(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部、底部、空気バネアセンブリと当接係合するように形成された頂部に沿ったほぼ平面状の装着表面を有するスペーサ本体を備え、
該スペーサ本体は、中央ハブと、中央ハブから外方に隔たった外側リムと、該外側リムを中央ハブに連結する複数の構造アームとを有し、中央ハブと外側リムと複数の構造アームはほぼ平面状の装着表面を形成するように協同し、
前記中央ハブは、頂部と底部の間に延びるハブ壁を有しており、前記外側リムは、頂部と底部の間に延びる外側壁を有し、前記複数の構造アームは、前記平面状の装着表面とほぼ平面をなす頂壁と、該頂壁から突出して前記スペーサ本体の底部に向かって延びる脚部とを有している空気バネアセンブリ用スペーサ。
【請求項２】
非金属材料から作られたスペーサ本体を備え、該スペーサ本体は、第１及び第２のほぼ平面状の装着表面と、該第１及び第２の装着表面の間に延びる外側壁と、前記第１及び第２の装着表面の間に延びて前記外側壁の径方向内方に位置される内側ハブ壁と、前記外側壁を該内側ハブ壁に連結する複数の構造アームとを有し、
該複数の構造アームは、ほぼＴ字形の断面を有しており、前記第１装着表面とほぼ平面をなす頂壁と、該頂壁から前記第２装着表面に向って突出する脚部とを有している、空気バネアセンブリを車両構成部品に装着するためのスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は全般に空気バネアセンブリに関し、特に、空気バネアセンブリのピストンまたはビードプレート用スペーサに関する。具体的には、本発明は空気バネアセンブリのピストンまたはビードプレート用非金属スペーサで、各種装着形態において強度をもたらし、各種空気バネアセンブリを受け入れる穴パターンを提供する構造を持つものに関する。
【０００２】
【背景情報】
空気アクチュエータ、空気バネなどの空圧アセンブリ（pneumatic assemblies）は長年にわたり様々な目的に用いられてきている。空気アクチュエータは普通、加圧流体のサプライと、加圧流体の圧力を増減するための供給源を収納する柔軟なゴム套管またはベローズ（bellows）を含む。柔軟な套管は補強コードを含む柔軟なエラストマー材料で作られることが多く、材料の持つ可撓性を利用して、加圧流体の量を変えると、第１の端部キャップは套管の端部内に固定した他の端部キャップに対して軸方向に移動することができる。空気アクチュエータを可動なあるいは駆動可能な物体と、一般には固定物体との間に配置すると、可動物体は端部キャップの軸方向運動に相関して移動する。
【０００３】
一般に空気バネと呼ばれる空圧バネ(pneumatic springs)も、加圧流体のサプライを収納する柔軟なゴム套管またはベローズを備えていて、構成は同じである。空気バネが異なるのは柔軟な套管に対して可動なピストンを１つ以上持つ点である。ピストンがあることによって、套管が伸張または収縮すると、套管内部の流体がピストンによって圧縮と膨張を生じ、これにより衝撃負荷を吸収する、および／または、振動を減衰する。柔軟な套管は、一般に補強コードを含む可撓性のエラストマー材料でつくられる。套管の構造上、ピストンは、他のピストンまたは套管の他端に固定した端部キャップに対して、軸方向に移動可能である。このような空気バネの応用の一つに車両があり、この場合空気バネは、車輪が道路上の物体にぶつかったりあるいは窪みにおちたりして車両の車軸（vehicle axles）にかかる衝撃負荷を吸収するのために、車両の可動部品同士のクッションの役割を果たす。
【０００４】
空気バネアセンブリの問題の一つに、本技術分野で知られる数多くのサスペンション・システムの形状構成に適応するには、非常に多様な形状、大きさのものを提供しなければならないことがある。そのため、空気バネ製造業者は一つの空気バネアセンブリ形状構成について、いくつもの高さ、直径のものを用意し、それぞれのサスペンションへの応用を少なくとも一つの空気バネアセンブリ設計で対応できるようにしなければならない。したがって本技術分野では、空気バネアセンブリと組み合わせることで、空気バネアセンブリの設計対応範囲を拡大できるようなスペーサを提供することが望まれる。スペーサを用いることで、設計高さ、最小高さ、最大高さ、空気バネアセンブリの行程（stroke）を容易に変更できるようになる。そのため、製造業者は在庫や製造ラインでの空気バネアセンブリ形状構成の数を減らすことができる。したがって、本技術分野では、これらの機能を果たす改良スペーサの提供が望まれる。
【０００５】
