JP5039254B2 - 圧力媒体アキュムレータ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ケーシングを備え、このケーシングの内室が媒体分離要素によって２つのチャンバに分割され、第１のチャンバにガスが充填され、第２のチャンバに液体が充填され、液圧ポート内に底弁が設けられ、底弁の閉鎖体が媒体分離要素によって操作可能であり、底弁が液体による第２のチャンバの充填を可能にし、かつ第２のチャンバからの液体の完全排出を防止する、圧力媒体アキュムレータに関する。
【０００２】
このような圧力媒体アキュムレータは、国際特許出願ＷＯ９８／３７３２９によって知られている。公知の圧力媒体アキュムレータの場合、媒体分離要素は金属製のベローによって形成されている。底弁の閉鎖体が液圧ポート寄りのベローの端面にばねによって連結されている。液圧ポートの効果的な遮断を達成するために、閉鎖体はゴム弾性的なシール要素を備えている。
【０００３】
公知の圧力媒体アキュムレータの場合、圧力媒体が、閉鎖体を底に載せるときに生じる閉鎖隙間を通過し、それによってシール要素の損傷または破壊、ひいては圧力媒体アキュムレータの故障が差し迫っていることは不利であると見なされる。更に、温度変化によって生じるベローの膨張によって生じるような圧力媒体の流出が不利であると見なされる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、底弁の損傷と意図しない圧力媒体流出が阻止され、それによって機能の信頼性が大幅に高められるように、冒頭に述べた種類の圧力媒体アキュムレータを改良することである。
【０００５】
この課題は本発明に従い、閉鎖体が媒体分離要素によって、液圧ピストンの機能を発揮する位置に移動可能であることによって解決される。これは、ベロー端面が底に近接する際に閉鎖体が妨害されずに液体流れ内に移動することによって達成される。それによって、液体流れ内で一緒に浮動するときに、ストッパーに接触し、従って液圧ポートがロックされた液圧ピストンの形に閉鎖される。
【０００６】
本発明思想を具体化するために、閉鎖体は液圧ポート内に設けられた穴の中で案内され、かつ少なくとも１個のシール要素を備え、このシール要素が穴の壁に対してシールされている。その際、好ましくは、穴が段付き穴として形成され、シール要素が穴の小径の部分と協働する。
【０００７】
本発明対象物の有利な実施形は従属請求項４〜１９に記載されている。
【０００８】
次に、添付の図を参照して、本発明の４つの実施の形態を詳しく説明する。
【０００９】
図１に示した本発明による圧力媒体アキュムレータの第１の実施の形態は、ケーシング１を備えている。このケーシングの内室は媒体分離要素２によって２つの圧力室またはチャンバ３，４に分割されている。その際、媒体分離要素２は好ましくは薄壁状の金属製のベローによって形成されている。このベローは一方ではケーシング１を閉鎖する蓋１５に圧力を漏らさぬように連結され、他方では板１６によって閉鎖されている。ベロー２の内室は第１のチャンバ３を形成する。このチャンバは蓋１５内に設けられた図示していない充填ポートを介して、通常は高圧下にあるガスを充填可能である。ケーシング１の下側部分には、液圧ポート５が形成されている。このポート内には底弁６が配置されている。この底弁の閉鎖体７は第２のチャンバ４内に達している。その際、底弁６は、一方では圧力下の液状圧力媒体、例えばブレーキ液を、第２のチャンバ４に充填することができ、他方では第２のチャンバ４が完全に空になるのを防止する。更に、第１のチャンバ３内には圧縮ばね１７が設けられている。この圧縮ばねは蓋１５と前述の板１６との間に挟持され、従ってベロー２を底弁６の方に付勢する。それによって、第２のチャンバ４内の液圧は常に、第１のチャンバ３内のガス圧よりも高い。ケーシング１内でベロー２をセンタリングするために、スリット付きのリング１８が設けられている。このリングはベロー２を取り囲み、組み立て状態でケーシング１の壁に接触している。
【００１０】
