JP5187655B2 - 脈動吸収装置 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば自動車におけるクラッチシステムの液圧回路の途中位置に設けられ、作動流体の脈動を抑える脈動吸収装置に関する。なかでもこの発明は、脈動を抑える媒体に可撓性の板状部材である脈動吸収板を用いた脈動吸収装置に関し、その脈動吸収板の液圧室側に配置したシール材の損傷を防止する上で有効な技術に関する。

自動車に設けられるクラッチシステムは、運転手のペダル操作によって液圧を発生するマスタシリンダと、このマスタシリンダで発生した液圧により作動し、クラッチ装置を断続させるスレーブシリンダとを備える。これらマスタシリンダとスレーブシリンダとを接続する流路の途中位置に、脈動吸収装置が設けられる。脈動吸収装置は、クラッチ装置で発生して配管を介して伝達される脈動を抑えるものであり、その脈動がペダルを振動させて運転手に与える不快感をなくすものである。こうした脈動吸収装置には、脈動を抑える媒体にゴムスプリング等の弾性部材を用いたもの（例えば、特許文献１を参照）と脈動吸収板として金属ダイヤフラムを用いたもの（例えば、特許文献２を参照）とがある。これらの媒体は、脈動を抑えるものであると同時に、作動流体の液圧を受けるものでもある。この点、金属ダイヤフラムはゴムスプリングに比べて液圧を受けたときの変形量が小さい。このことから、金属ダイヤフラム等の脈動吸収板を用いた脈動吸収装置は、ゴムスプリング等の弾性部材を用いたものに比べて、液圧損失が少ないという利点をもつ。
実開昭６２−８５７３２号公報 特開２００４−２７８６３９号公報

このような脈動吸収装置の金属ダイヤフラムは、例えば特許文献２が示すように、ハウジングの取付穴内に配置された一様厚さの平坦な板状部材であり、その取付穴の内奥側に圧力流体が流れる流路の一部となる液圧室を区画している。この金属ダイヤフラムは、液圧室側の一方の面の外周部がハウジングに形成した段部に当接するとともに、他方の面の外周部がリング状の支持部材により支持されている。この支持部材は、断面が円形状で、金属ダイヤフラムが振動するときの支点となるものである。こうした構造によって金属ダイヤフラムは、上記ハウジングの段部と支持部材とによって、その面と垂直な方向で挟持されている。金属ダイヤフラムの液圧室側には、作動流体の漏れを防ぐ円環状のシール材を配置している。このシール材は、上記ハウジングの段部よりも内径側に配され、軸方向に弾性圧縮変形した状態で取付穴内のシール面および金属ダイヤフラムに密着している。

こうした脈動吸収装置は、液圧室の昇圧によって金属ダイヤフラムが支持部材との接触部分を支点にして撓むとき、この金属ダイヤフラムとハウジングの段部との間に空隙を生じる。このとき、その段部の内側に位置するシール材は、液圧室の圧力を受けてこの空隙へ向けて押圧される。これによって、シール材の外周縁部がその空隙にくい込むことがある。その後、金属ダイヤフラムが元の平坦形状に復帰するとき、その空隙が無くなろうとすることで、シール材の外周縁部が金属ダイヤフラムとハウジングの段部との間にかみ込まれる状態（いわゆる、シール材の食われ）を生じる。このような現象が繰り返されることで、シール材の早期損傷を招いてしまう。

本発明は、金属ダイヤフラム等の脈動吸収板を用いた脈動吸収装置において、その脈動吸収板の液圧室側に配置したシール材の早期損傷を防止する上で有効な技術を提供すること目的とする。この発明のさらにその他の目的については、以下の説明から明らかになるであろう。

本発明の脈動吸収装置における特徴の一つは、ハウジングの取付穴内に配置される部材のうち、その内奥側から開口側へ向けて並ぶシール材、脈動吸収板および支持部材のそれぞれの配置構成にある。本発明では、それらシール材、脈動吸収板および支持部材は、ハウジングの取付穴内に形成された筒状内周壁にそれぞれ外周側から支持されている。この取付穴内に形成された筒状内周壁は、同一径で軸心方向に延びており、その内側に前記シール材、脈動吸収板および支持部材を支持しているものである。支持部材に対して取付穴の開口側には、この支持部材を開口側から保持するための保持部材が設けられている。この保持部材は、取付穴内に配置されたそれらシール材、脈動吸収板および支持部材がその取付穴から抜け出ることを防止する。

