(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ゴム膜のそれぞれの端部分を、合成樹脂製のアッパープレートおよびピストンのそれぞれの外周面に、金属リングの加締め加工によって気密に連結してなる空気ばねであって、アッパープレートの頂壁を、金属リングの加締め加工に起因するそれの撓み変形を相殺する方向に予め湾曲させて形成したことを特徴とする空気ばね。
【請求項２】
アッパープレートの頂壁上面の中央部分に窪みを設けてなる請求項１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】
この発明は、車両用懸架装置、産業機械、精密機械等の防振支持装置として適用される空気ばねに関し、特に、車両や機械等へのそれの取り付けを容易にし、また、空気ばねの耐久性の向上をもたらすものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の空気ばねでは、補強層を埋設した筒状ゴム膜のそれぞれの端部分を気密に連結するアッパープレートおよびピストンのそれぞれを、鋼、アルミニウム合金その他の金属材料にて構成することが一般的であったが、近年においては、軽量化、コストの低減等の要求の下で、それらを合成樹脂材料により構成ことが検討されている。
【０００３】
その上、従来の空気ばねでは、とくにアッパープレートに関し、それの車両等への取付面と、そこへの筒状ゴム膜の加締め連結部との間の軸線方向距離に十分な余裕があったところ、近年は、省スペース化の要求により、その距離を短くすることを余儀なくされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これがため、図４に例示するように、補強層を埋設した筒状ゴム膜１の上端部分を、合成樹脂製アッパープレート２の筒状下端部分２ａの外周面に、金属リング３の加締め加工によって気密に連結し、そして、その筒状ゴム膜１の下端部分を、それの途中での折返し姿勢の下で、合成樹脂製のピストン４の上端部分外周面に、金属リング５の加締め加工によって気密に連結して空気ばねを構成した場合、とくにアッパープレート２に関し、それが、金属材料より剛性の低い合成樹脂材料により形成されていること、および、金属リング３の上端と、アッパープレート２の頂壁上面との距離Ａが短く、それの筒状下端部分２ａのみにては、金属リング３の加締め加工によってその筒状下端部分それ自体に生じる縮径方向の弾性変形を十分に吸収できないことに起因して、アッパープレート２の頂壁２ｂが、図５に示すように、上方側へ凸となる形状に撓み形成するのを防止することができなかった。
【０００５】
そして、頂壁２ｂにこのような撓み変形が生じたときには、その頂壁２ｂの上面を、たとえば車両の、平坦な取付板６の取付面７に十分に面接触させることができず、これがため、その平坦取付板６を、頂壁２ｂに突設したボス２ｃに嵌め合わせることが困難になったり、たとえその嵌め合わせが可能であっても、ボス２ｃに形成したピン孔２ｄへの取付ピンの挿入が困難になったりするという問題があり、この一方で、頂壁２ｂの、上述のような撓み変形量を見込んで、ピン孔２ｄを予め大きな寸法で形成したときは、取付板６からアッパープレート頂壁２ｂに伝達される振動等によってその頂壁２ｂの上面が平坦面に復した場合等に、ピン孔２ｄに挿入した取付ピンとそのピン孔２ｄとの間にがたつきが生じ、その結果として、取付ピンおよびピン孔２ｄに早期の摩損、破損等が生じるという問題がある。
【０００６】
そしてさらに、平坦取付板６をアッパープレート２に取付けた場合であっても、その取付板６とアッパープレート頂壁２ｂとの接触面積が所期したほどには大きくならないことから、アッパープレート２の頂壁２ｂへの応力集中、荷重の変動に伴うその頂壁２ｂの繰返しの変形による頂壁２ｂの疲労等がアッパープレート２の耐久性の低下を余儀なくするという問題もあった。