JP5003677B2 - 液圧式のアキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、液圧回路に流体接続している少なくとも１つの圧力室と圧力制限弁とを有する液圧式のアキュムレータ（蓄圧器）であって、前記圧力室が、ケーシング内に配置された可動な仕切壁と定置の仕切壁との間に形成されている形式のものに関する。

液圧回路は、例えば制御パルスを起動するために、又は例えばピストン／シリンダユニットを負荷することによって操作力を生ぜしめるために、多くの使用例において用いられている。

例えば自動操作式のクラッチは液圧式のアキュムレータによって操作され、或いはこのような液圧回路は、円錐ベルト車巻き掛け伝動装置の２対の円錐ベルト車間の伝達比を調節するためにも使用されている。このような操作力を非常に迅速に形成する必要がある場合、電動モータ式の液圧ポンプの電動モータの始動過程によって既に、電動モータの始動過程のために必要な時間が長くなり過ぎることになる。従って、所定の圧力下にある、所定の体積の圧力流体を貯蔵しておき、ひいてはこの圧力流体によって要求された時間内で必要な操作力を形成するようにする必要がある。

この所定の圧力レベルを有する、圧力流体の体積を維持するために例えばダイヤフラム型蓄圧器として構成された液圧式のアキュムレータが用いられる。このようなアキュムレータは、一方ではダイヤフラムが完全に気密ではなく、また他方では疲れ現象が現れるので、このようなアキュムレータによって要求された耐用年数はダイヤフラム型蓄圧器では維持することができない、という欠点を有している。

このようなアキュムレータの別の可能性として、コイルばねを有するピストン型アキュムレータが提供されており、このピストン型アキュムレータによって、所定の圧力レベルを有する所望の量の圧力流体を準備することができる。このようなピストン型アキュムレータは、シリンダ内で軸方向に可動な圧力ピストンを有しており、この圧力ピストンによって圧力流体は所望の圧力レベルに維持される。しかしながら、上昇する圧力レベルによって、圧力ピストンとシリンダ壁との間のシール性の問題も大きくなるので、製作時に圧力ピストンとシリンダとの高精度の適合を得る必要があるが、このためには製作コストが高価になる。しかもピストン型アキュムレータにおいては、シリンダ孔内でのピストンの傾倒若しくは傾きを避ける必要があり、ひいてはピストンは、良好なシール性を得るために所定のガイド長さを有していなければならない。

同様の問題は、ガスリザーバの代わりにコイルばねだけが設けられている、ガス圧に抗して作業するピストンアキュムレータにおいても存在している。

本発明の課題は、一方では安価に製造することができ、他方では圧力室の非シール性に関する問題が取り除かれていて、しかも多くの繰り返し負荷が行われても摩耗が少なく、ひいては長い耐用年数を有することを特徴とする、液圧式のアキュムレータを提供することである。

この課題を解決した本発明によれば、液圧回路に流体接続している少なくとも１つの圧力室と圧力制限弁とを有する液圧式のアキュムレータであって、前記圧力室が、ケーシング内に配置された可動な仕切壁と定置の仕切壁との間に形成されている形式のものにおいて、前記可動な仕切壁が皿ばねによって形成されている。

有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

皿ばねを可動な仕切壁として使用したことによって、ダイヤフラム型アキュムレータにおけるダイヤフラムの非シール性の問題は取り除かれた。シリンダ孔内でピストンが傾倒するという問題を解決するために、所定の長さを有する圧力ピストンを構成する必要もない。さらにまた、皿ばねを備えたアキュムレータは、圧力室内に蓄えられた流体の圧力レベルが非常に高い場合でも気密性が保証される。何故ならば、圧力室内の上昇する内圧によって皿ばねは常により強い圧力でシールエレメントに押し付けられる構成が可能であるか、又は上昇する内圧によってシールエレメントが常により強く皿ばねに押し付けられる構成も可能であり、それによって完全な液密の圧力室が得られ、非常に多くの繰り返し負荷が行われても圧力室の可動な仕切壁としての皿ばねが変化することはないからである。

