JP4480232B2 - アキュムレータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧制御装置の油圧回路等に用いられるアキュムレータに係り、特に、油およびガスの密封容器(シェル)に対する油ポートの固定構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記アキュムレータは、一般に、円筒状のシェルの内部がベローズによってガス室と油室とに区画され、油室に流入する油の圧力変動を、ベローズの伸縮に伴うガス室内のガスの膨縮作用によって緩衝するものであり、油圧回路を流れる油に生じる脈動を効果的に抑制する部品として、例えば自動車の油圧回路等に広く適用されている。
【0003】
図3は、従来のアキュムレータの一例を示しており、同図で符号80はボトムシェル81とキャップシェル82とが接合されて密封容器を構成する円筒状のシェル、83はシェル80の内部を油室91とガス室92とに区画する金属製のベローズアッセンブリ、93は図示せぬ油圧回路と油室91とを連通する油通路93aを備えたポートである。ベローズアッセンブリ83は、その内部が油室91を構成するもので、シェル80の軸方向に伸縮するベローズ84と、このベローズ84の端部にそれぞれ接合されたボトムシール85およびベローズキャップ86とからなり、ボトムシール85がキャップシェル82に接合されている。
【0004】
このアキュムレータによれば、油圧回路から圧油がポート93の油通路93aを通って油室91に流入し、その圧油の圧力がガス室92内のガス圧を超えると、ベローズ84が伸張してガス室92内のガスが収縮し、一方、油室91内の圧油の圧力がガス室92内のガス圧を下回ると、ベローズ84が収縮してガス室92内のガス圧が膨張する。このようなガス室92内のガスの膨縮作用により、油圧回路の圧油の圧力変動が緩衝され、圧油の脈動が抑制される。なお、図3で二点鎖線は、ベローズアッセンブリ70の最長ストローク時のベローズキャップ73の位置を示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のアキュムレータにおけるポート93は、キャップシェル82に対し抵抗溶接の一種であるプロジェクション溶接等によって接合されている。ところで、その溶接の際には火花が発生することがあり、その場合には、火花の滓等が、例えばポート93やキャップシェル82の内面に付着し、汚染してしまう。このように汚染したままの状態でアキュムレータを組み立てると、圧油の汚染やアキュムレータ自身の作動不良を招くことになる。そこで、組立前に汚染を除去しているが、除去しにくい箇所もあるので完全に除去することが難しく、かつ、その作業に手間がかかることから、生産性が低下するといった問題があった。
【0006】
したがって、本発明は、ポートの溶接時に発生する火花によってアキュムレータの内部が汚染することが防止され、もって生産性の向上が図られるアキュムレータを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、筒状のシェルと、該シェルの内部を油室とガス室とに区画する分離膜と、シェルの外部と油室とを連通する油通路を有するポートとを備え、油室内に流入する油の圧力変動を、分離膜の伸縮に伴うガス室内のガスの膨縮作用によって緩衝するアキュムレータにおいて、ポートが、シェルに形成された円筒部に略気密的に挿入され、かつ、この円筒部の外部側の周縁に対し溶接手段により接合され、シェルは、複数のシェル分割体が接合されてなり、分離膜には、シェルの内面に摺動して分離膜の伸縮を軸方向にガイドするガイドが設けられ、シェル分割体の接合部が分離膜の可動領域外に存し、かつ、ガイドが単一のシェル分割体の内面を摺動するようになされていることを特徴としている。
【0008】
本発明によれば、ポートがシェルの円筒部に略気密的に挿入されていて円筒部の内面とポートの外面とが密接していることから、ポートが溶接される円筒部の外部側の周縁は、シェルの内部と遮断されている。したがって、溶接時に発生する火花はシェルの内部に飛散せず、シェルの内部が火花の滓等で汚染されることがない。その結果、シェル内部の汚染の管理が容易となり、生産性の向上が図られる。また、シェルの内部に火花が飛散しても、その火花はガス室内にとどまって油室には侵入しないので、当該アキュムレータが接続される油圧回路を含むシステムが火花の滓等で汚染されることがない。
