JP3971188B2 - 流体圧式アキュムレータ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はアキュムレータ用ハウジング内においてガス空間をオイル空間から分離するベロー、特に金属製ベローを有し、該ベローはオイル空間がベローの内部に当接するようにベローの一端においてアキュムレータ用ハウジングに固定されていて、ガス空間とオイル空間との体積を変化させられる可動閉鎖要素によって自由他端において閉鎖されており、さらに、オイル空間からの流体を解放すると共にオイル空間への流体を遮断する弁を有し、この遮断作用はガス空間内の体積が所定の最大値を越えて増加することに対応しており、弁は閉鎖要素によって弁の閉鎖位置まで移動され、前記閉鎖要素はトラフの形態をなしており、該トラフはトラフの開放端に設置された縁部によって前記ベローの関連づけられた前記自由端に連結されており、前記トラフの側壁は前記ベローの内部に沿って広がっており、前記トラフの底部は前記流体の流れを制御する前記弁の可動弁要素の形態をなしている流体圧式アキュムレータに関する。
【０００２】
ゴム製または金属製ベローを備えたベローズ式アキュムレータの場合にはベローの過剰負荷を避けるために注意を払う必要があることが知られている。この問題に対し、金属ベローを使用する（国際公開第９７／４６８２３号を参照されたい）形式の通常のアキュムレータにおいては、オイル空間に連結される弁のリフタが金属製ベローの閉鎖要素に対する位置に取り付けられており、それにより、金属製ベローの平坦なエンドプレートの形態をなしている閉鎖要素は、所望のエンド位置に到達するときに弁リフタに衝突して弁リフタを弁の固定位置に移動させ、それにより、この金属製ベローのエンドプレートのエンド位置に達するときにオイル空間からの流体の流出が妨げられるようになる。結果的に、弁が閉鎖するときには、連結された流体圧式システムが圧力下にない場合でさえ、ガス空間に存在する気圧に相当する圧力はアキュムレータのオイル空間内に維持される。これにより、金属製ベローの両側部において圧力平衡状態にある。
【０００３】
アキュムレータの動作時にベローの過剰負荷が妨げられるが、ベローに連結された流体圧式システムのオイル側の圧力が降下し、オイル側の圧力が過剰になることまたはガス側に前充填圧力が存在しないことにより特徴づけられる状況下においてベローに対する危険性は存在しつづける。ガス空間の体積の最大圧力は問題の形式の通常のアキュムレータの場合におけるストローク体積にほぼ相当するので、この体積は、金属製ベローの膨張および縮小時に生じるエンドプレートの運動により決定され、エンドプレートがアキュムレータ用ハウジング内において行うストロークにより選択される長さは、アキュムレータが動作するのに十分なガス空間の体積が利用可能である場合に適切な長さである必要がある。従って、ガスの前充填圧力がオイル側に存在しないか過剰である場合には、優勢な圧力が完全に膨張していて最大の機械的応力を受ける金属製ベローに徐々に作用する。その結果、操作者は厚いかまたは複数の層から構成される金属製ベローを使用する必要がある。結果的に得られる欠点はバネの剛性が急激に増大することであり、これにより、動作時における応答特性が比較的弱くなる。複数の層からなるベローによって重量及び製造費用が増加する。さらにベローの各曲げ部におけるストロークが小さくなる。
【０００４】
英国特許公開第１０４７９８３号はガス空間をオイル空間から分離するベローを内部に備えた一般的な流体圧式アキュムレータを開示している。ベローの一端はアキュムレータハウジングに固定されており、それにより、オイル空間はベロー内部に隣接するようになる。ベローの他端は、ガス空間およびオイル空間における適切な体積変化に応じて移動可能な閉鎖要素によって閉鎖される。アキュムレータは流体の流れをガス空間から閉鎖すると共にガス空間に開放する弁、ガス空間の体積が所定の値を超えて増加することに応じて閉鎖要素の運動時に閉鎖位置まで移動されうる弁を有しており、トラフは開放端に位置する縁部によってベローの関連づけられた自由端に連結しており、トラフの側壁はベロー内部に沿って延びており、トラフの底部は流体流れを制御する弁の可動弁要素の形態をなしている。
【０００５】
この通常の解決案によっては、ガス空間の体積の最小値に対応するトラフのエンド位置をオイル側の弁によって制御することができない。
【０００６】
