JPH0470163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車体振動の振幅に対応して、空気ばね
と油圧式緩衝器の減衰力を加減し、車体振動を広
帯域に亘り効果的に抑える、車両の空気ばね式懸
架装置に関するものである。

［従来の技術］ 車両が常に良好な乗り心地を得るためには、懸
架装置として、路面の小さな凹凸により生じる10
Hz程度の微小な振動を遮断し、路面の大きな凹凸
により生じる１Hz程度の大振幅の振動を迅速に減
衰することが望ましい。

しかし、振動を吸収する油圧式緩衝器の減衰力
は、微小な振動を吸収するには小さいほどよく、
大振幅の振動を吸収するには大きいほどよい。油
圧式緩衝器の減衰特性は振動周波数が高くなるに
つれて大きくなるが、１Hz程度の振動に対する減
衰力は極めて小さいので、空気ばねを用いた懸架
装置では、路面の大きな凹凸により発生する１Hz
程度の大振幅の振動を迅速に減衰するのは困難で
あり、空気ばね特有の船酔い現象が起きるという
問題がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、車体振動の
振幅に対応して、空気ばねと油圧式緩衝器の減衰
力を加減し、車体振動を効果的に抑え、常に良好
な乗り心地を得る、空気ばね式懸架装置を提供す
ることにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成は車
軸と車体の間に空気ばねと油圧式緩衝器を結合
し、空気ばねと空気タンクを結ぶ通路に第１の電
磁絞り弁を配設し、油圧式緩衝器の両端の油室を
結ぶ通路に第２の電磁絞り弁を配設し、空気タン
クと空気圧源とを結ぶ通路に車高調整弁を配設
し、車高センサにより検出された検出車高と車高
設定器で設定された設定車高とに基づく制御装置
の出力により、車高調整弁を駆動して空気ばねの
空気量を加減し、かつ第１、第２の電磁絞り弁を
駆動して検出車高と設定車高との偏差が所定値よ
りも大きい時第１、第２の電磁絞り弁を絞り、検
出車高と設定車高との偏差が所定値よりも小さい
時第１、第２の電磁絞り弁を全開にするものであ
る。

［作用］ 車体振動の振幅が所定値よりも大の時は、空気
ばねのばね本体と空気タンクを結ぶ通路を絞り、
かつ油圧式緩衝器の両端油室を結ぶ通路を絞つて
減衰力を大きくし、特に油圧式緩衝器により低周
波大振幅の車体振動を迅速に減衰させる。車体振
動の振幅が所定値よりも小の時は、空気ばねのば
ね本体と空気タンクを結ぶ通路を広げ、かつ油圧
式緩衝器の両端油室を結ぶ通路を広げて減衰力を
小さくし、特に空気ばねにより高周波小振幅の車
体振動を吸収し、良好な乗り心地を得る。

［発明の実施例］ 第１図に全体構成を示すように、車高センサ１
５の検出信号ｈが制御装置３３へ加えられる。一
方、車高設定器２２により設定された車高基準値
h0が制御装置３３へ加えられ、両者の差が所定
値よりも大きい場合は、後述する空気ばねの電磁
絞り弁と油圧式緩衝器の電磁絞り弁の各通路面積
を縮小するように構成される。

さらに詳しく説明すると、第２図に示すよう
に、左右の前輪懸架装置Ａと左右の後輪懸架装置
Ｂとは全く同様に構成される。すなわち、各車輪
を支持する公知のコントロールアームと車体との
間に、懸架シリンダ２とピストン３とからなる油
圧式緩衝器１が配設され、懸架シリンダ２が車体
に、ピストン３のロツド３ａがコントロールアー
ムにそれぞれ結合される。ピストン３により仕切
られる懸架シリンダ２の両端油室は、電磁絞り弁
４により互いに接続される。

