JP2004232784A

JP2004232784A - アキュムレータ

Info

Publication number: JP2004232784A
Application number: JP2003023713A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nagaoka; 宏明永岡
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】耐久性をより向上し得るようにしたアキュムレータを提供する。
【解決手段】円筒状に形成されたシェル１と、シェル１の天井壁部１２の内面にその一端が固定されてシェル１内に軸方向に伸縮自在に配設された金属ベローズ２と、金属ベローズ２の他端側開口を封止して金属ベローズ２の内部にガス室２５を形成し、金属ベローズ２とともにシェル１の内面との間に油室１５を形成する可動板３とを備えている。シェル１の軸方向の中間部に、金属ベローズ２が大きく圧縮されるときに、金属ベローズ２の所定以上（最小密着長以下）の収縮を阻止する段部１１ａ（ストッパ部）を設ける。可動板３には、段部１１ａ（ストッパ部）に当接して油室１５内の作動油がシェル１の小径部１１ｂと金属ベローズ２の間へ流入するのを阻止するシール部材４を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のブレーキシステムやハイドロサスペンション等の油圧制御システムにおいて油圧の蓄圧や脈動吸収に使用されるアキュムレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、油圧の蓄圧や脈動吸収に使用されるアキュムレータには、例えば特許文献１〜３に開示されているように、その内部をガス室と油室とに分離する分離膜として、金属ベローズを用いたものがある。このようなアキュムレータとして、図４に示すように、油ポート１１３ａを有する円筒状のシェル１０１と、シェル１０１の一端側の壁部内面にその一端が固定されてシェル１０１内に軸方向に伸縮自在に配設された金属ベローズ１０２と、金属ベローズ１０２の他端側開口を封止して金属ベローズ１０２の内部にガス室１２５を形成し、金属ベローズ１０２とともにシェル１０１の内面との間に油室１１５を形成する可動板１０３と、を備えたものが知られている。
【０００３】
このアキュムレータは、油圧が負荷されていないときには金属ベローズ１０２が伸びた状態（図４の状態）で停止している。この状態で、油圧回路に接続された油ポート１１３ａの圧力がガス室１２５の圧力よりも増大すると、油ポート１１３ａから油室１１５に流入する作動油によって可動板１０３が押圧され、ガス室１２５の容積が小さくなるように金属ベローズ１０２が圧縮される。そして、油ポート１１３ａの圧力がガス室１２５の圧力よりも小さくなると、ガス室１２５の容積が大きくなるように金属ベローズ１０２が伸張して元の状態に復帰する。このようにして、油圧回路に生じる圧力変化に対応して金属ベローズ１０２が伸縮を繰り返すことにより、油圧の蓄圧や脈動吸収が行われる。
【０００４】
なお、油圧が負荷されていないときに、金属ベローズ１０２とシェル１０１の間に滞留している作動油が全て流出してしまうと、ガス室１２５の封入ガス圧により金属ベローズ１０２が変形してしまうことから、これを防止するために、可動板１０３の油ポート１１３ａと対向する部位に保護シール１３２が設けられ、油室１１５の作動油が全て流出しないようにされている。これにより、封入ガス圧と油圧が常に釣り合った状態が保持される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７０８０１号公報
【特許文献２】
特表２００１−５１３７２４号公報
【特許文献３】
特許第２５３９９０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記アキュムレータの実使用時においては、突発的に油圧が大きく上昇したり、環境温度の低下に伴ってガス室１２５の封入ガス圧が低下することにより、金属ベローズ１０２が大きく圧縮されて、最小密着長（金属ベローズ１０２が塑性変形することなく最大限圧縮されて密着した状態の長さ）以下にまで圧縮される可能性がある。このようにして金属ベローズ１０２が最小密着長以下にまで圧縮されると、金属ベローズ１０２の山部（谷部）が潰されて座屈してしまうため、伸縮回数が少なくても極端に耐久性を低下させることになる。これを防止するために、最小密着長に対して使用条件下での最大圧縮量を十分な余裕をもって設計すると、金属ベローズ１０２の長さが長くなり、アキュムレータが大型化するという欠点がある。
