JPH11336821A - 熱可塑性エラストマ―空気ばね - Google Patents

熱可塑性エラストマ―空気ばね

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JPH11336821A
JPH11336821A JP11120233A JP12023399A JPH11336821A JP H11336821 A JPH11336821 A JP H11336821A JP 11120233 A JP11120233 A JP 11120233A JP 12023399 A JP12023399 A JP 12023399A JP H11336821 A JPH11336821 A JP H11336821A
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housing
piston
air spring
walled
thick
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JP11120233A
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Daniel J Leonard
ダニエル・ジエイ・レオナード
Keith E Hoffman
キース・イー・ホフマン
Joseph L Tazewell
ジヨセフ・エル・タゼウエル
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部と外部との間の気密シールを容易にす
る。 【解決手段】 剛性ピストン、エラストマー可撓性スリ
ーブおよび剛性ハウジングは全て、好ましくは熱可塑性
エラストマーの１個の一体品として射出もしくは吹込成
形される一方、端部キャップは、加圧可能である内部チ
ャンバーを規定する剛性ハウジングにその後溶接され
る、好ましくは熱可塑性エラストマーの第二の一体品と
して射出もしくは吹込成形される。ピストン、可撓性膜
およびハウジングから成る第一品は、ハウジングおよび
ピストンの壁が厚くかつ剛性である一方、可撓性膜の壁
が薄くかつ従って可撓性であるように形成され、それに
よりピストンがハウジングに関して軸方向に動きうるよ
うに膜を丸めかつ曲がらせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術的分野】本発明は空気ばねを包含す
る空気作動器に関する。より具体的には、本発明は、キ
ャップもしくはピストンおよびローリング膜(rolling m
embrane)を含有する成形部分を有する熱可塑性エラスト
マー空気ばねに関し、その全ては射出もしくは吹込成形
される非強化構造のものであり、ここで集成体の一体の
キャップおよび／もしくはピストンは、可動部(machine
ry)もしくはブラケットへの取付のための一体界面クリ
ップを包含することができ、また、ここで個々のキャッ
プもしくはピストンは空気ばね集成体を完成するために
成形部分に取付可能である。とりわけ、本発明は、その
上に一体界面クリップを有する一体のキャップおよび／
もしくはピストンをもつ射出もしくは吹込成形される設
計の熱可塑性エラストマー非強化空気ばねであって、こ
こで、空気ばねは、その中に一体のスナップ嵌めをもつ
厚い剛性ハウジング、その中に一体のスナップ嵌めをも
つ厚い剛性ピストン（ここで厚い剛性ピストンは厚い剛
性ハウジングより小さな直径を有しかつその中に嵌め込
み可能(seatable)であり）、および、厚い剛性ピストン
と厚い剛性ハウジングとの間を広がってそれにより端部
キャップが厚い剛性ハウジングに溶接される場合に圧縮
流体で加圧可能である内部流体圧チャンバーを規定する
薄いローリング膜を包含する。
【０００２】
【従来の技術】空気作動器およびばねのような空気圧集
成体は多様な目的上長年使用されている。空気作動器
は、通常、圧縮流体の供給およびその中の圧縮流体を増
大もしくは減少させるためのフィードを含有する可撓性
のゴムスリーブもしくはベローズから成る。可撓性スリ
ーブは強化コードをしばしば含有する可撓性エラストマ
ー素材から二次成形され、ここで、素材の可撓性は、圧
縮流体の量が変化される際に第一端部キャップがスリー
