(57)【要約】【課題】既存の空気ばねを使用し、それに対して極く簡単かつ経済的手段を付加するだけで、上下方向のばね定数を任意に可変とし、複数のばね特性を持つ空気ばねを提供できるようにする。【解決手段】筒状ゴム膜１とそれの転動を案内するピストン４との間に、その周壁部外面５ａの弾性変形軸方向ａ−ｂのテーパー角度θが異なる複数種のピストンキャップ５がピストン４に対して上方から嵌合離脱可能に設けられており、それら複数種のピストンキャップ５の選択使用及び嵌合離脱によって、空気ばね１０の上下方向のばね定数を変更可能としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ゴム膜の上部大径ビード部側に上面板が気密接合されているとともに、下部小径ビード部側に前記ゴム膜の弾性変形時にそのゴム膜を転動案内する周面を有するピストンが気密接合されている空気ばねのばね特性変更方法であって、
前記ピストンとゴム膜との間には、ピストンに対して上方から嵌合離脱可能なピストンキャップが設けられており、このピストンキャップの周壁部外面のテーパー角度を調整することによって、空気ばねの上下方向のばね定数を変更可能としていることを特徴とする空気ばねのばね特性変更方法。
【請求項２】
前記ピストンキャップとして、弾性材料もしくは軟質樹脂から作製されたものを使用する請求項１に記載の空気ばねのばね特性変更方法。
【請求項３】
筒状ゴム膜と、このゴム膜の上部大径ビード部側に気密接合されている上面板と、前記ゴム膜の下部小径ビード部側に気密接合されてゴム膜の弾性変形時にそのゴム膜を転動案内する周面を有するピストンとを備えてなる空気ばねであって、
前記ピストンとゴム膜との間には、その周壁部外面の弾性変形軸方向のテーパー角度が異なる複数種のピストンキャップがピストンに対して上方から嵌合離脱可能に設けられており、それら複数種のピストンキャップの選択使用により、空気ばねの上下方向のばね定数を変更可能に構成していることを特徴とする空気ばね。
【請求項４】
前記複数種のピストンキャップには、周壁部外面が弾性変形軸方向の下方ほど漸次大径となるような正テーパー角度に設定されたものと、弾性変形軸方向の下方ほど漸次小径となるような逆テーパー角度に設定されたものとの少なくとも二種が含まれている請求項３に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記ピストンキャップは、弾性材料もしくは軟質樹脂から作製されている請求項３または４に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の車体懸架ばねとして用いられる空気ばねの上下方向のばね定数の調整により、そのばね特性を変更する方法に関し、詳しくは、ゴムとすだれ織り繊維等の補強コードから変形自在に形成されるゴム膜内に圧縮空気を封入し、その空気圧と有効面積との積に等しい荷重を支え、空気の圧縮性を利用してばね作用を行うように構成されているスリーブ型空気ばねのばね特性変更方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来一般的なスリーブ型空気ばねは、図６に示すように、内層ゴムと外層ゴム及びそれら内外層ゴム間に挟在されたすだれ織り繊維等からなる複数層の補強コードから構成された筒状ゴム膜１と、この筒状ゴム膜１の大径ビード部１Ａを巻き込むように形成されたカーリング部２Ａを介してゴム膜１に気密接合されたプレート状の上面板２と、前記筒状ゴム膜１の小径ビード部１Ｂを締付け金具３との間に挟持固定して小径ビード部１Ｂ側に気密接合され、前記ゴム膜１の弾性変形時にそのゴム膜１の下方部分を転動案内する周面４ａを有するピストン４とを備えて構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「自動車規格  トラック・バス用空気ばね」  社団法人  自動車技術会発行、昭和６２年３月２６日制定、ＪＡＳＯ  Ｃ  ６１３−８７、ｐ１〜８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的なスリーブ型空気ばねにおけるばね特性である上下方向の動ばね定数は、ゴム膜１内部の圧力、内容積、有効面積及び封入空気のポリトロープ指数などに関係するものであり、ゴム膜１の弾性変位と共に変化する有効面積をコントロールすることによって容易に任意のばね定数が得られることは周知である。
【０００５】
