JP4735811B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、蓄圧装置または脈圧減衰装置等として用いられるアキュムレータに関するものである。本発明のアキュムレータは例えば、自動車等車両における油圧配管などに用いられる。

第一従来技術・・・
図９に示す従来一般の金属ベローズ型のアキュムレータ１は、その構成部品として、圧力変動に応じてシェル２内で伸縮作動するベローズ３の外径部に装着されてベローズ３の径方向振れを抑制する制振リング４を有しており、この制振リング４は、図１０ないし図１２に示すように、当該制振リング４をベローズ３に固定するための環状の固定部５と、この固定部５の外径側に一体成形され、ベローズ３およびシェル２間の径方向間隙ｃ_１に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部６とを有している。図１１では、ガイド部６は円周上三箇所に設けられている。

固定部５は、ベローズ３の谷部３ａに嵌め込まれることによりベローズ３の外径部に固定されるよう環状を呈する平板状に形成されている。一方、ガイド部６は、固定部５の外径縁部から径方向外方へ向けて延長形成された平板状の平面部７と、この平面部７の径方向先端部から軸方向一方へ向けて立ち上がり形成された軸方向立ち上がり部８とを一体に有し、断面略Ｌ字形に形成されている。

また、この制振リング４は全体として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等所定の低摩擦材料により環状に成形されたうえで、当該制振リング４を容易にベローズ３の外径部に装着できるよう円周上一箇所にて切断された形状の切断部９を有している。

しかしながら、上記従来技術には、以下のような不都合がある。

すなわち、平板環状を呈する制振リング４の固定部５は、図１０に示したようにベローズキャップ１０とこのベローズキャップ１０のすぐ隣に位置するベローズ山部３ｂとの間の一谷目のベローズ谷部３ａに嵌め込まれることによってベローズ３の外径部に装着されるが、上記従来技術では、この固定部５の外径寸法φＤ_２がベローズ山部３ｂの外径寸法φＤ_１よりも大きく形成されている（φＤ_２＞φＤ_１）。したがって、この制振リング４およびシェル２間にあまり大きな径方向間隙ｃ_２を確保できないことから（ｃ_２＜ｃ_１）、ベローズ３の伸縮作動時に制振リング４の周りを流れる流体（油等）の流通抵抗が大きく、よってこの抵抗によりベローズ３の円滑な伸縮作動が妨げられることがある。

また、制振リング４の円周上一箇所に設けられる切断部９は、図１３に示すように制振リング４の中心軸線に対して斜めに切断されたいわゆるバイアスカットとされている。したがって、この切断部９により形成される流体流路の流路長さＬ_１が長く、よって流路を流れる流体の流通抵抗が大きいことから、この切断部９は上記制振リング４の周りを流れる流体の流通抵抗を低減する一助として余り作用しない。

第二従来技術・・・
上記不都合を解消するため、従来、図１４に示すように、制振リング４における固定部５の外径寸法φＤ_２をベローズ山部３ｂの外径寸法φＤ_１よりも小さく形成して（φＤ_２＜φＤ_１）、固定部５をベローズ谷部３ａ内に完全に収めるようにした制振リング４が提案されており、この従来技術によれば、制振リング４およびシェル２間に比較的大きな径方向間隙ｃ_２が確保されることから（ｃ_２＞ｃ_１）、この分、流体抵抗を低減させることができる（下記特許文献１参照）。

しかしながら、この従来技術では併せて、図１５に示すように、ガイド部６の周方向長さａの、ガイド部６間の隙間部１１の周方向長さｂに対する円周長割合が
１．５ａ≦ｂ≦２．５ａ（１．５≦（ｂ／ａ）≦２．５）
となるよう小さく形成されていることから、これに伴って以下の不都合がある。

すなわち、上記円周長割合が小さいことは、ガイド部６間の隙間部１１による流体流路が狭いことを意味し、狭い流路は上記したように流体が流れにくい。したがって、伸張状態にあるベローズ３が縮退作動するとき（ベローズ３およびシェル２間の径方向間隙ｃ_１の容積が狭められるとき）であって特に伸縮作動が高周波で行なわれるときには、間隙ｃ_１に存在する流体が円滑に間隙ｃ_１から流出せず、間隙ｃ_１内に圧力上昇が生じ、この圧力上昇による高圧が制振リング４を介してベローズ３に作用することから、図１６（Ａ）から同図（Ｂ）へと示すように、ベローズ３が、制振リング４を装着した一谷目の谷部３ａにおいて軸方向に拡開するよう変形してしまい（図１６（Ａ）に示すように初期状態においてｄ_１であったベローズ谷部３ａの軸方向長さが、同図（Ｂ）に示すようにｄ_２へと拡大してしまう（ｄ_１＜ｄ_２））、これによりベローズ３の耐久性が損なわれる虞がある。

