空圧緩衝器
【課題】内部温度変化による車高変化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することであり、またさらには、円滑な伸縮を実現するとともにシール部材の劣化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することである。
【解決手段】シリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入したピストンＰと、ピストンＰに連結されるとともにシリンダＣ内に移動自在に挿入されるロッドＲとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器Ｄにおいて、シリンダＣ内に気体を供給する供給手段３と、供給手段３とは独立してシリンダＣ内から気体を排出する排気手段４とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】シリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入したピストンＰと、ピストンＰに連結されるとともにシリンダＣ内に移動自在に挿入されるロッドＲとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器Ｄにおいて、シリンダＣ内に気体を供給する供給手段３と、供給手段３とは独立してシリンダＣ内から気体を排出する排気手段４とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空圧緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空圧緩衝器としては、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、シリンダにピストンを介して移動自在に挿通されるロッドとを備えて、作動流体を気体としたものが知られている。
【０００３】
このような空圧緩衝器は、作動流体が潤滑性に乏しい気体であるため、ロッドとロッドの外周をシールするシール部材との間の摺動抵抗が大きくなりがちで、頻繁に振動が入力される部位への適用が難しく、振動が頻繁に入力されることの無い部位、たとえば、自動車の後部ハッチと車体との間に介装されるなどして使用されるのが一般的であった。
【０００４】
しかしながら、近年では、ロッドを軸支するロッドガイドにロッド外周とシール部材との摺動部に臨む貯油室を設け、当該貯油室内に少量の潤滑油を充填し、当該潤滑油でロッド外周に油膜を形成してシール部材の劣化を防止するようにして、ロッドとシール部材の摺動性やシール部材の耐久性の問題の解決が図られており、空圧緩衝器を車両の車体と車軸との間の振動入力が頻繁に行われる箇所にも適用することが可能となってきた（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上述のような空圧緩衝器では、良好なシール性とロッドの摺動性を確保できる点で、有用な技術であるが、以下の問題があると指摘される可能性がある。
【０００６】
すなわち、空圧緩衝器の作動流体は気体であり、気体は油に比較して圧縮性に富むため、充分な減衰力を発生させるためには、シリンダ内に封入される気体の圧力は油に比較して高圧となり、温度変化に対するシリンダ内の圧力変化量が大きく、温度変化によって車高が大きく変化してしまう。また、温度が上昇する場合、シリンダ内の圧力が上昇するので、シール部材にシリンダ内圧が作用してシール部材の緊迫力を高めてロッドの摺動性が犠牲になると共に、シール部材にも大きな負荷がかかり劣化を促進してしまう虞がある。
【０００７】
なお、これを嫌って、空圧緩衝器を両ロッド型に設定することもできるが、車高変化を防ぐことはできるが、両ロッド型に設定する分、ストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記不具合を解消するために創案されたものであって、その目的とするところは、内部温度変化による車高変化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することであり、またさらには、円滑な伸縮を実現するとともにシール部材の劣化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、ピストンに連結されるとともにシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器において、シリンダ内に気体を供給する供給手段と、供給手段とは独立してシリンダ内から気体を排出する排気手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空圧緩衝器によれば、シリンダ内の気体の温度の上昇に対して、供給手段とは独立した排気手段によってシリンダ内から気体を排気し、供給手段によってシリンダ内に気体を供給することによって、シリンダ内の高温となった気体を外部から導入する低温の気体に入れ替えることができるので、シリンダ内の温度上昇による圧力上昇を速やかに解消して車高の上昇を防止でき、また、シリンダ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００１１】
さらに、温度上昇によってシリンダ内の圧力が上昇すると、空圧緩衝器の減衰特性（空圧緩衝器のピストン速度に対する発生減衰力の性質）がハードへ変化して減衰力が大きくなる傾向となるが、この空圧緩衝器にあっては、シリンダ内の温度上昇を抑制できるから、減衰特性が車両走行中に変化してしまうことを防止することも可能となり、車両に最適な減衰特性を維持することができる。
【００１２】
また、この空圧緩衝器は、シリンダ内へ気体を供給する供給手段とは独立して機能する排気手段を備えているので、シリンダから気体を排気しつつ気体を供給することができるため、車高の変化を最低限度に抑えつつシリンダ内の温度を調節することができ、シリンダ内の温度調節時に車両搭乗者への違和感や不安感を抱かせる虞がない。
【００１３】
さらに、空圧緩衝器を両ロッド型に設定する必要も無いので、空圧緩衝器のストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという心配もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態のおける空圧緩衝器を示した図である。
【００１５】
以下、図に示した実施の形態に基づいて本発明の空圧緩衝器Ｄを説明する。一実施の形態における空圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、気体が充填されるシリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入したピストンＰと、ピストンＰに連結されるとともにシリンダＣ内に移動自在に挿入されるロッドＲとを備えたダンパ本体１と、シリンダＣ内に気体を供給する供給手段３と、供給手段３とは独立してシリンダＣ内から気体を排気する排気手段４とを備えており、ダンパ本体１は、図示しない車両の車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰するものである。
【００１６】
さらに、このダンパ本体１は、車両の四箇所の車輪と車体との間のそれぞれに図示しない懸架バネと並列されて介装されており、この実施の形態の場合、ロッドＲが車両の車体に連結されるとともに、シリンダＣが車軸に連結されて、この空圧緩衝器Ｄのダンパ本体１の場合、正立型の緩衝器に設定されている。なお、懸架バネは、気体バネでもコイルバネでもどちらでもよい。また、図１中では、図が複雑となるため、空圧緩衝器Ｄにおけるダンパ本体１を一つ記載し、他の三つについては記載を省略している。
【００１７】
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンＰは、シリンダＣ内を上室ｒ１と、下室ｒ２とに区画するとともに、上室ｒ１と下室ｒ２とを連通する通路２を備え、当該通路２は、上室ｒ１と下室ｒ２とを行き来する気体の流れに対し抵抗を与えるようになっている。
【００１８】
すなわち、この空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣに対してピストンＰが図１中上方あるいは下方へ移動して、気体が圧縮される上室ｒ１あるいは下室ｒ２の一方から拡大する上室ｒ１あるいは下室ｒ２の他方へ移動する際に、当該気体の流れに通路２で抵抗を与えて車体と車軸との相対振動を減衰する減衰力を発生するようになっている。
【００１９】
そして、供給手段３は、コンプレッサ５と、コンプレッサ５の吐出側となる吐出口５ａとシリンダＣ内とを結ぶ供給ライン６と、供給ライン６の途中に設けられて供給ライン６を開閉する切換弁７とを備えて構成されている。そして、供給手段３は、コンプレッサ５を駆動して大気を吸込んで圧縮し、切換弁７で供給ライン６を開放することでシリンダＣ内に気体を供給することができるようになっている。
【００２０】
他方、排気手段４は、シリンダＣ内から気体を大気開放する排気ライン８と、排気ライン８の途中に設けた絞り弁９と、同じく排気ライン８の途中に設けられて排気ラインを開閉する排気弁１０とを備えて構成され、排気弁１０で排気ライン８を開放することでシリンダＣ内から気体を大気へ開放することができるようになっている。