従来のスペーサは主としてアルミニウムやスチールといった金属材料で作られている。スペーサを金属で作る場合、スペーサを鋳造あるいは形成するための総費用が問題になる。また、金属スペーサには重量の問題もある。さらに、スペーサは過酷な環境条件の影響を受けるため、金属スペーサの腐食にもつながる。したがって、本技術分野では軽量で耐食性のあるスペーサの提供が望まれる。
【０００６】
プラスチックなどの軽量で耐食性のある材料から空気バネアセンブリを製造する本技術分野での問題の一つは、スペーサが使用中にかなりな力をうける点である。スペーサはまた車両のサスペンションに用いられることから、安全係数（safety factor）をもたせた設計でなければならない。特にスペーサの強度に関しては、スペーサがサスペンション部材の縁からせり出るなど、スペーサがサスペンション部材で全面的に支持されない部分ビーム装着形態（partial-beam mounting arrangement）では、問題が生じる。したがって、本技術分野では、空気バネアセンブリの作動環境に耐える強度を持つ非金属スペーサの提供が望まれる。
【０００７】
【発明の要旨】
上記に鑑み、本発明の目的は空気バネアセンブリ用の改良スペーサを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、プラスチックあるいは繊維強化プラスチックなどの非金属材料で作られた空気バネアセンブリ用スペーサを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、実質的に耐食性のある材料から作られた空気バネアセンブリ用スペーサを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、単心装着（single center mount）、２点、３点、４点装着パターンなどの、多様なピストン装着パターンと協同する穴パターンを持つ空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、スペーサの支持を可能にする一方で、スペーサを形成するための材料の量を最小限におさえることができる複数の構造支持ビームを設けた、空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、スペーサの外径に隣接する連続的な表面断絶部（continuous surface interruption）を設けて、歪み（warping）あるいはオイル被覆（oil canning）を排除または最小にすることで、空気バネアセンブリとピストンの接触を最大にした空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、全長ビーム（fully-extending beam）または部分ビーム装着方式で装着できる空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、スペーサを部分ビーム装着方式で装着したときにスペーサの縁部を支持する周縁リブをもつ空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、スペーサの有効高さを増大するために追加スペーサを積み重ねることができる空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、製造が比較的容易で安価な空気バネアセンブリ用の非金属スペーサを提供することにある。
【００１７】
本発明の上記およびその他の目的と利点は、ほぼ平面状の装着表面を持つほぼ円筒形本体を含むスペーサであって、本体は中央ハブ、外側リム、外側リムを中央ハブに連結する複数の構造アームを含む、空気バネアセンブリ用スペーサによって達成される。
【００１８】
本発明のその他の目的、利点は、空気バネアセンブリ用の改良スペーサによって達成されるもので、該スペーサはほぼ平面状の装着表面とほぼ円筒形側壁を持つ本体を持ち、その改良点は本体が非金属材料で作られていることにある。
【００１９】
【好ましい実施例の説明】
本出願人が本発明原理の応用を企図する最善モードを例示する本発明の好ましい実施例を以下の説明および添付図面により説明するが、これは添付クレームに特に明確に指摘されている。
【００２０】
図中、類似の番号は類似部分を示す。
【００２１】
本発明スペーサは添付図面において通常番号１０で示す。スペーサ１０は非金属材料で作られる。本発明の好ましい実施例では、スペーサ１０はプラスチック、特に繊維強化プラスチックで作られる。繊維強化プラスチックなどの非金属材料でスペーサ１０を作ることにより、スペーサ１０は軽量になり、比較的安価で容易に製造でき、通常作業環境でスペーサ１０が遭遇する腐食性物質に対して実質的に耐性を持つ。スペーサ１０の構造は、スペーサの作業環境で遭遇するさまざまな力に耐えうる強度を保証するものである。
