JP2005282729A

JP2005282729A - アキュムレータ

Info

Publication number: JP2005282729A
Application number: JP2004098049A
Authority: JP
Inventors: Nagao Yoshihara; 永朗吉原; Kenji Sasaki; 憲司佐々木
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-30
Also published as: JP4264738B2

Abstract

【課題】ベローズ７に対するバックアップフルードの流出を抑える内外二重のシール機構２１，２６を有するアキュムレータにおいて、シール機構２１，２６の耐久性を向上させる。
【解決手段】圧力流入口１８を有するハウジング２の内部をベローズ７およびベローズキャップ８を有する作動部材６によって圧力封入室９と圧力流入室１０とに区画し、アキュムレータを接続するシステム側の圧力が低下したときに圧力流入室１０内のバックアップフルードが流出してベローズ７が破損するのを抑える内外二重のシール機構２１，２６を設けたアキュムレータにおいて、外周側のシール機構２６を、ハウジング２の内面に設けたメタル製の被当接部位２７ａにベローズキャップ８に設けたメタル製の当接部位８ａが当接することによりバックアップフルードをシールするメタルシールとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄圧装置または脈圧減衰装置等として用いられるアキュムレータに関するものである。

従来から、図１３に示すように、圧力流入口５３を有するハウジング５２の内部をベローズ５５およびベローズキャップ５６を有する作動部材５４によって所定の圧力を封入した圧力封入室５７と圧力流入口５３に連通する圧力流入室５８とに区画し、当該アキュムレータ５１を接続するシステム（図示せず）側の圧力が低下したときに圧力流入室５８内のバックアップフルード（図示せず）が流出してベローズ５５がその内外圧力差により破損するのを抑えるシール機構５９を設けたアキュムレータ５１が知られており（特許文献１の図１参照）、また図１４に示すように、シール機構５９が破損したりシール機構５９に異物が噛み込まれたりしてシール機能が喪失される場合に備えて、シール機構を符号５９Ａ，５９Ｂで示す内外二重構造としたアキュムレータ５１が知られている（同じく特許文献１の図２参照）。

しかしながら、上記従来技術によると、図１３の場合も図１４の場合も、シール機構５９，５９Ａ，５９Ｂが何れもゴム状弾性材製のシール部材６０を有するゴムシールによって構成されているために、その材質上の特性から比較的早く疲労したり、あるいは異物の噛み込み等により損耗したりする不都合がある。

特開２０００−２４９１０１号公報

本発明は以上の点に鑑みて、ベローズに対するバックアップフルードの流出を抑える内外二重のシール機構を有するアキュムレータにおいて、シール機構の耐久性を向上させることができるアキュムレータを提供することを目的とする。

またこれに加えて、メタルシールにてバックアップフルードをシールする場合であっても、火災等異常高温発生時にメタルシールの円周上一部が溶融してこの溶融部からバックアップフルードを流出させることができ、封入圧の上昇によるベローズの破損後はベローズ内の封入圧（封入ガス）もこの溶融部から排出することができ、もって封入圧の上昇によりハウジングが破損するのを防止することができるアキュムレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるアキュムレータは、圧力流入口を有するハウジングの内部をベローズおよびベローズキャップを有する作動部材によって所定の圧力を封入した圧力封入室と前記圧力流入口に連通する圧力流入室とに区画し、アキュムレータを接続するシステム側の圧力が低下したときに前記圧力流入室内のバックアップフルードが流出して前記ベローズが破損するのを抑える内外二重のシール機構を設けたアキュムレータにおいて、外周側のシール機構を、前記ハウジングの内面に設けたメタル製の被当接部位に前記ベローズキャップに設けたメタル製の当接部位が当接することにより前記バックアップフルードをシールするメタルシールとしたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるアキュムレータは、上記した請求項１のアキュムレータにおいて、外周側のシール機構は、シェルとともにハウジングを構成するメタル製のオイルポートに同じくメタル製のベローズキャップが当接することによりバックアップフルードをシールすることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３によるアキュムレータは、上記した請求項１のアキュムレータにおいて、被当接部位の円周上一部または当接部位の円周上一部に、火災等異常高温発生時に規定温度にて溶融する溶融部材を配置したことを特徴とするものである。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２によるアキュムレータによれば、内外二重のシール機構のうち外周側のシール機構がメタル同士を接触させるメタルシールとされているために、その材質上の特性から疲労しにくく損耗しにくい特徴を有している。したがって、所期の目的どおり、バックアップフルードの流出を抑える内外二重のシール機構の耐久性を向上させることができるアキュムレータを提供することができる。

