JP2007192290A - 金属ベローズ型アキュムレータ - Google Patents

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Abstract

【課題】シェル内で一端が固定され且つ他端がベローズキャップに結合しシェル内を外側のガス室と内側の液室とに区画した金属ベローズ型アキュムレータにおいて、シール部のシール機能が万が一にも失効して液室に残存している加圧液が流失したときであっても、異常変形による破損が生じないようにすることである。
【解決手段】液室２２の圧力の低下によりベローズキャップ３１がオイルポート４に当接した後も更に金属ベローズ３が収縮したとき、面接触部分３５が形成されると共に外径側山部３２のＵ字型部分３Ａの曲率半径が縮小しヘアピン形状になり、また内径側谷部３３のＵ字型部分３Ａの曲率半径が拡大するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄圧装置または脈圧減衰装置等として自動車等の油圧配管等に用いられる金属ベローズ型アキュムレータに関するものである。
従来の金属ベローズ型アキュムレータ１０１は、図５（１）に示すように、一端にシステムへの取付け部１１１を有し他端に高圧気体を封入する封入口を閉塞するガスプラグ１１２が固定されているシェル１０３と、シェル１０３内で一端が取付け部１１１側に固定され且つ他端がベローズキャップ１０６に結合しシェル１０３内をガスプラグ１１２側で高圧気体が封入される外側のガス室１０４と加圧液が流出入する内側の液室１０５とに区画する伸縮自在な蛇腹状で軸方向断面形状がＵ字型の外径側山部１０７ａ及び内径側谷部１０７ｂを有し、その外径側山部１０７ａ及び内径側谷部１０７ｂのＵ字型部分１０７ｃの曲率半径Ｒａが収縮時に同じ割合で縮小する金属ベローズ１０７と、液室１０５に内設され金属ベローズ１０７の収縮限度を規定するオイルポート１０８と、ベローズキャップ１０６がオイルポート１０８に当接したときにオイルポート１０８の上壁１０８ａに設けられた連通孔１０９をシールするベローズキャップ１０６の取付け部１１１側に接着しているシール部１１０とを備えている。
これにより、システムがゼロダウンして液室１０５の圧力が低下し金属ベローズ１０７が大きく収縮してもベローズキャップ１０６がオイルポート１０８の上壁の端面１０８ａに当接するので、金属ベローズ１０７のそれ以上の収縮が規制されると共に、オイルポート１０８の上壁に設けられた連通孔１０９をベローズキャップ１０６に接着しているシール部１１０がシールすることで、加圧液が液室１０５から所定以上流出するのをシールし金属ベローズ１０７の異常変形と、それに引き続いて生じる破損を防止している（下記特許文献参照）。
しかし上記構成において、金属ベローズ１０７がオイルポート１０８に当接するほど収縮するとき、図５（２）に示すように、外径側山部１０７ａ及び内径側谷部１０７ｂのＵ字型部分１０７ｃの曲率半径Ｒａが共に同じ割合でＲｂに縮小する。そのためシール部１１０のシール機能が万が一にも失効して液室１０５に残存している加圧液が流失したとき、外側のガス室１０４の圧力が内側の液室１０５より上回るため、金属ベローズ１０７の外径側山部１０７ａ同士及び内径側谷部１０７ｂ同士が同じ割合で縮小することにより生じる点若しくは線で接触した接触部分１０７ｄに異常変形が生じ、そのため接触部分１０７ｄに応力が集中し、最悪の場合には金属ベローズ１０７が破損する虞があった。
特開２００３−３４３５０１号公報 特開２００４−１０８５１１号公報
本発明は上記問題点を解決するものであって、その目的とするところは、シール部を具備しない場合、若しくはシール部を具備する場合であってもシール部のシール機能が万が一にも失効しベローズキャップがオイルポートに当接した状態から更に液室に残存している加圧液が流失し金属ベローズが収縮し変形したときであっても、収縮した金属ベローズの外径側山部同士及び内径側谷部同士が点若しくは線で接触することがなく、よって金属ベローズの異常変形による破損を防止することである。
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る金属ベローズ型アキュムレータは、一端にシステムへの取付け部を有し他端に高圧気体を封入する封入口を閉塞するガスプラグが固定されているシェルと、該シェル内で一端が前記取付け部側に固定され且つ他端がベローズキャップに結合し前記シェル内を前記ガスプラグ側で高圧気体が封入される外側のガス室と加圧液が流出入する内側の液室とに区画する伸縮自在な蛇腹状で軸方向断面形状がＵ字型の外径側山部及び内径側谷部を有する金属ベローズと、前記液室に内設され前記金属ベローズの収縮限度を規定するオイルポートと、を備えた金属ベローズ型アキュムレータにおいて、
