JP2010071378A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

【課題】構造の見直しと工夫により、板状支持部の表面に配される車体フレームの相対的な位置が種々に変更されることがあっても、板状支持部の板厚変更が必要最小限度で済む或いは不要として、生産設備コストや製品重量増加等の不都合を抑制又は解消し得るよう、改善された空気ばねを提供する。
【解決手段】車体側となる板状支持部１と、車輪側となる被支持部２と、これら両者１，２に亘って気密接合されるダイヤフラム３とを有して成る空気ばねにおいて、板状支持部１の表面１Ｂに横切り配置される車体フレームＦに対する取付手段５が板状支持部１に設けられており、板状支持部１には車体フレームＦの端部ラインＬを跨ぐ状態の凹溝１２が一体的に形成されるとともに、凹溝１２を埋める充填材１３が設けられている。
【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（車両用空気ばね）に係り、詳しくは、車体側となる板状支持部と、車輪側となる被支持部と、これら両者に亘って気密接合されるダイヤフラムとを有して成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ように、上部円板（板状支持部）と、筒状のダイヤフラムと、ピストン（被支持部）とを備え、ダイヤフラムの弾性変形に伴ってその下端部側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る構造のものが知られている。また、特許文献２において開示されるように、外筒（板状支持部）と、内筒（被支持部）と、これら両者に亘って気密に配備されるダイヤフラムとを有して成る構造のものも知られている。

例えば、前記前者の構造の空気ばねをトラックやバス等の車両に適用する場合、一般的には、車輪側の部材にピストンが載り、かつ、上部円板に車体フレームが載る状態で実機に組み込まれる。その場合、従来では、図６に示すように、空気ばねＡと車体フレームＦとの関係は、断面がコ字状の主フレーム部材２１の左右中心（左右寸法上の中心）Ｘが、平面視で円板状の板状支持部３１の中心Ｐに合致する状態で相対配置されており、例えば、主フレーム部材２１の下横壁２１Ａと板状支持部３１とが、仮想線で示すようなボルト・ナット３０を用いて連結一体化されている。

つまり、車体フレームＦは、板状支持部３１に対して寸法的に左右対称又はほぼ対称となる状態で相対配置されており、空気ばねＡと車体フレームＦ、即ち板状支持部３１と主フレーム部材２１とは、上下荷重が板状支持部３１の全体に亘って広く、かつ、左右均等的に作用するようになっており、支持強度的にはバランスの取れた配置構造となっていた。尚、図６において、３３は筒状のダイヤフラム、３２はピストンである。

トラックの機種や大きさ、或いは車体構造の仕様変更等によっては、主フレーム部材が必ずしも板状支持部の左右中央に通らないことがある。即ち、図５に示す比較例のように、断面がコ字状の主フレーム部材２１が、空気ばねＡの中心Ｐに対して左右方向に（図５では車体左右方向で内側に）偏って配置されるような場合である。この場合には、主フレーム部材２１の縦壁部２１Ｂと板状支持部３１とに跨ってボルト止め等の手段で連結される断面Ｌ字形の補強プレート３５を設け、その補強プレート３５を介して主フレーム部材２１と板状支持部３１とを連結一体化する構造とすることが多い。

図５に示す偏心構造のものでは、曲線走行等の横方向の力が作用した場合等には、板状支持部３１の左右中央部位付近（ブラケット３５の立壁部３７と縦壁部２１Ｂとが合わさる部分の位置）に曲げモーメントが作用し、また補強プレート３５からも荷重が伝わるので、平板状の板状支持部３１には、図６に示す構造の場合に比べて大きな荷重（曲げ荷重）が作用し易い。従って、その対策としては、図５に示すように板状支持部３１の板厚を、図６に示す板状支持部３１の板厚よりも厚くする手段が採られていた。
特開２００７−１０７６６５号公報 特開２００６−３２９２８０号公報

車両用空気ばねにおいては、図５，６に示すように、板状支持部３１の外周部にダイヤフラム３３の上端周部をカシメ（加締）て気密に接合させる構造が採られているが、板状支持部３１を鋼板プレスによる板金材で形成する場合では、上述のように車体構造都合等によって板状支持部３１の板厚が変わることによる問題があった。それは、板厚が変わることでカーリング部３１Ａ部位をも含むプレスの金型、並びにダイヤフラム３３の小径ビード部３３Ａも変更しなければならず、型費等の設備コスト、ひいては製品コストが嵩む原因になるとともに、生産設備やその管理項目が増える煩わしさもあった。また、板状支持部３１の板厚増加により、重量や材料費が増える点でも芳しくない。

