JP4844231B2 - Air spring and suspension using the air spring - Google Patents
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Description
本発明は、空気ばねおよび、その空気ばねを用いたサスペンション、特に小型化を図りつつ、耐荷重やばね定数の向上を図ることのできる空気ばねおよびその空気ばねを用いたショックアブソーバ別体型のサスペンションに関する。 The present invention relates to an air spring and a suspension using the air spring, in particular, an air spring capable of improving load resistance and spring constant while achieving downsizing, and a shock absorber separate suspension using the air spring. About.
通常、車両のアクスルには、サスペンションが接続されている。サスペンションは、走行中路面から受ける振動や衝撃が直接ボディに伝わるのを、タイヤとともに吸収して乗り心地を良くしたり、車体や積荷の損傷を防ぐなどの機能を有する。サスペンションの主要部品であるばねは、車体の重量を支えて路面からの衝撃を和らげる機能を有し、従来から金属ばねが一般的に多用されている。金属ばねは、構造が簡単で比較的安価で製造でき、１トン前後の小型車から数十トンの大型車まで広く用いることができる。しかし、最大積載時に最低限の安定性を確保できる強さを持つばねを使う必要があるため、乗員が少なかったり、積載量が少ない場合には、ばねの十分な伸縮が得られず衝撃緩和機能が十分に得られない場合がある。この金属ばねの不具合を解消するものとして空気ばねがある。空気ばねは、伸縮機能のある空気室に車体重量を支える高圧空気を閉じ込めたもので、高圧空気の出し入れを行うことにより、荷重や車体姿勢、走行状態の変化に応じてばね力を発生できる。 Usually, a suspension is connected to a vehicle axle. The suspension has functions such as absorbing vibrations and impacts received from the road surface during traveling directly to the body together with the tires to improve riding comfort and preventing damage to the vehicle body and cargo. A spring, which is a main component of the suspension, has a function of supporting the weight of the vehicle body and softening an impact from a road surface. Conventionally, a metal spring has been widely used. The metal spring has a simple structure and can be manufactured at a relatively low cost, and can be widely used from a small car of about 1 ton to a large car of several tens of tons. However, since it is necessary to use a spring that has the strength to ensure the minimum stability when fully loaded, if the number of passengers is small or the load is small, the spring will not be able to expand and contract sufficiently, and the impact mitigation function May not be sufficient. There is an air spring as a means for solving the problem of the metal spring. The air spring is a confined high-pressure air that supports the weight of the vehicle body in an air chamber having an expansion / contraction function. By taking in and out the high-pressure air, a spring force can be generated according to changes in load, vehicle body posture, and running state.
空気ばねを用いたエアサスペンションとしては、たとえば特許文献１に開示されるものがある。このエアサスペンションは、いわゆるアブソーバ同軸一体型エアサスペンションで、ショックアブソーバのシリンダおよびロッドの周囲に懸架ばねを配置するとともに、その懸架ばねの外側に空気ばねの空気室を形成するダイヤフラムを配置している。 As an air suspension using an air spring, there is one disclosed in Patent Document 1, for example. This air suspension is a so-called absorber coaxial integrated air suspension, and a suspension spring is arranged around the cylinder and rod of the shock absorber, and a diaphragm that forms an air chamber of the air spring is arranged outside the suspension spring. .
