JP4199165B2

JP4199165B2 - Air spring

Info

Publication number: JP4199165B2
Application number: JP2004194923A
Authority: JP
Inventors: 篤史中村
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP2006017202A

Description

本発明は、車両用エアサスペンションに用いるエアスプリングに関する。 The present invention relates to an air spring used for a vehicle air suspension.

従来、トラック等の車両に装着されるサスペンションとして、特許文献１に開示されるように空気弾性を利用して車体を支えるエアサスペンションが知られている。
このエアサスペンションは、エアスプリング，エアタンク，レベリングバルブ等で構成され、エアタンクにはコンプレッサで圧縮されたエアが蓄えられている。
そして、荷重が減少して車高が高くなると、レベリングバルブが作用してエアスプリング内のエアを排出し、また、荷重が増加して車高が低くなると、エアタンクからエアスプリングにエアを供給して車高を一定に保つようになっており、エアスプリングは荷重の変化に応じてばね定数が自動的に変化する。そして、この種のエアスプリングは、キャブエアサスペンションにも用いられている。
特開平１０−１６６８３５号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, as a suspension mounted on a vehicle such as a truck, an air suspension that supports a vehicle body using aeroelasticity as disclosed in Patent Document 1 is known.
The air suspension includes an air spring, an air tank, a leveling valve, and the like, and air compressed by a compressor is stored in the air tank.
When the load decreases and the vehicle height increases, the leveling valve acts to discharge the air in the air spring. When the load increases and the vehicle height decreases, air is supplied from the air tank to the air spring. Thus, the vehicle constant is kept constant, and the spring constant of the air spring automatically changes according to the change of the load. This type of air spring is also used for a cab air suspension.
JP-A-10-166835

このように、従来、車両用エアサスペンションに使用されるエアスプリングは、荷重に応じてばね定数が自動的に変化し、荷重が増加すると硬くなり、荷重が減少すると柔らかくなるというように、任意にばね定数を変化させることができないのが実情であった。
しかし、運転状況やドライバーの好みに応じてエアスプリングのばね定数を任意に変化させることができれば、個々に応じた最適な乗り心地が得られることとなる。 Thus, conventionally, an air spring used for a vehicle air suspension has a spring constant that automatically changes according to the load, becomes hard when the load increases, and softens when the load decreases. The actual situation is that the spring constant cannot be changed.
However, if the spring constant of the air spring can be arbitrarily changed according to the driving situation and the driver's preference, the optimum riding comfort according to the individual can be obtained.

本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、運転状況やドライバーの好みに応じてばね定数を任意に変化させることが可能な車両用エアサスペンションに用いるエアスプリングを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such a situation, and an object thereof is to provide an air spring used for a vehicle air suspension capable of arbitrarily changing a spring constant according to a driving situation and a driver's preference. To do.

斯かる目的を達成するため、請求項１に係るエアスプリングは、エアの給排気で伸縮するゴム製のスプリング本体内部に、基本形状保持用の補強コード層と弾性材とで形成された球状の袋体を装着すると共に、該袋体とコンプレッサまたはエアタンクとの間のエア流路に、切換スイッチの操作で袋体への給排気流路を切り換える切換えバルブを装着し、上記袋体は、スプリング本体の内圧より高圧なエアが給気された高圧状態で、膨張することなく容積を変えずに、スプリング本体の内圧変化に抗して球状の基本形状が保持され、エアの排気による低圧状態で、車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に球状の基本形状が保持され、車両のバウンド状態でスプリング本体内の圧力が高くなった場合にその圧力で潰れ、車両のリバウンド状態でスプリング本体内の圧力が下がった場合に球状の基本形状が保持されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, an air spring according to claim 1 is a spherical spring formed of a reinforcing cord layer for retaining a basic shape and an elastic material inside a rubber spring body that expands and contracts by air supply and exhaust. A bag body is mounted, and a switching valve that switches a supply / exhaust flow path to the bag body by operating a changeover switch is mounted on an air flow path between the bag body and the compressor or air tank. In a high-pressure state where air higher than the internal pressure of the main body is supplied, without changing the volume without expanding, the spherical basic shape is maintained against changes in the internal pressure of the spring body, and in a low-pressure state due to air exhaust When the vehicle is stopped or running normally on a flat road surface, the spherical basic shape is maintained, and when the pressure in the spring body becomes high when the vehicle is bound, it is crushed by the pressure and the vehicle rebounds. Wherein the basic shape of the spherical is retained when the pressure within the spring body is lowered by state.

