(57)【要約】【課題】圧縮力に加えて強い引張力が作用することがあっても、筒状膜とピストンとの嵌合連結が外れることなく維持されるとともに、ピストン側のビード部とピストンとの組付易さも損われることがないようにして、さらに改善される空気ばねを提供する。【解決手段】ゴム製筒状膜３と、その上端部に気密接合されるアッパープレート１と、下端部に気密接合されるピストン２とを有し、筒状膜３の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分３Ｄを転動案内可能な周面２Ｂがピストン２に形成されている空気ばねにおいて、筒状膜３のピストン側ビード部３Ｃを、これが落し込み配置されるピストン２のリム部１０との協働により、筒状膜伸縮移動方向に対する幅方向の全部又はほぼ全部に亘って押圧挟持可能な押え部材４Ｂを着脱可能に設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材製の筒状膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、前記筒状膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、前記筒状膜の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面が前記ピストンに形成されている空気ばねであって、
前記筒状膜のピストン側ビード部を、これが落し込み配置される前記ピストンのリム部との協働によって、筒状膜伸縮移動方向に対する幅方向の全部又はほぼ全部に亘って押圧挟持可能な押え部材が着脱可能に設けられている空気ばね。
【請求項２】
前記押え部材における前記ピストン側ビード部に臨む端部が丸められている請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記大径板状部材と前記ピストンとの所定以上の相対接近移動を規制すべく弾性材製のストッパ本体とこれを支持する硬質板とで成るストッパが螺着手段を用いて前記ピストンに固定されており、前記硬質板によって前記押え部材が構成されている請求項１又は２に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記押え部材における前記ピストン側ビード部を押える外周部が、前記ピストンに取付けられる受止本体に対して筒状膜伸縮移動方向に位置ずれする凹凸形状に形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にトラックやバスの懸架装置として用いられる空気ばねに係り、詳しくは、弾性材製の筒状膜と、これの軸心方向の一端部に気密接合される大径板状部材と、筒状膜の軸心方向の他端部に気密接合されるピストンとを有し、筒状膜の弾性変形に伴って他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分を転動案内可能な周面がピストンに形成されている空気ばねに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空気ばねとしては、特開平１０−３２５４３４号公報において開示されたものが知られており、その図３等に示されるように、大径板状部材（符号２０）と、その下方に位置するピストン（符号４０）と、それら両者に跨って架設されるゴム製の筒状膜（符号１０）とから成っている。そして、筒状ゴム膜の上端ビード部（符号１６）と大径板状部材と、及び筒状ゴム膜の下端ビード部（符号３０）とピストンとのそれぞれが気密状に嵌合連結されている。例えば、トラックの懸架装置として空気ばねが用いられる場合には、車体フレームに大径板状部材が取付けられ、車輪を支持するサスペンションアームにピストンが取付けられる状態で配置される。
【０００３】
上記のような空気ばねは、ボイルの法則を利用したものであって人や荷物を積んだ時は圧縮されて反発力が上がり、それらを降ろすと元の反発力に戻るものである。従って、平常時は相当に軟らかいばねレートを設定できる上に、積載時はどれだけ圧縮しても気体は無くならずより強い反発力を得られることから、良好な乗り心地と容易にボトミングしない強靭さとの双方を備える優れた懸架装置として用いることが可能である。また、コイルバネ等の金属ばねでは吸収しきれない微細な振動をも減衰できるとともに、空気の量を変えることで任意にばねレートや車高を設定できるという利点もあり、主にバスやトラックに採用されている。
【０００４】
トラック・バス等の懸架装置として用いられる空気ばねには、単純な伸縮方向の力だけでなく、捩りや捻りの力が作用することも多々ある。即ち、特許文献２（図３，５，６等参照）や特許文献３〔図１（ｂ）等参照〕のように、捩られながら圧縮荷重を受けるとか、揺動移動しながらの圧縮や伸張を余儀なくされるといった動きである。