ところで、近年の車両は乗り心地を重要視するとともに、車両の居住性の向上も要求されている。前述したように、空気ばねを用いることで車両の乗り心地は大幅に向上する。しかし、特許文献１に開示されるようなアブソーバ同軸一体型エアサスペンションは、ショックアブソーバの周囲に空気ばねを配置しているので、空気ばねの口径が大きくなる。その結果、ショックアブソーバを従来通りタイヤの近傍に配置すると居住スペースの減少を招き好ましくない。そこで、径の細いショックアブソーバのみをタイヤ近傍に配置して、居住スペースを確保するとともに、空気ばねは、アクスルケースやロアアームなどの上の任意の空いているスペースに配置する、いわゆるアブソーバ別体型空気ばねも考案されている。
近年、車両の高級化、高性能化が盛んに行われる結果、車両重量が増加する傾向にある。その結果、アブソーバ別体型空気ばねにおいても耐荷重やばね定数の向上が望まれている。ただし、この場合も空気ばね自体の大径化は避ける必要がある。また、耐荷重やばね定数の向上のために特許文献１のように金属ばねと空気ばねとを並列ばねとすることも考えられるが、アブソーバ別体型空気ばねの場合、アブソーバ同軸一体型のように中心となる軸が存在しないので、金属ばねが座屈してしまい、ばねとして成立しなくなるという問題があった。 In recent years, there has been a tendency for vehicle weight to increase as a result of vigorous upgrading and higher performance of vehicles. As a result, it is desired to improve the load resistance and the spring constant even in the separate absorber type air spring. In this case, however, it is necessary to avoid increasing the diameter of the air spring itself. In order to improve the load resistance and the spring constant, it is conceivable to use a metal spring and an air spring as a parallel spring as in Patent Document 1, but in the case of an absorber separate type air spring, as in the case of an absorber coaxial integral type. Since there is no central axis, there is a problem that the metal spring is buckled and cannot be formed as a spring.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、大型化を招くことなく、耐荷重やばね定数を向上でき、ばねの成立性を維持できる空気ばねを提供することを目的とする。また、この空気ばねを用いたショックアブソーバ別体型のサスペンションを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide an air spring that can improve load resistance and spring constant without causing an increase in size, and can maintain the establishment of a spring. To do. It is another object of the present invention to provide a shock absorber separate type suspension using the air spring.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の空気ばねは、振動発生部に連結されるピストンと、前記ピストンの端面と対面する位置で振動受け部と連結される固定板と、前記ピストンと前記固定板との間に配置され可変容積の空気室を形成する筒状のダイヤフラムと、前記空気室内に配置され、一端が前記ピストンと接触し他端が前記固定板と接触する内蔵ばねと、を含み、前記ダイヤフラムは、前記空気室の一部を構成しつつ前記ピストンの外周に垂れ下がる垂下部を有し、前記ピストンは、当該ピストン端面からピストン周面に沿って前記垂下部内に延出するコイル受け部を有し、前記内蔵ばねのピストン接触側は、前記ピストンを包囲するように前記垂下部内に配置され、前記コイル受け部は前記垂下部の内底面に臨む垂下部破損防止部材を備えると共に、前記空気室内において、前記内蔵ばねと前記ダイヤフラムとを分離する分離壁を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an air spring according to an aspect of the present invention includes a piston coupled to a vibration generating unit, a fixing plate coupled to a vibration receiving unit at a position facing an end surface of the piston, and the piston A cylindrical diaphragm that forms a variable volume air chamber between the fixed plate and a built-in spring that is disposed in the air chamber and has one end in contact with the piston and the other end in contact with the fixed plate. The diaphragm includes a hanging portion that forms a part of the air chamber and hangs down on the outer periphery of the piston, and the piston extends from the end surface of the piston along the circumferential surface of the piston into the hanging portion. to a coil receiving portion, the piston contacting side of the internal spring is disposed in said hanging portion so as to surround the piston, the coil receiving portion is depending portion broken facing the inner bottom surface of the downwardly extending portion Provided with a stop member, in the air chamber, characterized by having a separation wall separating the said internal spring diaphragm.
この態様によれば、内蔵ばねは、空気室の容積減少時などにピストンの外周に垂れ下がるデッドスペースとしての垂下部の内部に配置される。その結果、ダイヤフラムの径を増大することなく、内蔵ばねを空気ばねの内部に配置し、空気ばねの耐荷重やばね定数を向上することができる。また、内蔵ばねをピストンの外周に垂れ下がる垂下部から立ち上げて、ピストンの上面を超えて空気室内部に配置できるので、内蔵ばねのばね長の設定自由度が向上する。また、内蔵ばねをピストンの外周に垂れ下がる垂下部から立ち上げることができるので、ダイヤフラムの内壁近傍に内蔵ばねを配置でき、空気ばねの形状の安定性を向上できる。また、コイル受け部により内蔵ばねの下端を支持するとともに、ピストン周面を用いて内蔵ばねの下端胴部分を支持できるので、空気室内で内蔵ばねを安定的に支持することができる。また、内蔵ばねの下端胴部分を支持することで、内蔵ばねの座屈を抑制することができる。また、垂下部内にコイル受け部が配置されている場合、空気室の容積が増加すると、垂下部が引き上げられてコイル受け部に接近するが、コイル受け部に垂下部破損防止部材を形成することにより、ダイヤフラムの破損を容易に回避することができる。さらに、内蔵ばねが縮むと線間密着状態になる。この線間密着は特にばねの端部で発生しやすく周囲のものを挟み込みやすい。しかし、コイル受け部に内蔵ばねとダイヤフラムとを分離する分離壁を設けることにより、内蔵ばねが縮んだときでも、ばねの線間にダイヤフラムが挟まれることを回避できる。 