JP4131130B2 - ベローズ式液圧蓄圧器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧液体を蓄積する液圧蓄圧器(アキュムレータ)に関し、特に、内部が伸縮自在な金属ベローズにより、加圧ガスを封入したガス室と、外部に連通した液体室とに区画されるベローズ式液圧蓄圧器に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の液圧蓄圧器の一つとして、圧力空間を形成するシェルと、前記圧力空間内に位置し且つ自己の一端を前記シェルの一端壁に固定されて前記圧力空間を、加圧ガスが封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液体室とに区画する蛇腹状で伸縮自在な金属ベローズとを備えて、前記液体室に加圧液体を蓄積可能なものがあり、例えば、特開2001−116003の公報に示されている。
【0003】
上記した公報に示されている液圧蓄圧器においては、液体室側の圧力が大気圧に開放されたとき、縮んだ状態の金属ベローズの外側に封入ガス圧が作用するとともに内側に大気圧が作用するため、その差圧による金属ベローズの寿命低下を抑えるために、金属ベローズにおける蛇腹状部の内側に大気圧が作用しないようにするシール構造が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したシール構造においては、液体室側の圧力が大気圧に開放されたときにシール座に着座するシール部材がシール座に固着して離座し難くなるおそれがある。かかる場合には、金属ベローズがスムーズに伸長作動しなくて、液体室に加圧液体が所定量蓄積されない状態にて、加圧液体の圧力が上限設定値となるおそれがあり、当該液圧蓄圧器への加圧液体の蓄積が的確に行われないおそれがある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、圧力空間を形成するシェルと、前記圧力空間内に位置し且つ自己の一端を前記シェルの一端壁に固定されて前記圧力空間を、加圧ガスが封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液体室とに区画する蛇腹状で伸縮自在な金属ベローズとを備えて、前記液体室に加圧液体を蓄積可能なベローズ式液圧蓄圧器において、前記金属ベローズを、筒状で金属製の蛇腹状部と、この蛇腹状部の可動端に気密且つ液密的に結合した可動プレートを備える構成とし、前記液体室内に前記金属ベローズの収縮量を規定するストッパを設け、このストッパを、前記金属ベローズの前記可動プレートと係合可能な底壁部と、前記シェルの端壁に固着された開口端部を有する有底筒状部材で構成し、この有底筒状部材によって、前記液体室を、前記液体出入り口が連通露呈する内部液室と、前記金属ベローズにおける前記蛇腹状部の内周面が露呈する外部液室とに区画し、前記内部液室と前記外部液室とを、前記有底筒状部材の前記底壁部に形成した連通路を通して常時連通させたこと(請求項1に係る発明)に特徴がある。
【0006】
この場合において、前記金属ベローズの前記可動プレートと前記有底筒状部材の前記底壁部との間にゴムプレートが設けられており、このゴムプレートは、前記金属ベローズの前記可動プレートが前記有底筒状部材の前記底壁部に当接するようになっても、前記内部液室と前記外部液室の連通を維持するように設けられていること(請求項2に係る発明)が望ましい。また、前記ガス室に封入する加圧ガスのガス圧を2〜9MPaの範囲で設定すること(請求項3に係る発明)が望ましく、また、前記金属ベローズとして筒部を構成する部位の断面形状がS字タイプの金属ベローズを採用すること(請求項4に係る発明)が望ましい。
【0007】
【発明の作用・効果】
本発明による液圧蓄圧器(請求項1に係る発明)においては、液体室内に金属ベローズの収縮量を規定するストッパを設けたため、金属ベローズの無用の収縮を防いで金属ベローズの寿命低下を抑えることが可能であり、金属ベローズの要求寿命を確保することが可能である。
【0008】
