(57)【要約】  本発明は、車両のサスペンション用の空気ばねであって、可変式空気室を画定し、ベローズ・チューブを形成しながらローリング用ピストンの外周面に沿って部分的にローリングできるようになっているローリング・ベローズ、ならびに、前記ローリングベローズの外周面を案内または支持するようになっている円筒形のベローズ・ガイドを有している、空気ばねであり、前記ローリング用ピストンに前記ローリング・ベローズの第一端部が取り付けられ、空気ばねの縦軸の向きで見て前記空気室の前記ローリング用ピストンとは反対側を画定する空気ばねの縁要素に前記ローリング・ベローズの第二端部が取り付けられている、空気ばねに関する。ベローズ・ガイドはテレスコピック式に長さを可変であるように構成され、そのために互いに共軸で配置される少なくとも二つのガイド要素から成っており、その内の少なくともいずれか一つが、他方のガイド要素またはその他の各ガイド要素に対して空気ばねの縦軸の向きに変位可能であること、また空気ばねがリバウンド状態にあるときにベローズ・チューブ付近に位置するローリング・ベローズ部分を支持しているガイド要素が、前記縁要素に向かってそのすぐ次に位置しているガイド要素の外周面を包囲して、このガイド要素により案内される。
2010506101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気ばね、特に車両のサスペンション用の空気ばねであって、可変式空気室（１０）を画定し、ベローズ・チューブ（２ａ）を形成しながらローリング用ピストン（１）の外周面に沿って部分的にローリングできるようになっているローリング・ベローズ（２）、ならびに、前記ローリングベローズ（２）の外周面を案内または支持するようになっている実質的に円筒形のベローズ・ガイド（３）を有している、空気ばねであり、前記ローリング用ピストン（１）に前記ローリング・ベローズ（２）の第一端部が取り付けられており、空気ばねの縦軸（５）の向きで見て前記空気室（１０）の前記ローリング用ピストン（１）とは反対側を画定する空気ばねの縁要素（６）に前記ローリング・ベローズ（２）の第二端部が取り付けられている、空気ばねにおいて、
前記ベローズ・ガイド（３）がテレスコピック式に長さを可変であるように構成されており、またそのために互いに共軸で配置される少なくとも二つのガイド要素（３ａ，３ｂ）から成っており、その内の少なくともいずれか一つが、他方のガイド要素またはその他の各ガイド要素に対して空気ばねの前記縦軸（５）の向きに変位可能であること、
またその際、空気ばねがリバウンド状態にあるときに前記ベローズ・チューブ付近に位置するローリング・ベローズ部分を支持している前記ガイド要素（３ｂ）が、前記縁要素（９）に向かってそのすぐ次に位置しているガイド要素（３ａ）の外周面を包囲して、当該ガイド要素（３ａ）により案内されていることを特徴とする、空気ばね。
【請求項２】
ストッパまたは空気ばねの末端要素（１ａ）との衝突により引き起こされる一つのガイド要素（３ｂ）の変位が、前記ローリング・ベローズ（２）がこのガイド要素（３ｂ）の内壁とそれ以上接触しなくなった後に初めて行われるように、レイアウトされてい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】
前記ガイド要素（３ａ，３ｂ）それぞれまたはその内の少なくともいずれか一つを、前記ベローズ・ガイド（３）の最大長さをもたらす位置に変位させようとする、少なくとも一つのエネルギ蓄積要素（４）が備えられていることを特徴とする、空気ばね。
【請求項４】
前記エネルギ蓄積要素（４）が、一端が空気ばねの一方の末端要素（１ａ）に、他端がこの空気ばね末端要素（１）に向かって変位可能なガイド要素（３ｂ）に接続されている、特に波形ベローズの形状に構成された保護要素により形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記変位可能なガイド要素（３ｂ）と空気ばねの末端要素（１）との衝突を減衰するようになっている、特にエラストマ材料の内部に構成される減衰要素が備えられていることを特徴とする、請求項１〜４のいず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、可変空気室を限定する、ベローズ・チューブを形成しながらローリング用ピストンの外周面に沿って部分的にローリングできるようになっている、ローリング用ピストンに第一端部が取り付けられ、空気ばねの縦軸の向きで見て空気室のローリング用ピストンとは反対側を限定している空気ばねの縁要素に第二端部が取り付けられているローリング・ベローズ、ならびに、ローリング・ベローズの外周面を案内または支持するようになっている実質的に円筒形のベローズ・ガイドを有している、特に車両のサスペンション用の空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の従来技術については、特許文献１のほかにも、そのようなベローズ・ガイド付き空気ばねを開示している例えば特許文献２を参照されたい。