【００２２】
図１にスペーサ１０の作業環境の一例を示す。この作業環境はトラクター・トレーラーなどの車両のフレーム部材１４に装着したサスペンションアセンブリ１２である。サスペンションアセンブリ１２は、ブラケット１６と、トレーリングアーム（trailing arm）などのサスペンション部材１８を含む。サスペンション部材１８は一般にブラケット１６またはフレーム部材１４に可動な状態で装着される。車軸アセンブリ２０はサスペンション部材１８に装着されているため、フレーム部材１４に対して可動である。図１に車両の車輪２２の外郭線を鎖線で示す。
【００２３】
サスペンション部材１８はさらに空気バネアセンブリ２４によってフレーム部材１４に連結している。空気バネアセンブリ２４は、車輪２２が地面２６の凹凸を通過するとき車輪２２からサスペンション部材１８に伝わる力を吸収する。図１に示す実施例においては、車軸アセンブリ２０はブラケット１６と空気バネアセンブリ２４の間に位置する。他の実施例では、車軸アセンブリ２０を他の位置に配置することもできる。本発明の目的の一つによれば、スペーサ１０は空気バネアセンブリ２４をサスペンション部材１８に装着して、フレーム１４とトレーリングアーム１８の間に空気バネの正しいスペーシングを設けるために用いられる。
【００２４】
空気バネアセンブリ２４はピストン３０とビードプレート３２の間に延在するベローズ２８を含む。ベローズ２８は空気など、圧縮可能なあるいは加圧流体を受け入れる、選択的に密封されたキャビティを形成する。したがって本技術分野では、空気バネアセンブリ２４が、車軸アセンブリ２０によってサスペンション部材１８に伝達される相当な力を吸収することが理解される。したがって、スペーサ１０は、各種装着形態において、また各種空気バネアセンブリ２４と共に用いられる場合に、こうした力に耐えるように形成し、設計することが重要になる。
【００２５】
本発明の目的の一つによれば、スペーサ１０はその作業環境で経験する相当な力に耐えるように形成される。この目的のために、スペーサ１０（図２，３）は、中央ハブ４０、外側リム４２、外側リム４２を中央ハブ４０に連結する複数の構造アーム４４を含む。図面に示す本発明の好ましい実施例においては、構造アーム４４はそれぞれ、中央ハブ４０と外側リム４２に対して半径方向に配置されている。本発明の他の実施例では、構造アーム４４は、中央ハブ４０および外側リム４２に対してこれ以外の配置にすることもできる。たとえば、それぞれの構造アーム４４を他の構造アーム４４に対してほぼ垂直にし、各構造アーム４４を中央ハブ４０に対して接線方向に配置してもよい。
【００２６】
スペーサ１０は中央ハブ４０の上面、外側リム４２，各構造アーム４４の協同によって形成されるほぼ平面状の頂部装着表面４６を持つ。以下の説明および本明細書クレームについては、「上側」（upper）あるいは「頂部」（top）という方向は、地面２６に対するスペーサ１０の姿勢方向（orientation ）とは関わりなく、空気バネアセンブリ２４にスペーサ１０が接続されている側のスペーサ１０の面を意味する。
【００２７】
中央ハブ４０は頂部壁５０と、間隔を開けて同心円上にある一対のハブ壁５２，５４を含む。各ハブ壁５２，５４は頂部壁に対してほぼ垂直であり、これと一体に形成される。本発明の好ましい実施例においては、各ハブ壁５２，５４はスペーサ１０の本体高さにほぼ等しい高さを持つ。複数のスポークリブ５６はハブ壁５２，５４の間に延在して、スペーサ１０にさらに強度を持たせている。各スポークリブ５６はさらに、スペーサ１０の本体高さよりかなり高さが低い。そのため、各スポークリブ５６はハブ壁５２，５４の全長に届かない。本発明の好ましい実施例においては、各スポークリブ５６は頂部壁５０に連結されているため、スペーサ１０の底面まで届かない。図面に示すスペーサの実施例では、ハブ壁５２，５４の間に１６本のスポークリブ５６が設けられていて、スペーサ１０に剛性と強度を与えている。本発明の他の実施例では、本発明の概念から逸脱することなく異なる数のスポークリブ５６を使用できる。
【００２８】
中央ハブ４０はさらに、中央ハブ４０内の中央に位置する中央装着穴５８を含む。中央装着穴５８の周りには引き込み区域６０（inset area）が延在する。
【００２９】