本発明の脈動吸収装置において、脈動吸収板は、液圧室側の一方の面の外周部がシール材により支持されるとともに、他方の面の外周部が支持部材により支持され、これによってシール材と支持部材とによりその面と垂直な方向で挟持される。この構成によれば、液圧室の昇圧により脈動吸収板が撓み変形するとき、その脈動吸収板とハウジングとの間に新たな空隙が生じない。したがって、撓み変形した脈動吸収板とハウジングとの間に生じた空隙にシール材がかみ込むような事態を避けることができ、そうしたかみ込みによるシール材の早期損傷を防ぐことができる。また、この脈動吸収板は支持部材との接触部分を支点にして撓み変形するので、この支持部材との間で脈動吸収板を挟持するように設けたシール材は、撓み変形する脈動吸収板の中でも最も変形量が少ない部分に接することになる。したがって、シール材の変形量を最小限に抑えることができ、このことからもシール材の早期損傷を防ぐことができる。

本発明における支持部材は、振動吸収板が振動するときの支点となるものであって、例えば断面円形のリング状部材を使用することができる。この場合、支持部材は一般的に市販の鋼製線材で構成することができる。また、振動吸収板を断面が円形をした線材の頂部で支えることができ、極めて狭い部分を支点とすることが可能となり、振動吸収板を反応性よく支持することができる。また、本発明において、取付穴内に配された保持部材と支持部材との間に、取付穴を閉鎖する蓋部材を介在させることができる。この場合、蓋部材が振動吸収板を外気から遮断できるので、振動吸収板を水や粉塵から隔離して錆等の腐食を防ぐことができる。

さらに、本発明の脈動吸収装置において、上記支持部材を取付穴の開口側から保持する保持部材は、拡縮径方向に弾性変形可能なＣ型止め輪を使用することができる。このＣ型止め輪は、取付穴内の開口付近に形成した周方向に延びる溝部に挿入されるものである。こうした構成の脈動吸収装置によれば、取付穴内に各構成部品を設置した後、保持部材を弾発力に抗して縮径方向に縮めた状態で取付穴の開口を通し、弾発力によって拡径する保持部材の外周部を取付穴の溝部に挿入することで、組立てが完了する。したがって、その組立ては比較的簡単である。また、一般的に市販されているＣ型止め輪を使用することができるので、コストの低廉化を図ることができる。

さらに、本発明の脈動吸収装置において、上記シール材は、前記取付穴内のシール面と脈動吸収板との間に弾性支持されるカップシールを使用することができる。このカップシールは、取付穴内のシール面に弾性的に接する第一のリップ部と、脈動吸収板に弾性的に接する第二のリップ部と、これら第一および第二のリップ部の後端部をつないで取付穴の筒状内周壁に接するベース部とを含む。シール材にカップシールを使用すれば、例えばシール材にＯ−リングのようなほとんど二部材間での挟圧力のみによって密封作用を得るものを使用した場合に比べ、各リップ部が自身の弾力および液圧室からの圧力によって密封作用を発生するため、脈動吸収板の撓み変形により追従することができる。

図１は、本発明の第１の実施例による脈動吸収装置１００であって、軸心方向に切断した断面構造を示している。脈動吸収装置１００の本体となるハウジング９０は、脈動吸収板としての金属ダイヤフラム１０等を設けるための取付穴９８を有し、この取付穴９８の内奥側に圧力流体が流れる流路の一部となる液圧室９４を形成している。また、このハウジング９０は、マスタシリンダ２００に連絡する第１の連絡口９２と、スレーブシリンダ３００に連絡する第２の連絡口９３とを備える。これら第１および第２の連絡口９２，９３の間を連絡するように、前記液圧室９４は設けられている。この液圧室９４内の作動流体中に発生した脈動を抑えるはたらきをするのが、この液圧室９４を区画するように設けた金属ダイヤフラム（脈動吸収板）１０である。この金属ダイヤフラム１０は、その一方の面１１で液圧室９４を区画するとともに、他方の面１２で定圧室９５を区画している。

この実施例での金属ダイヤフラム１０は、厚さを約０．５〜１．０ｍｍとする一様厚さの平坦な板状部材である。こうした金属ダイヤフラム１０は、液圧室９４側の一方の面１１の外周部がシール材８０により支持され、他方の面１２の外周部が支持部材７０により支持される。これにより、金属ダイヤフラム１０は、シール材８０と支持部材７０とによって、その面１１（１２）と垂直な方向で挟持されている。

