JPH11190301A - ダイアフラムおよびそれを用いたアキュムレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な低温作動性および室温作動性の双方の特
性を備え、しかも耐久性に優れたダイアフラムを提供す
る。 【解決手段】ガス遮蔽用の樹脂層２１と、この樹脂層２
１の両面に形成されるガス室側ゴム層２２および油室側
ゴム層２３とを備えてなるダイアフラムである。そし
て、上記ガス室側ゴム層２２が、ブチル系ゴムとエチレ
ン−プロピレン−ジエン系共重合体との混合物により形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、産業車両
等の油圧装置等に利用されるダイアフラムおよびそれを
用いたアキュムレータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アキュムレータは蓄圧機能を持つもので
あり、一般的に、金属製のシェルと、このシェル内に配
設されシェルの内部空間を２室（ガス室および油室）に
区画するダイアフラムとで構成されている。このアキュ
ムレータは、窒素ガス等のガスがガス室に封入され、油
室が流通孔を介して油圧装置の油圧回路に接続されて使
用に供される。そして、流通孔から油室に流入する作動
油により油室の圧力がガス室の圧力よりも大きくなる
と、ダイアフラムが湾曲して弾性変形し、これによりガ
ス室が圧縮され体積が小さくなる。一方、油室は拡大さ
れ作動油が蓄圧される。このアキュムレータに用いられ
るダイアフラムは、一般に、ガス遮蔽用の樹脂層と、こ
の樹脂層を介してガス室側に形成されるガス室側ゴム層
と、上記樹脂層を介して油室側に形成される油室側ゴム
層とから構成されている。そして、上記ガス室側ゴム層
および油室側ゴム層の形成材料としてブチル系ゴムが用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のダイアフラムにおいて室温以下で、かつ、作動圧力
の高いところでの作動耐久を行うと、作動時の弾性変形
によりゴムの圧縮と引っ張りが繰り返し行われるため、
ゴムどうしが擦れ合い、ゴムが摩耗する結果、ゴム層に
亀裂が発生し、耐久性が低下するという問題が生じる。
したがって、このようなダイアフラムを用いたアキュム
レータは、その寿命が低下するという問題も生じてい
る。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、良好な低温作動性および室温作動性の双方の特
性を備え、しかも耐久性に優れたダイアフラムおよびそ
れを用いたアキュムレータの提供をその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のダイアフラムは、ガス遮蔽用の樹脂層と、
この樹脂層の両面に形成されるガス室側ゴム層および油
室側ゴム層とを備えてなるダイアフラムであって、上記
ガス室側ゴム層が、ブチル系ゴムとエチレン−プロピレ
ン−ジエン系共重合体との混合物により形成されている
という構成をとる。また、本発明のアキュムレータは、
シェルと、このシェルの内部空間をガス室および油室に
区画するダイアフラムとを備えたアキュムレータであっ
て、上記ダイアフラムが、ガス遮蔽用の樹脂層と、この
樹脂層の両面に形成されるガス室側ゴム層および油室側
ゴム層とを備えてなり、かつ、上記ガス室側ゴム層が、
ブチル系ゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共重合
体との混合物により形成されているという構成をとる。

【０００６】すなわち、本発明者らは、ダイアフラムの
ゴム層の耐久性について研究を重ねた結果、ガス室側ゴ
ム層の方が油室側ゴム層に比べてゴムが摩擦しやすく、
ゴム層に亀裂が生じやすいことを突き止めた。そして、
上記ガス室側ゴム層の形成材料についてさらに研究を重
ねた結果、従来用いられているブチル系ゴムに、エチレ
ン−プロピレン−ジエン系共重合体を混合したゴム材料
を用いて上記ガス室側ゴム層を形成すると、ブチル系ゴ
ムを単独で用いる場合に比べて低温作動性および室温作
動性が向上し、所期の目的が達成できることを見出し本
発明に到達した。