請求項１に係る発明によれば、運転状況やドライバーの好みに応じた切換スイッチの操作で、袋体に注入，充填する空気圧を調節すればよく、袋体は、スプリング本体の内圧より高圧なエアが給気された高圧状態で、膨張することなく容積を変えずに、スプリング本体の内圧変化に抗して球状の基本形状が保持される。
そして、エアの排気による低圧状態で、車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に球状の基本形状が保持され、車両のバウンド状態でスプリング本体内の圧力が高くなった場合にその圧力で潰れ、車両のリバウンド状態でスプリング本体内の圧力が下がった場合に球状の基本形状が保持されるため、エアスプリングのばね定数を任意に変化させることが可能となり、運転状況やドライバーの好みに応じた最適な乗り心地が得られることとなった。 According to the first aspect of the present invention, the air pressure to be injected and filled into the bag body may be adjusted by operating the changeover switch according to the driving situation and the driver's preference, and the bag body has a pressure higher than the internal pressure of the spring body. In a high-pressure state in which air is supplied, the spherical basic shape is maintained against changes in the internal pressure of the spring body without expanding and without changing the volume.
And, when the vehicle is in a low pressure state due to air exhaust, the spherical basic shape is maintained when the vehicle is stopped or during normal driving on a flat road surface, and the pressure in the spring body becomes high when the vehicle is in a bound state. Since the spherical basic shape is maintained when the pressure in the spring body drops in the vehicle rebound state, the spring constant of the air spring can be changed arbitrarily, depending on the driving situation and driver preference The optimal ride was obtained.

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。
図１乃至図７は請求項１に係る車両用エアサスペンションのエアスプリングの一実施形態を示し、本実施形態はダイヤフラム型のエアスプリングに本発明を適用したもので、図１及び図５は車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に於けるエアスプリング１を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 7 show an embodiment of an air spring of a vehicle air suspension according to claim 1. In this embodiment, the present invention is applied to a diaphragm type air spring. FIGS. The air spring 1 is shown in a stationary state or during normal running on a flat road surface.

而して、エアスプリング１は、ピストン３とゴム膜で成形されたダイヤフラム（スプリング本体）５，エンドプレート７から構成され、ダイヤフラム５の上部はエンドプレート７に、また、ダイヤフラム５の下部はピストン３の頭部に取り付けられている。
そして、エンドプレート７に、エアスプリング１（ダイヤフラム５）にエアを給排気するエアパイプ９が挿着されており、従来のエアサスペンションと同様、当該エアパイプ９のエア流路中に図示しないレベリングバルブとサージタンクが装着され、更にレベリングバルブにエアタンクが接続され、エアタンクにはコンプレッサで圧縮されたエアが蓄えられている。 Thus, the air spring 1 is composed of a piston 3 and a diaphragm (spring body) 5 formed of a rubber film 5 and an end plate 7. The upper part of the diaphragm 5 is the end plate 7, and the lower part of the diaphragm 5 is the piston. 3 is attached to the head.
An air pipe 9 for supplying and exhausting air to and from the air spring 1 (diaphragm 5) is inserted into the end plate 7, and a leveling valve (not shown) is provided in the air flow path of the air pipe 9 as in the conventional air suspension. A surge tank is mounted, an air tank is connected to the leveling valve, and air compressed by the compressor is stored in the air tank.

エアタンク内の圧力は、プレッシャレギュレータによって一定範囲内（常用圧力は一般に約７kgf/cm² とされている）に調整されているが、何らかの原因でエアの圧力が高くなったときの危険を回避するため、セーフティバルブが設けられている。
そして、エアスプリング１の内圧は、標準車高時に於て５〜６kgf/cm² の範囲に設定されているが、従来と同様、荷重が減少して車高が高くなると、レベリングバルブが作用してエアスプリング１内のエアがエアパイプ９，レベリングバルブの排気口から大気に排出され、また、荷重が増加して車高が低くなると、レベリングバルブの作用でエアタンクからエアスプリング１内にエアが供給されるようになっており、このエアの給排気でエアスプリング１が伸縮して車高が一定に保たれるようになっている。 The pressure in the air tank is adjusted within a certain range by the pressure regulator (the normal pressure is generally about 7 kgf / cm ² ), but avoids the danger when the air pressure becomes high for some reason. Therefore, a safety valve is provided.
The internal pressure of the air spring 1 is set in the range of 5 to 6 kgf / cm ² at the standard vehicle height, but as before, when the load decreases and the vehicle height increases, the leveling valve operates. When the air in the air spring 1 is discharged to the atmosphere through the air pipe 9 and the exhaust port of the leveling valve, and the load increases and the vehicle height decreases, the air is supplied from the air tank into the air spring 1 by the action of the leveling valve. The air spring 1 is expanded and contracted by the supply and exhaust of air, so that the vehicle height is kept constant.

