JPH0814202A

JPH0814202A - アキュムレータ用ダイヤフラム

Info

Publication number: JPH0814202A
Application number: JP6143423A
Authority: JP
Inventors: Akira Oji; 章大路
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】湾曲変形部での座屈の発生を確実に防止できる
ようにしたアキュムレータ用ダイヤフラムを提供する。【構成】略半球状に形成されたガス遮蔽用の樹脂層１１
と、樹脂層１１の両面に一体的に形成された弾性材層１
２、１３と、外周側の弾性材層１３の外周面中央部に設
けられたポペット１４とからなり、内周側の弾性材層１
３の表面に、断面がＶ字形状で円周方向に延びる複数の
リング溝１３ａを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蓄圧機能や脈動吸収機
能をもつダイヤフラム型アキュムレータに用いるダイヤ
フラムに関し、このアキュムレータは例えば自動車や産
業車両の油圧機器に利用される。

【０００２】

【従来技術】従来より、図１０に示すように、中空室を
もつ球状のシェル５１と、シェル５１に周縁部が固定さ
れ前記中空室をガス室５２と液室５３とに区画するダイ
ヤフラム５４とを備えたダイヤフラム型アキュムレータ
が知られている。このアキュムレータは、窒素等のガス
がガス室５２に封入され、液室５３が流通孔５５を介し
て例えば油圧機器の油圧回路に接続されて使用に供され
る。そして、流通孔５５から液室５３に流入する作動油
により液室５３の圧力がガス室５２の圧力よりも大きく
なると、ダイヤフラム５４は中央部が押上げられてその
中間部Ａが折れ曲がるように湾曲して弾性変形し、これ
によりガス室５２が圧縮され体積が小さくなる。一方、
液室５３は拡大され作動油が蓄圧される。

【０００３】このアキュムレータに用いられるダイヤフ
ラム５４は、ガス室５２に封入されたガスの透過を防止
するため、ガス遮蔽用の樹脂層を弾性材層に一体的に複
合化して形成されている。しかし、このような樹脂層を
有するダイヤフラム５４は剛性が高くなり、しかも作製
時に樹脂層及び弾性材層の肉厚寸法や位置精度を完全に
均一にすることは事実上不可能であることから、ダイヤ
フラム５４の各位置の剛性に微妙なばらつきが生じる。

【０００４】そのため、ダイヤフラム５４の中間部Ａが
湾曲状に変形する際に、その変形量がある値以上に大き
くなると剛性の低い部分に応力が集中して歪みが発生
し、その部分が座屈するという現象が発生する。この場
合、ダイヤフラムに複数の座屈が発生することからその
外観が多角形となり、その角部の樹脂層及び弾性材層に
許容以上の応力が繰り返し加わると最終的には亀裂が発
生し破壊してしまう。

【０００５】なお、上記のような湾曲変形部における座
屈あるいは亀裂の発生を防止する対応策として、実開平
３−６７７０１号公報には、ダイヤフラム（ブラダ）に
おける弾性材料層の可動部表面及びガス遮蔽層の可動部
表面のうちの少なくとも一方に対して円周方向に延びる
複数の突条を形成することが提案されている。また、実
開平５−６６３０２号公報には、ダイヤフラム（ブラ
ダ）における弾性材料層の湾曲反転部の内周面及び外周
面のうちの少なくとも一方に対して周縁部端面に沿って
延長された複数の突条を形成することが提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記各公報
に開示されたダイヤフラムは、複数の突条を形成してそ
の部分の肉厚を厚くすることにより、ダイヤフラムが湾
曲する際に弾性材料層及びガス遮蔽層の座屈応力を緩和
するようにしたものであるため、湾曲変形部の変形量が
大きくなると、上記のようなダイヤフラムの周方向にお
ける剛性の不均一から生じる座屈を充分に防止すること
ができない。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、湾曲変形部での座屈の発生を確実に防止できるよう
にしたアキュムレータ用ダイヤフラムを提供することを
解決すべき課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
の発明は、アキュムレータの中空室をガス室と液室とに
区画するダイヤフラムであって、ガス遮蔽用の樹脂層と
該樹脂層の両面に一体的に形成された弾性材層とからな
り、少なくとも一方の弾性材層の表面は断面がＶ字形状
の円周方向に延びる複数のリング溝をもつことを特徴と
するものである。