According to this aspect, the built-in spring is arranged inside the hanging portion as a dead space that hangs down on the outer periphery of the piston when the volume of the air chamber is reduced. As a result, the built-in spring can be disposed inside the air spring without increasing the diameter of the diaphragm, and the load resistance and spring constant of the air spring can be improved. Further, since the built-in spring can be raised from the hanging part that hangs down on the outer periphery of the piston and disposed in the air chamber beyond the upper surface of the piston, the degree of freedom in setting the spring length of the built-in spring is improved. Further, since the built-in spring can be raised from the hanging part that hangs down on the outer periphery of the piston, the built-in spring can be arranged near the inner wall of the diaphragm, and the stability of the shape of the air spring can be improved. Further, since the lower end of the built-in spring is supported by the coil receiving portion and the lower end body portion of the built-in spring can be supported using the piston peripheral surface, the built-in spring can be stably supported in the air chamber. Moreover, buckling of a built-in spring can be suppressed by supporting the lower end trunk | drum part of a built-in spring. Further, when the coil receiving portion is disposed in the hanging portion, when the volume of the air chamber increases, the hanging portion is pulled up and approaches the coil receiving portion, but a drooping damage preventing member is formed in the coil receiving portion. Thus, damage to the diaphragm can be easily avoided. Furthermore, when the built-in spring contracts, the line-to-line contact state is established. This line-to-line contact is particularly likely to occur at the end of the spring, and the surrounding objects are easily pinched. However, by providing a separating wall for separating the built-in spring and the diaphragm in the coil receiving portion, it is possible to avoid the diaphragm from being sandwiched between the spring lines even when the built-in spring is contracted.
また、上記態様において、前記垂下部破損防止部材は、前記垂下部の内底面に臨む部分が曲面形状であってもよい。垂下部破損防止部材の垂下部内底面に臨む部分を曲面形状とすることで、ダイヤフラムとコイル受け部とが接触した場合でも、ダイヤフラムの一部への応力集中を緩和し、ダイヤフラムの破損を防止できる。また、前記垂下部破損防止部材は、弾性体で形成されてもよい。垂下部破損防止部材を弾性体、たとえばゴムや樹脂で形成することができる。また、垂下部破損防止部材を弾性体とする場合、垂下部破損防止部材の形状によって構造的に弾性を持たせてもよい。この場合もダイヤフラムとコイル受け部とが接触しても、ダイヤフラムの破損を防止できる。 In the above embodiment, before Kishide lower breakage preventing member, the portion facing the inner bottom surface of the hanging portion may be curved. By making the part facing the bottom surface of the hanging part of the hanging part damage prevention member into a curved surface shape, even when the diaphragm and the coil receiving part are in contact, the stress concentration on a part of the diaphragm can be alleviated and the diaphragm can be prevented from being damaged. . The drooping breakage prevention member may be formed of an elastic body. The hanging part damage preventing member can be formed of an elastic body, for example, rubber or resin. Further, when the drooping breakage preventing member is an elastic body, it may be structurally elastic depending on the shape of the drooping breakage preventing member. Even in this case, even if the diaphragm and the coil receiving portion come into contact with each other, the diaphragm can be prevented from being damaged.
上記課題を解決するために、本発明の別の態様では、ショックアブソーバが空気ばねの配置位置より車両外側に配置されたサスペンションであって、前記空気ばねは、振動発生部に連結されるピストンと、前記ピストンの端面と対面する位置で振動受け部と連結される固定板と、前記ピストンと前記固定板との間に配置され可変容積の空気室を形成する筒状のダイヤフラムと、前記空気室内に配置され、一端が前記ピストンと接触し他端が前記固定板と接触する内蔵ばねと、を含み、前記ダイヤフラムは、前記空気室の一部を構成しつつ前記ピストンの外周に垂れ下がる垂下部を有し、前記ピストンは、当該ピストン端面からピストン周面に沿って前記垂下部内に延出するコイル受け部を有し、前記内蔵ばねのピストン接触側は、前記ピストンを包囲するように前記垂下部内に配置され、前記コイル受け部は前記垂下部の内底面に臨む垂下部破損防止部材を備えると共に、前記空気室内において、前記内蔵ばねと前記ダイヤフラムとを分離する分離壁を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, in another aspect of the present invention, a shock absorber is a suspension disposed outside the vehicle from a position where the air spring is disposed, and the air spring includes a piston coupled to a vibration generating unit. A fixed plate connected to the vibration receiving portion at a position facing the end surface of the piston, a cylindrical diaphragm disposed between the piston and the fixed plate to form a variable volume air chamber, and the air chamber And a built-in spring having one end in contact with the piston and the other end in contact with the fixing plate, and the diaphragm has a hanging portion that hangs down on the outer periphery of the piston while forming a part of the air chamber. a, the piston has a coil receiving portion extending to the hanging portion from the piston end face along the piston periphery, the piston contacting side of the internal spring, the piston Disposed in the hanging portion so as to surround, together with the coil receiving portion includes a hanging portion breakage prevention member facing the inner bottom surface of the hanging portion, in the air chamber, separation separating the said internal spring diaphragm It has a wall .