【０００７】
この点、特許文献１及び特許文献２においては、金属ベローズ１０２の内部に軸方向に突出するように設けられた機能部材により、金属ベローズ１０２の所定以上に大きな圧縮を阻止するようにしており、これにより耐久性の極端な低下が回避される。しかし、その機能部材により金属ベローズ１０２の大きな圧縮が阻止されるようなときは、油室１１５の油圧が大きく上昇しているときであり、金属ベローズ１０２の圧縮が阻止された後にも、油室１１５の油圧が更に大きく上昇する可能性がある。そのため、油室１１５の上昇した油圧により、金属ベローズ１０２が潰されて変形してしまうという事態が発生し、耐久性を低下させる原因となる。
【０００８】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、耐久性をより向上し得るようにしたアキュムレータを提供することを解決すべき課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段、発明の作用及び効果】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、円筒状に形成されたシェルと、該シェルの一端側の壁部内面にその一端が固定されて該シェル内に軸方向に伸縮自在に配設された金属ベローズと、該金属ベローズの他端側開口を封止して該金属ベローズの内部にガス室を形成し、前記金属ベローズとともに前記シェルの内面との間に油室を形成する可動板と、を備えたアキュムレータにおいて、前記シェルは、軸方向の中間部に前記金属ベローズの所定以上の収縮を阻止するストッパ部を有し、前記可動板は、前記ストッパ部に当接して前記油室内の作動油が前記シェルと前記金属ベローズの間へ流入するのを阻止するシール部材を有するという手段を採用している。
【００１０】
本発明のアキュムレータでは、突発的に油圧が大きく上昇したり、環境温度の低下に伴ってガス室の封入ガス圧が低下することにより、金属ベローズが大きく圧縮されるときには、可動板に設けられたシール部材がシェルの中間部に設けられたストッパ部に当接することによって、金属ベローズの所定以上の収縮が阻止される。これにより、金属ベローズが最小密着長以下にまで圧縮される恐れは回避され、金属ベローズの山部（谷部）が潰されて座屈してしまうという事態も回避される。
【００１１】
また、可動板に設けられたシール部材がシェルのストッパ部に当接した状態のときには、油室内の作動油がシェルと金属ベローズの間へ流入するのを阻止される。これにより、金属ベローズの外側の油圧は、それ以上に上昇しないので、金属ベローズの内側にあるガス室の封入ガス圧と釣り合った状態を維持する。そのため、金属ベローズが油圧の上昇により潰されて変形してしまうという事態は回避される。
【００１２】
したがって、本発明のアキュムレータによれば、耐久性をより一層向上させることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明に係るアキュムレータは、請求項１記載の発明における前記金属ベローズが、その外周部に取付けられて前記シェルとの接触を防止するガイド部材を有するという手段を採用している。
【００１４】
この手段によれば、金属ベローズが伸縮するときにシェルと接触しないので、金属ベローズの摩耗を防止することができ、耐久性が向上する。なお、ガイド部材は、摩擦係数が小さく耐熱性や耐油性、耐摩擦性に優れた合成樹脂で形成することができ、例えばアセタール樹脂やナイロン等を採用することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明に係るアキュムレータは、請求項１又は２記載の発明における前記可動板が、その外周部に取付けられて前記シェルと摺動する摺動部材を有するという手段を採用している。
【００１６】
この手段によれば、可動板が金属ベローズの伸縮動作に連動する際に、摺動部材がシェルの内面に案内されて摺動することにより、可動板が円滑に移動することができるため、金属ベローズの伸縮動作が安定して円滑に行われるようにすることができる。この摺動部材は、ガイド部材と同様に、摩擦係数が小さく耐熱性や耐油性、耐摩擦性に優れた合成樹脂で形成することができ、例えばアセタール樹脂やナイロン等を採用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１８】
