JP2006009945A - 空気ばね装置及び車高調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を複雑化することなく車高の下降時間の短縮化を図ることができる空気ばね装置及び車高調整装置を提供することにある。また、搭載性を向上させることができる空気ばね装置及び車高調整装置を提供する。
【解決手段】空気ばねピストン２０内にはコンプレッサ３１が収容される。そして、当該コンプレッサ３１により生成された圧縮空気は、当該空気ばねピストン２０の側壁に設けられた吐出弁４３を介して空気室６４へ吐出する。このため、空気ばね装置１７とコンプレッサ３１とを別個に設けるようにした場合と異なり、両者を空気配管で接続する必要がない。従って、空気ばね装置１７とコンプレッサ３１とを接続する空気配管に加えて、コンプレッサ３１により生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤも不要となり、構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、空気ばね装置及び車高調整装置に関するものである。

従来、コンプレッサにより圧縮した空気をエアサスペンション（空気ばね装置）に給排し、その圧力作用室内の圧力を変化させることによって車高を調整するようにした車高調整装置が知られている。この従来の車高調整装置においては、圧縮空気を生成するコンプレッサと、圧縮空気を内部に保持して車両重量を支える空気ばね装置とは、車両内において別々の場所に搭載されており、当該コンプレッサと空気ばね装置とはチューブ等の空気配管で互いに接続されていた。このため、圧縮空気の生成時に発生する結露水が前記空気配管内に浸入するおそれがあった。寒冷地等においては結露水が配管内で凍結し、車高調整が円滑に行われないおそれがあった。

この問題を解決するために、コンプレッサにより生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤを設けた車高調整装置が、従来、提案されている。即ち、図９に示すように、この車高調整装置１０１は、コンプレッサ１０２、ドライヤ１０３、空気ばね装置１０４、空気ばね装置１０４内の空気給排用のソレノイドバルブ１０５、車高センサ１０６及び制御装置１０７を備えている。

空気ばね装置１０４は例えば一対の後輪と車体との間にそれぞれ設けられており、内部に供給された圧縮空気を利用して車両重量を支える。コンプレッサ１０２と空気ばね装置１０４との間は空気配管１０８により接続されており、当該空気配管１０８上にはドライヤ１０３及び空気給排用のソレノイドバルブ１０５がそれぞれ設けられている。ドライヤ１０３はソレノイドバルブ１０５よりも上流側（コンプレッサ１０２側）に配置されており、当該ドライヤ１０３には排気バルブ１０３ａが設けられている。

制御装置１０７は車高センサ１０６からの車高情報に基づいてソレノイドバルブ１０５を開閉制御すると共にコンプレッサ１０２及びドライヤ１０３をそれぞれ駆動制御する。ソレノイドバルブ１０５が開弁すると空気配管１０８は連通し、ソレノイドバルブ１０５が閉弁すると空気配管１０８は遮断される。ソレノイドバルブ１０５が閉弁することにより、空気ばね装置１０４内の空気の外部への漏出が防止され、一定に保たれる。

乗員数の増加等により車高センサ１０６により検出された車高が予め設定された所定値よりも低くなると、制御装置１０７は、コンプレッサ１０２及びドライヤ１０３をそれぞれ駆動すると共にソレノイドバルブ１０５を開弁する。すると、コンプレッサ１０２により生成された圧縮空気はドライヤ１０３を通過することにより乾燥され、その乾燥された圧縮空気は空気配管１０８を通って空気ばね装置１０４の圧力作用室内へ供給される。その結果、車高は上昇する。車高センサ１０６により検出された車高が予め設定された所定値に達すると制御装置１０７はソレノイドバルブ１０５を閉弁すると共に、コンプレッサ１０２及びドライヤ１０３をそれぞれ停止させる。このように、コンプレッサ１０２により圧縮した空気をドライヤ１０３で乾燥し、その乾燥した空気が空気配管１０８を介して空気ばね装置１０４に給排されることにより、前記空気配管１０８内への結露水の浸入が防止される。

乗員数の減少等により車高センサ１０６により検出された車高が予め設定された所定値よりも高くなると、制御装置１０７は、コンプレッサ１０２を停止させると共にソレノイドバルブ１０５及び排気バルブ１０３ａをそれぞれ開弁する。すると、空気ばね装置１０４の圧力作用室内の圧縮空気は空気配管１０８及びドライヤ１０３を介して排気バルブ１０３ａから外部へ排出される。その結果、車高は下降する。車高センサ１０６により検出された車高が予め設定された所定値に達すると制御装置１０７はソレノイドバルブ１０５及び排気バルブ１０３ａをそれぞれ閉弁する。車高下降時に空気ばね装置１０４からの排気を、ドライヤ１０３を介して大気に放出することにより、当該ドライヤ１０３の除湿再生が行われる。

しかし、前記従来の車高調整装置においては、次のような問題があった。即ち、空気ばね装置１０４からの排気は圧力が高いので、ドライヤ１０３の十分な除湿再生（吸湿機能の再生）を行うためには、空気ばね装置１０４からの排気を例えばオリフィスを通すことによりその流量を絞り、ドライヤ１０３を通過するときの空気の圧力を十分に下げる必要があった。このため、車高下降に時間がかかるという問題があった。

そこで、こうした問題を解決するために、従来、車高下降時に空気ばね装置からの排気をオリフィスで絞ることなく、アキュムレータに一旦貯蔵し、車高調整していないときにオリフィス及びドライヤをそれぞれ通して大気に排出するようにした車高調整装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、図１０に示すように、この車高調整装置２０１は、コンプレッサ１０２、ドライヤ１０３、空気ばね装置１０４、空気ばね装置１０４内の空気給排用のソレノイドバルブ１０５、車高センサ１０６及び制御装置１０７に加えて、アキュムレータ２０２及び当該アキュムレータ２０２を作動させるためのソレノイドバルブ２０３を備えている。アキュムレータ２０２は空気配管２０４を介して前記空気配管１０８の途中（正確にはソレノイドバルブ１０５の上流側）に接続されている。この空気配管２０４上にはソレノイドバルブ２０３が配置されている。ソレノイドバルブ２０３が開弁すると空気配管２０４は連通し、ソレノイドバルブ２０３が閉弁すると空気配管２０４は遮断する。

