形成する所定外壁部形成領域との間に配置可能とされた球と、を備え、前記可動体を進退させることにより、断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間に前記球が配置されて前記両軸部を固定させる両軸部固定状態と、前記所定内壁部形成領域及び所定外壁部形成領域間で、かつ前記断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間を除く部分に前記球が配置されて前記左右軸部の相対回転を許容する両軸部相対回転許容状態と、に設定可能であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、両軸部の一方に設けた筒状部材の所定内壁部形成領域に断面円形内壁部及び断面非円形内壁部を形成し、両軸部の他方の所定外壁部形成領域に断面非円形外壁部及び断面円形外壁部を形成し、駆動本体部の駆動により可動体を移動して、可動体に保持した球の位置を調整する。球が断面非円形内壁部及び断面非円形外壁部間に配置された状態で、両軸部は相対回転が規制され両軸部間には大きなねじれ抵抗が発生する。また、球が所定内壁部形成領域及び所定外壁部形成領域間で、かつ前記断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間を除く部分（例えば断面円形外壁部及び断面円形内壁部間）に配置されると、両軸部は相対回転が許容され、ねじれ抵抗の低下を図ることができる。ねじれ抵抗の調整のために流体の給排機構を用いた従来技術で必要とされるシール部材が不要となり、装置の長寿命化を図ることができる。

以下、本発明の第１実施の形態に係るスタビライザ装置を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、スタビライザ装置１は、自動車２の幅方向（図１左右方向）に配置されて、車体３に取付けられた略直線状に延びる鋼製の軸部４と、軸部４の両端部に略直交して連接し、左、右側車輪支持部５ａ，５ｂ（車輪側）に取付けられた略Ｌ字形の腕部（以下、左、右側腕部という）６ａ，６ｂと、からなるスタビライザ７を有している。

スタビライザ７は、軸部４において２分割されている。当該分割部分を以下、分割部８という。また、分割された軸部４のうち、左、右側車輪支持部５ａ，５ｂに対応するものを、それぞれ左、右側軸部４ａ，４ｂという。右側軸部４ｂが本発明の両軸部の一方を構成し、左側軸部４ａが本発明の両軸部の他方を構成している。
分割部８に、左、右側軸部４ａ，４ｂの相対回転及び固定を行うアクチュエータ１０を設けている。車体３の左、右側には、組合せて円形の内周を形成する１対の円弧状部材１１からなる連結体が、それぞれ取付けられている。２組の連結体のうち、車体３の左、右側に対応するものをそれぞれ左、右側連結体１２ａ，１２ｂという。

左、右側軸部４ａ，４ｂのそれぞれは、左、右側連結体１２ａ，１２ｂに挿入されて、左、右側連結体１２ａ，１２ｂを介して車体３に、回動可能に、かつ軸方向（図１左右方向）への移動不可能に取付けられている。そして、自動車２が、例えば図１に矢印Ｒで示すように、右旋回すると、外輪側の左側ショックアブソーバ(図示省略)が縮み、内輪側の右側ショックアブソーバ(図示省略)が伸びる（車体３の左側が沈み、右側が上昇する）ように、車体３は反時計方向にロール運動する。この際、例えば車体３の左側（左側車輪支持部５ａ側）が沈むことにより左側軸部４ａは、左側連結体１２ａに回動可能に支持されつつ、左側腕部６ａ側から見て右方向に捩じられる。

この場合、左側軸部４ａの左側腕部６ａとの連結部から左側車輪(図示省略)の中心線までの長さ〔右側軸部４ｂの右側腕部６ｂの連結部から右側車輪(図示省略)の中心線までの長さ〕を３００ｍｍ、とし、左側ショックアブソーバ（外輪側）のストロークが−５０ｍｍ（縮み）、右側ショックアブソーバ（内輪側）のストロークが＋５０ｍｍ（伸び）の場合、スタビライザ７の捩れ角θ（左側軸部４ａ及び右側軸部４ｂは逆方向に捩れるが、この分を考慮した角度。）は略２０°となる。なお、車両の足廻りにおけるリンク機構等に応じて、スタビライザの捩れ角θは変わってくるが、通常２０〜２５°に収まるように設定されている。

