JPH07286636A - エアスプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ばね定数を自動的に変化させることができる
ようにして良路ではばね上が安定した乗り心地が、悪路
では軟らかい乗り心地が得られるというように、路面状
況に応じて常に快適な乗り心地及び良好な操縦安定性が
得られるようにし、しかも複雑かつ高価な電子制御等を
行う必要がなく、構造が極めて簡易なエアスプリング装
置を得ることである。 【構成】 ダイヤフラム室２ｃの下方にロアタンク３を
設け、その中央部に中空のシリンダ３を設け、該シリン
ダ３の中に夫々第２のダイヤフラム１２、第３のダイヤ
フラム１３により弾性的に支持された小径プレート４、
大径プレート５を設けて第１の圧力室２１と第２の圧力
室２２を形成し、これらの圧力室内の圧力の差が、車輛
の高周波振動時と低周波振動時とで生じるようにしてダ
イヤフラム室１１ｃとロアタンク室２ｃとの連通状態を
変化させてエアスプリング装置１のばね定数を自動的に
変化させるようにした構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エアスプリング装置に
係り、特にダイヤフラム室の下方に設けたロアタンクと
その中央部に設けたシリンダ内の一対のダイヤフラムで
夫々弾性的に支持された小径プレートと大径プレートと
の間の間隙を、圧力差を利用して車輛の高周波振動の場
合と低周波振動の場合とで変えることで、ばね定数を自
動的に変化させることができるようにして良路では硬
く、悪路では軟らかい乗り心地が得られるというよう
に、路面状況に応じて常に快適な乗り心地及び良好な操
縦安定性が得られるようにし、しかも複雑かつ高価な電
子制御等を行う必要がなく、構造が極めて簡易なエアス
プリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、観光バス、長距離バス、大型トラ
ックの一部、高級乗用車等の車輛には、軟らかな乗り心
地が得られるエアスプリング装置が採用されているが、
構造の簡単なものでは、エアスプリング装置の伸縮自在
なダイヤフラムの容積は一定であり、路面状況に応じて
ばね定数を変えるということは不可能であった。

【０００３】このため、悪路での乗り心地を重視した設
計にすると、良路でのばね定数が小さ過ぎて車輛がピッ
チング又はローリングにより揺れ過ぎたりして快適な乗
り心地及び良好な操縦安定性が得られず、また逆に良路
での乗り心地を重視した設計にすると、悪路でのばね定
数が大き過ぎてごつごつ感が出て快適な乗り心地が得ら
れないという欠点があった。

【０００４】一方このような欠点を解消するため、一部
の高級なエアスプリング装置においては、ダイヤフラム
の外部に特定の容積を有する補助タンクを設け、該補助
タンクとダイヤフラムとの間に電磁弁を配置して、該電
磁弁をコンピュータにより開閉制御して、軟らかい乗り
心地が欲しいとき（車輛の高周波振動時）には該電磁弁
を開いてダイヤフラム室と補助タンク室とを連通させて
エアスプリングとしての容積を増大させ、またばね上が
安定した乗り心地が欲しいとき（車輛の低周波振動時）
には該電磁弁を閉じてダイヤフラム室と補助タンク室と
の連通を遮断してエアスプリングとしての容積を減少さ
せるようにしたエアスプリング装置が実用化されてい
る。