特に図２から判るように、充填口または排出口１３を有する液圧ポート５は穴１０を有する。この穴は段付き穴として形成され、大径の第１の部分１１と、小径の第２の部分１２を有する。両部分１１，１２の間の移行範囲は好ましくは、円錐状の環状面９によって形成されている。段付き穴１０または１１，１２の中を前述の閉鎖体７が案内されている。この場合、第１の穴部分１１内で案内するために、少なくとも１つの通路２０を有するつば１９が設けられている。一方、第２の穴部分１２内での案内のために第２のつば２１が設けられている。このつばは半径方向の複数の流路２２を備えている。流路２２は前述の通路２０と共に、第２のチャンバ４と液圧ポート５の充填口または排出口１３とを流体接続する。充填口または排出口１３と反対の側の第２のつば２１の端面は、半径方向溝２３の側面を形成している。この半径方向の溝はシール要素８を収容している。シール要素は図示した例ではカップシールによって形成されている。図２に示した底弁６の開放状態では、第１のつば１９が圧縮ばね１４を圧縮してストッパー２４に接触している。
【００１１】
底弁６の閉鎖は２つの相で行われる。この相は図２ａと２ｂに示してある。チャンバ４が空になる直前に、ベロー２を閉する板１６は特に半球状に形成された閉鎖体７の端部に接触し始める。圧力媒体が更に排出されると、閉鎖体７は圧縮ばね１４によって加えられる力に抗して調節される、すなわちカップシール８の外側のシールリップが円錐状の環状面１３に接触し、媒体が閉鎖体７の周りを流れなくなるまで、図において下方に押される。この瞬間に、閉鎖体７は液圧ピストンの機能を発揮し始め、チャンバ４内の残留圧力によって更に下方に調節される。それによって、シール要素８は穴部分１２内に変位する。この穴部分の直径は変化しない。上記の過程の場合、カップシール８には小さな圧力差が発生し得る。この圧力差は閉鎖体に作用するばね力、摩擦力および慣性力に一致する。この状況は、閉鎖体７がその下側のストッパーに達し、任意の大きさの力でケーシング１に支持されるや否や、変化する。カップシール８によって保持すべき大きな圧力差により、カップシール８は静的に付勢され、金属的なシール隙間は小さく最適であり、特に時間的に一定である。シール要素が第２のチャンバ４の方に開放する逆止弁の機能を発揮する上記の状態は図２ｂに示してある。
【００１２】
液状の圧力媒体が外部から本発明による圧力媒体アキュムレータ１内に供給されることにより、底弁６は開放する。供給圧力がチャンバ４内の残留圧力または内圧を上回ると、カップシール８の外側のシールリップが揺動し、穴部分１２の壁によって画成されたシール隙間から圧力媒体が流入する。この場合、圧縮ばね１４は同時に閉鎖体７を押し戻す。それによって、カップシール８またはその外側のシールリップは穴の壁から離れ、流入する圧力媒体の通路を開放する。カップシールに作用する圧力差が小さいときにのみ、カップシール８を収容する環状室の輪郭は閉鎖時のように変化する。その際、閉鎖体７は、ベロー２を閉鎖する板１６に再び接触するまで、圧縮ばね１４によって更に上方に押される。チャンバ４を更に充填すると、板１６は後退し、閉鎖体７の移動が上側のストッパー２４によって制限される。
【００１３】
図３に示した本発明対象の第２の実施の形態の場合、ガスを充填したチャンバ３内に、媒体分離要素２の運動を感知するためのセンサ装置３０が設けられている。このセンサ装置３０は特に誘導式変位センサとして形成されている。このセンサ装置は、蓋１５に設けられた穴に挿入可能な独立して取り扱い操作可能な構造グループである。その際、センサ装置は２部材からなるセンサケーシング３１を備えている。このセンサケーシング内には、コイル３２と、このコイル３２と協働する金属製のピン３３が配置されている。その際、２部材からなるセンサケーシング３１は好ましくは伸縮筒状に嵌合するケーシング部分３４，３５からなっている。蓋１５の穴寄りのケーシング部分３４はコイル３２を収容し、第１のケーシング部分３４を部分的に取り囲む第２のケーシング部分３５は圧縮ばね３６で付勢されて板１６に支持されている。板１６と反対の第２のケーシング部分３５の側には、前述のピン３３が固定されている。このピンは第１のケーシング部分３４内に案内され、一部がコイル３２内に形成された円筒状の室３７内に挿入されている。センサ装置３０の電気的な端子はセンサケーシング３１から突出する接触ピン３８によって形成されている。電気的な端子に接続された図示していない電子評価装置によって、コイル３２のインダクタンスが検出される。このインダクタンスは、コイル３２によって取り囲まれた円筒状の室３７内への金属製コイル３３の侵入深さによって変化する。測定されたインダクタンスから、電子評価装置内に格納された特性曲線によって、板１６の位置、ひいては本発明による圧力媒体アキュムレータの充填状態が検出される。本発明思想の範囲内で更に、図示していない電気的な測定手段を設けることができる。この測定手段はインダクタンスの測定に加えて、コイル３２の電気的な抵抗の測定のために役立ち、その測定量はアキュムレータ温度を測定するために使用される。
