JP4580737B2 - 空気ばね - Google Patents

Description

本発明は、ピストンの構造を改良して製造コストを低減し得る空気ばねに関し、例えばトラックやバス等の車両用や自動車用のサスペンション、産業機械用の防振支持装置、シリンダ機器等に用いられるような内部にロッドを有さない空気ばねに好適なものである。

従来より、空気ばねの一種として、ピストンの上部にゴム等で筒状に形成されたダイヤフラムを配置すると共に、この上にチャンバーが取り付けられ、振動発生部或いは振動受け部にこれらピストンやチャンバーの何れかがそれぞれ連結されるような構造の空気ばねが知られている。そして、このような空気ばねでは、振動の入力により軸方向に沿った相対変位がピストンとチャンバーとの間に生じるようになっている。

例えば、この種の空気ばねの一例として、図４に示されるようなものが知られており、この図に基づき従来技術を説明する。
即ち、この図に示すように、この空気ばね１１０は、ピストン１１２とチャンバー１２０とがゴム材などで形成されたダイヤフラム１２４で連結された構造とされている。さらに、このピストン１１２が、ダイヤフラム１２４を転動させる外周面を備えた円筒部材１１４を有するだけでなく、車両側のスプリングシート１２６にこの空気ばね１１０を配置する為の底板部材１１８を気密溶接で結合した構造とされている。

従って、チャンバー１２０、ピストン１１２及びダイヤフラム１２４により封止された空気ばね１１０内の空間が空気室Ｓを構成するが、これに伴って、円筒部材１１４及び底板部材１１８により形成された空間である容積部Ｓ１がこの空気室Ｓの一部となっている。
特表２００２−５３１７８４号公報 特許２６５０６８１号公報 特開２００４−２７８５８３号公報

上記のように、従来の空気ばね１１０のピストン１１２は、円筒部材１１４に底板部材１１８を気密溶接で結合して、二部材で容積部Ｓ１を形成しているので、このような構造の場合には、容積部Ｓ１の気密性を保障する為にピストン１１２単体で気密検査を実施する必要があった。従って、検査を実施する為のコストが必要となる結果として、空気ばねの製造コストが増大する欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、製造コストを低減し得る空気ばねを提供することが目的である。

請求項１に係る空気ばねは、振動発生部もしくは振動受け部の一方に連結されるチャンバーと、振動発生部もしくは振動受け部の他方に連結されるピストンと、これらピストンとチャンバーとのそれぞれに気密に連結されて空気室を形成し且つ、これら部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムとを有した空気ばねであって、
ダイヤフラムを転動させる外周面を備えた外側部材の内周側に、空気室の一部となる容積部を内部に備えた、一体構造になる内側部材を配置すると共に、振動発生部及び振動受け部の他方に直接連結される連結用部材を有した構造にピストンが形成され、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されていることを特徴とするものである。

請求項１に係る空気ばねの作用を以下に説明する。
本請求項によれば、振動発生部及び振動受け部の一方に連結されるチャンバーと、振動発生部及び振動受け部の他方に連結されるピストンとの間に、空気室を形成する筒状のダイヤフラムが配設されて、これら部材の相対変位に伴ってダイヤフラムが弾性変形するようになる。

また、本請求項では、ピストンが、ダイヤフラムを転動させる外周面を備えた外側部材及び、この外側部材の内周側に配置されて、空気室の一部となる容積部を内部に備えた、一体構造になる内側部材を有した構造とされているが、さらに、振動発生部及び振動受け部の他方に直接連結される連結用部材をこのピストンが有した構造にも成っている。

以上より、容積部の周囲壁となる内側部材が一体的に形成されているので、本請求項によれば、内側部材はもちろん、ピストンの気密検査が不要となる。これに伴い気密検査の為のコストが不要となる結果、空気ばねの製造コストが低減されるようになる。

そして、本請求項の構成によれば、内側部材の形状を変化させて容積部の形状を変更するだけで、空気室の一部となる容積部の容積を簡易に変えられるので、空気ばねのばね定数を容易に設定変更できることにもなる。
加えて、本請求項ではさらに、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるという構成を有するとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されている。
従って、ここでは、上記のようにそれぞれ構成された支持部と当接部とが当接されてこれらの間が溶接等されることで、外側部材の内周側に確実に内側部材が配置されることになる結果、製造コストの低減がより一層確実に達成されるようになり、また、気密空気室を簡易に形成することができる。