【０００５】しかしこのような電子制御を伴なう高級な
エアスプリング装置では、各種のセンサやマイクロコン
ピュータ、電磁弁、アクチュエータ等のかなり高価な部
品を多く必要とし、コストが高く付くという欠点があ
り、特に高級な車種にしか使用できないという不具合が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、伸縮自在な第１のダイヤフラム
と、該第１のダイヤフラムの下部に固着され第１のダイ
ヤフラムのダイヤフラム室の容積よりも小さい容積をも
つロアタンク室を備えたロアタンクと、該ロアタンクの
中央部に一体的に設けられダイヤフラム室とロアタンク
室とに連通するように天井板の中央部に絞り効果を有す
るオリフィスが形成され外周付近に大径の連通穴が形成
されると共に底板の中央部に大径の連通穴が形成され外
周付近に絞り効果を有するオリフィスが夫々形成された
中空のシリンダと、該シリンダの天井板にオリフィスを
囲むように固着された第２のダイヤフラムにより弾性的
に支持されて天井板との間に第１の圧力室を形成する上
下動可能な小径プレートと、シリンダの底板に形成され
たオリフィスを囲むように底板に固着された第３のダイ
ヤフラムにより弾性的に支持され中央部に底板の連通穴
と同様の連通穴が形成され底板との間に第２の圧力室を
形成する上下動可能な大径プレートとを備え、該大径プ
レートと小径プレートとの間に広狭変化する間隙を形成
し、第１の圧力室と第２の圧力室との圧力の差により小
径プレートと大径プレートとの間の間隙を変化させて高
周波振動の場合と低周波振動の場合とでダイヤフラム室
とロアタンク室との連通状態を変化させることでばね定
数を変化させるように構成することによって、良路走行
時のようにばね上が安定した乗り心地が欲しいときには
エアスプリングとしての容積が自動的に減少してばね定
数が大きくなり、悪路走行時のように軟らかい乗り心地
が欲しいときにはエアスプリングとしての容積が自動的
に増大してばね定数が小さくなるようにすることであ
り、またこれによって電磁弁、各種のセンサ、コンピュ
ータ等の高価な部品を使用することなく、安価な構成に
より車輛からの振動の状態を感知してばね定数を自動的
に変化させることができる優れたエアスプリング装置を
得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】要するに本発明（請求項
１）は、ものである。

【０００８】

【作用】車輛の走行中に、第１のダイヤフラムが伸縮す
ると、ときには第１の圧力室と第２の圧力室の圧力が変
化して小径プレート又は大径プレートが上下動すること
によりこれらの両プレートの間の間隙が広狭変化するこ
とにより実質的なダイヤフラム室の容積が変化すること
になる。

【０００９】即ち、まず第１のダイヤフラムの圧縮時に
ついて説明すると、良路走行中のように、路面からの振
動（車体の振動）が低周波振動の場合には、ダイヤフラ
ム室からシリンダ室に入り込むエアの流速は遅いので、
ゆっくりとオリフィスの中を通って第１の圧力室内に入
り込む。

【００１０】この結果、第１の圧力室内の圧力が高くな
り、第２のダイヤフラムは伸張して小径プレートが下降
して大径プレートに接近し、これらの間の間隙が狭くな
り、該間隙が絞り効果を発揮してダイヤフラム室とロア
タンク室との間の連通関係がほとんどなくなり、エアス
プリングとしての容積は小さくなり、ばね定数が大きく
なると共に減衰力が増大して、ばね上が安定した乗り心
地が得られる。

【００１１】また悪路走行中のように、路面からの振動
（車体の振動）が高周波振動の場合には、ダイヤフラム
室から第１の圧力室に入り込むエアの流速が非常に速い
ので、オリフィスの中を通過するエアはわずかとなって
オリフィスの絞り効果が発揮され、第１の圧力室内の圧
力はほとんど変化せず、この結果小径プレートの位置は
変化せず、大径プレートの位置も変化しないからこれら
の間の間隙は広く保たれ、この間隙における絞り効果は
ほとんどなく、ダイヤフラム室とロアタンク室とは十分
に連通し、エアスプリングとしての容積が増大し、ばね
定数が小さくなると共に減衰力が減少して、軟らかい乗
り心地が得られる。

【００１２】またダイヤフラムの伸張時にも、同様に車
輛の低周波振動の場合には小径プレートと大径プレート
との間の間隙が狭くなり、高周波振動の場合にはこれが
広くなるので、良路では硬く、悪路では軟らかい乗り心
地が自動的に得られる。

