JPS6260569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に流体懸架システムに使用される
型式の空圧式流体ばねあるいは空気ばねに関す
る。さらに詳しくは、本発明は封入された流体の
圧縮と引張りを生ぜしめるため、内部でピストン
が可撓性の管状部材またはスリーブの中で移動す
るような型式の流体ばねに関するものである。こ
のような空気ばねはベローズ型の空気ばねとは区
別され、一般に可逆的に運動するスリーブまたは
転動ローブ型空気ばねとして知られている。

転動ローブ型空気ばねにおいて、管状部材が取
付けられている要素の少くとも１つは、通常金属
または可塑材で造られた一般に円筒形のピストン
であり、これはばねの中に含まれる流体の圧縮お
よび膨張を生ぜしめるために使用される。この型
式のばねに荷重が軸方向に作用すると（すなわち
縦方向に）、ピストンは、ピストン上を転動する
転動ローブを形成するためにそれ自身の上を逆行
する管状部材内を移動する。ばね部材の形状の変
化はその結果として室内に含まれる流体の圧力を
変化させる。管状部材のローブが要素の残余の部
分と同様にその上を転動するピストンの外側表面
は、所望の動作特性を提供するために注意深く設
計される。空気ばねの動作中、転動ローブがその
上を移動する表面の変動は空気ばねの設計特性か
らの好ましくない偏りを生ずる。

可撓性管状部材が補強部材を内蔵する弾性高分
子材料の一般に円筒形部材を含む既知の転動ロー
ブ型空気ばねにおいて、管状部材の少くとも一端
はモールデイング作業の完了時に典型的に見て傾
斜した（テーパーをつけた）厚みを有している。
管状部材がピストンに取付けられる場合、このテ
ーパー端はピストン外形の作動領域内に延び空気
ばねの細かく調整された特性における顕著かつ好
ましくない変化を生ぜしめる。この既知の設計に
関する別の問題は、管状部材の転動ローブが作動
中反覆してピストン表面上の管状部材のテーパー
端部の上を転動し、その粘性に富んだ特性がピス
トンの作動領域での好ましくない汚損と異物の堆
積を生ぜしめる加硫もどりあるいは化学分解を起
させる。このような堆積物は空気ばねの特性を変
化させその寿命を短縮する。

本発明の目的は空気ばねの設計特性からの偏り
の可能性を実質的に減じあるいは無くする可撓性
の管状部材を使用した転動ローブ型空気ばねを提
供するにある。加硫もどりに対する好ましくない
ピストンの構造あるいは化学分解の可能性が実質
的に減少もしくは無くされる可撓性管状部材転動
ローブ型空気ばねを提供することが本発明の他の
目的である。

本発明によれば、上述の目的および利点は、そ
の長さに亘りかつその軸方向に離れた両端で気密
的に封止されている円周に亘つて実質的に同一の
厚さからなる可撓性管状部材によつて達成される
ことが知られている。この部材の少くとも一端は
ピストンに取付けられている。管状部材の反対端
は装着部材、ピストンまたは栓に取付けられる。
ピストンは管状部材の厚さとほぼ対応する深さの
円周方向の凹部を有する。この凹部は、管状部材
に挿入されかつこれに固定されるピストンの端部
に隣接して配置される。管状部材の端部はリング
状の取付具によつて固定されることが好ましい。
管状部材のピストン側端部はピストンの凹部内に
位置することが好ましく、かつほぼ凹部を満たす
ことが好適である。

前述のように本発明においては、可撓性管状部
材はその端面に到るまで厚みが一様であるが、本
明細書において“ずんどうな”端部あるいは凹部
とは、端面に到るまで断面が一様であることを意
味する。