ブの端部内に固定された別の端部キャップに関して軸方
向に動くことを可能にする。空気作動器は可動性もしく
は作動性の物体と典型的には固定された物体との間に配
置されるため、可動性物体はこの軸方向の動きと相互に
関連して動く。
【０００３】普遍的に空気ばねと称される空気圧ばねに
関しては、その構造は圧縮可能な流体の供給を含有する
可撓性のゴムスリーブもしくはベローズと類似である。
しかしながら、空気ばねは可撓性スリーブに関して可動
性の１個もしくはそれ以上のピストンを有する。このピ
ストンは、スリーブが伸展もしくは収縮する際にそれぞ
れスリーブ内の流体の圧縮および膨張を引き起こし、そ
れにより衝撃負荷を吸収しそして／もしくは振動を低下
させる。可撓性スリーブは強化コードを含有する可撓性
エラストマー素材から二次成形され、そして、これは、
ピストンがスリーブの開放端部内に固定された別のピス
トンもしくは端部キャップに関して軸方向に動くことを
可能にする。こうした空気ばねの一応用は自動車でであ
り、ここではばねは乗物の可動部分の間に緩衝性を提供
して、主として道路の物体を打つもしくはくぼみに落下
する車輪により乗物の駆動軸に押しつけられる衝撃負荷
を吸収する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】空気ばねのこの業界に
おける一般的な従来技術は、ナイロンコードで強化され
るゴムから構築されている可撓性スリーブの現在の技術
を必要とする。このナイロン強化ゴムスリーブは何らか
の様式で各端部のピストンもしくは端部キャップに取付
けられなくてはならず；これは現在のところ多様な形態
のクランプ集成体により成し遂げられる。しかしなが
ら、しばしばこれらのクランプ集成体は、端部キャップ
への可撓性スリーブの無効な封止および／もしくはクラ
ンプ止めが気密シールの欠如を引き起こすことにおいて
問題を呈示する。これは空気ばねの機能に決定的に重要
である。
【０００５】加えて、存在する空気作動器およびばねで
の別の問題は、ナイロンもしくは同等の強化コードでの
ゴムスリーブの強化の要求である。この強化段階は余分
の費用および時間を空気ばね全体の製造工程に付加す
る。
【０００６】これらおよび他の問題および欠点が空気ば
ねおよび空気作動器の現在の技術に存在する。当業者は
上に列挙された問題ならびに今回記述されない他を認識
かつ理解することができる。この理由から、下に列挙さ
れた目的および利点を有する新たなかつ改良された空気
ばねおよび／もしくは空気作動器が必要とされる。
【０００７】本発明の目的は、改良された空気ばねおよ
び／もしくは空気作動器を提供することを包含する。
【０００８】本発明のさらなる一目的は、熱可塑性エラ
ストマーのような改良された素材から構築されるこうし
た改良された空気ばねおよび／もしくは空気作動器を提
供することである。
【０００９】本発明のさらなる一目的は、ハウジング、
スリーブならびにピストンおよび／もしくは端部キャッ
プの全てが非金属素材、そして好ましくは熱可塑性エラ
ストマーから製造される、こうした改良された空気ばね
および／もしくは空気作動器を提供することである。
【００１０】本発明のさらなる一目的は、ナイロンのよ
うな強化コードを必要としない素材から作成される可撓
性の膜もしくはスリーブを有する、こうした改良された
空気ばねおよび／もしくは空気作動器を提供することで
ある。
【００１１】本発明のさらなる一目的は、薄いローリン
グ可撓性膜もしくはスリーブが剛性ハウジングおよび／
もしくは端部キャップならびにその中で作動可能な剛性
ピストンに一体に取付けられる、改良された構造のこう
した改良された空気ばねおよび／もしくは空気作動器を
提供することである。
【００１２】本発明のさらなる一目的は、本質的に１個
の一体成形品である、すなわち、ローリング膜により一
体に取付けられる剛性ハウジングおよび剛性ピストンを
有する、こうした改良された空気ばねおよび／もしくは
空気作動器を提供することである。
【００１３】本発明のさらなる一目的は、その全てが射
出もしくは吹込成形される、ローリング膜により連接さ
れる剛性ハウジングおよび剛性ピストンを含む本質的に
１個の一体品である、こうした改良された空気ばねおよ
び／もしくは空気作動器を提供することである。