本発明によれば、前記皿ばねが、中央開口を備えた円環状のディスクとして構成された皿ばね体を有しており、前記中央開口は、圧力室を外方に向かって閉鎖するインナーカバーによって閉鎖されている。このような構成によって、中央開口をインナーカバーによって閉鎖すればよいだけの公知の皿ばねを使用することができる。またこの場合、インナーカバーは、例えばエラストマー体として構成されたシールエレメントを介在させて皿ばね体に押し付けられるので、シールエレメントの領域内でインナーカバーと皿ばね体との間に所定の圧力が形成される。

圧力室内で所定の圧力レベルを越える内圧を避けるために、所定の閾値において開放する圧力制限弁が圧力室内に設けられており、この圧力制限弁は、本発明の実施態様によれば、インナーカバーの貫通開口内に配置されている。

この場合、本発明によれば、定置の仕切壁が、圧力室を液圧回路と流体接続するための、予め規定された複数の通路を備えた制御プレートによって形成されており、該制御プレートのフランジ面に、皿ばねを解除可能に固定するためのフランジリングが固定されるようになっている。制御プレート内の所定の通路を介して圧力流体が圧力室内に供給され、この圧力室から再び開放されるので、圧力室は制御プレートを介して液圧回路と流体接続し、この場合、制御プレートがフランジ面を有していて、このフランジ面に皿ばねを解除可能に固定するためのフランジリングが固定されることによって、機能的な統合が得られる。従って、本発明による液圧式のアキュムレータを組み付けるためには、皿ばねだけを、制御プレート内に設けられた切欠内に嵌め込み、次いで前記フランジリングによって制御プレートのフランジ面に、圧力室を外部に対してシールするシールエレメントを介在させてねじ結合される。

このような配置構成によって、アキュムレータにおいて見られる問題、つまり上昇する内圧に伴って圧力室を外部に対して閉鎖するカバープレートが外方に向かって膨出するという問題は取り除かれる。何故ならばこのカバープレートは、フランジリング（flansch-ring）の形状を有しているだけであって、圧力室を外部に対して閉鎖するリングディスク（ringscheiben）状の皿ばね体は、定置の仕切壁に対していずれにせよわずかに移動するだけだからである。

定置の仕切壁に対するリングディスク（環状円板）状の皿ばね体の相対運動によって、皿ばねの円錐角度に基づいて、皿ばね体の半径方向外側の領域の半径方向の運動成分も発生する。

この半径方向運動において皿ばねの半径方向外側の領域がフランジリングにおいて切削作用を伴う運動を行うのと避けるために、本発明によれば、フランジリングが、前記圧力室に向いた側に横断面がＵ字形の領域を有しており、皿ばねとＵ字形の領域との間にワイヤリングが配置されていて、該ワイヤリングにおいて、前記皿ばねの半径方向外側に位置する領域が前記フランジに対して相対的な半径方向の運動を行うようになっている。

このワイヤリングは、皿ばねがその半径方向外側の、ワイヤリングに載る領域で滑動運動を行うことができ、しかもワイヤリングがその載設面、つまりフランジリングの横断面Ｕ字形の領域でわずかに転動できるように、考慮されている。これによって、ワイヤリングを介在させることによって、皿ばねの半径方向外側の載設面が、静止摩擦状態からフランジリングにおける滑動摩擦状態へ移行することは避けられる。滑動摩擦状態においては、フランジリングにおける切削作用を伴う運動を生ぜしめ、ひいては早期の摩耗を引き起こすことになる。これによって、本発明によるアキュムレータは、多くの繰り返し負荷が行われた場合でも摩耗が少なく、ひては耐用年数が長いことを特徴としている。

