JP4975764B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は油圧系用のアキュムレータとこのようなアキュムレータを備えた油圧系での脱気の方法に関する。さらに本発明は、油圧系とこの油圧系を内蔵した全輪駆動系統に関連する。

油圧系統は高圧のオイルをアクチュエータと制御弁に供給するためのポンプを通常備えている。アキュムレータを油圧系の高圧側に接続することで、油圧系内部における圧力変動を取り除くために役立てることができる。もっとも高圧側の圧力は制限されるべきであることから、設定圧力で開く過圧弁を提供することによって圧力の制限を従来から行っている。アキュムレータの内部に通常存在する圧力と過圧弁の開く圧力の大きな自由度のために、過圧弁に予め設定される圧力レベルは、アキュムレータが充満たされるときの呼び圧力よりもはるかに高いレベルに設定されなければならない。このことは、充満状態のアキュムレータに対してポンプによる送液を行うときに、不必要に高い負荷がポンプとモーターに課される結果となるであろう。

上記の欠陥、不都合の一つ以上を、単独または複数の組み合わせから排除することが本発明の課題である。この課題は、本発明の一つの態様である油圧系用のアキュムレータであって、アキュムレータは高圧の油圧油を受け入れる圧力室を規定するライナー、ピストンおよびハウジングを備え、ピストンは、圧力室の内部で油圧油と相互作用可能に圧力室の端部位置に向けて変位され、ピストンは、蓄積された油圧油により所定範囲内で可動であるアキュムレータにより達成される。またアキュムレータは、そのライナーの側壁において少なくとも一つの出口ポートをさらに備えており、出口ポートは、ピストンが端部位置から所定距離分移動されると、所定範囲においてピストンにより覆われる。一つの実施形態によれば、圧力室の周りのライナーがポリフェニレン硫化物などの重合材料で作られるであろう。他の実施形態では、低圧チャンバーと相互接続するためにアキュムレータの低圧側に設けられる通路が設けられる。さらに他の実施形態によれば、低圧チャンバーをリザーバータンクと相互接続する通路が設けられる。また別の実施形態によれば、ピストンを圧力室内の先端位置に向けて変位させるスプリングを、アキュムレータの低圧側に備える。他の実施形態では、アキュムレータはアキュムレータの低圧側に接続される制御構成要素であるドレインを、さらに備える。他の実施形態では、リザーバータンクに通じる流路とアキュムレータの内部との間で、アキュムレータの低圧側において余剰流体流路を備える。他の実施形態では、少なくとも一つの出口ポートがピストンのピストンリングの幅寸法よりも小さい直径を有する。

本発明の第2の態様によれば、油圧ポンプ、制御構成要素および油圧アクチュエータを備えた油圧系であって、上記の構成のアキュムレータを備えている。

本発明の第3の態様によれば、全輪駆動機構カップリングは上記の構成の油圧系を備える。

本発明の第4の態様によれば、上記の構成のアキュムレータを備えた油圧系の脱気方法であって、油圧系に関連する一つ以上の油圧式制御弁を閉じる工程と、油圧ポンプを所定時間駆動して、アキュムレータの全ての空気を脱気する工程とを備える。

以下において、本発明のいくつかの実施形態について図面を参照して述べる。これらの各実施形態は、当業者において最も良いモードを明らかにすべく図解したものである。しかしながら、このような実施形態に本発明は制限されない。この上、本発明の他の特徴点の組合せは本発明の範囲の内で可能である。

図1の断面図において、ハウジング200に取り付けられた本発明のアキュムレータ100が図示されている。図示の実施形態によれば、アキュムレータ100は、ライナー110、スペーサー120および蓋130の3つの本体部品を備え、これらの部品は、実質的に筒状であり円形断面を有している。ライナー110はピストン140と協働して、ライナー110の中で往復運動するように設けられる。

図2から分かるように、ライナー110の側壁112において一つまたは複数の出口ポート111が形成される。一般にポート111はライナー110の先頭部位から同じ距離の位置に形成される。さらに、ライナー110には、ライナーの末尾部分に位置する一つまたは複数の入口流路113(図1においてその一つが図示される)を有するであろう。これらの流路113はライナー110の内側から外側の表面まで延設される。バリが出口ポート111において形成される危険を減少させるために、PPS(ポリ・フェニレン硫化物)などの重合材料から高精度の成型金型を用いてライナー110を所望のクリアランスを有するように成形できる。

一つの実施形態によれば、スペーサー120の側壁において、アキュムレータの外部から内部、内部から外部に連通する開口通路となる一つまたは複数の孔121を提供することができる。

