JPWO2017051753A1 - 金属ベローズ - Google Patents
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Abstract
Description
また、蛇腹状の管壁において、山部の断面形状が管外側へ凸のU字状となっており、谷部の断面形状が管内側へ凸のV字状となっていることを特徴とする金属製ベローズも知られている(例えば、特許文献3参照。以下、「従来技術2」という。)。
また、本発明は、第二に、金属ベローズの両端部に制振リングなどの部材が装着される場合、そのスペースの確保及び両端部の破損防止の可能な金属ベローズを提供することを目的とするものである。
前記端部は、装着部材に接続される第1接続腹部、前記第1接続腹部から軸方向の内側に向かって順に延びる接続谷部及び第2接続腹部を備え、自由状態における前記接続谷部の軸方向の幅は前記端部以外の部分における谷部又は山部の軸方向の幅より大きく設定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、金属ベローズの端部における接続谷部の変形量、ひいては端部の変形量を小さくすることができ、端部に発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部の応力による破壊を防止することができるため金属ベローズの寿命を延ばすことができる。
また、金属ベローズの端部における接続谷部に制振リングを装着するための幅方向のスペースを確保でき、制振リングの取り付けを確実にできると共に、金属ベローズが収縮した場合でも、第1接続腹部及び第2接続腹部が制振リングの取付部に衝突することがないため、第1接続腹部及び第2接続腹部の破損を防止することができ、金属ベローズの寿命を延ばすことができる。
前記端部は、装着部材に接続される第1接続腹部、前記第1接続腹部から軸方向の内側に向かって順に延びる接続山部及び第2接続腹部を備え、自由状態における前記接続山部の軸方向の幅は前記端部以外の部分における山部又は谷部の軸方向の幅より大きく設定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、金属ベローズの端部における接続谷部の変形量、ひいては端部の変形量を小さくすることができ、端部に発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部の応力による破壊を防止することができるため金属ベローズの寿命を延ばすことができる。
この特徴によれば、自由状態における前記接続谷部または前記接続山部の軸方向の幅を容易に拡大することができる。
この特徴によれば、自由状態における前記接続谷部または前記接続山部の軸方向の幅を拡大する際、前記接続谷部または前記接続山部の全体を滑らかな曲線で形成することができ、前記接続谷部または前記接続山部における応力集中を防止できる。
この特徴によれば、制振リングが確実に取り付けられるため、制振リングのガイド機能を十分に発揮することができる。
(1)金属ベローズの軸方向の端部は、装着部材に接続される第1接続腹部、第1接続腹部から軸方向の内側に向かって順に延びる接続谷部及び第2接続腹部を備え、自由状態における前記接続谷部の軸方向の幅は端部以外の部分における谷部又は山部の軸方向の幅より大きく設定されていることにより、金属ベローズの端部における接続谷部の変形量、ひいては端部の変形量を小さくすることができ、端部に発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部の応力による破壊を防止することができるため金属ベローズの寿命を延ばすことができる。
また、金属ベローズの端部における接続谷部に制振リングを装着するための幅方向のスペースを確保でき、制振リングの取り付けを確実にできると共に、金属ベローズが収縮した場合でも、第1接続腹部及び第2接続腹部が制振リングの取付部に衝突することがないため、第1接続腹部及び第2接続腹部の破損を防止することができ、金属ベローズの寿命を延ばすことができる。
また、金属ベローズ10の径方向振れの抑制及び金属ベローズ10の伸張・収縮動作時におけるシェル3内の軸方向の移動をガイドするためにベローズキャップ11の外周端と遊動端10bとに跨るように制振リング16が装着されている。
図2は、金属ベローズ10が伸長も収縮もしていない組み込み初期における自由長状態を示すもので、紙面下方の水平方向に延びる一点鎖線が金属ベローズ10の中心を示しており、紙面左側が遊動端10b側、同右側が固定端10a側である。
図2において、金属ベローズ10は、環状を呈し、軸方向の端部から腹部、谷部、腹部、山部及び腹部の順に一連に一体成形した構造を軸方向に繰り返し有する金属ベローズである。
