JP2539905B2 - アキュムレ―タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば車両用の気液圧式懸架装置や各種油
圧機器の脈動防止用などに使われるアキュムレータに関
する。

［従来の技術］ 例えば車両の懸架装置に使用される気液圧式のアキュ
ムレータの内部には、油とガスが収容されており、懸架
装置に負荷される荷重の大きさに応じて気室の容積が増
減するとともに、気室の容積に反比例した大きさのガス
反発力が生じるようになっている。従来のこの種のアキ
ュムレータにおいて、ガスと油を仕切るためにフリーピ
ストンや袋状のゴム膜などが使われる場合がある。しか
しながらフリーピストンは摺動抵抗が大きい上に摺動部
からガスが油中に逃げやすい。また、ゴム膜を使用した
場合もガスのシール性に問題が残る。このため従来の仕
切り部材は、高圧のガスが封入されるアキュムレータに
は不向きなものであった。

そこで本発明者らは、ガスと油を仕切るための部材と
して金属製のベローズを用いることに着目し、その開発
に取組んでいる。金属製のベローズを用いたアキュムレ
ータは、円筒状のハウジング内にこれと同心にベローズ
を収容したものであり、ベローズの内面側または外面側
のいずれか一方が油室として使われ、他方が気室として
使われる。そして荷重の大きさに応じて気室の容積が増
減すると、この容積変動に対応してベローズが軸方向に
伸縮するようになっている。

上記ベローズはハウジングに対して相対的に伸縮を繰
返すため、ベローズとハウジングとの摺動部の摩耗を防
ぐために、ベローズとハウジングとの相互対向部に合成
樹脂製ベローズガイドを取付けることが提案されてい
る。

第８図および第９図は従来のベローズガイド１を示し
ている。ベローズガイド１は、その基部２をベローズ３
の谷部に嵌合させることによりベローズ２に取付けられ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ ベローズ３が軸方向に伸縮する時、第８図および第９
図に２点鎖線で示したようにベローズ３が撓むため、ベ
ローズ３の山の先端とベローズガイド１との接触部４に
おいて摩擦が生じる。ベローズガイド１は金属よりも柔
らかい材料によって作られているが、その表面に例えば
金属微粉などの固形異物が付着しているとベローズ３の
山の先端が摩耗し、耐久性が悪化する原因になることが
わかった。また、ベローズガイドを設けると、ベローズ
が伸縮する際（特にベローズがハウジングに対して径方
向に偏心した状態で伸縮する際）に、ベローズガイドの
周りを流れる流体の抵抗が過度に上昇することがある。

従って本発明の目的は、ベローズとベローズガイドと
の接触部が摩耗することによる耐久性の悪化を防止でき
るとともにベローズがハウジングに対して偏心した状態
で伸縮しても流体の抵抗を小さなものにすることができ
るようなアキュムレータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明者が開発したアキュム
レータのベローズガイドは、ベローズの谷部に嵌合させ
られるリング状の基部と、この基部の周方向に互いに間
隔をあけて基部と一体に成形されたガイド部とを有して
おり、これら複数のガイド部は、それぞれ上記基部の径
方向に放射状に突出する第１の部分と、ベローズの軸方
向に沿っていて上記ハウジングの内周面に摺接する第２
の部分とからなり、この第２の部分の内側にベローズ要
素の溶接接続部が位置するようにしてベローズガイドを
取付けかつ、上記ベローズガイドのガイド部の周方向の
長さをa,ガイド部間の隙間部の周方向の長さをｂとした
時、1.5a≦ｂ≦2.5aとなるようにa,bの値を設定し、か
つ上記ハウジングの内径をD₀，ベローズの外径をD₁，上
記第１の部分の径方向の突出長さをc,上記第２の部分の
径方向の厚みをｔとした時、ｃ≧（D₀−D₁−ｔ）となる
ように各値を設定したことを特徴とするものである。

［作用］ 上記ベローズに取付けられたベローズガイドはハウジ
ングの内周面に摺接する。このベローズガイドはベロー
ズが伸縮する際にベローズと共にハウジングの軸方向に
移動する。こうしてベローズが伸縮する際には、ベロー
ズが軸方向に撓むことに伴ってベローズガイドとベロー
ズの山との接触位置が変化する。本発明のベローズガイ
ドの内側にはベローズ要素の溶接接続部が位置してお
り、この溶接接続部には溶融金属が固まることによって
ベローズの板厚よりも肉厚のある溶接ビードが存在する
から、ベローズとベローズガイドとが互いに擦れてもベ
ローズの耐久性に悪影響を与えるようなことがない。そ
してベローズがハウジングに対して片側に最大に偏った
としても、径方向の反対側においてベローズガイドの基
部がベローズの山の内側にかくれるため、この部位に十
分な広さの隙間部が確保される。このためベローズガイ
ドの周りを流れる流体の流通抵抗が小さなものとなり、
ベローズの伸縮動作の妨げとなることが回避される。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例につき第１図ないし第７図を
参照して説明する。

