(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ゴム膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、前記筒状ゴム膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、前記筒状ゴム膜の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面が前記ピストンに形成されている空気ばねであって、
前記ピストンが、これにおける前記軸心方向で前記筒状ゴム膜が気密接合される側である接合側端部と、前記接合側端部の下方に続く下拡がり状のテーパ筒部と、前記テーパ筒部の下方に続く大径筒部とを備えて、前記接合側端部が小径化される段付筒状部材で形成され、
前記接合側端部の前記軸心方向の長さは、前記筒状ゴム膜の折り返し部の曲率が最も小さくなる状態のときの前記筒状ゴム膜の前記ピストンへの被さり深さ以上となるように定められ、
前記接合側端部における前記大径板状部材側の端部の前記大径筒部における前記大径板状部材側の端部に対する径の比が９２〜９７％に設定されている空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラック自動車や鉄道車両等に用いられる空気ばねに係り、詳しくは、筒状ゴム膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、筒状ゴム膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、筒状ゴム膜の弾性変形に伴って他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面がピストンに形成されている空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気ばねとしては、特許文献１や特許文献２において開示されたものが知られている。即ち、空気ばねＢは、図６に示すように、気体室である第１内部空間Ｓ１の壁部を構成する縦形円筒状のダイヤフラム（筒状ゴム膜の一例）１と、その縦向きの軸心Ｐを有するダイヤフラム１の上端に形成される大径ビード部（一端部の一例）１Ａにかしめ固定される円板状のアッパープレート（大径板状部材の一例）２と、ダイヤフラム１の下端に形成される小径ビード部（他端部の一例）１Ｂに密嵌されるピストン３とを備えて構成されている。
【０００３】
アッパープレート２は、これを車体フレームＦ（図３参照）に取付固定するための取付フランジ４と、ダイヤフラム１内への空気給排孔５とを備えている。空気給排孔５は、アッパープレート２に貫通溶接して気密に固着される金属製パイプ１２等で構成されている。ピストン３は、ダイヤフラム１の小径ビード部１Ｂが落し込み外嵌するための上下長さの短い嵌合筒部８、及びダイヤフラム１の下側が内側に折り返された部分である裏返し筒部分１Ｃが被さる直胴状の主筒部７等から成り、ダイヤフラム１と共通の軸心Ｐを有して構成されている。主筒部７の下端には底板９が取り付けらており、底板９には車軸側部材に固定するための取付ボルト１０が設けられている。
【０００４】
このように、ダイヤフラム１がピストン３に被さるように押し込まれており、主筒部７の外周面３Ａがその裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能に構成されている。嵌合筒部８の上面には円孔１１が形成されており、この円孔１１を介してピストン３の内部である第２内部空間Ｓ２と前述の第１空間Ｓ１とが連通されている。ピストン３の上面にはビード押え円板１３を介してストッパーゴム６がボルト連結されている。尚、２Ｂは、これと主プレート２Ａとで上ビード部１Ａを挟持するための内プレートである。
【０００５】
さて、空気ばねを装備する車両の例であるバスにおいては、特許文献３の図４に示されるように、車軸側部材であるアクスル（２４）と車体の下側に通されるフレーム（Ｆ）との上下間に空気ばね（Ａ）を介装するのが一般的である。ところが、近年のバリアフリー化を図ったノンステップバス等の低床車では、車体底壁とアクスルとの上下間スペースが非常に狭くなって空気ばねを配置できない。そこで、そのような場合には、図３に示すように、車体２０におけるタイヤハウス部分２１の下面２１ａとアクスル２２から立設される脚部材２３との上下間に空気ばねＡ（Ｂ）を配置するような構成が採られることとなる。
【０００６】
ところが、図３に示す構造では、アクスル２２側に設けられるローリング中心Ｘと空気ばねＡとの高低差が大きくなり、半径Ｒによるローリングに伴ってアクスル２２側に取り付けられているピストン３が上下方向だけでなく水平方向にもかなり変位するようになる。それにより、図４に示すように、アッパープレート２がアクスル２２に対して沈み込む方向に変位（図４に仮想線で示す状態）した場合や浮き上がる方向に変位（図４に一点破線で示す状態）した場合には、アッパープレート２に対してピストン３が横ずれしてダイヤフラム１の折り返し部１Ｄの曲率が明確に小さくなってしまう。図４に示す各部の寸法緒元では、アッパープレート２が上方にローリングした一点破線で示す場合における車体外側部分での折り返し部１Ｄの曲率が最も小さくなる。