シール材８０は、取付穴９８の段部に形成されるシール面９７と金属ダイヤフラム１０との間に弾性支持されており、金属ダイヤフラム１０が液圧を受けて定圧室９５側に撓んで変形したときでも、常にその面で接触するだけの弾性変形を有している。こうしたシール材８０が液圧室９４内の圧力流体の漏れを防止している。なお、図１に示すこの一実施例でのシール材は、弾性変形なしの状態で断面が矩形上のものを採用しており、弾性変形によって内周側に膨らんだ状態が示されている。

金属ダイヤフラム１０に対して定圧室９５側に配された支持部材７０は、断面が円形の金属製のリング状部材で、金属ダイヤフラム１０の外周部分を一周にわたり線状に接触して支持している。こうした支持部材７０は、金属ダイヤフラム１０が振動するときの支点となるものである。

取付穴９８の開口９１付近には、蓋部材６０を介在して支持部材７０を保持するための保持部材５０が設けられている。この保持部材５０は、取付穴９８内に配された金属ダイヤフラム１０等の各部材がその取付穴９８から抜け出ることを防止する。ここでの保持部材５０は、図２に示す脈動吸収装置１００の底面図から理解できるように、拡縮径方向に弾性変形可能なほぼ円弧状のＣ側止め輪であって、取付穴９８内の開口９１付近に設けた周方向に延びる溝部９６に挿入されるものである。この保持部材５０の両端部には、装着用の小孔５２，５３が形成され、これら小孔５２，５３に工具を挿入して保持部材５０自身の弾発力に抗して縮径させることができる。こうした保持部材５０によれば、取付穴９８内に金属ダイヤフラム１０等の各構成部材を配した後、保持部材５０を弾発力に抗して縮径させた状態で取付穴９８の開口９１を通し、弾発力によって拡径する保持部材５０の外周部５９を溝部９６に挿入することで、簡単に組立てが完了する。

支持部材７０と保持部材５０との間に介在させた蓋部材６０は、取付孔９８を閉鎖するものである。この蓋部材６０を設けることによって、金属ダイヤフラム１０を外気から遮断することができ、金属ダイヤフラム１０を水や粉塵から隔離して錆等の腐食を防ぐことができる。

さて、取付穴９８内で内奥方から開口９１へ向けて順に並ぶこれらシール材８０、金属ダイヤフラム１０および支持部材７０は、取付穴９８内に形成された筒状内周壁９９に外周側から支持されている。筒状内周壁９９は、シール材８０が接する内奥方のシール面９７から定圧室９５に達する位置まで、同一径で延びている。シール材８０および支持部材７０は、筒状内周壁９９内に収まる範囲内で、その外径の大きさが筒状内周壁９９の内径の大きさとほぼ同じである。他方、金属ダイヤフラム１０は、筒状内周壁９９内で撓み変形できるように、その撓み変形に要する空間が確保できる範囲内で、その外径の大きさが筒状内周壁９９の内径の大きさよりも小さく設計されている。つまり、金属ダイヤフラム１０の外周端部１９（支持部材７０による支持点１７よりも外周に位置する部分）は、金属ダイヤフラム１０が液圧を受けて撓み変形したときでも、筒状内周壁９９に接触することでその撓み変形を阻害しないようになっている。

こうした脈動吸収装置１００では、金属ダイヤフラム１０がシール材８０と支持部材７０とによって軸心方向に挟持されているので、液圧を受けた金属ダイヤフラム１０が撓み変形するときでも、この金属ダイヤフラム１０とハウジング９０との間にシール材８０のかみ込みを招くような新たな空隙を生じない。また、シール材８０は、撓み変形の支点となる支持部材７０との間で金属ダイヤフラム１０を挟持するように設けられることで、その撓み変形する金属ダイヤフラム１０の中でも最も変形量が少ない部分に接するものである。こうした構成によって、この脈動吸収装置１００は、金属ダイヤフラム１０の撓み変形に伴ってシール材８０がかみ込まれることを防止するともに、金属ダイヤフラム１０の撓み変形に伴うシール材８０の変形量を最小限に抑えることで、シール材８０の早期損傷を防いでいるものである。