【０００５】
また、図示は省略するが、左右にタイヤを備える後輪軸が前後２軸有する大型トラック等において、空車時の接地荷重の減少を防ぐために、非駆動軸（デッドアクスル）の一部を持上げる「エアリフトアクスル」用のエアバックに空気ばねを兼用する場合がある。この場合に、非駆動軸を持上げる手段として、空気ばねに空気を目一杯供給して極力筒状ゴム膜を伸張させた状態とする手段が利用される（図６参照）。
【０００６】
前述のように、筒状膜には伸縮に加えて捩り、捻り、揺動等が複合された力が作用することも多いので、特に挙動変化の大きいピストン側においては、そのピストンと下端ビード部とが強固に気密状で嵌合されていることが要求される。そのため、ピストンと筒状膜の下端ビード部とを単に密嵌合させるのではなく、外れ難くすべく無理入れ装着させる構造、即ち、特許文献１の図４に示されるように、フランジ（符号４６）を設けて下端ビード部の上側内周端を押える構造を採ることにより、ある程度の引張方向の力にも対抗できるように工夫されていた。特許文献２の図１等に示される構造も然りである。
【０００７】
しかしながら、近年の大型化、高速化による懸架ストロークや荷重の増大により、捩り、捻り、或いはエアバック兼用による筒状膜のピストンからの引張力もさらに増大する傾向にあって、上述したビード部の組付け易さを考慮しながらの抜け止め規制手段では抜けてしまうおそれがあり、筒状膜とピストンとの嵌合連結構造には改善の余地が残されていた。
【特許文献１】特開平１０−３２５４３４号公報
【特許文献２】特開２００６−１１８５６０号公報
【特許文献３】特開２００６−３００２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、本来の圧縮力に加えて強い引張力が作用することがあっても、筒状膜とピストンとの嵌合連結が外れることなく維持されるとともに、ピストン側のビード部とピストンとの組付易さも損われることがないようにして、さらに改善される空気ばねを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、弾性材製の筒状膜３と、これの軸心Ｐ方向の一端部に気密接合される大径板状部材１と、前記筒状膜３の軸心Ｐ方向の他端部に気密接合されるピストン２とを有し、前記筒状膜３の弾性変形に伴って前記他端部側が折り返されて成る裏返し筒部分３Ｄを転動案内可能な周面２Ｂが前記ピストン２に形成されている空気ばねにおいて、
前記筒状膜３のピストン側ビード部３Ｃを、これが落し込み配置される前記ピストン２のリム部１０との協働によって、筒状膜伸縮移動方向に対する幅方向の全部又はほぼ全部に亘って押圧挟持可能な押え部材４Ｂが着脱可能に設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の空気ばねにおいて、前記押え部材４Ｂにおける前記ピストン側ビード部に臨む端部２３が丸められていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の空気ばねにおいて、前記大径板状部材１と前記ピストン２との所定以上の相対接近移動を規制すべく弾性材製のストッパ本体４Ａとこれを支持する硬質板４Ｂとで成るストッパ４が螺着手段１６を用いて前記ピストン２に固定されており、前記硬質板４Ｂによって前記押え部材が構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の空気ばねにおいて、前記押え部材４Ｂにおける前記ピストン側ビード部３Ｃを押える外周部１８が、前記ピストン２に取付けられる受止本体１７に対して筒状膜伸縮移動方向に位置ずれする凹凸形状に形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、押え部材とリム部とによってピストン側ビード部の全幅又はほぼ全幅に亘って押圧挟持させる構成であるから、内周端のみを押える従来構造に比べて、ピストン側ビード部をより強固にリム部に係止維持させることができる。従って、大径板状部材とピストンとが互いに離間する方向に筒状膜が強く引張られることがあっても、ピストン側ビード部のリム部からの脱落「（抜出し）が回避されるようになる。そして、そのための押え部材が着脱可能に設けられるているから、押え部材を外すことによってピストン側ビード部のリム部への着脱を容易に行うことが可能である。その結果、本来の圧縮力に加えて強い引張力が作用することがあっても、筒状膜とピストンとの嵌合連結が外れることなく維持されるとともに、ピストン側のビード部とピストンとの組付易さも損われることがないようにして、さらに改善される空気ばねを提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、前述のように筒状膜が強く引張られる際に、押え部材の端面に強く圧迫されることがあっても、そのピストン側ビード部に臨む端部が丸められているから、筒状膜と押え部材とは面接触状態に維持され、単位面積当りの荷重が従来（尖ったプレス面との接触状態等）に比べて明確に大きくなり、その接触部位からの亀裂発生といった不都合のおそれも回避できる利点がある。
