JP2007177846A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

【課題】第１チャンバ部材の外周側にダイヤフラムが固定された状態で、ダイヤフラムにおける開口端から所定の幅を有する延出代がバンド部材から延出していることを簡単に確認する。
【解決手段】空気ばね２２では、ダイヤフラム４２の連結筒部６６を上側チャンバ部材２６における被連結部３６の外周側に嵌挿すると共に、ダイヤフラム４２における複数の延出代４６をそれぞれ上側チャンバ部材２６の張出部３８に押し当てて外周側へ屈曲させつつ、上側シールバンド５０を連結筒部６６に外周側から巻き付け、この上側シールバンド５０により連結筒部６６を内周側へ締め付けて被連結部３６に気密状態となるように固定した。これにより、ダイヤフラム４２における延出代４６を張出部３８に沿って被連結部３６から外周側へ延出させることができるので、延出代４６が上側シールバンド５０の上端から延出しているか否かを装置外部から容易に確認できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧を利用して入力荷重に対して弾性的な反力を発生させ、この反力により入力荷重を支持する空気ばねに関する。

車両のサスペンション等に用いられる空気ばねとしては、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１記載の空気ばねは、支持体及び可動体の一方に連結される円筒状のシェル（第１チャンバ部材）と、支持体及び可動体の他方に連結される円筒状のピストン（第２チャンバ部材）と、薄肉円筒状に形成されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの外周側に配置され、ダイヤフラムの外周側への膨張変形を制限する外筒とを備えている。この空気ばねでは、ダイヤフラムの中間部が内外反転状態とされると共に、ダイヤフラムの上端部及び下端部が第１チャンバ部材部及び第２チャンバ部材にそれぞれ気密状態となるように連結されることにより、ダイヤフラムの内部に上下方向へ拡縮可能とされたチャンバ室が形成される。

上記のような空気ばねでは、ダイヤフラムの上端部及び下端部を第１チャンバ部材及び第２チャンバ部材にそれぞれ気密状態となるように固定する必要がある。このため、上記のような空気ばねでは、ダイヤフラムの上端部及び下端部を第１チャンバ部材の外周側及び第２チャンバ部材の外周側にそれぞれ嵌挿し、ダイヤフラムの上端部及び下端部の外周側にそれぞれ円環状の加締めリングを配置し、これらの加締めリングを内周側へ絞り加工することより、ダイヤフラムの上端部及び下端部をそれぞれ第１チャンバ部材及び第２チャンバ部材の外周側に固定（かしめ固定）している。また上記のような空気ばねでは、ダイヤフラムの外周側に配置された外筒の上端部がダイヤフラムの上端部と共に第１チャンバ部材の外周側に嵌挿され、かしめ等により固定される。

ところで、上記のような空気ばねでは、ダイヤフラムの第１チャンバ部材及び第２チャンバ部材との固定強度を十分に大きいものとし、かつ固定強度のばらつきを十分に小さいものとするために、通常、ダイヤフラムの開口端から所定幅の部分を延出代とし、この延出代を加締めリングの上端よりも上方へ延出させる。これにより、例えば、ダイヤフラムが樹脂、ゴム等を基材としてモールド成形された場合には、凝固収縮等の影響によりダイヤフラムの端部付近が開口端へ向かって肉厚が序々に薄くなるように形成されることが生じ得るが、この薄肉化した部分を避けて加締めリングによりダイヤフラムを締め付けることができるので、ダイヤフラムの第１チャンバ部材及び第２チャンバ部材との固定強度を十分に大きいものにでき、かつ固定強度のばらつきを十分に小さいものにできる。
特開２００４−１５６６６３号公報

しかしながら、上記のような空気ばねでは、加締めリングによりダイヤフラムの上端部が第１チャンバ部材に固定された後には、第１チャンバ部材や外筒によりダイヤフラムが覆われた状態になることから、ダイヤフラムの延出代が加締めリングの上端から延出しているか否かを確認することが困難になり、かつダイヤフラムにおける加締めリングの上端から延出している延出代が所定の幅を有しているか否かを確認することも困難になる。

