JP2013044384A - エアばね付きダンパ - Google Patents

Abstract

【課題】 エアばね付きダンパの改良に関する。
【解決手段】 シリンダ１とロッド２とを備えたダンパ本体Ｄ１と、筒状に形成されてこのダンパ本体Ｄ１の外周にエア室Ｇを形成するダイヤフラム５と、シリンダ１の端部に固定されてシリンダ１内とエア室Ｇを区画するシール部材６とを備え、このシール部材６が、環状のインサート部材６０と、インサート部材６０の内周エア室側に配置されロッド２外周面に摺接するダストシールリップ６１と、インサート部材６０の内周シリンダ側に配置され上記ロッド２外周面に摺接するオイルシールリップ６２とを備え、ダストシールリップ６１とオイルシールリップ６２との間に空間Ａが形成されるエアばね付きダンパＤにおいて、インサート部材６０が多孔質体からなり、このインサート部材６０を介してエア室Ｇと空間Ａとが連通される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、エアばね付きダンパの改良に関する。

一般的に、車両においては、車体と車軸との間に懸架ばねと称される車体を弾性支持するばねが介装されている。また、大型トラックのように運転室（キャビン）がシャーシ上に弾性支持されるものにあっては、キャビンとシャーシとの間にばねが介装されるものがある。

これらのばねは、車両走行中における路面の凹凸による車輪振動の車体あるいはキャビンへの伝達を妨げるようになっているが、ばねだけでは振動を減衰させることができず、また、振動周波数によっては共振してしまうため、これに並列してダンパを設置するようにしている。

そして、近年では、乗り心地の更なる向上や車高調整を目的としてばねをエアばねとするエアサスペンション等が実用化されており、このようなエアサスペンション等では、ダンパ周りにエア室を設けてダンパとエアばねとを一体化したエアばね付きダンパが広く利用されるに至っている。

上記エアばね付きダンパは、シリンダとこのシリンダ内に挿通されるロッドとを備えたダンパ本体と、このダンパ本体の外周にエア室を形成するダイヤフラムとを備える。

上記ダンパ本体におけるシリンダ内には、ロッドに連結されてシリンダ内に挿入されるピストンによって区画される二つの部屋があり、上記ダンパ本体は、伸縮時にピストンの移動に伴い上記二つの部屋を行き交う作動油に抵抗を与えて減衰力を発生するようになっている。

一方、上記エア室は、内部に気体が充填されており、ダンパ本体の伸縮に伴うエア室の容積変化に応じた弾性反力を生じ、エアばねとして機能する。

また、上記シリンダの端部には、上記シリンダ内とエア室とを区画するシール部材が固定されてなり、図４中６００はこのシール部材を示し、シール部材６００は、環状のインサート部材６０１と、このインサート部材６０１の内周エア室側（図４中上側）に配置されるダストシールリップ６０２と、インサート部材６０１の内周シリンダ１側（図４中下側）に配置されるオイルシールリップ６０３とを備える。

上記ダストシールリップ６０２と上記オイルシールリップ６０３は、環状に形成されてロッド２の外周面に摺接し、上記ダストシールリップ６０２でロッド２外周面に付着した異物を掻き落とし、上記オイルシールリップ６０３でロッド２外周面に付着した作動流体を掻き落としてシリンダ１内を密閉している。

また、上記ダストシールリップ６０２と上記オイルシールリップ６０３は、断面ク字状に配置されており、ダストシールリップ６０２とオイルシールリップ６０３の間に空間Ａが形成される。

そして、上記シール部材６００は大気圧下（約０．１ＭＰａ）で上記シリンダ１に組み付けられるため、上記空間Ａは同じく大気圧（約０．１ＭＰａ）となるが、ダンパ本体の外周に形成される上記エア室は、エアばねとして使用されるため加圧した状態（例えば、０．６ＭＰａ）に設定される。

