JPH05196079A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベローズの転動を防ぐ。 【構成】 空気ばねは軸方向間隔を空けられた１対の板
及び中間のベローズを持つ。ベローズは内側及び外側の
弾性体本体プライを有し、その各は一般に互いに反対の
角度で３４.５°のように斜めにされる。１対の弾性体
被覆コードの強化用ストリップが内側及び外側の本体プ
ライの間に置かれる。強化用ストリップのコードは互い
に反対方向にかつ隣接する本体プライのコードに関して
反対の方向で斜めにされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体圧力装置の技術、よ
り特別には、空気ばねを確立しかつベローズが端部閉鎖
部上で転動することを防止するために、ベローズの一方
の端部がバイアスの強化用コードを有する弾性体ストリ
ップで強化された筒状の弾性体スリーブ又はベローズよ
り形成された形式の空気ばねの技術に関する。

【０００２】

【従来技術およびその課題】空気ばねは、１対の端部部
材の間に維持され、通常は、その一方が一方の端部にお
けるピストンでありかつ他方の端部には端部キャップ組
立体のある弾性体スリーブ又はベローズを備える。かか
る空気ばねは、主として、車両の車体を支持するための
自動車用装備として、又は衝撃を緩衝するために衝撃を
受けるその他の形式の装置における用途に用いられる。
空気ばねは両端が密閉され、ベローズ内に加圧流体室を
形成する。空気ばねに路面の衝撃がかかると、ベローズ
は、端部部材が互いに近寄るように動いてつぶれ始め、
ベローズの一方の端部は予測可能な動的特性に従って底
部のピストン部材の側壁上をこれに沿って転がる。しか
し、もし空気ばねのベローズがピストンの側壁に沿う代
わりに反対側端部にあるビード板の上で転動すれば、動
的特性は有害な影響を受けるであろう。また、空気ばね
の寿命も著しく短縮されるであろう。

【０００３】ピストンの直径は反対側端部のビード板の
直径により制限され、端部ビード板を大きくすれば、ベ
ローズが板の縁、特にその内向きに曲げられた周囲の把
持用の縁の上で転がることを防止することがより困難と
なる。このため、このロールオーバー効果を防ぐため
に、従来は空気ばねを安定させる外部リング又は特別な
取付け具が必要であったが、これは空気ばねの価格及び
重量を増加させる。その他の形式の強化物は、端部板乗
上げを防止するためにこの端部板又は端部キャップに隣
接したベローズの領域を強化するように、この領域によ
り厚いゴム又は付加的なゴムを使用する。

【０００４】端部板乗上げを無くすために、上述の従来
の構造に加えて、以下説明される特許は本発明に関連し
た付加的な技術を明らかにする。

【０００５】米国特許第２９２０８８５号は、本体が、
ビードコアにおいて固定された壁の中に埋め込まれた強
化用部材を備える強化用空気ばねを開示する。強化用部
材の端部は、各端部において２重プライを形成するよう
にビードコアの回りに巻き付けられる。かかる構造はベ
ローズの端部におけるロールオーバーを防ぐとは信じら
れないが、ビード領域における強度特性を強化する。

【０００６】米国特許第２９９６１０３号及び第３６６
６５９８号は、空気ばね製造用の種々の形式の装置を示
すが、いずれも本発明によりなされるようなその端部ビ
ードに隣接したベローズ領域を強化する特別な構造を明
らかにしない。

【０００７】米国特許第３０４３５８２号は、ビードリ
ングの周囲に材料の層が巻かれた転動ローブ型空気ばね
を開示するが、ベローズ又は膜状体が端部板の上に転が
り上がることを防ぐ構造は少しも明らかにしていない。

【０００８】米国特許第４１７４８２７号は、ベローズ
が端部リング又は把持用板の上に転がり上がることを防
止するために、カラー又は空気ばねの付加的な外部構造
要素を備えた従来の空気ばねの一例である。

【０００９】米国特許第４７６３８８３号は、ベローズ
が弾性体材料で形成されかつ埋設されたファイバーコー
ドで強化された空気ばねベローズ構造を開示する。コー
ドの連続層は、コード材料の角度を変えるために螺旋状
捲回と組み合わせた転動ローブ又は室部分のいずれにお
いても環状帯状に巻かれる。