使用中においてスペーサー120の末尾部分は、その外部で周囲の溝に位置したOリング123、124によってシールされた流路122を形成する。これらのOリングはハウジング200に対して流路122をシールする。ハウジング200の周囲の凹部201は、アキュムレータ100の内部の孔121に連通する通路を流路122に提供する。凹部201は一般にハウジング200上部に位置しており、アキュムレータ100が使用位置に据付けられたときに余剰流体流路を凹部201が形成する。流路122は第1リザーバータンク20(図3)と連通した吐出管202と連通させることができる。

一つの実施形態によればPTFE（テフロン（登録商標））などの適当な素材から形成されたピストンリング141がピストン140に提供され、ピストンリングがピストン140の周辺溝に収容されることになる。ピストンリング141の半径方向の溝の中に位置するOリング142は、ピストンリング141を安定させることができる。ピストン140は、一つの実施形態ではピストン140は周囲の側壁143を有し、先頭から末尾に向かって延設される中心の空洞を形成するであろう。図示された実施形態では、側壁143はピストン140のさらに下側(右側)において中央の圧縮コイルばね151を案内するために使用される中央の突起144を備えることができ、外側の圧縮コイルばね153を案内するためにその末尾の外側の周囲においてスカート145を備えることができる。中央の空洞は、一つまたは複数の圧縮コイルばね151、152、153を収容することができる。当業者は、これらの3個の圧縮コイルばねに代えて、ピストンを先端の位置に向かって変位可能にするためのあらゆる弾性手段に置換することができる。

ピストン140を有するライナー110とスペーサー120はハウジング200の中に配置されることで、ハウジングは油圧系のための流路と空洞を形成する。ライナー110、ピストン140およびハウジング200は、高圧の流体を収容することができる圧力室を構成する。チャンバー114は、ライナー120とハウジング200の間で、ライナー110の半径方向の外側に形成される。スプリング151、152、153はライナー110とスペーサー120の内部に配置されることで、蓋130がスペーサーに当接するまで蓋130はスプリングの力により押される。図2に図示するように、次に蓋130が蓋の上のフランジ132に係合する付随的なリテーナピン131などの保持手段によって固定される。スプリング151、152、153は、図1に図示したハウジング200によって定義される先端の位置に向かってピストン140を変位させる。また蓋にはスプリングを受け入れるための中央の突起133も形成するであろう。3本のスプリングが図示されているが他のスプリング構成が可能でありガススプリングも可能であることは当業者にとって明白であろう。

一つの実施形態では一つ以上の吸気口111は、ピストンリング141の幅寸法よりも小さい直径または縦方向のポートのサイズを有するであろう。このような構成によりピストンリング141が吸気口111を超えて押し下げられるときに、吸気口111によるピストンリング141の損傷を抑えられることになろう。

一つの実施形態によればアキュムレータ100を収容するハウジング200には、油圧ポンプ10と接続される流路203で形成され、この流路は図3に図示されるようにアキュムレータの片端と一方の端に連通している。受入孔204が制御弁40のために提供され、アクチュエータ50の使用が開始するように設定されると、制御弁は油圧ポンプ10に接続されており、さらにその一端がアキュムレータ100にその他端が油圧アクチュエータ50に接続される。受入孔204はドレイン205に接続されており油圧油が制御弁から排出される。また、ドレイン205は、スペーサーの孔121を介してアキュムレータ100の内部に対して流体的に連通している。

制御弁により油圧アクチュエータ50が不動状態に設定されると、制御弁40は流体的に連通したドレイン205を介してアキュムレータ100の内部の流体を排出する。アキュムレータの内部の流体量は増加する結果、アキュムレータはやがて流体で満たされる。すべての追加流体は余剰流体流路を流路122に形成して凹部201を通して排出されるだろう。流路122は吐出管202を通して指定のリザーバータンク20に連通しており、ポンプは流体を再使用できる。このようにしてアキュムレータは静止状態と動作状態の双方の運転状態において、実質的に同じ量の油圧油により常時満たされるだろう。アキュムレータ100が追加的リザーバータンクとして役立つことから、リザーバータンク20における液面レベルの変化を最小にすることができる。例えば油圧系の有する弾性のために多少の変動は不可避であろう。

図3において油圧系が図示されており、本発明のアキュムレータ100が固定されている。このタイプのシステムでは通常同じ油圧油がアクチュエータ、クラッチおよび差動ブレーキの潤滑と冷却用の液体として使用される。これにより通常の動作の間において、特に内部部品は磨耗にさらされることを意味し、油圧油は汚染されることとなり、クラッチと差動ブレーキにおいて汚染や残骸などで汚濁した油圧油はふるいとフィルタで取り除かれることを意味する。もっとも、多量の残骸は閉そくの危険を招くことからこの事態は回避すべきである。この閉塞回避は清潔な流体領域から汚濁領域までの循環を最小にする方法として、アキュムレータ100のスプリング側(または低圧側)を利用することによって行われる。

