JP2009535571A - 自動車用のバネ緩衝装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の本体部分（１１）と第２の本体部分（１２）とを有する自動車用のバネ緩衝装置であって、第１の本体部分がロールベローズ（１３）によって第２の本体部分（１２）と共に第１の可変室（Ｖ１）を形成し、第２の本体部分（１２）が第２のロールベローズ（１４）によって、第１の本体部分（１１）に接続される巻き取りピストン（１５）と共に第２の可変室（Ｖ２）を形成し、２つのロールベローズ（１３、１４）が、回転運動中に２つの本体部分（１１、１２）及び巻き取りピストンの横輪郭によって半径方向に駆動されるように配置され、室（Ｖ１、Ｖ２）が、絞り要素（２０）を介して互いに接続されたままであり、バネ緩衝装置（１０）の振動に対して、密封して閉鎖された２室システムを形成するバネ緩衝装置に関する。本発明によれば、巻き取りピストン（１５）は密封シール要素（２１）により第２の本体部分（１２）を介して長手方向に移動可能である。

Description

本発明は、バネ緩衝装置、特に、第１の本体部分と第２の本体部分とを有する自動車用の空気バネ緩衝装置であって、第１の本体部分が第１のロールベローズによって第２の本体部分と共に第１の可変室を形成し、第２の本体部分が第２のロールベローズによって、第１の本体部分に接続された巻き取りピストンと共に第２の可変室を形成し、２つのロールベローズが、回転運動中（巻き取り巻き出し運動中）に２つの本体部分の及び巻き取りピストンの横輪郭によって半径方向に案内されるように配置され、２つの室が、絞り要素を介して互いに接続され、バネ緩衝装置の偏向に対して、密封して閉鎖された２室システムを形成する空気バネ緩衝装置に関する。

自動車用のこの種のバネ緩衝装置は特許文献１によって開示されている。このバネ緩衝装置は、圧縮空気で充填されかつ可変室を各々が有する密封して閉鎖された２つの空気バネを含み、これらの空気バネは、２つの流れ方向に移動させることができる絞り要素によって接続される。

第１の空気バネは、第１のロールベローズによって、下方に開放した第２の鐘状体に接続される下方に開放した第１の鐘状体を有する。さらに、第２の鐘状体の下方開口部内に突出しかつ第２のロールベローズによって第２の鐘状体と共に第２の空気バネを形成する巻き取りピストンが存在する。ロールベローズは、回転運動中に２つの鐘状体の及び巻き取りピストンの横輪郭によって半径方向に案内されるように配置される。この場合、巻き取りピストンは、バネダンパの外部に配置されるＬ字状の接続要素を使用することによって第１の鐘状体に接続される。

Ｌ字状の接続要素がバネ緩衝装置の外部の追加の空間を占めるという課題があり、したがって、閉じ込められた本体周囲に既知のバネ緩衝装置を使用すると問題が生じることがある。それと同時に、第２の本体は路面に向かって開放しているので、望ましくない汚染に対するシールがより困難になる。

欧州特許第１３４４９５７Ｂ１号明細書

したがって、本発明の目的は、コンパクトな構造を特徴とし、かつ望ましくない汚染に対して確実にシールすることを特徴とする自動車用のバネ緩衝装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するバネ緩衝装置によって達成される。

バネ緩衝装置は第１の本体部分と第２の本体部分とを有し、第１の本体部分は第１のロールベローズによって第２の本体部分と共に第１の可変室を形成し、第２の本体部分は第２のロールベローズによって、第１の本体部分に接続された巻き取りピストンと共に第２の可変室を形成し、２つのロールベローズは、回転運動中に２つの本体部分の及び巻き取りピストンの横輪郭によって半径方向に案内されるように配置され、２つの室は、絞り要素を介して互いに接続され、バネ緩衝装置の偏向に対して、密封して閉鎖された２室システムを形成する。

より正確には、本発明による空気バネ緩衝装置は、２つの室と、関連する２つのロールベローズによって形成された差動ロールベローズとを確実に備える。このような構造は、高い負荷容量と組み合わされた特に優れた緩衝効果によって特徴付けられている。

本発明によれば、巻き取りピストンはシール要素により第２の本体部分を介して長手方向に移動可能に案内される。巻き取りピストンはバネ緩衝装置の内部に延びるので、全面が閉じられる構造的にコンパクトなバネ緩衝装置を形成することが可能である。閉じられた構造により、望ましくない汚染に対して確実にシールすることが保証される。

