JP2005098342A - ダイアフラム - Google Patents

Abstract

【課題】基布１２入りのダイアフラム１０において、圧力応答性を損なうことなく、耐久性に優れたダイアフラム１０を提供する。
【解決手段】ゴム状弾性材料からなるダイアフラム本体１１と、このダイアフラム本体１１の肉厚内における反受圧面寄りに埋設された基布１２とを有し、ケース内を導圧室Ｓ１と第二室Ｓ２に仕切るように配置されるダイアフラム１０において、ダイアフラム本体１１における反受圧面１１ｂに、このダイアフラム本体１１の円周方向へ延びる複数の凹凸１１ｃ，１１ｄを形成することによって、前記反受圧面１１ｂから基布１２が露出してケースの内面と接触して摩耗するのを有効に防止し、かつダイアフラム１０の圧力応答性を向上させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空圧式アクチュエータや圧力スイッチ等に用いられるダイアフラムであって、特に、耐圧性を高めるために基布を一体的に設けたダイアフラムに関する。

自動車におけるダイアフラム式空圧アクチュエータや、エンジンオイルの圧力を監視する油圧監視装置のダイアフラム式圧力スイッチ、あるいは車両用空調装置の冷媒圧力によって電磁クラッチをＯＮ／ＯＦＦさせるダイアフラム式圧力スイッチ等に用いられるダイアフラムには、その耐圧性を高めるために、ゴム状弾性材料からなるダイアフラム本体に、基布が一体的に埋設されたものが広く用いられている。図４は、従来の技術による基布入りのダイアフラムを、ダイアフラム式圧力スイッチの一部と共に示す非加圧状態の断面図、図５は同じく加圧状態の断面図である。

図４において、参照符号１０１〜１０３は、例えばダイアフラム式圧力スイッチ等の外殻１００を形成するケースで、この外殻１００（ケース１０１〜１０３）の内部空間が、ダイアフラム１１０によって、導圧室Ｓ１と第二室Ｓ２に分離されている。ダイアフラム１１０は、導圧室Ｓ１に導入される流体圧力の変化に応動して可動接点（不図示）を動作させるものであって、ゴム状弾性材料で成形されたダイアフラム本体１１１と、このダイアフラム本体１１１における第二室Ｓ２側の面寄りに、耐圧性を高めるために埋設された基布１１２からなり、厚肉に形成された外周縁１１０ａが、ケース１０１，１０３の合わせ面間に密封的に挟持されている。

なお、この種の基布入りダイアフラムの典型的な従来技術としては、下記の特許文献１に記載されたもの等が知られている。
特開２００３−２１２３４号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、図５に示されるように、導圧室Ｓ１が流体圧力Ｐの導入によって加圧されると、ダイアフラム１１０は、この流体圧力Ｐによって変位するが、自動車に用いられる圧力スイッチの場合、ダイアフラム本体１１１における第二室Ｓ２側の面が、ケース１０１，１０２の内面１０１ａ，１０２ａと接触し、かつダイアフラム本体１１１は流体圧力Ｐによって引き伸ばされるので、前記内面１０１ａ，１０２ａと摺動する。そして、このような動作が繰り返されることによって、ダイアフラム本体１１１は、ケース１０１，１０２との接触面１１１ａが摩耗するので、基布１１２がダイアフラム本体１１１から露出し、更には、この基布１１２もケース１０１，１０２の内面１０１ａ，１０２ａとの接触によって摩耗するので、耐圧性が早期に損なわれるおそれがあった。

また、耐圧性の低下を防止するには、基布１１２の材質に強度の高いものを採用することが有効であるが、この場合は、導圧室Ｓ１の流体圧力Ｐの変化に対するダイアフラム１１０の圧力応動性が低下し、圧力スイッチの応答特性を満足できなくなるおそれがあった。

本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、基布入りのダイアフラムにおいて、圧力応答性を損なうことなく、耐久性に優れたダイアフラムを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るダイアフラムは、ゴム状弾性材料からなるダイアフラム本体と、このダイアフラム本体の肉厚内における反受圧面寄りに埋設された基布とを有し、ケース内を導圧室と第二室に仕切るように配置されるダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム本体における反受圧面に、ダイアフラム本体の円周方向へ延びる複数の凹凸を形成したものである。なお、ここでいう「反受圧面」とは、導圧室への流体圧力の導入によって相対的に低圧となる室を向く面のことである。