本発明の他の目的によれば、外側リム４２は外側リム４２のほぼ水平な頂部壁６６に形成された環状溝６２を含む。外側リム４２はさらに、スペーサ１０の外側周縁を形成するほぼ鉛直な側壁６６を含む。図６−７に示すように、溝６２は側壁６６から半径方向内側に退いている（inset）。本発明の好ましい実施例においては、溝６２は側壁６６の厚みにほぼ等しい距離分内側に退いている。溝６２はまた、各構造アーム４４から外側リム４２に移行していく部分（at the transition between each structural arm and outer rim）の壁厚をほぼ一定に保つように形成され形状が決められている。溝６２はまた、外側リム４２でもほぼ一定の壁厚を保っている。溝６２はスペーサ１０が歪んだり、オイル被膜が生じるのを防ぎ、ピストン１８とスペーサ１０との接触を最大にする。繊維強化プラスチックを用いた本発明実施例においては、溝６２はさらに、外側リム４２の中の繊維の向きを変えて（redirect）スペーサ１０の強度を増大させる機能を持つ。
【００３０】
複数の支持リブ６８が外側リム４２に形成されている（図３）。各支持リブ６８は、スペーサ１０の頂部壁６４から底面に向かって下に伸びる内向きで角をなす表面７０を含む。リブ６８は次いで角をなす表面７０を側壁６６と結ぶほぼ水平の下部表面７２を含む。本発明の好ましい実施例においては、一対の支持リブ６８は図３に示すようにそれぞれ一対の構造アーム４４の間に位置する。
【００３１】
図面に示すように、スペーサ１０を部分ビーム装着形態（mounting configuration）で装着する場合は、外側リム４２の形状が特に重要になる。この種の形態では、スペーサ１０の一部は、図２に示す側部や、図２，４，５に示す端部において、番号７４で示すようにサスペンション部材１８からせり出している。番号７４に示すようなせり出し部分は、スペーサ１０に相対的に大きな応力、歪みその他の力を生じることが知られている。したがって、こうした力を想定してこれら力に耐えるように外側リム４２を構成することが重要になる。
【００３２】
各構造アーム４４は断面がほぼT字形で、この断面はほぼ鉛直の脚部８０と水平の頂部壁８２を持つ。頂部壁８２は、それぞれ一対の構造アーム４４の間に開口部８４ができる寸法、構造とする。開口部８４があるため、スペーサ１０を作製する際の材料が少なくてすむ。
【００３３】
各頂部壁８２は頂部壁５０、頂部壁６０とほぼ平面をなす。各鉛直脚部８０は外側ハブ壁５４と外側リム４２の間の全長にわたって延在する。本発明の好ましい実施例では、中央ハブ４０から外側リム４２に向けて半径方向に８本の構造アーム４４が設けられている。
【００３４】
スペーサ１０の本体はさらに、スペーサ１０の周囲に等間隔で４つの装着穴９０を含む。本発明の好ましい実施例では、各装着穴９０は、構造アーム４４と外側リム４２が交差する位置に、これら２つの部材が協同して穴９０を規定するように形成されている。各装着穴９０はしたがってスペーサ１０の周縁に隣接する。
【００３５】
図４にピストン３０を装着するためにスペーサ１０を用いる様子を示すが、ここでは、ピストン３０に形成したネジ穴９１に螺合する装着用ボルト９２を少なくとも一対用いるもので、装着用ボルト９２は装着用穴９０の中を摺動自在に延在する。各ボルト９２の頭部はサスペンション部材１８と係合して、スペーサ１０をピストン３０とサスペンション部材１８の間で締め付ける。図面に示すように、スペーサ１０の外径はピストン３０下端の外径と合致することが好ましい。しかし、これも図面に示すように、スペーサ１０はサスペンション部材１８から空気バネアセンブリ２４に伝わる力に耐えるだけの強度があるので、スペーサ１０の直径全体をサスペンション部材１８で支える必要はない。
【００３６】
図５に、別のピストン９４について他の装着形態を示す。ピストン９４は、中央ハブ４０に設けた中央装着穴５８を通る１本の装着用ボルト９６によって、サスペンション部材１８に装着される。装着用ボルト９６は空気バネアセンブリ１０２の締め付けプレート１０３上に位置するバンパースタッド１００に設けたネジ穴９８に螺合する。
【００３７】
したがって、空気バネアセンブリ用改良非金属スペーサは、単純になり、列記した目的すべてを達成する効果的、安全、安価そして効率的な装置を提供し、従来装置に見られた困難を排除し、問題を解決し、本技術分野において新たな成果が得られる。
【００３８】
上記の説明では、簡潔明快さと理解を助けるために特定の用語が用いられているが、これら用語は説明目的に用いられているものであって、広義に解釈されることを意図しており、これら用語から従来技術の要件を超えた不必要な限定を課すものではない。
【００３９】
さらに、本発明の説明、図示は、例示であって、本発明の範囲は図示あるいは記述された具体的詳細によって限定されない。
【００４０】
ここに本発明の特長、発見、原理、空気バネアセンブリ用改良非金属スペーサの構成、用い方、構成の特徴、もたらされる有利で新規かつ有用な成果、を説明したので、新規かつ有用な構造、装置、部材、配置、部品および組み合わせを、添付のクレームに記載する。