そして、第2接続腹部10fに続いて、固定端10aに向かって順に、山部10g、腹部10h、谷部10i、腹部10j、山部10k、腹部10l、谷部10m・・・と続いている。
図2においては、金属ベローズ10の谷部の内径di、山部の外径doは、それぞれ、同一に設定されている。
一例を挙げると、接続谷部10eの軸方向の幅b1は、谷部10i、10m・・・の軸方向の幅b2、又は山部10g、10k・・・の軸方向の幅b3の1.5倍〜5倍の範囲に設定される。
なお、本発明において谷部(接続谷部も含む。)又は山部の軸方向の幅とは、それぞれの谷部における当該谷部とこの両側の腹部との接続部、又はそれぞれの山部における当該山部とこの両側の腹部との接続部を結ぶ径方向の位置での軸方向の幅を意味するが、谷部又は山部とこの両側の腹部との接続部の位置が一概に決められない場合もあることから、便宜的に、接続谷部10e及び谷部10i、10m・・の最下点から外方に一定距離αだけ離れた位置X、又は山部10g、10k・・の最高点から内方に一定の距離αだけ離れた位置Yにおける軸方向の幅をもって、それぞれの、軸方向の幅としてもよい。
接続谷部10eの軸方向の幅b1に対する直線状の部分sの割合は設計的に決められるが、例えば、s/b1=0.1〜0.9の範囲が好ましい。より好ましくは、s/b1=0.65〜0.68の範囲である。
また、本発明において、金属ベローズ10は、図2に示すようなオフセット型に限らず、従来技術1のような山部及び谷部がU字形をしたU形ベローズ、または、従来技術2のような山部の断面形状が管外側へ凸のU字状、谷部の断面形状が管内側へ凸のV字状のベローズなど、他の型の金属ベローズにも適用できることはいうまでもない。
Pout>Pin の場合、腹部10f、10h、10j、10l・・・は軸方向に押しつぶされて、図3に示すような軸方向に圧縮された状態になる。この際、固定端10a側の端部10c及び遊動端10b側の端部10cにおいては、接続谷部10eの軸方向の幅b1が谷部10i、10m・・・の軸方向の幅b2、又は山部10g、10k・・・の軸方向の幅b3よりも大きく設定されているため、端部10cの変形量は小さくなる。すなわち、谷部10i、10m・・・は断面U字状をなし軸方向の幅b2が小さく、また、山部10g、10k・・・は断面円弧状をなし軸方向の幅b3が小さいため、軸方向に伸縮変形しやすいのに対し、接続谷部10eは直線状の部分sを有し、軸方向の幅b1が大きいため軸方向の伸縮変形に強くなり、接続谷部10eの変形量、ひいては端部10cの変形量は小さくなるものである。
端部10cの変形量が小さくなると、端部10cに発生する曲げ応力は小さくなり、比較的、応力の集中する端部10cの応力による破壊を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
また、接続谷部10eは直線状の部分sを有し、軸方向の幅b1が大きいため、金属ベローズ10が図3に示すように収縮した場合でも、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fが制振リング16の取付部16aに衝突することがないため、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fの破損を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(1)金属ベローズ10の端部10cにおける接続谷部10eの変形量、ひいては端部10cの変形量を小さくすることができ、端部10cに発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部10cの応力による破壊を防止することができるため金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(2)金属ベローズ10の端部10cにおける接続谷部10eに制振リング16を装着するための幅方向のスペースを確保でき、制振リング16の取り付けを確実にできると共に、金属ベローズ10が収縮した場合でも、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fが制振リング16の取付部16aに衝突することがないため、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fの破損を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(3)また、接続谷部10eは、軸方向に平行な直線状の部分sを含むことにより、自由状態における接続山部10eの軸方向の幅を容易に拡大することができる。
