JPH03177633A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車用サスペンション等に使用される空
気ばねに関するものである。

〔従来の技術〕

従来例としては、ピストンロッドを尚えたシリンダとア
ウターシェルとの間にダイヤフラムを取付けて内部に空
気室を設け、この空気室を主空気室としてさらにこれと
は別個に副空気室を設け（別置型）、あるいはこの空気
室を区分して主空気室と副空気室を形成し、副空気室と
主空気室とを連通させ、雨空気室の連通接続を開又は閉
にするようにした空気ばねが知られている。これらは、
雨空気室間に介在させたバルブの回転位置を正確に制御
することによりばね定数の２〜３段階の多段階切換を行
うものである。

〔解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来技術では、ばね定数の多段階切換を
行う構造が複雑で、しかも連続的にはね定数を変化させ
ることができないという不都合があった。

そこで、この発明は、簡単な構造で、ばね定数を連続的
に変化させることができる空気ばねを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を遠戚するため、この発明は、空気室内に空
気室への空気の給排とは別個に行われる流体の給排によ
り膨張、縮小する膨張体を設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、空気室内に設けた膨張体を膨張さ
せれば、空気室内の体積が小さくなって空気室の内部空
気圧が上昇し、ばね定数は大きくなり、反対に膨張体を
縮小させれば空気室内の体積が大きくなりばね定数は小
さくなる。このような膨張体の膨張および縮小は段階的
ではなく連続的に行えるため、空気室内の体積を連続的
に可変とすることができ、従って、空気ばねのばね定数
を連続的に変化させることができる。

〔実施例〕

以下にこの発明の好適な実施例を図面を珍魚にして説明
する。

第１図に示す第１実施例は、第１部材としてのアウター
シェル１と第２部材としてのシリンダ２との間にダイヤ
フラム３を取付けて内部に空気室４を設け、アウターシ
ェル１に空気の給排口５を設けるとともに圧力センサ６
を設けである。また、アウターシェル１にはアウターシ
ェルロッド７を形成してあり、このアウターシェルロッ
ド７にその両端をかしめリング８．９で密封して取付け
られた膨張体１０を設け、アウターシェルロッド？内に
は流体通路１１を形成し、膨張体１０内へ流体の給排を
行えるようになっている。符号１２は流体通路１１に連
通ずる流体の給排口を示す。この第１実施例において、
空気室４内に設置した膨張体１０の内圧を変化させれば
、空気室４内の体積を連続的に変化させることができ、
その結果ばね定数を連続的に可変とすることができる。

なお、この第１実施例の空気ばねを自動車の足回りに使
用した場合、膨張体１０が膨張すると空気室４の山部空
気圧が上昇して車高が上がるので圧力センサ６で空気圧
を検知し、空気圧が一定になるように給排口５から空気
を排気して制御し、反対の場合には給排口５がら空気を
吸気するようにするのが好ましい。

第２図に示す第２実施例は、空気室４を隔壁１３により
２室に区分し、シリンダ２側を主空気室（ダイヤフラム
３を室壁の一部とする室）２４に、アウターシェル１側
を副空気室１４に形成した。

また、隔壁１３に２室を連絡する通路１５を設け、この
通路１５に膨張体１０を設けたものである。

この第２実施例において、シリンダ２はピストンロッド
１６を備え、これら両者でショックアブソーバを構成し
ている。このピストンロッド１６にかしめリング８．９
を介して膨張体１０を密封して取付け、ピストンロッド
１６に流体通路１１を形成してあり、この通路１１の先
端側を給排口１２としである。なお、符号１７．１８は
ダイアフラム３を取付けるためのかしめリングである（
第１図も同様である）。なおまた、第２図において、空
気の給排口５はコンプレッサからの圧縮空気を給排し、
例えば車高調整等を行う。第３図および第４図は通路１
５の個所の変形例の詳細をそれぞれ示す断面図であり、
膨張体１０の膨張具合により通路１５の開口面積を連続
的に変化させることができる。第３図および第４図に示
す通路１５０個所の変形例は、通路１５の開口周壁端に
膨張体１０が当たって傷つくのを防止するように、テー
パをつけたり、円筒を設けたりして工夫したものである
。第５図に示すグラフは、通路１５の開口面積と膨張体
１０の内圧との関係を示すものであり、膨張体１０の膨
張具合によりばね定数を連続的に可変とすることができ
る。

