JP6600410B2 - 液圧システムの圧力脈動低減装置及び脈動減衰部材 - Google Patents

Description

本発明は流体の圧力脈動を減衰する圧力脈動低減装置及び脈動減衰部材に係り、特に液圧システムに用いられる圧力脈動低減装置及び脈動減衰部材に関するものである。

自動車や産業機械では、作動油を媒体とした液圧システムが多く使用されている。例えば、自動車においては、油圧ポンプからの油圧を利用してブレーキ機構を作動させる油圧ブレーキシステムが知られている。更には、変速機の油圧システムや、高圧燃料噴射ポンプの油圧システム等が知られている。尚、以下の説明では油圧ブレーキシステムを例にとって説明するが、本発明はこれに限らず種々の液圧システムの圧力脈動低減装置に採用可能なものである。

ところで、この油圧ブレーキシステムには油圧を作り出す油圧ポンプが使用されており、油圧ポンプは周期的にブレーキ油を吸入、吐出しているため、その出力油圧に圧力脈動を生じている。また、この他に種々の原因によって圧力脈動を生じることもある。そして、この圧力脈動は外部環境に悪影響を与える。例えば、自動車においては、圧力脈動は機械振動或いは騒音となって運転者に不快感を与えることになる。

そこで、油圧ブレーキシステムの油圧配管の流路に圧力脈動低減装置を設置し、圧力脈動を低減する油圧ブレーキシステムが提案されている。例えば、特表２００３−５３０５３１号公報（特許文献１）においては、同心円の波形状に形成された金属ダイヤフラムを２枚重ね合わせ、両者の縁端部を溶接して構成された脈動減衰部材を、油圧配管に接続された流体室内に収納した圧力脈動低減装置が示されている。この圧力脈動低減装置の脈動減衰部材は、２枚の金属ダイヤフラムの内部空間に大気圧以上の所定圧力の気体を封入して構成されている。尚、一般には脈動減衰部材は流体室に１個以上設けられているが、以下では１個の脈動減衰部材の構成について説明する。

そして、２枚の金属ダイヤフラムからなる脈動減衰部材に外側から油圧が印加された時に、２枚の金属ダイヤフラムの可動部同士の相対的な位置が変位することで、脈動減衰部材の内部容積が変化する。これにより、脈動減衰部材は、流体室内の燃料の圧力脈動を減衰するように作用する。

特表２００３−５３０５３１号公報

ところで、この圧力脈動低減装置においては、動作回数が増加すると耐久性に課題を生じるようになる。脈動減衰部材は、流体室内のブレーキ油の圧力脈動に応じて２枚の金属ダイヤフラムの可動部が互いに近づいたり離れたりする方向へ変位することで、脈動減衰部材の内部容積の増減が繰り返される状態となる。したがって、金属ダイヤフラムに生じる応力が大きいと、金属ダイヤフラムの耐久性が大きく損なわれてしまうことになる。しかも、これに加えて金属ダイヤフラムの変位回数は、脈動減衰部材の耐用期間にも大きく影響する。

このため、金属ダイヤフラムよりなる脈動減衰部材の耐用期間を長くするためには、例えば金属ダイヤフラムの材料を耐用期間の長い特別な材料にするといったことが考えられる。しかしながら、金属ダイヤフラムの材料として耐用期間の長い特別な材料を用いた場合、圧力脈動低減装置の製品単価が上昇するという問題が生じ、これによって製品競走力が阻害されるという課題が新たに生じ得策ではない。したがって、金属ダイヤフラムに生じる応力をできるだけ低減して耐久性を向上することが求められている。

本発明の目的は、金属ダイヤフラムに生じる応力を低減し、耐久性に優れた新規な液圧システムの圧力脈動低減装置及びこれに使用される脈動減衰部材を提供することにある。

本発明の特徴は、第１金属ダイヤフラムと第２金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成する脈動減衰部材を、液圧制御システムの配管に接続された流体室の内部に少なくとも１個以上収納した圧力脈動低減装置において、第１金属ダイヤフラムは、内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、第２金属ダイヤフラムは、内部空間側に引き込まれ、第１金属ダイヤフラムの第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、第１金属ダイヤフラムの第1凹部と当接可能な第１凹部を有する、ところにある。

本発明の他の特徴は、２枚の金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成する脈動減衰部材を、液圧制御システムの配管に接続された流体室の内部に少なくとも１個以上収納した圧力脈動低減装置において、脈動減衰部材を構成する一方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成し、脈動減衰部材を構成する他方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成すると共に、所定の圧力が２枚の金属ダイヤフラムに作用したとき、一方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部と、他方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部とが互いに接触する、ところにある。