而して、本実施形態に係るエアスプリング１は、上述の如き従来と同様の構成に加え、以下の如き特徴を有する。
既述したように図１及び図５は車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に於けるエアスプリング１を示し、図１中、１１はエアスプリング１内のエンドプレート７の裏面側に固着された球状の袋体で、図２に示すように当該袋体１１は、球状の基本形状を保持するナイロン製の補強コード層１３を中間層としてその内外をゴム層１５，１７で覆ったもので、気密性を以ってエンドプレート７に貼着されている。 Thus, the air spring 1 according to the present embodiment has the following characteristics in addition to the configuration similar to the conventional one as described above.
As described above, FIG. 1 and FIG. 5 show the air spring 1 when the vehicle is stopped or during normal driving on a flat road surface. In FIG. 1, 11 is fixed to the back side of the end plate 7 in the air spring 1. As shown in FIG. 2, the bag 11 is formed by covering the inside and outside with rubber layers 15 and 17 with a nylon reinforcing cord layer 13 holding a spherical basic shape as an intermediate layer. Thus, it is stuck to the end plate 7 with airtightness.

そして、エンドプレート７には、袋体１１内に一端が開口するエアパイプ１９が挿着されており、エアパイプ１９の他端側はエアタンクに接続されている。
また、エアパイプ１９には、車室内のインストルメントパネルに装着した切換スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦ操作で袋体１１への給排気流路を切り換える電磁バルブ（切換えバルブ）２３が装着されており、電磁バルブ２３は切換スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦ操作に応じて制御手段２５で開閉制御されるようになっている。 An air pipe 19 having one end opened in the bag 11 is inserted into the end plate 7, and the other end side of the air pipe 19 is connected to an air tank.
Further, the air pipe 19 is equipped with an electromagnetic valve (switching valve) 23 for switching an air supply / exhaust flow path to the bag body 11 by an ON / OFF operation of a changeover switch 21 mounted on an instrument panel in the vehicle interior. The valve 23 is controlled to be opened and closed by the control means 25 in accordance with the ON / OFF operation of the changeover switch 21.

即ち、切換スイッチ２１がＯＮ操作されると、制御手段２５は電磁バルブ２３のエア給気口２７を所定時間に亘って開放させるようになっており、これにより、エアタンクからエアスプリング１の内圧（５〜６kgf/cm² ）より高圧（約７kgf/cm² ）なエアが袋体１１内に給気されて、図１に示すように袋体１１内部は高圧となる。
尚、袋体１１は既述した補強コード層１３によって球状の基本形状が保持されるため、斯様に高圧のエアが吸気されても、袋体１１は一定容積以上にはならない。 That is, when the changeover switch 21 is turned ON, the control means 25 opens the air supply port 27 of the electromagnetic valve 23 for a predetermined time, whereby the internal pressure of the air spring 1 (from the air tank ( 5~6kgf / cm ²⁾ from a high voltage (about 7 kgf / cm ²⁾ air is the air supply to the bag body 11, inner bag 11, as shown in FIG. 1 becomes high.
Since the bag body 11 has a spherical basic shape held by the reinforcing cord layer 13 described above, the bag body 11 does not exceed a certain volume even when such high-pressure air is sucked.

而して、斯様に袋体１１内部が高圧状態にある場合、図３に示すバウンド状態（例えば、車両走行時に段差に乗り上げて、車軸とフレームとの間隔が狭められた状態）でダイヤフラム５内の圧力が高くなっても、或いは図４に示すリバウンド状態（例えば、ブレーキ荷重が前に移って、車軸とフレームとの間隔が広がった状態）でダイヤフラム５内の圧力が下がっても、袋体１１は内部の高圧と補強コード層１３による基本形状の保持によって潰れたり膨張することなく、即ち、その容積を変えることなく球状の基本形状を維持するようになっている。 Thus, when the inside of the bag body 11 is in a high pressure state, the diaphragm 5 in the bound state shown in FIG. 3 (for example, a state where the vehicle rides on a step and the distance between the axle and the frame is narrowed). Even if the pressure in the diaphragm 5 increases or the pressure in the diaphragm 5 decreases in the rebound state shown in FIG. 4 (for example, when the brake load is moved forward and the distance between the axle and the frame is widened), The body 11 is maintained in a spherical basic shape without being crushed or expanded by holding the basic shape by the internal high pressure and the reinforcing cord layer 13, that is, without changing its volume.