本発明の目的は、上記事実を考慮し、第１チャンバ部材の外周側にダイヤフラムが固定された状態で、ダイヤフラムにおける開口端から所定の幅を有する延出代が加締めリングから延出していることを簡単に確認できる空気ばねを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る空気ばねは、支持体及び可動体の一方に連結される筒状の第１チャンバ部材と、支持体及び可動体の他方に連結される筒状の第２チャンバ部材と、略円筒状に形成されると共に、中間部で内外反転状態とされ、一端部及び他端部が前記第１チャンバ部材及び前記第２チャンバ部材にそれぞれ気密状態となるように固定され、内部にチャンバ室が形成されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの一端部を前記第１チャンバ部材に固定するためのバンド部材と、を有し、前記第１チャンバ部材の一端部に筒状の被連結部を形成すると共に、該被連結部の基端部から外周側へ延出する張出部を形成し、前記ダイヤフラムの一端部に連結筒部を形成すると共に、該連結筒部の先端部における周方向に沿った複数箇所にそれぞれ該連結筒部の先端から基端側へ向って切り込まれた切込部を形成し、該連結筒部の先端部における複数の前記切込部の間をそれぞれ外周側へ折曲げ可能とされた延出代とし、前記連結筒部を前記被連結部の外周側に嵌挿すると共に、複数の前記延出代をそれぞれ前記張出部に押し当てて外周側へ屈曲させつつ、前記バンド部材を前記連結筒部に外周側から巻き付け、該バンド部材により前記連結筒部を内周側へ締め付けて前記被連結部に固定したことを特徴とする。

上記請求項１に係る空気ばねでは、ダイヤフラムの連結筒部を第１チャンバ部材における被連結部の外周側に嵌挿すると共に、ダイヤフラムにおける複数の延出代をそれぞれ第１チャンバ部材の張出部に押し当てて外周側へ屈曲させつつ、バンド部材を連結筒部に外周側から巻き付け、このバンド部材により連結筒部を内周側へ締め付けて被連結部に固定したことにより、ダイヤフラムの延出代を第１チャンバ部材の張出部に沿って被連結部から外周側へ延出させることができるので、ダイヤフラムの延出代がバンド部材の上端から延出しているか否かを装置外部から容易に確認でき、かつダイヤフラムにおけるバンド部材の上端から延出している延出代が所定の幅を有しているか否かも装置外部から簡単に確認できる。

この結果、請求項１に係る空気ばねによれば、第１チャンバ部材における被連結部の外周側にダイヤフラムの連結筒部がバンド部材により固定された状態で、このダイヤフラムにおける開口端から所定の幅を有する延出代がバンド部材から延出していることを簡単に確認できる。

また請求項２に係る空気ばねは、請求項１記載の空気ばねにおいて、前記切込部の内面における開口端とは反対側の奥側端面を、略Ｕ字状に湾曲する湾曲面により形成したことを特徴とする。

また本発明の請求項３に係る空気ばねは、請求項１又は２記載の空気ばねにおいて、前記ダイヤフラムの外周側に配置され、該ダイヤフラムの外周側への膨張変形を制限する外筒部材を有することを特徴とする。

また本発明の請求項４に係る空気ばねは、請求項１、２又は３記載の空気ばねにおいて、前記連結筒部の先端部には、少なくとも４個の前記切込部が形成され、これらの切込部が周方向に沿って互いに略等間隔となるように配置されたことを特徴とする。

以上説明したように本発明に係る空気ばねによれば、第１チャンバ部材の外周側にダイヤフラムが固定された状態で、ダイヤフラムにおける開口端から所定の幅を有する延出代がバンド部材から延出していることを簡単に確認できる。

