KR940009222B1 - 구름 로브형 공기 스프링 - Google Patents

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죠셉 워무스 2세 이반
에드워드 버클리 토마스
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더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
칼 에이취. 크루코우
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Abstract

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Description

구름 로브형 공기 스프링
제1도는 조직 제한 실린더를 도시하는 본 발명의 공기 스프링의 축단면도.
제2도는 오물 차폐물과 가요성막 및 조직 제한 실린더의 동일연장 슬리브를 가지는 다른 실시예의 단면도.
제3a도는 가요성막의 내부구조를 도시하는 제1도의 부분 3-3을 확대한 도면.
제3b도는 여러 층을 보이기 위해 절단된 형태로서 제3a도의 횡단면의 측면도.
제4a도는 조직 제한 실린더의 내부구조를 도시하는 제1도의 부분 4-4를 확대한 도면.
제4b도는 여러 층을 보이기 위해 절단된 형태로서 제4a도의 횡단면의 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,62 : 공기 스프링 12 : 캡
16 : 축선 18,50 : 가요성막
25,27 : 편의각도 29,31 : 기본 강성코드
32 : 매니스커스 40,52 : 조직 제한 실린더
41,42 : 코드조직층 58 : 오물 차폐물
본 발명은 자동차 및 다른 차량 서스펜션 시스템에서 사용하기 위한 개량된 공기 스프링 또는 압축 공기식 서스펜션 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공기 스프링의 가요성막이 공기 스프링의 축방향으로 이동하는 동안에 피스톤상을 따라 굴러가는 구름 로브(rolling lobe) 또는 슬리브형 공기 스프링에 관한 것이다.
구름 로브형 공기 스프링의 가요성막은 공기 스프링의 내압과 관련된 후프응력을 견디는데 요구된다. 대체로, 공기 스프링이 요구하는 내압이 클수록, 응력을 견디기 위해 요구되는 조직(fabric)의 게이지도 더욱 굵어진다. 공기 스프링의 가요성막의 두께가 증가함에 따라 구름 로브의 메니스커스(meniscus : 관벽을 따라서 주위가 중앙에 비하여 올라가거나 내려감으로써 생긴 곡면)의 영역에서 그 막의 굽힘 피로수명은 크게 감소한다. 구름 로브형 공기 스프링의 사용중에 파손되는 곳은 대부분 피스톤의 형성된 표면을 따라 상하로 굴러가는 가요성 부재의 영역이다.
공기 스프링의 상부 리테이너(retainer) 또는 캡에 부착된 가요성막을 둘러싸는 강성의 제한 실린더(restraining cylinder)는 공지되어 있다. 이러한 강성 리테이너는 금속 또는 플라스틱으로 만들어지고, 일반적으로 가압중에 방사상 성장을 억제함으로써 공기 스프링의 가요성 부재에 가해진 방사상 후프 응력을 흡수하는 역할을 한다. 이러한 강성 제한 실린더는 여러가지 결점을 가진다. 아치형 작용 또는 방사상 운동을 어느 정도 수용하려면 복잡한 부착 방법을 필요로 한다. 강성 제한 실린더는 접촉면에서 공기 스프링의 가요성막의 침식 및 마모 피로를 잠재적으로 증가시킨다. 게다가, 강성 금속 또는 플라스틱 제한 실린더에는 탄성체 또는 고무로 보강된 가요성 부재와 강성 제한 실린더의 내주면과의 사이에 파편이 들어갈 수 있는데, 이러한 파편은 가요성막의 마모 및 조기 파손을 악화시킨다. 덧붙여, 금속 제한 실린더에 돌이 충돌하면, 실린더에 크랙이나 흠집을 내어서 공기 스프링의 가요성 부재에 심각한 피해를 입힐 수 있다.
본 발명의 목적은 강성 제한 실린더와 관련된 피해를 받지 않도록 구성된 조직 보강 탄성체의 제한 실린더를 제공하는데 있다. 다른 목적은 제한 실린더와 공기 스프링의 가요성막과의 사이에서 파편 축적을 방지하는 공기 스프링 조립체를 제공하는데 있다. 또 다른 목적은 자동차 분야에서 배기 매니폴드 및 일반적인 엔진열과 같은 열원으로 부터 공기 스프링의 가요성막을 열적으로 절연시키는데 있다.