以下、本発明を図面を参照しつつ詳述する。

第２図に本発明による空気ばね１０がその膨張
状態で示されている。可撓性の一般に管状の部材
１２がリング状の取付具１８によつて第１の端部
１３で栓１６に取付けられている。管状部材１２
の軸方向他端第２の端部１４は類似のリング状取
付具２２によつてピストン２０に固定されてい
る。栓１６、ピストン２０および可撓性管状部材
１２の間に、膨張用流体、例えば加圧空気を封入
するための密封された室２４が構成される。管状
部材１２は天然または合成ゴム、あるいは他の弾
性材料などの可撓性重合材料で構成され、一般に
それに抗張性補強材１５を含む。製造されたまま
の（図示せず）その非変形状態での管状部材１２
は一般に円筒形状で、典型的にテーパーを付けた
厚さ（第１図に示す如き）の少くとも一方の端部
３０を含む。製造されたままの可撓部材１２は、
その軸方向寸法およびテーパーを付けたその両端
を除くその円周に亘つて実質的に等しい厚さ
（Ｔ）をもつ。管状部材１２はその両端にビード
を含まない。

本文において用いる如く、部材の厚さは管状部
材の外側表面１７上の或る選択された指定点から
管状部材の内側表面１９までの最短距離をいう。
第２図において、管状部材１２の厚さ（Ｔ）は部
材の外側表面上の或る点において示される。

本発明による空気ばね１０において使用される
場合、管状部材１２のテーパー末端３０（第１図
に示す如き）はその詳細を後述する方法で切除ま
たは成形されている。

図示の栓１６は従来の設計によるものでこれに
ついてのそれ以上の説明は省略する。

本発明による空気ばね１０内のピストン２０
は、このピストン２０が部材２９に取付けられて
いるのと反対側のピストン装着端部２８に隣接し
て円周方向に延びる凹部２６を含む。換言すれ
ば、凹部２６はピストン２０を管状部材１２内に
挿入する場合に、管状部材に挿入するピストン装
着端部２８に隣接して設けられている。凹部２６
は荷重がかつた状態で生ずる管状部材１２の圧縮
に対する適正な許容値をもつ管状部材１２の厚さ
にほぼ対応する深さを有することが好ましい。こ
の許容値は管状部材１２の厚さの約５乃至20％で
あり、かつ約10％を好適値とする。転動ローブ２
３がその上を転動するピストン２０および管状部
材の端部２５の表面に何等かの不連続部が存在す
ると、この不連続性はばね特性を変化させ、管状
部材１２の寿命を短縮するから最小限にすべきで
あることが重要である。ピストン２０とその上を
転動ローブ２３が転動する管状部材１２の末端２
５の表面上には如何なる不連続性も存在しないこ
とが好ましい。第２図に示す実施例において、凹
部２６は截頭円錐体の形状をもつ。しかしこのこ
とは必ずしも限定されるものではない。他の実例
の如く凹部はばねの所望の特性によつてほぼ円筒
形（図示せず）である。これらの例はこの発明に
限定するものではない。凹部２６が第２図に示す
ような截頭円錐体の形状をもつ場合、ピストン２
０が装着されている部分２９に最も近い凹部２６
の末端２７におけるピストン２０の直径Ｄは、製
作状態における管状部材の内径（Ｍ）（第３図ま
たは第６図参照）にほぼ対応する直径であること
が好適である。凹部の最大直径と管状部材の内径
（Ｍ）との間のこのような関係は、管状部材１２
のピストン側第２の端部１４が外向きに張り出す
のを減じ或は無くす。凹部２６の末端２７はピス
トン２０の装着端部２８に近く、かつリング状の
取付具２２と隣接している。第２図に示すものと
類似した推奨実施例（同時に第５図および第８図
も参照）において、凹部２６の末端２７は、管状
部材１２の第２の端部１４がリング状取付具２２
によつてピストン装着端部２８に取付けられた位
置を越えて少くとも３mm（1/8in）延びるような
量だけ装着端部２８から延びた末端部である。管
状部材の切断した第２の端部１４はピストン表面
の転動ローブ作動領域WA内に延びないことが好
ましい。

