JP5307486B2

JP5307486B2 - 空気ばね

Info

Publication number: JP5307486B2
Application number: JP2008236627A
Authority: JP
Inventors: 功渡辺
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: EP2330313A4; WO2010032597A1; EP2330313B1; US20110169203A1; JP2010071325A; US8540221B2; EP2330313A1

Description

本発明は、空気圧を利用して入力荷重に対して弾性的な反力を発生させ、この反力により入力荷重を支持する空気ばねに関する。

車両のサスペンション等に用いられる空気ばねとしては、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１記載の空気ばねは、チャンバと、ピストンと、ダイヤフラムを備えている。ダイヤフラムは、略円筒状に形成されると共に中間部が内外反転状態とされ、一端部及び他端部がそれぞれチャンバ及びピストンに連結され、内部にチャンバ室が形成されており、円筒状の外筒によって覆われている。

上記の構成の空気ばねは、車両におけるサスペンション等に適用される。車両に適用する場合、チャンバが車体側に固定されると共に、ピストンがサスペンションアームに連結固定され、車体とサスペンションアームとの間にダイヤフラムが揺動方向に沿って伸縮可能な状態で配置される。これにより、路面側からの荷重によりサスペンションアームが車体側（バウンド方向）へ揺動すると、ダイヤフラム内のチャンバ室内の空気が圧縮されて空気圧が上昇すると共に、この空気圧によりサスペンションアームを介して路面側から入力する荷重を支持する。このとき、チャンバ室内に充填する空気の圧力を調整することにより、中立位置にあるサスペンションアームの位置を調整することが可能になる。

ところで、特許文献１の空気ばねは、外筒を備えており、外筒の内壁がダイヤフラムの外周に固定されている。したがって、外筒がチャンバに固定されている場合と比較して、外筒がチャンバに対して移動可能となっており、外筒とピストンとが干渉し合ったり、ダイヤフラムの内外反転部分が、外筒とピストンの間に挟まれて極端に圧縮されたりすることが抑制されている。一方で、当該構成の空気ばねでは、外筒のチャンバ側の端部とチャンバとの間でダイヤフラムは露出されるため、この部分に土砂、石等の異物が進入、堆積することが起こりやすい。したがって、異物の侵入、堆積を防止して、ダイヤフラムの耐久性を維持する必要がある。
特開２００４−２７８５８３号公報

本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、簡易な構成でダイヤフラムの耐久性を維持可能な空気ばねを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る空気ばねは、互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、前記第１移動体側に取り付けられるチャンバ部材と、前記第２移動体側に取り付けられるピストン部材と、前記ピストン部材よりも大径の筒状とされた金属製の外筒部材と、前記ピストン部材よりも大径の筒状とされ、前記外筒部材の筒内に挿入され、前記チャンバ部材及び前記ピストン部材と連結されて内部にチャンバ室が構成され、前記外筒部材の前記チャンバ部材側の中間部の内壁に外周が取り付けられたダイヤフラムと、を備え、前記ダイヤフラムは、前記チャンバ部材側の連結中間部が前記チャンバ部材に連結されると共に前記ピストン部材側に配置される第１端部が前記ピストン部材に連結され、前記連結中間部よりも小径の前記第１端部側が内外反転状態として筒内へ折り返され、前記連結中間部から延出される第２端部側が内外反転状態として筒外へ折り返され、前記第２端部が前記外筒部材の外周に連結されていること、を特徴としている。

上記構成の空気ばねでは、チャンバ部材と連結された連結中間部から延出される第２端部側でダイヤフラムが筒外へ折り返されている。したがって、チャンバ室を構成するダイヤフラムの部分（外筒部材とチャンバ部材との間）は外部へ露出されず、外側に異物が侵入したり、堆積したりすることを防止することができ、これにより、ダイヤフラムの耐久性を維持することができる。

また、上記構成によれば、ダイヤフラムを延出してチャンバ室を構成するダイヤフラムの部分を覆っているので、別部材で覆う場合と比較して部品点数を減少させることができる。

本発明の請求項２に係る空気ばねは、前記ダイヤフラムの前記第２端部は、前記連結中間部よりも大径とされていること、を特徴とする。

このように、第２端部を連結中間部よりも大径とすることにより、第２端部側を筒外に容易に折り返すことができる。

本発明の請求項３に係る空気ばねは、前記ダイヤフラムには、前記連結中間部から前記第１端部にかけて、補強材が含まれていること、を特徴とする。

上記構成によれば、連結中間部から第１端部にかけては、ダイヤフラムを補強することができ、連結中間部から第２端部にかけては、折り返しやすくすることができる。

以上説明したように本発明に係る空気ばねによれば、簡易な構成でダイヤフラムの耐久性を維持することができる。

以下、本発明の実施形態に係る空気ばねについて図面を参照して説明する。

図１、図２には、本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションが模式的に示されている。本実施形態の空気ばねは、第１移動体としての車体と第２移動体としてのサスペンションアームとの間に配置されるものである。図１は空気ばねに内圧が充填されていない状態であり、図２は空気ばねに内圧が充填されている状態である。