【００１５】
請求項３の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて述べるが、空気ばねの過圧縮や損傷防止のためにピストンにボルト等の螺着手段で固定されるストッパ、即ち、弾性材製ストッパ本体を支える硬質板を押え部材に兼用構成させる手段である。これによれば、もともと装備されているストッパの構成要素である硬質板によって押え部材も構成されるので、部品兼用化による軽量化やコストダウンを可能としながら、請求項１や２の発明による前記効果が得られるより合理的な空気ばねを提供することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、ピストン側ビード部を押える外周部が単なる平板ではなく凹凸が施されるており、その形状的な面から強度や剛性が改善されるので、例えば、硬質板を平板状態では強度不足になり鋼板を使ってプレス成形することにより、必要十分な強度を有する押え部材を実現させることが可能になる。従って、廉価で購入し易い鋼板が可能となり、生産性向上やさらなるコストダウンが可能な空気ばねを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明による空気ばねの実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１による空気ばねの断面図、図２はストッパ単品の平面図、図３は圧縮された状態の空気ばねの断面図、図４，５は小径ビード部の嵌合部の拡大断面図、図６は従来の空気ばねが引張られたときの小径ビード部の外れかけ状態を示す断面図である。
【００１８】
〔実施例１〕
実施例１による空気ばねＡは、トラックやバスの懸架装置として用いられるものであって、図１，図２に示すように、車体フレーム等に固定されるアッパープレート（大径板状部材の一例）１と、車輪側の部材に固定されるピストン２と、それら両者１，２に跨って架設されるゴム（弾性材の一例）製のダイヤフラム（筒状膜の一例）３と、ピストン２の上壁２Ａに載置固定されるストッパ４とを有して構成されている。
【００１９】
ダイヤフラム３は、その内部空間（アッパープレート１とダイヤフラム３とピストン２とで囲まれる空間）である空気ばね部Ｓの側壁部３Ａを構成すべく縦軸心Ｐを有する縦形円筒状ゴムであって、アッパープレート１に密嵌合状態で係止固定される上側の大径ビード部３Ｂ、ピストン２の上部に密嵌合状態で係止固定される下側の小径ビード部３Ｃ、ピストン２の外周壁２Ｂに転動案内される折返し部（裏返し筒部分の一例）３Ｄを有している。強度が要求される大小の各ビード部３Ｂ，３Ｃは、いずれも肉厚が厚く設定されるとともに、内部に鋼線等の補強部材が埋設装備されることが多い。
【００２０】
アッパープレート１は、大径ビード部３Ｂを含むダイヤフラム３の上部に上から被さるべく、断面が下方段差状のガイド外周部１ｇを有する上側プレート１Ａと、大径ビード部３Ｂが嵌合される側周壁１ａ及び下周壁１ｂを外周部に持つ下側プレート１Ｂとを上下に重ねて一体化することで構成されている。そして、空気ばね部Ｓに対して空気（エア）を給排するための給排パイプ５が、アッパープレート１における比較的外周に寄った位置において上下に貫通させての気密状態に溶着固定されており、その下端開口が給排口６を形成している。尚、７は図示しないフレームブラケット等への取付用の固着ボルトである。
【００２１】
ピストン２は、下部に裾拡がり部２ｂを有する外周壁２Ｂと、上壁２Ａと、底壁２Ｃと、上壁２Ａと底壁２Ｃとに跨って架設装備される補強部材２Ｄとを有して成る折り返し筒状のゴム膜で構成されている。上壁２Ａは、外周壁２Ｂの上端部に続く外側上壁部８、内側上壁部９、及びそれら内外の上壁部９，８の間に形成されて小径ビード部３Ｃを落し込み嵌合させる円周状のリム部１０から成るとともに、内側上壁部９に下方積層される補強板１１を有している。外周壁２Ｂは、ダイヤフラム１の弾性変形に伴って下端部側が折り返されて成る裏返し筒部分である折返し部３Ｄを転動案内可能な周面（円周面）として機能する。
【００２２】
