JPS6313928A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内室に空気が充填され、必要に応じて制御弁
を介して圧気タンク又は大気と連通ずることができるば
ねベローを具備し、制御弁がサーボピストンによって操
作され、該サーボピストンが前面にばねベローの内圧を
、背面に可変ばね特性の調整ばねを負荷され、予圧され
た空気の補給又は放出によって振動に原因するばねベロ
ーの圧力変化を補償してなる、基礎の上に振動体を支持
するための空気ばねに関する。

〔従来の技術〕

前記の種類の空気ばねは西独特許出願公開第３４３４６
５８号により公知である。しかしそれによって得られる
、振動体の元の中央位置への復帰は、ばねベローの構造
によっては依然としてあまり十分でない。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは、ばねベローの構造や使用
の周辺条件に全くかかわりなく、振動体の元の中央位置
への良好な復帰が保証されるように、冒頭に挙げた種類
の空気ばねを改良することである。

〔目的を達成するための手段〕

冒頭に挙げた種類の空気ばねにふいて、本発明に基づき
サーボピストンの背面が圧力室によって画定され、調整
ばねが圧力室に収容された気体クッションからなり、圧
力室が信号操作入口弁を介して圧気タンクと、また信号
操作出口弁を介して大気と連通し、振動体の相対変位の
検出のために変位変換器と発信器が設けられ、入口弁及
び出口弁に接続されて信号を送り、振動体が中央位置か
ら次第に逸脱することを防止することによって、上記の
目的が達成される。

従って本発明に基づ〈実施態様においては、振動から派
生するばねベローの圧力変化を補償するという、使用さ
れる制御弁の基本機能が、中央位置からの振動体の変位
運動が現れたときの、ばねベローの内圧の上昇又は下降
と重複する訳である。その場合に諸機能の相互阻害を防
止するために、発信器が低周波振動だけを通す周波数フ
ィルタを具備すれば好都合であることが判明した。それ
によって調圧器の圧力室の平均圧力は、基礎と振動体の
平均的相互関係からの長い持続的偏りが現れるときにだ
け変化させられる。機械製造業で使用する場合は、１ヘ
ルツ未満の周波数だけ通す周波数フィルタが一般に好適
である。

制御弁の圧力室は管路によって貯圧室及び吸込室と連通
し、貯圧室と吸込室はそれぞれ緩衝壁によって画定され
、いずれの緩衝壁も振動体に対してリミットストップを
なし、その際貯圧室の緩衝壁は振動体の上側リミットス
トップ、吸込室の緩衝壁は下側リミットストップをなす
。

本発明の範囲内で上側リミットストップとは必ずばねベ
ローの最小の伸びで接触するリミットストップを言い、
下側リミットストップとはばねベローの最大の伸びで接
触するＩＪ　ミツトストップを言う。実際の運転中に大
抵ごく短時間しか持続しない極限運動が、この構造によ
って特に効果的に対処され、中央位置への振動体の極め
て急速な復帰が得られる。

適用される機能原理は次の通りである。即ち調圧器の通
常の応答速度をリミットストップとの接触期間中に圧力
室内の圧力の当該の増加又は減少によって過比例的に増
加し、こうして空気ばねが担持する静荷重の増加又は減
少状態を一時的に模擬するのである。基本的な制御挙動
はこれによって変化せず、当該のリミットストップを離
脱した後、再び元の応答速度が生じる。

リミットストップを離脱した後、緩衝壁を原位置に戻さ
なければならないが、これはばね部材又は別個の駆動装
置を使用して行うことができる。この目的の達成のため
に吸込室の緩衝壁がピストン・シリンダユニットのピス
トンからなり、これによってばね室から隔離され、ばね
室が制御管によってばねベローの内室と連通するならば
、特に有利であることが判明した。圧力室と第２の制御
室の圧力はごく僅かしか相違せず、吸込室１３とばね室
１８の圧力は等しい。しかし吸込室を画定する緩衝壁１
４のピストン面は、ばね室を画定するピストン面に比し
てピストン棒の横断面だけ縮小している。従ってリミッ
トストップが作動しない時は、上述のピストンは必ず原
位置にある。貯圧室では同様の構造が不要である。貯圧
室は管路を介して外部の圧力室からの圧力と連通し、従
って常に高い圧力を受けるから、貯圧室を画定する緩衝
壁はリミットストップを作動しない時に必ず原位置にあ
る。