(4)また、金属ベローズ10の遊動端10b側の端部10cにおける接続谷部10eには、金属ベローズ10の伸張・収縮動作時におけるシェル3内の軸方向の移動をガイドするための制振リング16が設けられることにより、制振リング16が確実に取り付けられるため、制振リング16のガイド機能を十分に発揮することができる。
実施例2に係る金属ベローズ10は、接続谷部の形状が実施例1と相違するが、その他の基本構成は実施例1と同じであり、同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
そして、実施例1と同様に、第2接続腹部10fに続いて、固定端10aに向かって順に、山部10g、腹部10h、谷部10i、腹部10j、山部10k、腹部10l、谷部10m・・・と続いている。
図4においては、実施例1と同様に、金属ベローズ10の谷部の内径di、山部の外径doは、それぞれ、同一に設定されている。
一例を挙げると、接続谷部10e−1の軸方向の幅b1は、谷部10i、10m・・・の軸方向の幅b2、又は山部10g、10k・・・の軸方向の幅b3の1.5倍〜5倍の範囲に設定される。
Pout>Pin の場合、腹部10f、10h、10j、10l・・・は軸方向に押しつぶされて、軸方向に圧縮された状態になる。この際、固定端10a側の端部10c及び遊動端10b側の端部10cにおいては、接続谷部10e−1の軸方向の幅b1が谷部10i、10m・・・、又は山部10g、10k・・・の軸方向の幅b3よりも大きく設定されているため、端部10cの変形量は小さくなる。すなわち、谷部10i、10m・・・は断面U字状をなし軸方向の幅b2が小さく、また、山部10g、10k・・・は断面円弧状をなし軸方向の幅b3が小さいいため軸方向に伸縮変形しやすいのに対し、接続谷部10e−1は曲率半径Rの大きい円弧部から形成され、軸方向の幅b1が大きいため軸方向の伸縮変形に強くなり、接続谷部10e−1の変形量、ひいては端部10cの変形量は小さくなるものである。
端部10cの変形量が小さくなると、端部10cに発生する曲げ応力は小さくなり、比較的応力の集中する端部10cの応力による破壊を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
また、接続谷部10e−1は曲率半径Rの大きい円弧部から形成され、軸方向の幅b1が大きいため、金属ベローズ10が収縮した場合でも、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fが制振リング16の取付部16aに衝突することがないため、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fの破損を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(1)金属ベローズ10の端部10cにおける接続谷部10e−1の変形量、ひいては端部10cの変形量を小さくすることができ、端部10cに発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部10cの応力による破壊を防止することができるため金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(2)金属ベローズ10の端部10cにおける接続谷部10e−1に制振リング16を装着するための幅方向のスペースを確保でき、制振リング16の取り付けを確実にできると共に、金属ベローズ10が収縮した場合でも、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fが制振リング16の取付部16aに衝突することがないため、第1接続腹部10d及び第2接続腹部10fの破損を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(3)また、接続谷部10e−1は、端部10c以外の部分における谷部10i、10m・・・または山部10g、10h・・・の曲率半径より大きい曲率半径の円弧部から形成されていることにより、自由状態における接続谷部10e−1の軸方向の幅を拡大する際、接続谷部10e−1の全体を滑らかな曲線で形成することがで、接続谷部10e−1の応力集中を防止することができる。
(4)また、金属ベローズ10の遊動端10b側の端部10cにおける接続谷部10e−1には、金属ベローズ10の伸張・収縮動作時におけるシェル3内の軸方向の移動をガイドするための制振リング16が設けられることにより、制振リング16が確実に取り付けられるため、制振リング16のガイド機能を十分に発揮することができる。
実施例3に係る金属ベローズ30は、端部の形状が実施例1と相違するが、その他の基本構成は実施例1と同じであり、重複する説明は省略する。
そして、実施例1と同様に、第2接続腹部30fに続いて、固定端30aに向かって順に、谷部30g、腹部30h、山部30i、腹部30j、谷部30k、腹部30l、山部30m・・・と続いている。
