JP2004156663A

JP2004156663A - 空気ばね

Info

Publication number: JP2004156663A
Application number: JP2002320967A
Authority: JP
Inventors: Norikatsu Namito; 則克波戸; Satoru Ando; 哲安藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】ダイアフラムと、ピストンおよびシェルとのそれぞれの間への石、土砂等の挟み込みを防止する。
【解決手段】ピストン１およびシェル２のそれぞれに、円筒状のダイアフラム３のそれぞれの端部部分を、中間部での内外反転姿勢で気密に連結するとともに、シェル２に取付けられて、ダイアフラム３の拡径変形を拘束する筒状の外筒４を、内外反転姿勢のダイアフラム３の外周面に接触させたものであり、外筒４の全体を蛇腹状伸縮部材５により構成し、この伸縮部材５の遊端をピストン取付部材７に連結してなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、とくには各種の車両用の防振支持装置として用いて好適なダイアフラム形の空気ばねに関し、ダイアフラムと外筒もしくはピストンとの間への、石、土砂等の入り込みに起因する、それら両者の早期の摩滅、破損等を有効に防止する技術を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の空気ばねとしては、図７に縦断面図で例示するように、ピストン３１および、ピストン３１より大径のシェル３２のそれぞれに、円筒状のダイアフラム３３のそれぞれの端部分を、それの中間部での内外反転姿勢で、かしめリング、バンドその他によって気密に連結するとともに、一端部をシェル３２に取付けられて、ダイアフラム３３の拡径変形を拘束する、剛性材料よりなる外筒３４を、内外反転姿勢のダイアフラム３３の外周面に接触させて配置することによって構成したものがあり、このような空気ばねは、シェル３２に設けた加圧空気の給排口３５から、ピストン３１と、シェル３２と、ダイアフラム３３とで囲繞される気密空間内へ所要の圧力の加圧空気を充填するとともに、ピストン３１およびシェル３２のそれぞれを振動系の所要個所、たとえば、車両のばね下側部材３６およびばね上側部材３７のそれぞれに取付けることで使用に供されて、中心軸線方向の伸縮変形に対して、封入内圧に応じた所要のばね特性を発揮する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１９０１１８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような空気ばねにあっては、たとえば、それの収縮姿勢の下で、剛性筒体３４の遊端が、図７（ａ）に例示するように、ピストン３１を取付けたばね下側部材３６に当接するように剛性外筒３４の長さを選択しても、空気ばねの伸長姿勢では、図７（ｂ）に例示するように、ダイアフラム３３の反転部位３８が外部に露出することになるため、空気ばねの伸縮変形の繰り返しに当って、車輪によって跳上げられた石、土砂等が、ダイアフラム３３と、ピストン３１もしくは外筒３４との間に挟み込まれるおそれがあり、このようにして挟み込まれた石等が、それらの間から速やかに脱落する場合はともかく、それの挟み込み状態が長い時間にわたって継続される場合は、石等を挟み込む部材への早期の摩滅、破損等が生じるという、空気ばねの耐久上の問題があった。
【０００５】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、ダイアフラムと、ピストンおよび外筒とのそれぞれの間への石、土砂等の挟み込みを十分に防止することで、空気ばねの耐久上の問題を有利に取り除いた空気ばねを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る空気ばねは、平面輪郭形状が円形をなすピストンおよび、このピストンより大径のシェルのそれぞれに、円筒状のダイアフラムのそれぞれの端部分を、それの中間部での内外反転姿勢で、締め付け、接着等によって気密に連結するとともに、シェルもしくはダイアフラムに取付けられて、ダイアフラムの拡径変形を拘束する筒状の外筒を、内外反転姿勢のダイアフラムの外周面に、それの全周にわたって接触させたところにおいて、外筒の、少なくともピストン側の端部分を伸縮部材により構成し、この伸縮部材の遊端を、ピストンもしくは、ピストン取付け部材に、直接または間接的に、好ましくは十分緊密に連結したものである。
