JP2006327295A - Air suspension device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアサスペンション装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of an air suspension device.
従来のエアサスペンション装置にあっては、たとえば、緩衝器本体と緩衝器本体内に出没可能に挿通されるピストンロッドとを備えた油圧緩衝器と、油圧緩衝器の外周側に形成されるエア室とを備えて構成されている。 In the conventional air suspension device, for example, a hydraulic shock absorber provided with a shock absorber main body and a piston rod inserted into the shock absorber main body so as to be able to protrude and retract, and an air chamber formed on the outer peripheral side of the hydraulic shock absorber And is configured.
そして、エア室は、具体的には、ピストンロッドに連結される筒状のエアチャンバと、緩衝器本体に連結される筒状のエアピストンと、エアチャンバとエアピストンとを連結するダイヤフラムとで形成され、油圧緩衝器の外周面を覆っている(たとえば、特許文献1参照)。 The air chamber is specifically composed of a cylindrical air chamber connected to the piston rod, a cylindrical air piston connected to the shock absorber body, and a diaphragm connecting the air chamber and the air piston. It is formed and covers the outer peripheral surface of the hydraulic shock absorber (see, for example, Patent Document 1).
このエア室には、コンプレッサから供給される圧縮エアが充填されており、エアサスペンション装置は、エア室内の圧縮エアのエアバネ力で車両の車体重量を弾性的に支承するとともに、エア室内の圧力を増減させることで車高調整を行えるようになっている。 The air chamber is filled with compressed air supplied from a compressor, and the air suspension device elastically supports the vehicle body weight of the vehicle by the air spring force of the compressed air in the air chamber and controls the pressure in the air chamber. The vehicle height can be adjusted by increasing or decreasing it.
すなわち、このエアサスペンション装置にあっては、エア室内に充填される圧縮エアを懸架バネとして機能をさせている。
ところで、減衰力発生源として電磁力を利用する電磁緩衝器(たとえば、特開2004−11750号公報等参照)の研究開発がなされるに至っており、この電磁緩衝器にあってはモータが減衰力発生源のみならずアクチュエータとしても機能することから省スペースでアクティブサスペンションを実現できる利点がある。 By the way, research and development of an electromagnetic shock absorber that uses electromagnetic force as a damping force generation source (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-11750) has been conducted. In this electromagnetic shock absorber, a motor has a damping force. Since it functions not only as a generation source but also as an actuator, there is an advantage that an active suspension can be realized in a small space.
そして、上記した従来のエアサスペンション装置の油圧緩衝器を電磁緩衝器に変更することを考えた場合、上述のように、緩衝器の外周面を覆うエア室を備えていることから、電磁緩衝器の内筒と外筒との間をシールするシール部に、常に圧縮エアの圧力が作用してしまうことになる。 And when considering changing the hydraulic shock absorber of the above-mentioned conventional air suspension device to an electromagnetic shock absorber, as described above, since the air chamber covering the outer peripheral surface of the shock absorber is provided, the electromagnetic shock absorber The pressure of the compressed air always acts on the seal portion that seals between the inner cylinder and the outer cylinder.
電磁緩衝器は内筒と外筒とで作られる空間に油圧緩衝器のように作動油が充填されず上記空間内の圧力が高められることがないので、上記シール部にて確実にシールしておかなくてはエア室が電磁緩衝器内を通じて外部へ連通してしまい、エアバネ力を十分に得られなくなってしまいかねない。 The electromagnetic shock absorber is not filled with hydraulic oil in the space formed by the inner cylinder and the outer cylinder and the pressure in the space is not increased like the hydraulic shock absorber. Otherwise, the air chamber may communicate with the outside through the electromagnetic shock absorber, and the air spring force may not be sufficiently obtained.
他方、上記シール部でエア室の密封をせずに、他の個所でシールを行い電磁緩衝器内とエア室とをまとめて密封することにするとモータの発した熱が内部にこもってしまい熱減磁を生じてしまうなど電磁緩衝器の機能を損ないかねない。 On the other hand, if the air chamber is not sealed with the above-mentioned seal part, and the electromagnetic shock absorber and the air chamber are sealed together by sealing at other locations, the heat generated by the motor is trapped inside and heat is generated. The function of the electromagnetic shock absorber may be impaired, such as demagnetization.
