JPH054590Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 ［産業上の利用分野］ 本考案は自動車等の車両及び機械の振動吸収に
用いられるサスペンシヨンのうち、流体を利用し
たものに関する。

［従来の技術］ 空気等の圧縮性流体を利用したサスペンシヨン
は既に自動車等にも広く用いられているが、特に
電子制御装置等と組み合わせてサスペンシヨン特
性を可変にしたシステムを構築することが比較的
容易であるという特長を有するところから、この
点に着目した様々な構成のサスペンシヨンが提案
されている。

流体サスペンシヨンの特性、例えばバネ定数や
サスペンシヨン高さを変更することは、ダイヤフ
ラムにより容積可変とされた密閉容器中の流体の
量を増加又は減少させることにより達成される。
しかし、このような方法では、サスペンシヨンに
掛かる荷重を一定としたときに、バネ定数とサス
ペンシヨン高さは必ず同時に変化することにな
る。このような両者の同時変化は、特に乗り心地
を重視する乗用車や、荷台の高さの変化を嫌うト
ラツク等では、好ましくない現象である。

このような２つの量の変化を独立させるため
に、１つのサスペンシヨン機構に流体サスペンシ
ヨンを２つ設け、各々を独立に制御することによ
り解決するという考えは既に知られているところ
である。ところが、車両の場合に、このように２
つの流体サスペンシヨンを同一車輪に取り付ける
ということはスペース的制約から困難であるた
め、上のリテーナと下のピストンとの間にダイヤ
フラムを内外２重に張り、内部とその外側との２
つの流体室を同軸に配するような構造としてもの
が提案されている（特開昭61−24844号）。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記従来の技術では、ダイヤフラムが上下の部
材の間に全面的に張られているため、サスペンシ
ヨン上下から荷重が掛かつたり流体室の圧力を増
大させたりするとダイヤフラムが外側へ張り出す
ことから、横方向の余裕スペースを必要とする。
これを避けるためには、サスペンシヨンの高さを
変化させることのできる幅を小さくしなければな
らないという欠点がある。また、ダイヤフラムが
２つ用いられているため、シールすべき箇所が多
く、流体の気密上の難点もあつた。

本考案はこれら従来技術の欠点を補い、バネ定
数と車高とを独立に変化させることができ、か
つ、横方向スペースをとらずに車高調整幅が大き
く、更に組立が簡単で信頼性の高い流体サスペン
シヨンを実現したものである。

考案の構成 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためになされた本考案
は、第１図にその構造を模式的に示すように、 いずれも一方が閉端、他方が開端である第1C
１、第2C２及び第3C３の円筒状部材並びに単一
の環帯状のダイヤフラムＤを有し、 第３円筒状部材Ｃ３が第１円筒状部材Ｃ１の内
部にその閉端を第１円筒状部材Ｃ１の閉端に固定
されて同軸に配設され、 第２円筒状部材Ｃ２が第１円筒状部材Ｃ１と第
３円筒状部材Ｃ３との間にその開端を挿入して同
軸に配設され、 ダイヤフラムＤが第１円筒状部材Ｃ１の開端と
第２円筒状部材Ｃ２の開端の間及び第２円筒状部
材Ｃ２の開端と第３円筒状部材Ｃ３の開端との間
の各々に折り返しをつけて連続して掛け渡され、
各々の開端に固定されることにより、第１円筒状
部材Ｃ１と第３円筒状部材Ｃ３とダイヤフラムＤ
とで第１室Ｒ１を、第２円筒状部材Ｃ２と第３円
筒状部材とダイヤフラムＤとで第２室Ｒ２を形成
し、 第１室Ｒ１と該第２室Ｒ２との各々に独立に流
体源を備えたことを特徴とする流体サスペンシヨ
ンをその要旨とするものである。

［作用］ 第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに独立に流体を供給
又は排出し、各々の室の体積又は流体圧力を所定
の関係の下に変化させることにより、車高を一定
にしつつバネ定数を連続的に変化させることがで
き、又逆に、バネ定数を一定にしつつ車高のみを
変化させることもできる。この所定の関係を説明
すると以下の通りである。