本発明の目的は、当該技術分野のこのような状況に基づいて、改良式動作特性に特徴付けられる問題の形式のアキュムレータ、特にアキュムレータのガス空間が最小体積領域であるアキュムレータを提供することである。
前述した目的は請求項１に記載される特徴を備えた流体圧式アキュムレータによって達成される。
【０００７】
従って、請求項１の特徴部分に記載されたように、前記トラフの底部に固定された弁リフタが前記長手方向軸線に対して同心に前記アキュムレータ用ハウジングから延びていて第二の可動弁要素に連結されており、該第二の可動弁要素は、前記ガス空間の体積の所定の最小値を越えて前記トラフが運動するときに前記オイル空間への前記流体の流れを遮断する第二の弁座に関連して動作する。有利な態様は、ガス空間の最小体積に対応するトラフのエンド位置をオイル側の弁によって制御することである。オイル側における過剰圧力によりトラフが運動するときに、オイル空間への流体の流入がトラフに連結された弁リフタによるトラフの運動のために遮断され、ベロー上において圧力平衡が形成される。本発明に基づくアキュムレータの動作時に、一旦、圧力平衡がガス空間内のガスの前充填圧力とオイル空間内の流体圧と弁閉鎖要素を形成するトラフとの間に形成されると、ベローは両方の弁要素が関連づけられた弁座から上昇されたエンド位置の間に配置され、従って、流体流れが遮断されず、オイル側の流体圧がガスの前充填圧力に対して降下しうる（結果的に弁が閉鎖される）か否かにかかわらず、または流体圧がガス前充填圧力に対してどれくらい高いか（弁を遮断し、それにより、オイル空間内への流入がもはやおこらない）にかかわらず、ベローにおける圧力平衡の状態が維持される。
【０００８】
ベローがガス側に開放したトラフの外部空間を包含している採用された構造体は複数の点で有利である。トラフの全内部空間はガス空間の一部として利用可能であるので、アキュムレータ用ハウジングの全寸法のガス空間体積に対する最適な関係を達成できる。通常の圧力アキュムレータの場合にはアキュムレータ用ハウジング内において金属製ベローのエンドプレートに対して適切な搬送経路を形成することによって適切なガス空間体積を形成できるが、過剰負荷の問題が生じるという結果になり、本発明の場合にはベローの延長部分に対応する搬送経路は鉛直方向に置いて可能な限り小型である。言い換えれば、トラフの全内部空間がガス空間体積として利用可能であるので、トラフの運動の短経路を越えて機械的停止部を形成するようにアキュムレータ用ハウジングが望まれうる。
【０００９】
このようにして、トラフの外部空間を取り囲んでいるのでベローが遠方まで延びるのが妨げられるだけでなく、ガス空間における過剰圧力下においてベローの全長さ部分はトラフの外部空間によって機械的に支持されている。次いで、このことにより、アキュムレータの動作開始前、すなわち流体圧式システムがオイル側に接続される前にガスの前充填圧力を形成することができる。流体圧式システムがオイル側に接続される前に一旦、動作圧力がオイル空間内に形成されると、オイル空間からの流体流れを制御する弁によって圧力平衡がベロー上において維持される。トラフがベローにより外方を取り囲まれているという点において、極めてわずかな「死体積（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）」がトラフとベローとの間に形成され、それにより、ガス空間が充填される前に少量の流体を導入することのみが必要とされ、次いでこのことは重量および費用を節約することができるという結果になる。
【００１０】
トラフの底部は同時に可動弁要素の形体をなしているので、特に小型でかつ単純な構造体を得ることができる。
トラフは略円筒形であるのが好ましく、トラフの深さは弁要素として働く底部がアキュムレータ用ハウジングの内方壁部上に形成された弁座に関連付けられた可動丸形弁ディスクとして作用する。これにより特に単純な弁構造になるだけでなく、トラフ底部の全表面が弁ディスクとして利用可能であるので、弁が閉鎖されるときに特に大型の封止表面を得ることができる。例えば、この目的のためにＯリングを設けて環状封止表面を周囲領域に形成することもできる。
【００１１】
弁リフタもベローの上昇運動時に制御機能を呈し、それにより、弁座内において弁要素として機能するトラフ底部の適切な設置をトラブル無しで行うことができると共に、弁による遮断作用をトラブル無しで行うことができる。