但し、このように外周側のシール機構をメタルシールとすると、火災等が発生してもメタルシールは容易に溶融しないことから、メタルシールはバックアップフルードを保持し続ける。したがってこの状態で、温度の上昇とともにベローズ内の封入圧が上昇してベローズが膨張すると、ハウジング全体の内圧が上昇してハウジングが破損することがある。そこで、本発明の請求項３によるアキュムレータでは、被当接部位の円周上一部または当接部位の円周上一部に規定温度にて溶融する溶融部材を配置することにより、火災等が発生したときにこの溶融部材を溶融させることにした。すなわち、火災等が発生してその高熱により溶融部材が溶融すると、メタルシールがシール機能を喪失し、この状態で温度上昇とともにベローズ内の封入圧が上昇してベローズが膨張すると、バックアップフルードを圧力流入口から外部へ放出することが可能となる。また万一、ベローズが膨張により破損しても、封入圧を圧力流入口から外部へ放出することが可能となる。したがって何れの場合も、被当接部位または当接部位の円周上一部に溶融部材を配置すれば、この溶融部材が溶融したときに圧力解放流路が形成されるため、ハウジングが破損するのを未然に防止することができる。

尚、本件出願には、以下の実施形態が含まれる。

請求項１および２関連・・・
（１）金属ベローズ型アキュムレータのシール失効時にメタルシールによりバックアップフルードの流出を防止する。
（２）金属ベローズ型アキュムレータにおけるリップシール破損またはコンタミ挟み込み等によるシール失効時にバックアップフルードの流出を抑制するために、ベローズキャップとオイルポートによるメタルシール機構を構成する。
（３）リップシール欠損時のバックアップフルード流出によるベローズプロフィル変化を軽減するため、ベローズキャップのストッパとなるオイルポート端面にてメタルシールを行なう。
（４）シール材を設置することなくベローズキャップとオイルポート端面にてメタルシールを行ない、バックアップフルードの流出を防止または抑制する。
（５）オイルポート端面に傾斜を設け、ベローズキャップ当接部をＲ形状とすることによりメタルシール性を向上させる。
（６）オイルポートに凸部を設置し、当該部でメタルシールすることによりシール性を向上させる。凸部はＲ形状でも角形状でも良い。相手面はテーパ面としても良い。
（７）ベローズキャップに凸部を設置し、当該部でメタルシールすることによりシール性を向上させる。凸部はＲ形状でも角形状でも良い。相手面はテーパ面としても良い。

請求項３関連・・・
（８）規定温度で溶融する金属をメタルシール部に設置する。
（９）火災時、リップシールは炭化しシールは失効するが、メタルシールによりバックアップフルードは保持され、温度上昇とともに封入ガス圧が上昇し、シェルが破損する。そこでこれを防止すべく、火災時、規定温度に達すると溶融する金属（共晶金属等）または樹脂材等をオイルポート端部シール面に設置し、その溶融温度でメタルシールを失効させ、バックアップフルード排出後ベローズが封入ガス圧で膨張し、内部ガスをオイルポート穴より外部へ排出させる。尚、溶融温度は、他構成部品か強度低下する温度より低い温度とし、またリップシール（ゴム）が炭化する温度以下とする。更に、本機構はベローズキャップ側に設けても良い。このようにすれば火災時、温度上昇によりガス圧が上昇しても、ガスはオイルポート側より排出され、シェルは封入ガス圧上昇により破損しない。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るアキュムレータ１の縦断面を示している。また、図２はその要部拡大断面を示しており、更に図３は図２におけるＡ部拡大図を示している。尚、当該実施例は、本願の請求項１に係る発明および請求項２に係る発明についての共通の実施例である。

当該実施例に係るアキュムレータ１は金属ベローズ型アキュムレータであって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、略円筒状を呈するシェル３の両端部にガスエンドカバー４およびオイルポート（広義のオイルポート）５が固定（溶接）されて、これらによってハウジング２が設けられており、このハウジング２の内部に、ベローズ７およびベローズキャップ８を備えた作動部材６が収容されている。ガスエンドカバー４はシェル３に対して一体に成形されたものであっても良く、オイルポート５もシェル３に対して一体に成形されたものであっても良い。シェル３、ガスエンドカバー４、オイルポート５およびベローズキャップ８はそれぞれ所定の金属材料によって成形されている。