請求項２に係る空気ばねの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、空気室内に空気を吸排させる封入口をチャンバーが有したという構成を有する。従って、本請求項では、空気ばねの伸縮運動に伴うダイヤフラムの転動により空気室の形状が変化するが、この封入口を介して外部のコンプレッサから空気室内に空気が吸排されて空気室の体積を変えることも可能になるので、空気ばねの高さ寸法をこの封入口から吸排される空気で変更できることにもなる。

請求項３に係る空気ばねは、振動発生部もしくは振動受け部の一方に連結されるチャンバーと、振動発生部もしくは振動受け部の他方に連結されるピストンと、これらピストンとチャンバーとのそれぞれに気密に連結されて空気室を形成し且つ、これら部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムとを有した空気ばねであって、
ダイヤフラムを転動させる外周面を有した外側部材の内周側に、空気室の一部となる容積部を内部に有した、一体構造になる内側部材を配置すると共に、振動発生部及び振動受け部の他方に外側部材を直接連結する構造にピストンが形成され、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されていることを特徴とする空気ばね。

請求項３に係る空気ばねの作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１とほぼ同様の構成を有しているが、本請求項によれば、ピストンに連結用部材が無い替わりに、ピストンの外側部材が振動発生部及び振動受け部の他方に直接連結される構造になっている。

従って、請求項１と同様に容積部の周囲壁となる内側部材が一体的に形成されているので、ピストンの気密検査が不要となる。これに伴い請求項１と同様に、気密検査の為のコストが不要となる結果、空気ばねの製造コストが低減されるようになる。また、本請求項によっても、空気室の一部となる容積部の容積を簡易に変えられるので、空気ばねのばね定数を容易に設定変更できるようにもなる。
加えて、本請求項ではさらに、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるという構成を有するとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されている。
従って、ここでは、上記のようにそれぞれ構成された支持部と当接部とが当接されてこれらの間が溶接等されることで、外側部材の内周側に確実に内側部材が配置されることになる結果、製造コストの低減がより一層確実に達成されるようになり、また、気密空気室を簡易に形成することができる。

請求項４に係る空気ばねの作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、請求項４は空気室内に空気を吸排させる封入口をチャンバーが有したという構成を有する。

従って、請求項４に係る空気ばねも、請求項２に係る空気ばねと同様の構成を有することから、請求項２と同様の作用効果を奏するようになる。

以上説明したように本発明の上記構成によれば、ピストンの構造を改良して製造コストを低減し得る空気ばねを提供できるという優れた効果を有し、トラックやバス等の車両用や自動車用のサスペンション、産業機械用の防振支持装置、シリンダ機器等に用いられるような内部にロッドを有さない空気ばねで特に優れた効果を発揮する。

本発明の最良の形態に係る空気ばねを図を参照しつつ説明する。まず、本発明の最良の形態に係る空気ばねの第１実施例を図１に示し、この図に基づき本実施例を説明する。図１に示すように、本実施例に係る空気ばね１０の下部寄り部分が、円筒形状に金属により形成されたピストン１２により構成されており、このピストン１２でタイヤ支持部材側のスプリングシート２６に連結されている。

このピストン１２は、図１に示すようにピストン１２の外周側を外周面１４Ｂで形成し且つ上下端が開放された金属製で円筒状の外側部材１４を有しており、この外側部材１４の頂部には、内周側に延びる支持部１４Ａが形成されている。また、この外側部材１４の内周側には、円錐台形状の容積部Ｓ１を内部に有するように金属材によりカップ状に形成された内側部材１６が配置されている。この内側部材１６の一端側には、フランジ状に形成されて外側部材１４の支持部１４Ａに当接する当接部１６Ａが設けられており、また、この当接部１６Ａの先端から上方にリング状に延びる締結面１６Ｂが形成されている。

この為、外側部材１４の支持部１４Ａに内側部材１６の当接部１６Ａが当接されて溶接されることで、外側部材１４の内周側に内側部材１６が連結されつつ配置された構造になっている。さらに、外側部材１４の下部には、金属製で円盤状に形成された連結用部材１８が溶接等により接合されていることから、下部寄りにこの連結用部材１８を有した構造にピストン１２が形成されることになる。

一方、このピストン１２の直上の位置には、ピストン１２とほぼ同径の円盤形状に金属材で形成されて図示しない車体支持部材に連結されたチャンバー２０が配置されている。このチャンバー２０は、図１に示すように空気ばね１０の上側の端面を形成する上端面２０Ａだけでなく、下方にリング状に延びる締結面２０Ｂを有している。

そして、管状に形成された封入口２２がこの上端面２０Ａに配置される形で、チャンバー２０にこの封入口２２が設けられており、図示しないコンプレッサにこの封入口２２が繋がった構造になっている。

