(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動入力に際してのシリンダとピストンロッドの伸縮作動を利用したポンプ作用によりシリンダ室の容積を調節する車高調整式のショックアブソーバに用いられて、筒状のハウジングに収容配置されることにより、該シリンダ室に連通せしめられた蓄圧室を内周側に形成すると共に、該蓄圧室にガス圧を及ぼすガス室を外周側に形成する筒状のショックアブソーバ用ダイヤフラムであって、
全体として直線的な中心軸上で径寸法が変化せしめられた円筒形状を有するゴム弾性筒体からなり、軸方向両端部に一対の大径部が形成されて、それら両大径部から軸方向内方に向かって次第に小径化する一対のテーパ筒部が形成されていると共に、軸方向中間部分には略一定の径寸法をもって軸方向に所定長さで延びる小径筒部が形成されており、該一対の大径部において前記ハウジングに固定的に取り付けられるようになっていると共に、該一対のテーパ筒部がその軸方向両端部において該小径筒部と該大径筒部とに対してそれぞれ明確な屈曲部を有しない湾曲形状で滑らかに接続せしめられて、該蓄圧室の圧力変化によって弾性変形せしめられる部分の略全体に亘って肉厚寸法が略一定とされており、外力が及ぼされていない状態で該大径部の外径寸法が該小径筒部の外径寸法の１．１０〜１．８０倍とされて、該テーパ筒部の半径寸法の変化量：δｒに対する該テーパ筒部の軸方向長さ：Ｌｂの比（Ｌｂ／δｒ）の値がＬｂ／δｒ≧２．０とされていることを特徴とするショックアブソーバ用ダイヤフラム。
【請求項２】
軸方向中央で前記中心軸に直交する面に関して軸方向両側が対称形状とされている請求項１に記載のショックアブソーバ用ダイヤフラム。
【請求項３】
前記小径筒部が前記中心軸上で軸方向一方の側に偏倚せしめられて、該小径筒部を挟んだ軸方向両側に位置する前記一対のテーパ筒部における軸方向の傾斜角度が相互に異ならされている請求項１に記載のショックアブソーバ用ダイヤフラム。
【請求項４】
前記一対のテーパ筒部の軸方向長さが、何れも、前記大径部と前記小径部の半径寸法の差よりも大きくされている請求項１乃至３の何れかに記載のショックアブソーバ用ダイヤフラム。
【請求項５】
前記ガス室の外周壁部を構成する前記ハウジングが、前記大径部の外径寸法と略同じ内径寸法でストレートに延びる円筒形状である請求項１乃至４の何れかに記載のショックアブソーバ用ダイヤフラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、自動車等の車両のサスペンション機構を構成するセルフレベリング型の車高調整式ショックアブソーバに用いられるダイヤフラムに係り、特に座屈等の不安定な変形が防止されて耐久性が向上されることにより、ショックアブソーバにおいて目的とする車高調整機能を安定して得ることの出来る、車高調整式ショックアブソーバに用いられる新規な構造のダイヤフラムに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、自動車等の車両用サスペンション機構において、車輪側とボデー側の間に介装されて走行時における車輪のボデーに対する相対的な振動変位を減衰するショックアブソーバの一種として、特開平７−１４４５２４号公報や特開平９−４２３６２号公報，特開平１１−２３０２３３号公報等に開示されているように、乗車人数や積載量の増加に起因するボデーの沈み込みを解消して自動的に車高を略一定レベルに調節するセルフレベリング型の車高調整式ショックアブソーバが、知られている。
【０００３】
この車高調整式ショックアブソーバは、振動減衰用シリンダ機構を構成するシリンダとピストンロッドを備えた基本構造に加えて、振動入力時におけるシリンダとピストンロッドの伸縮作動を利用して圧液を吐出するポンプ機構を設けて、該ポンプ機構で生ぜしめられた圧液の振動減衰用シリンダ機構への供給を制御することにより、シリンダとピストンロッドの伸縮方向の相対位置を制御して車高を目的の高さに保持するようになっている。
【０００４】
また、かかる車高調整式ショックアブソーバにおいては、前記公報にも記載されているように、壁部の一部がダイヤフラムで構成された蓄圧室を設け、該蓄圧室を振動減衰用シリンダ機構のシリンダ室に連通せしめて該シリンダ室の圧力が蓄圧室に及ぼされるようにすると共に、ダイヤフラムを挟んで蓄圧室と反対側に密閉構造のガス室を形成し、ダイヤフラムを介してガス室のガス圧力を蓄圧室に及ぼすことにより、前記ポンプ機構の作動に起因する振動発生を抑えて良好な乗り心地が維持されるようになっている。