上記ベローズ７は、その一端部（固定端部）をガスエンドカバー４に固定（溶接）されるとともに他端部（遊動端部）をベローズキャップ８に固定（溶接）されており、よってこのベローズ７およびベローズキャップ８よりなる作動部材６によってハウジング２の内部が作動部材６の内側の圧力封入室（ガス室）９と外側の圧力流入室（フルード室）１０とに区分けされている。ベローズ７の他端部外周には、ベローズ７がシェル３の内周面に対してかじることがないよう、シェル３の内周面に摺動自在に接触する制振リング１１が取り付けられている。ベローズ７には、電着ベローズ、成形ベローズまたは溶接ベローズ等よりなる金属ベローズが用いられるが、アキュムレータ１の仕様や用途等によっては、その他の材質のベローズを用いることも可能である。ベローズキャップ８はベローズ７に対して一体に成形されたものであっても良い。また、ベローズ７はその一端部がガスエンドカバー４の外周縁部に設けられた内向きフランジ部４ａに固定されているが、このフランジ部４ａに代えてここに環状の取付部材（図示せず）が固定される場合には、この取付部材に対してベローズ７の一端部が固定される。

上記ハウジング２の一部を構成するガスエンドカバー４に、圧力封入室９にガスを注入するためのガス注入口１２が設けられており、この注入口１２に、これを閉塞するためのガスプラグ１３が取り付けられて六角ナット１４により覆われている。したがって、ガスプラグ１３および六角ナット１４を固定する前に注入口１２から圧力封入室９に所定圧力のガスを注入し、注入後にガスプラグ１３および六角ナット１４を固定（共に溶接）することにより、所定圧力のガスを圧力封入室９に封入する。封入するガスの種類としては、窒素ガス等が好適である。尚、圧力封入室９の内部であってガスエンドカバー４の内側には、圧力封入室９の容積を調整するためのスペーサー１５が組み込まれている。

また、同じくハウジング２の一部を構成するオイルポート５に、当該アキュムレータ１を図示しない油圧システム側の圧力配管等に接続するためのねじ部１７を備えた筒状の取付部１６が設けられており、この取付部１６に、配管側の圧力流体を圧力流入室１０に導入するための圧力流入口（狭義のオイルポート）１８が設けられている。したがって、当該アキュムレータ１を取付部１６において配管側に接続し、この配管側の圧力を圧力流入口１８から圧力流入室１０に導入する。

また、当該実施例に係るアキュムレータ１には、以下のように構成された内外二重構造のシール機構２１，２６が設けられている。このシール機構２１，２６は、当該アキュムレータ１を接続する油圧システム側の圧力が極端に低下したときに圧力流入室１０内のバックアップフルード（図示せず、ブレーキオイル等圧油の一部）がアキュムレータ１外部へ流出してベローズ７がその内外圧力差により破損するのを防止するために設けられている。

すなわち先ず、オイルポート５の内面（上面）に環状凹部状のシール装着部２２が設けられて、このシール装着部２２にゴム状弾性材製のシール部材であるリップシール２３が装着されている。また、このシール装着部２２の内周側であってシール装着部２２と圧力流入口１８との間に環状凹部状のホルダ装着部２４が設けられ、このホルダ装着部２４に断面略Ｌ字形の金属環よりなるシールホルダ２５が装着（溶接）されている。ゴム状弾性材製のリップシール２３は、基部２３ａの一端（上端）に外向きのシールリップ２３ｂを一体成形したものであって、ベローズ７の伸張によりベローズキャップ８が下降して来ると、ベローズキャップ８がその端面（下面）をもってシールリップ２３ｂに当接し、バックアップフルードをシールする。したがって、リップシール２３とベローズキャップ８との組み合わせにより内周側のシール機構２１が構成されており、この内周側のシール機構２１は、組み合わせ片方のリップシール２３がゴム製であることから、ゴムシールとされている。