制御装置１０７は、車高調整が行われているか否かを判定する。制御装置１０７は車高下降調整時であると判断した場合、ソレノイドバルブ１０５，２０３をそれぞれ開弁する。すると、空気ばね装置１０４内の圧縮空気は空気配管１０８及び空気配管２０４をそれぞれ通ってアキュムレータ２０２に供給され、一旦貯蔵される。これにより車高は下降する。車高下降調整時に空気ばね装置１０４からの排気がオリフィスにより絞られることがないので、車高下降時間の短縮化が図られる。

制御装置１０７は車高上昇調整時であると判断した場合、ソレノイドバルブ２０３を閉弁すると共にソレノイドバルブ１０５を開弁する。すると、コンプレッサ１０２により生成された圧縮空気はドライヤ１０３を通過することにより乾燥され、その乾燥された圧縮空気は空気配管１０８を通って空気ばね装置１０４内に供給される。これにより車高は上昇する。

制御装置１０７は車高調整をしていないと判定したとき、アキュムレータ２０２内の圧力が所定値以上か否かを判定する。制御装置１０７はアキュムレータ２０２内の圧力が所定値以上であると判定したときには、ソレノイドバルブ２０３を開弁する。すると、アキュムレータ２０２内に貯蔵されていた圧縮空気は空気配管２０４及び空気配管１０８を介してドライヤ１０３に供給される。ドライヤ１０３へ供給されるアキュムレータ２０２からの圧縮空気はオリフィスを通過することによりその流量が絞られてドライヤ１０３内に供給され、当該ドライヤ１０３の排気バルブ１０３ａを介して外部に放出される。その結果、ドライヤ１０３は除湿再生する。
特許第２８８１７８３号公報

ところが、特許文献１に記載の車高調整装置においては、車高下降調整時、空気ばね装置１０４内の圧縮空気をアキュムレータ２０２内に一旦貯蔵させておくことにより、車高下降速度は向上する。しかし、アキュムレータ２０２、当該アキュムレータ２０２作動用のソレノイドバルブ２０３、アキュムレータ２０２接続用の空気配管２０４及びアキュムレータ２０２の制御線（制御装置１０７との接続線）をそれぞれ設ける必要があった。このため、部品点数が増大し、ひいては車高調整装置の製品コストが増大するという問題があった。

また、車高調整装置を構成する空気ばね装置、コンプレッサ及びドライヤ等の各部材はそれぞれ車両の各部に分散して搭載されている。このため、車高調整装置は、もともと搭載性が悪く、搭載スペースの確保及び空気配管経路の検討等に多大な工数が必要であった。そうした状況のもと、特許文献１に記載の車高調整装置のように、アキュムレータ２０２、ソレノイドバルブ２０３、空気配管２０４及びアキュムレータ２０２の制御線等をさらに付加することは、車両への搭載性をいっそう悪化させると共に、車両における搭載スペースの確保及び空気配管経路の検討等により多くの工数が必要となるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、構成を複雑化することなく車高の下降時間の短縮化を図ることができる空気ばね装置及び車高調整装置を提供することにある。また、本発明の別の目的は、搭載性を向上させることができる空気ばね装置及び車高調整装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、車体に固定された上部ばね受け部材に固定された空気ばねピストンと、前記車体とハブキャリアとの間に設けられたアーム部又は前記ハブキャリアに固定された下部ばね受け部材に固定されたチャンバと、前記空気ばねピストンとチャンバとの間に固定されると共に前記空気ばねピストンの側壁外面を転動する折り返し重合部を有するダイヤフラムと、前記空気ばねピストンとチャンバとダイヤフラムとから構成された可変容積の空気室内へ圧縮空気を供給するコンプレッサと、を備え、前記空気ばねピストン内には前記コンプレッサを収容すると共に当該空気ばねピストンの側壁には前記コンプレッサにより生成された圧縮空気の前記空気室内への流入を許容する吐出弁を設けるようにしたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気ばね装置において、前記チャンバには前記空気室の内外を連通する排出口を設けると共に当該排出口を密閉又は開放する排出用弁を設けるようにしたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気ばね装置において、前記チャンバの内底面には、前記排出口に向うにつれて下方に傾斜するテーパ面を形成したことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置において、前記コンプレッサは、シリンダと、モータの駆動により前記シリンダ内において往復運動するピストンとを備え、前記シリンダは空気ばねピストンと一体形成するようにしたことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置において、前記空気室内の圧縮空気を前記排出用弁へ導く空気導出管路と、前記空気導出管路上に設けられると共に当該空気導出管路を連通又は遮断する空気導出用弁とを備え、前記空気導出用弁が開弁して前記空気室内の圧縮空気が前記排出用弁へ供給されたとき、当該排出用弁は開弁するように構成したことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、車体に固定された上部ばね受け部材に固定された空気ばねピストンと、前記車体とハブキャリアとの間に設けられたアーム部又は前記ハブキャリアに固定された下部ばね受け部材に固定されたチャンバと、前記空気ばねピストンとチャンバとの間に固定されると共に前記空気ばねピストンの側壁外面を転動する折り返し重合部を有するダイヤフラムと、前記空気ばねピストンとチャンバとダイヤフラムとから構成された可変容積の空気室内へ圧縮空気を供給するコンプレッサと、を備え、前記空気ばねピストン内には前記コンプレッサを収容するようにしたことを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置と、車高を検出する車高センサと、前記車高センサからの車高情報に基づいて前記空気ばね装置への圧縮空気の給排を制御する制御装置と、を備えたことを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、空気ばねピストン内にはコンプレッサが収容される。そして、当該コンプレッサにより生成された圧縮空気は、当該空気ばねピストンの側壁に設けられた吐出弁を介して空気室へ吐出する。このため、空気ばね装置とコンプレッサとを別個に設けるようにした場合と異なり、両者を空気配管で接続する必要がない。そして、こうした空気配管が不要となることから、コンプレッサによる圧縮空気の生成時に発生する結露水が当該空気配管に浸入することはあり得ない。従って、空気ばね装置とコンプレッサとを接続する空気配管に加えて、コンプレッサにより生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤも不要となり、構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。

