JP2004197854A

JP2004197854A - 液圧装置用タンク

Info

Publication number: JP2004197854A
Application number: JP2002367698A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yamada; 健治山田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】中空弾性体が邪魔にならず、保護カバー不要、変形が小さく、接触や損傷がなく、液漏れが少なく、耐久性のよい、安価な液圧装置用タンクを提供。
【解決手段】袋状の中空弾性体の弾性変形によりタンクの容量を変化させるようにした液圧装置用タンク１において、タンク１に開口部１ｂを設け、中空弾性体２を開口部からタンク内部１ａに没入して設け、中空弾性体はタンク内外がほぼ同圧状態で袋形状を保持するようにする。中空弾性体の開口側２ｂを支持部材３で保持し、開口部１ｂに取付け、中空弾性体はゴム中空体とし、軸に対して径方向又は径方向と軸方向へ伸縮可能とする。開口部は筒状タンクの端部に設ける。さらに、中空弾性体の内側２ａとタンクの外側とを遮断する閉塞部３ｄと、両者を連通する連通穴３ａを設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業機械や建設機械等に用いられる油圧作動流体によりシリンダを伸縮させる油圧パワーユニット等のタンク内部の作動流体量が変化する液圧装置用タンクに関し、タンクに袋状の中空弾性体を設け、中空弾性体の弾性変形によりタンクの容量を変化させ、タンク内圧の変化を吸収するようにした液圧装置用タンクの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のかかる液圧装置用タンクとして、電動機、ポンプ、バルブ、タンクを長手方向に一体化した液圧パワーユニットがある。かかる液圧パワーユニットは、図３に示すように、タンク２１内の作動流体量がシリンダの伸縮に伴いロッド体積分変化することに対して、タンクの一部を袋状（ベローズ状、あるいはブラダ状（卵形））の中空弾性体２２の内表面２２ａにより構成し、その外表面２２ｇを大気中に露出させ、この中空弾性体の変形によりタンクの容量を変化させ、タンクの内圧変動を吸収している。また、ベローズ２２の中にばね２３を設けベローズが縮まるように付勢させてタンク２１内２１ａを加圧している（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４９３０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものは、タンク２１より中空弾性体２２が突出し、大気中に露出されるため邪魔になるばかりでなく、中空弾性体を保護するためのカバー２４か必要であり、また、カバーと中空弾性体の間の無駄な空間２５が大きいという問題があった。また、中空弾性体２２が長手方向に伸縮するので中空弾性体とカバー２４との接触による損傷の虞があった。また、図３のように、中空弾性体の軸を横方向にした場合には、中空弾性体内部２２ｃに充満される油の自重により中空弾性体２２が大きく変形し、中空弾性体２２とカバー２４との接触がさらに強くなり、損傷の度合いが増すという問題があった。この変形を抑えるため中空弾性体を変形のしにくいベローズ状としたり、材質をスプリング硬さＨＳ６０以上等の強度の強いものにする等変形対策が必要であった。また、作業ミス等によりタンクの内圧が大きくなりすぎると中空弾性体が膨張、変形し、時には容易に破損して大量の液漏れの虞があった。また、これら対策のため、タンク全体のコストが増加し、ベローズ状の中空弾性体を用いる場合はそれ自体がコスト増加の主要因となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで本発明においては、前述した問題点を解決するべく、中空弾性体が邪魔にならず、保護カバーが不要で、さらには、保護カバー等と中空弾性体が接触しないような液圧装置用タンクを提供することである。また、中空弾性体の軸を横方向にしても変形が小さく、保護カバー等との接触が少なく、損傷も少なくすることである。また、外部との接触を防止し、さらには、タンク内圧が大きくなっても液漏れの虞が少なく、耐久性のよい、安価な構造の液圧装置用タンクを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、タンク内部の作動流体量が変化する液圧装置用タンクの一部に袋状の中空弾性体を備え、前記中空弾性体の弾性変形により前記液圧装置用タンクの容量を変化させるようにした液圧装置用タンクにおいて、前記液圧装置用タンクの一部に開口部を設け、前記中空弾性体は前記開口部からタンク内部に没入して設けられ、前記中空弾性体はタンク内外がほぼ同圧状態で袋形状を保持するようにされている液圧装置用タンクを提供することにより上記課題を解決した。
