JP2013238254A - ダイヤフラム装置とそれを用いた調圧リザーバ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤフラム装置のダイヤフラムを、センタリング性に優れるものにして取り付け箇所の中心に安定して固定できるようにすることを目的としている。
【解決手段】可撓膜２の外周に一体に形成される環状取り付け部３の外周に、径方向に等しく突出する突起６を少なくとも３個設け、環状取り付け部３が支持部材１０に挟みつけられて軸線方向に圧縮された状態で、各突起６が、環状取り付け部３の外周面に対面したダイヤフラム装着部の内周面１１ｂに当接するようにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、可撓膜の両面に対向して作用する圧力の差（差圧）を利用して駆動力を発生させたり、可撓膜の両面が臨む部屋の圧力をバランスさせたりするのに用いるダイヤフラム装置と、それを用いたブレーキ装置用のリザーバに関する。

首記のダイヤフラム装置の従来例として、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。同文献に示されたダイヤフラムは、可撓膜の外周に設けられた環状取り付け部（外周フランジ部と称している）を支持部材となる第１ハウジングと第２ハウジングで軸方向に挟みつけて圧縮する。

環状取り付け部は、シール部材を兼用しており、第１，第２ハウジングによる挟みつけによってダイヤフラムが固定され、同時に、そのダイヤフラムによって区画された２室間の連通も断たれる。

前記特許文献１のダイヤフラムは、環状取り付け部の歪んだ変形、それによる可撓膜の支持面からの浮き上がりを防止して正確な初動姿勢を確保することを目的としたものであって、その目的を達成するために、環状取り付け部を第１，第２ハウジングで挟みつけた状況下で、その環状取り付け部と第１ハウジングのダイヤフラム装着部の内周面（外周壁）との間に隙間を生じるようにしている。

特開２０１１−２０８６７５号公報

特許文献１のダイヤフラムのように、環状取り付け部を第１，第２ハウジングで挟みつけた状況下でその環状取り付け部とダイヤフラム装着部の内周面との間に隙間を生じさせる構造では、環状取り付け部が圧縮されていない自由状態のときにその環状取り付け部とダイヤフラム装着部の内周面との間に比較的大きな隙間ができる。

その状況下では、ダイヤフラム装着部に収められたダイヤフラムに径方向への動きの自由度が生じ、それが原因で、ダイヤフラムのセンタリング精度が低下する。

ダイヤフラムは、センタリング精度が悪くてハウジングの中心からずれた位置に固定されると、区画した２室間の圧力差を受けたときに可撓膜の各部が均等に変形しない状況が起こり得る。

ダイヤフラムの取り付け位置が不正確であると、環状取り付け部を軸方向に圧縮したときに環状取り付け部の一部がダイヤフラム装着部の内周面に押し付けられてダイヤフラムが歪むことが考えられる。また、ダイヤフラムが熱膨張するなどしたときにも可撓膜が不均一に歪むことが考えられ、このような状況では、可撓膜の各部の均一変形性がさらに悪くなってダイヤフラム装置の性能がより不安定になる。

この発明は、上記の不具合を回避するために、ダイヤフラム装置のダイヤフラムを、センタリング性に優れるものにして取り付け箇所の中心に安定して固定できるようにすることを目的としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、可撓膜の外周に一体に形成される環状取り付け部を支持部材で軸線方向に挟みつけてダイヤフラムを支持するダイヤフラム装置において、前記環状取り付け部の外周に、径方向に等しく突出する突起を少なくとも３個設け、前記環状取り付け部が挟みつけられて軸線方向に圧縮された状態で、前記各突起が、前記環状取り付け部の外周面に対面した前記支持部材のダイヤフラム装着部の内周面に当接するようにした。

このダイヤフラム装置の好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記環状取り付け部が圧縮、固定された状態において、前記突起が、前記支持部材のダイヤフラム装着部の内周面に接触し、環状取り付け部の突起を除いた箇所はダイヤフラム装着部の内周面から離反するもの。
（２）前記環状取り付け部が圧縮されていない自由状態において、前記突起が、前記支持部材の内周面から離反するもの。
（３）前記環状取り付け部が前記可撓膜の端面から軸線方向に突出する内周面を備えたフランジとして構成され、前記環状取り付け部が圧縮、固定された状態において、前記内周面がその内周面に対面した前記ダイヤフラム装着部の周壁から離反するもの。
（４）前記突起が平面視で凸円弧をなすもの。
（５）前記突起が、前記環状取り付け部における軸線方向の一端から他端に至る突条で形成されたもの。
（６）前記突起が周方向に定ピッチで３個又は４個設けられたもの。