【０００５】
そして、このような車高調整式ショックアブソーバにおいて蓄圧室とガス室を画成するダイヤフラムとしては、例えば前記公報にも記載されているように、軸方向で径寸法が変化せしめられたゴム弾性筒体が採用されており、ショックアブソーバのシリンダと一体或いは別体に形成された筒状ハウジング内にかかるダイヤフラムを収容配置せしめて、その軸方向両側の開口部を筒状ハウジングに対して流体密に取り付け、筒状ハウジング内を該ダイヤフラムで径方向に流体密に仕切ることにより、ダイヤフラムの内側に蓄圧室を形成すると共に、ダイヤフラムと筒状ハウジングの間にガス室を形成するようになっている。
【０００６】
ところが、本発明者が検討したところ、このような車高調整式ショックアブソーバに用いられるダイヤフラムにおいては、蓄圧室の圧力変動が繰り返し及ぼされることとなり、特に蓄圧室の圧力が大きくなる場合に局部的に大きな歪が発生し易く座屈変形のおそれもあることから、目的とする防振特性を十分な耐久性をもって得ることが難しいという問題を内在していることが明らかとなった。
【０００７】
なお、ダイヤフラムの径方向外方への弾性変形に際して生ぜしめられる応力の軽減を目的として、特開平７−１４４５２４号公報には、軸方向に延びる凹溝と凸条を周方向で交互に形成することにより、プリーツ状の屈曲筒体形状としたダイヤフラムも提案されているが、このような異形のダイヤフラムでは、径方向の弾性変形によって凹溝と凸条の境界部分で屈曲変形が繰り返されることから、亀裂等が発生し易く十分な耐久性を得ることが難しい。
【０００８】
また、ダイヤフラムにおける局部的な大きな歪の発生を軽減乃至は回避するために、例えば、ダイヤフラムを全長に亘って略一定の径寸法を有するストレートな円筒形状をもって形成することも考えられるが、ストレートな円筒形状のダイヤフラムを採用すると、筒状ハウジング内でダイヤフラムの外周側に形成されるガス室の容積を十分に確保することが難しくなることから、実用性に乏しく必ずしも有効な方策ではない。
【０００９】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、筒状ハウジングに組み付けられることにより該筒状ハウジング内に形成されるガス室の容積を有利に確保することが出来ることに加えて、蓄圧室の圧力変動に伴う弾性変形に際しての局部的な歪の発生が防止されて、安定した変形が生ぜしめられると共に、優れた耐久性が発揮される、車高調整式ショックアブソーバに用いられる新規な構造のダイヤフラムを提供することにある。
【００１０】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
【００１１】
先ず、前述の如き課題を解決するために為された本発明の第一の態様は、振動入力に際してのシリンダとピストンロッドの伸縮作動を利用したポンプ作用によりシリンダ室の容積を調節する車高調整式のショックアブソーバに用いられて、筒状のハウジングに収容配置されることにより、該シリンダ室に連通せしめられた蓄圧室を内周側に形成すると共に、該蓄圧室にガス圧を及ぼすガス室を外周側に形成する筒状のショックアブソーバ用ダイヤフラムであって、全体として直線的な中心軸上で径寸法が変化せしめられた円筒形状を有するゴム弾性筒体からなり、軸方向両端部に一対の大径部が形成されて、それら両大径部から軸方向内方に向かって次第に小径化する一対のテーパ筒部が形成されていると共に、軸方向中間部分には略一定の径寸法をもって軸方向に所定長さで延びる小径筒部が形成されており、該一対の大径部において前記ハウジングに固定的に取り付けられるようになっていると共に、該一対のテーパ筒部がその軸方向両端部において該小径筒部と該大径筒部とに対してそれぞれ明確な屈曲部を有しない湾曲形状で滑らかに接続せしめられて、該蓄圧室の圧力変化によって弾性変形せしめられる部分の略全体に亘って肉厚寸法が略一定とされており、外力が及ぼされていない状態で該大径部の外径寸法が該小径筒部の外径寸法の１．１０〜１．８０倍とされて、該テーパ筒部の半径寸法の変化量：δｒに対する該テーパ筒部の軸方向長さ：Ｌｂの比（Ｌｂ／δｒ）の値がＬｂ／δｒ≧２．０とされたショックアブソーバ用ダイヤフラムを、特徴とする。
【００１２】
