JPH0437295B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に自動車のための空圧式ばね緩衝
器ユニツトに関し、シリンダ状のケーシングとそ
のケーシングの中を移動できるように案内される
ピストンを備え、このピストンがケーシング内
を、ばね収縮時により小さくなる空間と、ばね収
縮時により大きくなる空間とに分けており、また
ピストンに形成され二方向に貫流できる絞り機
構、およびピストンに固定されたピストン棒およ
びピストン棒とケーシングとに連結されたロール
ベローを備えるものである。

従来の技術 従来、この種の空圧式ばね緩衝器ユニツトはド
イツ実用新案8413300から知ることができる。こ
の場合ピストンはピストン棒とともにユニツトの
シリンダ状ケーシングの中を案内されている（テ
レスコープ配置）。ユニツトの機能のためにこの
構造方式では三つの空間室が形成される。すなわ
ち、一つは荷重を受けてばね収縮時に小さくなる
ばね空間で、ケーシング底部およびピストン棒案
内とロールベローによつて囲まれているばね室
と、ピストンによりケーシングの中で分割された
二つの緩衝空間とであり、そのうち一方の第１緩
衝室はばね収縮時に小さくなり、他方の第２緩衝
室は大きくなる。また、ピストン棒はケーシング
底部を挿通して配置されている。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の構成によると、第１緩衝室と第２緩
衝室とに仕切るピストン外周面とケーシング内周
面との間のシールおよびケーシング底部を挿通す
るピストン棒周囲のシールとを考慮しなければな
らないとともに、ピストンとピストン棒との案内
をも考慮しなければならず、非常に製作上面倒で
あるばかりでなく、ピストン棒を傾動させること
がほとんどまたは全く不可能であつた。

そこで、本発明は上記問題を解消し得る空圧式
ばね緩衝器ユニツトを提供することを目的とす
る。

問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明の空圧式ばね
緩衝器ユニツトは、一端部が閉鎖されるとともに
他端部が開放されたシリンダ状ケーシングと、こ
のケーシング内にその軸心方向で移動自在に挿入
配置されたピストンと、このピストンの一側面に
突設されるとともに先端部がケーシングの他端開
放部から突出されたピストン棒と、このピストン
棒外周面とケーシングの他端開放部周囲とに亘つ
て設けられたロールベローと、上記ピストンに設
けられるとともに、このピストンによつて区画さ
れるケーシング内の一端閉鎖側の第１緩衝空間室
と、上記ロールベロー側の第２緩衝空間室とに亘
つて気体を２方向に通過させ得る絞り機構が、上
記ピストンの直径方向の両端付近にそれぞれ１個
ずつ設けられていること、および、上記ピストン
の外周部が円弧状をなしているようにしたもので
ある。

作 用 上記構成においては、ケーシング内は２つの緩
衝空間室に区画されるとともに、ピストン棒の案
内も不要となり、したがつて従来のものに比べて
シーリング等の構造が簡単になり、製作コストの
低減化を図ることができる。また、ピストン棒の
容易な傾動が可能になる。

さらに、上記本発明を詳細に説明する。

上記本発明による空圧式ばね緩衝器ユニツトに
あつてはばね（ロールベロー）により形成された
第２緩衝空間室と第１緩衝空間室とがケーシング
とピストンによつて形成されている共通の空間で
ある。ピストンの反対側にある第２緩衝空間室は
ケーシングのピストンとロールベローによつて閉
鎖されている。

自動車のボデイおよび軸（車輪懸架装置）の緩
衝のため、第１緩衝空間室と第２緩衝空間室の体
積が重要であり、この場合は避けがたい公差空
間、ばね緩衝器ユニツトの振幅およびガス圧が考
慮すべき要因である。自動車の場合、ばね行程お
よびばね力を考慮して、本発明によればピストン
直径D_Kとロールベローの有効ばね直径D_Fの比1.2
から1.6が有利であることが明らかとなり、この
場合全負荷領域（自重プラス荷重）にわたり優れ
たボデイと軸との緩衝が確保される。発明者の知
りえたところによれば、1.6より大きい比は製作
手数を考慮するともはや有効ではなく、一方約
1.35およびそれ以下の比の場合、軸緩衝がもはた
充分ではなく、1.2より小さい比ではボデイ緩衝
が不充分である。特許請求の範囲第２項では、車
軸の軸振動の伝達を妨げることを目的とした緩衝
部材が提案される。この緩衝部材はこの場合特許
請求の範囲第２項に記載の通り、ピストン棒内に
形成された密閉室内で、流体管路と絞り機構とを
備え、ばね体によつて保持されて振動減衰機構を
構成するものである。

