(57)【要約】【課題】走行中に、車高を変えることなく、ばね定数を切換えることが可能な空気ばね式懸架装置と、ばね定数切換え制御方法の提供。【解決手段】内圧が異なる二つの空気室（第１の空気室Ｃ１、第２の空気室Ｃ２）を備え且つ少なくとも内圧の低い側の空気室（Ｃ１）が可撓性を有している空気ばね（１）と、該二つの空気室（Ｃ１、Ｃ２）に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源（６）と、該圧縮空気供給源（６）と二つの空気室（Ｃ１、Ｃ２）とを個別に連通する圧縮空気供給ライン（Ｌ１、Ｌ２）と、該圧縮空気供給ライン（Ｌ２）に介装された流路切換え弁（７）と、制御手段（コントロールユニット１０）、とを備えている。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内圧が異なる二つの空気室を備え且つ少なくとも内圧の低い側の空気室が可撓性を有している空気ばねと、該二つの空気室に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源と、該圧縮空気供給源と二つの空気室とを個別に連通する圧縮空気供給ラインと、該圧縮空気供給ラインに介装された流路切換え弁と、制御手段とを備え、前記空気ばねは、内圧の高い側の空気室内部に圧縮空気を充填させることにより内圧の低い側の空気室の容積を減少せしめ、内圧の高い側の空気室内部から圧縮空気を排除させることにより内圧の低い側の空気室の容積を増加させるように構成され、前記制御手段は、前記流路切換え弁の流路を切り換えて、内圧の高い側の空気室を圧縮空気供給源と大気側との何れかに連通せしめる制御を行うように構成されていることを特徴とする空気ばね式懸架装置。
【請求項２】
内圧の低い側の空気室の底部には、上端の一部が開口した筒状部材の上方が部分的に貫入されるように固着されており、その筒状部材の内側の下方に内圧が高い側の空気室が形成されている請求項１の空気ばね式懸架装置。
【請求項３】
前記圧縮空気供給ラインには減圧手段が介装されている請求項１、２の何れかの空気ばね式懸架装置。
【請求項４】
請求項１の空気ばね式懸架装置を用いたばね定数切換え制御方法において、ばね定数切換手段によって空気ばねのばね定数の高低を選択する工程と、前記ばね定数の高低を選択する工程で高いばね定数を選択した場合に流路切換え弁によって内圧が高い側の空気室を圧縮空気供給源側に連通せしめる工程と、前記ばね定数の高低を選択する工程で低いばね定数を選択した場合に流路切換え弁によって内圧が高い側の空気室を大気側に連通せしめる工程、とを有することを特徴とするばね定数切換え制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ばね定数可変の空気ばね式懸架装置及びばね定数切換え制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、観光バスにおいては、従来から、乗員、乗客の乗り心地、及び乗降性の向上を目的としてエアスプリング式懸架装置を装備した車両が普及している。
例えば、大型貨物自動車においては、ドライバの労働負荷の軽減、及び積荷の荷痛み対策として、エアスプリング式懸架装置が普及しつつある。
【０００３】
エアスプリング式懸架装置を装備した観光バス、及び貨物自動車では、乗降性の向上や、荷役の容易性のために、車高が調整可能に構成されているものが多い。然るに、その車高調整機能も、安全上の理由から走行中には作動できないように法規制されている。
【０００４】
図６は、従来技術の懸架装置用のエアスプリングの断面を示している。
図６において、全体を符号１Ｊで示すエアスプリングは、可撓性のエアバッグ１１と、エアバッグ１１の底部に接続された円筒状ピストン１７、とで構成されている。
円筒状ピストン１７は上面の一部に開口部１７ａが形成されており、底部１７ｂは閉塞している。
即ち、エアスプリング１Ｊは、円筒状ピストン１７によって形成されるエア室Ｃ１７と、エアバッグによって形成されるエア室Ｃ１１と、が連通して一つの連続空間Ｃを形成している。