図１は本実施形態に係るアキュムレータの断面図であり、図２はそのアキュムレータが作動した状態の断面図であり、図３は図２の要部を拡大した拡大断面図である。
【００１９】
本実施形態のアキュムレータは、図１に示すように、円筒状に形成されて軸方向の中間部に段部１１ａ（ストッパ部）を有するシェル１と、シェル１の内部に一端が固定されて軸方向に伸縮自在に配設され、その外周部に取付けられたガイド部材２１を有する金属ベローズ２と、金属ベローズ２の他端側開口を封止するように取付けられ、その外周部に取付けられた摺動部材３１を有する可動板３と、可動板３に取付けられたシール部材４と、から構成されている。
【００２０】
シェル１は、鉄系又はアルミニウム系合金を材質として両端が閉口した円筒状に形成されている。このシェル１は、円筒壁部１１と、円筒壁部１１の一端開口を閉塞する天井壁部１２と、筒状部１１の他端開口を閉塞する底壁部１３とに分割形成され、それらが溶接で接合されることにより一体化されている。円筒壁部１１の軸方向の略中央部には段部１１ａが設けられており、この段部１１ａの天井壁部１２側には小径部１１ｂが形成され、底壁部１３側には大径部１１ｃが形成されている。段部１１ａは、金属ベローズ２の所定以上（最小密着長以下）の収縮を阻止するストッパ部を形成している。天井壁部１２の中央部には、金属ベローズ３の内側に形成されるガス室２５にガスを導入するガス導入孔１２ａが設けられ、そのガス導入孔１２ａには止栓プラグ１４がねじ止めされている。また、底壁部１３の中央部には、シェル１の内部空間（油室１５）と外部とを連通する油ポート１３ａが設けられている。
【００２１】
金属ベローズ２は、約０．１５ｍｍの薄い鋼板により円筒蛇腹状に形成されており、軸方向に伸縮自在である。この金属ベローズ２は、停止した状態で、円筒壁部１１の小径部１１ｂの内径よりも少し小さく、円筒壁部１１よりも少し短い大きさに形成されている。この金属ベローズ２は、その一端がシェル１の天井壁部１２の内面に固定されて円筒壁部１１の内側に同軸状に配置されている。この金属ベローズ２の略中央外周部で円筒壁部１１の小径部１１ｂと対向する部位には、アセタール樹脂製の複数のガイド部材２１が周方向に距離を隔てて取付けられている。このガイド部材２１は、金属ベローズ２とシェル１の円筒壁部１１との接触を防止するものである。
【００２２】
可動板３は、薄い金属板により円筒壁部１１の大径部１１ｃの内径よりも少し小さい円形に形成され、金属ベローズ２の他端にその開口を封止するように固着されている。これにより、金属ベローズ２の内側には、密閉されたガス室２５が形成されており、このガス室２５には、天井壁部１２のガス導入孔１２ａを介して窒素ガスが封入されている。また、可動板３及び金属ベローズ２とシェル１の内面との間には、油ポート１３ａを介して外部と連通する油室１５が形成されている。
【００２３】
この可動板３の外周部には、円筒壁部１１の大径部１１ｃと摺動する摺動部材３１が取付けられている。この摺動部材３１は、摩擦係数が小さいアセタール樹脂でリング状に形成されており、可動板３の外周面に設けられた凹溝に嵌合固定されている。また、この可動板３の油ポート１３ａと対向する面には、油圧が負荷されていないときに、油室１５の作動油が油ポート１３へ全て流出するのを防止するゴム製の保護シール３２が固着されている。
【００２４】
シール部材４は、ゴムによりリング状に形成され、可動板３の天井壁部１２側の面の外周部であって段部１１ａと対向する部位に加硫接着されている。このシール部材４は、金属ベローズ２が大きく収縮したときに段部１１ａに当接し、金属ベローズ２の所定以上（最小密着長以下）の収縮を阻止する。また、シール部材４が段部１１ａに当接しているときには、油室１５内の作動油がシェル１の小径部１１ｂと金属ベローズ２の間へ流入するのを阻止する。なお、このシール部材４及び保護シール３２のゴム材料は、油室１５に流入する作動油の種類によって適宜選択される。例えば鉱物油の場合は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）等が選択され、植物油（ブレーキ油）の場合は、ＩＩＲ（ブチルゴム）やＥＰＤＭ（エチレンプロピレン系ゴム）等が選択される。
【００２５】