本発明の更に他の特徴は、液圧システムの圧力脈動を減衰する、第１金属ダイヤフラムと第２金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成した脈動減衰部材において、第１金属ダイヤフラムは、内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、第２金属ダイヤフラムは、内部空間側に引き込まれ、第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、第１金属ダイヤフラムの第１凹部と当接可能な第１凹部を有し、第１金属ダイヤフラムと第２金属ダイヤフラムの外面に作用する圧力が、所定の第１の設定圧力となった時に、第１金属ダイヤフラムの第１凹部と、第２金属ダイヤフラムの第１凹部とが当接する、ところにある。

本発明によれば、所定の圧力が作用した時に、２枚の金属ダイヤフラムの間の内部空間に引き込まれた１つの凹部を互いに当接させることで、２枚の金属ダイヤフラムの応力を低減することができ、耐久性に優れたものとすることができる。また、特別な材料の金属ダイヤフラムを使用しなくても良いので、製品単価の上昇を抑制することができる。

本発明が適用される油圧ブレーキシステムの油圧制御ユニットの構成を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態になる圧力脈動低減装置に使用される脈動減衰部材の部分断面図である。 図２に示す脈動減衰部材の上面斜視図である。 図２に示す脈動減衰部材の動作を説明するための第１の断面図である。 図２に示す脈動減衰部材の動作を説明するための第２の断面図である。 第１金属ダイヤフラムの第１凹部と第２金属ダイヤフラムの第１凹部の接触点を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態になる圧力脈動低減装置に使用される脈動減衰部材の部分断面図である。 図７に示す脈動減衰部材の下面斜視図である。 本発明の第３の実施形態になる圧力脈動低減装置に使用される脈動減衰部材の部分断面図である。 図９に示す脈動減衰部材の上面斜視図である。 本発明の第４の実施形態になる圧力脈動低減装置に使用される脈動減衰部材の上面図である。 図１１に示す動低減部材のＡ−Ａ断面図である。 図１１に示す脈動減衰部材のＢ−Ｂ断面図である。 図１１に示す脈動減衰部材のＣ−Ｃ断面図である。 図１１に示す脈動減衰部材のＤ−Ｄ断面図である。 図１１に示す脈動減衰部材のＥ−Ｅ断面図である。 図１１に示す脈動減衰部材のＦ−Ｆ断面図である。 油圧ブレーキシステムの油圧制御ユニットの他の構成を示す構成図である。

次に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

図１は本発明が適用される圧力脈動低減装置が接続された状態の液圧システムの配管部の一部を示しており、更に詳しくは、油圧ブレーキシステムの油圧制御ユニットの配管部の一部を示している。

図１において、油圧制御ユニット１０は主たる構成要素として、電動モータ１１と、電動モータ１１で駆動される油圧ポンプ１２と、油圧ポンプ１２からのブレーキ油が供給される内部配管１３と、内部配管１３のブレーキ油を制御する複数の電磁弁１４と、内部配管１３から分岐された分岐管１５と、分岐管１５に接続された流体室１６（圧力容積室）と、流体室１６内に配置された複数の脈動減衰部材1７とから構成されている。尚、流体室１６と複数の脈動減衰部材1７とから圧力脈動低減装置１８が構成されている。電磁弁１４は外部配管１９に接続され、外部配管１９の先には各車輪のホイールシリンダー（図示せず）が接続されている。

そして、油圧ポンプ１２の吸入口が吸入配管２０からブレーキ油を吸い込むと、このブレーキ油は加圧されて内部配管１３に吐出される。このブレーキ油は圧力脈動を伴っており、安定した動作を行うためにはこの圧力脈動を減衰する必要がある。このため、分岐管１５に接続された流体室１６内に圧力脈動を伴ったブレーキ油を導入し、流体室１６内に配置された複数の脈動減衰部材1７によって圧力脈動を減衰している。つまり、金属ダイヤフラムからなる脈動減衰部材１７に外側から油圧が印加された時に、２枚の金属ダイヤフラムの可動部同士の相対的な位置が変位することで、脈動減衰部材１７の内部容積を変化させ、これによって流体室１６内のブレーキ油の圧力脈動を減衰するようにしている。

脈動減衰部材１７は、円板状で同心円に形成された波形形状を有する、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂとを重ね合わせて構成されている。第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂは、夫々の外周の縁端部で溶接によって固定され、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂとの間には、密閉された内部空間２１が形成されている。

このように構成された油圧ブレーキシステムの圧力脈動低減装置１８においては、上述したように動作回数が増加すると耐久性に課題を生じるようになる。脈動減衰部材１７は、流体室内のブレーキ油の圧力脈動に応じて２枚の金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂの可動部が互いに近づいたり離れたりする方向へ変位することで、脈動減衰部材１７の内部空間２１の容積の増減が繰り返される状態となる。したがって、金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂに生じる応力が大きいと、金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂの耐久性が大きく損なわれてしまうことになる。しかも、これに加えて金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂの変位回数は、脈動減衰部材の耐用期間にも大きく影響する。したがって、金属ダイヤフラ１７Ａ、１７Ｂムに生じる応力をできるだけ低減して耐久性を向上することが求められている。

