JP2014119115A - アキュムレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アキュムレータ10は、金属ベローズ21の固定端27は、液室エンドカバー部材18に液密に固定連結され、または、液室エンドカバー部材18側の筒体部1の内壁に液密に固定連結され、可動端26は、軸方向Oに、固定端27と気室エンドカバー部材17の間に位置し、ベローズガイド部材22は、金属ベローズ21の隣接するひだ壁28間に介装され、または、ベローズエンドカバー25に固定連結され、あるいは、可動端26に固定連結され、ベローズガイド部材22を金属ベローズ21により液室3から分離するようにして、ガス体積調整液には、S、Pを含まない、もしくは、少なくともそれぞれのS、Pが微量の10ppm以下のガス体積調整液を使用することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
このようなエンジン液圧回路用のアキュムレータとして、例えば図4に示すように、ベローズを用いた内気式アキュムレータ100が知られている。
仕切部材120は、圧力容器102の軸方向Oに沿って伸縮可能な金属ベローズ121と、金属ベローズ121および圧力容器102の筒体部101間に設けられるベローズガイド部材122と、金属ベローズ121の一端に位置するベローズエンドカバー125とを有している。さらに、液室103を有し、接続部108を有するエンドカバー部材105からなる。
つまり、ベローズエンドカバー125によりベローズガイド部材122を介して金属ベローズ121を筒体部101の内壁に沿わせて伸縮し、摺動する。
金属ベローズ121は、断面がU型のひだ壁を有する金属製の成型ベローズ(U型ベローズという)である。
この時の高温下におけるS、Pの存在は、S、Pと接触して浸漬されるベローズガイド部材122の素材であるナイロンを分解する。このような経時劣化によりベローズガイド部材122が消耗し、ベローズまたはベローズ溶接部が直接筒体部101の内壁に沿って摺動するため、深刻な磨滅等の問題をもたらすことになる。
しかし、図4に示すように、ベローズガイド部材122は、筒体部101に沿って摺動しながら接触されるように設置され、高温、中圧、高粘性等の作業環境でも、C重油等の高温液体が液室側からベローズガイド部材122と筒体部101の間の摺動するために必要な最小限の隙間を通過することは避けられず、金属ベローズ121と筒体部101の間の空間にC重油が入るため、ベローズガイド部材122はやはりC重油に浸漬されることになる。
このように、シール部材を設置しても、ベローズガイド部材122の高温分解を有効に防止することはできない。
例えば、引用文献1:特開2001-146901を参照。
しかし、図4に示すように、その中のベローズガイド部材122も調整液と接触するため、S,P含む液体による高温分解がナイロンの耐久性に影響するという問題があり、また、アキュムレータ本体も高粘度の液体では作動速度が遅いため適用できないという問題があった。
これにより、少なくともそれぞれのS、Pが微量の10ppn以下を含むか、S、Pを含まないガス体積調整液を使用することで、ベローズガイド部材が液室内の液体とは接触しないが、ガス体積調整液とは接触する場合でも、高温でナイロン材料がS、Pに分解される問題は生じない。
添加物がほとんどない(つまり、S、Pはほとんど存在しない)鉱物油をガス体積調整液として使用することで、ベローズガイド部材の耐用性を明らかに向上させる顕著な効果を得ることができる。
それと共に、本発明によるアキュムレータにおいて、気室内のガス体積調整液は脱S、Pのみを要求されるため、こういった要求は低コストで容易に満足させることが可能である。
アキュムレータ10の圧力容器2は、金属製の円筒状筒体部1と、例えば筒体部1の一端側(気室側)に液密に溶接されている金属製の気室エンドカバー部材17と、例えば筒体部1の他端側(液室側)に液密に溶接されている金属製の液室エンドカバー部材18と、を備える。圧力容器2は、アキュムレータ10に作用される使用圧力に耐えられる剛性を有している。
仕切部材20は、圧力容器2の軸方向O、つまり、筒体部1の軸方向Oに沿って伸縮可能な金属ベローズ21と、金属ベローズ21の一端に、つまり、後記する可動端26に液密に直接あるいは間接的に連結されるベローズエンドカバー25と、を備える。
