JP4767038B2

JP4767038B2 - 空気ばね

Info

Publication number: JP4767038B2
Application number: JP2006050865A
Authority: JP
Inventors: 直樹山口; 功渡辺
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Bridgestone Corp; Aisin Corp
Current assignee: Bridgestone Corp; Aisin Corp
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-02-27
Also published as: JP2007231979A

Description

本発明は、空気ばねに関し、特に、車両のサスペンションに供される空気ばねに係る。

空気ばねは既に自動車や鉄道車両に利用されており、一般的に、ベローズやダイヤフラムの容器内に空気が封入されている。そして、外部からの空気の導入及び排出を制御するもの等、種々の構造の空気ばねが知られている。例えば下記の非特許文献１には、ベローズ型、ダイヤフラム型、複合型等が開示されており、更には、空気ばねがショックアブソーバに装着されたエアサスペンションストラットも開示されている。

図５乃至図７は一般的な自動車用サスペンションに供されるダイヤフラム型の空気ばねを示すもので、以下に、その概要を説明する。先ず図５に示すように、筒状の胴部を有する金属製のハウジング１００及び２００と、これらの胴部の開口端に接合する筒状エラストマ部材のダイヤフラム３００を備え、これらによって空気室５００が形成され、この空気室５００内に空気を封入するように構成されている。更に、ダストカバー７００が装着されて図７に示す空気ばねＡＳが構成され、例えばハウジング１００側が車体（図示せず）に固定され、ハウジング２００側がロアアーム（図示せず）に固定される。

上記の従来の空気ばねにおいては、ハウジング１００及び２００の開口部にダイヤフラム３００の開口端部が接合され、夫々、かしめリングと呼ばれる環状部材４１０及び４２０によって緊締されて、接合状態を維持し得るように構成されている。ハウジング１００は、図５に示すように、頂部１１０及び胴部１２０を有する断面コ形状に形成され、図６に示すように、胴部１２０の外周面に環状凹部１２１が形成されると共に、環状凹部１２１の底面に複数の溝（代表して１２２で示す）が形成されている。この結果、胴部１２０の開口端部に環状の係合端部１２３が形成される。而して、環状凹部１２１に対向する位置に環状部材４１０が装着されると、係合端部１２３によってダイヤフラム３００の脱落が防止される。

「自動車技術ハンドブック」第２分冊、設計編、社団法人自動車技術会、１９９２年６月１５日第１版第２刷発行、４６２頁乃至４６３頁及び４６８頁

上記の従来の空気ばねにおいては、図６に示すように、ハウジング１００の胴部１２０には、その外周面に環状凹部１２１が形成されると共に複数の溝１２２が形成されるので、胴部１２０としての剛性を確保するためには、その板厚は必然的に大きくなる。特に、環状凹部１２１には剛性を満足させ得る板厚Ｄｙが必要とされる。そして、ダイヤフラム３００の脱落防止のため、胴部１２０の開口端部に形成される係合端部１２３には、環状凹部１２１に対し所定の高さ以上とすることが要求されるので、これに応じて胴部１２０の一般面及び頂部１１０は板厚Ｄｙより大きな板厚Ｄｘとなる。この結果、ハウジング１００及び２００の質量増加とコストアップが不可避となるだけでなく、環状凹部１２１及び複数の溝１２２を形成するための切削加工が複雑で、コストアップ要因となる。尚、頂部１１０も板厚Ｄｙとすればよいが、プレス装置を用いた絞り加工によって所定厚さの金属平板からハウジング１００及び２００を形成する場合には、例えば頂部１１０を板厚Ｄｙとするには頂部１１０を形成するためのプレス荷重を部分的に変化させる必要があり、板厚調整は容易ではなく、却ってコストアップとなる。更には、図６にＤｚで示した部分が切除されることになるので、それだけ材料の歩留まりが悪くなる。

