JP2000291799A - ダイヤフラム型成形ベローズ - Google Patents
ダイヤフラム型成形ベローズInfo
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- JP2000291799A JP2000291799A JP11102772A JP10277299A JP2000291799A JP 2000291799 A JP2000291799 A JP 2000291799A JP 11102772 A JP11102772 A JP 11102772A JP 10277299 A JP10277299 A JP 10277299A JP 2000291799 A JP2000291799 A JP 2000291799A
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- Japan
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- bellows
- folded portion
- diaphragm
- folded
- durability
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮方向の変形のみならず伸張方向の
変形、ベローズの内外で圧力差が生じるような用途にも
用いることができ、耐久性の向上したダイヤフラム型成
形ベローズを提供する。 【解決手段】 最小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／
ｔが０．８以下となっているダイヤフラム型成形ベロー
ズの最外周の折り返し部から最内周の折り返し部の間に
３つ以上の湾曲部を形成することにより、この湾曲部に
応力が分散し、両折り返し部に応力集中しないことか
ら、引張側で使用しても耐久性の低下がなく、またベロ
ーズ内外に圧力差が生じる場合でも、同様に応力集中し
ないため、耐久性が向上する。
変形、ベローズの内外で圧力差が生じるような用途にも
用いることができ、耐久性の向上したダイヤフラム型成
形ベローズを提供する。 【解決手段】 最小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／
ｔが０．８以下となっているダイヤフラム型成形ベロー
ズの最外周の折り返し部から最内周の折り返し部の間に
３つ以上の湾曲部を形成することにより、この湾曲部に
応力が分散し、両折り返し部に応力集中しないことか
ら、引張側で使用しても耐久性の低下がなく、またベロ
ーズ内外に圧力差が生じる場合でも、同様に応力集中し
ないため、耐久性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シール機能やばね
機能を目的に用いられるダイヤフラム型成形ベローズ及
びその製造方法に関するものである。
機能を目的に用いられるダイヤフラム型成形ベローズ及
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】所謂Ｕ字成形ベローズは、溶接ベローズ
等のダイヤフラム型に比べて密着長が長いという欠点が
あることは周知であるが、その最外周の折り返し部（山
谷部）及び最内周の折り返し部（山谷部）のＲ寸法を小
さくすれば密着長を小さくできる。しかし、単にＵ字成
形ベローズの先端Ｒを小さくしただけでは、バックリン
グの発生や作動範囲が大きくとれない等の問題が発生す
る。そこで、図５に示すようなダイヤフラム型成形ベロ
ーズが提案されている（例えば特公平１−５２０９５号
公報参照）。このベローズは、例えばＵ字形成形ベロー
ズの最小ピッチ２．３ｍｍに比べて最小ピッチ０．８ｍ
ｍと、その密着長を６５％短くできる。また、このベロ
ーズは強加工を行うことで加工硬化して材料強度が上が
っているためため、Ｕ字成形ベローズ８００ＭＰａに対
して１１００ＭＰａと、その最大設計応力を３７％大き
くできる。更に、例えばアキュムレータでの設計では、
同じガス体積で同じサイズのベローズを使用した場合
に、Ｕ字形成形ベローズ１５７ｍｍに対して１０２ｍｍ
と、その有効部のチャンバ長さを３５％短くできる。一
方、同じ形状の溶接ベローズと比較して、その製造が容
易であり、コストが低廉であるという利点がある。
等のダイヤフラム型に比べて密着長が長いという欠点が
あることは周知であるが、その最外周の折り返し部（山
谷部）及び最内周の折り返し部（山谷部）のＲ寸法を小
さくすれば密着長を小さくできる。しかし、単にＵ字成
形ベローズの先端Ｒを小さくしただけでは、バックリン
グの発生や作動範囲が大きくとれない等の問題が発生す
る。そこで、図５に示すようなダイヤフラム型成形ベロ
ーズが提案されている（例えば特公平１−５２０９５号
公報参照）。このベローズは、例えばＵ字形成形ベロー
ズの最小ピッチ２．３ｍｍに比べて最小ピッチ０．８ｍ
ｍと、その密着長を６５％短くできる。また、このベロ
ーズは強加工を行うことで加工硬化して材料強度が上が
っているためため、Ｕ字成形ベローズ８００ＭＰａに対
して１１００ＭＰａと、その最大設計応力を３７％大き
くできる。更に、例えばアキュムレータでの設計では、
同じガス体積で同じサイズのベローズを使用した場合
に、Ｕ字形成形ベローズ１５７ｍｍに対して１０２ｍｍ
と、その有効部のチャンバ長さを３５％短くできる。一
方、同じ形状の溶接ベローズと比較して、その製造が容