同様の形式で、本発明の実施態様によれば、インナーカバーの、皿ばねに向いた側の領域が、横断面Ｕ字形に構成されていて、皿ばねとＵ字形の領域との間にワイヤリングが配置されており、該ワイヤリングにおいて、皿ばねの半径方向内側の領域が、インナーカバーに対して相対的な半径方向の運動を行うようになっている。従ってこの箇所においても、ワイヤリングによって、皿ばね体とインナーカバーとの間の接触領域におけるインナーカバー及び／又は皿ばね体の摩耗の問題は避けられる。

前述のように、圧力室と外側領域との間にシールエレメントが設けられており、この場合このシールエレメントは、インナーカバーと皿ばねとの間、並びに皿ばねと制御プレートとの間に配置することができる。このシールリングは、例えばリング状のエラストマー体として構成されており、従って圧力室内の内圧によって、インナーカバー及び皿ばね並びに制御プレートに向かって押し付けられ、圧力室を外部に対して気密にかつ水密に密閉する。

本発明の実施態様によれば、前述の圧力制限弁が、特に弁体とインナーカバーとの間の円錐形面状のシール面を備えた弁体を有しており、該弁体が、ねじ山付きピンの軸部を受容するための貫通孔を有している。

この場合、ねじ山付きピンの雄ねじ山は、弁体の貫通孔内に設けられた雌ねじ山と噛み合うので、ねじ山付きピンは弁体を越えて突き出し、雌ねじ山付き盲孔を有するナットが螺合され、この場合、ねじ山付きピンに設けられた段部に当接している。ねじ山付きピンの雄ねじ山にナットを螺合させることによって、弁体とナットとの間にシール面が得られ、このシール面は、圧力流体が圧力室から周囲に不意に漏れ出るのを避ける。

この場合、前記ねじ山付きピンは、制御プレートの孔内に延在しているので、圧力制限弁の構成部分はこの孔内に受容される。この場合、本発明の実施態様によれば、前記孔内に段部が形成されていて、該段部にねじ山付きピンのヘッドが当接して、圧力室内の所定の閾圧力を越えた時にねじ山付きピンが弁体とインナーカバーとの接触を解除し、それによって圧力室内の閾圧力を越えることは避けられるようになっている。何故ならば、弁体との物理的な接触が解除されることによって、内圧によって圧力流体が圧力室から外部に漏れるからである。

圧力室内の圧力は無指向性の圧力として、制御プレートとして構成された定置の仕切壁を圧力負荷するようになっている。この圧力負荷を補償し、さらに提供された圧力流体の体積を増大させるために、本発明によれば、液圧式のアキュムレータが２つの圧力室を有しており、この場合２つのアキュムレータは（前述のように）、それぞれの仕切壁に作用する圧力が仕切壁接触面において解消されるように、互いに隣接し合う定置の仕切壁と、液圧回路に通じる１つだけの流体接続部とに接続されている。言い換えれば、２つの液圧式のアキュムレータは１つのユニットに連結されていて、それによって、２つの定置の仕切壁が互いに当接し合い、ひいては仕切壁接触面において形成された圧力が制御位置原理に従って解消するように、互いに接続されているということである。

前記定置の仕切壁とは、所定の通路を有する制御プレートのことである。従って、本発明の実施態様によれば、定置の仕切壁間に中間プレートが配置されており、該中間プレートが、制御プレートの所定の複数の通路を流体接続させるための複数の孔を有しており、それによって２つの圧力室内の圧力流体が、制御プレートに設けられた１つのフランジ接続部を介して液圧回路と接続されていて、液圧流体がこの接続部及び制御プレート、並びに中間金属薄板の複数の孔を介して２つの圧力室に達し、これらの圧力室から逃がすこともできる。

