(57)【要約】【課題】ダイヤフラムに対する拘束用の筒部材の着脱が容易な空気ばねを得る。【解決手段】相対距離が変動する第１部材１および第２部材２と、第１開口Ｈ１を形成する第１端部Ｅ１および第２開口Ｈ２を形成する第２端部Ｅ２を両端に設けたダイヤフラム本体Ｄ１を有し、第１端部Ｅ１がダイヤフラム本体Ｄ１の内部に折り込まれて、第１開口Ｈ１が第２開口Ｈ２と同じ方向に開口した姿勢となり、第１端部Ｅ１が第１部材１に接続され、第２端部Ｅ２が第２部材２に接続されて、第１部材１と第２部材２との間に空気室Ｋを形成するダイヤフラムＤと、ダイヤフラム本体Ｄ１の外面のうち折り込まれていない部位に取り付けられた筒部材４と、を有し、ダイヤフラムＤの外面に、ダイヤフラムＤを構成する部材の厚みが外方側に付加されて、空気室Ｋの圧力によって筒部材４に当接する凸部５が形成されている空気ばね。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対距離が変動する第１部材および第２部材と、
第１開口を形成する第１端部および第２開口を形成する第２端部を両端に設けた筒状本体を有し、前記第１端部が前記筒状本体の内部に折り込まれて、前記第１開口が前記第２開口と同じ方向に開口した姿勢となり、前記第１端部が前記第１部材に接続され、前記第２端部が前記第２部材に接続されて、前記第１部材と前記第２部材との間に空気室を形成するダイヤフラムと、
前記筒状本体の外面のうち折り込まれていない部位に取り付けられた筒部材と、を有し、
前記ダイヤフラムの外面に、前記ダイヤフラムを構成する部材の厚みが外方側に付加されて、前記空気室の圧力によって前記筒部材に当接する凸部が形成されている空気ばね。
【請求項２】
前記筒部材の内面に、前記凸部と係合する凹部が形成されている請求項１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、筒状の本体の一端を他端の側に折り込んだ状態のダイヤフラムを、互いに相対移動する二つの部材に接続して構成される空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような空気ばねとしては、例えば以下の特許文献１に示すものがあった。この空気ばねにおいては、ダイヤフラムに拘束外筒が垂下している。このようなダイヤフラムの構造はフローティング構造と言われる。このような拘束外筒を設けることで、例えば、空気ばねの稼働時にダイヤフラムが過度に膨張することがなくなり、空気ばねのばね特性を安定的に維持することができる。
【０００３】
また、拘束外筒によってダイヤフラムの局部的な膨張が抑えられる結果、ダイヤフラムが損傷し難くなり空気ばねの耐久性を高めることもできる。
【０００４】
この拘束外筒は、ダイヤフラムを挟んで内側に設けたインナーリングと共にダイヤフラムの一部を挟持することでダイヤフラムに固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１２１０７２８５Ａ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術の拘束外筒をダイヤフラムに取り付けるには、ダイヤフラムを一度膨張させ、インナーリングを所定の位置にセットした後、当該インナーリングあるいは拘束外筒をかしめてダイヤフラムを挟む必要がある。よって、組み付けに手間が掛かり、空気ばねを得るためのコストが増大してしまう。
【０００７】
一方、空気ばねを自動車などに取り付けたあと空気圧を付加していない状態では、ダイヤフラムは自然状態に戻ろうとする。よって、インナーリングの外面に当接しているダイヤフラムの所定部位は、それに隣接する部位が収縮しようとするから常に引張り力が作用した状態となる。このため、当該部位が損傷し易くなってダイヤフラムの耐久性が低下してしまう。
