JP4986960B2 - 空気ばね用押嵌め式緩衝器 - Google Patents

Description

本発明は空気ばねに関し、特に空気ばねの故障の場合のバックアップとして、または該空気ばねに突然加わった大きな撓みまたは衝撃を吸収するように作用する内部緩衝器を有する空気ばねに関する。さらに具体的には、本発明は、従来使用された単片式エラストマ製緩衝器に代わる、剛体基部とエラストマ製頂部を有する２片押嵌め式緩衝器を有する空気ばねに関する。

通常空気式ばね（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｓｐｒｉｎｇ）と呼ばれる空気ばね（ａｉｒ ｓｐｒｉｎｇ）は、可動部分の間で、主として該部分に加わる加重を吸収するために、緩衝効果を与えるために多年にわたり自動車、各種の機械、その他の機器に使用されてきた。空気ばねは通常、１対の端部材の間に延び、一定量の圧縮空気を内包する可撓性のゴムスリーブより成る。端部材の一方は通常、可撓性スリーブの端に位置するピストンである。両端部材は、該空気ばねが取り付けられている車両または機器の、間隔をおいた構成要素または部品に、該空気ばねを取り付ける。

一般に空気が使用される、内部の加圧流体は、該空気ばねが取り付けられた、間隔をおいた端部材の一方に加わる、または生じる衝撃の大半を吸収し、両端部材は加わった衝撃を吸収するに当たって、軸方向に、かつ互いから離れる方向に動く。かかる空気ばねの例は、特許文献１および特許文献２に示されている。

これら従来技術による空気ばねの中には、加圧室内部に向かって延伸する端部材の一方に取り付けられた内部緩衝器を有するものがある。該緩衝器は、空気ばねの故障の際、もしくは膨張していない時に、またはばねに生じた強烈な衝撃または撓みを吸収する際に、ばね部材の全面的圧壊または撓みを防止する。従来、これらの緩衝器は、特許文献３および特許文献４に示されているように、端部材の一方から外向きに延伸するスタッドに取り付けられた単一のエラストマ製部材により構成されていた。これらの単一部材から成るエラストマ製緩衝器は大抵の適用例において満足すべきものであるが、一部の適用例においては、上述の米国特許に示されるような、一体的な単片式緩衝器が提供するよりも高い負荷能力を有し、撓みが少ないことが望ましい。

衝撃吸収構成要素を示す他の従来技術の例は以下の各特許に示されている。

特許文献５では車両の支柱に取り付けられたエラストマ製緩衝器が開示されている。

特許文献６では、２本の同心可動管の間に取り付けられたエラストマ製部材を有し、内側の管の下に取り付けられたエラストマ製緩衝器が管からの衝撃を吸収する流体衝撃吸収器が開示されている。

特許文献７では端部材の一方に取り付けられたエラストマ製緩衝器を利用する、別種の空気ばねが示されている。

特許文献８では、引き出しを閉めた時に跳ね返って半開きの状態にならないように、たんすの引き出しに用いるポリマばねが開示されている。

特許文献９には、加圧室内部の取り付け柱上の積層アレイ上に取り付けられた１個以上のプラスチック部材より成る空気ばね緩衝器が示されている。

しかしながら、従来用いられてきた一体型単片式エラストマ製緩衝器をなくし、これに代えて、それら従来の一体的な単片式緩衝器よりも高い負荷能力を有し、撓みが少ない、２個の部品より成る押嵌め式緩衝器を使用した、改良型の空気ばね緩衝器に対する必要性が存在する。

米国特許第４，８５２，８６１号 米国特許第４，９４６，１４４号 米国特許第４，５０６，９１０号 米国特許第４，７８７，６０６号 米国特許第４，４７８，３９６号 米国特許第３，６５８，３１４号 米国特許第４，３４２，２６４号 米国特許第４，２１８，５９９号 米国特許第５，２０１，５００号

本発明の目的は、間隔をおいた可動端部材と、両端部材の間に延伸するエラストマ製スリーブ内に形成された加圧室内部に取り付けられた、端部材に加わる過剰な衝撃を吸収するための、２片押嵌め式緩衝器を有する自動車、その他の機器用の、改良された空気ばね構造であって、従来公知の緩衝器構造よりも高い負荷能力を有し、撓みが少ないものを提供することを含む。