特許請求の範囲第３項の特徴によりピストン棒
案内は不要となり、ピストンとピストン棒は旋回
可能にシリンダ状ケーシングの中に収容すること
ができる。その結果、ケーシングとピストンの間
のやや手数のかかるシーリングは別として、平坦
でデイスク状のピストンと、製作に関して簡単な
ピストン棒（案内なし）をもつた、傾斜のない有
利な構造が生じる。ロールベローによつて第２緩
衝空間室はピストン棒が旋回運動可能であるにも
かかわらず気密に密閉することができる。

ピストンならびにそのシーリングは特許請求の
範囲第４項の特徴に従つて製作することができ
る。特別滑りの良い材料、たとえばPTFEまたは
PTEF網状結合した金属織物からなるスライドリ
ングが僅かな磨耗を確保する一方で、弾性リング
によりケーシング内に傾斜しているピストンの場
合にも確実なシーリングまたは圧縮が保証され
る。ピストンリングはピストンの傾斜位置での半
径方向補正のため、段状に分離させて構成するこ
とができ、半径方向の弾性を確保する。スライド
リングは弾性リングの被覆によるか、あるいは分
離したスライドリングとして弾性リングのリング
溝の中に保持することができる。弾性リングはま
たピストンのリング溝の中に収容されるのが適切
である。ピストンおよび（または）スライドリン
グはその円周面で球状の仕様とすることができ、
ピストンまたはピストン棒の妨げのない旋回を可
能にする。

特に有利であるのは特許請求の範囲第６項およ
び第７項の特徴に従い、ピストン棒とピストンあ
るいはケーシングを自動車の車輪案内部分に、特
に縦ロツカアームに、直接固定して配置すること
ができる。その場合、ばね緩衝器ユニツトのそれ
ぞれ別の要素が旋回運動できるように自動車のボ
デイにか、あるいは車輪案内部材に連結される。
これにより製作および部品の費用が著しく減少
し、また組立が簡単になる。特にピストン棒とピ
ストンは直接ロツカアームに、たとえば複合ロツ
カアーム後軸の縦ロツカアームに構成することが
できる。一方、ケーシングは旋回運動可能にボデ
イに固定される。このために必要な僅かな取付け
空間のため、自動車の後部底はトランクルームを
著しく狭めることなく、また自動車の車輪に有利
な自由空間を与えて構成することができる。

ただしばね緩衝器ユニツトは自動車の車両案内
懸架ばねとしても構成することができる。この場
合は特許請求の範囲第７項に従い剪断力の補正の
ためにピストン棒はロールベローのための支持個
所の領域において、ケーシングの中心軸に対して
相応して傾斜させている。この傾斜とは無関係に
車輪案内の瞬間中心は、垂直線に対するケーシン
グの中心軸の傾斜によつて決定される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図〜第３図において、１２は上端に蓋板１
３が取付けられるとともに下端に開口部３８が形
成されたシリンダ状ケーシングで、その内部には
円盤状のピストン１４が軸心方向で移動自在にか
つ軸心回りで旋回自在に挿入配置されるととも
に、ピストン１４の下面からはピストン棒１６が
突設されている。このピストン棒１６の下端はケ
ーシング１２の開口部３８から突出して設けられ
るとともに、このピストン棒１６の突出した外周
部とケーシング１２の下端フランジ部３２との間
には、ばね材で筒状に形成されたロールベロー１
８が開口部３８を密閉するように取付けられてい
る。上記ピストン１４によつて、ケーシング１２
内をピストン１４より上方の蓋板１３側の第１緩
衝空間室２４と、ピストン１４より下方のロール
ベロー１８側の第２緩衝空間室２６とに仕切られ
ている。ばね収縮時（ロールベローの折返し量が
大きくなるとき）には、第１緩衝空間室２４が小
さくなるとともに第２緩衝空間室２６が大きくな
る。上記ピストン１４には、第１および第２緩衝
空間室２４，２６内の気体が互いに２方向に通過
できる絞り機構２８，３０が設けられている。こ
れらの絞り機構２８，３０は公知の手段（例えば
ドイツ実用新案8413300）によつて構成されてい
る。また、上記各緩衝空間室２４，２６には、図
示しないが所定圧力のガスを供給するガス供給源
（ガス圧維持のための制御装置も含む）が接続さ
れている。そして、上記ケーシング１２は自動車
のボデイ２２に固定されており、場合によつて
は、ケーシング１２をボデイ２２に一体的に形成
してもよく、また騒音の発生を無くすために、ゴ
ム中間層を介在させてもよい。また、ピストン棒
１６の下端にはボス部材３４が取付けられ、この
ボス部材３４を介してピストン棒１６は車輪案内
部材、すなわち車輪後軸に連結される。さらに、
上記ピストン１４は、そのピストン棒１６と共に
ケーシング１２の軸心の周りを旋回できるように
されており、矢印２０は主旋回方向を示してい
る。ケーシング１２の底板３６に形成された開口
部３８は、平面から視て楕円形にされており、ピ
ストン棒１６の大きな旋回運動を可能にしてい
る。上記底板３６のケーシング１２内面側には、
左右一対の弾性緩衝体４０がロールベロー１８の
伸長時のストツパーとして配置されており、ピス
トン１４に働く打撃力および傾倒力がこれら弾性
緩衝体４０によつて緩和吸収される。上記ピスト
ン棒１６およびピストン１４の旋回運動はケーシ
ング１２の底板３６の開口部３８により、また第
３図および第４図によるピストン１４の傾斜位置
を許すピストンおよびそのシーリングの構成によ
り可能となる。