第６図に示す第３実施例は、ピストンロッド１６の個所
に膨張体ｌＯを設けずに、アウターシェル１にロッド１
９を設け、このロッド１９に膨張体１０を設けたものを
示す。

第７図に示す第４実施例では、膨張体１０を内側に膨張
するタイプのものを使用したものを示し、通路１５に設
けた筒体２０に膨張体ＩＯをかしめリング８．９で取付
けた。流体通路１１は隔壁１３に形成した。第８図は第
４実施例における通路１５の個所の拡大断面図である。

第９図に示す第５実施例は、第２部材に形成したシリン
ダ２の内室２Ａに挿入されるアウターシェルロッド７を
第１部材としてのアウターシェルｌに形成し、このアウ
ターシェルロッド７の内室２Ａ内に挿入された個所に膨
張体１０を取付けたものを示す。この第５実施例では、
例えば空気室４内の空気圧が設定値以下になった場合（
例えばダイヤフラムの破れ等により空気が漏洩した場合
）には、流体の給排口１２から流体通路１１を介して圧
力流体を膨張体１０内へ注入することにより、膨張体１
０を膨張させてシリンダ２の内室２Ａの内周面に圧接さ
せ、これによりアウターシェル１とシリンダ２との間の
距離を一定に保つことができ、車高の変化を抑えること
が可能となる。なお、膨張体１０内の圧力流体として基
体を用いる場合には、空気ばねの空気室４内の空気圧の
低下により両者間には差圧が生じるため、新たに圧力流
体を膨張体１０内に注入しなくとも、膨張体ＩＯを自動
的に膨張させることも可能である。また、勿論、シリン
ダ２の内室２Ａは、空気洩れ等のない通常の状態では副
空気室として機能し、この副空気室（内室２Ａ）と主空
気室（空気室４の内室２Δを除いた残余の部分）との間
の連絡通路のＯＬ開口面積膨張体１０の膨張具合により
調整して、空気ばねのばね定数を連続的に変化させるこ
とができる。また、車体姿勢変化が予測されるときに膨
張体１０を膨張させてシリンダ２を把持し、車体の姿勢
変化を強制的に規制するようにすることもできる。なお
、シリンダ２の内室２Ａの形状あるいはアウターシェル
ロッド７の形状はテーパ形状に形成しても差し支えない
。

第１Ｏ図に示す第６実施例は、第５実施例と同様の機能
を果たすものであり、膨張体１０をシリンダ２の内室２
Ａ側に内側に膨らむように取付け、この膨張体１０を膨
張させてアウターシェルロッド７を把持するようにした
ものである。この第６実施例も、第５実施例と同様に空
気室４内の空気圧が設定値以下になった場合に膨張体１
０を膨張させて車高を一定に保つ安全装置として機能す
るのみならず、内室２Ａを副空気室として主空気室との
通路の開口面積、従ってばね定数を連続的に変化させる
機能および車体の姿勢変化を強制的に規制する機能も果
たす。

なお、第５及び第６実施例では、第１部材のアウターシ
ェル１にアウターシェルロッド７を形成したが、第２部
材をシリンダ２で形成せず、第２部材にアウターシェル
ロッド７と同様のロッドを形成し、第１部材のアウター
シェルｌにシリンダ２と同様のシリンダを形成し、それ
ぞれのロッド又はシリンダに膨張体１０を取付けても良
い。

