JPS6392844A - 空気ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車および他の乗物サスペンションシステ
ム用の空気ばねまたは空圧式サスペンション装置に関す
る。とくに、本発明は空気ばねの軸方向ストローク中に
、空気ばねの可撓膜部材がピストンの外周上をその外側
に沿って巻き動く形式の巻込みローブまたはスリーブ型
空気ばね要素に闇する。

［従来の技術］ 空気ばねとは、非圧縮性液体を含む任意の流体を用いる
装置ローブで、作動装置としてのその使用部を含むもの
である。

巻込みローブ型空気ばねの可撓膜部材は、空気ばねの内
部圧力に伴うフープ応力に耐えることが要求される。一
般に、空気ばねの要求内部圧力が大きい程、上記応力に
耐えるのに必要す繊物の番手は大きい、空気ばねの可撓
膜部材の厚さが増すと、巻込みローブの曲面部分（吹下
、メニスカスという）の区域のこの膜部材の屈曲疲労壽
命は著しく低下する。使用中における、巻込みローブ型
空気ばねの最も多い故障は、ピストンの形成面上を上下
に巻き動く可撓部材の区域に起こる。空気ばねの構造形
態の上方リテーナまたはキャップに取りつけられた可撓
膜部材を取り囲む堅い保持シリンダが公知である。これ
らの堅いリテーナは、金属またはプラスチックで造られ
、一般に圧力が加えられている間に空気ばねの可撓部材
の半径方向の拡張を制限することによって該部材に作用
する半径方向のフープ応力を吸収するのに用いられる。

これらの堅い制限シリンダにはいくつかの欠点がある。

ある程度までのアニチ状または横方向への動きに適合す
るには、複雑な固定方法が必要である。堅い制限シリン
ダは、接触面において空気ばねの可撓部材の潜在的な擦
過および疲労を増大する。さらに、堅い金属またはプラ
スチック制限シリンダは、エラストマ材またはゴムの補
強可撓部材と堅い制限シリンダの内周面間に破片などを
滞留させて可撓膜材の摩耗を悪化させかつ疲労を早める
。そのうえ、金属の制限シリンダへの石などの衝突は、
このシリンダに亀裂や凹みを与え、その結果、空気ばね
の可撓部材に致命的な損傷を与えることになる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、堅い制限シリンダとの組合せにもとづ
いて生ずる損傷を受けない織物補強、エラストマ材の制
限シリンダを提供することである６本発明の別の目的は
、空気ばねの制限シリンダと可撓部材間での破片の蓄積
を防ぐ空気ばね組立体を掃供することである０本発明の
他の目的は、空気ばねの可撓膜材を、エンジンの排気マ
ニホルドおよび一般のエンジン熱のような自動車に用い
たときの熱源から熱的に絶縁することである０本発明の
１つの利点は、織物補強、エラストマ材制限シリンダが
、空気ばねの可撓膜部材の破断、外れを防ぎ、かつ使用
中に制限シリンダと可撓膜部材間にたまる傾向がある破
片を排出するように作用することである。著しく上下運
動しかつ反跳するときの空気ばねの軸方向のストローク
運動は、空気ばねの正常な使用および作動中にはそのよ
うな破片を押出すであろう、エラストマ材の制限シリン
ダの別の長所は、空気ばねストロークの弧形または横方
向運動に適合できることである。このことは自動車用ス
トラットまたはサスペンション部材として用いる場合に
、とくに有効である。