しかしながら、有効面積のコントロールにより上下方向のばね定数を変更するにあたって、従来の空気ばねにおいては、ゴム膜の大きさ（特に、膜長）を変えるとか、ピストンの大きさや形状を変えるといったように、非常に大掛かりな構造改造が必要となり、ユーザー等の要求に対応して種々の上下方向ばね定数を持つ空気ばねを提供可能とするには、構造及び仕様の異なる複数種類の空気ばねを予め製作準備しておかなければならないといったように、メーカーサイドでの経済的負担が非常に大きく、そのことが製品価格にも反映してユーザーコストの上昇につながるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、既存の空気ばねを使用し、それに対して極く簡単かつ経済的手段を付加するだけで、上下方向のばね定数を任意に可変とすることができる空気ばねのばね特性変更方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る空気ばねのばね特性変更方法は、筒状ゴム膜の上部大径ビード部側に上面板が気密接合されているとともに、下部小径ビード部側に前記ゴム膜の弾性変形時にそのゴム膜を転動案内する周面を有するピストンが気密接合されている空気ばねのばね特性変更方法であって、前記ピストンとゴム膜との間には、ピストンに対して上方から嵌合離脱可能なピストンキャップが設けられており、このピストンキャップの周壁部外面のテーパー角度を調整することによって、空気ばねの上下方向のばね定数を変更可能としていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記と同一の目的を達成するために、本発明の請求項３に係る空気ばねは、筒状ゴム膜と、このゴム膜の上部大径ビード部側に気密接合されている上面板と、前記ゴム膜の下部小径ビード部側に気密接合されてゴム膜の弾性変形時にそのゴム膜を転動案内する周面を有するピストンとを備えてなる空気ばねであって前記ピストンとゴム膜との間には、その周壁部外面の弾性変形軸方向のテーパー角度が異なる複数種のピストンキャップがピストンに対して上方から嵌合離脱可能に設けられており、それら複数種のピストンキャップの選択使用により、空気ばねの上下方向のばね定数を変更可能に構成していることを特徴とするものである。
【０００９】
上記したような特徴を有する請求項１及び３の本発明によれば、ピストンに対してピストンキャップを嵌合するか、もしくは、嵌合しない（離脱する）かの選択及び嵌合使用するピストンキャップを複数種の中から選択することにより、既存の空気ばねはそのまま使用しながらも、ゴム膜が弾性変形する時にそれを転動案内するピストン周面の弾性変形軸方向のテーパー角度を複数段に調整して空気ばねの上下方向のばね定数、つまりは、ばね特性を任意に変更することが可能である。したがって、ユーザー等が要求する種々の上下方向ばね定数を持つ空気ばねを提供するにあたって、構造及び仕様の異なる複数種類の空気ばねを予め製作準備する必要がなく、同一仕様の空気ばねとピストンキャップという構造簡単かつ製作コストの低い部材とを準備しておくだけでよく、メーカーサイドでの経済的負担の著しい軽減、及び、それに伴う製品価格の低下によってユーザーコストの低減を図りながら、複数のばね特性を持つ空気ばねを提供することが可能である。
【００１０】
本発明におけるピストンキャップとしては、空気ばねのばね特性を変更するための有効面積のコントロール機能だけでなく、特性の変更にかかわらず、良好な振動吸収機能を確保させることを考えれば、ゴム等の弾性材料もしくは軟質樹脂から作製されていることが望ましい。
【００１１】
また、本発明における複数種のピストンキャップとして、周壁部外面が弾性変形軸方向の下方ほど漸次大径となるような正テーパー角度に設定されたものと、弾性変形軸方向の下方ほど漸次小径となるような逆テーパー角度に設定されたものとの少なくとも二種を含ませておくことにより、ピストンキャップの選択使用に伴う上下方向のばね定数の変更範囲を大きくとることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係るスリーブ型空気ばねの縦断面図であり、このスリーブ型空気ばね１０では、ピストン４と筒状ゴム膜１の小径ビード部１Ｂを含む下側部との間に、図２に示すように、ピストン４に対して上方から嵌合離脱可能なピストンキャップ５が介在されたものであり、その他の構成は、図６で説明した一般的な空気ばねと同一であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。
【００１３】
前記ピストンキャップ５には、その周壁部外面５ａが空気ばねの弾性変形軸方向ａ−ｂの下方ほど漸次小径となるような逆テーパー角度−θに設定された図３に示す第１ピストンキャップ５Ｂと、前記弾性変形軸方向ａ−ｂの下方ほど漸次大径となるような正テーパー角度＋θに設定された図４に示す第２ピストンキャップ５Ａとの二種を含めて、テーパー角度−θ、＋θの異なる複数種のピストンキャップ５が製作準備されている。なお、ピストンキャップ５は、ゴム等の弾性材料もしくは軟質樹脂から作製されている。