この態様によれば、空気ばねの径を増大することなく、サスペンションの耐荷重やばね定数を向上できる。また、空気ばねの径が増大しないので、サスペンションにおける空気ばねの配置自由度が向上できる。 According to this aspect, the load resistance and spring constant of the suspension can be improved without increasing the diameter of the air spring. Further, since the diameter of the air spring does not increase, the degree of freedom of arrangement of the air spring in the suspension can be improved.
本発明の空気ばねによれば、大型化を招くことなく、またばねの成立性を損なうことなく耐荷重やばね定数を向上できる。また、本発明のサスペンションによれば、大型化を招くことなく耐荷重やばね定数を向上できる。 According to the air spring of the present invention, the load resistance and the spring constant can be improved without increasing the size and without impairing the formation of the spring. Further, according to the suspension of the present invention, the load resistance and the spring constant can be improved without increasing the size.
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
本実施形態の空気ばねは、ピストンと、このピストンの端面と対面する固定板と、ピストンと固定板との間に配置され空気室を形成するダイヤフラムと、空気室内に配置され、一端がピストンと接触し他端が固定板と接触する内蔵ばねと、を含んでいる。ダイヤフラムは、空気室の容積減少時などにピストンの外周に垂れ下がる垂下部を有し、内蔵ばねのピストン接触側は、ピストンを包囲するように垂下部内に配置されている。垂下部に内蔵ばねを配置することにより、空気ばねの大型化を招くことなく、またばねの成立性を損なうことなく耐荷重やばね定数を向上できる。 The air spring of the present embodiment includes a piston, a fixed plate facing the end surface of the piston, a diaphragm disposed between the piston and the fixed plate to form an air chamber, an air chamber, and one end of the air spring A built-in spring that contacts and has the other end in contact with the fixed plate. The diaphragm has a hanging portion that hangs down on the outer periphery of the piston when the volume of the air chamber is reduced, and the piston contact side of the built-in spring is disposed in the hanging portion so as to surround the piston. By arranging the built-in spring in the hanging portion, the load resistance and the spring constant can be improved without increasing the size of the air spring and without impairing the establishment of the spring.
図１は、本実施形態の空気ばねを用いたサスペンションの構成を説明する概略図である。図１に示すサスペンション１０は、車軸懸架型の後輪駆動車においてショックアブソーバ１２と空気ばね１４が別体で配置されるばね別置き（ショックアブソーバ別体型）リアサスペンションである。ショックアブソーバ１２と空気ばね１４は、それぞれ車輪ごとに配置されている。なお、図１において、左後輪位置のショックアブソーバは図示を省略しているが、右後輪位置に図示したショックアブソーバ１２と同じものが配置されている。ショックアブソーバ１２の下端は、車輪に近い位置でアクスルケース１６に接続され、上端は、図示しない車体のフレームに接続されている。また、空気ばね１４はショックアブソーバ１２より車両内側の位置で、下端がアクスルケース１６に接続され、上端が図示しない車体のフレームに接続されている。なお、空気ばね１４は、ショックアブソーバ１２の内側であれば、アクスルケース１６上の任意の位置に配置可能であり、フロア下の余裕のあるスペースに配置することができる。その結果、荷室のスペース確保と、空気ばね１４の効率的な配置を両立させることができる。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a suspension using an air spring according to the present embodiment. A