制限シリンダは、空気ばねの適合性を損わずにサスペン
ションのＡアームとの限定された距離にわたる接触を許
す。

本発明の上記以外の目的、態様および利点は、以下に述
べる０本発明の説明から明らかになるであろう。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の一実施例は１つの軸線と軸方向ストロークをも
つ巻込みローブ型空気ばねであって、この空気ばねは堅
い末端キャップ、前記堅い末端キャップから軸方向に隔
たり配置されかつ外周表面をもつピストン、第１端にお
いて前記末端キャップまわりに、また第２端において前
記堅いどストンまわりにそれぞれ密封的１こ取りつけら
れて両端ｎに作用空胴を形成し、かつピストンが空気ば
ねの軸方向ストロークにわたって堅い末端キャップに対
して軸方向に運動するどきメニスカスを形成し、さらに
作用空胴が加圧されたとき制限されない膨張直径をもつ
状態になる可撓膜部材、および第１の末端（こおいて前
記堅い末端キャップに取りつけられかつ空気ばねの軸方
向ストロークにわたって、末端キャップから可撓膜部材
と同軸に延び、さらに可撓膜部材の膨張時の直径よりも
小ざい直径をもちかつ半径方向に実質的に非伸長性であ
る円周方向に延びる主補強コードを含みそれによって作
用空胴が加圧されたときは可撓膜部材の半径方向への伸
長を制限する織物製制限シリンダを有する。

［英施例〕 第１図は、本発明の空気ばねの簡略図で、空気ばね１０
は、キャップ１２およびピストン１４かうなり、これら
の要素は空気ばね１０の運動軸線１６に沿って軸方向に
隔たり配置されている。ピストン１４とキャップ１２間
には慣用の可撓膜部材１８か空引的に取りつけられ、こ
の膜部材１８は、クランブリング２０および２２のよう
な任意の慣用手段によってキャップ１２およびピストン
１４に気密的に取りつけられて、相互間に作用空胴２４
ヲ形成する。以上記述した空気ばねのすべでの構成要素
は当業界では公知であって、そのような巻込みローブ型
またはスリーブ型空気ばねの製造および使用方法の詳細
な説明は、ハートライター（Ｈｉｒｔｒｅｉｔｅｒ　　
）への米国特許第３，０４３，５８２号、およびハート
ライター（Ｈｉｒｔｒｅｉｔｅｒ　）およびクルーズ（
にｆｕｓｓ　）への米国特許第３，８９７，９４１号に
述べられ、これらの特許は、ともに本明細書において゛
参照されている。

これまで述べたような慣用の空気ばねが通孔２６ヲ通っ
て加圧空気を導入することによってその所期の作用圧力
まで加圧されるとき、可撓膜部材１８は作用空胴２４内
の内部圧力Ｐのレベルに伴って生ずる、すべての半径方
向フープ応力および軸方向応力を吸収しなければならな
いことは明らかである。流入空気量および排出空気量を
制御するために通孔２６に任意の、適切な弁装言を配設
することもできる。可撓膜部材１８は、第４図に示され
たバイアス配向織＃ＩＪＭ強材２８および３０のパンタ
グラフ的配列によって均合い直径ｄを得る。この織物は
主強度コード２９．３１がゴムまたはエラストマの基材
３３内に埋込まれているコード形成の織物を用いること
が好ましい、これらのコードは各順次の織物層ごとに一
般に相反する角２５．２７で空気ばねの軸線１６に対し
て所定のバイアス角２５．２７で配向されている。第４
図は、軸線１６と平行でかつ織物層の表面上に位置する
化想線２３に対して測定されるように示されている０作
用空胴２４の内部作用圧力に起因するフープ応力に耐え
られるように可撓膜部材１８を設計するのに必要なこと
は、内部圧力に耐えるために織物を被覆するための、重
い織物とゴムエラストマの適切な選択である０重い織物
と比較的堅いゴムの合成物は、ピストン１４の外周面を
上方および下方へ巻き動いてメニスカス３２ヲ形成する
作用区域における熱の発生およびヒステリシスを最小に
するためには土産を明害する傾向をもつ。メニスカス３
２は、巻込みローブ型またはスリーブ型空気ばねが膨張
されて作用状態にあるときは、この空気ばねの特有な形
状を示す、可撓膜部材１８のこの重要な作用区域ＷＡ（
Ｌｌ：あける織物の撓み寿命は、一般に、フープ応力に
耐えるために重い織物と比較的堅いゴムとの合成物をも
つことの必要さによって妥協される０作用区ｔ！ｉＷＡ
の軸方向の範囲は、空気ばねの軸方向ストロークとも言
われる。織物製制限シリンダは、可撓膜部材１８を効果
的に制限するために全軸方向ストロークにわたってキャ
ップ１２がら下向きに延びなければならない。