【０００７】
これによれば、空気ばねの伸縮変形に対し、遊端をピストンもしくはピストン取付部材に連結した、外筒の伸縮部材を伸縮変形させて追従させるとともに、その伸縮部材をもって、ダイアフラムの反転部位等の外部露出を阻止することにより、空気ばねに、それ本来の機能を十分に発揮させ得ることはもちろん、外筒伸縮部材の、石等に対するすぐれたバリア性の下に、石等の、ダイアフラムと、ピストンおよび外筒とのそれぞれの間への挟み込みを十分に防止することができ、このことは、伸縮部材の遊端の、ピストン等への緊密な連結を行って、その遊端とピストン等との間から、土砂等の侵入隙間を取り除いた場合に一層効果的である。
【０００８】
ところで、伸縮部材は、素材それ自体が伸縮性をもつゴム、エラストマ等によって形成できることはもちろんであるが、それを蛇腹状部材によって形成した場合には、素材自体が伸縮性を有すると否とにかかわらず、蛇腹の襞の変形のみをもって空気ばねを伸縮変形させることができるので、伸縮部材の変形反力の、空気ばねへの作用を防止し、併せて、その伸縮部材の、繰返し変形に対する耐久性を高めることができ、さらには、各種の大きな変形を十分に許容することができる。
【０００９】
なおここで、外筒を、ピストン側の端部分の伸縮部材を除いて剛性材料により構成した場合には、その剛性材料部分は、シェルに、かしめ固定その他によって取付けることができる他、剛性材料部分の中間部でダイアフラムの外周面に、雌雄嵌合その他によって取付けることもでき、これらのいずれにあっても、外筒の剛性材料部分は、ダイアフラムの拡径変形を十分に拘束することができる。
【００１０】
また外筒は、その全体を、蛇腹状部材等からなる伸縮部材により構成することもでき、この場合は、その伸縮部材の一端をシェルに取付ける。このように構成してなる外筒において、それ自体に、ダイアフラムの拡径拘束機能を十分に発揮させ得る場合は何の問題もないが、伸縮部材の材質等との関連において、伸縮部材のみにては、ダイアフラムの拡径変形を十分に阻止できないおそれがあるときは、その外筒の、少なくともダイアフラムとの接触域に、外筒それ自体およびダイアフラムの拡径変形を確実に阻止し得る補強材、たとえば円周方向に伸びるコード補強材等を配設することが必要になる。
【００１１】
このように、外筒の全体を伸縮部材で構成したときは、その外筒を、ダイアフラムの中心軸線の曲がり変形に円滑に追従させることができるので、たとえば、自動車に空気ばねを適用した場合にあって、車両が段差を乗り越えるとき等の、サスペンションの伸縮変形に伴う、ピストンの、比較的大きな揺動運動、首振り円弧運動その他の複雑な運動を、その空気ばねによって十分に許容ないしは吸収することができ、また、ダイアフラムの内外径、ひいては、空気ばねの有効直径を、ダイアフラムの曲がり変形の前後にわたって一定に維持して、空気ばねの、所期した通りのばね特性を常に確実に発揮させることができる。
【００１２】
また外筒は、上述したところに代えて、それの、ダイアフラムとの接触域を、一端をシェルに取付けられてダイアフラムの曲がり変形を許容する可撓部材により構成するとともに、残部を、蛇腹状部材その他からなる伸縮部材によって構成することもできる。
【００１３】
これによれば、外筒の、可撓部材と伸縮部材との機能分離の下で、伸縮部材は、それ本来の機能を発揮して、ダイアフラムと、ピストンおよび外筒との間への石等の挟み込みを防止するべく機能し、また、可撓部材は、ダイアフラムの拡径半径を防止する一方で、空気ばねの所要のばね特性を十分に発揮させつつ、ピストンの大小各種の運動を吸収するべく機能することになる。
【００１４】
なおここにおける可撓部材もまた、それの主材質との関連において、ダイアフラムの拡径変形を十分に阻止できないおそれがあるときは、円周方向に延びるコード補強材その他によって補強したものとすることが必要である。
【００１５】
そしてさらに、外筒は、先にも述べたように、それの、ダイアフラムとの接触域を、シェルもしくはダイアフラムに取付けた剛性筒体にて構成するとともに、残部を伸縮部材により構成することもでき、ここでもまた、伸縮部材は、石等の挟み込みを十分に阻止するべく機能する。
【００１６】
