JP3970363B2 - 蛇腹式筒状体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両懸架装置やその他の一般機械装置などに用いられる蛇腹式筒状体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、機械装置などの伸縮部には蛇腹式筒状体が多用されている。たとえば、車両の前輪あるいは後輪の懸架装置には、図6に示すように油圧式緩衝器50のピストンロッド51の上部にバンプクッション(バンプストッパー、クッションラバーとも称される)55が取り付けられるとともに、前記ピストンロッド51およびバンプクッション55を覆うゴムなどの弾性体からなる蛇腹式筒状体61が取り付けられ、その蛇腹式筒状体61の外側にコイルスプリング65が取り付けられた構造のものがある。符号52はシリンダ、67はアッパースプリングシート、68はロアースプリングシート、69は金属製筒状補強部材である。なお、車両懸架装置に用いられる前記蛇腹式筒状体61は、通常ダストカバーと称されるが以下蛇腹式筒状体で統一する。
【0003】
この懸架装置にあっては、路面からの振動や衝撃によって緩衝器のピストンロッド51およびコイルスプリング65が伸縮して衝撃を吸収し、最大に圧縮された際にはシリンダ52の上端がバンプクッション55に当接して、そのバンプクッション55の圧縮変形により底付きを防いでいる。また、前記蛇腹式筒状体61は、ピストンロッド51やコイルスプリング65とともに伸縮して、ピストンロッド51やバンプクッション55に泥が付着したり路面の石が当たるのを防いでいる。
【0004】
ところで、車両の種類や、懸架装置が前輪用であるか後輪用であるか等によって前記ピストンロッド51などの長さが異なり、それに応じて蛇腹式筒状体61の長さも異なる。そのため、この例のように長めの蛇腹式筒状体61にあっては図7に示すように、圧縮途中で蛇腹部62が径方向へ撓み(以下胴曲がりと称する。)、コイルスプリング65やシリンダ52と接触することがある。そして、前記コイルスプリング65などとの接触によって蛇腹部62が破損するおそれがあった。
【0005】
なお、蛇腹式筒状体61の胴曲がりを生じにくくするために、蛇腹式筒状体61の径を大きくすることが考えられるが、蛇腹式筒状体61の外周にはコイルスプリング65が存在するため、蛇腹式筒状体61の径を大きくするには制限があり、前記圧縮時の胴曲がりを防ぐ程径を大きくできなかった。しかも、前記コイルスプリング65は機能的な面およびスペース的な面から径が決められるため、蛇腹式筒状体61の径を大きくする目的でもってコイルスプリング65の径を変えることもできなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はこのような問題点に鑑みて提案されたものであって、車両懸架装置やその他の機械装置などに用いられる蛇腹式筒状体において、圧縮時の胴曲がりを少なくすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、少なくとも一部に蛇腹部を有する蛇腹式筒状体において、前記蛇腹部の管壁がその山部を境として当該蛇腹部の一端側を向く第一面で蛇腹部の径方向に対して傾斜し、前記蛇腹部の他端側を向く第二面で蛇腹部の径方向と平行あるいは前記第一面側へ傾斜した形状からなって、前記蛇腹部の圧縮時に第二面が第一面の内側へ押し込まれるようになされており、かつ、前記蛇腹部が長手方向に沿って複数の領域に分けられ、前記各領域毎に山部と谷部の径差およびピッチが異なるようにされるとともに、蛇腹部の一端側の領域から他端側の領域に向かって、径差が順次大または小になり、それとは逆に前記ピッチが順次小または大になっていることを特徴とする蛇腹式筒状体に係る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図1は本発明の実施例とは異なるものであって本発明とは蛇腹部の構成が一部異なる蛇腹式筒状体の使用状態を示す断面図、図2は各領域の管壁を拡大して示す断面図、図3はその圧縮状態を段階的に示す断面図、図4は領域毎にピッチを異ならせた蛇腹式筒状体の管壁を概略的に示す断面図、図5は本発明にかかる蛇腹式筒状体の管壁を概略的に示す断面図である。
