(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの抜けを抑制することの可能な空気ばねを提供する。【解決手段】被連結部２０Ｂの外周面には、図２に示されるように、凹溝２６が構成されている。凹溝２６は、各々異なる深さの溝を構成する第１外径部２２及び第２外径部２４で構成されている。第１外径部２２の外径は外径Ａ１とされ、第２外径部２４の外径は、外径Ａ１よりも大径の外径Ａ２とされている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、
前記第１移動体側に取り付けられるピストン部材と、
前記第２移動体側に取り付けられるチャンバ部材と、
前記ピストン部材よりも大径の筒状とされ、一端が前記チャンバ部材に外挿されると共に、他端が前記ピストン部材に外挿されて、内部にチャンバ室が構成されたダイヤフラムと、
環状とされて前記チャンバ部材に外挿され、前記チャンバ部材との間で前記ダイヤフラムを挟持する第１リングと、
環状とされて前記ピストン部材に外挿され、前記ピストン部材との間で前記ダイヤフラムを挟持する第２リングと、
を備え、
前記チャンバ部材及び前記ピストン部材の少なくとも一方の外周には凹溝が構成され、この凹溝内の前記チャンバ室側に第１外径部が構成されると共に、この第１外径部の前記チャンバ室と逆側に外径が前記第１外径部よりも大径とされた第２外径部が構成され、
前記第１外径部及び第２外径部の構成された前記チャンバ部材及び前記ピストン部材に対応する前記第１リング及び前記第２リングの内周には、前記第１外径部及び第２外径部に各々対応する内径の第１内径部及び第２内径部が構成されている、空気ばね。
【請求項２】
前記チャンバ部材の前記第１外径部よりも前記チャンバ室側の外径は、前記チャンバ部材の前記第２外径部よりも外側の外径よりも小径であること、を特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記第１外径部及び第２外径部の外面には、周方向にシール溝が構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧を利用して入力荷重に対して弾性的な反力を発生させ、この反力により入力荷重を支持する空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション等に用いられる空気ばねとしては、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１記載の空気ばねは、チャンバと、ピストンと、ダイヤフラムを備えている。ダイヤフラムは、略円筒状に形成されると共に中間部が内外反転状態とされ、一端部及び他端部がそれぞれチャンバ及びピストンに連結され、内部にチャンバ室が形成されている。
【０００３】
上記の構成の空気ばねを車両に適用する場合、チャンバが車体側に固定されると共に、ピストンがサスペンションアームに連結固定され、車体とサスペンションアームとの間にダイヤフラムが揺動方向に沿って伸縮可能な状態で配置される。これにより、路面側からの荷重によりサスペンションアームが車体側（バウンド方向）へ揺動すると、ダイヤフラム内のチャンバ室内の空気が圧縮されて空気圧が上昇すると共に、この空気圧によりサスペンションアームを介して路面側から入力する荷重を支持する。このとき、チャンバ室内に充填する空気の圧力を調整することにより、中立位置にあるサスペンションアームの位置を調整することが可能になる。
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された空気ばねのダイヤフラムは、締結帯２４Ａ、２４Ｂでのかしめ締結によって、ダイヤフラムをピストン、及び、チャンバへ各々取り付けている。チャンバ室内の空気圧が上昇すると、ダイヤフラムと締結帯２４Ａ、２４Ｂとが外れる方向に力が作用される。したがって、締結帯２４Ａ、２４Ｂによるダイヤフラムの締結が緩んでしまうことも考えられる。