図1に示すように、金属ベローズ21の液室側左端部、つまり、固定端27は、例えば溶接により液室エンドカバー部材18の金属ベローズ21の左端部と対向する第一固定部23に液密に固定連結される。一つの変形例として、筒体部1の内周壁に液密に固定連結されてもよい。金属ベローズ21は軸方向Oに沿って設けられている。金属ベローズ21の気室側右端部、つまり、可動端26には液密になるように、例えばベローズエンドカバー25が溶接して連結されている。
このように、金属ベローズ21は固定端27から可動端26までの方向と液室エンドカバー部材18から気室エンドカバー部材17までの方向が同一に構成されている。
つまり、金属ベローズ21の可動端26は、軸方向Oで固定端27と気室エンドカバー部材17の間の中途に位置する。
このリング状部品の縦断面はL型である。
つまり、図1および図3に示すように、ベローズガイド部材22は、周方向ガイド部22aおよび径方向ガイド部22bを備え、その中で、外周方向ガイド部22a、つまり、リング状部品の外周部と筒体部1の内周壁面は摺動接触し、金属ベローズ21は軸方向Oに沿ってスムーズに伸縮でき、径方向部22bは、例えば金属ベローズ21の隣接する両ひだ壁28、28の間に係り止められる。
これにより、ベローズガイド部材22は、液室3から分離され、液室3内の重油と接触しないようになる。
図1に示すように、仕切部材20の内側には、有底筒状(カップ状でもよい)の調整部材35が設けられている。調整部材35をこのように設置してもよい。調整部材35の開口端は、例えば溶接により液室エンドカバー部材18の右側の開口端と対向する第二固定部24に液密に固定連結される。
第二固定部24は、図1に示すように、第一固定部23から縮径して右側に延び出る突起部に形成されるが、第一固定部23と、第二固定部24とは共に液室エンドカバー部材18の右側の同一平面に形成してもよく、その場合は、この平面から右側へ向けて延び出る突起部を持たないことになる。
ベローズガイド部材22は金属ベローズ21の使用長さによって一つまたは複数設置できる。1つは仕切部材20の可動端に位置し、複数設置のときは、さらに、固定端27と可動端26の間にも設置する。つまり、金属ベローズ21の可動端のベローズガイド部材22の径方向部22bは金属ベローズ21の隣接するひだ壁28,28で介設、被覆されてもよいが、その周方向部22aは被覆されておらず金属ベローズ21から延び出て気室側に向かって延びており、筒体部1と仕切部材20(例えばベローズエンドカバー25および/または金属ベローズ21)との間に介設される状態で筒体部1の内壁に沿って摺動可能である。
より具体的には、例えば図3の(a)、(b)、(c)に示すように、ベローズガイド部材22は全体的に周方向に1箇所の開口部をもつC型リング状部品に形成される。
図3の(b)のA-A線の断面図に示すように、このリング状部品の径方向部22bは内周側に向かうにつれて薄くなる円錐形に形成してもよく、それにリングの内周側先端部が金属ベローズ21と滑らかに隣接されやすいように形成されていることが好ましい。一方、外周方向ガイド部22aは、必ずしもリング状部品の全周方向に形成されなくてもよく、図3の(a)に示すように、外周方向にお互い離隔するようにリング状部品の周辺縁より軸線方向Oに向かって伸び出ることが可能であり、図3のB−B線断面図の(c)に示すような複数の外周方向ガイド部22aに形成する。
(10ppm=0.001%)
ガス気体調整液にS、Pを含まないか、含むとすれば微量にするため、可動端26に位置するベローズガイド部材22を気室4内のガス体積調整液と接触させても、従来技術のような、例えば図4中の内気式構造のようなナイロンがS、Pにより高温分解される問題は発生しないことから、ベローズガイド部材の使用寿命を著しく長くすることができる。
それと共に、気室4側にガスを含んでいるガス体積調整液は、主に液体(液;態様)として存在するため、ベローズガイド部材22の潤滑性等に対しては、容易に満足させられる。
そのため、S、P等添加物がほとんどない鉱物油をガス体積調整液として使用することで、ベローズガイド部材22の耐用性を明らかに向上させる効果が得られる。
そのため、可動端26に位置するベローズガイド部材22と、筒体部1と金属ベローズ21の間の設置関係を適切に設計できれば、内気式のようなシール部材を別途追加しなくて済む。これにより、付属品さらには組み立て工数、コスト等を低減する効果も達成する。
