JP2009162276A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

【課題】厳しい荷重条件での使用にも耐えるゴムストッパの大面積化を、それによって空気ばね部への空気供給口が閉塞される不都合なく実現される空気ばね提供する。
【解決手段】ゴム製筒状膜３と、その上端部に気密接合される大径板状部材１と、下端部に気密接合されるピストン２とを有し、筒状膜３の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分３Ｄを転動案内可能な周面２Ｂがピストン２に形成される空気ばねにおいて、大径板状部材１と筒状膜３とピストン２とで囲まれる空気ばね部Ｓに空気給排する給排口６が設けられる大径板状部材１の所定以上の下降移動を規制するゴム製ストッパ４が、軸心Ｐ方向視で給排口６と干渉する状態でピストン２に載置固定され、ストッパ４が圧縮されるまで大径板状部材１が下降移動しても給排口６からの空気給排を可能とする回避手段Ｋを装備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にトラックやバスの懸架装置として用いられる空気ばねに係り、詳しくは、弾性材製の筒状膜と、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において開示されるものが知られている。即ち、ピストン（符号６）の上側には、筒状膜であるダイヤフラム（符号２）の一定以上の変形（大径板状部材とピストンとの所定以上の相対接近移動）を規制するためのゴム製ストッパ（符号７）が取付けられている空気ばねである。ストッパを設けたことにより、車高を明確に低くするとか超大荷重が作用して強く圧縮される場合、或いはダイヤフラムが損傷する等によって空気が抜けた場合等における大径板状部材の下がり過ぎが防止できるとともに、その状態でもストッパによって弾性懸架可能となる利点がある。

また特許文献２において開示されるもののように、車体ロール等の横方向の力が作用した場合でも、ダイヤフラムを徒に傷付けることなく適切なストッパ作用が得られるように、想定される横方向に予め位置ずれさせた状態でゴムストッパをピストンに載置固定させる技術も知られている。

例えば、重積載荷重用トラックや大型バス等の荷重条件の厳しい車両に適用される空気ばねにおいては、その大荷重に耐えるべくストッパの大型化が要求され、そのためには広い接触面積を出すことが必要となる。そこで、その要求に答えるにはストッパを大径化して行くのであるが、場合によってはその大型化によって新たに不都合が生じることが分ってきた。

つまり、図１０に示す従来技術による場合のように、縦軸心Ｘを持つ筒状ゴム膜（ダイヤフラム）３３が、上側の大径板状部材３１と下側のピストン３２とに跨って裏返し筒部分３３Ｄを有する状態で架設されるとともに、大径板状部材１の所定以上の下降移動を規制するゴム製ストッパ３４がピストン３２に載置固定されて成る空気ばねＡにおいて、通常、大径板状部材３１には、車高調整やセッティング変更用としてダイヤフラム３３の内部空間、即ち空気ばね部Ｓに空気を給排するためのエア給排手段としてのパイプ３５が上下に貫通固着されている。尚、図１０は空気ばね部Ｓの空気が抜け切った状態を描いてある（通常の状態は図１等を参照のこと）。

そして、重荷重にも対応させる等によってストッパ３４を大径化して行くと、径方向の寸法上でパイプ３５と干渉することがある。そうなると、空気ばね部Ｓの空気が抜ける等によってストッパ３４が圧縮される状態となるまで大径板状部材３１が下降（前述）した場合には、図１０に示されるように、弾性変形するストッパ３４がパイプ３５の下端開口３６を塞いでしまうという不都合である。

ストッパ３４によってパイプ３５の開口３６が閉塞される場合は、相当な荷重が作用している状況であることから、大径板状部材３１を再浮上させるべく空気ばね部Ｓに空気供給しようとしても、パイプ３５の開口３６にストッパ３４が大なる荷重（単位面積当りの荷重が大）で閉塞作用していて空気供給不能となる問題があり、改善の余地があった。
特開２００６−１１８５６０号公報 特開２００７−４０４８９号公報