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決することを課題として検討した結果なされたものであり、それの目的とするところは、筒状ゴム膜の端部分を金属リングをもって、合成樹脂製のアッパープレートに加締め固定してなお、アッパープレート頂壁の、上方へ凸となる変形を有効に防止することで、たとえば車両の平坦取付板等の、アッパープレートへの取り付けを簡単かつ容易にし、また、アッパープレートの頂壁、取付ピン、頂壁ボス部のピン孔等の耐久性を高めることができる空気ばねを提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の空気ばねは、補強層を埋設した筒状ゴム膜のそれぞれの端部分を、たとえば、ガラス繊維で補強したナイロン系樹脂材料からなるアッパープレートおよびピストンのそれぞれの外周面に、金属リングの加締め加工によって気密に連結したものであって、アッパープレートの頂壁を、金属リングの加締め加工に起因してそれに生じる撓み変形を相殺する方向に予め湾曲させて形成したものである。
なおここで湾曲とは、二次元の広がりを有する頂壁の、いずれの直径方向断面内においても頂壁が弓形状に、または、ほぼＵもしくはＶ字形状に曲がることを意味する。
【０００９】
この空気ばねでは、合成樹脂製のアッパープレートの筒状下端部分に、筒状ゴム膜の端部分を、金属リングの加締め加工によって連結するに際し、その筒状下端部分の縮径方向への変形に起因して、アッパープレートの頂壁に、上方側へ凸となる向きの弾性変形が生じても、その頂壁は、かかる弾性変形を相殺する方向、より具体的には下方側へ凸となる向きに予め湾曲形成されていることにより、頂壁上面の、水平面より上方側への突出を有効に阻止することができる。
【００１０】
従って、車両等の、たとえば金属製の平坦取付板の、そのアッパープレートへのセットはもちろん、取付ピンによるそこへの取り付けをも常に簡単に、かつ容易に行うことができ、取付ピンを挿入するピン孔寸法を、取付ピンとの間にがたつきを生じるほど大きくすることも不要である。
【００１１】
しかもここでは、平坦取付板を、アッパープレートに、頂壁上面との十分な接触面積をもって取り付けることができるので、アッパープレート頂壁への応力集中、その頂壁の局部的な疲労等のおそれを除去してアッパープレートの耐久性を有利に向上させることができる。
【００１２】
また、この発明の他の空気ばねは、前述したような、頂壁の予めの湾曲形成と併せて、アッパープレートの頂壁上面の中央部分に窪みを設けたものである。
【００１３】
アッパープレートの頂壁上面の、先に述べたような弾性変形量が最も多くなる中央部分に窪みを予め形成してなるこの空気ばねによってもまた、頂壁の弾性変形に起因する、その上面、いいかえれば、窪み底面の上方側への突出を窪みそれ自体によって有効に吸収することができる。従って、この場合にも、車両等の平坦取付板の、アッパープレートへの取付性、アッパープレートの耐久性等につき、前述したと同様の効果をもたらすことができる。
そしてこのことは、頂壁の、下方側への予めの湾曲の窪みの形成と、その頂壁の中央部分への窪みの形成との両者を併用した場合に一層効果的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に示すところに基づいて説明する。
この発明に係る空気ばねの基本的構成態様は、図４に示すところと同様であるので、ここでは、その空気ばねの主要部分であるアッパープレートについて述べる。
【００１５】
図１は、それの実施形態を示す軸線方向断面図であり、たとえば、ガラス繊維で補強したナイロン系樹脂材料の射出成形品からなるこのアッパープレート１１は、全体としてほぼ円形状の平面輪郭形状を有し、また、筒状ゴム膜１の上端部分の加締め固定を許容する筒状下端部分１２および頂壁１３を具え、そして、その頂壁１３の直径方向に対抗する位置で上方へ突出させて設けた二個のボス１４および、各ボス１４に頂壁１３の半径方向に貫通させて設けたピン孔１５を具える。
【００１６】
ここで、このようなアッパープレート１１への車両等の取付けは、たとえば金属材料からなる車両等の平坦な取付板を、ボス１４に嵌め合わせてアッパープレート上に配置した状態で、それぞれのピン孔内へ割りピン等を挿入して抜け止めすることにより行う。
【００１７】
ここで、図示の頂壁１３は、それのほぼ全体が、水平面に対して下方側へ皿状に窪む湾曲形状に成形してなり、ボス１４の形成部分は水平面に対して幾分上方側へ突出する。