また、以上のすべての実施例において膨張体１０へ給排
する流体は、気体（空気等）であっても液体（オイル等
）であっても良い。

また、従来例として説明した別置型の空気ばねであって
もこの発明を適用できる。例えば、第１図に示すアウタ
ーシェル１に給排口５とは別個に連絡口を形成し、別置
の副空気室とこの連絡口とを通路で連絡し、主空気室と
なる空気室４と通路及び副空気室の全体を空気室どして
も良い。すなわち、第１部材とこれと相対的に接近離隔
し得る第２部材との間にダイヤフラム３を取付け−Ｃ室
壁の少なくとも一部とする密閉された空気室の概念には
、図示する一体型における空気室４のみならず別置型の
通路を含む複数の室も含まれる。また、通路は１つの空
気室４を隔壁１３で主空気室と副空気室に区分したとき
隔ｒｉ＋！１３に形成されるもののみならず、主空気室
と別置の副空気室とを連絡する通路も含まれる。なお、
空気室は３以上に区分しても良い。

第１１図に示す第７実施例は、アウターシェル１に中空
のピストンロッド３０の先端をシリンダ２内へ挿入され
るように取付けるとともに、シリンダ２の上下端内部に
第１及び第２シリンダ３１゜３２を固定しである。ピス
トンロッド３０は第１シリンダ３１の個所でスライド可
能にシールされている。また、ピストンロッド３０内に
は電極棒３３（＋）を挿入してあり、ピストンロッド３
０内体をマイナスの電極に構成し、電極棒３３とピスト
ンロッド３０の間には絞り通路３４を形成しである。ピ
ストンロッド３０の先端側外周面に連結部材３５を取付
け、この連結部材３５に２つの筒状可撓膜体３６．３７
の夫々一端側を折り返して取付けである。連結部材３５
の個所の詳細は第１２図に示す通りであり、電極棒３３
には絶縁体４２を設けである。各筒状可撓膜体３６．３
７の他端側は、夫々用１．第２シリンダ３１．３２に取
付けである。また、ピストンロッド３ｏの筒状可撓膜体
３６が連結部材３５に取付けられた個所近傍に連通孔３
８を形成しである。この連通孔３８と絞り通路３４の下
端開口とにより、筒状可撓膜体３６．３７の各室が連通
される。筒状可撓膜体３６内と第１シリンダ３１内とは
連通し、筒状可撓膜体３７内と第２シリンダ３２内とも
連通している。これらの室とピストンシリンダ３０内に
は電気粘性流体３８が封入しである。なお、第２シリン
ダ３２にはフリーピストン４０を設けてあり、電気粘性
流体３９が封入された室と反対の室にはガス４１を封入
しである。マイナスの電極となるピストンロッド３０の
アウターシェル１側とプラスの電極となる電極棒３３の
アウターシェル１側とには夫々リード線（図示せず）を
接続し、両電極に電圧を印加できるようにしである。両
電極に電圧が印加されると電気粘性流体３９の粘度が電
圧に応じて高くなり、この結果として電気粘性流体３９
の流動抵抗、ひいては振動減衰力の堆加をもたらすこと
ができる。また、両電極に印加する電圧を可変にするこ
とにより、電気粘性流体３９の流動抵抗を可変にするこ
とができる。なお、両電極のプラス、マイナスは逆であ
っても良く、電源は直流、交流いずれでも可能である。

この第７実施例における膨張体１０は第４図に示すもの
と同様に通路１５の個所に設けてあり、細部の構造は第
６図に示すものと同様に流体通路１１を備えたロッド１
９の先端に設けたものである。

第１３図に示すグラフは、電気粘性流体３９の粘性と印
加電圧との関係を示すものである。

第１４図ないし第１８図は両電極（ピストンロッド３０
．電極棒３３）の変形例を示し、第１４図及び第１５図
はピストンロッド３０の先端に一対のスリット溝４３を
形成しく先割れ構造）、このスリット溝４３の一部を連
通孔３８に形成したものである。第１６図はピストンロ
ッド３０と電極棒３３の全体形状又は先端側の形状を矩
形状に形成し、連結部材３５を円筒形状に形成したもの
を示す。第１７図及び第１８図では、矩形状と円筒形状
との組合せを示す。なお、両電極の形状は、その他種々
の形状に形成することも可能である。

