(57)【要約】  【課題】  ダイヤフラム並びにピストンと周辺部材との干渉を防止できる空気ばねを提供する。【解決手段】上面板とその下方に位置するピストンとの間に筒状のダイヤフラムが介在され、該ダイヤフラムの一端が上面板に止着され、他端が内方に折り畳まれて前記ピストンの外周側壁を経てピストンの上端部に止着され、前記ピストンは、その外周側壁の下端部に他の部位よりも大径の大径部が形成されると共に、該大径部の一部にピストン周辺の部材との干渉を防止するための凹部が形成し、車両への組付け状態で、凹部をピストン周辺部材側に設置し、ピストン大径部とピストン周辺部材との干渉を防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面板とその下方に位置するピストンとの間に筒状のダイヤフラムが介在され、該ダイヤフラムの一端が上面板に止着され、他端が内方に折り畳まれて前記ピストンの外周側壁を経てピストンの上端部に止着された空気ばねであって、
前記ピストンは、その外周側壁の下端部に他の部位よりも大径の大径部が形成されると共に、該大径部の一部にピストン周辺の部材との干渉を防止するための凹部が形成されたことを特徴とする空気ばね。
【請求項２】
前記凹部は、円状の大径部の一部を平面状に凹設してな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】
前記凹部は、ピストンの垂直方向でピストンの他の部位と同レベルあるいはそれよりも内方側に後退させたことを特徴とする請求項１または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、トラックやバス等の車両のサスペンション、産業機械用の防振支持装置およびシリンダ機器に好適に用いられ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、ピストンとその上方の上面板との間に、両部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラムが介在され、該ダイヤフラムの一端部が上面板に止着され、他端部が内方に折り畳まれて前記ピストンの外周側壁を経てピストンの上端部に止着されたローリングローブ型空気ばねが知られている。
【０００３】
ピストンは、通常、直胴状のものが使用されるが、特許文献１にはピストンの下端部を大径に形成したものが開示されている。このピストンの下端部を大径に形成したものは、ダイヤフラムに掛かる荷重が増大したときに、ダイヤフラムがこの大径部に乗り上げ、空気ばねのばね定数を変化させることができる。
【０００４】
また、下端部に大径部を有するピストン形状は、大径部にダイヤフラムが密着してばね定数を高くするため、ダイヤフラムの内部が比較的低い圧力状態で、空気ばねを伸び方向にストロークさせた際に起こるダイヤフラムの捲くれ現象を防止する対策としても有効なものと考えられる。
【特許文献１】特開平１０−２９９８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ピストンの下端部を大径に形成した場合、その大径部並びにダイヤフラムが空気ばねの周辺部材と接触して損傷するおそれがある。特に、空気ばねを車体と車軸との間の防振支持装置として使用する場合、その周辺には他のサスペンション部材（例えば、サスペンションロッド）が存在するため、これらの部材との干渉を防止する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、ダイヤフラム並びにピストンと周辺部材との干渉を防止することができる空気ばねの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る空気ばねは、上面板とその下方に位置するピストンとの間に筒状のダイヤフラムが介在され、該ダイヤフラムの一端が上面板に止着され、他端が内方に折り畳まれて前記ピストンの外周側壁を経てピストンの上端部に止着され、前記ピストンは、その外周側壁の下端部に他の部位よりも大径の大径部が形成されると共に、該大径部の一部にピストン周辺の部材との干渉を防止するための凹部が形成されたことを特徴としている。
【０００８】
上記構成の空気ばねは、ダイヤフラム内の空気圧と有効面積との積に等しい荷重を支え、空気の圧縮性によるばね作用により、振動発生部から入力された振動を吸収減衰する。振動の入力により、ピストンと上面板との間に軸方向に沿った相対変位が生じ、この相対変位により筒状のダイヤフラムのうち折り畳まれた内側部位がピストンの外周側壁を転動し、振動を減衰することになる。
【０００９】
空気ばねにかかる荷重が増大し、ダイヤフラムの内側部位がピストンの外周側壁を転動し、大径部に乗り上げたとき、ダイヤフラムが大径部に密着してばね定数を高くすると同時にダイヤフラムの捲くれ現象を防止することができる。
【００１０】
車両への組付け時には、大径部の一部に形成された凹部をピストン周辺部材側に設置し、ピストン大径部とピストン周辺部材との干渉を防ぐ。
【００１１】