このため、上記空間Ａと上記エア室の圧力差により、エア室の圧力がダストシールリップ６０２に作用し、ダストシールリップ６０２がロッド２に押し付けられて摩擦力が大きくなる。

また、上記エア室と上記空間Ａは、ロッド２の摺動により次第に等圧になってダストシールリップ６０２の摩擦力が徐々に低下するが、これにより、エアばね付きダンパの特性が経時変化するため、上記エアばね付きダンパを車両に搭載した場合、乗り初めと長く乗った後とで乗り心地が変化する不具合がある。

上記不具合を解決するため、特許文献１に記載のエアばね付きダンパは、上記ダストシールリップ６０２に孔６０２ａを開穿して上記エア室と上記空間Ａとを連通する連通路Ｌとし、上記エア室と上記空間Ａに圧力差を生じさせない構造となっている。

実開平２−１４３５３８号公報

しかしながら、上記従来のエアばね付きダンパにおいては、上記エア室と上記空間Ａに圧力差を生じさせず、エアばね付きダンパの特性を一定にすることが可能となるが、以下の不具合を指摘される虞がある。

第一に、ダストシールリップ６０２がゴム等の弾性体で形成されており、弾性体に孔６０２ａを開穿して連通路Ｌを形成するため、加工の難易度が高い。

第二に、ダストシールリップ６０２に孔６０２ａを開穿しているため、ダストシールリップ６０２の耐久性が低下する虞がある。

そこで、本発明の目的は、エア室と空間に圧力差を生じさせない構造でありながら、従来よりもエア室と空間とを連通するための加工が容易で、ダストシールリップの耐久性の低下を抑制することが可能なエアばね付きダンパを提供することである。

上記課題を解決するための手段は、シリンダとこのシリンダ内に挿通されるロッドとを備えたダンパ本体と、筒状に形成されてこのダンパ本体の外周にエア室を形成するダイヤフラムと、上記シリンダの端部に固定されて上記シリンダ内と上記エア室を区画するシール部材とを備え、このシール部材が、環状のインサート部材と、このインサート部材の内周エア室側に配置され上記ロッド外周面に摺接するダストシールリップと、上記インサート部材の内周シリンダ側に配置され上記ロッド外周面に摺接するオイルシールリップとを備え、上記ダストシールリップと上記オイルシールリップとの間に空間が形成されるエアばね付きダンパにおいて、上記インサート部材が多孔質体からなり、このインサート部材を介して上記エア室と上記空間とが連通されることである。

本発明によれば、インサート部材が多孔質体からなり、このインサート部材を介してエア室と空間とを連通するため、従来のようにダストシールリップに孔を開穿する場合と比較して、エア室と空間に圧力差を生じさせない構造でありながら、エア室と空間とを連通するための加工を容易にすることができ、ダストシールリップの耐久性の低下を抑制することができるようになる。

本発明の一実施の形態に係るエアばね付きダンパを示す縦断面図である。 本発明の一実施の形態に係るエアばね付きダンパのシール部材周辺部を部分的に拡大して示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るエアばね付きダンパのシール部材周辺部を部分的に拡大して示す縦断面図である。 従来の形態に係るエアばね付きダンパのシール部材周辺部を部分的に拡大して示す縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係るエアばね付きダンパについて、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係るエアばね付きダンパDは、シリンダ１とこのシリンダ１内に挿通されるロッド２とを備えたダンパ本体Ｄ１と、このダンパ本体Ｄ１の外周にエア室Ｇを形成するダイヤフラム５とを備える。

また、上記エアばね付きダンパＤは、上記シリンダ１の端部に固定されて上記シリンダ１内と上記エア室Ｇを区画するシール部材６を備え、このシール部材６が図２に示すように、環状のインサート部材６０と、このインサート部材６０の内周エア室Ｇ側（図２中上側）に配置され上記ロッド２外周面に摺接するダストシールリップ６１と、上記インサート部材６０の内周シリンダ１側（図２中下側）に配置され上記ロッド２外周面に摺接するオイルシールリップ６２とを備え、上記ダストシールリップ６１と上記オイルシールリップ６２との間に空間Ａが形成される。