請求項１の発明に係るダイアフラムによれば、ダイアフラム本体の反受圧面に複数の凹凸が形成されているため、ケースの内面と接触した時に摺動しにくく、しかも前記凹凸が円周方向へ延びるものであることによって、その凸部がダイアフラム本体の伸びによる影響を受けにくいので、基布が露出しにくくなり、その結果、ダイアフラム本体の反受圧面から基布が露出してケースの内面と接触して摩耗することによる耐圧性の低下を有効に防止することができる。しかも、前記凹凸が円周方向へ延びるものであることによって、ダイアフラムの圧力応答性を向上することができる。

以下、本発明に係るダイアフラムの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、この形態におけるダイアフラムの概略構造を示す断面図、図２は、図１の一部を拡大して示す非加圧状態の断面図、図３は、図１の一部を拡大して示す加圧状態の断面図である。

この形態によるダイアフラム１０は、図１に示されるように、ゴム状弾性材料で成形されたダイアフラム本体１１に、耐圧性を高めるための基布１２を埋設したものであって、流体圧力によって可撓変位する可撓部１０ａと、その外周縁に沿って円周状に延びる厚肉の外周フランジ部１０ｂとからなり、例えば自動車におけるエンジンオイルの圧力や、あるいは車両用空調装置の冷媒圧力を監視するダイアフラム式圧力スイッチに用いられる。また、可撓部１０ａは、流体圧力による所要の変位量を確保するために、波状のうねりが円周方向へ連続して形成されている。

なお、ダイアフラム本体１１を成形するゴム状弾性材料は、ニトリルゴム、ヒドリン系ゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム等から選択される。

図１に一点鎖線で示される圧力スイッチの外殻２０を構成するケース２１，２２の合わせ面２１ａ，２２ａのうち、ケース２２の合わせ面２２ａには、円周方向へ連続したダイアフラム装着溝２２ｂが形成されており、ダイアフラム１０の外周フランジ部１０ｂは、このダイアフラム装着溝２２ｂとケース２１の合わせ面２１ａとの間に、抜け止め状態で密封的に挟持されるものである。そして、ダイアフラム１０は、このように装着されることによって、外殻２０の内部空間を、可撓部１０ａにおいて導圧室Ｓ１と第二室Ｓ２に分離するものである。

また、ダイアフラム１０の可撓部１０ａは、電気回路を開閉する可動接点（不図示）を動作させるものであり、更に、適当なばね手段（不図示）によって導圧室Ｓ１側へ向けて常時弾性付勢されている。

図１に示される装着状態において、ダイアフラム１０の可撓部１０ａにおけるダイアフラム本体１１の反受圧面１１ｂ、すなわち導圧室Ｓ１を向いた受圧面１１ａと反対側の面（第二室Ｓ２を向いた面）には、このダイアフラム本体１１と互いに同心の円周方向に延びる複数（３本以上）の溝１１ｃによる凹凸が形成されている。なお、溝１１ｃの深さは、例えば0.1ｍｍ以上とする。

基布１２は、所要の引張強度を有する合成繊維の織物からなる。この基布１２は、ゴム状弾性材料からなるダイアフラム本体１１の加硫成形に際して、その成形用金型内にセットすることにより、ダイアフラム本体１１の加硫成形と同時に埋設されたもので、その外周縁は、ダイアフラム１０における外周フランジ部１０ｂの外周部に達している。

図２に一層明確に示されるように、可撓部１０ａでは、基布１２はダイアフラム本体１１の肉厚内における反受圧面１１ｂ寄りに偏在し、かつ溝１１ｃの溝底よりも深い位置に埋設されている。また、ダイアフラム本体１１を形成しているゴム状弾性材料は、基布１２よりも受圧面１１ａ側の層と反受圧面１１ｂ側の層が、基布１２の無数の織り目を通じて互いに連続している。