ピストン２の上壁２Ａには、内側上壁部９及び補強板１１を貫通する中心孔１２が形成されている。底璧２Ｃは、外周壁２Ｂ及び上壁２Ａを形成する板材とは別の板材を用いて形成されており、下方突出する取付ボルト１３の複数を有している。円筒状の補強部材２Ｄは、補強板１１の下面と底壁２Ｃの上面との間に設置固定されており、その上端部には内外を連通させる切欠き１４が形成されている。
【００２３】
ストッパ４は、図１，図２に示すように、ゴム（弾性材の一例）製のストッパ本体４Ａと、これを補強支持するための鋼板等による基板（硬質板の一例）４Ｂとを積層一体化（加硫接着等による）して構成されており、軸心Ｐの方向視において給排口６と干渉し、かつ、アッパープレート１の、詳しくは下側プレート１Ｂの全体に亘らんとする広い面積を備えた大径状のものに形成されている。このストッパ４は、ストッパ本体４Ａに縦軸心Ｐを中心とする均等角度（１２０度）毎で３箇所形成される穴部１５に配置される計３個のボルト１６を用いて、ピストン上壁２Ａに螺着されている。
【００２４】
基板４Ｂは、上壁２Ａの上に重ねられる中央円板状の受止本体１７と、その外周部からリム部１０に入り込むように下方に曲げられて形成される押え周部（外周部の一例）１８とを有する板金部材で形成されている。ボルト（螺着手段の一例）１６によってストッパ４がピストン２に載置固定されている状態では、リム部１０と押え周部１８との協働によって小径ビード部３Ｃが軸心Ｐ方向に圧縮されるまでに強固に挟持されてピストン２に係止されている。尚、ストッパ４には、ストッパ本体４Ａ及び基板４Ｂを貫通する中心孔１９が形成されている。これにより、空気ばね部Ｓは中心孔１９，１２を介して補強部材２Ｄの内部空間と連通されるとともに、切欠き１４を介してピストン２の内部空間とも連通されている。
【００２５】
尚、ストッパ４を設ける理由は次のようである。即ち、空気ばね部Ｓから空気を抜いて車高を明確に低くする場合の弾性懸架支持手段として使用することがある、加えて、超大荷重が作用して強く圧縮される場合、或いはダイヤフラムが損傷する等によって空気が抜けた場合におけるアッパープレート１の下がり過ぎやそれによってピストン２と衝突することによる損傷の防止手段としても用いられる。また、その防止手段の状態でもストッパ４によって弾性懸架可能となる利点もある。
【００２６】
図１，図２に示すように、アッパープレート１とピストンと２が、これら両者１，２によってストッパ４が挟持される状態まで相対接近移動されても給排口６からの空気給排を可能とする回避手段Ｋが装備されている。即ち、回避手段Ｋは、ストッパ本体４Ａにおける軸心Ｐ方向視で給排パイプ５と干渉する部分を無くすために形成された切欠き２０を設けることで構成されている。一例として、切欠き２０は給排パイプ５と同心円状であり、かつ、十分な深さｄを有する立体円弧状切欠きとして、三つあるうちの一つの穴部１５の孔中心１５ａと軸心Ｐとを結ぶ線分上の位置に形成されている。
【００２７】
つまり、図３に示すように、空気ばね部Ｓから空気を完全に抜いて（又は抜けてしまって）ストッパ４が圧縮される状態（萎縮状態）になるまでアッパープレート１が下降しても、切欠き２０の存在によって給排パイプ５部分には弾性変形したストッパ本体４Ａが及ばないように作用し、給排口６と空気ばね部Ｓとの連通状態が維持されるのである。従って、ストッパ４が強く上下圧縮される萎縮状態であっても給排パイプ５からの空気給排が可能であり、次回走行に備えるべく空気ばね部Ｓへの空気供給によるアッパープレート１の再浮上操作を問題無く行うことができる。
【００２８】
尚、図２の吹き出し図において示すように、軸心Ｐ方向視において給排口６が全干渉するまでストッパ４がさらに大径化され、かつ、ストッパ本体４Ａの外周部に形成される切欠き２１（即ち回避手段Ｋ）がもっと小さい場合であっても、図３の吹き出し図に示すように、小なる連通面積ではあるが弾性変形したストッパ本体４Ａによる給排口６の閉塞が回避され、給排パイプ５による空気ばね部Ｓに対する空気給排が可能である。
【００２９】
次に、小径ビード部３Ｃのピストン２への係合構造について詳述する。図１，図４に示すように、ダイヤフラム３のピストン側ビード部である小径ビード部３Ｃを、これが落し込み配置されるリム部１０との協働によって、縦軸心Ｐ方向（筒状膜伸縮移動方向の一例）に対する幅方向の全部又はほぼ全部（即ち、全幅又はほぼ全幅）に亘って押圧挟持可能な押え部材４Ｂが設けられている。前述したように、押え部材４Ｂは、ストッパ４の基板で兼用構成されており、先ず、小径ビード部３Ｃをリム部１０に落し込んで嵌合させてから、ストッパ４をピストン２にボルト止めすることにより、小径ビード部３Ｃが僅かに上下に圧縮されるように押え周部１８とリム部１０のリム底１０ａとで挟持される嵌合係止連結状態で組付けされる。
