(57)【要約】【課題】低床式車両のサスペンションとして使用しても十分な耐久性を備えた空気ばねを提供する。【解決手段】円筒状に形成されたゴム製ダイヤフラム２の一端部２ａをアッパーブレード３に固定し、他端部２ｂをロアシート４と樹脂製のピストン５とで挟み込み、該ロアシート４及びピストン５に形成したボルト穴４ａ，６に挿通したボルト８をナット９で締め付けて他端部２ｂをピストン５に固定するようにした空気ばね１において、ピストン５のボルト穴６の上端部６ａに金属製筒状体１０ａからなる補強金具１０を嵌装する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されたゴム製ダイヤフラムの一端部をアッパーブレードに固定し、他端部をロアシートと樹脂製のピストンとで挟み込み、該ロアシート及びピストンに形成したボルト穴に挿通したボルトをナットで締め付けて前記他端部をピストンに固定するようにした空気ばねにおいて、前記ピストンのボルト穴の上端部に金属製筒状体からなる補強金具を嵌装したことを特徴とする空気ばね。
【請求項２】
前記筒状体が、前記ピストンのボルト穴の上端から下端までの長さとされたことを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
【請求項３】
前記補強金具は、筒状体上端にフランジが形成された請求項１又は２記載の空気ばね。
【請求項４】
前記補強金具は、インサート成形によって前記ピストンと一体化したものである請求項１、２又は３記載の空気ばね。
【請求項５】
前記ボルト穴は、前記ピストンの中央部に形成された単一穴である請求項１〜４のいずれかに記載の空気ばね。
【請求項６】
低床式車両のサスペンションとして用いられることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション等に用いられ、特に低床式車両のサスペンション等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】
従来、車両用の空気ばね１としては、図４に示すように、補強コード（図示せず）によって補強されたゴム製ダイヤフラム２と、このダイヤフラム２の一端ビード部２ａを巻き込むように形成されたカーリング部３ａを介してダイヤフラム２に気密接合されたアッパープレート３と、ダイヤフラム２の他端ビード部２ｂを上下から挟持するロアシート４及びピストン５と、ダイヤフラム２の一定以上の変形を制限するストッパー７とを備え、ロアシート４及びピストン５に形成したボルト穴４ａ及び６に挿通したボルト８をナット９で締め付けて他端ビード部２ｂをピストン５に固定するようにした構成のものが知られている。そして、上記ピストン５としては、軽量化のために、樹脂製のものが一般的に使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、バスにおいては、乗降の利便性から低床式車両が増加しつつある。このような低床式車両のサスペンションに上記構成の空気ばねを使用した場合、従来の車両に使用するときよりも耐久性が低下するという問題が生じていた。具体的には、ピストンのボルト穴の壁面上端部に亀裂が発生し、これにより耐久性が低下していた。
【０００４】
そこで、本発明においては、低床式車両のサスペンションとして使用しても十分な耐久性を備えた空気ばねを提供することを目的とする。
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明者が種々検討した結果、低床式車両において空気ばねの耐久性が低下する原因は、低床式車両特有の構造によるものであることを見出した。
【０００６】
すなわち、従来の車両においては、図５に示すように、車体１１の通路部１２の床面部１２ａとアクスル１３の間に空気ばね１を配していたため、車体のロール中心Ａと空気ばね１とはほぼ同じ高さに位置している。したがって、車体１１がロールしたときは、空気ばね１はほとんど縦方向（図４における空気ばね中心軸Ｃ方向）にのみ変形することになる。
【０００７】
ところが、低床式車両においては、図６に示すように、車体１１の通路部１２の位置を低くする必要性から、通路床面部１２ａとアクスル１３との間には空気ばね１を配するだけのスペースを確保することができず、通路床面部１２ａの側方のタイヤハウス１４内において、アクスル１３にブラケット１５を設け、空気ばね１はブラケット１５に載置された状態でタイヤハウス１４の床面部１４ａを弾性支持する構造とされている。
【０００８】
上述のように、低床式車両においては、その特有のサスペンションの構造により、ロール中心Ｂと、空気ばね１との間にかなりの高低差が存在しており、これにより、車体１１がロールしたときは、空気ばね１は縦方向のみならず、横方向（図４の中心軸Ｃに直交する方向）にも変形することになる。このように空気ばね１が横方向に変形すると、ダイヤフラム２によってロアシート４に横方向の応力が作用する。