しかも、ドライヤが不要となることにより、次のような利点がある。即ち、従来、ドライヤの除湿再生を行う際には、空気ばね装置からの排気を例えばオリフィスを通すことによりその流量を絞り、ドライヤを通過するときの空気の圧力を十分に下げる等の処理が必須であった。しかし、本願発明によれば、こうした車高下降速度を遅延させる処理は一切不要となる。さらに、車高下降時に空気ばね装置からの排気を一旦貯蔵するアキュムレータ等も当然に不要である。従って、構成を複雑化することなく、車高の下降時間の短縮化が図られる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、ばね下のチャンバに排出用弁が設けられる。このため、コンプレッサによる圧縮空気の生成時に空気室内で発生する結露水は、排出用弁が開弁することにより当該空気室内の圧縮空気と同時に排出口を介して外部に排出される。従って、結露水が凍結することにより車高調整不能となることはない。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、空気室内の結露水はテーパ面に沿って効率よく排出口へ集中して滞留する。そして、排出用弁が開弁されたとき、空気室内の圧縮空気の圧力により当該圧縮空気と共に排出口を介して外部に排出される。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、シリンダは空気ばねピストンと一体形成するようにしたので、部品点数を低減させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、空気導出用弁が開弁して空気室内の圧縮空気が排出用弁へ供給されたとき、当該排出用弁は開弁する。空気導出用弁は排出用弁と分離されていることにより、当該空気導出用弁は任意の場所に配置することが可能である。例えば、空気導出用弁がソレノイドバルブから構成されているような場合であって、タイヤと同様に振動等が激しいばね下にソレノイドバルブ等の電子部品の配置を避ける必要があるときには、空気導出用弁を例えばばね下に比較して振動等の少ないばね上に設けるようにする。このように、車両への搭載性の向上が図られる。

請求項６に記載の発明によれば、空気ばねピストン内にはコンプレッサが収容される。そして、当該コンプレッサにより生成された圧縮空気は空気室へ吐出する。このため、空気ばね装置とコンプレッサとを別個に設けるようにした場合と異なり、両者を空気配管で接続する必要がない。そして、こうした空気配管が不要となることから、コンプレッサによる圧縮空気の生成時に発生する結露水が当該空気配管に浸入することはあり得ない。従って、空気ばね装置とコンプレッサとを接続する空気配管に加えて、コンプレッサにより生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤも不要となり、構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。ドライヤが不要となることによる利点は、請求項１に記載の発明の作用効果と同様であるので、その説明を省略する。

請求項７に記載の発明によれば、車高センサからの車高情報に基づいて、請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置への圧縮空気の給排が制御される。請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置を搭載することにより、コンプレッサにより生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤ及び排気時に空気室内の圧縮空気を一旦貯蔵するアキュムレータ等も不要となる。このため、構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。また、構成を複雑化することなく、車高の下降時間の短縮化が図られる。

本発明によれば、構成を複雑化することなく車高の下降時間の短縮化を図ることができる。また、本発明によれば、搭載性を向上させることができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を、自動車等の車両におけるリヤショックアブソーバ併用タイプの懸架装置に搭載される空気ばね装置及びそれを使用した車高調整装置（いわゆるエアサスペンション）に具体化した第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１に示すように、自動車等の車両１１において、後輪の懸架装置１２には車高調整装置Ｒが搭載されている。図２に示すように、懸架装置１２は、車体に締結されるサスペンションメンバー１３、ロアアーム１４、アッパーアーム１５、車軸を受けるハブキャリア１６、車高調整装置Ｒを構成する空気ばね装置１７及びダンパー装置１８を備えている。ロアアーム１４の両端はそれぞれサスペンションメンバー１３の下部及びハブキャリア１６の下部にそれぞれ回動可能に連結されている。アッパーアーム１５の両端はそれぞれサスペンションメンバー１３の上部及びハブキャリア１６の上部に回動可能に連結されている。空気ばね装置１７は、車体とハブキャリア１６との間に連結され、衝撃を吸収しつつ車体を支持する。ダンパー装置１８の両端はそれぞれ車体及びハブキャリア１６に連結されており、内部に充填されたオイルの移動によって車体とハブキャリア１６との間の振動を減衰させる。

＜空気ばね装置＞
図４に示すように、空気ばね装置１７は、ばね上に固定された空気ばねピストン２０、ばね下に固定された空気ばねチャンバ５０、及び空気ばねピストン２０と空気ばねチャンバ５０との間に固定された空気ばねダイヤフラム６０を備えている。また、空気ばね装置１７は、空気ばねピストン２０、空気ばねチャンバ５０及び空気ばねダイヤフラム６０を覆う蛇腹状のカバー７０を備えている。