車体とコントロールアームとの間に空気ばね５
が支持される。空気ばね５は空気タンク６とダイ
アフラムないしベローズとからなる上下伸縮可能
の空気ばね本体７とを、電磁絞り弁８により接続
して構成される。空気タンク６は導管９、給気弁
１０と排気弁２６からなる車高調整弁Ｃを経て、
空気槽１３または大気へ接続される。つまり、ソ
レノイド１０ａを励磁して給気弁１０を開くと、
空気槽１３から圧縮空気が空気ばね本体７へ加え
られて車高が高くなり、ソレノイド２６ａを励磁
して排気弁２６を開くと、空気ばね本体７の空気
が大気へ解放されて車高が低くなる。

なお、後輪懸架装置Ｂの場合は、左右の後輪の
車高が前輪のそれに比べて、積荷の状態により大
きく変化するので、左右の空気ばね５の空気タン
ク６は、別々の車高調整弁Ｃを経て空気槽１３ａ
または大気に接続される。

また、前輪ブレーキ１７を作動するために、空
気槽１９はブレーキ弁２７、減圧弁２８、リレー
弁１８を経て前輪ブレーキ１７へ接続される。同
様に、空気槽１９がブレーキ弁２７、減圧弁２
８、リレー弁１８を経て後輪ブレーキ１７ａへ接
続される。

各車輪に作用する車体荷重を検出するために、
空気ばね本体７の内部の空気圧を検出する空気圧
センサ１４が設けられ、空気圧センサ１４の検出
信号はAD変換器を経てデジタル信号としてマイ
クロコンピユータ２０へ加えられる。また、各車
輪の車高を検出するために、空気ばね本体７と空
気タンク６などのアクスル上の適当な部分との間
に車高センサ１５が配設され、車高センサ１５の
検出信号はAD変換器を経てデジタル信号として
マイクロコンピユータ２０へ加えられる。

さらに、マイクロコンピユータ２０に空気ばね
本体７の空気圧の基準値を設定するポテンシヨメ
ータと基準値設定信号発生用スイツチからなる空
気圧設定器２１、ポテンシヨメータと基準値設定
信号発生用スイツチとからなる車高設定器２２、
機関回転数センサ２３、車速センサ２４、ブレー
キペダルの操作量を検出するブレーキセンサ２５
の各信号が、AD変換器を経てデジタル信号とし
て加えられる。

停車中に車高設定器２２を操作して車高基準値
を変更した場合は、マイクロコンピユータ２０は
車高センサ１５の信号と車高設定器２２の信号と
に基づいて車高調整弁Ｃを作動し、前輪と後輪の
各空気ばね５の空気量を加減し、車高を車高設定
器２２により設定された車高基準から所定範囲に
維持する。しかし、通常の走行の場合は、車高調
整弁Ｃは作動しない。

マイクロコンピユータ２０は車高センサ１５の
信号と車高設定器２２により設定された車高基準
値とに基づいて、電磁絞り弁８と電磁絞り弁４が
作動する。

第３図に示すように、空気ばね５は空気タンク
６の上端側に小径円筒部６ａを形成し、小径円筒
部６ａの上端壁にベローズからなる空気ばね本体
７の下端部を円筒部６ａを取り囲むように結合し
て構成される。空気ばね本体７の上端部に結合し
た取付板６０に、接続管６１を介して前述した空
気圧センサ１４が接続される。空気タンク６は導
管９、車高調整弁Ｃを経て空気槽１３に接続され
るのは前述したとおりである。

空気タンク６は上端壁に空気タンク６の内方へ
突出する円筒部６９を一体に形成され、ソレノイ
ド８ａが円筒６９を取り囲むように結合される。
円筒部６９に案内支持したステム６８の上端部
に、円筒部６９の上端部を閉鎖する弁板６２が支
持される。円筒部６９の下端部と弁板６２との間
にばね６７が介装される。弁体６２に設けた絞り
通路６３と円筒部６９の通路６５とは、空気ばね
本体７の内部と空気タンク６の内部とを連通す
る。ソレノイド８ａは励磁電流に応じて、弁体６
２をばね６７の力に抗して押し下げ、空気タンク
６の上端壁と弁体６２との間の絞り通路７０の面
積を絞る。

