(57)【要約】【課題】  楕円形横断面を有する側方荷重補償空気ばねピストン、およびローリングローブに実質的に均一な応力分布を有するスリーブを備えた側方荷重補償空気ばねを提供することにある。【解決手段】  楕円形横断面を有する側方荷重補償空気ばねピストン。側方荷重補償空気ばねは、チャンバを形成しかつローリングローブを備えている空気ばねスリーブを有している。スリーブの他端は、ピストンの楕円形外面と係合するローリングローブを有している。ピストンの楕円形外面はスリーブの楕円形応力分布に対して９０°の角度をなして配置されており、これにより、ローリングローブがピストン上でローリングするときにスリーブの応力分布が均一になる。
2006500525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性スリーブを有し、該スリーブは、その一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備え、
可撓性スリーブは前記外面と協働的に係合するローリングローブを形成していることを特徴とする空気ばね。
【請求項２】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
【請求項３】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
【請求項４】
可撓性スリーブの楕円形応力分布の長軸は、外面の楕円形横断面の長軸に対して約９０°の角度に配置されていることを特徴とする請求項１記載の空気ばね。
【請求項５】
前記可撓性スリーブは、該スリーブが実質的に円形の応力分布を有するようにピストンの外面と係合されることを特徴とする請求項４記載の空気ばね。
【請求項６】
可撓性スリーブを有し、該スリーブは、その一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備え、
可撓性スリーブは前記外面と協働的に係合するローリングローブを形成しており、
可撓性スリーブの楕円形応力分布の長軸は、外面の楕円形横断面の長軸に対して約９０°の角度に配置されていることを特徴とする空気ばね。
【請求項７】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項６記載の空気ばね。
【請求項８】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項６記載の空気ばね。
【請求項９】
前記可撓性スリーブは、該スリーブが実質的に円形の応力分布を有するようにピストンの外面と係合されることを特徴とする請求項６記載の空気ばね。
【請求項１０】
可撓性スリーブを有し、該スリーブはその一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、ピストンに取付けられた端部はローリングローブを形成しており、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備え、
ローリングローブは前記外面と協働的に係合し、
可撓性スリーブは実質的に円形の応力分布を有することを特徴とする空気ばね。
【請求項１１】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１０記載の空気ばね。
【請求項１２】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項１０記載の空気ばね。
【請求項１３】
可撓性スリーブを有し、該スリーブは、その一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備え、
可撓性スリーブの楕円形応力分布の長軸は、外面の楕円形横断面の長軸に対して約９０°の角度に配置されていることを特徴とする空気ばね。
【請求項１４】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１３記載の空気ばね。
【請求項１５】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項１３記載の空気ばね。
【請求項１６】
可撓性スリーブを有し、該スリーブは、その一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備え、
前記可撓性スリーブは、該スリーブが実質的に均一な応力分布を有するようにピストンの外面と係合されることを特徴とする空気ばね。
【請求項１７】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１６記載の空気ばね。
【請求項１８】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項１６記載の空気ばね。
【請求項１９】
可撓性スリーブの楕円形応力分布の長軸は、外面の楕円形横断面の長軸に対して約９０°の角度に配置されていることを特徴とする請求項１６記載の空気ばね。
【請求項２０】
可撓性スリーブを有し、該スリーブは、その一端が端部材に取付けられかつ他端がピストンに取付けられ、
該ピストンは楕円形横断面をもつ外面を備えていることを特徴とする空気ばね。