本発明の目的は、構造の見直しと工夫により、板状支持部の表面に配される車体フレームの相対的な位置が種々に変更されることがあっても、板状支持部の板厚変更が必要最小限度で済む或いは不要として、生産設備コストや製品重量増加等の不都合を抑制又は解消し得るよう、改善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、車体側となる板状支持部１と、車輪側となる被支持部２と、これら両者１，２に亘って気密接合されるダイヤフラム３とを有して成る空気ばねにおいて、
前記板状支持部１の表面１Ｂに横切り配置される車体フレームＦに対する取付手段５が前記板状支持部１に設けられており、前記板状支持部１には前記車体フレームＦの端部ラインＬを跨ぐ状態の凹溝１２が一体的に形成されるとともに、前記凹溝１２を埋める充填材１３が設けら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、前記取付手段５が水平方向に長い長尺状の前記車体フレームＦの縦側面９ｂと前記板状支持部１の表面１Ｂとに亘って設けられており、前記凹溝１２が前記車体フレームＦにおける前記取付手段５が存在しない側の端部ラインＬを跨いで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又は２に記載の空気ばねにおいて、前記凹溝１２が平面視でドーナツ状を呈するように形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、前記充填材１３が弾性を有する材料製であることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の空気ばねにおいて、前記凹溝１２が径内側に垂直又はほぼ垂直に切立った内側周面１２Ａを有する円環状のものであって、リング状で弾性を有する前記充填材１３が、これを拡径させることで前記凹溝１２に装着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、板状支持部には車体フレームの端部ラインを跨ぐ状態の凹溝が一体的に形成されているから、車体フレームが板状支持部の車体左右方向に偏った位置を横切る構造により、横揺れや曲線走行等によって端部ラインにおいて生じる曲げモーメントや、それによって取付手段を介して作用する曲げ荷重に十分に耐える強度・剛性が板状支持部に備わるようになる。凹溝による強度や剛性のアップにより、板状支持部の板厚を増すこと無く従来通りの厚みで耐えることが可能になるから、機種や仕様によって板厚を変える必要が無くなる。従って、前述したような金型等の追加設定による型費の増加、並びに生産設備に関する管理費の増加がないようになるとともに、製品としての重量増加も殆ど生じないようになる。

その結果、構造の見直しと工夫により、板状支持部の表面に配される車体フレームの相対的な位置が種々に変更されることがあっても、板状支持部の板厚増加を伴う変更が不要となり、生産設備コストや製品重量増加等の不都合を抑制又は解消し得るよう、改善された空気ばねを提供することができる。また、そのための手段である凹溝が充填材で埋められているから、雨水や泥土、ゴミ等が凹溝に滞留してしまうことが防止され、早期の板状支持部の錆付きや腐食が生じ難くなって耐久性が改善される利点もある。

請求項２の発明によれば、取付手段の無い側の端部ラインを跨ぐ凹溝とされているから、板状支持部における取付手段が配備される箇所には凹溝がまず及ばないように構成でき、凹溝を設けるが故に取付手段が板状支持部に設けられる構造の複雑化（取付面が凹凸して固定し難い等）を招来しないという好ましい効果が得られる。

請求項３の発明によれば、凹溝が平面視でドーナツ形とされているので、板状支持部を満遍なく強度アップすることが可能であり、車体フレームの設け方如何によらずに、請求項１や２の発明による前記効果が得られるという利点がある。

請求項４の発明によれば、充填材が弾性を有する材料製であるから、車体フレームと板状支持部とが擦れたり軋んだりすることに起因する騒音の減衰や制振作用が発揮可能となる付随効果がある。

請求項５の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、充填材が自身の持つ弾性によって凹溝内に装備される状態を維持可能となり、接着剤等の抜け止め手段を用いることなく安定して充填材を凹溝に装備及び維持できる利点がある。

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による空気ばねを示す断面図、図２は図１の空気ばねの要部の平面図、図３は凹溝と充填材とを示す要部の分解断面図、図４は凹溝と充填材との別構造を示す要部の分解断面図である。

〔実施例１〕
トラック用等の空気ばねＡは、図１，図２に示すように、車体側となるアッパープレート（板状支持部の一例）１と、車輪側となるピストン（被支持部の一例）２と、これら両者１，２に亘って気密接合されるダイヤフラム３とを有して構成されている。ピストン２の上端部には筒状ゴム膜のダイヤフラム３が気密接合されるとともに、ダイヤフラム３の弾性変形に伴ってピストン側端部側が折り返されて成る裏返し筒部分３Ｃを転動案内可能な外周面２ｂがピストン２に形成されている。尚、図１，２においては、矢印イが車体の左右方向で内側方向を、かつ、矢印ロが外側方向を夫々示している。