【００１０】米国特許第３３１９９５２号は、本発明の
空気ばね構造に最も近いものの一つと信じられる。この
特許は、把持領域を強化するために強化領域の下方の強
化用ストリップを開示するが、ベローズが端部板におい
て把持領域上にロールオーバーすることを防止するため
にベローズ本体の把持領域に隣接して置かれる強化物を
示してはいない。

【００１１】上述の従来特許は、ベローズの重量を増や
す材料の付加なしに端部板上への乗上げを防止するため
に十分にベローズを強化するように、端部板に隣接した
ベローズの一方の端部を強化する本発明を明らかにする
ものはない。

【００１２】本発明の目的は、間隔を空けた１対の端部
部材を有し、その一方は通常はピストンであり他方は端
部板であり、これらの間を可撓性の弾性体スリーブ又は
ベローズが延び、端部板に隣接したベローズの端部はベ
ローズの端部板上への乗上げを防ぐために弾性体被覆コ
ードで強化された形式の改良された空気ばね構造を提供
することである。

【００１３】本発明の更に別の目的は、空気ばねを安定
にしてベローズが端部閉鎖板の上で転動しないように保
持するためにこれまで必要であった外部リング又は特別
の取付け用要素を無くした改良された空気ばねを提供す
ることである。

【００１４】本発明の更に別の目的は、最少量の材料で
端部板付近のベローズの側壁の剛性を増し、永久変形を
起こすこと無しに空気ばねの寿命中、機能し続け、更に
空気ばね製造の手順と費用とに実質的に影響を与えない
空気ばねを提供することである。

【００１５】本発明の更に別の目的は、端部板上へのベ
ローズの乗上げを無くすために、反対側の端部板の直径
を大きくできることにより、転動ローブ型空気ばねにお
いてより大きな直径のピストンの使用を許す空気ばねを
提供することである。

【００１６】本発明の更に別の目的は、空気ばねの内側
及び外側の強化本体プライ間に挟まれかつ端部板付近か
ら反対側ピストンに向かって５０.８ｍｍから１５２.４
ｍｍ（２インチから６インチ）の間の距離を延びる２個
の弾性体被覆強化用コードのストリップにより強化され
る改良された空気ばねを提供することである。

【００１７】本発明の別の目的は、強化用ストリップの
コードのバイアス角が一般に互いに逆でありかつ隣接強
化用ストリップのバイアス角に関して反対であり、更に
強化用ストリップのコードのバイアス角が隣接本体プラ
イのコードのバイアス角より２°から６°小さい改良さ
れた空気ばねを提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】これらの目的及び利点は
本発明の改良された空気ばねにより得られ、その一般的
特徴は、軸方向間隔を空けられた１対の端部部材の間に
取り付けられかつこの間を延びる弾性体ベローズを有す
る形式の空気ばねとして述べることでき、この空気ばね
においては、ベローズはその長手方向中心軸に関して第
１の角度で斜めにされた弾性体被覆コードの内側本体プ
ライ；ベローズの長手方向中心軸に関して第２の角度で
斜めにされた弾性体被覆コードの外側本体プライ；内側
本体プライに隣接して置かれた弾性体被覆コードの第１
の強化用ストリップを備え、前記第１のストリップのコ
ードは前記内側本体プライのコードのバイアス角と一般
に反対の方向に斜めにされ、前記第１の強化用プライは
隣接した方の端部部材から他方の端部部材の方にこの２
個の端部部材間の軸方向距離の４分の１より小さな距離
を延び；更に第１の強化用部材と外側本体プライとの間
に置かれた弾性体被覆コードの第２の強化用ストリップ
を備え、前記第２のストリップのコードは前記外側本体
プライのコードのバイアス角と一般に反対の方向でかつ
前記第１の強化用ストリップのコードの角度と一般に反
対の方向で斜めにされ、更に前記隣接した方の端部部材
の付近から第１の強化用ストリップと一般に等しい距離
を延びる。