ベローは平衡状態で作動するので、軽量ベロー構造体を採用でき、これにより重量の減少と良好な応答特性との両方を得ることができるという結果になる。
【００１２】
添付図面に示されていて金属製ベローが使用されている典型的な実施形態を参照することにより本発明を詳細に説明する。
実施例として示されていて特に電磁流体圧式ブレーキ部に使用されるアキュムレータはアキュムレータ用ハウジング１を有している。このハウジング１は略円筒形の主要構成要素３を具備しており、この主要構成要素３は一側において溶接済底部カバー５により閉鎖されると共に、他側において平坦な溶接済ドーム状エンドキャップ７により閉鎖されている。底部カバー５においては、流体をハウジング１内のオイル空間１３まで供給すると共にこのオイル空間１３から排出させるための経路１１を備えた中心流体圧式連結部９が設けられている。エンドキャップ７には中心に位置決めされたガス用フィラ経路が形成されている。このガス用フィラ経路はプラグ１５により閉鎖されている。圧縮ガス、例えば窒素をハウジング１のガス空間１７に充填することにより、所望のガス前充填圧力を形成することができる。
【００１３】
円筒状であって端部が底部カバー５に堅固に連結されている金属製ベロー１９はガス空間１７とオイル空間１３との間のパーティションとしての役目を果たしており、このことによって流体圧システム（図示しない）が流体圧式連結部９によって連通する。金属製ベロー１９の外径はハウジング１の円筒形の主要構成要素３の内径よりもいくぶん小さい。底部カバー５に対向する自由端部においては、金属製ベロー１９はトラフ２１の形態をなしている閉鎖要素により緊密に封止されている。図示される典型的な実施形態においてはトラフ２１は円筒形をなしており、トラフ２１の外径は金属製ベロー１９の内径よりもいくぶん小さい。トラフ２１は、金属製ベロー１９の関連づけられる自由端において外方に曲げられたフランジ状縁部２５にトラフ２１の開放端２３において固定されている。それにより、トラフ２１の側壁部２７はトラフを取り囲む金属製ベロー１９の内包側部に沿って広がると共に、金属製ベロー１９の内部空間はトラフ２１の側壁部２７の外部空間と金属製ベロー１９の内部との間の幅狭環状空間２９によってオイル空間１３の一部を単に形成するようになる。
【００１４】
他方、ガス空間１７の体積は比較的大きく、ハウジング１内部において金属製ベロー１９の外部空間に在る環状空間２８と上方エンドキャップ７に当接する空間との両方およびトラフ２１の全内部空間がガス空間として利用可能である。
【００１５】
二重駆動式オイル弁３１が流体圧式連結部９に関連づけられており、この二重駆動式オイル弁３１は流体を遮断する弁ユニットと、流体を経路１１に反対方向に流す弁ユニットとを有している。これら弁ユニットは、オイル空間１３とガス空間１７との圧力差によって金属製ベロー１９が膨張または縮小するときに金属製ベロー１９とトラフ２１との運動により制御され、トラフ２１はハウジング１の中心長手方向軸線３３に沿って相対運動する。金属製ベロー１９に負荷が掛かっていないとき、例えばオイル空間１３とガス空間１７との両方が圧力を受けていないときに、トラフ底部３５が底部カバー５の内方壁部３７に近接するよう延びることによって、トラフ２１の深さが決定される。トラフ底部３５は、関連づけられる弁座として形成された隣接する内方壁部３７と共に弁ユニットの一つを形成する円形弁ディスクとして形成されている。トラフ底部３５の外方縁部にあるＯリング３９と底部カバー５の内方壁部３７にあるＯリング４１とは封止表面を形成するよう設けられており、これらＯリング３９、４１は対応する環状溝部に挿入されている。トラフ２１の直径により決定される中心長手方向軸線３３からの封止表面の半径方向距離が比較的大きいために、大型の封止領域と弁の確実な固定作用とが保証される。
【００１６】
第二の弁ユニットは、トラフ２１のトラフ底部３５に固定される弁リフタ４５によってトラフ２１と一緒に移動されうる弁要素４３を有している。弁リフタ４５はハウジング１の外方の底部カバー５内の中心貫通孔４７を通って延びている。弁要素４３は流体圧式連結部９内に形成された弁座４９に関連して動作すると共に、弁座４９上に設置されうるＯリング５０を有している。
【００１７】