そこで、本発明は、確実にダイヤフラムをハウジングに保持し得ると共に、ハウジングの質量低減とコストダウンを可能とする空気ばねを提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明の空気ばねは、請求項１に記載のように、少なくとも筒状の胴部を有するハウジングと、前記胴部の開口端に接合する筒状のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラム内に空気を封入する空気ばねにおいて、前記ハウジングが、前記胴部の外周面に形成された溝部と、該溝部に隣接して前記胴部の外周面より径方向外側に延出するように前記胴部の開口端に形成された環状延出部とを備え、前記胴部の開口端に連続して一体的にフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形品に対し、前記胴部の外周面から前記フランジ部に至る部分を切削して前記環状延出部を形成して成り、前記溝部を含む前記胴部の外周面に、前記ダイヤフラムの内周面が密着するように前記ダイヤフラムを前記ハウジングに接合することとしたものである。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された空気ばねにおいては、胴部の外周面に形成された溝部と、これに隣接して胴部の外周面より径方向外側に延出するように胴部の開口端に形成された環状延出部とを備えたハウジングに対し、溝部を含む胴部の外周面に、ダイヤフラムの内周面が密着するようにダイヤフラムが接合されるように構成されているので、確実にダイヤフラムをハウジングに保持し得る構造を確保しつつ、ハウジングの板厚を薄くすることができ、質量低減とコストダウンが可能となる。更に、前記ハウジングは、胴部の開口端に連続して一体的にフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形品に対し、胴部の外周面からフランジ部に至る部分を切削して環状延出部を形成することとしているので、容易に加工し得る構造となり、一層のコストダウンが可能となる。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る空気ばねを示すもので、自動車用サスペンションに供される。図１に示すように、筒状の胴部を有する金属製のハウジング１０及び２０と、これらの胴部の開口端に接合する筒状エラストマ部材のダイヤフラム３０を備え、ハウジング１０及び２０とダイヤフラム３０との接合部が夫々、環状部材４１及び４２によって保持されるように構成され、これらによって、密閉空間となり得る空気室５０が形成されている。更に、ハウジング１０には吸排ポート６１が装着されており、これを介して空気室５０内に空気が吸排されるように構成されている。尚、本実施形態においては図示を省略するが、図７に示すダストカバー７００と同様のダストカバーが装着されて空気ばねが構成される。

本実施形態においては、ハウジング１０及び２０の開口部にダイヤフラム３０の開口端部が接合され、夫々環状部材４１及び４２によって保持されて、接合状態を維持し得るように構成されている。ハウジング１０は、図１及び図２に示すように、頂部１１及び胴部１２を有する断面コ字状の容器形状に形成されている。更に、ハウジング１０には、図２に示すように、胴部１２の外周面に溝部１２ａが形成されると共に、この溝部１２ａに隣接する胴部１２の開口端に、胴部１２の外周面より径方向外側に延出するように環状延出部１２ｂが形成されている。尚、これらの溝部１２ａ及び環状延出部１２ｂの形成方法については後述する。

一方、本実施形態のハウジング２０は、図１に示すように、長尺の筒体形状の胴部２１と短尺の筒体形状の胴部２２が接合されると共に、底板２３が接合されて容器状に形成されたもので、ピストンとも呼ばれる。換言すれば、ハウジング２０は、ハウジング１０の頂部１１の中央に大径の開口が形成されたものと同様の形状で、その開口回りに環状のフランジ部２２ｃが形成された形状となっている。従って、図３に示すように、胴部２２は両側の断面が夫々Ｓ形状に形成され、上記と同様、胴部２２の外周面に溝部２２ａが形成されると共に、胴部２２の開口端に、胴部２２の外周面より径方向外側に延出するように環状延出部２２ｂが形成されている。

また、図１に示すように、ハウジング２０を構成する胴部２１の一方の開口回りにも環状のフランジ部２１ｃが形成されており、このフランジ部２１ｃが胴部２２のフランジ部２２ｃに溶接（Ｗ）により気密接合されている。更に、胴部２１の他方の開口には底板２３が溶接（Ｗ）により気密接合されている。本実施形態では、図１に示すように、フランジ部２１ｃ上の胴部２２の径方向外側に環状段部が形成されている。上記溝部２２ａ及び環状延出部２２ｂの形成方法は溝部１２ａ及び環状延出部１２ｂと同様であり、後述する。尚、ハウジング２０の底板２３には、車両への装着時の位置決め部材６２が固着されている。

そして、図１に示すように、溝部１２ａを含む胴部１２の外周面に、ダイヤフラム３０の一方の開口端部の内周面が密着するように、ダイヤフラム３０がハウジング１０の胴部１２に接合され、環状部材４１によって緊締される。これにより、ダイヤフラム３０の一方の開口端部がハウジング１０の胴部１２に気密接合され、環状延出部１２ｂにより確実に保持される。同様に、溝部２２ａを含む胴部２２の外周面に、ダイヤフラム３０の他方の開口端部の内周面が密着するように、ダイヤフラム３０がハウジング２０の胴部２２に接合され、環状部材４２によって緊締される。これにより、ダイヤフラム３０の他方の開口端部がハウジング２０の胴部２２に気密接合され、環状延出部２２ｂにより確実に保持される。而して、環状延出部１２ｂ及び２２ｂによって、ダイヤフラム３０の脱落を確実に防止することができる。尚、ダイヤフラム３０と胴部２２との接合に関しては、ダイヤフラム３０の他方の開口端が環状延出部２２ｂ側から挿入されて、溝部２２ａを超えて胴部２２に装着され、環状部材４２によって緊締された後に、折り返されて図１に示す状態となる。

ここで、ハウジング１０の胴部１２における溝部１２ａ及び環状延出部１２ｂの形成方法について説明する。先ず、図２に示すように、ハウジング１０が、胴部１２の開口端に連続して一体的にフランジ部１２ｄ（図２に二点鎖線で示す）を有する形状に形成され、断面ハット形状のプレス成形品とされる。次に、このプレス成形品に対し切削加工が行なわれ、胴部１２の外周面より径方向内側に溝部１２ａが形成されると共に、この溝部１２ａに隣接する胴部１２の外周面からフランジ部１２ｄに至る部分が切削されて、胴部１２の開口端に環状延出部１２ｂが形成される。この場合において、環状延出部１２ｂは胴部１２の外周面より距離ｄだけ径方向外側に延出するように形成される。