前記ベローズキャップが前記オイルポートに当接した後、更に前記液室の圧力が低下したとき、前記金属ベローズ同士に面接触部分が形成されると共に上記外径側山部のＵ字型部分の曲率半径が縮小しヘアピン形状になることを特徴とするものである。
更に、本発明の請求項２に係る金属ベローズ型アキュムレータは、請求項１に記載の金属ベローズ型アキュムレータであって、前記ベローズキャップが前記オイルポートに当接した後、更に前記液室の圧力が低下したとき、前記金属ベローズ同士に面接触部分が形成されると共に前記外径側山部のＵ字型部分の曲率半径が縮小しヘアピン形状になり、また前記内径側谷部のＵ字型部分の曲率半径が拡大する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。
上記構成を備えた本発明の金属ベローズ型アキュムレータは、シール部を具備しない場合、若しくはシール部を具備する場合でシール部のシール機能が万が一にも失効しベローズキャップがオイルポートに当接した状態から更に液室に残存している加圧液が流失し液室の圧力が低下した場合であっても、金属ベローズの長手方向の収縮はベローズキャップがオイルポートに当接することで制限される。しかし、更に加圧液が流出することで外側のガス室の圧力が内側の液室より上回るため金属ベローズが収縮し変形が生じるが、その場合であっても面接触部分が形成されるので金属ベローズの接触部分に応力が集中することがなく、よって金属ベローズの破損を防止することができる。更に、金属ベローズの収縮と変形は、面接触部分が形成されると共に外径側山部のＵ字型部分の曲率半径が縮小しヘアピン形状になり、そして内径側谷部のＵ字部分の曲率半径が拡大するように行われるので、耐久性を維持することができる。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
本実施例に係る金属ベローズ型アキュムレータ１は、図１に示す通り、シェル２と、金属ベローズ３と、オイルポート４と、シール部５とを備えている。
シェル２の一端には、図示しないシステムへの取付け部２３が設けられていて、その内周側には後述する液室１２にシステム側の加圧液を導入するための圧力流入口２４が形成されている。シェル２の他端には、後述するガス室１１に高圧気体を封入後、Ｐ／Ｊ溶接等により封入口を固定したガスプラグ２１を被覆するように金属ベローズ型アキュムレータ１をシステムに固定するときに用いる六角ナット２２が装着されている。
シェル２内は、一端が取付け部２３側の後述するオイルポート４に溶接で固定され他端が可動するベローズキャップ３１に溶接で結合されている伸縮自在な蛇腹状の金属ベローズ３により、ガスプラグ２１側で金属ベローズ３の外側に位置し高圧気体が封入されたガス室１１と、金属ベローズ３の内側に位置し加圧液が流出入する液室１２とに区画されている。
金属ベローズ３の軸方向断面形状は、通常時は図２に示すように、外径側山部３２及び内径側谷部３３共にＵ字型部分３Ａの曲率半径が同じＲ０であるが、ベローズキャップ３１がオイルポート４に当接し、更に液室１２に残存している加圧液が流出したときは、図３に示すように、外径側山部３２と内径側谷部３３とのＵ字型部分３Ａの曲率半径が相違するように変形する。すなわち、液室１２の圧力が低下したとき、金属ベローズ３の外径側山部３２と内径側谷部３３との間に面接触部分３５が形成されると共に外径側山部３２のＵ字型部分３Ａの曲率半径がＲ０からＲ１に縮小してヘアピン形状３２Ａが形成される。また、内径側谷部３３のＵ字型部分３Ａの曲率半径がＲ０からＲ２に拡大して大Ｕ字型形状３３Ａが形成される。なお、金属ベローズ３が収縮したときに外径側山部３２及び内径側谷部３３のＵ字型部分３Ａの曲率半径を上述のように相違させるためには、通常は外径側山部３２と内径側谷部３３の剛性を相違させる、または外径側山部の金属ベローの肉厚をｔ１、内径側谷部の金属ベローの肉厚をｔ２としたときにｔ１＜ｔ２、若しくはｔ１＞ｔ２とする方法が採用されるが、これらの方法に限定されるのではなく、どのような方法であってもよい。
また、ベローズキャップ３１と結合している金属ベローズ３の他端部の外周側には、金属ベローズ３の伸縮時に金属ベローズ３が蛇行してシェル２の内周面をかじることがないようにシェル２の内周面に摺接する制振リング３４が取付けられている。なお、ベローズキャップ３１と金属ベローズ３は別体で成形されたものであっても、一体で成形されたものであってもよい。更に、ガス室１１に封入される高圧気体には、気体単体ではなく適量の体積調整液が含まれていてもよい。
