JP4845532B2 - 車両の空気ばね - Google Patents

Description

本発明は、空気ばねに関し、特に、車両のサスペンションに供される空気ばねに係る。

空気ばねは既に自動車や鉄道車両に利用されており、一般的に、ベローズやダイヤフラムの容器内に空気が封入されている。そして、外部からの空気の導入及び排出を制御するもの等、種々の構造の空気ばねが知られている。例えば下記の非特許文献１には、ベローズ型、ダイヤフラム型、複合型等が開示されており、更には、空気ばねがショックアブソーバに装着されたエアサスペンションストラットも開示されている。

図４及び図５は一般的な自動車用サスペンションに供されるダイヤフラム型の空気ばねを示すもので、以下に、その概要を説明する。先ず図４に示すように、筒状の胴部を有する金属製のハウジング１００及び２００と、これらの胴部の開口端に接合する筒状エラストマ部材のダイヤフラム３００を備え、これらによって空気室５００が形成され、この空気室５００内に空気を封入するように構成されている。更に、ダストカバー７００が装着されて図５に示す空気ばねＡＳが構成され、例えばハウジング１００側が車体（図示せず）に固定され、ハウジング２００側がロアアーム（図示せず）に固定される。

上記の従来の空気ばねにおいては、ハウジング１００及び２００の開口部にダイヤフラム３００の開口端部が接合され、夫々、かしめリングと呼ばれる環状部材４１０及び４２０によって緊締されて、接合状態を維持し得るように構成されている。そして、図４に示すように、ハウジング２００の内側面に、底板２３０が溶接（Ｗ）により気密接合されている。而して、空気室５００内が密閉空間とされる。

「自動車技術ハンドブック」第２分冊、設計編、社団法人自動車技術会、１９９２年６月１５日第１版第２刷発行、４６２頁乃至４６３頁及び４６８頁

上記の従来の空気ばねにおいては、図４に示すように、ハウジング２００には、底板２３０が溶接（Ｗ）により気密接合されるように構成されているので、正確な溶接作業が必要とされる。また、その気密性を確認するため、例えばヘリウムガスを用いたリークテスト装置による全数検査を行うこととすると、コストアップ要因となる。また、図４の空気室５００の容量を調節することにより、空気ばねとしてのばね定数を所定の値に設定することができるが、そのためには、ハウジング２００に対する底板２３０の溶接位置を正確に管理する必要があり、しかも気密接合が要求されるので、溶接作業が容易ではなく、これもコストアップ要因となる。

そこで、本発明は、溶接による気密接合を必要とすることなく、容易且つ安価に構成し得る空気ばねを提供することを課題とする。また、簡単な手段で容易に、空気ばねとしてのばね定数を任意の値に設定し得るようにすることを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明の空気ばねは、請求項１に記載のように、上方に底部を有し下方に開口する第１の有底筒体と、該第１の有底筒体の下方に所定距離隔てて配置され上方に底部を有し下方に開口する第２の有底筒体と、該第２の有底筒体の開口端側を摺動自在に収容する筒体を備え、該筒体に対し軸方向の所定位置で、前記第２の有底筒体の開口端の一部が当該筒体の内周面に固着されて一体に形成されて成り、前記第２の有底筒体の外周面に下方の開口端部が気密接合されると共に前記第１の有底筒体の外周面に上方の開口端部が気密接合される筒状弾性部材のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラム内の前記第１の有底筒体の底部と前記第２の有底筒体の底部との間に空気室を形成することとしたものである。なお、本願における上方及び下方は、構成要素相互の関係を特定するに当たり、空気ばねを車両に装着する際の一般的な配置に基づき、相対的に特定したものであり、必ずしも上方及び下方の配置に限定されるものではない。

更に、請求項２に記載のように、前記第１及び第２の有底筒体の軸方向所定範囲に亘って夫々前記第１及び第２の有底筒体の外周面に形成された溝部を備えたものとし、該溝部を含む前記第１及び第２の有底筒体の外周面に、夫々前記上方及び下方の開口端部の内周面が密着するように前記ダイヤフラムが接合されたものとするとよい。

そして、請求項３に記載のように、前記第２の有底筒体の底部が、下方に膨出する凹部を有するものとするとよい。また、請求項４に記載のように、前記筒体の下方の開口端部に少なくとも一部が固着され、前記筒体を支持する支持部材を備えたものとしてもよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された空気ばねにおいては、第１の有底筒体と第２の有底筒体とが筒状弾性部材のダイヤフラムによって気密接合されるように構成されており、これらの間に空気室が形成され、第１の有底筒体と第２の有底筒体、及びこれらのうちの少なくとも一方と他の部材とを溶接によって気密接合する必要はないので、空気ばねを容易且つ安価に構成することができる。例えば、更に支持部材を第２の有底筒体に溶接接合する場合にも容易に接合することができ、その接合部の気密状態を検査する必要もないので、溶接による気密接合を必要とする装置に比し大幅なコストダウンとなる。しかも、第２の有底筒体の開口端側を摺動自在に収容する筒体に対し、軸方向の所定位置で、第２の有底筒体の開口端の一部を当該筒体の内周面に固着して一体に形成することとしており、第２の有底筒体の開口端の筒体への接合位置を変更するだけで、上記の空気室の容量を容易に調節することができるので、空気ばねとしてのばね定数を、任意の値に容易に設定することができる。この場合において、筒体と第２の有底筒体との接合に際し、気密接接合とする必要はないので、任意のばね定数に容易且つ正確に設定することができる。