【００１９】

【実施例】適用を意図する最良の態様を示す本発明の好
ましい実施例が以下説明され、図示され、更に特許請求
の範囲において特に明確に指摘される。

【００２０】全図面を通じて同じ部分に同じ番号が付け
られる。

【００２１】本発明の改良された流体圧力装置は、一般
に１で示された空気ばねであり、特に図１及び２に示さ
れる。空気ばね１は、これを支持構造体に取り付けため
に複数の取付け用スタッド３を備えた頂部端部板２を有
する通常の構造のものである。ばね１の下方部分には、
端部板２が取り付けられる支持構造体から一般に軸方向
に間隔を空けられた別の支持構造体に取り付けられるよ
うにされたピストン４が設けられる。ピストン４は円筒
と円錐とを組み合わせた形状の外側面５を有し、更に取
付け用ボルト７によりピストン４の中央部分内に取り付
けられた弾性体バンパー６又は同様なものを持つことが
できる。ピストン４の構造は本発明の概念に実質的に影
響を与えること無しに変更でき、図２に示されたものは
本発明の改良された強化スチフナー構造を利用しうる一
形式であるに過ぎない。

【００２２】本発明の新規な特徴に従って作られ、一般
に８で示された弾性体ベローズ又は可撓性スリーブが端
部板２とピストン４との間に取り付けられかつこれらの
間を延びる。ベローズ８には１対の開口端部１０と１１
とが形成され、これらはそれぞれ端部板２及びピストン
４に気密に固定されて、その中に気密の流体圧力室１２
を形成する。ベローズ８の底部開口端部１１には端部ビ
ード１４が形成されることが好ましく、これはピストン
４と組み合わせられた把持用板１５により気密かつ確実
に把持される。ベローズ８の反対側の開口端部１０にも
強化用端部ビード１７が設けられ、これは端部板２の丸
められた端部１８により気密に把持され固定される。ベ
ローズ８及びベローズ８の開口端部と終端部を有する空
気ばね１の特別な構造は空気ばね技術において共通であ
り、理解の目的のみのために説明され、かつ本発明の概
念に影響を与えることなく変更可能である。

【００２３】特に図３を参照すれば、ベローズ８は、好
ましくは、一般に空気不透過性弾性体材料の内側ライナ
ー２０及び同様な非強化弾性体材料の外側カバー２１を
有し、後者は良好な耐摩耗性及びベローズが被る可能性
のある化学薬品と厳しい環境条件とに対する抵抗性を与
える。

【００２４】更に、通常の空気ばね構造に従って、第１
又は内側の本体プライ２２には、プライ２２のゴム内に
カレンダー掛けされ又は埋設された斜めの等間隔でかつ
平行な多数の強化用コード２３を備える。これまでは、
同様な斜めの強化用コード２６を含んだ第２又は内側の
強化用本体プライ２５が、外側カバーシート２１と内側
本体プライ２２との間に挟まれかつこれらに接着され
た。この従来の構造においては、コード２３と２６のバ
イアス角は、一般に互いに逆でかつ好ましくは約３４．
５°のバイアス角である。このバイアス角は、完成ベロ
ーズ８の長手方向中心軸となる組立用ドラムの長手方向
中心軸に関する平行コードのなす角度である。

【００２５】本発明により、図３、４及び５に最もよく
示される間隔を空けた平行の強化用コード３１及び３２
をそれぞれ含み２９及び３０で示された２層の強化用プ
ライ又はストリップは、内側本体プライ２２と外側本体
プライ２５との間に挟まれかつこれらに接着され、ベロ
ーズ８の開口端部１０の付近からベローズの軸方向に沿
いかつベローズの周囲で予定の距離を延びる。

【００２６】更に本発明により、コード３１及び３２の
バイアス角は一般に互いに反対方向である。また、内側
強化用ストリップ２９のコード３１のバイアス角は、こ
のコードが内側本体プライ２２の強化用コード２３の方
向とは反対の方向にある状態の角度である（図３）。同
様に、外側強化用ストリップ３０のコード３２は、一般
に外側本体プライ２５のコード２６のバイアス角と反対
の方向にある。