このような本態様に従う構造とされたダイヤフラムにおいては、ショックアブソーバのシリンダと一体或いは別体に形成された筒状のハウジングに対して固定的に取り付けられる軸方向両端の大径部よりも径寸法の小さい小径筒部を、軸方向中間部分で所定長さに亘って形成したことにより、ダイヤフラムとハウジングの径方向対向面間に形成されるガス室の容積を、かかる小径筒部の外周側において有利に確保することが出来る。さらに、本態様においては、大径部と小径筒部の弾性変形に際しての周方向の歪の相違を所定の相対倍率の範囲内に設定することも、好適に採用され得る。これにより、ダイヤフラムの内周側に形成される蓄圧室の圧力作用によるダイヤフラムの局部的な歪の発生が軽減乃至は回避されて、ダイヤフラムの座屈現象が防止されることとなり、それによって、ダイヤフラムの変形作動の安定化と耐久性の向上が達成され得るのである。
【００１３】
すなわち、ショックアブソーバ用ダイヤフラムは、小径筒部の外径寸法を大径部の外径寸法に比して小さくする程、ハウジングとの間に形成されるガス室の容積確保に有利となるが、同時に、蓄圧室の圧力がダイヤフラムの内周面に及ぼされることに伴うダイヤフラムの弾性変形が不安定となり、座屈も発生し易くなって、耐久性が低下するという事実が、本発明者の実験によって確認された。更に、このような実験結果に基づいて本発明者が検討を加えた結果、そのような現象の大きな理由は、ダイヤフラムに径寸法の異なる部分が存在するために、ダイヤフラムに生ぜしめられるフープ応力が軸方向で不均一となることに加えて、ダイヤフラムの軸方向両端部（大径部）がハウジングに固定されて軸方向の変形が拘束されていることに起因するものであろうという技術的な見解を得るに至った。
【００１４】
そして、かかる知見に基づいて、本発明者が多くの実験と更なる検討を重ねた結果、蓄圧室の圧力作用による径方向外方への弾性変形に際しての座屈等の不安定な変形を回避しつつ、軸方向中間部分に形成される小径筒部と軸方向両端に形成される大径部の径寸法差を出来るだけ大きくしてガス室の容積を有利に確保することの出来る、最良のダイヤフラムの構造を特定することが出来たのであり、それによって本発明が完成されたのである。
【００１５】
より具体的には、特に軸方向長さの変化が阻止されたゴム弾性筒体からなるダイヤフラムにおいては、蓄圧室の圧力変化に伴う径方向外方への弾性変形によって生ぜしめられる周方向の歪に関して、大径部における歪：εmax の大きさが小径筒部における歪：εmin の大きさの１．９０倍以下となるように設定することも、好適に採用され得る。これにより、外周側に形成されるガス室の容積を有利に確保しつつ、安定した弾性変形が生ぜしめられ得る、特性が極めて優れたダイヤフラムが有利に実現可能となるのである。
【００１６】
しかも、本態様に従う構造とされたダイヤフラムにおいては、大径部と小径筒部の間にテーパ筒部が形成されて軸方向における急激な径寸法の変化が回避されるようになってていることから、蓄圧室の圧力作用に伴う歪や応力の軸方向における単位長さ当たりの大きな変化が回避され得るのであり、それによって、蓄圧室から及ぼされる圧力が大きくなった場合の座屈的な変形がより効果的に防止され得るのである。
【００１７】
なお、本態様において、小径筒部の軸方向長さは、特に限定されるものでないが、ダイヤフラムの外周側に形成されるガス室の容積を一層有利に確保するために、略一定の径寸法をもって１０mm以上の軸方向長さで形成することが望ましい。また、本態様に係るダイヤフラムにおいて採用されるゴム材料は特に限定されるものでなく、蓄圧室やガス室に充填される圧液やガスに対する流体密性や耐蝕性等を考慮して適当なゴム材料が適宜に選定されることとなる。更にまた、本態様に係るダイヤフラムにおいては、局部的な応力集中を防止するために、何れの部位においても、内周面および外周面が、中心軸回りに延びる真円形状をもって形成されることが望ましく、且つ、座屈のような不安定な弾性変形を防止するために、何れの部位においても周方向で肉厚寸法が一定とされることが望ましい。また、軸方向においては、小径筒部やテーパ筒部を含む、蓄圧室の圧力が及ぼされることによって弾性変形せしめられる領域は、全体に亘って略一定の肉厚寸法とされているが、ダイヤフラムの具体的な肉厚寸法は、蓄圧室から及ぼされる圧力変動に伴う径方向の弾性変形が速やかに発現されるように、採用されるゴム材料の特性や径寸法，作用圧力値等を考慮して、適宜に設定されることとなる。なお、軸方向両端開口部に位置せしめられた一対の大径部は、適当な固定具等を用いてハウジングに対して流体密に固定されること等を考慮し、十分な取付強度や耐久性が発揮されるように、適当な形状や肉厚寸法が、必要に応じて特別に設定され得る。
【００１８】