第３図によればピストン１４はその外周部で球
状に構成されており、周方向のリング溝４２を備
えている。このリング溝４２の中にゴム製の弾性
パツキンリング４６のリングウエブ４４が突き出
している。パツキンリング４６の上に低い摩擦係
数をもつPTFE網状結合した金属織物製のスライ
ドリング４８が加硫して被せてある。これら両リ
ング４６，４８は片側が開いており、ほぼＺ字形
の分離個所は軸方向部分５０ａと円周部分５０ｂ
を備えている。円周部分５０ｂはリングウエブ４
４の中を走るため、両リング４６，４８は円周方
向に走る分離個所の領域でも軸方向に固定され気
密に保持されている。

ピストン１４の傾斜位置の場合、両リング４
６，４８はピストン１４の球状円周面の上に押し
つけられ、このため傾斜位置をとつたピストン１
４の場合もケーシング１２の中でピストン１４の
確実なシーリングと案内が確保される。しかしピ
ストン１４は第４図に示したように構成し密閉す
ることもできる。この場合ピストン１４は円周縁
に合わせた２枚の円盤５２，５４から形成されて
おり、これらが断面でほぼＶ字形となる円周溝５
６を形成する。この円周溝５６の中にゴム製のパ
ツキンリング５８が入れられ、その上にスライド
リング６０が保持される。スライドリング６０は
リングウエブによりパツキンリング５８の対応す
るリング溝６４の中に固定されている。スライド
リング６０は接着あるいは加硫接合してもよい。
スライドリング６０はパツキンリング５８と共に
やや球状に製作されているため、ピストン１４の
傾斜位置においてもピストン１４のケーシング１
２内におけるスムーズな移動と確実なシーリング
を持たらす。

ところで、ばね緩衝器ユニツトがレバーアーム
をもつて軸（車輪懸架装置）に働き、±100mm（＝
±ｈ）の車輪振幅が可能となると、ピストン直径
D_Kの有効ロールベロー直径（＝バネ面積D_F）に
対する比は約1.4となる。

同じ構造のばね緩衝器ユニツトの場合、別のレ
バーアーム（＝減速比）により車輪振幅が±130
mmになると、D_K／D_Fの比は約1.5から1.6が望まし
い。正確な値は軸構造、タイヤ形式、希望の緩衝
特性などのその他の自動車固有の特徴を考慮して
決められる。

次に、他の実施例を図面に基づき説明する。

第５図におけるばね緩衝器ユニツト６６におい
ては、ピストン６８と結合したピストン棒７０が
中空シリンダ状に構成されており、その中にボデ
イ緩衝とは独立した自動車の軸緩衝のための緩衝
部材７２が配置されている。この緩衝部材７２は
ピストンとして構成され、ピストン棒７０の内部
の中空空間を二つの緩衝空間７４と７６に分割し
ている。緩衝部材７２は２本のコイル圧縮ばね７
８，８０（あるいは場合によりゴムばね）により
中央位置に保持される。緩衝部材７２の中には２
本の流体管路８２，８４が設けられており、それ
ぞれ絞り機構８６，８８が設けられている。作動
流体としてはガス（空気）またはオイルが用いら
れる。車輪振幅±はこの場合100mmである。バネ
緩衝器ユニツトはレバーアームまたは減速比0.7
（＝70mm±ｈ）により車輪懸架装置に接続する。