さらに、本発明において、上記インサート部材６０が多孔質体からなり、このインサート部材６０を介して上記エア室Ｇと上記空間Ａとが連通される。

以下、詳細に説明すると、上記エアばね付きダンパＤは、車両における車体と車軸との間に介装されてなり、シリンダ１の図１中下端に取り付けた取り付け部７を図示しない車軸へ連結し、ロッド２を図示しない車体に連結している。

そして、上記エアばね付きダンパＤは、ロッド２とシリンダ１が軸方向に相対移動することにより伸縮し、この伸縮によってダンパ本体Ｄ１が減衰力を発揮して車体振動を抑制するようになっている。

さらに、上記エアばね付きダンパＤは、上記ダンパ本体Ｄ１の外周に設けられたエア室Ｇに気体が充填されていて、このエア室Ｇは、内部圧力によってダンパ本体Ｄ１を伸張方向に附勢するエアばねとして機能し、ダンパ本体Ｄ１の伸縮に伴うエア室Ｇの容積変化に応じた弾性反力を発揮するようになっている。

したがって、本実施の形態のようにエアばね付きダンパＤが車体と車軸との間に介装される場合、エアばね付きダンパＤにおけるエアばねは、ダンパ本体Ｄ１に並列に配置される懸架ばねとして機能することになる。

つづいて、上記ダンパ本体Ｄ１は、周知であるため詳しく図示しないが、上記シリンダ１及び上記ロッド２と、このロッド２の先端に保持されて上記シリンダ１内を作動油が充填される二つの部屋（図示せず）に区画するピストン（図示せず）と、上記シリンダ１のボトム部（図１中下部）内に気室（図示せず）を区画するフリーピストン（図示せず）とを備え、単筒型ダンパを構成する。

そして、上記ダンパ本体Ｄ１は、図示しないが、上記二つの部屋を連通する流路と、この流路を通過する作動油に抵抗を与えるリーフバルブ又はオリフィス等の減衰力発生手段とを備え、ロッド２がシリンダ１内に出没してダンパ本体Ｄ１が伸縮する際に、所定の減衰力を発揮する。

また、上記図示しない気室は、フリーピストンの移動により膨縮して、シリンダ１内に出没するロッド体積分のシリンダ内容積変化を補償する。

また、本実施の形態に係るエアばね付きダンパＤは、上記ダンパ本体Ｄ１における上記シリンダ１に固定されるピストンパイプ３と、上記ダンパ本体Ｄ１における上記ロッド２に固定されるエアチャンバ４とを備えている。

上記ピストンパイプ３は、筒状に形成されてなり、図１中下端の縮径部３０がシリンダ１の外周に溶接固定されている。尚、本実施の形態において、縮径部３０とシリンダ１の溶着部が、シリンダ１における図示しないフリーピストンの摺動部及びピストンの摺動部を避けて配置され、フリーピストン及びピストンの摺動範囲に溶接歪みが生じないようになっている。

さらに、ピストンパイプ３は、側部に給排孔３１を備えており、この給排孔３１は、コンプレッサ（図示せず）から伸びるホース（図示せず）が接続されるようになっている。

尚、図１中には、給排孔３１をプラグ３２にて閉塞しているが、車両に搭載した場合には、プラグ３２を取り除き給排孔３１に上述のホースを取り付けることになる。そして、上記給排孔３１を介してエア室Ｇ内に気体を給排してエア室Ｇ内の圧力を調節することで、エアばねのバネ定数を変更し車高を調節することができる。

一方、上記ロッド２に固定されるエアチャンバ４は、蓋部４０と筒部４１とを備えて有天筒状に形成され、上記蓋部４０に上記ロッド２の図１中上端が固定される。この蓋部４０には、車体への連結が可能な軸部４０ａが設けられており、ロッド２はこの軸部４０ａを介して車体に取り付けられる。

