JP4193819B2

JP4193819B2 - 車両用懸架装置

Info

Publication number: JP4193819B2
Application number: JP2005186070A
Authority: JP
Inventors: 晴美蓑島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: US20070001417A1; DE102006029526A1; JP2007001505A; US7559563B2; CN1891515A; DE102006029526B8; DE102006029526B4; CN100478206C

Description

本発明は、車両用懸架装置に係り、特に、スタビライザバーの剛性を変更可能な車両用懸架装置に関する。

この種の車両用懸架装置の一つとして、スタビライザバーの両アーム部のうちの何れか一方のアーム部がレバーを介して流体圧シリンダとしての油圧シリンダのピストンロッドに連結されたものがあり、例えば下記特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されている車両用懸架装置においては、スタビライザバーが、レバーが連結されているアーム部では油圧シリンダを介して車体としてのフレームに組み付けられ、他方のアーム部ではスタビリンクを介してフレームに組み付けられ、両アーム部間のトーションバー部ではアクスルに組み付けられている。また、油圧シリンダはそのシリンダ本体にてフレームに組み付けられ、レバーはその中間部に設定された回動支点を介してフレームに組み付けられている。
特開平７−２５７１４３号公報

上記特許文献１に記載されている車両用懸架装置では、油圧シリンダが伸縮できない状態にあるとき、左右輪が上下方向にて同方向に変位（左右輪が同相で上下動）した場合には、スタビライザバーが捩られない。また、油圧シリンダが伸縮できない状態にあるとき、左右輪が上下方向にて逆方向に変位（左右輪が逆相で上下動）した場合には、スタビライザバーが捩られる。

一方、油圧シリンダが伸縮できる状態にあるとき、左右輪が同相で上下動した場合には、上記した油圧シリンダが伸縮できない状態にあるときと同様、スタビライザバーが捩られない。また、油圧シリンダが伸縮できる状態にあるとき、左右輪が逆相で上下動した場合には、上記した油圧シリンダが伸縮できない状態にあるときとは異なり、油圧シリンダの伸縮によりスタビライザバーが捩られない。

ところで、上記した特許文献１に記載されている車両用懸架装置においては、レバーの回動支点を適宜設定することによって、油圧シリンダが伸縮できる状態にあるときのピストンロッドのストロークを、スタビライザバーの一方のアーム部のストロークに比して小さく設定することが可能である。これによれば、油圧シリンダを小型化することができ、油圧シリンダが占めるスペースを小さくすることができる。しかし、上記のようにレバーの回動支点を設定した場合には、油圧シリンダが伸縮できない状態にあるときレバー比に応じてピストンロッドに作用する入力が大きくなるため、油圧シリンダが組み付けられているフレームに過大な負荷がかかるという問題がある。

本発明は、上記課題に対処するためになされたものであり、その目的は、流体圧シリンダにおけるピストンロッドの小さなストロークでスタビライザバーにおけるアーム部の大きなストロークを確保し、しかも流体圧シリンダが組み付けられている部位に過大な負荷がかからない車両用懸架装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明においては、スタビライザバーの両アーム部のうちの何れか一方のアーム部がレバーを介して流体圧シリンダのピストンロッドに連結された車両用懸架装置において、前記レバーは前記流体圧シリンダのシリンダ本体とリンクを介して連結されていて、前記レバーと前記リンクとの連結点が前記レバーの回動支点とされ、このレバーの回動支点は、前記ピストンロッドのストロークが前記一方のアーム部のストロークに比して小さくなるように設定されていることに特徴がある。この場合において、前記スタビライザバーは、例えば、前記レバーが連結されているアーム部では前記流体圧シリンダを介して車体に組み付けられ、他方のアーム部ではスタビリンクを介して車体に組み付けられ、前記両アーム部間のトーションバー部ではアクスルに組み付けられていて、前記流体圧シリンダは、前記シリンダ本体にて車体に組み付けられていることも可能である。

この車両用懸架装置においては、例えば、流体圧シリンダが伸縮できない状態にあるとき、左右輪が同相で上下動した場合には、スタビライザバーが捩られない。また、例えば、流体圧シリンダが伸縮できない状態にあるとき、左右輪が逆相で上下動した場合には、スタビライザバーが捩られる。