図２は、本実施形態の空気ばね１４の内部構造の一例を説明する概略図である。空気ばね１４は、ピストン１８と固定板２０とダイヤフラム２２と、内蔵ばねとして機能するたとえばコイルばね２４を含んでいる。ピストン１８は、振動発生部となる、たとえばアクスルケース１６と接続される。また、固定板２０は、ピストン１８の上端面と対面する位置で振動受け部となる、たとえば車体フレームと連結されている。ダイヤフラム２２は、ピストン１８と固定板２０との間に配置され可変容積の空気室２６を形成する筒状の部材である。ダイヤフラム２２の上端側は、固定リング２８に巻き付けられている。このダイヤフラム２２の上端部は、固定リング２８を軸として、固定板２０のダイヤフラム２２の接続側に形成されたフランジ３０と、固定バンド３２との間で挟持されている。一方、ダイヤフラム２２の他方端は、ピストン１８の周辺を示す拡大図である図３に示すように、固定リング３４に巻き付けられている。このダイヤフラム２２の他方端部は、固定リング３４を軸として、ピストン１８の上面に形成された固定フランジ３６と、コイルばね２４を支持するコイル受け部３８との間で挟持されている。その結果、ダイヤフラム２２はピストン１８と固定板２０との間に気密性の高い空気室２６を形成する。なお、図示を省略しているが、空気ばね１４の一部には、圧縮空気の供排バルブが設けられ、必要に応じて空気室２６に圧縮空気の出し入れを行うことができる。圧縮空気の供排により空気室２６の容積を変化させ、空気ばね１４のばね定数やばね長（空気ばね１４の高さ）を変化させることができる。その結果、走行中路面から受ける振動や衝撃が直接ボディに伝わるのを吸収して乗り心地を改善する。また、搭乗人数や積載量に応じたばね定数やばね長の設定が可能になる。また、空気ばね１４の高さ調整を行うことにより、車高の調整が可能になり、操縦の安定性の向上や乗降性の向上にも寄与することができる。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the internal structure of the
ダイヤフラム２２は、たとえばシート状のゴム材に金属ワイヤを通したものであり、圧縮空気の供排時の形状維持と強度維持ができる。また、ピストン１８の上面には、ゴムなどの弾性体で形成されたバウンドストッパ４０が配置されている。このバウンドストッパ４０は空気ばね１４がストロークしたときに、圧縮ストロークの最後でばね定数が急激に上昇するのを防ぎ、ばね定数が徐々に高くなるようにして、ショックを和らげている。また、ダイヤフラム２２の周囲には、たとえばゴムなどの樹脂でできた蛇腹状のカバー４２が装着され、ダイヤフラム２２を保護している。
The
ところで、一般に空気ばねの耐荷重は、図３に示す受圧径Ａで決まる。したがって、空気ばねをサスペンションに利用する場合、取り付ける車両が許容できるスペースによって、受圧径Ａが制限を受けてしまう。つまり、一般の空気ばねは利用形態によって耐荷重の制限を受ける。そこで、本実施形態では、空気ばね１４の耐荷重を向上させるために、当該空気ばね１４と並列ばねとして機能する内蔵ばね（たとえばコイルばね）を配置している。本実施形態のようなショックアブソーバ１２が同軸配置されない空気ばね１４は、伸縮方向に実質的な軸部材が存在しないため、コイルばねを配置する場合、圧縮時に座屈が生じないように配慮する必要がある。
Incidentally, the load resistance of the air spring is generally determined by the pressure receiving diameter A shown in FIG. Therefore, when the air spring is used for the suspension, the pressure receiving diameter A is limited by the space that can be allowed by the vehicle to be attached. That is, a general air spring is subjected to a load resistance limitation depending on the usage form. Therefore, in this embodiment, in order to improve the load resistance of the
ところで、コイルばねを並列ばねとして空気ばね１４に配置する場合、ダイヤフラム２２の外側に当該ダイヤフラム２２を取り囲むように配置するパターンと、ダイヤフラム２２の内側で、ダイヤフラム２２によってコイルばねを取り囲むように配置するパターンが考えられる。コイルばねをダイヤフラム２２の外側に配置する場合、当該コイルばねはダイヤフラム２２とカバー４２の間または、カバー４２の外側に配置することになる。この場合、耐荷重やばね定数の十分な向上が望めるが、空気ばね１４全体としての直径の増加を招き、空気ばね１４の小型化の要望を満たせない。一方、ダイヤフラム２２の内側にコイルばねを配置する場合、ダイヤフラム２２の内壁から離間した位置に配置するパターンと、ダイヤフラム２２の内壁に接近した位置に配置するパターンが考えられる。ダイヤフラム２２の内壁から離間した位置に配置する場合、たとえばピストン１８の径より小さいコイル径のコイルばねを用いることになる。この場合、コイルばねで耐荷重やばね定数の向上を行おうとすると、ばねの縦横比（自由巻数／コイル平均径）が大きくなり、座屈する可能性が増加する。