流体サスペンシヨンのバネ定数Ｋは次式で定ま
る。

Ｋ＝ｒ・Ｐ・A²／Ｖ＋dA／dx・Pg＋Ｃ ……(1) ここで、ｒ：ポリトロープ指数、Ｐ：絶対内
圧、Ａ：受圧面積、Ｖ：流体室体積、ｘ：ストロ
ーク、Pg：ゲージ内圧（絶対内圧と外圧との
差）、Ｃ：ダイヤフラムの張り剛性、である。

(1)式の右辺第１項は流体室内の圧力変化による
Ｋの変化への寄与項であり、第２項は受圧面積変
化による項であり、第３項はダイヤフラムの伸縮
による項である。

上記構成の流体サスペンシヨンでは、サスペン
シヨン上下に掛かる荷重は第１室Ｒ１と第２室Ｒ
２とで分担されるため、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２
とが並列に配置されたバネと考えられ、全体のバ
ネ定数KTは次式の通り各々の流体室Ｒ１，Ｒ２
によるバネ定数K1，K2の和で表わされる。

KT＝K1＋K2 ……(2) ここで、各々の流体室Ｒ１，Ｒ２のバネ定数は
(1)式で求められるが、その式中の受圧面積Ａは、
各々次式により決定される。

A1＝π・（d1²−d2²）／４ ……(3) A2＝π・d2²／４ ……(4) ここで、d1はほぼ第１円筒状部材Ｃ１の径と
第２円筒状部材Ｃ２の径の平均値、d2はほぼ第
２円筒状部材Ｃ２の径と第３円筒状部材Ｃ３の径
の平均値である。本考案のサスペンシヨンではス
トロークの変化により各円筒状部材の径は変化し
ないため、dA1／dx、dA2／dxはいずれも０と
なみされる。また、ダイヤフラムＤの剛性が流体
の圧縮剛性に比べて大きいときには、(1)式の第３
項は無視し得るため、結局本考案のサスペンシヨ
ンのバネ定数KTは、 KT＝ｒ・P1・A1²／V1＋ｒ・P2・A2²／V2 ……(5) と表わされる。

バネ上重量Ｗは一定であるので、Paを大気圧
とすると、 （P1−Pa）・A1＋（P2−Pa）・A2＝Ｗ の関係より、 P1・A1＋P2・A2＝Ｗ−Pa・（A1＋A2）
（const.） ……(6) という関係が得られる。

(5)，(6)式より、例えばV1，V2を一定にしたま
ま(6)式の関係を維持しつつP1及びP2を帰ること
により、車高を一定にしたままバネ定数を変える
ことが可能である。又逆に、V1，V2を変えるこ
とにより車高を変えても、P1，P2を上記のよう
に変えることによりバネ定数を一定にすることも
できる。

なお、バネ定数を変えるには A1／V1≠A2／V2 であることが必要である。

［実施例］ 本考案を自動車用のエアサスペンシヨンシステ
ムに応用した例を以下に述べる。第２図はシステ
ムの回路図である。本システムは大きく、圧縮空
気給排気系１０、各車輪のサスペンシヨン系２
０，２２，２４，２６、及び高・低圧リザーバタ
ンクを含むリザーバ系３０，３２、に分けられ
る。４つのサスペンシヨン系は左及び右前輪２
０，２２を含む前輪系統２１と左及び右後輪２
４，２６を含む後輪系統２５との２つに分けら
れ、リザーバ系３０，３２はその各々の系統２
１，２５に備えられる。

圧縮空気給排気系１０と前輪系統２１及び後輪
系統２５との間には給気及び排気のための配管１
２，１４が接続され、前輪系統２１と後輪系統２
５との間には前後輪間の荷重分布の差に起因する
圧力差を調整するためのバルブ４０，４２が備え
られる。各車輪のサスペンシヨンの構造・作用は
同じであるため、左前輪のサスペンシヨン系２０
について説明を進める。

