JP4168372B2 - エアサスペンション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両等に用いられ、圧縮空気の反発力を利用したエアサスペンション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等のサスペンション装置において、懸架ばねとして空気ばねを使用し、空気ばねの空気室内に、ポンプおよび給排制御バルブ等によって圧縮空気を給排することにより、車高を調整できるようにしたエアサスペンション装置が知られている。エアサスペンション装置によれば、積載荷重に応じて空気ばねの空気室内の圧縮空気を給排して、ばね力を調整することにより、積載荷重の増減にかかわらず、常に一定の車高を維持することができる。
【０００３】
従来のエアサスペンション装置の一例について、図7を参照して簡単に説明する。図7に示すように、従来のエアサスペンション装置1は、空気ばね2と筒型の油圧緩衝器3とを組合わせたものであり、アッパピストン4に、ダイヤフラム5を介して油圧緩衝器3を挿入して内部に空気室6を形成し、油圧緩衝器3のピストンロッド7をアッパピストン4の底部に連結したものである。
【０００４】
油圧緩衝器3は、油液を封入したシリンダ8内に、ピストンロッド7が連結されたピストン9を摺動可能に嵌装し、ピストン9に、オリフィスおよびディスクバルブ等からなる減衰力発生機構10,11を設けたものである。
【０００５】
この構成により、空気室6内の圧縮空気の反発力によって車体を支持し、ばね上(車体側)、ばね下(車輪側)間の振動を油圧緩衝器3によって減衰する。そして、エアポンプ、アキュムレータ、給排制御弁、車高センサ、コントローラ等からなる圧縮空気給排手段(図示せず)によって、空気室6内の圧縮空気を給排することにより、車高を調整することができ、また、積載荷重に応じてばね力を調整して、常に一定に車高を維持することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のエアサスペンション装置1では、次のような問題がある。空気ばね2は、その特性上、通常位置から伸び側へストロークする際、金属ばねに比してばね力が小さくなる。このため、車両の旋回時、加減速時等において、車体のローリング、ピッチング等の姿勢変化が起こりやすくなり、走行安定性および乗り心地の面で問題を生じる。特に、ＲＶ(レクリエーショナルビークル)等の車高が高い車両においては、重心位置が高いため、車体の姿勢変化が大きくなる傾向があるので、走行安定性の見地から車体の姿勢変化を抑制することが重要である。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、伸び側のストロークに対して、ばね力を大きくすることができ、車体の姿勢変化を抑制することができるエアサスペンション装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、空気ばねと、筒型の油圧緩衝器とからなり、前記空気ばねは、前記油圧緩衝器のピストンロッド側に結合された略有底円筒状のアッパピストンと、一端部が前記アッパピストンの開口端に結合されて他端部が前記油圧緩衝器のシリンダ側に結合されたダイヤフラムとで形成された空気室を有するエアサスペンション装置において、
前記油圧緩衝器のシリンダ側に、前記アッパピストンの内周面に摺動可能に嵌合して前記空気室を画成する画成部材を結合し、前記油圧緩衝器のストローク位置に応じて、通常は、前記内周面と前記画成部材との間に通路が形成されて前記空気室が一体となり、前記空気ばね及び前記油圧緩衝器が所定長さを超えて伸び側にストロークしたとき、前記通路が遮断されて前記空気室が分割されるようにしたことを特徴とする。
このように構成したことにより、ストローク位置に応じて、空気ばねの空気室が分割され、ばね定数が大きくなって大きなばね力が発生する。
なお、本明細書中の「空気」という用語は、空気のみを意味するものではなく、空気以外の気体を含み、広く気体一般を示す意味で用いている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、図7に示す従来例と同様の部分には、同一の符号を付す。
本発明の第1実施形態について、図1、図2および図5を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るエアサスペンション装置12は、空気ばね2および筒型の油圧緩衝器3とを組合わせたものである。
【００１０】
空気ばね2は、略有底円筒状のアッパピストン4の開口端に、略円筒状のダイヤフラム5の一端部を結合し、内側に折り返されたダイヤフラム5の他端部に、油圧緩衝器3のシリンダ8を挿入、結合して、内部に空気室6を形成している。空気室6内には、圧縮空気が封入されている。