一方、例えば、流体圧シリンダが伸縮できる状態にあるとき、左右輪が同相で上下動した場合には、上記した流体圧シリンダが伸縮できない状態にあるときと同様、スタビライザバーが捩られない。また、例えば、流体圧シリンダが伸縮できる状態にあるとき、左右輪が逆相で上下動した場合には、上記した流体圧シリンダが伸縮できない状態にあるときとは異なり、スタビライザバーの一方のアーム部およびレバーが流体圧シリンダを伸縮させながらレバーの回動支点回りに回動するため、スタビライザバーが捩られない。

そして、この車両用懸架装置においては、油圧シリンダが伸縮できる状態にあるときのピストンロッドのストロークが一方のアーム部のストロークに比して小さくなるようにレバーの回動支点が設定されている。このため、ピストンロッドの小さなストロークでアーム部の大きなストロークが確保されるので、流体圧シリンダを小型化することができ、流体圧シリンダが占めるスペースを小さくすることができる。

ところで、この車両用懸架装置においては、レバーの回動支点がリンクを介して流体圧シリンダのシリンダ本体に連結されている。したがって、流体圧シリンダが伸縮できない状態では、レバー比に応じてピストンロッドに大きな入力が作用するが、リンクにはレバーの回動支点を介してピストンロッドに作用する入力を打ち消す向きの入力が作用するようになる。すなわち、ピストンロッドを介してシリンダ本体に伝達される力と、リンクを介してシリンダ本体に伝達される力とが、シリンダ本体では内力としてほとんど相殺される。このため、シリンダ本体が組み付けられている部位、例えば車体の一部であるフレームにはアーム部に作用する入力と同じ大きさの力のみが作用するにすぎないので、流体圧シリンダが組み付けられている部位に過大な負荷がかかることが防止される。

また、本発明の実施に際して、前記レバーの前記アーム部との連結点および前記シリンダ本体の車体との連結点を通る直線と、前記レバーの前記リンクとの連結点および前記シリンダ本体の前記リンクとの連結点を通る直線との交点は、前記ピストンロッドの軸線の近傍となるように設定されていることが可能である。

この場合には、レバーのアーム部との連結点、およびレバーのリンクとの連結点には、ピストンロッドの軸線方向の力に加えて、ピストンロッドの軸線方向とほぼ直交し互いに打ち消し合う向きの力を作用させることができ、レバーのピストンロッドとの連結点には、ほぼピストンロッドの軸線方向の力のみを作用させることが可能である。このため、ピストンロッドには大きな入力が作用するが、同ピストンロッドを曲げる向きの力はほとんど作用しないので、ピストンロッドの耐久性を向上させることが可能である。また、流体圧シリンダとピストンロッド間の摺動抵抗が大きくなることが抑制されるため、流体圧シリンダにおける構成部品の耐久性を向上させることも可能である。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明による車両用懸架装置の一実施形態における後輪側の要部を概略的に示していて、この実施形態に係る車両用懸架装置は、スタビライザバー１０、右スタビリンク２０、流体圧シリンダとしての油圧シリンダ３０、レバー４０およびリンク５０を備えている。なお、この実施形態においては、前輪側についても後輪側と同様に構成されているため、後輪側を代表して説明することとして、前輪側の説明を省略する。

スタビライザバー１０は、平面視にて略コ字状に形成されていて、トーションバー部１１、右アーム部１２および左アーム部１３を備えている。トーションバー部１１は、車両の左右方向に延設されていて、その左右端近傍にてゴムブッシュ１４，１４およびブラケット１５，１５を介してアクスルＡＬに組み付けられている。

右アーム部１２は、トーションバー部１１の右端部から車両前方に延設されていて、その前端部にて右スタビリンク２０を介して車体ＢＤの一部であるフレームに連結されている。左アーム部１３は、トーションバー部１１の左端部から車両前方に延設されていて、その前端部にて油圧シリンダ３０およびレバー４０を介して車体ＢＤの一部であるフレームに連結されている。

