JP2017502220A - 空気ばね部品 - Google Patents

Abstract

本発明は、不活性雰囲気中で互いに接合される対応する接合領域（３６、５０、１４２）を有する少なくとも２つの部品を備える空気ばね部品（１４、１０４）、特にロールピストン（１１０）、或いは、ロールピストンまたは空気ばねポット（１６）のための補助容量コンテナ（１０８）に関する。

Description

本発明は空気ばね部品に関し、特に、ロールピストン、或いは、ロールピストンまたは空気ばねポットのための補助容量コンテナに関する。

空気ばねは、互いに対して動くことができる２つの車両部品を緩衝し、また、車両の高さを修正するために使用される。一般的な空気ばねは、ゴムから作られる空気が充填された空気ばねベローズを有し、空気が充填された空気ばねベローズは、上側閉鎖要素およびロールピストンによって気密閉鎖される。閉鎖要素およびロールピストンは、空気ばね部品とも称される。負荷を受けると、空気ばねベローズは、ロールピストンの外面に沿って伸縮する。ロールピストンはさらに、空気ばねを車両部品に取り付けるのに使用される。

空気ばねのばね作用は、空気の圧縮性に基づく。したがって、ばねの硬さは、封入されている空気の体積およびその圧力に応じて決まる。高さは、空気量を変更することによって設定することができる。

空気ばねの特性は、利用可能な容量を拡大することによって達成することができる。容量の拡大は、一般的に、対応するサイズの空気ばね部品を作製することによって達成することができる。空気ばね部品のために利用可能な設置空間は制限されていることが多いため、空気ばね部品は、容量を有効利用するために、複数の部品において具現化されなければならないことが多い。

さらに、空気ばね部品の複数部品構成は、単純に製造上の理由から必要である。これは、空気ばね部品が今日、一般的に、重量および費用の理由から射出成形または遠心成形によってプラスチックから製造されているためである。しかしながら、プラスチックから製造されるロールピストンの剛性および耐荷重性を増大させるために、内部補強リブが必要とされることが多い。その場合、単一部品として製造される空気ばね部品では、形成される凹角が、型からの取り外しをほとんどの場合完全に不可能にするか、または、可能であっても困難を伴うことになる。それゆえ、空気ばね部品の複数部品構成が必要とされる。

しかしながら、２部品または多部品構成には、損失を防止するように個々の部品を封止および接続するために、特別な設計方策がとられなければならないという欠点がある。特に、空気ばねの正確な動作を保証するために、２つの個々の部品の間の接合に十分な気密性があることを保証するために、注意を払わなければならない。

それゆえ、本発明の根底にある目的は、複数の部品から成るにもかかわらず、十分な気密性、部品強度、温度安定性および耐老化性を有し、同時に、生産するのに経済的である空気ばね部品、特に、加圧空気ばね部品を提供することである。

この目的を達成するために、請求項１の特徴を有する空気ばね部品が提供される。

本発明による空気ばね部品の好ましい態様は、従属請求項の主題を形成する。

本発明による空気ばね部品は、対応する接合領域を有する少なくとも２つの部品を備え、接合領域は、不活性雰囲気中で溶着で互いに接続される。溶着は、好ましくは、溶接継ぎ目の形成を含む。２つの部品を不活性雰囲気中で溶着で接続することによって、接合領域において十分な気密性、強度、温度安定性および耐老化性を有する複数の部品から成る加圧空気ばね部品を製造することが可能である。さらに、不活性雰囲気中で溶着で接続することによって、接合領域内でまたは接続点において多大な設計自由度が確保される。接合領域は、部品の外周上、特に端部と、部品の内部の両方に配置することができる。さらに、接合領域は、平坦な構成とすることができるが、三次元構成を有してもよい。さらに、接合前に接合領域を仕上げ加工する必要がないことが好ましい。加えて、不活性雰囲気は、接合されるべき領域の酸化および／または反応が阻害されるため、接合領域の汚染に対する保護をもたらす。結果として、溶接継ぎ目は高い強度および気密性を有する。