また、金属ベローズの蛇腹状部内周面が露呈する液室と液体出入り口を連通路を通して常時連通させたものであり、金属ベローズの蛇腹状部内側に大気圧が作用しないようにするシール構造を採用する必要はない。このため、如何なる場合においても、シール構造による上記した不具合(シール部材のシール座への固着に起因する不具合)は生じなくて、金属ベローズはスムーズに伸長作動し、液体室に加圧液体が所定量蓄積されない限り、加圧液体の圧力が設定値とならず、当該液圧蓄圧器への加圧液体の蓄積は的確に行われる。
【0009】
また、本発明による液圧蓄圧器(請求項2に係る発明)においては、上記した作用効果が得られるとともに、金属ベローズの可動プレートとストッパの底壁部との当接をゴムプレートによって緩衝することが可能である。また、本発明による液圧蓄圧器(請求項3に係る発明)においては、上記した作用効果が得られるとともに、ガス室に封入する加圧ガスのガス圧を2〜9MPaの範囲で設定したため、当該液圧蓄圧器を自動車のブレーキ用として採用する場合において、初期のブレーキ力の確保(ガス圧を2MPa以上とすることで可能)と金属ベローズの要求寿命の確保(ガス圧を9MPa以下とすることで可能)を両立することが可能である。
【0010】
また、本発明による液圧蓄圧器(請求項4に係る発明)においては、上記した作用効果が得られるとともに、金属ベローズとして筒部を構成する部位の断面形状がS字タイプの金属ベローズを採用したため、金属ベローズとして筒部を構成する部位の断面形状がU字タイプの金属ベローズを採用した場合に比して、金属ベローズの筒部を構成する部位での最小ピッチ(圧縮状態のピッチ)を小さくすることが可能であり、当該液圧蓄圧器をコンパクトとすることが可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明によるベローズ式液圧蓄圧器Aを自動車のブレーキ用として採用した実施形態を概略的に示していて、この実施形態においては、電動モータMによって駆動される液圧ポンプPからチェック弁Vを通して液圧蓄圧器Aに蓄積された加圧液体がブレーキペダルBPの踏込に応答して作動する液圧ブースタH/Bに供給されてマスタシリンダM/Cの助勢圧として使用される。
【0012】
また、この実施形態においては、液圧ポンプPがリザーバRに接続され、マスタシリンダM/CがリザーバRとホイールシリンダW/Cにそれぞれ接続されている。また、電動モータMの駆動が、イグニッションONの状態にて液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体の圧力を検出する圧力センサSからの信号に応じて電気制御装置ECUにより制御される(具体的には、図5のポンプOFF圧で駆動停止、ポンプON圧で駆動再開される)ようになっている。
【0013】
液圧蓄圧器Aは、図2に示したように、圧力空間11を形成するシェル12と、圧力空間11内に配設した蛇腹状の金属ベローズ13とを備えている。シェル12は、上下2部材で構成されていて、これらの部材は液密的に接合連結されており、上端壁12aにはガス充填口を封止する栓部材14が気密的に取付けられている。
【0014】
金属ベローズ13は、円筒状で金属製の蛇腹状部13aと、この蛇腹状部13aの図示上端に気密且つ液密的に結合した金属製の可動プレート13bとから成り、蛇腹状部13aの図示下端をシェル12の下端壁12bに気密且つ液密的に固定されて、圧力空間11を、所定値(2〜9MPaの範囲で設定されている封入ガス圧)の加圧ガスが封入される外側のガス室15と、シェル12の下端壁12bに形成された液体出入り口12cに連通する内側の液体室16とに区画している。
【0015】
また、この金属ベローズ13内、すなわち、液体室16内には、補助シェル17が配置されていて、この補助シェル17と可動プレート13bの当接を緩衝するとともに両者間に隙間Dを常時形成するために、可動プレート13bの下面には4個のゴムプレート18が周方向にて等間隔に固着されている(図3および図4参照)。
【0016】
補助シェル17は、図2の仮想線で示した状態が自由状態である金属ベローズ13の収縮量を規定するストッパとしても機能するものであり、図示下端の開口端部にてシェル12の下端壁12bに固着された円筒状壁部17aと金属ベローズ13の可動プレート13bにゴムプレート18を介して係合可能な上底の底壁部17bとを有した有底筒状部材であり、上記した液体室16を、液体出入り口12cが連通露呈する内部液室16aと、金属ベローズ13における蛇腹状部13aの内周面が露呈する外部液室16bとに区画している。