【００１３】このようにして、本発明では、高価なセン
サ、電磁弁、コンピュータ等を一切用いることなく、路
面からの振動の状況に応じて自動的にエアスプリングの
ばね定数を変化させることができるから、極めて簡易か
つ安価な構成により高級な制御を行ったと同様に、あら
ゆる車輛の走行条件において、快適な乗り心地及び良好
な操縦安定性を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。本発明に係るエアスプリング装置１は、第１のダ
イヤフラム１１と、ロアタンク２と、中空のシリンダ３
と、小径プレート４と、大径プレート５とを備えてい
る。

【００１５】第１のダイヤフラム１１は、ゴム等の材料
を用いて伸縮自在に構成され、上部には鉄板等で形成さ
れた天井板８が固着され、該天井板は車輛のばね上部
材、即ちシャシフレーム（図示せず）等に固定されてい
る。

【００１６】また天井板８の一部には、サージタンク
（図示せず）等の予備タンク又はエア圧源（図示せず）
に接続されるエアホース９が連通接続されており、また
底部１１ａは、大きな穴１１ｂにより開口し、この穴１
１ｂ以外の底部１１ａが車輛のばね下部材の一部となる
ロアタンク２に機密状態で固着されている。

【００１７】ロアタンク２は、第１のダイヤフラム１１
の下部、即ち底部１１ａに固着され、第１のダイヤフラ
ム１１のダイヤフラム室１１ｃの容積よりも小さい容積
を持つロアタンク室２ｃを備えたものであり、該ロアタ
ンク室は底板２ａにより密閉され、円筒形に形成されて
いる。

【００１８】シリンダ３は、ロアタンク２の中央部に一
体的に設けられており、ロアタンク２よりも高く形成さ
れ、該ロアタンクの中央部に一体的に設けられダイヤフ
ラム室１１ｃとロアタンク室２ｃとに連通するように天
井板３ａの中央部に絞り効果を有するオリフィス３ｂが
形成され外周付近に大径の連通穴３ｃが形成されると共
に、底板３ｅの中央部に大径の連通穴３ｆが形成され外
周付近に絞り効果を有するオリフィス３ｇが夫々形成さ
れ、また底板３ｅは機密状態で固着され、円筒形に形成
されている。

【００１９】小径プレート４は、シリンダ３の天井板３
ａにオリフィス３ｂを囲むように固着された第２のダイ
ヤフラム１２により弾性的に支持されて天井板３ａとの
間に第１の圧力室２１を形成するように上下動可能に構
成されている。

【００２０】大径プレート５は、シリンダ３の底板３ｅ
に形成されたオリフィス３ｇを囲むように底板３ｅに固
着された第３のダイヤフラム１３により弾性的に支持さ
れ中央部に底板３ｅの連通穴３ｆと同様の連通穴５ａが
形成され、底板３ｅとの間に第２の圧力室２２を形成
し、上下動可能に構成されている。

【００２１】そして大径プレート５と小径プレート４と
の間に広狭変化する間隙６を形成し、第１の圧力室２１
と第２の圧力室２２との圧力の差により小径プレート４
と大径プレート５との間の間隙６を変化させて高周波振
動の場合と低周波振動の場合とでダイヤフラム室１１ｃ
とロアタンク室２ｃとの連通状態を変化させることでば
ね定数及び減衰力を変化させるように構成したものであ
る。

【００２２】なお、上記構成において、オリフィス３ｂ
の直径は連通穴３ｃの直径の３０分の１程度に設定され
ている。またオリフィス３ｇの直径と連通穴３ｆとの直
径比も同様である。

【００２３】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図１において、エア圧
源からエアホース９により第１のダイヤフラム１１のダ
イヤフラム室１１ｃに適宜な量のエアが供給されると、
第１のダイヤフラム１１は膨張し、エアスプリングとし
ての機能を発揮し得る状態となる。このときエアは連通
穴３ｃからシリンダ３のシリンダ室３ｈにも供給され、
また間隙６、大径プレート５の連通穴５ａ及びシリンダ
３の底板３ｅの連通穴３ｆを通って第２の圧力室２２に
も供給され、これらの各室はすべて同一の圧力に保たれ
る。