D_K／D_Fの比＝1.3。

自動車の軸または車輪案内部材からピストン棒
７０に及ぼされる振動の場合、緩衝部材７２は振
動方向にピストン棒７０と相対的に移動すること
ができ、この時緩衝空間７４，７６の中の気体が
交互に移動し、追加の軸緩衝の働きをする。

次に、ばね緩衝器ユニツトを自動車に取付けた
具体的な実施例について説明する。

第６図は自動車の縦中央面における複合ロツカ
アーム９０を示し、これは主として２本の縦ロツ
カアーム９２（図面ではロツカアーム９２の１本
だけが見える）および両縦ロツカアーム９２を連
結するねじれ柔軟性の横クロス材９４とからなつ
ている。縦ロツカアーム９２は自動車のボデイ１
１２に連結していて軸ジヤーナルを載せており、
その上に車輪９５が回転可能に支承されている。
車輪案内部材としての縦ロツカアーム９２には、
ばね緩衝器ユニツト９８のピストン棒９６が直接
形造られている。ピストン１００を支えるこのピ
ストン棒９６の先端はばね緩衝器ユニツト９８の
ケーシング１０２の中に挿入されている。ケーシ
ング１０２の下端とピストン棒９６との間にはロ
ールベロー１０４が設けられている。ケーシング
１０２には軸体１０６が溶接付けされており、こ
れを通じてケーシング１０２は旋回可能に弾性ゴ
ム軸受１０８，１１０を介してボデイ１１２に結
合されている。車輪案内部材またはボデイのばね
伸縮時には、ケーシング１０２が旋回するが、ピ
ストン１００は円形であるため支障なく案内され
る。また、逆の運動の場合には、ケーシング１０
２の中のピストン１００ではなく、ピストン棒９
６を介してピストン１００に連結された縦ロツカ
アーム９２上方のケーシング１０２が案内され
る。なお、説明を省略した筒所は、上述した実施
例のものと同一構成である。

さらに、別の具体的な実施例について説明す
る。

第７図はボデイ１１６に連結されたコントロー
ルアーム１１８を備える自動車の操縦される前輪
１１４の車輪案内部分を示し、コントロールアー
ム１１８は玉継手１２０を通じて車輪桁１２２と
連結している。車輪桁１２２には上向きに中へ突
出する心棒１２４が固定されており、その上にシ
ヨツクアブソーバとして製作された緩衝器ユニツ
ト１２８のピストン棒１２６が回転可能に支承さ
れている。回転軸受は図示されていないがころが
り軸受として製作されており、心棒１２４とピス
トン棒１２６の間の軸方向の固定を含んでいる。
回転軸受が球状ピストン１４０の中点に移動する
時（図示されていない）、傾倒モーメントは生じ
ない。回転軸受はこの場合、簡単な玉軸受によつ
て構成されることができる。騒音を避けるために
ある程度の間隔をおいて殆ど力の加わらない第２
の軸受を配置することができる。

ばね緩衝器ユニツト１２８のシリンダ状ケーシ
ング１３０は比較的強固にボデイ１１６に固定さ
れている。シリンダ状ケーシング１３０の中心軸
の上に垂直に向いた極線１３２は、同時に球状ピ
ストンの中点を通つており、コントロールアーム
１１８を通つて走る極線１３４により支点で車輪
案内の瞬間中心を決定する。ロールベロー１３６
を支えるピストン棒１２６の下部１３８は、剪断
力FQの補正のためピストン１４０の領域でケー
シング１３０の中心軸に対して傾斜しており、こ
のためその延長した中心軸１４２は、延長したコ
ントロールアーム縦軸（極線１３４）と車輪中心
面との交点１４４にある。ピストン棒１２６の傾
斜した屈折部とこれに伴うロールベロー１３６の
傾斜位置により、従つて剪断力補正は垂直線に対
してケーシング１３０の瞬間中心を決定する角位
置とは独立して定めることができる。ステアリン
グ・システムと連結されていない方の車輪機構で
は、ピストン棒１２６は直接車輪桁１２２と溶接
するか、あるいはこれに固定することができるの
はもちろんである。なお、説明を省略した箇所は
上述した実施例のものと同一構成である。