＜空気ばねピストン＞
図４に示すように、車体（正確には、車両のばね上のボディ及びフレーム等）には上部ばね受け部材Ｂ１が固定されており、当該上部ばね受け部材Ｂ１の下面には空気ばねピストン２０が固定されている。空気ばねピストン２０は上部が開口した有底筒状且つ下方に収束する円錐台状に形成されており、当該空気ばねピストン２０の内周面及び外周面にはそれぞれ下方へ向かうにつれて縮径するテーパ面２０ａ，２０ｂが形成されている。

空気ばねピストン２０の開口部周縁にはフランジ２１が形成されている。このフランジ２１と上部ばね受け部材Ｂ１との間には空気ばねピストン２０の内外を連通する空気流入口２２が形成されている。空気ばねピストン２０の内底部には筒状のシリンダ２３が形成されている。このシリンダ２３は空気ばねピストン２０の側壁を利用して構成されており、当該シリンダ２３の軸線は空気ばねピストン２０の内周面、即ちテーパ面２０ｂと平行になるように形成されている。空気ばねピストン２０の底壁において、シリンダ２３に対応する部位には当該シリンダ２３の内外を連通する吐出孔２４が形成されている。また、空気ばねピストン２０の底面には筒状のダイヤフラム固定部２５が形成されている。

＜コンプレッサ＞
図４に示すように、空気ばねピストン２０内にはコンプレッサ３１が収容されている。即ち、コンプレッサ３１は空気ばねピストン２０を介して上部ばね受け部材Ｂ１により支持される。これにより、ばね下質量の増加が抑制される。コンプレッサ３１はモータ３２を備えており、そのモータ３２の出力軸３３にはクランクシャフト３４が固定されている。クランクシャフト３４の先端にはベアリング３５を介してコンロッド３６の基端が回転可能に設けられており、当該コンロッド３６の先端にはピン３７を介してピストン３８が固定されている。このピストン３８は前記空気ばねピストン２０内のシリンダ２３内において当該シリンダ２３の内周面に摺動可能に配置されている。従って、モータ３２が回転するとクランクシャフト３４が回転し、これによりピストン３８はシリンダ２３内を上下方向に往復運動する。

ピストン３８は上部が開口した有底筒状に形成されており、当該ピストン３８の底壁には空気流入口３８ａが偏心して貫通形成されている。ピストン３８の底壁には前記空気流入口３８ａを開閉する吸気弁３９が設けられている。吸気弁３９は板ばね状の弁である。空気流入口３８ａと反対側の一端部においてのみピストン３８に固定されており、同じく他端部は自由端とされている。吸気弁３９はピストン３８の底壁に対する固定部を支点として、空気流入口３８ａを閉鎖する閉鎖位置と、下方に弾性変形して空気流入口３８ａを開放する開放位置との間を移動可能となっている。ピストン３８の上昇運動に伴って、前記空気流入口３８ａから流入する空気はピストン３８とシリンダ２３の内底面との間の圧縮室に供給される。空気流入口３８ａの外方からピストン３８内への空気の流通は吸気弁３９により不能とされている。

＜吐出弁＞
図４に示すように、空気ばねピストン２０の底面且つダイヤフラム固定部２５内において、シリンダ２３に対応する部位には、下方に開口した吐出弁収容部４１が形成されている。この吐出弁収容部４１の開口部には、ばね受け部材４２が固定されている。吐出弁収容部４１内には吐出弁４３が収容されている。この吐出弁４３は弾性を有するゴム材により形成されており、その上部にはフランジ状の膨出部４３ａが形成されている。この膨出部４３ａとばね受け部材４２との間には圧縮コイルばね４４が介在しており、当該圧縮コイルばね４４の弾性力により吐出弁４３は常時上方へ付勢されている。

吐出弁４３が圧縮コイルばね４４の弾性力により空気ばねピストン２０の底面に押し付けられることにより、シリンダ２３の吐出孔２４は密閉される。吐出弁４３の上面には凹部４３ｂが形成されており、空気ばねピストン２０の底面に押し付けられたとき、当該吐出弁４３の頭部外周部、即ち膨出部４３ａが下方へ弾性変形することにより吐出孔２４の内外の気密性及び水密性が確保される。従って、ピストン３８の下降運動に伴って、シリンダ２３内の空気が圧縮され、当該シリンダ２３内の圧力と後述する空気室６４内部の圧力との差圧が、吐出弁４３及び圧縮コイルばね４４の弾性力により設定される所定の開放値に達したとき、シリンダ２３内の圧縮空気は吐出孔２４を介して空気室６４内に吐出される。

＜空気ばねチャンバ＞
図４に示すように、車両のばね下における前記ハブキャリア１６の上面には下部ばね受け部材Ｂ２が固定されており、当該下部ばね受け部材Ｂ２の上面には空気ばねチャンバ５０が固定されている。空気ばねチャンバ５０は上部が開口した杯状に形成されている。空気ばねチャンバ５０の底壁中央には透孔５１が形成されている。空気ばねチャンバ５０の内底面には、透孔５１に向かって下方に傾斜するテーパ面５２が形成されている。従って、後述する空気室６４内に発生した結露水は空気ばねチャンバ５０のテーパ面５２に案内されて空気ばねチャンバ５０の内底面中央の透孔５１に集中する。空気ばねチャンバ５０の外周面にはダイヤフラム固定部５３が形成されている。空気ばねチャンバ５０の底面中央部には排気弁固定部５４が突設されており、当該排気弁固定部５４は下部ばね受け部材Ｂ２を貫通して外部に露出している。