この凹部は、円状の大径部の一部を平面状に凹設して形成することができる。例えば、円筒状の大径部を成形し、その後、その一部を内方側に凹ませて形成する。ただし、凹部およびその他の大径部により囲まれる断面の周長は、ダイヤフラムの捲くれ現象を防止できる長さ、あるいは所望のばね特性が得られる長さに設定する。
【００１２】
また、凹部は、ピストンの垂直方向でピストンの他の部位と同レベルか、あるいはそれよりも内方側に後退させるのが望ましい。これにより、ピストン周辺部材との干渉を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のとおり、本発明によると、ピストンの外周側壁の下端部を他の部位よりも大径に形成し、かつ大径部の一部に凹部を形成したので、この凹部により、車両への組付け状態で、ピストンとピストン周辺部材との干渉を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示す空気ばねの縦断面図、図２はピストンの底面図である。
【００１５】
本実施形態に示す空気ばね１は、図１に示すように、車両の車軸側４０（振動発生部）に連結されるピストン２と、その上方に配置され車体側４１（振動受け部）に連結される上面板３と、前記ピストン２と上面板３との間に配設されてこれらの部材の相対変位に伴って弾性変形する筒状のダイヤフラム４とを備えている。
【００１６】
ピストン２は、薄い鋼板製の円筒体から構成され、その外周側壁２ａだけでなく上下端部には上側端面板２ｂおよび下側端面板２ｃを有している。ピストン２の上側端面板２ｂと外周側壁２ａとの境界部はピストンの肩部２ｄとされる。この肩部２ｄは、ピストン２の全周においてコーナー部に丸みを帯びた状態の断面略三角形状に形成され、上側端面板２ｂの中央よりも高くなっている。
【００１７】
ピストン２の上側端面板２ｂは、ピストンの肩部２ｄから連続して底部が肩部２ｄよりも低くなった凹状に形成され、その中央に開口１１が形成されている。
【００１８】
また、ピストン２の下側端面板２ｃは、椀状に形成され、その外周部がピストン２の外周側壁２ａに蓋状に溶接固定されている。これにより、ピストン内部には第２の空間Ｓ２が形成され、上側端面板２ｂの中央開口１１により、ダイヤフラム４によって形成される第１の空間Ｓ１と連通されるようになっている。また、下側端面板２ｃには車軸側４０に連結するための頭付ボルト１３が挿通され、溶接されて固定されている。
【００１９】
ピストン２の外周側壁２ａの下端部には、円筒状の他の部位よりも大径の大径部１２が形成されると共に、大径部１２の一部にピストン周辺の部材（例えば、サスペンションロッド）との干渉を防止するための凹部１４が形成されている。
【００２０】
大径部１２は、ピストン２の外周側壁２ａを外方向に膨らませて同心状の円筒部を形成することにより得られる。さらに、凹部１４は、円筒状の大径部１２の一部を平面状に凹設して形成される。この凹部１４は、ピストンの垂直方向でピストン２の外周側壁２ａと同レベルまで後退させて形成する。例えば、ピストン２の外周側壁２ａの下端部を外方向に膨らませて外周側壁２ａと同心状の大径部１２を形成した後、その一部を平面状に凹ませて、外周側壁２ａと垂直方向で直線状（同レベル）となる凹部１４を形成することができる。
【００２１】
ただし、凹部１４およびその他の大径部１２により囲まれる断面の周長は、ダイヤフラム４の捲くれ現象を防止できる長さ、および所望のばね特性が得られる長さに設定する。なお、凹部１４は、その上側に位置するピストン２の外周側壁２ａの径よりも小さくなるよう、内方側に後退させてもよい。また、上記実施形態では、ピストン２の外周側壁２ａを直胴状のものを例示したが、これに限らず、円錐台筒状のものであってもよい。
【００２２】
下側挟持具６は、皿状に形成され、その底部６ａの中央に前記上側端面板２ｂの開口１１と連通する開口とボルト挿通穴が形成され、その底部６ａが上側端面板２ｂの上面にボルト１７により締結されている。
【００２３】
また、下側挟持具６の外周縁には底部６ａよりも一段高く押えフランジ１５が外方に向かって延出、この押えフランジ１５とピストン２の上側端面板２ｂとでダイヤフラム４の他端部４ｂをピストン肩部２ｄまで挟持するようにし、ダイヤフラム４の捲くれ防止を図っている。
【００２４】
一方、ピストン２の直上の位置には、車体側に連結される上面板３が配置されている。この上面板３の下部側には、円盤状に形成された上側挟持具２１がボルト２２により締結されており、この上側挟持具２１の外周側に、全周にわたって一段低く形成されたフランジ２３が形成され、このフランジ２３と上面板３の外周部とによりダイヤフラム４の一端部４ａを挟持するようにしている。
【００２５】
上面板３とピストン２との間に配設された筒状のダイヤフラム４は、補強コード（図示略）で補強された円筒状のゴム材からなる弾性膜であり、その両端部４ａ，４ｂには、鋼製の線材によりリング状に形成されたビード部（図示略）を備えている。そして、上側ビード部を備えたダイヤフラム４の一端部４ａが上面板３と上側挟持具２１のフランジ２３との間で挟持されて、ダイヤフラム４の上端側が封止される。また、下側ビード部を備えたダイヤフラム４の他端部４ｂがピストン２の上側端面板２ｂと下側挟持具６の押えフランジ１５との間で挟持されて、ダイヤフラム４の下端側が封止され、内部空間Ｓ１が形成されている。