본 발명의 장점은, 조직보강 탄성체의 제한 실린더가 공기 스프링의 탄성체 가요성막에 대항하여 작용하면서 이 제한 실린더와 가요성막 사이에 사용중에 포획될 수 있는 어떤 파편을 제거한다는데 있다. 공기 스프링이 축소 및 신장할 때의 축방향 이동은 공기 스프링의 정상적인 사용 및 작동중에 생긴 어떤 파편을 몰아낼 것이다. 탄성체의 제한 실린더의 다른 장점은 공기 스프링 이동의 아치형 또는 측방향 운동이 수용된다는데 있다. 이것은 자동차 스트라트(strut) 또는 서스펜션 부재의 분야에서 특별한 장점에 속한다. 제한 실린더는 공기 스프링의 완전성에 피해를 주지 않고 서스펜션의 A아암과 제한된 접촉을 허용한다.
본 발명의 특징은 주보강코드가 튜브형 슬리브의 중심선에 대해 어떤 각도로 고정되어 있는 다수의 편의된 조직층을 사용하여 보강된 조직 제한 실린더가 형성되는데 있다. 이러한 편의 구조는 공기 스프링이 완전히 팽창되는 과정중에 방사상 신장성의 정도를 제한하고 특별히 통제한다. 제한된 양으로 방사상으로 변형되는 이러한 능력은방사상 후프응력에 대항하여 공기 스프링의 가요성 부재를 보강하는 역할을 한다. 또한, 공기 스프링의 구름 로브의 메니스커스 부분은 편의된 조직 제한 실린더가 메니스커스의 방사상 외측 부분 주위에 방사상으로 수축됨으로써 제한 실린더에 의해 부분적으로 둘러싸이게 된다. 이러한 메니스커스의 포위는 구름 로브형 공기 스프링의 임계부분에서 응력을 감소시킨다. 본 발명의 공기 스프링의 다른 장점은 제한 실린더의 총탄성 계수가 하중범위에 걸쳐 공기 스프링의 내압을 많이 요동시키지 않는다는데 있다. 공기 스프링의 탄성율 또는 강도 대 발진 주파수간의 관계로써 규정되는 동적 굴곡성은 강성 금속 또는 플라스틱 제한 실린더를 이용하는 공기 스프링에 비해 크게 개량되었다.
다른 목적, 특징 및 장점은 본 발명의 아래 설명으로부터 명백하게 나타난다.
본 발명은 축선 및 축방향 행정을 가지는 구름 로브형 공기 스프링에서 구체화되는데, 이 공기 스프링(a) 강성 단부캡과, (b) 외주면을 가지며 상기 강성 단부캡으로 부터 축방향으로 이격된 피스톤과, (c) 한 단부에서는 상기 단부 캡 주위에 그리고 다른 단부에서는 강성 피스톤 주위에 밀봉식으로 부착되어 그 사이에서 작용공간(working cavity)을 형성하고, 피스톤이 공기 스프링의 축방향 행정을 따라 강성 단부캡에 관하여 축방향으로 이동할 때 메니스커스를 형성하며, 작용 공간이 가압될 때 직경이 제한받지 않고 팽창되는 가요성막과, (d) 한 단부에서 강성 단부 캡에 부착되어 공기 스프링의 축방향 행정을 따라 이 단부 캡으로 부터 가요성막과 동축방향으로 연장하는 조직 제한 실린더를 구비한다. 또한, 상기 조직 제한 실린더는 코드가 각각의 인접한 조직층에서 축선에 관하여 반대방향의 편의 각도(bias angle ; 반경방향 또는 원주방향에 대항하는 각도)를 취하고 있는 일자 보강 코드를 가지는 적어도 두개의 인접한 조직층으로 형성되고, 그리고 반경방향으로 신장될 수 있지만 가요성막의 팽창된 직경보다 더 작은 비신장된(unstretched) 직경을 가지기 때문에 작용공간이 가압될 때 가요성막의 반경방향 팽창이 제한을 받고, 더구나 상기 조직 제한 실린더는 공기 스프링이 축방향 행정을 통해 이동할 때 가요성막의 메니스커스의 방사상 외향부분에 실제로 부합하기 위하여 비신장된 직경까지 방사상으로 수축함에 따라 가요성막에 대한 방사상 지지와 메니스커스의 상기 방사상 외향 부분에 대한 반경방향 및 축방향 지지를 제공한다.