好ましい態様において、溶着は、接合領域を不活性雰囲気中で加熱および／または溶融し、その後、ともに圧着することによって達成される。この工程の間に溶接継ぎ目が形成されることが好ましい。不活性雰囲気として窒素を使用することが好ましい。不活性雰囲気が、筐体内で生成されることがさらに好ましい。

接合領域はさらに、熱風溶接によって互いに接続することができる。熱風溶接によって、プラスチック、特にガラス繊維強化プラスチックから作られる部品を、気密性、部品強度、温度安定性および／または耐老化性のような、加圧空気ばね部品に対する要件が満たされるように、溶着で接続することができる。熱風溶接において、接合されるべき２つの部品、特にそれらの接合領域が、高温ガスによって加熱および／もしくは溶融または可塑化され、その後、圧力下で接合される。熱風溶接の場合、加熱または可塑化は、高温ガスによって接触することなく行われる。ここで、高温ガスが不活性雰囲気を形成することが好ましい。熱風溶接工程において、高温ガスとして窒素が使用されることがさらに好ましい。作業ガスとして窒素を使用することによって、加熱または可塑化の間に部品が酸化および／または反応から保護される。

熱風溶接の場合、接合されるべき部品は固定治具内に保持され、離間されて位置決めされる。その後、接合領域は、高温ガス、特に窒素によって軟化および／もしくは溶融または可塑化される。高温ガスが、ノズルを介して接合領域に施与されることが好ましい。この後、２つの部品または加熱もしくは可塑化された接合領域が、圧力下でともに圧着される。この位置を保持し、加熱または可塑化された接合領域を冷却することによって、固化を通じて、２つの部品の間の溶着がもたらされ、溶接継ぎ目が形成される。

好ましい態様において、加熱は、赤外線放射、ミラー加熱および／または誘導によって達成される。加熱が、対応する筐体内において、真空下、または、不活性作業ガス、特に窒素ガスを使用することによって実施されることが好ましい。

好ましい態様において、接合領域は、部品の対応する端部、リブおよび／またはウェブから形成される。リブおよび／またはウェブは、部品または空気ばね部品が十分に安定し、剛性があることを確保する。

リブおよび／またはウェブが、部品のハウジング壁から半径方向内向きおよび／または外向きに突出していることが好ましい。これによって、部品が、接合領域または接続点が部品の外周と内周の両方に配置されるように構成されることが保証される。

ウェブおよび／またはリブは、略Ｔ字状の基本形状を有することができる。それによって、接合領域の表面積を拡大することが可能である。

さらに、接合領域上に、可融突起が設けられることが好ましい。この場合、接合領域は、射出成形工程の間に直に生成することができる。さらに、接合領域は、平坦にすることができるが、また、三次元構成を有してもよい。可融突起は、高温ガス、赤外線放射、ミラー加熱および／または誘導のいずれかによって加熱および／もしくは可塑化または溶融され、圧力および固化を通じて溶接継ぎ目を形成する。

さらに、少なくとも１つの部品は、接合部を覆う溶接継ぎ目カバーを有することができる。溶接継ぎ目カバーは、周囲を囲むカバーリップとして構成されることが好ましい。ここで、カバーリップは、部品のうちの１つから、好ましくはそのハウジング壁から突出する。２つの部品がともに圧着される間、カバーリップは、他方の部品またはそのハウジング壁と接触し、結果として、接合部を覆う。したがって、カバーリップは、可塑化または溶融された接合領域が、圧着動作の間に逃げるのを防止する。結果として、空気ばね部品の清浄な外面が生成されるため、費用のかかる工程において溶接部を仕上げ加工することは、必要ない。

好ましい態様において、溶接継ぎ目カバーは第１の部品から突出し、第２の部品の対応する凹部内に収まる。溶接継ぎ目カバーが、一点に向かって先細りになっており、圧着動作の間に反対のまたは第２の部品上のベベルに係合するカバーリップとして構成されることが好ましい。それによって、非常に平滑な外面が生成される。

好ましい態様において、空気ばね部品は、空気ばねポットを形成するために溶着で接続されている下部部品および上部部品を有する。これら部品が、好ましくは熱風溶接によって、不活性雰囲気中で溶着で接続されることがさらに好ましい。