【０００８】
また、このようなインナーリングを用いて拘束外筒を取り付けると、その後に拘束外筒を取り外すことが困難となる。そのため、ダイヤフラムの装着の後にダイヤフラムの膨張程度を変えて空気ばねのばね特性を変更することが非常に手間の掛かるものとなる。
【０００９】
このような問題に鑑み、従来から、空気ばねの技術分野においては、ダイヤフラムに対する拘束用の筒部材の着脱が容易な空気ばねが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（特徴構成）
本発明に係る空気ばねの特徴構成は、相対距離が変動する第１部材および第２部材と、
第１開口を形成する第１端部および第２開口を形成する第２端部を両端に設けた筒状本体を有し、前記第１端部が前記筒状本体の内部に折り込まれて、前記第１開口が前記第２開口と同じ方向に開口した姿勢となり、前記第１端部が前記第１部材に接続され、前記第２端部が前記第２部材に接続されて、前記第１部材と前記第２部材との間に空気室を形成するダイヤフラムと、
前記筒状本体の外面のうち折り込まれていない部位に取り付けられた筒部材と、を有し、
前記ダイヤフラムの外面に、前記ダイヤフラムを構成する部材の厚みが外方側に付加されて、前記空気室の圧力によって前記筒部材に当接する凸部が形成されている点にある。
【００１１】
（効果）
ダイヤフラムの外面に、空気室の圧力によって筒部材に当接する凸部を設けておくことで、ダイヤフラムに対する筒部材の取り付け状態が安定的なものとなる。本構成の凸部は、ダイヤフラムの構成部材が、空気室の内圧によって膨張し、変形して形成されるものではなく、当該凸部は、ダイヤフラムの一部の領域の部材厚さを増加させ、外方に突出させたものである。前者のように構成部材を変形させて凸部を構成するものでは、凸部の形状が構成部材の剛性や空気室の内圧などによって変化する。よって、筒部材の固定状態が安定したものとはならない。
【００１２】
これに対し、本構成のものでは、凸部の突出状態はダイヤフラムの構成部材の剛性などには影響されない。凸部は厚みが付加されて形成されているので、空気室の内圧によってダイヤフラムが膨張した場合には、凸部は確実に外側に張り出すこととなる。よって、筒部材の内面に凸部が係合し、或いは、凸部が筒部材の内面に局所的に押圧力を付与して筒部材を確実に保持することができる。このように、本構成であればダイヤフラムの構成を大幅に変更せずとも筒部材との係合が適切に行われ、筒部材の固定状態が安定的なものとなる。
【００１３】
一方、筒部材を取り外す場合には、空気室の空気を排出し、ダイヤフラムを縮径させればよい。よって、例えばダイヤフラムのばね特性を変化させたい場合などに筒部材の交換が容易となる。
【００１４】
（特徴構成）
本発明に係る空気ばねにあっては、前記筒部材の内面に、前記凸部と係合する凹部が形成されていてもよい。
【００１５】
（効果）
空気ばねのダイヤフラムは、通常の稼働状態では内圧によってダイヤフラムが膨張する。そのため、ダイヤフラムの外側に筒部材を取り付ける場合には、ダイヤフラムの膨張による力を利用することができる。ただし、ダイヤフラムの内圧が何らかの要因で低下した場合や、ダイヤフラムに内圧を付与していない状態では、ダイヤフラムと筒部材との当接力は低下する。特に、空気ばねを例えば自動車のサスペンションに組み込む場合には、内圧を付与していない場合でも筒部材をダイヤフラムに仮固定することができれば便利である。
【００１６】
そこで、本構成の如く、ダイヤフラムと筒部材とに凸部と凹部とを各別に設けることで、両者の係合位置が特定し易くなる。また、ダイヤフラムは内圧を掛けない状態では変形自在であるから、凸部の外径を筒部材の凹部の内径よりも僅かに大きくしておくこと等で、ダイヤフラムが自然状態の形状にある場合でも、凸部と凹部とをある程度係合させることができ筒部材の仮固定が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る筒部材の固定構造を示す断面図
