JP5567687B2 - 脈動減衰ハイドロリックアキュームレーター - Google Patents

Description

本発明は、とりわけ脈動減衰器であるハイドロリックアキュームレーターであって、少なくとも一つのベローズ端において端部本体を有する金属製のベローズを具備し、該端部本体が、ベローズの膨張の間及び圧縮の間、ハウジングの壁に沿って移動可能であり、端部本体及びハウジング間に端部本体の少なくとも一つの周縁領域の外周縁において、ハウジングの壁から径方向に距離を隔てた第一環状区分を形成する案内手段が存在し、第一環状区分は、第一環状区分を越えて径方向に突出し且つ外周縁に分散した第二環状区分によって互いに分離され、端部本体が、固定されたベローズ端の方向に延在する外周のスリーブ部によって軸線方向に伸ばされており、ベローズが圧縮されたとき、スリーブ部の端部が停止本体としてハウジングに設置された部分に接触するハイドロリックアキュームレーターに関する。

特許文献１は、こうしたハイドロリックアキュームレーターを、内部空間が形成されたハウジングを具備するハイドロリック流体アキュームレーターという形式で提案しており、該ハウジングは、ガス空間と、流体入口を有する流体空間との間を媒体分離要素によって分離されている。媒体分離要素は、ばね鋼から形成され、案内部を有する肉厚の薄いベローズである。案内部は、ベローズの端部側に連結された流体空間の第二領域に対してベローズを囲む流体空間の第一領域を遮断するためのバルブとして作られている。案内部は、好適には外周に配置され、且つ、リングの第一の端部側からリングの第二の端部側へと通じる少なくとも一つの流路を包囲するリングとして作ることができる。リングは軸線方向にスライドし、はめあいがきつく且つ底部にベローズの端部本体が設置されたカップのような挿入部を有する穴へ案内される。リングはそれ自体カップ形状に作ることができ、底部を有することができ、これによってより高い密着性が確保される。

特許文献２は、ハイドロリック回路に連結され且つ少なくとも一つの可動式圧力空間壁と可動式圧力空間壁上で駆動し、こうしてハイドロリック回路内に予負荷を与える予張力ばね要素とを有し、圧力空間がベローズによって区切られたハイドロリック圧力チャンバーを備える、自動車のステアリングシステムの閉じたハイドロリック回路のためのアキュームレーターに関する。ベローズに連結された安定した形状の底部は、カップ形状に作ることができ、且つ、その径方向の周壁は、ベローズの支持部を形成することができる。カップ形状の底部の周壁は、ベローズを包囲し、コイルばね(helical spring)として設計されたばね要素は、外部において底部の周壁を包囲する。

金属製のベローズは、例えば配管長さの均等化が必要なとき、又は、流体媒体のための結合接続部が必要なときに様々な長さの部品として、様々な技術分野に使用されている。詳細に説明すると、金属製のベローズは、ガス側及び流体側間の可動分離要素としてのハイドロリックアキュームレーターにもよく使用される。ベローズの膨張の間及び圧縮の間、特に比較的拡張性の動きが生じる場合の適用について、又は、脈動減衰若しくは衝撃吸収の際、比較的高速且つ／若しくは高加速度の値で往復運動が生じる場合の適用について、運転時にハウジング壁に沿って動くそれぞれのベローズ端が安全且つ確実な方法で案内されることは、ベローズの耐用年数のために不可欠であるだけでなく、ベローズが圧縮されたときに折り目の圧縮が生じないことも確実とする。

この点において、先行技術は、ベローズに関する可動式の端部の案内手段を提供している。後日発行された先行技術にかかる解決法は、独国特許出願にて開示されている。特許文献３にかかる案内機構は、端部本体の外周に配置された個々の案内本体が、ベローズの可動式の端部本体の周縁に固定されるように設計され、これらの案内本体が、ハウジング壁に対して外側のスライド面に係止するように案内されたスライド本体を形成する。これらの本体のスライド面は、端部本体の周縁から径方向に離れて配置されるため、個々の案内本体間のハウジング壁に沿って流体通路が形成される。