管状部材１２をピストン２０に固定しているリ
ング状取付具２２の取付点におけるピストン装着
端部の径(d)は、非変形状態での管状部材１２の内
径（Ｍ）よりも（第２図および第３図参照）極め
て僅か小さい径(d)であることが好ましい。このよ
うな形状は保持用リング状取付具２２が取付けら
れた場合に、管状部材１２を凹部２６の末端２７
から引戻したり外方へ張り出すことを減ずる。リ
ング状取付具の位置におけるピストンの外径(d)は
非変形状態における管状部材１２の内径の約75％
乃至約95％の範囲にあり、非変形状態の管状部材
１２の内径の少くとも90％であることが好まし
く、その最も好適な値は約95％である。

第１図に、従来型空気ばね５０を示す。この組
立体において、管状部材１２のテーパー端部３０
がピストン５２の表面の作動領域WA内まで下方
に延びていることが普通である。その結果、テー
パー端部３０はピストン５２の円周に加わるから
空気ばねの細密に調整された特性を変化させる。
ピストン表面の作動領域WA内まで延びているテ
ーパー端部３０の厚さおよび長さは共に、或る組
立体と他の組立体とでは自ら相違するから、ピス
トンのすべての直径にテーパー端部３０を適合さ
せることは不可能ではないにしても困難なことで
ある。本文に用いる転動ローブ作動領域WAと
は、空気ばねが設計された膨張度、荷重および入
力の変化によつて動作するとき、空気ばねが動作
する大部分の間に転動ローブがその上に留つて運
動するピストン表面の領域をいう。

本発明による空気ばね１０の１つの推奨組立方
法は、ピストン２０を管状部材１２と同軸整合
し、次いでピストン２０の装着端部２８を管状部
材１２内に挿入することによつて組立てられ、こ
れによつて管状部材１２のテーパー部分の端部
（第２図には示していないが第１図の部分３０に
類似する）は、凹部２６の末端２７を越えかつピ
ストン２０の作動領域の少くとも１部分まで延び
る。管状部材１２は単なる例をもつて述べれば、
圧縮リングまたはすえ込み加工によつてつくられ
たリングなどを用いることができるリング状取付
具２２を用いてピストン２０の端部に固定され
る。このようなリングは代表的なものとして、例
えば青銅、またはアルミニウムのような金属組成
物である。管状部材１２のテーパー端部３０はピ
ストンのリング状取付具２２の先端に設けた凹部
２６の末端２７に対応した点において最後につみ
切られ、この結果管状部材１２は実質的に凹部２
６を埋める。

このつみ切り作業（図示せず）は旋盤で適宜に
実施できる。管状部材１２を装着したピストン２
０は、旋盤のチヤツクに取付けられ、管状部材１
２はそのテーパー端部３０を含む余分な部分をピ
ストンのリング状取付具２２からの先端である凹
部２６の末端２７と対応する点で切離される。

管状部材は、ピストンをその中に挿入するのに
先立つて切落されるテーパー端部３０を有するこ
ともできるが、この場合、管状部材１２をピスト
ン２０に固定するための保持用リング状取付具２
２の使用は、もし余裕量がこの現象のためにとら
れてなければ、ピストンのリング状取付具２２か
ら隔つている凹部２６の末端２７から管状部材の
切断前縁端部２５を引き戻させることになる。管
状部材１２の前縁端部２５と凹部２６の末端２７
との間に生じた隙間（図示せず）は好ましくな
い。その理由は、使用中に空気ばねの充分な反跳
作用が生ずる場合に転動するローブ２３はピスト
ン２０の凹んだ領域の上を通過しなければならな
いからである。前述のように、このような不連続
性は好ましいものではない。

本発明によれば、管状部材１２のつみ切られた
末端４０と凹部２６の末端２７との間の如何なる
隙間も無くするかもしくは最小にする別の方法が
第３図乃至第５図に示されている。

