JP2008505292A - 空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット - Google Patents

Abstract

自動車のホイールおよびシャシ構成部分に緩衝作用を及ぼすための空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットであって、ロールベローズによって画成された可変のエアチャンバが設けられており、ロールベローズが、車体側に取り付けられた、バイブレーションダンパシステムを備えた第１の構成群と、車両のシャシに取り付けられた、シャシと共に運動する第２の構成群との間に配置されており、車体側の第１の構成群とシャシ側の第２の構成群とを接続するピストンロッドが設けられており、ピストンロッドが、車体側の自由端部で、ピストンによって縦方向移動可能にバイブレーションダンパシステムのシリンダ管の内室に収容されている形式のものにおいて、本発明によれば、ピストンロッド（８）が、バイブレーションダンパシステム（２）のシリンダ管（６）の内側で、旋回軸受装置（１３）によって縦方向移動可能にガイドされており、旋回軸受装置（１３）が、シリンダ管（６）の中心縦軸線（１８）に対するピストンロッド縦軸線の角度振れを実現するようになっており、ピストンロッド（８）とピストン（９）との間に接続エレメント（１０）が配置されており、接続エレメント（１０）が、玉継手（１１，１２）によって、ピストンロッド（８）およびピストン（９）に取り付けられている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットに関する。

このような構成ユニットは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５９８３９号明細書から公知である。前掲明細書には、バイブレーションダンパシステムと組み合わされた空気ばねが記載されており、ここではバイブレーションダンパシステムに属するシリンダ管に、ピストンロッドに接続されたピストンが可動に収容されており、シリンダ管は、特別なシールによって、空気ばねの空気室に対してシールされており、この場合弾性的な形式の特別なシールによって、一般的な中心垂線からずれたシリンダ管の比較的小さな運動が許容される。

既存の構造で判明した欠点によれば、車体側の構成群とシャシ側の構成群とを接続するピストンロッドが、通常の運転条件下で、反応する構成群の間の、場合によっては生じる変位に起因して、多くの場合曲げ負荷にさらされ、曲げ負荷によって、ピストンロッドに接続されたピストンに起因して、バイブレーションダンパシステムのシリンダ管において比較的高い摩擦が生じ、ひいてはバイブレーションダンパシステムの、不良の反応特性が生じることになる。

さらに従来技術では、構造手段が公知であり、ここでは特に比較的高いばね負荷で、空気ばねの空気室が圧縮（空気ばねの、存在するシャシ側のストッパが、これとは反対側に位置する車体側の構成群に当接するまで圧縮される）され、シリンダ管の、外側でバイブレーションダンパシステムのシリンダ管に配置された軸受が、極めて高い力にさらされる。このことによって、通常の運転状況の範囲内で、一般的に従来技術から公知の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットの早期の破損もしくは停止が生じる。

従来技術から公知の欠点から出発して、本発明の課題は、冒頭で述べたような形式の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットを改良して、構成ユニットの内側における力伝達の改善に基づいて、耐用年数を効果的に高めることのできるようなものを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載した構成手段によって解決される。

本発明によれば、ピストンロッドは、バイブレーションダンパシステムのシリンダ管の内側で、旋回軸受装置によって縦方向移動可能にガイドされており、旋回軸受装置は、シリンダ管の中心縦軸線に対するピストンロッド縦軸線の角度振れを実現しており、ピストンロッドとピストンとの間に接続エレメントが配置されており、接続エレメントは、玉軸受によって、ピストンロッドとピストンとの間に取り付けられている。

ピストンロッドとピストンとの間に存在する接続エレメントと、旋回軸受装置との接続によって、ピストンロッドは、ピストンロッドの取り付けられた、シャシ側の構成群の変位の結果として、この変位に追従することができ、しかも曲げ負荷されることはない。むしろシャシ側の構成群の変位によって、シリンダ管の中心縦軸線に関するピストンロッド縦軸線の角度振れが生じるようになる。本発明による実施形態によって、ピストンロッドに接続されたピストンは、ピストンの内側でさらに軽く運動することができるので、バイブレーションダンパシステムの迅速な反応動作が保証される。