右スタビリンク２０は、その上端部にてゴムブッシュ２１およびブラケット２２を介して車体ＢＤの一部であるフレームに連結され、その下端部にてゴムブッシュ２３を介して右アーム部１２を車両の左右方向に延びる軸線回りに回転可能に支持している。

油圧シリンダ３０は、図１および図２に示すように、車両の上下方向に向けて配置されていて、シリンダ本体３１、ピストン３２およびピストンロッド３３を備えている。シリンダ本体３１は、その上部外周にてゴムブッシュ３４、ボルト３４ａおよびブラケット３５を介して車体ＢＤの一部であるフレームにゴムブッシュ３４の中心軸線回りに回転可能に組み付けられている。ゴムブッシュ３４は、その中心軸線が車両の左右方向を向くように配置されている。ゴムブッシュ３４の中心軸線は、図２で示される側面視にて連結点Ｃ１として表される。

ピストン３２は、シリンダ本体３１内に液密的かつ摺動可能に組み込まれていて、シリンダ本体３１内を上室Ｒ１と下室Ｒ２に区画している。上下室Ｒ１，Ｒ２は、図示を省略する通路および油圧制御回路を介して前輪側の油圧シリンダの各上下室にそれぞれ接続されている。ピストンロッド３３は、その上端部にてピストン３２の下部に固定されていて、シリンダ本体３１の下壁から液密的に進入および退出可能に挿入されており、その下端部にてブラケット３６を介してレバー４０に連結されている。

レバー４０は、その横断面が略コ字状に形成されたものであり、その長手方向を車両の前後方向に向けて配置されていて、その後端部にてゴムブッシュ４１およびボルト４１ａを介して左アーム部１３の前端部にゴムブッシュ４１の中心軸線回りに回転可能に連結されている。ゴムブッシュ４１は、その中心軸線が車両の左右方向を向くように配置されている。ゴムブッシュ４１の中心軸線は、図２で示される側面視にて連結点Ｃ２として表される。

また、レバー４０は、その前端部にてゴムブッシュ４２およびボルト４２ａを介してリンク５０の下端部にゴムブッシュ４２の中心軸線回りに回転可能に連結されている。ゴムブッシュ４２は、その中心軸線が車両の左右方向を向くように配置されている。ゴムブッシュ４２の中心軸線は、図２で示される側面視にて連結点Ｃ３として表される。

また、レバー４０は、その中間部すなわち連結点Ｃ２と連結点Ｃ３間にてゴムブッシュ４３、ボルト４３ａおよびブラケット３６を介してピストンロッド３３にゴムブッシュ４３の中心軸線回りに回転可能に連結されている。ゴムブッシュ４３は、その中心軸線が車両の左右方向を向くように配置されている。ゴムブッシュ４３の中心軸線は、図２で示される側面視にて連結点Ｃ４として表される。

リンク５０は、その横断面が略コ字状に形成されたものであり、その長手方向を車両の上下方向に向けて配置されていて、その上端部にてゴムブッシュ５１、ボルト５１ａおよびブラケット５２を介してシリンダ本体３１の中間部外周にゴムブッシュ５１の中心軸線回りに回転可能に連結されている。ゴムブッシュ５１は、その中心軸線が車両の左右方向を向くように配置されている。ゴムブッシュ５１の中心軸線は、図２で示される側面視にて連結点Ｃ５として表される。

スタビライザバー１０の左アーム部１３から連結点Ｃ２を介してレバー４０に作用する入力の向きは、連結点Ｃ１および連結点Ｃ２を通る直線Ｌ１の方向とほぼ一致するように設定されている。また、この直線Ｌ１と、連結点Ｃ３および連結点Ｃ５を通る直線Ｌ２との交点Ｐは、直線Ｌ１，Ｌ２間に延在するピストンロッド３３の軸線Ｌｒの近傍となるように設定されている。具体的には、交点Ｐとピストンロッド３３の軸線Ｌｒのオフセット量が、ピストンロッド３３の軸長の４％程度（ピストンロッド３３における座屈荷重と曲げ疲労限がほぼ同等となるオフセット量）の範囲内となるように設定されている。