本発明の目的は、厳しい荷重条件での使用にも耐えるようにストッパの大面積化による大型化を、その大型化によって空気ばね部へのエア供給用の開口を閉塞する新たな不都合がないようにして実現される空気ばね提供する点にある。

請求項１に係る発明は、弾性材製の筒状膜３と、これの軸心Ｐ方向の一端部に気密接合される大径板状部材１と、前記筒状膜３の軸心Ｐ方向の他端部に気密接合されるピストン２とを有し、前記筒状膜３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３Ｄを転動案内可能な周面２Ｂが前記ピストン２に形成されている空気ばねにおいて、
前記大径板状部材１と前記筒状膜３と前記ピストン２とで囲まれる空気ばね部Ｓに対して空気を給排するための給排口６を前記大径板状部材１に設け、前記大径板状部材１と前記ピストン２との所定以上の相対接近移動を規制するための弾性材製ストッパ４が、軸心Ｐ方向視で前記給排口６と干渉する状態で前記ピストン２と前記大径板状部材１との間に配備されるとともに、
前記大径板状部材１と前記ピストン２とが、これら両者１，２によって前記ストッパ４が挟持される状態まで相対接近移動されても前記給排口６からの空気給排を可能とする回避手段Ｋが装備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、前記ストッパ４が前記ピストン２にボルト止めされており、前記ストッパ４において前記ボルト１６と前記給排口６との相対位置関係によって定まる前記給排口６に対応する箇所に逃がし２０を形成することで前記回避手段Ｋが構成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、前記ストッパ４が前記ピストン２にそれら両者の軸心が一致する状態で取付けられており、前記ストッパ４の大径板状部材側部分に、前記給排口６の前記軸心Ｐから径方向の距離ｒ又はほぼその距離ｒを半径とする周溝２３と、前記ストッパ４の側面４Ｓと前記周溝２３とを連通する連通路２４とを形成することで前記回避手段Ｋが構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の空気ばねにおいて、前記ストッパ４が、軸心Ｐ方向視において前記大径板状部材１の全体に亘らんとする広い面積を備えた大径状のものに形成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、回避手段によって、大径板状部材とピストンとがこれらでストッパが挟持される状態まで相対接近移動されても給排口からの空気給排が可能であるから、例えば、ストッパが強く上下圧縮される萎縮状態であっても給排口を通しての空気給排が可能であり、次回走行に備えるべく空気ばね部への空気供給による大径板状部材の再浮上操作を問題無く行うことができる、と言った具合に、大荷重に耐えるべく大きなストッパを装備しながらも所期の空気給排操作が良好に行行えるものとなる。その結果、厳しい荷重条件での使用にも耐えるようにストッパの大面積化による大型化を、その大型化によって空気ばね部への空気供給用の開口を閉塞する新たな不都合がないように改善された空気ばね提供することができる。

請求項２の発明によれば、ストッパのピストンへの取付手段をボルトで行う構造簡単で確実な固定効果が得られる慣用手段を用いながら、そのボルト止め構造に起因するボルトと給排口との相対位置関係でストッパにて定まる位置に逃がしを設けて、前述の萎縮状態における空気給排（請求項１の発明による前記効果）が可能となる合理的な空気ばねが提供されている。

請求項３の発明によれば、ストッパを同軸状態でピストンに取付ける構成を採り、かつ、給排口と軸心との距離を半径とする周溝をストッパに形成してあるから、ストッパとピストンとの組付け時における軸心に関する相対角度位置の如何に拘らずに、軸心方向視において給排口は周溝上に位置することになる。従って、空気ばねが萎縮状態になって給排口が周溝に押え付けられることになっても、その周溝と連通路とを介して給排口と空気ばね部とは連通する状態が維持されるようになり、請求項１の発明による前記効果（常に空気供給可能となる効果）を発揮することが可能になるのである。加えて、本請求項３の発明では、ストッパとピストンとの相対角度位置の制限がないから、ストッパとピストンとの固定手段がボルト止めであっても嵌め込み構造であっても、或いは接着等のその他の手段であっても、前記効果（常に空気供給可能となる効果）が得られる利点もある。

