JP2008082398A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

【課題】ダストカバーの軸方向に沿った寸法を十分に大きくできない場合でも、ダストカバーの伸縮量が小さくなることを防止する。
【解決手段】空気ばね１０では、ダイヤフラム３２の外周側に配置されたダストカバー５０の軸方向に沿った一端部に内周側へ延出する延出部５２及び、この延出部５２の内周側の端部から下端側へ突出する第１連結筒部５４がそれぞれ設けられ、この第１連結筒部５４がチャンバ部材２２における被連結部２８の外周側に締付け固定されている。これにより、第１連結筒部５４と蛇腹部５８の上端側とを軸方向に沿って部分的に重なり合うような配置にすることができるので、ダストカバー５０における第１連結筒部５４及び蛇腹部５８が軸方向に沿って直列的に配置される従来の空気ばねと比較し、ダストカバー５０自体の軸方向に沿った寸法を拡大することなく、蛇腹部５８の軸方向に沿った寸法を長いものにできる。
【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、支持体に連結されるシェル（チャンバ部材）と、支持体により所定の作動方向に沿って移動可能に支持された可動体に連結されるピストン（ピストン部材）と、略円筒状に形成されると共に軸方向中間部が内外反転状態とされ、一端部及び他端部がそれぞれチャンバ部材及びピストン部材に連結され、内周側にチャンバ室が形成されるダイヤフラムとを備えている。

また特許文献１の空気ばねは、オゾン、酸素等の反応性ガスを含む大気や土砂、石等の異物からダイヤフラムを保護するために、ダイヤフラムの外周側に配置されるダストカバーを備えている。このダストカバーには、その上端部にチャンバ部材の外周側に固定される円筒状の連結筒部が設けられると共に、この連結筒部の下端部から外周側へテーパ状に延出する肩部及び、この肩部の下端部から下方へ延出し、可動体の移動方向に沿って伸縮可能とされた筒状の蛇腹部が一体的に設けられている。

上記のような空気ばねは、例えば、車両におけるサスペンションに適用される。この場合、チャンバ部材が車体側に固定されると共に、ピストン部材がサスペンションアームに連結固定され、車体とサスペンションアームとの間にダイヤフラムが揺動方向に沿って伸縮可能な状態で配置される。これにより、路面側からの荷重によりサスペンションアームが車体側（バウンド方向）へ揺動すると、ダイヤフラム内のチャンバ室内の空気が圧縮されて空気圧が上昇すると共に、この空気圧によりサスペンションアームを介して路面側から入力する荷重を支持する。このとき、チャンバ室内に充填する空気の圧力を調整することにより、中立位置にあるサスペンションアームの位置を調整することが可能になる。

ところで、上記のようなダストカバーでは、空気ばねの設置されるスペースの関係で、蛇腹部の軸方向（作動方向）に沿った寸法を十分に大きなものにできず、この結果、サスペンションアームの揺動方向に沿ったストロークに対する蛇腹部（ダストカバー）の伸縮量の余裕を十分に確保できないことがある。サスペンションアームのストロークに対するダストカバーの伸縮量の余裕を十分に確保できないと、例えば、ダストカバーの圧縮時にダストカバーが軸方向に対して蛇行するように変形してダストカバーがダイヤフラムと干渉し、あるいは蛇腹部の復元力が過大になり、この復元力によりダストカバーの肩部が上側へ捲れるように変形する現象が生じることがある。このような現象が生じると、ダストカバーに亀裂等の損傷が早期に発生し、ダストカバーの耐久性が低下する。
特開２００４−１５６６６３号公報

本発明の目的は、上記事実を考慮して、ダストカバー自体の軸方向に沿った寸法を延長することなく、ダストカバーの伸縮量を効果的に増大できる空気ばねを提供することある。

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、支持体に連結されるチャンバ部材と、支持体により所定の作動方向に沿って移動可能に支持された可動体に連結されるピストン部材と、略筒状に形成されると共に、軸方向中間部が内外反転状態とされ、軸方向に沿った一端部及び他端部がそれぞれ前記チャンバ部材及び前記ピストン部材に連結され、内周側にチャンバ室が形成されるダイヤフラムと、略筒状に形成されると共に、前記ダイヤフラムの外周側に配置され、軸方向に沿った一端部に内周側へ延出する延出部及び、該延出部の内周側の端部から他端側へ突出し、前記チャンバ部材の外周側に固定される第１の連結筒部がそれぞれ設けられると共に、前記延出部に対して他端側に前記作動方向に沿って伸縮可能とされた筒状の蛇腹部が設けられたダストカバーと、を有することを特徴とする。

