JP2020172159A

JP2020172159A - 車両

Info

Publication number: JP2020172159A
Application number: JP2019074482A
Authority: JP
Inventors: 隆久望月; Takahisa Mochizuki; 近藤　卓宏; Takahiro Kondo; 卓宏近藤
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-10-22
Also published as: WO2020209063A1; US20220176764A1; CN113661078A; DE112020001850T5

Abstract

【課題】重量の増加を抑制することができる車両を提供する。【解決手段】車両１は、エアサスペンション装置１０（空気圧機器）、アキュムレータ２０、及びエアポンプ３０を備えている。エアサスペンション装置１０は圧縮空気により駆動される。アキュムレータ２０は、エアサスペンション装置１０に供給する圧縮空気を貯留する。エアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動によって駆動され、アキュムレータ２０に貯留する圧縮空気を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は車両に関する。

特許文献１は、空気圧機器としてのエアサスペンション装置を備えた従来の車両を開示している。エアサスペンション装置は空気ばねを用いた懸架装置である。空気ばねは、空気の封入量を変化させることによって、弾性反発力を変化させたり、車両の高さ調整を行ったりすることができる。

特開２００９−２９８１７０号公報

特許文献１の場合、エアサスペンション装置に供給するための圧縮空気は、車両に搭載されたコンプレッサによって生成される。このように、エアサスペンション装置等の車両用の空気圧機器に圧縮空気を供給するためには、コンプレッサ等の圧縮空気生成手段を搭載することが通常であるため、その分車両の重量が増加してしまっていた。また、コンプレッサを搭載すると、フィルタやドライヤ等の周辺機器も搭載しなければならず、更なる重量増に繋がってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、重量の増加を抑制することができる車両を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の車両は、空気圧機器、アキュムレータ、及びエアポンプを備えている。空気圧機器は圧縮空気が供給される。アキュムレータは、空気圧機器に供給する圧縮空気を貯留する。エアポンプは、車両ボディと車輪との相対移動によって駆動され、アキュムレータに貯留する圧縮空気を生成する。

この車両は、空気圧機器に供給する圧縮空気は、アキュムレータから供給される。アキュムレータに貯留される圧縮空気は、エアポンプによって生成される。そして、エアポンプは、車両ボディと車輪との相対移動によって駆動される。このため、従来のようにコンプレッサを搭載することなく、空気圧機器に使用する圧縮空気を生成することができる。また、エアポンプは、車両ボディと車輪との相対移動によって駆動されるので、電力等によって駆動されるコンプレッサと比較して簡易な構成とすることができる。その結果、コンプレッサを搭載した車両と比較して、重量の軽減を図ることができる。

したがって、本発明の車両は、重量の増加を抑制することができる。

本発明の車両は、電動車両であり得る。この場合、車両はコンプレッサを搭載する必要がなく、このコンプレッサを駆動するための電力も不要であるので、コンプレッサを備える場合と比較して、車両における電力消費量を抑制することができる。その結果、電動車両として、より多くの電力を走行用モータの駆動に利用することができるので、航続距離の拡大を図ることができる。また、コンプレッサを備える場合と比較して、コンプレッサに係る重量増を回避して軽量化に寄与することができるので、更なる航続距離の向上を図ることができる。

本発明の車両は、アキュムレータに貯留する圧縮空気を車両外部から供給する供給部を備え得る。この場合、圧縮空気の不足時等において、圧縮空気を速やかに補充することができる。また、圧縮空気のエアポンプによる生成量が空気圧機器による消費量よりも小さい場合でも、供給部から随時補充することで空気圧機器を継続的に使用することができる。

実施形態１に係る車両を模式的に示す図である。実施形態１に係る空圧回路の概略図である。

本発明の車両を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、本発明に係る車両として、電動の車両１を例示する。車両１は、日常の通勤や買い物等、最大でも往復数１０キロ程度の近距離移動を主な用途とする所謂コミュニティビークルである。

＜実施形態１＞
実施形態１の車両１は、図１に示すように、車両ボディＢと、複数の車輪Ｗとを備えている。車両１は、バッテリーユニット（図示せず）から電力供給されることによって、モータを有する駆動ユニット（図示せず）により複数の車輪Ｗの少なくともいずれかを駆動して走行する。
車両１は、図１及び図２に示すように、エアサスペンション装置１０（本発明に係る空気圧機器として例示する）、アキュムレータ２０、及びエアポンプ３０を備えている。また、車両１は、端子４０（本発明に係る供給部として例示する）、及び開閉制御弁５０を備えている。

