JP2018514719A - 油圧アキュムレータ - Google Patents

Abstract

ピストン部材（２７）がアキュムレータハウジング（１）の内部で２つの媒体室（２３、２５）を互いに分離している油圧アキュムレータ、特にピストン形アキュムレータで、ピストン部材（２７）が深絞り部材として形成されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、ピストン部材が２つの媒体室の内部でアキュムレータハウジングを互いに分離している油圧アキュムレータ、特にピストン形アキュムレータに関するものである。

ピストン部材が特に窒素などの作動ガスを含む室を、油圧油などの作動液から分離するこのような油圧アキュムレータは、ある特許文献に記載のように多様な構造寸法と構成形態のものが周知であり市販されている（例えば、特許文献１参照。）。それらは極めて様々な種類の油圧システムで、例えば油圧エネルギーの蓄積、圧力変動の減衰又は平滑化又は同種のものに広く使用されている。ピストン形アキュムレータとして構成された蓄積装置は油圧駆動ユニットを有する作業機器、例えばショベルカー、フォークリフト、ローダー、又は走行式クレーンなどの移動式作業機械の油圧装置にも多く利用されている。

独国特許出願公開第１０３１０４２７号明細書 独国特許出願第１０２０１４０００３８０．９号明細書

油圧アキュムレータはその用途が多様であるために多数製造されることに鑑みて、発生する製造コストの額は経済的に極めて重要な要因をなす。この観点から本発明の課題は、特に合理的且つ廉価に製造でき、更には非常に好都合な運転特性を特徴とする、冒頭に記載した種類の油圧アキュムレータを提供することである。

上記の課題は、本発明により、特許請求項１の特徴をその全体において有する油圧アキュムレータによって解決される。

本発明の本質的な特性は、本願の請求項１の特徴部によれば、ピストン部材が深絞り部材として形成されていることにある。それによりピストン部材は少ない所要材料で、合理的且つ廉価に製造できる。更に深絞り部材として形成する結果として、ピストン重量が比較的軽くなり、それにより小さい慣性のために好都合な運転特性が得られる。

特に有利には、ピストン部材はガイド部と、アキュムレータの気体側で気体作動室を拡張する働きをするドーム状トラフ部とに区分されており、アキュムレータの運転中にはこのトラフ部により両媒体室の間に圧力が平衡した分離面が形成されている。この構造形態ではアキュムレータハウジングの全容積の非常に大きい割合が気体容積として提供されることが有利である。

ピストン部材は外周側に、シールバンドとガイドバンドを受容するための連続して環状に延びる溝状凹部が装備されている。深絞り部材として作製されるピストン部材においては、それぞれの溝状凹部はスピニング法によって特に有利で合理的に得ることができ、この方法は深絞り加工と組み合わせた追加的な成形ステップとして特に合理的に実施できる。

ここで特に有利には、ガイドバンドを受容するための溝状凹部の１つは、ガイド部の内部でピストン部材の自由端領域に配置されており、別の第２の溝状凹部はシールバンドを受容する働きをして、ガイド部とトラフ部との間の移行領域でガイド部又はトラフ部のいずれかに配置されているようにできる。ガイドバンドとシールバンドを軸方向に離間することにより、ピストン部材の特に好都合で傾きのない案内が保証されている。

深絞り部材として作製すると、中空ピストンとして構想されたピストン部材の肉厚は、その軸方向延長にわたり実質的に等しいことが有利である。

ピストン部材を特に確実に案内するために、円筒状ガイド部の長さは、好ましくは当該ガイド部の直径の半分に等しいか、それより大きい。

深絞り部材としてピストン部材は、微細粒鋼板、特に特殊鋼材又はアルミニウムマグネシウム合金、又は深絞り法に適したその他の金属材料から形成され得る。

特に有利には、ピストン部材はアキュムレータハウジングの内部の可能な全ての移動位置には中空管内で案内され得る。ある特許文献において従前公開済み先行技術として提示された油圧アキュムレータでそれ自体公知のそのような構造において、アキュムレータハウジングは合理的且つ廉価に製造できる（例えば、特許文献２参照。）。なぜならピストン部材をハウジング内壁に直接的に案内するために手間のかかる内面加工は必要ないからである。追加的な利点は、中空管と付属のピストン部材からなる同一構造のユニットが種々の大きさのアキュムレータハウジングに使用できることであり、それによって異なる寸法の油圧アキュムレータを製造するためにモジュール構造が実現可能であり、このことは特にコストの少ない合理的な製造を可能にする。別の利点は、アキュムレータハウジングがピストン部材に対して良好な滑り特性を提供する材料から作られる必要はなく、例えば炭素繊維強化プラスチックなどの複合材料も使用でき、それにより特に軽量の油圧アキュムレータを廉価に製造することが可能となる。