つづいて、ダンパ本体Ｄ１外周にエア室Ｇを形成するダイヤフラム５は、筒状であってその図１中上端となる一端５ａが上記筒部４１外周に固定され、ダイヤフラム５の図１中下側が内側に折り返された状態で他端５ｂがピストンパイプ３の図１中上端部外周に固定される。

上記ダイヤフラム５の一端５ａ及び他端５ｂは、金属バンド８，８で締め付けられ、筒部４１及びピストンパイプ３との間に隙間を生じることなく筒部４１及びピストンパイプ３にそれぞれ強固に固定される。

したがって、本実施の形態において、ダイヤフラム５、ピストンパイプ３及びエアチャンバ４でダンパ本体Ｄ１の外周にエア室Ｇを形成する。

尚、上記ダイヤフラム５の他端５ｂにおける終端５ｃは、ピストンパイプ３の図１中上端より上側に突出させてあり、ダイヤフラム５の他端５ｂは、終端５ｃがピストンパイプ３の上端よりはみ出す余剰をもってピストンパイプ３に固定されている。

したがって、エアばね付きダンパＤが最収縮した際に、ピストンパイプ３が直接エアチャンバ４に干渉せずに、上記ダイヤフラム５の終端５ｃがエアチャンバ４に当接して圧縮されるので、当該最圧縮時にクッション効果を期待することができ、ピストンパイプ３やエアチャンバ４に別途クッションを設けることなく最収縮時の衝撃を緩和することができる。

つづいて、作動油が収容されるシリンダ１内と、気体が収容されるエア室Ｇとを区画するシール部材６は、図２に示すように、環状のインサート部材６０と、このインサート部材６０の内周エア室Ｇ側（図２中上側）に配置され上記ロッド２外周面に摺接するダストシールリップ６１と、上記インサート６０部材の内周シリンダ１側（図２中下側）に配置され上記ロッド２外周面に摺接するオイルシールリップ６２と、上記インサート部材６０の外周シリンダ１側（図２中下側）に配置される外周シール６３とを備える。

上記ダストシールリップ６１、オイルシールリップ６２及び外周シール６３は、それぞれゴム等の弾性素材からなり、環状に形成されるとともに上記インサート部材６０に焼付けにより接着されるが、このとき、インサート部材６０の内周面に接着されるダストシールリップ６１及びオイルシールリップ６２の接着部６１ａ，６２ａでインサート部材６０の内周面全面を塞がないようになっている。

そして、上記ダストシールリップ６１は、ロッド２外周面に付着した異物を掻き落とし、オイルシールリップ６２が傷ついたり作動油中に異物が混入したりすることを防止している。

また、上記オイルシールリップ６２がロッド２外周面に付着した作動油を掻き落としてロッド２外周を塞ぎ、上記外周シール６３がシリンダ１内周面に密着してシリンダ１内周を塞いでいるとともに、インサート部材６０のシリンダ１側面（図２中下面）に接着される上記オイルシールリップ６２と外周シール６３の接着部６２ｂ，６３ｂが連なり、インサート部材６０のシリンダ１側面（図２中下面）を覆うようになっており、作動油はシリンダ１内に密閉される。

さらに、上記ダストシールリップ６１と上記オイルシールリップ６２は、断面ク字状に配置されて内周側の各先端がロッド２外周面に摺接しているため、ダストシールリップ６１とオイルシールリップ６２の間に空間Ａが形成されている。

また、上記インサート部材６０は、焼結体等の多孔質体からなるリングであり、シリンダ１の開口端部たる図２中上端１０を内側に加締めることにより、ロッド２を摺動自在に軸支するロッドガイド９に押し付けられて固定される。

尚、上記多孔質体とは、多数の孔が連続して形成されてスポンジ状となっている固体のことであり、エア室Ｇの圧力がインサート部材６０を介して空間Ａに作用することが可能であればよい。