請求項４の発明によれば、ストッパを極力大面積化するものであり、請求項１〜３の発明によるいずれかの前記効果を得ながら、更なる大荷重にも耐え得る空気ばねを提供することが可能になる。

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〜図３は実施例１による空気ばねの断面図、ストッパの平面図、萎縮状態の断面図であり、図４，５は実施例２による空気ばねの断面図とストッパの平面図、図６，７は実施例３による空気ばねの断面図とストッパの平面図、図８，９は実施例４による空気ばねの断面図とストッパの平面図である。尚、図１０は従来の空気ばねの萎縮状態を示す断面図である。

〔実施例１〕
実施例１による空気ばねＡは、トラックやバスの懸架装置として用いられるものであって、図１，図２に示すように、車体フレーム等に固定されるアッパープレート（大径板状部材の一例）１と、車輪側の部材に固定されるピストン２と、それら両者１，２に跨って架設されるゴム（弾性材の一例）製のダイヤフラム（筒状膜の一例）３と、ピストン２の上壁２Ａに載置固定されるストッパ４とを有して構成されている。

ダイヤフラム３は、その内部空間（アッパープレート１とダイヤフラム３とピストン２とで囲まれる空間）である空気ばね部Ｓの側壁部３Ａを構成すべく縦軸心Ｐを有する縦形円筒状ゴムであって、アッパープレート１に密嵌合状態で係止固定される上側の大径ビード部３Ｂ、ピストン２の上部に密嵌合状態で係止固定される下側の小径ビード部３Ｃ、ピストン２の外周壁２Ｂに転動案内される折返し部（裏返し筒部分の一例）３Ｄを有している。強度が要求される大小の各ビード部３Ｂ，３Ｃは、いずれも肉厚が厚く設定されるとともに、内部に鋼線等の補強部材が埋設装備されることが多い。

アッパープレート１は、大径ビード部３Ｂを含むダイヤフラム３の上部に上から被さるべく、断面が下方段差状のガイド外周部１ｇを有する上側プレート１Ａと、大径ビード部３Ｂが嵌合される側周壁１ａ及び下周壁１ｂを外周部に持つ下側プレート１Ｂとを上下に重ねて一体化することで構成されている。そして、空気ばね部Ｓに対して空気（エア）を給排するための給排パイプ５が、アッパープレート１における比較的外周に寄った位置において上下に貫通させての気密状態に溶着固定されており、その下端開口が給排口６を形成している。尚、７は図示しないフレームブラケット等への取付用の固着ボルトである。

ピストン２は、下部に裾拡がり部２ｂを有する外周壁２Ｂと、上壁２Ａと、底壁２Ｃと、上壁２Ａと底壁２Ｃとに跨って架設装備される補強部材２Ｄとを有して成る折り返し筒状のゴム膜で構成されている。上壁２Ａは、外周壁２Ｂの上端部に続く外側上壁部８、内側上壁部９、及びそれら内外の上壁部９，８の間に形成されて小径ビード部３Ｃを落し込み嵌合させる円周状のリム部１０から成るとともに、内側上壁部９に下方積層される補強板１１を有している。外周壁２Ｂは、ダイヤフラム１の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分である折返し部３Ｄを転動案内可能な周面（円周面）として機能する。

ピストン２の上壁２Ａには、内側上壁部９及び補強板１１を貫通する中心孔１２が形成されている。底璧２Ｃは、外周壁２Ｂ及び上壁２Ａを形成する板材とは別の板材を用いて形成されており、下方突出する取付ボルト１３の複数を有している。円筒状の補強部材２Ｄは、補強板１１の下面と底壁２Ｃの上面との間に設置固定されており、その上端部には内外を連通させる切欠き１４が形成されている。

