JP2007176406A - 車両のサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な機構で車両重量に応じてばね特性を非線形に変化させる。
【解決手段】中間部にアクスルハウジング２０が固定されるリーフスプリング１２と、リーフスプリング１２の一端部を車体フレーム１０に揺動可能に固定するスプリングブラケット１４と、リーフスプリング１２の他端部を車体フレーム１０に揺動可能に固定するシャックル１６及びスプリングブラケット１８と、リーフスプリング１２の撓みが所定値以上のときに、その上面に可動部２２Ｂの先端が当接し、可動部２２Ｂの往復動作に応じて内部空間の容積が増減するエアシリンダ２２と、エアシリンダ２２の内部空間と連通するエアリザーバ２６と、を含んで車両のサスペンション装置を構成する。そして、エアシリンダ２２を空気ばねとして機能させることで、車両重量に応じてばね特性を非線形に変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のサスペンション装置において、車両重量に応じてばね特性を非線形に変化させる技術に関する。

トラックなどの商用車では、空車時と積車時との荷重変動が大であるため、空車時の乗心地と積車時の荷重支持とを両立させるべく、特開２００３−２１１９３１号公報（特許文献１）に記載されるような親子ばね式サスペンション装置が搭載されることがある。親子ばね式サスペンション装置は、図５に示すように、中間部がアクスルハウジング１に固定されつつ、上下方向に配置される主ばね２Ａ及び補助ばね２Ｂからなる親子ばね２と、主ばね２Ａの両端部を夫々車体フレーム３に固定するスプリングブラケット４及びシャックル５と、主ばね２Ａの撓みが所定値以上になると、補助ばね２Ｂの両端部上面と当接するコンタクトシートが一体化されたヘルパブラケット６と、親子ばね２のストロークエンドでその上面と当接し部品間の干渉を防止するバンパラバー７と、を含んで構成される。そして、空車時のような軽荷重のときには、主ばね２Ａのみが作用して乗心地の向上が図られる一方、積車時のような重荷重のときには、補助ばね２Ｂの両端部上面がヘルパブラケット６と当接して、主ばね２Ａ及び補助ばね２Ｂが協働して重荷重が支持される。
特開２００３−２１１９３１号公報

しかしながら、親子ばね式サスペンション装置では、車両重量に応じてばね特性が非線形に変化し、乗心地の向上及び重荷重の支持が両立されるが、親子ばねが大掛かりであることに加え、ヘルパブラケットを設けなければならず、車両重量の増加を来たしてしまうという問題点があった。一方、板ばねを複数枚重ね合わせて一体化したリーフスプリングを使用したサスペンション装置では、ヘルパブラケットが不要なことから車両重量の増加を来たさないが、そのばね特性が線形に変化するため、乗心地の向上及び重荷重の支持を両立させることは困難であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、サスペンション装置の必須構成部品であるバンパラバーを工夫することで、簡素な機構で車両重量に応じてばね特性を非線形に変化させ、乗心地の向上及び重荷重の支持を両立した車両のサスペンション装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る車両のサスペンション装置では、中間部にアクスルハウジングが固定されるリーフスプリングと、リーフスプリングの両端部を夫々車体フレームに揺動可能に固定するスプリングブラケットと、リーフスプリングの撓みが所定値以上のときに、その上面に可動部の先端が当接し、可動部の往復動作に応じて内部空間の容積が増減するエアシリンダと、エアシリンダの内部空間と連通するエアリザーバと、を含んで構成されたこと特徴とする。

ここで、エアシリンダの内部空間にエアを導入する方向にのみ開弁する逆止弁と、エアリザーバ内の圧力が所定値以上になったときに、その内部を大気開放するリリーフ弁と、をさらに備えるようにすれば、エアシリンダがポンプとして機能するため、エアポンプなどを搭載しない車両であっても、本発明の効果を享受することができる。
また、水平面に対する車両前後方向の傾斜角度が所定値以上となったときに、エアシリンダの内部空間とエアリザーバとを連通する連通路を閉鎖するようにすれば、車両が傾斜路に差し掛かったときに、その後部が路面と干渉することを防止することができる。このとき、常開式の電磁開閉弁で連通路を開閉することで、例えば、その制御回路に故障が生じたときであっても、本発明の基本的な効果を享受することができる。

さらに、エアシリンダの可動部先端にバンパラバーを固着させるようにすれば、リーフスプリングとエアシリンダとのメタルコンタクトが防止され、異音発生などを抑制することができる。その他、エアシリンダに、可動部を突出方向に付勢するコイルばねを内蔵するようにすれば、重荷重状態において、可動部がリーフスプリングの変形動作に追従するため、両者の当接状態が途切れることがなく、当接音発生を抑制することができる。