【０００７】そして、上記ダイアフラムのガス室側ゴム
層の表面に、断面が凹状の溝を周方向に複数形成する
と、ガス室側ゴム層の耐久性がさらに向上するようにな
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【０００９】本発明のアキュムレータの一実施例を図１
に示す。このアキュムレータは、シェル１，２と、シェ
ル１，２の内部空間をガス室３および油室４に区画する
ダイアフラム２０とを用いて構成されている。図におい
て、５はリング状保持材、６はポペット、７は油ボート
８を持つプラグ、９はガスプラグ、１０は電子ビーム溶
接部である。図において、一点鎖線はダイアフラム２０
が弾性変形した状態を示している。

【００１０】上記シェル１，２は、金属製のものであれ
ば特に限定するものではなく、例えば鉄製、アルミニウ
ム系合金製等のものが好適に用いられる。

【００１１】上記ダイアフラム２０は、図２に示すよう
に、ガス遮蔽用の樹脂層２１と、この樹脂層２１の両面
に一体的に形成されたガス室側ゴム層２２および油室側
ゴム層２３とから構成されている。

【００１２】上記樹脂層２１は、前記ガス室３に封入さ
れたガスが透過するのを防止するものであり、その形成
材料としては、ガス透過性の低い材料であれば特に限定
はなく、例えばエチレン−ビニルアルコール共重合体
（ＥＶＯＨ）、ポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイ
ド、液晶ポリマー、ポリエチレンナフタレート等があげ
られる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いら
れる。そして、上記樹脂層２１は、上記形成材料を用い
てなる単層構造であってもよいし、上記形成材料を複数
用いた２層以上の多層構造であってもよい。

【００１３】上記ＥＶＯＨとしては、特に限定するもの
ではないが、エチレン含有量が２０〜６５重量％（以下
「％」と略す）で、残りがビニルアルコールからなるも
のを用いることが好ましい。なかでもエチレン含有量が
３２％のものが好適である。

【００１４】上記ポリアミド樹脂としては、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン６−１０、ナイロン６−１
２等があげられ、単独でもしくは併せて用いられる。こ
のようなポリアミド樹脂は、上記ナイロン６もしくはナ
イロン６６がベースに入っていれば、ＥＶＯＨの融点と
近似するようになることから、ナイロン６と他のナイロ
ン樹脂等との各種の混合物を使用することが可能であ
る。特に、上記ポリアミド樹脂と、ポリオレフィン樹脂
とをブレンドして用いることが好ましい。このようにす
ると、ポリオレフィン樹脂が、吸水性に乏しいことか
ら、ＥＶＯＨに対する吸水を防止するようになる。すな
わち、ＥＶＯＨは吸水すると、耐ガスバリアー性が低下
するからであり、ポリオレフィン樹脂はこれを防止す
る。

【００１５】上記ガス室側ゴム層２２の形成材料として
は、ブチル系ゴムと、エチレン−プロピレン−ジエン系
共重合体（以下「ＥＰＤＭ」と略す）との混合物が用い
られる。

【００１６】上記ブチル系ゴムとしては、例えばブチル
ゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、
臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等があげられ、単独
でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、圧縮
永久歪みが優れている点で、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−
ＩＩＲ）が好適である。

【００１７】上記ＥＰＤＭにおける第三成分（ジエン成
分）としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペン
タジエン、１，４−ヘキサジエン等があげられる。

【００１８】上記ＥＰＤＭにおけるエチレン含有量は５
０〜７０％の範囲に設定することが好ましく、特に好ま
しくは５０〜６０％の範囲である。すなわち、エチレン
含有量が５０％未満であると、生ゴムの引張り強度が低
くなり、７０％を超えると、低温作動性が悪化するから
である。また、上記ＥＰＤＭにおける第三成分（ジエン
成分）の含有量は５％程度に設定することが好ましく、
残りがプロピレン含有量である。そして、上記ＥＰＤＭ
におけるヨウ素価は１０〜２４の範囲に設定することが
好ましく、特に好ましくは１２〜１７の範囲である。す
なわち、上記ヨウ素価が１０未満であると加硫速度が遅
くなり、２４を超えると耐熱性が低下するからである。

