JP2650681B2 - 空気ばね - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、一端に大径部を、他端に小径部をそれぞ
れ形成することでテーパ状をなす可撓性のエアスリーブ
を用いた空気ばね、とくには、伸縮作動に際してピスト
ンの軸線と外筒の軸線とのなす交角が変化する場合に適
用されて、いわゆるフリクションを十分小ならしめると
ともに、エアスリーブの折り返し部へのしわの発生を有
効に防止し得る空気ばねに関するものである。

（従来の技術） 従来既知のダイアフラム形の空気ばねとしては、たと
えば第８図（ａ）に示すように、内外径が全長にわたっ
て均一なストレートタイプのエアスリーブ１を、それぞ
れの端部分で、ピストン２および外筒３に気密に連結し
たものがある。

ところで、ストレートタイプのエアスリーブ１を用い
たこのような空気ばねでは、荷重と変位に関する弾性ヒ
ステリシスループの、短軸方向の距離が、第８図（ｂ）
に示すように相当長くなり、そのヒステリシスループ、
荷重軸線との交点間の距離、いいかえれば、フリクショ
ンが大きくなることから、たとえば、自動車に適用した
その空気ばねに、振幅が±10mm前後の振動が伝達された
場合には、その振動を空気ばねによって有効に吸収する
ことができず、これがため、車両への乗心地が著しく損
なわれるという問題があった。

そこで、近年においては、空気ばねのかかるフリクシ
ョンの十分なる低減をもたらすとともに、ピストン２の
外筒３に対する大きな相対ストロークを確保する目的の
下で、一端に大径部を、他端に小径部をそれぞれ形成す
ることでテーパ状をなす、第９図に断面で示すようなエ
アスリーブ４の小径側端部分を4aを、その小径側端部分
4aの、内側への折り返し状態下でピストン２に、そして
大径側端部分4bを外筒３に、それぞれ気密に連結してな
る空気ばねが提案されており、さらには、フリクション
のより一層の低下をもたらすために、エアスリーブ４の
肉厚を、たとえば2mm前後の極めて薄い均一厚さとした
空気ばねも提案されている。

ここで、このような空気ばねは、それを、第８図
（ａ）に示すような姿勢で、たとえば自動車に取り付け
た場合、いいかえれば、ピストン２の軸線と外筒３の軸
線とが同一線上に整列するようにその空気ばねを適用し
た場合には、フリクションの低下に基づく車両への乗心
地の改善が実現されるとともに、振幅の小さい振動はも
ちろん、大きな振動もまた十分有効に吸収されることに
なる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、提案技術のこれらの空気ばねにあっては、
それをたとえば、第10図に示すように、ばね下側部材５
とばね上側部材６とが、側方へ向けて漸次拡開する車両
において、ばね下側部材５にピストン２を、そしてばね
上側部材６に外筒３をそれぞれ固定することによって、
ピストン２の軸線と外筒３の軸線とが、常用荷重の作用
時に、交角δにて交差するよう適用した場合には、その
交角が増加する方向への空気ばねの変形、図示例では伸
長方向への変形に際し、その変形時に折り返し部に位置
するエアスリーブ部分に図に仮想線で示すような複数本
のしわ７が常に発生し、それらのしわ７がエアスリーブ
４の耐久性の低下をもたらすという問題があった。