【００２１】
なお、この実施の形態の場合、一つのコンプレッサ５で車両の四箇所の車輪と車体との間のそれぞれに介装される各ダンパ本体１へ気体を供給可能なように、供給ライン６が切換弁７の手前で四つに分岐されており、図示はしないが、上記分岐された供給ライン６の途中であって各ダンパ本体１の手前に切換弁７がそれぞれ設置され、排気手段４についても各ダンパ本体１毎に設置されている。
【００２２】
そして、この空圧緩衝器Ｄにあっては、ダンパ本体１の伸縮が継続して行われるなどしてシリンダＣ内の温度が上昇すると、排気手段４によって高温の気体をシリンダＣ内から排気しつつ、排気手段４とは独立した別系統の供給手段３によって大気をシリンダＣ内に供給して、シリンダＣ内の温度を下降させることができるものである。
【００２３】
上記供給手段３について詳細に説明すると、コンプレッサ５は、モータＭによって駆動されると、吸込口５ｂから気体を吸込んで吐出口５ａから大気側から吸込んだ気体を圧縮して供給ライン６に送り出すようになっている。なお、コンプレッサ５の駆動については、モータＭによる以外にも、車両に搭載されるエンジンから動力を取り出して駆動させることもでき、さらに、車両が油圧ポンプを備えている場合には、モータＭを電動モータではなく油圧モータとしてもよい。
【００２４】
また、コンプレッサ５は、この実施の形態の場合、吸込口５ｂから大気を吸込んでシリンダＣへ供給するので、吸込口５ｂの上流側にはエアフィルタ１１が設けられ、シリンダＣ内への埃や塵の侵入を防止している。
【００２５】
そして、供給ライン６の途中には、コンプレッサ５における吐出側となる上流から順に、コンプレッサ５から送り出される気体を乾燥させるドライヤ１２、気体の流れに抵抗を与える絞り１３および当該絞り１３と並列に配置される上流側から下流へ向かう流れのみを許容する逆止弁１４がそれぞれ配置されて設けられている。
【００２６】
ドライヤ１２は、この場合、吸着式を採用しており、内部に、シリカゲルや活性アルミナ等の水分を吸着する乾燥剤を収容しており、内部を通過する圧縮気体の水分を乾燥剤で吸着して当該圧縮気体を乾燥させることができるものである。
【００２７】
また、ドライヤ１２より下流であって絞り１３と並列配置される逆止弁１４は、コンプレッサ５が圧縮気体を供給する場合に、絞り１３に優先して積極的に気体の通過を許容して、圧縮気体供給時に絞り１３によるエネルギ損失を生じさせないように設けられる。
【００２８】
さらに、この実施の形態の場合、供給手段３にあっても、排気手段４による排気とは別系統でシリンダＣから気体を排気することができるように、供給ライン６の途中であってコンプレッサ５とドライヤ１２との間から分岐する乾燥ライン１５を備えており、この乾燥ライン１５の途中には当該乾燥ライン１５を開閉する開閉弁１６が設けられている。
【００２９】
そして、この乾燥ライン１５は、上記切換弁７と開閉弁１６を開放状態とすると、シリンダＣが大気に通じてシリンダＣ内の気体を大気開放できるようになっており、この乾燥ライン１５による排気時にシリンダＣ内の乾燥した気体にドライヤ１２を通過させるようにして、ドライヤ１２を乾燥できるようにしている。
【００３０】
そして、絞り１３は、排気時の気体の流れに抵抗を与えてシリンダＣから排気される気体を急減圧して乾燥させる機能を果たすとともに、ドライヤ１２にゆっくり気体を通過させるため、ドライヤ１２を充分に燥効させることができる。
【００３１】
なお、ドライヤ１２の乾燥剤の乾燥には、上記したように乾燥気体の通過によっているが、これとは別に、乾燥剤を加熱する方法を採用するようにしてもよく、この場合には、乾燥ライン１５を設けることを要しないが、乾燥剤を加熱しなくとも乾燥剤を乾燥させることができるので、省エネルギとなる。このように、乾燥ライン１５は、シリンダＣ内の温度を下降させるために設けられるものではないが、この乾燥ライン１５からもシリンダＣ内から気体を排気させることができることから、排気手段４に異常が見られるような場合には、代替的に乾燥ライン１５から排気することも可能である。
【００３２】
また、この実施の形態の場合、ロッドＲの上端に供給ライン６を連結してロッドＲ内を介してシリンダＣに連通するようにしているので、供給ライン６を含む供給手段３の各部を車両の車体内方に配置することができ、供給ライン６を含む供給手段３の各部を保護することができるとともに、供給ライン６の取り回しが複雑とならない利点がある。
【００３３】
つづいて、分岐された供給ライン６の途中にはそれぞれ切換弁７が設けられており、この切換弁７は、供給ライン６を開放する連通ポジション７ａと、供給ライン６を遮断する遮断ポジション７ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション７ｂを採るように附勢するバネ７ｃと、他端に設けられてバネ７ｃに対向するソレノイド７ｄとを備えており、このソレノイド７ｄを励磁すると、遮断ポジション７ｂから連通ポジション７ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３４】
また、開閉弁１６にあっても、切換弁７と同様に、乾燥ライン１５を開放する連通ポジション１６ａと、乾燥ライン１５を遮断する遮断ポジション１６ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション１６ｂを採るように附勢するバネ１６ｃと、他端に設けられてバネ１６ｃに対向するソレノイド１６ｄとを備えており、このソレノイド１６ｄを励磁すると、遮断ポジション１６ｂから連通ポジション１６ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３５】
他方、排気手段４は、排気弁１０を開くと、シリンダＣ内が外部へ連通され、シリンダＣ内の気体を大気開放することができ、この排気手段４は、供給手段３と独立しており、単独で、シリンダＣ内から気体を排気することが可能であるため、供給手段３を駆動しつつ、シリンダＣ内から気体を排気することができるようになっている。
【００３６】
従って、この空圧緩衝器Ｄにあっては、供給手段３とこれに独立した排気手段４を備えているので、シリンダＣ内の気体を入れ替えてシリンダＣ内の温度を管理することができるようになっているのである。また、排気手段４は、排気ライン８の途中に絞り弁９を備えているので、シリンダＣ内から気体を排気する際に、急激に車高が下降するような事態を防止することができ、車両搭乗者に不安感や違和感を与えることが無いようになっている。
【００３７】
そして、排気弁１０は、切換弁７と同様に、排気ライン８を開放する連通ポジション１０ａと、排気ライン８を遮断する遮断ポジション１０ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション１０ｂを採るように附勢するバネ１０ｃと、他端に設けられてバネ１０ｃに対向するソレノイド１０ｄとを備えており、このソレノイド１０ｄを励磁すると、遮断ポジション１０ｂから連通ポジション１０ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３８】
また、排気ライン８は、図１に示したところでは、シリンダＣの下室ｒ２と外方とを連通するようになっているが、これを上室ｒ１と外方とを連通するようにしてもよいし、また、ロッドＲを貫通してシリンダＣ内に連通されるようにしてもよく、排気ライン８がロッドＲ内を通じてシリンダＣに連通される場合には、排気手段４の各部を車両の車体内方に配置することができ、当該各部を保護することができ、排気ライン８の取り回しが複雑とならない利点がある。
【００３９】
なお、上記した切換弁７、排気弁１０および開閉弁１６には、スプール弁の使用も可能であるが、図示はしないが、環状の弁座と、当該弁座を塞ぐように離着座する円錐面や球面さらには上記弁座の軸方向端部を密閉可能な弾性体等を備えた弁体とで構成されるポペット弁を採用するとよく、ポペット弁とすることで、密封性が高く、気体漏れの心配がなく、また、コンタミにも強く、応答速度に優れる利点を享受することができる。
【００４０】
空圧緩衝器は、伸縮時に振動エネルギを熱エネルギに変換することで車体振動を減衰するため、車両走行中の継続的な車体振動により伸縮を繰り返してシリンダＣ内の気体温度が上昇する傾向となり、気体の温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇してロッド反力（シリンダＣ内の圧力にピストンＰの受圧面積差（ピストンＰの下室ｒ２に面する面積から上室ｒ１に面する面積を減算して得られる面積差）を乗じたダンパ本体１を伸長させる力）が増え、車高を上昇させてしまうことがあるが、上記の如く構成された空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の気体の温度が上昇すると、排気手段４によってシリンダＣ内から気体を排気し、供給手段３によってシリンダＣ内に気体を供給することによって、シリンダＣ内の高温となった気体を外部から導入する低温の気体に入れ替えることができるので、シリンダＣ内の温度上昇による圧力上昇を速やかに解消して車高の上昇を防止でき、また、シリンダＣ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダＣ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００４１】