【図２】第２実施形態に係る筒部材の要部固定構造を示す断面図
【図３】第３実施形態に係る筒部材の要部固定構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
（概要）
本発明に係る空気ばねの実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る空気ばねは、相対距離が変動する第１部材１および第２部材２に亘って設けられるものである。例えば、第１部材１は自動車のタイヤのサスペンションの一部であって、車軸が設けられ上下に位置変化するピストンである。一方の第２部材２は、サスペンションの一部であって車体側に固定される部材である。図中３は空気ばねの内部に設けられたショックアブソーバーである。３ａが図外のピストンを有する軸部であり、３ｂがシリンダである。第１部材１および第２部材２は、図１では金属製のものを示しているが、樹脂製であっても良い。
【００１９】
これら第１部材１と第２部材２とに亘って筒状のダイヤフラムＤが接続され、内部に空気室Ｋが形成される。この空気室Ｋの圧力を利用して自動車の空気ばねが構成されている。図１のうち左の図は空気室Ｋに圧力が作用していない状態を示し、右の図は空気室Ｋに圧力が作用している状態を示す。ダイヤフラムＤは例えば合成繊維などの芯材をゴムで充填して形成される。
【００２０】
（ダイヤフラム）
ダイヤフラムＤは、ダイヤフラム本体Ｄ１の両端に、第１開口Ｈ１を形成する第１端部Ｅ１と、第２開口Ｈ２を形成する第２端部Ｅ２とが設けられている。ダイヤフラムＤが例えば自動車のサスペンションに組み込まれる際には、第１端部Ｅ１はダイヤフラム本体Ｄ１の内部に折り込まれ、第１開口Ｈ１が第２開口Ｈ２と同じ方向に向く姿勢となる。
【００２１】
図１では、内側に折り込まれた第１端部Ｅ１が下側の第１部材１に接続され、外側の第２端部Ｅ２が上側の第２部材２に接続されている。第１端部Ｅ１は第１締結リングＲ１によって第１部材１に固定され、第２端部Ｅ２は第２締結リングＲ２によって第２部材２に固定されている。これにより、ダイヤフラムＤと第１部材１、第２部材２の三者で空気室Ｋが形成される。空気ばねが伸縮する際には例えば第１部材１が上下に振動し、第１端部Ｅ１に接続されたダイヤフラムＤのうち第１端部Ｅ１の側の部位が上下する。
【００２２】
（筒部材）
図１に示すように、ダイヤフラムＤのダイヤフラム本体Ｄ１のうち内側に折り込まれていない部位の外面には筒部材４が取り付けられる。この筒部材４は、ある程度の剛性を持たせるために例えば金属で構成する。勿論、所定の強度を確保できるのであれば樹脂材料などで形成されても良い。空気ばねの稼働中には、ダイヤフラムＤは当該筒部材４の内面に当接することで膨張が規制され、所定の形状に設定される。これにより、空気ばねのばね定数が適切な値に維持される。
【００２３】
空気ばねの稼働中に筒部材４をダイヤフラムＤに確実に固定するために、図１に示す如く、ダイヤフラムＤの外面に環状の凸部５を設けておくとよい。この凸部５は、ダイヤフラムＤを構成する部材の厚みを外方側に付加したものである。つまり、ダイヤフラムＤの材料の厚みを均等にしてダイヤフラムＤの軸芯Ｘに対する径を変化させたものとは異なる。本実施形態の凸部５の形状は、例えば、軸芯Ｘに直角な方向視で三角形状としてある。
【００２４】
一方の筒部材４の上端部には、軸芯Ｘの側に窄ませた部位を設けて段部４１を形成してある。段部４１の下方には、筒部材４の略全域を構成する筒部本体４ａが連続しているが、段部４１の内面と筒部本体４ａの内面とは軸芯Ｘに対する直角な方向視で所定の角度をもって交差している。