金属ベローズ３の取付け部２３側にはオイルポート４が内設されている。オイルポート４の一端はシェル２に溶接により結合していて、オイルポート４の他端のガスプラグ２１側には溝部４１が形成されている。またオイルポート４のガスプラグ２１側であって溝部４１の内周側にはカップ形状の金具によるシールホルダ４２が、溶接・カシメ・嵌合等の方法でオイルポート４に固定されている。オイルポート４のガスプラグ２１側には、当該アキュムレータ１作動時に金属ベローズ３が収縮してベローズキャップ３１が当接し停止するためのストッパ部４３が設けられている。また、シールホルダ４２内の空間は、加圧流の脈動を減衰するチャンバー室を構成している。
シール部５は、ゴム状弾性体で成形されているリップ部を有するセルフシールタイプであって、シールホルダ４２の外周側に嵌合固定により機械的に固定されることで溝部４１に装着され、ベローズキャップ３１が下降（図において下側方向）してストッパ部４３に当接した際に、ベローズキャップ３１との界面をシールし、金属ベローズ３の過密着を防止する。
上記構成の金属ベローズ型アキュムレータ１は、液室１２の圧力の低下によりベローズキャップ３１がオイルポート４のストッパ部４３に当接するまで金属ベローズ３が収縮し変形したときに、図４に示すように、外径側山部３２と内径側谷部３３との間には面接触部分３５を形成すると共に、外径側山部３２のＵ字型部分３Ａの曲率半径がＲ０からＲ１に縮小しヘアピン形状３２Ａが形成され外径側山部３２同士が非接触状態になる。しかも、内径側谷部３３のＵ字型部分３Ａの曲率半径はＲ０からＲ２へと、外径側山部３２とは反対に拡大して大Ｕ字型形状３３Ａを形成する。
したがって、シール部を具備しない場合、若しくはシール部５を具備する場合でシール部５のシール機能が万が一にも失効しベローズキャップ３１がオイルポート４に当接した状態から更に液室１２に残存している加圧液が流失した場合であっても、金属ベローズ３がオイルポート４のストッパ部４３に当接するので金属ベローズ３の長手方向の収縮が制限される。更に加圧液が流出し外側のガス室１１の圧力が内側の液室１２の圧力を上回ることで金属ベローズ３が収縮し変形しても、外径側山部３２と内径側谷部３３との間に面接触部分３５が形成されるので、金属ベローズ３の面接触部分３５に応力が集中することがなく、よって金属ベローズ３の破損を防止することが可能となる。また、外径側山部３２のＵ字型部分３Ａの曲率半径がＲ０からＲ１に縮小しヘアピン形状３２Ａが形成され、内径側谷部３３のＵ字型部分３Ａの曲率半径がＲ０からＲ２へと拡大し大Ｕ字型形状３３Ａが形成されるので、金属ベローズ３作動時の耐久性を維持することが可能となる。
本発明に係る金属ベローズ型アキュムレータの断面図 （１）図１におけるＸ部の通常時の拡大状態を示す説明図であり、 （２）はその（１）のＸ１部の拡大状態を示す説明図 （１）図１におけるＸ部の収縮時の拡大状態を示す説明図であり、 （２）はその（１）のＹ１部の拡大状態を示す説明図 （１）本実施例における金属ベローズの収縮時の説明図であり、 （２）はその（１）のＹ２部の拡大状態を示す説明図 （１）従来例における金属ベローズの収縮時の説明図であり、 （２）はその（１）のＺ部の拡大状態を示す説明図
符号の説明
１ 金属ベローズ型アキュムレータ
１１ ガス室
１２ 液室
２ シェル
２１ ガスプラグ
２２ 六角ナット
２３ 取付け部
２４ 圧力流入口
３ 金属ベローズ
３Ａ Ｕ字型部分
３１ ベローズキャップ
３２ 外径側山部
３２Ａ ヘアピン形状
３３ 内径側谷部
３４ 制振リング
３５ 面接触部
４ オイルポート
４１ 溝部
４２ シールホルダ
４３ ストッパ部
５ シール部

Claims (2)

  1. 一端にシステムへの取付け部を有し他端に高圧気体を封入する封入口を閉塞するガスプラグが固定されているシェルと、
    該シェル内で一端が前記取付け部側に固定され且つ他端がベローズキャップに結合し前記シェル内を前記ガスプラグ側で高圧気体が封入される外側のガス室と加圧液が流出入する内側の液室とに区画する伸縮自在な蛇腹状で軸方向断面形状がＵ字型の外径側山部及び内径側谷部を有する金属ベローズと、
    前記液室に内設され前記金属ベローズの収縮限度を規定するオイルポートと、
    を備えた金属ベローズ型アキュムレータにおいて、
    前記ベローズキャップが前記オイルポートに当接した後、更に前記液室の圧力が低下したとき、前記金属ベローズ同士に面接触部分が形成されると共に前記外径側山部のＵ字型部分の曲率半径が縮小しヘアピン形状になることを特徴とする金属ベローズ型アキュムレータ。
  2. 前記ベローズキャップが前記オイルポートに当接した後、更に前記液室の圧力が低下したとき、前記金属ベローズ同士に面接触部分が形成されると共に前記外径側山部のＵ字型部分の曲率半径が縮小しヘアピン形状になり、また前記内径側谷部のＵ字型部分の曲率半径が拡大することを特徴とする請求項１に記載の金属ベローズ型アキュムレータ。
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