【００１４】本発明のさらなる一目的は、剛性ハウジン
グを閉鎖して内部流体圧チャンバーを形成する端部キャ
ップが、漏れを止めるかつ加圧可能な様式で厚い剛性ハ
ウジングに溶接されるかもしくは他の方法で固着され
る、こうした改良された空気ばねおよび／もしくは空気
作動器を提供することである。
【００１５】本発明のさらなる一目的は、スナップ嵌め
連接が可動部および／もしくはブラケット(bracketry)
への集成のための界面クリップとして機能するように端
部キャップおよびピストンのそれぞれ内に一体に配置さ
れる、こうした改良された空気ばねおよび／もしくは空
気作動器を提供することである。
【００１６】本発明のさらなる一目的は、低費用の空気
で作動する環境での使用のため作成することが経済的で
ある、こうした改良された空気ばねおよび／もしくは空
気作動器を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】これらの目的および利点
が本発明の改良された空気ばねにより得られ、その一般
的性質は一体に成形された本体および一体に成形された
キャップを包含するとして述べられうる。一体に成形さ
れた本体は、厚い壁で囲まれた剛性ハウジングと厚い壁
で囲まれた剛性ピストンとの間に広がってそれによりピ
ストンに相対するハウジングの一端部でのみ開放の内部
チャンバーを規定する、薄い壁で囲まれた可撓性膜を包
含し、それにより可撓性膜はハウジングおよびピストン
が相互にかつ相互から離れて軸方向に動かされる際に選
択的に丸まる。一体に成形されたキャップは内部チャン
バーを囲むように開放端部内に取付け可能である。
【００１８】その中で発明者が原理を応用することを企
図した最良の様式を具体的に説明する本発明の好ましい
一態様が以下の記述で述べられ、かつ、図面に示され、
そして付録として付けられる請求の範囲で具体的にかつ
はっきりと指摘されかつ述べられる。
【００１９】
【実施例】類似の数字は図面全体を通して類似の部分を
指す。
【００２０】改良された空気ばねおよび／もしくは空気
作動器が図１に示され、そして一般に１０で示される。
空気ばね１０は、図３に最良に示されるように、それぞ
れ一般に１１および１２で示される軸方向に空間を空け
られた端部部材を包含する。示される態様において、端
部部材１１は本質的に平面のキャップ１１である一方、
端部部材１２はそれから伸長する輪状の側壁１４をもつ
基部１３を有する剛性ピストンである。空気作動器１０
は剛性ハウジング１５および可撓性エラストマースリー
ブ１６もまた包含する。
【００２１】本発明の特徴の一に従えば、剛性ピストン
１２、剛性ハウジング１５および可撓性スリーブ１６
は、好ましくはデュポン(Du Pont)により製造かつ販売
されるようなポリエステルエラストマー、ハイトレル
［Hytrel］（商標）、もしくはウレタンのような熱可塑
性エラストマーの一体品(one piece)として射出もしく
は吹込成形される。この新たな一体成形された構造は、
従来技術で可撓性スリーブ１６をピストン１２およびハ
ウジング１５に連接した締付輪の必要性を排除する。
【００２２】本発明のこの特徴にさらに従えば、剛性ハ
ウジング１５は可撓性スリーブ１６に比較して相当の厚
さを有するように成形され、それによりこうした厚さは
ハウジングが負荷に耐えるようになるようにハウジング
に構造の保全性および剛性を提供する。同様に、かつ、
本発明の特徴の一に従えば、剛性ピストン１２もまた、
それにより負荷に耐えるようになる構造の保全性および
剛性を提供するように相当の厚さのものである。実際に
は、剛性ピストン１２および剛性ハウジング１５は、可
撓性スリーブ１６により調節されるような加圧された内
部チャンバー１７内の圧変化を基礎として相互とともに
動く、本質的に剛性かつ不撓性の(unflexing)部材であ
る。慣習的な成形実務に従うために、より厚い壁は、い
くつかの成形工程に有利な連続成形された壁の断面の厚
さを維持しつつ必要な強さの特徴を付加するようひだを
付けられうる。
【００２３】本発明にさらに従えば、可撓性スリーブ１
６は、スリーブ１６が本質的に完全に加圧された設定の
図３の位置から本質的に加圧されない設定の図４の位置
まで必要なように丸まるような可撓性の特徴を提供する