さらに、温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇すると、空圧緩衝器Ｄの減衰特性がハードへ変化して減衰力が大きくなる傾向となるが、この空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の温度上昇を抑制できるから、減衰特性が車両走行中に変化してしまうことを防止することも可能となり、車両に最適な減衰特性を維持することができる。
【００４２】
なお、この空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内の温度を調節することができるので、シリンダＣ内の圧力を調節することで減衰特性を一定に保つことができるのみならず、ハードへもソフトへも調節することができる。また、当然であるが、シリンダＣ内へ気体の供給と排気が可能であるから、車高を調節することも可能である。
【００４３】
また、この空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内へ気体を供給する供給手段３とは独立して機能する排気手段４を備えているので、シリンダＣから気体を排気しつつ気体を供給することができるため、車高の変化を最低限度に抑えつつシリンダＣ内の温度を調節することができ、シリンダＣ内の温度調節時に車両搭乗者への違和感や不安感を抱かせる虞がない。
【００４４】
単にシリンダＣ内の圧力上昇時に気体を排気させるのみによって車高を調整する場合、長時間駐車後の再発進や乗り始めの際にシリンダＣ内の気体が冷えて車高が著しく低下した状態となって車高調整が必要となる場合があるが、本実施の形態における空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の気体を入れ替えて温度上昇を抑えるので、シリンダＣ内の気体が冷えても車高を低下させる虞が無く、乗り始め時等に車高調整を行わずに済む。
【００４５】
さらに、空圧緩衝器Ｄを両ロッド型に設定する必要も無いので、空圧緩衝器Ｄのストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという心配もない。
【００４６】
なお、上記したところでは、供給手段３は、大気を吸込んでシリンダＣ内に気体を供給するようになっているので、タンクの設置が不要であり、車両への搭載性も向上するが、不活性ガス等の空圧緩衝器Ｄに特に向く気体をシリンダＣへ供給する場合には気体を貯留するタンクからシリンダＣ内へ供給するようにしてもよい。また、その場合には、排気手段４によってシリンダＣ外へ排気された気体を冷却して上記タンクに戻すようにすれば、気体をシステム外部へ排出せずに還流させて使用することができる。
【００４７】
そしてまた、本実施の形態の場合、切換弁７および排気弁１０が、それぞれ、非通電時には供給ライン６および排気ライン８を閉じて通電によって各ライン６，８を開放するように設定されているので、万が一、供給手段３および排気手段４におけるシステムに通電不能となる事態が発生しても、供給ライン６および排気ライン８が自動的に閉鎖されるので、シリンダＣをロックして車高を維持し、確実にフェールセーフモードに移行することが可能である。
【００４８】
なお、上記した実施の形態の供給手段３では、シリンダＣへ気体供給時にはコンプレッサ５を駆動するようにしているが、供給ライン６の途中にアキュムレータを設置して、アキュムレータを蓄圧しておき、アキュムレータからシリンダＣへ気体供給するようにしてもよい。
【００４９】
このように、上記した供給手段３および排気手段４を備えた空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内の温度を調節することができるのであるが、この実施の形態の空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の温度の調節を行うに当たり、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を制御する制御部２０を備えている。
【００５０】
以下、この制御部２０について詳細に説明すると、制御部２０は、温度検知手段としての温度センサ１７と、車高検知手段としての車高センサ１８を備えて、これらのセンサ１７，１８の検出する車高および温度に基づいて、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を制御するようになっている。
【００５１】
制御部２０は、具体的にはたとえば、温度センサ１７が検出した温度が所定の温度閾値αを超えているか否かを判断する温度判断部２１と、車高センサ１８が出力する車高センサ信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタ２２と、高周波成分を除去した車高センサ信号から得られる車高Ｘと車高目標値Ｘ*との偏差εを演算する車高偏差演算部２３と、車高偏差演算部２３で演算した偏差εの絶対値が車高閾値βを超えているか否かを判断する車高判断部２４と、温度判断部２１および車高判断部２４からの指令によってコンプレッサ５のモータＭ、切換弁７のソレノイド７ｄおよび排気弁１０のソレノイド１０ｄを駆動する駆動部２５とを備えて構成されている。
【００５２】
温度判断部２１は、温度センサ１７が検出した温度が予め設定される所定の温度閾値αを超える場合、シリンダＣ内の気体の温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇しており、当該温度を下降させるべく、駆動部２５へシリンダＣ内から高温の気体を排気させるとともに、シリンダＣ内へ外部から気体を供給するようにコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動するよう制御指令出力する。他方、温度センサ１７が検出した温度が温度閾値α以下である場合には、駆動部２５へ制御指令を出力せず、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動しない。
【００５３】
なお、温度センサ１７が検知する温度信号に含まれる高周波成分を除去するために、ローパスフィルタを設けておくようにしてもよい。また、温度センサ１７は、シリンダＣ内の温度を直接検知するほか、空圧緩衝器Ｄの外周に気体の温度が伝播するため、シリンダＣや空圧緩衝器Ｄの外周の温度を計測することでシリンダＣ内の気体の温度を検知するようにしてもよい。また、空圧緩衝器Ｄの外周側の温度とシリンダＣ内の温度の関連性を予めマップ化しておくなどして空圧緩衝器Ｄの外周温度を温度センサ１７で計測し、この外周温度を補正してシリンダＣ内の温度を推定するようにしてもよい。したがって、シリンダ内の温度を検知する温度検知手段にあっては、シリンダＣ内の温度を直接検知する他、空圧緩衝器Ｄの他の箇所の温度からシリンダＣ内の温度を推定によって求めるようしてもよい。
【００５４】
温度判断部２１は、温度センサ１７で検知し続ける温度を継続してモニタして、上記判断を繰り返し行う。
【００５５】
つづいて、ローパスフィルタ２２は、車高センサ１８が車高を検知して出力する車高センサ信号から高周波成分を除去する。このローパスフィルタ２２のカットオフ周波数は、車体への積載重量変化のみを検知する程度、たとえば、０．１Ｈｚ以下程度といった周波数に設定してあり、車高は車体が走行中に振動しても変化するが、ローパスフィルタ２２は、当該車体振動に起因する振動成分を車高センサ信号から除去するようになっている。
【００５６】
なお、ローパスフィルタ２２は、車両の四輪各輪部分の設置された四つの車高センサ１８から出力される信号を濾過するようになっており、ローパスフィルタ２２は、四輪各輪部分の車高Ｘｎ（ｎ＝１，２，３，４）を出力する。
【００５７】
ここで、車高センサ１８としては、路面に照射したレーザ光の反射光を検知して三角法で車高を求めるレーザ車高センサや、ダンパ本体１のストローク変位を検出して車高を得るストロークセンサや、サスペンションの車軸を保持すると共に車体に揺動可能なアームの車体に対する揺動角を検出して車高を求めるセンサ等といった各種センサを用いることができる。
【００５８】
そして、車高偏差演算部２３は、ローパスフィルタ２２が出力した車高Ｘｎと車高目標値Ｘ*との偏差εｎ（ｎ＝１，２，３，４）を演算し、車高判断部２４は、偏差εｎの絶対値が車高閾値βを超えているか判断し、超えている場合、車体の閾値超えしている部分の車高が車高目標値Ｘ＊となるようにモータＭ、切換弁７および排気弁８を駆動すべく制御指令を駆動部２５へ入力する。他方、超えていない場合には、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動しないので、駆動部２５へ制御指令を入力しない。
【００５９】
