(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア給排口よりエアが給排される第一室を形成するエアベローズと、前記第一室に連通するようエア経路可変のバルブを介して第二室を形成するタンクとを備えて車両に配置されるエアスプリング装置であって、
前記第二室を形成するタンクは、エアベローズと離間して形成されるサージタンクであり、
前記バルブは、スプリングで一方向に余勢された弁体を配する第一ポートと、常に開放される第二ポートとを備え、第一室の内圧が低圧の場合には弁体を介して第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には弁体を介して第一ポートを閉止し、第一室の内圧の変化によって第一ポートによるエア経路の絞り面積を変化させるよう構成され、
前記車高を維持するよう荷重の変動に対応して第一室の内圧を変化させた場合に、内圧に対応し、バルブのエア経路の絞り面積を変化させて減衰力を変化させるよう構成されたことを特徴とするエアスプリング装置。
【請求項２】
エア給排口よりエアが給排される第一室を形成するエアベローズと、前記第一室に連通するようエア経路可変のバルブを介して第二室を形成するタンクとを備えて車両に配置されるエアスプリング装置であって、
前記第二室を形成するタンクは、エアベローズの下部に形成されるロアタンクであり、
前記バルブは、スプリングで一方向に余勢された弁体を配する第一ポートと、常に開放される第二ポートとを備え、第一室の内圧が低圧の場合には弁体を介して第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には弁体を介して第一ポートを閉止し、第一室の内圧の変化によって第一ポートによるエア経路の絞り面積を変化させるよう構成され、
前記車高を維持するよう荷重の変動に対応して第一室の内圧を変化させた場合に、内圧に対応し、バルブのエア経路の絞り面積を変化させて減衰力を変化させるよう構成されたことを特徴とするエアスプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減衰力を変化させるエアスプリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バス、大型トラック等の車両の中には、リヤサスペンションに、図６に示す如くエアスプリング装置１を採用するものがあり、エアスプリング装置１は、車両のシャシフレーム２とリーフスプリング３の間に配置されるエアスプリング４と、エアスプリング４に近接するよう車両のシャシフレーム２に配置されるサージタンク５とを備え、エアスプリング４とサージタンク５は配管６により互いに連通して、エアスプリング４のばね定数を低くすることにより乗り心地を向上させている。ここで、図中、７は車軸、８は車輪、９はショックアブソーバを示している。
【０００３】
又、エアスプリング装置１の中には、図７に示す如く、エアスプリング１０とサージタンク１１を備えると共に、エアスプリング１０とサージタンク１１の間に二つの口径の異なる連通管１２，１３を配し、且つ連通管１２，１３にコンピュータ１４により制御し得る電磁弁１５，１６を備えるものがあり、このような構成の場合には、路面から入力の状況に応じてコンピュータ１４の制御により電磁弁１５，１６を開閉して所定の連通管１２，１３を開放し、連通管１２，１３の管径自体を絞りとして減衰力を変更し、路面からの荷重の入力に適合させるようにしている。
【０００４】
一方、他のエアスプリング装置１の中は、エアスプリング４の内圧Ｐを制御し得る車高調整手段（図示せず）を備えたものがあり、車高調整手段は、ばね上荷重変化に対応してエアスプリング４の内圧Ｐを調整することにより路面からの荷重を支えて車高を一定にしており、エアスプリング４のばね定数ｋは、〔数１〕に示す如く、エアスプリング４の内圧Ｐに対応して変更される。
【数１】
ｋ＝Ａ２・Ｐ・ｎ／Ｖ
Ａ：エアスプリング有効面積
Ｖ：体積
ｎ：ポリトロープ係数
又、固有振動数ωは、ばね定数ｋ〔数１〕及びばね上荷重Ｗ〔数２〕より、〔数３〕に示す如く、ばね上荷重Ｗの変化に依存することなく、エアスプリング有効面積Ａと体積Ｖのみに依存して略一定となる。
【数２】
Ｗ＝Ａ・Ｐ
【数３】
0004071522.tif 000002
更に、減衰係数比Ｃ／ＣＣは、ばね定数ｋ〔数１〕より、〔数４〕に示す如く、ばね上荷重Ｗの変化に伴うエアスプリング４の内圧Ｐに反比例する。
【数４】
0004071522.tif 000003
