JP2004512479A - 懸架装置用の２容積空気ばね - Google Patents

Abstract

可変容積６及び定容積チャンバ７を提供するエアバッグチャンバを有するトラック懸架装置用の２重チャンバ空気ばね５である。これらチャンバは閉塞可能なオリフィス１２によって相互に接続されている。エアバッグには、エアバッグ９が十分に圧縮されるとき、オリフィス内に押込まれ且つエアバッグが圧縮されないとき、オリフィスから引出される柱状オリフィス閉塞体２０が設けられている。通常の作動時、オリフィスは開放し、チャンバの組み合わせた容積が利用可能となり、その結果、小さいばね率となる。オリフィス閉塞体２０は、比較的柔軟なオリフィス閉塞部分２２と、柔軟な部分が実質的に完全に圧縮されたとき、衝撃ストッパとして機能する剛性又は半剛性部分２１とを有している。オリフィスが完全に閉じられたとき、ばねは大きいばね率を有する。

Description

【０００１】
【発明の背景】
空気ばねは、全体として、その他の利用可能な型式のばねよりも装置のスプリングレート（ｓｐｒｉｎｇ　ｒａｔｅ）すなわちばね率が小さく且つ車の固有振動数が小さくなるため、車の懸架装置にて広く使用されている。ばね率が小さく且つ固有振動数が小さい結果、路面に起因する動揺をより良く隔離し且つ車輪と路面との間の接触状態が向上する（換言すれば、より良い乗り心地となる）。残念なことに、ばね率を低下させることは、横揺れ安定性を低下させ且つ懸架装置の移動量を増すことになり、その双方は、幾つかの適用例において不利益な特徴となる可能性がある。
【０００２】
この一長一短を解決するため多数の方法が採用されている。多くの懸架装置は、車軸の移動量及び車体の回転を制限するため衝撃−ストッパを採用している。しかし、衝撃−ストッパに接触したとき、極めて大きい荷重が車のフレームに直接伝達され、その結果、望ましくない荒い乗り心地となる。その他の設計は、ばね率及び固有振動数を変化させるためコスト高の弁又は制御装置を利用している。
【０００３】
【発明の概要】
本発明は、特に、重荷重トラック及びトレーラ用の懸架装置にて使用されたとき、空気ばねに革新をもたらすものである。本発明の空気ばねは、２つの容積を有しており、その一方は圧縮可能な可変チャンバであり、もう一方は定容積チャンバである。２つのチャンバの内部は、仕切りによって分離されており、該仕切りは、チャンバ間に空気又は気体の流れ連通状態を実現するオリフィスを有している。柱状のオリフィス閉塞体又は栓が圧縮可能な可変容積チャンバ内に取り付けられて、関係した懸架装置が動揺動作をする間、オリフィスを閉じる。柱状閉塞体は、ばね率が小さい変形可能又は弾性的部分と、ばね率が大きい比較的剛性な部分とを有している。関係した懸架装置が十分な激しさにて動揺する間、柱状のオリフィス閉塞体の変形可能な部分は、オリフィスに係合し且つオリフィスを閉じて、これにより定容積チャンバを可変容積チャンバから隔離する。十分な激しさの動揺が生ずるとき、柱状の閉塞体の剛性部分が作用し且つ更なる動揺動作を阻止する。
【０００４】
［発明の詳細な説明］
本発明の性質及び範囲並びに１つの好ましい実施の形態の説明をより完全に理解するため、以下に添付図面について説明する。
【０００５】
図面を参照すると、図１乃至図４には、本発明を具体化した２容積空気ばねが全体として参照番号５で示されている。この２容積空気ばねは、全体として参照番号６で示した圧縮可能な可変容積チャンバと、全体として参照番号７で示した定容積の剛性なチャンバとを備えている。チャンバ６、７の内部８、１０は、それぞれ、中央にオリフィス又は開口部１２が形成された剛性な仕切板１１によって分離されている。