液圧回路30で圧力の脈動が現れる時、例えば液室3側の圧力が上昇すると、液室3側の高い圧力がベローズエンドカバー25に作用し、それを動かすとともに、金属ベローズ21をつれて軸方向Oに沿って気室4側に伸びて移動すると同時に、金属ベローズ21がベローズガイド部材22を押して筒体部1の内周壁に沿って摺動する。
調整部材35の壁面には貫通孔が形成され、液室3側からの重油は貫通孔を通過させ、ベローズエンドカバー25側に到達できるようにすることで圧力をかけている。
より具体的には、図2の(a)、(b)に示すように、貫通孔33,34は、調整部材35の円筒壁面に設置する貫通孔33(横孔ともいう)でもよいし、調整部材35の底壁面に設置する貫通孔34(縦孔ともいう)でもよい。貫通孔33,34は同時に設置且つ複数設置してもよい。貫通孔33,34の形状は円形に限定されず、所要の開口面積が設けられればいかなる形状でもよい。
液圧回路30で圧力に脈動が現れた時、例えば液室3側圧力が上昇し、気室4側の圧力より高いと、液室3側の高い圧力が重油を強制的に貫通孔33,34を通過させ、ベローズ内の液量が増加したことによる液圧力が金属ベローズ21内壁側を通りベローズエンドカバー25の左側に到達し、この液圧力をベローズエンドカバー25に作用させ、これに伴い、金属ベローズ21が軸方向Oに沿って気室4側に伸びて変形し、ベローズエンドカバー25と共に移動すると同時に、金属ベローズ21はベローズガイド部材22を押して筒体部1に沿って摺動する。
従って、気室4側の圧力は、液室3側の圧力とバランスが取れるまで上昇する。
これにより、このような気圧バネ式作用により、圧力を蓄積し且つ液圧の脈動成分を平滑化、均等化できる。
また、前記アキュムレータが脈動により作動する時、気室4側での圧縮ガスが調整液内に溶ける量にも相応の変化がある。ガスとガス体積調整液の割り当てに関しては本発明の実質的内容としてではなく、ここでは詳しく説明しないことにする。
本発明による実施例は、ナイロン製のベローズガイド部材22の高温分解問題を効果的に解決し、これによりベローズガイド部材22の材料への要求を大きく下げることができる。
例えば、ベローズガイド部材22に用いるナイロンとしては、ナイロン66、ナイロン46またはナイロン6を使用して形成してもよい。例えば、非補強型のナイロン46の熱変形温度は160℃であり、補強型ナイロン46のプラスチック原料は290℃であり、さらに長期使用温度は163℃である。ナイロン46は高温で高硬度を保持でき、優れた耐磨耗性を有し、且つ表面が滑らかで硬いため、摺動材料に望ましい材料として本発明のベローズガイド部材22に適用することができる。
なお、本実施例では、液室3と気室4の間に、ベローズエンドカバー25を含む仕切部材20だけでなく、貫通孔33,34のある調整部材35も設置し、液圧回路30で脈動が発生した時、この貫通孔33、34の組み合わせにより、貫通孔を通すことにより、高粘性液体(重油)の流体抵抗による振幅の減衰、制振効果を有効に実現でき、圧力緩和性能を向上させることができた。
このように、液室側が減圧状態になるとき、金属ベローズ21は液室側へ押され変形する。貫通孔34の周りにセルフシール材を設けているため、液室側が減圧されることによりベローズエンドカバー25は気室4の中のガス体積調整液によって押圧され、最終的にはセルフシール材に接触、圧縮して密接する。その際、セルフシール材は調整部材35と金属ベローズ21の隙間の空間に対して圧力的に仕切り作用をし、液室の圧力がさらに下がっても、この空間の圧力を気室とバランスしていた圧力に保つことができるので、金属ベローズ21の内側への変形を防止できる。
以上、特定の実施例に基づいて本発明を詳しく説明したが、本発明はこれに限るものではない。当業者であれば、本発明の請求項及その思想を逸脱しない範囲内で様々な変更、修正等を行うこともできる。
2 圧力容器
3 液室
4 気室
10 アキュムレータ
17 気室エンドカバー部材
18 液室エンドカバー部材
20 仕切部材
21 金属ベローズ
22 ベローズガイド部材
22a 外周方向ガイド部
22b 径方向ガイド部
25 ベローズエンドカバー
26 可動端
27 固定端
28 ひだ壁
30 液体出入口
31 ガス通路
32 気弁
33 横孔(貫通孔)
34 縦孔(貫通孔)
35 調整部材
O 軸方向
Claims (9)