また、本態様においては、外力が及ぼされていない状態で前記大径部の外径寸法が前記小径筒部の外径寸法の１．１０〜１．８０倍とされていることから、実用的なサイズのダイヤフラムにおいて、蓄圧室の圧力変化に伴う径方向外方への弾性変形に際して小径筒部に生ぜしめられる周方向の歪：εmin を大径部における歪：εmax に対して、（εmin ／εmax ）≦１．９０とすることが容易となる。
なお、本態様においては、大径部と小径部の半径寸法の差：δｒに対するテーパ筒部の軸方向長さ：Ｌの比（Ｌ／δｒ）の値が、（Ｌ／δｒ）≧２．０となるように設定されているが、より好ましくは、（Ｌ／δｒ）≧２．９とされる。
【００１９】
なお、大径部と小径筒部の径寸法比（Ｄ／ｄ）の値が１．１０より小さくなると、ダイヤフラムの小径筒部を利用してダイヤフラムの外周側に形成されるガス室の容積を効率的に確保することが難しくなり、必要とされる十分なガス室の容積を得ようとするとダイヤフラムの軸方向長さが大きくなる。一方、大径部と小径筒部の径寸法比（Ｄ／ｄ）の値が１．８０より大きくなると、ダイヤフラムの内周側に形成される蓄圧室の圧力作用に基づいて弾性変形せしめられた際の小径筒部と大径部における発生歪の差乃至は発生応力の差が大きくなり、ダイヤフラムにおける歪の集中等に起因して座屈も発生し易くなる。
【００２０】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係るショックアブソーバ用ダイヤフラムであって、軸方向中央で前記中心軸に直交する面に関して軸方向両側が対称形状とされていることを、特徴とする。このような本態様においては、ダイヤフラムに方向性がないことから、製造や組み付けの作業が容易となる。
【００２１】
また、本発明の第三の態様は、前記第一の態様に係るショックアブソーバ用ダイヤフラムであって、前記小径筒部が前記中心軸上で軸方向一方の側に偏倚せしめられて、該小径筒部を挟んだ軸方向両側に位置する前記一対のテーパ筒部における軸方向の傾斜角度が相互に異ならされていることを、特徴とする。このような本態様においては、例えば、ダイヤフラムに及ぼされる圧力が軸方向で非対称となる場合にも有利に対応可能となる。即ち、ダイヤフラムの内周側に形成される蓄圧室には、ショックアブソーバのセルフポンピング作用に基づいて生ぜしめられた圧液が、一般に軸方向一方の側から給排されることとなるが、かかる圧液の蓄圧室への給排の方向性に起因してダイヤフラムに及ぼされる圧力が軸方向で非対称となるのに対して、例えば両側のテーパ筒部の傾斜角度を互いに異ならせること等によって対応して、ダイヤフラムの発生応力乃至は歪の集中を緩和することも可能となる。
【００２２】
また、本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に係るショックアブソーバ用ダイヤフラムにおいて、前記一対のテーパ筒部の軸方向長さが、何れも、前記大径部と前記小径部の半径寸法の差よりも大きくされていることを、特徴とする。このような本態様においては、テーパ筒部の中心軸に対する傾斜角度が小さくされて、小径筒部と大径部が軸方向で大きく離隔位置せしめられることから、蓄圧室の圧力作用によってダイヤフラムに及ぼされる応力乃至は歪のダイヤフラム軸方向における急激な変化が軽減されるのであり、それによって、ダイヤフラムの座屈的な変形が一層効果的に防止され得る。
【００２３】
また、本発明の第五の態様は、前記第一乃至第四の何れかの態様に係るショックアブソーバ用ダイヤフラムであって、前記ガス室の外周壁部を構成する前記筒状のハウジングが、前記大径部の外径寸法と略同じ内径寸法でストレートに延びる円筒形状であることを、特徴とする。このような本態様においては、構造が簡単で製造が容易なストレートな円筒形状を有するハウジングを用いて、ダイヤフラムの特に小径筒部と該ハウジングとの径方向対向面間に、容積を効率的に確保しつつ、目的とするガス室を形成することが出来るのである。なお、採用されるハウジングは、例えば特開平７−１４４５２４号公報等に記載されているようにショックアブソーバの中心軸上で例えばシリンダと一体的に形成されていても良いし、特開平１１−２３０２３３号公報等に記載されているようにシリンダとは別体構造をもって形成されていても良い。
【００２４】
さらに、上述の第一乃至第四の何れかの態様に係るショックアブソーバ用ダイヤフラムにおいては、内周面及び／又は外周面を軸方向に延びる複数本の突条部を、周方向に所定距離を隔てて一体形成することも可能である。このような突条部の形状や大きさ，形成位置等を適当に設定することにより、ダイヤフラムにおける座屈状の変形をより効果的に防止することが可能となり、特にかかる突条部を内周面に形成すれば、ダイヤフラムの内周側に形成される蓄圧室における圧液の流動をスムーズにする効果も期待することが出来る。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２６】