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、コンピュータ制御のエアスプリング装置１では、コンピュータ、電磁弁、各種のセンサ等の多くの部材を必要とするので、製造コストが嵩むという問題があった。又、車高調整手段を備えたエアスプリング装置１では、車高を維持するようエアスプリング４の内圧Ｐを変化させた場合に、固有振動数ωは略一定に保たれるが減衰係数比Ｃ／ＣＣは一定とはならず、ばね上荷重Ｗすなわち内圧Ｐに対応して減衰力Ｃを変化させることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、コンピュータ制御なしでエアスプリングの内圧の変化により減衰力を可変できる簡素で安価な構造のエアスプリング装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエアスプリング装置は、エア給排口よりエアが給排される第一室を形成するエアベローズと、前記第一室に連通するようエア経路可変のバルブを介して第二室を形成するタンクとを備えて車両に配置されるエアスプリング装置であって、
前記第二室を形成するタンクは、エアベローズと離間して形成されるサージタンクであり、
前記バルブは、スプリングで一方向に余勢された弁体を配する第一ポートと、常に開放される第二ポートとを備え、第一室の内圧が低圧の場合には弁体を介して第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には弁体を介して第一ポートを閉止し、第一室の内圧の変化によって第一ポートによるエア経路の絞り面積を変化させるよう構成され、
前記車高を維持するよう荷重の変動に対応して第一室の内圧を変化させた場合に、内圧に対応し、バルブのエア経路の絞り面積を変化させて減衰力を変化させるよう構成されたものである。
【０００８】
又、本発明のエアスプリング装置は、エア給排口よりエアが給排される第一室を形成するエアベローズと、前記第一室に連通するようエア経路可変のバルブを介して第二室を形成するタンクとを備えて車両に配置されるエアスプリング装置であって、
前記第二室を形成するタンクは、エアベローズの下部に形成されるロアタンクであり、
前記バルブは、スプリングで一方向に余勢された弁体を配する第一ポートと、常に開放される第二ポートとを備え、第一室の内圧が低圧の場合には弁体を介して第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には弁体を介して第一ポートを閉止し、第一室の内圧の変化によって第一ポートによるエア経路の絞り面積を変化させるよう構成され、
前記車高を維持するよう荷重の変動に対応して第一室の内圧を変化させた場合に、内圧に対応し、バルブのエア経路の絞り面積を変化させて減衰力を変化させるよう構成されたものである。
【００１２】
第一室の内圧が低い場合にはエア経路の第一ポートを開放して第一ポートと第二ポートの両方を流通させ、絞りの面積を増大して減衰力を低減させる。又、第一室の内圧が高い場合にはエア経路の第一ポートを閉止して第二ポートのみを流通させ、絞りの面積を低減して減衰力を増加させる。
【００１３】
このように、第一室の内圧の変化に対応して減衰力を可変する構造を簡単な構成で為し得るので、多くの部材を不要にして製造コストを低減することができる。又、エア経路可変のバルブにより第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りの面積を変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合や、路面からの荷重の変動に対応して減衰力を変更させることができる。
【００１４】
バルブは、開閉可能な第一ポートを備え、第一室の内圧が低圧の場合には第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には第一ポートを閉止するよう構成されると、第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りの面積を容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合であっても減衰力を確実に変更させることができる。
【００１５】
又、バルブは、常に開放される第二ポートを備えると、第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りを更に容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合であっても減衰力を一層確実に変更させることができる。