【0009】
本発明では、アキュムレータの全長を短縮することができる等の観点から、シェルの円筒部が、シェルの内部側に突設されていることを好ましい形態としている。円筒部の形成方法は種々挙げられるが、シェルに形成した孔に、孔よりも径の大きい直径のポンチを押し込んで孔の縁を円筒状に成形するバーリング加工が好適である。
【0010】
また、本発明の分離膜は、固定部と、該固定部に伸縮部材を介して取り付けられた可動部とを備えており、図3で説明した従来のアキュムレータのベローズアッセンブリ83に相当する。固定部、伸縮部材および可動部は、それぞれボトムシール、ベローズおよびベローズキャップに相当する。そして本発明では、固定部がポートと一体に成形されていることを好ましい形態としている。固定部(ボトムシール)は、従来キャップシェルの内面に溶接によって接合されていたが、そのため、ポートと同様に、溶接時に発生する火花による汚染が問題となる場合がある。ところが、固定部をポートと一体化することにより、固定部をキャップシェルに溶接する必要がなくなり、よって火花による汚染の問題も解消する。
【0011】
さらに本発明は、シェルが複数のシェル分割体を接合してなるもので、分離膜にはシェルの内面に摺動して分離膜の伸縮を軸方向にガイドするガイドが設けられ、この構成において、シェル分割体の接合部が分離膜の可動領域外に存し、かつ、ガイドが単一のシェル分割体の内面を摺動するようになされていることを含む。この構成によれば、シェル分割体の接合部(両者の境界部分)に段差等があっても、ガイドはそれに何ら影響を受けずスムーズに移動するとともに、接合部から損傷を受けることがないので、耐久性の向上が図られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次いで、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
(1)第1実施形態
図1は本発明の第1実施形態に係るアキュムレータの縦断面を示しており、同図で符号10は密封容器を構成する円筒状のシェルである。
【0013】
シェル10は、主体をなすボトムシェル(シェル分割体)20と、ボトムシェル20よりも軸方向長さが短いキャップシェル(シェル分割体)30とが溶接によって接合されてなるもので、各シェル20,30は、接合前は軸方向に分割されるものである。ボトムシェル20とキャップシェル30の軸方向長さは、ボトムシェル20がキャップシェル30よりも長い。各シェル20,30は、鋼等の金属によってほぼ均一の肉厚にプレス成形されたものであり、軸方向に延びる胴部どうしがプロジェクション溶接により接合されている。
【0014】
各シェル20,30の互いの接合端部には、外周側に膨出する環状周縁部21,31が全周にわたってそれぞれ形成されている。これら環状周縁部21,31の端面どうしが接合されているわけであるが、両者の内側に形成される断面台形状の環状凹所には、この凹所に嵌合する状態で環状のベローズプロテクタ40が配置されている。このベローズプロテクタ40は、絶縁性を有する樹脂等からなるもので、その内径はシェル10の内径と等しく、また、その外周面には、全周にわたって溝41が形成されている。
【0015】
キャップシェル30の端部中央には、バーリング加工により、内部側(図1で上側)に突出する円筒部32が形成されている。そして、この円筒部32の孔33に、内部側からポート50が気密的に圧入されている。ポート50は油通路51を有し、円筒部32の孔33から外部に突出している。その突出端には、図示せぬ油圧回路への接続部として利用されるネジ部52が形成されている。
【0016】
