JP2000255238A - エアサスペンション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、左右非対称にエアスプリングを設置
したときにおいて、良好な操縦安定性、良好な乗り心地
をもたらすよう、レベリング機能を用いて、一定の車体
地上高に車体を支えることができるエアサスペンション
装置を提供する。 【解決手段】本発明のエアサスペンション装置は、フレ
ームの車幅方向中心に対して左右非対称にそれぞれ配置
される左右一対のエアスプリング５を、受圧面積が同一
で、かつ内容積がフレーム１の車幅方向中心からの距離
の比率にしたがって異ならせる構成とすることにより、
左右非対称のエアスプリング５のばね定数を均等にし、
たとえ分担荷重の違いにより、かなり各エアスプリング
５の内圧が異なるようなときでも、左右エアスプリング
５で安定して車体を支えることができるようにしたこと
にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレームの車幅方
向中心に対し左右非対称に配置された左右一対のエアス
プリングを用いてアクスルを支持するエアサスペンショ
ン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トラック（車両）では、快適な乗り心地
を得るために、エアスプリングを用いて、フロントアク
スルを懸架させるエアサスペンション装置を採用するこ
とが行なわれている。このエアサスペンション装置に
は、フレームの左右両側のサイドフレームと、同フレー
ムに搭載されたエンジンの下側を車幅方向に沿いに配設
されたフロントアクスルの車幅方向両側との間に左右一
対のエアスプリングを介装する構造が用いられる。

【０００３】こうしたエアサスペンション装置を採用し
たトラックでは、エアスプリングを活用して、積載荷重
の増減に関わらず、車体地上高を一定（所定）高さに保
たせることが行なわれている。

【０００４】同エアサスペンション装置には、各エアス
プリングに、フレームの高さ変化にしたがい独立して左
右エアスプリングの給排を行わせるレベリングバルブ
（給気弁と排気弁、両弁を中点となる所定フレーム高さ
を境に切換えるレバーを有して構成されるもの）を取り
付け、これら各レベリングバルブに、圧力供給源として
のエアタンクを接続した構造が用いられる。この左右エ
アスプリング毎の独立した２系統のエア給排系により、
荷の積載によりエアスプリングが縮み、フレームを含む
車体が沈下すると、レベリングバルブのレバーから伝わ
る変位で同レベリングバルブに内蔵の給気弁が開き、エ
アタンクからの高圧エアを各エアスプリングへ導いて、
エアの増加により、エアスプリングの縮んだ量だけ車体
を持ち上げる。また荷重が減少してエアスプリングが伸
び、フレームを含む車体が上昇すると、レベリングバル
ブのレバーから伝わる変位で同レベリングバルブに内蔵
の排気弁が開き、エアスプリングのエアが大気開放部か
ら大気へ放出され、エアスプリングが伸びた量だけ車体
を下降させて、一定の車体地上高に保たれるようにして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近時、こうしたレベリ
ング機能をもつエアサスペンション装置が、トラックの
フロントサスペンションに採用することが考えられてい
る。

【０００６】ところで、フレームのフロントアクスルが
配置されるフロント部分は、走行用のエンジン、同エン
ジンの補機、ステアリング装置を構成する機器、その他
装置の機器など、多くの機器が配置されるので、エアサ
スペンション装置の各エアスプリングは、これら機器を
避けて、フロントアクスルとフレームとの間に取り付け
なければならない。

【０００７】このため、フロントにエアサスペンション
装置を採用する際には、機器との干渉を避ける都合上、
各エアスプリングの取り付けが、フレームの車幅方向中
心に対して左右対称となる配置でなく、左右非対称、具
体的には一方のエアスプリングがフレームの車幅方向中
心から遠い位置に配置され、他方のエアスプリングがフ
レームの車幅方向中心から近い位置に配置されることが
ある。

【０００８】ところが、こうしたエアスプリングの配置
だと、フレームに作用する荷重は、距離の近い方のエア
スプリングに多くの荷重が分担され、距離の遠い方のエ
アスプリングに少ない荷重が分担されるので、左右で各
エアスプリングの内圧が異なってしまう。