【０００９】本発明における樹脂層は、ガス室に封入さ
れるガスが透過するのを防止するものであり、例えばエ
チレン−ビニルアルコ−ル共重合体は、ポリビニルアル
コール、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン等
のガス透過性の低い樹脂により形成することができる。
弾性材層は、弾性変形するダイヤフラムの主体をなすも
のであり、例えばブチルゴム、ニトリルゴム、ヒドリン
ゴム等により形成することができる。そして、少なくと
も一方の弾性材層の表面に設けられるリング溝は、断面
がＶ字形状で円周方向に延びるように複数のものが設け
られる。このリング溝は、特に湾曲変形量が大きくなる
部分に選択的に設けることができる。リング溝は、弾性
材層の隣合うリング溝によって区画される部分（突条
部）が台形状となるように適宜間隔をもって設けるのが
好ましい。

【００１０】第２の発明は、アキュムレータの中空室を
ガス室と液室とに区画するダイヤフラムであって、ガス
遮蔽用の樹脂層と該樹脂層の両面に一体的に形成された
弾性材層とからなり、少なくとも一方の弾性材層の表面
は円周方向に延びる複数のリング状の突条をもち、該突
条の断面先端部分は底部に対して硬い硬化部となってい
ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明における樹脂層は、第１の発明と同
様のものであり、上記列記した樹脂により形成すること
ができる。また、弾性材層も第１の発明と同様のもので
あり、上記列記したゴム材により形成することができ
る。そして、少なくとも一方の弾性材層の表面に設けら
れる突条は弾性材層と一体に設けられる。この突条は、
通常、弾性材層と同じ材料で一体的に形成することがで
きるが、別体に形成したものを接着してもよい。突条の
断面先端部分に設けられる硬化部は、突条の底部に対し
てゴム硬度の高いゴム材、あるいは例えばウレタンなど
の樹脂材などにより形成することができる。

【００１２】

【作用】第１の発明に係るダイヤフラムは、ガス室と液
室との圧力変動に伴って、断面Ｖ字形状のリング溝が形
成されている側の面が接近するように湾曲すると、各リ
ング溝の溝底部を中心に折れ曲がるようにして湾曲し、
リング溝の対向する溝壁面どうしが当接する。そして、
湾曲部への変形応力が大きくなるにつれ、弾性材料層の
隣合う２個のリング溝で区画された部分（突条部）が圧
縮されて弾性変形し、突条部の圧縮反作用によりそれ以
上の大きな湾曲が弾性的に規制される。これにより湾曲
部で座屈が発生しない。

【００１３】また、湾曲部の周方向において剛性の低い
部分があっても、その部分の突条部が圧縮されたときの
反作用によりそれ以上の大きな湾曲が規制されることか
ら、圧縮応力が均一に周方向に分散される。これによ
り、剛性の低い部分に圧縮応力が極端に集中しなくなる
ので、剛性の低い部分での座屈発生が回避される。第２
の発明に係るダイヤフラムは、ガス室と液室との圧力変
動に伴って、リング状の突条を有する側の面が接近する
ように湾曲すると、各突条の間の部分を中心に折れ曲が
るようにして湾曲し、隣合う突条どうしが当接する。そ
して、湾曲部への変形応力が大きくなるにつれ、突条が
圧縮されて弾性変形し、突条の圧縮反作用によりそれ以
上の大きな湾曲が弾性的に規制される。特に、湾曲部の
変形量が大きくなると、硬化部となっている突条の先端
部分どうしが当接して圧縮されることにより大きな圧縮
反力が生じるため、それ以上の湾曲が効果的に規制され
る。これにより湾曲部で座屈が発生しない。

【００１４】また、湾曲部の周方向において剛性の低い
部分があっても、その部分の突条が圧縮されたときの反
作用によりそれ以上の大きな湾曲が規制されることか
ら、圧縮応力が均一に周方向に分散される。これによ
り、剛性の低い部分に圧縮応力が極端に集中しなくなる
ので、剛性の低い部分での座屈発生が回避される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。〔実施例１〕図１は本実施例に係るダイヤフラムの断面
図であり、図２はその要部を拡大して示す断面図であ
る。

【００１６】本実施例のダイヤフラム１は、図１に示す
ように、略半球状に形成されたガス遮蔽用の樹脂層１１
と、樹脂層１１の両面に一体的に形成された弾性材層１
２、１３と、外周側の弾性材層１３の外周面中央部に設
けられたポペット１４とからなる。樹脂層１１は、エチ
レン−ビニルアルコ−ル共重合体等からなる複数の樹脂
膜を重ね合わせて形成されている。

