JP2003042215A - 車両用エアサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用エアサスペンション装置において、積
載荷重に応じて、適切な減衰力を発生させ、また、底つ
きを防止する。 【解決手段】 車両の積載荷重の変化に対して、加圧空
気給排装置によって、空気ばね2の空気室7に管路12を介
して加圧空気を給排することにより、車高を一定に調整
する。減衰力調整式油圧緩衝器3のシリンダ14内にメー
タリングピン35を設け、ピストンロッド9のストローク
端付近において、可変オリフィスBを絞って減衰力を増
大させることにより、底つきを防止する。積載荷重の増
大に対して、空気室7に加圧空気を供給して車高を調整
すると、管路49によってシリンダ室47が加圧されて、ピ
ストン44が前進し、シャッタピン32が回転して可変オリ
フィスAを絞る。これにより、積載荷重の増大に応じて
減衰力を大きくすることができ、走行安定性を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積載荷重等に応じて適
切な減衰力を得ることができる車両用エアサスペンショ
ン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ピストンロッドの伸縮位置に応じ
て減衰力を変化させることができるいわゆるメータリン
グピン式油圧緩衝器が知られている。メータリングピン
式油圧緩衝器は、例えば特開平2-168038号公報に記載さ
れるように、シリンダ内に固定したメータリングピンを
ピストンおよびピストンロッドに挿入して、メータリン
グピンの周囲に油路を形成し、メータリングピンの径の
変化によって、メータリングピンとピストンとの相対位
置に応じて、この油路の流路面積を変化させることによ
り、減衰力を調整するようになっている。これにより、
積載荷重が増大して車高が低下したとき、ピストンロッ
ドの短縮量に応じて、減衰力を大きくすることができ、
積載荷重に応じて適度な減衰力を発生させて、走行安定
性を高めるとともに、底つきを防止することができる。

【０００３】一方、懸架ばねである空気ばねの空気室内
に、ポンプおよび給排制御バルブによって加圧空気を給
排することにより、車高を調整できるようにしたエアサ
スペンション装置が知られている。エアサスペンション
装置によれば、積載荷重に応じて空気ばねの空気室内の
加圧空気を給排することにより、積載荷重の増減にかか
わらず、常に一定の車高を維持することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のエアサスペンション装置では、次のような問題があ
る。積載荷重が増大したとき、空気ばねのばね力を大き
くして車高を一定に維持することができるが、油圧緩衝
器の減衰力が一定のままでは、増大した積載荷重に対し
て減衰力が不足して、車両の走行安定性が低下すること
になる。

【０００５】そこで、エアサスペンション装置と上述の
メータリングピン式の油圧緩衝器とを組合わせることを
考えた場合、メータリングピン式の油圧緩衝器は、ピス
トンロッドの伸縮位置、すなわち、車高の変化に基づい
て減衰力を調整するため、積載荷重にかかわらず、一定
の車高を維持するエアサスペンション装置とは、そのま
ま組合わせて利用することができない。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、積載荷重等に応じて、適度な減衰力を発生させ
ることができる車両用エアサスペンション装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、空気ばねおよび減衰力調
整式油圧緩衝器を備え、前記空気ばねの空気室への加圧
空気の給排によって車高を調整可能とした車両用エアサ
スペンション装置であって、前記減衰力調整式油圧緩衝
器は、ピストンロッドの伸縮位置に応じて、ストローク
端付近において、油路の流路面積を小さくして減衰力を
増大させる減衰力調整機構を備え、さらに、該減衰力調
整機構は、車両の積載荷重に応じて減衰力を調整可能で
あることを特徴とするこのように構成したことにより、
ピストンロッドのストローク端付近において、減衰力が
増大するので、底つきを防止することができ、また、積
載荷重に応じて適切な減衰力を得ることができる。ま
た、請求項2の発明に係る車両用エアサスペンション装
置は、上記請求項1の構成において、前記減衰力調整機
構は、前記空気室内の加圧空気の圧力に応じて、該圧力
が上昇すると減衰力が増大することを特徴とする。この
ように構成したことにより、積載荷重の増大に対して、
空気室に加圧空気を供給して車高を維持すると、空気室
内の加圧空気の圧力の上昇によって、減衰力調整機構の
減衰力が増大する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、本実施
形態のエアサスペンション装置1は、懸架ばね要素であ
る空気ばね2および減衰要素である減衰力調整式油圧緩
衝器3を備えている。