ストッパ４は、図１，図２に示すように、受止本体４Ａと、これを補強支持するための鋼板等による基板４Ｂとを積層一体化（加硫接着等による）して構成されており、軸心Ｐの方向視において給排口６と干渉し、かつ、アッパープレート１の、詳しくは下側プレート１Ｂの全体に亘らんとする広い面積を備えた大径状のものに形成されている。このストッパ４は、受止本体４Ａに縦軸心Ｐを中心とする均等角度（１２０度）毎で３箇所形成される穴部１５に配置される計３個のボルト１６を用いて、ピストン上壁２Ａに螺着されている。

基板４Ｂは、上壁２Ａの上に重ねられる中央円板部１７と、その外周部からリム部１０に入り込むように下方に曲げられて形成される押え周部１８とを有する板金部材で形成されている。ボルト１６によってストッパ４がピストン２に載置固定されている状態では、リム部１０と押え周部１８との協働によって小径ビード部３Ｃが軸心Ｐ方向に圧縮されるまでに強固に挟持されてピストン２に係止されている。尚、ストッパ４には、受止本体４Ａ及び基板４Ｂを貫通する中心孔１９が形成されている。これにより、空気ばね部Ｓは中心孔１９，１２を介して補強部材２Ｄの内部空間と連通されるとともに、切欠き１４を介してピストン２の内部空間とも連通されている。

図１，図２に示すように、アッパープレート１とピストンと２が、これら両者１，２によってストッパ４が挟持される状態まで相対接近移動されても給排口６からの空気給排を可能とする回避手段Ｋが装備されている。即ち、回避手段Ｋは、受止本体４Ａにおける軸心Ｐ方向視で給排パイプ５と干渉する部分を無くすために形成された切欠き（逃がしの一例）２０を設けることで構成されている。一例として、切欠き２０は給排パイプ５と同心円状であり、かつ、十分な深さｄを有する立体円弧状切欠きとして、三つあるうちの一つの穴部１５の孔中心１５ａと軸心Ｐとを結ぶ線分上の位置に形成されている。

つまり、図３に示すように、空気ばね部Ｓから空気を完全に抜いて（又は抜けてしまって）ストッパ４が圧縮される状態（萎縮状態）になるまでアッパープレート１が下降しても、切欠き２０の存在によって給排パイプ５部分には弾性変形した受止本体４Ａが及ばないように作用し、給排口６と空気ばね部Ｓとの連通状態が維持されるのである。従って、ストッパ４が強く上下圧縮される萎縮状態であっても給排パイプ５からの空気給排が可能であり、次回走行に備えるべく空気ばね部Ｓへの空気供給によるアッパープレート１の再浮上操作を問題無く行うことができる。

尚、図２の吹き出し図において示すように、軸心Ｐ方向視において給排口６が全干渉するまでストッパ４がさらに大径化され、かつ、受止本体４Ａの外周部に形成される切欠き２１（即ち回避手段Ｋ）がもっと小さい場合であっても、図３の吹き出し図に示すように、小なる連通面積ではあるが弾性変形した受止本体４Ａによる給排口６の閉塞が回避され、給排パイプ５による空気ばね部Ｓに対する空気給排が可能である。

〔実施例２〕
実施例２による空気ばねＡは、図４，図５に示すように、回避手段Ｋである切欠き２０が複数個形成されたものであり、それ以外の箇所については実施例１の空気ばねと同じである。即ち、図５に示すように、各穴部１５に対応する３箇所に切欠き２０（実施例１の空気ばねＡの切欠き２０と同じ）を計３箇所に形成する構造の回避手段Ｋである。このような回避手段Ｋの必要性、並びに作用や効果は次のように説明することができる。

実施例１の空気ばねＡでは、ストッパ４を軸心Ｐに関して均等角度毎に配置される三つのボルト１６を用いてピストン２に固定する構造を採っている。そのため、空気ばねＡの組付け工程においては、ピストン２に対するストッパ４の相対配置としては３通りの組付け姿勢（ストッパ４とピストン２との軸心Ｐ回りの相対姿勢）が可能であるが、給排パイプ５は一つだけであって切欠き２０の位置は特定される１箇所しか許されない。従って、作業者は三通りの組付け姿勢のうちの一つを特定及び確認してから組付けるという手間が掛り、かつ、面倒な作業を行う必要がある。しかも、作業者の注意に頼る組付け方では誤組付けを皆無にすることはできないから、品質（歩留り）の問題も生じる。