第２５３９９０５号特許公報

本発明は以上の点に鑑みて、ベローズが高周波で作動するときであっても、ベローズおよびシェル間の径方向間隙に流体が閉じ込められることがなく流体を円滑に流出させることができ、もって間隙に高圧が生じてベローズ谷部に拡開現象が発生するのを未然に防止することができるアキュムレータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるアキュムレータは、圧力変動に応じてシェル内で伸縮作動するベローズの外径部に装着されて前記ベローズの径方向振れを抑制する制振リングを有し、前記制振リングは、この制振リングを前記ベローズに固定するための環状の固定部と、前記固定部の外径側に一体成形され、前記ベローズおよびシェル間の径方向間隙に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部とを有するアキュムレータにおいて、前記固定部は、その外径寸法を前記ベローズの山部の外径寸法よりも小さく形成されて前記ベローズの谷部に嵌め込まれるとともに、前記ガイド部は、その周方向長さをａ、ガイド部間の隙間部の周方向長さをｂとして、
３ａ≦ｂ≦１５ａ（３≦（ｂ／ａ）≦１５）
一層好ましくは、
５ａ≦ｂ≦１３ａ（５≦（ｂ／ａ）≦１３）
の関係を充足するように形成され、前記ガイド部は、その平面上に、軸方向に貫通する流路穴を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２によるアキュムレータは、圧力変動に応じてシェル内で伸縮作動するベローズの外径部に装着されて前記ベローズの径方向振れを抑制する制振リングを有し、前記制振リングは、この制振リングを前記ベローズに固定するための環状の固定部と、前記固定部の外径側に一体成形され、前記ベローズおよびシェル間の径方向間隙に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部とを有するアキュムレータにおいて、前記固定部は、その外径寸法を前記ベローズの山部の外径寸法よりも小さく形成されて前記ベローズの谷部に嵌め込まれるとともに、前記ガイド部は、その周方向長さをａ、ガイド部間の隙間部の周方向長さをｂとして、
３ａ≦ｂ≦１５ａ（３≦（ｂ／ａ）≦１５）
一層好ましくは、
５ａ≦ｂ≦１３ａ（５≦（ｂ／ａ）≦１３）
の関係を充足するように形成され、前記ガイド部は、前記シェルの内面に対向する対向面に、軸方向に延びる流路溝を有することを特徴とするものである。

本願発明者らによる新たな知見によれば、ベローズの円滑な高周波作動を確保するには、上記ガイド部の周方向長さａの、ガイド部間の隙間部の周方向長さｂに対する円周長割合が密接に関係する。

すなわち、上記ベローズ谷部の拡開現象は、下記するベローズ変形率をもって表わすことができるが、このベローズ変形率に対して上記円周長割合は以下のように関係する。

図１６に示したように、ベローズ変形率Ｈは、制振リング４を装着する一谷目の谷部３ａの軸方向長さに関して、その初期寸法をｄ_１、上記拡開後の寸法をｄ_２として、
Ｈ＝（ｄ_２−ｄ_１）／ｄ_１×１００
をもって表わされるもので、図１７のグラフ図に示す比較試験結果によると、円周長割合を「ｂ＝１．５ａ（ｂ／ａ＝１．５）」とした比較例１に係る制振リング４（黒丸プロット）においては、ベローズ３の作動周波数が１Ｈｚの場合はベローズ変形率Ｈは２０％以下であるが、作動周波数が４Ｈｚ、５Ｈｚ、７Ｈｚ、９Ｈｚと高くなるに連れてベローズ変形率Ｈは４０％、８０％、３５０％、４５０％と急激に高まってゆく。また、「ｂ＝２．５ａ（ｂ／ａ＝２．５）」とした比較例２に係る制振リング４（白丸プロット）においても、ベローズ３の作動周波数が１Ｈｚの場合はベローズ変形率Ｈは２０％以下であるが、作動周波数が４Ｈｚ、５Ｈｚ、７Ｈｚ、９Ｈｚと高くなるに連れてベローズ変形率Ｈは４０％、６０％、２５０％、３５０％と急激に高まってゆく。