【０００９】空気ばね2は、大径で略有底円筒状のアッ
パケース4と、小径で略有底円筒状のロワケース5とを可
撓性を有する円筒部材を折返した形状のダイアフラム6
によって連結して、これらの内部に空気室7を形成した
構成となっている。ロワケース5の底部には減衰力調整
式油圧緩衝器3のシリンダ側本体8が気密的に挿入されて
固定され、シリンダ側本体8から突出されたピストンロ
ッド9が空気室7を通って上方へ延ばされて、アッパケー
ス4の底部にブッシュ10を介してナット11によって連結
されている。アッパケース4には、空気室7に加圧空気を
給排するための管路12が接続されている。また、アッパ
ケース4の下端部には、ダイヤフラム6を覆う保護カバー
13が取付けられている。

【００１０】減衰力調整式油圧緩衝器3のシリンダ側本
体8は、シリンダ14の外側に外筒15が設けられた二重筒
構造であり、シリンダ14と外筒15との間に環状のリザー
バ15aが形成されている。シリンダ14内には、ピストン1
6が摺動可能に嵌装され、このピストン16によって、シ
リンダ上室14aとシリンダ下室14bとの2室に画成されて
いる。ピストン16には、中空のピストンロッド9の一端
が貫通されて、その先端部に螺着されたピストンナット
17によって固定されている。ピストンロッド9の他端側
は、シリンダ14および外筒15の上端部に装着されたロッ
ドガイド18およびオイルシール19に挿通されてシリンダ
14の外部へ延ばされ、空気ばね2のアッパケース4の底部
を貫通して、上述のようにナット11によって、アッパケ
ース4に連結されている。シリンダ14の下端部には、シ
リンダ下室14bとリザーバ15aとを区画するベースバルブ
20が設けられている。そして、シリンダ14内には油液が
封入され、リザーバ15a内には、油液およびガスが封入
されている。

【００１１】ピストン16には、シリンダ上下室14a,15b
間を連通させる伸び側油路21および縮み側油路22が設け
られ、これらの油路それぞれの油液の流動を制御して減
衰力を発生させる伸び側ディスクバルブ23および縮み側
ディスクバルブ24が設けられている。また、ベースバル
ブ20には、シリンダ下室14bとリザーバ15aとの間を連通
させる伸び側油路25および縮み側油路26が設けられ、伸
び側油路25のリザーバ15a側からシリンダ下室14b側への
油液の流通のみを許容する逆止弁27および縮み側油路の
シリンダ下室14b側からリザーバ15a側への油液の流通に
適度な抵抗を付与するオリフィス(図示せず)を有するデ
ィスクバルブ28が設けられている。

【００１２】図2に示すように、ピストンロッド9の側壁
には、シリンダ上室14aとピストンロッド9内に形成され
たバイパス油路29とを連通させるポート30が設けられ、
ポート30、バイパス油路29およびピストンナット17の開
口31を介してシリンダ上下室14a,14b間が互いに連通さ
れている。ピストンロッド9の内部には、円筒状のシャ
ッタピン32が回転可能に挿入され、シャッタピン32の下
端部には、ポート30を開閉する円筒状のシャッタ33が形
成されている。図3に示すように、シャッタ33の側壁に
は、ポート30に対向する略くさび形のシャッタポート34
が形成されており、シャッタ33の回転により、ポート30
およびシャッタポート34によって形成される可変オリフ
ィスA(減衰力調整機構)によってバイパス油路29の流路
面積を連続的に調整するようになっている。

【００１３】ベースバルブ20には、メータリングピン35
の下端部が枢着され、メータリングピン35は、シリンダ
14の軸心に沿って延ばされ、ピストンナット17の開口31
およびピストンロッド9のバイパス油路29に挿通され、
その先端部がシャッタピン32内に摺動および回転可能に
嵌合されて支持されている。メータリングピン35には、
両端側に大径部37,38が形成され、中間部に小径部39が
形成され、大径部37,38と小径部39との間にそれぞれテ
ーパ部40,41が形成されている。そして、メータリング
ピン35とピストンナット17の開口31との隙間によってバ
イパス油路29の流路面積を調整する可変オリフィスB(減
衰力調整機構)が形成され、ピストンロッド9が所定の車
高に対応する伸縮位置にあるとき、開口31が小径部37と
対向してこれらの隙間に形成される可変オリフィスBの
流路面積が大きくなり、ピストンロッド9が伸び側また
は縮み側のストローク端付近までストロークするとき、
開口31がテーパ部40または41を経て大径部37,38と対向
して、これらの隙間に形成される可変オリフィスBの流
路面積が小さくなるようになっている。