この発明は、従来技術のかかる問題を有利に解決する
ものであり、空気ばねの常用ストロークにおけるフリク
ションの十分なる低減をもたらし得ることはもちろん、
ピストン軸線と外筒軸線との交角の増加時においても、
エアスリーブにしわが発生することのない空気ばねを提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、コードがバイアスに延在する複数のコー
ド層からなるエアスリーブ補強層を埋設した通常のエア
スリーブにおいては、エアスリーブの小径側端部分に、
その小径側端部分の、内側への折り返し状態にて気密に
連結したピストンと、エアスリーブの大径側端部分に気
密に連結した外筒とを振動系に取り付け、そして、それ
らのエアスリーブ、ピストンおよび外筒の内側へ内圧を
充填したときには、エアスリーブの折り返し縁が、エア
スリーブ補強層のコードの交差位置を、エアスリーブの
周方向に結んだ線分と平行になろうとする傾向にあり、
このことは、空気ばねを、ピストン軸線と外筒軸線とを
互いに整列させて適用した場合のみならず、それらの両
軸線に交角をもたらせて適用した場合にもまた同様であ
るという新たなる知見に基づいてなされたものであり、
この発明の空気ばねは、とくに、内圧を充填するととも
に、ピストン軸線と外筒軸線とに交角をもたせた空気ば
ねの取付姿勢で、エアスリーブ補強層のコードの交差位
置の相互を周方向に結ぶ線分と、エアスリーブの折り返
し縁とを、そのエアスリーブの、変形の自由な部分の長
さを、その周方向の一個所にて最大とする一方、この最
大個所と直径方向に対抗する個所にて最小とし、これら
の最大個所と最小個所との間で漸次変化させることによ
って、ほぼ平行にしたものである。

（作 用） この空気ばねでは、ピストン軸線と外筒軸線とが交角
を有するそれの適用状態、いいかえれば、常用荷重の作
用状態において、そのエアスリーブの折り返し縁を、エ
アスリーブ補強層のコードの交差位置の相互を周方向に
結ぶ線分とほぼ平行にすることによって、空気ばねの常
用ストロークに際し、エアスリーブ、ひいては、そこに
埋設したそれぞれのバイアスコードは、その折り返し部
分において、空気ばね内圧の影響を、その周方向のいず
れの位置にてもほぼ均等に受けることになり、このこと
は、ピストン軸線と外筒軸線とのなす交角が増加する方
向への空気ばねの変形に際しても、それほど大きくはく
ずれ得ないことから、従来技術におけるように、スリー
ブの折り返し縁が、空気ばねへの常用荷重の作用時にす
でに、エアスリーブ補強層のコードの交差位置の相互を
周方向に結ぶ線分に対する平行状態から大きくずれてい
る場合に比し、空気ばねの上述したような変形下におい
てもなお、スリーブの折り返し部分に作用する外力をそ
の周方向へ十分均一ならしめて、そこへの引きつれ、し
わなどの発生を極めて有効に防止することができ、これ
がため、エアスリーブの耐久性が著しく向上されること
になる。

またここでは、エアスリーブを、一端に大径部を、他
端に小径部をそれぞれ形成することでテーパ状とするこ
とによって、そしてより好ましくは、それを十分薄肉と
することにより、空気ばねの常用ストロークでのフリク
ションを十分に低減して、たとえば車両への乗心地を有
効に改善することができる。

（実施例） 以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図であり、
図中11は、一端に大径部を、他端に小径部を形成するこ
とでテーパ状をなす可撓性のエアスリーブを示し、この
エアスリーブ11は、その小径側端部分を、内側への折り
返し状態にてピストン12に、また、大径側端部分を外筒
13に、それぞれ気密に連結し、、それらのエアスリーブ
11、ピストン12および外筒13の内側へ、空気その他の気
体を、常用荷重に応じた圧力で封入することにより、空
気ばね14を構成する。

ここでは、このような空気ばね14を、ばね下側部材15
とばね上側部材16とが側方へ向けて漸次拡開する車両に
対し、ピストン12をばね下側部材15に、そして外筒13を
ばね上側部材16にそれぞれ固定することによって、振動
系に取り付けており、かかる取付状態においては、ピス
トン12の軸線と、外筒13の軸線とは交角δにて交差す
る。なお、ここにおけるこの交角δは、ばね下側部材15
の垂直面内での揺動運動に基づく、ピストン12の、外筒
13への接近および離反によって、それぞれ減少しそして
増加する。