さらに本発明による構成によって、エアチャンバの内側における、構成群の間に存在しかつロールベローズによって画成される空気容量の比較的強い圧縮の結果として、車体側の構成群にシャシ側の構成群が当接する際に、シャシから空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットに導入される力が直接的に伝達され、しかも本発明によるピストンロッドの軸受が関連することはない。このような事実は、従来技術に対して変化された旋回軸受装置の位置によって、バイブレーションダンパシステムに属するシリンダ管の内側で生じる。

本発明による別の特別な実施形態は、従属請求項から明らかである。

旋回軸受装置の特別な実施形態として、特に有利には、旋回軸受装置が、凸状の外側形状をした、横断面の変化する円形の外側輪郭を有し、かつピストンロッド横断面に適合する貫通孔を備えた軸受内側部分を備えており、軸受内側部分が、軸受内側部分の外側輪郭に適合し、かつ外側輪郭に対応する凹状の切欠を有する軸受外側部分によって包囲されている。ボールスリーブ継手に類似の、このような特別な旋回軸受装置によって、シリンダ管の通常の中心縦軸線からのピストンロッドの軽い旋回が確保され、この場合同時にピストンロッドの軽い移動性が保証されている。さらに有利には、摩擦損失を追加的に低下させるために、旋回軸受装置の軸受内側部分はプラスチックから製作されている。

本発明による別の有利な実施形態によれば、ピストンロッドをガイドするための、軸受内側部分の貫通孔に、単数または複数のシールエレメントが配置されており、シールエレメントによって、シリンダ管の内室からの、ロールベローズによって形成されたエアチャンバの分離が保証される。このシールエレメントは、有利には弾性的なシールリングとして形成することができ、シールリングは、貫通孔の内側ガイド面に形成された、環状に延びる溝状の２つの凹部に配置されている。

さらにまた有利な実施形態によれば、旋回軸受装置の軸受内側部分と軸受外側部分との間に、少なくとも１つのシールエレメントが配置されており、このシールエレメントもまた、弾性的なシールリングとして形成することができ、シールリングは、軸受外側部分の凹状の切欠における内側ガイド面の環状に延びる溝に配置されている。

さらに追加的なシールエレメントとして、バイブレーションダンパシステムのシリンダ管の、エアチャンバに向いた側の端部に、弾性的なシールリップを有するシールエレメントの設けられた、ピストンロッドのための貫通開口が設けられており、この場合弾性的なシールリップは、ピストンロッド上面に対する環状に延びる当接エレメントとして、シリンダ管の中心縦軸線からのピストンロッドの旋回運動に追従することができるようになっている。このようにしてシリンダ管自体は、ピストンロッドの比較的大きな旋回に際して、確実に空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットのエアチャンバに対してシールされる。

本発明による有利な別の実施形態によれば、ピストンロッドが、シャシ側の第２の構成群において、別の旋回軸受装置に収容されており、旋回軸受装置は、シャシ側の構成群の取付平面に対して垂直の、ピストンロッド中心軸線の比較的小さな角度変化を実現するようになっている。

構造的ならびに経済的な観点から、旋回軸受装置として、ボールスリーブ継手を使用すると有利である。

運動平面上のピストンロッドの旋回角度をさらに拡大するために、本発明の特に有利な実施形態によれば、主要構成エレメントであるシリンダ管、ピストンおよびピストンロッドのための旋回軸受装置を備えたバイブレーションダンパシステムが、横断面で楕円形に形成されている。