【０００７】
即ち、袋状の中空弾性体を開口部からタンク内部に没入させたので、中空弾性体がタンク外部へ突出することがない。又、開口部より内側に凹形状となっており、外部からの機械的接触が少ないので、保護カバーが不要である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明においては、前記中空弾性体の開口側に前記中空弾性体を保持しかつ前記開口部に着脱可能にされた支持部材が設けられ、前記中空弾性体はゴム中空体であって、前記中空弾性体の中心軸に対して径方向又は径方向と軸方向への伸縮により、前記液圧装置用タンクの容量を変化させるようにした。中空弾性体は軸方向でなく径方向又は軸方向及び径方向に伸縮するようにしているので、保護カバーのようなタンク内壁等との軸方向のこすれ等が生じにくい。また、中空弾性体の内側は大気圧となり、外側が作動油等との液体と接するので、中空弾性体の軸が横方向になっても、中空弾性体には中空弾性体の自重の他は液体の重量の影響が少なく、変形が少ない。
【０００９】
かかる中空弾性体は、筒状のタンクの端部に設けるのがよい。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記液圧装置用タンクの形状は少なくとも一方に端部を有する筒状とし、前記開口部を前記端部に設けた液圧装置用タンクとした。
【００１０】
中空弾性体の開口部側は、大気開放でもよい。しかし、中空弾性体の内側面への外部からのオイルミストやゴミの付着、その他の外部からの機械的接触による損傷や、タンク内圧の上昇による中空弾性体の反転の虞がある。そこで、請求項４に記載の発明においては、前記袋状の中空弾性体を形成する中空弾性体の外側面が前記液圧装置用タンクの一部を形成するようにされており、前記支持部材に前記中空弾性体の内側と前記液圧装置用タンクの外側とを遮断する閉塞部が設けられ、前記閉塞部に前記中空弾性体の内側と前記液圧装置用タンクの外側と連通する連通穴を設けた液圧装置用タンクとした。閉塞部を設けることにより中空弾性体は縮むことがあっても反転までには到らない。また、連通穴は閉塞部と中空弾性体の内側とで形成される空間を密閉させないためのものである。
【００１１】
なお、連通穴は、大きすぎると中空弾性体がはみ出したり、破損したり、さらには反転することがある。また、小さすぎると空気の抵抗が大きくなり液圧装置用タンク内の圧力の上昇や、キャビテーションを招く。そこで、連通穴の大きさは、タンク内の異常な増圧や減圧を生じない程度に中空弾性体の内側と閉塞部材との間の空気が液圧装置用タンクの外側と出入り可能な大きさに（大きく）するのがよい。また、中空弾性体が液圧装置用タンク内より中空弾性体の材料の弾性域内の圧力を受けても中空弾性体の一部又は全部が漏出しない大きさに（小さく）するのがよい。また、タンク内圧力が中空弾性体の材料の弾性を超えた圧力がかかる場合は、システム上の異常が発生した場合の問題であり、一般使用においては、かかる異常圧はかからないようにされる。また、かかる異常対策は、タンクにリリーフバルブを取り付ける等がある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す液圧装置用タンクの部分断面図である。図１に示すように、液圧装置用タンク１は円筒状にされ図示しない側に、ポンプ、バルブ、電動機が一体に取り付けられ例えば、特許文献１の図４，５に記載されているような油圧パワーパッケージを構成している。円筒状の液圧装置用タンク（以下単に「タンクと｝いう）１の端面１ｂにあけられた開口部１ｃに、袋状の中空弾性体であるゴム中空体２が挿入され、開口部よりタンク内部１ａに没入している。ゴム中空体２は大気圧放置状態で、先端２ｃが閉じており開口側端２ｂが開いたコップ形状になっており、開口側の軸方向断面が凹凸にされている。この開口側端２ｂの凹凸部２ｄと嵌合する凹凸の嵌合部３ｃを先端に有する短円筒状の支持部材３とゴム中空体２とが嵌合部で油密に固定され一体にされている。なお、ゴム中空体と支持部材との嵌合部にさらに接着剤を併用して一体としてもよい。支持部材３の後端にはフランジ３ｆが設けられ、開口部１ｂに図示しないねじで固定され、ゴム中空体２が開口部１ｂからタンク１内に没入される。ゴム中空体２の外周表面２ｇの開口側端２ｂ近傍がタンク内壁１ｄと弾性的に接触するようにされ、ゴム中空体２の外表面とタンク内壁１ｄとで液体を油密に貯留可能なタンクが構成される。