さらに、これらチャンバー２０とピストン１２との間には、ゴム材で円筒状に形成された弾性膜であるダイヤフラム２４が配設されており、このダイヤフラム２４の両端部には、鋼製の帯材によりリング状に形成された補強材である締結帯２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ取り付けられている。

この内の内側締結帯２４Ａを有したダイヤフラム２４の端部がピストン１２の上部に位置する締結面１６Ｂにかしめ締結されて、このダイヤフラム２４の一端側が封止されている。また、外側締結帯２４Ｂを有したダイヤフラム２４の端部がチャンバー２０の締結面２０Ｂにかしめ締結されて、このダイヤフラム２４の他端側が封止されている。

この結果として、ダイヤフラム２４内の空間がピストン１２の内側部材１６及びチャンバー２０等により封止されて空気室Ｓを形成していて、これらチャンバー２０とピストン１２との間が相対変位するのに伴って、ダイヤフラム２４が弾性変形することになる。

そして、このダイヤフラム２４が弾性変形する際に、外側部材１４の外周面１４Ｂがピストン１２の外周面となってダイヤフラム２４を転動させ、また、チャンバー２０に設けられた封入口２２が空気室Ｓ内に空気を吸排させるようになっている。尚この際、内側部材１６により形成される容積部Ｓ１が空気室Ｓの一部を構成している。

以上より、本実施例に係る空気ばね１０のチャンバー２０が振動受け部である車体支持部材を支持しつつ、連結されることになり、また、振動発生部となるスプリングシート２６の突出した部分にピストン１２の連結用部材１８が搭載されつつ連結されることで、このピストン１２がスプリングシート２６に連結される構造になっている。

次に、本実施例に係る空気ばね１０の作用を説明する。
本実施例によれば、車体支持部材に連結されるチャンバー２０と、スプリングシート２６に連結されるピストン１２との間に、円筒状のダイヤフラム２４の両端がそれぞれこれらピストン１２及びチャンバー２０にかしめ締結されて、空気室Ｓを形成するようにこのダイヤフラム２４が配設されている。つまり、これら部材の相対変位に伴って、このダイヤフラム２４が弾性変形する構造になっており、この弾性変形の際に、チャンバー２０が有した封入口２２を介して空気室Ｓ内に空気を吸排させるようになっている。

従って、タイヤ支持部材のスプリングシート２６が振動を発生させた場合、ピストン１２を介して振動がダイヤフラム２４に伝達される。そして、チャンバー２０とピストン１２との間の相対的な移動に伴うダイヤフラム２４の変形により振動が吸収されて、このチャンバー２０に連結された車体支持部材側に振動が伝達され難くなる。

さらに、封入口２２をチャンバー２０が有していることから、この封入口２２から空気室Ｓ内に空気が吸排されることになる。つまり、空気ばね１０の伸縮運動に伴うダイヤフラム２４の転動により空気室Ｓの形状が変化するが、この封入口２２を介して外部のコンプレッサから空気室Ｓ内に空気が吸排されて、空気室Ｓの体積を変えることも可能になるので、空気ばね１０の高さ寸法をこの封入口２２から吸排される空気で変更できるようにもなる。

また本実施例では、ピストン１２が、ダイヤフラム２４を転動させる外周面１４Ｂを備えた外側部材１４及び、この外側部材１４の内周側に配置されて、空気室Ｓの一部となる容積部Ｓ１を内部に備えた内側部材１６を有した構造とされているが、さらに、スプリングシート２６に直接連結される連結用部材１８をこのピストン１２が有した構造とも成っている。

以上より、容積部Ｓ１の周囲壁となる内側部材１６が一体的に形成されているので、本実施例によれば、溶接された箇所を有するものの、ピストン１２の気密検査が不要になる。これに伴い気密検査の為のコストが不要となる結果、空気ばね１０の製造コストが低減されるようになる。

そして、本実施例の構成によれば、内側部材１６の形状を変化させて容積部Ｓ１の形状を変更するだけで、空気室Ｓの一部となる容積部Ｓ１の容積を簡易に変えられるので、空気ばね１０のばね定数を容易に設定変更できることにもなる。

他方、本実施例では、外側部材１４の頂部に内周側に広がる支持部１４Ａを有すると共に、内側部材１６の一端側にこの支持部１４Ａに当接する当接部１６Ａを有し、支持部１４Ａに当接部１６Ａが当接されてこれらの間が溶接等されることで、外側部材１４の内周側に内側部材１６が配置された構造になっている。従って、外側部材１４の内周側に確実で強固に内側部材１６を配置できることになる結果、空気ばね１０の製造コストの低減がより一層確実に達成されるようになる。