そこでは、可変空気室を限定する、ローリング用ピストンまたはその類の外周面に沿って部分的にローリングできるようになっているローリング・ベローズを支持または案内するために、その外周面をほぼ包囲するようになっているいわゆるベローズ・ガイド要素によって、そのようなガイドが存在しない場合と比べローリング・ベローズをより一層薄肉でしなやかな仕様に実施することができる。有利なことにもより薄肉でしなやかなベローズを有する空気ばねは、応答挙動に一段と優れる点で際立っているが、それによりこれが車両の足回りに導入される場合は乗り心地および音響面でプラスの効果がもたらされることになる。
【０００３】
しかしながら単純かつ剛直なベローズ・ガイドを使用する場合は、空気ばねが最大バンプ状態においても少なくともベローズ・ガイドの全長と等しいある程度の最低長を持つという結果を招くことになる。その結果、取付け空間に望まざる制約を来たすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＤＥ４３２７９０９Ｃ２
【特許文献２】ＤＥ１９９１５９５８Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の問題に関する解決策を提示することを課題として成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決策は、請求項１の前段部分に記載の空気ばねを対象として、ベローズ・ガイドがテレスコピック式に長さを可変であるように構成され、またそのために互いに対して共軸で配置される少なくとも二つのガイド要素から成っており、その内の少なくともいずれか一つが、他方の要素またはその他の各要素に対して空気ばねの縦軸の向きに変位可能であること、またその際には、空気ばねがリバウンド状態にあるときにベローズ・チューブ付近に位置するローリング・ベローズ部分を支持しているガイド要素が、上述の縁要素に向かってそのすぐ次に位置しているガイド要素の外周面を包囲して、これにより案内されることを特徴としている。有利な構成形態および展開構成例は、従属請求項の内容となっている。
【０００７】
以上のようにここに提案されるのは、長さ可変式に構成され、またそのために空気ばねの縦軸の向きに互いに対して変位可能な複数のガイド要素から成る、いわゆるテレスコピック式のベローズ・ガイドである。それによりベローズ・ガイドの長さを、少なくとも実質的に空気ばねのその時々のバンプ状態のために必要とされる分だけとする、すなわち、実質的に空気ばねのその時々のバンプ状態において、ローリング・ベローズがベローズ・チューブのところまで延びる分だけとすることができる。それにより、空気ばねが最大バンプ状態にあるときにベローズ・チューブの位置から遥かに突出した領域に達するベローズ・ガイドにより要求されるような有効取付け空間を、一切不要としている。またその際に本発明にしたがった空気ばねのレイアウトは、空気ばねが少なくとも部分的にバンプされた状態にあるときには最早不要となるベローズ・ガイドのガイド要素が、何らかのストッパまたは空気ばねのいわゆる末端要素と衝突することによって、適切に変位される、すなわちローリング・ベローズの変位不能な部分に向かって自動的に押し付けられるように行われたものであるとよい。またその際にはこのガイド要素またはいずれか別のガイド要素の変位によりローリング・ベローズに摩擦が加わらないことを保証するために、本発明にしたがった空気ばねのレイアウトは、ストッパまたは空気ばねの末端要素との衝突により引き起こされるガイト要素の変位が、ローリング・ベローズがこのガイド要素の内壁とそれ以上接触しなくなった後に初めて、すなわちローリング・ベローズのベローズ・チューブが、このときにはそれに応じて、冒頭に記した、空気ばねの縦軸の向きで見て空気室のローリング用ピスントとは反対側を限定している空気ばねの縁要素に向かって既にローリングした状態にあるときに、行われるようにしたものであることが好ましい。換言すれば、好適にはベローズ・チューブが、ガイド要素の変位に先立ってローリングされて。このガイド要素から完全に離れた状態となるように、個々のベローズ・ガイド要素の配置方式が選択されるべきであるが、なぜならさもなければベローズの外面と、このガイド要素の内面間の摩擦下で、高摩耗の原因となる相対運動が発生しかねないからである。
【０００８】
ここで冒頭に掲げた特許文献１を手短に参照すると、そこにはローリング・ベローズを包囲している、テレスコピック式に変位可能であるように配置された複数の中空シリンダを有する空気ばねが示されている。しかしながらこの従来技術においては、ローリング・ベローズの外周面が本発明とは異なりこれらの中空シリンダの内壁と接触しないことから、これらは断じて本発明の趣意に即したベローズ・ガイドではない。逆にこの従来技術において、仮にローリング・ベローズが上述の中空シリンダの内壁と接触するとしたところで、そこでは空気ばねがリバウンド状態にあるときにベローズ・チューブの高さのところに位置する中空シリンダが、本発明とは異なり上述の縁要素に向かってそのすぐ次に位置する中空シリンダの内周側に配置されるために、そのような中空シリンダの変位の都度、ローリング・ベローズに極端な摩擦が加わることになるだけである。