アクチュエータ１０は、図２に示すように、右側軸部４ｂに設けられ左側軸部４ａの端部側部分（分割部８側部分）を挿入する、底部（以下、ハウジング底部という。）１３を有する筒状のハウジング（筒状部材）１４と、コア１５、このコア１５と共に駆動本体部を構成する比例ソレノイド（以下、ソレノイドという。）１６及びスプール（可動体）１７からなる駆動機構１８と、を備えている。ハウジング１４の内周部（以下、ハウジング内周部という。）２０は、長手方向の略中心を境にして、ハウジング底部１３側の領域（以下、内周部底部側領域という。）２１と、ハウジング１４の開口部（以下、ハウジング開口部という。）２２側の領域（以下、所定内壁部形成領域という。）２３とに区分けされている。

内周部底部側領域２１は、断面円形であり、その内径寸法が長手方向（図２左右方向）に一定の大きさとなっている。所定内壁部形成領域２３には、断面円形内壁部２４及び断面非円形内壁部２５がハウジング底部１３側からハウジング開口部２２に向けてこの順に並べて形成されている。
断面円形内壁部２４は、内径寸法が内周部底部側領域２１より大きく設定され、長手方向に一定の大きさとなっている。断面非円形内壁部２５は、図２及び図７に示すように、内周部が周方向に配置される６面の平面（以下、内壁部平面という。）３０の組合せで構成され、内径寸法が断面円形内壁部２４との連接部からハウジング開口部２２になるに従い大きくなるように設定されている。６面の内壁部平面３０のそれぞれは、右側軸部４ｂの軸方向に対して所定の傾斜角度αを有している。

コア１５は、外周側にソレノイド１６を巻回する円筒状のコア円筒部３２と、コア円筒部３２の一端側に設けられ、内周部底部側領域２１の内径寸法と略同等の大きさのコア基板部３３と、からなっている。コア基板部３３の側部及び底部には切欠３４が形成されている。コア１５は、コア基板部３３を内周部底部側領域２１のハウジング底部１３側部分に圧入させてハウジング１４に固定されている。
前記右側軸部４ｂは、筒状とされている。前記ソレノイド１６に接続されたリード線３５は、前記切欠３４及び右側軸部４ｂの中空部３６を通されて、図示しない電源を含むコントローラに接続されている。そして、ソレノイド１６へ電流（ソレノイド電流）を流すと、スプール１７に対し図２右方向へ移動させる力（右方向駆動力）が作用し、この右方向駆動力は、ソレノイド電流を大きくすることに伴い大きくなる。

スプール１７は、コア円筒部３２内に進退（図２左右方向）可能に挿入されるスプール基部３７と、スプール基部３７に底部（以下、保持体底部という。）３８が連結される有底筒状の保持体３９と、からなっている。スプール１７は、保持体３９が内周部底部側領域２１に摺動案内されて進退（図２左右方向に移動）し得るようになっている。
保持体３９は、内径寸法が、左側軸部４ａの所定外壁部形成領域４０（後述する）の外径寸法より大きく、外径寸法が、前記所定内壁部形成領域２３の内径寸法より小さくされている。保持体３９の先端側には、周方向に等間隔（６０°毎）に所定の大きさの孔（符号省略）が６個形成されており、この６個の孔に鋼球４１がそれぞれ回転可能に配置されている。鋼球４１は、所定外壁部形成領域４０及び所定内壁部形成領域２３の間に配置されるようになっている。スプール１７は、剛球４１を前記両領域２３，４０間に配置させた状態で図２左右方向に移動し得るようになっている。
また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スプール１７の保持体３９の外周部には、４つのスプール凸部４２が形成される一方、ハウジング１４の内周部底部側領域２１にはスプール凸部４２を嵌合させる４つのハウジング溝部４３が形成されており、ハウジング溝部４３にスプール凸部４２を嵌合させてスプール１７が回転しないようにしている。