したがって、従来のエアサスペンション装置の構成に電磁緩衝器を適用する場合には、上記内筒と外筒との間のシール部にて確実にシールする方法を採用する以外には無いが、そのようにすると、内筒と外筒とが直線相対運動を呈すると、シール部にて大きな摺動抵抗が生じてしまい、この摺動抵抗によってエアサスペンション装置の伸縮動作がぎこちなくなって車両における乗り心地を損なう恐れがある。 Therefore, when an electromagnetic shock absorber is applied to the configuration of the conventional air suspension device, there is no other way than to employ a method of reliably sealing at the seal portion between the inner cylinder and the outer cylinder. Then, if the inner cylinder and the outer cylinder exhibit linear relative motion, a large sliding resistance is generated at the seal portion, and this sliding resistance makes the expansion and contraction operation of the air suspension device awkward and makes the ride comfort in the vehicle. There is a risk of damage.
そこで、本発明は、上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、車両における乗り心地を向上するエアサスペンション装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to improve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an air suspension device that improves the riding comfort in a vehicle.
本発明は、緩衝器と、緩衝器の外周側に形成されるエア室とを備えたエアサスペンション装置において、緩衝器が、外筒と、外筒に摺動自在に挿入される内筒と、外筒と内筒との直線相対運動を抑制する電磁力を発生するモータとを備えてなり、外筒の内筒側端部がエア室外に配置されるようにして、課題解決を図るものである。 The present invention relates to an air suspension device including a shock absorber and an air chamber formed on the outer peripheral side of the shock absorber, wherein the shock absorber includes an outer cylinder, an inner cylinder that is slidably inserted into the outer cylinder, A motor that generates an electromagnetic force that suppresses linear relative motion between the outer cylinder and the inner cylinder is provided, and the inner cylinder side end of the outer cylinder is arranged outside the air chamber to solve the problem. is there.
本発明によれば、外筒の内筒側端部はエア室外に配置されており、外筒および内筒を介してエア室内の圧縮エアが外部へ抜けることが無いので、該内筒側端部に特別に外筒と内筒との間をシールするシール部材を配在させておく必要がない。 According to the present invention, the inner cylinder side end of the outer cylinder is disposed outside the air chamber, and the compressed air in the air chamber does not escape to the outside via the outer cylinder and the inner cylinder. It is not necessary to arrange a seal member that seals between the outer cylinder and the inner cylinder in particular.
したがって、エアサスペンション装置にあっては、その伸縮時に外筒に対し内筒が出没する際の摺動抵抗を低減することができるので、エアサスペンション装置の伸縮動作がぎこちなくなって車両における乗り心地を損なうといった不具合が解消される。 Therefore, in the air suspension device, the sliding resistance when the inner cylinder protrudes and retracts with respect to the outer cylinder during expansion / contraction can be reduced, so that the expansion / contraction operation of the air suspension apparatus becomes awkward and the ride comfort in the vehicle is reduced. The problem of losing is resolved.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、一実施の形態におけるエアサスペンション装置の縦断面図である。図2は、他の実施の形態におけるエアサスペンション装置の縦断面図である。 The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an air suspension device according to an embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an air suspension device according to another embodiment.
図1に示すように、一実施の形態におけるエアサスペンション装置は、緩衝器Dと、緩衝器Dの外周側に形成されるエア室Aとを備えて構成されている。 As shown in FIG. 1, the air suspension device according to one embodiment includes a shock absorber D and an air chamber A formed on the outer peripheral side of the shock absorber D.