本発明の実施態様によれば、２つの制御プレートが、フランジ面と、フランジリングを貫通するねじ山付きピンとによって接続されている。このような配置によって、内圧に基づく制御プレートの撓みは避けられ、２つの制御プレートを貫通するねじ山付きピンによって、ねじ山付きピンの数は、１つだけの圧力室を有する液圧式のアキュムレータと比較して多くなることはない。何故ならば２つの皿ばねと２つのフランジリングとが、ねじ山付きピンによって、それぞれの制御プレートに対して緊締され得るからである。しかも、このような配置によって、制御プレートが曲げ負荷にさらされることがない、という利点が得られる。何故ならば、ねじは制御プレートで支えられるのではなく、また制御プレートに切欠効果が生ぜしめられることはなく、またコストを高くする原因となる雌ねじ山を設ける必要もないからである。

本発明を以下に図面を用いて詳しく説明する。

図１は、本発明の１実施例によるアキュムレータの平面図、
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、
図３は、図２の符号Ｂで示した部分の詳細を示す図である。

図１によれば、図示の実施例による液圧式のアキュムレータ（蓄圧器）１は、丸味を付けられた角縁部を有するほぼ正方形の形状を有しており、この場合、例えば次のようなアキュムレータが対象となっている。

接続部２を介してアキュムレータ１は液圧回路に接続されており、それによって圧力液体が、接続部２を介して図２に示した圧力室３内に流入し、接続部２を介して再び圧力室から応力除去される。また図１は、等間隔で配置された複数のねじ山付きピン４が示されており、これらのねじ山付きピン４によって、フランジリング５，６を介して制御プレート７，８（図示の実施例による液圧式のアキュムレータでは、２つの圧力室３を備えた実施例として示されている）として構成された、２つの固定された仕切壁が互いにねじ結合され得る。

接続部２は、圧力室３に流体を供給するための通路９を有している。図２に示されているように、通路９は、制御プレート７若しくは制御プレート８の上側において符号３で示された２つの圧力室に通じている。２つの圧力室３は一方では、制御プレート７若しくは制御プレート８によって制限され、他方では皿ばね１０若しくは１１によって制限されている。２つの皿ばね１０，１１の中央開口１２は、それぞれインナーカバー１３，１４によって閉鎖されており、このインナーカバー１３，１４内にそれぞれ１つの圧力制限弁１５，１６が配置されている。

この場合、皿ばね１０は、皿ばね体１７の半径方向内側の領域で、Ｕ字形の溝１８（図３参照）内に配置されたワイヤリング１９に当接しており、それによってこの半径方向内側に位置する、皿ばね体１７の載設面２０は、ワイヤリング１９において半径方向の移動運動を実施することができる。図３に示されているように、インナーカバー１４と皿ばね体１７との間に、横断面が円形のエラストマーシールとして構成されたシールエレメント２１が配置されている。

同様の形式で、ワイヤリング１９は、皿ばね１０，１１の半径方向外側に位置する領域において、フランジリング５，６のＵ字形の溝内に配置されており、ここで皿ばね体１７の半径方向外側に位置する領域が半径方向の相対運動を実施するようになっている。

横断面が円形のエラストマーシールとして構成されたシールエレメント２２は、圧力室３の半径方向外側の領域をシールする。接続部２を介して圧力流体が圧力室３内に供給され、ここで圧迫されると、圧力流体（液圧流体）は皿ばね１０，１１を圧力負荷するので、皿ばね１０，１１は、制御プレート７，８に関連して矢印"Ｃ"方向で相対運動を実施する。例えば、液圧回路内の運転圧力を短時間高めるために、圧力室内で圧迫されている液圧流体を応力除去しようとする場合、接続部２が図示していない弁を介して開放されて、圧力室３内の圧力流体を負荷することができる。