このような背景から、本実施形態では次のような構成の圧力脈動低減装置を提案するものである。

つまり、本実施形態においては、脈動減衰部材を構成する第１金属ダイヤフラムには、内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、脈動減衰部材を構成する第２金属ダイヤフラムには、内部空間側に引き込まれ、第１金属ダイヤフラムの第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、第１金属ダイヤフラムの第1凹部と当接可能な第２凹部を有する、構成としたものである。

また、本実施形態においては、脈動減衰部材を構成する一方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成し、脈動減衰部材を構成する他方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成すると共に、所定の圧力が２枚の金属ダイヤフラムに作用したとき、一方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部と、他方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部とが互いに接触する、構成としたものである。

これによれば、所定の圧力が作用した時に、２枚の金属ダイヤフラムの間の内部空間に引き込まれた１つの凹部を互いに当接させることで、２枚の金属ダイヤフラムの応力を低減することができ、耐久性に優れたものとすることができる。また、特別な金属ダイヤフラムを使用しなくても良いので、製品単価の上昇を抑制することができる。

以下、本発明の第１の実施形態になる圧力脈動低減装置の構成について、図２乃至図６を用いて詳細に説明する。

図２に圧力脈動低減装置１８の脈動減衰部材１７の部分断面を示している。この図２は、脈動減衰部材１７が、上面視で略円形の形状に形成されるので、その中心線を境とした断面の右半分を示している。また、図３は斜め上方から見た脈動減衰部材１７をしている。

図２、図３において、圧力脈動低減装置１８の脈動減衰部材１７は、全体が略円板状に形成され、中心軸Ｃを中心として同心円に形成された波形形状を有する、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂとを重ね合わせて構成されている。第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂは、ステンレス鋼板で作られており、価格的に廉価であり、使い勝手が良い材料である。これによって特別な材料を用いることなく脈動減衰部材１７を作ることができる。

また、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂは、それぞれの平面状の縁端部２２Ａと縁端部２２Ｂを溶接部２３で固定しており、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂとの間には、密閉された内部空間２１が形成されている。この内部空間２１には大気圧以上の圧力に維持されている。

次に、第１金属ダイヤフラム１７Ａの形状について説明する。第１金属ダイヤフラム１７Ａは、外側の外周縁から中心軸Ｃに向かって順に同心円に形成された波形形状とされている。ここで、波形形状を形成するために、第１金属ダイヤフラム１７Ａの表面に夫々反対方向に突き出る「曲り部」が順次形成されており、この「曲り部」を以下では、凸部及び凹部と表記している。

したがって、第１金属ダイヤフラム１７Ａには、外側の外周縁から縁端部２２Ａ、内部空間２１の反対側に突き出された第１凸部２４Ａ、内部空間２１の側に引き込まれた第１凹部２５Ａ、内部空間２１の反対側に突き出された第２凸部２６Ａ、内部空間２１の側に引き込まれた第２凹部２７Ａ、内部空間２１の反対側に突き出された第３凸部２８Ａ、及び中心軸Ｃと直交する平面部２９Ａとが形成されている。

尚、各凸部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａと、各凹部２５Ａ、２７Ａとは滑らかに接続されるようにその形状が決められている。また、縁端部２２Ａと第１凸部２４Ａとの間は、遷移部３０Ａによって滑らかに接続するように連結されている。また、第２凹部２７Ａと平面部２９Ａの間は、第３凸部２８Ａによって滑らかに接続するように連結されている。

同様に、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの形状について説明する。第２金属ダイヤフラム１７Ｂは、外側の外周縁から中心軸Ｃに向かって順に同心円に形成された波形形状とされている。そして、波形形状を形成するために、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの表面にも夫々反対方向に突き出る「曲り部」が形成されており、この「曲り部」を以下では、凸部及び凹部と表記している。

したがって、第２金属ダイヤフラム１７Ｂには、外側の外周縁から縁端部２２Ｂ、内部空間２１の側に引き込まれた第１凹部２５Ｂ、内部空間２１の反対側に突き出された第２凸部２６Ｂ、内部空間２１の側に引き込まれた第２凹部２７Ｂ、内部空間２１の反対側に突き出された第３凸部２８Ｂ、及び中心軸Ｃと直交する平面部２９Ｂとが形成されている。

尚、各凹部２５Ｂ、２７Ｂと、各凸部２６Ｂ、２８Ｂとは滑らかに接続されるようにその形状が決められている。また、縁端部２２Ｂと第１凹部２５Ｂとの間は、遷移部３０Ｂによって滑らかに接続するように連結されている。また、第２凹部２７Ｂと平面部２９Ｂの間は、第３凸部２８Ｂによって滑らかに接続するように連結されている。