易であり、コストが低廉であるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したダイヤフラム
型成形ベローズにあっても密着長を小さくするには最外
周の折り返し部（山谷部）及び最内周の折り返し部（山
谷部）のＲ寸法を小さくすれば密着長を小さくできる
が、最小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔを０．８以
下とすると両折り返し部に於ける曲げの内側に強加工に
よる圧縮しわが発生する。このしわは、ベローズを圧縮
側で使用していれば応力集中の起点にならないが、ベロ
ーズの内外で圧力の差が生じる場合やベローズを引張り
（伸張）で使用する場合には、しわの部分に応力集中す
るので早期に折損し易いことから、そのような用途に使
用できないと云う問題があった。尚、最小曲げ半径を小
さくすると、最大応力発生箇所が折り返し部の先端から
ずれ、Ｒ部から接線にかけてのＡの位置に変化すること
がＦＥＭ解析及び発明者の実験によってわかった（図
６）。その境界条件は、Ｒｍｉｎ／ｔ＝０．８であり、
０．８以下の場合は、Ａの位置が最大応力箇所となる。
曲げ先端部分を過大につぶすことによって、たわみ時の
最大応力発生箇所が本来曲げの過程で亀裂が発生するで
あろうＢの位置、即ち曲げ部の先端（中央）ではなくＡ
の位置になるものと考えられる。また、Ａの位置での亀
裂は、圧縮しわの進展方向ではなく、９０度方向にずれ
た方向に生じる。
型成形ベローズにあっても密着長を小さくするには最外
周の折り返し部（山谷部）及び最内周の折り返し部（山
谷部）のＲ寸法を小さくすれば密着長を小さくできる
が、最小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔを０．８以
下とすると両折り返し部に於ける曲げの内側に強加工に
よる圧縮しわが発生する。このしわは、ベローズを圧縮
側で使用していれば応力集中の起点にならないが、ベロ
ーズの内外で圧力の差が生じる場合やベローズを引張り
（伸張）で使用する場合には、しわの部分に応力集中す
るので早期に折損し易いことから、そのような用途に使
用できないと云う問題があった。尚、最小曲げ半径を小
さくすると、最大応力発生箇所が折り返し部の先端から
ずれ、Ｒ部から接線にかけてのＡの位置に変化すること
がＦＥＭ解析及び発明者の実験によってわかった（図
６）。その境界条件は、Ｒｍｉｎ／ｔ＝０．８であり、
０．８以下の場合は、Ａの位置が最大応力箇所となる。
曲げ先端部分を過大につぶすことによって、たわみ時の
最大応力発生箇所が本来曲げの過程で亀裂が発生するで
あろうＢの位置、即ち曲げ部の先端（中央）ではなくＡ
の位置になるものと考えられる。また、Ａの位置での亀
裂は、圧縮しわの進展方向ではなく、９０度方向にずれ
た方向に生じる。
【０００４】本発明は上記したような従来技術の問題点
及び発明者の知見に鑑みなされたものであり、その主な
目的は、圧縮方向の変形のみならず伸張方向の変形、ベ
ローズの内外で圧力差が生じるような用途にも用いるこ
とができ、耐久性が向上し、しかも伸縮可能な範囲も大
きくとれるダイヤフラム型成形ベローズを提供すること
にある。
及び発明者の知見に鑑みなされたものであり、その主な
目的は、圧縮方向の変形のみならず伸張方向の変形、ベ
ローズの内外で圧力差が生じるような用途にも用いるこ
とができ、耐久性が向上し、しかも伸縮可能な範囲も大
きくとれるダイヤフラム型成形ベローズを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した目的は、本発明
によれば、最外周の折り返し部と最内周の折り返し部と
を有し、筒状材を曲げ加工してなるダイヤフラム型成形
ベローズに於いて、伸びが４０％以上の材料を用い、最
小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔを０．８以下と
し、最外周の折り返し部から最内周の折り返し部の間に
３つ以上の湾曲部を有することを特徴とするダイヤフラ
ム型成形ベローズを提供することにより達成される。こ
のようにすることで、各湾曲部に応力が分散され、かつ
伸縮可能な範囲を大きくとれる。ここで、伸びが４０％
未満の材料を用いると折り返し部で成形割れを生じたり
亀裂が入ってしまう問題がある。また、湾曲部が０、ま
たは１つの場合、応力が分散せず、バックリングが発生
し、２つの場合にはバックリングが発生し易く、更に伸
縮可能な範囲も３つ以上の場合に比較して著しく小さく
なる。尚、湾曲部は多いほど応力を分散するが、多すぎ
ると成形が困難になるため、ベローズの径によって異な
るが、実用的には５つ以下が望ましい。
によれば、最外周の折り返し部と最内周の折り返し部と
を有し、筒状材を曲げ加工してなるダイヤフラム型成形
ベローズに於いて、伸びが４０％以上の材料を用い、最
小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔを０．８以下と
し、最外周の折り返し部から最内周の折り返し部の間に
３つ以上の湾曲部を有することを特徴とするダイヤフラ
ム型成形ベローズを提供することにより達成される。こ
のようにすることで、各湾曲部に応力が分散され、かつ
伸縮可能な範囲を大きくとれる。ここで、伸びが４０％
未満の材料を用いると折り返し部で成形割れを生じたり
亀裂が入ってしまう問題がある。また、湾曲部が０、ま
たは１つの場合、応力が分散せず、バックリングが発生