図１及び図２に示されるように、サスペンション１２は、全体としてドラム状に形成された空気ばね１０及び梁状に形成されたサスペンションアーム１４を備えている。サスペンションアーム１４には、その長手方向に沿った基端部及び先端部にそれぞれ円筒状のブッシュホルダ１６、１８が配置されている。図１、２では、サスペンションアーム１４は、中立位置に配置されている。

サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６がゴムブッシュ（図示省略）を介して車体１５側に揺動可能に連結され、先端側のブッシュホルダ１８は、ゴムブッシュを介してホイールハブ（図示省略）側に回転可能に連結される。これにより、サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６を中心として車体１５により上下方向に沿って揺動可能に支持される。

空気ばね１０は、チャンバ部材２２、ピストン部材２４、ダイヤフラム３２、及び外筒部材６０を備えている。

ピストン部材２４は、サスペンションアーム１４側に取り付けられ、チャンバ部材２２は、車体１５側に取り付けられている。

ピストン部材２４は、有底略円筒状に形成され、その上端部に下端側に対して内外径が縮径された円筒状の被連結部２８が一体的に形成されている。ピストン部材２４は、底板下面側でサスペンションアーム１４に固定されている。

チャンバ部材２２は、有底円筒状とされ底部２２Ａが上面になるようにして車体１５に固定されている。チャンバ部材２２には、底部２２Ａの外周端部から下方へ突出するように円筒状の被連結部２２Ｂが屈曲形成されている。

ダイヤフラム３２は、ピストン部材２４よりも大径の薄肉円筒状とされ、連結中間部３２Ａがチャンバ部材２２の被連結部２２Ｂに連結され、第１端部３２Ｂがピストン部材２４の被連結部２８に連結されている。ダイヤフラム３２は、ゴム膜により形成されており、連結中間部３２Ａから第１端部３２Ｂにかけて補強材３３を含んで構成されている。補強材３３を含んで構成することにより、耐久性を向上させることができる。補強材３３としては、ナイロンを用いることができる。

ダイヤフラム３２は、内圧が充填されていない状態では、図１に示すように、中間部分にピストン部材２４側が小径となるテーパー部３４が構成されている。ダイヤフラム３２の第１端部３２Ｂは、テーパー部３４の小径側と略同径とされている。ダイヤフラム３２は、第１端部３２Ｂ側がダイヤフラム３２の筒内へ入るように折り返されており、内周面と外周面とが反転されている。

ダイヤフラム３２の第１端部３２Ｂは、被連結部２８の外周を覆うように被連結部２８に外挿されている。第１端部３２Ｂの外周側には、下側カシメリング２９が巻き付けられている。下側カシメリング２９は、第１端部３２Ｂを内周側へ締め付けて被連結部２８の外周面に全周に亘って圧接させ、第１端部３２Ｂを被連結部２８に気密状態となるように連結固定している
外筒部材６０は、円筒状とされ、内径がダイヤフラム３２よりも大径とされている。外筒部材６０は、ダイヤフラム３２の外周側を覆うように配置され、チャンバ部材２２側の中間部６０Ａで筒の内壁がダイヤフラム３２の外周側に固定されている。ここでの固定は、環状リング６２をダイヤフラム３２の内側に配置し、外筒部材６０の外側から径方向内側へ加締めて環状リング６２と外筒部材６０の間にダイヤフラム３２挟み込んで固定している。外筒部材６０は、金属製とされており、ダイヤフラム３２の径方向外側への拡張を防止する。外筒部材６０により、ダイヤフラム３２の経時変化を抑制することができる。また、ダイヤフラム３２と他部材との干渉を回避することができる。

ダイヤフラム３２の連結中間部３２Ａは、図３にも示すように、チャンバ部材２２の被連結部２２Ｂに外挿されている。連結中間部３２Ａの外周側には、上側カシメリング６６が巻き付けられている。上側カシメリング６６は、連結中間部３２Ａを径方向内側へ締め付けて被連結部２２Ｂの外周面に全周に亘って圧接させ、連結中間部３２Ａを被連結部２２Ｂに気密状態となるように連結固定している。ダイヤフラム３２の筒内には、略円柱状のチャンバ室４４が形成される。

図１及び図２に示されるように、チャンバ部材２２は、車体１５側のピストン部材２４に対向する位置に固定されている。これにより、空気ばね１０は、サスペンションアーム１４と車体１５との間に介装される。チャンバ部材２２の頂板部には圧力配管４６の一端部が接続されている。圧力配管４６は、その他端部が車体１５側に搭載されたエアポンプ、アキュームレータ等の圧縮空気の供給源（図示省略）に接続されており、圧縮空気の供給源をチャンバ室４４内へ連通している。圧力空気の供給源は、圧力配管４６を通して車両の走行状況や積載荷重に応じた空気圧を有する圧縮空気をチャンバ室４４内へ供給する。