제1도는 공기 스프링(10)이 이의 운동축(16)을 따라 축방향으로 이격되어 있는 캡(12) 및 피스톤(14)으로 구성되어 있는 본 발명의 간단한 형태를 도시한다. 피스톤(14)과 캡(12) 사이에 밀봉식으로 부착된 종래 가요성막(18)은 클램프링(20, 22)과 같은 종래 수단에 의해 캡(12)과 피스톤(14)에 기밀식으로 부착되어 그 사이에서 압축 공기 작용공간(24)을 형성한다. 이점에 관하여 설명한 공기 스프링의 모든 구성 요소들은 기술에 공지되어 있고, 그러한 구름 로브 또는 슬리브형 공기 스프링의 제조 및 사용 방법에 관한 상세한 설명은 허트라이터(Hirtreiter)씨에게 허여된 미국 특허 제3,043,582호와, 허트라이트 및 클루스(Kluss)씨에게 허여된 미국 특허 제3,897,941호에 기재되어 있으며, 상기 두 특허는 본 발명에서 참고하였다. 이점에 관해 설명한 바와 같은 종래 공기 스프링이 채널(26)을 통하여 가압 공기를 유입함으로써 소정의 작용 압력으로 가압될 때, 가요성막(18)은 작용 공간(24)에서의 내압(P)을 모두 흡수하여야 하는 것은 명백하다. 가요성막(18)은 제3도에 도시한 편의된 조직 보강재(28, 30)의 전체를 통해 평형 팽창 직경(d)을 달성한다. 조직은 코드형(cord-type) 조직이 바람직한데, 여기서 기본 강성코드(29, 31)가 고무 또는 탄성체 매트릭스(matrix)(33)내에 파묻혀 있다. 코드는 공기 스프링의 축선(16)에 대해 편의 각도(bias angle)(25, 27)로 놓이는데, 일반적으로 각각의 연속적인 조직층에 대해 반대 방향의 각도로 놓여 있다. 편의각도(25, 27)는 축선(16)에 평행하게 가요성막(18)의 표면에 놓여 있는 가상선(23)에서 측정되는 것으로써 도시되어 있다. 작용 공간(24)의 내부의 작용 압력으로 인한 후프 응력을 견딜 수 있도록 가요성막(18)을 설계하는데 필요한 것은 내압을 견디기 위하여 굵은 조직과 이 조직을 피복하기 위한 고무탄성체를 적절히 선택하는 것이다.
굵은 조직과 비교적 딱딱한 고무 혼합물은 메니스커스(32)를 형성하기 위해 피스톤(14)의 외주를 위와 아래로 굴러다니는 가요성 부재의 작용 영역에서 열생성 또는 이력현상(hysteresis)의 최소화에 역반응을 일으키는 경향이 있다. 메니스커스(32)는 구름 로브 또는 슬리브형 공기 스프링이 팽창하여 작용상태에 있을 때의 특징적인 형상이다. 가요성막(18)의 이러한 임계 작용 영역(WA)에서 조직의 굴곡수명은 대체로 후프응력을 견디기 위하여 굵은 조직과 비교적 딱딱한 고무 혼합물을 가지는 필요성에 의해 저하된다. 작용영역(WA)의 축방향 범위는 공기 스프링 축방향 행정으로 불린다. 조직 제한 실린더는 가요성막(18)을 효율적으로 유지하기 위하여 전체 축방향 행정을 따라 캡(12)으로부터 아래로 연장하여야 한다.