第４図に示すように、油圧式緩衝器１は懸架シ
リンダ２の内部へピストン３を嵌装して室４７と
５０とを仕切り、ピストン３はストツパ５７とス
トツパ５８との間で摺動可能である。ピストン３
に結合したロツド３ａは下方へ突出し、懸架装置
のコントロールアームに結合される。浮動ピスト
ン４６を室４７に嵌装して、懸架シリンダ２の上
端部にガス室４５が形成される。懸架シリンダ２
の上端部に結合したロツド４１は、車体側に連結
される。

室４７から延びる導管４４と室５０から延びる
導管４３との間に、電磁絞り弁４が接続される。
電磁絞り弁４はハウジング５２の内部に導管４４
と導管４３を連通するオリフイス５４を設けら
れ、オリフイス５４の面積を加減するテーパ状の
弁体５５が、ばね５１，５３によりハウジング５
２に支持される。ソレノイド４ａを励磁すると、
弁体５５がばね５３の力に抗してオリフイス５４
へ突出され、通路面積を縮小する。ピストン３の
上下運動に対する室４７と室５０の間の作動油の
過不足を補償するために、浮動ピストン４６はガ
ス室４５の圧力により上下摺動可能である。

第５，６図に示すように、車高センサ１５はポ
テンシヨメータからなるもので、枠と一体のフラ
ンジ１５ａをブラケツト７２にボルト７９により
固定され、軸７８に腕７７を固定支持される。ブ
ラケツト７２の上端部はボルト７１により、前述
した空気ばね本体７の取付板６０に支持される。
一方、ブラケツト７２の下端部から水平に延びる
案内片７２ａを貫通するリンク７５は下端を、ボ
ルト７６により空気タンク６の壁部に固定され
る。リンク７５の上端に支持したピン７３は、腕
７７の長穴７４に係合される。このようにして、
空気ばね本体７の取付板６０と空気タンク６との
相対変位すなわち車高変化は、腕７７の回転運動
に変換され、さらに車高センサ１５のポテンシヨ
メータにより電気信号に変換される。

次に、本発明装置をマイクロコンピユータによ
り制御する場合の作動について説明する。第７，
８図は上述の制御プログラムの流れ図であり、
p11〜p26とp31〜p39は流れ図の各ステツプを示
す。機関の始動キーの操作により演算部分は、
p11とされる。p12で車高基準値h0を自動的に設
定するためと、制御装置の異常動作を防止するた
めにプログラム上で標準の車高基準値h00を設定
しておき、これを仮の車高基準値h0としてロー
ドする。

p13で車速センサ２４により車速を検出し、
p14で車速センサ２４の信号が０であるか否かを
判別する。車速が０でない場合はp19へ進み、車
速が０である場合は、p15で車速が０である状態
がｔ秒間（具体的には２〜５秒程度）持続したか
否かを判別する。これは車両が完全に停止してい
ることを確認し、走行中の車高基準値h0の変更
を禁止するものである。

p15で車速が０である状態がｔ秒間持続してな
い場合はp20へ進み、車速が０である状態がｔ秒
間持続している場合は、p16で車速基準値h0の設
定回路のスイツチが閉じているか否かを判別す
る。このスイツチは自動復帰型のものが好まし
く、車高基準値h0が運転者の意志と関係なく変
化するのを防止する。

p16で車高基準値h0の設定回路のスイツチが閉
じていない場合はp20へ進み、車高基準値h0の設
定回路のスイツチが閉じている場合は、p17で運
転者が車高設定器２２により選択した車高基準値
h0iを読み込み、p18で車高基準値h0iを新たな車
高基準値h0として設定する。このように、車高
基準値h0の設定と変更は停車中だけに行うこと
ができ、バスの場合であれば乗降ステツプを低く
し、トラツクの場合であれば荷台をプラツトホー
ムの高さに合せることができる。

