JPH03272301A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両の懸架装置用ガスばねや、油圧装置の脈
動吸収用などに使われるアキュムレータに係り、特に金
属ベローズを内蔵したアキュムレータに関する。

［従来の技術］ ハウジングに金属ベローズを内蔵したアキュムレークは
、金属ベローズによってハウジングの内部が気室と液室
とに仕切られている。従来のベローズの一例を第９図に
示す。ベローズ１は多数のひだ２を有しており、ひだ２
が撓むことによってベローズ１が軸線方向に伸縮できる
。ひだ２は、ベローズ１の外周側に突出する山部３と、
ベローズ１の中心側に突出する谷部４とを含んでいる。

図示例のベローズ１は、山部３の曲率半径ｒと谷部４の
曲率半径Ｒが互いに等しい。

上記ベローズ１は、第１０図に示されるような成形装置
５によって、円筒形の金属材料６から作ることができる
。この成形製ｆ５は、材料６の両端部を保持するホルダ
７．８と、成形すべきひだ２の数に応じた数の分割形の
型９を備えている。

材料６は型９の内側にセットされる。加圧された１１０
が材料６の内、部に導入され、かつ、ホルダ７．８と型
９が互いに近付く方向に移動させられることにより、液
圧によってひだ２が成形される。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したベローズ１の疲労寿命を調べるために、ベロー
ズ】を軸線方向に繰返し撓ませる加振試験を行ったとこ
ろ、山部３よりも先に谷部４が破損する傾向のあること
がわかった。しかも、山部曲率半径「と谷部曲率半径Ｒ
が互いに等しいベローズ１の場合、ベローズ１が軸線方
向に圧縮された時に谷部４に生じる応力は、山部３に生
じる応力よりも大きいという結果が得られている。また
、金属材料は、塑性加工を行なった際に加工硬化を生じ
ることが知られている。一般に、加工度が大きくなるほ
ど、加工硬化の影響が人になるため、材料は硬くなる。

この加工硬化によって、材料の強度が高まる。

前記成形装置５によってベローズ１を成形する場合、型
９の内周部に設けられている曲縁９ａによって谷部４が
支持されるため、主に山部３が伸ばされてひだ２が作ら
れる。従って、山部３の方が谷部４よりも加工硬化の度
合いが大きい。言い換えると、山部４の方が谷部３より
も強度が高くなる。

以上の理由により、従来のベローズ１のように山部曲率
半径ｒと谷部曲率半径Ｒが等しい場合には、谷部４の耐
久性が劣るようになる。谷部４を破損しにくくするには
、谷部曲率半径Ｒを大きくすることによって、ベローズ
１か伸縮する際に生じる谷部４の応力を下げればよい。

しかし、谷部曲率半径Ｒを大きくすると、所定のひだ数
を確保するには、山部曲率半径ｒを小さくせざるをえな
い。山部曲率半径「を小さくすると、ベローズか軸線方
向に圧縮された時に、互いに隣り合うひた同志が接触し
やすくなるために、谷部４が潰されて元の形状に戻るこ
とができなくなる。

従って本発明の目的は、ハウジングに内蔵される金属ベ
ローズの谷部の耐久性を山部と同様に高めることができ
るとともに、このベローズが縮み側にいっばいに圧縮さ
れても、ひだが漬れてしまうようなことのないアキュム
レータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明のアキュムレ
ータは、ベローズのひだの山部曲率半径「を谷部曲率半
径Ｒよりも小さくし、かつベローズの内側には、このベ
ローズが軸線方向に所定量縮んだ時にこのベローズを支
えることによってベローズのひた同志が接する状態まで
ベローズが圧縮されることを防ぐ内筒を設けるとともに
、上記ベローズが軸線方向に所定量縮んだ時にベローズ
の内面と上記内筒との間に液を閉じ込める自己シール機
＃δを設けた置きを特徴とする。

［作用］ 本発明の金属ベローズは、谷部曲率半径Ｒが山部曲率コ
１′径ｒよりも大きいため、ベローズか伸縮する際に谷
部に生じる応力を下げることかできる。

ベローズが軸線方向に圧縮された時、ひた同志が接する
前にベローズが内筒によって内側からサポートされ、そ
れ以上縮むことが明止される。このため、山部曲率半径
「が谷部曲率半径Ｒよりも小さくても、ひだが潰れてし
まうことがない。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例について、第１図ないし第７図
を参照して説明する。

第２図に示されたアキュムレータ２０は、金属製のハウ
ジング２１を備えている。このハウジング２１は、円筒
形のシェル２２と、このシェル２２の両端を閉塞する一
対の端部材２３．２４を備えている。一方の端部材２３
に、液の出入口２５が設けられている。他方の端部材２
４に、ガス供給口２６が設けられている。ガス供給口２
６は栓２７によって閉塞されている。