なお、この実施の形態においては、この車高判断部２４における判断は、温度判断部２１に劣後するようになっており、すなわち、温度判断部２１の判断によるコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０の駆動が車高判断部２４によるこれらの駆動に優先して行われるようになっており、駆動部２５への指令が競合することが無いようになっている。すなわち、この実施の形態では、シリンダＣ内の温度が温度閾値αを超えている場合には、シリンダＣ内の温度を低下させる制御を優先させ、シリンダＣ内の温度が温度閾値α以下となってから車高Ｘｎを車高目標値Ｘ＊にする制御を行うようになっている。供給手段３によってシリンダＣ内に供給される気体は、通常、伸縮を繰り返したダンパ本体１におけるシリンダＣ内の気体の温度より低いため、このように制御しても、車高を制御した後に繰り返し温度判断部２１によるシリンダＣ内の温度調節が行われるというように調節が頻繁してしまうといった問題は生じない。
【００６０】
また、車高目標値Ｘ＊の設定については、たとえば、車両の走行速度（車速）から求めてもよいし、車速以外の情報を基に車高目標値Ｘ*を演算するようにしてもよく、また、制御部２０は自身で車高目標値Ｘ*を求めるのではなく、上位の制御装置で演算した車高目標値Ｘ*の入力を受けてもよい。
【００６１】
ちなみに、車速が高速となると、車高を下げて車両の重心を下げる方が走行が安定するため、車高目標値Ｘ*を下げる方向に誘導するとよく、車両に適するように車高目標値Ｘ*を決定するようにしておけばよい。
【００６２】
さらに、駆動部２５は、制御指令を受け取ると、制御指令通りにコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動して、四輪各輪に設置されているダンパ本体１のうち、温度判断部２１あるいは車高判断部２４によってシリンダＣへの気体の供給、排気を行う必要があると判断されたダンパ本体１に対して、シリンダＣへ気体を給排する。なお、駆動部２５は、別途、ローパスフィルタ２２が出力する車高Ｘｎをモニタしており、車高調節対象である車高Ｘｎと車高目標値Ｘ＊とを比較して車高調節対象である車高Ｘｎが車高目標値Ｘ＊となるまで、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動する。
【００６３】
なお、本実施の形態の制御部２０は、ハードウェア資源としては、図示はしないが、温度センサ１７および車高センサ１８が出力するアナログの電圧でなる信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、これら信号を取り込み、上記各部の処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、上記各部の処理を行うためＣＰＵが実行するアプリケーションやオペレーティングシステム等のプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、コンプレッサ５のモータＭおよび切換弁７および排気弁１０におけるソレノイド７ｄ，１０ｄを駆動する駆動回路とを備えて構成されており、制御部２０の各部における構成は、ＣＰＵが各部の処理を行うためアプリケーションプログラムを実行することで実現可能である。
【００６４】
また、ローパスフィルタ２２は、この場合、ＣＰＵによる処理で実現されるとしているが、ローパスフィルタ２２が介装される手前までの処理がアナログ回路によって実行させるのであれば、ローパスフィルタ２２はアナログ信号を処理するフィルタとされてもよい。
【００６５】
このように、本実施の形態の空圧緩衝器Ｄは、温度センサ１７に基づいて供給手段３および排気手段４を制御することで、シリンダＣ内の温度上昇を的確に捉えて、シリンダＣ内を温度上昇による圧力上昇を速やかに解消することができる。したがって、タイムリーにシリンダＣ内を温度上昇による圧力上昇を解消できるため、車高を狙った車高に維持することができ、また、シリンダＣ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダＣ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００６６】
さらに、この実施の形態にあっては、車高を検知する車高センサ１８を備えており、シリンダＣ内の温度調節によって車高が変化しても、車高センサ１８で検知した車高Ｘと車高目標値Ｘ*との偏差εの絶対値が車高閾値βを超えると供給手段３および排気手段４によってシリンダＣ内に気体を給排して車高を車高目標値Ｘ*となるように調節することができるから、シリンダＣ内の温度調節と車高調節を高精度に両立できることになる。
【００６７】
また、車高目標値Ｘ*と車高Ｘのズレが大きくなると車高を調節することができるので、車高調節が頻繁となって車高が頻繁に制御によって変化してしまうことがなく、車両搭乗者に違和感を抱かせず、また、タイムリーに車高調節を行うことができる。
【００６８】
なお、この実施の形態の場合、四輪各輪において車高目標値Ｘ*を設定して、四輪における車高Ｘｎと車高目標値Ｘ＊との偏差εｎがそれぞれ車高閾値βを超える場合に、車高調節を行うようにしているが、四輪各輪における車高Ｘｎの合計値Ｘａｌｌと四輪各輪における車高目標値Ｘ＊ａｌｌの合計値との偏差εａｌｌを求め、この偏差が閾値を超える場合に各輪の車高Ｘｎを車高目標値Ｘ＊となるように車高調節を行うようにしてもよく、このようにすることによっても、車高目標値Ｘ*と車高Ｘのズレが大きくなると車高を調節することになるので、車高調節が頻繁となって車高が頻繁に制御によって変化してしまうことがなく、車両搭乗者に違和感を抱かせず、また、タイムリーに車高調節を行うことができる。さらに、四輪の車高Ｘｎを加算するので車体が傾いた場合、たとえば、車両の右側車高が下降し左側車高が上昇するような場合、合計値Ｘａｌｌが変化しにくいので、車両が旋回や坂道を上り下りして車体が傾く状況となる場合に、これを車高変化として捉えて車高調節してしまうような事態を回避することができる。
【００６９】
また、車高センサ１８が出力する車高センサ信号を濾過して当該車高センサ信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタ２２を備え、高周波成分を除去した車高センサ信号から得られる車高Ｘと車高目標値Ｘ＊との偏差εが車高閾値βを超えると、供給手段３および排気手段４によってシリンダＣ内に気体を給排して車高Ｘを車高目標値Ｘ＊となるように調節するので、車高センサ信号に重畳される車両走行時の振動による車高変化やノイズによって車高調節が行われることが阻止され、車高調節が頻繁に行われることを防止できる。
【００７０】
なお、上記した供給手段３および排気手段４の構成は一例であり、他の構成を用いて、シリンダＣへ気体の給排をしてもよいことは当然である。
【００７１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】この発明の一実施の形態のおける空圧緩衝器を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ダンパ本体
２ 通路
３ 供給手段
４ 排気手段
５ コンプレッサ
５ａ コンプレッサにおける吐出口
５ｂ コンプレッサにおける吸込口
６ 供給ライン
７ 切換弁
７ａ 切換弁における連通ポジション
７ｂ 切換弁における遮断ポジション
７ｃ 切換弁におけるバネ
７ｂ 切換弁におけるソレノイド
８ 排気ライン
９ 絞り弁
１０ 排気弁
１０ａ 排気弁における連通ポジション
１０ｂ 排気弁における遮断ポジション
１０ｃ 排気弁におけるバネ
１０ｂ 排気弁におけるソレノイド
１１ エアフィルタ
１２ ドライヤ
１３ 絞り
１４ 逆止弁
１５ 乾燥ライン
１６ 開閉弁
１６ａ 開閉弁における連通ポジション
１６ｂ 開閉弁における遮断ポジション
１６ｃ 開閉弁におけるバネ
１６ｂ 開閉弁におけるソレノイド
１７ 温度検知手段たる温度センサ
１８ 車高検知手段たる車高センサ
２０ 制御部
２１ 温度判断部
２２ ローパスフィルタ
２３ 車高偏差演算部
２４ 車高判断部
２５ 駆動部
Ｃ シリンダ
Ｄ 空圧緩衝器
Ｐ ピストン
Ｍ モータ
Ｒ ロッド
ｒ１ シリンダ内の上室
ｒ２ シリンダ内の下室
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空圧緩衝器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空圧緩衝器としては、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されたピストンと、シリンダにピストンを介して移動自在に挿通されるロッドとを備えて、作動流体を気体としたものが知られている。
【０００３】
このような空圧緩衝器は、作動流体が潤滑性に乏しい気体であるため、ロッドとロッドの外周をシールするシール部材との間の摺動抵抗が大きくなりがちで、頻繁に振動が入力される部位への適用が難しく、振動が頻繁に入力されることの無い部位、たとえば、自動車の後部ハッチと車体との間に介装されるなどして使用されるのが一般的であった。
【０００４】
しかしながら、近年では、ロッドを軸支するロッドガイドにロッド外周とシール部材との摺動部に臨む貯油室を設け、当該貯油室内に少量の潤滑油を充填し、当該潤滑油でロッド外周に油膜を形成してシール部材の劣化を防止するようにして、ロッドとシール部材の摺動性やシール部材の耐久性の問題の解決が図られており、空圧緩衝器を車両の車体と車軸との間の振動入力が頻繁に行われる箇所にも適用することが可能となってきた（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、上述のような空圧緩衝器では、良好なシール性とロッドの摺動性を確保できる点で、有用な技術であるが、以下の問題があると指摘される可能性がある。