本発明の空気ばねは、慣用の盆気ばねの巻込みローブ構
造体に、空気ばねの全長にわたる織物製制限シリンダ４
０を含ませることによって重要な付加要素を掃供する。

第５図はその詳細構造を示す、この要素はクランブリン
グ４１によってキャップ１２に取りつけられる。この織
物製制限シリンダは、このシリンダの直径まわりに円周
方向に配列された高強度コード４４をもつ少くとも１層
の織物４２からつくられている。この円周方向に配列さ
れたコード形態は、織物製制限シリンダが空気ばね■０
の作用圧力範囲内では実質的に半径方向に非伸長性を保
つことを保証する。この織物製制限シリンダ４０は、高
強度の円周方向に配列されたコードパターンによって、
使用中における空気ばね１０の内部加圧によって主する
半径方向へのフープ応力４６を吸収する０ｗａ物の種類
は、タイヤ製造に通常用いられている任意のコード形式
の織物が使用でき、とくに高強度の円周方向に配向され
た繊維織物またはワイヤ織物も好適に使用できる。

織物製制限シリンダ４０は、ゴムまたはエラストマ基材
４７内に埋込まれた主強度コード４４がら成る。この基
材は、天然ゴムおよび合成ゴム、熱可塑性ゴムおよびエ
ラストマ、ウレタン、塩化ポリビニルを含むエラストマ
材料群の任意のものが使用できることが理解されるであ
ろう、さらに好適な基材としては、ポリクロロブレーン
またはＮＢ日／ＰＶＣ混合材のような耐候、耐油および
耐オゾン性の重合体が用いられる。ＥＰＤＭまたはＥＰ
Ｒゴムのような耐候性および耐オゾン性重合体も、これ
らの露出された膜部材に使用して好適である。

空気ばねの可撓膜部材１８は、繊物製制限シリンダ４０
を空気ばね構造に含ませることによって、内部作用圧力
Ｐによる半径方向へのフープ応力４６に抗する機能上の
要求から有効に免除される。主コード４４および副コー
ド４５の最も好適な向きは、空゛気ばねの運動軸線１６
がらそれぞれ９０”および０゜である、これらの副コー
ド４５は処理目的にのみ用いられるもので、当業界にお
いて知られている織物の配設と組付けとをかわるかわる
に実施する方法を用いることによって使用を°省略でき
る。高強度で低伸長性の円周方向コード４４は、９０°
の向きをなして配）されていることが理解されるであろ
う。このことは、それらのコードが織物製制限シリンダ
４０まわりに１つの円周方向に配列された向きにあるこ
とを述べている。主コード４４Ｆ３よび副コード４５に
対しそれぞれ０°および９０°からほぼ１０゛の変動は
、実質的に半径方向へは非伸長性な織物製制限シリンダ
４０が、空気ばねが作用時に受ける圧力Ｐおよび軸方向
負荷の作用状態で得られる限り、本発明の範囲内に十分
に含まれる。単一のコート繊物は１つの方向のみに高い
強度コード部材４４ヲもち、かつこれらのコードを１つ
の平面内に配置するためにこれらのコードに対して直角
に向いた極めで弱いよこ入れ糸を含ませることもできる
。もしそのようなコード織物か用いられれば、カレンダ
掛はコード織物の２つの隣接する層４２．４３は、軸線
に対しで０°および９０°で配向されたコード部材を利
用できる。フープ応力を吸収するためには９０°配向コ
ードのみが機能するが、０°配向コ一ド層は２つの層を
合致させているゴム基材の相互作用によって９０°層の
コードを正しい向きに保持するのに用いられる。これに
よって、さらに軸線１６と平行な軸方向にシリンダ４０
を完全な状態で提供する。基材４７または他の慣用の織
物補強材によって、同様な完全状態を提供することがで
きる。シリンダ４０または５２を形成するために織物層
をマンドレル上に積層するに先だって、繊物上にゴムが
カレンダ掛は加工される。