また、オイルポート５の内面におけるシール装着部２２の外周側に環状突起状のストッパ部２７が設けられており、ベローズ７の伸張によりベローズキャップ８が下降して来ると、ベローズキャップ８がその端面をもってストッパ部２７の端面（上面）に当接し、バックアップフルードをシールする。したがって、ストッパ部２７を設けたオイルポート５とベローズキャップ８との組み合わせにより外周側のシール機構２６が構成されており、この外周側のシール機構２６は、組み合わせ双方の部品が金属製であることから、メタルシールとされている。

ストッパ部２７の端面は、漏斗面状のテーパ状に形成されており、このテーパ状に形成されたストッパ部２７の端面が外周側シール機構２６の被当接部位２７ａとされている。また、ベローズキャップ８の端面外周縁部には全周に亙って断面円弧形の丸み（アール）が付けられており、この丸みを付けられたベローズキャップ８の端面外周縁部が外周側シール機構２６の当接部位８ａとされている。したがって、オイルポート５およびベローズキャップ８は、この被当接部位２７ａおよび当接部位８ａの組み合わせをもって全周に亙って線接触し易くかつ接触面圧を高く設定されることから、メタルシールでありながら、優れたシール性を発揮することができる。ベローズキャップ８端面の当接部位８ａには、上記丸みに代えて、図４および図５に示すような環状の突起（凸部）８ｂを設けても良い。突起８ｂの断面形状にはやはり丸みが付けられている。

上記構成のアキュムレータ１によれば、内外二重のシール機構２１，２６によってバックアップフルードの流出が防止されるために、ベローズ７がその内外圧力差によって破損するのを未然に防止することができる。また、内外二重のシール機構２１，２６のうち外周側のシール機構２６がメタル同士を接触させるメタルシールとされているために、その材質上の特性から疲労しにくく、異物の噛み込み等があっても損耗しにくい特徴を有している。したがって、所期の目的どおり、バックアップフルードの流出を抑える内外二重のシール機構２１，２６の耐久性を向上させたアキュムレータ１を提供することができる。

尚、外周側のシール機構２６における被当接部位２７ａを形成するストッパ部２７は、これにベローズキャップ８が当接することによりベローズ７の伸張を停止させるストッパとして機能する部位でもあり、このストッパ機能を果たすうえでは、図６に示すように、ストッパ部２７の端面は平面状に形成されていれば良く、当接部位８ａを形成するベローズキャップ８の端面も平面状に形成されていれば良い。このようにストッパ部２７の端面およびベローズキャップ８の端面が共に平面状に形成されている場合でも各端面が平滑に形成されて両面当接時にバックアップフルードをシールすることができれば本発明の目的を達成することができるので、当該構造は本発明の技術的範疇に含まれる。

また、両端面は以下のような形状であっても良い。

（１）図７に示すように、ストッパ部２７の端面に環状の突起（凸部）２７ｂを設け、この突起２７ｂに対して平面状に形成したベローズキャップ８の端面を当接させる。図では、突起２７ｂの断面形状を角形状（三角形状）としたが、図８に示すようにアール形状（円弧形状）としても良く、その断面形状は特に限定されない。また、ベローズキャップ８の端面をテーパ面としても良い。

（２）図９に示すように、ベローズキャップ８の端面に環状の突起（凸部）８ｃを設け、この突起８ｃを平面状に形成したストッパ部２７の端面に対して当接させる。図では、突起８ｃの断面形状を角形状（三角形状）としたが、図１０に示すように、アール形状（円弧形状）としても良く、その断面形状は特に限定されない。また、ストッパ部２７の端面をテーパ面としても良い。

つぎに、本願の請求項３に係る発明についての実施例を説明すると、図１１に示すアキュムレータ１は、上記図１ないし図３のアキュムレータ１と同一の構成を有し、更に以下の構成を有している。

すなわち、ハウジング２側の被当接部位２７ａであるオイルポート５におけるストッパ部２７の端面であってその円周上の一部に、火災等の異常高温発生時に所定の温度にて溶融する金属（共晶金属等）または樹脂等よりなる溶融部材３０がストッパ部２７の端面に対して面一状に配置されており、この溶融部材３０が火災等の高熱により溶融すると、ストッパ部２７の端面に、ストッパ部２７の外周側（圧力流入室１０側）および内周側（圧力流入口１８側）を連通する溝状の流路が現われるように構成されている。すなわち、被当接部位２７ａであるストッパ部２７の端面であってその円周上の一部に、ストッパ部２７の外周側（圧力流入室１０側）および内周側（圧力流入口１８側）を連通する溝部３１が形成されており、この溝部３１を暫時埋めるべく、火災等の異常高温発生時に所定の温度にて溶融する金属（共晶金属等）または樹脂等よりなる溶融部材３０がストッパ部２７の端面に対して面一状に埋設されている。溶融部材３０が溶融する温度は、オイルポート５やベローズキャップ８等の他部品が強度低下する温度よりも低い温度とし、また、ゴム状弾性材製のリップシール２３が炭化する温度以下とする。