【００２６】
また、ダイヤフラム４は、一端部４ａが上面板３側に止着され、他端部４ｂは、ダイヤフラム４の下方側が内方に折り畳まれてピストン２の外周側壁２ａに沿って配置されると共にピストン２の肩部２ｄを通ってピストン２の上側端面板２ｂの内方側（開口１１の口縁部）に止着される。
【００２７】
また、上面板３及び上側挟持具２１には、これらを貫通する連通管２６が配置され、この連通管２６により空気ばね１の外部の空間とダイヤフラム４内の空間Ｓ１とが連通され、空気等の気体を吸排できるようになっており、これに伴い、ダイヤフラム４は弾性変形するようになっている。
【００２８】
図３はダイヤフラムの断面図である。ダイヤフラム４は、その製造時形状、つまりダイヤフラムを加硫成形した時点での形状は、図３に示すように、上面板３寄りの外径ＤＵが最も大径で、かつピストン２の肩部２ｄと接触する部位の外径ＤＳが最も小径となるテーパ形状に形成され、上側開口３０と下側開口３１とを備えている。
【００２９】
そして、ピストンの肩部２ｄと接触する部位の外径ＤＳは、ピストン２の上部の最大外径ＤＰ（図１参照）より小径に形成される。これにより、ダイヤフラム４はピストン２に密着され、ダイヤフラム４が確実に転動して捲くれ現象を発生しないようにしている。
【００３０】
さらに詳述すると、ダイヤフラム４は、ピストン２の肩部２ｄからピストン２の上端側と接触する第１のテーパ部４ｅが最小径部位（外径ＤＳ）から徐々に広がるテーパ状（テーパ角α１）に形成される。第１のテーパ部４ｅに連続してピストン２の外周側壁２ａの下部領域と接触する第２のテーパ部４ｆもテーパ形状（テーパ角α２）に形成され、さらに、第２のテーパ部４ｆに連続して折り畳み部２７から上面板３側に至る第３のテーパ部４ｇもテーパ形状（テーパ角α３）に形成されている。各テーパ角はα１＞α２＞α３に設定されている。
【００３１】
そして、第１のテーパ部４ｅ、第２のテーパ部４ｆ、および第３のテーパ部４ｇのうち折り畳み部２７よりも下側部位がピストン２の外周側壁２ａと接触する内側部位を構成し、第３のテーパ部４ｇのうち、折り畳み部２７よりも上側部位が内側部位の外側に間隔をおいて配置される外側部位を構成することになる。このような各テーパ部４ｅ，４ｆ，４ｇのテーパ角の設定により、ダイヤフラム４の使用時における内側部位と外側部位との接触を回避して、ダイヤフラム４の捲くれを防止できるようにしている。
【００３２】
上記構成の空気ばね１は、ダイヤフラム４内の空気圧と有効面積との積に等しい荷重を支え、空気の圧縮性によるばね作用により、振動発生部から入力された振動を吸収減衰する。振動の入力により、ピストン２と上面板３との間に軸方向に沿った相対変位が生じ、この相対変位により筒状のダイヤフラム４のうち折り畳まれた内側部位がピストン２の外周側壁２ａを転動し、振動を減衰することになる。
【００３３】
ここで、ピストン２が直胴状であると、空気ばね１にかかる荷重が増大した場合、ダイヤフラム４の内側部位がピストン２の外周側壁２ａの下側部位を転動することになる。このとき、第１のテーパ部４ｅから第３のテーパ部４ｇにかけて徐々に大径になるように設定されているので、ダイヤフラム４の内側部位がピストン２の外周側壁２ａと離れ、捲くれ現象を起こす可能性がある。しかし、本実施形態では、ピストン２の下端部に大径部１２を形成しているので、第３のテーパ部４ｇの下端側が大径部１２に乗り上げたとしても、密着状態を維持し、ばね定数を高くすると同時にダイヤフラム４の捲くれ現象を防止する。
【００３４】
また、空気ばね１は、車両に組付けた状態では、大径部１２によってピストン２の周辺部材（例えば、サスペンションロッド）と干渉するおそれがあるが、ピストン周辺部材と干渉するおそれのある部位は、平面状の凹部１４となっており、ピストン周辺部材との干渉を防ぐ構造となっている。したがって、空気ばねの挙動特性に全く影響を与えることなく、所望のばね特性を備えた空気ばねを提供することができる。
【００３５】
なお、本発明の上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、本実施形態では凹部形成個数を１個としたが、複数のピストン周辺部材との干渉を防止できるように複数の凹部を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態を示す空気ばねの縦断面図
【図２】ピストンの底面図
【図３】ダイヤフラムの縦断面図
【符号の説明】
【００３７】
１    空気ばね
２    ピストン
２ａ    側壁
２ｂ    上側端面板
２ｃ    下側端面板
２ｄ    肩部
３      上面板
４      ダイヤフラム
４ａ    一端部
４ｂ    他端部
４ｅ    第１のテーパ部
４ｆ    第２のテーパ部
４ｇ    第３のテーパ部
６      下側挟持具
１１    開口
１２    大径部
１４    凹部
【図１】
2006118687.tif 000003
【図２】
2006118687.tif 000004
【図３】
2006118687.tif 000005