特に大きな応答速度を得ることに関連して、圧力室が貯
圧室又は吸込室の容積より小さい容積を有することが有
利であることが判明した。

その差はなるべく大きいことが好ましく、圧力室が貯圧
室又は吸込室の容積の最大限半分の大きさの容積を有す
る構造で既に、応答速度の著しい増加が得られる。この
応答速度は、電動制御弁を使用して得られるものより遥
かに高い。

吸込室と貯圧室の間の管路の膨張は、管路の余りに大き
な容積と同様に不都合である。いずれも回避しなければ
ならない。

制御弁の圧力室の圧力上昇又は圧力降下をもたらすＩＪ
　ミツトストップはなるべくならば、振動体の極端な偏
りが現れた時に初めて短時間接触するのでなくて、振動
体の極端な振動振幅の発生をなるべく回避するために、
比較的大きな行程で既に予め接触することが好ましい。

この観点のもとに、リミットストップが駈上り斜面を具
備することが好ましいことが判明した。極端な振動振幅
が現れた時に制御弁の応答速度の漸進的増加を得るため
に、上記の駈上り面は場合によっては漸進的に増加する
傾角を有する。

〔実　施　例〕

次の添付の図面に基づいて本発明を詳述する。

第１図に図示の実施例は自動車のシャシ上のフレームの
弾性支持に関するものである。その限りで、シャシは本
願の意味で基８！２を、フレームは振動体１をなす。

その他の応用、例えば運転者席又は運転者室への応用も
可能である。ばねベローは通常、蛇腹として構成される
が、ピストン・シリンダユニットで代用することもでき
る。

振動体１と基礎２の間に配設されたばねベロー３は、二
方向に貫流可能な制御管１９によって制御弁４の第１の
制御室２１及び第２の制御室２２並びに下側リミットス
トップ１５のばね室１８と連通する。第１の制御室２１
は片側が補助ピストン２３によって画定されている。補
助ピストン２３は隔膜によって、制御弁４の囲壁に対し
て密閉される。第１の制御室２１の反対側は作動弁２４
によって画定されている。作動弁２４は複合人口・出口
弁からなり、その円錐形弁体は一方で圧縮ばね２５によ
り、他方で補助ピストン２３の押棒により、弁座に押し
付けられる。

入口弁７は予圧空気入りの圧気タンクから圧力１７０作
用を受け、出口弁８は作動弁２４０円錐形弁体の出口側
を貫通する空気逃し管２６を経て大気と連通ずる。

補助ピストン２３は第１の制御室２１の反対側で第３の
制御室２７を画定する。この第３の制御室２７は絞り管
２８によって圧気タンクからの圧力１７と連通ずるから
、第３の制御室２７には常に高圧気体が供給される。こ
うして生じる圧力は同時に空気逃し弁３１の弁体に負荷
し、空気逃し弁３１は第４の制御室２９を経由して空気
逃し管２６と連通ずる。

空気逃し弁３１の弁体は、制御ピストン３０及びサーボ
ピストン５に固着されている。この弁体はばねによって
弁座に当接され、サーボピストン５より小さな空気作用
面を有する。制御ピストン３０とサーボピストン５は環
状隔膜によって制御弁４の壁体に対して密封される。二
つのピストンは第２の制御室２２の両側を画定する。制
御ピストン５は第２の制御室２２０反対側で圧力室６を
画定する。圧力室６は管１１により下側リミットストッ
プ１５及び上側リミットストップ１６の吸込室１３及び
圧力室１２と連通ずる。また圧力室６に入口弁７と出口
弁８が接続し、これらの弁は一方で圧気タンクからの圧
力１７と、他方で空気逃し管２６と連通し、発信器１０
によって電気的に操作される。発信器１０は変位変換器
９と電導結合され、変位変換器９から振動体１と基礎２
との相対的相互関係に比例する入力信号を受領する。