具体的に説明すると、緩衝器Dは、外筒1と、外筒1内に摺動自在に挿入された内筒2と、外筒1と内筒2との間に介装された外筒1と内筒2の直線相対運動を回転運動に変換する変換機構3と、該回転運動が伝達されるモータMとを備えて構成されている。
Specifically, the shock absorber D includes an outer cylinder 1, an
以下詳細に説明すると、変換機構3は、螺子軸4と螺子軸4に回転自在に螺合される螺子ナットたるボール螺子ナット5とで構成され、螺子軸4は内筒2の上端内周に固定されたボールベアリング6によって回転自在に軸支され、また、ボール螺子ナット5は、外筒1の下端に連結された内筒2より小径な連繋筒7の上端に固定されており、上記変換機構3は以上のようにして外筒1と内筒2との間に介装されている。
More specifically, the
そして、上記外筒1と内筒2が直線相対運動を呈すると、ボール螺子ナット5が螺子軸4に対し直線運動して螺子軸4を回転運動させることにより、この変換機構3によって外筒1と内筒2が直線相対運動が回転運動に変換される。
When the outer cylinder 1 and the
さらに、上記螺子軸4の上端は、内筒2の上端に固定されたモータMのロータ8に連結されており、螺子軸4の回転運動がロータ8に伝達されるようになっており、このロータ8の回転により該モータMに電磁力を発生させ、この電磁力に起因し上記ロータ8の回転に抗するトルクを上記螺子軸4の回転運動を抑制することによるボール螺子ナット5の直線運動を抑制する減衰力として利用し、外筒1と内筒2との直線相対移動を抑制することが出来るものである。
Further, the upper end of the
なお、モータMは、詳しくは図示しないが、内部に回転自在に設けられるロータ8と、ロータ8に対向するステータ(図示せず)とを備えて構成され、具体的には、ブラシレスモータ等とされるが、上述したように減衰力発生源として利用可能な電磁力を発生可能であれば、様々なモータ、たとえば直流モータや交流モータ、誘導モータ等が使用可能である。
Although not shown in detail, the motor M includes a
そして、モータMは、シャフト8の回転トルクを制御可能なように図示しない制御装置およびに外部電源に接続されており、所望の減衰力を得られるよう調整されるとともに、モータMを積極的に駆動してこの緩衝器を緩衝器のみならずアクチュエータとして機能させるようにしてある。
The motor M is connected to an external power source and a control device (not shown) so as to be able to control the rotational torque of the
また、外筒1と内筒2との間には軸受9が設けられ、外筒1に対する内筒2の軸ぶれが防止されるとともに、連繋筒7と内筒2の図1中下端との間には、軸受10が設けられており、連繋筒7と内筒2との軸ぶれが防止されており、結果的に、ボール螺子ナット5に対する螺子軸4の軸ぶれが防止され、これにより、ボール螺子ナット5の一部のボール(図示せず)に集中して荷重がかかることを防止でき、上記ボールもしくは螺子軸4の螺子溝が損傷する事態を避けることが可能である。
Further, a
また、上記ボールもしくは螺子軸4の螺子溝の損傷を防止できるので、螺子軸4のボール螺子ナット5に対する回転および緩衝器の伸縮方向への移動の各動作の円滑さを保つことができ、上記各動作の円滑を保てるので、緩衝器としての機能も損なわれず、ひいては、緩衝器の故障を防止できる。
Further, since the damage to the ball or the screw groove of the
さらに、外筒1の図1中上端内周と内筒2の外周との間には、ダストシールSが設けられており、このダストシールSは、外筒1と内筒2とで作られる緩衝器内部を緩衝器の外方から隔絶することとなり、上記緩衝器内部への雨水や埃等の侵入が防止されている。
Further, a dust seal S is provided between the inner circumference of the outer cylinder 1 in FIG. 1 and the outer circumference of the
なお、連繋筒7は、必ずしも筒状に形成される必要はなく、ボール螺子ナット5をその回動が規制された状態で外筒1に連結することができるものであればよい。
The connecting
さらに、軸受10を省略するとしてもよく、この場合にあってもボール螺子ナット5に対する螺子軸4の軸ぶれは、上記した軸受9により防止されるので不都合は無い。
Further, the
つづいて、エア室Aは、内筒2に連結される筒状のエアチャンバ13と、外筒1に連結される筒状のエアピストン14と、エアチャンバ13とエアピストン14とを連結するとともにエアチャンバ13とエアピストン14の軸方向の相対移動を許容する隔壁体たるダイヤフラム15と、内筒2に連結されるとともにエアピストン14より小径であって外筒1の外周に隣接した筒体16と、該筒体16とエアピストン14とに連結される弾性隔壁たるダイヤフラム17とで隔成されている。
Subsequently, the air chamber A connects the
より詳細に説明すると、筒体16は、その図1中上端部内周が内筒2の図中上端に連結されており、その内周径は、外筒1が挿通可能なように外筒1の外周径より大きくなるように設定され、また、外周には鍔部161が設けられている。また、筒体16の上端部にはその内外を連通する連通孔162が設けられている。
Describing in more detail, the