ここで、本実施形態の特徴として、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂとは、波型形状を形成する凸部と凹部の曲率が異なっている。つまり、第１金属ダイヤフラムの各凸部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａと各凹部２５Ａ、２７Ａ、及び第２金属ダイヤフラム１７Ｂの各凹部２５Ｂ、２７Ｂと各凸部２６Ｂ、２８Ｂは、断面形状が異なった曲率の円弧形状に形成されている。

次に各凸部と各凹部の曲率について説明する。第１金属ダイヤフラム１７Ａには、外縁から中心に向かって順に、縁端部２２Ａ、遷移部３０Ａ、第１凸部２４Ａ、第１凹部２５Ａ、第２凸部２６Ａ、第２凹部２７Ａ、第３凸部２８Ａが設けられる。これらが滑らかに接続できるように各凸部２４Ａ、２６Ａ、２８Ａと各凹部２５Ａ、２７Ａの曲率を適切に設定し、以下の関係を満たすようにしている。

同様に、第２金属ダイヤフラム１７Ｂには、外縁から中心に向かって順に、縁端部２２Ｂ、遷移部３０Ｂ、第１凹部２５Ｂ、第２凸部２６Ｂ、第２凹部２７Ｂ、第３凸部２８Ｂが設けられる。これらが滑らかに接続できるように各凹部２５Ｂ、２７Ｂと各凸部２６Ｂ、２８Ｂの曲率を適切に設定し、以下の関係を満たすようにしている。

先ず第１に、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの夫々の頂点付近で、第１の所定距離Ｇ１を保つように、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの遷移部３０Ｂの曲率は、第１金属ダイヤフラム１７Ａの遷移部３０Ａより大きくなるように設定されている。

また、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの曲率は、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａ、及び第１凹部２５Ａの曲率より大きくなるように設定されている。本実施形態では、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの曲率は、例えば、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａの曲率の２倍以上に設定されている。

更に、加えて第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂの頂点付近で、第２の所定距離Ｇ２を保つように、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凸部２６Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凸部２６Ｂと、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂの曲率が、ほぼ同程度になるように設定されている。

ここで、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの夫々の頂点付近の第１の所定距離Ｇ１に対して、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂの頂点付近の第２の所定距離Ｇ２の方が大きく形成されている。

このように、第２の所定距離Ｇ２＞第１の所定距離Ｇ１の関係を持たせたのは、２枚の金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂに圧力が作用したとき、外周側から中心軸Ｃに向かって、２枚の金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂの夫々の凹部が、順次変形して当接していくようにするためである。

したがって、２枚の金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂに第１の設定圧力Ｐ１が作用したときには、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの夫々の頂点付近が当接し、その後、第１の設定圧力Ｐ１より大きい第２の設定圧力Ｐ２が作用したときには、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂの頂点付近が当接するように変形するものである。

図１に戻って、流体室１６は円筒状の両端が密閉された容器であり、流体室１６の中心軸ＣＲはブレーキ油の流体室１６への流れ込み方向（図１の図示垂直方向）と一致するように決められている。また、複数の脈動減衰部材１７の中心軸Ｃは、流体室１６の中心軸ＣＲと一致するように配置されている。

次に、圧力脈動低減装置１８の動作について説明する。電動モータ１１が油圧ポンプ１２を駆動すると、吸入配管２０からブレーキ油を吸入し、加圧されたブレーキ油を内部配管１３と複数の電磁弁１４を介して、外部配管１９に吐出する。この時、分岐管１５を通して、流体室１６にブレーキ油による圧力が作用する。流体室１６内に設けた脈動減衰部材１７は、上述したように２枚の金属ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂから構成され、両ダイヤフラム１７Ａ、１７Ｂの間に内部空間２１を形成している。

したがって、ブレーキ油に圧力脈動を生じていると、流体室１６の内部に加わるブレーキ油の油圧が高い時には、脈動減衰部材１７の内部空間２１が圧縮されて、内部配管１３のブレーキ油を流体室１６に引き込むように動作する。一方、流体室１６のブレーキ油の油圧が低い時には、脈動減衰部材１７の内部空間２１は膨張して、流体室１６内のブレーキ油を内部配管１３に戻すように動作する。

すなわち、流体室１６内の圧力が高くなると、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂは内部空間２１側に向けて変形し、結果的に内部空間２１の容積が小さくなるように変形する。逆に流体室１６内の圧力が低くなると、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂは元の形状に戻って、小さくなった内部空間２１の容積が大きくなるよう変形する。

この挙動を図４、図５を用いて更に詳細に説明するが、この場合は第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの外面に圧力が作用した状態を示している。図４は第１の設定圧力Ｐ１が第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの外面に作用した状態を示し、図５は第１の設定圧力Ｐ１より大きい第２の設定圧力Ｐ２が第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの外面に作用した状態を示している。