ポート50は、その外周面が円筒部32の外部側の周縁32aに隅肉溶接されることにより、キャップシェル30に接合されている。図1の符号60は溶接によって形成されるビードであり、このビード60は、ポート50の全周にわたって施されている。なお、隅肉溶接は、アーク溶接等が採用される。ポート50の内部側の端部には、次に説明するベローズアッセンブリ(分離膜)70のボトムシール72が一体に成形されている。このボトムシール72は、円筒部32の内側端面に当接している。
【0017】
シェル10の内部には、シェル10の内部を油室11とガス室12とに区画する金属製のベローズアッセンブリ70が収納されている。このベローズアッセンブリ70は、軸方向に伸縮する略円筒状のベローズ(伸縮部材)71と、ベローズ71の一端に接合されたボトムシール(固定部)72と、ベローズ71の他端に接合されたベローズキャップ(可動部)73と、ボトムシール72に接合されて油室11内に設けられた共鳴箱74とを備え、その内部空間が油室11を構成している。そして、ベローズアッセンブリ70とシェル10との間に画成される空間がガス室12を構成している。ベローズ71に対するボトムシール72とベローズキャップ73の接合手段、およびボトムシール72に対する共鳴箱74の接合手段は、TIGやプラズマ等の溶接手段による。
【0018】
ベローズキャップ73は、油室11側に突出する凹所73aを有し、鍔状の周縁には、環状のベローズガイド75が装着されている。このベローズガイド75は、ボトムシェル20の内周面と摺動可能に嵌合しており、ベローズ71が伸縮する際に、ベローズキャップ73が振れないように軸方向にガイドする。ベローズガイド75には、ベローズガイド75自身が仕切る両側のガス室12を連通する図示せぬ溝が形成されており、この溝を通じてガス室12内のガス圧が均一化されるようになっている。
【0019】
ベローズガイド75が内側に固定されたシェル20,30の接合部は、ベローズ71がもっとも収縮した状態であっても、そのベローズ71に対向する位置でに存している。すなわち、シェル20,30の接合部は、ボトムシェル20の内周面のみを摺動するベローズガイド75の可動領域外に存している。なお、図1で二点鎖線は、ベローズアッセンブリ70の最長ストローク時のベローズキャップ73の位置を示している。
【0020】
共鳴箱74の中央には、共鳴箱74の内外を連通する孔74aが形成されている。さらに、ベローズキャップ73の油室11側の内面には、共鳴箱74の孔74aを塞ぐゴム製のセルフシール76が貼着されている。このセルフシール76は、ベローズ71の過剰な圧縮と、それに伴うベローズキャップ73の損傷を防ぐ機能を有している。
【0021】
油室11内には、油圧回路からポート50の油通路51を通って圧油が流入し、一方、ガス室12には、所定圧力で窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。不活性ガスは、ボトムシェル20の端部中央に形成されたガス注入孔22からガス室12内に注入される。ガス注入孔22は、ボトムシェル20に接合されるプラグ23によって密封される。また、ボトムシェル20の端部中央には、プラグ23を被う横断面六角形状のヘッド24が接合されている。ボトムシェル20に対するプラグ23およびヘッド24の接合手段は、プロジェクション溶接等の溶接手段による。
【0022】
以上の構成からなる第1実施形態のアキュムレータによれば、ポート50の油通路52から油室11内に導入された圧油の圧力が、ガス室12のガス圧を超えると、ベローズ71が伸張してガス室12内のガスが収縮し、一方、油室11内の圧油の圧力がガス室12内のガス圧を下回るとベローズ71が収縮してガス室12内のガス圧が膨張する。このようなガス室12内のガスの膨縮作用により油圧回路の圧油の圧力変動が緩衝され、圧油の脈動が抑制される。圧油の圧力が当該アキュムレータの作動する圧力よりも低い場合には、共鳴箱74内の油によって脈動が吸収される。
【0023】
また、共鳴箱74内の油圧が下がると、共鳴箱74内の油圧を保持するためにベローズ71が収縮する。そして、共鳴箱74内の油圧がガス室12のガス圧よりも低くなると、セルフシール76が共鳴箱74に密着して孔74aが閉塞され、油室11の圧力がガス室12と同圧以下にならないよう自己シールされる。
【0024】