先ず、図１には、本発明の一実施形態としてのダイヤフラム１０の縦断面図が示されている。このダイヤフラム１０は、直線からなる中心軸１２上に延びる全体として円筒形状を有しており、その径寸法が、中心軸１２上で変化せしめられている。
【００２７】
そして、軸方向中央部分には、一定の内径寸法および外径寸法をもって軸方向に所定長さ：Ｌａで延びる小径筒部１４が形成されている。なお、この小径筒部１４は、１０mm以上の軸方向長さで形成されることが望ましく、より好適には、２０mm以上の軸方向長さとされる。
【００２８】
また、小径筒部１４の軸方向両側には、それぞれ、小径筒部１４から連続して軸方向両側外方に向かって滑らかに拡開する傾斜筒壁からなるテーパ筒部１６が形成されている。そして、両テーパ筒部１６，１６において最も大径とされた軸方向外側端部には、大径部としての大径筒部１８，１８が、それぞれテーパ筒部１６から滑らかに連続して軸方向外方に延び出して形成されている。
【００２９】
両大径筒部１８，１８は、何れも小径筒部１４より所定量だけ大径の円筒形状とされており、これら大径筒部１８，１８の軸方向外側端部によって、ダイヤフラム１０における軸方向両側の開口部が形成されている。なお、これらの開口部を形成する大径筒部１８，１８の軸方向端縁部は、径方向外方に向かって厚肉とされており、周方向に一定断面で延びる環状の挟持部２０，２０が形成されている。
【００３０】
また、テーパ筒部１６，１６は、それぞれ、小径筒部１４の径寸法から大径筒部１８の径寸法に至るまで、軸方向において滑らかに径寸法が変化せしめられている。更に、テーパ筒部１６，１６は、何れも、軸方向両端部において、小径筒部１４と大径筒部１８に対して、それぞれ明確な屈曲部を有しない湾曲形状で滑らかに接続されている。
【００３１】
更にまた、小径筒部１４とテーパ筒部１６，１６は、何れも、大径筒部１８よりも軸方向長さが大きくされている。そこにおいて、各テーパ筒部１６は、小径部１４から大径部１８に至る半径寸法の変化量：δｒよりも、軸方向長さ：Ｌｂが大きくされており、半径寸法の変化量：δｒに対する軸方向長さ：Ｌｂの比（Ｌｂ／δｒ）の値が、（Ｌｂ／δｒ）≧２．０、好ましくは（Ｌｂ／δｒ）≧２．９とされている。また、このように各テーパ筒部１６の小径部１４から大径部１８に至る半径寸法の変化量：δｒよりも軸方向長さ：Ｌｂが大きくされていることから、テーパ筒部１６の全長の中心軸１２に対する平均的な傾斜角度：αが、４５度よりも小さくされている。
【００３２】
さらに、ダイヤフラム１０の肉厚寸法：ｔは、小径筒部１４とテーパ筒部１６，１６および大径筒部１８，１８（挟持部２０，２０を除く）の全体において、周方向および軸方向の全長で略一定とされている。これにより、小径筒部１４とテーパ筒部１６，１６および大径筒部１８，１８からなるダイヤフラム１０の内外周面は、軸方向の全長に亘って、共通の中心軸１２まわりの同心的な真円からなる断面形状とされており、ダイヤフラム１０全体として、中心軸１２回りの回転体形状とされている。また、本実施形態のダイヤフラム１０は、小径筒部１４を挟んだ両側に形成された一対のテーパ筒部１６，１６と一対の大径筒部１８，１８が、何れも互いに同一形状とされており、ダイヤフラム１０の全体が、軸方向の中央で中心軸１２に直交して広がる対称面２２に関して、軸方向両側で対称形状とされている。
【００３３】
また、小径筒部１４の外径寸法：ｄは、大径筒部１８の外径寸法に一致するテーパ筒部１６における最大外径寸法：Ｄに対して、特定の相対寸法関係をもって決定されており、Ｄ／ｄの値について、その下限値が１．１０以上、好ましくは１．２５以上、より好ましくは１．５０以上とされており、その上限値が１．８０以下、より好ましくは１．７０以下とされている。
【００３４】
なお、このようなダイヤフラム１０は、従来から公知の射出成形方法等により、必要な加硫工程を経て、ゴム弾性体の一体加硫成形品として形成されている。採用されるゴム材料は、装着状態下で晒される圧油やガスに対して十分な流体密性と耐蝕性を有するものが選択されることとなり、コストや加工性等も考慮して例えばＮＢＲ（ニトリルゴム）等が好適に採用される。
【００３５】
そして、上述の如き特定形状のダイヤフラム１０は、図２に示されているように、車高調整式のショックアブソーバ２３に形成された筒状ハウジング２４に組み付けられることとなり、それにより、ショックアブソーバ２３において車高調節用の蓄圧室４０およびガス室４２を形成するようになっている。