コア基板部３３とスプール基部３７との間にはコイルスプリング４４が配置されており、スプール１７（スプール基部３７）を図２左方向に押し付けている。保持体底部３８には皿ばね４５が固定されている。皿ばね４５は、その頂部に固着した摩擦材４６を左側軸部４ａに常時押し付けている。
ハウジング１４のハウジング開口部２２側部分には、底部４７に孔（以下、カバー底部孔という。）４８が形成された有底筒状のカバー４９が嵌挿され、図示しないボルトによりハウジング１４に固定されている。カバー底部孔４８には、ガイド部材５０を介して左側軸部４ａが回転可能に挿通されている。

左側軸部４ａは、左側腕部６ａに連接する所定の長さの左側軸部本体部４ａ１と、左側軸部本体部４ａ１に連接し、左側軸部本体部４ａ１に比して小径の左側軸部端部側部分４ａ２とからなっている。左側軸部端部側部分４ａ２が所定外壁部形成領域４０とされている。所定外壁部形成領域４０には、断面非円形外壁部５１及び断面円形外壁部５２が、左側腕部６ａから先端（図２右側）に向けて、この順に形成されている。
断面非円形外壁部５１は、図２及び図７に示すように、外周面が周方向に配置される６面の平面（以下、外壁部平面という。）５３の組合せで構成されており、外径寸法が左側軸部本体部４ａ１との連接部から断面円形外壁部５２になるに従い小さくなるように設定されている。６面の外壁部平面５３は、左側軸部４ａの軸方向に対して所定の傾斜角度βを有している。この場合、傾斜角度α、βは同等に設定されている。
断面円形外壁部５２は、内径寸法が保持体３９より小さく設定され、長手方向に一定の大きさとなっている。

このスタビライザ装置１では、左側軸部４ａ及び右側軸部４ｂが組み付けられた初期状態では、図４及び図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように６面の外壁部平面５３と６面の内壁部平面３０とがそれぞれ平行に対面し、各対面する外壁部平面５３及び内壁部平面３０間に各鋼球４１が配置されたものになっている。そして、このように各対面する内壁部平面３０及び外壁部平面５３間（ひいては断面非円形内壁部２５と断面非円形外壁部５１との間）に各鋼球４１が配置された状態では、ハウジング１４ひいては右側軸部４ｂと左側軸部４ａは、相対回転が規制され固定されることになる（この状態を両軸部固定状態という）。
この両軸部固定状態は、ソレノイド１６にソレノイド電流を通電してもその値が所定の値（電流値Ｄ１とする。）に達するまで継続される。

さらに、ソレノイド電流を大きくすると、その大きさに応じて、スプール１７は、図４→図３→図２のように、左側軸部４ａから離れる方向（図４右方向）に移動する。
図３は、ソレノイド電流の値が電流値Ｄ１より大きい電流値Ｄ２におけるスプール１７の配置状態を示し、鋼球４１が断面円形内壁部２４及び断面円形外壁部５２の断面非円形外壁部５１側近傍の間に配置されて左、右側軸部４ａ，４ｂが相対回転可能とされた状態（両軸部相対回転許容状態）を示している。
図２は、ソレノイド電流の値が電流値Ｄ２より大きい電流値Ｄ３におけるスプール１７の配置状態を示し、鋼球４１が断面円形内壁部２４及び断面円形外壁部５２の略中間部分の間に配置されて左、右側軸部４ａ，４ｂが相対回転可能とされた状態（両軸部相対回転許容状態）を示している。

以下、上述したスタビライザ装置１の作動を説明する。
まず、ソレノイド１６に、大きな電流（ここでは電流値Ｄ３とする。）を流し、スプール１７を図２及び図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように配置すると、鋼球４１は断面円形外壁部５２の略中間部分及び断面円形内壁部２４の間に配置されるので、鋼球４１、ハウジング１４（ひいては右側軸部４ｂ）及び左側軸部４ａは、互いに回転方向の動き（右側軸部４ｂ及び左側軸部４ａは軸回りの動き、鋼球４１は三次元の回転）が自由（両軸部相対回転許容状態）になる。この場合、スプール１７の皿ばね４５に固定された摩擦材４６が、皿ばね４５によって左側軸部４ａに押し付けられるため、摺動抵抗により、左、右側軸部４ａ，４ｂ間には図８に示すように値Ｔ３のねじれ抵抗が発生する〔すなわち、スタビライザ機能（ねじれ抵抗発生作用）を発揮する〕。