以下、本発明の実施形態に係る空気ばねについて図面を参照して説明する。

図１には、本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたダンパユニットが示されている。このダンパユニット１０は、自動車のサスペンションにおける減衰要素及びばね要素として用いられるものであり、ピストン型のダンパ１２及び空気ばね２２を備えている。ダンパ１２には、ガス、オイル等の流体が封入された円筒状のシリンダ１４及び、このシリンダ１４により軸心Ｓに沿った方向（以下、「軸方向」という。）に沿ってスライド可能に支持されたピストンロッド１６が設けられている。ピストンロッド１６の先端部には、外径が基端側に対して小径とされた雄ねじ部１８が設けられている。ダンパ１２は、シリンダ１４の下端部にナックル等を介して連結されたホイール及びタイヤが連結されると共に、ピストンロッド１６の先端部がストラットマウント等の防振マウントを介して車体側へ連結される。

図１に示されるように、ダンパユニット１０には、ダンパ１２の外周側に空気ばね２２が設けられている。空気ばね２２には、下端側に円筒状に形成された下側チャンバ部材２４が設けられると共に、この下側チャンバ部材２４の上側に底の浅い円筒状に形成された上側チャンバ部材２６が配置されている。下側チャンバ部材２４には、上端側に内外径が略一定の円筒状に形成された被連結部２８が設けられると共に、この被連結部２８の下側に下方へ向って内外径がテーパ状に縮径する縮径部３０が一体的に形成されている。下側チャンバ部材２４は、シリンダ１４の外周側に配置されており、縮径部３０の下端部がシリンダ１４の外周面に溶接等により固着されている。

上側チャンバ部材２６には、その上端側に内外径が一定とされた円筒状の本体部３２が形成されると共に、この本体部３２の下側に本体部３２に対して内外径が縮小された円筒状の被連結部３６が一体的に形成されている。本体部３２は、その頂面側が頂板部３４により閉止されており、頂板部３４の中央部には連結穴３５が穿設されている。上側チャンバ部材２６には、被連結部３６の上端部と本体部３２の下端部との間を繋ぐようにフランジ状の張出部３８が形成されている。この張出部３８の下面側は、軸心Ｓを中心とする径方向に沿って被連結部３６の上端部から径方向へ延出する平面状に形成されている。ダンパユニット１０では、ピストンロッド１６の雄ねじ部１８が上側チャンバ部材２６の連結穴３５に下側から挿入されており、この雄ねじ部１８の先端部にはナット２０が捻じ込まれている。これにより、上側チャンバ部材２６は、雄ねじ部１８及びナット２０を介してピストンロッド１６の上端部に連結固定される。

空気ばね２２には、下側チャンバ部材２４の被連結部２８と上側チャンバ部材２６の被連結部３６とにそれぞれ連結される薄肉円筒状のダイヤフラム４２が設けられている。ダイヤフラム４２は、その内部にコード補強層（図示省略）が埋設されたゴム膜により形成されており、上下方向に沿った中間部には内周面と外周面とがＵ字状に反転された弛み部６２が設けられている。ダイヤフラム４２には、上端部に被連結部３６の外周側へ嵌挿される連結筒部６６が円筒状に設けられると共に、下端部に被連結部２８の外周側へ嵌挿される連結筒部６４が円筒状に設けられている。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ダイヤフラム４２の連結筒部６６には、その先端部における周方向に沿った複数箇所（本実施形態では、４箇所）にそれぞれ連結筒部６６の先端から基端側へ向って切り込まれた切込部４４が形成されている。これにより、連結筒部６６の先端部には、複数の切込部４４の間をそれぞれ周方向へ細長い矩形状の切片である延出代４６が形成される。これらの延出代４６は、複数の切込部４４の奥側端部を結んだ仮想線である折線Ｌ付近を中心（ヒンジ）としてそれぞれ外周側へ容易に折曲げ可能となる。