【００３６】
このショックアブソーバ２３は、従来から周知のものであることからここでは詳述しないが、例えば全体概略構造が図３に例示されているように、シリンダ２６に設けたシリンダ室２８にピストン３０を滑動可能に内挿して、作動油が充填されたシリンダ機構３２を構成すると共に、該シリンダ機構３２のピストン３０に固設したピストンロッド３４を、シリンダ２６から軸方向上方に突設したアブソーバ本体の基本構造を備えており、シリンダ２６の軸方向下端部３６が防振ブッシュを介して図示しない自動車の車輪側に取り付けられる一方、ピストンロッド３４の上端部がアッパサポートを介して図示しない自動車の車体側に取り付けられるようになっている。加えて、かかるショックアブソーバ２３においては、ピストンロッド３４が中空構造とされて、ピストンロッド３４内にポンプ機構が構成されていると共に、シリンダ室２８の周囲に作動油のリザーバタンク３８が形成されている一方、シリンダ２６がシリンダ室２８から下方に筒状に延び出して筒状ハウジング２４が形成されており、この筒状ハウジング２４に対して上述の如きダイヤフラム１０が収容配置されることによって、筒状ハウジング２４内がダイヤフラム１０で流体密に仕切られて、ダイヤフラム１０の内周側に作動油を充填した蓄圧室４０が形成されていると共に、ダイヤフラム１０の外周側に密閉されたガス室４２が形成されている。そして、自動車の走行時における振動入力に伴う、ピストンロッド３４のシリンダ２６に対する伸縮作動を利用してポンプ機構を作動せしめて、リザーバタンク３８から蓄圧室４０に圧液を供給し、或いは蓄圧室４０からリザーバタンク３８に圧液を逃がすことにより、シリンダ機構３２のシリンダ室２８内の圧力と容積を調節し、シリンダ２６とピストンロッド３４の伸縮方向の相対位置を制御することにより車高を目的の高さに保持せしめ得るようになっている。
【００３７】
また、ダイヤフラム１０は、軸方向両端部分の大径筒部１８の外径寸法：Ｄが、シリンダ２６の下端部に一体的に形成された筒状ハウジング２４の内径寸法と略同じとされている。また、筒状ハウジング２４の軸方向両端部には、中間仕切壁４４と端部蓋金具４８が嵌め込まれて位置固定に嵌着されており、これら中間仕切壁４４と端部蓋金具４８に対して、ダイヤフラム１０における一対の大径筒部１８，１８が外嵌されて、筒状ハウジング２４と中間仕切壁４４および端部蓋金具４８の間で流体密に挟持されることにより、ダイヤフラム１０の軸方向両側の開口端縁部が、それぞれ、筒状ハウジング２４に対して位置決めされている。なお、中間仕切壁４４と端部蓋金具４８の外周面には、周方向に延びる嵌合溝５０，５２が形成されており、これら嵌合溝５０，５２に対してダイヤフラム１０の挟持部２０，２０が嵌め込まれることによって、それら挟持部２０，２０が、筒状ハウジング２４と中間仕切壁４４および端部蓋金具４８の間で抜け出し不能に強固に固定されている。なお、筒状ハウジング２４の中心軸上には、中間仕切壁４４の軸方向位置決めのための中空ロッド５４が位置固定に配設されており、ダイヤフラム１０に対して挿通配置されている。
【００３８】
このような配設状態下、ダイヤフラム１０には、軸方向中間部分に一定の径寸法で所定長さに亘って延びる小径筒部１４が形成されていることから、ダイヤフラム１０と筒状ハウジング２４の径方向対向面間でガス室４２の容積を有利に確保することが可能となる。特に、本実施形態では、小径筒部１４の軸方向両側において、更に、小さな拡径角度をもって軸方向に所定長さで延びる一対のテーパ筒部１６，１６が形成されていることから、これらのテーパ筒部１６，１６と筒状ハウジング２４の径方向対向面間においても、ガス室４２の容積をより大きく設定することが出来るのである。
【００３９】
また、かかるダイヤフラム１０においては、小径筒部１４の外径寸法：ｄに対する大径筒部１８の外径寸法：Ｄの比（Ｄ／ｄ）の値、換言すればダイヤフラム１０における外径寸法の最大値：Ｄと最小値：ｄの割合（Ｄ／ｄ）の大きさが、前述の条件を満足するように設定されていることにより、蓄圧室４０の圧力増大に伴うダイヤフラム１０の径方向外方への弾性変形に際しての応力や歪の集中的作用が軽減乃至は回避されて、安定した変形が発現され、座屈等の不安定な弾性変形が有利に防止され得るのである。
【００４０】