＜排気弁＞
図４に示すように、排気弁固定部５４の先端面（外端面）には排気弁５５が固定されている。この排気弁５５は常閉型の電磁弁であり、コイル５６及びコイル５６に挿通されたプランジャ５７を備えている。このプランジャ５７の先端面( 上端面) にはシール部材５８が固定されている。コイル５６に通電されることにより、プランジャ５７は、シール部材５８が透孔５１を下方から気密状且つ水密状に閉鎖する密閉位置と、シール部材５８が空気ばねチャンバ５０の底面から離間して透孔５１を開放する開放位置との間を移動する。プランジャ５７が密閉位置から開放位置に移動したとき、空気ばねチャンバ５０内に滞留した結露水は後述する空気室６４内の圧縮空気と共に外部に排出される。

＜空気ばねダイヤフラム＞
図４に示すように、空気ばねピストン２０と空気ばねチャンバ５０との間には空気ばねダイヤフラム６０が固定されている。具体的には、空気ばねダイヤフラム６０はエラストマ材により両端が開口した円筒形状に形成されている。空気ばねダイヤフラム６０は、その下端から上方（上部ばね受け部材Ｂ１側）に伸びるように形成されていると共に折り返し重合部６１を介して下方（下部ばね受け部材Ｂ２側）へ折り返されている。そして、その折り返された空気ばねダイヤフラム６０の先端部は空気ばねピストン２０のダイヤフラム固定部２５に外嵌されると共にその外側から装着されたカシメリング６２がかしめられることにより、ダイヤフラム固定部２５とカシメリング６２との間で押し潰されるようにして空気ばねピストン２０に固定されている。空気ばねダイヤフラム６０の下側端部は空気ばねチャンバ５０のダイヤフラム固定部５３に外嵌されると共にその外側から装着されたカシメリング６３がかしめられることにより、ダイヤフラム固定部５３とカシメリング６３との間で押し潰されるようにして空気ばねチャンバ５０に固定されている。

従って、空気ばね装置１７の伸縮に伴う空気ばねピストン２０の下部ばね受け部材Ｂ２に対する相対位置の変化に伴って空気ばねピストン２０の外周面に沿って上下に転動する。即ち、空気ばねピストン２０の外周面（テーパ面２０ａ）は空気ばねダイヤフラム６０の転動部として機能する。

＜空気室＞
図４に示すように、空気ばねピストン２０と空気ばねチャンバ５０と空気ばねダイヤフラム６０とで囲まれた空間は、空気室（圧力作用室）６４を構成しており、当該空気室６４は気密性及び水密性がそれぞれ確保されている。当該空気室６４内に圧縮空気が供給されることにより、又は当該空気室６４から圧縮空気が排出されることにより、空気ばねダイヤフラム６０の折り返し重合部６１が空気ばねピストン２０の側壁外面（テーパ面２０ａ）を図４における上下方向へ転動する。即ち、空気室６４は、下部ばね受け部材Ｂ２に対する空気ばねピストン２０の進退移動に応じてその容積が変化（増減）する。

空気ばね装置１７において、空気ばねとしての機能は、空気ばねピストン２０、空気ばねチャンバ５０及び空気ばねダイヤフラム６０により発揮される。空気ばね装置１７のばね定数は、空気室６４の容積、同じく内部圧力及び同じく受圧面積、並びに空気ばねピストン２０のダイヤフラム転動部のテーパ角により決定される。

＜電気的構成＞
次に、前述のように構成した車高調整装置Ｒの電気的構成について説明する。図３に示すように、車高調整装置Ｒは制御装置８１を備えている。制御装置８１は図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、同じくＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及び同じくＲＡＭ（書き込み読み出し専用メモリ）等から構成されている。ＲＯＭには、車高調整装置Ｒの全体を統括的に制御するための各種の制御プログラム及びデータが予め格納されている。ＲＡＭはＲＯＭの制御プログラムを展開してＣＰＵが各種処理を実行するためのデータ記憶領域、即ち作業領域である。

制御装置８１には両コンプレッサ３１，３１（正確には、モータ３２）、両排気弁５５，５５、及び車高センサ８２がそれぞれ入出力インターフェイスを介して接続されている。車高センサ８２は車体と対応する車輪との間の間隔を車高情報として検出し、その車高情報を制御装置８１に出力する。本実施形態では、車高センサ８２は後輪側の車高を検出するようにされている。制御装置８１は車高センサ８２からの車高情報に基づいて、設定された車高となるように、両コンプレッサ３１，３１の駆動停止制御及び両排気弁５５，５５の開閉制御をそれぞれ行う。

＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成した車高調整装置の動作を図５及び図６に従って説明する。以下、車高を上昇させる場合の動作及び車高を下降させる場合の動作について、順番に説明する。

＜車高上昇時の動き＞
まず、車高を上昇させる場合の動作について説明する。乗員数の増加等により車高センサ８２により検出された車高が予め設定された所定値よりも低くなると、制御装置８１はコンプレッサ３１のモータ３２を駆動する。すると、図５に示すように、クランクシャフト３４及びコンロッド３６を介してピストン３８がシリンダ２３内を上昇する。ピストン３８が上昇する際、シリンダ２３内（正確には、シリンダ２３とピストン３８とで囲まれた圧縮室）が負圧になることにより、吸気弁３９はピストン３８底面の固定部位を支点として下方に撓んで開弁する。即ち、空気流入口３８ａが開放される。その結果、空気流入口２２から取込まれた大気がピストン３８の空気流入口３８ａを通ってシリンダ２３内に流入する。

図６に示すように、ピストン３８が上死点を超えてシリンダ２３内を下降する際、シリンダ２３内の空気は圧縮される。そして、シリンダ２３内の圧力と空気室６４内部の圧力との差圧が、吐出弁４３及び圧縮コイルばね４４の弾性力により決定される所定の開放値に達したとき、吐出弁４３は圧縮コイルばね４４の弾性力に抗して下方へ移動する。その結果、吐出孔２４は開放され、シリンダ２３内の圧縮空気は当該吐出孔２４を介して空気室６４内に吐出される。

