JP4480232B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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