空気ばね部品は、下部部品と、上部部品と、それらの間に配置されている隔壁とをさらに有することができ、上部部品および下部部品は、補助容量コンテナを形成するために、隔壁によって溶着で接続されている。これら部品は、好ましくは熱風溶接によって、不活性雰囲気中で溶着で接続することができる。隔壁は、好ましくは、補助容量コンテナを複数の切り替え容量に分割し、切り替え容量は、下部部品および上部部品内に組み込まれている切り替え弁によって制御することができる。それによって、空気ばねの硬さを変化させることが可能である。補助容量コンテナとして構成されている空気ばね部品は、複数のチャンバへの細分化を可能にする、複数の隔壁をさらに有することができる。

好ましい態様において、空気ばね部品は、ロールピストンを形成するために溶着で接続されている上部部品およびロールピストン部品を有する。これら部品が、好ましくは熱風溶接によって、不活性雰囲気中で溶着で接続されることが好ましい。ロールピストン、特にロールピストン部品は、このように、補助容量コンテナのチャンバに接続することができる空気充填チャンバを形成するために二重壁を用いて具現化することができる。それによって、より大きい切り替え容量、および、空気ばねの硬さの広範囲の変更が可能になる。ロールピストンは、ダンパを収容することができるように構成されることが好ましい。

補助容量コンテナは、溶着、ポジティブロック様式、および／または非ポジティブロック様式でロールピストンに接続される。ロールピストンの内壁と外壁の両方が溶着で補助容量コンテナに接続されることが好ましい。これは、特に、ロールピストンが同様にプラスチックから製造されるときに可能である。ロールピストンの補助容量コンテナへの非ポジティブロック接続は、後者が異なる材料、たとえば、金属から製造されるときに実施される。特に、ポジティブロック接続は、ロールピストンを補助容量コンテナにスタンピングすることによって達成される。ロールピストンは、単一部品または多部品構成であってもよい。

部品がサーモプラスチック、特に、ガラス繊維強化サーモプラスチックから製造されることが好ましい。ロールピストンが金属またはサーモプラスチック、特に、ガラス繊維強化サーモプラスチックから製造されることがさらに好ましい。好ましくは、サーモプラスチックとしてＰＡ６６ＧＦ３０が使用される。プラスチックから製造される部品は、重量の低減および関連する燃料の節約に寄与する。金属として、同様に相対的に重量が低いアルミニウムが使用されることが好ましい。

本発明による空気ばね部品を、添付の概略図面によって下記により詳細に説明する。

空気ばねポットとして構成されている本発明による空気ばね部品を有する空気ばねの長手方向断面図である。 上部部品および下部部品を有する空気ばねポットのそれぞれの斜視図である。 第１の実施形態による接合領域を通る長手方向断面の拡大詳細図である。 第２の実施形態による接合領域を通る長手方向断面の拡大詳細図である。 ロールピストンおよび補助容量コンテナとして構成されている本発明による空気ばね部品を有する空気ばねストラットの長手方向断面図である。 ロールピストンおよび補助容量コンテナとして構成されている、空気ばね部品の長手方向断面図である。 補助容量コンテナの個々の部品の斜視図である。 ロールピストンおよび補助容量コンテナとして構成されている空気ばね部品の斜視図である。 スタンピングによって互いに接続されている、補助容量コンテナとして構成されている本発明による空気ばね部品、および、金属から作られるロールピストンの長手方向断面図である。

自動車両（図示せず）において駆動装置と本体との間で使用される空気ばね１０が、図１において長手方向断面で示されている。

空気ばね１０は、ロールピストン１２と、本例においては空気ばねポット１６として構成されている、本発明による空気ばね部品１４と、第１の自由端によってロールピストン１２に取り付けられており、ロール褶曲部を形成し、第２の自由端によって空気ばねポット１６に取り付けられている空気ばねベローズ１８と、を有する。ここで、空気ばねベローズ１８は、空気が充填された空気ばね内部２０を形成する。圧縮および反発過程の間に、空気ばねベローズ１６は、ロールピストン１２の外側に沿って伸縮する。

