JP3755328B2

JP3755328B2 - ダイアフラムおよびそれを用いたアキュムレータ

Info

Publication number: JP3755328B2
Application number: JP07858099A
Authority: JP
Inventors: 成亮高松
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2019-03-23
Also published as: JP2000274528A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車，産業車両等の油圧装置等に利用されるダイアフラムおよびそれを用いたアキュムレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アキュムレータは蓄圧機能を持つものであり、一般的に、金属製のシェルと、このシェル内に配設されシェルの内部空間を２室（ガス室および油室）に区画するダイアフラムとで構成されている。このアキュムレータは、窒素ガス等のガスがガス室に封入され、油室が流通孔を介して油圧装置の油圧回路に接続されて使用に供される。そして、流通孔から油室に流入する作動油により油室の圧力がガス室の圧力よりも大きくなると、ダイアフラムが湾曲して弾性変形し、これによりガス室が圧縮され体積が小さくなる。一方、油室は拡大され作動油が蓄圧される。このアキュムレータに用いられるダイアフラムは、一般に、ガス遮蔽用の樹脂層と、この樹脂層を介してガス室側に形成されるガス室側ゴム層と、上記樹脂層を介して油室側に形成される油室側ゴム層とから構成されている。そして、上記ガス室側ゴム層および油室側ゴム層の形成材料としては、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等のハロゲン化ブチルゴムならびにレギュラーブチルゴムが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ハロゲン化ブチルゴムを用いた場合は、油室へのハロゲンイオンの溶出があり、フルード（ブレーキフルード）等の他の部品を腐食するおそれがある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、油室へのハロゲンイオンの溶出を抑制することができ、シール性が確保されたダイアフラムおよびそれを用いたアキュムレータの提供をその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、ガス遮蔽用の樹脂層を介してガス室側ゴム層と油室側ゴム層を備えたダイアフラムであって、上記ガス室側ゴム層が、ハロゲン化ブチルゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形成されており、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量がゴム成分全体の６０重量％以上に設定されたゴム組成物を用いて形成され、上記油室側ゴム層がレギュラーブチルゴムのみをゴム成分とするゴム組成物を用いて形成され、かつ、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が、２．３＜（Ａ）／（Ｂ）＜３．３の関係を満たしているダイアフラムを第１の要旨とする。
【０００６】
また、本発明は、上記ダイアフラムを用いて、シェルの内部空間がガス室および油室に区画されているアキュムレータを第２の要旨とする。
【０００７】
すなわち、この発明者は、油室へのハロゲンイオンの溶出を抑制することができるダイアフラムを得るべく、研究を重ねた。そして、油室側ゴム層の形成材料としてブチルゴム（レギュラーブチルゴム）を用いることを想起した。上記ブチルゴム（レギュラーブチルゴム）を用いた場合は、油室へのハロゲンイオンの溶出を抑制することができるが、その反面、レギュラーブチルゴムの圧縮永久歪み特性が悪いため、ダイアフラムをシェルに固定してシールする際に、ガス室からのガス透過量が多く、シール性能に劣ることを突き止めた。そこで、ダイアフラムのシール部の厚みに着目し実験を重ねた結果、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と、上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が、２．３＜（Ａ）／（Ｂ）＜３．３の関係を満たす場合に、優れたシール性能が得られることを見出し、本発明に到達した。すなわち、上記ガス室側ゴム層が、ハロゲン化ブチルゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形成されており、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量がゴム成分全体の６０重量％以上に設定されたゴム組成物を用いて形成され、上記油室側ゴム層がレギュラーブチルゴムのみをゴム成分とするゴム組成物を用いて形成され、かつ、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が、特定の関係を満たしたダイアフラムは、油室へのハロゲンイオンの溶出を抑制することができ、フルード（ブレーキフルード）等の他の部品の腐食を防止することができるとともに、シェルに固定する際に優れたシール性能を得ることができる。