バネ緩衝装置は、例えば、自動車内にある圧力媒体供給部からの圧力媒体によって、典型的に、圧縮空気アキュムレータ等からの圧縮空気によって作動される。

本発明によるバネ緩衝装置の有利な形態は従属請求項から明らかである。

絞り要素はバネ緩衝装置の外部に有利に配置され、この結果、周囲との熱交換を向上させることによって、バネ緩衝装置の熱負荷容量を増大させることができる。このことは、特に、劣悪な路面における走行時に重要である。

バネ緩衝装置の熱負荷容量に過剰な要求が課されないならば、絞り要素が巻き取りピストンの要素として構成されることが可能である。次に、絞り要素はバネ緩衝装置の内部に配置される。この場合、巻き取りピストンは、第１の室と第２の室とを接続する貫通路を有し、この貫通路の入口開口部又は出口開口部には絞り要素が配置される。

特に、関連する弁ユニットによって、絞り要素の流れ抵抗を電気的に調節可能であり、この結果、異なる駆動状態又は道路特性へのバネ緩衝装置の減衰力特性曲線の動的な適合が可能である。このために、バネ緩衝装置は、自動車に組み込まれているアクティブシャシの構成要素である。

自動車がアクティブシャシを有さない場合、絞り要素は、代わりに、電気的な調節が不可能である受動的な絞り要素であってもよい。

シール要素のシール効果を損なうことなく、駆動状態の結果としての巻き取りピストンの横方向運動の発生を可能にするために、シール要素が、第２の本体部分に配置されたブッシュに半径方向に移動可能に取付けられると有利である。シール要素は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ又はテフロン（登録商標））、あるいは摩擦係数の低い同様の耐熱性材料からなる。

バネ緩衝装置の偏向を制限するための停止バッファは第１及び／又は第２の室の内部に配置されることが有利である。この場合、停止バッファは、その容量及び圧縮性の適切な仕様によってバネ緩衝装置のバネ力特性曲線及び／又は減衰特性曲線の特定の変更を可能にする容量キャンセル要素として同時に機能する。

高い作動圧力はバネ緩衝装置の十分な減衰効果に関する前提条件である。２つのロールベローズの、又はこれらによって形成された差動ロールベローズの（有効圧力）半径の差を適切に選択することにより、所望に応じて、支配する作動圧力に対してバネ緩衝装置の負荷容量を適合させることができる。

バネ緩衝装置の曲げ剛性を向上させるために、第１及び第２のロールベローズは、好ましくは、第１及び第２の本体部分と巻き取りピストンとによって形成された半径方向の間隙に取付けられ、十分に大きい曲げモーメントを補償するために、２つのロールベローズの間には、できるだけ長い距離が設けられると有利である。

それに加えて又はその代わりに、１つ以上の滑り軸受により、第２の本体部分に対して巻き取りピストンを支持することが可能であり、この結果、第１の本体部分と第２の本体部分との間に発生した曲げモーメントを非臨界値に制限できる。

有利には、バネ緩衝装置が偏向すると、２つの室の一方が縮小され、その一方で、他方の室が拡大されるように、２つの本体部分及び巻き取りピストンが第１及び第２のロールベローズと協働する。室を相互に変化させることによって、緩衝装置の小振幅でも、比較的高い流速が絞り要素で又は絞り間隙で生じる。このようにして、バネ緩衝装置の小さな偏向でも、十分な減衰効果が保証される。

さらに、設置状態において、バネ緩衝装置に作用する曲げモーメントを低減するために、第１の本体部分が可撓性上部軸受によって自動車の本体に接続されることが可能である。上部軸受は、例えばエラストマー軸受又は玉継手の形態である。さらに、車輪キャリアに向かって方向付けられたバネ緩衝装置の端部には、カルダン式で軟質のエラストマー軸受又はそれに対応する玉継手を設け得る。