본 발명의 공기 스프링은 전체 길이에 걸쳐 조직 제한 실린더(40)를 포함함으로써 종래 공기 스프링의 구름 로브 구조에 중대한 보조 요소를 부가한다. 조직 제한 실린더(40)는 두개의 코드조직층(41, 42)을 형성함으로써 제4도에 도시한 바와 같이 제조된다. 일차 보강 코드는 조직 제한 실린더의 공기 스프링(10)의 축선(16)에 평행한 종방향 가상선(49)에 관하여 소정의 편의각도(45, 47)로 배치된다. 예를 들면, 선택된 코드의 편의각도(45)는 코드조직층(41)의 기본 강성 코드에 관하여 62°로 될 수 있고, 반면에 코드조직층(42)은 기본 강성 코드의 편의각도(47)가 가상선(49)에 관하여 마이너스 62°가 되도록 코드조직층(41)에 대해 적용될 것이다. 가상선(49)은 축선(16)이 만든 각과 완전히 동등한 각도상에 있다. 이러한 62°의 코드각은 95mm 정도의 소정 직경의 튜브형 원통으로 되는 성형 맨드릴에서 설정될 수 있다. 조직층(41, 42)은 성형 맨드릴에 적용되기 전에 고무 매트릭스(43) 내에 파묻혀 있게 된다. 그러한 조직층은 비교적 얇은 고무층을 조직속에 파묻는 종래 캘린더(Calender)법이나 다른 적절한 방법에 의해 용이하게 만들어질 수 있다. 완성된 공기 스프링의 작동중에, 이러한 95mm 실린더는 약 110mm의 평형 직경(d)으로 될 것이다.
조직 제한 실린더(40)는 내열성 및 내마모성을 최적상태로 만드는 조직 및 탄성체 성질을 갖는 것을 선택하는 것을 제외하면 공기 스프링의 가요성막(18)과 유사한 방법으로 설계 및 제작된다. 코드 조직층(41, 42)의 편의 각도는 가요성막(18)의 팽창직경(d)을 얻을 수 있게 선택된다.
조직 제한 실린더(40)의 편의 조직 구조는 공기 스프링의 완전한 가압 작동중에 조직 제한 실린더(40)의 방사상 팽창을 어느 정도로 제한한다. 조직 제한 실린더(40)의 방사상 팽창정도는 가요성막(18)을 위한 방사상 제한 지지를 제공하기 위하여 공기 스프링의 가요성막(18)이 정상적으로 작동하여 방사상으로 팽창하는 정도보다 적어야만 한다. 후프 응력의 일부분이나 내압의 반경방향 벡터 성분을 흡수하는 이러한 능력은 공기 스프링 제작자에게 가요성막(18)에서 경량의 편의 조직을 이용할 수 있게 하는 융통성을 제공하며, 이에 의해 굴곡능력을 최대로 하며, 열생성 또는 이력현상을 최소로 하며 냉각온도의 굴곡성을 개선한다. 조직 제한 실린더 없이 후프 응력을 흡수하기 위해서는, 가요성막(18)이 공기 스프링의 작동상태중에 내압이 공급하는 전체 응력을 반경방향과 축방향으로 지탱하도록 제작되어야 한다. 이것은 더 굵은 조직과 비교적 딱딱한 고무 혼합물을 사용할 것을 요구한다. 더 굵은 조직과 딱딱한 고무 혼합물은 장기간 동안 공기 스프링이 완전히 가압상태로 사용되면 가요성막(18)의 굴곡수명 이력현상 또는 열생성에 피해를 입힌다. 조직 제한 실린더(40)는 원통이 피스톤(14)의 작용영역(WA)에 걸쳐 축방향의 상하로 이동할 때 공기 스프링의 행정중에 방사상 내부로 변형된다. 이것은 메니스커스(32)의 축방향 아래에서 오목부(31)를 형성한다. 방사상 팽창이 가능한 조직 제한 실린더(40)의 부분 캡슐화 또는 덮어씌움은 가요성막(18)의 구름 로브 부분의 메니스커스(32)를 위한 중요한 지지부를 제공한다. 이러한 덮어씌움 효과는 구름 로브의 메니스커스(32)에서 축 및 방사상 응력을 축소시키고, 기후 및 도로 결함으로부터 메니스커스 영역을 보호한다. 가요성막(18)의 외주를 둘러싸는 방사상 팽창이 가능한 조직 제한 실린더의 출현은 공기 스프링의 하중 범위에 걸쳐 보다 일정한 내압을 초래한다.