なお、本実施形態では、連結筒部６６における４個の切込部４４が周方向に沿って互いに略等間隔（９０°間隔）となるように配置されているが、連結筒部５８に形成される切込部４４の個数は、４個以上であれば特に制限されないが、連結筒部６６の周長が増加するに従って切込部４４の個数を増加することが好ましい。これにより、連結筒部６６の周長が長くなっても、複数の切込部４４間に形成される延出代４６の折曲げ性を良好に保つことができる。

図１に示されるように、空気ばね２２は、連結筒部６４の外周側に巻き付けられる下側シールバンド４８及び、連結筒部６６の外周側に巻き付けられる上側シールバンド５０を備えており、下側シールバンド４８及び上側シールバンド５０はそれぞれ金属材料によりループ状に形成されている。空気ばね２２では、下側シールバンド４８が連結筒部６４の外周側に巻き付けられた状態で内周側へ絞り加工される。これにより、下側シールバンド４８は、連結筒部６４を内周側へ締め付けて被連結部２８の外周面に全周に亘って圧接させ、連結筒部６４を被連結部２８に気密状態となるように固定する。

空気ばね２２では、連結筒部６６が上側チャンバ部材２６の被連結部３６の外周側に嵌挿されると共に、複数（本実施形態では、４個）の延出代４６がそれぞれ上側チャンバ部材２６の張出部３８に押し当てられて、折線Ｌを中心として外周側へ略９０°屈曲される。この状態で、上側シールバンド５０は、連結筒部６６の外周側に巻き付けられて内周側へ絞り加工される。これにより、上側シールバンド５０は、連結筒部６６を内周側へ締め付けて被連結部３６の外周面に全周に亘って圧接させ、連結筒部６６を被連結部３６に気密状態となるように固定する。このとき、延出代４６の先端部は、径方向に沿って張出部３８の外周端と略同一位置に位置している。

空気ばね２２では、図１に示されるように、ダイヤフラム４２の下端部及び上端部が下側チャンバ部材２４及び上側チャンバ部材２６によりそれぞれ閉塞されることにより、ダイヤフラム４２の内周側に略円柱状のチャンバ室５２が形成される。また上側チャンバ部材２６の本体部３２には圧力配管５４の一端部が接続されている。圧力配管５４は、その他端部が車体側に搭載されたエアポンプ、アキュームレータ等の圧縮空気の供給源（図示省略）に接続されており、圧縮空気の供給源をチャンバ室５２内へ連通している。圧力空気の供給源は、圧力配管５４を通して車両の走行状況や積載荷重に応じた空気圧を有する圧縮空気をチャンバ室５２内へ供給する。

図１に示されるように、空気ばね２２には、ダイヤフラム４２の外周側に円筒状に形成された金属製の外筒５６が設けられている。外筒５６には、上端部に上側シールバンド５０及び連結筒部６６を介して、上側チャンバ部材２６の被連結部３６に固定される円筒状の連結筒部５８が設けられると共に、この連結筒部５８の下側に連結筒部５８よりも大径の円筒状に形成された本体筒部６０が一体的に形成されている。

外筒５６の連結筒部５８は、上側シールバンド５０の外周側に嵌挿されて内周側へ絞り加工される。これにより、連結筒部５８の内周面が上側シールバンド５０の外周面に全周に亘って圧接し、連結筒部５８が上側シールバンド５０に固定（かしめ固定）される。本体筒部６０の内径は、圧縮空気により膨張したダイヤフラム４２の外径に応じて設定されている。具体的には、本体筒部６０の内径は、外筒５６が外周側に存在しない状態で膨張したダイヤフラム４２の外径よりも小さくなっている。これにより、本体筒部６０は、チャンバ室５２への圧縮空気の供給時に、ダイヤフラム４２が外周側への膨張することを制限する。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る空気ばね２２及びダンパユニット１０の動作及び作用について説明する。