添付図面を参照して、本発明によるバネ緩衝装置について以下により詳細に説明する。対応する部分には同じ参照番号が付与されている。

図１は、本発明による自動車用のバネ緩衝装置の第１の実施形態を示している。バネ緩衝装置１０は、自動車に配置された圧力媒体供給部からの圧力媒体で作動される。

バネ緩衝装置１０は第１の本体部分１１と第２の本体部分１２とを有し、第１の本体部分１１は第１のロールベローズ１３によって第２の本体部分１２と共に第１の可変室Ｖ_１を形成し、第２の本体部分１２は第２のロールベローズ１４によって、第１の本体部分１１に接続された巻き取りピストン１５と共に第２の可変室Ｖ_２を形成し、２つのロールベローズ１３及び１４は、回転運動中に２つの本体部分１１及び１２の及び巻き取りピストン１５の横輪郭によって半径方向に案内されるように配置され、２つの室Ｖ_１及びＶ_２は、絞り要素２０を介して互いに接続され、バネ緩衝装置１０の偏向に対して、密封して閉鎖された２室システムを形成する。より正確には、バネ緩衝装置１０が偏向すると、２つの室Ｖ_１又はＶ_２の一方が縮小され、その一方で、他方の室Ｖ_２又はＶ_１が拡大されるように、２つの本体部分１１及び１２と巻き取りピストン１５とが第１及び第２のロールベローズ１３及び１４と協働する。この場合、巻き取りピストン１５は、２つの室Ｖ_１及びＶ_２を互いに分離するシール要素２１により、第２の本体部分１２の壁を介して長手方向に移動可能に案内される。

バネ緩衝装置１０の偏向を制限するために、２つの運動方向毎に、それぞれの第１及び第２の停止バッファ２２、２３が設けられる。一例として、第１の停止バッファ２２は第２の室Ｖ_２の内部に配置される。それに加えて又はその代わりに、第２の停止バッファ２３は第１の室Ｖ_１の内部に配置される。

２つのロールベローズ１３及び１４の各々はそれぞれの半径Ｒ_１、Ｒ_２を有し、２つのロールベローズ１３及び１４の差ΔＲ_１２＝｜Ｒ_１−Ｒ_２｜は、最終的に、支配する作動圧力に対するバネ緩衝装置１０の負荷容量を規定する。典型的な値はＲ_１≒６０ｍｍであり、Ｒ_２≒４７．５ｍｍである。

バネ緩衝装置１０の曲げ剛性を向上させるために、第１のロールベローズ１３は、第１の本体部分１１と第２の本体部分１２とによって形成された第１の半径方向の間隙２４に取付けられ、第２のロールベローズ１４は、第２の本体部分１２と巻き取りピストン１５とによって形成された第２の半径方向の間隙２５に取付けられる。

図１に示した実施形態の場合、絞り要素２０はバネ緩衝装置１０の外部に配置され、絞り要素２０を介した流れ抵抗は、自動車に組み込まれているアクティブシャシの構成要素としての電気制御線３０を介して、関連する弁ユニットにより調節可能である。

一例として、シール要素２１は、巻き取りピストン１５の横方向運動を補償するために、第２の本体部分１２に配置されたブッシュ３１に半径方向に移動可能に取付けられた環状のシールワッシャである。シール要素２１自体は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ又はテフロン（登録商標））、あるいは摩擦係数の低い同様の耐熱性材料から作製される。

バネ緩衝装置１０は、自動車の本体に関連する支点と車輪キャリアとの間に配置される。したがって、４輪自動車の場合、可撓性の上部軸受３２を介して本体に各々が接続される合計で４つのバネ緩衝装置１０が設けられる。上部軸受３２は、例えばエラストマー軸受又は玉継手である。さらに、車輪キャリアに向かって方向付けられたバネ緩衝装置１０の端部には、カルダン式で軟質のエラストマー軸受又はそれに対応する玉継手が設けられる。

図２は、絞り要素２０が巻き取りピストン１５の構造構成要素であるという点で、図１に示したバネ緩衝装置とは異なる本発明による自動車用のバネ緩衝装置の第２の実施形態を示している。この場合、巻き取りピストン１５は、第１の室Ｖ_１と第２の室Ｖ_２とを接続する貫通路３３を有し、絞り要素２０は、第１の室Ｖ_１の領域の前記貫通路３３の入口開口部又は出口開口部に配置される。

図３は、本発明によるバネ緩衝装置の第３の実施形態を示している。この実施形態は、本例で第２の室Ｖ_２の領域に配置される絞り要素２０の構造においてのみ、図２に示した実施形態とは異なる。同じ方向に方向付けられたロールベローズ１３及び１４は「入れ子式」構造であるため、図示したバネ緩衝装置１０は特にコンパクトな構造のものである。