【０００７】
このように、折り返し部１Ｄの曲率が極端に小さくなってしまうことがあり、しかもその現象が継続されるようになると、ダイヤフラム３に比較的早期に亀裂や破れといった破損によって空気漏れに至る不都合の生じるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３６８６０号公報
【特許文献２】特開２００７−５１７４５号公報
【特許文献３】特開２００７−５１７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記実情に鑑みて、構造工夫により、上下だけでなく水平方向にも明確に変位するような箇所に用いられることがあっても、ダイヤフラムの折り返し部が早期に損傷し易い傾向が抑制又は解消されて、実用上の耐久性を持つように改善された空気ばねを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、筒状ゴム膜１と、これの軸心Ｐ方向の一端部に気密接合される大径板状部材２と、前記筒状ゴム膜１の軸心Ｐ方向の他端部に気密接合されるピストン３とを有し、前記筒状ゴム膜１の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能な周面３Ａが前記ピストン３に形成されている空気ばねにおいて、
前記ピストン３が、これにおける前記軸心Ｐ方向で前記筒状ゴム膜１が気密接合される側である接合側端部３ａと、前記接合側端部３ａの下方に続く下拡がり状のテーパ筒部３ｂと、前記テーパ筒部３ｂの下方に続く大径筒部７とを備えて、前記接合側端部３ａが小径化される段付筒状部材で形成され、
前記接合側端部３ａの前記軸心Ｐ方向の長さＬは、前記筒状ゴム膜１の折り返し部１Ｄの曲率が最も小さくなる状態のときの前記筒状ゴム膜１の前記ピストン３への被さり深さ以上となるように定められ、
前記接合側端部３ａにおける前記大径板状部材２側の端部の前記大径筒部７における前記大径板状部材２側の端部に対する径の比が９２〜９７％に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、ピストンがその接合側端部を小径化した段付筒状部材で形成されているので、大径板状部材からピストンが軸心方向に離れながら相対横ずれする場合において、筒状ゴム膜の折り返し部の曲率を効率よく大きくすることができる。それにより、折り返し部の曲率が小さいことによる早期の亀裂や破れといった破損並びにそれによる空気漏れの不都合を回避させることが可能になる。その結果、構造工夫により、上下のみならず横方向にも明確に変位するような箇所に用いられることがあっても、筒状ゴム膜の折り返し部が早期に損傷し易い傾向が抑制又は解消されて、実用上の耐久性を持つように改善された空気ばねを提供することができる。
【００１２】
請求項１の発明によれば、大径板状部材とピストンとが互いに軸心方向で近づくクッションに伴うバネ定数を所期の状態に極力維持しながら、筒状ゴム膜における折り返し部の曲率を大径化することができるので、良好な懸架特性を維持しながら耐久性を改善することができる空気ばねを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】空気ばねの構造を示す断面図（実施例１）
【図２】図１の平面図
【図３】ノンステップバスに採用された構造例を示す要部の模式図
【図４】ローリングに伴う折り返し部付近の状態を示す作用図
【図５】折り返し部の最もきつい曲率が改善される状況を示す要部の模式図
【図６】従来の空気ばねのを示す断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の空気ばねＡにおいては、先に説明した図６に示す従来例の空気ばねＢと同じ機能を持つ箇所には同じ符号を付し、その説明が為されたものとする部分を含んでいる。
【００１５】
〔実施例１〕
図１，図２，図３に示すように、実施例１による空気ばねＡは、縦向きの軸心Ｐを有するダイヤフラム（筒状ゴム膜の一例）１と、これの上端（軸心Ｐ方向の一端部の一例）に気密接合されるアッパープレート（大径板状部材の一例）２と、ダイヤフラム１の下端（軸心Ｐ方向の他端部の一例）に気密接合されるピストン３とを有し、ダイヤフラム１の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分１Ｃを転動案内可能な周面３Ａがピストン３に形成されている。
【００１６】
車体２０におけるタイヤハウス部分２１の下面２１ａにフレームＦを介して取付けられるアッパープレート２は、ダイヤフラム１の上ビード部１Ａに上から被さる略下向き皿状の主プレート２Ａと、上ビード部１Ａに内側から嵌る内プレート２Ｂとを有しており、複数のボルト・ナット１４によって一体化されている。ダイヤフラム１内への空気給排を行うためのボス５がプレート２Ａ，２Ｂに貫通する状態で固着されるとともに、主プレート２Ａの外周２箇所には取付フランジ４が固定されている。
【００１７】