ように、薄い壁で囲まれた構造のものであるよう成形さ
れる。実際には、一体成形された部品（１２、１５およ
び１６）の一部（１６）は、それが空気ばねおよび／も
しくは空気作動器１０の使用の間に必要とされるように
曲がりかつ丸まるように可撓性であるような薄い壁のも
のである一方、残余（１２、１５）は性質が剛性である
ように本質的に厚い壁のものである。
【００２４】さらに詳細には、可撓性スリーブ１６は、
図３および４に明瞭に示されるように、中央区分付近で
その内部輪状表面に沿って剛性ピストン１２と連接する
ように成形される。可撓性スリーブ１６は、可撓性スリ
ーブ１６が剛性ハウジング１５から中央軸に向かって内
側に放射状に伸長する様式で剛性ハウジング１５に成形
される。
【００２５】その反対端部の可撓性スリーブ１６は、基
部１３に関して壁１４の遠位端部で剛性ピストン１２の
最外の輪状縁の周囲で剛性ピストン１２に連接される。
可撓性スリーブ１６は、この遠位縁から外側に角度を付
けられた様式で剛性ピストン１２に成形される。
【００２６】ピストン１２の成形は、それが形状におい
て本質的に筒状であるとは言え壁が基部１３に隣接する
それらの近位端部からそれらの遠位端部まで外側にわず
かに先細になりうるようである。対照的に、可撓性スリ
ーブ１６は、ピストン１２へのその連接部の最小限(min
imal)すなわち最小の(smallest)直径領域からハウジン
グ１５へのその連接部の最大限(maximum)すなわち最大
の(largest)直径領域まで広がるように台形の形状に成
形される。この台形の形状すなわち先細は、図４に示さ
れるように、ピストン１２がハウジング１５中に進入し
かつその本質的に内に嵌まる際に可撓性スリーブ１６を
丸めるように必要である。この先細すなわち台形の形状
は、この丸まりが起こる際に可撓性スリーブがピストン
１２およびハウジング１５の妨害にならないままである
ことを可能にする。さらに、この先細にされた形状およ
びピストン１２とハウジング１５との間の間隔の差は、
可撓性スリーブ１６の壁が、図３に示されるように完全
に膨張される場合にハウジング１５からピストン１２ま
での本質的に平面の断面の位置から図４に示されるよう
に丸められる位置まで離れることを見込み、これは、ピ
ストン１２およびハウジング１５への可撓性スリーブ１
６の連接のそれぞれにいくぶん隣接する断面中に一対の
曲線を包含する。
【００２７】本発明の別の特徴に従えば、スナップ嵌め
コネクターが空気ばねの端部１１および１３のそれぞれ
で一体に成形される。とりわけ、スナップ嵌めコネクタ
ー２０は、その中でそれらの間の衝撃の吸収もしくは低
下が所望されるその多様な機械部品および／もしくはブ
ラケットへの締め付ける様式での容易な連結(interfaci
ng)を見込むように端部キャップ１１および基部１３中
に成形される。これらのクリップのそれぞれは、ピスト
ン１２、ハウジング１５および可撓性スリーブ１６の熱
可塑性エラストマーから一体に成形されうるか；もしく
は、その周囲に一体に成形されたピストン１２および端
部キャップ１１を有するように適正に位置を定められた
部品でありうる。
【００２８】本発明の別の特徴に従えば、端部キャップ
１１はその中にクリップ２０を伴い上に示されたように
一体に成形される。端部キャップ１１は、その場合、内
部チャンバー１７を規定するようにハウジング１５に超
音波で溶接されるか、もしくは別の方法で類似に取付け
られる。
【００２９】最も好ましい態様におけるハウジング１５
はその輪状の側壁に空気入口を包含する。この空気入口
は、それを通って加圧流体が内部チャンバー１７中に供
給される手段である。流体のこの供給は、そこでプラグ
がその後空気入口に挿入されそれにより本発明を空気ば
ねとして定義する一回の事象でありうる。あるいは、加
圧流体の供給源が空気入口を介して取付けられることが
でき、それにより加圧されたチャンバー１７内の圧が、
本発明が空気作動器であるように変化されることを可能
にする。
【００３０】要するに、空気ばねおよび／もしくは空気
作動器全体１０は、その中にいかなる強化コードも欠く
熱可塑性エラストマーからの２個の(two-piece)構造物
に成形される。好ましい熱可塑性エラストマーは、デュ
ポン(Du Pont)により名称ハイトレル［Hytrel］（商
