JP2015080948A - エアサスペンション装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従前の空気ばね装置に装着される電磁切換弁を必要とすることなく、小型の切換弁で迅速にばね定数を切り換え得るエアサスペンション装置を提供する。【解決手段】空気ばね装置5に、容積不変部NC及び容積変動部VC間を開閉してばね定数を切り換える空気圧駆動の切換弁7を装着する。そして、空気ばね装置に供給する空気を圧縮して吐出する空気圧供給源3と、この吐出側を切換弁の各々に連通接続する空気圧流路4と、この空気圧流路を開閉する駆動電磁開閉弁8を備え、制御装置9によって駆動電磁開閉弁の開閉制御を行うと共に空気圧供給源の駆動制御を行う。【選択図】図1
Description
本発明は、エアサスペンション装置に関し、特に、車両の各車輪に装着し空気室を有する空気ばね装置を備え、該空気ばね装置のばね定数を切り換えるエアサスペンション装置に係る。
上記のエアサスペンション装置に関連し、例えば下記の特許文献1には「大きい空気貯蔵容器や長い導管の配管を必要とせず、従って搭載スペース上の制約を受けることなく容易に且能率よく車輌に組付けることができると共に、車輌の重量や空気給排時の圧損を低減し、各エアスプリング装置に対する空気の給排効率を実質的に同一にすることができるようにすること」を目的とし(特許文献1の段落〔0006〕に記載)、「空気貯蔵室を郭定すると共にローリングダイヤフラムと共働してエアスプリング室を郭定する支持部材を含むエアスプリング装置と、少くとも前記空気貯蔵室内の空気を前記エアスプリング室に対し送給するコンプレッサとを有し、各輪に対応して設けられたエアサスペンション装置」が提案されている(同段落〔0007に記載〕)。そして、「前記コンプレッサと前記空気貯蔵室及び前記エアスプリング室との間には前記コンプレッサによる空気の送給方向を切換える切換弁が設けられる」旨記載されている(同段落〔0009〕に記載)。
上記切換弁は、例えばソレノイド駆動式のスプール弁で、上記支持部材の外側に取り付けられ、これにピエゾアクチュエータが取り付けられている(同段落〔0026〕に記載)。また、上記切換弁に関連し、下記の特許文献2の第3図及び第4図には電磁ソレノイド弁が開示され、下記の特許文献3の図9には圧力平衡式電磁弁が開示されているが、何れも空気ばね装置のハウジング内に収容されている。
上記特許文献1乃至3に記載のエアサスペンション装置に搭載される空気ばね装置においては、何れも電磁切換弁が装着され、大型且つ重量増となるので、搭載スペースの確保とコストアップ対策が要求される。尚、上記特許文献1に記載の空気ばね装置には、更にピエゾアクチュエータが装着されるので、一層大型となる。
そこで、本発明は、車両の各車輪に装着し空気室を有する空気ばね装置を備え、該空気ばね装置のばね定数を切り換えるエアサスペンション装置において、従前の空気ばね装置に装着される電磁切換弁を必要とすることなく、小型の切換弁で迅速にばね定数を切り換え得るエアサスペンション装置を提供することを課題とする。
上記の課題を達成するため、本発明は、車両の各車輪に装着し空気室を有する空気ばね装置を備え、該空気ばね装置のばね定数を切り換えるエアサスペンション装置において、前記空気ばね装置の各空気室が容積不変部及び容積変動部を有し、前記空気ばね装置に装着され、前記各空気室の容積不変部及び容積変動部間を開閉して前記ばね定数を切り換える空気圧駆動の切換弁と、前記空気ばね装置に供給する空気を圧縮して吐出する空気圧供給源と、該空気圧供給源の吐出側を前記切換弁の各々に連通接続する空気圧流路と、該空気圧流路を開閉する駆動電磁開閉弁と、該駆動電磁開閉弁の開閉制御を行うと共に前記空気圧供給源の駆動制御を行う制御装置とを備えることとしたものである。
上記のエアサスペンション装置において、前記空気圧流路に介装し前記空気圧流路内の空気圧を検出する圧力センサを備え、該圧力センサの検出結果に応じて前記制御装置が前記駆動電磁開閉弁を開閉制御するように構成するとよい。
また、上記のエアサスペンション装置において、前記切換弁は、開口座部を有する第1のケースと、前記開口座部に着座する底部を有するカップ状のピストンと、該ピストンのスカート部を囲繞し当該ピストンを気密的摺動自在に支持する環状凹部を有すると共に、当該ピストン内と連通する開口部を有し、前記ピストンの底部を介して反対側で前記開口座部に連通する連通路を形成するように前記第1のケースに接合する第2のケースとを備え、前記連通路を前記容積不変部及び前記容積変動部の一方に連通すると共に前記開口座部を前記容積不変部及び前記容積変動部の他方に連通し、前記ピストンの前記開口座部に対する離座及び着座に応じて前記容積不変部及び容積変動部間を開閉するように構成するとよい。更に、前記ピストンの底部を前記開口座部から離座する方向に付勢する付勢部材を備えたものとするとよい。前記付勢部材としては、前記ピストンと前記第1のケースとの間に介装する圧縮コイルばねを用いるとよい。