図２に見てとれるように、空気ばねポット１６は、上部部品２２および下部部品２４を有する。上部部品２２および下部部品２４は、ガラス繊維強化サーモプラスチック、特にＰＡ６６ＧＦ３０から形成され、熱風溶接によって溶着で互いに接続される。

ここで、下部部品２４は、略ポット状の形状であり、底部２６、および底部２６を包囲するハウジング壁２８を有する。ハウジング壁２８から複数のリブ３０ａ、３０ｂが半径方向内向きに延伸しており、それらのリブは断面が略Ｔ字状であり、底部２６およびハウジング壁２８に溶着で接続されている。特に図２に見てとれるように、短いリブ３０ａおよび長いリブ３０ｂが交互に内向きに突出している。ハウジング壁２８の端部３２およびリブ３０ａ、３０ｂの自由端３４が、第１の接合領域３６を形成する。

上部部品は底部３８によって形成され、底部３８は開口４０によって中央を穿孔されており、図１に見てとれるように、開口４０は、円形壁４２によって包囲されており、その上に空気ばねベローズ１８が固定される。底部３８はウェブ４４ａ、４４ｂをさらに有し、これらのウェブはリブ３０ａ、３０ｂに対応し、底部３８の端部４６から開口４０の方向において半径方向内向きに延伸している。底部３８の端部４６およびウェブ４４ａ、４４ｂの自由端４８が、第２の接合領域５０を形成する。

熱風溶接工程において、対応する接合領域３６、５０が加熱および／もしくは溶融または可塑化され、その後、ともに圧着される。接合領域３６、５０が固化した後、上部部品２２および下部部品２４が溶着で接続され、溶接継ぎ目が形成される（図示せず）。熱風溶接工程において、接合領域３６、５０は、高温ガスによって加熱および／もしくは溶融または可塑化され、好ましくは、窒素が作業ガスとして使用される。本例においては、接合領域３６、５０は平坦な構成である。

第１の実施形態に係る２つの接合領域３６、５を通る長手方向断面の拡大された詳細が、図３に示されている。接合領域３６、５０は各々、可融突起５２を有する（図３の左手の図解）。さらに、溶接継ぎ目カバー５４が、下部部品２４のハウジング壁２８から突出している。熱風溶接工程において、このように溶接継ぎ目５６を生成するために、可融突起５２が加熱および／もしくは溶融または可塑化され、ともに圧着される（図３の右手の図解）。ともに圧着されると、溶接継ぎ目カバー５４は上部部品２２と接触し、同時に、接合間隙５８を覆う。結果として、融解物が逃げる可能性がなくなり、清浄な外面がもたらされる。溶接継ぎ目カバー５４を上部部品２２上に配置することも考えられる。

接合領域３０、５０の第２の実施形態を図４に示す。この実施形態は、溶接継ぎ目カバー５４が一点に向かって先細りになっているカバーリップ６０として構成される（図４の左手の図解）点において第１の実施形態と異なっており、カバーリップ６０は、部品がこのように接合間隙５８を覆うためにともに圧着された後に、上部部品２２のベベル６２において係合する。それによって、外側に向かって平滑な表面がもたらされる。

ダンパ１０２を有する空気ばねストラット１００、本発明による第２の空気ばね部品１０４、および、ダンパ１０２と空気ばね部品１０４とを互いに接続する空気ばねベローズ１０６が、図５に示されている。

特に図６および図８に見てとれるように、空気ばね部品１０４は、熱風溶接によって溶着で互いに接続される補助容量コンテナ１０８およびロールピストン１１０を有する。

本例において、ロールピストン１１０は二重壁を用いて具現化され、空気ばねベローズ１０６、空気ばねベローズ１０６の伸縮外形としての役割を果たす外壁１１２、および、境界壁１１４を締結するための締結部１１１を有する。ロールピストン１１０の二重壁構成によって、外壁１１２と境界壁１１４との間の切り替え容量が形成される。空気ばねベローズ１０６は、締め付けリング（図示せず）によって、締結部１１１上でクランプされる。さらに、ロールピストンには、ダンパ１０２を収容するための中央通路１１６が設けられる。ダンパ１０２の半径方向の誘導のために、ロールピストン１１０はその端部にリブ１１８を有する。本例においては、ロールピストン１１０は単一部品として具現化される。さらに、ロールピストン１１０はまた、熱風溶接によって溶着で互いに接続されている上部部品およびロールピストン部品によって２部品で形成されてもよい。