【００２５】
これらの構成により、ダイヤフラムＤの空気室Ｋに圧力を付加した際には、凸部５が段部４１に係合して、筒部材４がダイヤフラムＤに対して下方に位置ずれることが防止される。
【００２６】
尚、筒部材４をダイヤフラムＤに取り付ける際には、空気室Ｋの内圧を下げておき、ダイヤフラムＤを縮径させておくと作業が容易である。図１の左図に示す状態で、筒部材４をダイヤフラムＤに対して下方から外挿する。この状態では、段部４１は凸部５と干渉せず、筒部材４を容易に定位置まで挿入することができる。その後、筒部材４を位置保持しつつ空気室Ｋの内圧を高め、ダイヤフラムＤの凸部５を筒部材４の段部４１に係合させる。尚、筒部材４を取り外す場合には、当該手順を逆に行えばよい。
【００２７】
ダイヤフラムＤの外面に、空気室Ｋの圧力によって筒部材４に当接する凸部５を設けておくことで、ダイヤフラムＤに対する筒部材４の取り付けが極めて簡単に行える。本構成の凸部５は、ダイヤフラムＤの構成部材が、空気室Ｋの内圧によって膨張し、変形して形成されるものではない。本構成の凸部５は、ダイヤフラムＤの一部の領域の部材厚みを増加させ、外方に突出させたものである。前者のように構成部材を変形させて凸部５を構成するものでは、凸部５の形状が構成部材の剛性や空気室Ｋの内圧などによって変化するため、筒部材４の固定状態が安定したものにはならない。
【００２８】
これに対し、本構成のものでは、凸部５の突出状態はダイヤフラムＤの構成部材の剛性などには影響されない。凸部５はダイヤフラム本体Ｄ１の厚みが付加されて形成されているので、空気室Ｋの内圧によってダイヤフラムＤが膨張した場合には、凸部５は確実に外側に張り出すこととなる。よって、筒部材４の内面に凸部５が係合し、或いは、凸部５が筒部材４の内面に局所的に押圧力を付与して筒部材４を確実に保持することができる。このように、本構成であればダイヤフラムＤの構成を大幅に変更せずとも筒部材４との係合が適切に行われ、筒部材４の固定状態が安定的なものとなる。
【００２９】
一方、筒部材４を取り外す場合には、空気室Ｋの空気を排出し、ダイヤフラムＤを縮径させればよい。よって、例えばダイヤフラムＤの膨張形態を変化させてバネ特性を変化させたい場合などには筒部材４の交換は容易である。
【００３０】
〔第２実施形態〕
ダイヤフラムＤの凸部５および筒部材４は図２に示すように構成することもできる。
【００３１】
本実施形態の凸部５は、ダイヤフラムＤと別体の環状部材を用い、例えば接着や融着によりダイヤフラムＤに取り付けてある。この凸部５は、例えば、ダイヤフラムＤと同材質のゴム材料であれば、ダイヤフラムＤの膨張収縮変形に良く追随するから好ましい。ただし、ダイヤフラムＤよりもやや硬質の樹脂材料などであっても良い。凸部５を別体で構成する結果、ダイヤフラムＤの厚み等とは関係なく、比較的自由な形状に構成することができる。
【００３２】
一方、筒部材４の上端近傍の内面には、凸部５と係合するように凹部４２が設けられている。凹部４２は、図２に示すように、例えば一定厚さの筒部本体４ａを絞り加工することで形成する。また、図示は省略するが、所定厚さに形成した筒部本体４ａの内面を切削して溝部を形成し、凹部４２とするものであっても良い。
【００３３】
凹部４２は、何れの手法で形成するにせよ、例えば図２に示すように、軸芯Ｘの方向に沿って凸部５を挟むように構成するとよい。これにより、空気ばねの稼働中にはダイヤフラムＤが膨張し、凸部５が凹部４２と確実に係合すると共に、筒部材４はダイヤフラムＤに対して軸芯Ｘに沿う方向に位置ずれし難くなる。よって、ダイヤフラムＤの伸縮変形が安定的となり、適切なばね効果が長期に亘って発揮される。
【００３４】
本実施形態では、凸部５の高さ、即ちダイヤフラムＤから外方へ張り出す寸法をダイヤフラムＤの肉厚よりも大きくしてある。こうすることで凹部４２に対する係合深さを確保することができ、ダイヤフラムＤに対する筒部材４の位置固定が強固になる。