【０００６】
すなわち、空圧緩衝器の作動流体は気体であり、気体は油に比較して圧縮性に富むため、充分な減衰力を発生させるためには、シリンダ内に封入される気体の圧力は油に比較して高圧となり、温度変化に対するシリンダ内の圧力変化量が大きく、温度変化によって車高が大きく変化してしまう。また、温度が上昇する場合、シリンダ内の圧力が上昇するので、シール部材にシリンダ内圧が作用してシール部材の緊迫力を高めてロッドの摺動性が犠牲になると共に、シール部材にも大きな負荷がかかり劣化を促進してしまう虞がある。
【０００７】
なお、これを嫌って、空圧緩衝器を両ロッド型に設定することもできるが、車高変化を防ぐことはできるが、両ロッド型に設定する分、ストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという新たな問題が生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、上記不具合を解消するために創案されたものであって、その目的とするところは、内部温度変化による車高変化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することであり、またさらには、円滑な伸縮を実現するとともにシール部材の劣化を抑制することができる空圧緩衝器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題解決手段は、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、ピストンに連結されるとともにシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器において、シリンダ内に気体を供給する供給手段と、供給手段とは独立してシリンダ内から気体を排出する排気手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空圧緩衝器によれば、シリンダ内の気体の温度の上昇に対して、供給手段とは独立した排気手段によってシリンダ内から気体を排気し、供給手段によってシリンダ内に気体を供給することによって、シリンダ内の高温となった気体を外部から導入する低温の気体に入れ替えることができるので、シリンダ内の温度上昇による圧力上昇を速やかに解消して車高の上昇を防止でき、また、シリンダ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００１１】
さらに、温度上昇によってシリンダ内の圧力が上昇すると、空圧緩衝器の減衰特性（空圧緩衝器のピストン速度に対する発生減衰力の性質）がハードへ変化して減衰力が大きくなる傾向となるが、この空圧緩衝器にあっては、シリンダ内の温度上昇を抑制できるから、減衰特性が車両走行中に変化してしまうことを防止することも可能となり、車両に最適な減衰特性を維持することができる。
【００１２】
また、この空圧緩衝器は、シリンダ内へ気体を供給する供給手段とは独立して機能する排気手段を備えているので、シリンダから気体を排気しつつ気体を供給することができるため、車高の変化を最低限度に抑えつつシリンダ内の温度を調節することができ、シリンダ内の温度調節時に車両搭乗者への違和感や不安感を抱かせる虞がない。
【００１３】
さらに、空圧緩衝器を両ロッド型に設定する必要も無いので、空圧緩衝器のストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという心配もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、この発明の一実施の形態のおける空圧緩衝器を示した図である。
【００１５】
以下、図に示した実施の形態に基づいて本発明の空圧緩衝器Ｄを説明する。一実施の形態における空圧緩衝器Ｄは、図１に示すように、気体が充填されるシリンダＣと、シリンダＣ内に摺動自在に挿入したピストンＰと、ピストンＰに連結されるとともにシリンダＣ内に移動自在に挿入されるロッドＲとを備えたダンパ本体１と、シリンダＣ内に気体を供給する供給手段３と、供給手段３とは独立してシリンダＣ内から気体を排気する排気手段４とを備えており、ダンパ本体１は、図示しない車両の車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰するものである。
【００１６】
さらに、このダンパ本体１は、車両の四箇所の車輪と車体との間のそれぞれに図示しない懸架バネと並列されて介装されており、この実施の形態の場合、ロッドＲが車両の車体に連結されるとともに、シリンダＣが車軸に連結されて、この空圧緩衝器Ｄのダンパ本体１の場合、正立型の緩衝器に設定されている。なお、懸架バネは、気体バネでもコイルバネでもどちらでもよい。また、図１中では、図が複雑となるため、空圧緩衝器Ｄにおけるダンパ本体１を一つ記載し、他の三つについては記載を省略している。
【００１７】
以下、各部について詳細に説明すると、ピストンＰは、シリンダＣ内を上室ｒ１と、下室ｒ２とに区画するとともに、上室ｒ１と下室ｒ２とを連通する通路２を備え、当該通路２は、上室ｒ１と下室ｒ２とを行き来する気体の流れに対し抵抗を与えるようになっている。
【００１８】
すなわち、この空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣに対してピストンＰが図１中上方あるいは下方へ移動して、気体が圧縮される上室ｒ１あるいは下室ｒ２の一方から拡大する上室ｒ１あるいは下室ｒ２の他方へ移動する際に、当該気体の流れに通路２で抵抗を与えて車体と車軸との相対振動を減衰する減衰力を発生するようになっている。
【００１９】
そして、供給手段３は、コンプレッサ５と、コンプレッサ５の吐出側となる吐出口５ａとシリンダＣ内とを結ぶ供給ライン６と、供給ライン６の途中に設けられて供給ライン６を開閉する切換弁７とを備えて構成されている。そして、供給手段３は、コンプレッサ５を駆動して大気を吸込んで圧縮し、切換弁７で供給ライン６を開放することでシリンダＣ内に気体を供給することができるようになっている。
【００２０】
他方、排気手段４は、シリンダＣ内から気体を大気開放する排気ライン８と、排気ライン８の途中に設けた絞り弁９と、同じく排気ライン８の途中に設けられて排気ラインを開閉する排気弁１０とを備えて構成され、排気弁１０で排気ライン８を開放することでシリンダＣ内から気体を大気へ開放することができるようになっている。
【００２１】
なお、この実施の形態の場合、一つのコンプレッサ５で車両の四箇所の車輪と車体との間のそれぞれに介装される各ダンパ本体１へ気体を供給可能なように、供給ライン６が切換弁７の手前で四つに分岐されており、図示はしないが、上記分岐された供給ライン６の途中であって各ダンパ本体１の手前に切換弁７がそれぞれ設置され、排気手段４についても各ダンパ本体１毎に設置されている。
【００２２】
そして、この空圧緩衝器Ｄにあっては、ダンパ本体１の伸縮が継続して行われるなどしてシリンダＣ内の温度が上昇すると、排気手段４によって高温の気体をシリンダＣ内から排気しつつ、排気手段４とは独立した別系統の供給手段３によって大気をシリンダＣ内に供給して、シリンダＣ内の温度を下降させることができるものである。
【００２３】
上記供給手段３について詳細に説明すると、コンプレッサ５は、モータＭによって駆動されると、吸込口５ｂから気体を吸込んで吐出口５ａから大気側から吸込んだ気体を圧縮して供給ライン６に送り出すようになっている。なお、コンプレッサ５の駆動については、モータＭによる以外にも、車両に搭載されるエンジンから動力を取り出して駆動させることもでき、さらに、車両が油圧ポンプを備えている場合には、モータＭを電動モータではなく油圧モータとしてもよい。
【００２４】
また、コンプレッサ５は、この実施の形態の場合、吸込口５ｂから大気を吸込んでシリンダＣへ供給するので、吸込口５ｂの上流側にはエアフィルタ１１が設けられ、シリンダＣ内への埃や塵の侵入を防止している。
【００２５】
そして、供給ライン６の途中には、コンプレッサ５における吐出側となる上流から順に、コンプレッサ５から送り出される気体を乾燥させるドライヤ１２、気体の流れに抵抗を与える絞り１３および当該絞り１３と並列に配置される上流側から下流へ向かう流れのみを許容する逆止弁１４がそれぞれ配置されて設けられている。
【００２６】
ドライヤ１２は、この場合、吸着式を採用しており、内部に、シリカゲルや活性アルミナ等の水分を吸着する乾燥剤を収容しており、内部を通過する圧縮気体の水分を乾燥剤で吸着して当該圧縮気体を乾燥させることができるものである。
【００２７】
また、ドライヤ１２より下流であって絞り１３と並列配置される逆止弁１４は、コンプレッサ５が圧縮気体を供給する場合に、絞り１３に優先して積極的に気体の通過を許容して、圧縮気体供給時に絞り１３によるエネルギ損失を生じさせないように設けられる。
【００２８】
さらに、この実施の形態の場合、供給手段３にあっても、排気手段４による排気とは別系統でシリンダＣから気体を排気することができるように、供給ライン６の途中であってコンプレッサ５とドライヤ１２との間から分岐する乾燥ライン１５を備えており、この乾燥ライン１５の途中には当該乾燥ライン１５を開閉する開閉弁１６が設けられている。
