JP5050708B2 - エアサスペンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体と車輪との間に配置されて、コイルスプリングの替わりに空気ばねを用いるエアサスペンション装置に関する。

従来のエアサスペンション装置としては、例えば特許文献１に記載されるものがある。そのエアサスペンション装置では、ショックアブソーバのシリンダ側面に固定される筒状のガイド部材を有する。そして、ラバーチューブの一端開口部側を、ピストンロッドの軸方向途中位置に連結する。また、ラバーチューブの他端開口部を前記筒状のガイド部材に連結する。
なお、空気バネは、ショックアブソーバと、その外周に配置されるラバーチューブ等とで構成される閉空間に、空気が充填されて構成される。したがって、気密性が重要となる。
実開平５−４５２７４号公報

前記ガイド部材とシリンダ側面とのシール性を確保するために、ガイド部材は溶接でシリンダ側面に固定される。しかし、ショックアブソーバのシリンダは薄板である場合があり、また、形状に精度が求められる部品でもある。しかし、溶接でガイド部材を固定すると、その溶接入熱により外筒が変形してしまうおそれがある。
本発明は、前記のような点に着目してなされたもので、空気バネ用筒状部材をシリンダ側面に溶接によって取り付けることを回避可能なエアサスペンション装置を提供することを課題としている。

前記課題を解決するために、本発明のエアサスペンション装置は、空気バネ用筒状部材の両端部をそれぞれ、シリンダの他端部側と、ピストンロッドに固定した筒状のガイド部材と、に連結しており、前記空気バネ用筒状部材は、中央部に前記取付け部に取り付けられる小径開口部を有して外径方向に張り出す上端面部及びその上端面部に連続してピストンロッド側に延びる筒部からなるキャップ体と、そのキャップ体と前記ガイド部材とを間を連結するラバーチューブと、を備え、前記上端面部に、前記取付け部との連結部分よりも外径側にてピストンロッド側に曲がる曲がり部を設け、前記取付け部は、シリンダの他端部に取り付けられて外径方向に張り出した張出板と、シリンダの他端部から突出する取付け部本体と、その取付け部本体の外径面に内径面を当接するように取り付けられる筒状の弾性体ブッシュとを備え、前記張出板と、その張出板に対向する弾性体ブッシュの端面との間に、前記空気バネ用筒状部材の一端開口部を挟持させ、前記空気バネ用筒状部材の一端開口部の周縁部と前記弾性体ブッシュの端面との間に第１板部材を介挿し、前記第１板部材における空気バネ用筒状部材の一端開口部の周縁部と対向する面に、第１のシール材を配置した。
本発明によれば、肉厚の厚いシリンダの他端部、及びピストンロッドに対して空気バネ用筒状部材の開口部を連結する。このため、肉厚が薄いシリンダ側面に溶接による入熱を加えることが無い。この結果、シリンダが入熱で歪むことを防止できる。

次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係るエアサスペンション装置を説明する断面図である。
［構成］
エアサスペンション装置は、図１に示すように、ショックアブソーバ１と、空気バネ構成部２と、を備える。
まず、ショックアブソーバ１の構成を説明する。
ショックアブソーバ１は、軸を上下に向けたシリンダ３と、ピストン４、ピストンロッド５とを備える。
シリンダ３は、内筒と外筒とを同軸に配置して構成され、外筒がシリンダ３の外形を形成する。そのシリンダ３内を、ピストン４にて上室と下室とに画成している。そのピストン４に対し、ピストンロッド５の上端部が連結する。ピストンロッド５は、下室側に延在し、シリンダ３の下端部から下方に突出している。

そのピストンロッド５の下端部には、車輪側取付け部６が設けられている。本実施形態では、車輪側取付け部６をブッシュで構成し、そのブッシュを、車輪側部材であるサスペンションアームやアクスル等に設けたブラケット７に取り付ける。
一方、シリンダ３の上端部３ａには、車体側取付け部が設けられている。
すなわち、図１及び図２に示すように、シリンダ３の上端部３ａから上側取付け部材８が突出する。その上側取付け部材８は、シリンダ３よりも小径の柱状部材からなる。その上側取付け部材８の上部には雄ネジが形成されている。

また、シリンダ３の上端部３ａに対し円板状のショックアブソーバ側係止部９を設ける。そのショックアブソーバ側係止部９は、内径側の穴を前記上側取付け部材８に挿通し、下端面をシリンダ３上端面に直接に対向配置している。
また、前記上側取付け部材８にブッシュ部材１３が取り付けられている。そのブッシュ部材１３は、内筒１２と外筒１１と間に筒状の弾性体ブッシュ１０を介装して構成される。弾性体ブッシュ１０の内径面は内筒１２及び外筒１１に加硫接着によって接着している。外筒１１には、外径方向に張り出す張出部１４を有する。その張出部１４を、ボルトによって車体１５に取り付ける。

