JPH0583499U - 空気ばね装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば、低周波の空気ばね装置上部側共振域
に対して減衰効果を発揮させ、もってこの共振域付近で
のフワフワ動等の不快な振動を抑制することを目的とす
る。 【構成】 ピストン１２内部にダイヤフラム２１を設け
て上部側空気室２２と下部側空気室２３とを画成し、空
気室２２を空気室１３と連通すると共に、空気室２３に
ダイヤフラム２１を上・下変位させるアクチュエータ２
４を設ける一方、車両の上・下方向の振動状態を検出す
る振動状態検出手段と、検出された振動状態に対応して
アクチュエータ２４を駆動制御する制御手段とを備えて
構成し、車体の上・下速度が大きくなる低周波の車体共
振域付近で、空気ばね装置２０による減衰力を付加し
て、フワフワ動等の不快な振動を抑制できるようにし
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、構造体を構成する上側及び下側の２つの物体間、例えば車両の車体 側と車輪側との間等に介装される空気ばね装置に関し、特に、振動の減衰効果を 持たせた空気ばね装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、車両用サスペンション装置として、図６に示すようなものがある（実願 平３−１９２６８号公報参照）。 即ち、車体フレーム１に固定されたブラケット２に一端が軸支され、中間部に 車輪３の車軸４が連結されたアーム５の他端は、上端部が車体フレーム１に軸支 されたショックアブソーバ６の下端部に軸支される。前記車体フレーム１とアー ム５のショックアブソーバ６の軸支部近傍部位との間には、空気ばね装置７が介 装される。この空気ばね装置７の後述する空気室は図示しない空気源と配管８を 介して連結される。この配管８には空気ばね装置７を使って静的に車高を調整す るためのレベリングバルブ９が介装される。このレベリングバルブ９の弁体切換 軸９ａに連結されるリンク１０はアーム５の中間に一端部が連結されるロッド１ １の他端部に連結される。

【０００３】 以上のような車両用サスペンション装置における前記空気ばね装置として、図 ７に示すようなものがある（実開昭６４−５６３０３号公報参照）。 即ち、この図において、空気ばね装置７は、上記車輪３側即ち、アーム５に固 定される金属製の中空のピストン１２と、該ピストン１２上部に固定され、車体 側即ち、上記車体フレーム１に固定される。内部に空気室１３を設けた伸縮自在 なラバー製の中空のベローズ１４とから構成される。

【０００４】 前記ベローズ１４の下端部には底部が開放された凹部１４ａが形成され、該凹 部１４ａの内周にピストン１２の上端部外周が挿入され、凹部１４ａとピストン １２上端部とは止め具１５によって締結される。ベローズ１４の上面には開口部 １４ｂが形成され、該開口部１４ｂには金属製の蓋体１６が固定取付されている 。この蓋体１６には前記空気源からの配管８と接続される空気ポート１７が形成 される。又、蓋体１６の内面中央部にはバウンドストッパ１８が固定取付される 。

【０００５】 そして、車体フレーム１から振動が加わり、例えば、蓋体１６が下方に変位す ると、この変位に伴う空気室１３の内部圧力上昇が生じ、これによってばね力を 生じ、その反力により、振動が緩和、吸収される。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の空気ばね装置にあっては、次のような問題点 があった。 車体は、その重量と空気ばね装置のばね定数で決定される固有振動数付近で共 振を生じる。この共振は、図６に示したショックアブソーバ６によって抑制する ようになっているが、図８の点線で示すように低周波の車体（ばね上）共振域付 近で振動のピークが生じ、フワフワ動等の不快な振動が発生してしまう。

【０００７】 尚、図８の振動伝達率（Ｚ₁ ／Ｚ₀ ）において、Ｚ₀ は車輪（ばね下）変位（ 入力）、Ｚ₁ は車体（ばね上）変位（応答）である。 かかる不快な振動の発生の例を、図９に基づいて説明する。 車体（ばね上）共振域付近では、図に示すように、車輪（ばね下）変位（入力 ）Ｚ₀ に対して、車体（ばね上）変位（応答）Ｚ₁ は約９０°の位相で遅れる。