標）で販売されるポリエステルエラストマーである。剛
性ハウジング１５および剛性ピストン１２の壁は、剛性
でありかつ負荷に耐えるように相当の厚さのものである
一方、丸まるすなわち可撓性の膜１６の壁は、剛性ハウ
ジングおよび剛性ピストンが相互に関して軸方向に動か
される際に膜の順応性の丸まりを可能にするように薄
い。全体として、剛性ハウジングは、その中で可撓性膜
１６および剛性ピストン１２がそれぞれ図４および３に
示されるようにそれの中におよびその外に嵌まる一体の
支持体がし得るように機能する。溶接されたキャップ１
１は強化されない熱可塑性エラストマーからの他の片(p
iece)と類似に成形される。クリップ２０は、空気ばね
中の一体の連接の特徴を提供するようにピストン１２お
よびキャップ１１内に成形される。最後に、キャップ１
１は、加圧可能な内部チャンバー１７を規定するように
ハウジング１５に溶接される。
【００３１】従って、改良された熱可塑性エラストマー
空気ばねが単純化され、全ての列挙された目的を達成す
る有効、安全、安価かつ効率的な装置を提供し、従来の
装置で遭遇される困難の排除を提供し、そして当該技術
分野の問題を解決しかつ新たな結果を得る。
【００３２】前述の記述において、ある用語が簡潔さ、
明瞭さおよび理解のための使用されているが；しかし不
必要な制限は従来技術の要件を越えてそれらから意味さ
れるべきでない。なぜなら、こうした用語は記述的目的
上使用され、かつ、幅広く解釈されることを意図される
からである。
【００３３】さらに、本発明の記述および具体的な説明
は例としてであり、また、本発明の範囲は示されたもし
くは記述された正確な詳細に制限されない。
【００３４】今や、本発明の特徴、発見および原理を記
述したため、改良された熱可塑性エラストマー空気ばね
が構築されかつ使用される様式、構造物の特徴、および
得られる有利、新規かつ有用な結果；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が、付録
として付けられる請求の範囲に述べられる。
【００３５】なお、本発明の主要な特徴もしくは態様を
以下に挙げる。
【００３６】１．厚い壁の剛性ハウジングと厚い壁の剛
性ピストンとの間を広がってそれによりピストンに相対
するハウジングの一端部でのみ開放の内部チャンバーを
規定する薄い壁の可撓性膜を包含する一体に成形された
本体であって、それにより可撓性膜はハウジングおよび
ピストンが相互にかつ相互から離れて軸方向に動かされ
る際に選択的に丸まる本体；および内部チャンバーを囲
むために開放端部内に取付け可能な一体に成形されたキ
ャップ、を含んで成る空気ばね。
【００３７】２．一体に成形された本体が熱可塑性エラ
ストマーから成形される、上記１の空気ばね。
【００３８】３．熱可塑性エラストマーがポリエステル
エラストマーである、上記２の空気ばね。
【００３９】４．ポリエステルエラストマーがハイトレ
ル［Hytrel］（商標）である、上記３の空気ばね。
【００４０】５．一体に成形された本体が熱可塑性エラ
ストマーから吹込成形される、上記２の空気ばね。
【００４１】６．一体に成形された本体が熱可塑性エラ
ストマーから射出成形される、上記２の空気ばね。
【００４２】７．一体に成形された本体が非強化熱可塑
性エラストマーから成形される、上記１の空気ばね。
【００４３】８．一体に成形された本体がウレタンから
成形される、上記１の空気ばね。
【００４４】９．厚い壁の剛性ピストンが厚い壁の剛性
ハウジング内で選択的に嵌め込み可能である、上記１の
空気ばね。
【００４５】１０．薄い壁の可撓性膜が台形の形状のも
のである、上記１の空気ばね。
【００４６】１１．厚い壁の剛性ハウジングが筒状の形
状のものである、上記１の空気ばね。
【００４７】１２．内および外表面、ならびに一対の相
対する端部を有する、管状の形状の、厚い壁の剛性ハウ
ジング；基部およびそれから最外縁まで伸長する最低１
個の壁をもつ、カップ形状の、厚い壁の剛性ピストン；
ならびに厚い壁の剛性ハウジングの内表面から厚い壁の
剛性ピストンの最外縁まで内側に本質的に放射状に広が
ってこれによりピストンに相対するハウジングの一端部
でのみ開放の内部チャンバーを規定する薄い壁の可撓性
