(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの固定状態を安定的に維持し得る空気ばねを得る。【解決手段】第１開口Ｈ１を持つ第１端部Ｅ１および第２開口Ｈ２を持つ第２端部Ｅ２を両端に設けた筒状本体Ｄ１を有し、第１端部Ｅ１が筒状本体Ｄ１の内部に折り込まれて、第１開口Ｈ１が第２開口Ｈ２と同じ方向に開口するダイヤフラムＤと、第１端部Ｅ１が外挿接続される第３端部Ｅ３を有する樹脂製の第１部材１と、第１部材１との相対距離が変化し、第２端部Ｅ２が接続される第２部材２と、第１端部Ｅ１の外周面を第３端部Ｅ３に押圧する第１リングＲ１と、第１端部Ｅ１の内周面と第３端部Ｅ３の外周面とで挟まれるリング本体Ｒ２１およびリング本体Ｒ２１の端部から中心側に張り出すフランジＲ２２を持つ第２リングＲ２と、を備え、フランジＲ２２が第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１のうち円周方向に沿った少なくとも一部の領域を径方向の全幅に亘って覆う空気ばね。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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るダイヤフラムと、
前記第１端部が外挿接続される第３端部を有する樹脂製の第１部材と、
前記第１部材との相対距離が変化し、前記第２端部が接続される第４端部を有する第２部材と、
前記第１端部の外周面を前記第３端部に向けて押圧する第１リングと、
前記第１端部の内周面と前記第３端部の外周面との間に設けられ、
前記第１端部と前記第３端部とで挟まれるリング本体および当該リング本体の端部から中心側に張り出すフランジを有する第２リングと、を備え、
前記フランジが、前記第３端部の端面のうち円周方向に沿った少なくとも一部の領域において前記第３端部の端面を径方向の全幅に亘って覆う状態に形成されている空気ばね。
【請求項２】
前記第２リングが前記第１端部を介して前記第１リングからの押圧力を受けない状態でも、前記第２リングが前記第３端部から離脱するのを防止する補助固定部が前記第３端部と前記第２リングとの間に設けられている請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記補助固定部が、前記フランジと前記第３端部の端面との間に接着剤が塗布されて形成されている請求項２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記フランジが、前記第３端部の端面の全てを覆う状態に形成されている請求項１から３の何れか一項に記載の空気ばね。
【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。
この文献の技術にあっては、自動車などのサスペンションに用いられ互いに相対移動する上側ハウジングおよび下側ハウジングに対して、上側ハウジングの開口部にはダイヤフラムの上側端部が接続され、下側ハウジングの開口部にはダイヤフラムの下側端部が接続されている。
【０００３】
サスペンションが伸縮変形し、上側ハウジングに対して下側ハウジングが相対移動すると、ダイヤフラムは、自身の折り込み部の位置が変化し、下側ハウジングの表面に当接する面積を増減させつつ変形する。
【０００４】
ダイヤフラムは、下側ハウジングに対して例えばかしめリングによって固定されている。これによりダイヤフラムと下側ハウジングとの間には密閉状態が形成される。また、下側ハウジングに対してダイヤフラムの取付位置を極力維持することで、ダイヤフラムの内部に形成される空気室の圧力が一定に保たれ、空気ばねのばね特性が安定的に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３２０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車のサスペンション等に取り付けられた空気ばねが稼働する際には、空気室の圧力によってダイヤフラムが膨張しようとする。ダイヤフラムは夫々のハウジングに対して所定の位置に取り付けられるが、ダイヤフラムの両端部は上側ハウジングと下側ハウジングとの近接・離間方向に沿って互いに遠去かろうとする。よって、ダイヤフラムはハウジングに対して確実に取り付けられる必要がある。
【０００７】
ハウジングが樹脂材料で構成され、ダイヤフラムがかしめリングによって固定されている場合、ハウジングの開口部には、かしめ時の荷重が作用するとともに、かしめ作業が終了した後はダイヤフラムの接合状態を保持するための荷重が永続的に作用する。その結果、かしめリングの締結力が小さい場合や経年使用によって締結力が低下すると、ダイヤフラムがハウジングに対して滑り移動する恐れが生じる。