【００１３】
ゴム中空体２はゴム中空体を形成するゴム（隔壁）の厚みがほぼ均一にされており、外側から圧力をかけられると全体（径方向及び軸方向）に縮む。より好ましくは、先端側２ｃの厚みを胴部２ｆより厚くし、径方向側での縮み量を大きくしてもよい。さらに、ゴム中空体の軸心に対して対称的にゴムの肉厚の厚い部分をリブ状に縦方向に数カ所設けたものでもよい。この厚肉のリブは変形しにくいので、中空体の外側に圧力が加わるとリブ間の薄肉部が先に変形し径方向に変形する。さらに圧力が高くなるとリブ部も径方向に変形し、さらに軸方向にも縮む。
【００１４】
支持部材３のフランジ３ｆ内方には、ゴム中空体２の内部２ａと液圧装置用タンクの外側とを遮断する閉塞部３ｄが設けられている。さらに、閉塞部３ｄにゴム中空体の内部２ａとタンク１の外側と連通する連通穴３ａが設けられている。連通穴３ａはゴム中空体２の変形に対して十分に小さな開口とされ、５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の直径にされる。これによりゴム中空体２の内部２ａは弾性変形時においても常に大気圧に保たれる。
【００１５】
作動については、タンク内作動流体量がシリンダの伸縮に伴いロッド体積分変化する油圧等液圧パワーユニットに関して、油がタンク内部１ａへ戻るときにはゴム中空体２が縮み、タンクから油が排出される時はゴム中空体２が膨張することによりタンク内部１ａの内圧変動を小さく抑えることができる。ゴム中空体２は横置きの場合、ゴム中空体内部２ａは空気であるため内部が作動流体で満たされているものに対して自重の影響は受けにくいが、垂れ下がり又変形状態によってはタンク外へ反転する恐れがある。しかし、ゴム中空体の変形方向はその中心軸Ｚに対して径方向に、又は径方向と軸方向に伸縮することとしているので、ゴム中空体２が弾性変形する際、ゴム中空体の外表面２ｇとタンク内壁１ｄとの隙間が小さくても、ゴム中空体の外表面がタンク内壁に接触することがほとんどなく、損傷を防止できる。なお、ゴム中空体の外表面２ｇとタンク内壁１ｄとの隙間を大きくすれば、さらに、接触することがない。この場合は、タンク開口部１ｃと支持部材３のフランジ３ｆとの間にシール機構を設ける。これによりゴム中空体２は主として径方向に伸縮するので擦れや損傷の恐れがない。さらに、万が一タンク１の内壁に接触する場合も、タンク内部１ａは作動流体にて満たされているため、その潤滑作用によりゴム中空体の損傷は従来のように外表面を大気中に露出させカバーを設けた無潤滑の場合に比べ、擦れや、損傷が大幅に軽減される。
【００１６】
また、ゴム中空体２に対して十分に小さい連通穴３ａが明けられた閉塞部３ｄによってゴム中空体の開口側端２ｂ側を閉じることにより、ゴム中空体の反転を確実に防止する。さらにゴム中空体２は支持部材３によって固定されているため、支持部材の取り外しのみでゴム中空体の交換が可能でありメンテナンス性が良い。また連通穴３ａからのゴミ浸入を嫌う場合はここにエアーフィルタを設けても良い。
【００１７】
次に本発明の他の実施の形態について説明する。図２は本発明の他の実施の形態を示す液圧装置用タンクの部分断面図である。なお、図１と同様な部分については、図１と同符号を付し説明の一部を省略する。図２に示すように、前述した図１のゴム中空体２の形状はゴム中空体の開口側が大きなコップ形のものであるのに対し、開口側１２ｂが小さなたまご型のゴム中空体１２を支持部材１３に固定したものである。ゴム中空体１２の開口側１２ｂにはほぼ円筒の形状の栓１４の先端１４ａと一体に形成されている。栓１４本体が支持部材１３の中心に設けられた穴１３ｂに嵌挿され栓の反ゴム中空体側に設けられたねじ１４ｂに螺着されたナット１５と、ゴム中空体１２が形成されている先端１４ａとで支持部材１３を挟持して閉塞部３ｄを形成する。また、タンク開口部１ｃと支持部材１３のフランジ３ｆとの間にシール１３ｓが設けられている。さらに、支持部材１３とゴム中空体の開口側１２ｂの外表面２ｇとが弾性的に接触してシールされ、ゴム中空体１２の外表面と、支持部材１３の内壁１３ｈと、タンク内壁１ｄとで液体を油密に貯留可能なタンクが構成される。