また、請求項２に記載のように、第１及び第２の有底筒体の外周面に形成された溝部を含み、第１及び第２の有底筒体の外周面に、夫々上方及び下方の開口端部の内周面が密着するようにダイヤフラムを接合し、例えば環状部材によって緊締すれば、第１及び第２の有底筒体に対しダイヤフラムを確実に気密接合することができる。

更に、請求項３に記載のように、第２の有底筒体の底部に、下方に膨出する凹部を形成することとすれば、空気室の容量を増大することができ、大きな容量を確保することができるので、簡単な構成で、空気ばねとしてのばね定数を、相対的に低い値に設定することができる。

そして、請求項４に記載のように、筒体を支持する支持部材は、少なくともその一部を筒体の下方の開口端部に固着すればよく、筒体と支持部材とを気密接合とする必要はないので、一層のコストダウンとなる。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明が対象とする、溶接による気密接合を必要としない空気ばねの基本構成を示すもので、自動車用サスペンションに供される。図１に示すように、上方に底部を有し下方に開口する第１の有底筒体を構成する金属製のハウジング１０と、上方に底部を有し下方に開口する第２の有底筒体を構成する金属製のハウジング２０とが、所定距離を隔てて配置されている。そして、筒状エラストマ部材のダイヤフラム３０によって、その上方の開口端部がハウジング１０の外周面に気密接合されると共に、下方の開口端部がハウジング２０の外周面に気密接合されている。これらハウジング１０及び２０並びにダイヤフラム３０によって、密閉空間となり得る空気室５０が形成される。更に、ハウジング１０には吸排ポート６１が装着されており、これを介して空気室５０内に空気が吸排されるように構成されている。尚、図示を省略するが、図５に示すダストカバー７００と同様のダストカバーが装着されて空気ばねが構成される。

図１に示すように、ハウジング１０及び２０の外周面にダイヤフラム３０の開口端部が接合され、夫々環状部材４１及び４２によって緊締されて、密着接合状態を維持し得るように構成されている。ハウジング１０は、図１に示すように、底部１１及び胴部１２を有する断面コ字状の容器形状（有底筒体）に形成されている。尚、底部１１は、図１では上方に位置しているのでハウジング１０の頂部となるが、有底筒体における底部を意味する。更に、ハウジング１０には、胴部１２の外周面に溝部１２ａが形成されている。

一方、ハウジング２０も、図１に示すように、底部２１及び胴部２２を有する有底筒体であるが、胴部２２が長尺に形成され、底部２１及び胴部２２の外径が夫々底部１１及び胴部１２の内径より小さく形成されており、ピストンとも呼ばれる。更に、胴部２２は、底部２１と隣接する部分が縮径されて縮径部２２ｓが形成され、この縮径部２２ｓの外周面に溝部２２ａが形成されている。そして、ハウジング２０を支持する支持部材として、底板２３が胴部２２の開口端部の内側に溶接接合（Ｗ）されており、この底板２３には、車両への装着時の位置決め部材６２が固着されている。尚、胴部２２と底板２３とは気密接合とする必要はなく、少なくとも底板２３の一部が固着され、底板２３を介してハウジング２０を支持し得る接合状態であればよい。従って、底板２３の外周形状は胴部２２の内周形状と必ずしも一致させる必要はなく、図１の底板２３は異形の外周形状に形成されているので、底板２３の外周と胴部２２の内面との間には、図１の右側に示すように空隙が生じている。

上記のように形成されたハウジング１０及び２０は、図１に示すように、溝部１２ａを含む胴部１２の外周面に、ダイヤフラム３０の上方の開口端部の内周面が密着するように、ダイヤフラム３０がハウジング１０の胴部１２に接合され、環状部材４１によって緊締される。これにより、ダイヤフラム３０の上方の開口端部がハウジング１０の胴部１２に気密接合される。同様に、溝部２２ａを含む胴部２２（の縮径部２２ｓ）の外周面に、ダイヤフラム３０の下方の開口端部の内周面が密着するように、ダイヤフラム３０がハウジング２０の縮径部２２ｓに接合され、環状部材４２によって緊締される。これにより、ダイヤフラム３０の下方の開口端部がハウジング２０の胴部２２に気密接合される。尚、ダイヤフラム３０と縮径部２２ｓとの接合に関しては、ダイヤフラム３０の下方の開口端が底部２１側から挿入されて、溝部２２ａを超えて縮径部２２ｓに装着され、環状部材４２によって緊締された後に、折り返されて図１に示す状態となる。