以上のように構成された本実施形態においては、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できない状態にあるとき、左右輪が同相で上下動した場合には、右アーム部１２がゴムブッシュ２３の中心軸線回りに回転し、左アーム部１３がゴムブッシュ４１の中心軸線回りに回転して、右アーム部１２および左アーム部１３と共にトーションバー部１１が一体回転する。したがって、この場合には、スタビライザバー１０が捩られない。

また、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できない状態にあるとき、左右輪が逆相で上下動した場合には、右アーム部１２と左アーム部１３がトーションバー部１１の軸線回りに互いに反対回りに回転する。したがって、この場合には、スタビライザバー１０が捩られる。なお、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できない状態にあって左右輪のうちの一方のみが上下動した場合においても、上記と同様である。

一方、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できる状態にあるとき、左右輪が同相で上下動した場合には、上記した油圧シリンダ３０が伸縮できない状態にあるときと同様、スタビライザバー１０が捩られない。

また、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できる状態にあるとき、左右輪が逆相で上下動した場合には、上記した油圧シリンダ３０が伸縮できない状態にあるときとは異なり、左アーム部１３およびレバー４０が、油圧シリンダ３０のピストンロッド３３を伸縮させながら連結点Ｃ３を回動支点として回動する。このとき、リンク５０はピストンロッド３３の伸縮に応じて連結点Ｃ５回りに回動する。したがって、この場合には、油圧シリンダ３０の伸縮によりスタビライザバー１０が捩られない。なお、例えば、油圧シリンダ３０が伸縮できる状態にあって左右輪のうちの一方のみが上下動した場合においても、上記と同様である。

そして、この実施形態においては、油圧シリンダ３０が伸縮できる状態にあるときのピストンロッド３３のストロークが左アーム部１３のストロークに比して小さくなるように連結点Ｃ３、すなわち、本発明におけるレバー４０の回動支点が設定されている。このため、ピストンロッド３３の小さなストロークで左アーム部１３の大きなストロークが確保されるので、油圧シリンダ３０を小型化することができ、油圧シリンダ３０が占めるスペースを小さくすることができる。

ところで、この実施形態においては、連結点Ｃ３がリンク５０を介して油圧シリンダ３０のシリンダ本体３１に連結されている。したがって、油圧シリンダ３０が伸縮できない状態では、レバー比に応じてピストンロッド３３に大きな入力が作用するが、リンク５０には連結点Ｃ３を介してピストンロッド３３に作用する入力を打ち消す向きの入力が作用するようになる。

すなわち、ピストンロッド３３を介してシリンダ本体３１に伝達される力と、リンク５０を介してシリンダ本体３１に伝達される力とが、シリンダ本体３１では内力としてほとんど相殺される。これにより、シリンダ本体３１が組み付けられているフレームには左アーム部１３に作用する入力と同じ大きさの力のみが作用するにすぎないので、油圧シリンダ３０が組み付けられているフレームに過大な負荷がかかることが防止される。

また、この実施形態においては、連結点Ｃ１および連結点Ｃ２を通る直線Ｌ１と、連結点Ｃ３および連結点Ｃ５を通る直線Ｌ２との交点Ｐは、ピストンロッド３３の軸線Ｌｒ近傍となるように設定されている。したがって、レバー４０の左アーム部１３との連結点Ｃ２、およびレバー４０のリンク５０との連結点Ｃ３には、ピストンロッド３３の軸線Ｌｒ方向の力に加えて、ピストンロッド３３の軸線Ｌｒ方向とほぼ直交し互いに打ち消し合う向きの力が作用し、レバー４０のピストンロッド３３との連結点Ｃ４には、ほぼピストンロッド３３の軸線Ｌｒ方向の力のみが作用するようになる。

これにより、ピストンロッド３３には大きな入力が作用するが、同ピストンロッド３３を曲げる向きの力はほとんど作用しないので、ピストンロッド３３の耐久性が向上する。また、シリンダ本体３１とピストンロッド３３間の摺動抵抗が大きくなることが抑制されるため、油圧シリンダ３０における構成部品の耐久性も向上する。

