JP2006071098A - 上下逆さまに配置された空気ばねを有するストラット・アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】緩衝器に取り付けられてストラットアセンブリを構成している空気ばねのピストンの直径を小さくして、組み込むのに必要な空間を小さくする。
【解決手段】緩衝器は、外筒と、その外筒内にショック・ピストン及びピストン・ロッドを有する。外筒は、車両のホイールに取り付けられたショック・マウントを有する。空気ばねアセンブリは、車体部材に取り付けられた上側取付部と、外筒に取り付けられた下側取付部と、を有する。空気ばねピストンは、上側取付部に軸受けアセンブリを介して取り付けられていて、空気ばねピストンと車体部材の間の相対回転を可能にしている。可撓性部材が下側取付部から空気ばねピストンの下端部まで延びている。ピストン・ロッドは、一端においてショック・ピストンに、他端において空気ばねピストンに取り付けられている。アイソレータがピストン・ロッドと空気ばねピストンの間に取り付けられて、衝撃荷重を最小限にしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気ばねアセンブリであって、車体部材によって支持されている上側取付部に取り付けられた空気ばねピストンを有し、かつ、空気ばねピストンから緩衝器アセンブリに取り付けられた下側取付部まで延びている可撓性部材を有する空気ばねアセンブリに関するものである。

空気ばねアセンブリは、緩衝器に取り付けられてストラット・アセンブリを形成する。ストラット・アセンブリは、車両のホイールと車体部材の間に取り付けられる。ストラット・アセンブリは、路面から車両に加わる荷重を減衰させて乗車者の乗り心地と快適さを向上させる。

従来の構成において空気ばねアセンブリは、緩衝器で支持された空気ばねピストン、可撓性部材、外部支持スリーブ、及び上側取付部を有する。可撓性部材は、下端部及び上端部を有する。下端部を空気ばねピストンに取り付け、かつ、上端部を上側取付部に取り付けて、密閉された内部容積を形成している。上側取付部は、車体部材に取り付けられている。

外部支持スリーブは、可撓性部材を囲んでいる。衝撃関節のため、外部支持スリーブは可撓性部材の動きに追従しなければならず、通常、取付部が柔軟になっているが、これは望ましいことではない。

また、空気ばねアセンブリを緩衝器に組み付けることも難題である。なぜならば、空気ばねアセンブリは緩衝器内で反作用の横荷重を生成しなければならないからである。さらに、空気ばねアセンブリは、乗用車の用途での要求に応じてばね定数を下げるために内容積を大きくする必要がある。

一つの解決法は、外筒として形成した空気ばねピストンを緩衝器のボディに取り付けるというものであった。空気ばねアセンブリはさらに、必要な横荷重を生成するために、緩衝器のボディが規定する鉛直軸から外れるように傾けるか、（可撓性部材で形成された）空気ばねの回転突出部を傾ける。この解決法の一つの欠点は、所定角度で緩衝器のボディの周りに合うように、空気ばねピストンの直径が大きくなるということである。このように、空気ばねピストンの直径が大きくなった結果として、空気ばねセンブリを組み込むのに大きな場所が必要である。

空気ばねピストンの直径が小さく、外部支持スリーブのための可撓性取付部がない一方で、依然として所望のばね定数を与える空気ばねアセンブリを提供することが有益である。空気ばねアセンブリは、さらに、より小さな領域に簡単に組み込むことができ、加えて、他の公知の欠点を克服するものであるべきである。

（発明の開示）
空気ばねアセンブリは、下側取付部、下側取付部から間隔をおいて配置された上側取付部、上側取付部で支持されている空気ばねピストン、及び下側取付部から空気ばねピストンまで延びる可撓性部材を有する。この独特な構成では、空気ばねアセンブリが従来の構成から見て逆さまに、つまり上下をひっくり返したようになっている。空気ばねピストンは、上側取付部に取り付けられ、可撓性部材が空気ばねピストンから下側取付部まで延びている。下側取付部は、緩衝器アセンブリに支持されている。これにより空気ばねピストンの直径を小さくでき、このことは、空気ばねアセンブリを組み込むのに必要な空間を小さくする。

