JP2009079705A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

【課題】嵌合筒部先端部の膨出リング部の構造や作成方法を見直すとともに工夫することにより、筒状ゴム膜の外れ止め機能は維持しながらコストダウンが可能となるピストンを実現して、より合理化された空気ばねを提供する。
【解決手段】筒状ゴム膜１と、これの軸心Ｐ方向の一端部１Ａに気密接合される大径板状部材２と、筒状ゴム膜１の軸心Ｐ方向の他端部１Ｂに気密接合されるピストン３とを有し、筒状ゴム膜１の弾性変形に伴って他端部１Ｂ側が折り返されて成る裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能な周面７Ａがピストン３に形成されている空気ばねにおいて、ピストン３に、他端部１Ｂが気密接合される嵌合筒部８を形成するとともに、嵌合筒部８の先端部８Ｓに、径外方向に突出する部分１３を有する抜け止め部材Ｒが一体的に装着されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トラック自動車や鉄道車両等に用いられる空気ばねに係り、詳しくは、筒状ゴム膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、筒状ゴム膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、筒状ゴム膜の弾性変形に伴ってその他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面がピストンに形成されている空気ばねに関するものである。

この種の空気ばねとしては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。即ち、空気ばねＡは、図６に示すように、気体室である第１内部空間Ｓ１の壁部を構成する縦形円筒状のダイヤフラム（筒状ゴム膜の一例）１と、その縦向きの軸心Ｐを有するダイヤフラム１の上端に形成される大径ビード部（一端部の一例）１Ａにかしめ固定される円板状のアッパープレート（大径板状部材の一例）２と、ダイヤフラム１の下端に形成される小径ビード部（他端部の一例）１Ｂに密嵌されるピストン３とを備えて構成されている。アッパープレート２は、これを車体フレームＦ（図４参照）に取付固定するための取付ボルト５と、ダイヤフラム１内への空気給排孔４とを備えている。空気給排孔４は、アッパープレート２に貫通溶接して気密に固着される金属製パイプ１２等で構成されている。

ピストン３は、ダイヤフラム１の下側端部が外嵌装着される小径の嵌合筒部８、及びダイヤフラム１の下側が内側に折り返された部分である裏返し筒部分１Ｃが被さる直胴状の主筒部７を有するピストン本体６と、主筒部７の下端部を閉塞する底板部９とから成っており、ダイヤフラム１と共通の軸心Ｐを有している。主筒部７と、これより小径で上方に配される嵌合筒部８とはプレス成形によって一体的に構成されており、そのピストン本体６と環状段差面１０で繋がっている。このように、ダイヤフラム１がピストン３に被さるように押し込まれており、主筒部７の外周面７Ａがその裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能に構成されている。尚、嵌合筒部８の上面には大円孔１１が形成されており、この大円孔１１を介してピストン３の内部である第２内部空間Ｓ２と前述の第１空間Ｓ１とが連通されている。

底板部９は、主筒部７の下端側に気密に内嵌されて連なり、その下端面９Ａは主筒部７の下端７ｔと同じ高さレベルに位置している（下端面８Ａが下端７ｔより下方に位置しても良い）。また、底板部９の下端面９Ａを貫いて一体的に固定される取付ボルト１３が装備されている。
特開２００５−３６８６０号公報 特開２００７−５１７４５号公報

前記空気ばねＡにおいては、ダイヤフラム１とピストン３との良好な嵌合状態を維持させるための工夫が為されている。それは、図６において部分的に拡大図示されるように、ピストン３における嵌合筒部８の上端部に、ダイヤフラム１の小径ビード部１Ｂが嵌合筒部８から上方に移動して容易に抜け出ないようにすべく、外径方向に膨らんだ膨出リング部８Ａを一体形成するという構成である。

オーバーハング形状の膨出リング部８Ａは、嵌合筒部８を形成する一般的なプレス成形（深絞り成形等）では作成できないため、回転プレス設備等の別工程を追加することで形成されている。しかしながら、その別工程の成形加工は特殊であって加工コストが高く付いていた。また、膨出リング部８Ａの作成は何処でもできるという加工ではないため、施工業者が限られるというやり難さもあった。

本発明の目的は、嵌合筒部先端部の膨出リング部の構造や作成方法を見直すとともに工夫することにより、筒状ゴム膜の外れ止め機能は維持しながらコストダウンが可能となるピストンを実現して、より合理化された空気ばねを提供する点にある。