本発明のさらに好適な形態が第２図に示され、ここにお
いて、空気ばね６２の慣用の構成要素は第１図のものと
同しである。しかし、可撓膜部材５０と織物制制限シリ
ンダ５２は、クランブリング２２が可撓膜部材５０をキ
ャップ１２に気と的に取りつけているキャップ１２の区
ｉｆｆ介して互いに同一の広がりをもっでいる。これは
新規な構造形態である。

織物製制限シリンダ５２は、クリンプリング５４によっ
てキャップ１２に固定されている。織物製制限シリンダ
に用いられているこの締付機構は、その接合部を気密的
にかつ耐圧的に構成する必要がないことが理解される。

もちろん、これは、織物製制限シリンダ５２が空気ばね
６２の作用空胴２４の内部にある加圧流体と直接に接触
しないという事実による。シリンダ５２の細部構造は第
５図のシリンダ４０と同一である。

第２図に示された本発明の随意の態様は、織物製制限シ
リンダ５２に同一の広がりをもって成形されまたは取付
けられかつピストン１４と連続した可撓なごみ覆い５８
である。このごみ覆い５８は、ピストン上でメニスカス
界面６０に蓄積して、第２図の空気ばね６２の使用寿命
に悪杉ＶＩ８及（よすおそれのあるごみ、破片および氷
から空気ばねを保護する。ごみ覆い５８は、空気ばね６
２が乗物サスペンションのストラットや主要サスペンシ
ョン部材の他の油圧緩衝装置とともに用いられるときは
とくに有効である。これらの使用目的において、ピスト
ン１４は実際には、空圧シリンダまたはサスベンジヨシ
部材における油圧式緩衝器の外殻部材を構成する。

第３図は、第２図に示めされた組付けられまたは同一の
広がりをもつ織物製制限シリンダ５２と可撓膜部材５０
の部分切除および部分切断面図を示す。５２で示す織物
製制限シリンダ部分は、軸線６６に対して円周方向に配
向された１つの主強度コード方向６４をもつ、第２の支
持織物は主コードが軸線６６と平行に配向されるように
位置づけられる。

これらは、円周方向コードを、製造および使用中に正し
い向きに簡単に維持するこの構造は、硬化される前の状
態で前成形スリーブ７０と言われる。

織物製制限シリンダ部分５２および可撓膜部材部分５０
の細部構造は、織物のコード配向およびゴム被覆に関し
ては第４図および第５図の場合と同しである。米国特許
第３，０４３，５８２号には、可撓膜部材５０のさらに
詳細な構造についで開示されている。

しかし、膜材５０のテーバ形状は、小直径端７６と等し
い直径をもつ円筒形マンドレル上に、ゴム被覆され、カ
レンダ掛ゆ加工されたバイアス配列された織物層をかわ
るかわるに組付ける新規な工程によって構成される。こ
の前成形体は、つぎに両端７８と７６それぞれとほぼ等
しい大端と小端をもつテーバしたマンドレル上に押しつ
けられる。バイアス織物は大直径端を収容するためにパ
ンタグラフのように折かきねられる。この膨張された前
成形体は慣用の方法を用いて硬化される。つぎに、前成
形体７０の織物製制限シリンダ部分５２は、テーバした
マンドレルの円筒形延長部上に載置されてから第３図に
示されるような前成形体７０ヲ形成するために硬化され
る。スリーブ７０の小直径端７６は、空気ばねの組立段
階で、クランブリング２０によってピストンに取りつけ
られる。大直径端７８は、空気ばねのストローク運動中
にピストン１４と軽く接触する半径方向に延びるごみ覆
い５日ヲ含む。織物製制限シリンダ部分５２と可撓膜部
材５０間の遷移区域８０は、クランブリング２２および
５４それぞれによってキャップ１２に固定された区域で
ある。さらに、２つの異なる織物が重ね継ぎ部材８２に
よって接合または一体に合体して硬化されるのもこの区
域である。第３図は効率のよい製造方法を示すが、可撓
膜部材および織物製制限シリンダ５２は個別の組立は工
程および硬化工程を用いて有効に造ることができ、かつ
第２図について説明された実施例は、構成要素５２と５
０が同一の広がりをもたずに互いに分Ｍされて適切な締
付手段を用いて第１図に示されるようにキャップ１２ま
たはその延長部に固定されるように変更することができ
る。