【0009】
図1に本発明とは蛇腹部の構成が一部異なる蛇腹式筒状体の一実施例(本発明の実施例とは異なる例)を示す。なお、従来技術で説明したものと同じ部材については同じ符号を用いて示す。
この蛇腹式筒状体20は、車両懸架装置における緩衝器50のピストンロッド51を覆って取り付けられるもので、ゴムあるいはポリオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、ポリエチレン、ポリエステルエラストマーなどからなる。この実施例の蛇腹式筒状体20は、上部がバンプクッション55の収容筒部21、その下部が蛇腹部23とされた適宜厚みの筒体よりなる。なお、最下端の内周面にはロアースプリングシート68との係合用溝27が形成されている。この筒状体20の材質およびその厚みは、要求される強度、圧縮に対する剛性、使用環境などに応じて適当とすることができる。
【0010】
前記蛇腹部23は、ピストンロッド51およびコイルスプリング65の伸縮に合わせて蛇腹式筒状体20を伸縮できるようにするためのもので、第一面26と第二面28とが山部24を介して図のように屈曲してなる一の蛇腹を、谷部25を介して複数連続させた管壁を有している。また、この蛇腹部23の管壁は、その山部24を境として前記蛇腹部23の一端側を向く第一面26で蛇腹部23の径方向に対して傾斜し、前記蛇腹部23の他端側を向く第二面28で蛇腹部23の径方向に対し平行とした形状としている。本実施例では、筒状体20の上端部U側を蛇腹部23の第一面26が向く方とし、下端部L側を第二面28が向く方とした。
【0011】
ここで示される蛇腹式筒状体20の蛇腹部23は、長手方向に沿って全体が所定間隔の3領域(23A,23B,23C)に分割され、各領域毎に管壁の山部24と谷部25の径差を異ならせている。本発明において、径差とは一の蛇腹部分において山部24から谷部25までの深さを示す。この実施例の径差は、蛇腹部23の一端側から他端側の領域に向かって増大または減少している。なお、前記蛇腹部23の径差は、他の装置たとえば、コイルスプリングなどとの接触を避けるため、筒状体20そのものの径を変えることなく設けることが望ましい。従って、図3(A)のように山部24の位置すなわち外径はそのままで、谷部25側の径を小さくしたり大としたりすることで径差を生じさせるのが好ましい。また、前記蛇腹部23の山部24と谷部25の径差は、同一の領域内では一定とし、領域単位毎に異なっている。本実施例では3つの領域23A,23B,23Cの径差を順に17.4mm,15.4mm,13.4mmとし、上端部U側から下端部L側に向かって小さくなるように構成した。
【0012】
この径差は、蛇腹部23の圧縮時の変形しにくさに影響を及ぼすもので、径差の大きい領域ほど圧縮されやすく径差の小さい領域ほど圧縮されにくくなる。すなわち、図2(A)に示すように、同じピッチの蛇腹部において径差が大の領域では、山部24と谷部25間の管壁の幅が大となる上その管壁の傾斜が蛇腹部の径方向に対し水平に近づく。そのため筒状体10の長手方向に力が加わると、管壁が山部24と谷部25を境に屈曲し、蛇腹部23の第一面26内側に第二面28が押し込まれやすくなるのである。なお、図2は、図1に示す筒状体20の蛇腹部23の上下方向が、左右方向になるように回転させて示した図である。また、以後の実施例において図示する筒状体の管壁も、使用時に上または下側となる方を左右方向に配して示しており、左側領域あるいは右側領域として示した部分も各々上または下部領域と読み替えられることは言うまでもない。
【0013】
一方、図2(B),(C)に示すように径差が少ない領域になればなるほど、筒状体の形状が円筒に近づいてくるため、圧縮方向に対する管壁の応力が大となり圧縮されにくくなる。図1から理解されるように、本実施例の蛇腹式筒状体20は、上端部Uの領域の径差を大とし下端部Lの領域に向かうにつれて小としているものであるから、上部領域23Aが最も圧縮されやすく、次いで圧縮されやすいのが中間部領域23Bで、下部領域23Cが最も圧縮されにくくなる。