そして、エアチャンバ13は、有底筒状に形成され、底部131には孔132が開口され、この孔132内には上記筒体16の上端が挿通され、さらに、底部131と筒体16の鍔部161とが環状の防振ゴム18によって連結されている。
The
また、エアチャンバ13は、底部131の上面に溶着される防振ゴム19を介して、環状であって車両の車体に結合されるプレート20に連結されており、内筒2の上端を上記した筒体16およびエアチャンバ13を介して車体に連結することが可能となっている。
The
なお、この実施の形態にあっては、車体に対してエアサスペンション装置を取り付けるマウント部分に防振ゴム18,19を配しているが、防振ゴム19を廃してエアチャンバ3を直接車体に連結するようにしてもよい。ただし、上述のようにエアチャンバ13と車体との間にも防振ゴム19が介装されているので、車輪が路面の凹凸を乗り越えるような振動がそのまま車体側に伝達されることを抑制することが可能となっている。
In this embodiment, the
そして、この緩衝器Dは、本実施の形態の場合、外筒1が、外筒1の図1中下端に設けられる図示しないブラケットを介して車両の車軸側部材に連結されるとともに、内筒2は、上述のマウント部分を介して車体側部材に連結され、モータMが車体内に配置されるようになっている。 In the case of the present embodiment, the shock absorber D is configured such that the outer cylinder 1 is connected to a vehicle axle side member via a bracket (not shown) provided at the lower end of the outer cylinder 1 in FIG. 2 is connected to the vehicle body side member via the mount portion described above, and the motor M is arranged in the vehicle body.
したがって、モータMは風雨に晒されることが無いのでエアサスペンション装置の信頼性が向上するとともに、車体と車軸との間にモータMが無いことから緩衝器のストローク長を容易に確保することが可能である。 Therefore, since the motor M is not exposed to wind and rain, the reliability of the air suspension device is improved, and since the motor M is not provided between the vehicle body and the axle, the stroke length of the shock absorber can be easily secured. It is.
他方、エアピストン14は、筒部16より大径の筒部141と、筒部141の下端から延設される環状板部142とを備えて構成され、この環状板部142の内周を外筒1の外周に溶接等することによってエアピストン14を外筒1に連結している。
On the other hand, the
上述のように筒体16の直径は、上記エアピストン14の筒部141より小径に形成されているので、緩衝器Dが収縮する際には、筒体16は筒部141内に侵入することになるが、環状板部142は、外筒1に対して緩衝器Dのフルストローク時に筒体16の下端が接触しないように位置に取り付けられている。
As described above, since the diameter of the
そして、この筒体16の下端外周には、ダイヤフラム17の内周がリング25によって圧接されて取り付けられ、また、エアピストン14の筒部141の上端内周には、ダイヤフラム17の外周がリング26によって圧接されて取り付けられ、上記筒体16とエアピストン14がダイヤフラム17によって連結され、さらに、エアチャンバ13の下端外周には、ダイヤフラム15の外周がリング27によって圧接されて取り付けられ、また、エアピストン14の筒部141の上端外周には、ダイヤフラム15の内周がリング28によって圧接されて取り付けられ、上記エアチャンバ13とエアピストン14がダイヤフラム15によって連結されている。
The inner periphery of the
また、上記エアチャンバ13の下端には、ガイド筒21が延設されており、ダイヤフラム15は、上記ガイド筒21とエアピストン14の筒部141との間に設けられている。
A
すなわち、エア室Aは、上記エアチャンバ13、エアピストン14、筒体16およびダイヤフラム15,17によって緩衝器Dの外周側に環状に隔成されており、外筒1における内筒側端部1aはエア室A外に配置されるようになっている。
That is, the air chamber A is annularly defined on the outer peripheral side of the shock absorber D by the
なお、図示はしないが、エア室A内の圧縮エアの圧力を調節するバルブが、エアチャンバ13の側部等に設けられており、このバルブを介して図外のコンプレッサから圧縮エアが上記エア室A内に供給される。
Although not shown, a valve for adjusting the pressure of the compressed air in the air chamber A is provided on the side of the
さて、エアサスペンション装置は上記のように構成されるが、つづいて、その動作について説明する。 Now, the air suspension device is configured as described above, and the operation thereof will be described.