第３図において、管状部材のテーパー端部３０
は内側面取部４１を形成するように管状部材１２
の縦軸線１ａに対し90゜以下の角度でつみ切られ
ている。この面取部４１の両側の含む角度はもち
論180゜以下でありかつ約170゜乃至90゜の範囲、
特に約170゜乃至130゜であることを最適とする。
もちろん、管状部材１２は、例えばモールデイン
グによつてこのような面取りのついた末端をもつ
て形成できる。第３図に示すように、内側の面取
部４１を有する末端４０を形成するために、管状
部材の末端をつみ切り離したのち、管状部材１２
の面取端４０はピストン２０の端部と同軸的に整
合されかつ位置付けられるから、管状部材２０の
予め定めた量が、管状部材１２が取付けられたピ
ストン２０の装着端部２８の先端に設けられた凹
部２６の末端２７を越えて延びる。第４図におい
て距離ｘとして示されるこの量はリング状取付具
２２を用いた場合に、これにより管状部材１２の
面取端４０がリング状取付具２２に向つて引戻さ
れ、如何なる実質的な隙間も残すことなく凹部２
６内に落下するように選定される。特にすえ込み
加工によるリングを使用する場合、リング状取付
具２２の緊締作用は、管状部材１２の面取端４０
の尖つた先端４２を管状部材１２の面取端４０の
鈍角の半径方向内側の先端４３よりも大きい量だ
けリング状取付具２２に向つて引張る現象を起
す。リング状取付具２２を使用する場合に、管状
部材１２の面取端４０は僅かに半径方向外方へ拡
がると同時にリング状取付具２２に向つて引張ら
れ、この結果、面取端４０が凹部２６内に落下し
かつ実質的にこれを埋めることができる。

本発明によれば、第６図乃至第８図に、予め成
形され或は予めつみ切られた末端をもつ管状部材
１２を如何にして実質的な隙間を形成せずにピス
トンに組立てる別の方法が示されている。第６図
に示す如く、ピストン６０に取付けられる管状部
材１２の末端６２は、例えば実質的に方形に、す
なわち非変形状態での管状部材１２の縦軸線１ａ
に対し約90゜の角度で、まず例えばつみ切りまた
はモールデイングにより、成形される。第７図に
示す如く、管状部材１２の方形に成形された末端
６２は、その後ピストン６０の末端と同軸に整合
されかつ予め定めた量だけその上にかぶさつて配
置されるから管状部材１２の端部はその定められ
た量（ｙ）だけ凹部６３の末端６４を越えて延び
る。リング状取付具２２を取付ける場合、特にす
え込み加工されたリングを用いるとき、管状部材
１２の方形に切断された先端の縁部６６はリング
状取付具２２に向けて引戻されかつ凹部６３の底
６７に沿つて着座する。第５図の組立体における
ように、管状部材の外側表面１７は管状部材１２
の内側表面１９よりも大きい量だけリング状取付
具に向つて引張られる。管状部材１２のほぼ直角
に成形された末端はリング状取付具２２を取付け
る場合に凹部６３内に落込み実質的にこれを埋め
る。凹部の末端は第２図および第５図の実施例に
おける如く縦軸線またはピストンの軸線方向中心
線に垂直ではなくピストンの縦軸線に対して約85
゜乃至65゜の角度(b)であるべきことに注意を要す
る。