この発明は、前記ダイヤフラム装置を用いたブレーキ装置用の調圧リザーバも併せて提供する。その調圧リザーバは、ハウジングに設けられたシリンダの内部を貯液室と大気室に区画する可撓膜と、前記シリンダに摺動自在に挿入されて前記大気室側で前記可撓膜を支持するピストンと、そのピストンを前記大気室側から前記貯液室側に向けて付勢するスプリングと、前記貯液室に収容して前記可撓膜の貯液室側の端面に載置する可動プレートと、前記貯液室とリザーバ孔の連通路に配置されるチェック弁を有し、
前記ピストンに、前記可撓膜の一面側を大気室に連通させる貫通孔が設けられ、前記貯液室の圧力が前記大気室の圧力よりも低いときに前記可撓膜が前記貯液室側に膨らんで前記可動プレートが押し動かされ、その可動プレートの変位力で前記チェック弁が開弁するように構成されており、さらに、前記ピストンが前記支持部材として兼用されてそのピストンと前記ダイヤフラムが、この発明のダイヤフラム装置を構成しているものである。

この発明のダイヤフラム装置は、ダイヤフラムの環状取り付け部の外周に、径方向に等しく突出する複数の突起を設けたので、環状取り付け部が軸線方向に圧縮されていない自由状態のときに突起の先端と支持部材の内周面との間に確保する隙間を、前掲の特許文献１が示しているダイヤフラムと比較したときに突起の高さ（径方向寸法）相当分狭くすることができる。

今、環状取り付け部の軸線方向圧縮による拡径代をｔ、歪防止（逃げ場の確保）を目的として環状取り付け部が軸線方向に圧縮された状況下で環状取り付け部と支持部材の内周面との間に生じさせる隙間をΔｔと仮定すると、自由状態での環状取り付け部の直径ｄは、支持部材の内周面の直径をＤとして、最大でｄ＝Ｄ−（ｔ＋Δｔ）に設定する必要がある。

この発明のダイヤフラム装置では、環状取り付け部が自由状態にあるときに突起先端と支持部材の内周面との間に生じる隙間が、突起の無いダイヤフラムにおける隙間（＝ｔ＋Δｔ）から突起高さを減算した寸法になる。

その隙間は、環状取り付け部の歪防止を目的として設けるものではないため可及的に小さくすることができる（その隙間の値は０も有り得る）。従って、上記の突起によりダイヤフラム組み付け時のセンタリング精度が向上して取り付け位置のずれが小さくなり、位置ずれに起因した可撓膜の各部の不均一変形が防止されて装置の特性が安定する。

なお、環状取り付け部が圧縮、固定された状態において、前記突起が、ダイヤフラム装着部の内周面に接触し、環状取り付け部の突起を除いた箇所はダイヤフラム装着部の内周面から離反するようにしたものは、圧縮時に環状取り付け部の外周がダイヤフラム装着部の内周面によって拘束されることがなく、圧縮よる環状取り付け部や可撓膜の歪が生じ難い。

また、環状取り付け部が自由状態にあるときに前記突起が、前記ダイヤフラム装着部の内周面から離反するようにしたものは、ダイヤフラムをダイヤフラム装着部に支障なく装着することができ、装着時に突起が弾性変形することもない。

突起は、環状取り付け部を軸線方向に圧縮したときにダイヤフラム装着部の内周面に当接する。そのときに突起が径方向に圧縮される量は小さいほど好ましいが、突起の変形によるダイヤフラムの歪は、環状取り付け部がダイヤフラム装着部の内周面に押し付けられて変形するときの歪に比べれば格段に小さいため、突起の変形がダイヤフラムの特性に及ぼす影響は小さい。

さらに、前記環状取り付け部が内周面を有するフランジとして構成されて軸線方向に圧縮された状態において、前記内周面がその内周面に対面した前記ダイヤフラム装着部の周壁から離反するようにしたものは、環状取り付け部の内周面が前記周壁に押し付けられることがなく、その押し付けによるダイヤフラムの歪が防止される。