【００１６】
第二室を形成するタンクを、エアベローズと離間して形成されるサージタンクとすると、エアベローズとサージタンクとを離間してスペースの狭い場所等に別々に配置し得るので、車両へのセッティングの自由度を高めることができる。
【００１７】
第二室を形成するタンクを、エアベローズの下部に形成されるロアタンクとすると、エアベローズとロアタンクを一体に形成し得るので、車両へのセッティングを容易にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１９】
図１〜図４は、本発明を実施する形態の第一例を示すものである。
【００２０】
第一例のエアスプリング装置２０は、車両のシャシフレーム（図示せず）に下垂するよう配置されるエアベローズ２１と、エアベローズ２１と並列に位置するよう車両のシャシフレーム（図示せず）に配置されるサージタンク２２とを備えている。
【００２１】
エアベローズ２１は、内部に所定容積の第一室Ｖ１を備えて上下方向に伸縮可能に構成されおり、エアベローズ２１の上板２３には、第一室Ｖ１へエアを給排し得るようレベリングバルブ（図示せず）に接続されるエア給排口２４を備え、エアベローズ２１の下部には、リーフスプリング等の部材（図示せず）に接続する密閉のロアタンク２５を設け、エアベローズ２１とロアタンク２５の間に位置する下板２６には、エアベローズ２１の所定以上の縮小時に、エアベローズ２１の上板に接触して衝撃を吸収するバンプラバー２７を配置している。
【００２２】
サージタンク２２は、第一室Ｖ１の容積より小容量の第二室Ｖ２を備えると共に、エアベローズ２１に接続する導出入管２８を設けており、導出入管２８のエアベローズ２１側端部には、エア経路可変のバルブ２９を備えている。
【００２３】
エア経路可変のバルブ２９は、エアベローズ２１の接続口３０に設けられて内部をエア経路の第一ポート３１とする筒状のケース３２を備え、ケース３２の側壁３３には、エアベローズ２１と導出入管２８を連通させるよう導出入管２８のエアベローズ側端部３４を接続し、ケース３２の内部には、ケース３２の外方側端部３５へ嵌着したカバー３６によりスプリング３７を介して配置されるピストンヘッド３８を備え、ピストンヘッド３８には反スプリング側へ延在するロッド３９を介してケース３２の内部へ開閉する弁体４０を設けている。ここで、弁体４０は、通常、スプリング３７によりケース３２内部の第一ポート３１を開放するようエアベローズ２１の第一室Ｖ１側へ余勢されており、図中、４１はピストンの周囲に備えられたＯリング等のシール部材を示している。
【００２４】
又、エア経路可変のバルブ２９は、ケース３２の側壁３３に、ケース３２の内部に通じることなくエアベローズ２１と導出入管２８を接続するエア経路の第二ポート４２を形成し、第二ポート４２の絞りの面積は、第一ポート３１の絞りの面積より狭くなっている。
【００２５】
以下、本発明を実施する形態の第一例の作用を説明する。
【００２６】
エアスプリング装置２０において、荷重が少なく、低い内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ２９においてスプリング３７により余勢される弁体４０がエア経路の第一ポート３１を完全に開放しており、バルブ２９は、第一ポート３１と第二ポート４２の両方を流通させ、絞りの面積を増大して減衰力を低減させる。
【００２７】
又、エアスプリング装置２０において、荷重が所定範囲であり、所定の範囲の内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ２９において弁体４０が内圧Ｐにより閉止側に押され、第一ポート３１の開放を制限し、バルブ２９は、制限された第一ポート３１と、第二ポート４２を流通させ、内圧Ｐの増加量に伴って絞りの面積を低減し、減衰力を増加させる。
【００２８】
更に、エアスプリング装置２０において、荷重が大きく、高い内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ２９において弁体４０が内圧Ｐにより閉止側に完全に押され、第一ポート３１を完全に閉止し、バルブ２９は、第二ポート４２のみを流通させ、絞りの面積を低減して減衰力を最大限に増加させる。
【００２９】
ここで、上記の作用の場合において、内圧Ｐとエア経路の面積（第一ポート３１及び第二ポート４２の面積）の関係のグラフを図４で示すと、内圧Ｐが小さい（０＜Ｐ＜Ｐ１）の場合に、エア経路の面積（第一ポート３１及び第二ポート４２の面積）は最大で且つ減衰力は最小である。又、内圧Ｐが所定量（Ｐ１≦Ｐ≦Ｐ２）の場合に、内圧Ｐの増加量に伴ってエア経路の面積（第一ポート３１及び第二ポート４２の面積）が一定の割合で低減し、且つ減衰力は増加する。更に、内圧Ｐが大きい（Ｐ２＜Ｐ）の場合に、エア経路の面積（第二ポート４２の面積のみ）は最小で且つ減衰力は最大である。