図３は、本発明の別の実施例であって、第２の実施例による脈動吸収装置５００の断面構造を示している。この脈動吸収装置５００は、前述の第１の実施例における脈動吸収装置１００の断面矩形状のシール材８０を、カップシール型のシール材５８０に代えたものである。このシール材５８０を除く他の構成要素およびそれによる作用効果は、前述の脈動吸収装置１００と基本的に同じである。したがって、その基本的に同じ構成要素については、ここでの詳細な説明を省略する。この脈動吸収装置５００のシール材（カップシール）５８０は、取付穴９８内のシール面９７と金属ダイヤフラム（脈動吸収板）１０との間に弾性支持されている。このカップシール５８０は、取付穴９８内のシール面９７に弾性的に接する第１のリップ部５８９と、金属ダイヤフラム１０に弾性的に接する第２のリップ部５８１と、これら第１のリップ部５８９と第２のリップ部５８１との後端部同士をつないで取付穴９８の筒状内周壁９９に接するベース部５８８とを含む。カップシール５８０は、各リップ部５８９，５８１が自身の弾力および液圧室からの圧力によって密封作用を発生するため、金属ダイヤフラム１０の撓み変形により追従することができるものである。

図４は、また別の実施例であって、第３の実施例による脈動吸収装置６００の断面構造を示している。この脈動吸収装置６００は、前述の第１の実施例における脈動吸収装置１００のシール材８０と金属ダイヤフラム１０との間に、プレート８０を挿入したものである。このプレート８０を除く他の構成要素およびそれによる作用効果は、前述の脈動吸収装置１００と基本的に同じである。したがって、その基本的に同じ構成要素については、ここでの詳細な説明を省略する。前述のように、金属ダイヤフラム１０は、筒状内周壁９９内で撓み変形できるように、その外形の大きさが筒状内周壁９９の内径の大きさよりも小さく設計されている。第１の実施低における脈動吸収装置１００では、金属ダイヤフラム１０の外周縁と筒状内周壁９９との間の径方向の空隙に、シール材８０の金属ダイヤフラム１０側の外周縁部がくい込まれる可能性を有している。これに対し、プレート２０を備えた脈動吸収装置６００では、プレート２０の外径の大きさが筒状内周壁９９の内径の大きさとほぼ同じであるため、そうしたシール材８０のくい込みを防ぐことができる。このプレート２０は、金属ダイヤフラム１０による脈動吸収作用を阻害しないように、例えば樹脂材料から形成され、金属ダイヤフラム１０に比べて薄くかつ撓みやすく構成されている。

この発明の第１の実施例である金属ダイヤフラム１０を用いた脈動吸収装置１００の断面図である。 脈動吸収装置１００の底面図である。 この発明の第２の実施例である脈動吸収装置５００の断面図である。 この発明の第３の実施例である脈動吸収装置６００の断面図である。

符号の説明

１０ 脈動吸収板（金属ダイヤフラム）
５０ 保持部材（Ｃ型止め輪）
７０ 支持部材（リング状部材）
８０ シール材
９０ ハウジング
９４ 液圧室
１００ 脈動吸収装置
５００ 脈動吸収装置
５８０ シール材（カップシール）

Claims (2)

1. 液圧回路の圧力流体の脈動を抑えるための脈動吸収装置であって、
   外方へ開口した取付穴を有し、該取付穴の内奥側に前記圧力流体が流れる流路の一部となる液圧室を形成するハウジングと、
   前記液圧室を区画するように前記取付穴内に配置され、前記圧力室に伝わった脈動により振動することでその脈動を吸収する脈動吸収金属板と、
   該振動吸収金属板に対して前記取付穴の内奥側に配置され、該脈動吸収金属板と前記取付穴内のシール面との間に弾性支持されて前記液圧室内の圧力流体の漏れを防止するシール材と、
   前記取付穴内で前記脈動吸収金属板に対して前記開口側に配置され、前記脈動吸収金属板の外周部に当接することで前記脈動吸収金属板が振動するときの支点となる断面が円形のリング状支持部材と、
   該支持部材に対して前記開口側に配置され、前記支持部材を前記開口側から保持するための保持部材と、
   を備えた脈動吸収装置において、
   前記シール材は、前記取付穴内のシール面と前記脈動吸収金属板との間に弾性支持されるカップシールであって、前記取付穴内のシール面に弾性的に接する第一のリップ部と、前記脈動吸収金属板に弾性的に接する第二のリップ部と、これら第一および第二のリップ部の後端部をつないで前記取付穴の筒状内周壁に接するベース部とを含み、
   前記ハウジングの取付穴内に配置される部材のうち、その前記内奥側から前記開口側へ向けて並ぶ前記シール材、前記脈動吸収金属板および前記支持部材は、前記取付穴内に形成された同一径で軸方向に延びる筒状内周壁にそれぞれの外周側から支持されていることを特徴とする、脈動吸収装置。
2. 前記保持部材は、拡縮径方向に弾性変形可能であって、前記取付穴内の開口付近に形成した周方向に延びる溝部に挿入されるＣ型止め輪であることを特徴とする、請求項１に記載の脈動吸収装置。

Images