ソレノイド電流を電流値Ｄ３より小さく（ここでは電流値Ｄ２とする。）し、スプール１７を図３に示すように配置すると、鋼球４１は断面円形外壁部５２の断面非円形外壁部５１側近傍及び断面円形内壁部２４の間に配置されるので前記電流値Ｄ３を通電した場合（図２）と同様に、鋼球４１、ハウジング１４（ひいては右側軸部４ｂ）及び左側軸部４ａは、互いに回転方向の動きが自由（両軸部相対回転許容状態）になる。ただし、この場合には、前記電流値Ｄ３を通電した場合（図２）に比べて皿ばね４５が図３左方向（左側軸部４ａを押し付ける方向）に大きな力を発揮するので、摩擦材４６が左側軸部４ａに、より強く押し付けられる。このため、左、右側軸部４ａ，４ｂ間には、図８に示すように、前記電流値Ｄ３を通電した場合（図２）の値Ｔ３より大きい値Ｔ２（Ｔ３＜Ｔ２）のねじれ抵抗が発生する〔すなわち、スタビライザ機能（ねじれ抵抗発生作用）を発揮する〕。

ソレノイド電流を電流値Ｄ２より小さく（ここでは電流値Ｄ１とする。）し、スプール１７を図４及び図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように配置すると、鋼球４１は断面非円形内壁部２５と断面非円形外壁部５１との間に配置されるので、左、右側軸部４ａ，４ｂは、相対回転が規制され固定された状態（両軸部固定状態）となる。このため、左、右側軸部４ａ，４ｂ間の回転運動が強固に固定され、図８に示すように、前記電流値Ｄ２を通電した場合（図３）の値Ｔ２より大きい値Ｔ１（Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１）の強いねじれ抵抗が発生する〔すなわち、スタビライザ機能（ねじれ抵抗発生作用）を発揮する〕。

上記例では、電流値がＤ１，Ｄ２，Ｄ３である場合を説明したが、電流値を変化させることにより、図８に示す特性が得られる。このため、このスタビライザ装置１によれば、左、右側軸部４ａ，４ｂ間のねじれ抵抗を、広範囲にわたって調整することができる。
このため、例えば車体３の左右加速度を検出し、その値が小さい場合（ロールが発生していない場合）には、ソレノイド１６に電流（ソレノイド電流）を流すことにより、左、右側軸部４ａ，４ｂを両軸部相対回転許容状態にして、ばね下からの入力による乗り心地の悪化を防止することができる。

また、車体３の左右加速度が非常に大きい場合（自動車２が左右に大きく傾くようなロール状態）には、ソレノイド電流を小さくすることにより、左、右側軸部４ａ，４ｂを両軸部固定状態にして、自動車２が左右に大きく傾くことを防止できるようになる。
車体３の左右加速度が少し大きい場合（ロールし始めた場合）には、ソレノイド電流を所望の値に設定することにより、左、右側軸部４ａ，４ｂが摩擦材４６を介して摩擦接触する状態にし、ロール抑制と乗り心地向上を両立させることができる。

なお、上記実施の形態では、ソレノイド１６を用いてスプール１７を駆動する場合を例にしたが、これに限らず電磁クラッチや電動モータ等の他の駆動手段を用いてもよい。

スタビライザの左、右側軸部の連結のために従来技術で用いる油液の給排による連結調整機構を採用せずに、左、右側軸部４ａ，４ｂの連結調整を行っているので、前記従来技術における油液の給排による連結調整機構に用いるシール部材が不要となる。このため、シール部材の劣化に伴う装置の寿命低下が抑制され、装置の長寿命化を図ることができる。