以下に本発明を図面に示した実施形態に基づいて詳細に説明する。

薄板深絞り部材の縦断面図で、絞り加工によって形成された本発明による油圧アキュムレータピストン部材の原形を示す。 薄板深絞り部材の縦断面図で、スピニングを実施した後に形成された本発明による油圧アキュムレータピストン部材の完成形を示す。 実際の実施形態を３分の１に縮小し、短縮して示した本発明による油圧アキュムレータの実施形態の縦断面図である。 図３に対応する本発明による第２の実施形態の縦断面図である。 図３に対応する本発明による第３の実施形態の縦断面図である。

図３に示されたピストン形アキュムレータとして構成された実施形態は、円筒形ハウジング主部３、ハウジング天井部５及び底部７からなるアキュムレータハウジング１を有している。ハウジング主部３と底部７とは、アキュムレータ長手方向軸９に対して同軸に位置する気体注入接続部１１以外は閉じられたポットを形成する。ハウジング主部３と底部７とは一体的であり、例えば金属材料からなる深絞り部材として形成されており、底部７は外側に凸状湾曲を持つ。設計圧力５バール及び気体容積２０リットルに対して構想された図１の実施形態において、ハウジング主部３と底部７のための深絞りに適した材料としてアルミニウムマグネシウム合金が設けられており、主部３の肉厚は３.３ｍｍである。

しかしまたアキュムレータハウジングは別様に、例えば少なくとも一部はプラスチック積層材料から巻成された、いわゆるライナーとして構成されてもよい。

ハウジング−天井部５は、内側１３が凹状に形成されたシャーレの形態を有しており、ハウジング１の閉鎖部材として縁曲げ部１５によってハウジング開口部の縁と結合されており、その際天井部５の縁に形成された環状溝１９内のＯリング１７がシーリングを形成する。天井部５には長手方向軸９に対して同心的に油圧油などの当該作動液のための液体接続部２１が設けられている。液体接続部２１及びまた注入接続部１１における接続器具は、先行技術に従って形成されている。

媒体室、即ち気体作動室２３を液体作動室２５から分離するための分離エレメントとして、ハウジング主部３内にピストン部材２７が軸方向に自由に運動可能に案内されている。このピストン部材２７は一体的な深絞り部材によって形成されており、深絞り法に適した微細粒鋼板、例えばアルミニウムマグネシウム合金又は特殊鋼材が設けられている。図１は、深絞り後に形成された原形２６を示しており、ここからスピニングによって図２に示されたピストン部材２７が形成される。図２と図３に示すように、ピストン部材２７はハウジング主部３の内側に沿って軸方向に延びるガイド部２９を有するシャーレ状又はポット上の形状をしており、このガイド部２９の天井部５と対向する端部には、ドーム状に湾曲したトラフ部３１が接続している。この場合、トラフ部３１の湾曲は天井部５内側１３の凹状湾曲に適合されていて、ピストン部材２７はその最上端位置で、即ち液体作動室２５内に液体圧力がないときは内側１３に全面的に当接している。これによりアキュムレータハウジング１はこの最終位置で液体の残量がない状態となる。

ピストン部材２７がアキュムレータハウジング１内を自由に運動可能であると、トラフ部３１によって形成される分離面３３は気体作動室２３と液体作動室２５の間で圧力が平衡している。従ってトラフ部３１は、ガイド部２９と同様により小さい厚さで形成されることができるため、ピストン部材２７は製造重量の少ない深絞り部材をなし、慣性が相応に小さいのでパルセーションダンパーとして使用する際に好都合な運転特性をもたらす。

ピストンガイド及びピストンシーリングを形成するために、ピストン部材２７は外周側に連続して環状に延びる凹んだ溝３５及び３７を付けている。これらの溝３５、３７はそれぞれ原形をスピニングすることによって形成されている。図で上に位置する溝３５はガイド部２９とトラフ部３１の間の移行部にあり、シールリング３９のための座部を形成している。他方のガイド部２９の下端部に設けられている溝３７は、ガイドバンド４１として形成され別のシールエレメントを受容する。

図３の実施形態では、円筒状ガイド部２９の軸方向長さは、ガイド部２９の直径の半分である。ガイドバンド４１とシールリング３９との軸方向間隔をこのように形成することにより、ピストン部材２７は傾かず最適に案内されている。ピストン部材２７の肉厚は実質的に全長にわたって均一である。

図４の第２の実施形態の油圧アキュムレータは、より高い圧力レベル、例えば設計圧力３５０バール用に設けられている。これに対応して主部３と天井部５からなるアキュムレータハウジング１は、適当な特殊鋼から作られている。図３の実施形態に対するそれ以外の違いは、図３におけるように一体的な深絞り部材から形成されたピストン部材２７が直接ハウジング内側で案内されていない点である。案内装置として、ハウジング主部３内で軸線９に対して同心的に延びる走行管４７が設けられている。走行管４７は肉厚が例えば２ｍｍと小さく、アルミニウムマグネシウム合金などの金属材料から形成されており、図で上に位置する端部で天井部５に固持されている。このために天井部５の端縁部は内側に、トレランススリーブ４９とＯリングシール５１を有する走行管４７のための座部を形成している。これにより主部３の内側から間隔を置いて保持された走行管４７はその下端部で、好ましくはプラスチックから形成された、通路（図示せず）を有する保持リング５３によってハウジング主部３に支持されており、シーリングが形成されるようなことはない。従って走行管４７とハウジング主部３の間の隙間５５は、気体作動室２３の部分である。