先ず図４において、流体室１６内のブレーキ油圧が上昇を開始する時に、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂが，全体的に内部空間２１側に向かって変形していく。

一般的に波形形状の金属ダイヤフラムは、凸部や凹部からなる「曲げ部」の曲率が大きいほど、変形し易いので同じ応力で大きい変形を得られる。したがって、ブレーキ油によって油圧が作用すると、まず、第１の設定圧力Ｐ１までは、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの曲率は、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａの曲率より大きいので、第１凹部２５Ｂは小さい応力で大きい変形量を得られる。一方、第１凹部２５Ａの曲率が小さいので、変形しにくい形状になって第１凹部２５Ａの応力は小さいものとなる。

そして、圧力が高くなるにしたがい流体室１６の圧力が第１の設定圧力Ｐ１に達すると、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂとが、第１の所定距離Ｇ１を移動して当接する。一方、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂは、第２の所定距離Ｇ２を移動しないので当接していない。この状態では、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂとが当接して互いに支持する構成となるため、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａの応力は大きくならないものである。

そして、第１の設定圧力Ｐ１から更に圧力が高くなると、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂとが接触している状態のため、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａ、第１凹部２５Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂは変形しにくい状態となっている。一方、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凸部２６Ａ、第２凹部２７Ａ、第３凸部２８Ａ、平面部２９Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凸部２６Ｂ、第２凹部２７Ｂ、第３凸部２８Ｂ、平面部２９Ｂは内部空間２１側に向かって変形し続ける。

この状態（第１の設定圧力Ｐ１と第２の設定圧力Ｐ２の間）では、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第凹部２７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第凹部２７Ｂの半径は、第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂの当接点から見て比較的大きいので、小さい応力で大きい変形量が得られるものである。

そして、図５に示しているように、圧力が第２の設定圧力Ｐ２に達すると、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂとが、第２の所定距離Ｇ２を移動して当接する。また、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂとが接触した後、圧力がさらに高くなっても、第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂとが当接し、同様に第２凹部２７Ａと第２凹部２７Ｂとが当接しているので第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂはそれ以上の変形はしにくい状態となる。

第２の設定圧力Ｐ２に達すると、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂとが当接し、更に第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凹部２７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凹部２７Ｂとが当接して互いに支持する構成となるため、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａ、第１凹部２５Ａ、第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂ、第２凹部２７Ｂの応力はそれほど大きくならないものである。

同様に、第２の設定圧力Ｐ２以上のブレーキ油圧でも、第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂとが当接し、更に第２凹部２７Ａと第２凹部２７Ｂとが当接する構成を維持するため、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａ、第１凹部２５Ａ、第２凹部２７Ａと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂ、第２凹部２７Ｂの応力もそれほど大きくならないものである。

また、各当接点から見て、第１金属ダイヤフラム１７Ａの遷移部３０Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの遷移部３０Ｂ、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第２凸部２６Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第２凸部２６Ｂ、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第３凸部２８Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第３凸部２８Ｂの半径は小さく、変形しにくいため応力が小さいものである。

このような理由によって、脈動減衰部材１７の応力が小さくなることで、耐久性向上と小型化を実現することができる。また、特別な材料の金属ダイヤフラムを使用しなくても良いので、製品単価の上昇を抑制することができる。

ここで、第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂとが当接する圧力を第１の設定圧力Ｐ１とし、第２凹部２７Ａと第２凹部２７Ｂとが当接する圧力を第２の設定圧力Ｐ２としているが、この第１の設定圧力Ｐ１は、第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂとの曲率を適切に設定することで調整することができる。同様に、第２の設定圧力Ｐ２は、第２凹部２７Ａと第２凹部２７Ｂの曲率を適切に設定することで調整することができる。

尚、第１の設定圧力Ｐ１は第２の設定圧力Ｐ２より小さく設定し、また、第２の設定圧力Ｐ２は、圧力脈動を減衰したい圧力の最大値より大きく設定し、油圧ブレーキシステムの油圧制御ユニット（液圧制御ユニット）の最大動作圧力より小さく設定すると良いものである。

このように、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂよりなる脈動減衰部材１７の変形によって、流体室１６のブレーキ油圧が高い時に内部配管１３内のブレーキ油を流体室１６に引き込み、流体室１６のブレーキ油圧が低い時に、流体室１６内のブレーキ油を内部配管１３に戻すことによって、ブレーキ油の圧力脈動を減衰してブレーキ油圧を安定したものにすることができる。

また、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂには、互いに対向した位置で、内部空間２１側に突き出した第１凹部２５Ａと第１凹部２５Ｂ、及び第２凹部２７Ａと第２凹部２７Ｂを形成しているため、互いの当接位置を明確に設定し易くなっているので、夫々の金属ダイヤフラムを低単価で製造することができる。