【００２９】
そして、この乾燥ライン１５は、上記切換弁７と開閉弁１６を開放状態とすると、シリンダＣが大気に通じてシリンダＣ内の気体を大気開放できるようになっており、この乾燥ライン１５による排気時にシリンダＣ内の乾燥した気体にドライヤ１２を通過させるようにして、ドライヤ１２を乾燥できるようにしている。
【００３０】
そして、絞り１３は、排気時の気体の流れに抵抗を与えてシリンダＣから排気される気体を急減圧して乾燥させる機能を果たすとともに、ドライヤ１２にゆっくり気体を通過させるため、ドライヤ１２を充分に燥効させることができる。
【００３１】
なお、ドライヤ１２の乾燥剤の乾燥には、上記したように乾燥気体の通過によっているが、これとは別に、乾燥剤を加熱する方法を採用するようにしてもよく、この場合には、乾燥ライン１５を設けることを要しないが、乾燥剤を加熱しなくとも乾燥剤を乾燥させることができるので、省エネルギとなる。このように、乾燥ライン１５は、シリンダＣ内の温度を下降させるために設けられるものではないが、この乾燥ライン１５からもシリンダＣ内から気体を排気させることができることから、排気手段４に異常が見られるような場合には、代替的に乾燥ライン１５から排気することも可能である。
【００３２】
また、この実施の形態の場合、ロッドＲの上端に供給ライン６を連結してロッドＲ内を介してシリンダＣに連通するようにしているので、供給ライン６を含む供給手段３の各部を車両の車体内方に配置することができ、供給ライン６を含む供給手段３の各部を保護することができるとともに、供給ライン６の取り回しが複雑とならない利点がある。
【００３３】
つづいて、分岐された供給ライン６の途中にはそれぞれ切換弁７が設けられており、この切換弁７は、供給ライン６を開放する連通ポジション７ａと、供給ライン６を遮断する遮断ポジション７ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション７ｂを採るように附勢するバネ７ｃと、他端に設けられてバネ７ｃに対向するソレノイド７ｄとを備えており、このソレノイド７ｄを励磁すると、遮断ポジション７ｂから連通ポジション７ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３４】
また、開閉弁１６にあっても、切換弁７と同様に、乾燥ライン１５を開放する連通ポジション１６ａと、乾燥ライン１５を遮断する遮断ポジション１６ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション１６ｂを採るように附勢するバネ１６ｃと、他端に設けられてバネ１６ｃに対向するソレノイド１６ｄとを備えており、このソレノイド１６ｄを励磁すると、遮断ポジション１６ｂから連通ポジション１６ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３５】
他方、排気手段４は、排気弁１０を開くと、シリンダＣ内が外部へ連通され、シリンダＣ内の気体を大気開放することができ、この排気手段４は、供給手段３と独立しており、単独で、シリンダＣ内から気体を排気することが可能であるため、供給手段３を駆動しつつ、シリンダＣ内から気体を排気することができるようになっている。
【００３６】
従って、この空圧緩衝器Ｄにあっては、供給手段３とこれに独立した排気手段４を備えているので、シリンダＣ内の気体を入れ替えてシリンダＣ内の温度を管理することができるようになっているのである。また、排気手段４は、排気ライン８の途中に絞り弁９を備えているので、シリンダＣ内から気体を排気する際に、急激に車高が下降するような事態を防止することができ、車両搭乗者に不安感や違和感を与えることが無いようになっている。
【００３７】
そして、排気弁１０は、切換弁７と同様に、排気ライン８を開放する連通ポジション１０ａと、排気ライン８を遮断する遮断ポジション１０ｂとを有し、一端に設けられて遮断ポジション１０ｂを採るように附勢するバネ１０ｃと、他端に設けられてバネ１０ｃに対向するソレノイド１０ｄとを備えており、このソレノイド１０ｄを励磁すると、遮断ポジション１０ｂから連通ポジション１０ａに切換わる、２ポート２位置の電磁切換式の開閉弁として構成されている。
【００３８】
また、排気ライン８は、図１に示したところでは、シリンダＣの下室ｒ２と外方とを連通するようになっているが、これを上室ｒ１と外方とを連通するようにしてもよいし、また、ロッドＲを貫通してシリンダＣ内に連通されるようにしてもよく、排気ライン８がロッドＲ内を通じてシリンダＣに連通される場合には、排気手段４の各部を車両の車体内方に配置することができ、当該各部を保護することができ、排気ライン８の取り回しが複雑とならない利点がある。
【００３９】
なお、上記した切換弁７、排気弁１０および開閉弁１６には、スプール弁の使用も可能であるが、図示はしないが、環状の弁座と、当該弁座を塞ぐように離着座する円錐面や球面さらには上記弁座の軸方向端部を密閉可能な弾性体等を備えた弁体とで構成されるポペット弁を採用するとよく、ポペット弁とすることで、密封性が高く、気体漏れの心配がなく、また、コンタミにも強く、応答速度に優れる利点を享受することができる。
【００４０】
空圧緩衝器は、伸縮時に振動エネルギを熱エネルギに変換することで車体振動を減衰するため、車両走行中の継続的な車体振動により伸縮を繰り返してシリンダＣ内の気体温度が上昇する傾向となり、気体の温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇してロッド反力（シリンダＣ内の圧力にピストンＰの受圧面積差（ピストンＰの下室ｒ２に面する面積から上室ｒ１に面する面積を減算して得られる面積差）を乗じたダンパ本体１を伸長させる力）が増え、車高を上昇させてしまうことがあるが、上記の如く構成された空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の気体の温度が上昇すると、排気手段４によってシリンダＣ内から気体を排気し、供給手段３によってシリンダＣ内に気体を供給することによって、シリンダＣ内の高温となった気体を外部から導入する低温の気体に入れ替えることができるので、シリンダＣ内の温度上昇による圧力上昇を速やかに解消して車高の上昇を防止でき、また、シリンダＣ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダＣ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００４１】
さらに、温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇すると、空圧緩衝器Ｄの減衰特性がハードへ変化して減衰力が大きくなる傾向となるが、この空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の温度上昇を抑制できるから、減衰特性が車両走行中に変化してしまうことを防止することも可能となり、車両に最適な減衰特性を維持することができる。
【００４２】
なお、この空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内の温度を調節することができるので、シリンダＣ内の圧力を調節することで減衰特性を一定に保つことができるのみならず、ハードへもソフトへも調節することができる。また、当然であるが、シリンダＣ内へ気体の供給と排気が可能であるから、車高を調節することも可能である。
【００４３】
また、この空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内へ気体を供給する供給手段３とは独立して機能する排気手段４を備えているので、シリンダＣから気体を排気しつつ気体を供給することができるため、車高の変化を最低限度に抑えつつシリンダＣ内の温度を調節することができ、シリンダＣ内の温度調節時に車両搭乗者への違和感や不安感を抱かせる虞がない。
【００４４】
単にシリンダＣ内の圧力上昇時に気体を排気させるのみによって車高を調整する場合、長時間駐車後の再発進や乗り始めの際にシリンダＣ内の気体が冷えて車高が著しく低下した状態となって車高調整が必要となる場合があるが、本実施の形態における空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の気体を入れ替えて温度上昇を抑えるので、シリンダＣ内の気体が冷えても車高を低下させる虞が無く、乗り始め時等に車高調整を行わずに済む。
【００４５】
さらに、空圧緩衝器Ｄを両ロッド型に設定する必要も無いので、空圧緩衝器Ｄのストローク長が犠牲となって車両が要求するストローク長を確保しづらくなるという心配もない。
【００４６】
なお、上記したところでは、供給手段３は、大気を吸込んでシリンダＣ内に気体を供給するようになっているので、タンクの設置が不要であり、車両への搭載性も向上するが、不活性ガス等の空圧緩衝器Ｄに特に向く気体をシリンダＣへ供給する場合には気体を貯留するタンクからシリンダＣ内へ供給するようにしてもよい。また、その場合には、排気手段４によってシリンダＣ外へ排気された気体を冷却して上記タンクに戻すようにすれば、気体をシステム外部へ排出せずに還流させて使用することができる。
【００４７】