【００４１】
本発明の特徴および態様を示せば以下の通りである。
【００４２】
１．ほぼ平面状の装着表面を持つほぼ円筒形の本体を備え、本体は中央ハブ、外側リム、および外側リムを中央ハブに連結する複数の構造アームを含む空気バネアセンブリ用スペーサ。
【００４３】
２．本体が非金属材料で作られる、上記１に記載のスペーサ。
【００４４】
３．非金属材料がプラスチックである、上記２に記載のスペーサ。
【００４５】
４．各構造アームは、ほぼ垂直な脚部とほぼ水平な頂部壁を持つT字形断面を持つ、上記１に記載のスペーサ。
【００４６】
５．本体が軸方向高さを持ち、各構造アームが本体高さとほぼ等しい高さを持つ、上記４に記載のスペーサ。
【００４７】
６．等間隔で半径方向に配置される８本の構造アームを設けた、上記１に記載のスペーサ。
【００４８】
７．構造アームのうち４本が外側リムと協同して、等間隔で４つの装着穴を規定する、上記６に記載のスペーサ。
【００４９】
８．中央ハブに中央装着穴が形成された、上記７に記載のスペーサ。
【００５０】
９．外側リムが、平面状の装着表面に形成された環状溝をを持つ、上記１に記載のスペーサ。
【００５１】
１０．外側リムが、ほぼ鉛直で厚みのある側壁とほぼ水平な頂部壁を含み、環状溝が頂部壁に形成されてかつ側壁の厚み分だけ本体の周縁から半径方向内側に退いて設けられる、上記９に記載のスペーサ。
【００５２】
１１．外側リムの側壁と頂部壁の間に延在する複数の支持リブをさらに備える、上記１０に記載のスペーサ。
【００５３】
１２．中央ハブが、頂部壁と、頂部壁に連結し間隔をおいて同心円をなす一対のハブ壁を含む、上記１に記載のスペーサ。
【００５４】
１３．同心のハブ壁の間に位置する複数のスポークリブをさらに備える、上記１２に記載のスペーサ。
【００５５】
１４．スペーサ本体が高さを持ち、各ハブ壁は本体高さにほぼ等しい高さを持ち、各スポークリブの高さは本体高さより低い、上記１３に記載のスペーサ。
【００５６】
１５．空気バネアセンブリが少なくとも１本のボルトでスペーサに連結される空気バネアセンブリと組み合わせた、上記１に記載のスペーサ。
【００５７】
１６．空気バネアセンブリが一対のボルトでスペーサに連結される、上記１５に記載のスペーサ。
【００５８】
１７．スペーサがサスペンション部材の上に装着され、空気バネアセンブリがスペーサに連結される、サスペンション部材とさらに組み合わせた上記１５に記載のスペーサ。
【００５９】
１８．スペーサがサスペンション部材の少なくとも一辺からせり出している、上記１７に記載のスペーサ。
【００６０】
１９．空気バネアセンブリを車両構成部品に装着するためのスペーサであって、前記スペーサはほぼ平面状の装着表面とほぼ円筒形の側壁を備えた環状本体を持ち、前記本体は非金属材料から作られているスペーサ。
【００６１】
２０．本体は、中央ハブ、外側リム、中央ハブと外側リムの間に延在する複数の構造アームを含む、上記１８に記載のスペーサ。
【００６２】
２１．外側リムは、その上部表面に環状溝を持つ、上記２０に記載のスペーサ。
【００６３】
２２．外側リムは、厚みのあるほぼ鉛直な側壁とほぼ水平な頂部壁を含み、頂部壁には側壁の厚み分だけ本体の周縁から半径方向内側に退いて溝が形成された、上記２１に記載のスペーサ。
【００６４】
２３．中央ハブは、頂部壁と、頂部壁に連結され間隔をおいて同心円をなす一対のハブ壁を含む、上記２０に記載のスペーサ。
【００６５】
２４．ハブ壁の間に位置する複数のスポークリブをさらに備える、上記２３に記載のスペーサ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスペーサを装着した空気バネアセンブリを組み込んだ車両のフレーム部材に装着したサスペンションアセンブリの側面立面図。
【図２】図１の線２−２に沿って一部を切り欠いた、スペーサの頂部平面図。
【図３】スペーサの底部平面図。
【図４】図２の線４−４に沿った部分断面側面図。
【図５】図４に類似するが、単一中央装着形態を示す。
【図６】図３の線６−６に沿った部分拡大断面図。
【図７】図３の線７−７に沿った部分拡大断面図。
【符号の説明】
１０  スペーサ
１２  サスペンションアセンブリ
１４  フレーム部材
１６  ブラケット
１８  サスペンション部材
２０  車軸アセンブリ
２２  車輪
【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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