図示された実施形態によれば油圧系は、第1リザーバー20から油圧油を得るために電気的に駆動される油圧ポンプ10を備える。流体はポンプで送られる前にふるい30を通過しその後、フィルタ31を通過し次に油圧式の制御弁40に供給される。またアキュムレータ100はポンプ10と油圧式制御弁40の入口の側面に接続される。制御弁は、例えば全輪駆動機構カップリングを噛み合わせるクラッチ60を駆動するためのシリンダ50に接続される。制御弁40と流体シリンダは管aを介して流体をアキュムレータ100のスプリング側に排出する。アキュムレータには迂回通路b(図1と図2における、111、114および113)が接続されており、この迂回通路bはアキュムレータの高圧力側から低圧側まで流体を導入する。この通路bは油圧系の高圧側の圧力を制限する。アキュムレータ100のスプリング側が充満状態であると、余剰流体は図1の余剰流体流路201を介して通路cを通りリザーバータンク20に排出される。ECUなどの電子制御装置70はポンプ10と油圧式制御弁40の操作を制御する。第1リザーバータンクとクラッチ60と流体的に連通した追加リザーバータンク21が配置される。上記の油圧系のアクチュエータ、差動ブレーキなどは油圧系を汚染する別の装置に取り替えることができる。

油圧系が作動しているときに油圧ポンプ10は加圧流体を流路203に供給する。この流路は流体を制御弁40に送りアキュムレータ100の先頭部分に送る。所定の流体圧力に達すると、流体圧力によってピストン140に作用する力はスプリング151、152、153による力に打ち勝ち、ピストン140は末尾(図1の右側)に向かって押される。ピストンの工程は、流体圧力(そして流体圧力が反対するスプリング力)に従って決定され、ピストンがその末尾の端部位置に達するときに最高圧となる。ここでピストンリング141がライナー110の出口ポート111を超えた位置まで動かされると、流体は出口ポート111を介してアキュムレータ100のライナー110の外側のチャンバー114まで送られる。一つの実施形態によれば流体はこの位置から入口のスロット113を介してアキュムレータの低圧側に送られるであろう。圧力はピストン140の上で減少され、スプリング151、152、153は、ピストンリング141が再び出口ポート111をふさぐようにピストンを押すこととなる。入口のスロット113はチャンバー114からリザーバータンク20まで導くドレイン(不図示)、または出口ポート111と同様のポートに置き換えることができる。

図1において、ハウジング200は、関連する油圧系のための流路と孔が設けられ、また、ハウジングは制御弁40を収容する大きいブロック部品として図示されている。ハウジングはこの代わりに個別部品から構成でき、各部品は、圧力室PCの上部をシールし、ライナー110の外側の低い圧力室113のシールをするための機能を主に有する。よってハウジングを、薄い金属プレートから製造して、アキュムレータ100を主に収容するように構成することができる。ハウジングは一つ、または二つ以上の部分を備えることができる。

本発明は特定の実施形態について記述されるが、ちょうど使用圧で油圧油を送り出すことができるあらゆるアキュムレータであってもよく、アキュムレータがポンプを動かすことで断続的または連続的に充満される構成であってもよい。ピストンが移動してアキュムレータのライナーの少なくとも一つのポートを塞ぐ状態から解除されて、アキュムレータの低圧側またはリザーバータンクに流体を提供するように、アキュムレータには所定圧力でアキュムレータの圧力室に開口する少なくとも一つの孔または流路が提供されるべきである。汚濁した流体をシステムから分離し清潔な流体を提供するように、アキュムレータの低圧側またはリザーバータンクに流体を提供することもできる。

また、他の方法で本発明の目的を達成することができる。一つの代替の実施形態では、ピストンはアキュムレータの縦軸に関して回転可能に配置される。圧力室の体積が最小限になる端部の位置に向かってピストンを押し込むためのトーションばねによってピストンを変位させることができる。ピストンは油圧油によって一つ以上の出口ポートが覆われない位置まで回転されて、圧力室の圧力を制限する。

一つの実施形態では、ライナー110はライナー110の側壁112に少なくとも一つの出口ポート111を備え、出口ポート111を超えてピストン140が押し下げられたときに、出口ポート111は圧力室PCから低圧チャンバー114まで流れるのを許容することで 圧力室PCの圧力を制限する。