【００１４】
そして、前記ピストンキャップ５をピストン４に対して嵌合するか、もしくは、嵌合しないかの選択並びに嵌合使用するピストンキャップ５を前述した複数種のキャップ５Ａ，５Ｂ，…の中から選択することにより、図１に示した構造の空気ばね１０は共用しながらも、ゴム膜１の有効面積をコントロールして空気ばね１０の上下方向のばね定数を変更し複数のばね特性を持つ空気ばねを提供することが可能である。
【００１５】
一般に、スリーブ型空気ばね１０においては、ゴム膜１内部の有効面積Ａが弾性変位ｘと共に変化するものであるから、ゴム膜１の内圧Ｐと有効面積Ａは共に変数として扱われる。したがって、有効面積Ａの割合ｄＡ／ｄｘをコントロールすることにより、任意のばね特性が得られることは周知であり、実際には、有効面積Ａの変化率を作図によって求めるが、上下方向のばね定数Ｋは次式（１）によっても求めることができる。なお、式（１）において、Ｖは内容積、γは封入空気のポリトロープ指数である。
【００１６】
〔｛γ×（Ｐ＋１）×Ａ２｝／Ｖ〕＋（ｄＡ／ｄｘ）×Ｐ    ・・・（１）
【００１７】
上記式（１）を用いて、図４に示す正テーパー角度＋θを持つ第１ピストンキャップ５Ａをピストン４に嵌合使用した空気ばねの場合、図３に示す逆テーパー角度−θを持つ第２ピストンキャップ５Ｂをピストン４に嵌合使用した空気ばねの場合、および、それら第１，第２ピストンキャップ５Ａ，５Ｂを嵌合使用しない（非嵌合）空気ばねの場合それぞれの上下方向ばね定数Ｋを求め、それら各空気ばねのばね特性を比較してみると、図５に示すような結果が得られた。
【００１８】
以上のことからも明らかなように、構造及び仕様の異なる複数種類の空気ばねを予め製作準備しなくても、同一仕様の空気ばね１０とピストンキャップ５という構造簡単かつ製作コストの低い部材とを準備してピストンキャップ５を嵌合離脱するあるいは付け替えるだけで、ユーザー等が要求する種々の上下方向ばね定数を持つ空気ばねを提供することが可能であるから、メーカーサイドでの経済的負担を著しく軽減できるとともに、それに伴う製品（空気ばね）価格の低下によってユーザーコストの低減も図ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上要するに、本発明によれば、ピストンに対して嵌合離脱可能なピストンキャップの使用、不使用あるいは複数種の中からの選択使用によって、既存している一種の空気ばねはそのまま共用しつつ、上下方向のばね定数、つまりは、ばね特性を任意に変更することができる。したがって、ユーザー等が要求する種々の上下方向ばね定数を持つ空気ばねを得るために、構造及び仕様の異なる複数種類の空気ばねを予め製作準備するといったメーカーサイドでの経済的負担を著しく軽減でき、かつ、それを反映して製品価格の低下によりユーザーコストの低減も図ることができながら、複数のばね特性を持つ空気ばねを提供することができるという効果を奏する。
【００２０】
特に、請求項２及び請求項５に記載のように、弾性材料製もしくは軟質樹脂製のピストンキャップを用いることにより、空気ばねのばね特性を変更するための有効面積のコントロール機能だけでなく、特性の変更にかかわらず、良好な振動吸収機能を確保させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスリーブ型空気ばねの縦断面図である。
【図２】同上スリーブ型空気ばねの要部の拡大縦断面図である。
【図３】ピストトンキャップの一例を示す縦断面図である。
【図４】ピストンキャップの他の例を示す縦断面図である。
【図５】ピストンキャップの選択的使用により得られた複数の空気ばねのばね特性比較図である。
【図６】従来一般のスリーブ型空気ばねの縦断面図である。
【符号の説明】
１  筒状ゴム膜
１Ａ  大径ビード部
１Ｂ  小径ビード部
２  上面板
４  ピストン
４ａ  転動周面
５，５Ａ，５Ｂ  ピストンキャップ
５ａ  周壁部外面
１０  空気ばね
＋，−θ  テーパー角度
【図１】
2005036860.tif 000003
【図２】
2005036860.tif 000004
【図３】
2005036860.tif 000005
【図４】
2005036860.tif 000006
【図５】
2005036860.tif 000007
【図６】
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