なお、外筒の、ダイアフラムとの接触域を剛性筒体としたときは、ダイアフラムの拡径変形は、十分にして確実に阻止することはできるも、ピストンの大きな変位を許容することは実質上不可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下にこの実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
図１は、この発明の実施形態を示す縦断面図および、外筒の部分拡断面図である。
図中１は、平面輪郭形状が円形をなす底壁付きのピストンを、２は、このピストン１より大径の、これも平面形状が円形をなすシェルをそれぞれ示す。
【００１８】
ここでは、コード補強層を埋設したゴム膜よりなる円筒状のダイアフラム３のそれぞれの端部分を、それの中間部での内外反転姿勢で、ピストン１の、図では上端部外周面およびシェル２のそれぞれに気密に連結し、そして、これもシェル２に一端を取付けた外筒４を、所要の内圧を充填したダイアフラム３の、内外反転姿勢の下での外周面に接触させて、そのダイアフラム３の反転側部分の、半径方向への膨出変形を拘束する。
【００１９】
なお、この図に示すところでは、ダイアフラム３の、ピストン１およびシェル２への取付けを、ともにかしめその他の締め付け固定によって行い、そのシェル２への外筒４の取付けを、ダイアフラム３とは別個の締め付け固定によって行っているが、ダイアフラム３および外筒４のシェル２への取付けを、共通の一の締め付け固定によって行うこともできる。また、外筒４の取付けは、接着その他によって行うことも可能である。
【００２０】
ところでここでは、外筒４の全体を蛇腹状部材からなる伸縮部材５によって構成するとともに、この伸縮部材５の、少なくともダイアフラム３との接触域、図ではそれの全体に、たとえば、円周方向に延びる有機繊維コード、金属繊維コード等のコード補強材６を、所定の間隔で円環状に埋設配置して、伸縮部材５の、円滑なる伸縮変形を十分に担保する一方で、それの拡径変形を阻止し、結果として、外筒４の、ダイアフラム３に対する大きな拡径拘束力の発揮を可能ならしめる。
【００２１】
このような伸縮部材５、ひいては、外筒４の遊端を、この図では、ピストン１を固定したピストン取付部材７に直接的に、好ましくは十分緊密に連結する。
なお、外筒４の遊端は、ピストン１の形状の選択との兼ね合いの下で、そのピストン１に直接的に連結することもでき、または、中間部材を介在させることで、そのピストン１もしくはピストン取付部材７に間接的に連結することもできる。
【００２２】
ここで、図８は、シェル２に設けられて、ピストン１およびシェル２と、ダイアフラム３とで区画される気密空間に対し、所要の圧力の加圧空気を給排する空気給排口を示す。
【００２３】
このように構成してなる空気ばねは、それの伸縮変形に当り、外筒４の作用による、ダイアフラム３の拡径変形の拘束下で、従来の空気ばねと同様に、所期した通りのばね特性を発揮することができる。
【００２４】
しかも、この空気ばねは、図２に示すようなそれの伸長変形に際し、遊端をピストン取付部材７に連結した外筒それ自身の、反力を発生しない伸長変形に基づいて、ダイアフラム３の反転部位９の、外部への露出を確実に阻止するので、たとえば、車両の車輪に跳ねられて、石、土砂等が飛散することがあっても、それらの、ダイアフラム３への到達を防止して、ダイアフラム３と、ピストン１およびシェル２との間へのそれらの挟み込みのおそれを完全に取り除くことができる。
【００２５】
また、ここにおける、蛇腹状部材からなる伸縮部材５は、それに固有の物性として、ダイアフラム３の中心軸線の、図２に示すような曲がり変形を十分許容することができるので、空気ばねを、たとえば自動車に適用した場合にあっても、ピストン１の大きな運動にダイアフラム３を確実かつ円滑に追従させて変形させるとともに、その変形の前後にわたる、空気ばねの有効直径を一定に維持して、空気ばねに、所期した通りのばね特性を常に確実に発揮させることができる。
【００２６】
図３は他の実施形態を示す縦断面図であり、これは、外筒４の、ダイアフラム３との接触域を、一端をシェル２に取付けられて、ダイアフラム３の中心軸線の曲がり変形を許容する可撓部材１０により構成するとともに、残部を、蛇腹状部材からなる伸縮部材１１により構成したものである。
【００２７】
ここで可撓部材１０は、ダイアフラム３の曲がり変形を許容する一方で、それ本来の、ダイアフラム３の拡径拘束機能の十分なる発揮を担保するべく、たとえば、円周方向に延びる有機繊維コード、金属繊維コード等のコード補強材１２を所定のピッチで円環状に埋設配置してなる円筒状のゴムもしくはプラスチックによって形成することができる。
