JP2007107664A - 空気ばね - Google Patents
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Abstract
【課題】ピストンの高さ寸法が短くされて軽量化された構造でありながら、動ばね定数を小さくできて自動車の乗り心地をよくすることができる空気ばねを提供する。
【解決手段】 円筒状のダイヤフラム1と円板状のアッパープレート2と円筒状のピストン3とを備え、ダイヤフラム1の下端部9が内側に折り返されてピストン3に被さり、ダイヤフラム1とアッパープレート2とピストン3とが同芯状に位置し、ダイヤフラム1の下端部9が内側に折り返されてピストン3の上端部7J側だけに被さり、アッパープレート2の直径がピストン3の直径よりも小径に設定されている。
【選択図】 図3
【解決手段】 円筒状のダイヤフラム1と円板状のアッパープレート2と円筒状のピストン3とを備え、ダイヤフラム1の下端部9が内側に折り返されてピストン3に被さり、ダイヤフラム1とアッパープレート2とピストン3とが同芯状に位置し、ダイヤフラム1の下端部9が内側に折り返されてピストン3の上端部7J側だけに被さり、アッパープレート2の直径がピストン3の直径よりも小径に設定されている。
【選択図】 図3
Description
本発明は、
気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの上端に固定される円板状のアッパープレートと、前記ダイヤフラムの下端に上端側の被固定部が固定される円筒状のピストンとを備え、前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンに被さり、前記ダイヤフラムとアッパープレートとピストンとが同芯状に位置している空気ばねに関する。
気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの上端に固定される円板状のアッパープレートと、前記ダイヤフラムの下端に上端側の被固定部が固定される円筒状のピストンとを備え、前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンに被さり、前記ダイヤフラムとアッパープレートとピストンとが同芯状に位置している空気ばねに関する。
図7に示すように上記の空気ばねAには、ピストン3に被さったダイヤフラム1の下端部9に下側に凸の曲面5が形成され、この曲面5を形成する円弧の中心Pをダイヤフラム1の周方向に結んで形成される直径D00の円の面積が空気ばねの有効受圧面積と定義されている。そして、アッパープレートに対するピストンのストロークをdX、ピストン3がアッパープレート2に対して最も近づいて上側ストローク端に位置した状態における有効受圧面積と、最も離れて下側ストローク端に位置した状態における有効受圧面積との差をdAとした場合、dA/dXが大きければ空気ばねの動ばね定数が大きくなり、dA/dXが小さければ空気ばねの動ばね定数が小さくなることが明らかにされている。
ところで、空気ばねの有効受圧面積とピストンの変位量との関係は図10に示すようになる。図10の符号X0は、中立位置に位置しているピストン3の先端面から基準点(例えばピストンの下方の基準面)までの長さ、X1は、下側ストローク端に位置しているピストン3の先端面から前記基準点までの長さ、X2は、上側ストローク端に位置しているピストン3の先端面から前記基準点までの長さである。つまり、X0はピストンが中立位置に位置している状態、X1はピストンが下側ストローク端に位置している状態、X2はピストンが上側ストローク端に位置している状態を示している。M00はピストンが中立位置に位置した状態の有効受圧面積である。図7に示す空気ばねAでは、ダイヤフラム1の下端部9がピストン3に充分深く被さった状態でピストン3がアッパープレート2に対して相対的に上下動する。従って図10に示されているように、ピストンが前記上側ストローク端に位置した状態の有効受圧面積M44と、前記下側ストローク端に位置した状態の有効受圧面積M33とに差がほとんどなく、空気ばねの動ばね定数は大きくならない。
ところが、近年、空気ばねを軽量化するようになり、その手段の一つとしてピストンの高さ寸法を短くする手段が採用されている。この手段では図5,図6に示すように、ダイヤフラム1の下端部9が下方の他物と干渉しないようにする等の理由で、ダイヤフラム1の下端部9がピストン3に浅く被さった状態でピストン3が上下動する。すなわち図10に対応する図9に示すように、図5の空気ばねでは、前記符号X0,X1,X2が、図10に記載されたそれらに比べて紙面の左側に寄った状態になる。このような空気ばねAにおいて、従来、アッパープレート2の直径d2がピストン3の直径d3よりも大きく(d2>d3)設定されていた[図5,図6参照、図5は従来の空気ばねの縦断面図、図6は従来の空気ばねの作動を示す縦断面図である]。