【請求項２１】
前記端部材はピストンの長軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項２０記載の空気ばね。
【請求項２２】
前記外面は約１．０〜１．５の範囲内の比を有することを特徴とする請求項２０記載の空気ばね。
【請求項２３】
可撓性スリーブの楕円形応力分布の長軸は、外面の楕円形横断面の長軸に対して約９０°の角度に配置されていることを特徴とする請求項２０記載の空気ばね。
【請求項２４】
前記可撓性スリーブは、該スリーブが実質的に円形の応力分布を有するようにピストンの外面と係合されることを特徴とする請求項２０記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気ばねに関し、より詳しくは、空気ばねスリーブに均一な応力分布を生じさせるための楕円形外面を備えたピストンを有する空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
ローリングローブ（rolling lobe）空気ばねの圧縮および伸長により、空気ばねスリーブに疲労損傷を引起こす。損傷は、スリーブの破壊が生じるまで、空気ばねの寿命の間蓄積していく。スリーブの耐久性の点で、スリーブの応力分布は重要なファクタである。応力が、スリーブのローリングローブの周囲で均一であるときに、耐久性は最大になる。
【０００３】
側方荷重補償型空気ばねは、ピストン／ストラットの軸線に対して空気ばねの端キャップを傾斜させる構造を用いている。これにより、スリーブの応力分布が楕円形になる。これは、均一応力分布と比較して、不均一応力分布である。より詳しくは、ばねのｘ軸に沿う応力と、ｙ軸方向の応力とは異なっている。また、側方荷重の大きい補償が得られるように端キャップの傾斜を大きくすると、不均一応力分布の度合いが大きくなり、耐久性は低下する。
【０００４】
空気ばねスリーブの耐久性は、楕円形応力分布すなわち不均一応力分布により低下される。応力分布の不均一の度合いが大きいほど、耐久性は低下する。
【０００５】
従来技術の代表例として下記特許文献１があり、これには、傾斜密閉体に取付けられたチャンバ部分と、横方向に（transversely）装着されたピストンに取付けられたエアスリーブのローリングローブ部分とが開示されている。
【０００６】
この従来技術の空気ばねは、スリーブに不均一な楕円形応力分布を引起こし、これが作動寿命を低下させている。
【０００７】
必要なことは、楕円形横断面を有する側方荷重補償空気ばねピストンである。また、必要なことは、ローリングローブに実質的に均一な応力分布を有するスリーブを備えた側方荷重補償空気ばねである。
【特許文献１】米国特許第５７５２６９２号（１９９８年、Crabtree等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第一の特徴は、楕円形横断面を有する側方荷重補償空気ばねピストンを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、ローリングローブに実質的に均一な応力分布を有するスリーブを備えた側方荷重補償空気ばねを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、本発明の以下の説明および添付図面により指摘されかつ明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、楕円形横断面を有する側方荷重補償空気ばねピストンを有している。側方荷重補償空気ばねは、チャンバを形成しかつローリングローブを備えている空気ばねスリーブを有している。スリーブの一端は側方荷重補償のための傾斜端キャップに取付けられている。スリーブの他端は、ピストンの楕円形外面と係合するローリングローブを有している。ピストンの楕円形外面は、スリーブの楕円形応力分布に対して９０°の角度で配置され、これにより、スリーブのローリングローブ部分がピストン上をローリングするときに、ローリングローブの応力分布が均一になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本明細書に取入れられかつその一部を形成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示しかつ本発明の説明と共に本発明の原理を説明するためのものである。
【００１３】
図１（ａ）は、従来技術の空気ばねを示す断面図である。空気ばね１００は、可撓性スリーブ１０を有している。該スリーブ１０は気密性を有しかつ一端が傾斜端キャップ１１に取付けられて、チャンバを形成している。スリーブ１０は、クリンプリング１１０または当業界で知られた他の適当な手段により端キャップ１１に取付けられている。端キャップ１１は、平面図で見て円形である。端キャップ１１は、空気ばねに加えられる側方荷重を補償するため、角度θだけ傾斜している。この角度θは、端キャップ平面と、ピストン長軸Ａ−Ａに対する垂線とのなす角度である。空気ばね１００は、ねじのような緊締具１２により取付けブラケット（図示せず）に取付けられる。スリーブ１０は、エラストマー材料により、当業界で知られた態様で構成されている。スリーブ１０はまた、エラストマー材料内でヘリカルに巻回されたコードを有している。本発明の利益を達成するため、ヘリカルに巻回されるコードの捩れ角を特定範囲に限定する必要はない。