同様に、先ず、図３に示すように、ハウジング２０の胴部２２が、その開口端に連続して一体的にフランジ部２２ｄ（図３に二点鎖線で示す）を有する断面ハット形状に形成される。次に、切削加工により、胴部２２の外周面に溝部２２ａが形成されると共に、この溝部２２ａに隣接する胴部２２の外周面からフランジ部２２ｄに至る曲面角部が切削されて、胴部２２の開口端に環状延出部２２ｂが形成される。この場合も、環状延出部２２ｂは胴部２２の外周面より距離ｄだけ径方向外側に延出するように形成される。

上記溝部及び環状延出部の形成工程を含み、空気ばねの製造方法を工程順に説明する。先ず、順送プレス装置（図示せず）により金属平板（図示せず）を絞り加工し、前述のようにハウジング１０を含む形状に加工する。即ち、胴部１２及びフランジ部１２ｄを有する断面ハット形状のハウジング１０を連続形成する。この場合には上記フランジ部１２ｄは所謂順送フランジとして連続形成される。次に、打抜加工により、胴部１２からフランジ部１２ｄに至る曲面角部の一部を含み、胴部１２から距離ｄだけ径方向外側に延出するように、環状延出部１２ｂの外側輪郭に沿って切断し、断面ハット形状のハウジング１０を形成する。続いて、切削加工により、胴部１２の外周面に溝部１２ａを形成すると共に、環状延出部１２ｂの内側を直線状に切削して、図２に示すように鈍角の角部に形成する。

ハウジング２０における胴部２２も上記と同様、図３に示すように形成した後、胴部２２を胴部２１に溶接してハウジング２０を形成する。そして、図１に示すように、胴部１２の外周面にダイヤフラム３０の一方の開口端部の内周面が密着するようにダイヤフラム３０を装着し、環状部材４１によって緊締する。同様に、胴部２２の外周面にダイヤフラム３０の他方の開口端部の内周面が密着するようにダイヤフラム３０を装着し、環状部材４２によって緊締する。これにより、ダイヤフラム３０の両開口端部はハウジング１０及び２０の胴部１２及び２２に夫々確実に保持される。

図４は本発明の他の実施形態に係る空気ばねの一部を示すもので、本実施形態のハウジング２０を構成する胴部２２と、これに一体的に形成された底部２４によって、図１のハウジング１０と相似形状に形成されている。そして、底部２４によって空気室５０が画成されるとともに、空気室５０内の気密性が保たれるため、底部２４が胴部２１のフランジ部２１ｃに気密接合することなく、通常の溶接（Ｗ）により接合されることとなる。従って、本実施形態では、図４に示すように、胴部２１の他方の開口には底板２５が溶接（Ｗ）により接合されているが、この底板２５には連通孔２５ａが穿設されており、胴部２１内は大気と連通している。

以上のように、上記の各実施形態の空気ばねによれば、ダイヤフラム３０の両開口端部をハウジング１０及び２０の胴部１２及び２２に夫々確実に保持することができ、環状延出部１２ｂ及び２２ｂによってダイヤフラム３０の脱落を確実に防止することができる。尚、上記の空気ばねをショックアブソーバ（図示せず）に装着し、エアサスペンションストラットに適用することもできる。

本発明の一実施形態に係る空気ばねを示す断面図である。本発明の一実施形態の空気ばねに供する一方のハウジングの一部を拡大して示す断面図である。本発明の一実施形態の空気ばねに供する他方のハウジングの一部を拡大して示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る空気ばねの一部を示す断面図である。従来の空気ばねを示す断面図である。従来の空気ばねに供するハウジングの一部を拡大して示す断面図である。一般的な空気ばねの外観を示す斜視図である。

符号の説明

１０，２０ハウジング
１２，２２胴部
１２ａ，２２ａ溝部
１２ｂ，２２ｂ環状延出部
３０ダイヤフラム
４１，４２環状部材
５０空気室

Claims

少なくとも筒状の胴部を有するハウジングと、前記胴部の開口端に接合する筒状のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラム内に空気を封入する空気ばねにおいて、前記ハウジングが、前記胴部の外周面に形成された溝部と、該溝部に隣接して前記胴部の外周面より径方向外側に延出するように前記胴部の開口端に形成された環状延出部とを備え、前記胴部の開口端に連続して一体的にフランジ部を有する断面ハット形状のプレス成形品に対し、前記胴部の外周面から前記フランジ部に至る部分を切削して前記環状延出部を形成して成り、前記溝部を含む前記胴部の外周面に、前記ダイヤフラムの内周面が密着するように前記ダイヤフラムを前記ハウジングに接合して成ることを特徴とする空気ばね。