これらの案内本体は、案内滑走部として設計されており、端部本体がカップ式に構成されているとき、案内滑走部は、ベローズ内部に延在する円筒側壁を有するカップの周縁と重なる。案内本体が良い滑り特性のプラスチック材料で作られているとき、良い案内特性が得られる。これは、案内本体及びハウジング壁間の摩擦率が好適なとき、案内部は安全且つ長期間運転の信頼性を提供するからである。一方、製造は複雑となり高コストとなってしまう。別々の製造ステップで組立てられた個々の案内本体は、組立部に運ばれ、適当なベローズの端部本体の端縁部に設置されなければならない。案内本体の固定を確実とするために、案内本体は、断面が「Ｕ」字型と類似する形状を有し、カップのような端部本体の端縁部と重なる脚部を備える案内滑走部として設計された。この点に関して、カップの端縁部は、係止部(catch)を有さなければならず、且つ、案内滑走部形状の内部は、案内本体をスナップロック駆動で固定することを可能とするために少なくとも一つのアンダーカット部を有さなければならない。アンダーカット構造は、圧縮成形による案内滑走部の製造に多大な時間及びコストをもたらす。

独国特許出願公開第１０２０５８１４号明細書 独国特許出願公開第１０２００７０３４３１５号明細書 独国特許出願公開第１０２００７０３６４８７号明細書 独国特許出願公開第１０２００４００４３４１号明細書

本発明の目的は、前述の方法にかかる良好な案内特性を維持しながら特にベローズにかかる応力を注意深く管理することにより運転信頼性の向上を確実とするハイドロリックアキュームレーターを提供することにある。

この目的は、請求項１の全体に記載した特徴を有するハイドロリックアキュームレーターによる発明によって達成される。

請求項１の特徴的部分によれば、本発明の重要な特徴は、移動可能な端部本体の反対側の端部においてスリーブ部の端部が衝突するハウジングに設置された固定リングに固定されており、且つ、案内手段が環状本体を有し、当該環状本体は、第一環状区分を形成する一つの環状部を備え、端部本体において固定リングとの距離が広がる方向で、固定されたベローズ端から離れるように軸線方向にオフセットして端部本体に配置された周縁の環状溝と端部本体上で係合する。このように、スリーブのような端部本体の延在部は、圧縮されたベローズのために外側の案内部を形成するのみならず、同時にベローズが圧縮されたときに実際的で(positive)故に信頼できるストローク制限部を形成する。このように増加した案内長さは、特に傾き防止案内を確実とする。

特に有利な方法によれば、スリーブ部が、圧縮されたベローズの軸線方向長さより長い距離に亘り延在するように機構を作ることができる。このようにして、ストローク制限部は、ベローズが折り目の圧縮が生じ得るほどまで圧縮される前に効力を生じる。

更に案内特性は、別の環状本体の環状部のため第一の環状溝に向かって軸線方向にオフセットしたポジションに、スリーブ部が第二の環状溝を有することによって改善することができ、端部本体は、これによって傾き防止が徹底された状態で案内される。

最適な運転動作は、小さな摩擦力によって促進され、良い滑り特性を備えるプラスチック材料で形成された環状本体によって実現する。

それぞれの環状本体において、適当な環状溝に収容される環状部の径方向平面における肩部のない連続部の表面によって、第二環状区分が軸線方向に保持される(taken up)ように機構を作ると、とりわけ有利となる。このような平面リングによる環状本体の製造は、とりわけ簡易的で経済的である。

本発明を、以下に図示された一つの例示的実施形態を用いて説明する。

案内装置を有し、ガス側及び流体側間の可動分離要素として使用される金属製のベローズを備え、脈動減衰器としての使用を目的としたハイドロリックアキュームレーターの概略的に簡略化した長手方向断面図である。 実際的な実施形態における略実寸で描かれた環状本体の平面図であり、図１の例示的実施形態の案内装置の部品を形成する。 図２の線III -III における断面図である。 本発明にかかる例示的実施形態のベローズユニットのみの長手方向断面図であり、図１より拡大して図示されている。

図１は、脈動減衰式ハイドロリックアキュームレーターを示す。１の全体のように設計されたアキュームレーターハウジングは、図中の上部にあり且つハウジングの長手方向軸線９と同軸の注入口７以外を閉じられた端部５を備える円筒キャップ式のメインハウジング部３を有し、図１において、溶接ナゲット１１によって流体密封されている。図１中の底部にある反対側端部において、ハウジング１は、溶接線１６に沿ってメインハウジング部３にしっかり溶接された封止部１３によって閉じられている。外部接続パイプ１７を備える流体入口１５は、封止部１３において軸線９と同軸上に配置されている。図１において、ねじ込み式保護キャップは、外部接続パイプ１７の外部ねじ部にねじ締めされている。