【００１９】上記ブチル系ゴムとＥＰＤＭの配合割合
は、重量比で、ブチル系ゴム／ＥＰＤＭ＝９０／１０〜
６０／４０の範囲に設定することが好ましく、特に好ま
しくはブチル系ゴム／ＥＰＤＭ＝８５／１５〜７０／３
０の範囲である。すなわち、上記ＥＰＤＭが１０未満で
ある（ブチル系ゴムが９０を超える）と、ゴムの屈曲疲
労性が不充分となり、ＥＰＤＭが４０を超える（ブチル
系ゴムが６０未満である）と、耐ガス透過性が低下する
からである。

【００２０】上記ガス室側ゴム層２２の形成材料には、
上記ブチル系ゴムおよびＥＰＤＭに加えて、さらに充填
剤を配合することができる。上記充填剤としては特に限
定はなく、例えばカーボンブラックがあげられる。上記
充填剤の配合割合は、ゴム材料の硬度（ＪＩＳ Ａ）が
６０〜８０の範囲になるよう設定することが好ましい。
すなわち、硬度（ＪＩＳ Ａ）が６０未満になると、ダ
イアフラム２０の樹脂層２１の剛性に対する補強効果が
不充分で、ダイアフラム２０の変形時にガス室側ゴム層
２２自体がスムーズに変形しなくなり、硬度（ＪＩＳ
Ａ）が８０を超えると、ゴム材料自体の破断伸びが低下
するからである。

【００２１】前記油室側ゴム層２３の形成材料としては
特に限定するものではなく、従来公知のゴムが用いられ
る。例えば、前記ブチル系ゴムや、天然ゴム、ニトリル
ゴム、ヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴ
ム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエン
ゴム（Ｈ−ＮＢＲ）等があげられる。これらは単独でも
しくは２種以上併せて用いられる。なお、本発明におい
ては、上記油室側ゴム層２３の形成材料として、上記ガ
ス室側ゴム層２２と同様の形成材料を用いることも可能
である。

【００２２】上記ガス室側ゴム層２２および油室側ゴム
層２３の形成材料には、上記ゴム材料に加えて、さらに
加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の
添加剤を適宜配合することが可能である。

【００２３】本発明のダイアフラム２０は、例えばつぎ
のようにして製造することができる。すなわち、まず、
前記ＥＶＯＨ、ポリアミド樹脂等のガス透過性の低い樹
脂膜を、単独であるいは２種以上重ね合わせてガス遮蔽
用の樹脂層（樹脂フィルム）２１を作製する。ついで、
上記樹脂層（樹脂フィルム）２１の上下両面に従来公知
の接着剤を塗布し、上記ガス室側ゴム層２２および油室
側ゴム層２３の形成材料をプレス機によってプレス成形
し加硫接着する。このようにして、図１に示すような層
構造になっているダイアフラム２０を製造することがで
きる。

【００２４】このようにして得られた本発明のダイアフ
ラム２０は、上記樹脂層（樹脂フィルム）２１の厚み
は、通常１０〜１５０μｍであり、好ましくは２０〜１
００μｍである。また、上記ガス室側ゴム層２２の厚み
は、通常１〜４ｍｍであり、好ましくは１．５〜３ｍｍ
である。そして、上記油室側ゴム層２３の厚みは、通常
１〜４ｍｍであり、好ましくは１．５〜３ｍｍである。

【００２５】本発明のアキュムレータは上記ダイアフラ
ム２０を用いて、例えばつぎのようにして製造すること
ができる。すなわち、まず、上記のようにして製造した
ダイアフラム２０を、図１に示すように、略半球殻状の
２個の分割シェル１，２のうち下側の分割シェル２の開
口部の内周縁にその周縁部を位置決めし、その周縁部を
リング状保持材５の外周と下側の分割シェル２の開口部
内周縁とで挟持固定して、下側の分割シェル２に取り付
ける。ついで、この下側の分割シェル２の開口に上側の
分割シェル１の開口を突き合わし、電子ビーム溶接等を
行う。このようにして、図１に示すようなアキュムレー
タを製造することができる。