上記請求項１に係る空気ばねでは、ダイヤフラムの外周側に配置されたダストカバーの軸方向に沿った一端部に内周側へ延出する延出部及び、該延出部の内周側の端部から他端側へ突出する第１の連結筒部がそれぞれ設けられ、この第１の連結筒部がチャンバ部材の外周側に固定されることにより、第１の連結筒部と蛇腹部とを軸方向に沿って部分的に重なり合うような配置にすることができるので、ダストカバーにおける第１の連結筒部及び蛇腹部が軸方向に沿って直列的に配置される従来の空気ばねと比較し、ダストカバーの軸方向に沿った寸法を拡大することなく、蛇腹部の軸方向に沿った寸法を長いものにできる。

この結果、請求項１に係る空気ばねによれば、ダストカバーの全長に対して蛇腹部が占める比率を拡大できるので、ダストカバー自体の軸方向に沿った全長を延長することなく、ダストカバーの伸縮量を効果的に増大できる。

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、前記ダストカバーの他端部に、前記ピストン部材の外周側に固定される筒状の第２の連結筒部を設け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、前記第１の連結筒部の外周側に巻き付けられて、該第１の連結筒部を前記チャンバ部材の外周面上へ締付け固定する第１の結束バンド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３記載の空気ばねにおいて、前記第１の連結筒部に、その先端から基端側へ向かってそれぞれ延在する複数本のスリット部を形成したことを特徴とする。

また本発明の請求項５に係る空気ばねは、請求項１乃至４の何れか１項記載の空気ばねにおいて、前記ダストカバーに、前記延出部の外周側の端部と前記蛇腹部の一端部との間に前記蛇腹部に対し、前記作動方向に沿った剛性が高い剛性部を一体的に形成し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、ダストカバーの軸方向に沿った寸法を十分に大きくできない場合でも、ダストカバーの伸縮量が小さくなることを効果的に防止できる。

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。

（実施形態の構成）
図１には、本発明の第１の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションが模式的に示されている。図１に示されるように、サスペンション１２は、全体としてドラム状に形成された空気ばね１０及びビーム状に形成されたサスペンションアーム１４を備えている。サスペンションアーム１４には、その長手方向に沿った基端部及び先端部にそれぞれ円筒状のブッシュホルダ１６，１８が配置されている。

サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６がゴムブッシュ（図示省略）を介して車体１５側に揺動可能に連結され、先端側のブッシュホルダ１８には、ゴムブッシュ等を介してホイールハブ（図示省略）が回転可能に連結される。これにより、サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６を中心として車体１５により上下方向に沿って揺動可能に支持される。

図１に示されるように、空気ばね１０には、その下端部に底の浅い略有底円筒状に形成されたブラケット金具２０が設けられると共に、このブラケット金具２０の底面上に略有底円筒状に形成されたピストン部材２４が配置されている。ここで、ブラケット金具２０は、その下面側がサスペンションアーム１４の上面側へ密着した状態とされ、溶接等によりサスペンションアーム１４へ固定されており、ピストン部材２４は、その下端部が溶接等によりブラケット金具２０の底面上へ固定されている。

空気ばね１０には、ピストン部材２４の上側に円筒状に形成されたチャンバ部材２２が配置されており、このチャンバ部材２２は、その頂面側が円形の頂板部２３により閉止されている。またピストン部材２４には、上端部に下端側に対して内外径が縮径された円筒状の被連結部２８が一体的に形成されている。空気ばね１０には、ピストン部材２４の被連結部２８とチャンバ部材２２とにそれぞれ連結固定される薄肉円筒状のダイヤフラム３２が設けられている。ダイヤフラム３２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３４が設けられている。またダイヤフラム３２には、上端部に被連結部３０の外周側へ嵌挿される上側連結部３６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下側連結部３８が円筒状に設けられている。