また、環状取り付け部が、熱膨張するなどしたときの逃げ場がダイヤフラム装着部の内周側にも確保され、膨張に起因した歪も生じにくくなる。

このほか、前記突起が平面視で凸円弧をなすものは、ダイヤフラム装着部の内周面に対して突起が点や線に近い状態で接触するため、その突起が面接触するものに比べて径方向に圧縮されたときの反発力が小さく抑えられる。また、前記突起が、突条で形成されたものは、その突起が径方向に圧縮されるときに、前記環状取り付け部の外周の軸線方向各域に均一に反力が作用する。従って、これらのことも、ダイヤフラムの歪抑制に効果を奏する。

このほか、前記突起は、少なくとも３個あればセンタリング効果が発揮される。センタリング性能の面ではその突起を中心対称位置に設けるのがよく、また一方で、可撓膜を歪ませないようにするためには突起の数は少ない方がよいので、突起の設置数は３個か４個に制限するのがよい。いずれの場合も、その突起は、周方向に定ピッチで配置するのがよい。

この発明の調圧リザーバは、可撓膜の歪がゼロ、或いは、小さく抑えられるダイヤフラム装置を設けているので、チェック弁の開閉がタイミングずれなどを招かずに安定してなされる。

この発明のダイヤフラム装置に用いるダイヤフラムの一例を示す斜視図 図１のダイヤフラムの突起形成部の拡大平面図 図１のダイヤフラムの図２のIII−III線に添った断面図 図１のダイヤフラムを用いたダイヤフラム装置のダイヤフラム装着部の断面図 同じくダイヤフラム装着部の断面図（ダイヤフラムがダイヤフラム装着部に固定された状態） この発明のダイヤフラム装置に用いるダイヤフラムの他の例の要部を示す断面図 この発明のブレーキ装置用調圧リザーバの一例を示す断面図

以下、この発明のダイヤフラム装置と調圧リザーバの実施の形態を、添付図面の図１〜図７に基づいて説明する。

図１〜図３は、この発明のダイヤフラム装置に組み込まれるダイヤフラムの一例を示している。このダイヤフラム１は、ゴムで形成されたものであって、可撓膜２とその可撓膜の外周に一体に形成される環状取り付け部（環状基部）３とからなる。材料のゴムとしては、例えば、耐油性に優れるＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）が採用される。

可撓膜２は、圧力差を生じる２つの部屋を互いに隔離する膜である。環状取り付け部３は、可撓膜２の一面側に突出するフランジとして構成されており、一端と他端にそれぞれ周方向に連続した突条４，５を有するものを例示した。突条４，５は、ダイヤフラム装置１３を構成する支持部材１０（図４、図５参照）で環状取り付け部３を挟みつけたときに軸方向に圧縮されて支持部材の被シール面に押し付けられ、その位置で、隔離した２つの部屋間の連通が断たれる。

なお、突条４，５は、前掲の特許文献１に記載されたものであって、これは、この発明を特徴づけるものではない。

支持部材１０は、図４、図５に示す部材、即ち、環状取り付け部３の一面側を支える座面１１ａとダイヤフラムの径方向位置決めの基準になる内周面（ダイヤフラム装着部の内周面）１１ｂとを有する第１部材１１と、その第１部材１１の内側に挿入して環状取り付け部３を規定量圧縮した位置で第１部材１１に固定する第２部材１２とからなる。この第１部材１１と第２部材１２の２者でダイヤフラム１を保持してこの発明のダイヤフラム装置１３を構成する。

環状取り付け部３の外周には、径方向突出量を等しくした同一サイズの突起６が周方向に定ピッチで複数個（図示のダイヤフラムでは４個）設けられている。この突起６は、最低３個あればよいが、その突起６が中心対称に配置された図示の形状が、センタリング性能が特によくて好ましい。

この突起６は、支持部材１０による挟みつけによって環状取り付け部３が軸線方向に圧縮されてダイヤフラム装着部に固定された状態において、ダイヤフラム装着部の内周面１１ｂに先端が接触する（図５参照）。この状態で、環状取り付け部３の突起６の設置部を除いた箇所は、ダイヤフラム装着部の内周面１１ｂから離反した状態が保たれるようにしてある。

また、環状取り付け部３が圧縮されていない自由状態では、その突起６は、図４に示すように、ダイヤフラム装着部の内周面１１ｂから離反するようにしてあり、従って、ダイヤフラム装着部に対するダイヤフラム１の装着は支障なく行える。