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のエアサスペンション装置においては、空気ばね装置の各空気室が容積不変部及び容積変動部を有し、空気ばね装置に装着され、各空気室の容積不変部及び容積変動部間を開閉してばね定数を切り換える空気圧駆動の切換弁と、空気ばね装置に供給する空気を圧縮して吐出する空気圧供給源と、該空気圧供給源の吐出側を切換弁の各々に連通接続する空気圧流路と、該空気圧流路を開閉する駆動電磁開閉弁の開閉制御を行うと共に空気圧供給源の駆動制御を行い、各車輪に装着した空気ばね装置を制御する制御装置とを備えているので、空気ばね装置に装着される小型の切換弁で迅速にばね定数を切り換えることができる。特に、空気圧駆動の切換弁は電磁駆動部がなく小型に形成することができ、上記の駆動電磁開閉弁は空気ばね装置から離隔した位置に配置することができるので、従前の空気ばね装置の各々に装着される大型の電磁弁を必要とせず、空気ばね装置全体としての小型軽量化が可能であり、車両への搭載スペースも低減される。また、駆動電磁開閉弁は空気圧流路に一個設けるだけでよく、各空気ばね装置に電磁弁を設ける必要はないので安価な装置とすることができる。
上記のエアサスペンション装置において、空気圧流路に介装した圧力センサの検出結果に応じて駆動電磁開閉弁を開閉制御するように構成すれば、空気ばね装置から離隔した位置に駆動電磁開閉弁を配置することができ、これによって切換弁を適切に開閉することができるので、簡単且つ安価な装置とすることができる。
また、上記のエアサスペンション装置において、上記の切換弁は、開口座部を有する第1のケースと、開口座部に着座する底部を有するカップ状のピストンと、該ピストンのスカート部を囲繞し当該ピストンを気密的摺動自在に支持する環状凹部を有すると共に、当該ピストン内と連通する開口部を有し、ピストンの底部を介して反対側で開口座部に連通する連通路を形成するように第1のケースに接合する第2のケースとを備えたものとし、連通路を容積不変部及び容積変動部の一方に連通すると共に開口座部を容積不変部及び容積変動部の他方に連通し、開口座部に対するピストンの離座及び着座に応じて容積不変部及び容積変動部間を開閉するように構成すれば、切換弁に対する軸方向の小型化が可能となるので、空気ばね装置全体として一層の小型軽量化が可能となる。更に、ピストンの底部を開口座部から離座する方向に付勢する付勢部材を備えたものとすれば、常開状態を確保することができ、付勢部材を圧縮コイルばねで構成すれば、組付容易で安価な装置とすることができる。
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。本発明の一実施形態に係るエアサスペンション装置の全体構成を図1に示す。本実施形態のエアサスペンション装置は、車両の四つの車輪(右側前輪をFR、左側前輪をFL、右側後輪をRR、左側後輪をRLで示し、図1では各車輪の支持部のみを表す)に夫々、空気室ACを有する空気ばね装置(代表して5で表す)が配設されている。各空気室ACは容積不変部NC及び容積変動部VCを有し、両者間には切換弁7が配設されており、後述するように、容積不変部NCと容積変動部VCとの間を開閉してばね定数を切り換えるように構成されている。
そして、各空気ばね装置5の各容積不変部NCは給排流路2によって空気圧供給源3に連通接続されており、給排流路2には、夫々各容積不変部NCへの空気の給排を制御する各輪電磁開閉弁(代表して6で表す)が介装されている。また、各切換弁7が空気圧供給源3の吐出側に連通接続される空気圧流路4には、駆動電磁開閉弁8が介装されている。本実施形態においては、図1に示すように、駆動電磁開閉弁8並びに各輪電磁開閉弁6は常閉の電磁開閉弁であり、排気電磁弁34も常閉の電磁開閉弁であるが、排気電磁弁34の閉位置ではリリーフ弁が構成されている。尚、空気圧供給源3は、モータ31によってコンプレッサ32が駆動されると、加圧(圧縮)空気が吐出され、ドライヤ33を介して空気ばね装置5に供給されるように構成されている。また、ドライヤ33の構成は一般的なドライヤと同様、容器内に可逆性乾燥剤(図示せず)が収容されており、コンプレッサ32によって吸い込まれた空気内に含有する水分が乾燥剤に吸着され、乾燥した空気がドライヤ33を介して排気電磁弁34から外部に放出されるときに乾燥剤が再生されるように構成されている。