【０００８】
このような滑りが生じると、空気室の体積が変化して適切なばね特性が維持できなくなる。また、空気ばねの伸縮に際してダイヤフラムとハウジングとの相対移動が生じ、これが繰り返されると、樹脂製のハウジング表面が摩耗するなどして空気室の密閉状態が維持できなくなる恐れも生じる。
【０００９】
このような問題に鑑み、従来から空気ばねにおいては、ダイヤフラムの固定状態を安定的に維持し得る技術が求められている。
【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、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るダイヤフラムと、
前記第１端部が外挿接続される第３端部を有する樹脂製の第１部材と、
前記第１部材との相対距離が変化し、前記第２端部が接続される第４端部を有する第２部材と、
前記第１端部の外周面を前記第３端部に向けて押圧する第１リングと、
前記第１端部の内周面と前記第３端部の外周面との間に設けられ、前記第１端部と前記第３端部とで挟まれるリング本体および当該リング本体の端部から中心側に張り出すフランジを有する第２リングと、を備え、
前記フランジが、前記第３端部の端面のうち円周方向に沿った少なくとも一部の領域において前記第３端部の端面を径方向の全幅に亘って覆う状態に形成されている点にある。
【００１１】
（効果）
空気ばねが稼働しているとき、ダイヤフラムの内部には所定の圧力が生じている。この圧力によって、ダイヤフラムは第１部材と第２部材との近接離間方向に沿って移動する傾向がある。特に、ダイヤフラムの内部に折り込まれた第１端部には、ダイヤフラムの屈曲部に作用する圧力によって第２部材から遠ざかる方向の力が作用する。このとき、本構成であれば、ダイヤフラムの第１端部が押し付けられている第２リングのフランジが第１部材の第３端部の端面に確実に当接するから、ダイヤフラムの位置ずれを防止することができる。
【００１２】
また、フランジが第３端部の端面に当接する箇所では、径方向に沿って端面を完全に覆う状態に当接するから、第１部材が樹脂で形成されている場合でも、端面の変形を最小限にとどめることができ、空気ばねの耐久性を高めることができる。
【００１３】
（特徴構成）
本発明に係る空気ばねにあっては、前記第２リングが前記第１端部を介して前記第１リングからの押圧力を受けない状態でも、前記第２リングが前記第３端部から離脱するのを防止する補助固定部が前記第３端部と前記第２リングとの間に設けておくことができる。
【００１４】
（効果）
ダイヤフラムの第１端部は第１リングによって第２リングに押し付けられ、さらに第２リングが第１部材の第３端部に押し付けられることで、ダイヤフラムが第１部材に固定される。ただし、第１リングによる押圧固定が完了するまでは、第１部材と第２リングとの相対位置が変動し易い。相対位置が適正でないまま第１リングの押圧操作がされるとダイヤフラムの固定状態も不適切なものとなる。そこで、第３端部と第２リングとの間に補助固定部を設けることで、第１部材に対するダイヤフラムの固定が確実なものとなる。
【００１５】
（特徴構成）
本発明に係る空気ばねにあっては、前記補助固定部として、前記フランジと前記第３端部の端面との間に接着剤を塗布して形成したものであってもよい。
【００１６】
（効果）
第３端部に対して第２リングを取り付けるには、第２リングを第３端部の軸心に沿って移動させる。このとき、第３端部の端面に接着剤を塗布することで、接着剤が他に逃げることなく確実に両者に挟まれた状態となる。よって、第３端部に対する第２リングの固定が確実となり、その後の第１リングのかしめ作業が安定的に実施可能となる。この結果、第３端部に対してダイヤフラムを精度よく固定することができる。
【００１７】
また、ダイヤフラムが第１部材に固定され、空気ばねが稼働している状態では、ダイヤフラムに内圧が掛かると、第２リングのフランジは第１部材の端面に押し付けられる。よって、接着部が剥がれ難くなり、第１部材とダイヤフラムとの接合状態が良好に維持される。
【００１８】
さらに、接着剤が第１部材と第２リングとの間のシール効果を奏することが期待でき、空気ばねの気密性を良好に維持することができる。
【００１９】
（特徴構成）
本発明に係る空気ばねにあっては、前記フランジが、前記第３端部の端面の全てを覆う状態に形成されていてもよい。
【００２０】
（効果）
本構成であれば、第１部材が樹脂製であってもダイヤフラムの押し付け力は第２リングを介して第１部材の端面全体で負担される。よって、第１部材の耐久性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る空気ばねの構造を示す分解斜視図
