WO2019004284A1 - アキュムレータ - Google Patents

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Definitions

  • the stress relieving member 51 is disposed in the gas sealing chamber 24.
  • the stress relieving member 51 is from the inner peripheral side of the diaphragm holding portion 31 to the gas inlet 22 side (upper side in the figure) of the diaphragm holding portion 31 and on the inner peripheral side of the curved surface 27 on the gas inlet side of the accumulator housing 21. It is placed at the position of the moat.
  • the stress relief member 51 is fixed to the diaphragm holding portion 31 and the accumulator housing 21.

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Abstract

アキュムレータハウジング（２１）の内部に可撓性を備えるダイアフラム（４１）を設けたダイアフラム型のアキュムレータ（１１）は、アキュムレータハウジング（２１）の内部の圧力変動によって変形したダイアフラム（４１）が接触する接触面（５５）を有し、接触面（５５）によってダイアフラム（４１）の変形姿勢を規制する応力緩和部材（５１）を内面に備え、アキュムレータハウジング（２１）の内部の圧力変動によってダイアフラム（４１）が変形したとき、応力緩和部材（５１）によってダイアフラム（４１）の変形姿勢を規制し、ダイアフラム（４１）に発生する応力を低減する。

Description

アキュムレータ
　本発明は、アキュムレータに係り、更に詳しくは、アキュムレータハウジングの内部に可撓性を備えるダイアフラムを設けたダイアフラム型アキュムレータに関する。本発明のアキュムレータは、例えば自動車用車載アキュムレータとして用いられる。
　従来から図３に示すように、ガス封入口２２およびオイルポート２３を設けたアキュムレータハウジング２１を有し、このアキュムレータハウジング２１の内部空間をガス封入室２４とフルード室２５とに仕切るように可撓性を備えるダイアフラム４１をアキュムレータハウジング２１の内部に設けたダイアフラム型アキュムレータ１１が知られている。ガス封入室２４は、ガス封入口２２に通じている。フルード室２５は、オイルポート２３に通じている。
　ダイアフラム４１は、外周取付部４２と可撓部４３と反転部４４とを一体に有する樹脂またはゴムの積層構造物である。外周取付部４２は、アキュムレータハウジング２１の側部内面に設けたダイアフラム保持部３１に保持される。可撓部４３は、アキュムレータハウジング２１内部の圧力変動に応じて変形する。反転部４４は、外周取付部４２および可撓部４３間に設けられ、可撓部４３と共に変形する断面略Ｕ字形の反転部４４とを一体に有している。
特開２００２－３７２００２号公報 特開２００４－２８６１９３号公報 特開２００７－２７０８７２号公報
　上記アキュムレータ１１には、以下の点で改良の余地がある。
　上記アキュムレータ１１では、アキュムレータハウジング２１内部に圧力変動が生じると、これに伴ってダイアフラム４１が圧力均衡点を求めて変形する。このとき作動圧縮比（＝作動圧／封入ガス圧）が高くなると、ダイアフラム４１の可撓部４３がガス封入室２４側へ大きく変位し、反転部４４の反転度合いがきつくなって、反転部４４がダイアフラム保持部３１の内周面に押し付けられる。これによって反転部４４に過大応力が発生し、これが繰り返されることで、ダイアフラム４１の破損に至ることがある。
　例えば図４に示す比較例のアキュムレータ１１では、図５に示すように圧縮比が高くなるのに伴って、発生する内部応力（応力比）が以下のように変化する。
　・図５（Ａ）／圧縮比：２．５
　・図５（Ｂ）／圧縮比：６．０　　→図５（Ａ）対比の応力比：１．０
　・図５（Ｃ）／圧縮比：１１．０　→図５（Ａ）対比の応力比：１．４
　・図５（Ｄ）／圧縮比：１８．９　→図５（Ａ）対比の応力比：１．７
　図５（Ｄ）の状態になると、発生する内部応力が１７０％にまで達することから、これが繰り返されることで、ダイアフラム４１の破損に至ることがある。
　本発明は、アキュムレータの作動圧縮比が高くなっても、ダイアフラムに発生する内部応力を緩和することができ、もってダイアフラムの破損を抑制し、ダイアフラムの耐久性を向上させることを課題とする。
　本発明のアキュムレータは、アキュムレータハウジングと、前記アキュムレータハウジングの内部を仕切るように前記アキュムレータハウジングの内部に設けられた可撓性を備えるダイアフラムと、前記アキュムレータハウジングの内部に設けられ、前記アキュムレータハウジング内部の圧力変動によって変形した前記ダイアフラムを接触させて前記ダイアフラムの変形姿勢を規制する応力緩和部材と、を備える。