【０００５】
図６において、エアスプリングのばね定数をｋ、連続空間Ｃの容積をＶｃ、エアバッグ１１の有効断面積をＳ、エアスプリング１Ｊに充填されたエア圧力をｐとすれば、エアスプリングのばね定数ｋは、以下の式で表される。
ｋ＝ｐ×Ｓ／Ｖｃ
【０００６】
ここで、ばね定数を変化させるには、連続空間Ｃの容量Ｖｃを変化させればよい。具体的には、例えば、現在のばね定数を高くしたい場合は、図示しないレベリング機構を使って、連続空間Ｃ内のエアの一部を給排気口１１ｃから排気して、エアバッグ１１の上端部１１ａからピストン１７の下端１７ｂまでの高さＨを低くすればよい。
すると、円筒状ピストン１７によって形成されるエア室Ｃ１７の容積は変わらないが、エアバッグによって形成されるエア室Ｃ１１の容積は減少し、連続空間Ｃの容積Ｖｃも減少する。
その結果、上式によって、エアスプリングのばね定数ｋは上昇する。
【０００７】
即ち、図６のような構成のエアスプリング１Ｊでは、エアスプリングのばね定数を変化させるには、エアバッグ１１の上端部１１ａからピストン１７の下端１７ｂまでの高さＨを変化させなくてはならない。
【０００８】
エアスプリング式懸架装置を装備した観光バス及び貨物自動車では、例えば、無数の凹凸がある粗い路面を走破したい場合には、走行中にばね定数を下げて、乗り心地を良くしたいという要請や、或いは、積荷の荷傷みを防ぎたいという要請が存在する。
または、路面が大きくうねったような場所では、ばね定数を上げて荷台の揺動を防止したい。
【０００９】
しかし、前述したように走行中には車高調整が禁じられているために、そのような要請に応えることができない。
【００１０】
その他の従来技術として、バンプストッパとして、エアスプリングを用いる技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、大きな突き上げが懸架装置に作用した場合に、バンプストッパであるエアスプリングで、突き上げによる衝撃を緩和することが目的であって、上述したような問題点を解決するものではない。
【特許文献１】特開２００４−３３８６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、走行中に、車高を変えることなく、ばね定数を切換えることが可能な空気ばね式懸架装置及びばね定数切換え制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の空気ばね式懸架装置は、内圧が異なる二つの空気室（第１の空気室Ｃ１、第２の空気室Ｃ２）を備え且つ少なくとも内圧の低い側の空気室（Ｃ１）が可撓性を有している空気ばね（１）と、該二つの空気室（Ｃ１、Ｃ２）に圧縮空気を供給する圧縮空気供給源（６）と、該圧縮空気供給源（６）と二つの空気室（Ｃ１、Ｃ２）とを個別に連通する圧縮空気供給ライン（Ｌ１、Ｌ２）と、該圧縮空気供給ライン（Ｌ２）に介装された流路切換え弁（ソレノイドバルブ７）と、制御手段（コントロールユニット１０）、とを備え、前記空気ばね（１）は、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）内部に圧縮空気を充填させることにより内圧の低い側の空気室（Ｃ１）の容積を減少せしめ、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）内部から圧縮空気を排除させることにより内圧の低い側の空気室（Ｃ１）の容積を増加させるように構成され、前記制御手段（１０）は、前記流路切換え弁（７）の流路を切り換えて、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を圧縮空気供給源（６）と大気側との何れかに連通せしめる制御を行うように構成されていることを特徴としている（請求項１）。
ここで、ばね定数切換手段（ばね定数切換スイッチ２０）を備え、ばね定数切換手段（２０）を操作することにより、前記制御手段（１０）が、前記流路切換え弁（７）の流路を切り換えて、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を圧縮空気供給源（６）と大気側との何れかに連通せしめるのが好ましい。