これに対して、「ｂ＝３ａ（ｂ／ａ＝３）」とした本発明第一例に係る制振リング４、および「ｂ＝１５ａ（ｂ／ａ＝１５）」とした本発明第二例に係る制振リング４においては何れも、作動周波数８Ｈｚまでは全て、ベローズ変形率Ｈを２０％以下に抑えることが可能とされる（ｂ／ａが「３」を下回るとベローズ変形率Ｈが２０％を上回り、ｂ／ａが「１５」を上回るとベローズの径方向振れを抑制する軸受機能が低下することから、本発明では、ｂ／ａの下限値を「３」とし、上限値を「１５」とした）。したがって、本発明請求項１によれば、ベローズが高周波作動するときであってもベローズ変形率を低く抑えることができ、すなわちベローズの谷部に拡開現象が発生するのを有効に抑えることができる。

また、本発明請求項１のように、ガイド部の平面上に、軸方向に貫通する流路穴を設けたり、本発明請求項２のように、ガイド部のシェル対向面に、軸方向に延びる流路溝を設けたりすると、これらの流路穴や流路溝による新たな流路が追加されるために、流体の流量を増大させることが可能となる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１によるアキュムレータにおいては、上記構成により制振リングにおけるガイド部間の隙間部に十分な大きさの流体流路が確保されることから、ベローズが縮退動作するときに、ベローズおよびシェル間の間隙に存在する流体を速やかに流出させ、該間隙に高圧が発生するのを抑えることができる。したがって、この高圧が制振リングを介してベローズに作用して拡開現象を発生させるのを未然に防止することができ、ベローズの耐久性を高めることができる。

また、本発明の請求項１によるアキュムレータにおいては、上記構成により流路穴による新たな流路が追加されることから、流体の流量を増大させることができる。したがって、ベローズおよびシェル間の間隙に存在する流体を一層速やかに流出させることができる。

更にまた、本発明の請求項２によるアキュムレータにおいては、上記構成により流路溝による新たな流路が追加されることから、流体の流量を増大させることができる。したがって、ベローズおよびシェル間の間隙に存在する流体を一層速やかに流出させることができる。

本発明には、以下の実施形態が含まれる。

第一実施形態・・・
（１）固定部外径寸法（固定部外寸法）φＤ_２がベローズ外径寸法φＤ_１よりも小さくなるように設定する。但し、制振リングの平面形状によっては必ずしも固定部外寸法が径寸法である必要はない。
（２）制振リング分割部をバイアスカットからストレートカットに変更し、ベローズ伸縮時の流通面積を大きくする。
（３）制振リング内部に貫通穴を設け、流通面積を大きくする。
（４）ガイド部に溝を設け、流通抵抗を小さくする。
（５）ガイド部にテーパまたはアール加工を施し、流通抵抗を小さくする。ガイド部に貫通穴を設ける場合には、貫通穴輪郭部（周縁部）にもテーパまたはアール加工を施す。
（６）上記構成によれば、流体の流通面積が大きくなるため、ベローズ伸縮時に制振リングの周りを流れる流体の流通抵抗が小さくなり、ベローズ伸縮時にベローズにかかる負担が軽減され、また伸縮がスムーズになる。

第二実施形態・・・
（１）ベローズ外径φＤ_１と制振リング固定部外径φＤ_２の関係が、ガイド部では、φＤ_２＞φＤ_１（ガイド部はベローズ外径よりも外側になる）、その他の部分では、φＤ_１＞φＤ_２となる。
（２）バイアスカットをストレートカットとする。
（３）制振リング内部に貫通穴を設ける。
（４）ガイド部に溝を設ける。
（５）ガイド部にテーパまたはアール加工を施す。
（６）上記構成によれば、流体の流通抵抗を小さくすることができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係るアキュムレータ１の要部断面を示している。また、図２ないし図４はそれぞれ、当該実施例に係るアキュムレータ１に用いられる制振リング４の単品状態を示している。

当該実施例に係るアキュムレータ１は、以下の構成を有する点に特徴を有している。

すなわち、当該アキュムレータ１は、その構成部品の一つとして、圧力変動に応じてシェル２内で伸縮作動するベローズ３の外径部に装着されてベローズ３の径方向振れを抑制する制振リング４を有しており、制振リング４は、この制振リング４をベローズ３に固定するための環状の固定部５と、この固定部５の外径側に一体成形され、ベローズ３およびシェル２間の径方向間隙ｃ_１に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部６とを有している。図２では、ガイド部６は円周上六箇所に設けられている。

この制振リング４において、固定部５は、ベローズ３の谷部３ａに嵌め込まれることによってベローズ３の外径部に固定されるよう環状を呈する平板状に形成されている。一方、ガイド部６は、固定部５の外径縁部から径方向外方へ向けて延長形成された平板状の平面部７と、この平面部７の径方向先端部から軸方向一方へ向けて立ち上がり形成された軸方向立ち上がり部８とを一体に有して、断面略Ｌ字形に形成されている。