ベローズ71がもっとも縮小した上記自己シールの状態では、ベローズガイド75はボトムシェル20とキャップシェル30との接合部よりもボトムシェル20側に位置し、ベローズプロテクタ40で被われた両シェル20,30の接合部は、ベローズ71に対向している。したがって、ベローズ71の伸縮時には、ベローズガイド75はボトムシェル20の内周面のみを摺動する。
【0025】
次いで、上記アキュムレータの組立手順を説明する。
まず、ポート50と一体のボトムシール72に共鳴箱74を溶接し、次いで、ボトムシール72にベローズ71を溶接し、ベローズ71にベローズキャップ73を溶接する。これらの溶接は、TIG溶接またはプラズマ溶接等による。次に、キャップシェル30の円筒部32の孔33に、内側からポート50を圧入し、円筒部32の外部側の周縁32aとポート50とをアーク溶接する。この後、ベローズキャップ73にベローズガイド75を装着する。
【0026】
次に、ベローズプロテクタ40を内側に嵌合し、キャップシェル30にボトムシェル20を合わせてプロジェクション溶接する。このとき、溶接部分で火花が発生することがあるが、その火花はベローズプロテクタ40に遮られる。これにより、ベローズ71の損傷が防止されるとともに、ベローズ71の寿命が確保される。また、内外周に突出するビードが形成されるが、内周側に突出するビードはベローズプロテクタ40の溝41に収容される。また、外周側のビードは、切削加工等により除去されることが望ましい。なお、他の手順として、ポート50を円筒部32の孔33に圧入してベローズアッセンブリ70をキャップシェル30に組み込んだ状態から、各シェル20,30を溶接し、この後、ポート50とキャップシェル30を溶接してもよい。
【0027】
続いて、油通路51から油室11にバックアップ油を注入して完全に油室11内の空気を油と置換し、次いで、ガス体積を調整するためにガス室12に液体を注入してから、ガス注入孔22よりガス室12に不活性ガスを注入する。この後、ガス注入孔22にプラグ23を挿入してボトムシェル20に溶接し、最後にヘッド24をボトムシェル20に溶接する。
【0028】
上記第1実施形態のアキュムレータによれば、ポート50がキャップシェル30に形成された円筒部32に気密的に圧入されていて円筒部32の内面とポート50の外面とが密接していることから、ポート50が溶接される円筒部32の外部側の周縁は、キャップシェル30の内部と遮断されている。したがって、ポート50をキャップシェル30に溶接する際に火花が発生しても、その火花はキャップシェル30の内部に飛散せず、キャップシェル30の内部が火花の滓等で汚染されることがない。このため、シェル10内の汚染の管理が容易となり、生産性の向上が図られる。
【0029】
また、円筒部32はキャップシェル30の内部側に突設されているので、外側に突設された場合と比べるとアキュムレータの全長が短くなり、コンパクト化が図られる。その円筒部32を形成するにあたっては、種々の方法が挙げられるが、容易かつ高精度で形成することができる観点から、本実施形態のようにバーリング加工が好適である。
【0030】
また、ベローズアッセンブリ70を構成するボトムシール72がポート50と一体化されているので、ボトムシール72をキャップシェル30に溶接する必要がなくなり、火花による汚染の問題が起こらない。
【0031】
さらに、ベローズガイド75はボトムシェル20の内周面を摺動するので、各シェル20,30とベローズプロテクタ40との間(両者の境界部分)に段差等があっても、ベローズガイド75はそれに何ら影響を受けずスムーズに移動する。したがって、ベローズ71は常に正常に作動するとともに、ベローズガイド75に損傷が発生せず耐久性の向上が図られる。
【0032】
(2)第2実施形態
次いで、図2を参照して本発明の第2実施形態を説明する。なお、図2において図1と同一構成要素には同一の符号を付してあり、それらの説明を省略する。
【0033】