【００１３】
本発明において、内圧の低い側の空気室（Ｃ１）の底部には筒状部材（１３）が（その上方が部分的に）貫入されるように固着されており、筒状部材（１３）の上端の一部が開口（１３ａ）しており、筒状部材（１３）の内側下方に内圧が高い側の空気室（Ｃ２：エアバック１２）が形成されているのが好ましい（請求項２）。
【００１４】
そして、本発明において、前記圧縮空気供給ライン（Ｌ１）には減圧手段（８）が介装されているのが好ましい（請求項３）。
【００１５】
本発明の空気ばね式懸架装置の制御方法は、請求項１の空気ばね式懸架装置を用いたばね定数切換え制御方法において、ばね定数切換手段（ばね定数切換スイッチ２０）によって空気ばね（１）のばね定数の高低を選択する工程（Ｓ２）と、前記ばね定数の高低を選択する工程（Ｓ２）で高いばね定数を選択した場合に流路切換え弁（ソレノイドバルブ７）によって内圧が高い側の空気室（Ｃ２）を圧縮空気供給源側（６）に連通せしめる工程（Ｓ３）と、低いばね定数を選択した場合に流路切換え弁（７）によって内圧が高い側の空気室（Ｃ２）を大気側（６）に連通せしめる工程（Ｓ３）、とを有することを特徴としている（請求項４）。
【発明の効果】
【００１６】
上述する構成を具備する本発明によれば、前記空気ばね（１）は内圧の高い側の空気室（Ｃ２）内部に圧縮空気を充填させることにより内圧の低い側の空気室（Ｃ１）の容積を減じさせ、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）内部から圧縮空気を排除させることにより内圧の低い側の空気室（Ｃ１）の容積を増加させるように構成されている。
そして、例えば、ばね定数切換手段（２０）をドライバが操作することにより、前記制御手段（１０）は前記流路切換え弁（ソレノイドバルブ７）の流路を、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を圧縮空気供給源（６）に連通せしめるか、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を大気側に連通せしめるか、の何れかに切換えることができる。
【００１７】
前記流路切換え弁（ソレノイドバルブ７）の流路を、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を圧縮空気供給源（６）に連通せしめるようにすれば、内圧の低い側のエア室（Ｃ１）の容積が減少して空気ばね（１）のばね定数を上げることが出来る。
また、前記流路切換え弁（７）の流路を、内圧の高い側の空気室（Ｃ２）を大気側に連通せしめるようにすれば、内圧の低い側のエア室（Ｃ１）の容積が増加して空気ばね（１）のばね定数を下げることが出来る。
【００１８】
これらのばね定数切換えの制御は、車高の変化を伴わないので、走行中においても実行できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１から図４を参照して第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１において、装置全体を符号１００で示す空気ばね式懸架装置は、図示の例では、１軸当たり、４つのエアスプリング１（４つの内、２つは図示のエアスプリングに重なり合って見えない）、圧縮空気供給源６と、２系統の圧縮空気供給ラインＬ１、Ｌ２と、流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７と、ばね定数切換手段であるばね定数切換スイッチ２０と、制御手段であるコントロールユニット１０、とを有している。
【００２１】
４つのエアスプリング１は、２個で１対のエアスプリング１の下端部が、空気ばね支持部材２の両端部の上面に取付けられている。２個で１対のエアスプリング１の上端部は、シャシーフレームの左右のサイドレール５の下面に図示しない締結手段によって、固定されている。図１において、符号４は車輪を示す