【特許文献１】特開２００６−１４４９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、簡易な構成でダイヤフラムの抜けを抑制することの可能な空気ばねを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る空気ばねは、  互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、前記第１移動体側に取り付けられるピストン部材と、前記第２移動体側に取り付けられるチャンバ部材と、前記ピストン部材よりも大径の筒状とされ、一端が前記チャンバ部材に外挿されると共に、他端が前記ピストン部材に外挿されて、内部にチャンバ室が構成されたダイヤフラムと、環状とされて前記チャンバ部材に外挿され、前記チャンバ部材との間で前記ダイヤフラムを挟持する第１リングと、環状とされて前記ピストン部材に外挿され、前記ピストン部材との間で前記ダイヤフラムを挟持する第２リングと、を備え、前記チャンバ部材及び前記ピストン部材の少なくとも一方の外周には凹溝が構成され、この凹溝内の前記チャンバ室側に第１外径部が構成されると共に、この第１外径部の前記チャンバ室と逆側に外径が前記第１外径部よりも大径とされた第２外径部が構成され、前記第１外径部及び第２外径部の構成された前記チャンバ部材及び前記ピストン部材に対応する前記第１リング及び前記第２リングの内周には、前記第１外径部及び第２外径部に各々対応する内径の第１内径部及び第２内径部が構成されているものである。
【０００７】
上記構成の空気ばねでは、ダイヤフラムは、第１リングによってチャンバ部材に固定され、第２リングによってピストン部材に固定されている。チャンバ部材及びピストン部材の少なくとも一方の外周には凹溝が構成されており、この凹溝内には、第１外径部及び第２外径部が構成されている。ダイヤフラムの一端部は第１リングによってチャンバ部材との間に挟持され、ダイヤフラムの他端部は第２リングによってピストン部材との間に挟持されている。第１リング及び第２リングは、第１外径部及び第２外径部に対応する第１内径部及び第２内径部を有しているので、凹溝内の第１外径部と第２外径部との間の段差部によって、外側方向への移動が規制され、挟持されたダイヤフラムの抜けを抑制することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る空気ばねは、前記チャンバ部材の前記第１外径部よりも前記チャンバ室側の外径が、前記第２外径部よりも外側の外径よりも小径であること、を特徴とする。
【０００９】
ダイヤフラムの一端部は、チャンバ部材へチャンバ室側から外挿され、第１リングによって固定されている。ダイヤフラムの抜けを抑制するためには、チャンバ部材側のダイヤフラム端部の内径を第１外径部に対応する内径とすることが求められるが、ダイヤフラムをチャンバ室側から外挿するためには、一旦拡径する必要がある。
【００１０】
そこで、本発明では、ダイヤフラムが挿入される側のチャンバ部材の外径、すなわち、第１外径部よりもチャンバ室側の外径を、第２外径部よりも外側（チャンバ室と逆側）の外径よりも小径とした。これにより、ダイヤフラムのチャンバ部材への外挿を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る空気ばねは、前記第１外径部及び第２外径部の外面には、周方向にシール溝が構成されていること、を特徴とする。
【００１２】
このように、シール溝を構成することにより、ダイヤフラムの摺動抵抗を高くして、抜けを有効に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明に係る空気ばねによれば、簡易な構成でダイヤフラムの抜けを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る空気ばねについて図面を参照して説明する。
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションが模式的に示されている。本実施形態の空気ばねは、第１移動体としての車体と第２移動体としてのサスペンションアームとの間に配置されるものである。図１は空気ばねに内圧が充填されている状態である。
【００１６】
図１に示されるように、サスペンション１２は、全体としてドラム状に形成された空気ばね１０及び梁状に形成されたサスペンションアーム１４を備えている。サスペンションアーム１４には、その長手方向に沿った基端部及び先端部にそれぞれ円筒状のブッシュホルダ１６、１８が配置されている。図１では、サスペンションアーム１４は、中立位置に配置されている。
【００１７】
サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６がゴムブッシュ（図示省略）を介して車体１５側に揺動可能に連結され、先端側のブッシュホルダ１８は、ゴムブッシュを介してホイールハブ（図示省略）側に回転可能に連結される。これにより、サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６を中心として車体１５により上下方向に沿って揺動可能に支持される。