緩衝器Dが伸縮する、すなわち、外筒1に対して内筒2が進退すると、それに伴い、エアチャンバ13および筒体16で作られる空間内にエアピストン14が進退することになり、エア室Aを圧縮あるいは膨張させる。
When the shock absorber D expands and contracts, that is, when the
すると、エア室A内が加圧あるいは減圧され、この圧力変動の程度に見合うエアバネ反力が発生し、上記緩衝器Dの伸縮が抑制されることなる。 Then, the inside of the air chamber A is pressurized or depressurized, an air spring reaction force corresponding to the degree of the pressure fluctuation is generated, and the expansion and contraction of the shock absorber D is suppressed.
しかし、このような場合にも、上記外筒1の内筒側端部1aはエア室A外であるので、エア室A内の圧力がいかなるようなものとなっても、内筒側端部1aには何ら影響を与えないのである。
However, even in such a case, since the inner
すなわち、外筒1および内筒2を介してエア室A内の圧縮エアが外部へ抜けることが無いので、該内筒側端部1aに特別に外筒1と内筒2との間をシールするシール部材を配在させておく必要がない。
That is, since the compressed air in the air chamber A does not escape to the outside via the outer cylinder 1 and the
したがって、エアサスペンション装置にあっては、その伸縮時に外筒1に対し内筒2が出没する際の摺動抵抗を低減することができるので、エアサスペンション装置の伸縮動作がぎこちなくなって車両における乗り心地を損なうといった不具合が解消される。
Therefore, in the air suspension device, the sliding resistance when the
また、本実施の形態では、筒体16に連通孔162が設けられており、緩衝器Dの収縮時に筒体16と、ダイヤフラム17と、エアピストン14とで作られる空間Rは、上記連通孔162で外方へと通じ開空間とされているので、空間内の気体が圧縮されることによってダストシールSに圧力を作用させてしまうことも防止されており、これによって、より一層外筒1と内筒2との摺動抵抗を低減させることができ、乗り心地の向上効果を高めている。
Further, in the present embodiment, the
なお、連通孔162を筒体16の上部に設けずに、たとえば、エアピストン14の環状板部142に設けるようにしても上記のように乗り心地向上効果を高めることができるが、筒体16の上部に設けることで空間Rを車体内に連通させているので、空間R内への雨水、塵および埃等の侵入を抑制することができる利点があり、この場合には、通常緩衝器DのダストシールSそのものの省略も可能となる。
Even if the
さらに、上記したように、ダイヤフラム15はガイド筒21とエアピストン14との間に、ダイヤフラム17はエアピストン14と筒体16に隣接する外筒1との間に配置されており、緩衝器Dの伸縮してエアピストン14がエアチャンバ13および筒体16で作られる空間に対して進退する際のダイヤフラム15,17の図中左右方向への変形が上記ガイド筒21、エアピストン14および外筒1によって規制され、各ダイヤフラム15,17の受圧面積が略一定に保たれるので、外筒1と内筒2に作用させるエアバネ力が急激に変化することがなく、車両の搭乗者に違和感を知覚させることがない。
Further, as described above, the
また、モータMが内筒2の上端に固定され、熱伝導率の低いエアが充満するエア室Aで覆われない位置に配置されていることから、モータMが発熱しても速やかに放熱することができるので、モータMが熱減磁等を生じてしまう危惧が無く、この点でもエアサスペンション装置の実用性、信頼性が向上する。
Further, since the motor M is fixed to the upper end of the
つづいて、他の実施の形態のエアサスペンション装置について説明する。なお、この他の実施の形態におけるエアサスペンション装置の説明にあたり、一実施の形態におけるエアサスペンション装置と同様の部分については、同じ符号を付するのみとして詳しい説明を省略し、一実施の形態におけるエアサスペンション装置と異なる部分について説明することとする。 Next, an air suspension device according to another embodiment will be described. In the description of the air suspension device in the other embodiments, the same parts as those in the air suspension device in the embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted, and the air suspension in the embodiment is omitted. The parts different from the suspension apparatus will be described.