以上の構成を備えるダイアフラム１０によれば、図１に示される装着状態において、導圧室Ｓ１が、流体圧力の導入によって第二室Ｓ２よりも高圧になると、ばね手段による付勢力に抗して、可撓部１０ａが第二室Ｓ２の容積を縮小する方向（図１における上方）へ変位すると共に、図３に示されるような撓み変形を受ける。そして、ダイアフラム本体１１の反受圧面１１ｂに形成された円周方向の溝１１ｃは、基布１２よりも反受圧面１１ｂ側のゴム層に撓み変形に伴って生じる引張力Ｆに対して直交するように延びており、この引張力Ｆを分断するので、溝１１ｃを形成しない従来のもの（溝１１ｃがゴム層で埋まっている状態を想定されたい）に比較して、ダイアフラム１０の可撓部１０ａは容易に撓み変形可能である。したがって、導圧室Ｓ１の圧力変化に対する応答性に優れたものとなり、ひいては、設定圧力での圧力スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作の信頼性を向上することができる。

また、図３に示されるように、ダイアフラム１０の可撓部１０ａが流体圧力Ｐを受けて引き伸ばされると、基布１２と溝底の間のゴム層１１ｅには、引張力Ｆが作用して薄くなるので、基布１２は溝底へ露出しやすくなる。しかしながら、溝１１ｃ，１１ｃ，・・・間の凸部１１ｄ，１１ｄ，・・・には引張力Ｆが作用しないため、基布１２が凸部１１ｄ，１１ｄ，・・・の頂部に相当する反受圧面１１ｂから露出するようなことはない。したがって、導圧室Ｓ１の加圧によってダイアフラム１０の可撓部１０ａが図１に示されるケース２１の内面２１ｂに押し付けられても、基布１２がこのケース２１の内面２１ｂとの接触により摩耗するのを防止することができる。

また、導圧室Ｓ１の加圧によってダイアフラム１０の可撓部１０ａが図１に示されるケース２１の内面２１ｂに押し付けられた場合、ダイアフラム本体１１の反受圧面１１ｂ（凸部１１ｄ，１１ｄ，・・・の頂部）は、円周方向の溝１１ｃによってケース２１の内面２１ｂと摺動しにくくなる。しかも、先に説明したように、凸部１１ｄ，１１ｄ，・・・には引張力Ｆが作用しないため、ケース２１の内面２１ｂに押し付けられた時の柔軟性が保持される。このため、凸部１１ｄ，１１ｄ，・・・が摩耗しにくくなって、基布１２の露出及び摩耗を有効に防止することができる。

したがって、基布１２の材質として、耐摩耗性を確保する目的で高強度のものを採用する必要がなく、このことも、ダイアフラム１０の可撓部１０ａの圧力応答性を高めるのに貢献する。

なお、図示の例では溝１１ｃがダイアフラム１０の可撓部１０ａにおける反受圧面１１ｂの全域に形成されているが、可撓部１０ａのうねりの山部や、ケース２１の内面２１ｂ等、対向部材と接離される面にのみ形成しても良い。

また、上述の形態は、圧力スイッチ用のダイアフラムについて説明したが、本発明は、他の用途のダイアフラムにも適用可能である。

本発明の実施の形態におけるダイアフラム１０の概略構造を示す断面図である。 図１の一部を拡大して示す非加圧状態の断面図である。 図１の一部を拡大して示す加圧状態の断面図である。 従来の技術によるダイアフラム１１０を、ダイアフラム式圧力スイッチの一部と共に示す非加圧状態の断面図である。 従来の技術によるダイアフラム１１０を、ダイアフラム式圧力スイッチの一部と共に示す加圧状態の断面図である。

符号の説明

１０ ダイアフラム
１０ａ 可撓部
１０ｂ 外周フランジ部
１１ ダイアフラム本体
１１ａ 受圧面
１１ｂ 反受圧面
１１ｃ 溝（凹凸）
１１ｄ 凸部（凹凸）
１１ｅ 基布と溝底間のゴム層
１２ 基布
２０ 外殻
２１，２２ ケース
２１ａ，２２ａ 合わせ面
２２ｂ ダイアフラム装着溝
Ｓ１ 導圧室
Ｓ２ 第二室

Claims (1)

1. ゴム状弾性材料からなるダイアフラム本体（１１）と、このダイアフラム本体（１１）の肉厚内における反受圧面寄りに埋設された基布（１２）とを有し、ケース（２１，２２）内を導圧室（Ｓ１）と第二室（Ｓ２）に仕切るように配置されるダイアフラム（１０）において、前記ダイアフラム本体（１１）における反受圧面（１１ｂ）に、このダイアフラム本体（１１）の円周方向へ延びる複数の凹凸（１１ｃ，１１ｄ）を形成したことを特徴とするダイアフラム。

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