【０００９】
ロアシート４に繰返し横方向の応力がかかると、ロアシート４と共にボルト８が動いてピストン５のボルト穴６に当たってその上端部６ａに亀裂が発生するようになる。このように、従来の車両で問題なく使用できていた空気ばね１でも、低床式車両に使用する場合には、その特有のサスペンション構造による空気ばね１の特異な変形によりピストン５のボルト穴６に亀裂が生じることが明らかとなった。なお、亀裂は、ボルト穴６の上端部６ａに集中して発生するが、これはボルト穴下端部６ｂはピストン５に固定されたままで、ここを中心にボルト８が回動するためと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、円筒状に形成されたゴム製ダイヤフラムの一端部をアッパーブレードに固定し、他端部をロアシートと樹脂製のピストンとで挟み込み、該ロアシート及びピストンに形成したボルト穴に挿通したボルトをナットで締め付けて前記他端部をピストンに固定するようにした空気ばねにおいて、ピストンのボルト穴の上端部に金属製筒状体からなる補強金具を嵌装したことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、ボルトが動くようになっても、ピストンのボルト穴上端部は補強金具で保護されているため、亀裂の発生を防止することができる。
【００１２】
補強金具は、ボルト穴嵌装時に少なくともボルト穴の上端部を被覆するものであればよいが、ピストンのボルト穴の上端から下端まで嵌装するようにすれば、ボルト・ナットを締め付けたときの締め付け力は、補強金具に直接かかるようになる。したがって、樹脂をボルト・ナットで締め付けるときのように、樹脂変形による締め付け力低下のおそれがなく、ボルトの回動を効果的に抑制することが可能となる。
【００１３】
さらに、補強金具として、筒状体上端にフランジを形成したものを使用することも可能である。すなわち、ピストンのボルト穴周辺のロアシート受面に補強金具のフランジを配することにより、フランジと、ロアシートとが接するため、両者の接触面積が増加してピストン上をロアシートが動くのを効果的に抑制することが可能となる。
【００１４】
補強金具は、ピストンを形成した後、そのボルト穴に筒状体を挿入するようにしてもよいが、補強金具を金型内にセットした状態で、金型内に樹脂を注入するインサート成形によってピストン成形と同時に補強金具をピストンと一体化することも可能である。この場合には、別途、補強金具をピストンに固着する工程が不要となり、補強金具との密着性に優れたピストンを得ることができる。
【００１５】
ボルト穴は、ロアシート及びピストンに複数形成したものを用いてもよいが、中央部に単一の穴として形成したものを用いるの好ましい。このタイプのものが構造的に最も簡単で多用されており、しかも一つのボルトに応力が集中しやすいためである。
【００１６】
以上説明した空気ばねを低床式車両に用いれば、十分な耐久性を備えたサスペンションを得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る空気ばねは、ピストンのボルト穴の壁面上端部に金属製補強金具を嵌装したため、ボルトが弛んでボルト穴に当たっても亀裂が発生するおそれがなく、耐久性に優れた空気ばねを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を基に本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る空気ばねを示す断面図であり、図２は図１の要部断面図である。この空気ばね１は、前述の如く、図６に示す低床式車両のサスペンションに用いられるものであり、補強金具以外の構成は図４に示す従来の空気ばねと同一となっているため、図４と同一の構成要素には同一の符号を使用して説明する。
【００１９】
すなわち、本実施形態における空気ばねは、図１に示すように、補強コード入りゴム製ダイヤフラム２と、このダイヤフラム２の一端ビード部２ａを巻き込むように形成されたカーリング部３ａを介してダイヤフラム２に気密接合されたアッパープレート３と、ダイヤフラム２の他端ビード部２ｂを上下から挟持する金属製ロアシート４およびピストン５と、ダイヤフラム２の一定以上の変形を制限するストッパー７とを備えている。
【００２０】
ピストン５は、略有蓋円筒状に形成されており、天面には、ロアシート４を受けるためのロアシート受面５ａが形成されている。ロアシート４は円盤状に形成されており、その周縁部とピストン５との間でダイヤフラム２の他端ビード部２ｂを挟持するようになっている。なお、本実施形態におけるビード部２ａ，２ｂには、コアとしてビードリング（図示せず）が用いられているが、これに限らず、ビードリング等のコアを使用せずにゴムでビード部２ａ，２ｂを形成することも可能である。