２つの制御プレート７，８は、圧力室３内の圧力が高くなった時に負荷がかかって曲がらないようにするために、ねじ山付きピン４及びナット２３によって互いに固定される。

次に、図２の符号Ｂで示した部分の詳細を示す図３を用いて、圧力制限弁１６（圧力制限弁１５は同じ構造及び機能形式を有している）の構造及び機能形式について説明する。

圧力制限弁１６は、インナーカバー１４の貫通開口２４を貫通していて、この場合、弁体２５は貫通開口２４の領域内に配置されている。

弁体２５は円錐形面状のシール面２６を有しており、このシール面２６は、貫通開口２４の領域内でインナーカバー１４の相応に面取りされた面と協働する。この場合、圧力制限弁１６は、制御プレート８の孔２７内に配置されたねじ山付きピン２８と、弁体２５と、袋孔を有するナット２９と協働し、圧縮コイルばね３０を介して圧力室３の無負荷状態で閉鎖した位置に保持され、この場合、圧縮コイルばね３０は、孔２７内に形成された段部３１に支えられる。ナット２９と弁体２５との間にシール面３２が形成されており、このシール面３２を介して圧力流体が圧力室から漏れ出ることはない。何故ならばナット２９と弁体２５とをねじ山付きピン２８のねじ山にねじ結合することによって、弁体２５の上側とナット２９の下側との間に、シール面３２を負荷する圧力が形成され、この圧力がシール面３２をシールするからである。

圧力室３内の圧力が上昇すると、皿ばね１１が、矢印"Ｃ"方向（図２参照）で運動を行い、インナーカバー１４並びに圧力制限弁１６を連行する。圧力室３内の圧力が所定の閾値を越えると、ねじ山付きピン２８のヘッド３３が、段部３１に接触して、弁体２５を、シール面２６とインナーカバー１４とのとの気密な接触が解除される方向に引き寄せるので、ギャップスペースが開放し、それによって、皿ばね１１が図２の矢印"Ｃ"とは逆方向の運動を行い、弁体２５がその端面３４を介して圧力室３内の圧力流体によって負荷されてインナーカバー１４との気密な接触が再び得られる程度に圧力室３内の内圧が低下するまで、圧力流体が貫通開口２４を介して漏れ出す。

本発明による液圧式のアキュムレータは、非気密なダイヤフラムの問題が効果的に取り除かれ、皿ばね１０，１１にかかる繰り返し負荷の回数が多い場合でも、圧力室３が非気密になることはなく、また例えばピストンアキュムレータにおけるピストン／シリンダユニットを精確に製作する場合に必要であるような、高価な機械的な製造段階は省くことができることを特徴としている。

以上の説明において詳細が述べられていない特徴に関しては、請求の範囲及び図面が参照される。

本発明の１実施例によるアキュムレータの平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２の符号Ｂで示した部分の詳細を示す図である。

Claims (14)