第３図に示されたアキュムレータ10は、円筒状の金属
製ハウジング11と、このハウジング11の内部にハウジン
グ11と同心状に設けられた内筒12と、金属ベローズ13等
を備えて構成されている。内筒12の図示下端側は開口し
ている。

ベローズ13は、ハウジング11の内周面と内筒12との間
の隙間を利用して収容されている。従ってベローズ13の
外径D₁はハウジング11の内径D₀よりも小さい。このベロ
ーズ13は、複数のベローズ要素としてのベローズボディ
15とベローズキャップ16とを溶接によってベローズ13の
軸方向に連結したものである。ベローズボディ15とベロ
ーズキャップ16の材質は、例えばステンレス鋼等の鉄系
金属が使用されるが、場合によっては黄銅，燐青銅等や
アルミニウム合金板を使用できる場合もある。ベローズ
ボディ15の板厚は、一例として0.1ないし0.3mmである
が、これ以外の板厚であってもかまわない。

第１図に示されるように、互いに溶接される上下２つ
のベローズボディ15,15は、互いに対向する端面同志を
突合わせるとともに、その接続部17の外周縁を円周方向
の全周にわたって溶接したものである。溶接接続部17に
は、溶融金属が固まることによってベローズボディ15の
板厚よりも肉厚のある溶接ビード18が生じている。溶接
は例えばTIG溶接によるが、それ以外の溶接（例えばレ
ーザ溶接）が適用されてもよい。

また第２図に示されるように、ベローズボディ15とベ
ローズキャップ16も互いに対向する端面同志を突合わせ
るとともに、その接続部17の外周縁を円周方向の全周に
わたって溶接している。この溶接接続部17にもベローズ
ボディ15の板厚よりも肉厚のある溶接ビード18ができて
いる。

ベローズ13はハウジング11および内筒12と同心状に設
けられており、ハウジング11の軸方向にストロークＳに
わたって伸縮自在である。ベローズ13の一端すなわち図
示上端は、ハウジング11の端部材25に気密に固定されて
いる。ベローズ13の他端はベローズキャップ16によって
気密に閉塞されている。ベローズ13の内部空間には液室
26があり、この液室26に作動液の一例として油が満たさ
れる。液室26に連なる接続口27は、図示しない油圧回路
の配管に接続される。

また、ベローズ13の外面とハウジング11の内面とによ
って囲まれる気室30に、窒素等の高圧の不活性ガスが大
気圧以上の圧力で封入される。なお、必要に応じて気室
30の内部に気室容量調整用の液体が適宜量入れられる。
31はガス供給口であり、この供給口31は栓32によって塞
がれている。

そしてベローズ13の軸方向中間部と図示下端部に、そ
れぞれベローズガイド35が取付けられている。これらベ
ローズガイド35は、ベローズ13とハウジング11との間、
すなわち本実施例の場合は気室30側に設けられている。
ベローズガイド35は合成樹脂の一体成形品であり、その
材質としてはベローズ13の材料より摩擦係数が小さい合
成樹脂であって、しかも耐熱性，耐油性，耐摩擦性に優
れたものが適する。例えば４ふっ化エチレン，エチレン
−４ふっ化エチレンの重合体、ブロンズ充填材入り樹
脂，アセタール樹脂，ナイロン，ポリエチレン，ポリエ
チレンエラストマなどが使用可能であるが、これら以外
であってもかまわない。

ベローズガイド35は、ベローズボディ15の谷部37に嵌
合させられるリング状の基部40と、この基部40の周方向
に互いに間隔をあけて設けられた複数のガイド部41とを
備えて構成されている。ベローズガイド35が自由状態に
ある時の基部40の内径D₃（第５図参照）は、ベローズボ
ディ15の谷径よりも若干大きくしてある。また、基部40
の周方向の途中１箇所にカット溝43が設けられている。
従って基部40はおおむねＣリング状をなしており、カッ
ト溝43のところを広げれば径方向に弾性的に変形させる
ことができる。