また、制振リング４は全体として、ＰＴＦＥ等所定の低摩擦材料により環状に成形されたうえで、当該制振リング４を容易にベローズ３の外径部に装着できるよう円周上一箇所にて切断された形状の切断部９を有している。

そして、平板環状に形成された制振リング４の固定部５は、その外径寸法φＤ_２がベローズ山部３ｂの外径寸法φＤ_１よりも小さく形成されて（φＤ_２＞φＤ_１）、その全部がベローズ谷部３ａに嵌め込まれるよう構成されており、これにより制振リング４およびシェル２間に比較的大きな径方向間隙ｃ_２が確保されている（ｃ_２＞ｃ_１）

また、制振リング４のガイド部６はそれぞれ、その周方向長さａの、ガイド部６間の隙間部１１の周方向長さｂに対する円周長割合が
３ａ≦ｂ≦１５ａ（３≦（ｂ／ａ）≦１５）
の関係を充足するように構成されており、具体的には、ガイド部６における軸方向立ち上がり部８の周方向長さａの、同じく立ち上がり部８間の隙間部１１の周方向長さｂに対する円周長割合（ｂ／ａ）が約「５」となるように設定されている。

したがって、この構成によれば、制振リング４におけるガイド部６間の隙間部１１に十分な大きさの流体流路が確保されることから、ベローズ３が縮退動作するときに、ベローズ３およびシェル２間の間隙ｃ_１に存在する流体を速やかに流出させ、該間隙ｃ_１に高圧が発生するのを抑えることができる。したがって、この高圧が制振リング４を介してベローズ３に作用して拡開現象を発生させるのを未然に防止することができ、ベローズ３の耐久性を向上させることができる。

また、制振リング４は、ＰＴＦＥ等所定の低摩擦材料によって全体として環状に成形されたうえで、容易にベローズ３に装着されるよう円周上一箇所にて切断された形状の切断部９を有しているが、この切断部９が、図４に示すように軸方向にストレートカットされたストレート形状とされている。

したがって、この構成によれば、従来のバイアスカットと比較して切断部９における流路長さＬ_２が短く設定されることから（Ｌ_２＜Ｌ_１）、流路長さＬ_２が短縮される分、流体の流通抵抗を低減させることができる。したがって、ベローズ３およびシェル２間の間隙ｃ_１に存在する流体を一層速やかに流出させることができる。

尚、上記第一実施例では、図２に示したように、制振リング４の円周上にガイド部６が六箇所形成されているのに関連して、制振リング４全体の外径形状は平面六角形をなすよう構成されており、一方、内径形状は平面円形であるので、制振リング４の径方向幅寸法には円周上交互に広狭が設定されている。そして、径方向幅寸法が広いところは、ここに立ち上がり部８が形成されていることも相俟って強度が高いので、ここに切断部９が設定されている。したがって、円周上一箇所のガイド部４は切断部９により円周方向に分割されている。

第二実施例・・・
但し、ガイド部６を円周上六箇所設けるのは単なる例示であって、その制振機能からすれば、円周上三箇所以上設ければ良く（二箇所では円周上不安定となる）、図５および図６はその例を示している。

すなわち、この図５および図６に示す第二実施例では、ガイド部６が円周上三箇所に設けられており、また、ガイド部６の周方向長さａの、ガイド部６間の隙間部１１の周方向長さｂに対する円周長割合（ガイド部６における軸方向立ち上がり部８の周方向長さａの、同じく立ち上がり部８間の隙間部１１の周方向長さｂに対する円周長割合）（ｂ／ａ）が約「１３」に設定されており、上記第一実施例と同様の作用効果を奏する。

また、上記実施例には、以下の構成を追加しても良い。

第三実施例・・・
図７に示すように、ガイド部６の平面上に、軸方向に貫通する流路穴１２を設け、これにより流路面積を一層拡大する。流路穴１２は、ガイド部６における平面部７に設けられ、またその一部は固定部５に及んでいる。図では、流路穴１２の平面形状を明確化するために、この流路穴１２に斜線を付して示している。

第四実施例・・・
また、図８（Ａ）または（Ｂ）に示すように、ガイド部６におけるシェルの内面に対向する対向面に、軸方向に延びる流路溝１３を設け、これにより流路面積を一層拡大する。流路溝１３は、ガイド部６における軸方向立ち上がり部８の外径面に設けられており、また図示するように複数が並列して設けられている。上記したように軸方向立ち上がり部８は、平面部７の径方向先端部から軸方向一方へ向けて立ち上がり形成されているので、図８（Ａ）または（Ｂ）では矢印で示される方向が軸方向である。