この場合ピストンロッドの最大旋回平面は、楕円形または長円形のシリンダ管の最大横断面拡張部を有する横断面上に位置する。

次に図面につき本発明の２つの実施例を詳しく説明する。

図１には、バイブレーションダンパ（振動減衰装置）システム２と協働する構成ユニットとして空気ばね１を示した。空気ばね１は、主に相対運動可能な２つの構成群から成っており、この場合第１の構成群５は、車体側で自動車に取り付けられていて、かつバイブレーションダンパシステム２のシリンダ管６を収容しており、シャシ側の構成群７は、たとえば自動車のホイールサスペンションに取り付けられている。前述の両構成群５，７を互いに密に結合するロールベローズ４によって、両構成部材の間に、可変容量型のエアチャンバ３が形成される。エアチャンバは、圧縮空気で充填されており、圧縮空気は、空気ばねの緩衝媒体を成す。車体側の構成群５とシャシ側の構成群７とは、図１によれば、ピストンロッド８によって接続されており、ピストンロッド８は、下位の車体側の端部で、ピストン９を備えており、ピストン９は、一般的な形式でバイブレーションダンパシステム２のシリンダ管６の内側で並進移動式に支承されている。ピストンロッド８の端部とピストン９との間に、空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットにおける本発明の主要構成としての接続エレメント１０が存在しており、接続エレメント１０は、両端部で、ピストンロッド８もしくはピストン９に接続するための玉継手１１および玉継手１２を備えている。

シリンダ管６の上位領域、つまりシャシ側の構成群７に向いた側の領域に、旋回軸受装置１３が設けられており、旋回軸受装置１３によって、ピストンロッド８は、シリンダ管６の内側もしくは車体側の構成群５の内側でガイドされている。旋回軸受装置１３は、主に貫通孔１６を備えた軸受内側部分１４から成っており、貫通孔１６は、横断面で、ピストンロッド横断面に適合している。軸受内側部分１４の外側輪郭は、横断面で円形に形成されており、この場合横断面は、ピストンロッド８の縦軸方向でみて、凸状の外側形状が形成されるように変化している。軸受内側部分１４の外側輪郭は、軸受外側部分１５によって包囲されており、軸受外側部分１５は、軸受内側部分１４の外側輪郭に適合された相応の凹状の切欠１７を有している。

軸受内側部分１４および軸受外側部分１５の構成は、ボールスリーブ継手（Kugelhuelsengelenk）に類似していて、このような構成よって、ピストンロッド８の接続エレメント１０と相俟って、シリンダ管６の中心縦軸線１８に対する角度の振れ（角度変化、角度変向）が行われる。角度の振れは、空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットの通常の運転状態で生じ、それも車体側の構成群５の、通常上下に重なる取付平面１９とシャシ側の構成群７の取付平面２０とが、相対的に変位する場合に常に生じる。このことは、取付平面１９，２０の平行移動によって起こるか、または相互的な傾動によって起こる。+

図２には、そのような傾動を示しており、ここでは空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットの、内側に位置する構成部材を判りやすくするために、ロールベローズ４は略示した。さらに図２には、ばねエレメントとして作用するエアチャンバ３の圧縮された運転状況を示しており、それもシャシ側の構成群７の下面に存在するストッパエレメント２１が、車体側の構成群５の上面に存在するストッパプレート２２に当接するまで圧縮された運転状況を示した。この場合シャシ側の構成群７から有利には弾性材料から製作されたストッパエレメント２１を介して伝達されるシャシの力は、直接的にストッパプレート２２を介して車体側の構成群５に導入される。したがって旋回軸受装置の負荷は排除されている。

またピストンロッド８に対する、シャシ側の構成群７もしくは構成群７の取付平面の比較的大きな傾動を達成するために、本発明の思想の有利な実施例に応じて、図１および図２から判るように、ピストンロッド８は、シャシ側の構成群７に設けられた上位の取付領域において、追加的な旋回軸受装置２３に収容されている。旋回軸受装置２３は、図示の実施例では、ボールスリーブ継手として形成されていて、かつピストンロッド８に対する、シャシ側の構成群７に属する取付エレメント２４の追加的な傾動を実現する。もちろん別の旋回軸受装置も考えられる。

補足的に図２から、シリンダ管６の中心縦軸線に対するピストンロッド８の最大角度振れが看取される。この場合接続エレメント１０は、図２から看取されるように、玉継手１１，１２に基づいて、ピストン９に対するピストンロッド８の問題のない接続を実現する。