【００１１】
油圧緩衝器3は、油液が封入されたシリンダ8内にピストン9が摺動可能に嵌装されており、ピストン9によってシリンダ8内がシリンダ上下室8A、8Bの2室に画成されている。ピストン9には、ピストンロッド7の一端が連結され、ピストンロッド7の他端側は、シリンダ8の上端部に装着されたロッドガイド(図示せず)およびオイルシール(図示せず)に挿通されて、シリンダ8の外部へ延出されている。シリンダ8の底部側には、フリーピストン13が嵌装されて、シリンダ8の底部にガス室8Cが形成されており、ガス室8C内には高圧ガスが封入されている。
【００１２】
ピストン9には、シリンダ上下室8A,8B間を連通させて、これら2室間の油液の流動を制御して減衰力を発生させるオリフィスおよびディスクバルブ等からなる減衰力発生機構10,11が設けられている。
【００１３】
油圧緩衝器3のシリンダ8の上端部には、円筒状の画成部材14が取付けられている。画成部材14は、内筒15および外筒16を有する二重筒構造であり、内筒15がシリンダ8の上端部に気密的に結合され、外筒16がアッパピストン4の開口側の小径部18の内周面に摺動可能に嵌合されおり、画成部材14によって空気室6がアッパピストン4の底部側の上部室6Aとダイヤフラム5側の下部室6Bとに画成されている。
【００１４】
画成部材14の外筒16には、上部室6Aと下部室6Bとを連通させる連通孔17（通路）が設けられている。連通孔17は、通常は、上部室6A内に開口して上部室6Aと下部室6Bとを連通させ、エアサスペンション装置12が、図1に示す通常位置から、伸び側に所定長さLを超えてストロークしたとき、アッパピストン4の小径部18によって閉塞されるように配置されている(図2参照)。
【００１５】
エアサスペンション装置12は、油圧緩衝器3のシリンダ6の下端部に設けられた取付部19がサスペンション装置のばね下(車輪)側に連結され、アッパピストン4の底部およびピストンロッド7の先端部20がばね上(車体)側に連結されて車両に装着される。また、空気ばね2には、空気室6内の圧縮空気を給排制御するための給排制御弁、アキュムレータ、ポンプ、車高センサおよびコントローラ等からなる給排手段(図示せず)が接続されている。
【００１６】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
エアサスペンション装置12は、空気ばね2の空気室6内に封入された圧縮空気の反発力によって車体を支持し、また、ばね上、ばね下間の振動を油圧緩衝器3によって減衰する。なお、画成部材14の外筒16がアッパピストン4の小径部18に常時嵌合してシリンダ8を案内するので、エアサスペンション装置12の横方向の剛性を高めることができる。
【００１７】
油圧緩衝器3は、ピストンロッド7のストロークにともなうピストン9の移動によって生じるシリンダ上下室8A、8B間の油液の流動を減衰力発生機構10,11によって制御して減衰力を発生させる。このとき、ピストンロッド7の侵入、退出によるシリンダ8内の容積変化をガス室8C内の高圧ガスの圧縮、膨張によって補償する。
【００１８】
そして、給排手段によって、空気ばね2の空気室6内に圧縮空気を給排することにより、車高を調整することができ、また、積載荷重に応じてばね力を調整して、常に一定の車高を維持することができる。
【００１９】
通常、車両の直進時には、エアサスペンション装置12の振幅が小さく、伸び側のストロークは、所定長さLに達しないので、上部室6Aと下部室6Bとは連通孔17によって互いに連通されている。この状態では、空気室6全体の圧縮空気の反発力によって、路面の凹凸による振動および路面の突起を乗越える際の衝撃を充分に吸収することができ、良好な乗り心地を得ることができる。
【００２０】
また、車両の旋回時、加減速時には、旋回内側、加速時の前輪側および減速時の後輪側に装着されたエアサスペンション装置12の伸び側へのストロークが所定長さLを超え、図2に示すように、連通孔17がアッパピストン4の小径部18によって閉塞されて、空気室6が上部室6Aと下部室6Bとに分割される。この状態では、エアサスペンション装置12の伸び側へストロークに対して、上部室6Aの容積は増大し、下部室6Bの容積は減少する。これにより、伸び側へのストロークに対する、空気室の容積変化の割合が増大して、ばね定数が大きくなる。その結果、伸び側のストロークに対して、大きなばね力を作用させることができ、車体の姿勢変化を抑制して、車両の走行安定性を高めることができる。
【００２１】
このとき、例えば図5(ａ),(ｂ),(ｃ)に示すように、連通孔17の形状を適当に設定することにより、伸び側のストロークに対するばね定数の変化を急激にしたり、緩やかにしたり、適宜設定することが可能である。