방사상 팽창이 가능한 조직 제한 실린더(40)의 다른 장점은 가요성막(18)과 대략 동일한 직경에서 조직 제한 실린더(40)를 부착하도록 허용함에 의하여 단부 캡(12)의 구조를 단순화시킨다는데 있다. 이러한 특성은 조직 제한 실린더(40)의 구조로부터 유래한다. 실린더는 이것이 내압이나 반경방향력을 받지 않을 때 더 낮은 반경을 가진다. 이러한 비교적 균일한 직경의 단부캡 형태는 자동차 서브펜션 성분과 같이 공간이 제한된 분야에서 공기 스프링의 공간 효율을 개선한다. 조직 덮개가 어떤 적절한 클램프(54)에 의해 캡(12)에 부착될 수 있다. 대표적인 예로서 탭링이 있다. 당연하게도, 가요성막 및/또는 조직 제한 실린더(40)에는 기술에 보통 공지된 바와 같이 원주상 비이드(bead)가 제공될 수 있고, 종래 비이드 부착 기술에 의해 적절히 제작된 캡 및 피스톤에 부착될 수 있다. 제1도 및 2도에 도시된 실시예는 탭링 부착방법이 경제적인 경우에 그러한 방법을 사용하고, 가요성막(18) 및 조직 제한 실린더(40)는 비이드 형성을 포함하지 않는 단순한 성형 기술을 이용하여 만들어질 수 있다.
가요성막(18)에서와 마찬가지로 코드조직층(41, 42)에서 사용된 조직의 형식은 공기 스프링 및/또는 타이어 조직 구조에서 사용하는데 공지된 어떤 형식에 속할 수 있다. 조직의 양호한 형식은 한 방향에서 기본 강성 코드를 이용하고, 요구한 평행 방향에서 기본 강성 코드를 보유하기 위하여 수직 또는 대응 방향에서 강성이 더 약한 방사(yarn)를 이용한다. 그러한 조직은 공기 스프링 및 타이어 기술에 공지되어 있다. 코드는 더 많이 굴곡될 수 있고, 그리고 저신장성과 마찬가지로 고인장강도에 속하는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 폴리에스테르, 방향성 폴리아미드, 나일론 또는 강철 와이어가 코드에 적절한 재료이다.
가요성막(18)과 조직 제한 실린더(40) 사이의 접촉영역(72)은 축방향 행정을 통해 공기 스프링이 순환하는 동안에 마찰성 마모 및 열생성을 받는 표면이다. 접촉영역(72)에서 고무로 덮힌 조직은 사용중에 함께 마찰되는 경향이 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 조직 제한 실린더의 내주면(73) 및/또는 가요성막의 외주면(74)은 특별히 처리되어서 저마찰 계수면(75)(마찰 계수가 작은 표면을 말함)을 만들어낸다. 이것은 고무 조직의 제조후에 고무의 혼합 또는 표면 처리에 의해 달성될 수 있다. 다른 방법은 다음과 같은 과정을 포함한다.
(가) 사용중에 어느 한쪽에서 표면으로 스며나오는 윤활제를 고무 혼합물에 함유시킨다.
(나) 조직층의 고무 혼합물에 테플론(Teflon) 또는 다른 열가소성 수지와 같은 매입식(built-in) 윤활제를 함유시킨다.
(다) 경화된 고무 표면에서 벨벳형 표면(velvet-like surface)를 만들기 위하여 염소 또는 취소(bromine)를 이용하여 외부면을 할로겐화시킨다. 그리고,
(라) 기재(base material)로써 유용하게 쓰이는 폴리아미드(polyamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane) 또는 폴리비닐 할로겐 화합물(poly vinyl halide)과 같은 재료로서 만들어진 강인한 저마찰 계수 코팅을 제조후에 도포시킨다. 추가성분을 적절히 혼합하고 또 초벌원료와 교성제로서 기판을 전처리 또는 후처리하는 것이 바람직하다. 기판에의 양호한 부착은 필수적이다.