次に、本実施の形態のエアばね付きダンパＤの作用効果について説明する。本実施の形態のエアばね付きダンパＤは、インサート部材６０が多孔質体からなるため、エアばね付きダンパＤの組み立て初期からエア室Ｇ内と空間Ａ内を等圧にして、エアばね付きダンパＤの特性を一定にすることが可能となる。

したがって、車両の乗り初めと長く乗った後とで乗り心地が変化することがなく、車両の乗り心地の経時変化を防いで、乗り心地を安定化することが可能となる。

また、本実施の形態においては、インサート部材６０を多孔質体とすればよく、従来の形態のようにゴム等の弾性素材からなるダストシールリップ６０２に孔６０２ａを開穿して連通路Ｌとする場合と比較してエア室Ｇと空間Ａとを連通するための加工を容易にすることができる。

さらに、本実施の形態においては、従来の形態のようにダストシールリップ６０２に孔６０２ａを開穿して連通路Ｌを形成する必要がないことから、ダストシールリップ６１の耐久性の低下を抑制することができるようになる。

また、本実施の形態においては、インサート部材６０のシリンダ１側面（図２中下面）をオイルシールリップ６２と外周リップ６３とで覆うため、インサート部材６０を介してシリンダ１内の作動油がシリンダ１外に漏れることがない。

次に、本発明の他の実施の形態に係るエアばね付きダンパについて説明する。本実施の形態のエアばね付きダンパは、シール部材６の構造のみが一実施の形態と異なり、シール部材６以外の構成は一実施の形態と共通である。したがって、一実施の形態と共通の構成については、同一符合を付するのみとして詳細な説明を省略する。

本実施の形態におけるシール部材６は、図３に示すように一実施の形態と同様に、多孔質体からなるインサート部材６０、ダストシールリップ６１、オイルシールリップ６２及び外周シール６３を備えて構成されるが、さらにインサート部材６０に重ね合わせて配置されるシリンダ側部材６０Ａを備える。

このシリンダ側部材６０Ａは、環板状に形成されて上記インサート部材６０のシリンダ１側（図３中下側）に重なる受け板部６４と、この受け板部６４の外周からエア室Ｇ側（図３中上側）に起立する支持板部６５とからなる。

そして、上記インサート部材６０に上記ダストシールリップ６１が接着され、上記受け板部６４にオイルシールリップ６２と外周シール６３が接着されるが、このとき、インサート部材６０の内周面に接着されるダストシールリップ６１の接着部６１ａでインサート部材６０の内周面全面を塞がないようになっている。

一方、上記シリンダ側部材６０Ａには、上記オイルシールリップ６２および外周シール６３が接着されており、シリンダ１内の作動油がこのシリンダ側部材６０Ａよりも図３中上側に漏れないようになっている。

尚、シリンダ側部材６０Ａにおける支持板部６５の高さは、インサート部材６０とシリンダ側部材６０Ａとを重ねたとき、インサート部材６０を超えない高さに設定されており、シリンダ側部材６０Ａは、シリンダ１の上端１０を加締めたとき、インサート部材６０とともにロッドガイド９上に固定される。

したがって、本実施の形態においても、一実施の形態と同様に、インサート部材６０が多孔質体からなるため、従来の形態のようにゴム等の弾性素材からなるダストシールリップ６０２に孔６０２ａを開穿して連通路Ｌとする場合と比較してエア室Ｇと空間Ａとを連通するための加工が容易である。

さらに、本実施の形態においても、一実施の形態と同様に、ダストシールリップ６１に孔を開穿して連通路Ｌを形成する必要がないことから、従来の形態のようにダストシールリプ６１の耐久性を低下させることがない。