図面から分かるように、金属製ベロー１９はガス空間１７がオイル空間１３に対して過剰圧力であることにより収縮し、トラフ２１は弁ディスクとしての役目を果たすトラフ底部３５と共に底部カバー５の内方壁部３７に接触するよう移動し、それにより、Ｏリング３９、４１は弁座または弁ディスクの表面に押し当たって停止し、流体をオイル空間１３から経路１１に通して排出する排出作用が遮断される。他方、オイル空間１３内の圧力がガス空間１７内の圧力よりも高い場合には、弁リフタ４５によるトラフ２１の相対移動によって弁要素４３が運動するようになる。この弁要素４３は弁座４９に押し当たって停止するＯリング５０によって流体がオイル空間１３内に流入するのを妨げている。これにより、オイル空間１３とガス空間１７との間の圧力平衡状態が再び生じる。このことは、本発明のアキュムレータが二重駆動式オイル弁３１の存在により制御されること、および金属製ベロー１９における圧力平衡を維持する観点から動作時における流体の流出量と流入量とが自動的に制御され、それにより、長期間の使用時に極めて高い信頼性が保証されると共に軽量の金属製ベローを採用する利点があるようになることを意味する。さらに、金属製ベロー１９の内部空間に広がるトラフ２１が、可動弁要素としての金属製ベロー１９の開放端を閉鎖する閉鎖要素として設けられていることによって、可動弁要素としてのトラフ底部３５を使用することにより弁が単純な形状になるという利点だけでなく、トラフ２１の全体積がガス空間１７の部分的な空間として利用可能であるという特別の利点も得られる。
【００１８】
当然のことながら、前述した実施例における金属製ベロー１９の代わりに非金属製ベローを設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な実施形態のアキュムレータの長手方向断面図である。

Claims (1)

1. アキュムレータ用ハウジング（１）内においてガス空間（１７）をオイル空間（１３）から分離するベロー（１９）、特に金属製ベロー（１９）を有し、該ベロー（１９）は前記オイル空間（１３）が前記ベロー（１９）の内部に隣接するように前記ベロー（１９）の一端においてアキュムレータ用ハウジング（１）に固定されていて、前記ガス空間（１７）と前記オイル空間（１３）との体積を変化させられる可動閉鎖要素（２１）によって自由他端において閉鎖されており、さらに、前記オイル空間（１３）からの流体を解放すると共に前記オイル空間（１３）への流体を遮断する弁（３１）を有し、この遮断作用は前記ガス空間（１７）内の体積が所定の最大値を越えて増加することに対応しており、前記弁は前記閉鎖要素（２１）によって弁の閉鎖位置まで移動され、前記閉鎖要素はトラフの形態をなしており、該トラフの一端は開放端（２３）であると共に他端は底部（３５）になっており、前記トラフ（２１）は前記開放端（２３）に設置された縁部（２５）によって前記ベロー（１９）の関連づけられた前記自由他端に連結されており、前記トラフ（２１）の側壁（２７）は前記ベロー（１９）の内部に沿って広がっており、前記トラフ（２１）の底部（３５）は前記流体の流れを制御する前記弁（３１）の可動弁要素の形態をなしている流体圧式アキュムレータにおいて、
   前記トラフの底部（３５）に固定された弁リフタ（４５）が前記長手方向軸線（３３）に対して同心に前記アキュムレータ用ハウジング（１）から延びていて第二の可動弁要素（４３）に連結されており、該第二の可動弁要素（４３）は、前記ガス空間（１７）の体積の所定の最小値を越えて前記トラフ（２１）が運動するときに前記オイル空間（１３）への前記流体の流れを遮断する第二の弁座（４９）に関連して動作するようにしており、
   前記トラフ（２１）の深さは、円形可動弁ディスクとしての前記底部（３５）が前記アキュムレータ用ハウジング（１）の内方壁部（３７）に形成された弁座に対して作用することにより決定され、
   前記内方壁部（３７）に形成された前記弁座が環状であって、前記アキュムレータ用ハウジング（１）の前記中心長手方向軸線（３３）に対して同心に設置されていて、流体用経路（１１）を包囲しており、
   前記長手方向軸線（３３）に対して同心に延びる封止表面（３９、４１）が前記弁ディスクと弁座との外方縁部領域においてこれら弁ディスクと弁座とに設けられており、
   前記弁ディスクの前記封止表面は環状溝部内に配置されたＯリング（３９）を含んでおり、前記弁座の前記封止表面は環状溝部内に配置されたＯリング（４１）を含んでいる流体圧式アキュムレータ。

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