【００２２】
空気ばね支持部材２の中央部の上面は、車軸３の下面に、図示しない固定部材によって固定されている。
【００２３】
エアスプリング１の詳細構成及びその作用について、図２及び図３を参照して説明する。
図２において、エアスプリング１は、可撓性を有した第１のエアバッグ１１と、可撓性を有した第２のエアバッグ１２とを有している。第１のエアバッグ１１の底部１１ｂには、円筒状部材１３の上方が第１のエアバッグ１１に部分的に貫入する（食い込む）ように取付けられている。
第１のエアバッグ１１の上面１１ａには、給排気口１１ｃが形成されている。
【００２４】
円筒状部材１３の上面には開口部１３ａが形成されている。円筒状部材１３の底部１３ｂは閉塞している。
円筒状部材１３の内部には、第２のエアバッグ１２が収容されている。第２のエア室１２の底部１２ｂは、円筒状部材１３の底部１３ｂに固定されている。
【００２５】
第２のエアバッグの底部１２ｂには給排気口１２ｃが形成され、その給排気口１２ｃは、円筒状部材１３の底部１３ｂを貫通している。
【００２６】
ここで、第１のエアバッグ１１と、第１のエアバッグ１１と連通する筒状体１３の内部における第２のエアバッグ１２を除く領域によって形成される連続空間を第１の空気室Ｃ１と言う。又、第２のエアバッグ１２の内部を第２の空気室Ｃ２と言う。
【００２７】
図１に戻り、第１のエアバッグ１１は、第１の圧縮空気供給ラインＬ１によってエアタンク６と連通している。
第１の圧縮空気供給ラインＬ１は、圧縮空気供給管Ｌ１１、分岐管Ｌ１２、Ｌ１３によって構成されている。圧縮空気供給管Ｌ１１は、圧縮空気供給管Ｌ１１の一方の端部である分岐点Ｂ１で、分岐管Ｌ１２、Ｌ１３に分岐している。圧縮空気供給管Ｌ１１には、エアタンク６内の空気圧を減圧するための圧力調整手段である減圧器８が介装されている。
【００２８】
分岐管Ｌ１２は、図１における左方の第１のエアバッグの給排気口１１ｃに接続されている。分岐管Ｌ１３は、図１における右方の第１のエアバッグの給排気口１１ｃに接続されている。
【００２９】
第２のエアバッグ１２は、第２の圧縮空気供給ラインＬ２によってエアタンク６と連通している。
第２の圧縮空気供給ラインＬ２は、圧縮空気供給管Ｌ２０、Ｌ２１、分岐管Ｌ２２、Ｌ２３によって構成されている。圧縮空気供給管Ｌ２１は、圧縮空気供給管Ｌ２１の一方の端部である分岐点Ｂ２で、分岐管Ｌ２２、Ｌ２３に分岐している。
【００３０】
圧縮空気供給管Ｌ２０と圧縮空気供給管Ｌ２１との間には、流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７が介装されている。
図示の例では、流路切換え弁７は、「３ポート、２ポジション」の切換え弁である。流路切換え弁７のポジション７１にはポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３が形成されている。ポートＰ１とＰ２とは連通している。流路切換え弁７のポジション７２にはポートＰ４、Ｐ５、Ｐ６が形成されている。ポートＰ５とＰ６とは連通している。ポートＰ６は、常に大気に開放されている。
【００３１】
ばね定数切換スイッチ２０は信号ラインＬｓ１によってコントロールユニット１０と接続されている。コントロールユニット１０は、制御信号ラインＬｓ２によって流路切換え弁７の操作部７３に接続されている。操作部７３は、操作部７３に制御信号が入力された場合に、ポジション７１とポジション７２とを切換えるように構成されている。
【００３２】
図２は、エアスプリング１のばね定数を上げた状態が示されている。この時、流路切換え弁７はポジション７１が、第２の圧縮空気供給ラインＬ２に接続されている（図１の状態）。即ち、エアタンク６は圧縮空供給管Ｌ２０、流路切換え弁７のポートＰ１、ポートＰ２、圧縮空気供給管Ｌ２１、分岐管Ｌ２２及びＬ２３を経由して、２つのエアスプリング１の第２のエアバッグ１２と連通している。従って、第２のエア室Ｃ２には、エアタンク６内と同じ圧力のエアが充填されている。