尚、図６に示すように、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの当接点ＣＴを、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの頂点ＣＶより外周側に設定すると次の利点が得られる。すなわち、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂに、第２の設定圧力Ｐ２より高い圧力が作用する場合、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂが受ける外周側へ向かう方向の分力に対して、接触点ＣＴから受ける反力が大きいため、固定部分である溶接部２３への力が小さくなる。このため、溶接部２３の応力が小さくなり、溶接部２３の耐久性を向上することができる。

ここで、本実施形態では、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの夫々に内部空間２１側に引き込まれた２つの凹部（曲げ部）を設け、ブレーキ油圧が作用すると、２つの凹部を当接させる構成の脈動減衰部材１７を示しているが、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの夫々に内部空間２１側に引き込まれた１つ以上の曲げ部を形成して当接させる構成でも差し支えないものである。ただ、２つ以上（例えば、２〜５の曲げ部）の曲げ部を形成する場合は、外周側から順次当接させていくことが重要である。

次に本発明の第２の実施形態について説明するが、基本的には第１の実施形態と同じであるが、異なっている点は、外周側の縁端部の構成が一方側の面に折り返されているところである。

以下、第２の実施形態の脈動減衰部材の構成を図７及び図８を参照して説明する。図７に脈動減衰部材１７の断面を示し、図８に斜め下側からみた脈動減衰部材を示している。第２の実施形態では、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａ、第２凹部２７Ａ、及び第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂ、第２凹部２７Ｂなど基本的な構造は第１の実施形態と同一構造とし、第１金属ダイヤフラム１７Ａの縁端部２２Ａ-１と、第２金属ダイヤフラム１７Ｂ縁端部２２Ｂ-１の構成が第１の実施形態と異なっている。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

図７、図８において、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａから延びる縁端部２２Ａ-１（第１凸部２４Ａの接線となっている）は、中心軸Ｃに平行になるように形成されている。縁端部２２Ａ-１は全体で見ると筒状に形成され、第１凸部２４Ａと接続されている。また、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂから延びる縁端部２２Ｂ-１（第１凹部２５Ｂの接線となっている）は、中心軸Ｃに平行になるように形成されている。縁端部２２Ｂ-１も全体で見ると筒状に形成され、第１凹部２５Ｂと接続されている。第１金属ダイヤフラム１７Ａの縁端部２２Ａ-１と第２金属ダイヤフラム１７Ｂの縁端部２２Ｂ-１は重ね合わされて溶接部２３で固定されている。このような構成の脈動減衰部材１７の動作は実施例１と同様であるのでその説明は省略する。

ここで、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂの曲率は、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凸部２４Ａの曲率と、第１凹部２５Ａの曲率より大きく形成されている。したがって、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第凹部２５Ｂと縁端部２２Ｂ-１の間に、内部空間２１から反対側に突き出した凸部を設けなくても、縁端部２２Ｂ-１と縁端部２２Ａ-１とを当接できる。

これによって、第１金属ダイヤフラム１７Ａの内部空間２１の反対側に突き出した凸部の数が、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの内部空間２１の反対側に突き出した凸部の数と異なるようになっている。本実施形態では、第１金属ダイヤフラム１７Ａの内部空間２１の反対側に突き出した凸部の数の方が多くなっている。

この第２の実施形態においても、第１の実施形態とほぼ同じ効果を得ることができるが、これ以外の異なった効果として、第１の実施形態に比べて、脈動減衰部材１７の半径を短くできるため、径方向に小型の圧力脈動低減装置を実現することができる。

次に本発明の第３の実施形態について説明するが、基本的には第１の実施形態と同じであるが、異なっている点は、第２金属ダイヤフラムに第１凸部を形成しているところである。

以下、第３の実施形態の脈動減衰部材の構成を図９及び図１０を参照して説明する。図９に脈動減衰部材１７の断面を示し、図１０は斜め上側からみた脈動減衰部材を示している。第３の実施形態では、第１金属ダイヤフラム１７Ａの第１凹部２５Ａ、第２凹部２７Ａ、及び第２金属ダイヤフラム１７Ｂの第１凹部２５Ｂ、第２凹部２７Ｂなど基本的な構造は第１の実施形態と同一構造とし、第１金属ダイヤフラム１７Ａの縁端部２２Ａから第１凹部２５Ａまでと、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの縁端部２２Ｂから第１凹部２５ｂまでの形状が第１の実施形態と異なっている。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

図９、図１０において、第１金属ダイヤフラム１７Ａの外周には、中心軸Ｃと直交する縁端部２２Ａが形成され、この縁端部２２Ａから図９の上方に向け湾曲された遷移部３０Ａ-１が形成され、更に遷移部３０Ａ-１から内部空間２１の反対側に突き出す第１凸部２４Ａ-１が形成されている。