ダイヤフラム３２の、連結中間部３２Ａを挟んで第１端部３２Ｂと逆側は、連結中間部３２Ａから延出されており、第２端部３２Ｃ側が筒外へ折り返されて内外反転状態とされている。第２端部３２Ｃの径は、連結中間部３２Ａの径よりも大径とされている。このように、第２端部３２Ｃの径を、連結中間部３２Ａの径よりも大径とすることにより、容易に内外反転させることができる。第２端部３２は、外筒部材６０のチャンバ部材２２側の端部に外挿され、バンド７２により外筒部材６０へ圧接されることにより固定されている。

上記のようにダイヤフラム３２の第２端部３２Ｃが取り付けられることにより、ダイヤフラム３２のチャンバ室４４を構成する部分（中間部６０Ａに対応する部分から連結中間部３２Ａまでの部分）は、連結中間部３２Ａから延出された部分により覆われている。これにより、チャンバ部材２２側でダイヤフラム３２のチャンバ室４４を構成する部分は、外部へ露出されることがなく、粉塵等の異物から保護されている。

次に、上記のように構成された本実施形態に係る空気ばね１０の作用について説明する。

空気ばね１０は、車体１５とサスペンションアーム１４との間に介装されることにより、サスペンションアーム１４に対してチャンバ室４４内の空気圧に対応するばね反力を作用させる。そして、このばね反力により、路面側からサスペンションアーム１４に入力される荷重を支持する。すなわち、図４に示すように、路面側からの荷重によりサスペンションアーム１４が車体側（バウンド方向Ｘ）へ揺動すると、ピストン部材２４によりチャンバ室４４内の空気が圧縮されて空気圧が上昇し、この空気圧によりサスペンションアーム１４を介して路面側から入力する荷重が支持される。

このとき、外筒部材６０の筒軸は、ダイヤフラム３２の反力によりチャンバ部材２２の軸中心に対して傾き、外筒部材６０とピストン部材２４との間が広がる。これにより、ダイヤフラム３２が、外筒部材６０とピストン部材２４の間に挟まれて極端に圧縮されることによる耐久性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、自由端となっている外筒部材６０のチャンバ部材２２側の端部と、チャンバ部材２２との間に、ダイヤフラム３２の端部が折り返されてチャンバ室４４を構成するダイヤフラム３２の部分を覆っているので、ダイヤフラム３２が粉塵等の異物から保護され、耐久性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、ダイヤフラム３２を連結中間部３２Ａから延出させて、チャンバ室４４を構成するダイヤフラム３２の部分を覆っているので、別部材で覆う場合と比較して部品点数を減少させることができる。

本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側面断面図であり、空気ばねの内圧が充填されていない状態を示している。本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側面断面図であり、空気ばねの内圧が充填されており、サスペンションアームが中立位置にある状態を示している。本発明の実施形態に係る空気ばねのカバー部材の取付部分の拡大断面図である。サスペンションアームがバウンド方向へ揺動された時の、本発明の実施形態に係る空気ばねの側面断面図である。

符号の説明

１２サスペンション
１４サスペンションアーム
１５車体
２２チャンバ部材
２４ピストン部材
３２ダイヤフラム
３２Ａ連結中間部
３２Ｂ第１端部
３２Ｃ第２端部
４４チャンバ室
６０外筒部材

Claims

互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、
前記第１移動体側に取り付けられるチャンバ部材と、
前記第２移動体側に取り付けられるピストン部材と、
前記ピストン部材よりも大径の筒状とされた金属製の外筒部材と、
前記ピストン部材よりも大径の筒状とされ、前記外筒部材の筒内に挿入され、前記チャンバ部材及び前記ピストン部材と連結されて内部にチャンバ室が構成され、前記外筒部材の前記チャンバ部材側の中間部の内壁に外周が取り付けられたダイヤフラムと、
を備え、
前記ダイヤフラムは、前記チャンバ部材側の連結中間部が前記チャンバ部材に連結されると共に前記ピストン部材側に配置される第１端部が前記ピストン部材に連結され、
前記連結中間部よりも小径の前記第１端部側が内外反転状態として筒内へ折り返され、
前記連結中間部から延出される第２端部側が内外反転状態として筒外へ折り返され、
前記第２端部が前記外筒部材の外周に連結されていること、を特徴とする空気ばね。
前記ダイヤフラムの前記第２端部は、前記連結中間部よりも大径とされていること、を特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
前記ダイヤフラムには、前記連結中間部から前記第１端部にかけて、補強材が含まれていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気ばね。