発明の効果 上記本発明の構成によると、ピストン棒がケー
シングの他端開放部から突出され、このピストン
棒外周面とケーシングの他端開放部周囲とに亘つ
てロールベローが設けられているので、ケーシン
グ内はピストンによつて２つの緩衝空間室に区画
されるだけであり、しかもケーシングの内部には
ピストン棒を案内するための部材は設けられてい
ないことになる。しかも、ピストンの外周部が円
弧状をなしている。したがつて、ピストン棒を容
易に傾動させることが可能となる。従来のものに
比べてシーリング等の構造が簡単になり、製作コ
ストの低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示すもの
で、第１図はばね緩衝器ユニツトの断面図、第２
図は第１図の−矢視図、第３図はピストンの
一部切欠拡大側面図、第４図はピストンの変形例
を示す一部切欠拡大側面図、第５図は他の実施例
におけるばね緩衝器ユニツトの断面図、第６図お
よびび第７図はばね緩衝器ユニツトを具体的に使
用した場合における断面図である。 １２…ケーシング、１４…ピストン、１６…ピ
ストン棒、１８…ロールベロー、２４…第１緩衝
空間室、２６…第２緩衝空間室、２８，３０…絞
り機構、３８…開口部、４０…弾性緩衝体、６６
…ばね緩衝器ユニツト、６８…ピストン、７０…
ピストン棒、７２…緩衝部材、７４，７６…緩衝
空間、７８，８０…圧縮ばね、８２，８４…流体
管路、８６，８８…絞り機構、９８…ばね緩衝器
ユニツト、１００…ピストン、１０２…ケーシン
グ、１０４…ロールベロー、１２６…ピストン
棒、１２８…ばね緩衝器ユニツト、１３０…ケー
シング、１３６…ロールベロー、１４０…ピスト
ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端部が閉鎖されるとともに他端部が開放さ
   れたシリンダ状ケーシングと、このケーシング内
   にその軸心方向で移動自在に挿入配置されたピス
   トンと、このピストンの一側面に突設されるとと
   もに先端部がケーシングの他端開放部から突出さ
   れたピストン棒と、このピストン棒外周面とケー
   シングの他端開放部周囲とに亘つて設けられたロ
   ールベローと、上記ピストンに設けられるととも
   にこのピストンによつて区画されるケーシング内
   の一端閉鎖側の第１緩衝空間室と上記ロールベロ
   ー側の第２緩衝空間室とに亘つて気体を２方向に
   通過させ得る絞り機構とから構成し、かつ上記絞
   り機構が、上記ピストンの直径方向の両端付近に
   それぞれ１個ずつ設けられていること、および、
   上記ピストンの外周部が円弧状をなしていること
   を特徴とする空圧式ばね緩衝器ユニツト。 ２ 上記ピストン棒内に形成された密閉室内にこ
   の緩衝部材を配置したこと、および、上記緩衝部
   材がピストン棒内を二つの緩衝空間に区分するピ
   ストンであり、この緩衝部材が上記各緩衝空間内
   に配置されたばね体によつて中央位置に保持され
   ており、しかも両緩衝空間がピストンに形成され
   るとともに絞り機構を有する流体管路８２，８４
   を通じ、またはピストンとピストン棒の間の定ま
   つたリング間隙によつて連通していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の空圧式ばね
   緩衝器ユニツト。 ３ ピストンがリング溝を備え、その中へ内向き
   に突出するリングウエブを介して弾性のパツキン
   グリングがはめ込まれており、しかもパツキング
   リングが軸方向部分と円周部分をもつ分離個所を
   備え、円周分離個所がリングウエブを通つてお
   り、またパツキンリングが外部の摩擦の少ないリ
   ングと内部のバネ弾性のリングとから構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の空圧式ばね緩衝器ユニツト。 ４ ピストン棒を伴うピストンまたはケーシング
   が直接車輪案内部材に取付けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
   かに記載の空圧式ばね緩衝器ユニツト。 ５ ピストン棒を伴うピストンが車輪案内部材と
   しての縦ロツカアームに直接弾力性なしに取付け
   られるとともに、ケーシングが旋回可能にボデイ
   に支持されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の空圧式ばね緩衝器ユニツト。 ６ ピストン棒が車輪担持体に、またケーシング
   が自動車のボデイにそれぞれ固定されており、し
   かもロールベローを支えるピストン棒の所定部分
   が剪断力の補正のためにケーシングの中心軸に対
   して傾斜してなることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項〜第５項のいずれかに記載の空圧式ばね
   緩衝器ユニツト。