【０００９】
本発明の有利な展開構成例の趣意に沿って、それぞれの、または少なくともいずれか一つのベローズ・ガイド要素を、ベローズ・ガイドの最大長さをもたらす位置に変位させようとする、少なくとも一つのエネルギ蓄積要素が備えられるとよい。そのようなエネルギ蓄積要素は、ベローズ・ガイドに、設計上可能である限り、常にその最適長さないしは設計上可能な最大長さを持たせるようにする、すなわち空気ばねの状態を問わずにベローズ・ガイドが常時効力を発揮できるようにする、一つのばね要素であるか、または少なくともそのようなばね要素のように作用するようになっている。あるいはその代わりに、ベローズ・ガイドが重力の影響下だけでその時々に可能な最大長さをとることができるようにしてもよいが、しかしながら重力の影響下だけだと、例えば汚れにより引き起こされるそれぞれのベローズ・ガイド要素間の微小な摩擦抵抗によって、一つまたは複数のガイド要素の変位が妨げられてしまうことにもなりかねない。個々のベローズ・ガイド要素にベローズ・ガイドの最大長さをもたらす位置を取らせるようにするエネルギ蓄積要素ないしはばね要素により、この問題に対処することが可能となり、それにより一つまたは複数のガイド要素に常に所望の位置を取らせるようにすることができる。
【００１０】
例えば引張コイルばねまたは圧縮コイルばねとして構成されるとよい一つまたは複数のエネルギ蓄積要素は、空気ばねのローリング・ベローズが外周面に沿ってローリングするようになっているローリング用ピストンの下端部であるとよい、ここでは空気ばねの固定式のいわゆる末端要素と、ベローズ・ガイドのいずれか一つの、ないしは可動式のガイド要素との間に挟持されるとよい。しかしこのエネルギ蓄積要素は、機能を有利に統合する趣意で、一方の端部が空気ばねの一方の末端要素に、他方の端部がこの空気ばね末端要素に向かって変位可能なガイド要素に接続されている、特にそれぞれのベローズ・ガイド要素の内部空間またはそれぞれのベローズ・ガイト要素間の空間を汚染から保護するようになっている、特にベローズの形状に構成された一つの保護要素により形成されるようにしてもよい。
【００１１】
さらに別の有利な展開構成例の趣意に沿って、空気ばねには、変位可能なガイド要素の空気ばねのこの末端要素またはいずれか一方の末端要素との衝突を減衰するようになっている、特に一つのエラストマ材料の内部に構成される減衰要素が備えられるとよい。この減衰要素は例えば上述のベローズ型保護要素の内部に機能上および／または設計上組み込まれたものであるとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にしたがった空気ばねを、一部を切り取ってその主要構成部品だけとともに示した図である。
【図２】本発明にしたがった空気ばねを、一部を切り取ってその主要構成部品だけとともに示した図である。
【図３】本発明にしたがった空気ばねを、一部を切り取ってその主要構成部品だけとともに示した図である。
【図４】図１〜３に示されない細部、すなわち保護要素としても機能する、それに加えてさらにエネルギ蓄積要素としてベローズ・ガイドの変位にも利用されるベローズも、また上述の減衰要素も示した半断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、あくまでも原理が示されるに過ぎない実施例に基づき、本発明をさらに説明する。
符号１により自動車のサスペンション用の空気ばねのローリング用ピストンが示されているが、その図中下側の端部は、ここでは空気ばねの（下側の）末端要素１ａと呼ばれる皿状の突出部を有している。ほかにもローリング用ピストン１のこの下端部は、図示されない方法により車両車輪の図示されない車輪案内要素に、間接的にまたは直接接続されている。
【００１４】
ローリング用ピストン１の外周面に沿って、三つの図１〜３を見比べるとたちどころに明らかになるように、ローリング・ベローズ２は通例通りに部分的にローリングできるようになっている。その際にローリング・ベローズ２は（通例通りに）その第一端部によりローリング用ピストン１のここでは上側の自由な端部に取り付けられ、さらにその他方の端部により、空気ばねの縦軸５の向きで見て空気ばねのローリング用ピストン１とは反対側を限定している空気ばねの上側の縁要素９に取り付けられている。
【００１５】
それ以外にもこの可変空気室１０は、いわゆるベローズ・チューブ２ａをここでは下向きに形成するようになっているローリング・ベローズ２によっても限定されている。