本発明に係る車両のサスペンション装置によれば、リーフスプリングの撓みが所定値未満である軽荷重状態では、その上面がエアシリンダの可動部に当接しないため、リーフスプリングのみにより緩衝作用が奏される。このため、リーフスプリングのばね定数を適切に設定することで、軽荷重状態における乗心地の向上を図ることができる。一方、リーフスプリングの撓みが所定値以上である重荷重状態では、その上面がエアシリンダの可動部と当接するため、リーフスプリングの変形動作に応じて可動部が往復動作して内部空間の容積が増減する。このため、エアシリンダが非線形のばね特性を有する空気ばねとして機能し、リーフスプリングと空気ばねとの協働により緩衝作用が奏され、重荷重を支持することができる。

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明に係る車両のサスペンション装置を具現化した第１実施形態を示す。
車体前後方向に延びる車体フレーム１０の側方には、少なくとも１枚の板ばねからなるリーフスプリング１２が配設される。リーフスプリング１２の一端部は、車体フレーム１０に固定されたスプリングブラケット１４に揺動可能に固定される。一方、リーフスプリング１２の他端部は、シャックル１６を介して、車体フレーム１０に固定されたスプリングブラケット１８に揺動可能に固定される。また、リーフスプリング１２の中間部には、例えば、Ｕボルト及びナットからなる公知の締結手段を用いて、アクスルハウジング２０が固定される。

本発明の特徴として、車体フレーム１０には、リーフスプリング１２の撓みが所定値（空車と積車とを判別する閾値）以上のときに、その変形動作に応じて内部空間の容積が増減するエアシリンダ２２が固定される。エアシリンダ２２は、具体的には、車体フレーム１０に固定される固定部２２Ａと、リーフスプリング１２の上面と当接しつつ、固定部２２Ａの内部に形成されたシリンダに沿って往復動する可動部２２Ｂと、可動部２２Ｂの先端に固着されたバンパラバー２２Ｃと、を含んで構成される。ここで、可動部２２Ｂの先端にバンパラバー２２Ｃを固着することで、リーフスプリング１２とエアシリンダ２２とのメタルコンタクトが防止され、異音発生などを抑制することができる。

また、エアシリンダ２２の内部空間は、チューブ，鋼管などからなる連通路２４を介して、エアリザーバ２６に連通される。エアリザーバ２６には、内部圧力が所定値以上になったときにその内部を大気開放し、内部圧力を略一定に維持するリリーフ弁２８が取り付けられる。さらに、エアシリンダ２２の固定部２２Ａには、その内部空間にエアを導入する方向にのみ開弁するチェック弁，リード弁などからなる逆止弁３０が取り付けられる。

かかる車両のサスペンション装置によれば、リーフスプリング１２の撓みが所定値未満である軽荷重状態では、その上面がエアシリンダ２２の可動部２２Ｂに当接しないため、リーフスプリング１２のみにより緩衝作用が奏される。このため、リーフスプリング１２のばね定数を適切に設定することで、軽荷重状態における乗心地の向上を図ることができる。

一方、リーフスプリング１２の撓みが所定値以上である重荷重状態では、その上面がエアシリンダ２２の可動部２２Ｂと当接するため、リーフスプリング１２の変形動作に応じて可動部２２Ｂが往復動作し、固定部２２Ａのシリンダ及び可動部２２Ｂにより画定される内部空間の容積が増減する。内部空間の容積が増加するときには、逆止弁３０を通って内部空間にエアが導入され、内部空間の容積が減少するときには、圧縮されて高圧となった高圧エアが連通路２４を通ってエアリザーバ２６に供給される。そして、エアリザーバ２６の内部圧力が所定値以上になると、リリーフ弁２８が開弁してその内部が大気開放され、エアリザーバ２６の内部は所定圧力に維持される。このため、エアシリンダ２２が非線形のばね特性を有する空気ばねとして機能し、リーフスプリング１２と空気ばねとの協働により緩衝作用が奏され、重荷重を支持することができる。ここで、リリーフ弁２８の作動圧力を変更可能とすることで、空気ばねの特性を任意に設定することができる。

図２は、本発明に係る車両のサスペンション装置を具現化した第２実施形態を示す。なお、先の第１実施形態と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略又は簡単とする。
エアシリンダ２２の内部空間とエアリザーバ２６とを連通する連通路２４には、その通路を開閉する常開式の電磁開閉弁３２が介装される。また、水平面に対する車両前後方向の傾斜角度θを検出する傾斜角度センサ３４（傾斜角度検出手段）が設けられる。そして、傾斜角度センサ３４からの出力は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット３６に入力され、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムによって電磁開閉弁３２が適宜制御される。