図４は、バネ緩衝装置１０に作用する曲げモーメントが非臨界値に制限されるように、巻き取りピストン１５が追加の滑り軸受４０及び４１により第２の本体部分１２に対して支持されるという点で、図３に示した実施形態とは異なる本発明によるバネ緩衝装置の別の実施形態を示している。

一例として、第１の滑り軸受４０はブッシュ３１の領域に配置され、これに対して、第２の滑り軸受４１は、第１の滑り軸受４０から離間して、巻き取りピストン１５に形成された延長片４２に配置され、この延長片４２は、第２の本体部分１２に接続された支柱４３の内部の第２の滑り軸受４１によって長手方向に移動可能に案内される。

過剰な軸受の曲げモーメントが第１の本体部分１１と第２の本体部分１２との間に発生しない通常の作動状態において、第１の滑り軸受４０と巻き取りピストン１５の外部との間の又は第２の滑り軸受４１と支柱４３の内部との間の摩擦接触がなくされるように、スライドブッシュの形態の滑り軸受４０及び４１の遊びが寸法決めされる。すなわち、通常の作動状態では、２つの滑り軸受４０及び４１は効果を及ぼさず、したがって、このような状態下では、バネ緩衝装置１０の応答挙動に対する影響を及ぼさない。

バネ緩衝装置の外部に配置された絞り要素を有する本発明によるバネ緩衝装置の第１の実施形態の断面図である。 絞り要素が巻き取りピストンの構成要素としてバネ緩衝装置の第１の室の領域に配置される本発明によるバネ緩衝装置の第２の実施形態の断面図である。 絞り要素が巻き取りピストンの構成要素としてバネ緩衝装置の第２の室の領域に配置される本発明によるバネ緩衝装置の第３の実施形態の断面図である。 バネ緩衝装置に作用する曲げモーメントを制限するための複数の滑り軸受が設けられる本発明によるバネ緩衝装置の第４の実施形態の断面図である。

Claims (11)

1. 第１の本体部分（１１）と第２の本体部分（１２）とを有する自動車用のバネ緩衝装置であって、前記第１の本体部分（１１）が第１のロールベローズ（１３）によって前記第２の本体部分（１２）と共に第１の可変室（Ｖ_１）を形成し、前記第２の本体部分（１２）が第２のロールベローズ（１４）によって、前記第１の本体部分（１１）に接続された巻き取りピストン（１５）と共に第２の可変室（Ｖ_２）を形成し、前記２つのロールベローズ（１３、１４）が、回転運動中に２つの前記本体部分（１１、１２）の及び前記巻き取りピストン（１５）の横輪郭によって半径方向に案内されるように配置され、前記２つの室（Ｖ_１、Ｖ_２）が、絞り要素（２０）を介して互いに接続され、前記バネ緩衝装置（１０）の偏向に対して、密封して閉鎖された２室システムを形成するバネ緩衝装置において、
   前記巻き取りピストン（１５）がシール要素（２１）により前記第２の本体部分（１２）を長手方向に移動可能に案内されることを特徴とするバネ緩衝装置。
2. 前記絞り要素（２０）が前記バネ緩衝装置（１０）の外部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
3. 前記絞り要素（２０）が前記巻き取りピストン（１５）の要素として構成されることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
4. 前記絞り要素（２０）を介した流れ抵抗が電気的に調節可能であることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
5. 前記シール要素（２１）が半径方向に移動可能に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
6. 前記偏向を制限するための停止バッファ（２２、２３）が前記第１及び／又は第２の室（Ｖ_１、Ｖ_２）の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
7. 前記第１及び第２のロールベローズ（１３、１４）が、前記第１及び第２の本体部分（１１、１２）と前記巻き取りピストン（１５）とによって形成されたそれぞれの半径方向の間隙（２４、２５）に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
8. 前記バネ緩衝装置（１０）が偏向すると、前記２つの室（Ｖ_１、Ｖ_２）の一方が縮小され、その一方で、他方の室（Ｖ_２、Ｖ_１）が拡大されることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
9. 前記第１の本体部分（１１）が可撓性の上部軸受（３２）によって自動車の本体に接続されることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
10. 前記巻き取りピストン（１５）が１つ以上の滑り軸受（４０、４１）により前記第２の本体部分（１２）に対して支持されることを特徴とする請求項１に記載のバネ緩衝装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のバネ緩衝装置（１０）を有すること特徴とする自動車。

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