空気ばねの動ばね定数が大きくなると上記の空気ばねを備えた自動車の乗り心地が悪くなることから、乗り心地を良くしたい場合、dA/dXを小さくする必要がある。しかしながら上記従来の構造の空気ばねではアッパープレートの直径がピストンの直径よりも大きかったために、以下に図5,図6,図9に基づいて説明するようにdA/dXを小さくすることができず、自動車の乗り心地を良くすることが困難であった。
図6においては、ダイヤフラム1が実線で示す位置にあるときにピストン3が中立位置に位置している。このときの空気ばねAの有効受圧面積M00は直径D00の円の面積である。ピストン3が中立位置からアッパープレート2に対して相対的に下降(以下、「下降」)すると、それに伴って、ピストン3の上端部7Jに被さったダイヤフラム1の下端部9がピストン3の上端部7Jから立ち上がる。そして、さらに下降して下側ストローク端に位置する状態では、ダイヤフラム1の下端部9に径方向内方側から当接しているピストン部分の上下方向の長さが短かいことに起因してダイヤフラム1の径が小さくなりやすく、その結果、前記有効受圧面積を決める円の直径がD00よりも短いD11になり、前記有効受圧面積がM00よりも小さいM11になる(図9参照)。(例えば、ダイヤフラムの下端部がピストンに充分深く被さった状態でピストンがアッパープレートに対して相対的に上下動する図7の空気ばねAでは、ピストン3が前記下側ストローク端に位置する状態でもダイヤフラム1の下端部9に径方向内方側から当接しているピストン部分の上下方向の長さが長いことからダイヤフラム1の径が小さくなりにくい)。
一方、ピストン3が中立位置からアッパープレートに対して相対的に上昇(以下、「上昇」)すると、それに伴って、ダイヤフラム1の下端部9がピストン3の上端部7Jにさらに被さっていく。この場合、アッパープレート2の直径がピストン3の直径よりも大きい図5,図6に示す構造では、ピストン3が上昇したときに、ダイヤフラム1の上端部12がアッパープレート2に拘束されて径方向外方側に膨らみにくい。そして、ダイヤフラム1の径もあまり大きくなることがなく、前記上側ストローク端に位置する状態では、有効受圧面積を決める前記円の直径が、ピストンが中立位置に位置しているときのD00とほぼ同一の値になり、前記有効受圧面積がM00とほぼ同一のM22になる(図9参照)。図5,図6,図7において符号1Aはダイヤフラムの上端、1Bはダイヤフラムの下端、4は空気給排孔、Oはダイヤフラムとピストンとアッパープレートとの共通の軸芯である。
上記の作動をする図5の従来の空気ばねでは、dA(図9における(M22−M11))が図7の空気ばねに比べて大きくなり、その結果、dA/dXが大きくなって動ばね定数が大きくなり、この空気ばねを備えた自動車の乗り心地を良くすることが困難であった。
本発明は上記実状に鑑みて成されたもので、その目的は、ピストンの高さ寸法が短くされて軽量化された構造でありながら、動ばね定数を小さくできて自動車の乗り心地をよくすることができる空気ばねを提供する点にある。
本発明の特徴は、
気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの上端に固定される円板状のアッパープレートと、前記ダイヤフラムの下端に上端側の被固定部が固定される円筒状のピストンとを備え、前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて(前記下端部が)前記ピストンに被さり、前記ダイヤフラムとアッパープレートとピストンとが同芯状に位置している空気ばねであって、
前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンの上端部側だけに被さり、前記アッパープレートの直径が前記ピストンの直径よりも小径に設定されている点にある。
気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの上端に固定される円板状のアッパープレートと、前記ダイヤフラムの下端に上端側の被固定部が固定される円筒状のピストンとを備え、前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて(前記下端部が)前記ピストンに被さり、前記ダイヤフラムとアッパープレートとピストンとが同芯状に位置している空気ばねであって、
前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンの上端部側だけに被さり、前記アッパープレートの直径が前記ピストンの直径よりも小径に設定されている点にある。