なお、例示のダイヤフラムの環状取り付け部３は、可撓膜２の端面から軸線方向に突出する内周面３ａを備えたフランジとして構成されており、この環状取り付け部３が圧縮、固定されたときに、内周面３ａも第２部材１２に形成されたダイヤフラム装着部の周壁（内周面３ａに対面した面）１２ａから離反するようにしてある。これも可撓膜の歪防止に役立つ。

突起６は、図１、図３に示すもの、即ち、軸線方向に延びて環状取り付け部３の一端から他端に至る突条で形成されたものが、突起６が径方向に圧縮されるときに作用する反力が環状取り付け部３の外周の広い領域に分散されて好ましい。ただし、図６に示すように、環状取り付け部３の外周の軸方向中央部に点在する突起であっても設置の目的が達成される。

例示の突起６は、いずれも、平面視で凸円弧をなしており、ダイヤフラム装着部の内周面に対して点や線に近い状態で接触する。そのために、その突起が面接触するものに比べて径方向に圧縮されたときの反力が小さく抑えられ、これも、ダイヤフラムの歪抑制に効果を奏する。

上述したこの発明のダイヤフラム装置１３を用いて構成される調圧リザーバの一例を、図７に示す。この調圧リザーバ２０は、電子制御機能を有する車両のブレーキ装置に採用されるものであって、ハウジング２１に設けられたシリンダ２２の内部に、貯液室２３と大気室２４との間を仕切るピストン２５を摺動自在に組み込んで構成されている。

ピストン２５は、図４、図５で説明した第１部材を兼用しており、座面２５ａと内周面２５ｂを有する。また、図４、図５で説明した第２部材に相当する押え部材２６と係止部材２７（図のそれはＣリング）を有する。押え部材２６は、ピストン２５の内部に挿入されてダイヤフラム１の環状取り付け部３をピストン２５に形成された座面２５ａとの間に挟み込む。係止部材２７は、ピストン２５に挿入した押え部材２６を定位置に固定する。

ピストン２５と押え部材２６を、図４、図５の支持部材１０となしてその両者間に、環状取り付け部３の外周に突起６のある上述したダイヤフラム１を挟みこんでダイヤフラム装置１３を構成している。

そのダイヤフラム装置１３には、可動プレート１４が含まれている。また、貯液室２３と大気室２４との間を仕切るピストン２５の仕切り壁には、可撓膜２の一面側を大気室２４に連通させる貫通孔２８が設けられている。

図示の調圧リザーバ２０は、上記要素のほかに、ピストン２５を貯液室２３側に向けて付勢するスプリング２９と、大気室２４の入口に装着される蓋を兼ねたスプリング受け３０と、小径油路用チェック弁３１と、大径油路用チェック弁３２と、突き上げピン３３と、リザーバ孔３４と、フィルタ３５を有する。

チェック弁３１は、必要に応じて設けられるものであって、ボール弁３１ａと弁座３１ｂを組み合わせた周知の弁である。チェック弁３２も、弁体３２ａと、それを接離させる弁座３２ｂと、弁体を閉弁方向に付勢するスプリング３２ｃを組み合わせた周知の弁である。

このように構成した図示の調圧リザーバ２０は、リザーバ孔３４を車両用ブレーキ装置のマスタシリンダ経由で主リザーバ（図示せず）に接続し、貯液室２３を、ホイールシリンダからのブレーキ液の排出経路（図示せず）と電子制御装置からの指令に基づいて駆動されるポンプＰの吸入口にそれぞれ接続して使用される。

この調圧リザーバ２０は、車両のホイールシリンダから排出されるブレーキ液が貯液室２３に一時的に取り込まれる。そして、電子制御装置からの指令に基づいてポンプＰが駆動されるとそのポンプが調圧リザーバ２０に蓄えられているブレーキ液を汲み上げて吐出する。

また、ポンプＰが駆動されているときに貯液室２３の圧力が大気室２４の圧力よりも低くなる（負圧になる）と、これ等貯液室２３と大気室２４との圧力差でダイヤフラム装置の可撓膜２が上側に膨らみ、可動プレート１４が持ち上げられて突き上げピン３３が上昇する。その突き上げピン３３がボール弁３１ａを押し上げることで小径油路用チェック弁３１が開弁して貯液室２３の圧力が調整される。
さらに、リザーバ孔３４の圧力が低い状態になると小径油路用チェック弁３１のボール弁３１ａを介して力を伝達して大径油路用チェック弁３２を開弁させ、ポンプＰがブレーキ装置の主リザーバのブレーキ液を汲み上げる際の通路断面積を増加させることが可能になる。