By the way, when arrange | positioning a coil spring in the
以上の点を考慮し、本実施形態の空気ばね１４では、図２に示すように、コイルばね２４をダイヤフラム２２の内側で、かつダイヤフラム２２の内壁に接近した位置に配置している。空気ばね１４は圧縮空気の供排や振動や衝撃の入力により伸縮するため、圧縮時に空気室２６の容積の減少に伴いダイヤフラム２２の余り部分が垂下部４４として、ピストン１８の周囲に垂れ下がる。そこで、本実施形態では、コイルばね２４のピストン１８の接触側がダイヤフラム２２の垂下部４４の内部に位置するようにしている。本実施形態の場合、コイルばね２４をダイヤフラム２２の垂下部４４内で支持できるように、ピストン１８は当該ピストン１８上端面からピストン周面に沿って垂下部４４内に延出するコイル受け部４６を有している。このコイル受け部４６はお椀を裏返したような形状とすることができ、ピストン１８の上端面とバウンドストッパ４０との間に挟持固定されている。コイル受け部４６をピストン１８の周面に沿って垂下部４４の内部に延出させることにより、ダイヤフラム２２の内側に配置するコイルばね２４のコイル径をダイヤフラム２２の内径が許容できる径まで拡大できる。また、ピストン１８の側面からコイルばね２４を立ち上げ、ピストン１８の上面を超えて空気室２６内部に配置することにより、コイルばね２４のコイル長を長くすることが可能となる。さらに、コイル受け部４６の延出長さを調整することにより、配置するコイルばね２４のばね長の設定自由度も向上する。その結果、コイルばね２４の耐荷重やばね定数の選択自由度が向上する。また、実質的にコイルばね２４のピストン接触側にピストン１８を挿入することになる。つまり、ピストン１８をコイルばね２４の支持軸として機能させることができる。その結果、コイルばね２４の耐荷重の増大のためにコイル長を長くしても、座屈を抑制することができる。
Considering the above points, in the
ところで、垂下部４４の内部にコイル受け部４６を配置した場合、空気室２６の容積が増大したとき、垂下部４４の内底面とコイル受け部４６の下端面とが接触するおそれがある。たとえば、サスペンション１０の高さ調整を行うために、圧縮空気の供給量が増大した場合や、車両がバウンドして、アクスルケース１６が路面側に引き下げられ、ピストン１８が空気室２６を広げた場合、図３中のクリアランスＢが縮まり、垂下部４４とコイル受け部４６とが接触する可能性が出る。垂下部４４とコイル受け部４６の接触は、ダイヤフラム２２の破損を招く。そこで、本実施形態のコイル受け部４６は、クリアランスＢの減少に伴うダイヤフラム２２の破損を防止するために、垂下部４４の下端面側に、垂下部破損防止部材４８を備えている。この垂下部破損防止部材４８は、図３に示すように曲面形状とすることができる。この曲面形状は、垂下部４４の形成する垂下曲面と類似または実質的に同等の曲率で形成することが望ましい。このように、曲面形状の垂下部破損防止部材４８を形成することにより、垂下部４４の内底面とコイル受け部４６の下端、すなわち垂下部破損防止部材４８が接触した場合でも、接触応力を曲面上に分散させダイヤフラム２２を突き抜けたり、傷を付けたりすることが防止できる。
By the way, when the
また、垂下部破損防止部材４８は弾性体で形成してもよい。弾性体で形成することにより、垂下部４４の内底面とコイル受け部４６の下端、すなわち垂下部破損防止部材４８が接触した場合でも衝撃力を緩和しダイヤフラム２２を突き抜けたり、傷を付けたりすることが防止できる。垂下部破損防止部材４８を弾性体とする場合、たとえば、垂下部破損防止部材４８自体を弾性材料で形成することができる。弾性材料としては、樹脂やゴム材を利用することができる。この場合、垂下部破損防止部材４８全体を樹脂やゴム材で形成してもよいし、金属などのベース材の表面に樹脂やゴム材を配置してもよい。また、図３に示すように垂下部破損防止部材４８を片持ち形状として、構造的に弾性体としてもよい。この場合、垂下部４４の内底面とコイル受け部４６の下端、すなわち垂下部破損防止部材４８が接触した場合、垂下部破損防止部材４８は容易に撓み、接触時の衝撃力を緩和しダイヤフラム２２を突き抜けたり、傷を付けたりすることが防止できる。なお、図３に示すように、本実施形態では、垂下部破損防止部材４８を片持ち形状としているが、両端部を固定する形態としてもよい。
Further, the drooping portion
ところで、コイルばね２４が圧縮状態になった場合、線間密着状態になる。この線間密着は特にばねの端部で発生しやすく、本実施形態のように、ダイヤフラム２２の内壁とコイルばね２４との距離が接近している場合、線間密着時にダイヤフラム２２を挟み込み破損してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、コイル受け部４６が、コイルばね２４とダイヤフラム２２とを分離する分離壁５０を有している。この分離壁５０は、コイル受け部４６の外周端部からダイヤフラム２２の内壁面に沿って立ち上げられた薄板材で形成することができる。分離壁５０は、たとえば金属板や樹脂板で形成することができ、ダイヤフラム２２に沿った高さは、たとえば線間密着が発生しやすいコイルばね２４のばね端部を覆うように、コイルばね２４のコイル長の約１／４に相当する長さとすることができる。このように、分離壁５０は線間密着によるダイヤフラム２２の挟み込みを確実に防止することができる。なお、分離壁５０はコイルばね２４を包囲する連続した面形状とする必要は必ずしもなく、たとえば、所定間隔で立設される小片で構成してもよい。