この他の実施の形態におけるエアサスペンション装置は、図2に示すように、一実施の形態におけるエアサスペンション装置のガイド筒21およびダイヤフラム15を廃し、換わりにエアチャンバ13とエアピストン14とをベローズ29で連結したものである。
As shown in FIG. 2, the air suspension device in this other embodiment eliminates the
上記のように、この他の実施の形態におけるエアサスペンション装置にあっては、ベローズ29を採用していることから、一実施の形態におけるエアサスペンション装置で生じていた緩衝器Dの伸縮時のガイド筒21およびエアピストン14とダイヤフラム15との間の摩擦は発生しない。
As described above, in the air suspension device according to the other embodiment, since the
したがって、この他の実施の形態におけるエアサスペンション装置では、上記した一実施の形態におけるエアサスペンション装置の作用効果に加え、上記摩擦の発生が無いので、その分エアサスペンション装置の伸縮動作が円滑になり、車両における乗り心地をより一層向上することができる利点がある。 Therefore, in the air suspension device according to the other embodiment, in addition to the function and effect of the air suspension device according to the above-described one embodiment, there is no generation of the friction. There is an advantage that the ride comfort in the vehicle can be further improved.
なお、上述したところでは、内筒2の上端にモータMを固定しているが、これを内筒2内に固定したり、内筒2自体をモータMのケースとして機能させてもよく、さらには、外筒1側にモータMおよび螺子軸4を取り付け、内筒2にボール螺子ナット5を取り付けるようにしてもよい。
In the above description, the motor M is fixed to the upper end of the
さらに、上記した実施の形態では、モータMはロータを備えた回転型に設定されているが、たとえば、モータを内筒あるいは外筒の一方に巻き線を設け、他方に永久磁石を適宜配したリニアモータ型として、このモータの発生する電磁力を利用して内筒と外筒の直線相対運動を抑制するようにしてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the motor M is set to a rotary type having a rotor. For example, the motor is provided with a winding on one of the inner cylinder and the outer cylinder, and a permanent magnet is appropriately disposed on the other. As a linear motor type, the linear relative motion between the inner cylinder and the outer cylinder may be suppressed using the electromagnetic force generated by the motor.
以上で、本発明の説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the present invention, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the details shown or described.
1 外筒
1a 外筒の内筒側端部
2 内筒
3 変換機構
4 螺子軸
5 ボール螺子ナット
6 ボールベアリング
7 連繋筒
8 ロータ
9,10 軸受
13 エアチャンバ
131 底部
132 孔
14 エアピストン
141 筒部
142 環状板部
143 固定部
15,17 ダイヤフラム
16 筒体
161 鍔部
162 連通孔
18,19 防振ゴム
20 プレート
21 ガイド筒
25,26,27,28 リング
29 ベローズ
A エア室
D 緩衝器
M モータ
R 空間
S ダストシール
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