同様に、第２金属ダイヤフラム１７Ｂの外周には、中心軸Ｃと直交する縁端部２２Ｂが形成され、この縁端部２２Ｂから図９の下方に向け湾曲された遷移部３０Ｂ-１が形成され、更に遷移部３０Ｂ-１から内部空間２１の反対側に突き出す第１凸部２４Ｂ-１が形成されている。

ここで、遷移部３０Ａ-１の曲率が、縁端部２２Ａと第１凸部２４Ａ-１が滑らかに接続できるように設定されている。同様に遷移部３０Ｂ-１の曲率が、縁端部２２Ｂと第１凸部２４Ｂ-１が滑らかに接続できるように設定されている。このような構成の脈動減衰部材１７の動作は実施例１と同様であるのでその説明は省略する。

この第３の実施形態においても、第１の実施形態とほぼ同じ効果を得ることができるが、これ以外の異なった効果として、第１の実施形態に比べて、遷移部３０Ａ-１、３０Ｂ-１の傾きが小さいので脈動減衰部材１７の高さを低くできるため、軸方向に小型の圧力脈動低減装置を実現することができる。

次に本発明の第４の実施形態について説明するが、基本的には第１の実施形態と同じである。異なっている点は、第１の実施形態の脈動減衰部材は略円形状の金属ダイヤフラムを使用しているが、第４の実施形態の脈動減衰部材は略長方形の金属ダイヤフラムを使用するところである。

以下、第４の実施形態の脈動減衰部材の構成を図１１乃至図１７を参照して説明する。図１１に脈動減衰部材を上方から見た上面を示し、図１２に図１１のＡ−Ａ断面を示し、図１３に図１１のＢ−Ｂ断面を示し、図１４に図１１のＣ−Ｃ断面図を示し、図１５に図１１のＤ−Ｄ断面を示し、図１６に図１１のＥ−Ｅ断面を示し、図１７に図１１のＦ−Ｆ断面を示している。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

図１１乃至図１７において、脈動減衰部材１７は、長方形の形状に形成された第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの各辺で形成される縁端部２２Ａ、２２Ｂを重ね合わせて構成されている。

図１２乃至図１４に示すように、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの夫々の長辺側の形状は図１２、図１３、図１４の順に徐々に変化するように構成されている。そして、図からわかるように第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの断面の基本形状は、実施例１に示す形状とほぼ同じ形状となっている。

また、同様に図１５乃至図１７に示すように、第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの夫々の短辺側の形状は図１５、図１６、図１７の順に徐々に変化するように構成されている。同様に、図からわかるように第１金属ダイヤフラム１７Ａと第２金属ダイヤフラム１７Ｂの断面の基本形状は、実施例１に示す形状とほぼ同じ形状となっている。このような構成の脈動減衰部材１７の動作は実施例１と同様であるのでその説明は省略する。

この第４の実施形態においても、第１の実施形態とほぼ同じ効果を得ることができるが、これ以外の異なった効果として、実施例１に比べて、長方形の脈動減衰部材の方が円形の脈動減衰部材よりも面積も大きくすることができ、脈動低減効果を向上することができる。更に、油圧ブレーキシステムの油圧制御ユニット１０の内部空間は長方形で構成されるため、流体室を長方形にする場合、実施例１のような円形の流体室より空間を有効に利用することができる。

尚、以上で説明した油圧制御ユニット１０は分岐管１５を介して圧力脈動低減装置１８を接続していたが、図１８に示すような構成の圧力脈動低減装置１８でも適用可能である。図１８において、圧力脈動低減装置１８は内部配管１３に対して直列に配置されており、流体室１６の中心線はブレーキ油の流れ込む方向と一致するようにしてある。流体室１６の中には、複数の脈動減衰部材１７が配置され、各脈動減衰部材１７の中心軸が流体室１６の中心軸と一致して重なるように配置されている。このような構成においても、各実施形態で示した構成を採用できるものである。

以上述べた通り、本発明によれば、脈動減衰部材を構成する第１金属ダイヤフラムには、内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、脈動減衰部材を構成する第２金属ダイヤフラムには、内部空間側に引き込まれ、第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、第1凹部と当接可能な第１凹部を有する、構成としたものである。

また、本発明によれば、脈動減衰部材を構成する一方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成し、脈動減衰部材を構成する他方の金属ダイヤフラムに、脈動減衰部材の内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成すると共に、所定の圧力が２枚の金属ダイヤフラムに作用したとき、一方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部と、他方の金属ダイヤフラムの少なくとも１つの凹部とが互いに接触する、構成としたものである。