し、２つの場合にはバックリングが発生し易く、更に伸
縮可能な範囲も３つ以上の場合に比較して著しく小さく
なる。尚、湾曲部は多いほど応力を分散するが、多すぎ
ると成形が困難になるため、ベローズの径によって異な
るが、実用的には５つ以下が望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して本
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【０００７】図１〜図４は、本発明が適用されたダイヤ
フラム型成形ベローズの要部断面図である。いずれのベ
ローズも材料として伸びが４０％以上の例えばＳＵＳ３
０４やＳＵＳ３０１等のステンレス鋼等を用い、最外周
の折り返し部、最内周の折り返し部に於ける最小曲げ半
径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔが０．８以下となってい
る。
フラム型成形ベローズの要部断面図である。いずれのベ
ローズも材料として伸びが４０％以上の例えばＳＵＳ３
０４やＳＵＳ３０１等のステンレス鋼等を用い、最外周
の折り返し部、最内周の折り返し部に於ける最小曲げ半
径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔが０．８以下となってい
る。
【０００８】図１のベローズ１は、最外周の折り返し部
２から最内周の折り返し部３までの間に５つの湾曲部４
〜８が形成されている。また、折り返し部２とこれに最
寄りの湾曲部４との間及び折り返し部３とこれに最寄り
の湾曲部８との間には直線部９、１０が形成されてい
る。この形状のベローズは比較的径及び内外径差の大き
いベローズに採用すると良い。
２から最内周の折り返し部３までの間に５つの湾曲部４
〜８が形成されている。また、折り返し部２とこれに最
寄りの湾曲部４との間及び折り返し部３とこれに最寄り
の湾曲部８との間には直線部９、１０が形成されてい
る。この形状のベローズは比較的径及び内外径差の大き
いベローズに採用すると良い。
【０００９】図２のベローズ１１は、最外周の折り返し
部１２から最内周の折り返し部１３までの間に３つの湾
曲部１４〜１６が形成されている。また、折り返し部１
２とこれに最寄りの湾曲部１４との間及び折り返し部１
３とこれに最寄りの湾曲部１６との間には直線部１９、
２０が形成されている。これは比較的径及び内外径差の
小さいベローズに採用すると良い。
部１２から最内周の折り返し部１３までの間に３つの湾
曲部１４〜１６が形成されている。また、折り返し部１
２とこれに最寄りの湾曲部１４との間及び折り返し部１
３とこれに最寄りの湾曲部１６との間には直線部１９、
２０が形成されている。これは比較的径及び内外径差の
小さいベローズに採用すると良い。
【００１０】図３及び図４のベローズ２１は、最外周の
折り返し部２２から最内周の折り返し部２３までの間に
４つの湾曲部２４〜２７が形成されている。また、折り
返し部２２とこれに最寄りの湾曲部２４との間及び折り
返し部２３とこれに最寄りの湾曲部２７との間には直線
部２９、３０が形成されている。尚、図３のベローズと
図４のベローズとは直線部２９、３０の長さ、湾曲部２
４〜２７のＲが異なる以外は同様の構造である。
折り返し部２２から最内周の折り返し部２３までの間に
４つの湾曲部２４〜２７が形成されている。また、折り
返し部２２とこれに最寄りの湾曲部２４との間及び折り
返し部２３とこれに最寄りの湾曲部２７との間には直線
部２９、３０が形成されている。尚、図３のベローズと
図４のベローズとは直線部２９、３０の長さ、湾曲部２
４〜２７のＲが異なる以外は同様の構造である。
【００１１】尚、上記各湾曲部４〜８、１４〜１６、２
４〜２７のＲ寸法は、０．４ｍｍ〜４ｍｍの範囲であ
る。
４〜２７のＲ寸法は、０．４ｍｍ〜４ｍｍの範囲であ
る。
【００１２】上記ダイヤフラム型成形ベローズは、ポン
プ、アキュムレータ、真空バルブ、ノンリークバルブ、
配管用伸縮継手、圧力検出装置（ベローズの内外圧差に
よる伸縮を検出）、気圧コントロール装置、温度コント
ロール装置等に使用できる。
プ、アキュムレータ、真空バルブ、ノンリークバルブ、
配管用伸縮継手、圧力検出装置（ベローズの内外圧差に
よる伸縮を検出）、気圧コントロール装置、温度コント
ロール装置等に使用できる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるダイヤフラム型成形ベローズによれば、伸びが
４０％以上の材料を用い、最小曲げ半径と板厚との比Ｒ
ｍｉｎ／ｔを０．８以下とし、最外周の折り返し部から
最内周の折り返し部の間に３つ以上の湾曲部を形成する
ことにより、この湾曲部に応力が分散し、両折り返し部
に応力集中しないことから、引張側で使用しても耐久性
の低下がなく、またベローズ内外に圧力差が生じる場合
でも、同様に応力集中しないため、耐久性が向上する。
明によるダイヤフラム型成形ベローズによれば、伸びが
４０％以上の材料を用い、最小曲げ半径と板厚との比Ｒ
ｍｉｎ／ｔを０．８以下とし、最外周の折り返し部から
最内周の折り返し部の間に３つ以上の湾曲部を形成する
ことにより、この湾曲部に応力が分散し、両折り返し部
に応力集中しないことから、引張側で使用しても耐久性
の低下がなく、またベローズ内外に圧力差が生じる場合
でも、同様に応力集中しないため、耐久性が向上する。
【図１】本発明が適用されたダイヤフラム型成形ベロー
ズの要部断面図。
ズの要部断面図。
【図２】本発明が適用されたダイヤフラム型成形ベロー