1. 液圧回路に流体接続している少なくとも１つの圧力室（３）と圧力制限弁（１５，１６）とを有する液圧式のアキュムレータであって、前記圧力室（３）が、ケーシング内に配置された可動な仕切壁と定置の仕切壁との間に形成されている形式のものにおいて、
   前記可動な仕切壁が開口を有する皿ばね（１０，１１）によって形成されており、
   前記皿ばね（１０，１１）の開口を前記圧力室（３）の外方に向かって閉鎖するインナーカバー（１３，１４）が設けられており、前記インナーカバー（１３，１４）は貫通開口（２４）を有しており、
   前記圧力制限弁（１５，１６）は、前記インナーカバー（１３，１４）の貫通開口（２４）を開閉することを特徴とする、アキュムレータ。
2. 前記皿ばね（１０，１１）が、中央開口を備えた円環状のディスクとして構成された皿ばね体（１７）を有しており、前記中央開口は、前記インナーカバー（１３，１４）によって閉鎖されている、請求項１記載の液圧式のアキュムレータ。
3. 前記定置の仕切壁が、前記圧力室（３）を液圧回路と流体接続するための、予め規定された複数の通路を備えた制御プレート（７，８）によって形成されており、該制御プレート（７，８）のフランジ面に、前記皿ばね（１０，１１）を解除可能に固定するためのフランジリング（５，６）が固定されるようになっている、請求項１又は２記載のアキュムレータ。
4. 前記フランジリング（５，６）が、前記圧力室（３）に向いた側に横断面がＵ字形の領域を有しており、前記皿ばね（１０，１１）と前記圧力室（３）に向いた側のＵ字形の領域との間にワイヤリング（１９）が配置されていて、該ワイヤリング（１９）において、前記皿ばね（１０，１１）の半径方向外側に位置する領域が前記フランジ（５，６）に対して相対的な半径方向の運動を行うようになっている、請求項３記載の液圧式のアキュムレータ。
5. 前記インナーカバー（１３，１４）の、前記皿ばね（１０，１１）に向いた側の領域が、横断面Ｕ字形に構成されていて、前記皿ばね（１０，１１）と前記皿ばね（１０，１１）に向いた側のＵ字形の領域との間にワイヤリング（１９）が配置されており、該ワイヤリング（１９）において、前記皿ばね（１０，１１）の半径方向内側の領域が、前記インナーカバー（１３，１４）に対して相対的な半径方向の運動を行うようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の液圧式のアキュムレータ。
6. 前記インナーカバー（１３，１４）と前記皿ばね（１０，１１）との間、並びに前記皿ばね（１０，１１）と前記制御プレート（７，８）との間にそれぞれ１つのシールエレメント（２１，２２）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の液圧式のアキュムレータ。
7. 前記圧力制限弁（１５，１６）が、シール面（２６）を備えた弁体（２５）を有しており、前記シール面（２６）によって、前記弁体（２５）と前記インナーカバー（１３，１４）との間の気密な接触が得られ、前記弁体（２５）が、ねじ山付きピン（２８）の軸部を受容するための貫通孔を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の液圧式のアキュムレータ。
8. 前記シール面（２６）が円錐形面状である、請求項７記載の液圧式のアキュムレータ。
9. 前記ねじ山付きピン（２８）が段部を有していて、該段部に前記弁体（２５）が載り、該弁体（２５）がナット（２９）によって前記段部に固定可能であって、前記ナット（２９）と前記弁体（２５）との間にシール面（３２）が形成されている、請求項７又は８記載の液圧式のアキュムレータ。
10. 前記制御プレート（７，８）が、前記圧力制限弁（１５，１６）の構成部分を受容するための孔（２７）を有している、請求項４から９までのいずれか１項記載の液圧式のアキュムレータ。
11. 前記孔（２７）内に段部（３１）が形成されていて、該段部（３１）に前記ねじ山付きピン（２８）のヘッド（３３）が当接して、前記圧力室（３）内の所定の閾圧力を越えた時に前記ねじ山付きピン（２８）が前記弁体（２５）と前記インナーカバー（１３，１４）との接触を解除するようになっている、請求項１０記載の液圧式のアキュムレータ。
12. ２つの前記圧力室（３）を有する液圧式のアキュムレータにおいて、互いに隣接する前記定置の仕切壁と、液圧回路に通じる液圧接続部とを有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の２つのアキュムレータ（１）が、前記定置の仕切壁の各々に働く圧力が前記定置の仕切壁の接触面において解消されるように、接続されていることを特徴とする、２つの圧力室を有する液圧式のアキュムレータ。
13. 前記定置の仕切壁間に中間プレートが配置されており、該中間プレートが、制御プレート（７，８）としての前記仕切り壁の所定の複数の通路を流体接続させるための複数の孔を有している、請求項１２記載の液圧式のアキュムレータ。
14. 複数の前記制御プレート（７，８）が、フランジ面と、フランジリング（５，６）を貫通するねじ山付きピン（４）とによって接続されている、請求項１２又は１３記載の液圧式のアキュムレータ。

Images