【００２７】更に、強化用ストリップ２９及び３０のコ
ード角を内側及び外側の本体プライ２２及び２５のコー
ドのバイアス角よりも２°から６°の間の範囲、好まし
くは３°だけ小さく斜めにすることにより最良の結果が
得られることが確認された。従って、好ましい実施例に
おいては、強化用ストリップ２９及び３０のコード３１
及び３２のバイアス角は３１.５°、あるいは本体プラ
イコード２３及び２６の好ましいバイアス角３４.５°
より３°小さい角度であろう。しかし、直径の大きなベ
ローズについては、コード２３及び２６のバイアス角を
２８°とすることができる。この場合も、バイアス角は
組立用ドラム及びこの上で形成されるベローズの長手方
向中心軸に関する角度である。

【００２８】バイアス角は、加硫用プレス内で加硫する
以前に組立用ドラム上に置かれた場合の未加硫状態のと
きの種々のストリップの内にあるコードの角度に関連す
る。これにより、加硫用プレス内での未加硫ベローズの
膨張により種々のコードの最終のバイアス角が最終の加
硫されたベローズの大きさに依存してその出発角度から
変化するので、出発バイアス角を正確に管理することが
できる。例えば、ある大きさのベローズについては、未
加硫ベローズの膨張及び膨張中の内部コードの拡張作用
のため、３４.５°の出発バイアス角が４０°±数度と
なることがある。従って、全体を通して使用されるバイ
アス角は、加硫前の未加硫ベローズのコードの角度につ
いていわれる。

【００２９】図５に３５で示された強化用ストリップ２
９及び３０の幅方向又は軸方向の長さは約５０.８ｍｍ
（２インチ）である。しかし、この幅は、特定の空気ば
ね構造に使用される特定のベローズ８の軸方向の全長及
び直径に応じて変化しうる。ただし、大多数の空気ばね
については、強化用ストリップの軸方向長さ又は幅３５
は、５０.８ｍｍから１５３.４ｍｍ（２インチから６イ
ンチ）の間、好ましくは端部板２とピストン４との間隔
の４分の１以下であろう。

【００３０】本発明の別の実施例においては、図５に拡
大して示されるように、ベローズ８を形成する種々の強
化用ストリップ及び本体プライが、加硫以前に組立用ド
ラム上で重ねられたとき、強化用ストリップ２９及び３
０は、内側及び外側の本体プライ２２及び２５の外側端
部から内向きに間隔を空けて置かれ、従って図４に示さ
れるようにベローズ８の開口端部１０が端部板２の丸め
られた端部１８により把持されたときは、内側及び外側
の本体プライの強化用コード２３及び２６は端部板２の
丸められた縁の中に捕捉されるであろう。しかし、強化
用ストリップ２９及び３０のコード３１及び３２は、コ
ード２３及び２６のように端部３６を越えて丸められた
縁１８内に延びないように、丸められた端部１８の外側
終端３６の付近で終わることが一般的である。

【００３１】特定の特性のコードバイアス角、強化用プ
ライのストリップの幅と位置を有する特定のベローズ構
造が極めて満足できる結果を与えることが確認された。
しかし、ある用途に対しては、強化用ストリップの種々
のバイアス角と幅とは、得られる結果に影響することな
しに変えることができる。ただし、大部分の用途に対し
ては、本体プライのコードのバイアス角は、強化用スト
リップのコードのバイアス角が３１.５°の場合、３４.
５°であり、強化用ストリップは約５０.８ｍｍ（２イ
ンチ）の幅を有するであろう。また、図５に示されるよ
うに、強化用ストリップの端部は互いに幾らか食い違い
にさせられるであろう。更にまた、内側ライナー２０の
端部と外側カバーシート２１の端部とは、本体プライス
トリップ２２及び２５の終端部とそろえられず、ベロー
ズが最終形状に組み立てられたときに種々のストリップ
間で、種々の終端部が互いにそろえられた場合に生ずる
よりも滑らかな移行を形成する。しかし、前述のよう
に、強化用ストリップ２９及び３０の終端部は、頂部ビ
ード把持板の丸められた端部内に延びないように本体プ
ライストリップの外側端部から内側に間隔を空けられ
る。

【００３２】上の説明は一方の端部に端部キャップを有
し他方の端部にピストンを有する空気ばねに関し行なわ
れたが、本発明の原理は、ピストンが何もなく両側端部
に端部板が使用される巻込み型空気ばねに応用できる。