【図２】第１実施形態に係る空気ばねの構造を示す一部断面斜視図
【図３】第２実施形態に係る空気ばねの構造を示す一部断面斜視図
【図４】第３実施形態に係る空気ばねの構造を示す一部断面斜視図
【図５】第４実施形態に係る空気ばねの構造を示す一部断面斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、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。
【００２３】
〔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および図２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。第１部材１および第２部材２は、金属製であるほか樹脂製であっても良い。本実施形態では樹脂である例を示した。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。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。
【００２４】
ダイヤフラムＤは、例えば図２に示す形状を有する。即ち、筒状本体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は筒状本体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。図２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。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。
【００２５】
（ダイヤフラムの取付構造）
ダイヤフラムＤの第１端部Ｅ１は、第１部材１の開口端部である第３端部Ｅ３に対して強固に取り付けられる必要がある。つまり、繰り返し動作に際して締結具合が緩むことがなく、適切な密閉状態が長期に亘って維持されるように接続する。そのため本実施形態では、ダイヤフラムＤの第１端部Ｅ１は図１および図２に示したように接続する。
【００２６】
接続はダイヤフラムＤの第１端部Ｅ１を第１部材１の第３端部Ｅ３に外挿させて行う。第１端部Ｅ１の先端は、ダイヤフラムＤの中心側に折り曲げられており、その内部に第１リングＲ１を包持している。第１リングＲ１は例えば金属材料で形成され、かしめ操作によって第１部材１の側に塑性変形しつつ縮径する。これにより、第１端部Ｅ１の締結力が維持される。
【００２７】
一方、第１端部Ｅ１の内周面と第３端部Ｅ３の外周面との間には第２リングＲ２を配置する。第２リングＲ２は、図１および図２に示すように、第１端部Ｅ１と第３端部Ｅ３とで挟まれるリング本体Ｒ２１と、リング本体Ｒ２１の端部からダイヤフラムＤの中心側に張り出すフランジＲ２２とを備えている。
【００２８】
リング本体Ｒ２１は、第１リングＲ１に対向する位置にあり、第１リングＲ１のかしめ作業に際してその反力受け部となる。よって、第１リングＲ１のかしめ力は、リング本体Ｒ２１のさらに内側にある第３端部Ｅ３には及ばないか所定の強さに軽減される。このため、第１部材１を樹脂材料で形成している場合でも、第３端部Ｅ３がかしめ力によってクリープ変形する等の不都合は生じず、ダイヤフラムＤの締結状態が長期に亘って維持される。
【００２９】
第２リングＲ２のフランジＲ２２は、第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１のうち円周方向に沿って少なくとも一部の領域に形成する。図１および図２では、円周方向に沿って四つのフランジＲ２２を設けた例を示す。
【００３０】
このフランジＲ２２は、例えば、ダイヤフラムＤの第１端部Ｅ１が第１部材１に対し、第１部材１と第２部材２との近接離間方向に沿って位置ずれするのを防止する。空気ばねが稼働しているとき、ダイヤフラムＤの内部には所定の圧力が生じている。この圧力によって、ダイヤフラムＤは自身の軸芯Ｘの方向に沿って移動する傾向がある。特に、ダイヤフラムＤの屈曲部には軸芯Ｘの方向に圧力が作用するため、ダイヤフラムＤの内部に折り込まれた第１端部Ｅ１は第２部材２から遠ざかる方向に移動し易くなる。このとき、本構成のようにフランジＲ２２を設けておけば、第１端部Ｅ１と一体化した第２リングＲ２のフランジＲ２２が第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１に当接し、ダイヤフラムＤの位置ずれを防止する。
【００３１】
さらに図２に示すように、ダイヤフラムＤのフランジＲ２２は、第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１を径方向の全幅に亘って覆う状態に形成されていると好都合である。