アクスル２２上の脚部材２３に取付けられるピストン３は、図１に示すように、ダイヤフラム１の下ビード部１Ｂが外嵌される上端の嵌合筒部８と、嵌合筒部８の下方に続く小径筒部（接合側端部の一例）３ａと、小径筒部３ａの下方に続く下拡がり状のテーパ筒部３ｂと、テーパ筒部３ｂの下方に続く大径筒部（その他の部分の一例）７とを備える段付筒状部材で形成されている。つまり、ピストン３は、軸心Ｐ方向でダイヤフラム１が気密接合される側である上端部（接合側端部）が小径化される段付筒状部材で形成されている。ピストン３の下側には、カシメ（加締）固定される取付ボルト１０を備える底板９が固着されており、上面にはビード押え円板１３を介してストッパーゴム６が取付けられている。
【００１８】
ストッパーゴム６は、空気抜き時やパンクといったダイヤフラム１がエアレス状態になったときにアッパープレート２を弾性支持するためのものである。図１に示す空気ばねＡは、折り返し部１Ｄが大径筒部７に差し掛かろうとする状態を示しており、アッパープレート２の軸心Ｙと雄ピストン３の軸心Ｐとが一直線上にあって一致している。尚、大径筒部７は、底板９から立ち上がる径一定（又はほぼ一定）の下側筒部分７Ａと、テーパ筒部３ｂに若干下拡がりする状態でテーパ筒部３ｂに続く上側筒部分７Ｂとを有している。
【００１９】
さて、図３に示す低床バスへの装着例において、床壁２０Ａの直下にあるローリング軸心Ｘを中心に車体２０がローリングした場合についての変化挙動の要部のみを図４に示してある。図４は、従来の空気ばねＢを用いて検討されたものであり、車体２０のローリング軸心Ｘに関するローリングに伴う空気ばねＢの変化を、位置固定されたアッパープレート２に対するピストン３の動きとして描いてある。ダイヤフラムア１及びピストン３として実線が標準状態（自由状態）であり、一点破線がクッション状態（車体が沈み込む状態）、そして仮想線がリバウンド状態（車体が浮き上がる状態）をそれぞれ示している。
【００２０】
空気ばねＢは、標準状態においてもアッパープレート２の軸心Ｐとピストン３の軸心Ｐとが同一線上になく、かつ、互いに角度が付く状態に捩れた位置関係にある。ピストン３がアッパープレート２に対して下がるクッション状態では、互いの軸心どうしＰ，Ｙがさらに左右に離れ、かつ、より捩れた関係になる。ピストン３がアッパープレート２に対して上がるリバウンド状態では、各軸心Ｐ，Ｙが左右方向で互いに近づくが、通り越してピストン軸心Ｐがアッパープレート軸心Ｙの車体内側に若干位置ずれし、かつ、前述の捩れとは逆方向に若干捩れた位置関係になる。
【００２１】
図４に実線で示すように空気ばねＡが基準姿勢にある状態から車体２０がローリング軸心Ｘでローリングした場合、仮想線で示すようにアッパープレート２がピストン３に対して沈み込んだときの車体内側部分の折り返し部１Ｄや、一点破線で示すようにアッパープレート２がピストン３に対して浮上がったときの車体外側部分の折り返し部１Ｄでは曲率が明確に小さくなる。つまり、ダイヤフラム１の軸心Ｐとアッパープレート２の軸心Ｙとが横方向に位置ズレし、かつ、互いに捩られた関係になる。この場合、折り返し部１Ｄの曲率が最も小さくなるのは、図４の一点破線や図５に示すように、アッパープレート２がピストン３に対して浮上がったときの車体外側部分の折り返し部１Ｄである。
【００２２】
図５は本発明による空気ばねＡを用いた場合の折り返し部の曲率改善を示すクッション状態での要部拡大図であり、折り返し部１Ｄの従来の非常に小さな曲率（一点破線で示す部分）が明確に大きく改善されている様子が見て取れる。この実施例１の空気ばねＡにおける小径筒部３ａの径Ｄの大径筒部７の径Ｒに対する径寸法比（Ｄ／Ｒ）は９２〜９７％（３〜８％減）に設定されている。一例として、小径筒部３ａの径を大径筒部７の５％減とした構成のピストンを用いて、ローリングテスト装置（図示省略）での耐久試験を行ったところ、従来の空気ばねＢ（図６参照）を用いた場合の耐久試験に比べて２〜３倍の耐久性改善が確認された。その結果、折り返し部１Ｄに比較的早期に亀裂や破れといった破損が発生して空気漏れに至る不都合が生じない（又は生じ難い）ように改善されているのである。
【００２３】
ところで、小径筒部３ａの軸心Ｐ方向の長さＬは、折り返し部１Ｄの曲率が最も小さくなる状態のときのダイヤフラム１のピストン３への被さり深さによって適宜に定めることとなる。この場合、バネ定数を所定の範囲に維持すべく、小径筒部３ａの軸心Ｐ方向長さＬは必要最小限に設定することが望ましい。
【００２４】
〔別実施例〕
小径筒部３ａの形状としては、実施例１に示すように直胴筒状又は略直胴筒状のほか、径が漸変するテーパ筒状や括れ状や樽状を呈するように湾曲筒状でも良い。
【符号の説明】
【００２５】
１          筒状ゴム膜
１Ｃ        裏返し筒部分
１Ｄ        折り返し部
２          大径板状部材
３          ピストン
３ａ        接合側端部
３ｂ        テーパ筒部
７          大径筒部
Ｌ          接合側端部の軸心方向の長さ
Ｐ          軸心
【図１】
0005453144.tif 000002
【図２】
0005453144.tif 000003
【図３】
0005453144.tif 000004
【図４】
0005453144.tif 000005
【図５】
0005453144.tif 000006
【図６】
0005453144.tif 000007