サスペンシヨン系２０は、第１空気室５０と第
２空気室５２を有するエアサスペンシヨン本体５
４と、各空気室５０，５２への圧縮空気の給気及
び排気を行うためのレベリングバルブ５６，５
８，６０，６２から成る。各レベリングバルブ５
６，５８，６０，６２はいずれも２位置電磁弁に
より構成され、図示せぬ電子制御装置からの駆動
電流により連通又は遮断のいずれかの状態に置か
れる。エアサスペンシヨン本体５４の前記２つの
空気室５０，５２には各々圧力センサ６４，６６
が備えられ、電子制御装置に圧力信号を送る。エ
アサスペンシヨン本体５４は空気室５０，５２の
他に減衰力可変のシヨツクアブソーバをも備える
ため、減衰力変更のためのアクチユエータ６８を
備える。

エアサスペンシヨン本体５４の主要部の構成を
第３図に詳しく説明する。本エアサスペンシヨン
５４は前述の通り減衰力可変シヨツクアブソーバ
７０を備えるが、これは上方の車体７２側に固定
されるロツド７４と下方の図示せぬサスペンシヨ
ンアーム側に固定される外筒７６とから構成され
る。ロツド７４は外筒７６に対して軸方向に移動
可能である。サスペンシヨン５４は更にシヨツク
アブソーバ７０の減衰力変更のためのアクチユエ
ータ７２を備えるが、これは本考案には直接関係
がないため説明を省略する。

エアサスペンシヨン５４は基本的に、鋼板製円
筒状のアウタケース７８、ロアシリンダ８０、イ
ンナシリンダ８２及び１枚のゴム製環帯状のダイ
ヤフラム８４から構成される。アウタケース７８
とインナシリンダ８２は共に下方を開放され、上
方は閉塞されて互いに同軸に固定され、ブシユ８
６を会して車体７２に固定される。ロアシリンダ
８０は下方をシヨツクアブソーバ７０の外筒７６
に固定され、上方は開放されてアウタケース７２
とインナシリンダ８２の中間に挿入される。アウ
タケース７８の開放端７９、ロアシリンダ８０の
開放端８１及びインナシリンダ８２の開放端８３
の間にはダイヤフラム８４がそれぞれの間に相当
量の折り返しを設けて掛け渡され、各端７９，８
１，８３ではダイヤフラム８４はスチールバンド
により各シリンダ等に気密的に固定される。

アウタケース７８、インナシリンダ８２及びダ
イヤフラム８４により構成される第１空気室５０
には、給排気用の第１エア通路９０がアウタケー
ス７２の側方に設けられる。ロアシリンダ８０、
インナシリンダ８２及びダイヤフラム８４により
構成される第２空気室５２には、給排気用の第２
エア通路９４が上方に設けられる。第２エア通路
９４は上方よりブシユ８６、アウタケース７８の
上端、インナシリンダ８２の上端、シヨツク吸収
用のバウンドストツパ９６を通つて第２空気室５
２に至る。

サスペンシヨン２０の構成は上記の通り、第１
空気室５０と第２空気室５２とを有し、その各々
の空気室に対しては独立にエア通路９０，９４が
設けられているというものである。そのため、前
記考案の作用の欄で述べた関係に基づき、各空気
室５０，５２に対して圧縮空気を供給・排出する
ことによりそれらの圧力・体積を調整すれば、バ
ネ定数又は車高のいずれかを一定に保ちつつ他方
を連続的に変化させることができる。上記のよう
に構成された本実施例のサスペンシヨンシステム
において、各空気室に対して圧縮空気を供給・排
出する方法を次に説明する。

まず、左前輪のサスペンシヨン５４の第１空気
室５０のみに空気を供給する場合には、第２図の
第１空気室用の給気レベリングバルブ５６を開放
位置にし、その他のレベリングバルブ５８，６
０，６２は総て遮断位置にする。このとき、圧縮
空気給排気系１０にて発生された圧縮空気は給気
管１２、レベリングバルブ５６及び第３図のエア
通路９０を経由して第１空気室５０に入る。これ
により、第１空気室５０の内のエア圧力は上昇
し、ダイヤフラム８４及びロアシリンダ８０が下
方に押される。この場合には車高が上昇する。こ
のとき、ダイヤフラム８４には相当量の折り返し
があるため、ロアシリンダ８０を大きく下方へ移
動することが可能であり、車高調整幅が大きくと
れる。