【００３２】
本構成であれば、フランジＲ２２が当接する端面Ｅ３１の面積が径方向については最大となる。よって、端面Ｅ３１に対する係合状態が確実なものとなる。また、フランジＲ２２から作用する荷重に対し、当該端面Ｅ３１が負担する単位面積当たりの荷重が小さくなるから、第１部材１が例えば樹脂で形成されている場合でも、端面Ｅ３１の変形を最小限にとどめることができ、空気ばねの耐久性が向上する。
【００３３】
尚、リング本体Ｒ２１からフランジＲ２２を張り出し形成しておくことで、リング本体Ｒ２１との組み合わせ形状による効果として第２リングＲ２の剛性が高まる。そのため、第１リングＲ１のかしめ力に対する耐力が向上する。よって、第１部材１が樹脂材料で構成されている場合でも、第１部材１が変形する恐れが大幅に低減される。また、第２リングＲ２の剛性が高まる結果、第２リングＲ２の部材厚みを減らすことも可能となる。この場合には、第２リングＲ２が軽量化され、材料費等のコスト低減を図ることができる。
【００３４】
（補助固定部）
ダイヤフラムＤの第１端部Ｅ１が第１リングＲ１によって第２リングＲ２に押し付けられ、さらに第２リングＲ２が第１部材１の第３端部Ｅ３に押し付けられることで、ダイヤフラムＤが第１部材１に固定される。ただし、第１リングＲ１による押圧固定が完了するまでは、第１部材１と第２リングＲ２との相対位置が変動し易い。相対位置が適正でないまま第１リングＲ１がかしめ操作されるとダイヤフラムＤの固定状態が不適切なものとなる。
【００３５】
第１部材１の第３端部Ｅ３と第２リングＲ２との間には、図１および図２に示すように、空気室Ｋの密閉性を担保するシール用のＯリング３が設けられている。Ｏリング３は、第３端部Ｅ３の外周面に形成した溝部Ｅ３２に取り付けられている。このＯリング３は弾性を有するから、第３端部Ｅ３に対する第２リングＲ２の位置固定の効果がある程度は期待できる。しかし、第１リングＲ１のかしめ作業によって第２リングＲ２が縮径する場合には、当該かしめ作業の完了時に第１リングＲ１の固定が完了するから、Ｏリング３だけによる位置保持効果は十分ではない。
【００３６】
そこで、第１端部Ｅ１および第２リングＲ２が、第３端部Ｅ３に確実に固定されるために、図１に示すように、第２リングＲ２と第３端部Ｅ３との間に補助固定部４を設けておくとよい。
【００３７】
この補助固定部４としては、例えば、フランジＲ２２と第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１との間に接着剤を塗布した接着部４１を形成することができる。接着剤の種類は任意である。
【００３８】
第３端部Ｅ３に対して第２リングＲ２を取り付けるには、第２リングＲ２と第３端部Ｅ３とを芯合わせし、第２リングＲ２を軸芯Ｘに沿って移動させる。このとき、第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１に接着剤を塗布しておく。こうすることで、接着剤が他に逃げることがなく、フランジＲ２２の裏面と第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１とで確実に挟まれる状態となる。よって、第２リングＲ２が第１リングＲ１からの押圧力を受ける前の状態でも、第２リングＲ２が第３端部Ｅ３に対して位置ずれするのを防止することができる。その結果、その後の第１リングＲ１のかしめ作業が安定的に実施可能となり、第３端部Ｅ３に対するダイヤフラムＤの固定作業の精度が高まる。
【００３９】
ダイヤフラムＤが第１部材１に固定され、空気ばねが稼働している状態では、空気室Ｋの内圧によって第２リングＲ２のフランジＲ２２は第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１に強く押し付けられる。よって、接着部４１が損傷し難くなり、第１部材１とダイヤフラムＤとの接合状態が良好に維持される。
【００４０】
さらに、接着剤による第１部材１と第２リングＲ２との間のシール効果が期待でき、空気ばねの気密性を良好に維持することができる。
【００４１】
図１および図２では、当該第２リングＲ２を用いたダイヤフラムＤの接続構造を第１部材１に適用した例を示した。しかし、このような構造は、ダイヤフラムＤを第２部材２に接続する際にも適用可能である。
【００４２】
〔第２実施形態〕
第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１に対するフランジＲ２２の当接態様は、図３に示すように、端面Ｅ３１の全ての領域をフランジＲ２２が覆うものであってもよい。つまり、フランジＲ２２を環状に且つ径方向に所定の幅を備えた構成とし、第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１を全周に亘って完全に覆うものとする。