【０００９】これでは、同一構造（受圧面積を含む他の
構造が同一）のエアスプリングを用いているのに、左右
のエアスプリングのばね定数が異なってしまい、トラッ
クの挙動が不安定になりやすい。特にレベリング機能で
車体地上高を一定に保つエアサスペンション装置は、荷
重の増加に伴い各エアスプリングの内圧の差が大きくな
るので、積車時は不安定さが増し、トラックの操縦安定
性や乗り心地に多くの影響を与えやすく、この点の改善
が望まれている。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、左右非対称にエアスプリ
ングを設置したときにおいて、良好な操縦安定性、良好
な乗り心地をもたらすよう、レベリング機能を用いて、
一定の車体地上高で車体を支えることができるエアサス
ペンション装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載したレベリング機能をもつエアサスペ
ンション装置は、フレームの車幅方向中心に対して左右
非対称にそれぞれ配置される左右一対のエアスプリング
を、受圧面積が同一で、かつ内容積がフレームの車幅方
向中心からの距離の比率にしたがって異ならせる構成と
し、各エアスプリングのばね定数が均等化されるように
した。

【００１２】これにより、たとえ分担荷重の違いによ
り、かなり各エアスプリングの内圧が異なるようなとき
でも、左右エアスプリングを左右対称に配置したときと
同様、積車時、左右エアスプリングで安定して車体を支
えることができ、良好な操縦安定性、良好な乗り心地を
得ることができる。

【００１３】しかも、エアスプリングが左右非対称に配
置された場合、左右独立したエア給排系を変更するなど
の複雑な構造を用いずに、左右のエアスプリングのばね
定数が均等に設定できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１および図２に
示す一実施形態にもとづいて説明する。

【００１５】図１は、例えばトラック（車両）の前輪Ｐ
を懸架するエアサスペンション装置を示していて、図中
１はトラックのフレームである。フレーム１は、車両前
後方向に延びる一対のサイドフレーム２を有するラダー
形に形成してある。

【００１６】このフレーム１の前部（フロント側）に
は、左右のサイドフレーム２間に収まるようにしてエン
ジン３が搭載されている。またエンジン３が搭載された
フレーム１の下方には、フロントアクスル４（車軸）
が、エンジン３の下側およびサイドレール２の下側で、
車幅方向沿いに挿通されている。そして、各サイドレー
ル２から車幅方向に張り出たフロントアクスル４の各端
部に、ナックル（図示しない）を介して、前輪Ｐが連結
される。

【００１７】こうしたフレーム１とフロントアクスル４
の間に、フレーム１に取り付くエンジン３、同エンジン
３の補機（図示しない）、同ステアリング装置を構成す
る機器（図示しない）、その他装置の機器（図示しな
い）など多くの機器を避けて、一対のエアスプリング５
が取り付けある。つまり、各エアスプリング５は、こう
した各種機器と干渉しない配置位置を得るために、フレ
ーム１の車幅方向中心に対して、左右非対称に取り付け
てある。

【００１８】各エアスプリング５の取り付けには、サイ
ドレール２の下側と対応するフロントアクスル４の各上
面部のうち、エアスプリング５が取り付くフレーム１の
車幅方向中心に対して左右非対称となる地点にそれぞれ
シート取付座（図示しない）を形成し、これら各シート
取付座に、スプリングシート部材６をボルトで締結して
おき、同スプリングシート部材６で形成されるスプリン
グシート６ａにエアスプリング５の下端部を固定し、エ
アスプリング５の上端部を同スプリング５の直上のサイ
ドレール部分に取付けたブラケット１１に固定した構造
が用いてある。

【００１９】ここで、エアスプリング５には、いずれも
図２中の右側にあるように例えば内部にサージタンク室
８ａを有するピストン８を下側に配置し、このピストン
８の上側を覆うようにダイヤフラム９を組み合せた構造
が用いてある。そして、ダイヤフラム９の上部に取り付
けた所定の大きさをもつエンドプレート１０が、例えば
ボルトを用いてブラケット１１に固定され、ピストン８
の下部が例えばボルトを用いてスプリングシート６ａに
固定されている。つまり、エアスプリング５の弾性力、
すなわちダイヤフラム９およびピストン８内のエア圧
で、上下方向から加わる荷重を支えるようにしている。
なお、各スプリングシート部材６とその直上のサイドレ
ール部分との間にはショックアブソーバ７が取付けられ
ていて、エアスプリング５の振動を減衰する構造にして
ある。

【００２０】また各スプリングシート部材６とエンジン
前方のサイドフレーム部分の下面に取り付けた各ブラケ
ット１３との間には、コ字形のトーションビーム１４、
スイングアーム１５を用いたパラレルリンク機構１６が
組み付けられていて、同リンク機構１６でフロントアク
スル４を位置決めている。

【００２１】一方、各エアスプリング５には、エアスプ
リング５毎、一対のレベリング制御用エア給排系１７，
１８が接続してある。エア給排系１７，１８は、いずれ
も例えばスイングアーム上方のサイドフレーム部分に取
り付けてあるレベリングバルブ１９を用いたエア回路２
０（主に片側が図示）で形成されている。