本実施形態の空気ばね装置5は、図2に示すように構成されている。即ち、ショックアブソーバ50の外筒に底部が接合されるカップ状の内筒51の開口部と、車体(図示せず)に固定されるカップ状の外筒52の開口部に、ダイアフラム53の両開口端が緊締部材(代表してTBで表す)によって固定されている。外筒52内は隔壁54によって分割され、ショックアブソーバ50のロッド50aの上端部が弾性支持部材57を介して外筒52の底部に支持されている。而して、外筒52及び隔壁54に囲繞された空間が容積不変部NCとされ、内筒51、外筒52、ダイアフラム53及び隔壁54に囲繞された空間が容積変動部VCとされる。尚、内筒51にはバンプストッパ58が設けられており、フルバウンド時にはショックアブソーバ50の外筒の上端がバンプストッパ58に当接し、図3に示す状態となる。そして、上記の隔壁54に切換弁7が配設され、容積不変部NCと容積変動部VCとの間が連通又は遮断されるように構成されている。
本実施形態の切換弁7は、図4乃至図6に示すように、第1のケース71と第2のケース72が接合されて成るハウジング内に、ピストン73が内蔵されている。第1のケース71は開口座部71aと開口部71bを有する筒体で、外側にフランジ部71cが設けられている。第2のケース72は、カップ状のピストン73のスカート部73aを囲繞しピストン73を気密的摺動自在に支持する環状凹部72aを有すると共に、ピストン73内と連通する開口部72bを有する筒体で、その外側に設けられたフランジ部72cが第1のケース71のフランジ部71cに接合されると、開口座部71aに連通する連通路74が形成される。そして、ピストン73は、その底部73bが開口座部71aに着座し得るように配置されている。更に、ピストン73と第1のケース71との間には付勢部材として圧縮コイルばね75が介装されており、この圧縮コイルばね75によってピストン73の底部73bが開口座部71aから離座する方向に付勢されている。尚、ORはシール部材のOリングを示す。
上記切換弁7の第1のケース71が、図2に示す空気ばね装置5の隔壁54の開口支持部54aに固定されると、連通路74が容積不変部NCに連通すると共に、開口部71bが容積変動部VCに連通する状態で切換弁7が隔壁54に保持される。あるいは、連通路74が容積変動部VCに連通すると共に、開口部71bが容積不変部NCに連通する状態で切換弁7が隔壁54に保持される構成としてもよい。而して、開口座部71aに対するピストン73の底部73bの離座又は着座に応じて容積不変部NC及び容積変動部VC間が開閉(連通又は遮断)される。尚、図6は連通状態の切換弁7を示し、白抜矢印は容積不変部NCと容積変動部VCとの間の空気の流れを示す。
上記の駆動電磁開閉弁8、各輪電磁開閉弁6並びに排気電磁弁34は、後述するように制御装置9によって切換制御されると共に、制御装置9によって空気圧供給源3(モータ31)が駆動制御され、各車輪の空気ばね装置5が制御される。本実施形態の制御装置9は、マイクロコンピュータ(図示せず)によって構成され、ROM(図示せず)が各種制御に対応したプログラムを記憶し、CPU(図示せず)にて当該プログラムを実行し、RAM(図示せず)が当該プログラムの実行に必要な変数データを一時的に記憶する電子制御ユニットECUを有し、空気ばね装置5のばね定数を切り換えるマニュアルスイッチSW等の検出信号及び圧力センサPの検出信号に応じて、駆動電磁開閉弁8が切換制御されると共に、空気圧供給源3及び排気電磁弁34の駆動制御が行なわれる。また、例えば車両の乗員(運転者を含む。以下同様)による車高減少(降下)指令及び車高増加(上昇)指令を行うための車高センサHSの検出信号に応じて、各輪電磁開閉弁6が切換制御されると共に、空気圧供給源3及び排気電磁弁34の駆動制御が行なわれる。