請求項１に係る発明は、筒状ゴム膜１と、これの軸心Ｐ方向の一端部１Ａに気密接合される大径板状部材２と、前記筒状ゴム膜１の軸心Ｐ方向の他端部１Ｂに気密接合されるピストン３とを有し、前記筒状ゴム膜１の弾性変形に伴って前記他端部１Ｂ側が折り返されて成る裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能な周面７Ａが前記ピストン３に形成されている空気ばねにおいて、
前記ピストン３に、前記他端部１Ｂが気密接合される嵌合筒部８を形成するとともに、前記嵌合筒部８の先端部８Ｓに、径外方向に突出する部分１３を有する抜け止め部材Ｒが一体的に装着されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気ばねにおいて、前記抜け止め部材Ｒが、合成樹脂材で成るリング状のものに形成されて前記先端部８Ｓに接着されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の空気ばねにおいて、前記嵌合筒部８の先端部８Ｓが環状に形成されており、軽合金製でリング状の前記抜け止め部材Ｒに形成される内周部１４を前記先端部８Ｓの内周部１１に内嵌圧入する、或いは接着剤を伴って内嵌圧入することにより、前記抜け止め部材Ｒが前記嵌合筒部８に一体化されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、別途抜け止め部材が必要にはなるが、加工コストが高価で製作時間も余計に掛る回転プレス工程等の特殊な加工を省略することができるので、トータルとしてのピストンのコストや製造効率を改善することが可能となる。その結果、嵌合筒部先端部の膨出リング部の構造や作成方法を見直すとともに工夫することにより、筒状ゴム膜の外れ止め機能は維持しながらコストダウンが可能となるピストンを実現して、より合理化された空気ばねを提供することができる。

請求項２の発明によれば、抜け止め部材を合成樹脂製として接着によって嵌合筒部に一体化されるので、加工し易く軽量になるととも生産性にも優れる空気ばねが実現できる。

請求項３の発明のように、抜け止め部材を軽合金製とすれば、比較的軽量としながら強度十分なピストンを有する空気ばねを提供することができる。

以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１による空気ばねの断面図、図２はピストンの拡大図、図３は鉢巻リングの装着構造を示す要部断面図、図４は空気ばねの使用例を示す正面図、図５は実施例２による鉢巻リングを示す断面図、図６は従来の空気ばねを示す断面図である。

〔実施例１〕
図４に、トラック（鉄道車両、バス等でも良い）の車体フレームＦと車軸側との間に設けられる空気ばねＡを示してある。即ち、車体２１の通路部２２を支える車体フレームＦの取付板２３と、アクスル２４との上下間に空気ばねＡ（実施例１）を配する構成である。尚、２５はタイヤ、２６はタイヤハウス、Ｃは車体の左右センターである。

実施例１による空気ばねＡは、図１に示すように、ピストン３における嵌合筒部８の構成、及びピストン３の下部の形状が異なる以外は、図６を用いて説明した従来の空気ばねと同じであり、該当部分には同一の符号を付すことにより、それらの説明が為されたものとする。

さて、図６のものとの主な違いは、嵌合筒部８の上端部に膨出リング部８Ａを形成する構成に代えて、図１〜図３に示すように、一般的なプレス成形による形状の嵌合筒部８の上端部（先端部）８Ｓに、合成樹脂材で成る鉢巻リング（抜け止め部材の一例）Ｒが嵌め込んで接着されている点である。嵌合筒部８は、プレス成形による抜き勾配により、僅かに先窄まり（上窄まり）となるテーパー筒形状に形成されている。

鉢巻リング（ピストンキャップとも言う）Ｒは、嵌合筒部８の外周面８ａにおける上端部に密接状態で被さる膨出外周部(「径外方向に突出する部分」の一例)１３と、大円孔（内周部の一例）１１に内嵌する内周部１４と、内周部１４の下端部から径外方向に伸びて形成されるフランジ部１５と、膨出外周部１３の上端部と内周部１４の上端部とを嵌合筒部８の環状上壁部８ａの上面に沿う状態で接続して一体化するリング上壁部１６と、を有する環状のものに構成されている。

フランジ部１５の径外方への突出量（突出幅）ｄは、主にフランジ部１５をの変形によって大円孔１１を上から下に無理通しできる程度の比較的少ない値に設定されている。鉢巻リングＲの嵌合筒部８への装着に当っては、両者の間に接着材を塗布した状態で嵌合することによって強固に一体化されており、小径ビード部１Ｂの良好な抜け止め機能を発揮することが可能となっている。接着材は鉢巻リングＲと嵌合筒部８との接合面の全てに塗布するのが望ましいが、膨出外周部１３の内側面とリング上壁部１６の下面とにだけ塗布する手段でも良い。尚、第１内部空間Ｓ１と第２内部空間Ｓ２とは、鉢巻リングＲの円孔１７を介して連通されている。