上記実施の形態では、鋼球４１が断面円形外壁部５２及び断面円形内壁部２４の間に配置されて、両軸部相対回転許容状態となる場合を例にしたが、両軸部相対回転許容状態の設定は上記例に限られず、左側軸部４ａ及びハウジング１４（右側軸部４ｂ）の相対位置関係、断面円形内壁部２４、断面非円形内壁部２５、断面円形外壁部５２、断面非円形外壁部５１の形成状態を変えることにより調整することができる。例えば、図９に示すように、断面円形内壁部２４と断面非円形外壁部５１との間に鋼球４１が配置された状態や、図１０に示すように、断面非円形内壁部２５と断面円形外壁部５２との間に鋼球４１が配置された状態で、両軸部相対回転許容状態となるようにすることもできる。

本発明の一実施の形態に係るスタビライザ装置を模式的に示す平面図である。 図１のアクチュエータ及びその近傍部分を示す断面図である。 図２の場合に比してソレノイド電流を小さくしたときの鋼球の配置状態を示す断面図である。 図３の場合に比してソレノイド電流を小さくしたときの鋼球の配置状態を示す断面図である。 図１のスプール及びハウジングを示し、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図２の鋼球が断面円形外壁部及び断面円形内壁部の間に配置された両軸部相対回転許容状態を示し、（Ａ）はその鋼球の配置部分を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図４の鋼球が断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間に配置された両軸部固定状態を示し、（Ａ）はその鋼球の配置部分を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図２のソレノイドに通電されるソレノイド電流と左、右側軸部間に生じるねじれ抵抗との対応を示す特性図である。 両軸部相対回転許容状態が断面円形内壁部と断面非円形外壁部との間に鋼球が配置されて達成される例を示す断面図である。 両軸部相対回転許容状態が断面非円形内壁部と断面円形外壁部との間に鋼球が配置されて達成される例を示す断面図である。

符号の説明

１…スタビライザ装置、４…軸部、４ａ…左側軸部（両軸部の他方）、４ｂ…右側軸部（両軸部の一方）、７…スタビライザ、１６…ソレノイド（駆動本体部）、１４…ハウジング（筒状部材）、１５…コア（駆動本体部）、１７…スプール（可動体）、１８…駆動機構、２３…所定内壁部形成領域、２４…断面円形内壁部、２５…断面非円形内壁部、４０…所定外壁部形成領域、４１…鋼球、５１…断面非円形外壁部、５２…断面円形外壁部。

Claims (1)

1. 車体側に取付けられた軸部及び該軸部の両側を折曲げて左右の車輪側に取付けられた腕部からなるスタビライザを有し、該スタビライザを前記軸部において２分割し、当該分割部に、分割された両軸部の相対回転の許容及び固定を行うアクチュエータを設けたスタビライザ装置において、
   前記アクチュエータは、前記両軸部の一方に保持される駆動本体部及び該駆動本体部に駆動されて軸方向に進退される可動体を有する駆動機構と、
   前記両軸部の一方に、前記駆動機構を取り囲み、かつ前記両軸部の他方の端部側部分を挿入可能に設けられ、断面円形内壁部及び断面非円形内壁部を軸方向に並べて形成した筒状部材と、
   前記両軸部の他方の端部側部分に設けられた断面円形外壁部及び断面非円形外壁部と、
   前記可動体に回転可能に保持され、筒状部材における断面円形内壁部及び断面非円形内壁部を形成する所定内壁部形成領域と前記左右軸部の他方における断面円形外壁部及び断面非円形外壁部を形成する所定外壁部形成領域との間に配置可能とされた球と、を備え、
   前記可動体を進退させることにより、断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間に前記球が配置されて前記両軸部を固定させる両軸部固定状態と、前記所定内壁部形成領域及び所定外壁部形成領域間で、かつ前記断面非円形内壁部と断面非円形外壁部との間を除く部分に前記球が配置されて前記左右軸部の相対回転を許容する両軸部相対回転許容状態と、に設定可能であることを特徴とするスタビライザ装置。
   
   

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