すなわち、軸方向長さの変化が阻止されたダイヤフラム１０における径方向外方への弾性変形に際しての応力：σや周方向の歪：εの局部的な集中について、本発明者が多くの実験に基づいて検討したところ、ショックアブソーバ用ダイヤフラムであって一般に採用されるサイズのものにおいて、ダイヤフラム１０における外径寸法の最大値：Ｄと最小値：ｄの割合（Ｄ／ｄ）を、１．１０〜１．８０とすることにより、ダイヤフラム１０に生ぜしめられる応力：σ、或いは周方向の歪み：εに関して、その最大値：σmax ，εmax と最小値：σmin ，εmin の比（σmax ／σmin 又はεmax ／εmin ）の値を、１．９０以下とすることが出来るのであり、それによって、ダイヤフラム１０における座屈等の不安定な変形を効果的に防止することが可能となるのである。
【００４１】
なお、ダイヤフラム１０に生ぜしめられる応力乃至は歪の最大値と最小値の比（σmax ／σmin 又はεmax ／εmin ）は、例えば以下に示す厚肉円筒に関する周知式であるフープの応力式を用いて求めることが可能である。
【００４２】
σ＝（Ｐ（Ｄ22＋Ｄ12））／  （Ｄ22−Ｄ12）
ε＝σ／Ｅ
但し、
Ｐ：ダイヤフラム内周面への作用圧力
Ｄ2 ：ダイヤフラムの外径寸法
Ｄ1 ：ダイヤフラムの内径寸法
σ：応力
ε：周方向の歪
Ｅ：ダイヤフラムのヤング率
【００４３】
また、かかるフープの応力式に基づいて実用的な寸法範囲のダイヤフラム１０について、弾性変形に際しての歪の最大値と最小値の比（εmax ／εmin ）の値を求めた結果を、下記〔表１〕に示す。かかる〔表１〕の結果からも、ダイヤフラム１０における外径寸法の最大値：Ｄと最小値：ｄの割合（Ｄ／ｄ）を１．１０〜１．８０とすることにより、実用的なサイズのダイヤフラム１０において、ダイヤフラム１０に生ぜしめられる歪みの最大値と最小値の比（εmax ／εmin ）の値を、１．９０以下に抑えることの出来ることが認められる。
【００４４】
【表１】
0003925630.tif 000002
【００４５】
さらに、上述の如き本実施形態に従う形状とされたダイヤフラム１０を製造し、ショックアブソーバへの装着状態を模擬的に与えた状態下で内周面に圧力を及ぼす実験を行なって、ダイヤフラム１０に生ぜしめられる弾性変形の状態を観察した。その結果を、下記〔表２〕に示す。なお、ダイヤフラム１０のゴム材料は何れもＮＢＲとし、ダイヤフラム１０の詳細寸法は表中に示す。また、実験に際しては、筒状ハウジング２４として、ダイヤフラム１０の大径筒部１８の外径寸法と略同じ内径寸法を有する透明樹脂製の円筒体を採用して、ダイヤフラム１０の外周側に密閉された空気室を形成し、ダイヤフラム１０の内周側に形成された蓄圧室に圧力が及ぼされていない状態下で該空気室の圧力が略大気圧となるようにした。そして、蓄圧室に及ぼす圧油の圧力を次第に増大させて、ダイヤフラム１０の変形状態を外部から観察した。その時の観察写真を、実施例１について図４および図５に示すと共に、比較例について図６および図７に示す。なお、図４および図６は何れも蓄圧室に対して２．５atm の圧油を及ぼしたものであり、図５および図７は何れも蓄圧室に対して４．０atm の圧油を及ぼしたものである。
【００４６】
【表２】
0003925630.tif 000003
【００４７】
かかる〔表２〕の結果データから明らかなように、ダイヤフラムにおける外径寸法の最大値：Ｄと最小値：ｄの比（Ｄ／ｄ）の値が１．８０以下とされている実施例１及び実施例２においては、何れも、ダイヤフラムに生ぜしめられる歪の最大値と最小値の比（εmax ／εmin ）の値が１．９０以下に抑えられており、圧縮比が４．０の場合においても、図５に示されているように、ダイヤフラムに対して安定した弾性変形が生ぜしめられることが確認された。
【００４８】
これに対して、最大値：Ｄと最小値：ｄの割合（Ｄ／ｄ）の値を１．９８とされている比較例のダイヤフラムにおいては、ダイヤフラムに生ぜしめられる歪みの最大値と最小値の比（εmax ／εmin ）の値が１．９０を超えており、図７に示されているように、蓄圧室４０における実用上の圧力変動範囲である圧縮比：４．０において、小径筒部に対して大径筒部が大きく変形せしめられた不安定な変形が生ぜしめられることが認められる。
【００４９】
また、実施例１のダイヤフラムにおいては、圧縮比が５．０以上になっても安定した変形が生ぜしめられることが確認された。これに対して、比較例のダイヤフラムにおいては、圧縮比が４．０を越えて更に大きくなると不安定な変形が著しくなり、圧縮比が６．０となった辺りで明確な座屈状態に至ることが認められた。
【００５０】