その動作は既に良く知られているので、ここでの詳細説明は省く。

１ ダイヤフラム
２ 可撓膜
３ 環状取り付け部
３ａ 環状取り付け部の内周面
４，５ 突条
６ 突起
１０ 支持部材
１１ 第１部材
１１ａ，２５ａ 座面
１１ｂ，２５ｂ 内周面
１２ 第２部材
１２ａ 環状取り付け部の内周面に対面する周壁
１３ ダイヤフラム装置
１４ 可動プレート
２０ 調圧リザーバ
２１ ハウジング
２２ シリンダ
２３ 貯液室
２４ 大気室
２５ ピストン
２６ 押え部材
２７ 係止部材
２８ 貫通孔
２９ スプリング
３０ スプリング受け
３１ 小径油路用チェック弁
３１ａ ボール弁
３１ｂ 弁座
３２ 大径油路用チェック弁
３２ａ 弁体
３２ｂ 弁座
３２ｃ スプリング
３３ 突き上げピン
３４ リザーバ孔
３５ フィルタ
Ｐ ポンプ

Claims (8)

1. 可撓膜（２）の外周に設けられた環状取り付け部（３）を支持部材（１０）で軸線方向に挟みつけてダイヤフラム（１）を支持するダイヤフラム装置において、
   前記環状取り付け部（３）の外周に、径方向に等しく突出する突起（６）を少なくとも３個設け、前記環状取り付け部（３）が軸線方向に圧縮された状態で、前記各突起（６）が、前記環状取り付け部（３）の外周面に対面したダイヤフラム装着部の内周面（１１ｂ）に当接するようにしたことを特徴とするダイヤフラム装置。
2. 前記環状取り付け部（３）が圧縮、固定された状態において、前記突起（６）が、前記支持部材（１０）のダイヤフラム装着部の内周面（１１ｂ）に接触し、環状取り付け部（３）の突起を除いた箇所は前記ダイヤフラム装着部の内周面（１１ｂ）から離反することを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム装置。
3. 前記環状取り付け部（３）が圧縮されていない自由状態において、前記突起（６）が、前記ダイヤフラム装着部の内周面（１１ｂ）から離反することを特徴とする請求項１又は２に記載のダイヤフラム装置。
4. 前記環状取り付け部（３）が、前記可撓膜（２）の端面から軸線方向に突出する内周面（３ａ）を備えたフランジとして構成されており、その環状取り付け部（３）が圧縮、固定された状態において、前記内周面（３ａ）がその内周面に対面した前記ダイヤフラム装着部の周壁（１２ａ）から離反することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイヤフラム装置。
5. 前記突起（６）が平面視で凸円弧をなすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のダイヤフラム装置。
6. 前記突起（６）が、前記環状取り付け部（３）における軸線方向の一端から他端に至る突条で形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のダイヤフラム装置。
7. 前記突起（６）が周方向に定ピッチで３個又は４個設けられたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のダイヤフラム装置。
8. ハウジング（２１）に設けられたシリンダ（２２）の内部を貯液室（２３）と大気室（２４）に区画する可撓膜（２）と、前記シリンダ（２２）に摺動自在に挿入されて前記大気室（２４）側で前記可撓膜（２）を支持するピストン（２５）と、そのピストン（２５）を前記大気室（２４）側から前記貯液室（２３）側に向けて付勢するスプリング（２９）と、前記貯液室（２３）に収容して前記可撓膜（２）の貯液室側の端面に載置する可動プレート（１４）と、前記貯液室（２３）とリザーバ孔（３４）の連通路に配置されるチェック弁（３１，３２）を有し、
   前記ピストン（２５）に、前記可撓膜（２）の一面側を大気室（２４）に連通させる貫通孔（２８）が設けられ、前記貯液室（２３）の圧力が前記大気室（２４）の圧力よりも低いときに前記可撓膜（２）が前記貯液室（２３）側に膨らんで前記可動プレート（１４）が押し動かされ、その可動プレート（１４）の変位力で前記チェック弁（３１，３２）が開弁するように構成され、
   さらに、前記ピストン（２５）が前記支持部材（１０）として兼用されてそのピストン（２５）と前記ダイヤフラム（１）が請求項１〜７のいずれかに記載のダイヤフラム装置を構成しているブレーキ装置用の調圧リザーバ。

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