またここでは、エアスリーブ11を、第２図に断面図で
示すように、第９図に示すエアスリーブ４の小径側端部
分を、その小径端縁に対して斜め切除した形状とするこ
とによって、エアスリーブ11の、外周面に沿う長さを、
その周方向の一個所にて最大長さL₁、その最大個所と直
径方向に対抗する位置にて最小長さL₂とするとともに、
これらの最大個所と最小個所との間で漸次変化するもの
とし、かかるエアスリーブ11を、ピストン12および外筒
13のそれぞれに、第１図に示すように連結することによ
り、そのエアスリーブ11の、変形の自由な部分の長さ
を、車両の内側側では最大長さl₁、そして外側側では最
小長さl₂とする。

ここで、通常のエアスリーブ11は、第２図に示すとこ
ろから明らかなように、ナイロンその他からなるコード
17をバイアスに配向させた複数のコード層18からなるエ
アスリーブ補強層19をその内部に有しており、それらの
コード層18においては、各層のそれぞれのコード17が、
スリーブ11の中心軸線Ｘ−Ｘに対して対称をなす方向へ
延在することから、第２図に示すエアスリーブ11の小径
側端部分を、その小径側端部の、内側への折り返し状態
でピストン12に、また、大径側端部分を外筒13に、第１
図に示すようにそれぞれ気密に締付固定することによ
り、エアスリーブ11の変形の自由な部分で、コード17の
交差位置の相互を周方向に結ぶ線分Ａ−Ａを、そのエア
スリーブ11の折り返し縁、いいかえれば、それに沿う線
分Ｂ−Ｂと実質的に平行ならしめる。

このような空気ばね14によれば、線分Ａ−Ａと、線分
Ｂ−Ｂとが実質的に平行であり、このことは、エアスリ
ーブ11の平衡状態に丁度合致することから、空気ばね14
が、その常用ストロークにて変形する場合に、エアスリ
ーブの折り返し部分に作用する力を、周方向の全体にわ
たって十分均一ならしめて、そこへのしわの発生をほぼ
完全に防止し得ることはもちろん、その空気ばね14が、
ピストン軸線と外筒軸線との交角δが増加する方向へ変
形する場合であっても、そのときに折り返し部となるス
リーブ部分に作用する力の、周方向へのばらつきを有利
に低減することができ、この結果として、交角δの増加
に際しても、その折り返し部へのしわの発生はもちろ
ん、引きつれの発生もまた十分有効に防止されることに
なり、エアスリーブの耐久性が著しく向上されることに
なる。

また、ここにおけるエアスリーブ11は、第２図に示す
ようにテーパー状をなすことから、第９図で述べたエア
スリーブ４と同様、空気ばね14のフリクションを大幅に
低減して、振動の十分なる吸収を実現することができ
る。

第３図はエアスリーブの他の実施例を示す断面図であ
り、この例は、第９図に示したエアスリーブ４と同様の
エアスリーブ11と、このエアスリーブ11のための特別の
締め具とを用いることにより、第２図に示したエアスリ
ーブ11を適用した場合と同様の空気ばねをもたらすもの
である。

ここでは、エアスリーブ11の大径側端部を、図に仮想
線で示すように、全周にわたって均等な幅を有するベル
ト20によって、外筒13に締付固定するとともに、その小
径側端部を、幅が、第１図に示す車体の外側へ向けて漸
次広幅となるベルト21によってピストン12に締付固定す
ることにより、エアスリーブ11の変形の自由な部分の長
さ、いいかえれば、エアスリーブ11の、両ベルト20,21
間の長さを、第１図に示すと同様、車両の内側側で最大
長さl₁とし、外側側で最小長さl₂とする。

このことによってもまた、エアスリーブ11の折り返し
縁は、第１図の場合と同様に、エアスリーブ補強層19の
コード17の交差位置の相互を周方向に結ぶ線分と実質的
に平行になるので、そこに示す空気ばね14と同様な作用
効果をもたらすことができる。