一方、斯様にＯＮ状態にある切換スイッチ２１をＯＦＦ状態に切り換えると、制御手段２５は、電磁バルブ２３のエア排気口２９を所定時間に亘り開放して袋体１１内からエアを排気させるようになっており、このエアの排気によって袋体１１は図５に示す低圧状態となる。
そして、この低圧状態に於て、図５に示す車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に、袋体１１は補強コード層１３によって球状の基本形状が保持されるが、図６に示すバウンド状態でダイヤフラム５内の圧力が高くなると、図６の実線で示すように袋体１１がその圧力で潰れて、この場合、袋体１１の容積がダイヤフラム５の空気室容積の一部となるように構成されている。 On the other hand, when the changeover switch 21 in the ON state is switched to the OFF state, the control means 25 opens the air exhaust port 29 of the electromagnetic valve 23 for a predetermined time so as to exhaust air from the bag body 11. The bag body 11 is in a low pressure state shown in FIG.
In this low pressure state, the bag body 11 is held in the spherical basic shape by the reinforcing cord layer 13 during the vehicle stop state shown in FIG. 5 or during normal running on a flat road surface. When the pressure in the diaphragm 5 increases in this state, the bag body 11 is crushed by the pressure as shown by the solid line in FIG. 6, and in this case, the volume of the bag body 11 becomes a part of the air chamber volume of the diaphragm 5. It is configured.

また、袋体１１の低圧状態に於て、図７に示すリバウンド状態でダイヤフラム５内の圧力が下がった場合には、袋体１１は膨張することなく、即ち、容積を変えることなく補強コード層１３によってその球状の基本形状が保持されるようになっている。
本実施形態はこのように構成されているから、荷重が減少して車高が高くなると、レベリングバルブが作用してエアスプリング１内のエアが排出され、また、荷重が増加して車高が低くなると、レベリングバルブの作用でエアタンクからエアスプリング１にエアが供給されて車高が一定に保たれるが、切換スイッチ２１をＯＮ操作すると、既述したようにエアタンクから高圧なエアが袋体１１内に給気されて、図１に示すように袋体１１内部は高圧となる。 When the pressure in the diaphragm 5 decreases in the rebound state shown in FIG. 7 in the low pressure state of the bag body 11, the bag body 11 does not expand, that is, the volume of the reinforcing cord layer does not change. The spherical basic shape is held by 13.
Since the present embodiment is configured as described above, when the load decreases and the vehicle height increases, the leveling valve acts to discharge the air in the air spring 1, and the load increases to increase the vehicle height. When lowered, air is supplied from the air tank to the air spring 1 by the action of the leveling valve, and the vehicle height is kept constant. However, when the changeover switch 21 is turned on, as described above, high-pressure air is discharged from the air tank to the bag body. As shown in FIG. 1, the inside of the bag body 11 becomes a high pressure.

そして、斯様に袋体１１内部が高圧状態にある場合、図３に示すバウンド状態でダイヤフラム５内の圧力が高くなっても、或いは図４に示すリバウンド状態でダイヤフラム５内の圧力が下がっても、袋体１１はその容積を変えることなく球状の基本形状を維持するため、ダイヤフラム５内のエアサスとして作動する空気室容量が図５の低圧時に比し少なくなり、エアサスペンション１のばね定数が上がって硬くなる。 And when the inside of the bag body 11 is in a high pressure state in this way, even if the pressure in the diaphragm 5 increases in the bound state shown in FIG. 3, or the pressure in the diaphragm 5 decreases in the rebound state shown in FIG. However, since the bag body 11 maintains the spherical basic shape without changing its volume, the capacity of the air chamber that operates as the air suspension in the diaphragm 5 becomes smaller than that at the time of the low pressure in FIG. It goes up and hardens.