第１９図に示す第８実施例は、第８実施例に示すシリン
ダ２の形状を変え、シリンダ２の構造を簡単にしたもの
である。このシリンダ２内と主空気室２４とを連通させ
て主空気室２４の容積を増し、ばね定数をより低くする
ようにしても良い。

第２０図に示す第９実施例は、ピストンロッド３０　（
プラスの電極）を使用し、このピストンロッド３０に第
１．第２シリンダ３１．３２の替わりに第１．第２取付
部材３１’、３２’を取付け、ガス４１の封入を廃止し
、シリンダ２に円筒部材４３を取付け、この円筒部材４
３にピストンロッド３０を押入した。この円筒部材４３
がマイナスの電極となる。このような構造にすることで
、サスペンションの伸張時及び圧縮時にもフリクション
が発生しなくなる。また、シリンダ２に連通孔４４を形
成し、主空気室２４とシリンダ２内とが連通し、筒状可
撓膜体３６．３７の相互に加わる外圧を等しくするとと
もに、主空気室２４の容積を増大した。なお、この連通
孔４４の開閉を制御することによりシリンダ２内を第２
の副空気室として利用することもできる。

第２１図に示す第１０実施例は、隔壁１３にシリンダ２
内に設けたガイド４５内に挿入される筒４６を設け、こ
の筒４６に蛇腹部材４７の一端を取付けである。蛇１１
１部材４７の他端はガイド４５の下端に取付けられた第
１電極部材４８に取付けである。この第１電極部材４８
の孔に第２電極部材４９の突起４９′が挿入され、突起
４９′と第１電極部材４８の孔の内周面との間に絞り通
路３４を形威しである。第２電極部材４９には連通孔４
４が形成してあり、フリーピストン４０の上側の室と蛇
腹部材４７内の室とが連通されていて、これら室内に電
気粘性流体３９が封入されている。

第１．第２電極部材４８．４９の間には絶縁体４２を設
けである。この実施例ではガス４１を補助ばねとして利
用することができる。なお、蛇腹部材４７の座屈防止用
のガイド４５と筒４６との摺動部にベアリングを組込む
と低フリクションで横剛性を得ることができる。

第２２図に示す第１Ｉ実施例は、第１１図に示す第７実
施例における筒状可撓膜３６．３７の外面がシリンダ２
の内周面に接触するように構成したものであり、このよ
うな構成により横剛性が増加する。

第２３図に示す第１２実施例は、膨張体１０をピストン
ロッド３０に一体的に取付け、このロッド３０に第１電
極部材４８を取付けである。第２電極部材４９はシリン
ダ２の密閉筒体から構成し、この中に粘性流体３９を封
入した。ｍｌ、第２電極部材４８．４９間には絶縁体４
２を介在させ、ピストン［１ツド３０にも絶縁体４２を
設けた。この実施例ではピストンロッド３０は電極を構
成しない。絞り通路３４は、第２４図及び第２５図に示
すように絶縁体４２を分割し、それらの間に形成した。

なお、第１．第２電極４８．４９の他の構成例としては
、第２６図に示すように、第７実施例とこの第１２実施
例とを組合せたものであっても良い。この例では、第１
電極部材４８に該当するものを単にピストン５０とし、
第２電極部材４９を単にシリンダ２の密閉筒体とした。

第２７図に示す第１３実施例は、ピストンロッド３０を
第１電極（＋）とし、第２電極部材４９をシリンダ２の
筒体に設けた。ピストン５０の下部室（ガス４１は封入
されない）は補助ばね室５１に構成し、この補助ばね室
５１に空気の給排制御を行い内圧を可変にすることによ
り補助ばね定数を切換えることもできる。画電極（ピス
トンロッド３０．第２電極部材４９）の短絡防止のため
に第２４図に示すような絶縁体４２をピストンロッド３
０に取付けても良い。