空気室６４内に圧縮空気が吐出されると空気ばねダイヤフラム６０が伸長し、空気ばねピストン２０が持ち上げられる。これにより、車高が上昇する。車高センサ８２により検出された車高が予め設定された所定値に達すると制御装置８１はモータ３２への通電を停止し、車高の上昇を停止させる。このとき、吐出弁４３及び排気弁５５がそれぞれ閉じていることにより空気室６４の気密が確保され、当該空気室６４内の圧縮空気は外部に漏出することなく保持される。

ちなみに、この車高上昇時、空気室６４内に圧縮空気が吐出される際に大気中の水分が結露して結露水が発生することがある。その結露水は空気ばねピストン２０、空気ばねダイヤフラム６０及び空気ばねチャンバ５０のテーパ面５２を伝って当該空気ばねチャンバ５０の内底面中央、即ち排気弁５５の上部に収集される。車高上昇時においては、排気弁５５は閉弁状態に保持されているので、空気ばねチャンバ５０内に滞留した結露水が透孔５１から外部に漏出することはない。

＜車高下降時の動き＞
次に、車高を下降させる場合の動作について説明する。乗員数の減少等により車高センサ８２により検出された車高が予め設定された所定値よりも高くなると、制御装置８１は排気弁５５を開弁させる。具体的には、制御装置８１は排気弁５５のコイル５６に通電する。すると、プランジャ５７は下方に移動して、前記密閉位置から前記開放位置まで移動する。その結果、プランジャ５７のシール部材５８が空気ばねチャンバ５０の底面から離間して透孔５１が開放し、空気ばねチャンバ５０内に滞留した結露水は空気室６４内の圧力によって当該空気室６４内の圧縮空気と一緒に透孔５１を介して外部に排出される。これにより、車高が下降する。車高センサ８２により検出された車高が予め設定された所定値に達すると制御装置８１は排気弁５５のコイル５６への通電を停止する。すると、プランジャ５７は前記開放位置から前記密閉位置まで復帰し、シール部材５８により透孔５１が密閉される。空気室６４からの圧縮空気の排出が停止されることにより、車高の下降が停止する。

＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）空気ばねピストン２０内にはコンプレッサ３１が収容される。そして、当該コンプレッサ３１により生成された圧縮空気は、当該空気ばねピストン２０の側壁に設けられた吐出弁４３を介して空気室６４へ吐出する。このため、空気ばね装置１７とコンプレッサ３１とを別個に設けるようにした場合と異なり、両者を空気配管で接続する必要がない。そして、こうした空気配管が不要となることから、コンプレッサ３１による圧縮空気の生成時に発生する結露水が当該空気配管に浸入することはあり得ない。従って、空気ばね装置１７とコンプレッサ３１とを接続する空気配管に加えて、コンプレッサ３１により生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤも不要となり、構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。

しかも、ドライヤが不要となることにより、次のような利点がある。即ち、従来、ドライヤの除湿再生を行う際には、空気ばね装置１７からの排気を例えばオリフィスを通すことによりその流量を絞り、ドライヤを通過するときの空気の圧力を十分に下げる等の処理が必須であった。しかし、本実施形態によれば、こうした車高下降速度を遅延させる処理は一切不要となる。さらに、車高下降時に空気ばね装置１７からの排気を一旦貯蔵するアキュムレータ等も当然に不要である。従って、構成を複雑化することなく、車高の下降時間の短縮化が図られる。

（２）ばね下の空気ばねチャンバ５０に排気弁５５が設けられる。このため、コンプレッサ３１による圧縮空気の生成時に空気室６４内で発生する結露水は、排気弁５５が開弁することにより当該空気室６４内の圧縮空気と同時に透孔５１を介して外部に排出される。従って、結露水が凍結することにより車高調整不能となることはない。

（３）空気ばねチャンバ５０の内底面には、透孔５１に向うにつれて下方に傾斜するテーパ面５２を形成した。このため、車高上昇時、空気室６４内に圧縮空気が吐出される際に大気中の水分が結露して発生した結露水は、テーパ面５２を伝って当該空気ばねチャンバ５０の内底面中央、即ち排気弁５５の上部に効率的に収集して滞留する。そして、排気弁５５を開弁することにより、空気ばねチャンバ５０内に滞留した結露水を空気室６４内の圧縮空気の圧力により当該空気室６４内の圧縮空気と一緒に透孔５１を介して外部に排出することができる。

（４）大気から吸気する吸気弁３９をコンプレッサ３１のピストン３８側に設けると共に、当該ピストン３８が摺動するシリンダ２３を空気ばねピストン２０と一体形成するようにした。このため、空気ばね装置１７の構成部品を低減させることができる。ひいては車高調整装置Ｒの構成の簡素化が図られる。

（５）空気ばねピストン２０内にコンプレッサ３１を設置し、それらを上部ばね受け部材Ｂ１で受ける構造にした。このため、このため、コンプレッサ３１を下部ばね受け部材Ｂ２側に固定するようにした場合に比べて、ばね下質量の増加を抑制することができる。

（６）空気ばねピストン２０の外周面を下方に向うにつれて縮径するテーパ面２０ｂとし、当該テーパ面２０ｂを空気ばねダイヤフラム６０の折り返し重合部６１が転動する転動部として機能させるようにした。テーパ面２０ｂのテーパ角度を調整することにより、空気ばね装置１７のばね定数を変更することができる。

（７）両空気ばね装置１７にそれぞれコンプレッサ３１を搭載するようにした。このため、単一のコンプレッサ３１により複数の空気ばね装置１７へ供給する圧縮空気をすべてまかなうようにした場合と異なり、一つ一つのコンプレッサ３１の圧縮空気の供給容量を小さくすることができる。このため、コンプレッサ３１を構成するモータ３２の小型化が図られ、ひいてはコンプレッサ３１全体の小型化も図られる。その結果、各空気ばね装置１７にそれぞれコンプレッサ３１を一体的に搭載可能となる。