【００３０】
このように、エアベローズ２１の第一室Ｖ１における内圧Ｐの変化に対応して減衰力を変更する構造を簡単な構成で為し得るので、コンピュータ、電磁弁、各種の多くの部材を不要にして製造コストを低減することができる。又、エア経路可変のバルブ２９により、エアベローズ２１の第一室Ｖ１における内圧Ｐの変化に対応してエア経路の絞りの面積を変化させるので、車高を維持するようエアスプリング４の内圧Ｐを変化させた場合や、減衰係数比Ｃ／ＣＣを略一定にするよう、路面からの荷重の変動に対応して減衰力を変更させることができる。
【００３１】
バルブ２９は、開閉可能な第一ポート３１を備え、第一室Ｖ１の内圧Ｐが低圧の場合には第一ポート３１を開放し、第一室Ｖ１の内圧Ｐが高圧の場合には第一ポート３１を閉止するよう構成されると、第一室Ｖ１の内圧Ｐの変化に対応してエア経路の絞りの面積を容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリング４の内圧Ｐを変化させた場合や減衰力を確実に変更させることができる。
【００３２】
又、バルブ２９は、常に開放される第二ポート４２を備えると、第一室Ｖ１の内圧Ｐの変化に対応してエア経路の絞りを更に容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリング４の内圧Ｐを変化させた場合であっても減衰力を一層確実に変更させることができる。
【００３３】
第二室Ｖ２を形成するタンクを、エアベローズ２１と離間して形成されるサージタンク２２とすると、エアベローズ２１とサージタンク２２とを離間してスペースの狭い場所等に別々に配置し得るので、車両へのセッティングの自由度を高めることができる。
【００３４】
図５は、本発明のエアスプリング装置を実施する形態の第二例を示すものであり、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００３５】
第二例のエアスプリング装置５０は、車両のシャシフレーム（図示せず）に下垂するよう配置されるエアベローズ５１と、エアベローズ５１の下部に形成されると共にリーフスプリング等の部材（図示せず）の上部に位置するロアタンク５２とを備えている。
【００３６】
エアベローズ５１は、内部に所定容積の第一室Ｖ３を備えて上下方向に伸縮可能に構成されており、エアベローズ５１の上板５３には、第一室Ｖ３へエアを給排し得るようレベリングバルブ（図示せず）に接続されるエア給排口５４を備え、エアベローズ５１の下部には、リーフスプリング等の部材（図示せず）に接続する密閉のロアタンク５２を設け、ロアタンク５２は、第一室Ｖ３の容積より小容量の第二室Ｖ４を備えており、エアベローズ５１とロアタンク５２の間に位置する下板５５には、エアベローズ５１の所定以上の縮小時に、エアベローズ５１の上板５３に接触して衝撃を吸収するバンプラバー５６を配置すると共に、エア経路可変のバルブ５７を設けている。
【００３７】
エア経路可変のバルブ５７は、第一ポート３１と第二ポート４２を形成するよう第一例と略同様な構成を備えており、バルブ５７の弁体４０は、通常、スプリング３７によりケース３２内部の第一ポート３１を開放するようエアベローズ５１の第一室Ｖ３側に余勢されている。
【００３８】
以下、本発明を実施する形態の第二例の作用を説明する。
【００３９】
第二例のエアスプリング装置５０において、荷重が少なく低い内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ５７においてスプリング３７により余勢される弁体４０がエア経路の第一ポート３１を完全に開放しており、バルブ５７は、第一ポート３１と第二ポート４２の両方を流通させ、絞りの面積を増大して減衰力を低減させる。
【００４０】
又、第二例のエアスプリング装置５０において、荷重が所定範囲であり、所定の範囲の内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ５７において弁体４０が内圧Ｐにより閉止側に押され、第一ポート３１の開放を制限し、バルブ５７は、制限された第一ポート３１と、第二ポート４２を流通させ、内圧Ｐの増加量に伴って絞りの面積を低減し、減衰力を増加させる。
【００４１】
更に、第二例のエアスプリング装置５０において、荷重が大きく、高い内圧Ｐで車高の高さを維持する場合には、エア経路可変のバルブ５７において弁体４０が内圧Ｐにより閉止側に完全に押され、第一ポート３１を完全に閉止し、バルブ５７は、第二ポート４２のみを流通させ、絞りの面積を低減して減衰力を最大限に増加させる。