また、この実施形態においては、シリンダ本体３１を車体ＢＤの一部であるフレームに組み付けるためのブラケット３５が、シリンダ本体３１の上部外周に設けられているため、油圧シリンダ３０が占める車両の上下方向のスペースがより良好に確保される。

上記実施形態においては、レバー４０の左アーム部１３との連結点Ｃ２と、レバー４０のリンク５０との連結点Ｃ３間に、レバー４０のピストンロッド３３との連結点Ｃ４が設定されるように実施したが、ピストンロッド３３のストロークが左アーム部１３のストロークに比して小さくなるようにレバーの回動支点としての連結点Ｃ３が設定されるのであれば、レバー４０の左アーム部１３との連結点Ｃ２と、レバー４０のピストンロッド３３との連結点Ｃ４間に、レバー４０のリンク５０との連結点Ｃ３が設定されるように実施することも可能である。

また、上記実施形態においては、油圧シリンダ３０が車両の上下方向に向けて配置され、ピストンロッド３３に連結されるレバー４０がその長手方向を車両の前後方向に向けて配置されるように実施したが、レバーの回動支点が油圧シリンダにリンクを介して連結されるのであれば、例えば、油圧シリンダが車両の前後方向に向けて配置され、ピストンロッドに連結されるレバーが側面視にてクランク状に形成されている上記従来の車両用懸架装置などに本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態においては、スタビライザバー１０が、トーションバー部１１ではアクスルＡＬに組み付けられ、左アーム部１３では油圧シリンダ３０を介して車体ＢＤの一部であるフレームに組み付けられるタイプの車両用懸架装置に本発明を適用したが、例えば、スタビライザバーが、トーションバー部では車体の一部であるフレームに同トーションバー部の軸線回りに回転可能に組み付けられ、両アームのうちの何れか一方のアーム部では油圧シリンダを介してストラットなどの車輪支持部材に組み付けられるタイプの車両用懸架装置などに本発明を適用することも可能である。

本発明による車両懸架装置の一実施形態の後輪側を示す概略図である。図１に示した車両懸架装置における要部の拡大側面図である。

符号の説明

ＢＤ…車体、ＡＬ…アクスル、１０…スタビライザバー、１１…トーションバー部、１２…右アーム部、１３…左アーム部、２０…右スタビリンク、３０…油圧シリンダ、３１…シリンダ本体、３３…ピストンロッド、３４…ゴムブッシュ、３４ａ…ボルト、３５，３６…ブラケット、４０…レバー、４１，４２，４３…ゴムブッシュ、４１ａ，４２ａ，４３ａ…ボルト、５０…リンク、５１…ゴムブッシュ、５１ａ…ボルト、５２…ブラケット、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５…連結点、Ｌｒ…ピストンロッド３３の軸線、Ｌ１，Ｌ２…直線、Ｐ…交点

Claims

スタビライザバーの両アーム部のうちの何れか一方のアーム部がレバーを介して流体圧シリンダのピストンロッドに連結された車両用懸架装置において、
前記レバーは前記流体圧シリンダのシリンダ本体とリンクを介して連結されていて、前記レバーと前記リンクとの連結点が前記レバーの回動支点とされ、このレバーの回動支点は、前記ピストンロッドのストロークが前記一方のアーム部のストロークに比して小さくなるように設定されていることを特徴とする車両用懸架装置。
請求項１に記載した車両用懸架装置において、
前記スタビライザバーは、前記レバーが連結されているアーム部では前記流体圧シリンダを介して車体に組み付けられ、他方のアーム部ではスタビリンクを介して車体に組み付けられ、前記両アーム部間のトーションバー部ではアクスルに組み付けられていて、前記流体圧シリンダは、前記シリンダ本体にて車体に組み付けられていることを特徴とする車両用懸架装置。
請求項２に記載した車両用懸架装置において、
前記レバーの前記アーム部との連結点および前記シリンダ本体の車体との連結点を通る直線と、前記レバーの前記リンクとの連結点および前記シリンダ本体の前記リンクとの連結点を通る直線との交点は、前記ピストンロッドの軸線の近傍となるように設定されていることを特徴とする車両用懸架装置。