ロールピストン１１０は、上記で説明したように、熱風溶接によって補助容量コンテナ１０８に溶着で接続されている。特に、外壁１１２の自由端および内側の境界壁１１４の自由端が、溶着で補助容量コンテナ１０８に接続されている。

図７によれば、補助容量コンテナ１０８は、上部部品１２０、下部部品１２２、および、それらの間に配置されている隔壁１２４を有する。上部部品１２０および下部部品１２２は、略ポット状の形状であり、底部１２６、ハウジング壁１２８、および、ハウジング壁１２８から半径方向内向きに突出しているリブ１３０を備える。隔壁１２４は、リブ１３０に対応し、隔壁１２４の両側で軸方向に突出しているウェブ１３２を有する。さらに、上部部品１２０、隔壁１２４および下部部品１２２は各々、ダンパ１０２のための収容部を形成するために、組み立てられた状態でロールピストン１１０内の通路１１６と一致する通路１３６を有する。

上部部品１２０、下部部品１２２および隔壁１２４は、上記で説明したように、熱風溶接によって溶着で接続されている。端部１３８、通路１３６のリム１３９、リブ１３０またはウェブ１３２の自由端１４０が各々、接合領域１４２を形成する。接合領域１４２は、図３および図４に示すように、平坦なまたは三次元構成であってもよい。さらに、上部部品１２０および／または下部部品１２２のハウジング壁１２８の接合部を覆うために、図３および図４に示されている種類の溶接継ぎ目カバー５４を設けることができる。

隔壁１２４は、補助容量コンテナ１０８を第１のチャンバ１４４と第２のチャンバ１４６とに分割する。第１のチャンバ１４４は、ハウジング壁１２８内に導入されている第１の弁座１４８を有し、第２のチャンバ１４６は、ハウジング壁１２８内に導入されている第２の弁座１５０を有する。図８に示すように、チャンバ１４４、１４６内の切り替え容量を制御するために、切り替え弁１５２が弁座１４８、１５０内に組み込まれている。図６に示すように、第１のチャンバ１４４の切り替え容量は、ロールピストン１１０の切り替え容量に接続されており、したがって、より大きい切り替え容量を可能にし、それゆえ、種々の切り替え位置の間で空気ばねの硬さをより大きく変更することができる。

図５〜図８に示す空気ばね部品１０４の実施形態において、ロールピストン１１０と補助容量コンテナ１０８の両方が、ガラス繊維強化サーモプラスチック、特にＰＡ６６ＧＦ３０から形成される。

図９は、空気ばね部品１０４の別の実施形態を示す。この実施形態は、ロールピストン１１０が金属、特にアルミニウムから製造されており、補助容量コンテナ１０８に対して、溶着接続の代わりにポジティブロックおよび／または非ポジティブロック接続が使用されている点において、図５〜図８に示す空気ばね部品１０４とは異なっている。図９に示す実施形態において、ロールピストン１１０は、スタンピング部１５４によって補助容量コンテナ１０８に接続される。

本発明による空気ばね部品１４、１０４は、プラスチックから形成された部品の熱風溶接による溶着接続によって区別される。結果として、空気ばね部品１１４，１０４は、気密性、部品強度、温度安定性および耐老化性に関して加圧空気ばね部品に対して課される要件を満たす。