前記内筒１２は、前記上側取付け部材８の側面と対向配置する。その内筒１２の下端部端面板１６が連結している。端面板１６は、内筒１２の下端部に連続し且つ前記弾性体ブッシュ１０の下端面に対向配置している。その端面板１６は、弾性体ブッシュ１０の下端面に加硫接着している。なお、この端面板１６は、前記ショックアブソーバ側係止部９の上方に位置する。また、端面板１６と前記ショックアブソーバ側係止部９との間に平板状の押圧板２７を介挿する。この押圧板２７は無くてもよい。
そして、前記上側取付け部材８の上部に固定ナット１７が螺合することで、前記ブッシュ部材１３を当該上側取付け部材８に取り付ける。符号１８は座金を表す。

次に、空気バネ構成部２を説明する。
空気バネ構成部２は、空気バネ用筒状部材２６と、筒状のガイド部材１９とを備える。
筒状のガイド部材１９は、シリンダ３の外周側にシリンダ３と同軸若しくは略同軸に位置する。そのガイド部材１９の下端部を、ピストンロッド５の下部に溶接によって固定する。図１では、ピストンロッド５の下部であって、車輪側取付け部６の上側に小径部を設け、その小径部にガイド部材１９の下端部を固定する。

空気バネ用筒状部材２６は、キャニスタ２０と、ラバーチューブ２１とを備える。
キャニスタ２０は、下方に開口したキャップ状の部材である。すなわち、キャニスタ２０は、円板状の上端面部２２と、その上端面部２２の外周端に連続して下方に、つまりピストンロッド５側に延びる筒部２３とからなる。
前記上端面部２２の中央部には、取付け用の小径開口部２２ｃを有する。その小径開口部２２ｃは、前記上側取付け部材８に挿入可能な大きさである。上端面部２２は、小径開口部２２ｃの外周側の周縁部２２ａと、その周縁部２２ａのさらに外周側の外周面部２２ｂと、に区分することが出来る。その小径開口部２２ｃの外周側の周縁部２２ａは、シリンダ３軸方向において、前記端面板１６及びショックアブソーバ側係止部９と上下に重なる位置にある。

そして、前記ブッシュ部材１３を取り付ける前に、上側取付け部材８に小径開口部２２ｃを挿入して取り付ける。これによって、周縁部２２ａは、端面板１６とショックアブソーバ側係止部９との間に位置する。更に、固定ナット１７を締め付ける事で、ブッシュ部材１３の端面板１６がシリンダ３側に押し付けられて、前記周縁部２２ａは、端面板１６とショックアブソーバ側係止部９との間に挟持される。

また、前記周縁部２２ａは、水平面若しくは略水平面を形成する。一方、外周面部２２ｂは、外方に向かうにつれて下方、つまりピストンロッド５側に移動するように傾斜した傾斜面を構成する。これによって、周縁部２２ａと外周面部２２ｂとの境界部は下方に折れ曲がる曲がり部２２ｄとなっている。
前記キャニスタ２０の筒部２３の径は、前記ガイド部材１９よりも大きい。そして、前記ガイド部材１９と筒部２３とは一部が径方向で重なるように配置している。

そのガイド部材１９と筒部２３との間にラバーチューブ２１を配置する。そのラバーチューブ２１の一端開口部を、筒部２３の内径面に溶接によって固着する。ラバーチューブ２１の他端開口部を、ガイド部材１９の外径面に溶接によって固着する。
更に、端面板１６の下面、つまり前記周縁部２２ａと対向する面に、その円周方向に沿って無端環状に延びるオーリングなどからなる第１のシール部材２４を配置している。

第１のシール部材２４は、ブッシュ部材１３と軸方向で重なる位置、好ましくはブッシュ部材１３の肉厚中心線と重なる位置に配置することが好ましい。本実施形態では、前記第１のシール部材２４の配置位置は、端面板１６における内周端部から外周端部までの距離の１／４以上の長さだけ当該内周端部および外周端部から離れた位置となるように調整している。

また、ブッシュ部材１３の内筒１２の内径面に対し、Ｏリングなどからなる無端環状の第２のシール部材２５を配置する。前記第２のシール部材２５の配置位置は、シリンダ３の軸方向において、前記内筒１２の両端間の距離の１／４の長さ以上となるように、当該両端部から上下に離れた位置となるように調整する。
ここで、図１中、符号３０は空気ばねを発生する空気室を示す。
また、シリンダの３の下端部は一端部側を構成し、上端部は他端部を構成する。周縁部２２ａは連結部分を構成する。ショックアブソーバ側係止部９は張出部を構成する。上側取付け部材８は取付け部本体を構成する。端面板１６は第１板部材を、内筒１２は第２板部材を構成する。