ここにおいて、頂壁１３の予めの湾曲量は、筒状下端部分１２の外周面に金属リング３をもって筒状ゴム膜１を加締め固定した場合に、少なくとも頂壁上面１６が、図に仮想線で示すような水平面もしくはそれの極近傍に位置するよう選択することが好ましく、これがための頂壁１３の最大湾曲量ｈは、合成樹脂材料の種類、頂壁厚み、加締め力その他に応じて変化することになるも、たとえば、ナイロン系樹脂材料へのガラス繊維の含有量を３３ｗｔ％とするとともに、筒状下端部分１２の平均厚みおよび長さをそれぞれ５．５ｍｍおよび３０ｍｍ、頂壁厚みを４．５ｍｍとし、加締め加工による、筒状ゴム膜１の厚み減少率を４４％とした場合には、その最大湾曲量ｈを、加締め部外径Ｄの１〜３％の範囲とすることで、頂壁上面１６を水平面に十分に近づけることができる。
【００１８】
ところでこれらのことは、アッパープレート頂壁１３のとくに上面１６に関し、その中央部分に、たとえば図２に示すような段下がりをなす、または深さが漸次変化する窪み部１７を設けた場合にもほぼ同様であり、その窪み部を円形輪郭形状の段下がり窪み部１７としたときには、前述したと同一の条件の下では、窪み部直径ｄ１を、頂壁１３の取付面直径Ｄ1 の２０〜５０％の範囲とすることが好ましい。
【００１９】
これによれば、筒状ゴム膜１の加締め固定に当たって上方側へ最も大きく突出することになる頂壁１３の中央部分の上面が窪み部１７の底面となり、その底面の、上方側への突出レベルは、窪み部１７の深さをもって有効に低減されることになる。従って、この場合にも、頂壁上面１６を水平面に十分近づけることが可能となる。
なおここで、窪み部１７の形成部分における頂壁下面は、頂壁１３に十分な強度を確保し得る場合には、下方へ突出することのない、他の部分と同一の面内に位置する平坦面とすることもできる。
【００２０】
図３は、この発明の他の実施の形態を示す軸線方向断面図である。
これは、図１に示す頂壁の構成態様と、図２に示す頂壁の構成態様とを組み合わせることによって、頂壁１３のほぼ全体を、下方側へ皿状に窪む湾曲形状に成形するとともに、少なくとも、頂壁上面の中央部分、図では頂壁そのものの中央部分に、段下がりをなす窪み部１７を設けたものである。
【００２１】
頂壁１３をこのように構成した場合には、とくには、頂壁１３の予めの湾曲量をそれほど厳密にコントロールせずとも、頂壁上面１６を水平面に十分に近づけることが可能となる。
【００２２】
従って、このようなアッパープレート１１によれば、車両等の平坦取付板の、アッパープレート１１へのセット、取り付け等を簡単かつ容易に行うことができ、また、取付板の取り付け後における、アッパープレート頂壁１３への応力集中、それの局所的疲労等のおそれを十分に除去して頂壁１３の耐久性を有利に向上させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、この発明によれば、合成樹脂製のアッパープレートに、金属リングをもって筒状ゴム膜を加締め固定してなお、そのアッパープレートの頂壁上面を、水平面に十分近づけて位置させることができ、これにより、車両、各種機械の平坦取付板の、そのアッパープレートに対する取り付けを簡単に、かつ容易に行うことができるとともに、アッパープレート頂壁の耐久性を有利に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態を示す軸線方向断面図である。
【図２】  アッパープレートの頂壁中央部分に窪み部を形成した例を示す軸線方向断面図である。
【図３】  この発明の他の実施の形態を示す軸線方向断面図である。
【図４】  空気ばねの構成態様を示す軸線方向断面図である。
【図５】  アッパープレート頂壁の撓み変形を示す軸線方向断面図である。
【符号の説明】
１  筒状ゴム膜
３，５  金属リング
４  ピストン
１１  アッパーリング
１２  筒状下端部分
１３  頂壁
１４  ボス
１５  ピン孔
１６  上面
１７  窪み部
【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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