若干の代表的な実施例および詳細内容が説明目
的として示されたが当業者が本発明の要旨または
特許請求の範囲から逸脱することなく種々の変形
を実施し得ることがあきらかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型管状転動ローブ型空気ばねの左
半部を示す切断立面図で、該空気ばねはその縦軸
線まわりに実質的に対称であり、第２図は本発明
による管状転動ローブ型空気ばねの右半部を示す
切断立面図で、該空気ばねはその縦軸線まわりに
実質的に対称であり、第３図および第６図はそれ
ぞれ本発明により別種に形成された末端を有する
可撓管状部材の切断部分立面図、第４図および第
７図はそれぞれ本発明による空気ばねの別種実施
例の組立中途段階を示す切断部分断面図、第５図
および第８図はそれぞれ本発明による空気ばねの
別種実施例の切断部分立面図である。 WA……転動ローブ作動領域、AS……ピスト
ン保持範囲、１０……空気ばね、１２……管状部
材、１３……第１の端部、１４……第２の端部、
２５……前縁端部、１６……装着部材、栓、２０
……ピストン、２６……凹部、２７……凹部末
端、２８……ピストン装着端部、３５……装着端
部、３６……鋸状突起、２２……リング状取付
具、２３……転動ローブ、２４……密封室、３５
……装着端部、３６……鋸状突起、６０……ピス
トン、６２……末端、６３……凹部、６４……末
端、６６……縁部、６７……底。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 装着部材と、 半径方向に延びる装着端部と、軸方向および円
   周方向に延びるピストン面を有し、このピストン
   面は、ピストン装着端部と軸方向に隣接して円周
   方向に延びる鋸状突起と、ピストン装着端部およ
   び鋸状突起から軸方向に距離をおいて円周方向に
   延びる転動ローブ作動領域と、鋸状突起と転動ロ
   ーブ作動領域との間に軸方向に拡がり円周方向に
   延びる凹部とを含み、前記凹部は転動ローブ作動
   領域と軸方向に隣接し、ピストン装着端部および
   鋸状突起からは軸方向に距離をおいて円周方向に
   延びる凹部のずんどうな末端を有している、ピス
   トンと、 可撓性管状部材であつて、第１の端部と前縁端
   部付き第２の端部を有し、前記管状部材は、第２
   の端部が傾斜部分がないずんどうな端部であり、
   すなわち、この前縁端部はずんどうな前縁端部で
   あり、従つて前縁端部に至るまで第２の端部全体
   にわたつて実質的に均一の厚さを有し、一方、管
   状部材の第１の端部は気密に装着部材に装着およ
   び保持され、管状部材の第２の端部は鋸状突起の
   まわりに気密にピストンに装着および保持され、
   すなわち、(a)円周方向に延びるピストン保持範囲
   は管状部材の第２の端部に限定され、(b)管状部材
   のピストン保持範囲と第１の端部との間の管状部
   材に、縦方向にピストンの凹部を通り越して転動
   ローブの作動領域まで延びる転動ローブが形成さ
   れ、(c)ずんどうな前縁端部を含んで傾斜部分がな
   いずんどうな前縁端部が管状部材の第２の端部に
   形成されるように装着および保持されている、可
   撓性の管状部材とからなり、 ずんどうな前縁端部は、転動ローブおよび第１
   の端部から離れる方向に管状部材のピストン保持
   範囲から延びており、 ずんどうな前縁端部は凹部内に位置し、従つて
   転動ローブとピストンの間にあり、 さらに、ずんどうな前縁端部は、軸方向にも半
   径方向にも実質的に凹部を満しており、従つて、
   ずんどうな前縁端部は、凹部のずんどうな端部に
   おいてずんどうな前縁端部と凹部のずんどうな末
   端との間に実質的に隙間なく横たわり、転動ロー
   ブがその上を転動する実質的に連続した表面を作
   動領域と共に形成している半径方向の外表面を前
   縁端部が有している転動ローブ型空気ばね。 ２ 管状部材に取付けられたピストン端部と対向