［動作］
空気ばねおよびショックアブソーバ１を、車体と車輪との間に取り付ける。
路面および車輪からの入力は、空気ばねとショックアブソーバ１に伝わり、緩衝効果を得てブッシュ部材１３を介し車体に伝達される。
また、ラバーチューブ２１は、車輪の上下運動に対するサスペンションのストロークによってガイド部材１９上を転動し、サスペンションの長さ変動を吸収する。
キャニスタ２０は、ばね上部品であり、サスペンションのストロークには追従せず（長さは変わらず）、空気ばね内部の空気の圧力変動を受ける強度・剛性部材となる。

［効果］
（１）キャニスタ２０の固定部は、ショックアブソーバ１のシリンダ３上端部３ａから外周側に延在するショックアブソーバ側係止部９と、ピストンロッド５に固定されるガイド部材１９だけとなる。このため、肉厚が薄いシリンダ３の外筒１１に溶接による入熱が加わることがない。これよって、ショックアブソーバ１における、シリンダ３の外形を構成する外筒１１が歪むことはない。

（２）また、空気バネ用筒状部材２６を構成するキャニスタ２０の上端開口部を、ショックアブソーバ側係止部９とブッシュ部材１３の端面板１６とのよって上下に挟む。そして、図３（ａ）のように、ブッシュ部材１３によって上方から圧力を加えた挟持構造としている。これによって、溶接を使用することなく、空気バネ用筒状部材２６の上端開口部のシール性を確保することができる。すなわち、端面板１６を、ブッシュ部材１３をナット１７の締付け力で固定する力を利用して押圧することで、シールを形成することが可能となる。この結果、溶接を廃止することが可能となる。

（３）キャニスタ２０には、空気室３０内の空気圧によって内部から外部に向かう圧力が加わる。このため、キャニスタ２０の壁面には、面外方向変形に対する剛性が要求される。本実施形態では、平面状となる上端面部２２に対して曲がり部２２ｄを形成することで、当該上端面部２２の上下方向への、つまり面外方向剛性を確保している。そして、形状の変更によって剛性を確保する結果、その分だけ肉厚を減少させることも可能である。また、面外方向剛性を確保するために他の補強部材が不要となる。この分だけ、部材の軽量化を図ることができる。
（４）キャニスタ２０の上端開口部の周縁部２２ａに当接する端面板１６に第１のシール部材２４を配置することで、シール部材による弾性シールが行われて、シール性をより向上することができる。

（５）第１のシール部材２４の効果を大きくするためには、第１のシール部材２４の位置は、シリンダ３の軸方向において、ブッシュ１０の肉厚中心線上を理想配置とする。
そして、本実施形態では、少なくとも端面板１６の内周端部から外周端部までの距離の１／４の長さ以上、該内周端部および外周端部から離れた位置となるように、第１のシール部材２４を配置することで、できるだけ第１のシール部材２４によるシール構成を有効に作用するようにする。すなわち、第１のシール部材２４は固定ナット１７の締付け力にてシール面が形成されるため、締付け力がシール周辺部に均等にかかる位置すなわち、ブッシュ肉厚中心線位置若しくはその近傍にシールを配置することで、シール性能を確保している。

ここで、第１のシール部材２４が接するキャニスタ２０の上端面部２２は、内周側は開口部を備える分だけ平面精度が悪くなる傾向にある。また、外周面部２２ｂ側は、上下方向下側への曲がり部２２ｄの影響で平面精度が悪くなる傾向にある。さらに、部材の剛性の影響を受けやすいので、外周面部２２ｂ位置では、十分なシール性能を発揮することができないおそれがある。
このようなことから、キャニスタ２０の上端面部２２において、平面精度が良く、面外方向変形の少ないと想定させる上述の位置に、第１のシール部材２４を配置することとした。

（６）上側取付け部材８とブッシュ部材１３の内筒１２との間に第２のシール部材２５を設けている。これによって、上側取付け部材８５とブッシュ部材１３の内筒１２のシール性も確保できる。
（７）前記第２のシール部材２５の配置位置は、シリンダ３の軸方向において、前記内筒１２の上下両端間の距離の１／４の長さ以上、当該両端部から離れた位置である。このように、上下端部から離れた位置に第２のシール部材２５を設定することで、両者間の変動による影響を抑えてシールすることが可能となる。すなわち、第２のシール部材２５は、サスペンションがストロークするときのブッシュの揺動中心線上に配置し、揺動モーメントによるシール周辺部の変形（相対変位）の影響を最小限にすることで、シール性能を向上させている。