【0017】
内部液体室16aは、補助シェル17の底壁部17bに形成した連通孔17cと上記した隙間Dからなる連通路を通して、外部液室16bに常時連通している。このため、図1の液圧ポンプPからチェック弁Vを通して液体出入り口12cに供給される加圧液体の圧力は、連通孔17cと上記した隙間Dを通して可動プレート13bのゴムプレート18を除く部位の全体に作用して可動プレート13bを図2の上方に向けて押圧し、金属ベローズ13のスムーズな伸長作動を保証する。
【0018】
上記のように構成したこの実施形態においては、イグニッションONにより電動モータMが駆動を開始して、液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体の圧力が図5に示したようにa点を経てb点に向けて上昇する。このとき、液圧蓄圧器Aでは、図5のa点からb点への移行に伴って金属ベローズ13が図2の実線で示した状態から仮想線で示した状態に向けて伸長作動する。
【0019】
また、液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体の圧力がポンプOFF圧に達してb点に至ると、電動モータMが駆動を停止して、その後はポンプON圧に向けて下降する。この圧力の下降は、液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体がチェック弁V等を通して漏れること、或いは液圧ブースタH/Bに供給されて使用されること等によるものであり、このときには、金属ベローズ13が図2の実線で示した状態に向けて収縮作動する。なお、液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体の圧力がポンプON圧にまで下降すると、電動モータMが駆動を再開して、その後はポンプOFF圧に向けて上昇する。
【0020】
ところで、この実施形態の液圧蓄圧器Aにおいては、液体室16内に金属ベローズ13の収縮量を規定する補助シェル17を設けたため、金属ベローズ13の無用の収縮を防いで金属ベローズ13の寿命低下を抑えることが可能であり、金属ベローズ13の要求寿命を確保することが可能である。
【0021】
また、金属ベローズ13における蛇腹状部13aの内周面が露呈する外側液室16bと液体出入り口12cを連通孔17cと隙間Dを通して常時連通させたものであり、金属ベローズ13の蛇腹状部13a内側に大気圧が作用しないようにするシール構造(例えば、可動プレート13bの下面に4個のゴムプレート18に代えて環状のシール部材を固着して構成するシール構造)を採用する必要はない。このため、如何なる場合においても、シール構造において採用するシール部材のシール座(補助シェル17の上面)への固着は生じなくて、金属ベローズ13はスムーズに伸長作動し、液体室16に加圧液体が所定量蓄積されない限り、加圧液体の圧力がポンプOFF圧(上限設定値)とならず、当該液圧蓄圧器Aへの加圧液体の蓄積は的確に行われる。
【0022】
なお、上記したシール構造において採用するシール部材がシール座に固着した場合には、イグニッションONによる電動モータMの駆動開始時において、液圧蓄圧器Aの金属ベローズ13が図2の実線で示した状態から伸長し難くて、液圧蓄圧器Aに蓄積される加圧液体の圧力が図5に仮想線にて示したようにa点を経てc点に向けて急上昇する。このため、液体室16に加圧液体が殆ど蓄積されない状態にて、加圧液体の圧力がポンプOFF圧に達して電動モータMが駆動を停止し、当該液圧蓄圧器Aへの加圧液体の蓄積は的確に行われない。したがって、このときには、イグニッションONの初期において液圧蓄圧器Aから液圧ブースタH/Bに加圧液体を供給することができないおそれがある。
【0023】
また、この実施形態の液圧蓄圧器Aにおいては、ガス室15に封入するガス圧(図2の実線で示した状態のガス圧)を2〜9MPaの範囲で設定したため、当該液圧蓄圧器Aを自動車のブレーキ用として採用する場合において、初期のブレーキ力(ガス圧を2MPa以上とすることで可能)と金属ベローズ13の要求寿命の確保(ガス圧を9MPa以下とすることで可能)を両立することが可能である。
