JP2001012525A - 空気ばね用ダイヤフラム - Google Patents

空気ばね用ダイヤフラム

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JP2001012525A JP11183088A JP18308899A JP2001012525A JP 2001012525 A JP2001012525 A JP 2001012525A JP 11183088 A JP11183088 A JP 11183088A JP 18308899 A JP18308899 A JP 18308899A JP 2001012525 A JP2001012525 A JP 2001012525A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気ばねの構成部材であるダイヤフラムの耐
久性の改善を図る。 【解決手段】空気ばねの圧縮方向におけるストロークに
際してその膨張を抑制する筒状体を備え、空気の吸排気
口を有する外筒とこの外筒に適合する内筒を折返し状態
にて連結してその相互間で空気室を形成する空気ばね用
ダイヤフラムにおいて、上記ダイヤフラムを、空気ばね
の少なくとも内筒に係合する領域の組付け前における内
径が、内筒に係合させた状態でダイヤフラムの周方向に
おいて引張力を作用させるように、内筒の外径と同等も
しくはそれよりも小さいものにて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両や各種産業機
器において使用される空気ばねの構成部材であるダイヤ
フラムに関し、該ダイヤフラムに工夫を加えることによ
って、それを原因とする空気ばねの性能劣化を回避しよ
うとするものである。
【０００２】
【従来の技術】空気ばねは、外部からの空気の供給、排
出をコントロールすることにより、空車状態から積車な
どの荷重変化に対して車両姿勢を一定に保つことが可能
であり、また、ばね定数を低く設定できることから乗り
心地の向上、積荷の損傷の防止を図ることができる利点
を有するため現在、大型バスやトラック等に広く使用さ
れている。
【０００３】空気ばねの代表的なものとしては、ダイヤ
フラム形式の空気ばねがあり、その構造としては図６
（ａ）（ｂ）に示すように、空気の吸排気口８ａを有す
る外筒８とこの外筒８の開口部分で適合する内筒９とを
備え、かかる外筒８と内筒９を２つ折に折り返したダイ
ヤフラム１０によって連結しそれらの相互間で空気室Ａ
を形成するのが一般的である。
【０００４】このような構造の空気ばねは、内筒（ピス
トン）側から振動が入力され、内筒９が図７（ａ）の通
常の状態から図７（ｂ）に示すように圧縮ストローク方
向に動いた状態（圧縮ストローク時は空気室Ａ内の圧力
は高くなりばね定数が大きくなる）ではダイヤフラム１
０の変化は次の通りになる。すなわち、内筒９が圧縮方
向に移動するとそれに固着するダイヤフラム１０は内筒
９に連動して圧縮方向に移動し、その時、ダイヤフラム
１０はその径がそれほど拡大するとこなく外筒８の内側
に引き込まれるようになるが、該ダイヤフラム１０は、
その内部に図８に示すようなコード（ナイロンコード、
ポリエステルコード等）１１ａ、１１ｂの交差配列にな
る２層の補強層が備えられていて、ダイヤフラム１０の
移動に際しては補強層のコードの交差角が変動する、い
わゆるパンタグラフ運動によって皺等を発生させること
なしにスムーズな形状変化が可能になっている。
【０００５】ところで、近年、この種の空気ばねにおい
ては、空気ばねの径方向をコンパクト（省スペース化）
にする目的でダイヤフラムの外側に振動が入力された際
の膨張を抑制するための筒状体が取り付けられるように
なってきている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】かかる筒状体を配置す
ることは、省スペース化に有効であることの他に、空気
ばねの使用圧力を高めてもその耐久性が確保できるこ
と、また、耐久性が確保できることからダイヤフラムに
配置する補強層を通常の２層から１層に減らすことがで
きる極めて有効な手段であったが、以下に述べるような
問題が新たに生じその改善が求められていた。
【０００７】すなわち、ダイヤフラムにおいて補強層を
通常の２層から１層に減らした場合に、空気ばねに空気
を封入した際の釣り合いの観点から補強層を構成するコ
ードの配列は、組み込み前におけるダイヤフラムの軸方
向に沿う向きとする必要があるが、空気ばねに振動が入
力されダイヤフラムが膨張しようとする場合には、補強
層を構成するコードのパンタグラフ運動による径の変化
はできないことから、コード間の弾性体（ゴム）が伸ば
されコードのピッチが拡がることによって径変形を起こ
すことになる一方、ダイヤフラムが収縮する場合（縮
径）には製造された時の径よりも縮まろうとする力が働
いてコード相互間のゴムは圧縮されることになるととも
に、ダイヤフラムの内部には空気の圧力が加わっている
ため該ダイヤフラムに折れ曲がり状の皺が発生すること
になり、この皺が繰り返し生じることによりダイヤフラ
ムの耐久寿命が著しく低下する不具合があった。
【０００８】本発明の目的は、振動の入力に伴う膨張を