- 圧力容器(2)と、該圧力容器(2)の内部に収容され、該圧力容器(2)の内部空間を液室(3)と気室(4)に仕切る仕切部材(20)と、を有するアキュムレータ(10)であって、
前記圧力容器(2)は、筒体部(1)と、該筒体部(1)の液室側端部に位置する液室エンドカバー部材(18)と、前記筒体部(1)の気室側端部に位置する気室エンドカバー部材(17)と、を有し、
前記仕切部材(20)は、前記筒体部(1)の軸方向(O)に沿って伸縮可能な金属ベローズ(21)と、
前記金属ベローズ(21)の可動端(26)に液密に連結されるベローズエンドカバー(25)と、を備え、
前記可動端(26)は、前記ベローズエンドカバー(25)とともに移動可能にして、摺動する少なくとも1つのベローズガイド部材(22)の案内で前記金属ベローズ(21)を前記軸方向(O)に沿って伸縮させ、
前記気室(4)にはガスと調整液からなるガス体積調整液が収容されており、前記液室エンドカバー部材(18)には液体が外部から前記液室(3)に流れ込んで、該液室(3)内から液体が流れ出る液体出入口(30)を設けてあり、
前記金属ベローズ(21)の固定端(27)は、前記液室エンドカバー部材(18)に液密に固定連結され、または、前記液室エンドカバー部材(18)側の前記筒体部(1)の内壁に液密に固定連結され、
前記可動端(26)は、前記軸方向(O)に、前記固定端(27)と前記気室エンドカバー部材(17)の間に位置し、
前記ベローズガイド部材(22)は、前記金属ベローズ(21)の隣接するひだ壁(28)間に介装され、または、前記ベローズエンドカバー(25)に固定連結され、あるいは、前記可動端(26)に固定連結され、
前記ベローズガイド部材(22)を前記金属ベローズ(21)により前記液室(3)から分離するようにし、
前記ガス体積調整液には、S、Pを含まない、もしくは、少なくともそれぞれのS、Pが微量の10ppm以下のガス体積調整液を使用することを特徴とするアキュムレータ(10)。 - 前記金属ベローズ(21)の径方向の内側には、有底筒状の調整部材(35)が設けられ、該調整部材(35)は、その開口端が液密に前記液室エンドカバー部材(18)に連結され、前記調整部材(35)には貫通孔が設置されていることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記調整部材(35)は、有底筒状の底に貫通して設置される縦孔(34)および/または有底筒状に貫通して設置される前記横孔(33)を前記貫通孔として備えていることを特徴とする請求項2に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記可動端(26)に前記ベローズガイド部材(22)が設置されており、前記ベローズガイド部材(22)の前記仕切部材(20)と前記筒体部(1)との間に介設される外周方向ガイド部(22a)は前記ガス体積調整液に接触することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記金属ベローズ(21)は軸方向の断面がウェーブ状のベローズであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記可動端(26)において、前記ベローズエンドカバー(25)と前記筒体部(1)の間に前記ベローズガイド部材(22)の前記外周方向ガイド部(22a)のみが設置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記ベローズガイド部材(22)はナイロンで形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記気室エンドカバー部材(17)には、前記気室(4)内にガス体積調整液を注入する注入口(31)が設けられ、前記注入口(31)には、前記注入口(31)を密封するためのシール(32)が設置されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
- 前記ベローズエンドカバー(25)が前記調整部材(35)に直接接触可能であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のアキュムレータ(10)。
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