膜であって、それにより可撓性膜はハウジングおよびピ
ストンが相互にかつ相互から離れて軸方向に動かされる
際に選択的に丸まる可撓性膜、を含んで成る、一体に成
形された一体品の空気ばね本体。
【００４８】１３．内部チャンバーを囲むために開放端
部内に取付け可能な一体に成形されたキャップとともに
使用される、上記１２の一体に成形された一体品の空気
ばね本体。
【００４９】１４．薄い壁の可撓性膜が厚い壁の剛性ピ
ストン中にある角度で曲がる、上記１２の一体に成形さ
れた一体品の空気ばね本体。
【００５０】１５．本体が熱可塑性エラストマーから成
形される、上記１２の一体に成形された一体品の空気ば
ね本体。
【００５１】１６．熱可塑性エラストマーがポリエステ
ルエラストマーである、上記１５の一体に成形された一
体品の空気ばね本体。
【００５２】１７．ポリエステルエラストマーがハイト
レル［Hytrel］（商標）である、上記１６の一体に成形
された一体品の空気ばね本体。
【００５３】１８．本体が熱可塑性エラストマーから吹
込成形される、上記１２の一体に成形された一体品の空
気ばね本体。
【００５４】１９．本体が熱可塑性エラストマーから射
出成形される、上記１２の一体に成形された一体品の空
気ばね本体。
【００５５】２０．本体が非強化熱可塑性エラストマー
から成形される、上記１２の一体に成形された一体品の
空気ばね本体。
【００５６】２１．本体がウレタンから成形される、上
記１２の一体に成形された一体品の空気ばね本体。
【図面の簡単な説明】
【図１】改良された空気ばねの立面図である。
【図２】図１の改良された空気ばねの上面図である。
【図３】図１および２の改良された空気ばねの図２の線
３−３に沿ってとられた側断面図であり、ここで空気ば
ねは完全に作動すなわち加圧されたピストン中にある。
【図４】それが本質的にしぼませられたすなわち加圧さ
れない位置にあることを除いて、改良された空気ばねの
図３と同一の側断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気ばね １１ 端部部材 １２ 端部部材 １４ 側壁 １５ ハウジング １６ スリーブ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 厚い壁の剛性ハウジングと厚い壁の剛性
    ピストンとの間を広がってそれによりピストンに相対す
    るハウジングの一端部でのみ開放の内部チャンバーを規
    定する薄い壁の可撓性膜を包含する一体に成形された本
    体であって、それにより可撓性膜はハウジングおよびピ
    ストンが相互にかつ相互から離れて軸方向に動かされる
    際に選択的に丸まる本体；および内部チャンバーを囲む
    ために開放端部内に取付け可能な一体に成形されたキャ
    ップ、を含んで成る空気ばね。
  2. 【請求項２】 内および外表面、ならびに一対の相対す
    る端部を有する、管状の形状の、厚い壁の剛性ハウジン
    グ；基部およびそれから最外縁まで伸長する最低１個の
    壁をもつ、カップ形状の、厚い壁の剛性ピストン；なら
    びに厚い壁の剛性ハウジングの内表面から厚い壁の剛性
    ピストンの最外縁まで内側に本質的に放射状に広がって
    これによりピストンに相対するハウジングの一端部での
    み開放の内部チャンバーを規定する薄い壁の可撓性膜で
    あって、それにより可撓性膜はハウジングおよびピスト
    ンが相互にかつ相互から離れて軸方向に動かされる際に
    選択的に丸まる可撓性膜、を含んで成る、一体に成形さ
    れた一体品の空気ばね本体。
JP11120233A 1998-05-01 1999-04-27 熱可塑性エラストマ―空気ばね Pending JPH11336821A (ja)

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US09/071421 1998-05-01
US09/071,421 US6199837B1 (en) 1998-05-01 1998-05-01 Thermoplastic elastomer air spring

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