また、本実施の形態においては、シール部材６がシリンダ側部材６０Ａを備え、このシリンダ側部材６０Ａにオイルシールリップ６２及び外周シール６３を接着するため、インサート部材６０のシリンダ１側面（図３中下面）へ接着するオイルシールリップ６２と外周シール６３の接着部を一実施の形態と比較して小さくすることが可能となる。

また、上記構成を備えることにより、一実施の形態のようにオイルシールリップ６２と外周シール６３でインサート部材６０のシリンダ１側面（図３中下面）を確実に覆う必要がなく、一実施の形態と比較してシリンダ１内の作動油がシリンダ１外に漏れ出すことを容易に防止することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

例えば、上記実施の形態において、エアばね付きダンパＤが車体と車軸の間に介装されるとしたが、車両のシャーシとキャビンとの間に介装されるとしても、別の場所に設けられるとしても良い。

また、上記実施の形態において、ダンパ本体Ｄ１が単筒型ダンパを構成するとしたが、ダンパ本体Ｄ１がシリンダ１の外側に同軸に配置される外筒を有し、この外筒とシリンダ１との間に体積補償用のリザーバを形成する複筒型ダンパを構成するとしても良い。

尚、この場合においては、外筒を上記ピストンパイプ３として利用し、この外筒にダイヤフラム５の他端５ｂを固定することが可能である。

また、上記実施の形態において、エア室Ｇ内に気体を給排して車高調整やバネ定数の変更をするとしたが、車高調整やバネ定数の変更が不要の場合には、給排孔３１をコンプレッサに接続せず、プラグ３２で閉塞した状態でエアばね付きダンパＤを使用するとしても良い。

Ａ 空間
Ｄ エアばね付きダンパ
Ｄ１ ダンパ本体
Ｌ 流路
１ シリンダ
２ ロッド
３ ピストンパイプ
４ エアチャンバ
５ ダイヤフラム
６ シール部材
７ 取り付け部
８ 金属バンド
９ ロッドガイド
６０，６００ インサート部材
６０Ａ シリンダ側部材
６１，６０２ ダストシールリップ
６１ａ，６２ａ，６２ｂ，６３ｂ 接着部
６２，６０３ オイルシールリップ
６３ 外周シール
６４ 受け板部
６５ 支持板部
６０２ａ 孔

Claims (3)

1. シリンダとこのシリンダ内に挿通されるロッドとを備えたダンパ本体と、筒状に形成されてこのダンパ本体の外周にエア室を形成するダイヤフラムと、上記シリンダの端部に固定されて上記シリンダ内と上記エア室を区画するシール部材とを備え、
   このシール部材が、環状のインサート部材と、このインサート部材の内周エア室側に配置され上記ロッド外周面に摺接するダストシールリップと、上記インサート部材の内周シリンダ側に配置され上記ロッド外周面に摺接するオイルシールリップとを備え、上記ダストシールリップと上記オイルシールリップとの間に空間が形成されるエアばね付きダンパにおいて、
   上記インサート部材が多孔質体からなり、このインサート部材を介して上記エア室と上記空間とが連通されることを特徴とするエアばね付きダンパ。
2. 上記シール部材は、環板状に形成されて上記インサート部材のシリンダ側に重なる受け板部と、この受け板部の外周からエア室側に起立する支持板部とからなるシリンダ側部材を備えてなり、
   上記インサート部材に上記ダストシールリップが接着され、上記受け板部に上記オイルシールリップが接着されるとともに、上記受け板部の外周シリンダ側に上記シリンダの内周面に密着する外周シールが接着されることを特徴とする請求項１に記載のエアばね付きダンパ。
3. 上記インサート部材に上記ダストシールリップと上記オイルシールリップが接着されるとともに、上記インサート部材の外周シリンダ側に上記シリンダの内周面に密着する外周シールが上記オイルシールリップと連なって接着されてなり、
   上記オイルシールリップと上記外周シールとで上記インサート部材のシリンダ側面を覆うことを特徴とする請求項１に記載のエアばね付きダンパ。

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