WO2017195415A1 - 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
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Abstract
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を提供することにある。 一方の金属ダイヤフラム(17A)に、脈動減衰部材の内部空間に向かって突き出した同心円状の複数の凹部(25A、27A)を形成し、同様に他方の金属ダイヤフラム(17B)に、脈動減衰部材の内部空間に向かって突き出した同心円状の複数の凹部(25B、27B)を形成すると共に、所定の圧力が両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(25A、27A)と、他方の金属ダイヤフラムの少なくとも1つの凹部(25B、27B)とが互いに接触する構成とした。
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。
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。
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 (8)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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し、
所定の圧力が2枚の前記金属ダイヤフラムに作用したとき、前記一方の金属ダイヤフラムの少なくとも1つの前記凹部と、前記他方の金属ダイヤフラムの少なくとも1つの前記凹部とが互いに接触する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。 - 請求項4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当接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。 - 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。 - 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。 - 請求項7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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