【００２２】
次に、本発明の第2実施形態について図3、図4および図6を参照して説明する。なお、上記第1実施形態に対して、同様の部分には同一の符号を付して、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２３】
第2実施形態に係るエアサスペンション装置21では、画成部材14の外筒16は、内筒15よりも軸方向に短く、図3に示す通常位置において、外筒16の先端がアッパピストン4の小径部18から所定長さLをもって離間されている。そして、エアサスペンション装置21が、図3に示す通常位置にある場合には、画成部材14の外筒16とアッパピストン4の小径部18との隙間22（通路）によって、空気室6の上部室6Aと下部室6Bとが互いに連通され、図4に示すように、通常位置から伸び側へ所定長さLを超えてストロークしたとき、外筒16がアッパピストン4の小径部18に摺動可能に嵌合して、画成部材14によって空気室6が上部室6Aと下部室6Bとに分割されるようになっている。
【００２４】
このように構成したことにより、上記第1実施形態と同様、エアサスペンション装置21の振幅が小さく、伸び側のストロークが所定長さLに達しない場合には、上部室6Aと下部室6Bとが隙間22によって互いに連通されるので、空気室6全体の圧縮空気の反発力によって、振動および衝撃を充分に吸収することができ、良好な乗り心地を得ることができる。
【００２５】
また、エアサスペンション装置21の伸び側へのストロークが所定長さLを超えた場合には、図4に示すように、外筒16が小径部18に嵌合して、空気室6が上部室6Aと下部室6Bとに分割されるので、ばね定数が大きくなり、ストロークに対して大きなばね力を作用させることができ、車体の姿勢変化を抑制して、車両の走行安定性を向上させることができる。
【００２６】
このとき、例えば図6(ａ),(ｂ)に示すように、画成部材14の外筒16の先端部に適当形状の切欠23を設けることにより、伸び側のストロークに対するばね定数の変化を急激にしたり、緩やかにしたり、適宜設定することが可能である。
【００２７】
なお、上記第1および第2実施形態では、一例として空気ばねと油圧緩衝器とを一体に組合わせたものについて説明しているが、本発明は、これに限らず、空気ばねと油圧緩衝器を別体としたものについても、空気ばねのストロークに対して空気室を分割する画成部材を適宜設けることにより、同様に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1の発明に係るエアサスペンション装置によれば、ストローク位置に応じて、空気ばねの空気室が分割され、ばね定数が大きくなって大きなばね力が発生するので、車体の姿勢変化を抑えて走行安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1実施形態に係るエアサスペンション装置の通常位置にある状態を示す縦断面図である。
【図２】図1に示すエアサスペンション装置が伸び側にストロークした状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第2実施形態に係るエアサスペンション装置の通常位置にある状態を示す縦断面図である。
【図４】図3に示すエアサスペンション装置が伸び側にストロークした状態を示す縦断面図である。
【図５】図1に示すエアサスペンション装置の画成部材に設けられる連通孔の形状の例を示す図である。
【図６】図3に示すエアサスペンション装置の画成部材に設けることができる切欠形状の例を示す図である。
【図７】従来のエアサスペンション装置の縦断面図である。
【符号の説明】
2 空気ばね
6 空気室
12,21 エアサスペンション装置

Claims (1)

1. 空気ばねと、筒型の油圧緩衝器とからなり、前記空気ばねは、前記油圧緩衝器のピストンロッド側に結合された略有底円筒状のアッパピストンと、一端部が前記アッパピストンの開口端に結合されて他端部が前記油圧緩衝器のシリンダ側に結合されたダイヤフラムとで形成された空気室を有するエアサスペンション装置において、
   前記油圧緩衝器のシリンダ側に、前記アッパピストンの内周面に摺動可能に嵌合して前記空気室を画成する画成部材を結合し、前記油圧緩衝器のストローク位置に応じて、通常は、前記内周面と前記画成部材との間に通路が形成されて前記空気室が一体となり、前記空気ばね及び前記油圧緩衝器が所定長さを超えて伸び側にストロークしたとき、前記通路が遮断されて前記空気室が分割されるようにしたことを特徴とするエアサスペンション装置。

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