【００１４】アッパケース4から突出されたピストンロ
ッド9の先端部には、シリンダ機構42が設けられてい
る。シリンダ機構42は、ピストンロッド9に直交するよ
うに配置されたシリンダ43内にピストン44が摺動可能に
嵌装され、ピストン44に連結された作動ロッド45にラッ
ク(図示せず)が形成されている。シャッタピン32に連結
されてピストンロッド9の先端から突出されたシャフト4
6にピニオン(図示せず)が取付けられ、このピニオンと
ラックとが噛合わされている。シリンダ43内のピストン
44の一端側に形成されたシリンダ室47には、オリフィス
48を介して管路49が接続されている。作動ロッド45の先
端部には、戻しばね50が設けられており、管路49からシ
リンダ室47に加圧空気を供給することにより、その圧力
に応じてピストン44が戻しばね50のばね力に抗して移動
して、ラックおよびピニオンによってシャフト46および
シャッタピン32が回転するようになっている。

【００１５】このとき、通常は、戻しばね50のセット荷
重によってピストン44が最も後退した位置にあり、シャ
ッタポート34およびポート33による可変オリフィスAの
流路面積が最大となっており、シリンダ室47内の加圧空
気の圧力が所定圧力を超えたとき、その圧力に応じてピ
ストン44が移動して、シャッタピン32を回転させ、可変
オリフィスAの流路面積を徐々に減少させる。シリンダ
室47に接続された管路49は、空気ばね2の空気室7に接続
された管路12と接続され、管路12とともに加圧空気給排
装置に接続されている。

【００１６】なお、くさび形のシャッタポート34の開口
面積は、ポート30を閉塞する位置から徐々に大きくな
り、いずれ最大値をとるが、シャッタポート34の開口面
積の最大値は、メータリングピン35の小径部39とピスト
ンナット17の開口31との間で形成される可変オリフィス
Bの最大値に比して、同等もしくはそれ以下に設定す
る。なぜなら、シャッタポート34の開口面積の最大値を
可変オリフィスBの最大値よりも大きく設定して作動範
囲を広げたとしても、結局、可変オリフィスBの最大値
によって開口の上限値が決まるので、シリンダ機構42を
無用に大型化させることになってしまうからである。し
たがって、シリンダ機構42を必要最小限の大きさにする
と共に、十分な減衰力調整範囲を確保するために、上記
したようなシャッタポート34の開口面積の最大値は、可
変オリフィスBの最大値に比して、同等もしくはそれ以
下に設定することが望ましい。

【００１７】加圧空気給排装置は、車高センサによって
検出した車高に基づいて、コントローラによってポン
プ、給排制御弁等を制御して、シリンダ室47への加圧空
気の給排を制御することにより、車高を調整するもので
ある。

【００１８】エアサスペンション装置1は、空気ばね2の
アッパケース4および減衰力調整式油圧緩衝器3のピスト
ンロッド9がアッパマウント51を介して車両の車体側(図
示せず)に連結され、ロワケース5およびシリンダ側本体
8が車輪側に連結されて車両に装着される。

【００１９】以上のように構成した本実施形態の作用に
ついて次に説明する。空気ばね2の空気室7内に封入され
た加圧空気の圧力によってばね力を発生させて車体を支
持する。そして、加圧空気給排装置によって管路12を介
して空気室7に加圧空気を給排することにより、車高を
調整することができ、また、積載荷重の増減による車高
の変化に対して、車高を一定に維持することができる。