【００３０】
即ち、図４に示すように、基板４Ｂにおけるピストン側ビード部３Ｃを押える押え周部１８が、ピストン２に取付けられる受止本体（ストッパ本体の一例）４Ａに対して縦軸心Ｐ方向（筒状膜伸縮移動方向の一例）で下方に位置ずれするようにプレス成形によって屈曲された凹凸形状に形成されている。加えて、押え周部１８の外終端は上方に屈曲された縦壁フランジ２２に形成されており、押え周部１８と縦壁フランジ２２との間には曲げＲ部（「ピストン側ビード部に臨む端部」の一例）２３が付いている。つまり、基板４Ｂにおけるピストン側ビード部３Ｃに臨む端部が丸められており、押え周部１８の強度及び剛性アップが図られている。
【００３１】
例えば、図６に示すように、ストッパ４の基板４Ｂが、小径ビード部３Ｃの内周部側端に少し掛る（径方向で少しオーバーラップする）程度の押え周部１８を有するものに設定されている従来の空気ばねＡにおいて、車輪リフトのエアバッグとして使うべく給排パイプ５を用いて空気ばね部Ｓに目一杯空気供給した状態では、ダイヤフラム３下端の最も伸び側（図６の右側）では強い引張力によって押え周部１８が上方に折れ曲り、小径ビード部３Ｃがリム部１０から今にも抜け出さんばかり（抜け出ることある）になっていた。しかも、プレス切り放し状態の基板２Ｂの外周端の端面は尖っている傾向があるので、小径ビード部３Ｃにおける引張りによって強く外周端に当接する部分から亀裂が発生するおそれもあった。
【００３２】
それに対して、プレス折り曲げによって押え周部１８の強度剛性が高められたストッパ４の基板４Ｂによって小径ビード部３Ｃの径方向幅をほぼ全幅でもって上から押え付ける構成とした図１，４に示す本願発明品の空気ばねＡでは、図示は省略するが、アッパープレート１とピストン２とが互いに離れる方向にダイヤフラム３が強く引張られることがあっても、押え周部１８とリム部１０とで小径ビード部３Ｃが強固に係止されていてリム部１０からの抜出しが完全なまでに回避されるようになる。また、その際に基板４Ｂに強く圧迫されることがあっても、押え周部１８と縦壁フランジ２２との間の曲げＲ部２３との面接触状態が維持されていて亀裂発生等の損傷おそれも回避される。加えて、ボルト１６を操作してストッパ４をピストン２から取外せば小径ビード部３Ｃの上側押えが無くなり、小径ビード部３Ｃのリム部１０に対する着脱を簡単に行うことができる。
【００３３】
尚、図４に仮想線で示すように、ストッパ本体４Ａの傾斜外周面２４の位置が、押え周部１８全部をカバーするのではなく、その付け根部から立ち上がり形成されるように小型化されたストッパ本体４Ａを有するストッパ４でも、上述の利点は同様に得ることができる。何故なら、小径ビード部３Ｃのリム部１０からの抜出し防止効果は基板４Ｂの持つ強度によって実現されるからである。また、参考として、小径ビード部３Ｃ付近の構成寸法例が記載されたものを図５に示す。
【００３４】
〔別実施例〕
押え部材４Ｂは、押え周部１８を一体的に有する鋳材（鋳鉄、鍛鉄、鋳造アルミ合金等）で成る基板や、強度や剛性を上げるべく厚みを厚くし、かつ、外周端が丸められた一枚板状のものでも良く、要は、ピストン側ビード部３Ｃを、筒状膜伸縮移動方向に対する幅方向の全幅又はほぼ全幅に亘って押圧挟持可能となる構成であれば良い。尚、「筒状膜伸縮移動方向」とは、軸心Ｐ方向のみならず、アッパープレート１の軸心方向や、ピストン２の軸心方向も含むもの（ダイヤフラム３の伸縮移動方向）である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１による空気ばねを示す断面図
【図２】図１の空気ばねにおけるストッパ単品の平面図
【図３】空気ばねが圧縮された状態の断面図
【図４】ダイヤフラムのピストン側嵌合部の要部拡大図
【図５】図４に各部の寸法例を入れた拡大図
【図６】従来の空気ばねに引張りが作用した場合の断面図
【符号の説明】
【００３６】
１          大径板状部材
２          ピストン
２Ｂ        周面
３          筒状膜
３Ｃ        ピストン側ビード部
３Ｄ        裏返し筒部分
４Ａ        ストッパ本体
４Ｂ        押え部材、硬質板
１０        リム部
１６        螺着手段
１７        受止本体
１８        外周部
２３        押え部材におけるピストン側ビード部に臨む端部
Ｐ          軸心
【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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