【００１８】
空気ばね１０は、チャンバ部材２０、ピストン部材３０、及び、ダイヤフラム４０を備えている。
【００１９】
ピストン部材３０は、サスペンションアーム１４側に取り付けられ、チャンバ部材２０は、車体１５側に取り付けられている。チャンバ部材２０は、車体１５側のピストン部材３０に対向する位置に固定されている。これにより、空気ばね１０は、サスペンションアーム１４と車体１５との間に介装される。
【００２０】
チャンバ部材２０の頂板部には圧力配管１９の一端部が接続されている。圧力配管１９は、その他端部が車体１５側に搭載されたエアポンプ、アキュームレータ等の圧縮空気の供給源（図示省略）に接続されており、圧縮空気の供給源を後述するチャンバ室４８内へ連通させている。圧力空気の供給源は、圧力配管１９を通して車両の走行状況や積載荷重に応じた空気圧を有する圧縮空気をチャンバ室４８内へ供給する。
【００２１】
ピストン部材３０は、有底略円筒状に形成され、その上端部に下端側に対して内外径が縮径された円筒状の被連結部３２が一体的に形成されている。サスペンションアーム１４上には、マウント部材１３が取り付けられており、このマウント部材１３を介して、ピストン部材３０は、底板下面側でサスペンションアーム１４に固定されている。
【００２２】
チャンバ部材２０は、有底円筒状とされ底部２０Ａが上面になるようにして車体１５に固定されている。チャンバ部材２０には、底部２０Ａの外周端部から下方へ突出するように円筒状の被連結部２０Ｂが屈曲形成されている。
【００２３】
被連結部２０Ｂの外周面には、図２に示されるように、凹溝２６が構成されている。凹溝２６は、各々異なる深さの溝を構成する第１外径部２２及び第２外径部２４で構成されている。第１外径部２２の外径は外径Ａ１とされ、第２外径部２４の外径は、外径Ａ１よりも大径の外径Ａ２とされている。第１外径部２２は、凹溝２６の下側（後述するチャンバ室４８側）に配置され、第２外径部２４は、凹溝２６の上側（底部２０Ａ側）に配置されている。
【００２４】
被連結部２０Ｂの第１外径部２２よりも下側に配置されるチャンバ端２１の外径は、第２外径部２４よりも上側の外径よりも小径とされている。本実施形態では、チャンバ端２１の外径は、第２外径部２４の外径と同径のＡ２とされている。
【００２５】
第１外径部２２及び第２外径部２４の表面には、周方向に複数条のシール溝２８が構成されている。
【００２６】
ダイヤフラム４０は、弾性膜で構成され、ピストン部材３０よりも大径の薄肉円筒状とされている。ダイヤフラム４０は、一端部４２がチャンバ部材２０の被連結部２０Ｂに連結され、他端部４４がピストン部材３０の被連結部３２に連結されている。ダイヤフラム４０は、ゴム膜等の弾性変形可能な材料で構成することができる。ダイヤフラム４０は、一端部４２が他端部４４よりも大径とされ、他端部４４側がダイヤフラム４０の筒内へ入るように折り返されており、内周面と外周面とが反転されている。ダイヤフラム４０の一端部４２は、チャンバ部材２０の被連結部２０Ｂに外挿されている。
【００２７】
被連結部２０Ｂの外周の凹溝２６に対応する位置で、ダイヤフラム４０の一端部４２の外側には、第１リング５０が外挿されている。
【００２８】
第１リング５０は、環状とされ、内周に各々内径を異にする第１内径部５２及び第２内径部５４が構成されている。第１内径部５２は、第１外径部２２に対応するチャンバ室４８側に配置され、内径Ｂ１とされている。第２内径部５４は、第２外径部２４に対応する側に配置され、内径Ｂ２とされている。内径Ｂ１は内径Ｂ２よりも小径とされている。第１内径部５２及び第２内径部５４は、各々、チャンバ部材２０の第１外径部２２及び第２外径部２４に対向する位置に配置され、ダイヤフラム４０の一端部４２をチャンバ部材２０との間で挟持するようにかしめ締結されている。第１リング５０としては、かしめ締結前には、充分大径のリングを用い、かしめにより内径Ｂ１、Ｂ２とすることができる。これにより、チャンバ部材２０とダイヤフラム４０の一端部４２とは気密状態となるように連結されている。内径Ｂ１及び内径Ｂ２は、チャンバ部材２０の外径Ａ１、外径Ａ２、及び、ダイヤフラム４０の厚みに対応したサイズとなる。
【００２９】
ダイヤフラム４０の他端部４４は、ピストン部材３０の被連結部３２の外周を覆うように被連結部３２に外挿されている。他端部４４の外周側には、第２リング５６が外挿され、ダイヤフラム４０の他端部４４をピストン部材３０との間で挟持するようにかしめ締結されている。これにより、ピストン部材３０とダイヤフラム４０の他端部４４とは気密状態となるように連結されている。