第１図の空気ばね１０は、シリンダ４０に芳香族ポリア
ミドまたは登録商標「ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ　　）の
ような極めて強く、かつ非伸長性の円周方向コードを用
いかつ作用空胴２４を非圧縮性の液体または流体をもっ
で満たすことによって、極めて高圧力Ｐを扱う油圧装置
として使用することができる。通孔２６は、慣用の蓄圧
器、加圧式貯油器または類似の装置のような流体エネル
ギ貯留する適切な装置に連結されている。この構造を使
用することにより、慣用の油圧シリンダを、油圧変動に
応しで調整するように瞬時に反応できる能動的ｆこ制御
された自動車用サスペンションに用いられる信頼性が、
高く、摩擦のない装置と置換できる。

空気ばねの実質的にすべでの半径方向応力またはフープ
応力に耐えるシリンダ４０の能力は、膜材１８によって
吸収されるのは軸方向に向いた応力のみでよいから、可
撓膜部材１８は実質的に軸線１６と平行に配向されたコ
ードだゆの使用で済ますことができる。よって、膜部材
１８は第４図の層２８．３０に用いられたようなバイア
ス配向織物でつくらなくてもよい、第６図に示されたこ
の単一方向のコードをもつ織物による解決方法は、膜材
８４に第４図の膜部材１８に比べて大きい可撓性と極め
て長い撓み寿命を与えるであろう、第６図はこの実施例
を示し、一般に第１図の軸線１６と平行なただ軸方向の
みに向いた補強コード８６をもつ切除部分内の可撓膜部
材８４があられされでいる。コード８６は慣用の方法で
ゴム基材８８内に埋込まれている。