   している凹部の末端が非変形状態における管状部
   材の内径と実質的に対応する直径を有する特許請
   求の範囲第１項記載の転動ローブ型空気ばね。 ３ 管状部材に装着されるピストンの外径が非変
   形時の管状部材の内径の少くとも75％である特許
   請求の範囲第１項記載の転動ローブ型空気ばね。 ４ 管状部材に装着されるピストンの外径が非変
   形時の管状部材の内径の少くとも90％である特許
   請求の範囲第１項記載の転動ローブ型空気ばね。 ５ 管状部材に装着されるピストンの外径が非変
   形時の管状部材の内径の実質的に95％である特許
   請求の範囲第１項記載の転動ローブ型空気ばね。 ６ 管状部材がピストン装着端部に取付けられた
   位置を越えて延びかつ凹部内に位置する長さが少
   くとも３mmである特許請求の範囲第１項記載の転
   動ローブ型空気ばね。 ７ 軸方向および円周方向に亘つて実質的に均等
   な厚さをもちかつ少くとも一端が鋸状突起のまわ
   りにリング状取付具によつて気密にピストン装着
   端部に取付けられた管状部材を含み、該ピストン
   が管状部材の厚さとほぼ対応する深さをもつ円周
   方向凹部を有し、該凹部が管状部材に取付けられ
   たピストン装着端部と隣接している型式の転動ロ
   ーブ型空気ばねの組立方法であつて、(a)管状部材
   の末端が凹部を越えて延びかつ完全に凹部を覆う
   ように同軸に調整されたピストンを管状部材内に
   挿入することと、(b)鋸状突起のまわりに気密にリ
   ング状取付具によつて管状部材をピストン装着端
   部に取付けることを含む転動ローブ型空気ばね組
   立方法。 ８ 管状部材をピストンに取付けたのち管状部材
   が実質的に凹部を満たすように凹部末端に対応す
   る点において管状部材を切断することをさらに含
   む特許請求の範囲第７項記載の転動ローブ型空気
   ばね組立方法。 ９ 内側面取部が存在し該面取部の側面が約170
   ゜より大きくなくかつ約90゜より小さくない狭角
   を形成するように管状部材の末端を成形すること
   と、面取端が凹部を予め定めた量だけ凹部を越え
   て延びかつ管状部材の面取端がリング状取付具に
   向つて引戻されかつ凹部内に落ち込み実質的に凹
   部を満たすようにピストンを管状部材の面取端に
   挿入することをさらに含む特許請求の範囲第７項
   記載の転動ローブ型空気ばね組立方法。 １０ ピストンがその縦軸線に対し90゜以下の角
   度をリング状取付具先端でその末端が形成する凹
   部を含み、ピストンの挿入に先立つて管状部材の
   縦軸線にほぼ垂直な管状部材の末端を形成するこ
   とと、管状部材のほぼ垂直な末端が凹部を越えて
   予め定めた量だけ延びかつ管状部材のほぼ垂直な
   末端がリング状取付具に向つて引戻されかつ凹部
   内に落ち込み実質的に該凹部を満たすようにピス
   トンを管状部材に挿入することをさらに含む特許
   請求の範囲第７項記載の転動ローブ型空気ばね組
   立方法。 １１ 軸方向および円周方向に亘つて実質的に均
   等な厚さをもちかつ少くとも一端が鋸状突起のま
   わりにリング状取付具によつて気密にピストン装
   着端部に取付けられた管状部材を含み、該ピスト
   ンが管状部材の厚さとほぼ対応する深さをもつ円
   周方向凹部を有し、該凹部が管状部材に取付けら
   れたピストン端部と隣接している型式の転動ロー
   ブ型空気ばね組立方法であつて、(a)管状部材の末
   端が凹部を越えて延びかつ完全に凹部を覆うよう
   に同軸に調整されたピストンを管状部材に挿入す
   ることと、(b)鋸状突起のまわりにリング状取付具
   によつて気密に管状部材をピストンの装着端部に
   取付けることと、(c)切り揃えられた管状部材の末
   端が実質的に凹部を満たすようにリング状取付具
   から離れた凹部の末端に対応する点において、管
   状部材のピストン端側を切り取ることを含む転動
   ローブ型空気ばね組立方法。