【００２６】なお、本発明においては、図４に示すよう
に、ダイアフラム２０のガス室側ゴム層２２の表面に、
断面が凹状の溝２４を所定間隔で周方向に複数形成し
て、リブ２５を形成することも可能である。このような
凹状の溝２４を形成することにより、ガス室側ゴム層２
２の耐久性が向上する結果、ダイアフラム２０およびこ
れを用いたアキュムレータの耐久性がさらに向上するよ
うになる。なお、上記断面が凹状の溝２４とは、断面が
略凹状であればよく、Ｖ字状等も含む意味である。

【００２７】また、本発明のアキュムレータにおけるシ
ェルの形状としては、図１に示したような略半球殻状の
２個の分割シェル１，２を突き合わせて略半球殻に仕上
げたものに限定されるものではなく、例えば略半殻状、
筒状、箱状等各種の形状のものを用いることが可能であ
る。

【００２８】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２９】まず、実施例および比較例に先立ち、後記
の表１および表２に示す各成分を同表に示す割合で配合
して、ゴム組成物１〜１０品を作製した。そして、各ゴ
ム組成物品について、常態物性、低温ねじり、耐久性お
よび圧縮永久歪みを下記の基準に従って測定した。その
結果を、後記の表１および表２に併せて示した。

【００３０】〔常態物性〕ＪＩＳ Ｋ ６３０１に記載
の方法に準じて、破断点強度（ＭＰａ）、破断点伸び
（％）および硬度（ＪＩＳ Ａ）を測定した。

【００３１】〔低温ねじり〕各ゴム組成物品の低温にお
ける柔軟性を評価するため、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に記
載の方法に準じて低温ねじり試験を行った。

【００３２】〔耐久性〕ＪＩＳ Ｋ ６２６０に記載の
屈曲試験に準じて耐久性を評価した。そして、試験片
（ゴム組成物品）が６級（亀裂長さが３．０ｍｍ以上）
に達するまでの屈曲回数を測定した。なお、屈曲回数は
５０万回までとし、５０万回後に試験片が６級に達して
いない場合は５０万回後における「級」を表示した。

【００３３】〔圧縮永久歪み〕ＪＩＳ Ｋ ６３０１に
記載の方法に準じて、１２０℃×７０時間の条件で測定
した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】上記表１および表２の結果から、ゴム組成
物７〜９品は、塩素化ブチルゴムを用いているが、ＥＰ
ＤＭと併用していないため、耐久性に劣ることがわか
る。これに対して、ゴム組成物１〜６，１０品は、ブチ
ル系ゴムとＥＰＤＭを併用しているため、耐久性に優れ
ていることがわかる。

【００３７】

【実施例１〜１１】まず、ＥＶＯＨ（クラレ社製Ｆ−１
０１、エチレン含有量３２％）およびポリアミド樹脂
（デュポン社製、スーパータフナイロンＳＴ８１１Ｈ
Ｓ）を準備し、これらを押出成形機を用いて共押出し、
図３に示すような３層構造の樹脂層２１を作製した。図
３において、２１ａはＥＶＯＨ層（厚み５０μｍ）、２
１ｂはポリアミド樹脂層（厚み８０μｍ）である。つぎ
に、上記樹脂層２１の上下両面に従来公知の接着剤を塗
布した後、ガス室側ゴム層２２および油室側ゴム層２３
の形成材料として、後記の表３および表４に示す各ゴム
組成物品を用い、これらをプレス機でプレス成形したの
ち加硫接着した。このようにして、目的とするダイアフ
ラムを製造した（図２参照）。なお、ガス室側ゴム層２
２の厚みは１．５ｍｍであり、油室側ゴム層２３の厚み
は１．５ｍｍであった。