By the way, when the
このように、本実施形態では、垂下部破損防止部材４８や分離壁５０を設けることにより、ダイヤフラム２２に損傷を与えることなく、ダイヤフラム２２の内壁近傍の位置にコイルばね２４を配置することが可能になる。その結果、空気ばね１４全体としての耐荷重やばね定数の向上を障害なく実施できる。
As described above, in this embodiment, the
本実施形態では、垂下部破損防止部材４８と分離壁５０を一体的に形成した例を示しているが、別部品で構成してもよい。また、本実施形態の場合、一体化した垂下部破損防止部材４８と分離壁５０をコイル受け部４６のコイル支持面に配置する例を示しているが、コイル受け部４６、垂下部破損防止部材４８、分離壁５０を一体化してもよい。一体化することにより部品点数の減少や組み立て工数の削減を実施することができる。
In the present embodiment, an example in which the drooping portion
なお、コイルばね２４の上端側は、固定板２０に形成された突起部２０ａに装着されて位置決めされている。コイルばね２４の上端部は、固定板２０に固定されていてもよいし、非固定とされていてもよいが、コイルばね２４の圧縮時には、しっかりとコイルばね２４を受け止める形状となっていることが望ましい。また、コイルばね２４の固定板２０の接触側も圧縮時に、前述したように線間密着状態となる。したがって、下端側と同様にダイヤフラム２２とコイルばね２４の間に分離壁を形成してもよい。なお、本実施形態の場合、固定板２０のフランジ３０の外周にダイヤフラム２２が巻き付け固定されているので、ダイヤフラム２２を支持するフランジ３０が分離壁の機能を果たしている。
Note that the upper end side of the
このように、本実施形態によれば、空気ばね１４の内部にコイルばね２４を並列ばねとして配置する場合、ダイヤフラム２２の垂下部４４にコイル受け部４６を形成し、コイルばね２４を支持している。その結果、空気ばね１４の大型化やばねの成立性を損なうことなく、空気ばね１４全体としての耐荷重やばね定数の向上を図ることができる。言い換えれば、従来と同様な耐荷重やばね定数を有する空気ばね１４の小型化が容易に実施できる。
Thus, according to the present embodiment, when the
また、上述したように空気ばね１４をショックアブソーバ別体型のサスペンションに用いることにより、サスペンション１０全体としての大型化やばねの成立性を損なうことなく、サスペンション１０の耐荷重やばね定数の向上を図ることができる。言い換えれば、空気ばね１４の小型化が可能になることにより、従来と同様な耐荷重とばね定数を有するサスペンション１０の小型化が容易に実施できる。
Further, as described above, by using the
なお、図１に示すサスペンション１０の構成は一例であり、本実施形態で示す空気ばね１４を用いる構成であれば、他の構成は任意であり適宜変更しても、本実施形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、図１は、オフロード車両に多く用いられる車軸懸架型のサスペンションに本実施形態の空気ばね１４を適用した例であるが、乗用車などに多く用いられる４輪独立懸架型のサスペンションに本実施形態の空気ばね１４を適用可能である。４輪独立懸架型のサスペンションに本実施形態の空気ばね１４を適用する場合、空気ばね１４はたとえば、ロアアームなどの上に配置されることになる。
Note that the configuration of the
また、図２に示す空気ばね１４の構造も一例であり、内蔵ばね（実施形態ではコイルばね２４）がダイヤフラム２２の内側で、かつ垂下部４４の内部に配置されるものであれば、他の部分の構造は適宜変更可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
The structure of the
また、本実施形態では、空気ばね１４の使用例として、車両のサスペンションに用いる場合を説明したが、車両のサスペンションに限らず、工作機械やその他振動や衝撃の伝達を抑制することが求められる構造体に適用可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
In the present embodiment, the use case of the
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art. The configuration shown in each figure is for explaining an example, and any configuration that can achieve the same function can be changed as appropriate, and the same effect can be obtained.