【００２１】
ロアシート４及びピストン５の中央部にはボルト穴４ａ、６が形成されており、このボルト穴４ａ、６に挿通したボルト８をナット９で締め付けて他端ビード部２ｂをピストン５に固定する構成とされている。
【００２２】
本発明に係る空気ばね１は、上記ボルト穴６及びボルト穴６周辺のロアシート受面５ａを被覆し補強する補強金具１０を備えている。すなわち、補強金具１０は、図２に示すように、ボルト穴６の上端から下端までを被覆する金属製の筒状体１０ａと、筒状体１０ａの上端に形成されたフランジ１０ｂとを備えている。上記補強金具１０は、例えば、金属板を折曲加工して形成することができる。
【００２３】
ピストン５は、ナイロン６にガラス繊維３０重量％を混合した充填材入り樹脂を注型して形成されており、補強金具１０は、ピストン注型時にインサート成形によってピストン５に一体化されている。なお、ピストン５のロアシート受面５ａには、フランジ１０ｂに対応する部分に凹部５ｂが形成されており、この凹部５ｂにフランジが嵌め込まれてロアシート受面５ａは全体的に面一に形成されている。
【００２４】
上記構成において、ボルト穴４ａ、６に挿通したボルト８をナット９で締め付けると、ボルト穴６の上端から下端まで筒状体１０ａが嵌装されているため、ボルト８・ナット９の締め付け力は、筒状体１０ａからフランジ１０ｂを介してロアシート４にかかることになる。これらはすべて金属で形成されているため、ボルト８・ナット９の締め付け力に対して変形しにくく、長期にわたって初期の締め付け力を保持することが可能となる。
【００２５】
また、補強金具１０と、ロアシート４とは、フランジ１０ｂで接しているため、両者の接触面積が大きく、ロアシート４に横向き（空気ばね中心軸Ｃに直交する方向）の応力がかかってもロアシート４をピストン５にしっかりと固定することができ、結果的にボルト穴６の亀裂の発生を抑制することができる。
【実施例】
【００２６】
上記実施形態の空気ばね１を用い、トラック・バス用空気ばねの自動車規格ＪＡＳＯ−Ｃ６１３−８７に準じてベンチ試験を実施して耐久性の評価を行なった。具体的には、有効直径が２１０ｍｍでナイロンコードで補強した天然ゴム製ダイヤフラムを使用して空気ばねを作製し、これを図３に示すベンチ試験機に装着した。
【００２７】
空気ばね１は、内圧４１２ｋＰａでベンチ試験機に装着した。このとき、空気ばね１は高さが２５４．２ｍｍになるようにセットし、これをロール半径を６００ｍｍ、周波数０．５Ｈｚで常温（２０℃）においてロールさせた。これにより、空気ばね高さが２０４．８〜３１０．６ｍｍの範囲で変動し、最大変位オフセットが８４．９ｍｍになるようにした。
【００２８】
なお、比較材として、図４で示したように、補強金具１０を用いない以外は上記空気ばね１と同様にして作製した空気ばねを使用して、上記と同じ条件でベンチ試験を行った。
【００２９】
その結果、比較材は約３３万回でピストンに亀裂が発生して使用できない状態となったのに対し、本発明に係る空気ばねは、目標回数である５０万回で試験を打ち切るまで十分使用可能であって、耐久性が著しく改善されることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る空気ばねを示す断面図
【図２】図１の要部断面図
【図３】ベンチ試験機の概略図
【図４】従来の空気ばねを示す断面図
【図５】従来の車両の構造を示す概略図
【図６】低床式車両の構造を示す概略図
【符号の説明】
【００３１】
１        空気ばね
２        ダイヤフラム
２ａ      一端ビード部
２ｂ      他端ビード部
３        アッパーブレード
３ａ      カーリング部
４        ロアシート
４ａ      ボルト穴
５        ピストン
５ａ      ロアシート受面
６        ボルト穴
６ａ      ボルト穴上端部
７        ストッパー
８        ボルト
９        ナット
１０        補強金具
１１        車体
１２        通路部
１２ａ      床面部
１３        アクスル
１４        タイヤハウス
１４ａ      タイヤハウス床面部
１５        ブラケット
Ａ，Ｂ      ロール中心
【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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【図６】
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