저마찰계수면(75)을 만드는 양호한 방법은, 고무로 덮힌 조직 제한 실린더를 만드는 단계 ; 구조물을 경화하는 단계, 표면을 세척하는 단계, 경화된 네오프렌(neoprne) 고무면을 적절한 초벌원료 즉, 폴리우레탄으로 코팅하는 단계, 분무 가능한 2성분 폴리우레탄 코팅을 조직 제한 실런더의 내부면에 가하여 상기 코팅을 완전히 중합시키는 단계와, 제1도 및 2도에 도시된 바와 같이 공기 스프링을 조립하는 단계를 포함하였다.
저마찰계수면(75)를 위한 양호한 재료는 이 재료가 접착되는 고무와 유사한 계수를 가져야 하며, 고무면에서 강한 접착 결합을 할 수 있어야 한다. 양호한 재료는 굿이어사에서 상표명 네오탄(Neothane)으로서 판매되는 폴리에스테르 또는 폴리에테르 우레탄이다. 가장 양호한 재료는 이소페론 디아민(IPDA ; isopherone diamine)으로 경화된 폴리 카프롤락톤(polycaprolactone)/이소페론 디이소시아네이트(IPDI ; isopherone diisocyanate) 프리폴리머(prepolymer)이다.
본 발명의 더욱 양호한 형태는 공기 스프링(62)의 종래 구성요소가 제1도와 동일하게 되어 있는 제2도에 도시되어 있다. 그러나, 가요성막(50)과 조직 제한 실린더(52)는 캡(12)의 영역을 통하여 서로 동일하게 연장하는데, 여기서 클램프링(22)은 가요성막(50)을 캡(12)에 기밀 가능하게 부착한다. 이러한 동일연장성막(56)은 본 발명의 유일한 형태이다. 조직 제한 실린더를 위해 이용되는 클램핑 기구는 접합이 기밀 및 내압성이어야 할 것을 요구하지는 않는다. 왜냐하면 당연하게도 이것은 조직 제한 실린더(52)가 공기 스프링(62)의 작용공간(24) 내에서 가압 유체와 직접 접촉하지 않기 때문이다. 조직 제한 실린더(52)의 구조적 세부사항은 제4도의 조직 제한 실린더(40)와 동일하고, 제3도의 가요성막(18)은 제4도의 가요성막(50)과 동일하다.
제2도에 도시된 본 발명의 임의의 특징은 조직 제한 실린더(52)에 동일 연장 가능하게 성형 또는 부착하며 피스톤(14)과 접촉하는 가요성 오물 차폐물(58)이다. 이 차폐물은, 피스톤에서 메니스커스 접촉영역(60)에 축적되어서 제2도의 공기 스프링(62)의 사용수명에 악영향을 끼칠 수 있는 먼지, 파편 및 얼음으로부터 공기 스프링을 보호한다. 오물 차폐물(58)은 공기 스프링(62)이 차량 서스펜션의 스트라트 또는 주서스펜션 부재에서 다른 유압식 감쇠수단과 관련되어 사용될 때 특히 유용하다. 이러한 분야에서 피스톤(14)은 실제로 공기 스트라트 또는 서스펜션부재에서 유압식 완충기의 외부셀일 수 있다.
제1도, 3도 및 4도에 대해 언급하면, 조직 제한 실린더(52)의 조직층을 위한 편의각도(45, 47)는 일반적으로 공기 스프링의 가요성막(18)을 위한 편의각도(25, 27) 보다 더 작다. 이러한 관계는 가요성 부재가 유사한 압력하에서 실린더 보다 더 많이 팽창될 수 있어야 할 필요성이 있기 때문이다.
막의 더 작은 직경단부(76)는 공기 스프링의 조립중에 클램프링(22)에 의하여 피스톤에 부착된다. 더 큰 직경 단부(78)는 공기 스프링의 행정중에 피스톤(14)에 가볍게 접촉하는 방사상 연장 오물 차폐물(58)을 포함한다. 조직 제한 실린더(52)와 가요성막(50) 간의 전이영역(80)은 클램프링(20)에 의해 캡(12)에 고정되는 영역이다.
