JP2005280522A - Suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車の車輪を懸架する懸架装置に関するものである。 The present invention relates to a suspension device for suspending automobile wheels.
自動車の車輪は、懸架装置によって車体に連結されている。一般に懸架装置は、スプリングとショックアブソーバーとを備えており、スプリングのバネ定数及びショックアブソーバーの減衰係数が適宜設定されることによって、当該自動車の走行性能、乗り心地が決定される。なお、上記バネ定数及び減衰係数は、当該自動車の仕様に応じて設計者が決定するものであって、当該設計の味付けとして評価されるものである。 The wheels of the automobile are connected to the vehicle body by a suspension device. Generally, a suspension device includes a spring and a shock absorber, and the driving performance and riding comfort of the vehicle are determined by appropriately setting the spring constant of the spring and the damping coefficient of the shock absorber. The spring constant and the damping coefficient are determined by the designer according to the specifications of the automobile, and are evaluated as a seasoning of the design.
上記バネ定数及び減衰係数によって自動車の走行性能及び乗り心地が決定されることから、これらバネ定数や減衰係数が調整可能なように懸架装置が設計されるならば、当該自動車の運転者は、好みに応じた走行性能及び乗り心地を設定することができる。このため、従来の懸架装置では、エアスプリングが採用されたものがある(例えば、特許文献1〜特許文献3参照)。ところが、エアスプリングは、主として乗り心地の調整を目的としたものであり、乗り心地の調整に伴って車高の変化が著しく、走行性能にも大きな影響を与えるという問題がある。この問題が解決されるために、従来では、コイルスプリングとエアスプリングとが直列に配置された懸架装置が提供されている(例えば、特許文献4参照)。
Since the driving performance and riding comfort of an automobile are determined by the spring constant and the damping coefficient, if the suspension system is designed so that the spring constant and damping coefficient can be adjusted, the driver of the automobile will prefer It is possible to set the running performance and ride comfort according to the vehicle. For this reason, some conventional suspension devices employ air springs (see, for example,
図4は、従来のコイルスプリングとエアスプリングとが直列に配置された懸架装置の模式図である。 FIG. 4 is a schematic view of a suspension device in which a conventional coil spring and air spring are arranged in series.
同図が示すように、この懸架装置1は、コイルスプリング2及びエアスプリング3と、ショックアブソーバーとを備えている。同図では、ショックアブソーバーは図示されていないが、コイルスプリング2及びエアスプリング3と並列に配置されている。コイルスプリング2の下端部は、車輪4が取り付けられたサスペンションアーム5に連結され、エアスプリング3の上端部は、支軸6を介して車体7側に連結される。コイルスプリング2とエアスプリング3とは直列に配置されており、エアスプリング3は、スプリング保持具8、9によって保持されている。
As shown in the figure, the
同図(a)〜(c)が示すように、スプリング保持具9の位置は、調整されるようになっている。スプリング保持具9の位置は、調整部材10が操作されることによって調整される。同図(a)は、スプリング保持具9が最下位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング3にはほとんどエアが充填されていない。同図(c)は、スプリング保持具9が最上位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング3には最大量のエアが充填されている。同図(b)は、スプリング保持具9が中間位置に設定された状態を図示しており、エアスプリング3には中間量のエアが充填されている。エアスプリング4は、充填されるエアの量によってそのバネ定数が変化する。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the position of the
このように、スプリング保持具9の位置が調整されることによって、懸架装置1の全体の高さ寸法が一定に保たれながらエアスプリング3のバネ定数が変更される。すなわち、車高が一定に保たれながら、懸架装置1のバネ定数(コイルスプリング2のバネ定数とエアスプリング3のバネ定数との合成ばね定数)が調整される。
In this way, by adjusting the position of the
しかしながら、スプリング保持具9の位置を調整する作業は、車両がジャキアップされて車輪が取り外された後に、専用工具によって上記調整部材10が操作されることによって行われる。このため、懸架装置1のバネ定数を変更する作業は容易ではなく、運転者が所要時に適宜変更することはできかった。
However, the operation of adjusting the position of the
そこで、本発明の目的は、車高を一定に保ちつつ、簡単な操作でバネ定数を変更することができる懸架装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a suspension device that can change the spring constant with a simple operation while keeping the vehicle height constant.