また、実施例１による空気ばねＡと図６の空気ばねとの他の違いは、ピストン３の底板部９であり、その下端面９Ａが主筒部７の下端７ｔよりも下方に位置させてあることである。これは実際の取付構造に合せた形状としたことによる違いである。また、ピストン本体６の縦横比が違っていることもある。

〔実施例２
ピストン３の上部構造は、図５に示すように、アルミ合金（軽合金の一例）製の鉢巻リングＲを嵌合筒部８の上端部８Ｓに一体的に装着する構造でも良い。実施例２の鉢巻リングＲは、嵌合筒部８の外周面８ａにおける上端部に密接状態で被さる膨出外周部(「径外方向に突出する部分」の一例)１３と、大円孔１１に内嵌する内周部１４と、膨出外周部１３の上端部と内周部１４の上端部とを嵌合筒部８の環状上壁部８ａの上面に沿う状態で接続して一体化するリング上壁部１６と、を有する環状のものに構成されている。大円孔１１を挿通させる都合上、樹脂製の場合では有するフランジ部１５は省略されている。

嵌合筒部８の先端部８Ｓへの鉢巻リングＲの装着に当っては、内周部１４を大円孔１１に圧入することで装着するか、接着するだけの手段か、或いは圧入と接着との双方を行う手段から適宜に選択して設定すると良い。

〔別実施例〕
鉢巻リングＲは、硬質ゴム、ステンレス材、鋼板、セラミック等種々のものが可能である。その形状は、軸心方向視で略歯車状となるように、膨出外周部１３が周方向で間欠的に形成された抜け止め部材Ｒや、膨出外周部１３とリング上壁部１６とのみから成る抜け止め部材Ｒでも良い。

以上のように、別部材で成る鉢巻リングＲを後付け装着することで嵌合筒部８の上端部８Ｓに、従来の膨出リング部８Ａに代わる構成としてあるので、別途鉢巻リングＲが必要にはなるが、加工コストが高価で製作時間も余計に掛る回転プレス工程が省略できるので、トータルとしてのピストンのコストや製造効率を改善することが可能となり、より合理化された空気ばねを提供することに成功している。鉢巻リングＲを合成樹脂製として接着によって嵌合筒部８に一体化すれば、加工し易く軽量になるととも生産性にも優れる空気ばねＡが実現できる。また、鉢巻リングＲを軽合金製とすれば、比較的軽量としながら強度十分なピストンを有する空気ばねを提供することができる。

空気ばねを示す断面図（実施例１） 図１の空気ばねのピストンを示す分解断面図 図２のピストンの嵌合筒部を示す要部の拡大断面図 空気ばねの使用例を示す正面図 ピストン嵌合筒部の別構造を示す要部の断面図（実施例２） 従来の空気ばね及びピストン上部の構造を示す断面図

符号の説明

１ 筒状ゴム膜
１Ａ 一端部
１Ｂ 他端部
１Ｃ 裏返し筒部分
２ 大径板状部材
３ ピストン
７Ａ 周面
８ 嵌合筒部
８Ｓ 先端部
１１ 先端部の内周部
１３ 径外方向に突出する部分
Ａ 空気ばね
Ｐ 軸心
Ｒ 抜け止め部材

Claims (3)

1. 筒状ゴム膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、前記筒状ゴム膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、前記筒状ゴム膜の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面が前記ピストンに形成されている空気ばねであって、
   前記ピストンに、前記他端部が気密接合される嵌合筒部を形成するとともに、前記嵌合筒部の先端部に、径外方向に突出する部分を有する抜け止め部材が一体的に装着されている空気ばね。
2. 前記抜け止め部材が、合成樹脂材で成るリング状のものに形成されて前記先端部に接着されている請求項１に記載の空気ばね。
3. 前記嵌合筒部の先端部が環状に形成されており、軽合金製でリング状の前記抜け止め部材に形成される内周部を前記先端部の内周部に内嵌圧入する、或いは接着剤を伴って内嵌圧入することにより、前記抜け止め部材が前記嵌合筒部に一体化されている請求項１に記載の空気ばね。

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