下側取付部は、緩衝器のボディに取り付けられるように形成されている。上側取付部は、車体部材に取り付けられるように形成されている。緩衝器のボディはショック・マウント（衝撃取付、衝撃台）を有し、このショック・マウントは車両のホイールに取り付けられるように形成されている。空気ばねアセンブリ及び緩衝器アセンブリは、合わせてストラット・アセンブリを構成し、このストラット・アセンブリは、車両のホイールから車体部材に伝わる路面からの荷重を減衰させるのに用いられる。

開示した一実施形態において、緩衝器ボディは、緩衝器アセンブリの外筒を構成している。ショック・ピストン及びピストン・ロッドがその外筒の中に取り付けられている。ピストン・ロッドの一端はショック・ピストンに取り付けられており、ピストン・ロッドの他端は空気ばねピストンに取り付けられている。アイソレータが、衝撃荷重を減衰させるために、ピストン・ロッドと空気ばねピストンの間に取り付けられている。

開示した一実施形態では、空気ばねピストンが上側取付部に軸受けアセンブリを用いて取り付けられている。これにより、空気ばねピストンは、上側取付部に対して回転することができる。上側取付部は第１軸受け面を有し、空気ばねピストンは第２軸受け面を有する。軸受けアセンブリは、第１及び第２軸受け面の両方に係合する。ある構成では、第２軸受け面が外周フランジとして形成されており、この外周フランジは、少なくとも部分的に、空気ばねピストンの外周の周りに延びている。

空気ばねピストンを上側取付部に取り付けることにより空気ばねアセンブリを逆さまにすることは、空気ばねピストンの直径を小さくする簡単で効果的な方法及び装置を提供する。この利点は、依然として所望の空気ばね定数を与えつつも、組み込みを改善する。本発明の上記及び他の特徴は、以下の明細書及び図面から最もよく理解できる。図面に関する下記は簡単な説明である。

図１に示すストラット・アセンブリ１０は、空気ばねアセンブリ１２及び緩衝器（ショック・アブソーバー）アセンブリ１４を有している。ストラット・アセンブリ１０は、車両のホイール１６と車体、つまりフレーム部材１８との間に配置されて路面からの荷重（ｒｏａｄ ｌｏａｄ ｉｎｐｕｔ）を減衰させる。

緩衝器アセンブリ１４は、外筒２０として形成されたショック・ボディ、ショック・ピストン２２、及びピストン・ロッド２４を有している。ショック・ピストン２２は外筒２０内にスライド可能に入れられていて、外筒２０を第１チャンバー２６及び第２チャンバー２８に分けている。ショック・マウント３０が外筒２０に取り付けられている。このショック・マウント３０は、車両のホイール１６のためのホイール設置用構造体３２に取り付けられている。

空気ばねアセンブリ１２は、外筒２０に取り付けられた下側取付部３４と、車両フレーム部材１８に取り付けられた上側取付部３６と、を有する。空気ばねピストン４０が上側取付部３６によって支持されている。可撓性部材４２が空気ばねピストン４０の下端部４４から下側取付部３４まで延びている。可撓性部材４２は、内部流体チャンバー、つまり、内部容積４６を画定している。

ピストン・ロッド２４の下端５０はショック・ピストン２２に取り付けられており、ピストン・ロッド２４の上端５２は空気ばねピストン４０に取り付けられている。アイソレータ５４がピストン・ロッド２４の上端５２と空気ばねピストン４０の間に取り付けられている。ばね荷重はアイソレータ５４を通過しない。アイソレータ５４は、衝撃荷重のみを減衰させる。アイソレータ５４は、ピストン・ロッド２４の上端５２に留めてられ、又は他の方法で取り付けられている。図１の実施形態では、アイソレータ５４がピストン・ロッド２４にねじ付きの留め具（ファスナー）とナット５６とで取り付けられている。アイソレータ５４は、車両フレーム部材１８から間隔をおいて配置されており、上側取付部３６の近傍に配置されている。

空気ばねピストン４０はカップ形状の部品として形成されており、このカップ形状の部品は、ほぼ平坦な基底部５８を、その平坦な基底部５８から下方に延びる管状ボディ部６０と共に有している。平坦な基底部５８に形成された開口部６２はアイソレータ５４を受け入れる。管状ボディ部６０は遠端６４まで延びている。遠端６４は、可撓性部材４２の上端部６６に密閉されている。可撓性部材４２の下端部６８は、下側取付部３４に密閉されている。可撓性部材４２を空気ばねピストン４０及び下側取付部３４に密閉するのに、当該技術で公知である任意の種類の密閉境界面、密閉アセンブリ、又は密閉方法を用いることができる。