空気ばね１０には、下側連結部３８の外周側に巻き付けられる下側かしめリング４０が設けられると共に、上側連結部３６の外周側に巻き付けられる上側かしめリング４２が設けられている。下側かしめリング４０は、下側連結部３８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、下側連結部３８を被連結部２８に気密状態となるように連結固定している。また上側かしめリング４２は、上側連結部３６を内周側へ締め付けて被連結部３０の外周面に全周に亘って圧接させ、上側連結部３６を被連結部３０に気密状態となるように連結固定している。これにより、ダイヤフラム３２の内周側には、下端部及び上端部がそれぞれピストン部材２４及びチャンバ部材２２により閉塞された略円柱状のチャンバ室４４が形成される。

チャンバ部材２２は、車体１５におけるサスペンションアーム１４の上面側と対向する部位に固定されている。これにより、空気ばね１０は、サスペンションアーム１４と車体１５との間に介装される。チャンバ部材２２の頂板部には、圧力配管４６の一端部が接続されており、この圧力配管４６は、その他端部が車体１５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４４内へ連通している。圧力空気の供給源は、圧力配管４６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４４内へ供給する。

空気ばね１０には、ダイヤフラム３２の外周側に略円筒状に形成された樹脂製のダストカバー５０が設けられている。図２に示されるように、ダストカバー５０には、上端部に内周側へ延出する延出部５２が環状に形成されると共に、この延出部５２の内周側の端部から下端側へ突出する第１連結筒部５４が一体的に形成されている。すなわち、ダストカバー５０は、その上端部が内周側へ向って全周に亘って折り込まれることにより、内外反転状態とされて延出部５２及び第１連結筒部５４が形成されている。なお、図２に示される符号Ｓは、ダストカバー５０の対称軸である軸心を示しており、この軸心Ｓに沿った方向を軸方向として以下の説明を行う。

ダストカバー５０には、図３に示されるように、延出部５２の外周側の端部から下方へ突出する筒状の肩部５６が一体的に形成されており、この肩部５６は、その内外径が上端側から下端側へ向って序々に拡大するテーパ状に形成されている。ダストカバー５０には、肩部５６の下端部から下方へ延出する円筒状の蛇腹部５８が一体的に設けられている。蛇腹部５８は、サスペンションアーム１４の揺動方向に沿って伸縮可能とされ、その内径がダイヤフラム３２の外径よりも大きくされている。ダストカバー５０では、肩部５６のサスペンションアーム１４の揺動方向に沿った剛性が蛇腹部５８の剛性よりも十分に高いものにされている。

第１連結筒部５４は、蛇腹部５８よりも小径の円筒状に形成されており、上側かしめリング４２の外周側に嵌挿されている。第１連結筒部５４の外周面には、図３に示されるように、係合凹部６０が全周に亘って形成されている。係合凹部６０は、その断面形状が外周側から内周側へ向って軸方向に沿った幅が序々に狭くなる略台形状に形成されている。また第１連結筒部５４には、図２に示されるように、その下端から上端側へ向かってそれぞれ延在する複数本（本実施形態では、４本）のスリット部６２が形成されており、このスリット部６２は、軸方向に沿って係合凹部６０を横断している。

空気ばね１０は、第１連結筒部５４の外周側に巻き付けられる第１結束バンド６４を備えている。第１結束バンド６４は、その内周側の一部を係合凹部６０内へ挿入しつつ、第１連結筒部５４を内周側へ締め付けて上側かしめリング４２の外周面に全周に亘って圧接させている。これにより、第１連結筒部５４は、上側連結部３６及び上側かしめリング４２を介してチャンバ部材２２における被連結部３０の外周側に締付け固定される。

このとき、第１連結筒部５４に複数本のスリット部６２が形成されていることから、第１結束バンド６４により締め付けた際に、各スリット部６２の周方向に沿った幅が狭くなると共に、第１連結筒部５４の内径が縮小することから、第１連結筒部５４に皺が発生することを効果的に防止できる。この結果、第１連結筒部５４の上側かしめリング４２に対する圧接力を均一化できるので、第１連結筒部５４と上側かしめリング４２との連結強度を十分に大きくできる。