　本発明によれば、アキュムレータの作動圧縮比が高くなっても、ダイアフラムに発生する内部応力を緩和することができるので、ダイアフラムの破損を抑制し、ダイアフラムの耐久性を向上させることができる。
実施の形態のアキュムレータの断面図。 他の実施の形態のアキュムレータの断面図。 背景技術のアキュムレータの断面図。 比較例のアキュムレータの断面図。 同アキュムレータにおける圧縮比および応力比の変化を示す説明図。 比較試験の結果を示すグラフ図。
　実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。図３及び図４に示したアキュムレータと同一部分または相当する部分は同一符号で示す。
　図１は、実施の形態のアキュムレータ１１を一部で裁断した断面図を示している。実施の形態のアキュムレータ１１は、アキュムレータハウジング２１の内部に可撓性を備えるダイアフラム４１を設けたダイアフラム型アキュムレータである。
　実施の形態のアキュムレータ１１は、ガス封入口２２およびオイルポート２３を設けたアキュムレータハウジング２１を有し、このアキュムレータハウジング２１の内部に可撓性を備えるダイアフラム４１を設けている。ダイアフラム４１は、アキュムレータハウジング２１の内部空間を、ガス封入口２２に通じるガス封入室（ガス室）２４とオイルポート２３に通じるフルード室（液室）２５とに仕切っている。
　アキュムレータハウジング２１は、金属部品の絞り加工によって成形されたシェル２６を有しており、その内面は、断面円弧形の曲面２７，２８の組み合わせ形状を備えている。ハウジング２１内面に形成される曲面は、ガス封入口２２側からオイルポート２３側へかけて内径寸法が徐々に拡大する向きのガス封入口側の曲面２７と、反対にオイルポート２３側からガス封入口２２側へかけて内径寸法が徐々に拡大する向きのオイルポート側の曲面２８との組み合わせを有している。オイルポート側の曲面２８は、円筒面からの絞り加工によって形成されている。
　シェル２６の最大内径部には、ダイアフラム４１を保持するためのフック状を呈する環状のダイアフラム保持部（ホルダ）３１が設けられている。ダイアフラム保持部３１は、アキュムレータハウジング２１の内面に固定された環状平板状の固定部３２と、固定部３２の内周端部からオイルポート２３側（図では下方）へ向けて設けられた円筒状のフック部３３とを一体に有している。ダイアフラム保持部３１は、断面Ｌ字形を呈するフック状に形成されている。
　ダイアフラム４１は、外周取付部４２と可撓部４３と反転部４４とを一体に有する樹脂またはゴムの積層構造物である。外周取付部４２は、アキュムレータハウジング２１の側部内面に設けたダイアフラム保持部３１に保持される。可撓部４３は、アキュムレータハウジング２１内部の圧力変動に応じて変形する。反転部４４は、外周取付部４２および可撓部４３間に設けられ、可撓部４３と共に変形する断面略Ｕ字形の反転部４４とを一体に有している。可撓部４３の平面中央には、ダイアフラム４１がオイルポート２３の透孔にはみ出すのを抑制するためのポペット４５が取り付けられている。ダイアフラム４１は全体に高圧縮対応として、ガス封入室２４側に凸形状のダイアフラムとされている。ダイアフラム４１はブラダとも称される。
　上記の構成は、図４に示した比較例のアキュムレータ１１と基本的に同じ構成であり、作動圧縮比（＝作動圧／初期封入ガス圧）が高くなると、ダイアフラム４１の可撓部４３がガス封入室２４側へ大きく変位し、このとき反転部４４の反転度合いがきつくなって、反転部４４がダイアフラム保持部３１の内周面に押し付けられる。図４に示すアキュムレータ１１ではこのとき反転部４４に過大応力が発生し、これが繰り返されることで、ダイアフラム４１の破損に至ることがある。この課題に対して、本実施の形態は、以下の対策をとっている。
　図１に示すように、本実施の形態のアキュムレータ１１は、アキュムレータハウジング２１の内面に、ダイアフラム４１に発生する応力を低減させる応力緩和部材５１を備えている。応力緩和部材５１は、アキュムレータハウジング２１内部の圧力変動によってダイアフラム４１の可撓部４３がガス封入室２４側へ変位したときに、ダイアフラム４１の可撓部４３および反転部４４が接触することにより、可撓部４３および反転部４４の変形姿勢を規制して変形を停止させ、変形量を少なく抑える。
　応力緩和部材５１は、ガス封入室２４に配置されている。応力緩和部材５１は、ダイアフラム保持部３１の内周側から、ダイアフラム保持部３１のガス封入口２２側（図では上方）であってかつアキュムレータハウジング２１におけるガス封入口側の曲面２７の内周側へかけての位置に配置されている。応力緩和部材５１は、ダイアフラム保持部３１およびアキュムレータハウジング２１に対して固定されている。
　応力緩和部材５１は、樹脂またはゴムによって環状に形成され、ダイアフラム保持部３１の内周側に配置される薄肉の部分５２と、ダイアフラム保持部３１のガス封入口２２側であってかつアキュムレータハウジング２１におけるガス封入口側の曲面２７の内周側に配置される厚肉の部分５３とを一体に有している。応力緩和部材５１は、ダイアフラム保持部３１におけるフック部３３の内周面に接する円筒面状の外周面と、ダイアフラム保持部３１における固定部３２のガス封入口側端面に接する軸直角平面状の端面と、アキュムレータハウジング２１におけるガス封入口側の曲面２７に接する外周曲面と、更に内周面とを有している。内周面は、ダイアフラム４１が変形時に接離可能に接触する環状の接触面５５とされている。