【０００８】
なお、本発明において、「レギュラーブチルゴム」とは、ハロゲン化されていないブチルゴムを意味する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１０】
本発明のダイアフラムを用いたアキュムレータは、例えば、図１に示すように、略半球殻状の上分割シェル１と下分割シェル２とによって形成された内部空間が、ダイアフラム２０によってガス室３および油室４に区画された構造である。そして、上記下分割シェル２に固定されたダイアフラム２０のシール部２０ａによって、ガス室３および油室４がシールされている。図において、５はリング状保持材、６はポペット、７は油ボート８を持つプラグ、９はガスプラグ、１０は電子ビーム溶接部であり、一点鎖線はダイアフラム２０が弾性変形した状態を示している。
【００１１】
上記上分割シェル１および下分割シェル２は、金属製のものであれば特に限定はなく、例えば鉄製、アルミニウム系合金製等のものが好適に用いられる。
【００１２】
上記ダイアフラム２０は、例えば、図２に示すように、ガス遮蔽用の樹脂層２１を介して、ガス室側ゴム層２２および油室側ゴム層２３が形成された構造である。図において、２０ａはダイアフラムのシール部、２２ａはガス室側ゴム層のシール部、２３ａは油室側ゴム層のシール部、Ａはガス室側ゴム層のシール部２２ａの厚み、Ｂは油室側ゴム層のシール部２３ａの厚みを示す。
【００１３】
上記ガス室側ゴム層２２は、ハロゲン化ブチルゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形成されており、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量がゴム成分全体の６０重量％以上に設定されたゴム組成物を用いて形成されている。上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等があげられ、これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、圧縮永久歪み特性に優れる点で、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）が好適に用いられる。
【００１４】
上記ゴム組成物中のゴム成分としては、ハロゲン化ブチルゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体（以下「ＥＰＤＭ」と略す）とともに、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム等の他のゴム成分を併用することも可能である。
【００１５】
上記ＥＰＤＭにおけるエチレン含有量は５０〜７０重量％の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは５０〜６０重量％の範囲である。すなわち、エチレン含有量が５０重量％未満であると、生ゴムの引張り強度が低くなり、７０重量％を超えると、低温作動性が悪化するからである。上記ＥＰＤＭにおける第三成分（ジエン成分）としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン等があげられる。上記ＥＰＤＭにおける第三成分（ジエン成分）の含有量は５重量％程度に設定することが好ましい。上記ＥＰＤＭにおけるヨウ素価は、１０〜２４の範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは１２〜１７の範囲である。すなわち、上記ヨウ素価が１０未満であると加硫速度が遅くなり、２４を超えると耐熱性が低下するからである。
【００１６】
上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量は、ゴム成分全体の６０重量％以上に設定する必要があり、特に好ましくは７０〜８５重量％である。すなわち、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量が６０重量％未満であると、ガス室からのガス透過量が多くなり、シール性能とゴム／樹脂の接着性が劣るからである。
【００１７】
上記ガス室側ゴム層２２の形成材料であるゴム組成物には、上記ハロゲン化ブチルゴム等のゴム成分の他に、カーボンブラック、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。