そこで、図４，５に示されるように、各穴部１５に対応する３箇所に切欠き２０を設けておけば、前述の３通りのいずれの組付け姿勢によってストッパ４がピストン２に組付けられても、３箇所の切欠き２０のうちのいずれか一つの切欠き２０は必ず給排パイプ５に対応する位置に配置されることとなる。従って、組付け時に位置合せする手間や面倒、並びに誤組付けのおそれも全て解消され、如何なる場合でも空気給排が可能な空気ばねＡを実現しながら、作業者の熟練や未熟を問わずに所期通りにストッパ４をピストン２に正確に組付けできるという、より好ましい効果を得ることができる。

尚、図５に示すように、切欠き２０と同一の切欠き２２を、軸心Ｐ回りの均等角度（３０度）毎に配置されるように９箇所追加して計１２箇所の切欠き２０，２２を設けておけば、軸心Ｐ周りの均等角度毎に配されるボルト１６の数、即ち穴部１５の数が３，４，６，１２箇所のいずれでも対応可能とり、汎用性に富むストッパ４とすることができる。また、軸心Ｐ回りの均等角度毎（１２０度毎の３箇所や６０度毎の６箇所等）に配置される固着ボルト７とストッパ４との萎縮状態における干渉を避ける手段として、切欠き２０や２２を用いることも可能である。

〔実施例３〕
実施例３による空気ばねＡは、図６，図７に示すように、ストッパ４の上面に下方に凹入する断面を持って軸心Ｐを中心とする周溝（逃がしの一例）２３と、ストッパ４の外側面４Ｓとを連通する連通溝（連通路の一例）２４とで成る回避手段Ｋを備えたもので良い。例えば、給排パイプ５と複数の固着ボルト７とが軸心Ｐを中心とする互いに同一寸法の半径ｒ上に配置されている場合に好適であり、ストッパ４の平面視での面積を許す限りの最大のものとしながら、萎縮状態においては、給排パイプ５及び固着ボルト７と受止本体４Ａとの干渉を避けながら給排口６と空気ばね部Ｓとが連通される状態が維持できるものとなる。尚、連通溝２４は、図７に仮想線で示すように、もう２箇所（もう３箇所以上やもう１箇所でも可）追加して設けても良い。

この構造では、軸心Ｐに関する給排パイプ５の角度位置の制限が無いので、ストッパ４のピストン２への取付手段をボルトとした場合には、そのボルトの数や設定位置の如何に拘らずに回避手段Ｋの機能が有効に発揮される利点がある。また、図６に示すように、内側上壁部９の上端部を若干径の大きいハンブ周端部９Ａと、かつ、そのハンブ周端部９Ａに無理入れによって圧入嵌合する外膨出縦周壁部２５を、中央円板部１７と押え周部１８との間に形成して、軸心Ｐ方向の圧力を掛けることで組付け可能な嵌め込み構造により、ストッパ４をピストン２に係止できる構成も可能である。つまり、ストッパ４を、組付け角度が３６０度ずれる可能性のある嵌め込み構造（ストッパ４とピストン２との嵌め込み構造）によってピストン２に取付けても、回避手段Ｋが周溝２３であることから、萎縮状態での給排機能の確保が可能になる。

〔実施例４〕
実施例４による空気ばねＡは、図８，図９に示すように、ストッパ４が、小径ビード部３Ｃの押え部材を兼ねる基板４Ｂ（図１等に示す基板４Ｂと基本的には同じ）と、基板４Ｂに着脱可能に嵌合される嵌め込み構造（受止本体４Ａと基板４Ｂとの嵌め込み構造）のゴム製受止本体４Ａとで成るものを備えたものでも良い。基板４Ｂの中心には、中心孔２６ａを有する先膨らみ形状の突起２６が溶着等（螺着やカシメでも良い）によって固定されており、同等の形状の係合穴２７が形成されている受止本体４Ａを、無理入れ及び無理外しによって着脱可能に突起２６に、即ち基板４Ｂに嵌め込み装着する構造とされている。