１０ サスペンション、 １２ ショックアブソーバ、 １４ 空気ばね、 １６ アクスルケース、 １８ ピストン、 ２０ 固定板、 ２０ａ 突起部、 ２２ ダイヤフラム、 ２４ コイルばね、 ２６ 空気室、 ２８ 固定リング、 ３０ フランジ、 ３２ 固定バンド、 ３４ 固定リング、 ３６ 固定フランジ、 ３８ コイル受け部、 ４０ バウンドストッパ、 Ａ 受圧径、 ４２ カバー、 ４４ 垂下部、 Ｂ クリアランス、 ４６ コイル受け部、 ４８ 垂下部破損防止部材、 ５０ 分離壁。 10 Suspension, 12 Shock absorber, 14 Air spring, 16 Axle case, 18 Piston, 20 Fixing plate, 20a Protrusion, 22 Diaphragm, 24 Coil spring, 26 Air chamber, 28 Fixing ring, 30 Flange, 32 Fixing band, 34 Fixing Ring, 36 Fixed flange, 38 Coil receiving part, 40 Bound stopper, A Pressure receiving diameter, 42 Cover, 44 Hanging part, B clearance, 46 Coil receiving part, 48 Hanging part damage preventing member, 50 Separation wall
Claims (4)
前記ピストンの端面と対面する位置で振動受け部と連結される固定板と、
前記ピストンと前記固定板との間に配置され可変容積の空気室を形成する筒状のダイヤフラムと、
前記空気室内に配置され、一端が前記ピストンと接触し他端が前記固定板と接触する内蔵ばねと、
を含み、
前記ダイヤフラムは、前記空気室の一部を構成しつつ前記ピストンの外周に垂れ下がる垂下部を有し、
前記ピストンは、当該ピストン端面からピストン周面に沿って前記垂下部内に延出するコイル受け部を有し、前記内蔵ばねのピストン接触側は、前記ピストンを包囲するように前記垂下部内に配置され、
前記コイル受け部は前記垂下部の内底面に臨む垂下部破損防止部材を備えると共に、前記空気室内において、前記内蔵ばねと前記ダイヤフラムとを分離する分離壁を有することを特徴とする空気ばね。 A piston connected to the vibration generator,
A fixed plate coupled to the vibration receiving portion at a position facing the end surface of the piston;
A cylindrical diaphragm disposed between the piston and the fixed plate to form a variable volume air chamber;
A built-in spring disposed in the air chamber, one end contacting the piston and the other end contacting the fixed plate;
Including
The diaphragm has a hanging portion that hangs on the outer periphery of the piston while constituting a part of the air chamber;
The piston has a coil receiving portion that extends from the piston end surface along the circumferential surface of the piston into the hanging portion, and a piston contact side of the built-in spring is disposed in the hanging portion so as to surround the piston. ,
The coil receiving portion includes a hanging portion damage prevention member that faces an inner bottom surface of the hanging portion, and has an isolation wall that separates the built-in spring and the diaphragm in the air chamber .
前記空気ばねは、
振動発生部に連結されるピストンと、
前記ピストンの端面と対面する位置で振動受け部と連結される固定板と、
前記ピストンと前記固定板との間に配置され可変容積の空気室を形成する筒状のダイヤフラムと、
前記空気室内に配置され、一端が前記ピストンと接触し他端が前記固定板と接触する内蔵ばねと、
を含み、
前記ダイヤフラムは、前記空気室の一部を構成しつつ前記ピストンの外周に垂れ下がる垂下部を有し、
前記ピストンは、当該ピストン端面からピストン周面に沿って前記垂下部内に延出するコイル受け部を有し、前記内蔵ばねのピストン接触側は、前記ピストンを包囲するように前記垂下部内に配置され、
前記コイル受け部は前記垂下部の内底面に臨む垂下部破損防止部材を備えると共に、前記空気室内において、前記内蔵ばねと前記ダイヤフラムとを分離する分離壁を有することを特徴とするサスペンション。 The shock absorber is a suspension disposed outside the vehicle from the position where the air spring is disposed,
The air spring is
A piston connected to the vibration generator,
A fixed plate coupled to the vibration receiving portion at a position facing the end surface of the piston;
A cylindrical diaphragm disposed between the piston and the fixed plate to form a variable volume air chamber;
A built-in spring disposed in the air chamber, one end contacting the piston and the other end contacting the fixed plate;
Including
The diaphragm has a hanging portion that hangs on the outer periphery of the piston while constituting a part of the air chamber;
The piston has a coil receiving portion that extends from the piston end surface along the circumferential surface of the piston into the hanging portion, and a piston contact side of the built-in spring is disposed in the hanging portion so as to surround the piston. ,
The coil receiving portion includes a hanging portion damage prevention member facing an inner bottom surface of the hanging portion, and has a separation wall that separates the built-in spring and the diaphragm in the air chamber .
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