上記の構成になるエアサスペンション装置における空気ばね装置5のばね定数の切換作動を説明すると、常態では駆動電磁開閉弁8並びに各輪電磁開閉弁6は閉位置にあり、コンプレッサ32は非作動状態(停止状態)に維持されている。このとき、空気圧流路4内に残存圧力がなければ切換弁7は図6に示す開位置にあり、容積不変部NCと容積変動部VCとの間が連通している。この状態で、例えばマニュアルスイッチSWの操作に応じて電子制御ユニットECUにてばね定数を大とする(硬くする)指令が検出されると、コンプレッサ32が駆動されると共に、駆動電磁開閉弁8が開位置とされ、コンプレッサ32から吐出される圧縮空気が切換弁7に供給される。即ち、第2のケース72の開口部72bを介してピストン73内に圧縮空気が供給され、ピストン73は圧縮コイルばね75の付勢力に抗して図6の下方に移動し、図7に示すようにピストン73の底部73bが開口座部71aに着座する。これにより、連通路74が閉塞され、容積不変部NCと容積変動部VCとの間の連通が遮断され、ばね定数は、有効受圧面積の二乗、空気圧及びポリトロープ指数の積が容積変動部VCのみの容積によって除算される値となるので、容積不変部NC及び容積変動部VCの合計容積によって除算される値に比し、相対的に大となる(硬くなる)。
一方、空気ばね装置5のばね定数を小とする(柔らかくする)指令が検出されると、コンプレッサ32が停止され、排気電磁弁34が開位置とされると共に駆動電磁開閉弁8が開位置とされ、切換弁7のピストン73内の圧縮空気が排気電磁弁34を介して外部(大気)に排出される。そして、圧力センサPの検出値が大気圧近傍になると駆動電磁開閉弁8及び排気電磁弁34は閉位置に戻される。この結果、ピストン73は圧縮コイルばね75の付勢力によって図6の状態に戻され、ピストン73の底部73bが開口座部71aから離座する。これにより、容積不変部NCと容積変動部VCとの間が連通し、ばね定数は上記の積が容積不変部NC及び容積変動部VCの合計容積によって除算される値となるので、容積変動部VCのみによって除算される値に比し、相対的に小となる(柔らかくなる)。
而して、本実施形態においては、空気ばね装置5内に小型の切換弁7が収容されており、これによってばね定数を迅速に切り換えることができる。特に、上記の駆動電磁開閉弁8は、空気圧駆動の切換弁7とは別に、空気ばね装置5から離隔した位置に配置することができ、従前の空気ばね装置の各々に装着される大型の電磁弁を必要としないので、空気ばね装置全体としての小型軽量化が可能であり、車両への搭載スペースも低減される。また、空気圧流路4に介装された圧力センサPの検出結果に応じて一個の駆動電磁開閉弁8を開閉制御するように構成されているので、簡単且つ安価な装置とすることができる。
尚、上記のエアサスペンション装置による車高調整作動を説明すると、常態では各輪電磁開閉弁6は閉位置にあり、コンプレッサ32は非作動状態(停止状態)に維持されている。この状態(車両も停止状態)で、乗降性向上や荷役作業性向上のための車高調整時に、車高センサHSの検出信号等に応じて、電子制御ユニットECUにて車高増加(上昇)指令が検出されると、コンプレッサ32が駆動されると共に、各輪電磁開閉弁6が開位置とされ、コンプレッサ32から吐出される圧縮空気がドライヤ33を介して各空気室AC内に供給され、各容積変動部VCの容量が拡張して車高が増加(上昇)する。そして、目標の車高値に到達すると、各輪電磁開閉弁6が閉位置とされると共に、コンプレッサ32が停止される。
一方、車高減少(降下)指令が検出されると、コンプレッサ32が停止され、排気電磁弁34が開位置とされると共に各輪電磁開閉弁6が開位置とされ、各空気室AC内の乾燥した圧縮空気がドライヤ33を通過することになり、ドライヤ33内の乾燥剤に含有する水分が排出空気と共に、排気電磁弁34を介して外部(大気)に排出される。この結果、ドライヤ4内の乾燥剤が再生されると共に、各容積変動部VCの容量が縮小して車高が減少(降下)する。そして、目標の車高値に到達すると、各輪電磁開閉弁6が閉位置とされると共に、コンプレッサ32が停止される。
上記の実施形態に供される切換弁7においては、圧縮コイルばね75は必須ではなく、切換弁7を図8に示すように構成することができる。即ち、ピストン73に付与される圧力関係に鑑みると、常時はピストン73の底部73bの上下に付与される圧力差によって図8に示す開位置となり、容積不変部NCと容積変動部VCとの間が連通している。この状態でコンプレッサ32から吐出される圧縮空気が切換弁7に供給されると、第2のケース72の開口部72bを介してピストン73内に圧縮空気が供給され、ピストン73の底部73bが開口座部71aに着座する。そして、圧力センサPの検出値が大気圧近傍になって駆動電磁開閉弁8及び排気電磁弁34が閉位置に戻されると、ピストン73の底部73bの上下に付与される圧力差によって図8の状態に戻され、ピストン73の底部73bが開口座部71aから離座した状態となる。尚、エアサスペンション装置の態様によっては、図6に示す圧縮コイルばね75がピストン73に対して図6とは逆方向に配置される切換弁も用いられる。即ち、図示は省略するが、図6におけるピストン73と第2のケース71との間に圧縮コイルばね75が介装され、この圧縮コイルばね75によってピストン73の底部73bが開口座部71aに着座する方向に付勢されるように構成するものである。