本実施形態に係るダンパユニット１０は、車体とタイヤ及びホイールとの間に介装される。これにより、ダンパユニット１０は、ダンパ１２のシリンダ１４を介して荷重が入力すると、空気ばね２２が入力荷重に対抗するばね反力を発生させて入力荷重を弾性的に支持する。このとき、ダンパ１２は、シリンダ１４を介して荷重が入力し、ピストンロッド１６がシリンダ１４に対して軸方向へ相対移動（伸縮）すると、シリンダ１４内に封入された流体がピストンロッド１６の先端部に連結されたピストン（図示省略）に粘性的な抵抗力を減衰力として作用させ、入力荷重及び空気ばね２２の反力により生じる振動を減衰する。また空気ばね２２は、ピストンロッド１６のシリンダ１４に対する相対移動に従って、ダイヤフラム４２の弛み部６２を拡大又は縮小させると共に、チャンバ室５２の内容積を拡縮する。

以上説明した本実施形態に係る空気ばね２２では、ダイヤフラム４２の連結筒部６６を上側チャンバ部材２６における被連結部３６の外周側に嵌挿すると共に、ダイヤフラム４２における複数の延出代４６をそれぞれ上側チャンバ部材２６の張出部３８に押し当てて外周側へ屈曲させつつ、上側シールバンド５０を連結筒部６６に外周側から巻き付け、この上側シールバンド５０により連結筒部６６を内周側へ締め付けて被連結部３６に気密状態となるように固定したことにより、ダイヤフラム４２における複数の延出代４６を張出部３８に沿って被連結部３６から外周側へ延出させることができるので、ダイヤフラム４２の延出代４６が上側シールバンド５０の上端から延出しているか否かを装置外部から容易に確認できる。

この結果、本実施形態に係る空気ばね２２によれば、上側チャンバ部材２６における被連結部３６の外周側にダイヤフラム４２の連結筒部６６が上側シールバンド５０により固定された状態で、このダイヤフラム４２における上端（開口端）から所定の幅を有する延出代４６が上側シールバンド５０の上端から延出していることを簡単に確認できる。このとき、ダイヤフラム４２の外周側に外筒５６が取り付けられていても、外筒５６により妨げられることなく、ダイヤフラム４２における延出代４６が上側シールバンド５０の上端から延出していることを確実に確認できる。

また空気ばね２２では、延出代４６の先端の張出部３８の外周端に対する径方向に沿った位置（本実施形態では、延出代４６の先端と張出部３８の外周端とが一致）を確認することにより、延出代４６が所定の幅になっているか否かも簡単に装置外部から簡単に確認できる。

またダイヤフラム４２が射出成形等のモールド成形により成形されている場合には、凝固収縮等の影響によりダイヤフラム４２の両端部の肉厚が開口端へ向って序々に薄くなって薄肉化されることが多い。このような理由でダイヤフラム４２の上端部が薄肉化された場合でも、本実施形態に係る空気ばね２２では、ダイヤフラム４２の上端部の薄肉化された部分が延出代４６に含まれるようにすることで、ダイヤフラム４２の薄肉化された部分を避けて上側シールバンド５０により連結筒部６６を上側チャンバ部材２６の被連結部３６に締め付け固定できるので、ダイヤフラム４２の上端部が薄肉化されている場合でも、連結筒部６６の被連結部３６との固定強度が低下することを確実に防止できる。

なお、本実施形態に係る空気ばね２２では、切込部４４が連結筒部６６の先端から他方の連結筒部６４側へ向って直線的に切り込まれて形成され、図２に示されるように、切込部４４全体が周方向に沿って閉じたものになっていた。しかし、上記のような切込部４４が形成されたダイヤフラム４２では、ダイヤフラム４２の材質や構造によっては、延出代４６を外周側へ屈曲する際に、切込部４４の奥側端部が起点となって亀裂が発生することがある。