[イ] 上記の構成によれば、ダイヤフラムの下端部がピストンの上端部側だけに被さるから、アッパープレートに対してピストンが相対的に上下動しても、ダイヤフラムの下端部が下方の他物に干渉しにくくなる。従って、ピストンの高さ寸法を短く設定することができてピストンを軽量化できる。
[ロ] 本発明の上記の構成による作用を図3,図8等に基づいて説明する。この例ではダイヤフラム1が図3の実線で示す位置にあるときにピストン3が中立位置ST0(図4(ロ))に位置している。上記の構成によれば、アッパープレート2の直径d2がピストン3の直径d3よりも小径(d2<d3)に設定されているから、図3に一点鎖線で示すように、ダイヤフラム1の上端部12がアッパープレート2の外方側に向かって膨らむことができる。その結果、ピストン3が中立位置に位置している状態で従来の構造よりもダイヤフラム1の径が小さくなりやすく、前記円の直径がD0になり、前記有効受圧面積が、従来構造の中立位置における有効受圧面積M00よりも小さいM0になる(図3,図8,図9参照)。
[ハ] ピストン3が中立位置ST0から下降すると、それに伴って、ピストン3の上端部7Jに被さったダイヤフラム1の下端部9がピストン3の上端部7Jから立ち上がる。そして、アッパープレート2の外方側へのダイヤフラム1の上端部12の膨らみが小さくなり、ダイヤフラム1の径が大きくなって有効受圧面積が少し大きくなるが、下側ストローク端ST1に位置する状態(図4(イ))では、ダイヤフラム1の下端部9に径方向内方側から当接しているピストン部分の上下方向の長さが短かいことに起因してダイヤフラム1の径が小さくなる。そして、有効受圧面積を決める前記円の直径がD1になり、前記有効受圧面積がM1になる(図3,図8,図9参照)。
[ニ] 一方、ピストン3が中立位置ST0から上昇すると、それに伴って、ダイヤフラム1の下端部9がピストン3の上端部7Jにさらに被さっていく。例えば、アッパープレートの直径がピストンの直径よりも大きい従来の構造(図5,図6参照)では、ピストンが中立位置から上昇したときに、ダイヤフラムの上端部がアッパープレートに拘束されて径方向外方側に膨らみにくいが、本発明の上記の構成によれば、アッパープレート2の直径d2がピストン3の直径d3よりも小径(d2<d3)に設定されているから、図3に一点鎖線で示すように、ダイヤフラム1の上端部12がアッパープレート2の外方側に向かって膨らむことができる。その結果、従来の構造に比べるとダイヤフラム1の径が小さくなりやすく、前記上側ストローク端ST2に位置する状態(図4(ハ))では有効受圧面積を決める前記円の直径がD2になり、前記有効受圧面積がM1よりも小さいM2になる(図3,図8,図9参照)。
[ホ]従って、前記[ハ],[ニ]により、前記dAを小さくでき(図8,図9において、(M2−M1)<(M22−M11))、前記dA/dX(図8において、(M2−M1)/(X2−X1))を小さくすることができる。
本発明において、
前記アッパープレートの周縁部が前記ダイヤフラムの上端にかしめ固定されて、前記アッパープレートの周縁部で前記ダイヤフラムの上端を上方から包み込んでいる構成にすることができる。この構成によれば、アッパープレートの周縁部をダイヤフラムの上端に確実に固定することができる。
前記アッパープレートの周縁部が前記ダイヤフラムの上端にかしめ固定されて、前記アッパープレートの周縁部で前記ダイヤフラムの上端を上方から包み込んでいる構成にすることができる。この構成によれば、アッパープレートの周縁部をダイヤフラムの上端に確実に固定することができる。
本発明によれば、上記[イ]〜[ホ]により、ピストンの高さ寸法が短くされて軽量化された構造でありながら、動ばね定数を小さくできて自動車の乗り心地をよくすることができる空気ばねを提供することができた。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図3に、鉄道車両、バス、トラック等の車体フレームと車軸側との間に設けられる空気ばねAを示してある。この空気ばねAは、気体室である第1空間S1の壁部を構成する縦形円筒状のダイヤフラム1と、ダイヤフラム1の上端1Aにかしめ固定されて車体フレームに取付けられる円板状のアッパープレート2と、ダイヤフラム1の下端1Bに固定されるピストン3とを備えている。
アッパープレート2は、ダイヤフラム1内への空気給排孔4と取付けボルト8を備え、アッパープレート2の周縁部2Cでダイヤフラム1の上端1Aを上方Uから包み込むように前記周縁部2Cをダイヤフラム1の上端1Aにかしめ固定してある。つまり、アッパープレート2の周縁部2Cがダイヤフラム1の上端1Aにかしめ固定されて、アッパープレート2の周縁部2Cでダイヤフラム1の上端1Aを上方Uから包み込んでいる。符号Oはダイヤフラム1の軸芯であり、アッパープレート2の軸芯であり、ピストン3の軸芯である。すなわち、ダイヤフラム1とアッパープレート2とピストン3とは同芯状に位置している。