本実施形態のアキュムレータは、上記第1実施形態の共鳴箱74を有していない点以外は第1実施形態と基本構成を同じくしており、異なる構成としては、ベローズキャップ73の凹所73bの深さが、第1実施形態の凹所73aよりも深い点にある。この構成により、ベローズ71がもっとも縮小すると、ベローズキャップ73の内面に貼着されたセルフシール76が、ポート50の油通路51を直接塞ぐようになされている。なお、図2で二点鎖線は、ベローズアッセンブリ70の最長ストローク時のベローズキャップ73の位置を示している。
【0034】
本実施形態のアキュムレータにおいても、ポート50がキャップシェル30に形成された円筒部32に気密的に圧入され、円筒部32の外部側の周縁とポート50の外周面とがアーク溶接等により隅肉溶接されており、このため、その溶接時に発生する火花によってシェルの内部が汚染することが防止される。また、円筒部32がキャップシェル30の内部側に突設されていることによるコンパクト化や、ボトムシール72がポート50と一体化されていることよる汚染の解消といった効果も、第1実施形態と同様に奏される。
【0035】
なお、上記各実施形態のアキュムレータにおいては、シェル10の内部を油室11とガス室12とに区画する分離膜として金属製のベローズアッセンブリ70を用いているが、ベローズアッセンブリ70は金属以外の材料からなるものであってもよい。また、分離膜としてはベローズアッセンブリに限られるものではなく、ピストン、ダイヤフラム、風船等を用いることもできる。その場合には、それら分離膜の種類に応じた手段でシェルに対し気密的な接合がなされる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ポートがシェルに形成された円筒部に略気密的に挿入され、かつ、この円筒部の外部側の周縁に対し溶接手段により接合されているので、ポートの溶接時に発生する火花がシェルの内部に飛散せず、シェルの内部が火花の滓等で汚染されることがない。その結果、シェル内部の汚染の管理が容易となり、生産性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係るアキュムレータの縦断面図である。
【図2】 本発明の第2実施形態に係るアキュムレータの縦断面図である。
【図3】 従来のアキュムレータの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
10…シェル
11…油室
12…ガス室
20…ボトムシェル(シェル分割体)
30…キャップシェル(シェル分割体)
32…円筒部
32a…円筒部の外部側の周縁
50…ポート
51…油通路
70…ベローズアッセンブリ(分離膜)
71…ベローズ(伸縮部材)
72…ボトムシール(固定部)
73…ベローズキャップ(可動部)
75…ベローズガイド
Claims (4)
- 筒状のシェルと、
該シェルの内部を油室とガス室とに区画する分離膜と、
前記シェルの外部と前記油室とを連通する油通路を有するポートとを備え、
前記油室内に流入する油の圧力変動を、前記分離膜の伸縮に伴う前記ガス室内のガスの膨縮作用によって緩衝するアキュムレータにおいて、
前記ポートは、前記シェルに形成された円筒部に略気密的に挿入され、かつ、この円筒部の外部側の周縁に対し溶接手段により接合され、
前記シェルは、複数のシェル分割体が接合されてなり、
前記分離膜には、前記シェルの内面に摺動して前記分離膜の伸縮を軸方向にガイドするガイドが設けられ、
前記シェル分割体の接合部が前記分離膜の可動領域外に存し、かつ、前記ガイドが単一のシェル分割体の内面を摺動するようになされていることを特徴とするアキュムレータ。 - 前記円筒部は、前記シェルの内部側に突設されていることを特徴とする請求項1に記載のアキュムレータ。
- 前記円筒部は、前記シェルをバーリング加工することにより形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のアキュムレータ。
- 前記分離膜は、固定部と、該固定部に伸縮部材を介して取り付けられた可動部とを備え、固定部が、前記ポートと一体に成形されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアキュムレータ。
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