【００４３】
本構成であれば、第１部材１が仮に樹脂材料で形成されていても、ダイヤフラムＤの押し付け力は第２リングＲ２のフランジＲ２２を介して第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１の全体で負担される。よって、当該端面Ｅ３１が損傷し難くなって第１部材１の耐久性が向上する。また、端面Ｅ３１に接着剤を塗布する場合には、接着面積を増やせる結果、端面Ｅ３１とフランジＲ２２との接着強度や両者間のシール効果がさらに高まることとなる。
【００４４】
〔第３実施形態〕
第３端部Ｅ３に対する第２リングＲ２の補助固定部４としては、フランジＲ２２および第３端部Ｅ３の少なくとも何れか一方に爪部５を備え、フランジＲ２２および第３端部Ｅ３のうち当該爪部５に対応する位置に係合部６を形成してもよい。
【００４５】
図４は、フランジＲ２２に爪部５を設けた例である。例えばフランジＲ２２の内縁部から第３端部Ｅ３の奥部に延出する爪部５を形成する。爪部５の先端は径方向外側に曲げておく。この場合、第１部材１の内面の凸部を係合部６とし、ここに爪部５を係合させておくと良い。
【００４６】
爪部５は、図４に示したように複数個所に設けるものの他、例えば、フランジＲ２２が全周に亘って形成されているような場合には、フランジＲ２２の内縁の全ての領域に設けても良い。また、図示は省略するが、爪部５の形状に対応した凹部を第１部材１の内面に形成しておいても良い。
【００４７】
本構成であれば、第２リングＲ２を第３端部Ｅ３に軸芯Ｘの方向に沿って押し付けるだけで爪部５を係合部６に係合させることができ、第２リングＲ２の仮固定が極めて容易となる。よって、第１部材１に対するダイヤフラムＤ取り付け作業が極めて効率化される。
【００４８】
〔第４実施形態〕
図５に示したように、爪部５は第３端部Ｅ３の側に設けることもできる。即ち、第３端部Ｅ３の内面の複数個所から、軸芯Ｘに沿って爪部５を突出形成しておく。爪部５の先端は径方向外方に係止できるようにしておき、第２リングＲ２のフランジＲ２２の上面に係合させる。第１部材１が樹脂製である場合、このような爪部５は第１部材１に一体形成しておくことができる。また、第１部材１とは別に構成した爪部５を第１部材１に取り付けるものであっても良い。
【００４９】
フランジＲ２２が全周に亘って形成されている場合には、第２リングＲ２の回転位相は何れであっても爪部５の係止が容易となる。勿論、図４に示したように、フランジＲ２２を周方向に沿って部分的に設けた場合には、当該フランジＲ２２の位置に合わせて爪部５を設けておくとよい。
【００５０】
尚、第１リングＲ１のかしめ作業に際して第２リングＲ２の内径が縮小する場合がある。よって、縮小したフランジＲ２２の縁部で爪部５を過度に曲げないために、フランジＲ２２の内径と第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１の内径とは同じか、第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１の内径を僅かに小さく形成しておくのが好ましい。
【００５１】
また、フランジＲ２２によって第３端部Ｅ３の端面Ｅ３１を全て覆う場合には、フランジＲ２２の内径を端面Ｅ３１の内径よりも小さく形成するとともに、爪部５がフランジＲ２２の内縁に干渉しないように第３端部Ｅ３の内面から中心側に偏位した状態に形成しておくと良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る空気ばねは、筒状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第１部材あるいは第２部材に対して締結リングと当該締結リングの反力を受ける他のリングとを用いて接続するものに広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１      第１部材
２      第２部材
４      補助固定部
Ｄ      ダイヤフラム
Ｄ１    筒状本体
Ｅ１    第１端部
Ｅ２    第２端部
Ｅ３    第３端部
Ｅ３１  端面
Ｈ１    第１開口
Ｈ２    第２開口
Ｒ１    第１リング
Ｒ２    第２リング
Ｒ２１  リング本体
Ｒ２２  フランジ
【図１】
2018119602.tif 000003
【図２】
2018119602.tif 000004
【図３】
2018119602.tif 000005
【図４】
2018119602.tif 000006
【図５】
2018119602.tif 000007