以上のように構成された本実施形態のアキュムレータは、油圧制御システムの油圧回路に油ポート１３ａが接続されて、油圧の蓄圧や脈動吸収に使用される。そして、突発的に油圧が大きく上昇したり、環境温度の低下に伴ってガス室の封入ガス圧が低下することにより、金属ベローズ２が大きく圧縮されると、図２及び図３に示すように、可動板３に設けられたシール部材４がシェル１の円筒壁部１１の中央部に設けられた段部１１ａに当接することによって、金属ベローズ２の所定以上の収縮が阻止される。即ち、金属ベローズ２が最小密着長以下にまで圧縮される恐れは回避され、金属ベローズ２の山部（谷部）が潰されて座屈してしまうという事態が回避される。
【００２６】
また、可動板３に設けられたシール部材４がシェル１の段部１１ａに当接した状態のときには、油室１５内の作動油がシェル１の小径部１１ｂと金属ベローズ２の間へ流入するのを阻止される。これにより、金属ベローズ２の外側の油圧は、それ以上に上昇しないので、金属ベローズ２の内側にあるガス室２５の封入ガス圧と釣り合った状態を維持する。そのため、金属ベローズ２が油圧の上昇により潰されて変形してしまうという事態は回避される。
【００２７】
以上のように、本実施形態のアキュムレータによれば、シェル１は、軸方向の中間部に金属ベローズ２の所定以上の収縮を阻止する段部１１ａ（ストッパ部）を有し、可動板３は、段部１１ａに当接して油室１５内の作動油がシェル１の小径部１１ｂと金属ベローズ２の間へ流入するのを阻止するシール部材４を有するため、耐久性をより一層向上させることができる。
【００２８】
また、金属ベローズ２の外周部には、金属ベローズ２とシェル１の小径部１１ｂとの接触を防止するガイド部材２１が取付けられているため、金属ベローズ２が伸縮するときにシェル１と接触しないので、金属ベローズ２の摩耗を防止することができ、耐久性が向上する。
【００２９】
また、可動板３は、その外周部に取付けられてシェル１の大径部１１ｃと摺動する摺動部材３１を有するため、可動板３が金属ベローズ２の伸縮動作に連動する際に、摺動部材３１がシェル１の大径部１１ｃの内面に案内されて摺動することにより、可動板３が円滑に移動することができるため、金属ベローズ２の伸縮動作が安定して円滑に行われるようにすることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、金属ベローズ２の所定以上の収縮を阻止するストッパ部として段部１１ａが設けられているが、この段部１１ａの代わりに、大径部１１ｃ側から小径部１１ｂ側に向かって次第に小径となるようなテーパ部を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るアキュムレータの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアキュムレータが作動した状態の断面図である。
【図３】図２の要部を拡大した拡大断面図である。
【図４】従来のアキュムレータの断面図である。
【符号の説明】
１、１０１…シェル１１…円筒壁部
１１ａ…段部（ストッパ部）１１ｂ…小径部１１ｃ…大径部
１２…天井壁部１２ａ…ガス導入孔１３…底壁部
１３ａ、１１３ａ…油ポート１４…止栓プラグ
１５、１１５…油室２、１０２…金属ベローズ
２１…ガイド部材２５、１２５…ガス室３、１０３…可動板
３１…摺動部材３２、１３２…保護シール４…シール部材

Claims

円筒状に形成されたシェルと、該シェルの一端側の壁部内面にその一端が固定されて該シェル内に軸方向に伸縮自在に配設された金属ベローズと、該金属ベローズの他端側開口を封止して該金属ベローズの内部にガス室を形成し、前記金属ベローズとともに前記シェルの内面との間に油室を形成する可動板と、を備えたアキュムレータにおいて、
前記シェルは、軸方向の中間部に前記金属ベローズの所定以上の収縮を阻止するストッパ部を有し、前記可動板は、前記ストッパ部に当接して前記油室内の作動油が前記シェルと前記金属ベローズの間へ流入するのを阻止するシール部材を有することを特徴とするアキュムレータ。
前記金属ベローズは、その外周部に取付けられて前記シェルとの接触を防止するガイド部材を有することを特徴とする請求項１記載のアキュムレータ。
前記可動板は、その外周部に取付けられて前記シェルと摺動する摺動部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載のアキュムレータ。