本発明の一つの実施形態では、油圧系の脱気のためにアキュムレータ100を使用する方法が提供される。この方法は、油圧油をアキュムレータ100に対して油圧力を供給するポンプ10を制御し、アキュムレータ100のピストン140がライナー110の一つ以上の出口ポート111の覆い状態を解除するようにすることで達成される。このようにして、実質的にアキュムレータ100における圧力室PCの中のすべての空気が幾分かの油圧油によって追い出される。すべての空気が圧力室PCから強制的に押し出されることが確実になるので、所定時間、高いレベルの圧力を保つことができる。続いて、関連する油圧系の需要に合致する別の方法でポンプ10を駆動することができる。

上記の油圧油は関連する油圧系の動作特性によって決定される作動油であって、鉱油、水、グリコールエーテル、菜種ベースの作動油などの適当なあらゆる流体が使用できる。 本発明のアキュムレータは高速応答性などの従来技術のアキュムレータに対する利点を有する、なぜならばアキュムレータは電気回路におけるコンデンサとして機能でき、ポンプが間欠駆動されることでアキュムレータに障害が出たとしても、最大圧をほとんど無制限に送出することができ、またポンプの断続的な駆動および減少された最高圧を用いる場合には、ポンプサイズを減少させ得る。最後の効果はアキュムレータに固有の圧力減少作用から得られる、これは過圧弁が開くまで、アキュムレータは満たされたアキュムレータに対してポンプからの送液を防ぐことができる。

本発明は全輪駆動系統と関連して述べたが、当業者は同じ利点を得るために別の流体の環境において本発明のアキュムレータを取り入れることは明白だろう。

また、図面の右側、左側を参照して記載したが、これは理解を助けるためのものと解釈されるべきである。先頭はアキュムレータの蓋側を意味し、末尾はピストン側を意味する。さらにまた、それぞれ特定の部分の相対位置、方向について先頭か末尾に向かって決定されることを意味する。

本発明のアキュムレータについて以下の添付の図面を適宜参照することでより明瞭に理解されるであろう。
本発明に従うアキュムレータの断面図である。 図1に従うアキュムレータの一部分の平面図である。 本発明に従うアキュムレータを含む油圧系の模式図である。

Claims (9)

1. 油圧系用のアキュムレータ(100)であって、
   前記アキュムレータ(100)は、ハウジング(200)と、該ハウジング内に移動不能に配置されたライナー(110)と、該ライナー内に往復運動可能に配置されたピストン(140)とを備え、高圧の油圧油を受け入れる圧力室(PC)が前記ライナー(110)、ピストン(140)およびハウジング(200)により形成されており、
   前記ピストン(140)は、前記圧力室(PC)の内部で油圧油と相互作用可能に前記圧力室(PC)の端部位置に向けて変位され、前記ピストン(140)は、蓄積された油圧油により所定範囲内で可動であり、
   前記ライナー(110)の側壁(112)は、少なくとも一つの出口ポート(111)を備え、前記出口ポート(111)は、前記所定範囲において前記ピストン(140)により覆われ、前記ピストン(140)が前記端部位置から所定距離分移動されると、前記圧力室(PC)と、前記アキュムレータ内の前記ピストン(140)の背部に配置されたところの、アキュムレータの低圧側とが前記出口ポート(111)を介して連通するように、前記ピストン(140)により覆われなくなり、
   前記アキュムレータの低圧側は、追加的リザーバータンクとして働くように、前記少なくとも一つの出口ポート(111)から排出される油圧油を受け入れた後、前記油圧油を前記アキュムレータの低圧側と連通する余剰流体通路(201)を介してリザーバータンク(20)に排出することを特徴とするアキュムレータ(100)。
2. 前記圧力室(PC)の周りの前記ライナー(110)がポリフェニレン硫化物などの重合材料で作られる請求項１に記載のアキュムレータ(100)。
3. 低圧チャンバー(114)と前記アキュムレータ(100)の低圧側とを接続するために通路(113)が設けられる請求項１に記載のアキュムレータ(100)。
4. 前記余剰流体通路(201)をリザーバータンク(20)と相互接続する通路(202)が設けられる請求項１に記載のアキュムレータ(100)。
5. 前記ピストン(140)を圧力室(PC)内の先端位置に向けて変位させるスプリング(151、152、153)を、前記アキュムレータ(100)の低圧側に備えた請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアキュムレータ(100)。
6. 前記アキュムレータ(100)の低圧側に接続される制御構成要素(40)のドレイン(205)を、さらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアキュムレータ(100)。
7. 前記少なくとも一つの出口ポート(111)が前記ピストン(140)のピストンリング(141)の幅寸法よりも小さい直径を有する請求項１に記載のアキュムレータ(100)。
8. 油圧ポンプ(10)、制御構成要素(40)および油圧アクチュエータ(50)を備えた油圧系であって、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアキュムレータ(100)を備えた油圧系。
9. 請求項８に記載の油圧系を備える全輪駆動機構カップリング。

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