【００１７】弾性材層１２、１３は、ブチルゴムにより
形成されている。内周側の弾性材層１３は、周縁部と中
央部との間の部分が肉厚に形成されており、その表面に
は、断面がＶ字形状で円周方向に延びる複数のリング溝
１３ａが形成されている。リング溝１３ａは、各隣合う
リング溝１３ａにより区画される突条部１３ｂが断面台
形状となるように、所定の間隔をもって設けられてい
る。なお、リング溝１３ａの底部から樹脂層１１までの
弾性材層の肉厚ｔ₁と弾性材層１２の肉厚ｔ₂はｔ₁≧
０．７ｔ₂に設定することが、座屈の発生を防止する点
から好ましい。また、弾性材層１３の内周面周縁部に
は、ダイヤフラム１をアキュムレータに取付けたときの
シール性を確保するための環状突部１３ｃが設けられて
いる。

【００１８】以上のように構成された本実施例のダイヤ
フラム１は、アキュムレータ（図示せず）の中空室をガ
ス室と液室とに区画するようにその周縁部が係合リング
等により固定されて配設される。このアキュムレータの
ガス室には窒素等のガスが封入され、液室が例えば油圧
機器等の油圧回路に接続されて使用に供される。そし
て、液室に流入する作動油により液室の圧力がガス室の
圧力よりも大きくなると、ダイヤフラム１は中央部のポ
ペット１４が押上げられてその中間部が湾曲状に折れ曲
がるように弾性変形し、これによりガス室が圧縮、液圧
が蓄圧される。

【００１９】このとき、湾曲部は各リング溝１３ａの溝
底部を中心に折れ曲がるようにして湾曲し、リング溝１
３ａの対向する溝壁面どうしが当接する（図３参照）。
そして、湾曲部への変形応力が大きくなるにつれ、隣合
う２個のリング溝１３ａで区画された突条部１３ｂが圧
縮されて弾性変形し、それ以上の大きな湾曲が弾性的に
規制される（図４参照）。これにより湾曲部で座屈が発
生しない。

【００２０】また、湾曲部の周方向において剛性の低い
部分があっても、その部分の突条部分が圧縮されたとき
の反作用によりそれ以上の大きな湾曲が規制されること
から、圧縮応力が均一に周方向に分散される。これによ
り、剛性の低い部分に圧縮応力が極端に集中しなくなる
ので、剛性の低い部分での座屈発生が回避される。以上
のように、本実施例のダイヤフラム１によれば、弾性材
層１３の表面に断面がＶ字形状の円周方向に延びる複数
のリング溝１３ａが形成されているため、湾曲変形部に
おける座屈の発生を確実に防止することができる。

【００２１】（試験）本実施例のダイヤフラムと、弾性
材層の表面に断面Ｖ字形状のリング溝が形成されていな
い従来のダイヤフラムとを用いて耐久試験を行った。こ
の試験を行ったアキュムレータは、液室容量３００ｃ
ｃ、ガス室のガス封入圧１．０MPa であり、その作動条
件は作動圧１．５〜２．５MPa 、速度０．５Hzとした。

【００２２】その結果、従来のダイヤフラムの場合には
繰り返し回数７．５万回にて亀裂が発生したのに対し
て、本実施例のダイヤフラムの場合には繰り返し回数４
５万回終了時においても亀裂が発生しなかった。これに
より、本実施例のダイヤフラムは耐久寿命が極めて良好
であることが確認された。〔実施例２〕図５は本実施例に係るダイヤフラムの断面
図であり、図６はその要部を拡大して示す断面図であ
る。

【００２３】本実施例のダイヤフラム２は、図５に示す
ように、略半球状に形成されたガス遮蔽用の樹脂層２１
と、樹脂層２１の両面に一体的に形成された弾性材層２
２、２３と、外周側の弾性材層２３の外周面中央部に設
けられたポペット２４とからなる。樹脂層２１は、エチ
レン−ビニルアルコ−ル共重合体等からなる複数の樹脂
膜を重ね合わせて形成されている。

【００２４】弾性材層２２、２３は、ニトリルゴムによ
り形成されている。内周側の弾性材層２３の周縁部と中
央部との間の表面には、円周方向に延び断面が山形の複
数のリング状の突条２３ａが弾性材層２３と一体的に形
成されている。この突条２３ａの断面先端部分は、底部
よりも硬度の高いニトリルゴムで形成された硬化部２３
ｂとなっている。各突条２３ａは、所定の間隔をもって
隣接して設けられている。また、弾性材層２３の内周面
周縁部には、ダイヤフラム２をアキュムレータに取付け
たときのシール性を確保するための環状突部２３ｃが設
けられている。