【００２４】この結果、小径プレート４はその自重を第
２のダイヤフラム１２の弾性力により上方から懸吊され
て支持され、大径プレート５も第３のダイヤフラム１３
の弾性力により下方から押し上げる形で支持されてお
り、間隙６は広狭の中立状態に保たれている。

【００２５】そこで車輛が走行を開始すると、走行中に
第１のダイヤフラム１１が伸縮すると、ときには第１の
圧力室２１の圧力が他よりも高くなり、ときには第２の
圧力室２２の圧力が他よりも高くなる。この圧力差の有
無により小径プレート４又は大径プレート５の位置が上
下変化し、その間の間隙６が広狭変化して絞り効果が発
揮されたり、されなかったりしてエアスプリング装置１
の全体としてのばね定数及び減衰力が自動的に変化す
る。

【００２６】まず、図２を参照して、車輛が良路を走行
しており、第１のダイヤフラム１１が圧縮される場合に
ついて説明すると、路面からの振動（車体の振動）は、
ローリングやピッチングにより低周波振動となり、この
場合には、ダイヤフラム室１１ｃからシリンダ室３ｈに
入り込むエアの流速は遅いので、矢印Ａの如く、ゆっく
りとオリフィス３ｂの中を通って第１の圧力室２１内に
入り込むと共に、矢印Ａの如くシリンダ室３ｈにも流入
して、大径プレート５の連通穴５ａ及び底板３ｅの連通
穴３ｆを通ってロアタンク室２ｃ内にも同様にゆっくり
と流入する。

【００２７】しかしオリフィス３ｂから第１の圧力室２
１内に入り込むエアが時期的に早いことと、該第１の圧
力室２１の容積が小さいため、まず第１の圧力室２１内
の圧力が他よりも上昇する。

【００２８】この結果、シリンダ室３ｈと第１の圧力室
２１との間には圧力差が生じ、小径プレート４は第２の
ダイヤフラム１２の懸吊力に抗して下降し、大径プレー
ト５との間の間隙６が狭くなる。

【００２９】このため間隙６において相当な絞り効果が
発揮され、ダイヤフラム室１１ｃとロアタンク室２ｃと
はほとんど連通しない状態に近くなり、エアスプリング
装置１の容積は全体として小さくなり、ばね定数が大き
くなると共に減衰力が増大し、ばね上が安定した乗り心
地が得られ、良路走行時における良好な操縦安定性を得
ることができる。

【００３０】次に、図３を参照して、車輛が良路を走行
しており、第１のダイヤフラム１１が伸張する場合につ
いて説明すると、路面からの振動（車体の振動）は上記
と同様に低周波振動となり、この場合には、第１のダイ
ヤフラム１１の伸張に伴ないダイヤフラム室１１ｃ内の
圧力が減少するが、ロアタンク室２ｃからダイヤフラム
室１１ｃに矢印Ｂの如く入り込むエアの流速は遅いの
で、矢印Ｂの如く、ロアタンク室２ｃからもゆっくりと
オリフィス３ｇの中を通って第２の圧力室２２内にもエ
アが入り込み、また第１の圧力室２１からも矢印Ｂの如
くエアがオリフィス３ｂを通ってダイヤフラム室１１ｃ
に若干流出する。またエアは、連通穴３ｆ，５ａを通っ
て同じく矢印Ｂの如くシリンダ室３ｈ内に流入し、更に
連通穴３ｃを通ってダイヤフラム室１１ｃ内に流入す
る。

【００３１】そして第２の圧力室２２内の圧力が上昇し
て、シリンダ室３ｈ内の圧力よりも第２の圧力室２２内
の圧力の方が高くなるため、第３のダイヤフラム１３が
膨張し、大径プレート５が上昇して小径プレート４に接
近する。

【００３２】この際、第１の圧力室２１内のエアも若干
矢印Ｂの如くダイヤフラム室１１ｃ内に流出するが、第
２のダイヤフラム１２が収縮に対して抵抗することと、
第３のダイヤフラム１３の膨張の方が激しいため、小径
プレート４に大径プレート５が接近する。