【００２２】すなわち、レベリングバルブ１９は、いず
れも給気弁と排気弁（いずれも図示しない）を内蔵した
本体部２１と、両弁（給気弁と排気弁）を切換える回動
自在なレバー２２（図１中において本体部２１の正面に
回動自在に支持されているレバー部材よりなる）とを有
して構成される。このレバー２２が、中継軸２３ａ、レ
バー部材２３ｂを介して、下側にあるスプリングシート
部材６に回動自在に連結され、両弁（給気弁と排気弁）
を、中点となる所定フレーム高さを境とした車体地上高
の変化にしたがい切換えられるようにしてある。本体部
２１は、圧力供給源となるエアタンク（図示しない）に
つながるタンク孔部２４、エアスプリング５につながる
スプリング孔部２５、大気に開放する大気開放部（図示
しない）を有していて、荷の積載によりエアスプリング
５が縮みフレーム１を含む車体が沈下すると、レバー２
２から伝わる変位で、内蔵の給気弁が開くようにしてあ
る。これにより、エアタンクからの高圧エアが、タンク
孔部２４、スプリング孔部２５を通じて、エアスプリン
グ５内へ導かれ、エアの増加により、エアスプリング５
の縮んだ量だけ車体を持ち上げる。また荷重が減少して
エアスプリング５が伸びフレーム１を含む車体が上昇す
ると、レバー２２から伝わる変位で本体部２１に内蔵の
排気弁が開くようにしてある。これにより、スプリング
孔部２５、大気開放部（図示しない）を通じて、エアス
プリング５内のエアが大気に放出され、エアスプリング
が伸びた量だけ車体を下降させる。

【００２３】こうした左右独立したエア回路２０で行な
われる各エアスプリング５のエアの給排動作により、積
載荷重の増減（積車、空車）に関わらず、車体地上高を
一定（所定）高さに保たせるようにしてある。なお、２
６は、レベリングバルブ１９のスプリング孔部２５とエ
アスプリング５との間をつなぐ配管部材を示す。

【００２４】そして、受圧面積が同一な一対のエアスプ
リング５の構造を流用して、エアスプリング５が左右非
対称に配置されることによるばね定数の差異を是正する
ようにしている。

【００２５】具体的には、図２に示されるように左右一
対のエアスプリング５の内部容積を非対称の比率で変化
（交差した斜線部分が相当）させて、左右エアスプリン
グ５のばね定数を均等にさせている。

【００２６】ここで、ばね定数を均等する手法について
説明すれば、左右のエアスプリング５にはつぎのような
関係がある。

【００２７】まず、フレーム５の車幅方向中心（重心位
置Ｇ）から左右の各エアスプリング５までの距離、具体
的には左側のエアスプリング５までの距離をＬ１とし、
右側のエアスプリング５までの距離をＬ２としたとき、
フレーム１から加わる荷重Ｗが左側のエアスプリング５
に分担される荷重Ｗ１は、Ｗ１＝Ｗ＊（Ｌ２／Ｌ１＋Ｌ
２）で表され、右側のエアスプリング５に分担される荷
重は、Ｗ２＝Ｗ＊（Ｌ１／Ｌ１＋Ｌ２）で表される。

【００２８】また左側のエアスプリング５の内圧Ｐ１、
右側のエアスプリング５の内圧Ｐ２は、Ｐ１＝Ｗ１／
Ａ、Ｐ２＝Ｗ１／Ａ （但し、Ａは有効面積（受圧面積
に相当するもので、左右共、同一）で表される。

【００２９】これらから、左側のエアスプリング５のば
ね定数Ｋ１、右側のエアスプリング５のばね定数Ｋ２を
求めれば、 Ｋ１＝ｎＡ²＊（Ｐ１＋１）＊１／Ｖ１＊１／１０ Ｋ２＝ｎＡ²＊（Ｐ２＋１）＊１／Ｖ２＊１／１０
（但し、ｎはポリトロープ指数）で表される。

【００３０】この与式を整理して、左右のエアスプリン
グ５のばね定数が等しい（Ｋ１＝Ｋ２）条件を表せば、
Ｖ１／Ｖ２＝（Ｐ１＋１）／（Ｐ２＋２）となり、エア
スプリング５のばね定数は、圧力に比例し、内容積で反
比例する関係にあることがわかる。

【００３１】ここで、各エアスプリング５の有効面積Ａ
は同一であるから、左右非対称に配置されたエアスプリ
ング５のばね定数を等しくさせるためには、フレーム１
の車幅方向中心からの距離の比率に応じてエアスプリン
グ５の内容積を変えればよいことになる。