【００３８】

【比較例１〜６】ガス室側ゴム層２２の形成材料とし
て、後記の表５に示すように、ＥＰＤＭを併用していな
いゴム組成物７〜９品を用いた。それ以外は実施例と同
様にしてダイアフラムを製造した。

【００３９】このようにして得られた実施例品および比
較例品のダイアフラムを用いて、下記の基準に従い、室
温および低温（−３０℃）での作動耐久試験を行った。
その結果を、後記の表３〜表５に併せて示した。

【００４０】〔作動耐久試験〕各ダイアフラムを屈曲試
験機にかけ、図５（Ａ）および（Ｂ）に示す状態に交互
に変化させ作動耐久試験を行った。なお、封入ガスはＮ
₂ ガスを用い、初期封入圧力（ＰＯ）の１．５〜３倍の
範囲でオイルの圧力を変化させて、図５（Ａ）および
（Ｂ）の状態を発生させた。また、試験条件は、室温で
１００万回のサイクルで変化させた場合と、低温（−３
０℃）で３万回のサイクルで変化させた場合について行
った。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】上記表３〜表５の結果から、実施例品のダ
イアフラムを用いた場合は、室温および低温のいずれの
場合もガス室側ゴム層に大きな異常は発生せず、一部の
実施例品において小さな摩耗が発生したが、アキュムレ
ータ用ダイアフラムとしての使用には問題がない程度の
摩耗であった。これに対して、比較例品のダイアフラム
を用いた場合は、室温および低温のいずれの場合も、ガ
ス室側ゴム層に大きな摩耗や亀裂が発生した。

【００４５】つぎに、上記実施例品のダイアフラムを用
いて、下記のようにしてアキュムレータを作製した。す
なわち、図１に示すように、略半球殻状の２個の分割シ
ェルとして、上分割シェル１と下分割シェル２を準備す
るとともに、上記実施例で得られたダイアフラム２０に
ついては周縁部を厚肉部に形成した。そして、図示のよ
うに、上記ダイアフラム２０をリング状保持材５を用い
て下分割シェル２の開口部内周面に固定した。この場
合、図６に示すように、下分割シェル２の開口部内周面
には、予め円周方向に溝１１が形成されているととも
に、その下側に段部１２が形成されている。上記リング
状保持材５は、リング状の上部側が大径で下部側が小径
になった段付構造になっており、その上部側を図６に示
すように上記下分割シェル２の開口部内周面に位置決め
し、段部１２をダイアフラム２０の厚肉部の端面に位置
決めするとともに、下部をダイアフラム２０の厚肉部の
上に位置決めした。ついで、その状態で、かしめ装置
（図示せず）を用い、リング状保持材５を図７に示すよ
うにかしめた。これにより、ダイアフラム２０の内周厚
肉部が、リング状保持材５の下部外周部と、下分割シェ
ル２の開口部内周面とで挟持固定される。このかしめに
より、リング状保持材５の上部側の中央部は、下分割シ
ェル２の開口部内周面に円周方向に沿って形成された溝
１１内にくい込んだ状態になる。そのため、リング状保
持材５の固定度が向上するとともに、リング状保持材５
と下分割シェル２との間のシール度が向上する。したが
って、下分割シェル２とリング状保持材５との間から
の、ガスおよび作動油の浸透、洩れが阻止されるように
なる。また、下分割シェル２の開口部内周面に設けた段
部１２によって、リング状保持材５の位置ずれ等が生じ
なくなり、リング状保持材５の位置決め精度の向上効果
が得られるようになる。このようにして、下分割シェル
２にダイアフラム２０を取り付け、ついで、この下分割
シェル２の開口に上分割シェル１の開口を図１に示すよ
うに合わせ、全体として略球殻状のシェルに仕上げる。
この場合、上分割シェル１の取り付け前に、ダイアフラ
ム２０の取り付け状態を肉眼で確認することができ、そ
れによってダイアフラム２０の取り付け不良の発生を防
止することが可能となる。そして、上記上分割シェル１
の開口と下分割シェル２の開口の接合は、両開口の接合
部を電子ビーム溶接等することによって行う。これによ
り、溶け込み幅を狭くすることができることから、ダイ
アフラム２０の周縁厚肉部に対する熱影響を軽減または
回避することが可能となる。このようにして、図１に示
すようなアキュムレータを製造した。このアキュムレー
タでは、ダイアフラム２０によってシェル１，２の内部
空間がガス室３と油室４に区画されている。このように
して得られたアキュムレータは、いずれも耐久性に優れ
長寿命であった。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明のダイアフラム
は、ガス室側ゴム層の形成材料として、ブチル系ゴムと
ＥＰＤＭとの混合物を用いているため、従来のようにブ
チル系ゴムを単独で用いる場合に比べて低温作動性およ
び室温作動性が向上し、優れた耐久性を備えるようにな
る。したがって、上記ダイアフラムを用いた本発明のア
キュムレータは、長寿命となる。