【００３３】従って、本発明の改良された空気ばね又は
流体圧力装置、特にその布強化スチフナーは、少しの材
料による剛性の増加によりベローズの空気ばねへの実質
的な重量及び厚さの増加なしに、これまで空気ばねの安
定及びベローズのビード端部板上での転動からの保持に
必要であった外部リング及び特別の取付け具についての
要求を無くした。これら強化用ストリップは、永久変形
を生ずることなしに空気ばねの寿命の間、作用を継続
し、更に完成空気ばねの製造に認めうる影響を与えな
い。

【００３４】更に、種々の強化用コードは、本体プライ
の両者及び強化用ストリップについて、ナイロン、ポリ
エステル又は現在かかる空気ばね構造に使用される同様
な材料のような同一材料で形成されることが好ましい。
このため、主要な相異はコードのバイアス角が本体プラ
イにおける値と異なった角度であることであり、従って
これら強化用ストリップの製造に好都合である。

【００３５】従って、本発明の改良された空気ばねは単
純化され、多くの目的の総てを達成する有効、安全、安
価かつ効果的な装置を提供し、更に問題を解決し、かつ
技術における新規な結果を得た。

【００３６】以上の説明において、幾つかの用語が簡
潔、明瞭及び理解のために使用されたが、かかる用語は
説明のために使用されたものであって広く解釈されるべ
きであり、従って従来技術の要求を越えた不必要な限定
を加えるべきではない。

【００３７】更に、本発明の説明及び図面は例示のため
であり、本発明の範囲は図示され説明された正確な詳細
には限定されない。

【００３８】本発明の特徴、発見及び原理について説明
したが、この改良された空気ばねを構成し使用する方
法、構造の特徴、及び有利、新規かつ有用な結果が得ら
れた。新規かつ有用な構造、装置、要素、配置、部品及
び組合せは特許請求の範囲に説明される。

【００３９】本発明の実施態様は次の通りである。

【００４０】１．軸方向間隔を空けられた１対の端部部
材（２、４）の間に取り付けられかつこの間を延びる弾
性体ベローズ（８）を有する形式の空気ばね（１）であ
って、前記ベローズが、ベローズの長手方向軸に関して
第１の角度で斜めにされた弾性体被覆コード（２３）の
内側本体プライ（２２）、ベローズの長手方向軸に関し
て第２の角度で斜めにされた弾性体被覆コード（２６）
の外側本体プライ（２５）、及び端部部材の一方に対し
て内側及び外側の本体プライを気密に把持する把持手段
を有する空気ばねにおいて、弾性体被覆コード（３１）
の第１の強化用ストリップ（１９）が前記第１のストリ
ップのコードを前記内側本体プライのコードのバイアス
角と略反対の方向に斜めにされて内側本体プライに接着
され、前記第１の強化用ストリップは前記一方の端部部
材の把持手段の付近から反対側の端部部材に向かって２
個の端部部材間の軸方向距離の４分の１より小さな距離
を延び、更に弾性体被覆コード（３２）の第２の強化用
ストリップ（３０）が第１の強化用部材と外側本体プラ
イとの間に接着され、前記第２のストリップのコード
は、前記外側本体プライのコードの角度と略反対の方向
で、かつ前記第１の強化用ストリップのコードのバイア
ス角と略反対の方向で斜めにされ、かつ前記一方の端部
部材の把持手段付近から反対側の端部部材に向かって前
記２個の端部部材間の軸方向距離の４分の１より小さな
距離を延びていることを特徴とする空気ばね。

【００４１】２．第１及び第２の強化用ストリップが前
記一方の端部部材の把持手段の付近から他方の端部部材
に向かって５０.８ｍｍから１５２.４ｍｍ（２インチか
ら６インチ）の間の距離を延びることを特徴とする実施
態様１による空気ばね。

【００４２】３．第１及び第２の強化用ストリップが同
じ角度ではあるが互いに反対方向に斜めにされることを
特徴とする実施態様１による空気ばね。

【００４３】４．第１の強化用ストリップのコードが内
側本体プライのコードのバイアス角より２°から６°の
間だけ小さい角度で斜めにされ；更に第２の強化用スト
リップのコードが外側本体プライのコードのバイアス角
より２°から６°の間だけ小さい角度で斜めにされるこ
とを特徴とする実施態様１による空気ばね。