そこで、図３（Ａ）に示されるように、ダイヤフラム４２の連結筒部６６に、周方向に沿って一定の幅（開口幅）を有する切込部７０を形成し、この切込部７０における奥側端面７２を略Ｕ字状に湾曲する湾曲面により形成するようにしても良い。このように切込部７０の奥側端面を略Ｕ字状に湾曲する湾曲面により形成することにより、ダイヤフラム４２が亀裂の発生しやすい材質や構造のものであっても、切込部７０を起点としてダイヤフラム４２に亀裂が発生することを効果的に防止できる。

また、ダイヤフラム４２の連結筒部６６に複数の切込部４４を形成すると共に、これらの切込部４４の間に延出代４６を形成する代わりに、図３（Ｂ）に示されるように、連結筒部６６の先端部から外周側へ向って略直角に屈曲する延出代７４を一体的に成形するようにしても良い。このように連結筒部６６の先端部から外周側へ屈曲する延出代７４を一体的に成形することにより、上側チャンバ部材２６における被連結部３６の外周側にダイヤフラム４２の連結筒部６６が上側シールバンド５０により固定された状態で、このダイヤフラム４２における上端（開口端）から所定の幅を有する延出代７４が上側シールバンド５０の上端から延出していることを簡単に確認できることに加え、ダイヤフラム４２の連結筒部６６に過大な引張り力が作用した際には、延出代７４が上側シールバンド５０に引っ掛かって大きな抵抗力を発生するので、ダイヤフラム４２の耐抜け力を大幅に増加できる。

本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたダンパユニットの構成を示す側面断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る空気ばねにおけるダイヤフラムを軸方向から見た平面図、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る空気ばねにおけるダイヤフラムの側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る空気ばねに適用可能なダイヤフラムの変形例を側面図である。

符号の説明

２２ 空気ばね
２４ 下側チャンバ部材（第１チャンバ部材）
２６ 上側チャンバ部材（第１チャンバ部材）
３８ 張出部
４２ ダイヤフラム
４４ 切込部
４６ 延出代
５０ 上側シールバンド（バンド部材）
５２ チャンバ室
５６ 外筒（外筒部材）
６６ 連結筒部
７０ 切込部
７２ 奥側端面
７４ 延出代

Claims (4)

1. 支持体及び可動体の一方に連結される筒状の第１チャンバ部材と、
   支持体及び可動体の他方に連結される筒状の第２チャンバ部材と、
   略円筒状に形成されると共に、中間部で内外反転状態とされ、一端部及び他端部が前記第１チャンバ部材及び前記第２チャンバ部材にそれぞれ気密状態となるように固定され、内部にチャンバ室が形成されるダイヤフラムと、
   前記ダイヤフラムの一端部を前記第１チャンバ部材に固定するためのバンド部材と、を有し、
   前記第１チャンバ部材の一端部に筒状の被連結部を形成すると共に、該被連結部の基端部から外周側へ延出する張出部を形成し、
   前記ダイヤフラムの一端部に連結筒部を形成すると共に、該連結筒部の先端部における周方向に沿った複数箇所にそれぞれ該連結筒部の先端から基端側へ向って切り込まれた切込部を形成し、該連結筒部の先端部における複数の前記切込部の間をそれぞれ外周側へ折曲げ可能とされた延出代とし、
   前記連結筒部を前記被連結部の外周側に嵌挿すると共に、複数の前記延出代をそれぞれ前記張出部に押し当てて外周側へ屈曲させつつ、前記バンド部材を前記連結筒部に外周側から巻き付け、該バンド部材により前記連結筒部を内周側へ締め付けて前記被連結部に固定したことを特徴とする空気ばね。
2. 前記切込部の内面における開口端とは反対側の奥側端面を、略Ｕ字状に湾曲する湾曲面により形成したことを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
3. 前記ダイヤフラムの外周側に配置され、該ダイヤフラムの外周側への膨張変形を制限する外筒部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載の空気ばね。
4. 前記連結筒部の先端部には、少なくとも４個の前記切込部が形成され、これらの切込部が周方向に沿って互いに略等間隔となるように配置されたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の空気ばね。

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