【００１８】
上記油室側ゴム層２３は、レギュラーブチルゴムのみをゴム成分とするゴム組成物を用いて形成されている。なお、本発明において、「レギュラーブチルゴム」とは、前述のようにハロゲン化されていないブチルゴムを意味する。
【００１９】
上記油室側ゴム層２３の形成材料であるゴム組成物には、上記レギュラーブチルゴム（ＩＩＲ）の他に、カーボンブラック、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の添加剤を必要に応じて配合することができる。
【００２０】
上記ガス遮蔽用の樹脂層２１は、ガス室に封入されたガスの透過を抑制できるものであれば特に限定はない。上記樹脂層２１の形成材料としては、ガス透過性の低い材料であれば特に限定はなく、例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、上記樹脂層２１の構造としては、単層構造であっても、多層構造であっても差し支えない。
【００２１】
上記エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）としては、特に限定はないが、エチレン含有量が２０〜６５重量％のものが好ましく、特に好ましくはエチレン含有量が３２重量％程度である。
【００２２】
上記ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１２等や、これらナイロンとポリオレフィン樹脂との混合物等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２３】
そして、本発明のダイアフラム２０は、例えばつぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、前記ＥＶＯＨ、ポリアミド樹脂等のガス透過性の低い樹脂膜を、単独であるいは２種以上重ね合わせてガス遮蔽用の樹脂層２１を作製する。ついで、上記樹脂層２１の上下両面に従来公知の接着剤を塗布し、上記ガス室側ゴム層２２および油室側ゴム層２３の形成材料であるゴム組成物をプレス機によってプレス成形し加硫接着する。このようにして、図２に示すような、ガス遮蔽用の樹脂層２１を介して、ガス室側ゴム層２２および油室側ゴム層２３が形成された構造のダイアフラム２０を製造することができる。
【００２４】
このようにして得られた本発明のダイアフラム２０は、上記樹脂層２１の厚みは、通常、１０〜２１０μｍである。また、上記ガス室側ゴム層２２の厚みは、通常、１〜４ｍｍであり、好ましくは１〜２ｍｍである。そして、上記油室側ゴム層２３の厚みは、通常、１〜４ｍｍであり、好ましくは１〜２ｍｍである。そして、上記ダイアフラム２０全体の厚みは、通常、３〜５ｍｍであり、好ましくは４ｍｍ前後である。
【００２５】
本発明のダイアフラム２０は、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と、上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が、２．３＜（Ａ）／（Ｂ）＜３．３の関係を満たしていることが必要であり、好ましくは２．５＜（Ａ）／（Ｂ）＜３．３である。すなわち、（Ａ）／（Ｂ）が２．３以下であると、ガス室側ゴム層２２のシール部の厚みが薄肉となって、ガス室からのガス透過量が多くなりすぎ、シール性能に劣り、逆に（Ａ）／（Ｂ）が３．３以上であると、ガス室側ゴム層２２のシール部の厚みが厚肉となって、シェルへの固定が困難となり、作業性が悪くなるからである。なかでも、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）は、２．５〜３．３ｍｍの範囲に設定することが好ましく、上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）は、１〜１．５ｍｍの範囲に設定することが好ましい。
【００２６】
そして、本発明のアキュムレータは、例えばつぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、図１に示すような、略半球殻状の上分割シェル１および下分割シェル２を準備する。ついで、上記ダイアフラム２０を、上記下分割シェル２の開口部の内周縁にその周縁部を位置決めし、リング状保持材５の外周と下分割シェル２の開口部内周縁とで挟持固定して、下分割シェル２に取り付ける。ついで、上記下分割シェル２の開口に上記上分割シェル１の開口を突き合わし、電子ビーム溶接等を行う。このようにして、図１に示すような構造のアキュムレータを製造することができる。
【００２７】
なお、本発明のアキュムレータにおけるシェルの形状としては、図１に示したような略半球殻状の上分割シェル１と下分割シェル２を突き合わせて略球殻状に仕上げたものに限定されるものではなく、例えば筒状、箱状等各種の形状のものを用いることが可能である。