（８）車高センサ８２からの車高情報に基づいて、空気ばね装置１７への圧縮空気の給排が制御される。本実施形態に係る空気ばね装置１７を搭載することにより、コンプレッサ３１により生成された圧縮空気を乾燥させるためのドライヤ及び排気時に空気室６４内の圧縮空気を一旦貯蔵するアキュムレータ等も不要となる。このため、車高調整装置Ｒの構成の簡素化が図られると共に車両への搭載性も向上する。また、車高調整装置Ｒの構成を複雑化することなく、車高の下降時間の短縮化が図られる。

（９）空気ばねピストン２０の側壁（本実施形態では、空気ばねピストン２０の底壁）にはコンプレッサ３１により生成された圧縮空気の空気室６４内への流入を許容する吐出弁４３を設けるようにした。このため、空気ばね装置１７の構成の簡素化が図られる。また、空気ばね装置１７の小型化にも寄与する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。本実施形態は、排気弁５５の構成の点で前記第１実施形態と異なる。従って、前記第１実施形態と同一の部材構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図７に示すように、空気ばねチャンバ５０の底面中央には排気弁９１が設けられている。排気弁９１は案内部材９２、案内部材９２に収容された摺動部材９３、弁支持部材９４を備えている。

図８に示すように、案内部材９２は上端が開口した有底円筒状に形成されている。案内部材９２の開口端は空気ばねチャンバ５０の底面中央に突設された環状の排気弁固定部５０ａに対して気密状及び水密状に外嵌固定されており、当該案内部材９２の底壁には当該案内部材９２の内外を連通する配管接続口９２ａが形成されている。配管接続口９２ａの外径は案内部材９２の外径よりも小さく設定されている。案内部材９２の側壁には一対の排出口９２ｂ，９２ｂが互いに反対側に位置するように形成されている。

摺動部材９３は案内部材９２内に摺動可能に配置されている。当該摺動部材９３はその上面が排気弁固定部５０ａの先端面に対して離間する閉弁位置（図７参照）と、摺動部材９３の上面が排気弁固定部５０ａの先端面に当接する開弁位置（図８参照）との間を移動する。図８に一点鎖線で示すように、摺動部材９３の上面には排気溝９３ａが半径方向へ延びるように形成されている。摺動部材９３が前記開弁位置にあるとき、排気溝９３ａの両端はそれぞれ両排出口９２ｂ，９２ｂと一致し、排気溝９３ａ及び排出口９２ｂ，９２ｂを介して排気弁固定部５０ａの内外が連通する。

弁支持部材９４は空気ばねチャンバ５０の透孔５１に当該空気ばねチャンバ５０の内方から挿通されている。弁支持部材９４の下端は摺動部材９３に挿通固定されており、当該弁支持部材９４の上端側は空気ばねチャンバ５０の透孔５１に遊挿されている。弁支持部材９４の上端にはフランジ状の弁体９５が形成されており、当該弁体９５は空気ばねチャンバ５０の内底面中央における透孔５１周縁に形成された弁座５０ｂに当接可能とされている。弁体９５はパッキン材９６により被覆されており、当該パッキン材９６における弁体９５の下面に対応する部位には環状の突部９６ａが形成されている。

排気弁固定部５０ａの内底面と摺動部材９３の上面との間には圧縮コイルばね９７が弁支持部材９４に挿通された状態で配置されており、当該圧縮コイルばね９７の弾性力により摺動部材９３及び弁支持部材９４は常時下方へ、即ち閉弁方向へ付勢されている。図７に示す閉弁状態において、圧縮コイルばね９７の弾性力により、前記パッキン材９６の突部９６ａが弁座５０ｂに押し付けられて弾性変形することにより、空気室６４内外の気密性及び水密性がそれぞれ良好に確保される。

ところで、図７に示すように、空気ばねピストン２０の底壁中央には当該空気ばねピストン２０の内部と空気室６４とを連通する空気導出孔２０ｃが形成されている。空気ばねピストン２０の内底面中央には、配管接続口９８が空気導出孔２０ｃと連通するように設けられている。この配管接続口９８には空気導出配管９９の一端が接続されており、当該空気導出配管９９の他端は上部ばね受け部材Ｂ１を貫通して外部に導出されて排気弁９１の配管接続口９２ａに接続されている。また、空気導出配管９９の途中にはソレノイドバルブ１００が設けられている。このソレノイドバルブ１００は上部ばね受け部材Ｂ１等のばね上側に固定される。

このソレノイドバルブ１００は通電されることにより開弁する。ただし、このソレノイドバルブ１００は空気室６４内の圧縮空気を排気弁９１へ供給する方向の流れのみを許容する。排気弁９１から空気室６４内への逆流はソレノイドバルブ１００により規制される。ソレノイドバルブ１００が非通電状態のとき、空気室６４内の圧縮空気が排気弁９１側へ流入することはない。即ち、ソレノイドバルブ１００が閉弁されることにより、空気室６４の気密が保たれる。尚、図７においては、説明の便宜上、空気導出配管９９を太線で示す。また、空気導出配管９９と配管接続口９８との実際の接続状態、及び空気導出配管９９と配管接続口９２ａとの実際の接続状態は、それらの接続部分の一部を図７に二点鎖線で示す。