(1) 上記目的が達成されるため、本発明に係る懸架装置は、ショックアブソーバーと、コイルスプリングと、コイルスプリングに直列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第1のバネ装置と、コイルスプリングに並列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第2のバネ装置とを備えたことを特徴とするものである。 (1) In order to achieve the above object, a suspension device according to the present invention includes a shock absorber, a coil spring, a first spring device that is arranged in series with the coil spring, and whose spring constant can be changed by air pressure. And a second spring device that is arranged in parallel to the coil spring and whose spring constant can be changed by pneumatic pressure.
コイルスプリングのバネ定数がk1に設定され、第1のバネ装置のバネ定数がk2に設定されたとすると、コイルスプリングと第1のバネ装置との合成バネ定数KSは、(式1)で表される。
KS=k1*k2/(k1+k2)−−−−−−−−−−−−−−−(式1)
(式1)より、合成バネ定数KSは、コイルスプリングのバネ定数k1、第1のバネ装置のバネ定数k2よりも小さくなる。
一方、第2のバネ装置のバネ定数がk3に設定されたとすると、コイルスプリングと第2のバネ装置との合成バネ定数KPは、(式2)で表される。
KP=k1+k3 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−(式2)
(式2)より、合成バネ低位数KPは、コイルスプリングのバネ定数k1、第2のバネ装置のバネ定数k3よりも大きくなる。
If the spring constant of the coil spring is set to k1 and the spring constant of the first spring device is set to k2, the combined spring constant KS of the coil spring and the first spring device is expressed by (Equation 1). The
KS = k1 * k2 / (k1 + k2) -------------- (Formula 1)
From (Equation 1), the combined spring constant KS is smaller than the spring constant k1 of the coil spring and the spring constant k2 of the first spring device.
On the other hand, if the spring constant of the second spring device is set to k3, the combined spring constant KP of the coil spring and the second spring device is expressed by (Equation 2).
KP = k1 + k3 --------------------- (Formula 2)
From (Expression 2), the composite spring low order KP is larger than the spring constant k1 of the coil spring and the spring constant k3 of the second spring device.
したがって、第2のバネ装置が作動することによって、当該懸架装置全体としての合成バネ定数Kは大きくなる傾向にあり、第1のバネ装置が作動することによって、当該懸架装置全体としての合成バネ定数Kは小さくなる傾向にある。 Therefore, when the second spring device is operated, the combined spring constant K of the entire suspension device tends to increase, and when the first spring device is operated, the combined spring constant of the entire suspension device is increased. K tends to be small.
上記第1のバネ装置及び第2のバネ装置は、空圧によって作動されるものであるから、遠隔操作が容易に実現される。つまり、当該懸架装置が搭載された車両では、運転者が容易に第1のバネ装置及び第2のバネ装置を操作することができ、上記バネ定数Kが容易に調整される。しかも、第1のバネ装置及び第2のバネ装置は、空圧によって駆動されるものであるから、車高についても自在に調整され得る。 Since the first spring device and the second spring device are actuated by pneumatic pressure, remote operation is easily realized. That is, in a vehicle equipped with the suspension device, the driver can easily operate the first spring device and the second spring device, and the spring constant K is easily adjusted. Moreover, since the first spring device and the second spring device are driven by pneumatic pressure, the vehicle height can be freely adjusted.
(2) 上記第1のバネ装置又は上記第2のバネ装置は、ラバーケーシングに空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置が採用され得る。 (2) The first spring device or the second spring device is an air spring device whose spring constant is changed by supplying / discharging air to / from the rubber casing, or a spring by supplying / discharging air. A piston-cylinder spring device in which the constant is changed may be employed.
本発明によれば、コイルスプリングに対して直列に空圧によって駆動される第1のバネ装置が配置され、コイルスプリングに対して並列に空圧によって駆動される第2のバネ装置が配置されるので、当該懸架装置が搭載された車両では、車高の調整及び懸架装置全体としてのバネ定数が容易に調整される。したがって、車高が一定に保たれつつ懸架装置全体としてのバネ定数が任意に設定され、運転者は、当該車両につき所望の走行性能を簡単に実現することができる。 According to the present invention, the first spring device driven by air pressure is arranged in series with the coil spring, and the second spring device driven by air pressure is arranged in parallel with the coil spring. Therefore, in a vehicle equipped with the suspension device, the adjustment of the vehicle height and the spring constant of the suspension device as a whole are easily adjusted. Therefore, the spring constant of the entire suspension device is arbitrarily set while the vehicle height is kept constant, and the driver can easily realize desired traveling performance for the vehicle.