開示した一実施形態では、アイソレータ５４が剛体の支持板（バッキング・プレート）７０を有し、弾性材７２がこの剛体の支持板７０に取り付けられている。アイソレータ５４は、好ましくは、弾性材７２が空気ばねピストン４０の平坦な基底部５８の上面７４及び下面７６の両方に直接係合するように構成される。

軸受けアセンブリ８０が、上側取付部３６に対して回転できるように空気ばねピストン４０を回転可能に支持している。上側取付部３６は第１軸受け支持面８２を有し、空気ばねピストン４０は第２軸受け支持面８４を有する。軸受けアセンブリ８０は、第１軸受け支持面８２及び第２軸受け支持面８４の両方に直接係合している。

開示した一実施形態において、第２軸受け支持面８４は、空気ばねピストン４０の外側の面８８に取り付けられた外周フランジ８６として形成されている。外周フランジ８６は、空気ばねピストン４０の一部として形成してもよく、また、溶接又は公知である任意の他の取り付け方法又は装置によって空気ばねピストン４０に別個に取り付けてもよい。

緩衝器アセンブリ１４は、ピストン・ロッド２４で規定されているほぼ鉛直な軸９０を有する。空気ばねアセンブリ１２を鉛直軸９０に対して斜めに取り付けることによって横荷重が生成される。別の構成では、空気ばねアセンブリ１２を鉛直軸９０の右又は左にずらして取り付けることによって横荷重を生成できる。

外部支持スリーブが可撓性部材４２を概ね囲んでいる。従来、ショック・アーティキュレーション（衝撃関節）を受け入れるために外部支持スリーブ９２と可撓性部材４２の間に柔軟な取付部が必要であった。しかし、空気ばねピストン４０が上にあるこの他に類をみない構成では、柔軟な取付部は必要ない。外部支持スリーブ９２の一方の端部は、可撓性部材４２の上側端部６６を外部支持スリーブ９２に対して動かせるように、クリンプ（圧着、捲縮）接続部９４で可撓性部材４２に直接取り付けることができる。クリンプ接続部９６は、さらに、可撓性部材４２の上端部６６を空気ばねピストン４０の下端部４４に接続するのに使用することもできる。

さらに、空気ばねピストン４０を上側取付部３６に取り付けるという独特な構成により、空気ばねアセンブリ１２が従来技術と比べて上下逆さまになる、つまり、ひっくり返る。このような革新により、ピストンの直径をより小さくできる。空気ばね定数は、米国特許第４，６２９，１７０号では、空気ばねピストン４０の有効面積の二乗に関係すると規定しているが、空気ばねアセンブリ１２の全容積に対する空気ばね定数の応答が第１（１次）である。このことから、より小さな有効面積を有するより小さな空気ばねピストン４０を利用することによって、かつ、空気ばねピストン４０を上側取付部３６に取り付けることによってより小さな空気ばねアセンブリ１２を車両に組み込むことができる。

空気ばねピストンが緩衝器のボディに取り付けられている従来の構成では、空気ばねアセンブリを傾けることが緩衝器のボディで制限されていた。空気ばねピストン４０を上側取付部３６に取り付けることによって、空気ばねアセンブリ１２の傾きの程度をもっと大きくすることができる。なぜならば、空気ばねピストン４０はピストン・ロッド２４の方へ傾けてあり、このピストン・ロッド２４が緩衝器アセンブリ１４の外筒２０よりも直径が小さいからである。このように、より小さな空気ばねピストン４０を備えた逆さま空気ばねアセンブリ１２の他に類を見ない構成によって十分な横荷重を生成することができ、かつ、十分なバネ定数を得ることができる。

本発明の好ましい実施形態を開示したが、当業者には、特定の変更が本発明の範囲に入ることが分かるであろう。上記理由から、本発明の真の範囲及び内容を定めるために、特許請求の範囲を検討すべきである。

図１は、本発明を導入しているストラット・アセンブリの概略垂直断面図である。

Claims (20)