また振動体１はリミットストップ１５．１６を具備する
。基礎２の極度の相対変位の場合にこれらのリミットス
トップは、基礎２と連結されたローラ３２により図示の
位置から右へ移動させられ、吸込室１３の緩衝壁１４又
は貯圧室１２の緩衝壁１４を移動する。漸進的に上昇す
る駈上り斜面２０によって、上述の移動は実際の相対変
位度に応じて次第に増大する。

〔作　　用〕

次に作用について説明する。

想定した初期状態で系は完全に放出されている。

変位変換器９が基６１！２の上方への持続的相対変位を
発信器１０に合図し、入口弁７を介して圧力室６へ予圧
気体の流入を行わせる。ここで生じる圧力上昇がサーボ
ピストン５の左向き運動と共に空気逃し弁３１の閉鎖を
行わせる。絞り管２８を経て引き続き送られる空気はこ
のため逃失することができず、第３の制御室２７の圧力
上昇をもたらす。この圧力上昇が補助ピストン２３に作
用し、補助ピストン２３は左へ移動し、作動弁２４の入
口側弁体を弁座から浮き上がらせる。圧気タンク１７か
ら送られる空気はこうしてばねベローに流入することが
できる。

ばねベロー３の中の圧力上昇の進行と共に基６１！２に
対する振動体１の離隔運動が進行する。

中央位置に到達すると、変位変換器９が発信器１０に対
して入口弁７の閉鎖を合図し、それによって圧力室６へ
の予圧気体のそれ以上の流入が制止される。圧力室６へ
の高い流入速度の結果、中央位置を一時的に越えること
がある。このことは許容される場合もあるし、望ましく
ない場合もある。この場合は流入速度を引き下げなけれ
ばならないが、それは流入断面の縮小又は小さな空気量
の定量送入によって行うことができる。圧力室６の中の
圧力が支持荷重に相当するレベルまで次第に上昇すると
、最後にサーボピストン５に力の釣り合いが生じ、そこ
で空気逃し弁３１が開放され、第３の制御室２７の中の
圧力が降下する。補助ピストン２３が相対的に右へ変位
するから、作動弁２４の入口部が閉鎖され、ばねベロー
３への予圧気体の以後の流入が制止される。

振動体１と基８！２の間に相対振動運動が現れると、第
１の制御室２１に脈動的な圧力変化が起こる。これは補
助ピストン２３の対応する脈動運動をもたらし、その結
果、作動弁２４が操作されて圧力変化を補償する。

支持荷重が増大すると、変位変換器９が発信器１０を介
して圧力室６への予圧気体の補給を行わせる。これによ
って空気逃し弁３１が一時的に閉鎖され、その結果ばね
ベロー３の中の圧力が上昇する。再びサーボピストン５
で力の釣り合いに到達すると、ばねベロー３への予圧空
気の以後の供給が制止される。

支持荷重が減少すると、変位変換器９が発信器１０を介
して圧力室６の圧力の減少を行わせる。

空気逃し弁３１がこれによって開放され、その結果第３
の制御室２７の圧力が降下する。

このため補助ピストン２３の右向き運動が起こリ、その
結果、作動弁２４に含まれる出口弁が開放し、それと共
にばねベロー３に収容された圧力が低下する。サーボピ
ストン５に再び力の釣り合いが起こるまで、これが持続
する。

振動体１に対する基ｇ！２の極端な距離が現れると、ロ
ーラ３２により上側リミットストップ１６が右向きに変
位する。

貯圧室１２に収容された圧気体積はこのため自発的に圧
力室６へ変位し、その結果圧力が上昇すると共に空気逃
し弁３１が閉じ、このため作動弁２４の入口部が開放す
る。ばねベロー３の中の圧力はこうして自発的に上昇し
、基ｆ１２の下向き相対運動と共に上側リミットストッ
プ１６の距離の増加をもたらす。