【００２８】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２９】
【実施例１】
〔ガス室側ゴム組成物〕
塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）（日本合成ゴム社製、Chlorobutyl 1066）〔Ｃｌの含有量１．２重量％〕８０部と、ＥＰＤＭ（住友化学社製、エスプレン５３２）２０部と、カーボンブラック（ＳＲＦ系）１１０部と、ステアリン酸１部と、オイル（ジオクチルセバケート）１０部と、酸化亜鉛５部と、加硫促進剤（スルフェンアミド系）１部と、老化防止剤〔ポリ（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン）〕（ＴＭＤＱ）１部とを配合し、前記の方法に従い、ガス室側ゴム組成物を調製した。
【００３０】
〔油室側ゴム組成物〕
ブチルゴム（ＩＩＲ）（日本合成ゴム社製、Butyl 268 ）１００部と、カーボンブラック（ＳＲＦ系）１１０部と、ステアリン酸１部と、オイル（ジオクチルセバケート）１０部と、酸化亜鉛５部と、加硫促進剤（スルフェンアミド系）１部と、老化防止剤（ＴＭＤＱ）１部とを配合し、前記の方法に従い、油室側ゴム組成物を調製した。
【００３１】
〔ダイアフラムの作製〕
まず、ＥＶＯＨ（クラレ社製、Ｆ−１０１）〔エチレン含有量３２重量％〕およびポリアミド樹脂（デュポン社製、スーパータフナイロンＳＴ８１１ＨＳ）を準備し、これらを押出成形機を用いて共押出し、図３に示すような３層構造の樹脂層２１を作製した。図において、２１ａはＥＶＯＨ層（厚み５０μｍ）、２１ｂはポリアミド樹脂層（厚み８０μｍ）である。つぎに、上記樹脂層２１の上下両面に従来公知の接着剤を塗布した後、上記ガス室側ゴム組成物および油室側ゴム組成物を用い、これらをプレス機でプレス成形したのち加硫接着した。このようにして、目的とするダイアフラムを製造した（図２参照）。なお、ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）を２．５ｍｍ、油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）を１ｍｍとした。
【００３２】
【実施例２】
塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）（日本合成ゴム社製、Chlorobutyl 1066）６０部と、ＥＰＤＭ（住友化学社製、エスプレン５３２）４０部と、カーボンブラック（ＳＲＦ系）１１０部と、ステアリン酸１部と、オイル（ジオクチルセバケート）１０部と、酸化亜鉛５部と、加硫促進剤（スルフェンアミド系）１部と、老化防止剤（ＴＭＤＱ）１部とを配合し、実施例１と同様にしてガス室側ゴム組成物を調製した。そして、このガス室側ゴム組成物を用いる以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製した。
【００３３】
【比較例１】
塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）（日本合成ゴム社製、Butyl 268 ）１００部と、カーボンブラック（ＳＲＦ系）１１０部と、ステアリン酸１部と、オイル（ジオクチルセバケート）１０部と、酸化亜鉛５部と、加硫促進剤（スルフェンアミド系）１部と、老化防止剤（ＴＭＤＱ）１部とを配合し、実施例１と同様にして、油室側ゴム組成物を調製した。そして、この油室側ゴム組成物を用いる以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製した。
【００３４】
【比較例２】
ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）を２．０ｍｍにする以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製した。
【００３５】
【比較例３】
ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）を３．５ｍｍにする以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製した。
【００３６】
【比較例４】
塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）（日本合成ゴム社製、Chlorobutyl 1066）５０部と、ＥＰＤＭ（住友化学社製、エスプレン５３２）５０部と、カーボンブラック（ＳＲＦ系）１１０部と、ステアリン酸１部と、オイル（ジオクチルセバケート）１０部と、酸化亜鉛５部と、加硫促進剤（スルフェンアミド系）１部と、老化防止剤（ＴＭＤＱ）１部とを配合し、実施例１と同様にしてガス室側ゴム組成物を調製した。そして、このガス室側ゴム組成物を用いる以外は、実施例１と同様にしてダイアフラムを作製した。
【００３７】