図9は空気圧駆動の切換弁の更に他の態様を示すもので、切換弁700は、第1のケース710と第2のケース720が接合されて成るハウジング内に、弁体730が内蔵されている。更に、弁体730と第1のケース710との間には圧縮コイルばね750が介装されている。而して、圧縮コイルばね750の付勢力によって弁体730が開口座部710aから離座する方向に付勢され、常時は開口710bと連通路740が連通するように構成されている。尚、図9の各部材の番号は、夫々に対応する図6の部材の番号末尾に0を追加したものであるが、弁体730はピストン73とは相違しており、第2のケース720には環状凹部72a及び開口部72bに対応する部分は存在しない。而して、切換弁700は、前述の切換弁7に比し軸方向寸法が大となるものの、従前の前述のばね定数切り換え用の電磁弁に比し数段小型で安価に形成することができる。尚、上記の切換弁700においても、図8に示す態様と同様、圧縮コイルばね750を除去した構成とすることができる。
2 給排流路
3 空気圧供給源
4 空気圧流路
5 空気ばね装置
6 各輪電磁開閉弁
7 切換弁
8 駆動電磁開閉弁
9 制御装置
AC 空気室
NC 容積不変部
VC 容積変動部
3 空気圧供給源
4 空気圧流路
5 空気ばね装置
6 各輪電磁開閉弁
7 切換弁
8 駆動電磁開閉弁
9 制御装置
AC 空気室
NC 容積不変部
VC 容積変動部
Claims (5)
- 車両の各車輪に装着し空気室を有する空気ばね装置を備え、該空気ばね装置のばね定数を切り換えるエアサスペンション装置において、前記空気ばね装置の各空気室が容積不変部及び容積変動部を有し、前記空気ばね装置に装着され、前記各空気室の容積不変部及び容積変動部間を開閉して前記ばね定数を切り換える空気圧駆動の切換弁と、前記空気ばね装置に供給する空気を圧縮して吐出する空気圧供給源と、該空気圧供給源の吐出側を前記切換弁の各々に連通接続する空気圧流路と、該空気圧流路を開閉する駆動電磁開閉弁と、該駆動電磁開閉弁の開閉制御を行うと共に前記空気圧供給源の駆動制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とするエアサスペンション装置。
- 前記空気圧流路に介装し前記空気圧流路内の空気圧を検出する圧力センサを備え、該圧力センサの検出結果に応じて前記制御装置が前記駆動電磁開閉弁を開閉制御することを特徴とする請求項1記載のエアサスペンション装置。
- 前記切換弁は、開口座部を有する第1のケースと、前記開口座部に着座する底部を有するカップ状のピストンと、該ピストンのスカート部を囲繞し当該ピストンを気密的摺動自在に支持する環状凹部を有すると共に、当該ピストン内と連通する開口部を有し、前記ピストンの底部を介して反対側で前記開口座部に連通する連通路を形成するように前記第1のケースに接合する第2のケースとを備え、前記連通路を前記容積不変部及び前記容積変動部の一方に連通すると共に前記開口座部を前記容積不変部及び前記容積変動部の他方に連通し、前記開口座部に対する前記ピストンの離座及び着座に応じて前記容積不変部及び容積変動部間を開閉することを特徴とする請求項1又は2記載のエアサスペンション装置。
- 前記ピストンの底部を前記開口座部から離座する方向に付勢する付勢部材を備えたことを特徴とする請求項3記載のエアサスペンション装置。
- 前記付勢部材は、前記ピストンと前記第1のケースとの間に介装する圧縮コイルばねであることを特徴とする請求項4記載のエアサスペンション装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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TWI670428B (zh) * | 2017-12-06 | 2019-09-01 | 達建工業股份有限公司 | 自行車避震器氣壓平衡裝置 |
KR20200063388A (ko) * | 2018-11-27 | 2020-06-05 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 에어 서스펜션 장치 및 그 제어방법 |
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2013
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