ハウジング２１の内部に、後述する金属ベローズ３５を
用いた仕切部材３０が設けられている。

仕切部材３０の内側に内筒３１が設けられている。

内筒３１の一端３１ａはハウジング２１に固定されてい
る。内ｆ？ｉ３１の他端３１ｂに、流通孔３２を有する
円環状の座３３が設けられている。

仕切部材３０は、金属製のベローズ３５と、ベローズキ
ャップ３６を備えている。ベローズ３５の一端３５ａは
、端部材２３に気密に固定されている。ベローズ３５の
自由端３５ｂは、ベローズキャップ３６によって閉塞さ
れている。ベローズ３５の外周部にベローズガイド３７
が設けられている。ハウジング２１と内ＷＪ３１とベロ
ーズ３５は、互いに同心状に配置されている。

ベローズ３５は多数のひだ４０を有しており、ひだ４０
が撓むことによって、ベローズ３５が軸線方向１こ伸縮
できる。ひだ４０は、ベローズ３５の外周側に突出する
山部４１と、べｐ−ズ３５の中心側に突出する谷部４２
を含んでいる。第１図に示されるように、山部４１の曲
率半径「を、谷部４２の曲率半径Ｒよりも小さくしであ
る。

ベローズ３５の一例は、外径Ｄ　Ｉ−２５１１１１１％
内径Ｄ２−１８ｍ易、板厚ｔ−０，１３ｍ５、山数−４
１、ピッチ−１，４４ｍ−である。第５図は、ベローズ
３５を、軸線方向に撓ませた時の応力の発生状況を示し
ている。ｒ　／　Ｒが約０．８の時、谷部４２の頂点外
面４２ｇの応力σ９と、山部４１の頂点内面４１ａの応
力σＣが互いに等しくなる。

ｒ　／　Ｒが０．８より小さいとσＣ〉σ、となる。

ｒ　／　Ｒが０．８を越えるとσｃくσ９となる。

ベローズ３５は、第３図に示される成形装置５０によっ
て、円筒形の金属材！１５１から作ることができる。材
料５１は、ステンレス鋼のような加工硬化を生じる金属
であることが望ましい。

成形装置５０は、材料５１の両端を液密に保持するホル
ダ５２．５３と、成形すべきひだ４０の数に応した複数
の型５５と、材料５１の軸線方向に沿うガイド５６と、
材料５１の内部に加圧された液を送り込む液圧供給系（
図示せず）と、ホルダ５２、　５３をガイド５６に沿っ
て動かす駆動系などを備えている。型５５の内周部には
、’４２５５の周方向に連続する内筒きの曲縁６０と凹
部６１とが設けられている。

成形製ｒｉｌｔ５０を使ってベローズ３５を成形するに
は、第４図に示されるように、ホルダ５２゜５３と型５
５を互いに近付ける方向に動かすとともに、材料５１の
内部に高圧の液６２を送り込む。

材料５１は、曲縁６０と接する部分が広がらないように
拘束されているため、曲縁６０．６０間の部位が外側に
膨らみつつ、四部６１に入り込む。

こうして、型５５の形状に応したひだ４ｏが形成される
。この成形装置５０によって金属ベローズ３５を成形し
た場合、山部４１の方が谷部４２よりも加工硬化の度合
いが大きい。このため、山部４１の硬さは谷部４２より
も硬くなる。硬さの一例は、谷部４２のビッカース硬さ
がＨｖ２５０であるのに対し、山部４１のビッカース硬
さがＨｖ３５０である。

第６図は、互いに異なる硬さの２種類の材料を、加振機
によって繰返し撓ませた場合に、破損に至るまでの回数
を調べた結果である。Ｈｖ３５０の１４料はＨｖ２５０
の材料に比べて耐久性が高いことがわかる。従って、前
記成形装置５ｏによって成形されたベローズ３５は、山
部４１と谷部４２とが同一の応力条件で使われるとした
ら、谷部４２の方が山部４１よりも疲労寿命が短いこと
になる。

谷部４２の耐久性を上げるには、谷部４２の曲率半径Ｒ
を大きくすることにより、応力を下げればよい。具体的
には、第５図に示されるように、ｒ　／　Ｒを０．８以
下にすれば、谷部４２の応力σ＾を山部４１の応力σ。

以下にすることができる。ｒ　／　Ｒを０．８以下にす
ると、山部４１の応力σ。が谷部４２の応力σ６よりも
高くなるが、山部４１は前述した加工硬化によって強度
が高められているから問題ない。

ｒ　／　Ｒが０．３よりも小さくなると、「が小さすぎ
るために、ベローズ３５が軸線方向に僅かに縮んだだけ
で、第８図に示されるように互いに隣り合うひた４０．
４０同志が接するようになり、しかも所定の伸縮ストロ
ークを確保することが難しくなるため、好ましくない。

しかも「が小さすぎるとベローズ３５を成形することに
困難を伴なう。以上の理由から、推奨されるｒ　／　Ｒ
の値は、０．３から０．８の間である。

ベローズキャップ３６の内面側に、シール部材７０が設
けられている。シール部材７０はゴム状弾性体からなり
、内筒３１の座３３に対向している。第７図に示される
ように、シール部材７０が座３３に接した時に、ベロー
ズ３５の内周面と内筒３１の外周面との間に、密閉され
たバックアップ液室７１がっくりだされる。内筒３１と
座３３とベローズ３５とシール部材７０とによって、自
己シール機構７２が構成される。自己シール機構７２は
、ベローズ３５が縮み側のストロークエンドいっばいに
撓んだ時に、バックアップ液室７】に液を閉し込めるた
めに使われる。