車両の走行中の車高調整（空気ばねの空気量の
加減による車高調整）は行わず、車高変化に対し
て左右の前輪と左右の後輪の４点についての車高
センサ１５の信号に基づいて、空気ばね５の電磁
絞り弁８と油圧式緩衝器１の電磁絞り弁４とを制
御する。

すなわち、p19で右側前輪の車高センサ１５に
より車高h_FLを検出し、p20で後述するライドサブ
ルーチンへ入り、右側前輪の懸架装置における電
磁絞り弁８と電磁絞り弁４を制御する。同様に、
p21で左側前輪の車高センサ１５により車高h_FLを
検出し、p22でライドサブルーチンへ入り、右側
前輪の懸架装置における電磁絞り弁８と電磁絞り
弁４を制御する。次いで、p23で右側後輪の車高
センサ１５により車高h_RRを検出し、p24でライド
サブルーチンへ入り、右側後輪の懸架装置におけ
る電磁絞り弁８と電磁絞り弁４を制御する。p25
で左側後輪の車高センサ１５により車高h_RLを検
出し、p26でライドサブルーチンへ入り、左側後
輪の懸架装置における電磁絞り弁８と電磁絞り弁
４を制御する。次いでp13へ戻り、以下同様のプ
ログラムを繰り返し行う。

第８図に示すように、p13でライドサブルーチ
ンへ入り、p32で車高センサ１５によりばね下か
らばね上までの高さすなわち車高ｈを検出する。
p33で車高センア１５により検出された実車高ｈ
と車高設定器２２により設定された車高基準値
h0との差Δhを求め、p34で実車高ｈと車高基準値
h0との差Δhの絶対値（以下同じ）が所定値Δh0
よりも大きいか否かを判別する。所定値Δh0は具
体的には５mm程度であり、プログラム上で固定さ
れているが、必要により車高基準値h0の場合と
同様に外部から設定できる。

p34で実車高ｈと車高基準値h0との差Δhが所定
値Δh0よりも小さい（車体の振幅が所定値Δh0よ
りも小さい）場合は、p35で空気ばね５の電磁絞
り弁８を全開にし、p36で油圧式緩衝器１の電磁
絞り弁４を全開にする。

p34で実車高ｈと車高基準値h0との差Δhが所定
値Δh0よりも大きい場合は、p37でソレノイド８
ａを励磁して空気ばね５の電磁絞り弁８を絞り、
p38でソレノイド４ａを励磁して油圧式緩衝器１
の電磁絞り弁４を絞る。このように、車体の振幅
が所定値Δh0よりも大きい場合に、電磁絞り弁８
と電磁絞り弁４を絞ることにより、空気ばね５と
油圧式緩衝器１との減衰力を大きくし、これによ
り車体の揺れを抑える。

空気ばね５の電磁絞り弁８は全開にすると、第
９図に線３８Ａで示すような減衰特性を表すのに
対し、電磁絞り弁８を絞ると、線３８で示すよう
に低周波域で比較的大きな減衰力を発揮する。油
圧式緩衝器１の電磁絞り弁４は全開にすると、線
３４Ａで示すような減衰特性を表すのに対し、電
磁絞り弁４を絞ると、線３４で示すように高周波
域で大きな減衰力を発揮する。したがつて、空気
ばねと油圧式緩衝器との相乗効果により振幅の大
きさだけでなく、周波数（振動数）にも対応して
最適な減衰作用が得られる。