より具体的には、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と、その縦向きの軸心Ｐを有するダイヤフラム１３の上端に形成される大径ビード部３Ａにカシメ固定される円板状のアッパープレート１と、ダイヤフラム３の下端に形成される小径ビード部３Ｂに密嵌されるピストン２とを備えて空気ばねＡが構成されている。アッパープレート１は、これを車体フレームＦを構成する主フレーム部材９に取付固定するための取付板であるブラケット（取付手段の一例）５と、ダイヤフラム３内への空気給排用のエア給排筒４とを備えている。エア給排筒４は、アッパープレート１に貫通溶接して気密に固着されており、第１内部空間Ｓ１に通じる空気給排用孔４ａを有している。

ピストン２は、ダイヤフラム３の下側端部が外嵌装着される小径の嵌合筒部２Ａ、及びダイヤフラム３の下側が内側に折り返された部分である裏返し筒部分３Ｃが被さる直胴状の主筒部２Ｂを有して成っており、ダイヤフラム３と共通の軸心Ｐを有している。主筒部２Ｂと、これより小径で上方に配される嵌合筒部２Ａとはプレス成形によって一体的に構成されており、嵌合筒部２Ａと主筒部２Ｂとは環状段差面２Ｃを介して繋がっている。尚、２Ｄは、小径ビード部３Ｂの上方抜出しが生じ難いように規制するハンブである。このように、ダイヤフラム３がピストン２に被さるように押し込まれており、主筒部２Ｂの外周面２ｂがその裏返し筒部分３Ｃを転動案内可能に構成されている。

また、嵌合筒部２Ａの上面には大円孔６が形成されており、この大円孔６を介してピストン３の内部である第２内部空間Ｓ２と第１空間Ｓ１とが連通される。７は、ピストン３の底を覆う底板であり、その底板７がボルト８等を用いて車輪側の部材例であるサスペンションビーム（図示省略）に連結されている。アッパープレート１の外周端は、大径ビード部３Ａをカシメ（加締）固定すべく、下側に折り曲げて折り返す加工が施されて成るカーリング部１Ａに形成されており、それによってダイヤフラム３とアッパープレート１とが気密に接合されている。

断面Ｌ字状（コ字状でも良い）の主フレーム部材９（Ｆ）は、図１，２に示すように、下横壁部９Ａと縦壁部９Ｂとを有するとともに、軸心Ｐを通る前後向き支点Ｘと平行に前後方向に延びる状態に形成されている。車体左右方向で外側に向く縦壁部９Ｂの外面である縦側面９ｂが空気ばねＡの軸心Ｐを左右方向で外側に大きく越え、かつ、下横壁部９Ａの内端面９ａが軸心Ｐの少し内側に位置するように、大きく外側に偏心されて空気ばねＡに相対配置されている。

ブラケット５は、主フレーム部材９の縦側面９ｂに沿う状態で縦壁部９Ｂにその孔１０ｈを介して図外のボルト・ナット等を用いて固定される立壁部１０と、この立壁部１０の前端及び／又は後端から屈曲形成される補強壁部１１とを有する板金部材で構成され、アッパープレート１の上面１Ｂに溶着等によって固定されている。ブラケット５は、平面視において軸心Ｐを通る左右向き支点Ｙに対して前後対象となる形状であり、その左右方向の反対側における左右向き支点Ｙ上にエア給排筒４が配置されている。

つまり、ブラケット５が、前後の水平方向に長い長尺状の主フレーム部材９の縦側面９ｂとアッパープレート１の表面１Ｂとに亘って設けられており、平面視でドーナツ形の凹溝１２が主フレーム部材９におけるブラケット５が存在しない側の端部ラインＬ（後述）を跨ぐという構成である。

そして、図１〜図３に示すように、アッパープレート１には、主フレーム部材１におけるブラケット５が存在しない側の端部ラインＬを跨ぐように、平面視で正円環状のドーナツ形を呈する凹溝１２が一体的に形成され、かつ、その凹溝１２を埋める充填材１３が設けられている。凹溝１２は、アッパープレート１のプレス成形時に一体形成されており、丁度軸心Ｐを中心とするアッパープレート１と同心状で、かつ、約半分の径を持つ状態に構成されている。

図３に示すように、溝内周面１２ａと溝外周面１２ｂとが互いに線対称形状を示して略お碗形の断面形状を持つ凹溝１２には、同様な断面形状及び大きさを有するゴム製の充填材１３が嵌められ、かつ、接着等によって凹溝１２が埋まる状態に装備される。凹溝１２に装着された充填材１３の上面１３ａは、アッパープレート上面１Ｂと同一面となるように構成されている。尚、弾性を持つゴム製充填材１３を、その上面１３ａが凹溝１２への装着時に若干アッパープレート上面１Ｂより上に出る構成として、主フレーム部材９との上下間に充填材１３を圧縮状態で介装させるようにしても良い。