この場合の回避手段Ｋは、周溝２３（図７に示す実施例３の場合と同様である）と、６箇所の連通溝２４とを受止本体４Ａの上面側に形成することで構成されている。また、基板４Ｂをピストン２に螺着するためのボルト１６との干渉を避けるための逃がし用周溝２７が、受止本体４Ａの下面側に形成されていいる。上下の周溝２３，２７により、給排パイプ５の軸心Ｐに対する角度位置、並びにボルト１６の本数やその軸心Ｐに対する角度位置の如何を問わず、受止本体４Ａを基板４Ｂに嵌め込み装着できる便利さがある。

〔別実施例〕
図１，２に示されるような形状のストッパ４がアッパープレート１の下面に固定される構造でも良く、その場合でもストッパ４が上下に圧縮されるまでアッパープレート１とピストン２とが相対接近しても回避手段Ｋによる逃がし２０が給排口６と空気ばね部Ｓとの連通路として確保される。また、３箇所のボルト１６の軸心Ｐに関する配置角度を不均一として、組付け姿勢が１通りにのみ決まる構造とすれば、図１，２に示す１箇所の逃がし（切欠き）２０を設ける構造でも、組付け時の手間、面倒さ、誤組付けおそれ等の不利が解消されるものとなる。

実施例１による空気ばねを示す断面図 図１の空気ばねにおけるストッパゴム部分の平面図 空気ばねが圧縮された状態の断面図 実施例２による空気ばねを示す断面図 図４の空気ばねにおけるストッパゴム部分の平面図 実施例３による空気ばねを示す断面図 図６の空気ばねにおけるストッパゴム部分の平面図 実施例４による空気ばねを示す断面図 図８の空気ばねにおけるストッパゴム部分の平面図 従来の空気ばねが圧縮された状態の断面図

符号の説明

１ 大径板状部材
２ ピストン
２Ｂ 周面
３ 筒状膜
３Ｄ 裏返し筒部分
４ ストッパ
４Ｓ ストッパ側面
６ 給排口
１６ ボルト
２０ 逃がし
２３ 周溝
２４ 連通路
Ｋ 回避手段
Ｐ 軸心
Ｓ 空気ばね部
ｒ 給排口の軸心から径方向の距離

Claims (4)

1. 弾性材製の筒状膜と、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、
   前記大径板状部材と前記筒状膜と前記ピストンとで囲まれる空気ばね部に対して空気を給排するための給排口を前記大径板状部材に設け、前記大径板状部材と前記ピストンとの所定以上の相対接近移動を規制するための弾性材製ストッパが、軸心方向視で前記給排口と干渉する状態で前記ピストンと前記大径板状部材との間に配備されるとともに、
   前記大径板状部材と前記ピストンとが、これら両者によって前記ストッパが挟持される状態まで相対接近移動されても前記給排口からの空気給排を可能とする回避手段が装備されている空気ばね。
2. 前記ストッパが前記ピストンにボルト止めされており、前記ストッパにおいて前記ボルトと前記給排口との相対位置関係によって定まる前記給排口に対応する箇所に逃がしを形成することで前記回避手段が構成されている請求項１に記載の空気ばね。
3. 前記ストッパが前記ピストンにそれら両者の軸心が一致する状態で取付けられており、前記ストッパの大径板状部材側部分に、前記給排口の前記軸心から径方向の距離又はほぼその距離を半径とする周溝と、前記ストッパの側面と前記周溝とを連通する連通路とを形成することで前記回避手段が構成されている請求項１に記載の空気ばね。
4. 前記ストッパが、軸心方向視において前記大径板状部材の全体に亘らんとする広い面積を備えた大径状のものに形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の空気ばね。

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