第１図に示されるように、ガイド部41は、基部40の径
方向に長さｃだけ放射状に突出する第１の部分45と、ベ
ローズ13の軸方向に沿う第２の部分46とからなり、断面
Ｌ状に形成されている。ガイド部41における第２の部分
46の径方向の厚みｔは、第１の部分45の突出長さｃより
も小さい。

第２の部分46の外周面は、ハウジング11の内周面に摺
接する。ハウジング11と第２の部分46との間には僅かな
クリアランス、すなわちハウジング11に対して軸方向に
円滑に摺動できる程度の必要最少限のクリアランスが確
保されている。

第４図ないし第６図に示されるように、円周方向に隣
合うガイド部41,41間には、気室30内に封入されたガス
あるいは気室容量調整用の液体が流動できるように隙間
部47が設けられている。

上記ベローズガイド35は、基部40をベローズ13の谷部
37に嵌合させることによってベローズ13に保持される
が、この場合、第２の部分46の内側に溶接ビード18が位
置するようにベローズ13に取付けられる。従って、溶接
ビード18を介してベローズ13の外周部とベローズガイド
35とが接する。なお、第１図中に２点鎖線で示されるよ
うに、基部40の図示上側に第３の部分48を設けることに
よって断面Ｔ形にすることも許されるが、この場合には
第３の部分48の内面がベローズ13の山の先端に接触しな
いようにする。

ベローズガイド35をベローズ13に取付ける際には、カ
ット溝43のところを広げることによりベローズガイド35
を弾性的に拡径させる。所定の位置に取付けられたベロ
ーズガイド35は、それ自身の弾性復元力によって元の径
に戻るが、基部40の内径D₃はベローズ13の外径D₁よりも
充分小さいため、ベローズ13に取付けておくことができ
る。

ベローズガイド35にカット溝43を設けない場合には、
ベローズガイド35を加熱・軟化させ、径を広げた状態に
するとともにベローズ13に嵌合させてから冷却してもよ
い。但しこの場合は、ベローズガイドの材質が例えば４
ふっ化エチレンのように加熱により軟化するものに限
る。

本実施例においては、前記隙間部47にハウジング11内
の流体が流動しやすくするために、次のような対策が講
じられている。

第５図に示されるように、ガイド部41の周方向の長さ
をａ、隙間部47の周方向の長さをｂとした時、ｂ≒2aと
することにより、隙間部47をガイド部41よりも広くと
る。ガイド部41の長さａは、ベローズ13のサイズやアキ
ュムレータの使用条件、すなわちガイド部41に加わる力
の大小等によって異なるが、一般的には、 1.5a≦ｂ≦2.5aとなるようなa,bの値が推奨される。

また、ハウジング11の内径をD₀，ベローズ13の外径を
D₁，ガイド部41における第１の部分45の径方向の長さす
なわち隙間部47の幅をc,第２の部分46の径方向の厚みを
ｔとした時、 ｃ≧（D₀−D₁−ｔ）となるように各値が設定されてい
る。このような寸法関係にした場合、第６図および第７
図に示されるようにベローズ13が図示右側のガイド部41
に当るまでいっぱいに移動することによりベローズ13の
中心O₂がベローズガイド35の中心O₁に対して片側（図示
例では右側）に最大に偏ったとしても、径方向の反対側
の部位（図示例では左側）においてハウジング11の内面
とベローズ13の山の先端との間に、D₀とD₁の直径差（D₀
−D₁）から第２の部分46の厚みｔを差し引いた距離Ｌ
（第７図に示す）の隙間が生じるとともに、基部40の外
縁がベローズ13の外径D₁よりも内側に引込んで位置する
から、充分な広さの隙間部47を確保できる。

つまり第７図に示されるように、ハウジング11とベロ
ーズ13との間の距離Ｌが最大になる箇所においても基部
40を谷部37の内側に収めておくことができるようにな
る。このため、ベローズ13が伸縮する際にベローズガイ
ド35付近に生じる矢印方向の流体の流れが基部40によっ
て妨げられることがなくなり、ベローズ13の動きがスム
ーズになる。もし、第７図中に２点鎖線ｍで示すように
基部40の縁がベローズ13の外径D₁よりも外側に突出して
いたとすると、流体の流れが妨げられるようになり、ベ
ローズ13の動きが滑らかではなくなる。

上記構成のベローズガイド35を備えたアキュムレータ
10において、接続口27を通じて液室26に油が入り込む時
には、ベローズ13が伸びるとともに気室30が圧縮される
ため、気室30内のガスの反発力が増加する。逆に、液室
26内の油の一部が出る時には、ベローズ13が縮むととも
に気室30の容積が拡大するため、気室30内のガスの反発
力が減少する。