1. ショック・ボディに取り付け可能な第１取付部と、
   車体部材に取り付け可能であり、前記第１取付部から間隔をおいて配置された第２取付部と、
   前記第２取付部によって支持されている空気ばねピストンと、
   前記第１取付部と前記空気ばねピストンの間に延びている可撓性部材と、
   を備えた空気ばねアセンブリ。
2. 前記第２取付部に対して回転できるように前記空気ばねピストンを回転可能に支持する軸受けアセンブリを有する、請求項１に記載の空気ばねアセンブリ。
3. 前記空気ばねピストンは第１軸受け支持面を有し、前記第２取付部は第２軸受け支持面を有し、前記軸受けアセンブリは前記第１及び第２軸受け支持面に直接係合している、請求項２に記載の空気ばねアセンブリ。
4. 前記軸受け支持面はフランジからなり、前記フランジは前記空気ばねピストンの外面に取り付けられており、前記空気ばねピストンの外周周りに少なくとも部分的に延びている、請求項３に記載の空気ばねアセンブリ。
5. アイソレータを有し、前記アイソレータは、前記空気ばねピストンに取り付けられており、かつ、前記第２取付部が前記車体部材に取り付けられたときに前記車体部材から間隔をおいて離れるように配置されている、請求項１に記載の空気ばねアセンブリ。
6. 前記第１取付部は、前記ショック・ボディを入れるための中央開口部と、前記可撓性部材と密閉状態で係合している外周フランジ部と、を有する、請求項１に記載の空気ばねアセンブリ。
7. 外筒を有する緩衝器と、
   空気ばねであって、前記外筒に取り付けられた下側取付部と、前記下側取付部から間隔を空けて配置された空気ばねピストンと、前記空気ばねピストンを支持する上側取付部と、を有する空気ばねと、
   を備えるストラット・アセンブリ。
8. 前記上側取付部が車体部材に取り付け可能である、請求項７に記載のストラット・アセンブリ。
9. 前記外筒で支持されているショック・マウントを有し、前記ショック・マウントが車体のホイール構造体に取り付け可能である、請求項８に記載のストラット・アセンブリ。
10. 可撓性部材を有し、前記可撓性部材が、前記下側取付部に固定された第１端部と、前記空気ばねピストンの下側端部に固定された第２端部と、を有する、請求項９に記載のストラット・アセンブリ。
11. 前記空気ばねピストンの上側端部が前記上側取付部に取り付けられている、請求項１０に記載のストラット・アセンブリ。
12. 外部支持スリーブを有し、前記外部支持スリーブは、前記可撓性部材の一端に、前記可撓性部材の他端が前記外部支持スリーブに対して可動であるように固定されている、請求項１０のストラット・アセンブリ。
13. ショック・ピストンと、前記外筒内に取り付けられたピストン・ロッドとを有し、前記ピストン・ロッドは一端において前記ショック・ピストンに取り付けられており、他端において前記空気ばねピストンに取り付けられている、請求項７に記載のストラット・アセンブリ。
14. アイソレータ・アセンブリを有し、前記アイソレータ・アセンブリは前記空気ばねピストンと前記ピストン・ロッドの間に取り付けられている、請求項１３のストラット・アセンブリ。
15. 軸受けアセンブリを有し、前記軸受けアセンブリは、前記上側取付部に対して回転できるように前記空気ばねピストンを回転可能に支持している、請求項７に記載のストラット・アセンブリ。
16. 前記上側取付部は第１軸受け支持面を有し、前記空気ばねピストンは第２軸受け支持面を有し、前記軸受けアセンブリは前記第１及び第２軸受け支持面に係合している、請求項１５のストラット・アセンブリ。
17. 下側空気ばね取付部をショック・ボディに取り付けるステップと、
    空気ばねピストンを前記下側空気ばね取付部から間隔をおいて配置されている上側空気ばね取付部に取り付けるステップと、
    可撓性部材の下端を前記下側空気ばね取付部に取り付け、前記可撓性部材の上端を前記空気ばねピストンに取り付けるステップと、
    を含むストラット・アセンブリを組み立てる方法。
18. 前記上側空気ばね取付部を車体に取り付けられるように形成するステップと、車両ホイールに取り付けられるようにショック・マウントをショック・ボディに取り付けるステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記空気ばねピストンと前記上側空気ばね取付部の間に軸受けアセンブリを取り付けて前記空気ばねピストンと車体部材の間の相対的な回転を可能にするステップを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 衝撃荷重を減衰させるために、アイソレータを前記空気ばねピストンに取り付けるステップを含む、請求項１７に記載の方法。

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