ピストン3は、ダイヤフラム1の下端1Bが固定される内側の有底の筒部6と、下側のダイヤフラム部分9(下端部9)が裏返って被さる外側の筒部7と、外側の筒部7の上端側の周壁と内側の筒部6の上端側の周壁とを連結する上壁11とから成り、高さ寸法が短く設定されている。上記のように、ダイヤフラム1に対してピストン3を上向きに押し込んだようにダイヤフラム1の下端部9が内側Kに折り返されている。前記ダイヤフラム1の下端部9は外側の筒部7の上端部7J(ピストンの上端部に相当)側だけに被さるようにダイヤフラム1の下端部9の内側への折り返し長さが設定されている。すなわち、ピストン3が中立位置ST0(ピストンのストロークの中央、図4(ロ)参照)に位置している状態で、ダイヤフラム1の下端部9が外側の筒部7の上端部7J側だけに被さっている。前記中立位置からピストン3がアッパープレート2に対して相対的に上下動する。一例として、中立位置から上方に20mm、下方に20mm変位する。外側の筒部7は、下端部7Kが下広がりのテーパー筒状に形成され、下端部7Kより上側の筒部分が直胴状に形成されている。外側の筒部7に被さったダイヤフラム1の下端部9に下側に凸の曲面5が形成されている。符号Pはこの曲面5を形成する円弧の中心である。
上壁11は径方向内方側ほど下方に位置するテーパー面に形成され、内側の筒部6の内部の第2空間S2はダイヤフラム1内の第1空間S1と連通している。内側の筒部6と外側の筒部7とは同心状に位置し、内側の筒部6の底部中央に円柱状の上向きの凸部14を突設して凸部14に下方から雌ねじ部15を形成してある。前記ダイヤフラム1の下端部1Bには、上壁11の内周側から上方に突出した内側の筒部6の上端部6J(上端側の被固定部に相当)が密嵌固定されている。
アッパープレート2の直径d2は、ピストン3の直径d3(詳しくは外側の筒部7の直胴状の部分の直径)よりも小径に設定されている。上記構造の空気ばねAによる作用は[課題を解決する手段]の項に記載した通りである。
1 ダイヤフラム(壁部)
1A 上端(ダイヤフラムの上端)
1B 下端(ダイヤフラムの下端)
2 アッパープレート
2C アッパープレートの周縁部
3 ピストン
4 空気給排孔
5 曲面
6 内側の筒部
6J 内側の筒部の上端部(上端側の被固定部)
7 外側の筒部
7J 外側の筒部の上端部(ピストンの上端部)
7K 下端部(外側の筒部の下端部)
8 取付けボルト
9 ダイヤフラムの下端部
11 上壁
12 ダイヤフラムの上端部
14 凸部
15 雌ねじ部
A 空気ばね
X0 中立位置に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
X1 下側ストローク端に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
X2 上側ストローク端に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
D0 中立位置における有効受圧面積を決める円の直径
D1 下側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
D2 上側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
D00 従来技術(又は比較例)の中立位置における有効受圧面積を決める円の直径
D11 従来技術の下側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
d2 アッパープレートの直径
d3 ピストンの直径
K 内側
M0 中立位置における有効受圧面積
M1 下側ストローク端における有効受圧面積
M2 上側ストローク端における有効受圧面積
M00 従来技術(又は比較例)の中立位置における有効受圧面積
M11 従来技術の下側ストローク端における有効受圧面積
M22 従来技術の上側ストローク端における有効受圧面積
M33 比較例の下側ストローク端における有効受圧面積
M44 比較例の上側ストローク端における有効受圧面積
O 軸芯
P 曲面を形成する円弧の中心
S1 第1空間(気体室)
S2 第2空間(気体室)
ST0 中立位置
ST1 下側ストローク端
ST2 上側ストローク端
U 上方
1A 上端(ダイヤフラムの上端)
1B 下端(ダイヤフラムの下端)
2 アッパープレート
2C アッパープレートの周縁部
3 ピストン
4 空気給排孔
5 曲面
6 内側の筒部
6J 内側の筒部の上端部(上端側の被固定部)
7 外側の筒部
7J 外側の筒部の上端部(ピストンの上端部)
7K 下端部(外側の筒部の下端部)
8 取付けボルト
9 ダイヤフラムの下端部
11 上壁