【０００８】 この時、空気ばね装置は、車輪（ばね下）〜車体（ばね上）相対変位Ｚ₀ −Ｚ ₁ に応じた容積変化Ｖを生じていることになる。 この容積変化Ｖにより、空気ばね装置の内圧変化を生じ、これがばね力として 車体（ばね上）に運動を生じさせる。例えば、車体（ばね上）が下から上に行く 過程で、図に示す押し上げ力が大きく（＋側）なるので、車体（ばね上）の振動 振幅を大きくすることになるのである。

【０００９】 かかる不都合を解消するには、上記ショックアブソーバ６を硬く設定すること により、上記フワフワ動等の不快な振動を抑制できるが、これでは高周波域での 振動抑制に不利な状況となる。 この結果、車両の乗り心地が悪くなり、運転快適性が低下するため、運転疲労 の原因となり、安全性にも悪影響が生じる。

【００１０】 そこで、本考案は上記に鑑みてなされたものであり、例えば、低周波の空気ば ね装置上部側共振域に対して減衰効果を発揮させ、もってこの共振域付近でのフ ワフワ動等の不快な振動を抑制することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の空気ばね装置は、中空のピストンと、該ピストン上部に固定され内部 に空気室を設けた伸縮自在な中空のベローズとからなり、構造体を構成する上側 及び下側の２つの物体間に介装される空気ばね装置において、前記ピストン内部 にダイヤフラムを設けて該ダイヤフラムにより画成される上部側空気室と下部側 空気室とを設け、該上部側空気室を前記ベローズ内の空気室と連通すると共に、 前記下部側空気室に前記ダイヤフラムを上・下変位させるアクチュエータを設け る一方、前記構造体の上・下方向の振動状態を検出する振動状態検出手段と、該 検出手段により検出された振動状態に対応して前記アクチュエータを駆動制御す る制御手段とを備えて構成した。

【００１２】 前記構造体の上・下方向の振動状態を検出する振動状態検出手段は、構造体の 上側物体の上・下速度を検出する速度検出手段或いは構造体の上側物体と下側物 体の相対変位を検出する相対変位検出手段により構成することができる。

【００１３】

【作用】

上記の構成では、次のようにして、空気ばね装置における、例えば車輪（ばね 下）〜車体（ばね上）相対変位に応じた容積変化量を故意に変え、空気ばね装置 の出力をばね力から減衰力に近いものに変えて、共振振幅を小さくする。 即ち、車体の上・下加速度、即ち、上・下変位を検出してこれを積分すること により、車体の上・下速度が検出される。この上・下速度の信号に基づいて空気 ばね装置のダイヤフラムを変位させ、空気ばね装置における車輪（ばね下）〜車 体（ばね上）相対変位に応じて本来生じる容積変化量を故意に変化させる。これ によって、空気ばね装置の内圧変化は、車輪（ばね下）〜車体（ばね上）相対変 位に応じた変化とは異なったものとなる。この結果、例えば、車体（ばね上）が 下から上に行く過程で引下げ力（−）が作用するようになる。

【００１４】 この場合、車体の上・下速度に応じてダイヤフラムの変位量を制御するので、 前記引下げ力は車輪（ばね下）〜車体（ばね上）相対速度に応じた力に近く、言 わば減衰力（振動抑制力）として作用するため、車体（ばね上）の振動振幅を小 さくすることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面に従って詳細に説明する。 尚、図１において、図７と同一要素のものには同一符号を付して説明を簡単に する。 図１において、空気ばね装置２０は、車輪側に固定される金属製の中空のピス トン１２と、該ピストン１２上部に固定され、車体側に固定される、内部に空気 室１３を設けた伸縮自在なラバー製の中空のベローズ１４とを含んでなる構成は 従来と同様である。

【００１６】 従来と異なる点は、前記ピストン１２内部にダイヤフラム２１を設けて該ダイ ヤフラム２１により画成される上部側空気室２２と下部側空気室２３とを設け、 該上部側空気室２２を前記ベローズ１４内の空気室１３と連通すると共に、前記 下部側空気室２３に前記ダイヤフラム２１を上・下変位させるアクチュエータ２ ４を設ける一方、構造体としての車両の上・下方向の振動状態を検出する振動状 態検出手段と、該検出手段により検出された振動状態に対応して前記アクチュエ ータ２４を駆動制御する制御手段とを備えて構成した点にある。