さて、車高を下降させるとき、制御装置８１はソレノイドバルブ１００を通電することにより当該ソレノイドバルブ１００を開弁させる。すると、空気室６４内の圧縮空気は空気導出配管９９を介して排気弁９１（正確には、配管接続口９２ａから案内部材９２内の下部）に供給される。すると、圧縮空気の圧力により摺動部材９３が圧縮コイルばね９７の弾性力に抗して上方へ押し上げられる。この摺動部材９３の上方への移動に伴って弁支持部材９４も上方へ移動する。そして、図８に示すように、弁体９５の下面が弁座５０ｂから離間すると、空気室６４内の圧縮空気は空気ばねチャンバ５０内に滞留した結露水と共に、透孔５１と弁支持部材９４との隙間、排気溝９３ａ及び排出口９２ｂを介して外部に排出される。

従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態の（１）〜（７）番目の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。ソレノイドバルブ１００が開弁して空気室６４内の圧縮空気が排気弁９１へ供給されたとき、当該排気弁９１は開弁する。ソレノイドバルブ１００は排気弁９１と分離されていることにより、当該ソレノイドバルブ１００は車両における任意の場所に配置することが可能である。振動や防水等、車両側の要件により、電子部品であるソレノイドバルブ１００をばね下に設置することを避ける必要がある場合には、ソレノイドバルブ１００を例えばばね下に比較して振動等の少ないばね上（例えば上部ばね受け部材Ｂ１）に設けるようにする。このように、車高調整装置Ｒの車両への搭載性の向上が図られる。

（別の実施形態）
尚、前記各実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施形態では、空気ばね装置１７を一対の後輪に設けるようにしたが、一対の前輪及び一対の後輪の４輪全てに設けるようにしてもよい。

・本実施形態では、空気ばね装置１７（正確には、下部ばね受け部材Ｂ２）をハブキャリア１６に固定するようにしたが、車両のばね下のアクスル（車軸）又はロアアーム１４等に固定するようにしてもよい。

第１実施形態における車高調整装置を搭載した車両の概略正面図。 同じく車高調整装置を搭載した懸架装置の要部斜視図。 同じく車高調整装置の電気的構成を示す概略構成図。 同じく空気ばね装置の正断面図。 同じく大気をシリンダ内に吸入する際の空気ばね装置の正断面図。 同じく圧縮空気を空気室内に吐出する際の空気ばね装置の正断面図。 第２実施形態における空気ばね装置の正断面図。 同じく排気弁の要部拡大断面図。 従来の車高調整装置の概略構成図。 従来の車高調整装置の概略構成図。

符号の説明

１１…車両、１４…アーム部を構成するロアアーム、
１５…アーム部を構成するアッパーアーム、１６…ハブキャリア、１７…空気ばね装置、
２０…空気ばねピストン、２３…シリンダ、３１…コンプレッサ、３２…モータ、
３８…ピストン、４３…吐出弁、５０…空気ばねチャンバ（チャンバ）、
５１…排出口を構成する透孔、５２…空気ばねチャンバのテーパ面、
５５，９１…排出用弁を構成する排気弁、
６０…空気ばねダイヤフラム（ダイヤフラム）、６１…折り返し重合部、
６４…空気室、８１…制御装置、８２…車高センサ、
９９…空気導出管路を構成する空気導出配管、
１００…空気導出用弁を構成するソレノイドバルブ、Ｂ１…上部ばね受け部材、
Ｂ２…下部ばね受け部材、Ｒ…車高調整装置。

Claims (7)

1. 車体に固定された上部ばね受け部材に固定された空気ばねピストンと、
   前記車体とハブキャリアとの間に設けられたアーム部又は前記ハブキャリアに固定された下部ばね受け部材に固定されたチャンバと、
   前記空気ばねピストンとチャンバとの間に固定されると共に前記空気ばねピストンの側壁外面を転動する折り返し重合部を有するダイヤフラムと、
   前記空気ばねピストンとチャンバとダイヤフラムとから構成された可変容積の空気室内へ圧縮空気を供給するコンプレッサと、
   を備え、
   前記空気ばねピストン内には前記コンプレッサを収容すると共に当該空気ばねピストンの側壁には前記コンプレッサにより生成された圧縮空気の前記空気室内への流入を許容する吐出弁を設けるようにした空気ばね装置。
2. 前記チャンバには前記空気室の内外を連通する排出口を設けると共に当該排出口を密閉又は開放する排出用弁を設けるようにした請求項１に記載の空気ばね装置。
3. 前記チャンバの内底面には、前記排出口に向うにつれて下方に傾斜するテーパ面を形成した請求項２に記載の空気ばね装置。
4. 前記コンプレッサは、シリンダと、モータの駆動により前記シリンダ内において往復運動するピストンとを備え、
   前記シリンダは空気ばねピストンと一体形成するようにした請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置。
5. 前記空気室内の圧縮空気を前記排出用弁へ導く空気導出管路と、
   前記空気導出管路上に設けられると共に当該空気導出管路を連通又は遮断する空気導出用弁とを備え、
   前記空気導出用弁が開弁して前記空気室内の圧縮空気が前記排出用弁へ供給されたとき、当該排出用弁は開弁するように構成した請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置。
6. 車体に固定された上部ばね受け部材に固定された空気ばねピストンと、
   前記車体とハブキャリアとの間に設けられたアーム部又は前記ハブキャリアに固定された下部ばね受け部材に固定されたチャンバと、
   前記空気ばねピストンとチャンバとの間に固定されると共に前記空気ばねピストンの側壁外面を転動する折り返し重合部を有するダイヤフラムと、
   前記空気ばねピストンとチャンバとダイヤフラムとから構成された可変容積の空気室内へ圧縮空気を供給するコンプレッサと、
   を備え、
   前記空気ばねピストン内には前記コンプレッサを収容するようにした空気ばね装置。
7. 請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の空気ばね装置と、
   車高を検出する車高センサと、
   前記車高センサからの車高情報に基づいて前記空気ばね装置への圧縮空気の給排を制御する制御装置と、を備えた車高調整装置。

Images