そしてまた、本実施の形態の場合、切換弁７および排気弁１０が、それぞれ、非通電時には供給ライン６および排気ライン８を閉じて通電によって各ライン６，８を開放するように設定されているので、万が一、供給手段３および排気手段４におけるシステムに通電不能となる事態が発生しても、供給ライン６および排気ライン８が自動的に閉鎖されるので、シリンダＣをロックして車高を維持し、確実にフェールセーフモードに移行することが可能である。
【００４８】
なお、上記した実施の形態の供給手段３では、シリンダＣへ気体供給時にはコンプレッサ５を駆動するようにしているが、供給ライン６の途中にアキュムレータを設置して、アキュムレータを蓄圧しておき、アキュムレータからシリンダＣへ気体供給するようにしてもよい。
【００４９】
このように、上記した供給手段３および排気手段４を備えた空圧緩衝器Ｄは、シリンダＣ内の温度を調節することができるのであるが、この実施の形態の空圧緩衝器Ｄにあっては、シリンダＣ内の温度の調節を行うに当たり、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を制御する制御部２０を備えている。
【００５０】
以下、この制御部２０について詳細に説明すると、制御部２０は、温度検知手段としての温度センサ１７と、車高検知手段としての車高センサ１８を備えて、これらのセンサ１７，１８の検出する車高および温度に基づいて、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を制御するようになっている。
【００５１】
制御部２０は、具体的にはたとえば、温度センサ１７が検出した温度が所定の温度閾値αを超えているか否かを判断する温度判断部２１と、車高センサ１８が出力する車高センサ信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタ２２と、高周波成分を除去した車高センサ信号から得られる車高Ｘと車高目標値Ｘ*との偏差εを演算する車高偏差演算部２３と、車高偏差演算部２３で演算した偏差εの絶対値が車高閾値βを超えているか否かを判断する車高判断部２４と、温度判断部２１および車高判断部２４からの指令によってコンプレッサ５のモータＭ、切換弁７のソレノイド７ｄおよび排気弁１０のソレノイド１０ｄを駆動する駆動部２５とを備えて構成されている。
【００５２】
温度判断部２１は、温度センサ１７が検出した温度が予め設定される所定の温度閾値αを超える場合、シリンダＣ内の気体の温度上昇によってシリンダＣ内の圧力が上昇しており、当該温度を下降させるべく、駆動部２５へシリンダＣ内から高温の気体を排気させるとともに、シリンダＣ内へ外部から気体を供給するようにコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動するよう制御指令出力する。他方、温度センサ１７が検出した温度が温度閾値α以下である場合には、駆動部２５へ制御指令を出力せず、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動しない。
【００５３】
なお、温度センサ１７が検知する温度信号に含まれる高周波成分を除去するために、ローパスフィルタを設けておくようにしてもよい。また、温度センサ１７は、シリンダＣ内の温度を直接検知するほか、空圧緩衝器Ｄの外周に気体の温度が伝播するため、シリンダＣや空圧緩衝器Ｄの外周の温度を計測することでシリンダＣ内の気体の温度を検知するようにしてもよい。また、空圧緩衝器Ｄの外周側の温度とシリンダＣ内の温度の関連性を予めマップ化しておくなどして空圧緩衝器Ｄの外周温度を温度センサ１７で計測し、この外周温度を補正してシリンダＣ内の温度を推定するようにしてもよい。したがって、シリンダ内の温度を検知する温度検知手段にあっては、シリンダＣ内の温度を直接検知する他、空圧緩衝器Ｄの他の箇所の温度からシリンダＣ内の温度を推定によって求めるようしてもよい。
【００５４】
温度判断部２１は、温度センサ１７で検知し続ける温度を継続してモニタして、上記判断を繰り返し行う。
【００５５】
つづいて、ローパスフィルタ２２は、車高センサ１８が車高を検知して出力する車高センサ信号から高周波成分を除去する。このローパスフィルタ２２のカットオフ周波数は、車体への積載重量変化のみを検知する程度、たとえば、０．１Ｈｚ以下程度といった周波数に設定してあり、車高は車体が走行中に振動しても変化するが、ローパスフィルタ２２は、当該車体振動に起因する振動成分を車高センサ信号から除去するようになっている。
【００５６】
なお、ローパスフィルタ２２は、車両の四輪各輪部分の設置された四つの車高センサ１８から出力される信号を濾過するようになっており、ローパスフィルタ２２は、四輪各輪部分の車高Ｘｎ（ｎ＝１，２，３，４）を出力する。
【００５７】
ここで、車高センサ１８としては、路面に照射したレーザ光の反射光を検知して三角法で車高を求めるレーザ車高センサや、ダンパ本体１のストローク変位を検出して車高を得るストロークセンサや、サスペンションの車軸を保持すると共に車体に揺動可能なアームの車体に対する揺動角を検出して車高を求めるセンサ等といった各種センサを用いることができる。
【００５８】
そして、車高偏差演算部２３は、ローパスフィルタ２２が出力した車高Ｘｎと車高目標値Ｘ*との偏差εｎ（ｎ＝１，２，３，４）を演算し、車高判断部２４は、偏差εｎの絶対値が車高閾値βを超えているか判断し、超えている場合、車体の閾値超えしている部分の車高が車高目標値Ｘ＊となるようにモータＭ、切換弁７および排気弁８を駆動すべく制御指令を駆動部２５へ入力する。他方、超えていない場合には、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動しないので、駆動部２５へ制御指令を入力しない。
【００５９】
なお、この実施の形態においては、この車高判断部２４における判断は、温度判断部２１に劣後するようになっており、すなわち、温度判断部２１の判断によるコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０の駆動が車高判断部２４によるこれらの駆動に優先して行われるようになっており、駆動部２５への指令が競合することが無いようになっている。すなわち、この実施の形態では、シリンダＣ内の温度が温度閾値αを超えている場合には、シリンダＣ内の温度を低下させる制御を優先させ、シリンダＣ内の温度が温度閾値α以下となってから車高Ｘｎを車高目標値Ｘ＊にする制御を行うようになっている。供給手段３によってシリンダＣ内に供給される気体は、通常、伸縮を繰り返したダンパ本体１におけるシリンダＣ内の気体の温度より低いため、このように制御しても、車高を制御した後に繰り返し温度判断部２１によるシリンダＣ内の温度調節が行われるというように調節が頻繁してしまうといった問題は生じない。
【００６０】
また、車高目標値Ｘ＊の設定については、たとえば、車両の走行速度（車速）から求めてもよいし、車速以外の情報を基に車高目標値Ｘ*を演算するようにしてもよく、また、制御部２０は自身で車高目標値Ｘ*を求めるのではなく、上位の制御装置で演算した車高目標値Ｘ*の入力を受けてもよい。
【００６１】
ちなみに、車速が高速となると、車高を下げて車両の重心を下げる方が走行が安定するため、車高目標値Ｘ*を下げる方向に誘導するとよく、車両に適するように車高目標値Ｘ*を決定するようにしておけばよい。
【００６２】
さらに、駆動部２５は、制御指令を受け取ると、制御指令通りにコンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動して、四輪各輪に設置されているダンパ本体１のうち、温度判断部２１あるいは車高判断部２４によってシリンダＣへの気体の供給、排気を行う必要があると判断されたダンパ本体１に対して、シリンダＣへ気体を給排する。なお、駆動部２５は、別途、ローパスフィルタ２２が出力する車高Ｘｎをモニタしており、車高調節対象である車高Ｘｎと車高目標値Ｘ＊とを比較して車高調節対象である車高Ｘｎが車高目標値Ｘ＊となるまで、コンプレッサ５、切換弁７および排気弁１０を駆動する。
【００６３】
なお、本実施の形態の制御部２０は、ハードウェア資源としては、図示はしないが、温度センサ１７および車高センサ１８が出力するアナログの電圧でなる信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、これら信号を取り込み、上記各部の処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、上記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、上記各部の処理を行うためＣＰＵが実行するアプリケーションやオペレーティングシステム等のプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、コンプレッサ５のモータＭおよび切換弁７および排気弁１０におけるソレノイド７ｄ，１０ｄを駆動する駆動回路とを備えて構成されており、制御部２０の各部における構成は、ＣＰＵが各部の処理を行うためアプリケーションプログラムを実行することで実現可能である。
【００６４】
また、ローパスフィルタ２２は、この場合、ＣＰＵによる処理で実現されるとしているが、ローパスフィルタ２２が介装される手前までの処理がアナログ回路によって実行させるのであれば、ローパスフィルタ２２はアナログ信号を処理するフィルタとされてもよい。