　接触面５５は、ダイアフラム４１の反転部４４から軸方向に遠ざかるのにしたがって、即ちオイルポート２３側からガス封入口２２側へかけて内径寸法が徐々に縮小する向きのテーパ状の傾斜面とされている。傾斜面は断面直線状であっても良いが、本実施の形態では凸状の断面円弧形に形成されている。
　応力緩和部材５１はその全体として、ダイアフラム４１の変形位置に模した形状（シェル２６に沿うよう設けられ、更にダイアフラム保持部３１のオイルポート側端部に向かって薄くなる構造）に形成されている。応力緩和部材５１は緩衝部材とも称される。
　上記構成を備えるアキュムレータ１１では、アキュムレータハウジング２１内部の圧力変動によってダイアフラム４１の可撓部４３がガス封入室２４側へ変位したときに、ダイアフラム４１の可撓部４３および反転部４４が応力緩和部材５１の接触面５５に接触する。この接触によって可撓部４３および反転部４４の変形姿勢が規制されて変形が停止され、変形量が少なく抑えられる。その結果アキュムレータ１１は、ダイアフラム４１に発生する内部応力を低減させ、ダイアフラム４１の破損を抑制し、ダイアフラム４１の耐久性を向上させることができる。
　本実施の形態のアキュムレータ（応力緩和部材あり）と図４に示した比較例のアキュムレータ（応力緩和部材なし）とを比較すると、図６の比較試験結果のグラフ図に示すとおり、本実施の形態のアキュムレータの方が、ダイアフラム４１に発生する内部応力（最大応力）が小さくなっている。したがって応力緩和部材５１による効果が確認されている。
　実施に際しては、応力緩和部材５１の内周面に設定する接触面５５を本実施の形態のようにオイルポート２３側からガス封入口２２側へかけて内径寸法が徐々に縮小するテーパ状の傾斜面とせずに、アキュムレータ中心軸線Ｏと平行な円筒面（軸方向ストレート面）にすることも可能である。この場合には、ダイアフラム４１に発生する内部応力（最大応力）が図４に示した比較例のアキュムレータ（応力緩和部材なし）と比較してかえって上回ることがある。したがって応力緩和部材５１の内周面に設定する接触面５５は、これを本実施の形態のようにテーパ状の傾斜面とするのが好適である。
　テーパ状の傾斜面は、接触面５５の全面でなく一部のみに設定されても良い。図２はこの場合の一例を示している。接触面５５は、ダイアフラム４１に比較的近い位置の軸方向ストレート面５６と、ダイアフラム４１から比較的遠い位置の傾斜面５７との組み合わせによって形成されている。傾斜面５７は、ダイアフラム４１から軸方向に遠ざかるのにしたがって、つまりオイルポート２３側からガス封入口２２側へかけて内径寸法が徐々に縮小する。傾斜面５７は断面直線状であっても良いが、本実施の形態では凹状の断面円弧形に形成されている。図２に示す一例では、応力緩和部材５１のオイルポート側端部（図における下端部）がダイアフラム保持部３１のオイルポート側端部よりもオイルポート２３側（図では下方）へ突出し、ここに断面円弧形を呈する接触面延長部５８が設けられている。ダイアフラム４１は、接触面延長部５８、軸方向ストレート面５６および傾斜面５７よりなる接触面５５に接触する。
　１１　アキュムレータ
　２１　アキュムレータハウジング
　２２　ガス封入口
　２３　オイルポート
　２４　ガス封入室
　２５　フルード室
　２６　シェル
　２７，２８　曲面
　３１　ダイアフラム保持部
　３２　固定部
　３３　フック部
　４１　ダイアフラム
　４２　外周取付部
　４３　可撓部
　４４　反転部
　４５　ポペット
　５１　応力緩和部材
　５２，５３　部分
　５５　接触面
　５６　軸方向ストレート面
　５７　傾斜面
　５８　接触面延長部

Claims (3)

  1. 　アキュムレータハウジングと、
    　前記アキュムレータハウジングの内部を仕切るように前記アキュムレータハウジングの内部に設けられた可撓性を備えるダイアフラムと、
    　前記アキュムレータハウジングの内部に設けられ、前記アキュムレータハウジング内部の圧力変動によって変形した前記ダイアフラムを接触させて前記ダイアフラムの変形姿勢を規制する応力緩和部材と、
    　を備えることを特徴とするアキュムレータ。
  2. 　前記応力緩和部材は、前記ダイアフラムが接離可能に接触する接触面を備え、
    　前記接触面は、前記ダイアフラムから軸方向に遠ざかるにしたがって内径寸法が徐々に縮小する傾斜面を有している、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
  3. 　前記応力緩和部材は、前記ダイアフラムが接離可能に接触する接触面を備え、
    　前記接触面は、前記ダイアフラムに近い位置の軸方向ストレート面と、前記ダイアフラムから遠い位置の、前記ダイアフラムから軸方向に遠ざかるにしたがって内径寸法が徐々に縮小する傾斜面とを有している、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
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