【００１４】
スリーブ１０の他端は、ピストン２０に取付けられている。スリーブ１０は、クリンプリング１３０または当業界で知られた他の適当な手段によりピストンに取付けられている。ピストン２０が圧縮されかつ弾発されるとき、スリーブ１０はピストン２０の外面上でローリングローブ１５を形成する。ローリングローブ１５は、空気ばねの作動中に、ピストン２０の外面１６の或る長さに沿ってローリングする。
【００１５】
図１（ｂ）は、従来技術のピストン横断面を示す平面図である。外面１６は円形横断面を有している。端キャップ１１は傾斜しており、従って長軸に対して垂直なピストン平面に対して平行でないので、スリーブ１０は実質的に楕円形の応力分布を有する。楕円形応力分布は、圧縮ストローク中にスリーブ上に現れる皺（しわ）として明示される。
【００１６】
図１（ｃ）は、従来技術の空気ばねスリーブの応力分布を示す平面図である。
【００１７】
図２（ａ）は、本発明によるピストン１４０を示す断面図である。ピストン１４０は外面１６０を有している。図１（ａ）には他の構成部品も示されている。外面１６０は、Ａ−Ａ線に沿う方向から見たときに、実質的に楕円形を呈している。外面１６０は、ピストン１４０の一体部分として形成できる。外面１６０には、ピストン１４０に取付けられる外側シュラウド１６１を設けることができる。図２（ａ）には、楕円形外面１６０を備えた外側シュラウド１６１が示されている。
【００１８】
スリーブ１０は、本明細書の他の部分で説明したような傾斜端キャップ１１により、楕円形応力分布を有する。図２（ｃ）は、スリーブの楕円形応力分布を示す平面図である。スリーブの楕円形応力分布は、ｙ軸上に長軸を有し、かつｘ軸上に短軸を有している。
【００１９】
図２（ｂ）は、本発明によるピストンをＢ−Ｂ線に沿う方向から見た横断面およびスリーブの均一応力分布１７０を示す平面図である。外面１６０の楕円形横断面は、スリーブ１０の楕円形応力分布の方向に、約９０°回転されている。すなわち、外面１６０は、ｘ軸上に長軸を有し、かつｙ軸上に短軸を有している。ローリングローブ１５が外面１６０上に形成されていて、該外面１６０上をローリングするので、スリーブの楕円形応力分布は実質的に均一（すなわち、この場合は実質的に円形１７０）になる。スリーブ１０の均一な応力分布すなわち実質的に円形の応力分布１７０は、スリーブの耐久性を大幅に増大させる。当業者ならば、応力分布は、円形以外の形状であるが均一を維持する他の形状にすることができる。
【００２０】
外面１６０の長軸長さと短軸長さとの比は、スリーブ１０に実質的に均一（この例では円形）の応力分布を確立するように選択される。長軸と短軸との長さの比は、側方荷重の補償度合いすなわち端キャップの傾斜角θに基いて定められる。側方荷重補償を行わない空気ばねでは、端キャップの傾斜角θはゼロ、比は１．０すなわち円形である。約１２°の端キャップ傾斜角を有する側方荷重補償空気ばねの場合には、比は約１．２である。
【００２１】
例示的であって制限的なものではない試験として、約１．０８の比を有する楕円形空気ばねピストンについて、側方荷重補償空気ばねスリーブの試験を行った。試験したスリーブの作動寿命は、円形横断面を有するピストンに装着された同じスリーブの作動寿命より約５倍長かった。この例では、端キャップ傾斜角θは約７°であった。
【００２２】
約０〜２０°の範囲内の端キャップ傾斜角θについて、本発明の空気ばねピストンの比は約１．０〜１．５の範囲内にある。当業者ならば、比と端キャップ傾斜角との関係は必ずしもリニアではないことが理解されよう。
【００２３】
本願明細書では本発明の単一の形態を説明したが、当業者ならば、本願明細書で説明した本発明の精神および範囲から逸脱することなく、構造および部品の関係に種々の変更をなし得ることは明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（ａ）は、従来技術の空気ばねを示す断面図である。（ｂ）は、従来技術の空気ばねを示す平面図である。（ｃ）は、従来技術の空気ばねスリーブの応力分布を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、本発明による空気ばねを示す断面図である。（ｂ）は、本発明によるピストンをＢ−Ｂ線方向から見た横断面およびスリーブの均一応力分布を示す平面図である。（ｃ）は、スリーブの楕円形応力分布を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    可撓性スリーブ
１１    傾斜端キャップ
１５    ローリングローブ
１４０    ピストン
１６０    外面
１７０    スリーブの均一な応力分布
【図１】
2006500525.tif 000003
【図２】
2006500525.tif 000004
【国際調査報告】
2006500525.tif 000005
2006500525.tif 000006
2006500525.tif 000007