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
この懸架装置20は、自動車の車輪21を車体22に連結するための装置であって、本実施形態では、前輪を懸架している。車輪21には、サスペンションアーム27が連結されている。このサスペンションアーム27は、車体22にも連結されており、車体22に対する車輪21のジオメトリーを規定する。したがって、車輪21は、サスペンションアーム27によって規定される軌跡上を移動することになる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a front view of a suspension device according to a first embodiment of the present invention.
The
なお、本実施形態においては、サスペンションの形式はストラット形式であるが、本発明は、かかる形式のサスペンションにのみ適用されるものではなく、他の様々な形式のサスペンションに適用され得る。また、本実施形態では、懸架装置20は、前輪を懸架しているが、後輪を懸架するために用いられていてもよいことは勿論である。
In this embodiment, the suspension type is a strut type, but the present invention is not only applied to such a type of suspension, but can be applied to other various types of suspensions. In the present embodiment, the
懸架装置20は、ショックアブソーバー23と、コイルスプリング24と、エアバッグ式のエアスプリング25(第1のバネ装置)と、エアシリンダ式のエアスプリング26(第2のバネ装置)とを備えている。本実施形態に係る懸架装置20の特徴とするところは、コイルスプリング24に対してエアスプリング25が直列に配置され、且つコイルスプリング24に対してエアスプリング26が並列に配置されている点である。
The
ショックアブソーバー23は、車輪21の振動を抑制するダンパーである。ショックアブソーバー23は既知の構成であり、ダンパーチューブ28に対してダンパーロッド29が軸方向に沿ってスライドする。このとき、ダンパーロッド29をスライドさせる力は、ダンパーロッド29のスライド速度(すなわち、車輪21の移動速度)に比例する。ダンパーチューブ28の後端部は、車輪21に連結されている。両者は、ピン37を介して連結されている。一方、ダンパーロッド29は、その先端部が車体22に連結されている。ダンパーロッド29は、マウントユニット30を介して車体22に固定されている。マウントユニット30は既知の構成であり、ボルト31によって車体22に締結されている。したがって、車輪21が振動したときは、ダンパーロッド29に対してダンパーチューブ28が相対的にスライドすることになる。
The shock absorber 23 is a damper that suppresses vibrations of the
エアスプリング26は、上記ショックアブソーバー23に固定されている。エアスプリング26は既知の構成であり、チューブ32とロッド33とを備えている。このチューブ32は、上記ダンパーチューブ28に固定されている。ロッド33は、チューブ32の内部に挿入されており、両者によって区画されるエア室にエアが封入される。つまり、チューブ32とロッド33とによって空気バネが構成されており、上記エア室に封入されたエアの量によってエアスプリング26のバネ定数k3が決定される。ロッド33の上端は、後述されるスプリング保持部材36に当接されており、上記エア室のエア圧力に応じた押圧力でスプリング保持部材が押圧されている。もっとも、上記エア室からエアが排出された場合は、エアスプリング26がスプリング保持部材36を押圧する力はゼロとなる。なお、チューブ32は、エアが供給される供給ポート34と、図示されていないが、エアが排出される排出ポートとを備えている。供給ポート34にはエア供給配管が接続され、適宜適切な量のエアが供給される。チューブ32内のエアは、所要時に排出ポートから排出される。
The
コイルスプリング24は、ショックアブソーバー23に取り付けられている。具体的には、コイルスプリング24は、エアスプリング26のチューブ32にスプリングシート35を介して取り付けられている。コイルスプリング24の下端部は、スプリングシート35上に載置され、コイルスプリング24の上端部は、スプリング保持部材36によって保持されている。このスプリング保持部材36は、円形に形成されており、その中心を上記ダンパーロッド29が貫通している。スプリング保持部材36は、ダンパーロッド29に対して相対的にスライド自在である。なお、コイルスプリング24は、所定の線径のバネ鋼が螺旋状に所定回数巻回されて構成されており、そのバネ定数k1が決定されている。
The
エアスプリング25は、既知の構成であり、コイルスプリング24の上方に配置されている。エアスプリング25は、エアバッグ38(ラバーケーシング)を備えている。エアバッグ38は、上記スプリング保持部材36と上記マウントユニット30との間に配置されている。エアバッグ38に封入されたエアの量によって、エアスプリング25のバネ定数k2が決定される。このエアバック38には、図示されていないが、上記エアスプリング26と同様にエアが供給される供給ポート及びエアが排出される排出ポートが設けられている。この供給ポートにはエア供給配管が接続され、適宜適切な量のエアが供給される。エアバッグ38内のエアは、所要時に排出ポートから排出される。
The
前述のように、車輪21が振動すると、ショックアブソーバー23のダンパーチューブ28がダンパーロッド29に対して振動する。エアスプリング26は、ショックアブソーバー23に固定されているから、エアスプリング26が上記スプリング保持部材36と当接している限り、ショックアブソーバー23の振動は、エアスプリング26の振動を起こさせる。また、ショックアブソーバー23の振動は、コイルスプリング24の振動も起こさせる。同図が示すように、この懸架装置20では、コイルスプリング24に対してエアスプリング25が直列に配置されていると共に、コイルスプリング24に対してエアスプリング26が並列に配置されている。