エアサスペンション装置１０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの間に配されている。エアサスペンション装置１０は、複数の車輪Ｗ毎に設けられている。各エアサスペンション装置１０は、図２に示すように、ダンパ１１及び空気ばね１２を有している。ダンパ１１は、ロッド１１Ａ及びシリンダ１１Ｂを具備する油圧式のダンパである。ダンパ１１は、伸縮自在に設けられており、その両端が車両ボディＢと車輪Ｗの間に取り付けられている。ダンパ１１は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動に応じて伸縮することで、相対移動を抑制する減衰力を発生する。

空気ばね１２は、車両ボディＢの重量を支持する懸架ばねとして機能する。空気ばね１２は、図２に示すように、ダンパ１１のロッド１１Ａに接続された有底筒状のチャンバ１２Ａと、チャンバ１２Ａの開口とシリンダ１１Ｂとに接続された筒状のダイヤフラム１２Ｂとを有している。空気ばね１２は、これらチャンバ１２Ａ及びダイヤフラム１２Ｂにより、圧縮空気が封入される空気室Ａを形成している。空気ばね１２は、空気室Ａ内部の圧縮空気が路面から入力される衝撃や振動に応じて圧縮・膨張して伸縮する。空気ばね１２の伸縮方向は、ダンパ１１の伸縮方向と同方向である。空気ばね１２は、圧縮空気の弾性反発力をダンパ１１の伸長方向に作用させている。また、空気ばね１２は、空気室Ａ内の圧縮空気の封入量に応じて所望の長さに伸縮自在に設けられている。すなわち、エアサスペンション装置１０は、空気ばね１２を伸縮させて車両ボディＢと車輪Ｗとの間の距離を所定範囲内で自在に調整することによって、所望の車両高さに調整する車高調整機能を有している。

アキュムレータ２０は、エアサスペンション装置１０に供給する圧縮空気を貯留する。このアキュムレータ２０には、後述するエアポンプ３０によって生成された圧縮空気が供給される。また、アキュムレータ２０には、後述する端子４０によって外部から圧縮空気を供給することができる。図２に示すように、アキュムレータ２０は、空圧回路的には、開閉制御弁５０を介してエアサスペンション装置１０の空気ばね１２に接続されている。

アキュムレータ２０は、エアサスペンション装置１０による車両１の車高調整を少なくとも２回行うための圧縮空気を貯留することができる。換言すると、アキュムレータ２０は、空気室Ａ内が大気圧まで減圧された状態から、所定の車両高さで車両ボディＢの重量を支持した通常の使用状態となるまで、の状態変化を２回以上行うことが可能な圧縮空気を貯留可能に設けられている。

エアポンプ３０は、アキュムレータ２０に貯留する圧縮空気を生成する。このエアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動によって駆動される。すなわち、エアポンプ３０は、車両１の走行時等に発生する上下運動による力を駆動源として駆動される。

具体的には、図２に示すように、本実施形態におけるエアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの間に伸縮自在に配されている。エアポンプ３０は、シリンダ３１、ピストン３２、及びロッド３３を備えている。シリンダ３１は有底筒状に形成されている。シリンダ３１は、その一端が車輪Ｗ側に連結されている。ピストン３２はシリンダ３１内に収納されている。ピストン３２は、シリンダ３１内の空間を、ピストン側室Ｒ１とロッド側室Ｒ２とに仕切るとともに、シリンダ３１内壁に沿って往復移動自在に設けられている。また、ピストン３２には、ピストン側室Ｒ１とロッド側室Ｒ２を連通するとともに、ピストン側室Ｒ１からロッド側室Ｒ２への空気の流れを許容し、その反対の流れを阻止する逆止弁３２Ａが配された連通路が形成されている。ロッド３３は、一端が車両ボディＢ側に連結され、他端がシリンダ３１内のピストン３２に連結されている。

更に、ピストン側室Ｒ１には、ピストン側室Ｒ１とシリンダ３１の外側空間を連通するとともに、外側空間からピストン側室Ｒ１への空気の流れを許容し、その反対の流れを阻止する逆止弁３４が配された連通路が形成されている。ロッド側室Ｒ２には、ロッド側室Ｒ２とアキュムレータ２０内の空間を連通するとともに、ロッド側室Ｒ２からアキュムレータ２０側への空気の流れを許容し、その反対の流れを阻止する逆止弁３５が配された連通路が形成されている。このような構成のエアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動が生じると、ピストン側室Ｒ１、ロッド側室Ｒ２を経て空気が圧縮され、アキュムレータ２０に貯留される。