このような構成によれば、所定の圧力が作用した時に、２枚の金属ダイヤフラムの間の内部空間に突き出した１つの凹部を互いに当接させることで、２枚の金属ダイヤフラムの応力を低減することができ、耐久性に優れたものとすることができる。また、特別な材料の金属ダイヤフラムを使用しなくても良いので、製品単価の上昇を抑制することができる。

尚、上記した説明では油圧ブレーキシステムを例にとって説明したが、本発明はこれに限らず種々の液圧システムの圧力脈動低減装置及び脈動減衰部材に採用可能なものである。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１０…油圧制御ユニット、１１…電動モータ、１２…油圧ポンプ、１３…内部配管、１４…電磁弁、１５…分岐管、１６…分岐管、１７…脈動減衰部材、１７Ａ…第１金属ダイヤフラム、１７Ｂ…第２金属ダイヤフラム、１８…圧力脈動低減装置、２４Ａ…第１凸部、２５Ａ、２５Ｂ…第１凹部、２６Ａ、２６Ｂ…第２凸部、２７Ａ、２７Ｂ…第２凹部、２８Ａ、２８Ｂ…第３凸部、２９Ａ、２９Ｂ…平面部。

Claims (7)

1. 第１金属ダイヤフラムと第２金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成する脈動減衰部材を、液圧システムの配管に接続された流体室の内部に少なくとも１個以上収納した液圧システムの圧力脈動低減装置において、
   前記第１金属ダイヤフラムは、前記内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、
   前記第２金属ダイヤフラムは、前記内部空間側に引き込まれ、前記第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と当接可能な第１凹部を有し、
   前記流体室内の圧力が所定の第１の設定圧力となった時に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部とが当接することを特徴とする液圧システムの圧力脈動低減装置。
2. 請求項１に記載の液圧システムの圧力脈動低減装置において、
   前記第１金属ダイヤフラムは、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部より中心軸側に設けられ、前記内部空間側に引き込まれた第２凹部を有し、
   前記第２金属ダイヤフラムは、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部より中心軸側に設けられ、前記内部空間側に引き込まれた第２凹部を有し、
   前記流体室内の圧力が前記第１の設定圧力より大きい所定の第２設定圧力となった時に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第２凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第２凹部とが当接することを特徴とする液圧システムの圧力脈動低減装置。
3. 請求項２に記載の液圧システムの圧力脈動低減装置において、
   前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部は、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部の頂点より前記第２金属ダイヤフラムの縁端部側で接触することを特徴とする液圧システムの圧力脈動低減装置。
4. ２枚の金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成する脈動減衰部材を、液圧制御システムの配管に接続された流体室の内部に少なくとも１個以上収納した液圧制御システムの圧力脈動低減装置において、
   前記脈動減衰部材を構成する一方の前記金属ダイヤフラムに、前記脈動減衰部材の前記内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成し、
   前記脈動減衰部材を構成する他方の前記金属ダイヤフラムに、前記脈動減衰部材の前記内部空間に向かって引き込まれた複数の凹部を形成する共に、
   前記流体室内の圧力が上昇するにつれて、２枚の前記金属ダイヤフラムに形成した複数の前記凹部は、２枚の前記金属ダイヤフラムの外周側から中心に向かって順次、互いに接触していくことを特徴とする液圧制御システムの圧力脈動低減装置。
5. 液圧システムの圧力脈動を減衰する、第１金属ダイヤフラムと第２金属ダイヤフラムから形成され、両金属ダイヤフラムの間に内部空間を形成した脈動減衰部材において、
   前記第１金属ダイヤフラムは、前記内部空間側に引き込まれた第１凹部を有し、
   前記第２金属ダイヤフラムは、前記内部空間側に引き込まれ、前記第１凹部の曲率より大きい曲率を有すると共に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と当接可能な第１凹部を有し、
   前記第１金属ダイヤフラムと前記第２金属ダイヤフラムの外面に作用する圧力が、所定の第１の設定圧力となった時に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部とが当接することを特徴とする脈動減衰部材。
6. 請求項５に記載の脈動減衰部材において、
   前記第１金属ダイヤフラムは、前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部より中心軸側に設けられ、前記内部空間側に引き込まれた第２凹部を有し、
   前記第２金属ダイヤフラムは、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部より中心軸側に設けられ、前記内部空間側に引き込まれた第２凹部を有し、
   前記第１金属ダイヤフラムと前記第２金属ダイヤフラムの外面に作用する圧力が、前記第１の設定圧力より大きい所定の第２設定圧力となった時に、前記第１金属ダイヤフラムの前記第２凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第２凹部とが当接することを特徴とする脈動減衰部材。
7. 請求項６に記載の脈動減衰部材において、
   前記第１金属ダイヤフラムの前記第１凹部と、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部は、前記第２金属ダイヤフラムの前記第１凹部の頂点より前記第２金属ダイヤフラムの縁端部側で接触することを特徴とする脈動減衰部材。

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