【００１７】 即ち、ピストン１２の上端筒部１２Ａの上端内周部には筒状部材３０の上端部 が溶接等によって固着される。この筒状部材３０の下端部はピストン１２の上端 筒部１２Ａ内に延び開放される。筒状部材３０の下端開放部には前記ダイヤフラ ム２１が配設され、該ダイヤフラム２１は止め具３１によって筒状部材３０の下 端開放部外周に締結固定される。これにより、ピストン１２内部に上部側空気室 ２２と下部側空気室２３とが画成される。

【００１８】 アクチュエータ２４は電磁式のものであり、ピストン１２底壁内面に、周壁に 開口部２５ａを有する筒状の支持部材２５を介して載置支持される。そして、か かるアクチュエータ２４は、ボディ２６と、該ボディ２６内部に配設された電磁 石２７と、該電磁石２７の内側に形成された貫通孔２８に軸受３２を介してスラ イド自由に挿通支持された鉄心となる作動ロッド２９とから構成される。この作 動ロッド２９の先端部は前記ダイヤフラム２１の下面中心部に連結される。作動 ロッド２９にはその中心軸に沿って貫通され細径の連通孔２９ａが形成されてお り、該連通孔２９ａによって上部側空気室２２と下部側空気室２３とを連通して 、上部側空気室２２と下部側空気室２３の圧力が静的に同一に保つようにしてあ る。

【００１９】 前記ピストン１２の上端筒部１２Ａの上壁には通気孔１２ａが開口される。 次に、前記振動状態検出手段と制御手段の構成を図２に基づいて説明すると、 振動状態検出手段は、車両の上側物体としての車体の上・下速度を検出する速度 検出手段により構成される。本実施例では、この速度検出手段として、車体の上 ・下加速度を検出する手段３４と、検出された上・下加速度を積分して上・下速 度に比例した信号を出力する積分回路３５とから構成される。

【００２０】 制御手段を構成する制御回路３６には、前記加速度検出手段３４から出力され る検出信号の入力手段３７と、前記積分回路３５と、積分回路３５から出力され る信号に基づいて空気ばね装置２０のアクチュエータ２４の駆動を制御する制御 信号を発生するアクチュエータ駆動手段３８とが設けられている。 次に、係る構成の作用について説明する。

【００２１】 車体側の上・下変位を生じると、該変位によって空気ばね装置２０の蓋体１６ の上・下変位を生じ、この変位によってベローズ１４側の空気室１３及び上側空 気室２２に圧力変化（空気ばね装置の内圧変化）が生じ、従来では、これがばね 力として車体（ばね上）に運動を生じさせる。 上記の構成では、次のようにして、空気ばね装置２０における車輪（ばね下） 〜車体（ばね上）相対変位に応じた容積変化量を故意に変え、空気ばね装置の出 力をばね力から減衰力に近いものに変えて、共振振幅を小さくする。

【００２２】

【外１】

【００２３】 即ち、車体の上・下速度が大きくなる低周波の車体共振域付近で、空気ばね装 置２０による減衰力が付加され、フワフワ動等の不快な振動を抑制でき（図８の 実線参照）、もって、車両の乗り心地を良好に保て、運転快適性が向上するため 、運転疲労の原因を除去することができ、安全性にも寄与する。 又、上記の構成によると、空気ばね装置２０におけるばね反力の低減は、ばね 定数の低減となり、ショックアブソーバによる減衰係数比が大きくなり、制振性 も高まる。

【００２４】 次に、本考案の他の実施例を図４に基づいて説明する。 この実施例は、車両の上・下方向の振動状態を検出する振動状態検出手段を、 車両の車体（ばね上）と車輪（ばね下）の相対変位を検出する相対変位検出手段 ３９により構成したものである。 この場合、制御手段を構成する制御回路４０には、前記車体（ばね上）と車輪 （ばね下）の相対変位を検出する相対変位検出手段３９から出力される検出信号 の入力手段４１と、この入力手段４１からの検出信号により低周波域の信号を抽 出するローパスフィルタ４２と、該ローパスフィルタ４２から出力される信号に 基づいて空気ばね装置２０のアクチュエータ２４の駆動を制御する制御信号を発 生するアクチュエータ駆動手段４３とが設けられている。