【0014】
かかる形状の蛇腹部23によれば、筒状体20を圧縮すると、蛇腹部23の第二面28側が山部24と谷部25とで折れて第一面26内側へ押し込まれる。それにより、前記第一面26と第二面28とが重なって蛇腹部23全体の管壁が見掛け上厚くなるため、径方向への撓みが少なくなり筒状体の胴曲がりを抑えることができる。また、この蛇腹部23の圧縮されやすさは、前記第一面26の蛇腹部23の径方向に対する傾斜の度合いによって決定し、傾斜が浅ければ水平に近づくので圧縮されやすくなる。この第一面26の傾斜の程度は、蛇腹式筒状体20を形成する材質や形状、または筒状体20に要求される圧縮されやすさを考慮して適当に決定される。
【0015】
この構造の蛇腹式筒状体20にあっては、路面の凹凸などによってピストンロッド51やコイルスプリング65が圧縮されると、図3(B)に示すように、蛇腹式筒状体20の蛇腹部23は、最も圧縮されやすい上部領域23Aがまず最初に圧縮される。その後、同図(C)に示すように、次に圧縮されやすい中間部領域23Bが圧縮され、最後に同図(D)に示すように、最も圧縮されにくい下部領域23Cが圧縮される。このように、蛇腹部23の一領域で圧縮が開始され、その圧縮が順番に移動していくので、圧縮される部分の長さは、圧縮が生じる領域の長さとなり蛇腹部23全体の長さと比較して短いものとなる。これは、短い蛇腹部を有する蛇腹式筒状体を順番に圧縮していくのと同じこととなり、全体として長い蛇腹部23を有する筒状体20でも、圧縮時の胴曲がりを少なくすることができる。なお、逆に前記蛇腹部23の領域の径差は、上部領域23Aから下部領域23Cへ順に大としてもよい。
【0016】
また、この蛇腹式筒状体20は、前記のように蛇腹部23の一端側Uから他端側Lに向かって、順番に径差が大または小となるようにしているので、蛇腹部23が長いものでも剛性の弱い中央部分が先に圧縮されることにより生じやすい径方向への撓みが抑えられる。
【0017】
なお、前記領域の数および各領域の長さ、山部および谷部の厚みやピッチあるいは径差が蛇腹部の上端あるいは下端のどちら側にむかって順次大きくなるのかなどについては、蛇腹式筒状体の全体寸法や材質などによって異なり、適宜決められる。ただ、蛇腹式筒状体の下端側には径の大なるシリンダが挿入配置されるので、蛇腹部の下端側に径差の小さな領域が位置するようにすれば、蛇腹部は下部内径が大となってシリンダと接触しにくい利点がある。
【0018】
図4は本発明の実施例とは異なるものであり、領域毎にピッチを異ならせた蛇腹式筒状体の管壁の一例を表したもので、この筒状体30の蛇腹部33は、複数の領域33A,33B,33Cに分割され、各領域では、図のように傾斜した第一面36と当該第一面36から山部34を境に屈曲して設けられた第二面38からなる蛇腹が、その領域毎にピッチを異ならせて設けられている。なお、蛇腹部のピッチとは、一の山部34から一の谷部35を介して隣接する山部34までの長さで表す。この蛇腹部33のピッチは、図の左側の領域が狭く順に右の領域に向かって広くなるように構成されており、本実施例では、左側領域33Aのピッチを10mm、中間領域のピッチを11mm、右側領域のピッチを12mmとした。なお、前記したように、左側領域および右側領域として示した部分が使用時には上側または下側領域となる。
【0019】
この構造によれば、図から理解されるように、蛇腹部33の山部34から谷部35までの深さが一定であれば、ピッチが狭ければ狭いほど山部34と谷部35間の管壁の傾斜が水平方向に近づく。そのため、山部34と谷部35の境を支点にして管壁が屈曲し、第一面36内側に第二面38が押し込まれやすくなるのである。前記したように、図4の例では左側領域より右側領域のピッチが広くなるように構成されているので、圧縮を受けた際には、蛇腹部33の左側から順番に圧縮される。
【0020】