ピストン部材２７を案内する機能は走行管４７によって引き受けられているので、滑り面を形成するためにハウジング主部３の内側の表面加工が必要ないため、アキュムレータハウジング１は特に廉価に作製できる。別の特別の利点は、走行管４７とピストン部材２７からなる構造ユニットが事前に製造でき、種々異なる構造と寸法のアキュムレータのためのモジュール又はコンポーネントとして使用できることである。必要に応じて、管径が等しくピストン部材２７の構造が同一の場合に、異なる長さのアキュムレータハウジング１に対して異なる長さの管を設けることができる。

図５の実施形態も、同様により高い圧力レベル、例えば設計圧力３５０バール用のピストン形アキュムレータに関するものである。但し、図４の実施形態との唯一の違いは、圧力レベルが高いにもかかわらずハウジング主部３は薄肉に形成されている点にある。この例では、主部３は円筒形の長手方向部の肉厚は５ｍｍの深絞り部材であり、単に底部７、及び天井部５との結合を形成する終端部５７のみ肉厚が大きくなっている。計画された圧力レベルに必要なアキュムレータハウジング１の耐圧性を確保するために、主部３は円筒状ジャケット５９によって囲まれている。ジャケット５９は高強度複合材料、例えば炭素繊維強化プラスチック材料から作られている。それによってピストン形アキュムレータは、いわゆるライナー構造において実現可能であり、耐圧性が高いにもかかわらず製造重量は非常に小さく、また軽量の深絞り部材として形成されたピストン部材２７のために運転特性は良好であり、その上非常に合理的で廉価に製造可能である。

Claims (13)

1. アキュムレータハウジング（１）の内部でピストン部材（２７）が２つの媒体室（２３、２５）を互いに分離している油圧アキュムレータ、特にピストン形アキュムレータにおいて、
   前記ピストン部材（２７）が深絞り部材として形成されていることを特徴とする、油圧アキュムレータ。
2. 前記ピストン部材（２７）は、ガイド部（２９）と、アキュムレータの気体側で気体作動室（２３）を拡張する働きをするドーム状トラフ部（３１）とに区分されており、アキュムレータの運転中には前記ドーム状トラフ部（３１）により両媒体室（２３、２５）の間に圧力が平衡した分離面（３３）が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の油圧アキュムレータ。
3. 前記ピストン部材（２７）のトラフ部（３１）は、アキュムレータハウジング（１）の天井部（５）の内側（１３）の凹状湾曲に適合されたドーム状湾曲を有しており、アキュムレータハウジング（１）の液体作動室（２５）内に液体圧力がないとピストン部材（２７）のトラフ部がその最終位置で天井部（５）の内側（１３）に全面的に当接するようになっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の油圧アキュムレータ。
4. 前記ピストン部材（２７）はアキュムレータハウジング（１）の内部の可能な全ての移動位置に、中空管若しくは走行管（４７）内で案内されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
5. 前記アキュムレータハウジング（１）は、天井部（５）の横にハウジング主部（３）を有しており、前記ハウジング主部（３）の内側から間隔を置いてピストン部材（２７）に対する走行管（４７）が保持されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
6. 前記走行管（４７）はその下端部で、好ましくはプラスチックから形成された、通路を有する保持リング（５３）によってハウジング主部（３）に支持されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
7. 前記走行管（４７）はその上端部で天井部（５）に固持されていること、及びそのために天井部（５）の端縁部は内側にトレランススリーブ（４９）とＯリングシール（５１）からなる走行管（４７）のための座部を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
8. 前記ピストン部材（２７）は外周側に、シールバンド（３９）とガイドバンド（４１）を受容するための連続して環状に延びる溝状凹部（３５、３７）が装備されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
9. それぞれの溝状凹部（３５、３７）はスピニング法によって得られたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
10. ガイドバンド（４１）を受容するための前記溝状凹部（３７）の１つは、ガイド部（２９）の内部でピストン部材（２７）の自由端領域に配置されており、別の第２の溝状凹部（３５）はシールバンド（３９）を受容する働きをして、ガイド部（２９）とトラフ部（３１）との間の移行領域でガイド部（２９）又はトラフ部（３１）のいずれかに配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
11. 中空ピストンとして構想されたピストン部材（２７）の肉厚は、その軸方向延長にわたり実質的に等しいことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
12. 円筒状ガイド部（２９）の軸方向長さは、当該円筒状ガイド部（２９）の直径の半分に等しいか、それより大きいことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。
13. 深絞り部材として構想されたピストン部材（２７）は、微細粒鋼板、特に特殊鋼材又はアルミニウムマグネシウム合金から形成されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の油圧アキュムレータ。

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