【０００６】
可変容積チャンバ６は、全体として、トラック及びトレーラの懸架装置用として商業的に利用可能な既知の空気ばねの構造に相応する構造を有している。該可変容積チャンバは、ゴム又はゴム様シート材料９にて形成された、全体として円筒状の圧縮可能な本体を有し、その本体の上端は、剛性板１１により閉じられる一方、その下端は、通常、空気ばねの「ピストン」と称される基部１３によって閉じられている。
【０００７】
剛性な上側チャンバ７は、また、全体として円筒状の形状であり、薄板金属又はその他の適宜な剛性な又は膨張不能な材料で出来ている。剛性板１１は、該板の周縁が参照番号１４で示すように、チャンバ７の内部に溶接された状態でチャンバ７の底端部を閉じている。エアバッグ９の周縁張出し部１５が、剛性板１１の下側と剛性チャンバ７の内方に湾曲した張出し部１６との間にて密閉的に密封され又は圧着されている。
【０００８】
エアバッグ９の下側張出し部１７は、座金状板１８の周縁と基部１３の相応する皿状表面との間にて密閉的に密封され且つ固着されている。このように、可変容積の圧縮可能なチャンバ６は、商業的に利用可能な空気ばねの既知の構造に従って密閉的に密封されている。
【０００９】
オリフィス１２に対する柱状オリフィス閉塞体は、全体として参照番号２０で示されており、また、衝撃ストッパを形成し且つ剛性又は半剛性材料で出来た截頭円錐形の基部２１と、柔軟な材料で出来た圧縮可能な栓２２とから形成されている。図２から、関係した懸架装置が動揺する間、チャンバ６がその圧縮状態にあるとき、栓又はストッパ２２は、剛性な分離体又は仕切り１１の下側に係合し、オリフィス１２を閉じることが理解されよう。栓２２は、大きいばね率を有する衝撃ストッパ２１に強固に圧縮される迄、比較的小さいばね率を有している。栓すなわちストッパ部分２２は、既知の市販されている型式の低デュロメータ硬さのゴム又はポリウレタン材料で形成することができる。一方、衝撃−ストッパ２１は、高デュロメータ硬さの天然ゴム、高デュロメータ硬さのポリウレタン、ハイドリル（Ｈｙｄｒｉｌ）（デュポンの熱可塑性エラストマー）又は既知の市販されている型式の同様の材料で形成することができる。衝撃ストッパ２１の基部には、座金１８及び基部１３の開口を通って突き出すスタッド２３が設けられている。ナット２４は柱状オリフィス閉塞体を適所に固着する。
【００１０】
剛性チャンバ７の頂部には、１対のスタッド２５、２６が設けられており、これにより、空気ばね５を既知の仕方にて懸架装置に取り付け且つその上端を車のシャシーの剛性部分に取り付けることができる。スタッド２６は、通路２７を有しており、この通路を通じて空気又はその他の気体を所望に応じて空気ばね５内に導入することができる。下側取り付けスタッド３０−３０が基部１３の底部内に埋込まれ又は圧力嵌めされている。
【００１１】
作用について説明すると、１つ又は１つ以上の空気ばね５を既知の仕方にて車の懸架装置の対向側部の各々に取り付け、車のシャシーを車軸及び関係した車輪にて支持し得るようにする。車に加わる荷重に依存して、可変チャンバ６は、部分的に圧縮され、空気ばね５の各々に加わる荷重の部分は、オリフィス１２を通じて連通するチャンバ８、１０の組み合わさった容積により形成された容積内で圧縮状態にある、空気又は気体によって支持されている。これらの組み合わさった容積のため、空気ばね５は、最初、次式に従って比較的小さいばね率を有する。
【００１２】
【数１】