図5においては、実施例1と同様に、金属ベローズ30の谷部の内径di、山部の外径doは、それぞれ、同一に設定されている。
一例を挙げると、接続山部30eの軸方向の幅b1は、谷部30g、30k・・・の軸方向の幅b2、又は山部30i、30m・・・の軸方向の幅b3の1.5倍〜5倍の範囲に設定される。
接続山部30eの軸方向の幅b1に対する直線状の部分sの割合は、設計的に決められるが、例えば、s/b1=0.1〜0.9の範囲が好ましい。より好ましくは、s/b1=0.65〜0.68の範囲である。
Pout>Pin の場合、腹部30h、30j、30l、・・・は軸方向に押しつぶされて、軸方向に圧縮された状態になる。この際、固定端30a側の端部30c及び遊動端30b側の端部30cにおいては、接続山部30eの軸方向の幅b1が谷部30g、30k・・・、又は山部30i、30m・・・の軸方向の幅b3よりも大きく設定されているため、端部10cの変形量は小さくなる。すなわち、谷部30g、30k・・・は断面U字状をなし軸方向の幅b2が小さく、また、山部30i、30m・・・は断面円弧状をなし軸方向の幅b3が小さいいため軸方向に伸縮変形しやすいのに対し、接続山部30eは直線状の部分sを有し、軸方向の幅b1が大きいため軸方向の伸縮変形に強くなり、接続谷部10eの変形量、ひいては端部10cの変形量は小さくなるものである。
端部10cの変形量が小さくなると、端部10cに発生する曲げ応力は小さくなり、比較的応力の集中する端部10cの応力による破壊を防止することができ、金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(1)金属ベローズ30の端部30cにおける接続山部30eの変形量、ひいては端部30cの変形量を小さくすることができ、端部30cに発生する曲げ応力を小さくすることができ、比較的応力の集中する端部30cの応力による破壊を防止することができるため金属ベローズ10の寿命を延ばすことができる。
(2)また、接続谷部10eは、軸方向に平行な直線状の部分sを含むことにより、自由状態における接続山部10eの軸方向の幅を容易に拡大することができる。
2 ハウジング
3 シェル
4 オイルポート
5 ポート穴
6 ガス注入口
7 ガスプラグ
10、30 金属ベローズ
10a、30a 固定端
10b、30b 遊動端
10c、30c 端部
10d、30d 第1接続腹部
10f、30f 第2接続腹部
10e、10e−1 接続谷部
30e 接続山部
10g、10k、30i、30m 山部
10i、10m、30g、30k 谷部
10h、10j、10l、30h、30j、30l 腹部
11 ベローズキャップ
12 ガス室
13 液室
14 ステー
15 装着部材(カラー)
16 制振リング
17 谷部のピッチの中央
di 谷部の内径
do 山部の外径
X 谷部の最下点から外方に一定距離αだけ離れた位置
Y 山部の最高点から内方に一定の距離αだけ離れた位置 s 接続谷部直線状の部分
Pin 内径側の圧力
Pout 外径側の圧力
Claims (5)
- 環状を呈し、軸方向の端部から腹部、谷部、腹部、山部及び腹部の順の順に一連に一体成形した構造を軸方向に繰り返し有する金属ベローズであって、
前記端部は、装着部材に接続される第1接続腹部、前記第1接続腹部から軸方向の内側に向かって順に延びる接続谷部及び第2接続腹部を備え、自由状態における前記接続谷部の軸方向の幅は前記端部以外の部分における谷部又は山部の軸方向の幅より大きく設定されていることを特徴する金属ベローズ。 - 環状を呈し、軸方向の端部から腹部、山部、腹部、谷部及び腹部の順に一連に一体成形した構造を軸方向に繰り返し有する金属ベローズであって、
前記端部は、装着部材に接続される第1接続腹部、前記第1接続腹部から軸方向の内側に向かって順に延びる接続山部及び第2接続腹部を備え、自由状態における前記接続山部の軸方向の幅は前記端部以外の部分における山部又は谷部の軸方向の幅より大きく設定されていることを特徴する金属ベローズ。 - 前記接続谷部または前記接続山部は、軸方向に平行な直線状の部分を含むことを特徴する請求項1又は2に記載の金属ベローズ。
- 前記接続谷部または前記接続山部は、前記端部以外の部分における谷部または山部の曲率半径より大きい曲率半径の円弧部から形成されていることを特徴する請求項1又は2に記載の金属ベローズ。
- 前記金属ベローズの遊動端側の端部における接続谷部には、前記金属ベローズの伸張・収縮動作時におけるシェル内の軸方向の移動をガイドするための制振リングが設けられることを特徴する請求項1に記載の金属ベローズ。
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