そして、これらの実施例によれば、流路穴１２または流路溝１３により新たな流路が追加され、流体の流量を増大させることができることから、ベローズ３およびシェル２間の間隙ｃ_１に存在する流体を一層速やかに流出させることができる。

更にまた、図１の断面に示したように、制振リング４におけるガイド部６の各角部の断面形状に丸みＲを付けることも考えられ、これにより流体の流通抵抗を低減させることができる。丸みＲは具体的には、平面部７の下面外周縁部ならびに軸方向立ち上がり部８の上端外周縁部および内周縁部に設けられている。また断面曲線状の丸みＲは、これに代えて、断面直線状のテーパとしても良い。

本発明の第一実施例に係るアキュムレータの要部断面図 同アキュムレータに用いられる制振リングの平面図 同制振リングの斜視図 同制振リングにおける切断部の断面図であって図２におけるＡ−Ａ線拡大断面図 本発明の第二実施例に係るアキュムレータに用いられる制振リングの平面図 同制振リングの斜視図 本発明の第三実施例に係るアキュムレータに用いられる制振リングの平面図 （Ａ）および（Ｂ）ともそれぞれ、本発明の第四実施例に係るアキュムレータに用いられる制振リングの要部斜視図 アキュムレータの一般構造を示す断面図 従来例に係るアキュムレータの要部断面図であって図９におけるＢ部拡大図 同アキュムレータに用いられる制振リングの平面図 図１１におけるＣ部拡大図 同制振リングにおける切断部の断面図であって図１１におけるＤ−Ｄ線拡大断面図 他の従来例に係るアキュムレータの要部断面図 同アキュムレータに用いられる制振リングの一部平面図 （Ａ）および（Ｂ）ともそれぞれ、同アキュムレータにおける不具合発生状態を示す説明図 アキュムレータにおけるベローズの作動周波数とベローズ変形率との関係を示すグラフ図

符号の説明

１ アキュムレータ
２ シェル
３ ベローズ
３ａ ベローズ谷部
３ｂ ベローズ山部
４ 制振リング
５ 固定部
６ ガイド部
７ 平面部
８ 軸方向立ち上がり部
９ 切断部
１０ ベローズキャップ
１１ 隙間部
１２ 流路穴
１３ 流路溝

Claims (2)

1. 圧力変動に応じてシェル（２）内で伸縮作動するベローズ（３）の外径部に装着されて前記ベローズ（３）の径方向振れを抑制する制振リング（４）を有し、
   前記制振リング（４）は、この制振リング（４）を前記ベローズ（３）に固定するための環状の固定部（５）と、前記固定部（５）の外径側に一体成形され、前記ベローズ（３）およびシェル（２）間の径方向間隙（ｃ１）に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部（６）とを有するアキュムレータにおいて、
   前記固定部（５）は、その外径寸法（φＤ２）を前記ベローズ（３）の山部（３ｂ）の外径寸法（φＤ１）よりも小さく形成されて前記ベローズ（３）の谷部（３ａ）に嵌め込まれるとともに、
   前記ガイド部（６）は、その周方向長さをａ、ガイド部（６）間の隙間部（１１）の周方向長さをｂとして、
   ３ａ≦ｂ≦１５ａ
   の関係を充足するように形成され、
   前記ガイド部（６）は、その平面上に、軸方向に貫通する流路穴（１２）を有することを特徴とするアキュムレータ。
2. 圧力変動に応じてシェル（２）内で伸縮作動するベローズ（３）の外径部に装着されて前記ベローズ（３）の径方向振れを抑制する制振リング（４）を有し、
   前記制振リング（４）は、この制振リング（４）を前記ベローズ（３）に固定するための環状の固定部（５）と、前記固定部（５）の外径側に一体成形され、前記ベローズ（３）およびシェル（２）間の径方向間隙（ｃ１）に配置されて制振作動をなす円周上複数のガイド部（６）とを有するアキュムレータにおいて、
   前記固定部（５）は、その外径寸法（φＤ２）を前記ベローズ（３）の山部（３ｂ）の外径寸法（φＤ１）よりも小さく形成されて前記ベローズ（３）の谷部（３ａ）に嵌め込まれるとともに、
   前記ガイド部（６）は、その周方向長さをａ、ガイド部（６）間の隙間部（１１）の周方向長さをｂとして、
   ３ａ≦ｂ≦１５ａ
   の関係を充足するように形成され、
   前記ガイド部（６）は、前記シェル（２）の内面に対向する対向面に、軸方向に延びる流路溝（１３）を有することを特徴とするアキュムレータ。

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