端子４０は、アキュムレータ２０に貯留する圧縮空気を車両１の外部から供給する。すなわち、端子４０は、圧縮空気を外部から供給する際の供給ポートである。端子４０には、車両１の外部の圧縮空気供給源（図示せず）側の端子である外部端子６０が着脱自在に接続される。端子４０は、供給側の外部端子６０を接続することにより、空気供給源からアキュムレータ２０への流路が連通する。これにより、圧縮空気が外部から供給されてアキュムレータ２０に貯留される。図２に示すように、端子４０は逆止弁４０Ａを内蔵している。逆止弁４０Ａは、アキュムレータ２０側からの圧縮空気の流れを阻止する。また、逆止弁４０Ａは、端子４０に外部端子６０が接続されると空気供給源側の圧力によって開放され、アキュムレータ２０側への圧縮空気の流れを許容する。

図２に示すように、開閉制御弁５０は、空気ばね１２とアキュムレータ２０との間に設けられている。開閉制御弁５０は、複数のエアサスペンション装置１０毎に設けられている。各開閉制御弁５０は、３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３と、２つのソレノイドＳ１，Ｓ２を有する３ポート３位置の電磁弁である。開閉制御弁５０は、車両ＥＣＵ等の図示しない制御手段によって制御されて開閉する。開閉制御弁５０は、第１ポートＰ１に空気ばね１２が接続され、第２ポートＰ２にアキュムレータ２０が接続され、第３ポートＰ３が大気開放されている。開閉制御弁５０は、２つのソレノイドＳ１，Ｓ２の一方であるソレノイドＳ１に通電した第１通電状態では、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２とを連通し、アキュムレータ２０から空気ばね１２に圧縮空気を供給可能な状態となる。また、開閉制御弁５０は、２つのソレノイドＳ１，Ｓ２の他方であるソレノイドＳ２に通電した第２通電状態では、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とを連通し、空気ばね１２内の圧縮空気を外部に排出可能な状態となる。更に、開閉制御弁５０は、非通電時には、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２及び第３ポートＰ３との連通を遮断する。

次に、実施形態１の車両１の作用について説明する。
車両１は、空気圧機器としてのエアサスペンション装置１０に供給するための圧縮空気がアキュムレータ２０に貯留される。このアキュムレータ２０に貯留される圧縮空気はエアポンプ３０によって生成される。エアポンプ３０は、車両１の走行時等における上下運動により車両ボディＢと車輪Ｗとの間隔が変化することによって駆動される。このように、車両１は、コンプレッサ等の圧縮空気生成手段を搭載することなく、エアポンプ３０によって圧縮空気を生成可能である。

また、車両１は、端子４０により、車両１の外部からアキュムレータ２０に圧縮空気を供給することも可能である。アキュムレータ２０に外部から圧縮空気を供給する際には、端子４０に外部端子６０を接続する（図２等参照）。これにより、アキュムレータ２０と外部の圧縮空気供給源との連通が確保され、外部から圧縮空気が供給される。また、アキュムレータ２０への圧縮空気の充填が完了したのちには、端子４０と外部端子６０との接続を解除する。この時、端子４０は逆止弁４０Ａを有していることから、アキュムレータ２０内の圧縮空気が外部へ噴出することが防止される。

なお、電動車両である車両１において、アキュムレータ２０への外部からの圧縮空気の供給（補充）は、充電と同時に行うことが好ましい。すなわち、車両１は、コンプレッサ等の圧縮空気供給源とこれに接続された外部端子６０とを、高速道路のサービスエリアやガソリンスタンド、公共駐車場、自宅ガレージ等の車両の保管場所等に設置された充電設備に併設しておくことで、アキュムレータ２０への圧縮空気の補充をバッテリーユニットの充電と同時に行うことができる。この場合、バッテリーユニットへの充電時間に合わせて圧縮空気を補充できればよい。例えば、高速道路のサービスエリアやガソリンスタンド等に設置される急速充電用スタンドによる充電は、１５分〜３０分と比較的短時間で行われる。このような急速充電用の充電設備に圧縮空気供給源としてのコンプレッサを併設する場合、これに合わせた単位時間当たりの供給量が比較的多いコンプレッサが必要である。一方、自宅ガレージ等に設置される普通充電用の充電設備による充電は、５時間以上の長時間充電が行われるのが通常である。このような普通充電用の充電設備に圧縮空気供給源としてのコンプレッサを併設する場合には、単位時間当たりの供給量が比較的少ないコンプレッサでも十分である。