【００３０】
上記のようにダイヤフラム４０をチャンバ部材２０及びピストン部材３０に連結することにより、ダイヤフラム４０の筒内には、気密状態とされた略円柱状のチャンバ室４８が構成される。チャンバ室４８内へは、圧力配管１９を通して車両の走行状況や積載荷重に応じた空気圧を有する圧縮空気が供給される。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る空気ばね１０の作用について説明する。
【００３２】
空気ばね１０は、車体１５とサスペンションアーム１４との間に介装されることにより、サスペンションアーム１４に対してチャンバ室４８内の空気圧に対応するばね反力を作用させる。そして、このばね反力により、路面側からサスペンションアーム１４に入力される荷重を支持する。すなわち、図３に示すように、路面側からの荷重によりサスペンションアーム１４が車体側（バウンド方向Ｘ）へ揺動すると、ピストン部材３０によりチャンバ室４８内の空気が圧縮されて空気圧が上昇し、この空気圧によりサスペンションアーム１４を介して路面側から入力する荷重が支持される。
【００３３】
このように動作する本実施形態の空気ばね１０においては、チャンバ室４８内の空気圧が高くなると、第１リング５０には、ダイヤフラム４０の肩部Ｋ（第１リング５０に挟持された一端部４２の下方側）に押されて、チャンバ部材２０から抜け出る方向への力が作用される。この場合でも、第１内径部５２は、第１外径部２２と第２外径部２４との間に構成された段部によって同方向（チャンバ部材２０から抜け出る方向）への移動が規制され、第１リング５０の緩みや抜けを抑制することができる。
【００３４】
また、ダイヤフラム４０の一端部４２は、チャンバ室４８側の径が小径とされた２段の溝を構成する凹溝２６に、かしめ締結されているので、抜け方向への移動を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、被連結部２０Ｂの下端に配置されるチャンバ端２１の外径が、第２外径部２４よりも上側の外径よりも小径とされているので、ダイヤフラム４０の一端部４２を被連結部２０Ｂへ容易に外挿することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、チャンバ部材２０とダイヤフラム４０との連結部分についてのみ、第１外径部２２及び第２外径部２４を構成した例について説明したが、図４に示すように、ピストン部材３０とダイヤフラム４０との連結部分Ｊについても、同様の構成を適用することもできる。この場合には、図５に示すように、ピストン部材３０の被連結部３２の外周に、第１外径部３４（チャンバ室４８側）、及び、第１外径部３４よりも大径の第２外径部３６を構成し、第２リング５６の内側に、第１外径部３４に対応した内径の第１内径部５７、及び、第２外径部３６に対応した内径の第２内径部５８を構成する。そして、ダイヤフラム４０の他端部４４を第２リング５６によって、かしめ締結すればよい。このようにして、ピストン部材３０に連結されたダイヤフラム４０の他端部４４の抜けも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る空気ばねのチャンバ部材とダイヤフラムの取付部分の拡大断面図である。
【図３】サスペンションアームがバウンド方向へ揺動された時の、本発明の実施形態に係る空気ばねの側断面図である。
【図４】本実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの変形例を示す側断面図である。
【図５】本実施形態に係る空気ばねの変形例のチャンバ部材とダイヤフラムの取付部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  空気ばね
１４   サスペンションアーム
１５   車体
２０   チャンバ部材
２０Ｂ 被連結部
２１   チャンバ端
２２   第１外径部
２４   第２外径部
２６   凹溝
２８   シール溝
３０   ピストン部材
３２   被連結部
３４   第１外径部
３６   第２外径部
４０   ダイヤフラム
４２   一端部
４４   他端部
４８   チャンバ室
５０   第１リング
５２   第１内径部
５４   第２内径部
５６   第２リング
５７   第１内径部
５８   第２内径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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