図２に示されるように、ダストカバー５０には、蛇腹部５８の下側に円筒状の第２連結筒部６６が一体的に形成されており、この第２連結筒部６６は、ブラケット金具２０の外周側に嵌挿されている。第２連結筒部６６にも、第１連結筒部５４と同様に、複数本（本実施形態では、４本）のスリット部６８が形成されている。空気ばね１０は、第２連結筒部６６の外周側に巻き付けられる第２結束バンド７０を備えている。第２結束バンド７０は、第２連結筒部６６を内周側へ締め付けてブラケット金具２０の外周面に全周に亘って圧接させている。これにより、第２連結筒部６６は、ブラケット金具２０の外周側に締付け固定される。

このとき、第２連結筒部６６に複数本のスリット部６８が形成されていることから、第１連結筒部５４の場合と同様に、第２結束バンド７０により締め付けた際に、第２連結筒部６６に皺が発生することを効果的に防止できるので、第２連結筒部６６とブラケット金具２０との連結強度を十分に大きくできる。

ダストカバー５０の蛇腹部５８には、図３に示されるように、周方向へ延在する多数の折線部７２が形成されており、これらの折線部７２が軸方向に沿って略一定ピッチで配置されている。蛇腹部５８では、多数の折線部７２に沿ってダストカバー５０の中間部が内周側及び外周側へ交互に屈曲されて形成されており、折線部７２をヒンジとして角度を変化させることにより上下方向へ容易に伸縮可能とされている。

ここで、ダストカバー５０は、例えば、比較的柔軟性に富んだ樹脂材料であるポリオレフィンエラストマーを素材として、ブローモールディング成形（ブロー成形）されている。なお、ダストカバー５０の成形素材は、ポリオレフィンエラストマー以外であっても柔軟性に富み、かつブロー成形可能なものならば他の樹脂材料、ゴム組成物等も使用可能である。

空気ばね１０は、図４（Ａ）に示されるように、サスペンションアーム１４が揺動方向に沿って所定の中立位置（図１参照）よりも上側にあるときには、サスペンションアーム１４と車体１５との間で蛇腹部５８を圧縮変形した状態とし、また図４（Ｂ）に示されるように、サスペンションアーム１４が揺動方向に沿って中立位置よりも下側にあるときには、サスペンションアーム１４と車体１５との間で蛇腹部５８を引張り変形した状態とする。ダストカバー５０では、サスペンションアーム１４が中立位置から上方へ揺動して蛇腹部５８が圧縮変形した状態になると、蛇腹部５８の復元力が軸方向に沿った圧縮力として肩部５６に作用し、またサスペンションアーム１４が中立位置から下方へ揺動して蛇腹部５８が引張り変形した状態になると、蛇腹部５８の復元力が軸方向に沿った引張力として肩部５６に作用する。

（実施形態の作用）
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１０の動作及び作用について説明する。

本実施形態に係る空気ばね１０は、車体１５とサスペンションアーム１４との間に介装されることにより、サスペンションアーム１４に対してチャンバ室４４内の空気圧に対応するばね反力を作用させ、このばね反力により路面側からサスペンションアーム１４に入力する荷重を支持する。このとき、ダストカバー５０は、サスペンションアーム１４の揺動時に、このサスペンションアーム１４の揺動に応じて蛇腹部５８を伸縮させる。

本実施形態に係る空気ばね１０では、ダイヤフラム３２の外周側に配置されたダストカバー５０の軸方向に沿った一端部に内周側へ延出する延出部５２及び、この延出部５２の内周側の端部から下端側へ突出する第１連結筒部５４がそれぞれ設けられ、この第１連結筒部５４がチャンバ部材２２における被連結部２８の外周側に締付け固定されることにより、第１連結筒部５４と蛇腹部５８の上端側とを軸方向に沿って部分的に重なり合うような配置にすることができるので、ダストカバー５０における第１連結筒部５４及び蛇腹部５８が軸方向に沿って直列的に配置される従来の空気ばねと比較し、ダストカバー５０自体の軸方向に沿った寸法を拡大することなく、蛇腹部５８の軸方向に沿った寸法を長いものにできる。