次に、本発明の第２実施例に係る空気ばねを図２に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施例も図２に示すように第１実施例とほぼ同様の構造となっている。但し、第１実施例では、ピストン１２に連結用部材１８が設けられているのに対して、本実施例に係る空気ばね１０のピストン１２は、図２に示すようにピストン１２を構成する外側部材１４の下端部１４Ｃがスプリングシート２６に直接連結される構造になっている。

従って、本実施例でも第１実施例と同様に、容積部Ｓ１の周囲壁となる内側部材１６が一体的に形成されているので、ピストン１２の気密検査が不要になる。この結果として、空気ばね１０の製造コストが低減されるだけでなく、空気ばね１０のばね定数を容易に設定変更できるようにもなる。

さらに、本実施例では、ピストン１２の外側部材１４がスプリングシート２６に直接連結されることから、連結用部材１８が不要となると共に、連結用部材１８をピストン１２に取り付けるための溶接作業が不要となって、空気ばね１０の製造コストがより一層低減されるようになる。

次に、本発明の第３実施例に係る空気ばねを図３に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施例も図３に示すように第１実施例とほぼ同様の構造となっているが、本実施例は大荷重を支える必要がある場合に適した構造である。

つまり、本実施例に係る空気ばね１０では、連結用部材１８をピストン１２に設ける替わりに、内側部材１６の底部に当接するように中央部が突出した構造で金属製の補強部材２８が設けられていて、この補強部材２８で内側部材１６を支える形になっている。これに伴い、金属製で円盤状に形成された接合材３０を溶接等により補強部材２８の下面に接合し、スプリングシート２６にこの接合材３０で連結された構造としている。

従って、本実施例でも第１実施例と同様に、容積部Ｓ１の周囲壁となる内側部材１６が一体的に形成されているので、空気ばね１０の製造コストが低減されるだけでなく、空気ばね１０のばね定数を容易に設定変更できるようにもなるが、さらに、本実施例では空気ばね１０で大荷重を支えることも可能となる。

尚、上記実施例に係る空気ばね１０では、ピストン１２が振動発生部であるタイヤ支持部材のスプリングシート２６に連結され、チャンバー２０が振動受け部である車体支持部材に連結される構造としたが、この逆にピストン１２を振動受け部である車体支持部材に連結し、チャンバー２０を振動発生部であるタイヤ支持部材に連結する構造としても良い。

本発明に係る第１実施例の空気ばねを示す断面図である。 本発明に係る第２実施例の空気ばねを示す断面図である。 本発明に係る第３実施例の空気ばねを示す断面図である。 従来例の空気ばねを示す断面図である。

符号の説明

１０ 空気ばね
１２ ピストン
１４ 外側部材
１６ 内側部材
１８ 連結用部材
２０ チャンバー
２４ ダイヤフラム
Ｓ 空気室
Ｓ１ 容積部

Claims (4)

1. 振動発生部もしくは振動受け部の一方に連結されるチャンバーと、振動発生部もしくは振動受け部の他方に連結されるピストンと、これらピストンとチャンバーとのそれぞれに気密に連結されて空気室を形成し且つ、これら部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムとを有した空気ばねであって、
   ダイヤフラムを転動させる外周面を備えた外側部材の内周側に、空気室の一部となる容積部を内部に備えた、一体構造になる内側部材を配置すると共に、振動発生部及び振動受け部の他方に直接連結される連結用部材を有した構造にピストンが形成され、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されていることを特徴とする空気ばね。
2. 空気室内に空気を吸排させる封入口を、チャンバーが有することを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
3. 振動発生部もしくは振動受け部の一方に連結されるチャンバーと、振動発生部もしくは振動受け部の他方に連結されるピストンと、これらピストンとチャンバーとのそれぞれに気密に連結されて空気室を形成し且つ、これら部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムとを有した空気ばねであって、
   ダイヤフラムを転動させる外周面を有した外側部材の内周側に、空気室の一部となる容積部を内部に有した、一体構造になる内側部材を配置すると共に、振動発生部及び振動受け部の他方に外側部材を直接連結する構造にピストンが形成され、外側部材の頂部に内周側に広がる支持部を有すると共に、内側部材の一端側にこの支持部に当接する当接部を有し、支持部に当接部が当接されて外側部材の内周側に内側部材が配置されるとともに、外側部材から突出する、内側部材の一端部外周面の締結面に、ダイヤフラムの一端部が、鋼製の帯材によりリング状に形成された締結帯のかしめ締結によって気密に連結されていることを特徴とする空気ばね。
4. 空気室内に空気を吸排させる封入口を、チャンバーが有することを特徴とする請求項３記載の空気ばね。

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