12 ダイヤフラムの上端部
14 凸部
15 雌ねじ部
A 空気ばね
X0 中立位置に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
X1 下側ストローク端に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
X2 上側ストローク端に位置しているピストンの先端面から基準点までの長さ
D0 中立位置における有効受圧面積を決める円の直径
D1 下側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
D2 上側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
D00 従来技術(又は比較例)の中立位置における有効受圧面積を決める円の直径
D11 従来技術の下側ストローク端における有効受圧面積を決める円の直径
d2 アッパープレートの直径
d3 ピストンの直径
K 内側
M0 中立位置における有効受圧面積
M1 下側ストローク端における有効受圧面積
M2 上側ストローク端における有効受圧面積
M00 従来技術(又は比較例)の中立位置における有効受圧面積
M11 従来技術の下側ストローク端における有効受圧面積
M22 従来技術の上側ストローク端における有効受圧面積
M33 比較例の下側ストローク端における有効受圧面積
M44 比較例の上側ストローク端における有効受圧面積
O 軸芯
P 曲面を形成する円弧の中心
S1 第1空間(気体室)
S2 第2空間(気体室)
ST0 中立位置
ST1 下側ストローク端
ST2 上側ストローク端
U 上方
Claims (2)
- 気体室の壁部を構成する円筒状のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの上端に固定される円板状のアッパープレートと、前記ダイヤフラムの下端に上端側の被固定部が固定される円筒状のピストンとを備え、前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンに被さり、前記ダイヤフラムとアッパープレートとピストンとが同芯状に位置している空気ばねであって、
前記ダイヤフラムの下端部が内側に折り返されて前記ピストンの上端部側だけに被さり、前記アッパープレートの直径が前記ピストンの直径よりも小径に設定されている空気ばね。 - 前記アッパープレートの周縁部が前記ダイヤフラムの上端にかしめ固定されて、前記アッパープレートの周縁部で前記ダイヤフラムの上端を上方から包み込んでいる請求項1記載の空気ばね。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300988A JP2007107664A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 空気ばね |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005300988A JP2007107664A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 空気ばね |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007107664A true JP2007107664A (ja) | 2007-04-26 |
Family
ID=38033679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005300988A Withdrawn JP2007107664A (ja) | 2005-10-14 | 2005-10-14 | 空気ばね |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007107664A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011190883A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 空気ばね |
-
2005
- 2005-10-14 JP JP2005300988A patent/JP2007107664A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011190883A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 空気ばね |
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090106 |