なお、上述の実施例では、電磁絞り弁８，４は
通電時通路を絞るが、逆にp35、p36で通電時全
開になり、p37、p38で非通電時通路を絞るよう
に構成してもよい。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、車軸と車体の間に空気
ばねと油圧式緩衝器を結合し、空気ばねと空気タ
ンクを結ぶ通路に第１の電磁絞り弁を配設し、油
圧式緩衝器の両端の油室を結ぶ通路に第２の電磁
絞り弁を配設し、空気タンクと空気圧源とを結ぶ
通路に車高調整弁を配設し、車高センサにより検
出された検出車高と車高設定器で設定された設定
車高とに基づく制御装置の出力により、車高調整
弁を駆動して空気ばねの空気量を加減し、かつ第
１、第２の電磁絞り弁を駆動して検出車高と設定
車高との偏差が所定値よりも大きい時第１、第２
の電磁絞り弁を絞り、検出車高と設定車高との偏
差が所定値よりも小さい時第１、第２の電磁絞り
弁を全開にするものであるから、次の効果が得ら
れる。

空気ばねは高周波域で大きな減衰力を発揮する
一方、油圧式緩衝器は低周波域で大きな減衰力を
発揮するので、両者が相補つて路面からの振動に
対し、低周波から高周波までの広い帯域に亘り優
れた振動減衰能を発揮する。

したがつて、例えば悪路走行の場合に車高を高
く設定すると、車高センサにより検出された瞬間
的な検出車高と車高設定値との差が所定値を超え
ると、空気ばねの電磁絞り弁と油圧式緩衝器の電
磁絞り弁が絞られるので、油圧式緩衝器が低周波
大振幅の振動に対し大きな減衰力を発揮し、大振
幅の振動を迅速に抑え、空気ばね式懸架装置特有
の不快な船酔い現象を抑える。同時に、空気ばね
が高周波小振幅に対し大きな減衰力を発揮する。

一方、良路走行の場合に車高を低く設定する
と、空気ばねの電磁絞り弁と油圧式緩衝器の電磁
絞り弁の絞り量すなわち通路面積が広くなり、空
気ばねと油圧式緩衝器の減衰力が小さくなり、空
気ばね式懸架装置特有の柔かく静かな乗り心地に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気ばね式懸架装置の概
略構成を示すブロツク図、第２図は同装置の全体
構成図、第３図は空気ばねの正面断面図、第４図
は油圧式緩衝器の正面断面図、第５図は車高セン
サの取付状態を示す側面図、第６図は同正面図、
第７，８図は空気ばね式懸架装置を制御するため
のソフトウエアを説明する流れ図、第９図は空気
ばね式懸架装置の特性を説明するための線図であ
る。 Ａ：前輪懸架装置、Ｂ：後輪懸架装置、Ｃ：車
高調整弁、１：油圧式緩衝器、２：懸架シリン
ダ、３：ピストン、４：電磁絞り弁、５：空気ば
ね、６：空気タンク、７：空気ばね本体、８：電
磁絞り弁、１３：空気槽、１５：車高センサ、２
０：マイクロコンピユータ、２２：車高設定器、
３３：制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車軸と車体の間に空気ばねと油圧式緩衝器を
   結合し、空気ばねと空気タンクを結ぶ通路に第１
   の電磁絞り弁を配設し、油圧式緩衝器の両端の油
   室を結ぶ通路に第２の電磁絞り弁を配設し、空気
   タンクと空気圧源とを結ぶ通路に車高調整弁を配
   設し、車高センサにより検出された検出車高と車
   高設定器で設定された設定車高とに基づく制御装
   置の出力により、車高調整弁を駆動して空気ばね
   の空気量を加減し、かつ第１、第２の電磁絞り弁
   を駆動して検出車高と設定車高との偏差が所定値
   よりも大きい時第１、第２の電磁絞り弁を絞り、
   検出車高と設定車高との偏差が所定値よりも小さ
   い時第１、第２の電磁絞り弁を全開にすることを
   特徴とする、空気ばね式懸架装置。