【００１３】
ここで、
ｎ＝気体定数（空気の場合、〜１．４）
Ａ＝有効面積
Ｐ＝空気ばねの圧力
Ｐ_ＡＴ＝大気圧
Ｖ＝空気ばねの容積
該式から理解し得るように、容積はばね率と反比例している。ばね率を最小にするため、多くの設計は、空気容積を可能な限り大きくしている。
【００１４】
作用について説明すると、従来の方法にて重荷重トラック−トレーラのような車に取り付けられた空気ばね５は、チャンバ８、１０の組み合わさった容積が協調して作用するため、通常よりも柔らかい又は楽な乗り心地となる点を除いて、従来の空気ばねが作用する仕方にて路面の凹凸に反応する。しかし、車が大きい凹凸部分に遭遇するとき、圧縮可能なエアバッグ９は、動揺する間、図２に示し且つ説明するように栓２２がオリフィス１２を閉じる程度にまで、圧縮される。そのとき、チャンバ８の容積のみが作用可能であり、また、上記の等式に従って、容積Ｖは通常よりも小さくなり、その結果、ばね率はこれに比例して通常よりも大きくなる。
【００１５】
更なる動作移動が生じる場合、栓２２が完全に圧縮され、衝撃ストッパ２１は動揺移動に対する抵抗力を提供し始めるため、空気ばね５は、漸進的により剛性になる。
【００１６】
柱状オリフィス閉塞体２０の動作は、その形状を変更し且つ異なる材料を選んで、栓２２及び基部２１を形成する等の幾つかの方法で変化させることができる。更に、最大ばね率と最小ばね率との間の範囲の複数のばね率を提供し得るように２つ以上の異なる材料を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の現在の１つの好ましい実施の形態を形成する２重チャンバ空気ばねの半縦断面図及び側面図である。
【図２】
その柱状オリフィス閉塞体がチャンバの間の仕切部のオリフィスと接触し且つ該オリフィスを閉塞する、圧縮された状態にある図１の空気ばねの縦断面図である。
【図３】
図１の空気ばねの頂面図である。
【図４】
図１の空気ばねの底面図である。
【図５】
図１の空気ばね内に組み込まれた柱状オリフィス閉塞体の斜視図である。

Claims (4)

1. 車が動いている間、跳み動作及び動揺を受ける車の懸架装置の組合わせ体において、
   圧縮可能な可変容積チャンバ及び定容積チャンバを備える少なくとも１つの２重チャンバ空気ばねと、
   前記２つのチャンバを分離する仕切りであって、２つの隣接するチャンバ間に気体流れ連通状態を提供する少なくとも１つのオリフィスを有する前記仕切りと、
   懸架装置が震動する間、可変容積が十分に減少したとき、前記オリフィスの各々と協働するように前記圧縮可能な可変容積チャンバ内に取り付けられた柱状オリフィス閉塞体とを備え、
   前記柱状オリフィス閉塞体の各々が、前記オリフィスに係合可能な柔軟な部分と剛性な部分とを有し、動揺する間、前記柔軟な部分が、該柔軟な部分が関係する前記オリフィスを最初に閉じ、前記圧縮可能な可変容積チャンバから前記定容積チャンバを隔離し、その後、前記可変容積チャンバを更に圧縮したとき、前記剛性な部分が更なる動揺に抵抗するようにした、車の懸架装置の組合わせ体。
2. 請求項１の組合わせ体において、２チャンバ空気ばねが全体として円筒状の形状であり、前記仕切部の前記オリフィス及び前記柱状オリフィス閉塞体が前記ばね内で同軸状に整合される、組合わせ体。
3. 請求項１の組合わせ体において、前記柱状オリフィス閉塞体が、前記オリフィスが動揺する間、最初に閉じられたとき、比較的小さいばね率を提供し、その後、動揺が続くとき、実質的により大きいばね率を提供する、組合わせ体。
4. 請求項１の組合わせ体において、前記柱状オリフィス閉塞体が、柔軟なオリフィス閉塞部分と、該柔軟な部分が実質的に完全に圧縮されたとき、衝撃ストッパとして機能する剛性又は半剛性部分とを有する、組合わせ体。