上記構成を追加したアキュムレータ１においては、被当接部位２７ａを構成するストッパ部２７の端面に溝部３１が設けられてこの溝部３１に所定の温度にて溶融する金属または樹脂等の溶融部材３０が配置されているために、火災等が発生すると溶融部材３０が溶融して溝部３１による流路が現われる。流路が現われると、ベローズキャップ８がストッパ部２７の端面に当接していてもメタルシールのシール機能が喪失され、この状態で温度の上昇とともにベローズ７内の封入ガス圧が上昇してベローズ７が膨張すると、これに押されて圧力流入室１０内のバックアップフルードが流路（溝部３１）を経由して圧力流入口１８から外部へ放出される。また万一、ベローズ７が膨張により破損しても、封入ガスは流路（溝部３１）を経由して圧力流入口１８から外部へ放出される。したがって何れの場合も、溶融部材３０の溶融により上記流路による圧力逃がし経路が形成されることから、高圧を外部へ逃がすことができ、よって高圧によりハウジング２が破損するのを防止することができる。

尚、図１２に示すように、溶接部材３０および溝部３１は、当接部位８ａを構成するベローズキャップ８側に配置しても良い。また、図４ないし図１０に示した何れかのアキュムレータ１に対して当該構造を追加することにしても良い。

本発明の実施例に係るアキュムレータの断面図同アキュムレータの要部拡大断面図図２におけるＡ部拡大図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図図４におけるＢ部拡大図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図本発明の他の実施例に係るアキュムレータの要部断面図従来例に係るアキュムレータの断面図他の従来例に係るアキュムレータの要部断面図

符号の説明

１アキュムレータ
２ハウジング
３シェル
４ガスエンドカバー
５オイルポート
６作動部材
７ベローズ
８ベローズキャップ
８ａ当接部位
８ｂ，８ｃ，２７ｂ突起
９圧力封入室
１０圧力流入室
１１制振リング
１２ガス注入口
１３ガスプラグ
１４六角ナット
１５スペーサー
１６取付部
１７ねじ部
１８圧力流入口
２１内周側のシール機構
２２シール装着部
２３リップシール（シール部材）
２３ａ基部
２３ｂシールリップ
２４ホルダ装着部
２５シールホルダ
２６外周側のシール機構
２７ストッパ部
２７ａ被当接部位
３０溶融部材
３１溝部

Claims

圧力流入口（１８）を有するハウジング（２）の内部をベローズ（７）およびベローズキャップ（８）を有する作動部材（６）によって所定の圧力を封入した圧力封入室（９）と前記圧力流入口（１８）に連通する圧力流入室（１０）とに区画し、アキュムレータ（１）を接続するシステム側の圧力が低下したときに前記圧力流入室（１０）内のバックアップフルードが流出して前記ベローズ（７）が破損するのを抑える内外二重のシール機構（２１）（２６）を設けたアキュムレータ（１）において、
外周側のシール機構（２６）を、前記ハウジング（２）の内面に設けたメタル製の被当接部位（２７ａ）に前記ベローズキャップ（８）に設けたメタル製の当接部位（８ａ）が当接することにより前記バックアップフルードをシールするメタルシールとしたことを特徴とするアキュムレータ。
請求項１のアキュムレータにおいて、
外周側のシール機構（２６）は、シェル（３）とともにハウジング（２）を構成するメタル製のオイルポート（５）に同じくメタル製のベローズキャップ（８）が当接することによりバックアップフルードをシールすることを特徴とするアキュムレータ。
請求項１のアキュムレータにおいて、
被当接部位（２７ａ）の円周上一部または当接部位（８ａ）の円周上一部に、火災等異常高温発生時に規定温度にて溶融する溶融部材（３０）を配置したことを特徴とするアキュムレータ。