本発明のさらなる目的は、その衝撃吸収緩衝器が、好ましくは金属または剛性プラスチックより成る剛体基部材と、該剛体基部上に取り付けられ、該基部を超えて延伸し反対側の端部材と接触して急激な大きな撓みを吸収し、空気ばねが故障した場合にはバックアップ装置として機能するエラストマ製部材より成る、改良された空気ばねを提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、エラストマ製部材が、一方の端部材に付着され、剛体基部に下向きに圧迫を加えてエラストマ部材と剛体基部とを該一方の端部材上に組み立てられた状態に維持するスタッド上に押嵌められて位置している改良された空気ばねであって、従来使用されてきた緩衝器構造よりも高い負荷能力を有し、撓みが少ないものを提供することにある。

本発明の改良された空気ばね構造によりこれらの目的と利点が達成され、その一般的性格は、構造物上の間隔をおいた位置に取り付けるように適合させた、間隔をおいた１対の端部材と、該端部材と封止状に係合し、その間に加圧流体室が形成された、エラストマ材から成る可撓性スリーブとを含むものとして記述し得るもので、前記の改良は、一方の端部材上に取り付けられ流体室内に延伸する柱を含み、前記柱は拡大された端部と、前記端部の下に形成された切下げ部と、前記端部材の他の一方と衝撃により係合し得る、柱上に取り付けられた衝撃吸収緩衝器とを有し、前記緩衝器は、第１と第２の端と、前記部材に形成され前記端間に延伸する軸方向開口とを有する剛体基部材であって、第１の端が、前記柱が前記開口内に延伸して、前記一方の端部材上に固定されたものと、エラストマ製部材であって、剛体基部材の軸方向開口内に取り付けられ、前記エラストマ製部材を前記柱に取り付けるための柱と係合し得る取付け手段を有し、前記エラストマ製部材が、前記剛体基部材を前記一方の端部材に固定し、空気ばねに加わる大きな撓みを吸収するために前記端部材の他方と接触するために、剛体基部材の第２の端と係合する外部端を有するもの
とを含む。

本発明の改良空気ばねは全体を１により表わされ、図１においてその未取付け休止状態が示されている。空気ばね１は上方端キャップと、対向して軸方向に間隔をおいたピストン部材とを含み、それぞれ全体を２と３で表わされている（図２）。ピストン３は通常の構造のものであるが、アルミニウム、鋼鉄、高力プラスチック等の適切な材料より成る、倒立した、一般的に深皿状の形態の構造を有するものが好ましい。ピストン３は基部４と、基部から下向きに延伸する環状壁５とを有し、周縁６において終止する。中央支持構造７は基部４と合体し、基部６から下向きに延びている。

全体を１０で表わされる可撓性スリーブの一端は、ピストン３と気密的関係にある締付けプレート１２によりピストン３の基部４に締め付けられた下部ビード１１において終止する。スリーブ１０の他端は、これと気密的関係にある取付け端キャップ２の曲げ周縁に固定された端ビード（図示せず）を有し、エラストマ製スリーブ１０内に流体密封室１５を形成している。本発明の概念に影響を及ぼすことなく、端部封止に他の形態、例えば米国特許第４，８５２，８６１号、第４，７８７，６０６号、および第４，９４６，１４４号に示されたような形態を利用してもよい。

圧縮空気またはその他の流体の発生源は、端板２から外に向けて延伸する取付けスタッド１８の空気取り入れ口を通じて室１５と導通している。１個以上の付加取付けスタッド１９が端キャップ２に取り付けられ、車両、工具、その他、これが使用される適用対象に空気ばね１を取り付けるために、そこから上方に延びている。

通常の緩衝器取付けスタッドまたは柱１４がプレート１２に蝋付けまたは溶接され、上方に延伸して加圧室１５に入る。柱１４は切下げ部１６とともに形成された球状頭部を有することが好ましい。ファスナ１７がピストン３をプレート１２に付着させる。

上に説明し、図面、特に図１，２および３に示した特定の空気ばね構造は、通常公知の構造であって、本発明の概念に影響を及ぼすことなく変更することができる。

本発明によれば、全体を２０により表わされる、改良された２片押嵌め式緩衝器は、ピストン３の基部４に取り付けられ、そこから上方に延びて室１５に入る。緩衝器２０は、空気室１５内で加圧流体の故障が生じた場合に端キャップ２と係合するようになっているか、または端部材のいずれかに及んだ過度の衝撃力の吸収を助ける。緩衝器２０は全体を２２により表わされる剛体基部材と、全体を２３により表わされるエラストマ製部材とを含む。剛体基部２２は図６および７に特に示されていて、剛性プラスチックにより形成してもよいが、アルミニウムのような軽金属より成るほぼ円筒形の部材であることが好ましい。基部２２は外部および内部同心円筒壁２４、２５を有する。壁２５は、壁２５とともに軸方向に延伸する開口または内腔２８を形成する下部円錐壁２６にて終止する。基部２２は、平坦な環状下端３０と、全体を３１により表わされる上端とにおいて終止する。上端３１は、軸方向開口２８の周囲を同心的に延伸する環状溝または凹部３３を含む。