【００１４】
図３には更に、底弁６の変形実施の形態が示してある。この底弁の閉鎖体４０は、故障の確率を低下させるために、前後に配置された２個のシール要素４１，４２を備えている。
【００１５】
特に、閉鎖過程の個々の相を示す図４ａ〜４ｃから判るように、カップシールとして形成されたシール要素４１，４２は、液圧ポート５内に形成された詳しく示していない複数段の穴の互いに分離された２つの部分４３，４４と協働する。両シール要素４１，４２の閉鎖運動変位は好ましくは、シール要素４１，４２が時間的にずらして所属の穴部分４３，４４に接触するように設計されている。特に図４ｂから明らかなように、前述の板１６によって閉鎖体４０が摺動するときに、先ず最初に、第１のカップシール４５の外側のシールリップが第１の円錐状環状面４５に接触する。この環状面には穴部分４３が接続している。第２のカップシール４２はそれに付設された第２の円錐状の環状面４６からまだ離れているので、第１のカップシール４１は液圧ポート５内に形成された流路４７を通って流れる圧力媒体によって付勢される。圧力媒体の作用によって、閉鎖体４０は下側のストッパーの方に更に移動する。上述の閉鎖運動中、第２のカップシール４２は先ず最初に、それに付設された円錐状の環状面４６に接触する。それによって、最終的に閉鎖位置（図４ｃ）で付設の穴部分４４に対してシールされる。
【００１６】
図５に示した底弁の第３の実施の形態の場合には、特に円筒状の案内部分２６内に、流路２７が形成されている。この流路は外側が前述の閉鎖体を形成するスリーブ２５によって画成されている。底弁の操作方向において流路２７の背後に、カップシール２８が設けられている。このカップシールは、スリーブ２５がその上に移動した後で、このスリーブに対してシールされるので、圧力媒体の流れはもはや不可能である。
【００１７】
要約すると、底弁の前述のすべての実施の形態は簡単に設計可能であり、かつ簡単にかつ低コストで製作可能である。底弁は予め製作され検査されたモジュールとして、金属製ベローを備えた液体アキュムレータに組み込み可能である。シール要素またはカップシールは、シール隙間がその最終的な輪郭形状を有し、もはや変更されない状態でのみ圧力で付勢される。この機能原理により、金属エッジでシール要素の一部が剪断されることによって、シール要素が損傷することが回避される。他の利点は、開放した底弁の状態のほかに、閉鎖した状態も機械的に安定していることにある。その結果、熱膨張に起因する、底弁の開放状態と閉鎖状態の間の中間状態が回避される。特に、圧力媒体アキュムレータの貯蔵中、外部から供給される圧力が零のときには、液体は流出することができない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による圧力媒体アキュムレータの第１の実施の形態の軸方向断面図である。
【図２】 図１の実施の形態で使用される底弁の開放状態を示す図である。図２ａと２ｂは図２の底弁の移行状態と閉鎖状態を示す図である。
【図３】 本発明による圧力媒体アキュムレータの第２の実施の形態の軸方向断面図である。
【図４】 図４ａ〜４ｃは、図３の実施の形態で使用した底弁のいろいろな状態を示す軸方向断面図である。
【図５】 底弁の第３の実施の形態の軸方向断面図である。

Claims (17)

1. ケーシング（１）を備え、このケーシングの内室が媒体分離要素（２）によって２つのチャンバ（３，４）に分割され、第１のチャンバ（３）にガスが充填され、第２のチャンバ（４）に液体が充填され、液圧ポート（５）内に底弁（６）が設けられ、底弁の閉鎖体（７，４０，２５）が媒体分離要素（２）によって操作可能であり、底弁を開放することで第２のチャンバ（４）の充填を可能にし、かつ底弁を閉鎖することで第２のチャンバ（４）からの液体の完全排出を防止する、圧力媒体アキュムレータにおいて、