図5は本発明の蛇腹式筒状体の管壁の一例を表したもので、前記した蛇腹部の径差による圧縮されにくさと、ピッチの変化による蛇腹部の圧縮されにくさとを組み合わせたものであって、図1の蛇腹部23を図5の蛇腹部43とした例である。この蛇腹部43は、3つに分割した領域(43A,43B,43C)の径差を左側領域43Aから右側領域43Cに向かって小となるようにする一方、そのピッチは逆に左側領域43Aから右側領域43Cに向かって広くなっている。本発明における蛇腹部のピッチとは、一の山部44から一の谷部45を介して隣接する山部44までの長さで表す。この蛇腹部43のピッチは、図の左側の領域が狭く順に右の領域に向かって広くなるように構成されている。なお、これらの領域の数、各領域の長さ、径差およびピッチ数などは、筒状体の形状や材質あるいは使用環境などにより適当に決定して組み合わせることができる。
【0021】
なお、前記各実施例は車両懸架装置のダストカバーとして用いられる蛇腹式筒状体についてのものであるが、この発明はその他の機械装置等に用いられる蛇腹式筒状体にも適用することができ、その機械装置等に応じて蛇腹式筒状体は筒全体に蛇腹部が設けられたり、装置への取付部が設けられる等、本発明の効果を妨げない範囲で適当に設計変更してよい。
【0022】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の蛇腹式筒状体によれば、圧縮時には、第二面が第一面の内側へ押し込まれて両者が重なりあい、筒状体の見掛け上の管壁が厚くなる。そのため、蛇腹部の径方向への撓みが生じにくく、圧縮に対する安定性に極めて優れている。従って、蛇腹部の長さを長くしても、圧縮途中で胴曲がりを生じることがなく、コイルスプリングやシリンダなどと接触を防いで蛇腹部の破損を確実に防ぐことができる。
【0023】
さらに、蛇腹部を複数の領域に分割し各領域毎に順次径差を異ならせたものにあっては、蛇腹部の圧縮は径差の大きい領域から順になされ蛇腹全体に及ぶ。従って、蛇腹部が長いものであっても、短い領域毎に端部から順に圧縮されるため、蛇腹部が長いことにより生じていた圧縮時の胴曲がりを少なくすることができる。
【0024】
加えて、蛇腹部を複数の領域に分割し、各領域毎に順次径差を大または小とするとともに、ピッチは径差と逆に順次小または大としたものにあっては、前記した胴曲がりの防止効果をさらに高く確実なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明とは蛇腹部の構成が一部異なる蛇腹式筒状体の使用状態を示す断面図である。
【図2】 各領域の管壁を拡大して示す断面図である。
【図3】 その圧縮状態を段階的に示す断面図である。
【図4】 領域毎にピッチを異ならせた蛇腹式筒状体の管壁を概略的に示す断面図である。
【図5】 本発明に係る蛇腹式筒状体の管壁を概略的に示す断面図である。
【図6】 従来の蛇腹式筒状体の使用状態を示す断面図である。
【図7】 従来の蛇腹式筒状体の胴曲がりを示す断面図である。
【符号の説明】
20,30 蛇腹式筒状体
23,33,43 蛇腹部
23A,33A,43A 上部領域
23B,33B,43B 中間領域
23C,33C,43C 下部領域
24,34 山部
25,35 谷部
26,36 第一面
28,38 第二面
51 ピストンロッド
65 コイルスプリング
Claims (1)
- 少なくとも一部に蛇腹部を有する蛇腹式筒状体において、前記蛇腹部の管壁がその山部を境として当該蛇腹部の一端側を向く第一面で蛇腹部の径方向に対して傾斜し、前記蛇腹部の他端側を向く第二面で蛇腹部の径方向と平行あるいは前記第一面側へ傾斜した形状からなって、前記蛇腹部の圧縮時に第二面が第一面の内側へ押し込まれるようになされており、かつ、前記蛇腹部が長手方向に沿って複数の領域に分けられ、前記各領域毎に山部と谷部の径差およびピッチが異なるようにされるとともに、蛇腹部の一端側の領域から他端側の領域に向かって、径差が順次大または小になり、それとは逆に前記ピッチが順次小または大になっていることを特徴とする蛇腹式筒状体。
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