特に図４および５に示すエラストマ製部材２３は、外部円筒壁３６が輪郭を定める、ほぼ円筒形の円筒体３５を含む。全体を３７により表わされる空洞は、円筒体３５の下端にある平坦な底面３８から内側に延伸する。空洞３７は、柱１４を形状的かつ寸法的に補完する、内側に延伸する環状突起またはリブ４０を少なくとも要素として形成され、図３に示すように柱１４が押嵌めで取り付けられることを可能にする。

部材２３の外端または自由端はつば付きまたは球状の構成にて形成され、円筒体３５に
隣接する環状切下げ部４３を伴なって形成される外向きに延びる環状部分４２を有する。切下げ部４３は、図３に示すように剛体基部２２の環状の凹部３３に取り付けられた環状リブ様の部材４５を形成し、基部２２の環状リブ３４はエラストマ製部材２３の相補的形状を有する環状凹部４３内に延伸する。部材２３の頂面は平坦部４６と、空気ばねの故障時または異例に大きな撓みが空気ばね１に生じた場合に上端プレート２と係合する、下向きに先細る環状外端部分４７とを有する。

図２および３を参照すると、エラストマ製部材２３、特にその円筒体３５が剛体基部２２の軸方向開口２８内に伸縮自在かつ摺動自在に取り付けられ、米国特許第４，７８７，６０６号に示されたような単片エラストマ製緩衝器と同様に柱１４に押し嵌められることは容易に理解される。しかしながら、エラストマ製部材２３と剛体基部２２の組合わせは、上端キャップ２が緩衝器２０と接触してもエラストマ製部材の上部のみが剛体基部２２に対して圧縮され、衝撃の大きな部分が剛体基部２２に吸収されるので、負荷能力がきわめて高く撓みが少ない緩衝器を提供するものである。それが望ましい場合には、エラストマ製部材２３は軸方向開口２８内、またはその上端のいずれかにて剛体基部２２に接着するか、または、エラストマ製部材２３が柱１４に押し嵌められる際にピストン板１２に加える下向きの圧力により基部２２をピストン板１２に強く締め付けて、エラストマ製部材２３は付着させないことも可能である。

本発明の２片押嵌め式緩衝器の修正実施例を図８に示し、これを全体を５０にて表わす。緩衝器５０は、剛体基部材５１とエラストマ製部材５２を含む点において、緩衝器２０に類似している。基部５１は内部円筒面５４と外部円筒面５５を有してほぼ環状をなし、表面５４とともに軸方向開口５８を形成する円錐状下端部５６を有することも可能で、剛性プラスチック材料にて形成される。

エラストマ製部材５２は、円筒状外壁６１と、その下端に形成され、柱１４の構成に対して、これと押嵌め係合をなすように形状および寸法が補完的な空洞６３とを伴なう円筒体６０を有する。エラストマ製部材５２の上端６５は一般に滑らかな外面６６と、基部５１の補完的形状の滑らかな環状外面７０に対して圧迫される滑らかな環状下面６８を有する、外向きに延伸する環状つば付き端６７を伴なって形成される。

ここでもまた、エラストマ製部材５２の柱１４との押嵌め係合は、プレート１２に対して剛体基部５１を締め付けるか、または基部５１を接着剤によるか、成形作業の間に、または当業者に公知の類似の製法により、エラストマ製部材５２に接着するかいずれでもよい。

さらにまた、緩衝器５０は、エラストマ製部材を剛体基部上に取り付けることにより、一体型単片式エラストマ製緩衝器が与えるよりも大きな負荷能力を、撓みを少なくして提供するために、多数の空気ばね構造中に存在する、通常の取付け柱に押嵌め係合される２片式緩衝器を提供するものである。本発明の概念に影響を及ぼすことなく、図３および８に示した特定の配置以外の方法にてエラストマ製部材２３および５２を剛体基部２２および５１に取付け得ることもまた、当業者が容易に知り得るところである。

したがって、改良された空気ばね用２片押嵌め式緩衝器は単純化されていて、挙げられたすべての目的を達成する有効、安全、低廉かつ効率的な装置を提供し、従来の装置が遭遇した困難の解消を図り、問題を解決し、当業において新たな成果をもたらすものである。