このように、気室30の容積変化に伴ってベローズ13が
軸方向に伸縮する。この時のベローズ13の動きはベロー
ズガイド35によって案内される。このため、ベローズ13
はハウジング11に対して軸方向にまっすぐかつスムーズ
に伸縮できる。

そしてベローズ13が伸縮する際に、ベローズボディ15
の撓みに伴ってベローズガイド35とベローズボディ15の
山とが互いに擦れても、肉厚の厚い溶接ビード18のとこ
ろでベローズ13とベローズガイド35とが接するため、ベ
ローズ13の摩耗が問題になるほど進行することはない。
また、ベローズガイド35に対してベローズ13が径方向に
偏心した状態で伸縮しても、前述した理由により、充分
な広さの隙間部47が確保されているからベローズガイド
35に対する流体の抵抗が小さく、ベローズ13が滑らかに
伸縮することができ、アキュムレータとしての所定の性
能を充分に発揮できるようになる。

なお本発明は、車両の気液圧式懸架装置に利用できる
ほか、各種油圧装置における脈動吸収用アキュムレータ
にも同様に適用できる。また前記実施例ではベローズの
内側を液室として使うようにしているが、これとは逆に
ベローズの外側を液室として使うアキュムレータにも同
様に適用できる。

また、ベローズ13の軸方向長さが大で山数が多い場合
には、３つ以上のベローズボディ15を軸方向に順次溶接
するようにし、各々の接続接続部を利用してベローズガ
イド35を取付けるようにすれば、前記実施例と同様の効
果が発揮される。また、単一のベローズボディの場合に
はベローズボディとベローズキャップとの溶接接続部の
みにベローズガイド35を設けるようにしてもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、ベローズが伸縮する際にベローズと
ベローズガイドが互いに擦れ合うことにより耐久性の悪
化を防止できる。また、ベローズが伸縮する際にベロー
ズガイドがハウジング内の流体によって受ける抵抗が小
さくなり、ベローズの伸縮動作をより円滑なものにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の一実施例を示し、第１図
はベローズの軸方向中間部に設けられたベローズガイド
を示す縦断面図、第２図はベローズの端部に設けられた
ベローズガイドを示す縦断面図、第３図はベローズガイ
ドを備えたアキュムレータの縦断面図、第４図はベロー
ズガイドの斜視図、第５図はベローズガイドの平面図、
第６図はベローズが偏心した状態を示す平面図、第７図
はベローズが撓む時の流体の流れを示す断面図、第８図
および第９図はそれぞれ先行技術によるベローズガイド
を示す断面図である。 10…アキュムレータ、11…ハウジング、13…ベローズ、
15…ベローズボディ（ベローズ要素）、16…ベローズキ
ャップ（ベローズ要素）、17…溶接接続部、18…溶接ビ
ード、35…ベローズガイド、40…基部、41…ガイド部、
45…第１の部分、46…第２の部分。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状のハウジングと、このハウジング内
   にこれと同心状に収容されかつハウジングの軸方向に伸
   縮自在なベローズと、このベローズに取着され上記ハウ
   ジングの内周面と上記ベローズとの間に介在するベロー
   ズガイドとを備えたアキュムレータにおいて、 上記ベローズは複数の金属製ベローズ要素を互いに突合
   わせてその接続部を円周方向の全周にわたって溶接して
   あり、 また上記ベローズガイドは、上記ベローズの谷部に嵌合
   させられるリング状の基部と、この基部の周方向に互い
   に間隔をあけて基部と一体に成形されたガイド部とを有
   しており、これら複数のガイド部は、それぞれ上記基部
   の径方向に放射状に突出する第１の部分と、ベローズの
   軸方向に沿っていて上記ハウジングの内周面に摺接する
   第２の部分とからなり、この第２の部分の内側に上記ベ
   ローズ要素の溶接接続部が位置するようにしてベローズ
   ガイドを取付け、かつ、 上記ベローズガイドのガイド部の周方向の長さをa,ガイ
   ド部間の隙間部の周方向の長さをｂとした時、 1.5a≦ｂ≦2.5aとなるようにa,bの値を設定し、かつ上
   記ハウジングの内径をD₀，ベローズの外径をD₁，上記第
   １の部分の径方向の突出長さをc,上記第２の部分の径方
   向の厚みをｔとした時、 ｃ≧（D₀−D₁−ｔ）となるように各値を設定したことを
   特徴とするアキュムレータ。