図３は、イグニッションスイッチのＯＮを契機として、コントロールユニット３６において所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムの内容を示す。なお、かかる制御プログラムを実行することで、制御手段が実現される。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、傾斜角度センサ３４から傾斜角度θを読み込む。

ステップ２では、傾斜角度θが所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、車両後部が路面と干渉する可能性があるか否かを判定するための閾値であって、例えば、図４（Ａ）に示すように、車両後部に装着されたスペアタイヤキャリアが路面と接触する可能性がある角度に設定される。そして、傾斜角度θが所定値以上であればステップ３へと進む一方（Ｙｅｓ）、傾斜角度θが所定値未満であれば処理を終了する（Ｎｏ）。

ステップ３では、電磁開閉弁３２に作動信号を出力して連通路２４を閉鎖する。すると、エアシリンダ２２，連通路２４及びエアリザーバ２６からなるエア回路の容積が減少するため、エアシリンダ２２により奏される空気ばねのばね定数が急激に大きくなり、リーフスプリング１２の撓みが減少する。このため、図４（Ｂ）に示すように、車両後部の沈み込みが小さくなり、これが路面と干渉することが抑制される。

なお、他の作用及び効果については、先の第１実施形態と同様であるので、その説明を参照されたい。
ここで、エアシリンダ２２は、リーフスプリング１２の変形動作に応じてポンプとして機能するため、小型トラックのように、エアポンプなどの高圧エア供給源を搭載しない車両であっても、本発明の効果を享受することができる。また、エアシリンダ２２，連通路２４及びエアリザーバ２６からなるエア回路の機密性を長期間に亘って確保可能であるときには、定期的にエアリザーバ２６に所定圧力の高圧エアを適宜補充することで、リリーフ弁２８及び逆止弁３０を不要とすることができる。

さらに、エアシリンダ２２に、可動部２２Ｂを突出方向に付勢するコイルばねを内蔵するようにすれば、重荷重状態において、可動部２２Ｂがリーフスプリング１２の変形動作に追従するため、両者の当接状態が途切れることがなく、当接音発生を抑制することができる。

本発明に係るサスペンション装置の第１実施形態を示す構成図 本発明に係るサスペンション装置の第２実施形態を示す構成図 同上における電磁開閉弁の制御内容を示すフローチャート 同上の作用及び効果を示し、（Ａ）は車両後部が路面と干渉する不具合を示す説明図、（Ｂ）は本発明の効果を示す説明図 親子ばね式サスペンション装置の構成図

符号の説明

１０ 車体フレーム
１２ リーフスプリング
１４ スプリングブラケット
１６ シャックル
１８ スプリングブラケット
２０ アクスルハウジング
２２ エアシリンダ
２２Ａ 固定部
２２Ｂ 可動部
２２Ｃ バンパラバー
２４ 連通路
２６ エアリザーバ
２８ リリーフ弁
３０ 逆止弁
３２ 電磁開閉弁
３４ 傾斜角度センサ
３６ コントロールユニット

Claims (6)

1. 中間部にアクスルハウジングが固定されるリーフスプリングと、
   前記リーフスプリングの両端部を夫々車体フレームに揺動可能に固定するスプリングブラケットと、
   前記リーフスプリングの撓みが所定値以上のときに、その上面に可動部の先端が当接し、該可動部の往復動作に応じて内部空間の容積が増減するエアシリンダと、
   前記エアシリンダの内部空間と連通するエアリザーバと、
   を含んで構成されたこと特徴とする車両のサスペンション装置。
2. 前記エアシリンダの内部空間にエアを導入する方向にのみ開弁する逆止弁と、
   前記エアリザーバ内の圧力が所定値以上になったときに、その内部を大気開放するリリーフ弁と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の車両のサスペンション装置。
3. 前記エアシリンダの内部空間とエアリザーバとを連通する連通路を開閉する開閉弁と、
   水平面に対する車両前後方向の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段と、
   前記傾斜角度検出手段により検出された傾斜角度が所定値以上となったときに、前記開閉弁を閉弁させる制御手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のサスペンション装置。
4. 前記開閉弁は、常開式の電磁開閉弁であることを特徴とする請求項３記載の車両のサスペンション装置。
5. 前記エアシリンダの可動部先端には、前記リーフスプリングの上面と当接するバンパラバーが固着されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の車両のサスペンション装置。
6. 前記エアシリンダには、前記可動部を突出方向に付勢するコイルばねが内蔵されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両のサスペンション装置。

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