【００３３】この結果、間隙６は狭くなり、絞り効果を
発揮することとなり、第１のダイヤフラム１１の圧縮時
と同様に、エアスプリング装置１としての容積は小さく
なり、ばね定数は増大し、ばね上が安定した乗り心地と
大きな減衰力が得られ、また良好な操縦安定性を得るこ
とができる。

【００３４】次に、悪路走行中や目地通過時のように、
路面からの振動（車体の振動）が高周波振動の場合に
は、ダイヤフラム室１１ｃからシリンダ室３ｈ又は第１
の圧力室２１内に入り込むエア又はロアタンク室２ｃか
らオリフィス３ｇを通って第２の圧力室２２内に入り込
むエアの流速が非常に速いので、オリフィス３ｂ又は３
ｇの中を通過するエアはわずかとなって、オリフィス３
ｂ，３ｇの絞り効果が発揮され、第１の圧力室２１又は
第２の圧力室２２内の圧力は上昇しない。

【００３５】図４を参照して、第１のダイヤフラム１１
の圧縮時には、ダイヤフラム室１１ｃからは矢印Ｃの如
く、連通穴３ｃ，５ａ，３ｆを通って急速にエアがロア
タンク室２ｃ内に流入するが、オリフィス３ｂの流路は
非常に狭いので、わずかしかエアが第１の圧力室２１内
には流入しない。

【００３６】このため第１の圧力室２１内の圧力はほと
んど上昇せず、小径プレート４はほとんど下降せず、大
径プレート５との間の間隙６は広く保たれ、ダイヤフラ
ム室１１ｃとロアタンク室２ｃとの間の連通状態は開き
加減となり、エアスプリング装置１の容積が増大したこ
とになって、ばね定数は小さくなり、軟らかい乗り心地
が得られる。

【００３７】また図５を参照して、ダイヤフラム１１の
伸張時には、ダイヤフラム室１１ｃ内が急速に負圧にな
るので、ロアタンク室２ｃ内のエアは、連通穴３ｆ，５
ａ，３ｃを通って矢印Ｄの如く急速にダイヤフラム室１
１ｃ内に流入する。

【００３８】しかしエアの流速が非常に速いため、オリ
フィス３ｇから第２の圧力室２２内に流入するエアの量
はごくわずかであり、第２の圧力室２２内の圧力はほと
んど上昇せず、第３のダイヤフラム１３はほとんど膨張
せず、従って大径プレート５はほとんど上昇しない。

【００３９】また第１の圧力室２１内の圧力もほとんど
変化しないので、小径プレート４の位置もほとんど変化
せず、この結果間隙６は広く保たれ、エアスプリング装
置１の容積は増大したことになって、ばね定数は小さく
なり、軟らかい乗り心地が得られる。