以上の説明において、一部の用語は簡略、明快、理解のために用いられているが、かかる用語は説明の目的のために用いられているのであって、広く解釈されることを意図した
ものであるから、従来技術の要件を超えて、それらの用語から不必要な制約が含意されるものではない。

さらに、本発明の説明と図解は例示であって、発明の範囲は図示または説明された厳密な詳細に限定されるものではない。

以上、本発明の特徴、発見的要素および原理を説明したが、改良された２片押嵌め式緩衝器が構成され使用される形態、構造の特徴および得られる有利、新規かつ有用な成果、新規かつ有用な構造、装置、要素、配置、部品および組み合わせは添付の請求項に記述されている。

本発明の好ましい態様は下記のとおりである。

１．構造物上の間隔をおいた位置に取り付けるようになっている、間隔をおいた１対の端部材と、該端部材と封止状に係合し、それらの間に加圧流体室を形成するエラストマ材から成る可撓性スリーブとを有する形式の空気ばねにおいて、一方の端部材上に取り付けられ流体室内に延びている柱を含み、前記柱は拡大された端部と、前記端部の下に形成された切下げ部と、前記端部材の他の一方と衝撃により係合し得る、柱上に取り付けられた衝撃吸収緩衝器とを有し、前記緩衝器は
第１と第２の端と、前記部材に形成され前記端間に延びている軸方向開口とを有する剛体基部材であって、第１の端が、前記柱が前記開口内に延びるように、前記一方の端部材上に固定されている剛体基部材と、
剛体基部材の軸方向開口内に取り付けられ、前記エラストマ製部材を前記柱に取り付けるための柱と係合し得る取付け手段を有し、前記剛体基部材を前記一方の端部材に固定し、空気ばねに加わる大きな撓みを吸収するために前記端部材の他方と接触するために、剛体基部材の第２の端と係合する外部端を有するエラストマ製部材とを含むことを特徴とする空気ばね。

２．剛体基部材が、同心的に間隔をおいた内壁と外壁を伴なう一般に円筒形の構成を有し、前記内壁が軸方向開口の輪郭を定め、前記軸方向開口が第１の端に隣接する円錐部を終止する上記１に規定された空気ばね。

３．剛体基部材の第２の端に溝が形成され、エラストマ製部材が剛体基部材の軸方向開口内に取付けられた本体を含み、前記エラストマ製部材は前記溝内に固定された部分を含む上記１に規定された空気ばね。

４．溝がほぼ環状をなし、エラストマ製部材の外端部分が、前記溝に固定したほぼ環状の突起を含む上記３に規定された空気ばね。

５．剛体基部材の第２の端がほぼ滑らかで、エラストマ製部材が剛体基部材の軸方向開口内に取付けられた本体を含み、前記エラストマ製部材の外端が、前記剛体基部材の第２の端に固定した、外向きに延伸する部分を含む上記１に規定された空気ばね。

６．エラストマ製部材の外向きに延伸する部分が剛体基部材の第２の端に接着された上記５に規定された空気ばね。

７．剛体基部材が金属により形成された上記１に規定された空気ばね。

８．剛体基部がアルミニウムにより形成された上記７に規定された空気ばね。

９．剛体基部材がプラスチックにより形成された上記１に規定された空気ばね。

１０．エラストマ製部材が剛体基部材の軸方向開口内に取付けられた本体を含み、エラストマ製部材の第１の端が前記本体内に部分的に延伸する空洞を伴なって形成され、柱上に形成された補完的突起とその間に押嵌め接続をするような突起が前記空洞内に形成された上記１に規定された気ばね。

１１．柱突起が環状の切下げ部であって、エラストマ製部材突起部が全体を放射線状に空洞内に延伸する環状リブである上記１０に規定された空気ばね。

１２．前記端部材の一方を取り付けるファスナと、締付けプレートと、可撓性スリーブとを組み立てられた状態にて含む上記１に規定された空気ばね。

１３．前記端部材の一方がピストンであって、前記端部材の他方が端キャップである上記１２に規定された空気ばね。

１４．構造物上の間隔をおいた位置に取り付けるようになっている、間隔をおいた１対の端部材と、該端部材と封止状に係合し、それらの間に加圧流体室を形成するエラストマ材から成る可撓性スリーブと、一方の端部材上に取り付けられ流体室内に延びている柱と、前記端部材の他の一方と係合する、柱上に取り付けられた衝撃吸収緩衝器とを有し、前記緩衝器は第１と第２の端を含み、第１の端は前記端部材の一方の上に固定され、エラストマ製部材を前記柱上に取り付けるために柱と係合可能な取付け手段を有する前記エラストマ製部材を有し、前記エラストマ製部材は前記剛体基部材を前記端部材の一方に固定するために剛体基部材の第２の端と係合し、かつ空気ばねに加わる大きな撓みを吸収するために前記端部の他方と接触する外端を有することを特徴とする空気ばね。