図２は本発明の一実施形態に係る空気ばねを示すもので、本実施形態における下方側のハウジングは、底部２１ｘ及び胴部２２ｘを有し第２の有底筒体を構成する第１部材２０ｘと、その開口端側を摺動自在に収容する筒体の第２部材２０ｙから成る。第１部材２０ｘの底部２１ｘは図１の底部２１と同様の形状に形成されており、胴部２２ｘには、図１の胴部２２と同様に縮径部２２ｓが形成され、この縮径部２２ｓの外周面に溝部２２ａが形成されている。第１部材２０ｘと第２部材２０ｙとは、第２部材２０ｙの上方の開口端部が縮径部２２ｓ近傍に位置するように、胴部２２ｘの下方の開口端部が、第２部材２０ｙに対し軸方向の所定位置（図２では略中間位置）で、第２部材２０ｙの内側面に溶接接合（Ｗ）されて一体に形成されている。この胴部２２ｘと第２部材２０ｙとの溶接も気密接合とする必要はない。そして、第２部材２０ｙの下方の開口端部の内側に底板２３の一部が溶接接合（Ｗ）されている。尚、図２において、図１に記載の構成要素と実質的に同じ要素には、図１と同一の符号を付して説明を省略する。

而して、図２に記載の実施形態によれば、第１部材２０ｘの胴部２２ｘが、第２部材２０ｙに対し軸方向の所定位置（図２では略中間位置）で溶接接合されるように構成されているので、溶接位置を変更するだけで、空気室５０の容量を変更することができる。従って、例えば空気室５０の容量を相対的に小さくすれば、相対的に高いばね定数とすることができる。このように、簡単な手段で空気室５０の容量を容易に調節することができるので、空気ばねとしてのばね定数を、任意の値に容易且つ正確に設定することができる。特に、第１部材２０ｘと第２部材２０ｙとの溶接に際し、気密接合とする必要はないので、安価に接合することができ、従来装置に比しコストダウンとなる。

図３は本発明の他の実施形態に係る空気ばねを示すもので、図２に記載の第１部材２０ｘに代えて、底部２１ｚ及び胴部２２ｘを有し第２の有底筒体を構成する第１部材２０ｚを備えたもので、その他の構成要素は図２に記載の要素と実質的に同じであるので、図２と同一の符号を付して説明を省略する。図３に示す実施形態においては、第１部材２０ｚの底部２１ｚが、下方に膨出する凹部２１ｒを有し、図２の実施形態における空気室５０の容量より大きな容量を確保することができる。従って、図２に記載の空気ばねより、ばね定数が低い空気ばねを構成することができる。

以上のように、上記の各実施形態の空気ばねによれば、簡単な手段で空気室５０の容量を容易に調節することができ、空気ばねとしてのばね定数を任意の値に設定することができるだけでなく、従来装置に比し安価に製造することができる。また、ダイヤフラム３０の上方及び下方の開口端部を環状部材４１及び４２によって夫々確実に保持し、ダイヤフラム３０の脱落を防止することができる。尚、上記の空気ばねをショックアブソーバ（図示せず）に装着し、エアサスペンションストラットに適用することもできる。

本発明が対象とする、溶接による気密接合を必要としない空気ばねの基本構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る空気ばねを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る空気ばねを示す断面図である。 従来の空気ばねを示す断面図である。 一般的な空気ばねの外観を示す斜視図である。

符号の説明

１０ ハウジング（第１の有底筒体）
２０ ハウジング（第２の有底筒体）
２０ｘ 第１部材（第２の有底筒体）
２０ｙ 第２部材（筒体）
２０ｚ 第１部材（第２の有底筒体）
１１，２１，２１ｘ，２１ｚ 底部
１２，２２，２２ｘ 胴部
１２ａ，２２ａ 溝部
３０ ダイヤフラム
４１，４２ 環状部材
５０ 空気室

Claims (4)

1. 上方に底部を有し下方に開口する第１の有底筒体と、該第１の有底筒体の下方に所定距離隔てて配置され上方に底部を有し下方に開口する第２の有底筒体と、該第２の有底筒体の開口端側を摺動自在に収容する筒体を備え、該筒体に対し軸方向の所定位置で、前記第２の有底筒体の開口端の一部が当該筒体の内周面に固着されて一体に形成されて成り、前記第２の有底筒体の外周面に下方の開口端部が気密接合されると共に前記第１の有底筒体の外周面に上方の開口端部が気密接合される筒状弾性部材のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラム内の前記第１の有底筒体の底部と前記第２の有底筒体の底部との間に空気室を形成することを特徴とする空気ばね。
2. 前記第１及び第２の有底筒体の軸方向所定範囲に亘って夫々前記第１及び第２の有底筒体の外周面に形成された溝部を備え、該溝部を含む前記第１及び第２の有底筒体の外周面に、夫々前記上方及び下方の開口端部の内周面が密着するように前記ダイヤフラムが接合されていることを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
3. 前記第２の有底筒体の底部が、下方に膨出する凹部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の空気ばね。
4. 前記筒体の下方の開口端部に少なくとも一部が固着され、前記筒体を支持する支持部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の空気ばね。

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