   閉鎖体（７，４０，２５）が、媒体分離要素（２または１６）によって、前記液圧ポート（５）に形成された充填口又は排出口（１３）から前記第２のチャンバ（４）内の液体が流出しない位置に移動可能であり、
   閉鎖体（７，−）が液圧ポート（５）内に設けられた穴（１０，−）の中で案内され、かつ少なくとも１個のシール要素（８，４１，４２）を備え、このシール要素が、前記第２のチャンバから液体の流出を防止する位置において、前記穴（１０，−）における一定の径を有する小径の部分（１２，４３，４４）の壁に対してシールされていることを特徴とする圧力媒体アキュムレータ。
2. 穴（１０，−）が段付き穴として形成され、シール要素（８，４１，４２）が穴（１０，−）の小径の部分（１２，４３，４４）と協働することを特徴とする請求項１記載の圧力媒体アキュムレータ。
3. 穴（１０）の大径の部分（１１）と小径の部分（１２）との間に、円錐状の環状面（９）が設けられていることを特徴とする請求項２記載の圧力媒体アキュムレータ。
4. 閉鎖体（７）が媒体分離要素（２または１６）によって、シール要素（８）を円錐状の環状面（９）に接触させる位置に移動可能であることを特徴とする請求項３記載の圧力媒体アキュムレータ。
5. 閉鎖体（７，４０，２５）が底弁（６）の操作方向と反対方向にばね（１４）によって付勢されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
6. シール要素（８，４１，４２，２８）が底弁（６）の操作状態で第２のチャンバ（４）の方に開く逆止弁として形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
7. シール要素（８，４１，４２，２８）がカップシールによって形成されていることを特徴とする請求項６記載の圧力媒体アキュムレータ。
8. 閉鎖体（４０）が操作方向に前後して配置された２個のシール要素（４１，４２）を備え、このシール要素が互いに分離された、穴の２つの部分（４５，４３；４６，４４）と協働することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
9. 媒体分離要素（２）が金属製のベローによって形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
10. 媒体分離要素（２）を底弁（６）の方に付勢する弾性的な部材（圧縮ばね（１７））が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
11. ケーシング（１）内で媒体分離要素（２）をセンタリングするための案内手段（１８）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
12. 液圧充填レベルを感知するためのセンサ装置（３０）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の圧力媒体アキュムレータ。
13. センサ装置（３０）がコイル（３２）を備えた誘導式変位センサとして形成されていることを特徴とする請求項１２記載の圧力媒体アキュムレータ。
14. 圧力媒体アキュムレータに付設された電子評価装置内で、コイル（３２）のインダクタンスが検出されることを特徴とする請求項１３記載の圧力媒体アキュムレータ。
15. 圧力媒体アキュムレータに付設された電子評価装置において、電子評価装置に格納された特性曲線によって、コイル（３２）のインダクタンスから圧力媒体アキュムレータの充填レベルが検出されることを特徴とする請求項１４記載の圧力媒体アキュムレータ。
16. 圧力媒体アキュムレータに付設された電子評価装置において、コイル（３２）の電気抵抗が検出されることを特徴とする請求項１３記載の圧力媒体アキュムレータ。
17. 圧力媒体アキュムレータに付設された電子評価装置内に格納された特性曲線によって、コイル（３２）の電気抵抗から、圧力媒体アキュムレータの温度が検出されることを特徴とする請求項１６記載の圧力媒体アキュムレータ。

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