第４図はこの発明の他の実施例を示す図であり、ここ
では、ピストン12および外筒13のそれぞれに連結される
エアスリーブ11を、第４図（ｂ）に断面図で示すよう
に、第９図に示したエアスリーブ４の大径側端部分をそ
の大径端縁に対して斜めに切除した形状とすることによ
り、そのエアスリーブ11の、ピストン12および外筒13へ
の連結状態において、それの変形の自由な部分の長さ
を、車両の外側側にて最大長さl₂₂とし、内側側にて最
小長さl₁₁とする。

従って、この例によれば、エアスリーブ11の、変形の
自由な部分の長さが、第１図に示す例とは内外逆になる
も、この例によってもまた、コード17の交差位置をエア
スリーブ11の周方向に結ぶ線分Ａ−Ａが、そのエアスリ
ーブ11の折り返し縁に沿う線分Ｂ−Ｂと平行になること
から、第１図に示すものと同様の作用効果をもたらすこ
とができる。

第５図は、第４図に示すエアスリーブの他の実施例を
示す断面図であり、ここでは、第９図に示したエアスリ
ーブ４と同様のエアスリーブ11において、その小径端部
を、全周にわたって均等な幅を有するベルト22によって
ピストン12に締付固定し、そしてその大径端部を、幅が
漸次変化するベルト23によって外筒13に締付固定するこ
とにより、エアスリーブ11の変形の自由な部分の長さ
を、第４図で述べたと同様、車両の外側側にて最大長さ
l₂₂、内側側にて最小長さl₁₁とする。

第６図はこの発明のさらに他の実施例を示す図であ
り、この例では、ピストン12および外筒13にそれぞれ連
結されて、変形の自由な部分な長さが、車両の外側側で
最大長さl₂₃、その内側側で最小長さl₁₂となるエアスリ
ーブ11を、第６図（ｂ）に断面図で示すように、テーパ
状をなすとともに、所要の形状に予め湾曲するものと
し、さらに、コード17の交差位置の相互を周方向に結ぶ
それぞれの線分（図では線分a₁−a₁,a₂−a₂およびa₃−a
₃にて代表させる）の全てが、その中心軸線Ｙ−Ｙに直
交するものとする。

かかるエアスリーブ11は、それを第６図（ａ）に示す
ように適用することにより、好ましくはその中心軸線Ｙ
−Ｙが、空気ばね14の軸線Y₁−Y₁と一致し、また、その
折り返し縁に沿う線分Ｂ−Ｂが、コード17の交差位置の
相互を周方向に結ぶ線分、これも好ましくは、そのスリ
ーブを外筒13に連結するかしめリング24の、図では直下
に位置する線分a₁−a₁とほぼ平行をなす。

従って、この第６図に示す空気ばね14でもまた、そこ
への常用荷重の作用に際し、エアスリーブ11は、それの
ほぼ平衡状態に保たれることとなり、前述したそれぞれ
の実施例と同様の作用効果をもたらすことができる。

第７図は、第９図に示したエアスリーブ４と同様のエ
アスリーブ11と、そのエアスリーブ11のための特別のピ
ストン12とを用いた他の実施例を示す図である。

ここでは、ピストン12の、エアスリーブ11を連結させ
る位置の下方部分に、第７図（ｂ）に平面図で示すよう
に、半径方向外方へ突出する帯状突部12aを設け、この
帯状突部12aの、半径方向外方への突出量を、車両の内
側側部分にて最小とする一方、外側側部分にて最大とす
ることによって、第７図（ａ）に示すような空気ばね姿
勢で、エアスリーブ11の、自由に変形できる部分の長さ
を、車両の内側側にて最大長さl₁₃とし、外側側にて最
小長さl₂₄とする。