As described above, when the
この懸架装置20では、コイルスプリング24とエアスプリング25との合成バネ定数KSは、上記(式1)で表される。また、コイルスプリング24とエアスプリング26との合成バネ定数KPは、上記(式2)で表される。したがって、エアスプリング26が作動することによって、懸架装置20全体としての合成バネ定数Kは大きくなる傾向にあり、エアスプリング25が作動することによって、懸架装置20全体としての合成バネ定数Kは小さくなる傾向にある。
In the
例えば、エアスプリング25のエアバッグ38内のエアが排出されると共に、エアスプリング26にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置20全体としての合成バネ定数Kは大きくなる。また、エアスプリング25のエアバッグ38にエアが供給されると共に、エアスプリング26のチューブ32からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置20全体としての合成バネ定数Kは小さくなる。
For example, when the air in the
しかも、エアスプリング25及びエアスプリング26は、空圧制御されるものであるから、沿革操作が簡単である。したがって、この懸架装置20が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング25及びエアスプリング26を車内から操作し、上記バネ定数Kを自在に調整することができる。よって、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
Moreover, since the
本実施形態では、エアスプリング25がエアバッグ38を備えた空気バネ装置として構成され、エアスプリング26がピストン−シリンダ式バネ装置として構成されているが、エアスプリング26がエアバッグを備えた空気バネ装置として構成され、エアスプリング25がピストン−シリンダ式バネ装置として構成されていてもよい。また、本実施形態では、エアスプリング25及びエアスプリング26は、空圧装置として構成されているが、これに代えて油圧シリンダ及びピストンを備えた油圧装置として構成されていてもよいことは勿論である。
In the present embodiment, the
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a front view of the suspension device according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態に係る懸架装置40は、上記第1の実施形態に係る懸架装置20と同様に、ショックアブソーバー23と、コイルスプリング24と、エアバッグ式のエアスプリング25(第1のバネ装置)と、エアシリンダ式のエアスプリング26(第2のバネ装置)とを備えており、コイルスプリング24に対してエアスプリング25が直列に配置され、且つコイルスプリング24に対してエアスプリング26が並列に配置されている。この懸架装置40が上記懸架装置20と異なるところは、コイルスプリング24及びエアスプリング25は、ショックアブソーバー23と並列に配置されている点である。なお、その他の構成については、上記第1の実施形態に係る懸架装置20と同様である。
Similar to the
同図が示すように、コイルスプリング24とエアスプリング25とは直列に配置されており、これらは、車体22とサスペンションアーム27との間に配置されている。エアスプリング25は、マウントユニット41を介して車体22に固定されている。コイルスプリング24は、マウントユニット41のスプリング保持部材42と上記サスペンションアーム27との間に配置されている。なお、同図では、エアスプリング25のエアバッグ38にエアを供給するための供給ポート43が図示されている。
As shown in the figure, the
この懸架装置40においても、コイルスプリング24とエアスプリング25との合成バネ定数KSは上記(式1)で表され、コイルスプリング24とエアスプリング26との合成バネ定数KPは上記(式2)で表される。したがって、エアスプリング26が作動することによって、懸架装置40全体としての合成バネ定数Kは大きくなる傾向にあり、エアスプリング25が作動することによって、懸架装置40全体としての合成バネ定数Kは小さくなる傾向にある。これにより、エアスプリング25のエアバッグ38内のエアが排出されると共に、エアスプリング26にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置40全体としての合成バネ定数Kは大きくなる。また、エアスプリング25のエアバッグ38にエアが供給されると共に、エアスプリング26のチューブ32からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置40全体としての合成バネ定数Kは小さくなる。よって、この懸架装置40が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング25及びエアスプリング26を車内から操作し、上記バネ定数Kを自在に調整することができ、その結果、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
Also in this
<第3の実施形態>
図3は、本発明の第3の実施形態に係る懸架装置の正面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 3 is a front view of a suspension device according to a third embodiment of the present invention.