次に、エアサスペンション装置１０による車両１の車高調整について説明する。
車両１を使用する際、例えば、エアサスペンション装置１０を用いて乗車時及び降車時に車高を下げた状態とすることで、乗員の乗降のし易さが向上する。車両１は、アキュムレータ２０が、エアサスペンション装置１０による車高調整を少なくとも２回行うための圧縮空気を貯留することができる。このため、車両１は、例えば、通勤や通院、商業施設等への買い物等に出かける際、出発地と目的地でそれぞれ１回ずつ車高の調整を行うことができる。

車両１の車高調整を行う場合、開閉制御弁５０を用いて空気ばね１２の空気室Ａ内の圧縮空気量を調整する。具体的には、車両１の車高を上げる場合には、開閉制御弁５０のソレノイドＳ１に通電し、第１ポートＰ１と第２ポートＰ２とを連通する。これにより、アキュムレータ２０から空気ばね１２に圧縮空気が供給される。すると、空気室Ａが拡大して空気ばね１２及びダンパ１１が伸長し、車両ボディＢと車輪Ｗとの間隔が大きくなる。このようにして、車両１の車高を、圧縮空気供給前の状態よりも上がった状態とすることができる。

車両１の車高を下げる場合には、開閉制御弁５０のソレノイドＳ２に通電し、第１ポートＰ１と第３ポートＰ３とを連通する。これにより、空気ばね１２から外部に圧縮空気が排出される。すると、空気室Ａが縮小して空気ばね１２及びダンパ１１が収縮し、車両ボディＢと車輪Ｗとの間隔が小さくなる。このようにして、車両１の車高を、圧縮空気排出前の状態よりも下がった状態とすることができる。

以上より、実施形態１の車両１によると、空気圧機器としてのエアサスペンション装置１０に供給する圧縮空気は、アキュムレータ２０から供給される。アキュムレータ２０に貯留される圧縮空気は、エアポンプ３０によって生成される。そして、エアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動によって駆動される。このため、実施形態１の車両１は、従来のようにコンプレッサを搭載することなく、エアサスペンション装置１０に使用する圧縮空気を生成することができる。また、エアポンプ３０は、車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動によって駆動されるので、電力等によって駆動されるコンプレッサと比較して簡易な構成とすることができる。その結果、車両１は、コンプレッサを搭載した車両と比較して、重量の軽減を図ることができる。

したがって、実施形態１の車両１は、重量の増加を抑制することができる。

また、車両１は電動車両である。このため、車両１は、圧縮空気を生成するためのコンプレッサ等の圧縮空気生成手段を搭載する必要がなく、圧縮空気生成手段を駆動するための電力も不要であるので、圧縮空気生成手段を備える場合と比較して、車両における電力消費量を抑制することができる。その結果、電動車両として、より多くの電力を走行用モータの駆動に利用することができるので、航続距離の拡大を図ることができる。また、圧縮空気生成手段を備える場合と比較して、圧縮空気生成手段に係る重量増を回避して軽量化に寄与することができるので、更なる航続距離の向上を図ることができる。

また、実施形態１の車両１は、アキュムレータ２０に貯留する圧縮空気を車両１の外部から供給する供給部としての端子４０を備えている。このため、圧縮空気の不足時等において、圧縮空気を速やかに補充することができる。また、エアポンプ３０による圧縮空気の生成量が、空気圧機器としてのエアサスペンション装置１０による圧縮空気の消費量よりも小さい場合でも、端子４０から随時補充することで、エアサスペンション装置１０を継続的に使用することができる。

また、実施形態１の車両１において、本発明に係る空気圧機器は、車高調整機能を有するエアサスペンション装置１０である。そして、アキュムレータ２０は、エアサスペンション装置１０による車高調整を少なくとも２回行うための圧縮空気を貯留することができる。このため、車両１は、例えば、目的地へ出発する時に１回目の車高調整を行い、目的地を出発する際に２回目の車高調整を行う、といった方法等で使用することにより、エアサスペンション装置の機能を必要十分に発揮することができる。