【００３３】
一方、２つのエアスプリング１の第１のエアバッグ１１は、第１の圧縮空気供給ラインＬ１を経由して、常時エアタンク６と連通している。しかし、第１の圧縮空気供給ラインＬ１（Ｌ１１）には、減圧器８が介装されており、第１のエア室Ｃ１には、エアタンク６内の圧力よりも幾分低い圧力の圧縮空気が充填されている。
つまり、第２のエア室Ｃ２は、第１のエア室１１よりも内圧が高くなる。従って、第２のエアバッグ１２は膨張して、その結果、第１の空気室Ｃ１の容積は減少する。
第１の空気室Ｃ１の容積の減少は、図６の従来技術で説明したように、第１の空気室Ｃ１の容積が減少する前（例えば図３参照）に対して、エアスプリング１のばね定数が高まった状態である。
【００３４】
図３は、エアスプリング１のばね定数を下げた状態が示されている。この時、流路切換え弁７はポジション７２が、第２の圧縮空気供給ラインＬ２に接続されている（図示しない）。即ち、エアタンク６は圧縮空供給管Ｌ２０、流路切換え弁７のポートＰ４に連通している。しかし、ポートＰ４の内部は閉塞されているためにエアタンクの圧縮空気は第２の空気室Ｃ２には流入しない。第２の空気室Ｃ２は、流路切換え弁７のポートＰ５、ポートＰ６を経由して大気に開放されるために、第２の空気室Ｃ２の空気は大気に排出される。
【００３５】
一方、２つのエアスプリング１の第１のエア室Ｃ１は、第１の圧縮空気供給ラインＬ１を経由して、常時エアタンク６と連通している。そこで、第１の空気室Ｃ１の内圧が第２の空気室Ｃ２の内圧（大気圧と等しい）に勝り、その結果、可撓性部材（第２のエアバッグ）で形成された第２の空気室Ｃ２は収縮する。
第２のエアバッグ１２の収縮により、第１のエア室Ｃ１の容積は増加する。
第１のエア室Ｃ１の容積の増加は、図６の従来技術で説明したように、図２に対して、エアスプリング１のばね定数が低下した状態である。
【００３６】
図２のばね定数が上昇した状態、及び、図３のばね定数が低下した状態は、共に、エアスプリングの高さＨが等しい状態で行われる。
つまり、第１実施形態では、車高調整を行わないで、エアスプリングのばね定数の切換えが可能になっている。
【００３７】
次に、図４に基づき、図１〜図３をも参照して、第１実施形態の空気ばね式懸架装置１００の、ばね定数切り換え制御方法を説明する。
【００３８】
図４において、コントロールユニット１０は、ばね定数切換スイッチ２０が操作されたか否かを判断する（ステップＳ１）。
ばね定数切換スイッチ１０が操作されていれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。ばね定数切換スイッチ１０が操作されていなければ（ステップＳ１のＮＯ）、ステップＳ１を繰り返す。
【００３９】
ステップＳ２では、コントロールユニット１０は、ばね定数が高い方が選択されたのか、低い方が選択されたかを判断する。
ばね定数が高い方が選択されたなら、ステップＳ３側のループに進み、ばね定数が低い方が選択されたなら、ステップＳ４側のループに進む。
【００４０】
ステップＳ３では、コントロールユニット１０は、流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７をエアタンク６側に連通するように切換える。
即ち、ポジション７１を、第２の圧縮空気供給ラインＬ２に連通するように切換える。すると、第２の空気室Ｃ２の容積が増加し、第１の空気室Ｃ１の容積が減少して、エアスプリング１のばね定数は高まる。そして、ステップＳ３の後にステップＳ５に進む。
【００４１】
ステップＳ４では、コントロールユニット１０は、ソレノイドバルブ７を大気開放側に連通するように切換える。
即ち、ポジション７２を、第２の圧縮空気供給ラインＬ２に連通するように切換える。すると、第２の空気室Ｃ２内の圧縮空気が大気に排出されて、第２の空気室Ｃ２の容積が減少する。第２の空気室Ｃ２の容積の減少に伴い、第１の空気室Ｃ１の容積が増加して、エアスプリング１のばね定数は低下する。そして、ステップＳ４の後にステップＳ５に進む。