【００３５】
また、凸部５の高さが高いと、空気室Ｋの内圧を高める前のダイヤフラムＤが膨張していない状態でも凸部５が凹部４２に係合し易くなる。特に、図２に示す例では、ダイヤフラムＤが自然状態にあるとき（図２の左図）、凸部５の外径が筒部材４の凹部４２の近傍の内径よりも大きくなるように構成してある。本構成であれば、筒部材４を例えば下方からダイヤフラムＤに外挿する際に、筒部材４の内面が凸部５に干渉するものの、筒部材４の内面によってダイヤフラムＤを強制的に縮径させつつ筒部材４を装着することができる。このとき、筒部材４を移動させる力が一旦増加し、その後減少するから、この力の増減によって筒部材４の装着が完了したことが確認できる。
【００３６】
また、凸部５の高さが高いことで、当該凸部５を乗り越えて装着された筒部材４はダイヤフラムＤに引っ掛かった状態で仮固定される。よって、空気室Ｋの内圧を高める際に、筒部材４を定位置で保持しておく必要が無く、空気ばねの組み立て作業が効率化される。
【００３７】
〔第３実施形態〕
凸部５は図３に示すように構成することもできる。即ち、ダイヤフラムＤに設ける凸部５を２か所とし、これら２か所の凸部５によって筒部材４の縁部４３を軸芯Ｘに沿う方向に挟むものとする。当該縁部４３は、筒部本体４ａの端部を小さい半径で外側に折り曲げて整形してある。これにより、ダイヤフラムＤの内面が当接してもダイヤフラムＤが損傷し難いようにしてある。
【００３８】
筒部材４の凹部４２に係合する凸部５を第１凸部５１とし、筒部材４の縁部４３の端部側に位置する凸部５を第２凸部５２とする。本実施形態では、これら二つの凸部５はダイヤフラムＤと一体に形成した例を示した。ただし、第２実施形態のように別体で形成することもできる。
【００３９】
本実施形態では、第２凸部５２が、筒部材４の縁部４３に当接する。本構成であれば、空気室Ｋの内圧が高まってダイヤフラムＤが膨張する際に、第１凸部５１と第２凸部５２とで筒部材４の縁部４３を把持する効果が生じる。つまり、筒部材４の縁部４３から上部にあるダイヤフラムＤの領域は内圧によって外方に膨らむが、その際に、第２凸部５２は第１凸部５１の側に僅かに傾く。これにより、第１凸部５１および第２凸部５２によって筒部材４の縁部４３が挟まれた状態となる。この結果、ダイヤフラムＤと筒部材４との係合程度が更に高まり、筒部材４の取り付け安定性が高まる。
【００４０】
また、部材の厚みが一定のダイヤフラムＤに筒部材４の縁部４３が当接する場合、ダイヤフラムＤの膨張・収縮の繰り返し変形に際して、当該ダイヤフラムＤの当接部位が筒部材４の縁部４３によって集中荷重を受け損傷し易くなる。しかし、本構成の場合、筒部材４の縁部４３が第２凸部５２に当接し、ここではダイヤフラムＤの肉厚が大きくなっているため当該部位の強度が向上している。よって、長期の使用によってもダイヤフラムＤが損傷し難く、信頼性の高い空気ばねを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る空気ばねは、ダイヤフラムの一端を他端の側に折り込んだ状態のダイヤフラムを、互いに相対移動する第１部材と第２部材とに接続して構成されるものに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    第１部材
２    第２部材
４    筒部材
４２  凹部
５    凸部
Ｄ    ダイヤフラム
Ｄ１  ダイヤフラム本体
Ｅ１  第１端部
Ｅ２  第２端部
Ｈ１  第１開口
Ｈ２  第２開口
Ｋ    空気室
【図１】
2018112272.tif 000003
【図２】
2018112272.tif 000004
【図３】
2018112272.tif 000005