説明のために本発明の好適実施例を図示かつ説明した０
本発明の範囲から逸脱せずに種々の形態および細部構造
が実施できることが当業者（こは明らかになるであろう
、したがって、本発明の範囲は特許請求の範囲に記載さ
れでいるとおりである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、主として織物製制限シリンダを部分断面で示
す本発明の空気ばねの図、第２図は、ごみ覆いおよび同
一の広がりをもつ可撓膜部材のスリーブと織物製制限シ
リンダを有する本発明の空気シリンダの別の実施例、第
３図は、第２図の同一の広がりをもつスリーブの切断図
で、スリーブ内の！！々の補強織物の向きを示し、第４
図は、第１図の４−４でとられた拡大部分図で可撓膜部
材の内部構造を示し、第５図は、第１図の５−５でとら
れた拡大部分図で、織物製制限シリンダの内部構造を示
し、第６図は、軸方向のみに配向された補強コードをも
つ別の実施例の可撓膜部材の拡大部分図である。 １０・・・空気ばね　　　　　１２・・・キャップ１４
・・・ピストン　　　　　１６・・・空気ばね運動軸線
　　１１８・・・可撓膜部材　　　　２０．２２−・・
クランブリング２３・・・仮想線　　　　　　２４・・
・作用空胴２６・・・通孔　　　　　　　２５．２７　
・・・バイアス角２８、３０・・・バイアス配向織物補
強材２９．３１・・・主強度コード　３３・・・基材４
０・・・織物製制限シリンダ　４１・・・クランブリン
グ４２・・・織物層　　　　　　４３・・・織物層４４
・・・主強度コード　　　４５・・・副コード４６・・
・内部フープ応力　　４７・・・基材５０・・・可撓膜
材　　　　　５２・・・織物製制限シリンダ５４・・・
クランブリング　　５８　・・・ごみ覆い６０・・・メ
ニスカス界面　　６２・・・空気ばね６４・・・主強度
コード方向　６６・・・軸線７０・・・スリーブ　　　
　　７６．７８−・・スリーブ末端８０・・・遷移区域
　　　　　８２・・・重ね継ぎ部材８４・・・可撓膜部
材　　　　８６・・・補強コード８８・・・基材 躊許出願人　　ザ　グツドイア−タイヤ　アンドラバー
　コンパニー 天理人　若株　忠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの軸線と軸方向ストロークをもつ巻込みローブ
   型空気ばねであって、前記空気ばねは、（ａ）竪い末端
   キャップ （ｂ）前記堅い末端キャップから軸方向に隔たつて配置
   されかつ外周表面をもつピストン、 （ｃ）第１端において前記竪い末端キャップまわりに、
   また第２端において前記竪いピストンまわりにそれぞれ
   密封的に取りつけられて両端間に作用空胴を形成し、か
   つピストンが空気ばねの軸方向ストロークにおいて竪い
   末端キャップに対して軸方向に運動するときメニスカス
   を形成し、さらに作用空胴が流体により加圧されたとき
   膨張した直径を形成する状態になる可撓膜部材、および （ｄ）第１の末端において堅い末端キャップに取りつけ
   られかつ空気ばねの軸方向ストロークにわたって、末端
   キャップから可撓膜部材と同軸に延び、さらに前記可撓
   膜部材の前記膨張時の直径よりも小さい直径をもちかつ
   半径方向に実質的に非伸長性である円周方向に延びる主
   補強コードを含みそれによって前記作用空胴が加圧され
   たときは前記可撓膜部材の半径方向への伸長を制限する
   織物製制限シリンダを有する巻込みローブ型空気ばね。 ２、前記第１の末端から遠位のシリンダの一端において
   前記織物製制限シリンダに取りつけられかつ前記ピスト
   ンの前記外周面と接触するように半径方向内方に延びる
   可撓なごみ覆いをさらに含む特許請求の範囲第１項記載
   の空気ばね。 ３、前記織物製制限シリンダおよび前記可撓膜部材が、
   前記織物製制限シリンダの前記第１の末端が接合部にお
   いて前記可撓膜部材の前記第１端と一体に接合されるよ
   うに１つの単体のスリーブと１と同軸にかつ一体に形成
   され、前記接合部が前記竪いキャップに密封的に取りつ
   けられている特許請求の範囲第２項記載の空気ばね。 ４、前記可撓膜部材が、実質的に、ゴム基材内に埋込ま
   れた前記軸線と平行に配向された補強コードからなる特
   許請求の範囲第１項記載の空気ばね。 ５、１つの軸線および軸方向ストロークをもつ流体作動
   装置であって、前記装置が、 （ａ）堅い末端キャップ、 （ｂ）前記竪い末端キャップから軸方向に隔たり配置さ
   れかつ外周面をもつピストン、 （ｃ）第１端において前記堅い末端キャップまわりに、
   また第２端において前記竪いピストンまわりにそれぞれ
   密封的に取りつけられてて両端間に作用空胴を形成し、
   ピストンが軸方向ストロークにわたって前記竪い末端キ
   ャップに対して軸方向に運動するとき、前記可撓膜部材
   がメニスカスを形成し、前記作用空胴が加圧状態の非圧
   縮性流体をもって満たされてその膨張直径を形成する可
   撓膜部材、 （ｄ）前記末端キャップから前記可撓膜部材を同軸的に
   囲む第１の末端において前記竪い末端 キャップに取りつけられかつこの装置の軸方向ストロー
   クにわたって延び、かつ前記可撓膜部材の前記膨張時の
   直径よりも小さい直径をもち、かつ半径方向には実質的
   に非伸長性である円周方向に延びる主補強コードからな
   り、それにより前記作用空胴が加圧されたとき前記可撓
   膜部材の半径方向伸長を制限する織物製制限シリンダ、 （ｅ）流体エネルギの貯留用の外側装置、および（ｆ）
   流体エネルギを貯留する前記装置に前記作用空胴を接続
   して前記非圧縮性流体を通過させる通孔を含む流体作動
   装置。