【００２８】
このように構成してなる空気ばねにおいてもまた、遊端を、たとえば、ピストン取付部材７に直接的に連結した伸縮部材１１は、石等の挟み込みのおそれを取り除くべく機能し、また、可撓部材１０は、ピストン１の大小各種の運動を、図４に例示するように十分に許容するとともに、その運動の前後にわたって、空気ばねの伸縮量に応じた、所期した通りのばね特性を確保するべく機能する。
【００２９】
ところで、この空気ばねでは、ダイアフラム１と可撓部材１０との接触面が、図１、２に示すものに比して平滑になることから、ダイアフラム１の耐久性に及ぼす影響を十分小ならしめることができる。
【００３０】
図５は、さらに他の実施形態を示す縦断面図であり、これはとくに、外筒４のダイアフラム３との接触域を、シェル２もしくはダイアフラム３、図ではシェル２に一端を取付けた剛性筒体１３により構成するとともに、それの残部を、蛇腹状部材よりなる伸縮部材１４によって構成したものである。
【００３１】
この空気ばねは、それの伸縮変位に際しては、剛性筒体１３の作用下で所期した通りのばね特性をもたらすことができる。しかるに、その剛性筒体１３をもってしてはダイアフラム３の曲がり変形を許容できないので、ピストン１はほとんど運動することができない。
【００３２】
また、ここにおける伸縮部材１４は、空気ばねの、図６に示すような伸長変形によって、剛性筒体１３の端縁がピストン取付部材７から大きく隔離してなお、ダイアフラム３の反転部位９の露出を防止して、ダイアフラムと、ピストンおよびシェル２との間への石等の挟み込みのおそれを十分に取り除くことができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、とくに、外筒の、少なくともピストン側の端部分を、遊端をピストンもしくはピストン取付部材に直接的または間接的に連結される伸縮部材によって構成することで、空気ばねの伸縮変形に際する、ダイアフラム反転部位の外部露出を防止して、そのダイアフラムと、ピストンおよび外筒との間への石、土砂等の挟み込みのおそれを十分に取り除くことができ、結果として、空気ばねの耐久性を大きく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の空気ばねの伸長変形例を示す縦断面図である。
【図３】他の実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図２の空気ばねの伸長変形例を示す縦断面図である。
【図５】さらに他の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】図５の空気ばねの伸長変形例を示す縦断面図である。
【図７】従来技術を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ピストン
２シェル
３ダイアフラム
４外筒
５伸縮部材
６コード補強層
７ピストン取付部材
８空気給排口
９反転部位
１０可撓部材
１１伸縮部材
１２コード補強材
１３剛性筒体
１４伸縮部材

Claims

ピストンおよび、このピストンより大径のシェルのそれぞれに、円筒状のダイアフラムのそれぞれの端部分を、中間部での内外反転姿勢で気密に連結するとともに、シェルもしくはダイアフラムに取付けられて、ダイアフラムの拡径変形を拘束する筒状の外筒を、内外反転姿勢のダイアフラムの外周面に接触させてなる空気ばねであって、
外筒の、少なくともピストン側の端部分を伸縮部材により構成し、この伸縮部材の遊端を、ピストンもしくは、ピストン取付部材に、直接的または間接的に連結してなる空気ばね。
伸縮部材を蛇腹状部材により形成してなる請求項１に記載の空気ばね。
外筒を、その全長にわたって伸縮部材により構成し、この伸縮部材の一端をシェルに取付けてなる請求項１もしくは２に記載の空気ばね。
外筒の、ダイアフラムとの接触域を、一端をシェルに取付けられて、ダイアフラムの中心軸線の曲がり変形を許容する可撓部材により構成するとともに、残部を伸縮部材により構成してなる請求項１もしくは２に記載の空気ばね。
外筒の、ダイアフラムとの接触域を、シェルもしくはダイアフラムに取付けた剛性筒体にて構成するとともに、残部を伸縮部材により構成してなる請求項１もしくは２に記載の空気ばね。