また、車両１は、エアポンプ３０を車両ボディＢと車輪Ｗとの間に配置したので、エアポンプ３０が車両ボディＢと車輪Ｗとの相対移動を直接的に受けて駆動される構成を採用することができる。これにより、エアポンプ３０の駆動形態を簡易に構成することができ、車両の更なる重量軽減を図ることができる。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態１に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１では、空気圧機器としてエアサスペンション装置を例示したが、本発明に係る空気圧機器はこれに限定されず、他の空気圧機器であってもよい。また、本発明に係る空気圧機器は、例えば、タイヤのように単に圧縮空気が充填されるもの等、圧縮空気を利用するものを広く含むことを意図している。
（２）実施形態１では、車両が空気圧機器としてのエアサスペンション装置を備え、このエアサスペンション装置が車高調整機能を有する形態を例示したが、エアサスペンション装置を備えた場合でも、車高調整機能を有することは必須ではない。
（３）実施形態１では、車両が開閉制御弁を備える形態を例示したが、本発明に係る車両は開閉制御弁を備えることは必須ではない。また、開閉制御弁を備える場合でも、その形態は実施形態１に例示した開閉制御弁に限定されるものではない。更に、本発明に係る車両は、例えば、開閉制御弁に替えて、エアサスペンション装置側からアキュムレータ側への圧縮空気の流れを阻止する逆止弁を備えた形態としてもよい。
（４）実施形態１では、アキュムレータの圧縮空気の貯留量として、エアサスペンション装置による車両の車高調整を少なくとも２回行うことができる量の圧縮空気を貯留することができる形態を例示したが、アキュムレータの内容積や、アキュムレータが貯留可能な圧縮空気の圧力は、上述の実施形態に限定されるものではない。また、アキュムレータがエアサスペンション装置による車両の車高調整を行う場合、アキュムレータの圧縮空気の貯留量としては、１回又は３回以上の車高調整が可能な量であってもよい。
（５）実施形態１では、車両としてバッテリーユニットを有する電動車両を例示したが、本発明に係る車両はこれに限定されない。例えば、本発明に係る車両は、ガソリン車、ディーゼル車等の内燃機関によって駆動する車両やハイブリッド車両であってもよい。また、燃料電池車等の他の形態の電動車両であってもよい。
（６）実施形態１では、エアポンプを車両ボディと車輪との間に配置する形態を例示したが、他の形態、例えば、エアポンプが車両ボディ側に配置され、リンク機構等の動力伝達手段を介して、車輪との相対移動を伝達されて駆動される形態等であってもよい。このように、エアポンプは、車両ボディと車輪との相対移動によって駆動され、アキュムレータに貯留する圧縮空気を生成する限り、その構成や配設位置等は特に限定されない。
（７）実施形態１では、エアポンプとして、ピストンがシリンダ内を往復運動する往復動式のエアポンプを例示したが、本発明に係るエアポンプにおいて、この構成は必須ではない。エアポンプは、例えば、ダイヤフラム型等の他の形態の往復動式ポンプであってもよいし、ベーン型、ギヤ型等の回転式ポンプ等、他の形式のエアポンプであってもよい。なお、本発明に係るエアポンプは、圧縮空気を生成する際の抵抗等のポンプの駆動抵抗が、懸架装置における減衰力の一部として作用する構成であってもよいし、ポンプの駆動抵抗の影響が最小となるような小規模な構成であってもよい。
（８）実施形態１では、車両が、アキュムレータに貯留する圧縮空気を車両外部から供給する供給部としての端子を備える形態を例示したが、本発明の車両において供給部を備えることは必須ではない。

１…車両、１０…エアサスペンション装置（空気圧機器）、１１…ダンパ、１１Ａ…ロッド、１１Ｂ…シリンダ、１２…空気ばね、１２Ａ…チャンバ、１２Ｂ…ダイヤフラム、２０…アキュムレータ、３０…エアポンプ、３１…シリンダ、３２…ピストン、３２Ａ…逆止弁、３３…ロッド、３４，３５…逆止弁、４０…端子（供給部）、４０Ａ…逆止弁、５０…開閉制御弁、６０…外部端子、Ａ…空気室、Ｂ…車両ボディ、Ｒ１…ピストン側室、Ｒ２…ロッド側室、Ｗ…車輪

Claims

圧縮空気が供給される空気圧機器と、
前記空気圧機器に供給する圧縮空気を貯留するアキュムレータと、
車両ボディと車輪との相対移動によって駆動され、前記アキュムレータに貯留する圧縮空気を生成するエアポンプと、
を備えていることを特徴とする車両。
前記車両は、電動車両であることを特徴とする請求項１記載の車両。
前記アキュムレータに貯留する圧縮空気を車両外部から供給する供給部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両。