ズの要部断面図。
ズの要部断面図。
【図３】本発明が適用されたダイヤフラム型成形ベロー
ズの要部断面図。
ズの要部断面図。
【図４】本発明が適用されたダイヤフラム型成形ベロー
ズの要部断面図。
ズの要部断面図。
【図５】従来のダイヤフラム型成形ベローズの要部断面
図。
図。
【図６】図５の要部拡大図。
１、１１、２１ ベローズ ２、１２、２２ 最外周の折り返し部 ３、１３、２３ 最内周の折り返し部 ４〜８、１４〜１６、２４〜２７ 湾曲部 ９、１０、１９、２０、２９、３０ 直線部
Claims (2)
- 【請求項１】 最外周の折り返し部と最内周の折り返
し部とを有し、筒状材を曲げ加工してなるダイヤフラム
型成形ベローズに於いて、 伸びが４０％以上の材料を用い、 最小曲げ半径と板厚との比Ｒｍｉｎ／ｔを０．８以下と
し、 最外周の折り返し部から最内周の折り返し部の間に３つ
以上の湾曲部を有することを特徴とするダイヤフラム型
成形ベローズ。 - 【請求項２】 前記各折り返し部とこれに最寄りの湾
曲部との間に直線部を有することを特徴とする請求項１
に記載のダイヤフラム型成形ベローズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11102772A JP2000291799A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | ダイヤフラム型成形ベローズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11102772A JP2000291799A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | ダイヤフラム型成形ベローズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000291799A true JP2000291799A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14336463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11102772A Pending JP2000291799A (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | ダイヤフラム型成形ベローズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000291799A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012167748A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Nok Corp | アキュムレータ |
| CN110431335A (zh) * | 2017-03-02 | 2019-11-08 | 伊格尔工业股份有限公司 | 波纹管 |
| WO2023182374A1 (ja) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | 日本発條株式会社 | アキュムレータ |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP11102772A patent/JP2000291799A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012167748A (ja) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Nok Corp | アキュムレータ |
| CN110431335A (zh) * | 2017-03-02 | 2019-11-08 | 伊格尔工业股份有限公司 | 波纹管 |
| CN110431335B (zh) * | 2017-03-02 | 2020-10-27 | 伊格尔工业股份有限公司 | 波纹管 |
| US10830352B2 (en) | 2017-03-02 | 2020-11-10 | Eagle Industry Co., Ltd. | Bellows |
| WO2023182374A1 (ja) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | 日本発條株式会社 | アキュムレータ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051129 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051129 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060126 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060322 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060517 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060530 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060811 |