１０ 空気ばね
１２ ロールピストン
１４ 空気ばね部品
１６ 空気ばねポット
１８ 空気ばねベローズ
２０ 空気ばね内部
２２ 上部部品
２４ 下部部品
２６ 底部
２８ ハウジング壁
３０ａ 短いリブ
３０ｂ 長いリブ
３２ 端部
３４ 自由端
３６ 第１の接合領域
３８ 底部
４０ 開口
４２ 壁
４４ａ 短いウェブ
４４ｂ 長いウェブ
４６ 端部
４８ 自由端
５０ 第２の接合領域
５２ 可融突起
５４ 溶接継ぎ目カバー
５６ 溶接継ぎ目
５８ 接合間隙
６０ カバーリップ
６２ ベベル
１００ 空気ばねストラット
１０２ ダンパ
１０４ 空気ばね部品
１０６ 空気ばねベローズ
１０８ 補助容量コンテナ
１１０ ロールピストン
１１１ 締結部
１１２ 外壁
１１４ 境界壁
１１６ 通路
１１８ リブ
１２０ 上部部品
１２２ 下部部品
１２４ 隔壁
１２６ 下部
１２８ ハウジング壁
１３０ リブ
１３２ ウェブ
１３６ 通路
１３８ 端部
１３９ リム
１４０ 自由端
１４２ 接合領域
１４４ 第１のチャンバ
１４６ 第２のチャンバ
１４８ 第１の弁座
１５０ 第２の弁座
１５２ 切り替え弁
１５４ スタンピング部

Claims (15)

1. 空気ばね部品（１４、１０４）、特に、ロールピストン（１１０）、或いはロールピストンまたは空気ばねポット（１６）のための補助容量コンテナ（１０８）であって、対応する接合領域（３６、５０、１４２）を有する少なくとも２つの部品を有し、前記接合領域（３６、５０、１４２）は、不活性雰囲気中で溶着で互いに接続されている、空気ばね部品。
2. 前記溶着は、前記接合領域（３６、５０、１４２）を不活性雰囲気中で加熱および／または溶融し、その後、ともに圧着することによって達成されることを特徴とする、請求項１に記載の空気ばね部品。
3. 前記接合領域（３６，５０、１４２）は、熱風溶接によって互いに接続されることを特徴とする、請求項１または２に記載の空気ばね部品。
4. 加熱は、赤外線放射、ミラー加熱および／または誘導によって達成されることを特徴とする、請求項２に記載の空気ばね部品。
5. 前記接合領域（３６、５０、１４２）は、前記部品の対応する端部（１３８）、リブ（３０ａ、３０ｂ、１１８）および／またはウェブ（４４ａ、４４ｂ、１３２）から形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の空気ばね部品。
6. 前記リブ（３０ａ、３０ｂ、１１８）および／またはウェブ（４４ａ、４４ｂ、１３２）は、前記部品のハウジング壁（２８、１２８）から半径方向内向きおよび／または外向きに突出していることを特徴とする、請求項５に記載の空気ばね部品。
7. 前記ウェブ（４４ａ、４４ｂ、１３２）および／またはリブ（３０ａ、３０ｂ、１１８）は、略Ｔ字状の基本形状を有することを特徴とする、請求項５または６に記載の空気ばね部品。
8. 可融突起（５２）が、前記接合領域（３６、５０、１４２）に設けられていることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の空気ばね部品。
9. 前記部品のうちの少なくとも１つは、接合間隙（５８）を覆う溶接継ぎ目カバー（５４）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の空気ばね部品。
10. 前記溶接継ぎ目カバー（５４）は第１の前記部品から突出し、第２の前記部品の対応する凹部（６２）内に収まることを特徴とする、請求項９に記載の空気ばね部品。
11. 溶着で接続されており、空気ばねポット（１６）を形成する下部部品（２４）および上部部品（２２）を特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の空気ばね部品。
12. 前記空気ばね部品は、下部部品（１２２）と、上部部品（１２０）と、それらの間に配置されている隔壁（１２４）とを特徴とし、前記上部部品（１２０）および前記下部部品（１２２）は、前記隔壁（１２４）によって溶着で接続されており、補助容量コンテナ（１０８）を形成する、請求項１から１０のいずれかに記載の空気ばね部品。
13. 溶着で接続されており、ロールピストン（１１０）を形成する上部部品およびロールピストン部品を特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の空気ばね部品。
14. 前記補助容量コンテナ（１０８）が、溶着、ポジティブロック様式および／または非ポジティブロック様式で前記ロールピストン（１１０）に接続されることを特徴とする、請求項１３に記載の空気ばね部品。
15. 前記部品は、サーモプラスチック、特に、ガラス繊維強化サーモプラスチックから製造されることを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の空気ばね部品。
    
    

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