空気ばねの上述の上側の縁要素９は、図示されない方法により最終的に（すなわち間接的に、場合によっては直接的にも）同様に図示されない自動車の車体に取り付けられている。それ以外にもこの上側の縁要素９には、スリーブ状のベローズ・ガイド要素３ａ（ガイド要素３ａとも呼ばれる）が取り付けられており、ローリング・ベローズ２はその上側の周縁部によりこのガイド要素３ａと縁要素９との間に挟持されている。内面によりローリング・ベローズ２の一部を案内ないしは支持するようになっている、この上述の第一スリーブ状のガイド要素３ａのほかにも、さらにもう一つの（ここでは第二の）スリーブ状のベローズ・ガイド要素３ｂ（ガイド要素３ｂとも呼ばれる）が備えられているが、この第二ガイド要素３ｂは、第一ガイド要素３ａよりも極僅かだけ大径であり、第一ガイド要素３ａを部分的に包囲することによって、第一ガイド要素３ａにより、ないしはその外周面に沿って、両方のベローズ・ガイド要素３ａ，３ｂならびにローリング用ピストン１の円筒軸と等しい空気ばねの縦軸５の向きに第一ガイド要素３ａに対して変位可能であるようにガイドされるようになっている。
【００１６】
空気ばねが完全に（図１）または部分的に（図２）リバウンドされた状態にあるときには、ガイド要素３ｂが内側のガイド要素３ａに対して可能な限り下向きに、すなわちローリング用ピストン１の下端部に向かって変位されているために、これらの両ガイド要素３ａ，３ｂにより、ローリング・ベローズ２のための、ないしはその外周面のための、比較的長いいわゆるベローズ・ガイド３が形成されるようになっている。しかしながら空気ばねが図３に示されるように完全にバンプされた状態にあるときには、外側のベローズ・ガイド要素３ｂが内側のベローズ・ガイド要素３ａに対して（図の）上側に向かって変位されることによって、図１，２に示されるような長さを有する剛直なベローズ・ガイドが備えられた公知である従来技術に対して、図から明らかであるようにこのベローズ・ガイドがテレスコピック式に構成されることにより、取付け空間面でかなりの利益を達成することができる。ベローズ・ガイド要素３ｂのこれに当該する変位は、そこでは、ガイド要素３ｂの下側の（自由な）周縁部が末端要素１ａの上に載置されることによって空気ばねが相応に大きくバンプされた状態にあるときに行われるようになっている。そこではこの衝突の際の減衰のために、末端要素１ａに、図４だけにしか示されていない、エラストマ材料の内部に構成される減衰要素１１が備えられている。
【００１７】
図３に示される位置の状態から出発して、変位可能な外側のガイド要素３ｂが空気ばねのリバウンドによりどのような状況下においても再び図１，２に示される位置に確実に達するようにするために、図４だけにしか示されていない、ベローズ・ガイド３の最大長さをもたらす位置にベローズ・ガイド要素３ｂを変位させようとするエネルギ蓄積要素４ａが備えられる。このエネルギ蓄積要素４ａは、機能を有利に統合する趣意で、具体的には概ね直列に接続される二つのベローズ４ａ，４ｂの形状に構成された、空気ばねの円筒壁部分を包囲する、またそれによりそれぞれのベローズ・ガイド要素３ａ，３ｂの内部空間ないしはそれぞれのベローズ・ガイド要素３ａ，３ｂ間の空間を汚染から保護するようになっている保護要素４の構成部品となっている。そこではこの保護要素４が、その（図中）上側の端部により（上側の）縁要素９に、（図中）下側の端部により（下側の）末端要素１ａに取り付けられている。上側のベローズ４ａから下側のベローズ４ｂへの移行領域において、この保護要素４、そこでは特に上側のベローズ４ａの下端部は、ベローズ・ガイド要素３ｂに取り付けられている。ここでは上側のベローズ４ａを、そのラバー壁が比較的厚肉であることにより比較的剛直な仕様とすることで、このベローズ４ａが、ガイド要素３ｂを図（図４）の下側に向かって押しやろうとするエネルギ蓄積要素（同じく符号４ａ）として作用できるようにしている。これに対して保護要素４の下側のベローズ４ｂについては、これを比較的軟質な仕様とすることで、バンプ工程の際にガイド要素３ｂが末端要素１ａに載置されることなく、このガイド要素３ｂがバンプ工程の際に圧縮されるベローズ４ｂにより押しやられたり、変位されたりしないようにしている。
【符号の説明】
【００１８】
１  ローリング用ピストン
１ａ  末端要素
２  ローリング・ベローズ
２ａ  ベローズ・チューブ
３  ベローズ・ガイド
３ａ  ベローズ・ガイド要素
３ｂ  ベローズ・ガイド要素
４  ベローズ
４ａ  上側ベローズ
４ｂ  下側ベローズ
５  縦軸
９  縁要素
１０  空気室
１１  減衰要素
【図１】
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【図２−３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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