【００１８】
なお、図２のような構造のゴム中空体はブラダ形アキュムレータのゴム袋等に採用されている。しかし、本発明においては、アキュムレータのように、タンクや管路と配管で結ぶのではなく、タンクそのものの中にブラダを没入させた点に特徴がある。また、ブラダ形アキュムレータは前述した従来の技術と同じように、ゴム袋内部に油圧等の液体を封入し、ゴム袋外側にガスを封入するのに対して、本発明ではゴム中空体の内部を大気開放とし、ゴム中空体の外側を液体側とする点で相違する。なお、従来技術で述べたように、スプリングを設けてタンク内部を加圧することも可能である。さらに、アキュムレータと同様に連通穴を閉じて加圧することも可能である。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に応用できることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明においては、タンク内作動流体量がシリンダの伸縮に伴いロッド体積分変化する油圧等液圧パワーユニットに関して、タンク内壁の一部に中空弾性体を没入させることによりタンク容量を変化させ、タンク内圧の変動を抑えるようにしたので、中空弾性がタンクから突出することがないので、邪魔にならず、カバーも不要で、外観も見栄えのよいものとなった。さらに、中空弾性体にブラダ状のゴム中空体を挿入し、そのゴム中空体は径方向に変形するので、他部品との擦れや接触がなく損傷の少ないものとなった。
【００２０】
かかる中空弾性体は、筒状のタンクの端部に設けるようにしたので、横置きでも、中空弾性体の耐久性を損なうことのない安価な構造のタンクを提供するものとなった。さらに、中空弾性体の内側とタンクの外側とを遮断する閉塞部、及び中空弾性体の内側とタンクの外側とを連通する連通穴を設けたあので、中空弾性体の反転を防ぎ、変形による損傷を大幅に抑え、また、外部からの機械的損傷の少ない液圧装置用タンクを提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す液圧装置用タンクの部分断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す液圧装置用タンクの部分断面図である。
【図３】従来の液圧装置用タンクの部分断面図である。
【符号の説明】
１液圧装置用タンク（タンク）
１ａタンク内部
１ｂ開口部部
２、１２中空弾性体（ゴム中空体）
２ａ中空弾性体内側（ゴム中空体内側）
２ｂ中空弾性体開口側（ゴム中空体開口穴）
２ｇ中空弾性体外側面
３、１３支持部材
３ａ連通穴
３ｄ閉塞部

Claims

タンク内部の作動流体量が変化する液圧装置用タンクの一部に袋状の中空弾性体を備え、前記中空弾性体の弾性変形により前記液圧装置用タンクの容量を変化させるようにした液圧装置用タンクにおいて、前記液圧装置用タンクの一部に開口部を設け、前記中空弾性体は前記開口部からタンク内部に没入して設けられ、前記中空弾性体はタンク内外がほぼ同圧状態で袋形状を保持するようにされていることを特徴とする液圧装置用タンク。
前記中空弾性体の開口側に前記中空弾性体を保持しかつ前記開口部に着脱可能にされた支持部材が設けられ、前記中空弾性体はゴム中空体であって、前記中空弾性体の中心軸に対して径方向又は径方向と軸方向への伸縮により、前記液圧装置用タンクの容量を変化させるようにされていることを特徴とする請求項１記載の液圧装置用タンク。
前記液圧装置用タンクの形状は少なくとも一方に端部を有する筒状とされ、前記開口部は前記端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の液圧装置用タンク。
前記袋状の中空弾性体の外側面が前記液圧装置用タンクの一部を形成するようにされており、前記支持部材に前記中空弾性体の内側と前記液圧装置用タンクの外側とを遮断する閉塞部が設けられ、前記閉塞部に前記中空弾性体の内側と前記液圧装置用タンクの外側と連通する連通穴が設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の液圧装置用タンク。