さらに図面、特に図１において、旋回軸受装置１３の領域で示したように、軸受内側部分１４の貫通孔１６に、環状に延びる溝状の２つの凹部が設けられており、凹部に、それぞれリング状のシールエレメント、たとえば弾性的なＯリングが配置されている。溝内に設けられたシールエレメントは、旋回軸受装置１３とピストンロッド８との間のギャップをシールするのに役立つ。

さらに軸受内側部分１４と軸受外側部分１５との間のギャップは、シールエレメント２７によって、空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットのエアチャンバ３に対してシールされている。シールエレメント２７は、前述したシールエレメントと同様に、溝２８内に配置されており、溝２８は、軸受外側部分１５の凹状の切欠１７の内側ガイド面に設けられている。

さらにエアチャンバ３は、旋回軸受装置１３に対して、シリンダ管６の上面における貫通開口２９の領域で別のシールエレメント３０によって分離されている。この場合シールエレメント３０は、弾性的なシールリップを備えており、シールリップは、ピストンロッド表面に対する環状に延びる接触エレメントとして、シリンダ管６の中心縦軸線１８からのピストンロッド８の、起こり得る旋回運動に追従することができる。

図３および図４には、本発明の対象となる別の実施例を示した。車体側の構成群５ならびにシャシ側の構成群７の主要エレメントは、前述の第１実施例のものに相当する。したがってここでは両実施例の一致した構成エレメントを再度詳しく説明することはしない。図３および図４で付した符号は、本発明による空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットの、図１および図２について説明した構成エレメントに付した符号に相当する。

図３および図４に示した実施例の主要な相違点によれば、バイブレーションダンパシステムの主要エレメント、つまりシリンダ管６、ピストン９ならびに旋回軸受装置１３が、横断面で円形ではなく、楕円形もしくは長円形に形成されている。新たな横断面構成によって、１平面上のピストンロッド８の旋回運動は、シリンダ管６およびピストン９の円形の横断面構成に対して追加的に拡大される。旋回平面は、シリンダ管の楕円形もしくは長円形の横断面における最大横断面拡張部の領域に位置する。

この場合図３から看取されるように、シリンダ管６の横断面寸法は、シリンダ管６内に存在するピストン９と共に、車体側の構成群５の下位領域で追加的に拡大されている。これによってピストンロッド８の旋回範囲のさらなる拡張が為される。

図４では、ピストンロッドは、シャシ側の構成群と共に、楕円形に形成されたシリンダ管の最大横断面拡張部の領域における前述の旋回平面で、最大振れ状態で示した。図４の実施例における残りの構成は、既に図２に示した実施例のものにほぼ相当するので、ここで詳しく説明することはしない。

派生する特別な実施例を含む本発明による記載の構成によって、全体として、ピストンロッドの起こり得る角度運動性に起因する、バイブレーションダンパシステム２の軽い反応が所与されるよう保証される。さらにコンパクトな寸法および構造技術的に明確な構成を有する空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットは、車両領域において、様々な要求に関して多種多様に使用することができる。

本発明による空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットを中立状態で示す断面図である。 図１に示した空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットを、ピストンロッドが旋回して車体側の構成群にシャシ側の構成群が当接した状態で示す部分断面斜視図である。 本発明による空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットの別の実施例を中立状態で示す断面図である。 図３に示した空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットを、ピストンロッドが旋回して車体側の構成群にシャシ側の構成群が当接した状態で示す部分断面斜視図である。

符号の説明

１ 空気ばね、 ２ バイブレーションダンパシステム、 ３ エアチャンバ、 ４ ロールベローズ、 ５ 車体側の構成群、 ６ シリンダ管、 ７ シャシ側の構成群、 ８ ピストンロッド、 ９ ピストン、 １０ 接続エレメント、 １１ 玉継手、 １２ 玉継手、 １３ 旋回軸受装置、 １４ 軸受内側部分、 １５ 軸受外側部分、 １６ 貫通孔、 １７ 切欠、 １８ 中心縦軸線、 １９ 取付平面、 ２０ 取付平面、 ２１ ストッパエレメント、 ２２ ストッパプレート、 ２３ 旋回軸受装置、 ２４ 取付エレメント、 ２７ シールエレメント、 ２８ 溝、 ２９ 貫通開口、 ３０ シールエレメント