本実施形態に係る懸架装置50は、上記第1の実施形態に係る懸架装置20と同様に、ショックアブソーバー23と、コイルスプリング24と、エアスプリング25(第1のバネ装置)と、エアスプリング51(第2のバネ装置)とを備えており、コイルスプリング24に対してエアスプリング25が直列に配置され、且つコイルスプリング24に対してエアスプリング51が並列に配置されている。この懸架装置50が上記懸架装置20と異なるところは、コイルスプリング24、エアスプリング25及びエアスプリング51がショックアブソーバー23と並列に配置されている点、並びにエアスプリング51がベローズ式空気バネ装置として構成されている点である。なお、その他の構成については、上記第1の実施形態に係る懸架装置20と同様である。
Similar to the
同図が示すように、コイルスプリング24とエアスプリング25とは直列に配置されており、車体22とサスペンションアーム27との間に配置されている。エアスプリング25は、マウントユニット41を介して車体22に固定されている。コイルスプリング24は、マウントユニット41のスプリング保持部材42と上記サスペンションアーム27との間に配置されている。なお、同図では、エアスプリング25のエアバッグ38にエアを供給するための供給ポート43が図示されている。
As shown in the figure, the
また、エアスプリング51は、ベローズ52を備えており、図示されていないエア供給ポートからエアが供給されることによって上方に伸び、図示されていないエア排出ポートからエアが排出されることによって下方に縮む。なお、エアスプリング51は、ベローズ52内に供給されたエアの量によって、バネ定数k3が決定される。エアスプリング51は、上記サスペンションアーム27と上記スプリング保持部材42との間に配置されているから、コイルスプリング24と並列に配置されていることになる。
The
この懸架装置50においても、コイルスプリング24とエアスプリング25との合成バネ定数KSは上記(式1)で表され、コイルスプリング24とエアスプリング51との合成バネ定数KPは上記(式2)で表される。したがって、エアスプリング51が作動することによって、懸架装置50全体としての合成バネ定数Kは大きくなる傾向にあり、エアスプリング25が作動することによって、懸架装置50全体としての合成バネ定数Kは小さくなる傾向にある。これにより、エアスプリング25のエアバッグ38内のエアが排出されると共に、エアスプリング51にエアが供給されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置50全体としての合成バネ定数Kは大きくなる。また、エアスプリング25のエアバッグ38にエアが供給されると共に、エアスプリング51のベローズ52からエアが排出されると、当該自動車の車高は一定に保たれながら、懸架装置50全体としての合成バネ定数Kは小さくなる。よって、この懸架装置50が搭載された自動車では、運転者がエアスプリング25及びエアスプリング51を車内から操作し、上記バネ定数Kを自在に調整することができ、その結果、運転者は、車高を一定に保ちながら、自己の所望する走行性能を実現することができる。
Also in this
本発明は、車輪を懸架する懸架装置に適用され得る。 The present invention can be applied to a suspension device that suspends wheels.
20・・・懸架装置
21・・・車輪
22・・・車体
23・・・ショックアブソーバー
24・・・コイルスプリング
25・・・エアスプリング
26・・・エアスプリング
27・・・アーム
28・・・ダンパーチューブ
29・・・ダンパーロッド
32・・・チューブ
33・・・ロッド
35・・・スプリングシート
36・・・スプリング保持部材
38・・・エアバッグ
40・・・懸架装置
42・・・スプリング保持部材
50・・・懸架装置
51・・・エアスプリング
52・・・ベローズ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
コイルスプリングと、
コイルスプリングに直列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第1のバネ装置と、
コイルスプリングに並列に配置され、空圧によってバネ定数が変更され得る第2のバネ装置とを備えた懸架装置。 Shock absorbers,
Coil springs,
A first spring device which is arranged in series with the coil spring and whose spring constant can be changed by air pressure;
A suspension device comprising: a second spring device that is arranged in parallel with the coil spring and whose spring constant can be changed by air pressure.
ラバーケーシングに空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置である請求項1に記載の懸架装置。 The first spring device includes:
2. The air spring device in which a spring constant is changed by supplying / discharging air to / from the rubber casing or a piston-cylinder spring device in which the spring constant is changed by supplying / discharging air. Suspension system.
ラバーケーシングに空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更される空気バネ装置あるいは空気が供給/排出されることによってバネ定数が変更されるピストン−シリンダ式バネ装置である請求項1又は2に記載の懸架装置。
The second spring device is
3. An air spring device in which a spring constant is changed by supplying / discharging air to / from a rubber casing or a piston-cylinder spring device in which a spring constant is changed by supplying / discharging air. The suspension device described in 1.
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