【００３２】そこで、図２に示される左右のエアスプリ
ング５のうち、例えば左右非対称の配置により内圧が低
くなる側のエアスプリング５のピストン８内に、例えば
仕切板で形成されるセパレータ２７を取り付けて、図２
中の交差した斜線部分で示されるようにピストン８内の
内容積、すなわちピストン容積を減少させ、上式を満足
するよう、すなわちばね定数Ｋ１，Ｋ２が等しくなるよ
うに左側のエアスプリング５の内容積を減じてある。特
にばね定数Ｋ１，Ｋ２は、空車から積車のうちのある領
域、例えば操縦安定性、乗り心地が損われやすい積車時
において、左右エアスプリング５のばね定数Ｋ１，Ｋ２
が等しくなるように設定してある。

【００３３】この左右スプリング５のオフセット量の比
率に応じてピストン容積を小さくする構造によって、左
右非対称に配置されたエアスプリング５のばね定数Ｋ
１，Ｋ２を均等にさせている。

【００３４】このようにエアスプリング５のばね定数Ｋ
１，Ｋ２を均等化すると、左右非対称のエアスプリング
５のばね定数Ｋ１，Ｋ２は、ほぼ等しく保たれるように
なる。

【００３５】したがって、各エアスプリング５が分担す
る分担荷重に違いから、かなり各エアスプリング５の内
圧に違いが生じるときでも、左右エアスプリング５を左
右対称に配置したときと同様、レベリング機能を用い
て、積車時、フレーム１を含む車体を左右エアスプリン
グ５で安定して支えることができ、良好な操縦安定性、
良好な乗り心地をもたらすことができる。

【００３６】しかも、エアスプリング５の内容積を変え
る構造だと、左右独立したエア給排系１７，１８を変更
するなどの複雑な構造を用いずに、簡単に左右エアスプ
リング５のばね定数Ｋ１，Ｋ２を均等に定めることがで
きる。

【００３７】なお、一実施形態では、フレーム１の車幅
方向中心から遠い距離に設置されたエアスプリング５の
内容積をオフセット量の比率にしたがい小さくした例を
挙げたが、反対にフレーム１の車幅方向中心から近い距
離に設置されたエアスプリング５の内容積をオフセット
量の比率にしたがい大きくして、左右非対称に配置され
たエアスプリング５のばね定数Ｋ１，Ｋ２を均等にして
もよい。

【００３８】また一実施形態では、トラックのフロント
サスペンションに本発明を適用した例を挙げたが、これ
に限らず、エアスプリングの左右非対称の取り付けが余
儀なくされる車両のエアサスペンション装置であれば適
用してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、左右非対称に配置されたエアスプリングの
ばね定数を均等に保つことができ、分担荷重の違いによ
り、かなり各エアスプリングの内圧が異なるようなとき
でも、左右エアスプリングを左右対称に配置したときと
同様、レベリング機能を用いて、積車時、左右エアスプ
リングで安定して車体を支えることができ、良好な操縦
安定性、良好な乗り心地を得ることができる。

【００４０】しかも、エアスプリングの内容積を同エア
スプリングのオフセット量の比率にしたがって異ならせ
る構造なので、左右独立したエア給排系を変更するなど
の複雑な構造を用いずに、簡単に左右エアスプリングの
ばね定数を均等に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るエアサスペンション
装置を説明するための斜視図。

【図２】同装置の左右非対称に配置された左右エアスプ
リングのばね定数を均等にする構造を説明するための
図。

【符号の説明】 １…フレーム ２…サイドフレーム ３…エンジン ４…フロントアクスル（アクスル） ５…エアスプリング ６…スプリングシート部材 ８ａ…サージタンク室 ８…ピストン ９…ダイヤフラム １７，１８…一対のエア給排系 １９…レベリングバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと同フレームの下側を車幅方向
   に沿って挿通するアクスルとの間に前記フレームの車幅
   方向中心に対して左右非対称にそれぞれ介装された左右
   一対のエアスプリングと、 前記各エアスプリングにそれぞれ接続され、前記フレー
   ムが所定の高さを保つように前記フレーム高の変化にし
   たがって前記エアスプリング内のエアを給排する左右独
   立したエア給排系とを有し、 前記左右一対のエアスプリングが、受圧面積が同一で、
   かつ内容積が前記フレームの車幅方向中心からの距離の
   比率にしたがって異ならせて構成されることを特徴とす
   るエアサスペンション装置。