一方、斯様にＯＮ状態にある切換スイッチ２１をＯＦＦ状態に切り換えると、袋体１１内からエアが排気されて袋体１１は図５の低圧状態となる。
そして、この低圧状態に於て、図５に示す車両停止状態または平坦な路面での通常走行時に、袋体１１は補強コード層１３によって球状の基本形状が保持されるが、図６に示すバウンド状態でダイヤフラム５内の圧力が高くなると、図６の実線で示すように袋体１１がその圧力で潰れて変形するため、図１の高圧状態に比しエアサスとして作動する空気室容量が大きくなるため、エアサスペンション１のばね定数が下がって柔らかくなる。 On the other hand, when the changeover switch 21 in the ON state is switched to the OFF state, air is exhausted from the bag body 11 and the bag body 11 enters the low pressure state shown in FIG.
In this low pressure state, the bag body 11 is held in the spherical basic shape by the reinforcing cord layer 13 during the vehicle stop state shown in FIG. 5 or during normal running on a flat road surface. When the pressure in the diaphragm 5 is increased in this state, the bag body 11 is crushed and deformed by the pressure as shown by the solid line in FIG. 6, so that the air chamber capacity that operates as an air suspension becomes larger than in the high pressure state in FIG. Therefore, the spring constant of the air suspension 1 is lowered and becomes soft.

このように本実施形態は、切換スイッチ２１のＯＮ／ＯＦＦ操作で袋体１１内部を高圧状態と低圧状態とに切り換えることでエアスプリング１のばね定数を変更できるように構成したので、運転状況やドライバーの好みに応じエアスプリング１のばね定数を任意に変化させて、個々に応じた最適な乗り心地が得られることとなった。
尚、上記実施形態では、ダイヤフラム型のエアスプリングに本発明を適用したが、その他、従来周知のベローズ型や複合型のエアスプリングに本発明を適用することも可能であるし、エアタンクに代え、コンプレッサから直接袋体１１に高圧のエアを給気させてもよい。 As described above, the present embodiment is configured so that the spring constant of the air spring 1 can be changed by switching the inside of the bag body 11 between the high pressure state and the low pressure state by the ON / OFF operation of the changeover switch 21. The spring constant of the air spring 1 is arbitrarily changed according to the driver's preference, and the optimum riding comfort according to each individual can be obtained.
In the above embodiment, the present invention is applied to a diaphragm type air spring. However, the present invention can also be applied to a conventionally known bellows type or composite type air spring, and instead of an air tank, High pressure air may be supplied directly to the bag body 11 from the compressor.

また、膨張体の形状や取付位置も上記実施形態に限定されず、切換えバルブも上記電磁バルブ２３に限定されるものではない。 Further, the shape and mounting position of the expansion body are not limited to the above embodiment, and the switching valve is not limited to the electromagnetic valve 23.

袋体内部が高圧状態にある請求項１の一実施形態に係るエアスプリングの断面図である。Bag interior is a sectional view of an air spring according to an embodiment of claim 1 which is in a high pressure state. 袋体の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of a bag. バウンド状態のエアスプリングの断面図である。It is sectional drawing of the air spring of a bound state. リバウンド状態のエアスプリングの断面図である。It is sectional drawing of the air spring of a rebound state. 袋体内部が低圧状態にある請求項１の一実施形態に係るエアスプリングの断面図である。Bag interior is a sectional view of an air spring according to an embodiment of claim 1 which is in a low pressure state. バウンド状態のエアスプリングの断面図である。It is sectional drawing of the air spring of a bound state. リバウンド状態のエアスプリングの断面図である。It is sectional drawing of the air spring of a rebound state.

Explanation of symbols

１エアスプリング
３ピストン
５ダイヤフラム
７エンドプレート
９，１９エアパイプ
１１袋体
１３補強コード層
１５，１７ゴム層
２１切換スイッチ
２３電磁バルブ
２５制御手段
２７エア給気口
２９エア排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air spring 3 Piston 5 Diaphragm 7 End plate 9, 19 Air pipe 11 Bag body 13 Reinforcement cord layer 15, 17 Rubber layer 21 Changeover switch 23 Electromagnetic valve 25 Control means 27 Air supply port 29 Air exhaust port

Claims

A spherical bag formed of a reinforcing cord layer for maintaining a basic shape and an elastic material is mounted inside a rubber spring body that expands and contracts by air supply and exhaust,
A switching valve for switching the air supply / exhaust flow path to the bag body by operating the changeover switch is mounted on the air flow path between the bag body and the compressor or air tank,
The bag body
In a high-pressure state in which air higher than the internal pressure of the spring body is supplied, without changing the volume without expanding, the spherical basic shape is maintained against changes in the internal pressure of the spring body,
When the vehicle is in a low pressure state due to air exhaust, the spherical basic shape is maintained when the vehicle is stopped or during normal driving on a flat road surface, and when the pressure in the spring body becomes high when the vehicle is bound, the vehicle collapses with that pressure. An air spring for an air suspension characterized in that a spherical basic shape is maintained when the pressure in the spring body drops in the rebound state .