【００４２】
このように、第二例のエアスプリング装置５０は、第一例と略同様な作用効果を得ることができる。
【００４３】
又、第二室Ｖ４を形成するタンクを、エアベローズ５１の下部に形成されるロアタンク５２とすると、エアベローズ５１とロアタンク５２を一体に形成し得るので、車両へのセッティングを容易にすることができる。
【００４４】
尚、本発明のエアスプリング装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、第一ポート及び第二ポートを夫々複数にしてもよいこと、第二ポートはバルブ以外の場所に形成されてもよいこと、内圧やポート面積は図４に示すものとなるならば、数値は限定されないこと、リヤサスペンションもしくはフロントサスペンションのどちらに備えてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のエアスプリング装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００４６】
Ｉ）第一室の内圧の変化に対応して減衰力を変更する構造を簡単な構成で為し得るので、多くの部材を不要にして製造コストを低減することができる。又、エア経路可変のバルブにより第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りの面積を変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合や、路面からの荷重の変動に対応して減衰力を変更させることができる。
【００４７】
ＩＩ）バルブは、開閉可能な第一ポートを備え、第一室の内圧が低圧の場合には第一ポートを開放し、第一室の内圧が高圧の場合には第一ポートを閉止するよう構成されると、第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りの面積を容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合であっても減衰力を確実に変更させることができる。
【００４８】
ＩＩＩ）バルブは、常に開放される第二ポートを備えると、第一室の内圧の変化に対応してエア経路の絞りを更に容易に変化させるので、車高を維持するようエアスプリングの内圧を変化させた場合であっても減衰力を一層確実に変更させることができる。
【００４９】
ＩＶ）第二室を形成するタンクを、エアベローズと離間して形成されるサージタンクとすると、エアベローズとサージタンクとを離間してスペースの狭い場所等に別々に配置し得るので、車両へのセッティングの自由度を高めることができる。
【００５０】
Ｖ）第二室を形成するタンクを、エアベローズの下部に形成されるロアタンクとすると、エアベローズとロアタンクを一体に形成し得るので、車両へのセッティングを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアスプリング装置を実施する形態の第一例を示す概略図である。
【図２】本発明のエアスプリング装置に用いられるバルブの第一ポートを開放した状態を示す概略図である。
【図３】本発明のエアスプリング装置に用いられるバルブの第一ポートを閉止した状態を示す概略図である。
【図４】内圧とポートの面積の関係を示すグラフである。
【図５】本発明のエアスプリング装置を実施する形態の第二例を示す概略図である。
【図６】従来のエアスプリング装置を備えたリヤサスペンションを示す側面図である。
【図７】減衰力を可変し得る従来のエアスプリング装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２１  エアベローズ
２２  サージタンク（タンク）
２４  エア給排口
２９  バルブ
３１  第一ポート（エア経路）
４２  第二ポート（エア経路）
５１  エアベローズ
５２  ロアタンク（タンク）
５４  エア給排口
５７  バルブ
Ｖ１  第一室
Ｖ２  第二室
Ｖ３  第一室
Ｖ４  第二室
【図１】
0004071522.tif 000004
【図２】
0004071522.tif 000005
【図３】
0004071522.tif 000006
【図４】
0004071522.tif 000007
【図５】
0004071522.tif 000008
【図６】
0004071522.tif 000009
【図７】
0004071522.tif 000010