【００４７】そして、上記ダイアフラムのガス室側ゴム
層の表面に、断面が凹状の溝を周方向に複数形成する
と、ガス室側ゴム層の耐久性が向上する結果、ダイアフ
ラムおよびこれを用いたアキュムレータの耐久性がさら
に向上するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアキュムレータの一実施例を示す断面
図である。

【図２】本発明のダイアフラムの一実施例の構成を示す
要部拡大断面図である。

【図３】本発明のダイアフラムの樹脂層の構成を示す要
部拡大断面図である。

【図４】本発明のダイアフラムの他の実施例の構成を示
す要部拡大断面図である。

【図５】（Ａ）および（Ｂ）はいずれもダイアフラムの
屈曲試験を説明する図である。

【図６】図１において、リング状保持材を下分割シェル
にかしめ付ける前の状態の要部断面図である。

【図７】図１において、リング状保持材を下分割シェル
にかしめ付けた後の状態の要部断面図である。

【符号の説明】

２０ ダイアフラム ２１ 樹脂層 ２２ ガス室側ゴム層 ２３ 油室側ゴム層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】このようにして得られた本発明のダイアフ
ラム２０は、上記樹脂層（樹脂フィルム）２１の厚み
は、通常１０〜２１０μｍである。また、上記ガス室側
ゴム層２２の厚みは、通常１〜４ｍｍであり、好ましく
は１．５〜３ｍｍである。そして、上記油室側ゴム層２
３の厚みは、通常１〜４ｍｍであり、好ましくは１．５
〜３ｍｍである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス遮蔽用の樹脂層と、この樹脂層の両
   面に形成されるガス室側ゴム層および油室側ゴム層とを
   備えてなるダイアフラムであって、上記ガス室側ゴム層
   が、ブチル系ゴムとエチレン−プロピレン−ジエン系共
   重合体との混合物により形成されていることを特徴とす
   るダイアフラム。
2. 【請求項２】 上記ガス室側ゴム層の表面に、断面が凹
   状の溝が周方向に複数形成されている請求項１記載のダ
   イアフラム。
3. 【請求項３】 シェルと、このシェルの内部空間をガス
   室および油室に区画するダイアフラムとを備えたアキュ
   ムレータであって、上記ダイアフラムが、ガス遮蔽用の
   樹脂層と、この樹脂層の両面に形成されるガス室側ゴム
   層および油室側ゴム層とを備えてなり、かつ、上記ガス
   室側ゴム層が、ブチル系ゴムとエチレン−プロピレン−
   ジエン系共重合体との混合物により形成されていること
   を特徴とするアキュムレータ。
4. 【請求項４】 上記ダイアフラムのガス室側ゴム層の表
   面に、断面が凹状の溝が周方向に複数形成されている請
   求項３記載のアキュムレータ。