【００４０】このようにして、本発明エアスプリング装
置１では、高価なセンサ、電磁弁、コンピュータ等を一
切用いることなく、路面からの振動の状況に応じて自動
的にエアスプリングのばね定数を変化させることがてき
るから、極めて簡易かつ安価な構成により高級な制御を
行ったと同様に、あらゆる車輛の走行条件において、快
適な乗り心地と良好な操縦安定性を得ることができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、上記のように伸縮自在な第１
のダイヤフラムと、該第１のダイヤフラムの下部に固着
され第１のダイヤフラムのダイヤフラム室の容積よりも
小さい容積をもつロアタンク室を備えたロアタンクと、
該ロアタンクの中央部に一体的に設けられダイヤフラム
室とロアタンク室とに連通するように天井板の中央部に
絞り効果を有するオリフィスが形成され外周付近に大径
の連通穴が形成されると共に底板の中央部に大径の連通
穴が形成され外周付近に絞り効果を有するオリフィスが
夫々形成された中空のシリンダと、該シリンダの天井板
にオリフィスを囲むように固着された第２のダイヤフラ
ムにより弾性的に支持されて天井板との間に第１の圧力
室を形成する上下動可能な小径プレートと、シリンダの
底板に形成されたオリフィスを囲むように底板に固着さ
れた第３のダイヤフラムにより弾性的に支持され中央部
に底板の連通穴と同様の連通穴が形成され底板との間に
第２の圧力室を形成する上下動可能な大径プレートとを
備え、該大径プレートと小径プレートとの間に広狭変化
する間隙を形成し、第１の圧力室と第２の圧力室との圧
力の差により小径プレートと大径プレートとの間の間隙
を変化させて高周波振動の場合と低周波振動の場合とで
ダイヤフラム室とロアタンク室との連通状態を変化させ
ることでばね定数を変化させることによりばね定数を変
化させるように構成したので、良路走行時のようにばね
上が安定した乗り心地と良好な操縦安定性が欲しいとき
にはエアスプリングとしての容積が自動的に減少してば
ね定数が大きくなり、悪路走行時のように軟らかい乗り
心地が欲しいときにはエアスプリングとしての容積が自
動的に増大してばね定数が小さくなるようにすることが
でき、またこの結果電磁弁、各種のセンサ、コンピュー
タ等の高価な部品を使用することなく、安価な構成によ
り車輛からの振動の状態を感知してばね定数を自動的に
変化させることができる優れたエアスプリング装置を得
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアスプリング装置の構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】図２から図５はエアスプリング装置の作用を示
し、図２は低周波振動の場合の第１のダイヤフラムの圧
縮状態を示す縦断面図である。

【図３】低周波振動の場合の第１のダイヤフラムの伸張
状態を示す縦断面図である。

【図４】高周波振動の場合の第１のダイヤフラムの圧縮
状態を示す縦断面図である。

【図５】高周波振動の場合の第１のダイヤフラムの伸張
状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ エアスプリング装置 ２ ロアタンク ２ｃ ロアタンク室 ３ シリンダ ３ａ 天井板 ３ｂ オリフィス ３ｃ 連通穴 ３ｅ 底板 ３ｆ 連通穴 ３ｇ オリフィス ４ 小径プレート ５ 大径プレート ５ａ 連通穴 ６ 間隙 １１ 第１のダイヤフラム １１ｃ ダイヤフラム室 １２ 第２のダイヤフラム １３ 第３のダイヤフラム ２１ 第１の圧力室 ２２ 第２の圧力室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伸縮自在な第１のダイヤフラムと、該第
   １のダイヤフラムの下部に固着され前記第１のダイヤフ
   ラムのダイヤフラム室の容積よりも小さい容積をもつロ
   アタンク室を備えたロアタンクと、該ロアタンクの中央
   部に一体的に設けられ前記ダイヤフラム室と前記ロアタ
   ンク室とに連通するように天井板の中央部に絞り効果を
   有するオリフィスが形成され外周付近に大径の連通穴が
   形成されると共に底板の中央部に大径の連通穴が形成さ
   れ外周付近に絞り効果を有するオリフィスが夫々形成さ
   れた中空のシリンダと、該シリンダの前記天井板に前記
   オリフィスを囲むように固着された第２のダイヤフラム
   により弾性的に支持されて前記天井板との間に第１の圧
   力室を形成する上下動可能な小径プレートと、前記シリ
   ンダの前記底板に形成された前記オリフィスを囲むよう
   に前記底板に固着された第３のダイヤフラムにより弾性
   的に支持され中央部に前記底板の連通穴と同様の連通穴
   が形成され前記底板との間に第２の圧力室を形成する上
   下動可能な大径プレートとを備え、該大径プレートと前
   記小径プレートとの間に広狭変化する間隙を形成し、前
   記第１の圧力室と前記第２の圧力室との圧力の差により
   前記小径プレートと前記大径プレートとの間の前記間隙
   を変化させて高周波振動の場合と低周波振動の場合とで
   前記前記ダイヤフラム室と前記ロアタンク室との連通状
   態を変化させることでばね定数を変化させるように構成
   したことを特徴とするエアスプリング装置。