アキュームレーターハウジング内において、金属製のベローズユニットは、ハウジングの端部５と隣接し且つ注入口７を通して作動ガス、好適にはN2を、予備加圧圧力で充填させることができるガス側２１中に、可動分離要素を形成している。図１において、ベローズ１９は、ガス側２１の体積の最大値において最も圧縮された状態であるのに対し、流体入口１５に隣接した流体側２３は最小体積となる。ベローズユニットは、流体密封方式によって、ハウジングの封止部１３に隣接するベローズ端２９、更に詳細に説明すると末端のベローズ折り目の径方向外側縁部で、金属製の固定リング２５と溶接される。固定リング２５も同様に、アキュームレーターハウジングに、溶接線１６上にある封止部１３及びメインハウジング部３間の分離点で溶接される。その結果、アキュームレーターのハウジングがベローズユニットに組立てられ、結合されるとき、溶接線１６は、固定リング２５によってベローズ端２９から少なくともある程度断熱される。固定リング２５におけるベローズ端２９の溶接部は、図中の２７に示した部分であり、固定リング２５が溶接部として軸線方向に突起した形状をしている。

ハウジングに設置されたベローズ端２９の反対側の、可動式のベローズ端３１は、３３で示す末端のベローズ折り目の径方向外縁端部で、ベローズ１９の内部を流体密封としてシールする封止本体を形成する金属製の端部本体３５に溶接されており、こうして、ガス側２１及び流体側２３間の分離部を形成する。ベローズ１９の外側は、ハウジングの封止部１３に対して固定リング２５をシールする円環式シール要素のシール機構３７によってシールされている。図示された例示的実施形態の端部本体３５は、周縁４３を除き平面である円盤形状を有する。

端部本体３５の周縁４３は、隣接するベローズ端３１を、ベローズ端３１の溶接部３３に向かって径方向外側に越えて延在し、そこからベローズ端３１を径方向に離れ、軸線方向にハウジング壁へ近づく。周縁４３に、図２及び図３に示すような案内装置の部品としての環状本体４７の座部を形成する環状溝４５がある。環状本体４７は、滑り特性の良いプラスチック製の、特にテトラフルオロエチレン製の平面リングである。とりわけ図２及び図３に示すように、環状本体４７は、環状溝４５に位置し、第二環状区分５３と互いに分離された外周上の第一環状区分５１を形成する環状部４９を有する。第二環状区分５３は、図２に示すように、第二環状区分５３が、環状部４９の内側から径方向に突出する案内本体５５上でハウジング壁と接触するスライド面を形成するように、第一環状区分５１に対して径方向外側にオフセットしている。運転中、流体側２３ひいてはベローズ１９内部が、入口１５を経由する、例えばハイドロ流体のような圧力流体によって加圧され、ベローズ１９が膨張し、これにより端部本体３５が、図１に示すポジションから離れて軸線方向に移動させられ、その結果、ガス側２１の体積が減少すると、径方向外側の環状区分５３は、ベローズ１９の可動式の端部本体３５がハウジング壁で案内される案内本体５５のスライド面を形成する。そのようにして、外側の環状区分５３に対して径方向にオフセットした内側の環状区分５１は、ベローズ１９の外側で流体通路を形成し、その結果、ガス側２１は、シールを備える固定リング２５が、固定リング２５及びハウジングの封止部１３間に挿入されたシール機構３７によって流体側に対して維持される限り、ベローズ１９の外側に維持される。図１に示すように、環状溝４５ひいては環状溝４５内に係合された環状本体４７の案内本体のポジションは、ハウジングに設置されたベローズ端２９からオフセットした方向の軸線方向にあって、隣接するベローズ端３１を越えてオフセットしている。案内本体５５のこのポジションは、ベローズユニットの案内部の傾き防止に貢献する。