この結果、本実施形態に係る空気ばね１０によれば、ダストカバー５０の全長に対して蛇腹部５８が占める比率を拡大できるので、ダストカバー５０自体の軸方向に沿った全長を延長することなく、ダストカバー５０の伸縮量を効果的に増大できる。従って、車両における空気ばね１０の設置スペースに十分な余裕がない場合でも、本実施形態に係る空気ばね１０を用いれば、ダストカバー５０の伸縮量を十分に長いものにできるので、ダストカバー５０の圧縮変形時にダストカバーが軸方向に対して蛇行するように変形してダストカバー５０がダイヤフラム３２と接触することを効果的に防止でき、また蛇腹部５８の復元力が過大になり、この復元力によりダストカバー５０の肩部５６が上側へ捲れるように変形することも効果的に防止できるので、このような現象に起因してダストカバー５０の耐久性が低下することを効果的に防止できる。

なお、本実施形態に係る空気ばね１０では、ダストカバー５０の下端部に第２連結筒部６６を設け、この第２連結筒部６６を第２結束バンド７０によりブラケット金具２０に締付け固定していたが、ダストカバーが常に圧縮状態とされ、その復元力によりダストカバーの下端部をサスペンションアーム１４上へ圧接させる空気ばねにおいても、本発明に係る延出部及び第１連結筒部をダストカバーに設けるようにすれば、ダストカバーで蛇腹部が占める比率を増大できるという効果を得られる。

本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側面断面図であり、サスペンションアームが中立位置にある状態を示している。 図１に示される空気ばねにおけるダストカバーの構成を示す側面断面図である。 図２に示されるダストカバーにおける延出部及び第１連結筒部の構成を示す拡大断面図である。 （Ａ）は図１に示されるサスペンションアームが中立位置に対して上側にある態を示す側面断面図、（Ｂ）はサスペンションアームが中立位置に対して下側にある状態を示す側面断面図である。

符号の説明

１４ サスペンションアーム（可動体）
１５ 車体（支持体）
２２ チャンバ部材
２４ ピストン部材
３２ ダイヤフラム
４４ チャンバ室
５０ ダストカバー
５２ 延出部
５６ 肩部（剛性部）
５８ 蛇腹部
６２ スリット部
６４ 結束バンド（第１の結束バンド）

Claims (5)

1. 支持体に連結されるチャンバ部材と、
   支持体により所定の作動方向に沿って移動可能に支持された可動体に連結されるピストン部材と、
   略筒状に形成されると共に、軸方向中間部が内外反転状態とされ、軸方向に沿った一端部及び他端部がそれぞれ前記チャンバ部材及び前記ピストン部材に連結され、内周側にチャンバ室が形成されるダイヤフラムと、
   略筒状に形成されると共に、前記ダイヤフラムの外周側に配置され、軸方向に沿った一端部に内周側へ延出する延出部及び、該延出部の内周側の端部から他端側へ突出し、前記チャンバ部材の外周側に固定される第１の連結筒部がそれぞれ設けられると共に、前記延出部に対して他端側に前記作動方向に沿って伸縮可能とされた筒状の蛇腹部が設けられたダストカバーと、
   を有することを特徴とする空気ばね。
2. 前記ダストカバーの他端部に、前記ピストン部材の外周側に固定される筒状の第２の連結筒部を設けたことを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
3. 前記第１の連結筒部の外周側に巻き付けられて、該第１の連結筒部を前記チャンバ部材の外周面上へ締付け固定する第１の結束バンド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. 前記第１の連結筒部に、その先端から基端側へ向かってそれぞれ延在する複数本のスリット部を形成したことを特徴とする請求項３記載の空気ばね。
5. 前記ダストカバーに、前記延出部の外周側の端部と前記蛇腹部の一端部との間に前記蛇腹部に対し、前記作動方向に沿った剛性が高い剛性部を一体的に形成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の空気ばね。

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