【００２０】空気ばね2のストロークに対して、減衰力
調整式油圧緩衝器3によって減衰力を発生させて、ばね
上、ばね下間の振動を減衰する。このとき、減衰力調整
式油圧緩衝器3では、ピストンロッド9の伸縮に伴うピス
トン16の移動によって、シリンダ上下室14a,14b間でバ
イパス油路29を介して油液が流通して、ポート30および
シャッタポート34による可変オリフィスAおよびシャッ
タピン35と開口31との隙間に形成される可変オリフィス
Bによって減衰力が発生する。また、ピストン速度の高
速域においては、ディスクバルブ23,24が開弁して減衰
力の過度の上昇を抑制する。なお、ピストンロッド9の
侵入、退出によるシリンダ14内の容積変化は、リザーバ
15a内のガスの圧縮、膨張によって吸収される。

【００２１】通常は、加圧空気給排装置によって、所定
の一定車高に調整されるため、可変オリフィスBは、ピ
ストンナット17の開口31とメータリングピン35の小径部
39とによって形成され、その流路面積が大きいので、小
さな減衰力が発生してばね下の振動を充分に吸収するこ
とができる。ピストンロッド9のストロークが大きくな
ると、ピストンナット17の開口31がメータリングピン35
のテーパ部40または41を経て大径部37または38と対向す
るので、可変オリフィスBの流路面積が小さくなり、減
衰力が大きくなって、底つきを防止することができる。

【００２２】積載荷重が増大した場合は、一定車高を維
持するため、加圧空気給排装置から空気室7に加圧空気
が供給されて、空気室7内の圧力が上昇する。これによ
り、シリンダ機構42のシリンダ室47内の圧力が上昇し、
その圧力に応じてピストン44が前進して、シャッタピン
32を回転させ、ポート30およびシャッタポート34によっ
て形成される可変オリフィスAの流路面積が小さくな
る。このようにして、積載荷重の増大に応じて減衰力を
大きくすることができ、常に積載荷重に応じた適切な減
衰力を得ることができ、走行安定性向上させることがで
きる。

【００２３】なお、ばね下の高周波振動に伴う空気室7
内の圧力の高周波変動に対しては、オリフィス48が高周
波フィルタとして作用して、圧力変動がシリンダ室43に
伝達されないので、減衰力が変動することはない。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
係る車両用エアサスペンション装置によれば、減衰力調
整式油圧緩衝器のピストンロッドのストローク端付近に
おいて、減衰力が増大するので、底つきを防止すること
ができ、また、積載荷重に応じて減衰力を増大させて適
切な減衰力を得ることができるので、車両の走行安定性
を向上させることができる。請求項2の発明に係る車両
用エアサスペンション装置によれば、積載荷重の増大に
対して、空気ばねの空気室に加圧空気を供給して車高を
維持すると、空気室内の加圧空気の圧力の上昇によっ
て、減衰力調整機構の減衰力が増大するので、積載荷重
に応じて適切な減衰力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る車両用サスペンショ
ン装置の縦断面図である。

【図２】図1の装置の減衰力調整式油圧緩衝器の減衰力
調整機構が設けられたピストン部を拡大して示す縦断面
図である。

【図３】図2の減衰力調整機構のシャッタを拡大して示
す斜視図である。

【符号の説明】

1 エアサスペンション装置 2 空気ばね 3 減衰力調整式油圧緩衝器 7 空気室 9 ピストンロッド A,B 可変オリフィス(減衰力調整機構)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｆ 9/48 Ｆ１６Ｆ 9/48 9/50 9/50 Ｆターム(参考） 3D001 AA02 AA07 DA02 DA03 3J069 AA54 AA61 AA62 CC09 CC13 CC15 EE16 EE37 EE50 EE51 EE53 EE58 EE62 EE63 EE70

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気ばねおよび減衰力調整式油圧緩衝器
   を備え、前記空気ばねの空気室への加圧空気の給排によ
   って車高を調整可能とした車両用エアサスペンション装
   置であって、 前記減衰力調整式油圧緩衝器は、ピストンロッドの伸縮
   位置に応じて、ストローク端付近において、油路の流路
   面積を小さくして減衰力を増大させる減衰力調整機構を
   備え、さらに、該減衰力調整機構は、車両の積載荷重に
   応じて減衰力を調整可能であることを特徴とする車両用
   エアサスペンション装置。
2. 【請求項２】 前記減衰力調整機構は、前記空気室内の
   加圧空気の圧力に応じて、該圧力が上昇すると減衰力が
   増大することを特徴とする車両用エアサスペンション装
   置。