内ｇ？ｉ３１とシール部材７０は、ベローズ３５の縮み
側ストロークエンドを規制するためのストッパとしても
機能する。内ｇ？ｉ３１は、ベローズ３５が縮み側にい
っばいに圧縮されてもひた４０が互いに接しない長さを
有している。

ハウジング２１の内面とベローズ３５の外面とによって
規定される気室７５に、窒素等の不活性ガスが封入され
る。ベローズ３５の内面によって規定される液室７６に
、作動液としての浦か満たされる。

上記アキュムレータ２０は、例えば脈動吸収用として利
用することができる。液室７６内の液の脈動成分は、気
室７５内のガスの体積素化によって吸収される。気室７
５の体積が減る時にはベローズ３５が伸び側に撓む。気
室７５の体積が増加する時にはベローズ３５が縮み側に
撓むといった具合である。

気室７５内のガスの圧力が液室７６の圧力よりも高い場
合、ベローズ３５は縮み側に撓む。第７図に示されるよ
うに、シール部材７０が座３３に密接すると、ベローズ
３５がそれ以上圧縮されなくなるとともに、座３３の流
通孔３２が閉塞される。こうしてベローズ３５の内面と
内ｆ？ｉ３１の外面との間にバックアップ液室７１がつ
くりたされる。バックアップ液室７１に、液室７６内の
液の一部が閉じ込められる。液体は実質的に非圧縮性で
あるから、ベローズ３５の内面はバックアップ液室７１
に閉込められた液によって全面が均等に支えられる。従
って、気室７５内のガスの圧力によってベローズ３５が
縮み側にいっばいに圧縮されても、曲率半径「の小さな
山部４１を有するひだ４０が潰されてしまうことはない
。

なお本発明は、脈動吸収用以外のアキュムレータにも同
様に適用できる。例えば、車両用サスペンションシステ
ムのガススプリングに適用されて［発明の効果］ 本発明によれば、ベローズ谷部に１．Ｉシる応力を下げ
ることかできることにより、谷部の耐久性が確保され、
かつベローズが縮み側にいっばいに縮んでもひたか潰れ
ることがなく、金属へローズの耐久性を大幅に高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

７ｊ１１図は本発明の一実施例を示す金属ベローズの断
面図、第２図は第１図に示されたベローズを使用したア
キュムレータの断面図、第３図は第１図に示されたベロ
ーズを製造する装置の一部を示す断面図、第４図は第３
図に示された装置の１１動状態を示す断面図、第５図は
山部曲・キ鳴甲、径「と谷部曲率半径Ｒの関係を変化さ
せた時の応力素化を示す図、第６図は材料の硬さと耐久
性との関係を示す図、第７図は第２図に示されたアキュ
ムレータの作動態様を示す断面図、第８図はベローズの
ひたが接触した様子−を示ず断面図、第９図は従来のベ
ローズの断面図、第１０図は第９図に示されたベローズ
を製造する装置の断面図である。 ２０・・・アキュムレータ、２１・・・ハウジング、３
１・・・内筒、３５・・・金属ベローズ、４０・・・ひ
だ、４１・・・山部、４２・・・谷部、７２・・・自己
シール機構、７６・・・液室。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングと、このハウジングに内蔵されかつハ
   ウジングの軸線方向に伸縮自在であるとともに内面側に
   液室を規定し外面側に気室を規定する金属ベローズを備
   えたアキュムレータであって、上記ベローズのひだの山
   部曲率半径ｒを谷部曲率半径Ｒよりも小さくし、かつベ
   ローズの内側には、このベローズが軸線方向に所定量縮
   んだ時にこのベローズを支えることによってベローズの
   ひだ同志が接する状態までベローズが圧縮されることを
   防ぐ内筒を設けるとともに、上記ベローズが軸線方向に
   所定量縮んだ時にベローズの内面と上記内筒との間に液
   を閉じ込める自己シール機構を設けたことを特徴とする
   アキュムレータ。
2. （２）ハウジングと、このハウジングに内蔵されかつハ
   ウジングの軸線方向に伸縮自在であるとともに内面側に
   気室を規定し外面側に液室を規定する金属ベローズを備
   えたアキュムレータであって、上記ベローズのひだの山
   部曲率半径ｒを谷部曲率半径Ｒよりも小さくし、かつ上
   記ベローズが軸線方向に所定量伸びた時にベローズの外
   面と上記ハウジングとの間に液を閉じ込める自己シール
   機構を設けたことを特徴とするアキュムレータ。
3. （３）上記ベローズの山部曲率半径ｒと谷部曲率半径Ｒ
   との関係をｒ／Ｒ≦０．８とした請求項１記載のアキュ
   ムレータ。
4. （４）上記ベローズの山部曲率半径ｒと谷部曲率半径Ｒ
   との関係を０．３≦ｒ／Ｒ≦０．８とした請求項１記載
   のアキュムレータ。