抑える筒状体を備える空気ばねにおいて従来生じていた
上記のような問題を解決できる新規なダイヤフラムを提
案するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、空気ばねの圧
縮方向におけるストロークに際してその膨張を抑制する
筒状体を備え、空気の吸排気口を有する外筒とこの外筒
に適合する内筒を折返し状態にて連結してその相互間で
空気室を形成する空気ばね用ダイヤフラムにおいて、上
記ダイヤフラムは、空気ばねの少なくとも内筒に係合す
る領域の組付け前における内径が、内筒に係合させた状
態でダイヤフラムの周方向において引張力を作用させる
ように、内筒の最少外径と同等もしくはそれよりも小さ
いものである、ことを特徴とする空気ばね用ダイヤフラ
ムである。
【００１０】本発明においてダイヤフラムの内筒に係合
する領域とは、空気ばねの圧縮方向における最大ストロ
ーク時においてもその接触が維持される領域とする。ま
た、本発明のダイヤフラムは、その全長にわたる内径が
すべて等しい円柱形状になるもの、あるいは、外筒の係
合部位から内筒の係合部位に向けて徐々に内径が小さく
なる先細り形状になるものが適合する。さらに、本発明
においてはダイヤフラムのほぼ軸方向に沿って配列され
た一層の補強コード層を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明においては、空気ばねの少
なくとも内筒に係合する領域に組み付ける前のダイヤフ
ラムの内径を内筒の外径よりも小さくして、かかるダイ
ヤフラムを内筒に組み付けた際に、装着部位におけるダ
イヤフラムの周方向において引張力が作用することにな
り、この引張力によってダイヤフラムの収縮に際して発
生するような圧縮力は緩和され、ダイヤフラムは初期特
性を長期にわたって保持することになる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を用いて本発明をより具体的に説
明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明に従うダイヤフラ
ムを組み込んだ空気ばねの断面構造を示したものであっ
て、図における番号１は一端に開口をする外筒であっ
て、この外筒１はその側壁に空気の給排口１ａを有す
る。また、２は外筒１の開口に適合する内筒（ピスト
ン）、３は内筒２と同心になりその一端が外筒１に固定
保持されるロッドであって、このロッド３は空気ばねに
振動が入力されて内筒２がその軸方向に沿って進退移動
（上下動）する際にその動きを誘導するためのガイドと
して役立つとともに、振動を減衰することをメイン機能
としたオイルダンパーとなっていて、その内部には図示
はしないがオイルが封印され、ロッド３の先端に取り付
けられている減衰弁のピストン運動によって振動を減衰
するようになっている。また、４は１層の補強コード層
を有し外筒１と内筒２の相互を折返し状態でつなぐ例え
ばゴムからなるダイヤフラムであり、このダイヤフラム
４の一端は内筒２の端部において内筒２の周りを取り囲
むリング５にて固定保持され、もう一端は外筒１の端部
において外筒１の周りを取り囲むリング６にて固定保持
される。また、７はダイヤフラム４の外側を全て覆い隠
し、空気ばねに振動が入力された際の該ダイヤフラム４
の膨張を抑制するための筒状体であって、この筒状体７
は外筒１の側壁外面に固定保持される。
【００１３】図２に、組み込み前におけるダイヤフラム
４の外観を示す。かかるダイヤフラム４はその一部分を
図示した如く補強コード層のコード４ａはほダイヤフラ
ム４のほぼ軸方向に沿って配列される。
【００１４】上記のような構成になる空気ばねにおいて
は外筒１と内筒２及びダイヤフラム４にて取り囲まれた
領域が空気室Ａとなり、ここに給排口１ａを通して空気
を供給、封入することによって所望のばね定数を有する
空気ばねとする。かかる空気ばねにおいて内筒２が空気
室Ａ側に向かって移動する、圧縮方向ストローク時（以
下、このような状態をバウンド時という）には、ダイヤ
フラム４の内筒２に接触する接触長さＬはバウンドスト
ローク量が大きくなるに伴い長くなり、外側に位置する
ダイヤフラム４が外筒１の内側に引き込まれることで空
気室Ａ内の圧力が高まりばね定数が高くなる。
【００１５】一方、内筒２が空気室Ａから遠ざかるよう
に移動する、拡張方向ストローク時（以下、このような
状態をリバウンド時という）には、ダイヤフラム４の内
筒２に接触する接触長さＬはその際のリバウンドストロ
ーク量が大きくなるに従い短くなる。内筒２が空気室Ａ
から最も近づいた状態ではダイヤフラム４を構成するゴ
ム自体に圧縮する向きの力が働き、前述した如く、ダイ
ヤフラム４に折れ曲がり状の皺が発生しやすくなる。し
かしながら、本発明に従うダイヤフラム４は図３におい
て示すように、少なくとも内筒２に係合する領域Ｐの最
大内径ｄ1 を内筒２の最少外径Ｄと同等か若しくはそれ
よりも小さいものとしてあるので、このダイヤフラム４
を上掲図１に示すように内筒に組み付けた状態では、そ
の領域については常にダイヤフラム４の周方向に引張力
が作用することになり、これによってダイヤフラム４に
折れ曲がり状の皺を発生させるような力が作用しても、
かかる力が緩和される。