１５．剛基部材がその中に形成され、第１と第２の端の間に延伸する軸方向開口を有し、エラストマ製部材が、基部材の軸方向開口の内部に取り付けられた本体を含む上記１４に規定された空気ばね。

１６．前記エラストマ製部材の第１の端が部分的に本体内に延伸する空洞を伴なって形成され、前記空洞内に突起が形成され、柱とエラストマ製部材との間に押嵌め接続をさせるように、柱上に形成された補完的突起と係合する上記１５に規定された空気ばね。

１７．剛体基部材が金属により形成された上記１４に規定された空気ばね。

１８．剛体基部がプラスチックにより形成された上記１４に規定された空気ばね。

組み込まれた緩衝器に改良された２片式押嵌め部を有する空気ばねの側立面図である。 各部に分解し、断面を示した、図１の拡大立面図である。 図２に断面を示した緩衝器上の２片式押嵌め部をさらに拡大して示した、部分断面図である。 図３の緩衝器上の２片式押嵌め部のエラストマ製構成要素の上平面図である。 図４の線５−５に沿った断面図である。 図３の緩衝器上の２片式押嵌め部の金属製構成要素の上平面図である。 図６の線７−７に沿った断面図である。 図３に類似した拡大部分断面図で、緩衝器上の２片式押嵌め部の修正例を示す。

符号の説明

１ 空気ばね
３ ピストン
４ 基部
５ 環状壁
１０ 可撓性スリーブ
１５ 密封室

Claims (6)

1. 構造物上の間隔をおいた位置に取り付けるようになっている、間隔をおいた１対の第１端部材及び第２端部材と、間隔を置いた前記端部材と封止状に係合し、それらの間に加圧流体室を形成するエラストマ材から成る可撓性スリーブとを有する形式の空気ばねにおいて、
   第１の端部材上に固定して取り付けられ流体室内に延びている柱を含み、柱は拡大された端部と、前記端部の下に形成された切下げ部と、第２端部材と衝撃により接触する、柱上に取り付けられた衝撃吸収緩衝器とを有すること、
   ここで衝撃吸収緩衝器は、
   剛体基部材であって、第１と第２の端と、剛体基部材内に形成され第１の端と第２の端の間に延びている軸方向開口とを有し、第１の端が、柱が軸方向開口内に延びるように第１端部材上に固定されており、第２の端に溝が形成されている剛体基部材、および
   エラストマ製部材であって、
   剛体基部材の軸方向開口内に取り付けられた本体を含み、
   エラストマ製部材を柱に取り付けるための、柱と係合し得る取付け手段を有し、
   剛体基部材を第１端部材上に固定するための、剛体基部材の第２の端内に形成された溝の中に固定された部分を有する外部端であって、空気ばねに加わる大きな撓みを吸収するために第２端部材に接触するように、第２端部材から離間している外部端を有する
   エラストマ製部材を含む、
   を特徴とする空気ばね。
2. 溝がほぼ環状をなし、溝の中に固定されたエラストマ製部材の外部端がほぼ環状の突起である請求項１に記載された空気ばね。
3. 剛体基部材が、同心的に間隔をおいた内壁と外壁を伴う概ね円筒形の構成を有し、内壁が軸方向開口の輪郭を定め、軸方向開口が第１の端に隣接する円錐部を終止する請求項１に記載された空気ばね。
4. 柱が第１端部材上に気密的関係で取り付けられている請求項１に記載された空気ばね。
5. エラストマ製部材の本体が外部端に対向して位置する底部端を有し、底部端が本体内に部分的に延伸する空洞を伴なって形成され、柱上に形成された補完的突起とその間に押嵌め接続をするような突起が、本体上空洞内に延伸して形成された請求項１に記載された空気ばね。
6. エラストマ製部材の本体が平坦な底部端を有し、平坦な底部端が第１端部材に固定され且つ平坦な底部端から内側に延伸する空洞を囲んでおり、エラストマ製部材を柱に取り付けるために、柱が空洞内に延伸して突起している請求項１に記載された空気ばね。

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