分離して図示した図４は、溶接部２７において固定リング２５に連結されたベローズ端２９を備えるベローズユニットのみを示す。図示されているように、ベローズ１９の外側に沿って軸線方向に延在し、周縁４３に連結された円筒状のスリーブ部６３を有する。図１及び図４に示すように、ベローズ１９が最大限に圧縮された状態で、ベローズ端２９より突き出たスリーブ部６３の端部が、固定リング２５の停止肩６５に接触するような構成において、スリーブ部は、最大限に圧縮されたベローズ１９の軸線方向長さより長い軸線方向長さに亘って延在し、これ故、ベローズ１９が圧縮されたときにストローク制限部を形成する。別の詳細な説明として、案内装置が環状溝４５内に位置するグループに対して、ハウジングに設置されたベローズ端２９の方向で、軸線方向に、具体的にはベローズ端２９の方向でスリーブ部６３の長さの半分を超えた位置にオフセットした案内本体５５の第二グループを有するため、スリーブ部６３には、第二の環状本体４７のための第二の環状溝６７がある。案内装置のこの構造は、とりわけ、ベローズユニットの可動部の傾き防止案内を特徴とする。

本発明にかかる案内装置を有するハイドロリックアキュームレーターが、脈動減衰として使用されるとき、流体側２３は、圧力の急上昇を安定させるため、圧力流体、特に、ハイドロリック流体、燃料又は潤滑剤と、入口１５で流体接続される。この点に関しては、特許文献４に記載のように、ガス側２１が作動ガスのみならず、体積分率を特定可能な流体で充填されている場合においても実用的に立証されている。この場合において、作動ガスとしての窒素ガスと、流体としてのエチレンアルコールとを充填する組合せを有することが、特にアキュームレーターのガス側２１にとって有利であることが立証されている。運転中、流体は、ベローズ１９の折り目と撓みとの間の減衰支持媒体を形成することができ、この減衰支持媒体は、流体においてベローズ１９の折り曲げられた壁部の接合材として支持することができ、ベローズの耐用年数を延ばし、これによって運転信頼性を向上させることを特徴とする。特に高速脈動及び高速圧力急上昇にも同様に適用できる。

Claims (5)

1. とりわけ脈動減衰器である、ハイドロリックアキュームレーターであって、少なくとも一つのベローズ端（３１）において端部本体（３５）を有する金属製のベローズ（１９）を具備し、前記端部本体（３５）が、前記ベローズ（１９）の膨張の間及び圧縮の間、ハウジング（１）の壁に沿って移動可能であり、前記端部本体（３５）及び前記ハウジング（１）間に前記端部本体（３５）の少なくとも一つの周縁領域の外周縁において、前記ハウジング（１）の前記壁から径方向に距離を隔てた第一環状区分（５１）を形成する案内手段（４７）が存在し、前記第一環状区分は、第一環状区分（５１）を越えて径方向に突出し且つ前記外周縁に分散した第二環状区分（５３）によって互いに分離され、前記端部本体（３５）が、固定されたベローズ端（２９）の方向に延在する外周のスリーブ部（６３）によって軸線方向に伸ばされており、ベローズ（１９）が圧縮されたとき、前記スリーブ部（６３）の端部が停止本体としてハウジングに設置された部分（２５）に接触するハイドロリックアキュームレーターにおいて、前記ベローズ（１９）が、移動可能な前記端部本体（３５）の反対側の前記ベローズ端（２９）において前記スリーブ部（６３）の前記端部が衝突する前記ハウジングに設置された固定リング（２５）に固定されており、且つ、前記案内手段が環状本体（４７）を有し、該環状本体は、前記第一環状区分（５１）を形成する一つの環状部（４９）を備え、前記端部本体（３５）において前記固定リング（２５）との前記距離が広がる方向で、前記固定されたベローズ端（２９）から離れるように軸線方向にオフセットして前記端部本体（３５）に配置された周縁の環状溝（４５）と前記端部本体（３５）上で係合することを特徴とするハイドロリックアキュームレーター。
2. 前記スリーブ部（６３）が、前記圧縮されたベローズ（１９）の前記軸線方向の長さより長い距離に亘り延在することを特徴とする請求項１に記載のハイドロリックアキュームレーター。
3. 前記スリーブ部（６３）において、第一の前記環状溝（４５）に対して軸線方向にオフセットした位置に、別の環状本体（４７）の前記環状部（４９）のための第二の環状溝（６７）を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイドロリックアキュームレーター。
4. 前記それぞれの環状本体（４７）が、滑り特性の良いプラスチック材料で形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のハイドロリックアキュームレーター。
5. 前記それぞれの環状本体（４７）において、前記第二環状区分（５３）が、適当な前記環状溝（４５、６７）に収容される前記環状部（４９）の径方向平面の肩部のない連続部の表面によって、軸線方向に接することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のハイドロリックアキュームレーター。

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