作動室６の中を依然として支配する圧力はリミットスト
ップ１６の負荷の解消の後に、ピストンからなる貯圧室
１２の緩衝壁１４を復帰させる。

基１１Ｍ１に対する振動体１の極端な隔離運動の場合に
は、ローラ３２によって下側リミットストップ１５が操
作され、その結果、ピストンからなる吸込室１３の緩衝
壁１４が右向きに変位する。このことは圧力室６の圧力
を自発的に低下させ、その結果サーボピストン５を右向
きに移動する。

空気逃し弁３１がこうして開放され、第３の制御室２７
の圧力を減少し、その結果、補助ピストン２３を右向き
に移動すると共に作動弁２４の出口部を開放する。

このためばねベロー３の圧力が自発的に低下し、振動体
１と基８！２の間の相対運動の方向を反転させる。下側
リミットストップ１５がなお操作されている限り、これ
が持続する。その後再び正常な制御挙動が現れ、圧力室
６の圧力が貯圧室１２の圧力と一致することにより緩衝
壁１４が原位置に連動させられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく空気ばねの回路図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内室に空気が充填され、必要に応じて制御弁を介し
   て圧気タンク又は大気と連通することができるばねベロ
   ーを具備し、制御弁がサーボピストンによって操作され
   、該サーボピストンが前面にばねベローの内圧を、背面
   に可変ばね特性の調整ばねを負荷され、予圧された空気
   の補給又は放出によって振動に原因するばねベローの圧
   力変化を補償してなる、基礎の上に振動体を支持するた
   めの空気ばねにおいて、サーボピストンの背面が圧力室
   （６）によって画定され、調整ばねが圧力室（６）に収
   容された気体クッションからなり、圧力室（６）が信号
   操作入口弁（７）を介して圧気タンクと、また信号操作
   出口弁（８）を介して大気と連通し、振動体（１）の相
   対変位の検出のために変位変換器（９）と発信器（１０
   ）が設けられ、入口弁（７）及び出口弁（８）に接続さ
   れて信号を送り、振動体（１）が中央位置から次第に逸
   脱することを防止することを特徴とする空気ばね。 ２　圧力室（６）が管路（１１）によって貯圧室（１２
   ）及び吸込室（１３）と連通し、貯圧室（１２）及び吸
   込室（１３）がそれぞれ緩衝壁（１４）によって画定さ
   れ、緩衝壁（１４）が振動体（１）に対するリミットス
   トップ（１５、１６）をなし、振動体（１）によってば
   ね力に抗して移動させられ、管路 （１１）に過圧又は負圧を発生し、かつ貯圧室（１２）
   の緩衝壁（１４）が振動体（１）の上側リミットストッ
   プ（１６）、吸込室（１３）の緩衝壁（１４）が下側リ
   ミットストップ（１５）をなすことを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項に記載の空気ばね。 ３　吸込室の緩衝壁（１４）がピストン・シリンダユニ
   ットのピストンからなり、このピストンによってばね室
   （１８）から隔離され、ばね室（１８）が制御管（１９
   ）を経てばねベロー（３）の内室と連通することを特徴
   とする、特許請求の範囲第２項に記載の空気ばね。 ４　圧力室（６）が貯圧室（１２）又は吸込室（１３）
   の容積より小さな容積を有することを特徴とする、特許
   請求の範囲第２項又は第３項に記載の空気ばね。 ５　圧力室（６）が貯圧室（１２）又は吸込室（１３）
   の容積の最大限半分の大きさの容積を有することを特徴
   とする、特許請求の範囲第４項に記載の空気ばね。 ６　リミットストップ（１５、１６）が駈上り斜面（２
   ０）を具備することを特徴とする、特許請求の範囲第２
   項ないし第５項のいずれか１項に記載の空気ばね。 ７　駈上り斜面（２０）が漸進的に増加する傾角を有す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の空
   気ばね。