【００４４】５．前記一方の端部部材は把持手段を提供
する周囲の丸められた縁を有する板であり；ベローズは
１対の開口端部を有し、その一方は板の丸められた縁の
中に把持されかつ気密にされ； 第１及び第２の強化用
ストリップは前記板の丸められた縁の外側で終わるよう
にその前記一方の開口端部から間隔を空けた距離でベロ
ーズの本体プライ内で終わることを特徴とする実施態様
１による空気ばね。

【００４５】６．内側及び外側の本体プライのコードが
ベローズの前記一方の開口端部に延びかつ板の丸められ
た縁の中に捕捉されることを特徴とする実施態様５によ
る空気ばね。

【００４６】７．強化用ストリップのコードが一般に板
の丸められた縁の付近に延びることを特徴とする実施態
様５による空気ばね。

【００４７】８．空気不透過性の弾性体材料の内側ライ
ナーが内側本体プライに接着され；更に耐摩耗性弾性体
材料の外側層が外側本体プライに接着されることを特徴
とする実施態様１による空気ばね。

【００４８】９．第１及び第２の強化用ストリップの各
が約５０.８ｍｍ（２インチ）の幅を有することを特徴
とする実施態様１による空気ばね。

【００４９】１０．第１及び第２の強化用ストリップの
各が５０.８ｍｍから１５２.４ｍｍ（２インチから６イ
ンチ）の間の幅を有することを特徴とする実施態様１に
よる空気ばね。

【図面の簡単な説明】

【図１】組み込まれた布強化式の剛性増強用ストリップ
を有する空気ばねの一形式の斜視図である。

【図２】図１の空気ばねの一部を取り去り断面で示した
側面図である。

【図３】図１及び図２の空気ばねの強化用ストリップ及
び組み立てられた本体プライを示す、一部を取り去り拡
大した部分的斜視図である。

【図４】空気ばねの端部板による強化ベローズの連結を
示す非常に拡大した部分的断面図である。

【図５】ベローズの一方の端部における種々の本体プラ
イ及び強化用ストリップの位置を示す非常に拡大した部
分的断面図である。

【符号の説明】

１ 空気ばね ２ 端部部材 ４ 端部部材 ８ 弾性体ベローズ １９ 強化ストリップ ２２ 内側本体プライ ２３ 弾性体被覆コード ２５ 外側本体プライ ２６ 弾性体被覆コード ３０ 強化用ストリップ ３１ 弾性体被覆コード ３２ 弾性体被覆コード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向間隔を空けられた１対の端部部材
   （２、４）の間に取り付けられかつこの間を延びる弾性
   体ベローズ（８）を有する形式の空気ばね（１）であっ
   て、前記ベローズが、ベローズの長手方向軸に関して第
   １の角度で斜めにされた弾性体被覆コード（２３）の内
   側本体プライ（２２）、ベローズの長手方向軸に関して
   第２の角度で斜めにされた弾性体被覆コード（２６）の
   外側本体プライ（２５）、及び端部部材の一方に対して
   内側及び外側の本体プライを気密に把持する把持手段を
   有する空気ばねにおいて、弾性体被覆コード（３１）の
   第１の強化用ストリップ（１９）が前記第１のストリッ
   プのコードを前記内側本体プライのコードのバイアス角
   と略反対の方向に斜めにされて内側本体プライに接着さ
   れ、前記第１の強化用ストリップは前記一方の端部部材
   の把持手段の付近から反対側の端部部材に向かって２個
   の端部部材間の軸方向距離の４分の１より小さな距離を
   延び、更に弾性体被覆コード（３２）の第２の強化用ス
   トリップ（３０）が第１の強化用部材と外側本体プライ
   との間に接着され、前記第２のストリップのコードは、
   前記外側本体プライのコードの角度と略反対の方向で、
   かつ前記第１の強化用ストリップのコードのバイアス角
   と略反対の方向で斜めにされ、かつ前記一方の端部部材
   の把持手段付近から反対側の端部部材に向かって前記２
   個の端部部材間の軸方向距離の４分の１より小さな距離
   を延びていることを特徴とする空気ばね。