更に詳細する。上側取付け部材８は、ブッシュ部材１３の内筒１２に対して、図３（ｂ）のように、軸直方向に相対変位する。その相対変位は、内筒１２の両端部において最大となる。相対変位が大きい位置にシール部材を配しても、十分なシール性能を発揮することができない。これに基づき、相対変位が大きい内筒１２の両端部にシール材を配置しない構成とした。そして、前記のように両端部から１／４以上の距離だけ離す事で、第２のシール部材での変動は端部の半分以下に抑えることが出来る。

（８）気密性確保のために上側取付け部材８と接触する板材、及びキャニスタ２０の上端開口部周縁と接触する板材として、ブッシュ部材１３の内筒１２及び端面板１６を流用している。このため、その分厚さを厚くすることを防止できる。シリンダ３軸方向の厚さを厚くすることは、シール用部材の高さ分サスペンションストロークが減少することに繋がるが、このことを本実施形態は回避することが可能である。

［変形例］
前記第１のシール部材２４と第２のシール部材２５はそれぞれ空気ばね軸直角方向と軸方向上側方向に対するシールである。これらを統合したシールとして、図４のように、内筒１２と端面板１６の角部にシール部材３１を配置して、シールの合理化を行うことも可能である。
この場合には、シール箇所を減らすことが出来る。すなわち、シール部材を合理化することで、部品の生産性の向上（組付け工数低減）および材料費・加工費の抑制効果を得ることが可能となる。
この変形例は、空気ばねの圧力設定が比較的低圧の圧力設定の場合に有効と思われる。

本発明に基づく実施形態に係るエアサスペンション装置を示す断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る取付け部を示す断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る作用を説明する図である。 変形例を説明する図である。

符号の説明

１ ショックアブソーバ
２ 空気バネ構成部
３ シリンダ
３ａ 上端部
４ ピストン
５ ピストンロッド
８ 上側取付け部材
９ ショックアブソーバ側係止部
１０ 弾性体ブッシュ
１１ 外筒
１２ 内筒
１３ ブッシュ部材
１６ 端面板
１７ ナット
１９ ガイド部材
２０ キャニスタ
２１ ラバーチューブ
２２ 上端面部
２２ａ 周縁部
２２ｂ 外周面部
２２ｃ 小径開口部
２２ｄ 曲がり部
２３ 筒部
２４ 第１のシール部材
２５ 第２のシール部材
２６ 空気バネ用筒状部材
３０ 空気室
３１ シール部材

Claims (4)

1. シリンダ、シリンダ内のピストン、及びピストンに連結してシリンダの一端部側から突出するピストンロッドを備えたショックアブソーバと、そのショックアブソーバの外周側に配置されて空気室を形成するための空気バネ用筒状部材と、を備え、
   前記シリンダの他端部に車体側又は車輪側に取り付けるための取付け部を設け、ピストンロッドに前記シリンダの外周に配置した筒状のガイド部材を固定し、
   前記空気バネ用筒状部材の一端開口部を前記取付け部に連結し、当該空気バネ用筒状部材の他端開口部を前記ガイド部材に連結しており、
   前記空気バネ用筒状部材は、中央部に前記取付け部に取り付けられる小径開口部を有して外径方向に張り出す上端面部及びその上端面部に連続してピストンロッド側に延びる筒部からなるキャップ体と、そのキャップ体と前記ガイド部材とを間を連結するラバーチューブと、を備え、
   前記上端面部に、前記取付け部との連結部分よりも外径側にてピストンロッド側に曲がる曲がり部を設け、
   前記取付け部は、シリンダの他端部に取り付けられて外径方向に張り出した張出板と、シリンダの他端部から突出する取付け部本体と、その取付け部本体の外径面に内径面を当接するように取り付けられる筒状の弾性体ブッシュとを備え、
   前記張出板と、その張出板に対向する弾性体ブッシュの端面との間に、前記空気バネ用筒状部材の一端開口部を挟持させ、
   前記空気バネ用筒状部材の一端開口部の周縁部と前記弾性体ブッシュの端面との間に第１板部材を介挿し、前記第１板部材における空気バネ用筒状部材の一端開口部の周縁部と対向する面に、第１のシール材を配置したことを特徴とするエアサスペンション装置。
2. 前記第１のシール部材の配置位置は、第１板部材における内周端部から外周端部までの距離の１／４以上の長さだけ当該内周端部および外周端部から離れた位置であることを特徴とする請求項１に記載したエアサスペンション装置。
3. 前記弾性体ブッシュの内径面と前記取付け部本体と間に、弾性体ブッシュよりも剛性の高い筒状の第２板部材を介挿し、その筒状の第２板部材に内径面に対し、第２のシール部材を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したエアサスペンション装置。
4. 前記第２のシール部材の配置位置は、シリンダの軸方向において、前記筒状の第２板部材の両端間の距離の１／４の長さ以上、当該両端部からそれぞれ離れた位置であることを特徴とする請求項３に記載したエアサスペンション装置。

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