【００６５】
このように、本実施の形態の空圧緩衝器Ｄは、温度センサ１７に基づいて供給手段３および排気手段４を制御することで、シリンダＣ内の温度上昇を的確に捉えて、シリンダＣ内を温度上昇による圧力上昇を速やかに解消することができる。したがって、タイムリーにシリンダＣ内を温度上昇による圧力上昇を解消できるため、車高を狙った車高に維持することができ、また、シリンダＣ内の圧力上昇を防止することができるため、シリンダＣ内の増圧によるシール部材の緊迫力の上昇を抑制してロッドの良好な摺動性を確保して円滑な伸縮を実現でき、さらには、シール部材の劣化を抑制することができる。
【００６６】
さらに、この実施の形態にあっては、車高を検知する車高センサ１８を備えており、シリンダＣ内の温度調節によって車高が変化しても、車高センサ１８で検知した車高Ｘと車高目標値Ｘ*との偏差εの絶対値が車高閾値βを超えると供給手段３および排気手段４によってシリンダＣ内に気体を給排して車高を車高目標値Ｘ*となるように調節することができるから、シリンダＣ内の温度調節と車高調節を高精度に両立できることになる。
【００６７】
また、車高目標値Ｘ*と車高Ｘのズレが大きくなると車高を調節することができるので、車高調節が頻繁となって車高が頻繁に制御によって変化してしまうことがなく、車両搭乗者に違和感を抱かせず、また、タイムリーに車高調節を行うことができる。
【００６８】
なお、この実施の形態の場合、四輪各輪において車高目標値Ｘ*を設定して、四輪における車高Ｘｎと車高目標値Ｘ＊との偏差εｎがそれぞれ車高閾値βを超える場合に、車高調節を行うようにしているが、四輪各輪における車高Ｘｎの合計値Ｘａｌｌと四輪各輪における車高目標値Ｘ＊ａｌｌの合計値との偏差εａｌｌを求め、この偏差が閾値を超える場合に各輪の車高Ｘｎを車高目標値Ｘ＊となるように車高調節を行うようにしてもよく、このようにすることによっても、車高目標値Ｘ*と車高Ｘのズレが大きくなると車高を調節することになるので、車高調節が頻繁となって車高が頻繁に制御によって変化してしまうことがなく、車両搭乗者に違和感を抱かせず、また、タイムリーに車高調節を行うことができる。さらに、四輪の車高Ｘｎを加算するので車体が傾いた場合、たとえば、車両の右側車高が下降し左側車高が上昇するような場合、合計値Ｘａｌｌが変化しにくいので、車両が旋回や坂道を上り下りして車体が傾く状況となる場合に、これを車高変化として捉えて車高調節してしまうような事態を回避することができる。
【００６９】
また、車高センサ１８が出力する車高センサ信号を濾過して当該車高センサ信号に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタ２２を備え、高周波成分を除去した車高センサ信号から得られる車高Ｘと車高目標値Ｘ＊との偏差εが車高閾値βを超えると、供給手段３および排気手段４によってシリンダＣ内に気体を給排して車高Ｘを車高目標値Ｘ＊となるように調節するので、車高センサ信号に重畳される車両走行時の振動による車高変化やノイズによって車高調節が行われることが阻止され、車高調節が頻繁に行われることを防止できる。
【００７０】
なお、上記した供給手段３および排気手段４の構成は一例であり、他の構成を用いて、シリンダＣへ気体の給排をしてもよいことは当然である。
【００７１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】この発明の一実施の形態のおける空圧緩衝器を示した図である。
【符号の説明】
【００７３】
１ ダンパ本体
２ 通路
３ 供給手段
４ 排気手段
５ コンプレッサ
５ａ コンプレッサにおける吐出口
５ｂ コンプレッサにおける吸込口
６ 供給ライン
７ 切換弁
７ａ 切換弁における連通ポジション
７ｂ 切換弁における遮断ポジション
７ｃ 切換弁におけるバネ
７ｂ 切換弁におけるソレノイド
８ 排気ライン
９ 絞り弁
１０ 排気弁
１０ａ 排気弁における連通ポジション
１０ｂ 排気弁における遮断ポジション
１０ｃ 排気弁におけるバネ
１０ｂ 排気弁におけるソレノイド
１１ エアフィルタ
１２ ドライヤ
１３ 絞り
１４ 逆止弁
１５ 乾燥ライン
１６ 開閉弁
１６ａ 開閉弁における連通ポジション
１６ｂ 開閉弁における遮断ポジション
１６ｃ 開閉弁におけるバネ
１６ｂ 開閉弁におけるソレノイド
１７ 温度検知手段たる温度センサ
１８ 車高検知手段たる車高センサ
２０ 制御部
２１ 温度判断部
２２ ローパスフィルタ
２３ 車高偏差演算部
２４ 車高判断部
２５ 駆動部
Ｃ シリンダ
Ｄ 空圧緩衝器
Ｐ ピストン
Ｍ モータ
Ｒ ロッド
ｒ１ シリンダ内の上室
ｒ２ シリンダ内の下室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、ピストンに連結されるとともにシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器において、シリンダ内に気体を供給する供給手段と、供給手段とは独立してシリンダ内から気体を排出する排気手段とを備えたことを特徴とする空圧緩衝器。
【請求項２】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段を備え、シリンダ内の温度に基づいてシリンダ内への気体の供給と排出を行うことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
【請求項３】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段を備え、シリンダ内の温度が所定の温度閾値を超えると、排気手段によりシリンダ内から気体を排出し、供給手段によってシリンダ内に気体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の空圧緩衝器。
【請求項４】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段と車高を検知する車高検知手段を備え、シリンダ内の温度と車高に基づいてシリンダ内への気体の供給と排出を行うことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
【請求項５】
供給手段は、大気を吸込んでシリンダ内に気体を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空圧緩衝器。
【請求項６】
排気手段は、シリンダ内から気体を大気開放する排気ラインと、排気ラインの途中に設けた絞り弁とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空圧緩衝器。
【請求項１】
シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、ピストンに連結されるとともにシリンダ内に移動自在に挿入されるロッドとを備え、車体と車軸との間に介装されて車体と車軸との相対振動を減衰する空圧緩衝器において、シリンダ内に気体を供給する供給手段と、供給手段とは独立してシリンダ内から気体を排出する排気手段とを備えたことを特徴とする空圧緩衝器。
【請求項２】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段を備え、シリンダ内の温度に基づいてシリンダ内への気体の供給と排出を行うことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
【請求項３】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段を備え、シリンダ内の温度が所定の温度閾値を超えると、排気手段によりシリンダ内から気体を排出し、供給手段によってシリンダ内に気体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の空圧緩衝器。
【請求項４】
シリンダ内の温度を検知する温度検知手段と車高を検知する車高検知手段を備え、シリンダ内の温度と車高に基づいてシリンダ内への気体の供給と排出を行うことを特徴とする請求項１に記載の空圧緩衝器。
【請求項５】
供給手段は、大気を吸込んでシリンダ内に気体を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空圧緩衝器。
【請求項６】
排気手段は、シリンダ内から気体を大気開放する排気ラインと、排気ラインの途中に設けた絞り弁とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空圧緩衝器。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１９７８５２（Ｐ２００９−１９７８５２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８３１０（Ｐ２００８−３８３１０）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（００００００９２９）カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Ｆターム（参考）】
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