【００２５】以上のように構成された本実施例のダイヤ
フラム２は、上記実施例１の場合と同様に、アキュムレ
ータ（図示せず）の中空室をガス室と液室とに区画する
ようにその周縁部が係合リング等により固定されて配設
される。このアキュムレータのガス室には窒素等のガス
が封入され、液室が例えば油圧機器等の油圧回路に接続
されて使用に供される。そして、液室に流入する作動油
により液室の圧力がガス室の圧力よりも大きくなると、
ダイヤフラム２は中央部のポペット２４が押上げられて
その中間部が湾曲状に折れ曲がるように弾性変形し、こ
れによりガス室が圧縮、液室が拡大され油が蓄圧され
る。

【００２６】このとき、湾曲部は各突条２３ａの間の部
分を中心に折れ曲がるようにして湾曲し、隣合う突条２
３ａどうしが当接する（図７参照）。そして、湾曲部へ
の変形応力が大きくなるにつれ、突条２３ａが圧縮され
て弾性変形し、突条２３ａの圧縮反作用によりそれ以上
の大きな湾曲が弾性的に規制される。特に、湾曲部の変
形量が大きくなると、突条２３ａの先端部分の硬化部２
３ｂどうしが当接して圧縮されることにより大きな圧縮
反力が生じるため、それ以上の湾曲が効果的に規制され
る（図４参照）。これにより湾曲部で座屈が発生しな
い。

【００２７】また、湾曲部の周方向において剛性の低い
部分があっても、その部分の突条２３ａが圧縮されたと
きの反作用によりそれ以上の大きな湾曲が規制されるこ
とから、圧縮応力が次々と隣に波及して周方向に分散さ
れる。これにより、剛性の低い部分に圧縮応力が極端に
集中しなくなるので、剛性の低い部分での座屈発生が回
避される。

【００２８】以上のように、本実施例のダイヤフラム２
によれば、弾性材層２３の表面に円周方向に延び断面が
山形の複数のリング状の突条２３ａが形成され、その突
条２３ａの断面先端部分は、底部よりも硬度の高い硬化
部２３ｂとなっているため、湾曲変形部における座屈の
発生を確実に防止することができる。なお、本実施例に
おける突状２３ａの硬化部２３ｂは、底部と硬度の異な
る同種ゴム材で形成されているが、図９に示すように、
硬化部３３ｂをウレタンなどの樹脂で形成することによ
り硬化部３３ｂの硬度を適宜調整してもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、少なくと
も一方の弾性材層の表面は断面がＶ字形状の円周方向に
延びる複数のリング溝を有するため、湾曲変形部におけ
る座屈の発生を確実に防止することができる。そして、
請求項２記載の発明によれば、少なくとも一方の弾性材
層の表面は円周方向に延びる複数のリング状の突条をも
ち、該突条の断面先端部分は底部に対して硬い硬化部と
なっているため、湾曲変形部における座屈の発生を確実
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るダイヤフラムの断面図である。

【図２】実施例１に係るダイヤフラムの要部を拡大して
示す断面図である。

【図３】実施例１に係るダイヤフラムの湾曲部を示す部
分断面図である。

【図４】実施例１に係るダイヤフラムの更に大きく湾曲
した湾曲部を示す部分断面図である。

【図５】実施例２に係るダイヤフラムの断面図である。

【図６】実施例２に係るダイヤフラムの要部を拡大して
示す断面図である。

【図７】本発明の実施例２に係るダイヤフラムの湾曲部
を示す部分断面図である。

【図８】実施例２に係るダイヤフラムの更に大きく湾曲
した湾曲部である。

【図９】実施例２の変形例に係るダイヤフラムの要部を
拡大して示す断面図である。

【図１０】従来のアキュムレータを一部断面で示す正面
図である。

【符号の説明】

１、２、５４…ダイヤフラム１１、２１…樹脂層１２、１３、２２、２３…弾性材層１３ａ…リング
溝１３ｂ…突条部１４、２４…ポペット２３ａ…
突条２３ｂ、３３ｂ…硬化部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アキュムレータの中空室をガス室と液室
とに区画するダイヤフラムであって、ガス遮蔽用の樹脂層と該樹脂層の両面に一体的に形成さ
れた弾性材層とからなり、少なくとも一方の弾性材層の表面は断面がＶ字形状の円
周方向に延びる複数のリング溝をもつことを特徴とする
アキュムレータ用ダイヤフラム。
【請求項２】アキュムレータの中空室をガス室と液室
とに区画するダイヤフラムであって、ガス遮蔽用の樹脂層と該樹脂層の両面に一体的に形成さ
れた弾性材層とからなり、少なくとも一方の弾性材層の表面は円周方向に延びる複
数のリング状の突条をもち、該突条の断面先端部分は底
部に対して硬い硬化部となっていることを特徴とするア
キュムレータ用ダイヤフラム。