【００１６】ダイヤフラム４の少なくとも内筒２に係合
する領域とは、本発明においては空気ばねのバウンド時
における最大ストローク時においてもその接触が維持さ
れる長さをいうものとし、その長さ（図３におけるＰ）
は空気ばねのサイズやばね定数によって変動する。
【００１７】図４は、本発明に従うダイヤフラムの他の
例を、その組付け前における外観で示したものである。
この例は、全長にわたる内径ｄ 1を全て同一とした円筒
形状のダイヤフラムであって、このようなダイヤフラム
はどのようなストローク状態にあっても常にダイヤフラ
ム４の周方向に引張力が作用するためストロークの仕様
が変更になった場合にもダイヤフラムの形状を変えずに
使用することができる利点がある。
【００１８】図５は、本発明に従うダイヤフラムのさら
に他の例を示したものである。この例は、外筒の係合部
位から内筒の係合部位に向けて徐々にその内径ｄ1 が小
さくなるようにした先細り形状になる、形状のシンプル
化を図ったものであって、このようなダイヤフラムはバ
ウンド時の最大ストロークにおける領域Ｐの組付け前の
内径ｄ1 を予め工夫して設計する必要 (先細りの角度の
設定は必要) があるが、ダイヤフラム４の最大内径ｄ2
と外筒１の開口部径 (係合部位) を同じにしておくこと
により、その組付けを簡便に行い得る。
【００１９】上掲図１に示した構造になる空気ばね (内
筒の直径８３mm) につき、図２に示したようなダイフラ
ム（長さ２１０mm、ｄ1 ８０mm、ｄ2 １１０mm、補強層
ナイロンコード) を装着して周波数３Hzで、温度８０
℃、加振振幅±５０mmの条件のもとに振動を入力してか
かるダイヤフラムの耐久性について調査した。その結
果、従来構造のダイヤフラム (長さ２２０mm、ｄ1 ８５
mm、ｄ2 １２０mm、補強層ナイロンコード) を装着した
空気ばねにおいては約１０万回でダイヤフラムが劣化し
て使用に耐えない状態になったが、本発明に従うダイヤ
フラムは、９００万回程度まで使用可能であって、その
耐久性が著しく改善されることが確認できた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、振動の入力に伴う折れ
曲がり状の皺の発生を回避してダイヤフラムの耐久性能
を著しく延長できるので、とくに空気ばねの構成要素と
して使用した場合に、かかる空気ばねの品質を長期にわ
たって保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うダイヤフラムを装着した空気ばね
の構造を示したものであって、（ａ）はその全体の断面
を、（ｂ）は要部の断面をそれぞれ示したものである。
【図２】図１に示したダイヤフラムの外観を示した図で
ある。
【図３】図２に示したダイヤフラムの断面を示した図で
ある。
【図４】本発明に従うダイヤフラムの他の例を示した図
である。
【図５】本発明に従うダイヤフラムの他の例を示した図
である。
【図６】従来のダイヤフラムを組み込んだ空気ばねの構
成を示した図であり、（ａ）はその全体の断面を、ま
た、（ｂ）はその要部の断面をそれぞれ示した図であ
る。
【図７】（ａ）（ｂ）従来のダイヤフラムを組み込んだ
空気ばねの作動状況を示した図である。
【図８】従来のダイヤフラムの外観を示した図である。
【符号の説明】
１ 外筒 ２ 内筒 ３ ロッド ４ ダイヤフラム ５ 固定用リング ６ 固定用リング ７ 筒状体 ８ 外筒 ９ 内筒 10 ダイヤフラム 11a コード 11b コード

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空気ばねの圧縮方向におけるストローク
    に際してその膨張を抑制する筒状体を備え、空気の吸排
    気口を有する外筒とこの外筒に適合する内筒を折返し状
    態にて連結してその相互間で空気室を形成する空気ばね
    用ダイヤフラムにおいて、 上記ダイヤフラムは、空気ばねの少なくとも内筒に係合
    する領域の組付け前における内径が、内筒に係合させた
    状態でダイヤフラムの周方向において引張力を作用させ
    るように、内筒の最少外径と同等もしくはそれよりも小
    さいものである、ことを特徴とする空気ばね用ダイヤフ
    ラム。
  2. 【請求項２】 ダイヤフラムの内筒に係合する領域は、
    空気ばねの圧縮方向における最大ストローク時において
    もその接触が維持される領域である、請求項１記載の空
    気ばね用ダイヤフラム。
  3. 【請求項３】 ダイヤフラムは、その全長にわたる内径
    がすべて等しい円柱形状になるものである、請求項１又
    は２記載の空気ばね用ダイヤフラム。
  4. 【請求項４】 ダイヤフラムは、外筒の係合部位から内
    筒の係合部位に向けて徐々に内径が小さくなる先細り形
    状になるものである、請求項１又は２記載の空気ばね用
    ダイヤフラム。
  5. 【請求項５】 ダイヤフラムは、そのほぼ軸方向に沿っ
    て配列された一層の補強コード層を有するものである請
    求項１〜４の何れかに記載の空気ばね用ダイヤフラム。
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