レベリングバルブ５６，６０，６２を遮断し、
レベリングバルブ５８のみを開放すると、第１空
気室５０内の空気はエア通路９０、レベリングバ
ルブ５８、排気管１４を経由して圧縮空気給排気
系１０で大気に放出される。この場合には車高が
低下する。

第２空気室５２へ圧縮空気を給排気する場合
も、レベリングバルブ６０，６２を同様に開放、
遮断して行う。

なお、給気を急速に行いたいときは、圧縮空気
給排気系１０からではなく、リザーバ系３０の高
圧タンクから圧縮空気を供給する。また、各空気
室５０，５２からの排気も圧縮空気給排気系１０
で大気中に排出することなく、リザーバ系３０の
低圧タンクに保存しておけば、高圧タンクへの圧
縮空気の供給をその低圧タンクから行うことによ
り、省エネルギが図れる。

以上の通り、本実施例のサスペンシヨンシステ
ムではサスペンシヨン本体５４に本考案に係るサ
スペンシヨンを用いることにより、２つの空気室
５０，５２の各々に独立に圧縮空気を給・排気す
ることができ、それにより車高とバネ定数を独立
して連続的に変化させることができる。また、横
方向にスペースをとることなく、車高調整及び車
輪振動のストロークを大きくとることができる。
更に、ダイヤフラム８４が１枚であるため、スチ
ールバンドによる固定箇所が少なくて済み、組み
立てが簡単である、及び空気の気密上の信頼性が
高い、という効果も有する。

なお、ダイヤフラムを側面全面に張つた場合と
比較すると、本実施例ではダイヤフラム８４が外
側に露出している部分が比較的小さいため、跳ね
石等による損傷に対して有利であるという効果も
ある。

考案の効果 本考案に係る流体サスペンシヨンでは、一つの
サスペンシヨンユニツト中に２つの流体室が形成
され、この各々の流体室の体積、流体圧力を独立
に変化させることができるため、サスペンシヨン
の高さとバネ定数を別々にかつ連続的に変化させ
ることができる。このとき、ダイヤフラムの祈り
返しがあるために、サスペンシヨンの高さの変化
幅が大きくとれるという効果がある。

また、ダイヤフラムが１つであるため、組立工
程が単純化されるとともに、密閉性に関する信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る流体サスペンシヨンの構
造の模式図、第２図は本考案を実施した自動車の
サスペンシヨンシステムの回路図、第３図は実施
例のエアサスペンシヨンの構造図である。 Ｃ１……第１円筒状部材、７８……アウタケー
ス、Ｃ２……第２円筒状部材、８０……ロアシリ
ンダ、Ｃ３……第３円筒状部材、８２……インナ
シリンダ、Ｄ……ダイヤフラム、８４……ダイヤ
フラム、Ｒ１……第１室、５０……第１空気室、
Ｒ２……第２室、５２……第２空気室。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 いずれも一方が閉端、他方が開端である第１、
   第２及び第３の円筒状部材並びに単一の環帯状の
   ダイヤフラムを有し、 該第３円筒状部材が該第１円筒状部材の内部に
   その閉端を該第１円筒状部材の閉端に固定されて
   同軸に配設され、 該第２円筒状部材が該第１円筒状部材と該第３
   円筒状部材との間にその開端を挿入して同軸に配
   設され、 該ダイヤフラムが該第１円筒状部材の開端と該
   第２円筒状部材の開端の間及び該第２円筒状部材
   の開端と該第３円筒状部材の開端との間の各々に
   折り返しをつけて連続して掛け渡され、各々の開
   端に固定されることにより、該第１円筒状部材と
   該第３円筒状部材と該ダイヤフラムとで第１室
   を、該第２円筒状部材と該第３円筒状部材と該ダ
   イヤフラムとで第２室を形成し、 該第１室と該第２室との各々に独立に流体源を
   備えたことを特徴とする流体サスペンシヨン。