Claims (12)

1. 自動車のホイールおよびシャシ構成部分を緩衝するための空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニットであって、
   ロールベローズによって画成された可変のエアチャンバが設けられており、該ロールベローズが、車体側に取り付けられた、バイブレーションダンパシステムを備えた第１の構成群と、車両のシャシに取り付けられた、シャシと共に運動する第２の構成群との間に配置されており、
   車体側の第１の構成群とシャシ側の第２の構成群とを接続するピストンロッドが設けられており、該ピストンロッドが、車体側の自由端部で、ピストンによって縦方向移動可能にバイブレーションダンパシステムのシリンダ管の内室に収容されている形式のものにおいて、
   ピストンロッド（８）が、バイブレーションダンパシステム（２）のシリンダ管（６）の内側で、旋回軸受装置（１３）に縦方向移動可能にガイドされており、該旋回軸受装置（１３）が、シリンダ管（６）の中心縦軸線（１８）に対するピストンロッド縦軸線の角度振れを実現するようになっており、
   ピストンロッド（８）とピストン（９）との間に接続エレメント（１０）が配置されており、該接続エレメント（１０）が、玉継手（１１，１２）によって、ピストンロッド（８）およびピストン（９）に取り付けられていることを特徴とする、空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
2. 旋回軸受装置（１３）が、凸状の外側形状をした、横断面の変化する円形の外側輪郭を有し、かつピストンロッド横断面に適合する貫通孔（１６）を備えた軸受内側部分（１４）を備えており、該軸受内側部分（１４）が、該軸受内側部分（１４）の外側輪郭に適合し、かつ該外側輪郭に対応する凹状の切欠（１７）を有する軸受外側部分（１５）によって包囲されている、請求項１記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
3. ピストンロッド（８）をガイドするための、軸受内側部分（１４）の貫通孔（１６）に、少なくとも１つのシールエレメントが配置されている、請求項２記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
4. 貫通孔（１６）の内側ガイド面に形成された、環状に延びる溝状の２つの凹部に、弾性的なシールリングが配置されている、請求項３記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
5. 旋回軸受装置（１３）の軸受内側部分（１４）と軸受外側部分（１５）との間に、少なくとも１つのシールエレメント（２７）が配置されている、請求項２記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
6. シールエレメント（２７）が、弾性的なシールリングとして形成されており、該シールリングが、軸受外側部分（１５）の凹状の切欠（１７）の内側ガイド面に形成された、環状に延びる溝（２８）に配置されている、請求項５記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
7. バイブレーションダンパシステム（２）のシリンダ管（６）の、エアチャンバ（３）に向いた側の端部に、弾性的なシールリップを有するシールエレメント（３０）の設けられた、ピストンロッド（８）のための貫通開口（２９）が設けられており、弾性的なシールリップが、ピストンロッド上面に対する環状に延びる接触エレメントとして、シリンダ管（６）の中心縦軸線（１８）からのピストンロッド（８）の旋回運動に追従することができるようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
8. 旋回軸受装置（１３）の軸受内側部分（１４）が、プラスチックから製作されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
9. ピストンロッド（８）が、シャシ側の第２の構成群（７）において、別の旋回軸受装置（２３）に収容されており、該旋回軸受装置（２３）が、シャシ側の第２の構成群（７）の取付平面（１９，２０）に対して垂直の、ピストンロッド中心軸線（１８）の比較的小さな角度変化を実現するようになっている、請求項１から８までのいずれか１項記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
10. 旋回軸受装置（１３）が、ボールスリーブ継手として形成されている、請求項９記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
11. シリンダ管（６）に内在するピストン（９）と共に、シリンダ管（６）の横断面が、該シリンダ管（６）の縦方向延伸部分の少なくとも一部で、楕円形に形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。
12. シリンダ管（６）、ピストン（９）および旋回軸受装置（１３）が、横断面で楕円形に形成されている、請求項１１記載の空気ばね式バイブレーションダンパ構成ユニット。

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