このようにして得られた実施例品および比較例品のダイアフラムを用いて、図４に示すような装置（アキュムレータ）を作製した。図において、４０はダイアフラム、４３はガス室、４４は油室である。そして、下記の基準に従い、油室への塩素イオンの溶出量および窒素ガス透過量を測定した。これらの結果を後記の表１および表２に併せて示した。
【００３８】
〔油室への塩素イオンの溶出量〕
上記油室４４にオイルを充填し、１００℃の条件下、油室４４の内圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ²になった状態で２５０時間放置した。その後、油室４４からオイルを抜き取り、イオンクロマトグラフ（島津製作所製、ＨＩＣ−６Ａ）を用いて、油室４４への塩素イオンの溶出量を測定した。なお、ダイアフラム２０の面積は９０ｃｍ²であった。
【００３９】
〔窒素ガス透過量〕
封入圧３８ｋｇｆ／ｃｍ²（２０℃）でガス室４３に窒素ガスを封入するとともに、油室４４にオイルを充填し、７０℃の条件下、油室４４の内圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ²になった状態で２４時間放置した。その後、油室４４からオイルを抜き取り、ガス室４３からの窒素ガス透過量をメスシリンダーを用いて測定した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
上記表１および表２の結果から、実施例品のダイアフラムを用いた場合は、油室への塩素イオンの溶出量が小さく、また窒素ガス透過量が少なく、優れたシール性能を備えていることがわかる。
【００４３】
これに対して、比較例１品のダイアフラムは、油室側ゴム層がＣｌ−ＩＩＲを用いて形成されているため、油室への塩素イオンの溶出量が非常に大きいことがわかる。比較例２品のダイアフラムは、ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）／油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が所定値以下であるため、ガス室からの窒素ガス透過量が多く、シール性能に劣ることがわかる。比較例３品のダイアフラムは、（Ａ）／（Ｂ）が所定値を超えるため、ダイアフラムをシェルに固定することが困難であった。比較例４品のダイアフラムは、ガス室側ゴム層が、Ｃｌ−ＩＩＲの含有量が所定値以下のゴム組成物を用いて形成されているため、ゴム層と樹脂層の接着性が低下した。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のダイアフラムは、上記ガス室側ゴム層が、ハロゲン化ブチルゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形成されており、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量がゴム成分全体の６０重量％以上に設定されたゴム組成物を用いて形成され、上記油室側ゴム層がレギュラーブチルゴムのみをゴム成分とするゴム組成物を用いて形成され、かつ、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が特定の関係を満たしている。そのため、油室へのハロゲンイオンの溶出を抑制することができ、フルード（ブレーキフルード）等の他の部品の腐食を防止することができるとともに、シェルへの固定が容易で、シール性能に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダイアフラムを用いたアキュムレータの一例を示す断面図である。
【図２】本発明のダイアフラムの一例を示す要部拡大断面図である。
【図３】ダイアフラムの樹脂層の構成を示す要部拡大断面図である。
【図４】ダイアフラムを用いた装置（アキュムレータ）を示す模式図である。
【符号の説明】
２０ダイアフラム
２０ａダイアフラムのシール部
２１樹脂層
２２ガス室側ゴム層
２２ａガス室側ゴム層のシール部
２３油室側ゴム層
２３ａ油室側ゴム層のシール部
Ａガス室側ゴム層のシール部の厚み
Ｂ油室側ゴム層のシール部の厚み

Claims

ガス遮蔽用の樹脂層を介してガス室側ゴム層と油室側ゴム層を備えたダイアフラムであって、上記ガス室側ゴム層が、ハロゲン化ブチルゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形成されており、上記ハロゲン化ブチルゴムの含有量がゴム成分全体の６０重量％以上に設定されたゴム組成物を用いて形成され、上記油室側ゴム層がレギュラーブチルゴムのみをゴム成分とするゴム組成物を用いて形成され、かつ、上記ガス室側ゴム層のシール部の厚み（Ａ）と上記油室側ゴム層のシール部の厚み（Ｂ）の比が、２．３＜（Ａ）／（Ｂ）＜３．３の関係を満たしていることを特徴とするダイアフラム。
請求項１記載のダイアフラムを用いて、シェルの内部空間がガス室および油室に区画されていることを特徴とするアキュムレータ。