【００２５】 かかる構成においても、車体の上・下速度が大きくなる低周波の車体共振域付 近、空気ばね装置２０による減衰力が付加され、フワフワ動等の不快な振動を抑 制できる。 尚、車両の車体（ばね上）と車輪（ばね下）の相対変位を検出する手段として 、図５に示すように車体の加速度検出手段４４と車輪（ばね下）の加速度検出手 段４５とを設け、各検出手段４４，４５から夫々出力される検出信号の入力手段 ４６，４７と、この入力手段４６，４７からの検出信号が入力されるローパスフ ィルタ４８，４９と、各ローパスフィルタ４８，４９から出力される信号に基づ いて車体の加速度と車輪の加速度との差を演算する手段５０と、アクチュエータ 駆動制御信号発生手段４３とを設けるようにしても良い。

【００２６】 尚、本考案は実施例の構成に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範 囲に基づいて種々の変更が可能である。

【００２７】

【考案の効果】

本考案は以上説明したように、空気ばね装置のピストン内部にダイヤフラムを 設けて該ダイヤフラムにより画成される上部側空気室と下部側空気室とを設け、 該上部側空気室をベローズ内の空気室と連通すると共に、前記下部側空気室に前 記ダイヤフラムを上・下変位させるアクチュエータを設け、構造体の上側物体の 上・下速度或いは構造体の上側物体と下側物体の相対変位等の構造体の上・下方 向の振動状態に対応して前記アクチュエータを駆動制御する構成としたから、例 えば、車両の車体側と車輪側との間に介装される空気ばね装置では、車体の上・ 下速度が大きくなる低周波の車体共振域付近で、空気ばね装置２０による減衰力 が付加され、フワフワ動等の不快な振動を抑制でき、もって、車両の乗り心地を 良好に保て、運転快適性が向上するため、運転疲労の原因を除去することができ 、安全性にも寄与する等の利点を奏する実用的効果大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る空気ばね装置の一実施例を示す
断面図

【図２】 同上実施例の制御ブロック図

【図３】 同上実施例の作用を説明する図

【図４】 他の実施例の制御ブロック図

【図５】 更に他の実施例の制御ブロック図

【図６】 従来の車両用サスペンション装置の概略図

【図７】 従来の空気ばね装置の一例を示す断面図

【図８】 従来と本考案の空気ばね装置の特性を示す図

【図９】 従来の欠点を説明する図

【符号の説明】

１２ ピストン １３ 空気室 １４ ベローズ ２０ 空気ばね装置 ２１ ダイヤフラム ２２ 上部側空気室 ２３ 下部側空気室 ２４ アクチュエータ ３４ 加速度検出手段 ３５ 積分回路 ３６ 制御回路 ３９ 相対変位検出手段 ４０ 制御回路 ４４ 加速度検出手段 ４５ 加速度検出手段

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空のピストンと、該ピストン上部に固
   定され内部に空気室を設けた伸縮自在な中空のベローズ
   とからなり、構造体を構成する上側及び下側の２つの物
   体間に介装される空気ばね装置において、前記ピストン
   内部にダイヤフラムを設けて該ダイヤフラムにより画成
   される上部側空気室と下部側空気室とを設け、該上部側
   空気室を前記ベローズ内の空気室と連通すると共に、前
   記下部側空気室に前記ダイヤフラムを上・下変位させる
   アクチュエータを設ける一方、前記構造体の上・下方向
   の振動状態を検出する振動状態検出手段と、該検出手段
   により検出された振動状態に対応して前記アクチュエー
   タを駆動制御する制御手段とを備えて構成したことを特
   徴とする空気ばね装置。
2. 【請求項２】 前記構造体の上・下方向の振動状態を検
   出する振動状態検出手段は、構造体の上側物体の上・下
   速度を検出する速度検出手段により構成してなる請求項
   １記載の空気ばね装置。
3. 【請求項３】 前記構造体の上・下方向の振動状態を検
   出する振動状態検出手段は、構造体の上側物体と下側物
   体の相対変位を検出する相対変位検出手段により構成し
   てなる請求項１記載の空気ばね装置。