【００４２】
ステップＳ５では、コントロールユニット１０は、運転を終了するか否かを判断する。運転を終了するのであれば（ステップＳ５のＹＥＳ）、そのまま制御を終了する。運転続行であれば、（ステップＳ５のＮＯ）、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ１以降を繰り返す。
【００４３】
上述した構成の第１実施形態によれば、エアスプリング１は、可撓性の第１のエアバッグ１１で形成された第１の空気室Ｃ１と、可撓性の第２のエアバッグ１２で形成された第２の空気室Ｃ２を有しており、第２の空気室Ｃ２内に、第１の空気室Ｃ１よりも内圧の高い圧縮空気を充填させることにより、第１の空気室Ｃ１の容積を減じさせ、第２の空気室Ｃ２内部から圧縮空気を排除させることにより、第１の空気室Ｃ１の容積を増加させるように構成されている。
そして、第１実施形態によれば、ばね定数切換スイッチ２０をドライバが操作することにより、コントロールユニット１０は流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７の流路を、第２の空気室Ｃ２をエアタンク６に連通せしめるか、第２の空気室Ｃ２を大気側に連通せしめるか、の何れかに切り換えられる。
【００４４】
流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７の流路を、第２の空気室Ｃ２をエアタンク６に連通せしめるようにすれば、第１の空気室Ｃ１の容積が減少して、エアスプリング１のばね定数を上げることが出来る。
一方、流路切換え弁（ソレノイドバルブ）７の流路を、第２の空気室Ｃ２を大気側に連通せしめるようにすれば、第１の空気室Ｃ１の容積が増加して、エアスプリング１のばね定数を下げることが出来る。
これらのばね定数切換えの制御は、車高の変化を伴わないので、走行中においても実行できる。
【００４５】
次に、図５を参照して、第２実施形態を説明する。
図１〜図４の第１実施形態は、筒状部材１３の内部に可撓性のエアバッグ（第２のエアバッグ）１２を収容した実施形態である。
これに対して、図５の第２実施形態のエアスプリング１Ａは、筒状部材（図２における符号１３に相当）をシリンダ１４とし、第１実施形態の第２のエアバッグ１２の代わりに、シリンダ１４内部に、円盤状のピストン１５を挿入した実施形態である。
【００４６】
図５において、ピストン１５の上方の空間が第１の空気室Ｃ１であり、ピストン１５の下方の空間が第２の空気室Ｃ２である。第２の空気室の給排気口１４ｃは、シリンダ１４の底部１４ｂに設けられている。
【００４７】
第２実施形態において、上述した構成以外は、図１〜図４の第１実施形態と実質的に同じである。第２実施形態の作用効果も概ね第１実施形態と同様である。
【００４８】
図示の実施形態あるいは実施例は例示であり、本発明の技術的範囲を限定するための記載ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】第１実施形態の空気ばねにおいて、ばね定数を高くした場合の状態図。
【図３】第１実施形態の空気ばねにおいて、ばね定数を低くした場合の状態図。
【図４】本発明の実施形態のばね定数切換え制御を説明するフローチャート。
【図５】第２実施形態の空気ばねの構成を示した断面図。
【図６】従来技術の空気ばねの構成を示した断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・空気ばね／エアスプリング
２・・・空気ばね支持部材
３・・・車軸
４・・・車輪
５・・・シャシーフレームのサイドレール
６・・・圧縮空気供給源／エアタンク
７・・・流路切換え弁／ソレノイドバルブ
８・・・減圧手段／減圧器
１０・・・制御手段／コントロールユニット
２０・・・ばね定数切換手段／ばね定数切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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