アッパープレート１に対して主フレーム部材９が左右方向で外側に偏って配置されているので、左右中心位置が合致されている場合に比べて、アッパープレート１における端部ラインＬに作用する曲げモーメントが大きくなり、場合によってはその端部ラインＬの箇所でアッパープレート１が曲げ変形するおそれが出てくる。そこで、端部ラインＬを跨ぐ凹溝１２を形成することにより、主フレーム部材９をアッパープレート１上に設けることを妨げることなく、また重量増を招くことなくアッパープレート１の強度や剛性が改善され、増大される曲げモーメントにも耐えるアッパープレート１を持つ空気ばねＡが実現されている。

凹溝１２のままでは、雨水、泥土、ゴミ等が凹溝１２内に溜り、早期の錆付きや腐食が起り易くなるので、充填材１３を設けて凹溝１２を埋めることにより、前記水等の堆積を未然に防止できて早期の錆付きや腐食が生じないようになっている。また、充填材１３がゴム製である（円環状ゴムシート）から、主フレーム部材９とアッパープレート１とが擦れたり軋んだりすることに起因する騒音の減衰作用、或いは制振作用が発揮可能となる付随効果もある。

〔実施例２〕
実施例２による空気ばねＡは、図４に示すように、凹溝１２と充填材１３の形状が異なる以外は実施例１のものと同様である。つまり、図４に示すように、垂直に切立った溝内周面（内側周面の一例）１２Ａと、上拡がりとなるように傾斜する溝外周面１２ｂと、水平な溝底面１２Ｃとを有する径内外で非対称な断面形状を有する凹溝１２がアッパープレート１に形成されている。

ゴム製で円環状の充填材１３は、垂直な内周面１３Ａを有して凹溝１２と同様な断面形状を有するものの、その径は凹溝１２の径より幾分小さく設定されている。従って、凹溝１２へ装着するには、充填材１３を径外側に引張って拡径させながら凹溝１２に入れ込むと、径内側に戻ろうとする充填材１３の弾性復元力によって内周面１３Ａが溝内周面１２Ａを締め付けるので、接着剤等による抜け止め手段を用いることなく凹溝１２に充填材１３を係止装着させることが可能となる利点がある。

〔別実施例〕
充填材１３としてはシリコーンシートでも良く、また、凹溝１２の形状は、平面視で端部ラインＬを跨ぐ左右何れか向きコ字形状を呈するものでも良い。また、ブラケット５に代表される取付手段とは、主フレーム部材から延設されるブラケットを螺着すべく、アッパープレートに植設されるボルトも含む概念である。

実施例１による空気ばねを示す断面図 図１の空気ばねの要部の平面図 凹溝と充填材とを示す要部の分解断面図 空気ばねの凹溝と充填材とを示す要部の分解断面図（実施例２） 比較例の空気ばねを示す断面図 従来の空気ばねを示す断面図

符号の説明

１ 板状支持部
１Ｂ 表面
２ 被支持部
３ ダイヤフラム
５ 取付手段
９ｂ 縦側面
１２ 凹溝
１２Ａ 内側周面
１３ 充填材
Ｆ 車体フレーム
Ｌ 端部ライン

Claims (5)

1. 車体側となる板状支持部と、車輪側となる被支持部と、これら両者に亘って気密接合されるダイヤフラムとを有して成る空気ばねであって、
   前記板状支持部の表面に横切り配置される車体フレームに対する取付手段が前記板状支持部に設けられており、前記板状支持部には前記車体フレームの端部ラインを跨ぐ状態の凹溝が一体的に形成されるとともに、前記凹溝を埋める充填材が設けられている空気ばね。
2. 前記取付手段が水平方向に長い長尺状の前記車体フレームの縦側面と前記板状支持部の表面とに亘って設けられており、前記凹溝が前記車体フレームにおける前記取付手段が存在しない側の端部ラインを跨いでいる請求項１に記載の空気ばね。
3. 前記凹溝が平面視でドーナツ状を呈するように形成されている請求項１又は２に記載の空気ばね。
4. 前記充填材が弾性を有する材料製である請求項１〜３の何れか一項に記載の空気ばね。
5. 前記凹溝が径内側に垂直又はほぼ垂直に切立った内側周面を有する円環状のものであって、リング状で弾性を有する前記充填材が、これを拡径させることで前記凹溝に装着されている請求項４に記載の空気ばね。

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