【0024】
上記実施形態においては、図2および図3に示したように、金属ベローズ13における金属製の蛇腹状部13aとして、その断面形状がU字タイプのものを採用して実施したが、図6に示したように、金属製の蛇腹状部13aとして、その断面形状がS字タイプのものを採用して実施することも可能である。
【0025】
この場合には、上記した作用効果が得られるとともに、金属製の蛇腹状部13aとして、その断面形状がS字タイプのものを採用したため、金属製の蛇腹状部13aとして、その断面形状がU字タイプのものを採用した場合に比して、金属ベローズ13の筒部を構成する部位(蛇腹状部13a)での最小ピッチ(圧縮状態のピッチ)を小さくすることが可能であり、当該液圧蓄圧器Aをコンパクトとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるベローズ式液圧蓄圧器を自動車のブレーキ用として採用した実施形態を概略的に示す構成図である。
【図2】 図1に示した液圧蓄圧器に加圧液体が蓄積されていない状態の断面図である。
【図3】 図2の要部拡大断面図である。
【図4】 図2および図3に示した可動プレートとこれの下面に固着した4個のゴムプレートを示す斜視図である。
【図5】 図1に示した液圧蓄圧器に加圧液体が蓄積されるときの作動説明図である。
【図6】 本発明によるベローズ式液圧蓄圧器における金属ベローズの他の実施形態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
11…圧力空間、12…シェル、12a…上端壁、12b…下端壁、12c…液体出入り口、13…金属ベローズ、13a…蛇腹状部、13b…可動プレート、14…栓部材、15…ガス室、16…液体室、16a…内部液体室、16b…外部液体室、17…補助シェル(ストッパ)、17a…筒状壁部、17b…底壁部、17c…連通孔、18…ゴムプレート、D…隙間、A…液圧蓄圧器、P…液圧ポンプ、M…電動モータ、V…チェック弁、S…圧力センサ、ECU…電気制御装置、R…リザーバ、BP…ブレーキペダル、H/B…液圧ブースタ、M/C…マスタシリンダ、W/C…ホイールシリンダ。
Claims (4)
- 圧力空間を形成するシェルと、前記圧力空間内に位置し且つ自己の一端を前記シェルの一端壁に固定されて前記圧力空間を、加圧ガスが封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液体室とに区画する蛇腹状で伸縮自在な金属ベローズとを備えて、前記液体室に加圧液体を蓄積可能なベローズ式液圧蓄圧器において、前記金属ベローズを、筒状で金属製の蛇腹状部と、この蛇腹状部の可動端に気密且つ液密的に結合した可動プレートを備える構成とし、前記液体室内に前記金属ベローズの収縮量を規定するストッパを設け、このストッパを、前記金属ベローズの前記可動プレートと係合可能な底壁部と、前記シェルの端壁に固着された開口端部を有する有底筒状部材で構成し、この有底筒状部材によって、前記液体室を、前記液体出入り口が連通露呈する内部液室と、前記金属ベローズにおける前記蛇腹状部の内周面が露呈する外部液室とに区画し、前記内部液室と前記外部液室とを、前記有底筒状部材の前記底壁部に形成した連通路を通して常時連通させたことを特徴とするベローズ式液圧蓄圧器。
- 請求項1に記載のベローズ式液圧蓄圧器において、前記金属ベローズの前記可動プレートと前記有底筒状部材の前記底壁部との間にゴムプレートが設けられており、このゴムプレートは、前記金属ベローズの前記可動プレートが前記有底筒状部材の前記底壁部に当接するようになっても、前記内部液室と前記外部液室の連通を維持するように設けられていることを特徴とするベローズ式液圧蓄圧器。
- 請求項1または2に記載のベローズ式液圧蓄圧器において、前記ガス室に封入する加圧ガスのガス圧を2〜9MPaの範囲で設定したことを特徴とするベローズ式液圧蓄圧器。
- 請求項1〜3の何れか一つに記載のベローズ式液圧蓄圧器において、前記金属ベローズとして筒部を構成する部位の断面形状がS字タイプの金属ベローズを採用したことを特徴とするベローズ式液圧蓄圧器。
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