〔効果〕

以上説明したように、この発明によれば、空気室内に空
気室への空気の給排とは別個に行われる流体の給排によ
り膨張、縮小する膨張体を設けたので、膨張体の膨張具
合により空気室内の体積を連続的に変化させることがで
き、ばね定数を連続的に変えることができる。また、ば
ね定数を連続的に切り換える構造そのものは極めて簡単
であり、低コストで実現できる。空気室を複数室に区分
するとともにこれらの空間を連絡する通路を設け、この
通路に膨張体を設けて膨張体の膨張、縮小により通路の
開口面積を変化させるようにしたものにあっては、簡単
な構造で効果的にばね定数を連続的に切り換えることが
できる。さらに、第１部材及び第２部材のいずれか一方
にシリンダを形成し、他方に前記シリンダの内室へ抑大
するロッドを設けるとともに、シリンダとロッド間に膨
張体を設けて膨張体の膨張時にシリンダ又はロッドをつ
かむようにしたものでは、ばね定数を連続的に切り換え
るのみならず、空気室内の空気圧が設定値以下になった
場合に膨張体が膨張して車高を一定に保つ安全装置とし
て機能することができるとともに、車体姿勢変化、例え
ばロールやノーズダイブ等が予測されるときには、膨張
体を膨張させてシリンダ又はアウターシェルロッドを關
むことにより車体の姿勢変化を強制的に規制することも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す断面図、第２図は
第２実施例を示す断面図、第３図および第４図は第２図
における通路の変形例をそれぞれ示す断面図、第５図は
通路の開口面積と膨張体の内圧との関係を示すグラフ、
第６図は第３実施例を示す断面図、第７図は第４実施例
を示す断面図、第８図は第４実施例における通路の拡大
断面図、第９図は第５実施例を示す断面図、第１０図は
第６実施例を示す断面図、第１１図は第７実施例を示す
断面図、第１２図は第１１図の部分的拡大−部破断図、
第１３図は電気粘性流体の粘性と印加電圧との関係を示
すグラフ、第１４図は電極の変形例を示す横断面図、第
１５図は第１４図Ａ−Ａ′線断面図、第１６図ないし第
１８図は電極の種々の形状を示す横断面図、第１９図は
第８実施例を示す断面図、第２０図は第９実施例を示す
断面図、第２１図は第１０実施例を示す断面図、第２２
図は第１１実施例を示す断面図、第２３図は第１２実施
例を示す断面図、第２４図は第１２実施例の第１電極部
材の平面図、第２５図は第２４図Ｂ−Ｂ’線断面図、第
２６図は電極の他の構成例を示す断面図、第２７図は第
１３実施例を示す断面図である。 ｌ・・・アウターシェル（第１部材）、２・・・シリン
ダ（第２部材）、 ３・・・ダイヤフラム、 ４・・・空気室、　　１０・・・膨張体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１部材とこれと相対的に接近離隔し得る第２部材
   との間にダイヤフラムを取付けて室壁の少なくとも一部
   とする密閉された空気室を設けた空気ばねにおいて、 空気室内に空気室への空気の給排とは別個に行われる流
   体の給排により膨張、縮小する膨張体を設けたことを特
   徴とする空気ばね。 ２、空気室を複数室に区分するとともにこれらの空間を
   連絡する通路を設け、この通路に膨張体を設けて膨張体
   の膨張、縮小により通路の開口面積を変化させることを
   特徴とする請求項１に記載の空気ばね。 ３、第１部材及び第２部材のいずれか一方にシリンダを
   形成し、他方に前記シリンダの内室へ挿入するロッドを
   設けるとともに、シリンダとロッド間に膨張体を設けて
   膨張体の膨張時にシリンダ又はロッドをつかむことを特
   徴とする請求項１に記載の空気ばね。