さらに、テーパ筒部の半径寸法の変化量：δｒに対するテーパ筒部の軸方向長さ：Ｌｂの比（Ｌｂ／δｒ）の値を大きくする程、ダイヤフラムに対して安定した弾性変形が生ぜしめられることとなり、特に、ダイヤフラムにおける外径寸法の最大値：Ｄと最小値：ｄの比（Ｄ／ｄ）の値が１．１０≦Ｄ／ｄ≦１．８０の範囲では、Ｌｂ／δｒが２．０以上とされているが、より好適には、Ｌｂ／δｒ≧２．９とすることによって、Ｄ／ｄの値が大きくても大径筒部と小径筒部の周方向の歪の差が抑えられて、ダイヤフラムにおける座屈的な変形が効果的に防止されることが確認された。
【００５１】
加えて、実施例１のダイヤフラムと比較例のダイヤフラムについて、同一条件下で蓄圧室４０に対して実用域で繰り返し圧力変動を及ぼす耐久試験を行なったところ、本発明に従う構造とされた実施例１のダイヤフラムにおいては、比較例のダイヤフラムに比して、実に５倍以上の耐久性（耐用時間）を発揮し得ることを確認した。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明はかかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる改良，修正等を加えた態様において実施され得るものであり、また、一々列挙しないが、そのような実施態様が本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【００５３】
また、本発明に関連した参考例としては、例えば、ダイヤフラム１０における小径筒部１４の外径寸法：ｄに対する大径筒部１８の外径寸法：Ｄの比（Ｄ／ｄ）の値は、ダイヤフラム１０の径寸法や肉厚寸法等の形状によっては、１．１０〜１．８０の範囲を外れて設定することも可能である。具体的には、例えば、ダイヤフラム１０の軸方向長さが十分に確保される場合や、筒状ハウジングとして、軸方向中間部分が径方向外方に膨らんだ異形筒状のものを採用する場合などにおいては、かかる小径筒部１４の外径寸法：ｄに対する大径筒部１８の外径寸法：Ｄの比（Ｄ／ｄ）の値を１．１０より小さく設定しても、ダイヤフラム１０の外周側に形成されるガス室の容積を確保することが可能となる。また一方、例えば、ダイヤフラム１０の外径寸法を大径（例えば、ｄ≧５０mm等）としたり、肉厚寸法：ｔを十分に薄肉とする場合などにおいては、かかる小径筒部１４の外径寸法：ｄに対する大径筒部１８の外径寸法：Ｄの比（Ｄ／ｄ）の値を１．８０より大きく設定しても、ダイヤフラム１０に生ぜしめられる最大歪（大径筒部１８の歪）：εmax と最小歪（小径筒部１４の歪）：εmin の比（εmax ／εmin ）の値を１．９０以下に抑えることが可能となる。
【００５４】
また、本発明に係るダイヤフラムは、自動車以外の例えば単車や自転車などの各種車両のサスペンション機構を構成するショックアブソーバ用ダイヤフラムに対して、広く適用され得ることは、言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされたショックアブソーバ用ダイヤフラムにおいては、軸方向両端開口部で軸方向変位が拘束された特定の装着状態を考慮して、ダイヤフラムを特定の構造に設計したことにより、ダイヤフラムの内周側に形成される蓄圧室の圧力作用に際しての軸方向での座屈的な変形と、それに伴う応力集中が防止されるのであり、以て、ダイヤフラムの変形作動の安定化と耐久性の向上が効果的に達成され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのショックアブソーバ用ダイヤフラムを示す縦断面図である。
【図２】図１に示されたダイヤフラムのショックアブソーバへの装着状態を示す縦断面図である。
【図３】図１に示されたダイヤフラムが装着されるショックアブソーバの全体概略図である。
【図４】本発明の実施例としてのダイヤフラムにおける弾性変形実験の観察結果を示す図面代用写真である。
【図５】本発明の実施例としてのダイヤフラムにおける図４とは異なる圧力条件での弾性変形実験の観察結果を示す図面代用写真である。
【図６】比較例としてのダイヤフラムにおける弾性変形実験の観察結果を示す図面代用写真である。
【図７】比較例としてのダイヤフラムにおける図６とは異なる圧力条件での弾性変形実験の観察結果を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
１０  ダイヤフラム
１４  小径筒部
１６  テーパ筒部
１８  大径筒部
２４  筒状ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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