すなわち、この例によれば、帯状突部12aの肩部上に
乗るエアスリーブ部分は、特別の場合、例えば、ピスト
ン12と外筒13とが、エアスリーブ11に、たるみが全く存
在しなくなるほどに極端に離間する場合を除き、実質的
には変形し得ないことから、エアスリーブそれ自体は、
第９図に示すように、その軸線に対して対称形をなして
いても、第７図（ａ）に示す空気ばね姿勢では、自由に
変形できるエアスリーブ部分の長さは、帯状突部12aの
存在する部分では、その帯状突部12aの肩部上に位置す
るスリーブ部分長さ相当分だけ、それが突出しない部分
より短くなる。

そして、この例においてもまた、帯状突部12aの突出
量を適宜に選択することにより、エアスリーブ11の折り
返し縁に沿う線分Ｂ−Ｂが、コード17の交差位置の相互
をエアスリーブ周方向に結ぶ線分Ａ−Ａと実質的に平行
となるので、この発明の所期した効果を十分に達成する
ことができる。

なおここにおいて、帯状突部12aの、半径方向外方へ
の突出量の、周方向での変化は、空気ばね14の使用条件
その他に応じ、第７図（ｃ）に平面図で示すような楕円
状変化とすることも可能である。

以上この発明を図示例に基づいて説明したが、第７図
に示すピストン12は、第２図および第３図に示すエアス
リーブ11にも適用することができ、また、第７図に示す
ピストン12とは逆の方向へ帯状突部を突出させたピスト
ンは、第４図および第５図に示すエアスリーブ11に適用
することができる。

なお、上述した空気ばねはいずれも、ピストンと外筒
とが離間する方向へ変位する場合に、それらの軸線の交
角δが増加するものであるが、この発明は、それらが接
近する方向へ変位するに際して交角が増加する空気ばね
にも適用し得ることはもちろんである。

（発明の効果） かくして、この発明によれば、とくには、内圧を充填
するとともに、ピストン軸線と外筒軸線とに交角をもた
せた空気ばねの取付姿勢で、エアスリーブ補強層のコー
ドの交差位置の相互を周方向に結ぶ線分と、エアスリー
ブの折り返し縁とをほぼ平行することにより、ピストン
軸線と外筒軸線との交角が大きくなる方向への空気ばね
の変形に際しても、そのエアスリーブがたとえ薄肉であ
っても、それの折り返し部への引きつれ、しわなどの発
生を有効に防止してエアスリーブの耐久性を著しく向上
させることができる。

そしてまたここでは、エアスリーブを、一端に大径部
を、他端に小径部を有するテーパ状とすることにより、
空気ばねのフリクションを低減して振動の十分なる吸収
をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、 第２図は第１図に示す空気ばねのエアスリーブを示す縦
断面図、 第３図はエアスリーブの他の実施例を示す縦断面図、 第４図は他の実施例を示す縦断面図、 第５図はエアスリーブの他の実施例を示す縦断面図、 第6,7図はそれぞれさらなる実施例を示す図、 第８図は従来の空気ばねを示す断面図およびその空気ば
ねのヒステリシスループを示す図、 第９図は従来のテーパ状のエアスリーブを示す軸線方向
断面図、 第10図は空気ばねの適用状態を示す略線断面図である。 11……エアスリーブ、12……ピストン 12a……帯状突部、13……外筒 14……空気ばね、15……ばね下側部材 16……ばね上側部材、17……コード 18……コード層、19……エアスリーブ補強層 20,21,22,23……ベルト、δ……交角

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に大径部を、他端に小径部を形成する
   ことでテーパ状をなす可撓性のエアスリーブと、コード
   をバイアスに配向させた複数のコード層からなるエアス
   リーブ補強層と、エアスリーブの小径側端部分に、その
   小径側端部分の、内側への折り返し状態下で気密に連結
   したピストンと、エアスリーブの大径側端部分に気密に
   連結した外筒とを具える空気ばねにおいて、 内圧を充填するとともに、ピストン軸線と外筒軸線とに
   交角をもたせた空気ばねの取付姿勢で、エアスリーブ補
   強層のコードの交差位置の相互を周方向に結ぶ線分と、
   エアスリーブの折り返し縁とをほぼ平行にしてなる空気
   ばね。