본 발명의 양호한 실시예가 도시되고 설명되었다. 형태 및 세부사항에 관한 여러 가지 변경이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 가능하다는 것은 기술에 숙련된 자에게는 명백하다. 이에 따라 본 발명의 범위는 청구범위에 나타나 있다.

Claims (8)

  1. 축선 및 축방향 행정을 가지며, (가)는 강성 단부 캡(12)과, (나) 외주면을 가지며 상기 강성 단부 캡으로부터 축방향으로 이격된 피스톤(14)과, (다) 한 단부에서는 상기 단부 캡 주위에 그리고 다른 단부에서는 강성 피스톤 주위에 밀봉식으로 부착되어 그 사이에서 작용 공간(working cavity)(24)을 형성하고, 피스톤이 공기 스프링의 축방향 행정을 따라 강성 단부 캡에 관하여 축방향으로 이동할 때 메니스커스(meniscus)(32)를 형성하며, 작용 공간이 가압될 때, 직경이 제한받지 않고 팽창되는 가요성막(18, 50)을 구비하는 구름 로브형 공기 스프링(rolling lobe air spring)에 있어서, 한 단부에서 강성 단부 캡에 부착되고 공기 스프링의 축방향 행정을 따라 상기 단부 캡(12)으로 부터 가요성막(18, 50)과 동축방향으로 연장하는 조직 제한 실린더(40, 52)를 더 구비하고, 상기 조직 제한 실린더는 코드가 각각의 인접한 조직층에서 축선에 관하여 반대 방향의 편의 각도(25, 27 ; 45, 47)를 취하고 있는 일차 보강 코드를 가지는 적어도 두개의 인접한 조직층(29, 31 ; 41, 42)으로 형성되고, 그리고 반경방향으로 신장될 수 있지만 가요성막의 팽창된 직경보다 더 작은 비신장된 직경을 가지기 때문에 작용공간(24)이 가압될 때 가요성막의 반경방향 팽창이 제한을 받고, 또한 공기 스프링이 축방향 행정을 통해 이동할 때 가요성막의 메니스커스(32)의 방사상 외향부분에 실제로 부합하기 위하여 비신장된 직경까지 방사상으로 수축함에 따라 가요성막에 대한 방사상 지지와 메니스커스의 상기 방사상 외향 부분에 대한 반경방향 및 축방향 지지를 제공하는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단부에서 멀리 떨어진 실린더의 한 단부에서 조직 제한 실린더에 부착되고 방사상 내부로 연장하여 피스톤의 외주면에 접촉하는 가요성 오물 차폐물(58)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  3. 제1항에 있어서, 조직 제한 실린더의 상기 층은 고무 매트릭스(33)로서 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  4. 제1항에 있어서, 가요성막(18, 50)은 축선에 관한 보강 각도로 방향이 정해진 일차 보강 코드를 가지는 적어도 2개의 인접한 조직층을 구비하고, 조직 제한 실린더의 상기 조직층의 편의 각도는 가요성막의 보강 각도보다 더 작으며 이에 의해 공기 스프링의 작동중에 가요성막에 반경방향의 제한력(restraining force)을 제공하는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  5. 제1항에 있어서, 조직 제한 실린더(40, 52) 및 가요성막(18, 50)은 동일하게 연장하며 단일 슬리브로써 일체로 형성됨으로 조직 제한 실린더의 제1단부가 가요성막의 한 단부와의 접합부에서 일체로 연결되고, 상기 접합부는 강성 단부 캡에 밀봉식으로 부착되는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  6. 제1항에 있어서, 조직 제한 실린더의 내주면(73)에서 적어도 공기 스프링의 축방향 행정에 축방향으로 대응하는 실린더 부분을 덮으며 이에 의해 조직 제한 실린더와 가요성막간의 마찰을 최소로 줄이는 저마찰 계수층(a low coefficient of friction layer)(75)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  7. 제6항에 있어서, 상기 저마찰 계수층(75)은 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
  8. 제7항에 있어서, 상기 폴리우레탄은 이소페론 디아민(isopherone diamine)으로 경화된 폴리 카프롤락톤(polycaprolactone)/이소페론 디이소시아네이트 프리폴리머(isopherone diisocyanate prepolymer)인 것을 특징으로 하는 구름 로브형 공기 스프링.
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