【実施例1】
【0016】
実施例1に係るアキュムレータにつき、
図1から
図3を参照して説明する。以下、
図1の紙面手前側をアキュムレータの正面側(前方側)とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準として説明する。
【0017】
アキュムレータ1は、例えば自動車用油圧システム、産業機器用油圧システム等において、蓄圧装置、脈動減衰装置等として用いられるものであり、ベローズ本体31として金属ベローズを用いた金属ベローズ型のアキュムレータである。
【0018】
図1に示されるように、アキュムレータ1は、ハウジング2と、ハウジング2内に設けられるベローズ3と、から主に構成されている。尚、
図1は、蓄液等の圧力により後述するベローズ本体31が伸長した状態を示している。
【0019】
先ず、ベローズ3の構造について詳しく説明する。
図1および
図2に示されるように、ベローズ3は、上下両端が開放する略円筒状を成す金属製のベローズ本体31と、円盤状を成す金属製のベローズキャップ32と、から主に構成されている。尚、ベローズ本体31は、後述するシェル4の円筒部42の上端側の内径d2およびシェル4の開口部4aの内径d4よりもその外径D1が小さく構成されている(D1<d2,d4:
図1参照)。
【0020】
ベローズ本体31は、後述するオイルポート部材5(基部体)の内面(詳しくは第2環状凸部54の溶接部54a)に溶接固定されて下端を構成する固定端31a(一端)が閉塞されるとともに、環状の保護リング33を挟着した状態でベローズキャップ32の下面32aが溶接固定されて上端を構成する遊動端31bが閉塞されている。
【0021】
尚、保護リング33は、シェル4の円筒部42の上端側の内周面42aに対して直接ベローズ本体31が接触しないように保護するとともに、保護リング33の外周面33aとシェル4の円筒部42の内周面42aとは、径方向に僅かに離間しており、ベローズ3の伸縮作動を妨げることなく滑らかに摺動できるようになっている。
【0022】
また、ベローズキャップ32の下面32aには、断面視クランク形状の環状を成すシールホルダ34が嵌合されており、該シールホルダ34に対して円盤状を成すシール部材35が取付け、固定されている。
【0023】
シール部材35は、金属製で円板状を成す基材36の表面の一部または全部にゴム状弾性体37を被着(加硫接着)させることにより構成されている。
【0024】
次いで、ハウジング2の構造について詳しく説明する。
図1および
図2に示されるように、ハウジング2は、下端に開口部4aを有する有底円筒状のシェル4と、シェル4の開口部4aをシールするオイルポート部材5と、から構成されている。尚、オイルポート部材5は、シェル4の開口部4aをシールした状態で別体の固定部材6によりシェル4に固定されている。
【0025】
シェル4には、上端部の径方向略中央の位置にハウジング2内に形成される後述するガス室7に高圧ガス(例えば窒素ガス)を注入するためのガス封入口40が設けられている。尚、ガス封入口40は、高圧ガスの注入後にガスプラグ41がネジ固定されることにより閉塞される。このとき、ガスプラグ41とシェル4との間にゴム状弾性体から構成されるOリング41aが介在することにより、ハウジング2のガス室7内の高圧ガスの漏れ出しを防止することができる。
【0026】
また、シェル4の円筒部42は、開口部4a側が外径側に向かって厚肉に構成され、円筒部42の上端側の内周面42aよりも開口部4a側の内周面43aには、オイルポート部材5が取付けられる第1環状凹部43が形成され、該第1環状凹部43(内周面43a)よりもさらに開口部4a側の内周面44aには、固定部材6が取付けられる第2環状凹部44が形成されている。
【0027】
第1環状凹部43は、シェル4の円筒部42の上端側の内周面42a(前述したベローズ3の保護リング33の外周面33aが摺動する部分)の内径d2よりもその内径d3を大きく構成されている(d2<d3:
図1参照)。これによれば、シェル4の円筒部42の内周面42aの開口部4a側の端部と第1環状凹部43(内周面43a)の上端側の端部との間には、円筒部42の上端側の内周面42aの内径d2と第1環状凹部43の内径d3との寸法差により、径方向に環状の面部が構成され、シェル4の円筒部42に略直角の階段状を成す第1環状段部45(規制段部)が形成されている。
【0028】
第2環状凹部44は、第1環状凹部43の内径d3よりもその内径d4を大きく構成されている(d3<d4:
図1参照)。尚、第2環状凹部44の内径d4は、シェル4の開口部4aの内径d4と略同一寸法に構成されている。これによれば、シェル4の円筒部42の第1環状凹部43(内周面43a)の開口部4a側の端部と第2環状凹部44(内周面44a)の上端側の端部との間には、第1環状凹部43の内径d3と第2環状凹部44の内径d4との寸法差により、径方向に環状の面部が構成され、シェル4の円筒部42に略直角の階段状を成す第2環状段部46が形成されている。また、第2環状凹部44には、後述する固定部材6に形成される雄ネジ部61bが螺合される雌ネジ部44bが形成されている。
【0029】
オイルポート部材5には、軸方向(上下方向)に貫通し、ハウジング2内に図示しない圧力配管から液体(例えば作動油)の流出入を行うための流体出入路50(貫通孔)が設けられている。
【0030】
また、オイルポート部材5には、シェル4の円筒部42に形成される第1環状凹部43の内径d3とその外径D3を略同一寸法に構成される環状の取付部51が設けられ、該取付部51の外周面51aに形成され内径側に凹む環状の溝部51bには、ゴム状弾性体から構成されるOリング52(環状シール部材)が装着されている。尚、取付部51は、ベローズ本体31の外径D1よりもその外径D3が大きく構成されている(D1<D3:
図1参照)。
【0031】
また、オイルポート部材5の内面(上面)には、取付部51から上方(ハウジング2の内部側)に向けて突出し、シェル4の円筒部42の上端側の内周面42aの内径d2とその外径D2を略同一寸法に構成される第1環状凸部53が形成されており、第1環状凸部53の内径側には、上方に向けて突出する第2環状凸部54が形成され、前述したベローズ本体31の固定端31aが溶接固定されている。さらに、第2環状凸部54の内径側には、上方に向けて突出する第3環状凸部55が形成され、外径側に断面視下向き略コ字状のステー56が溶接固定されている。
【0032】
ステー56には、上端部の径方向略中央の位置に軸方向に貫通する貫通孔56aが設けられ、貫通孔56aの外径側に環状のシール面56bが形成されている。
【0033】
ハウジング2の内部空間は、ベローズ3(ベローズ本体31およびベローズキャップ32)によりガス封入口40と連通するガス室7と、流体出入路50と連通する液室8とに密閉状態に仕切られた構造となっている。
【0034】
ガス室7は、シェル4の内周面42a、ベローズ本体31の外周面31cおよびベローズキャップ32の上面32bから画成され、ガス封入口40から注入される高圧ガスが封入されている。
【0035】
液室8は、ステー56、ベローズ本体31の内周面31dおよびベローズキャップ32の下面32a(シールホルダ34,シール部材35)から画成され、流体出入路50を介して圧力配管から液体が流出入するようになっている。
【0036】
アキュムレータ1は、ハウジング2内に設けられるベローズ3の伸縮作動により、ベローズキャップ32を所定位置に移動させてガス室7のガス圧と液室8の液体圧とを均衡させて圧力調整を行っている。
【0037】
例えば、
図2に示されるように、圧力配管内の液体が排出されると、ベローズキャップ32がガス室7のガス圧を受けて下方に移動しベローズ本体31が収縮することにより、ベローズキャップ32の下面32aに取付けられたシール部材35とステー56のシール面56bとが密接して環状のシール部S1(
図2参照)を形成し、ステー56の貫通孔56aが閉塞される。これにより、液室8内に一部の液体が閉じ込められ、この閉じ込められた液体の圧力とガス室7のガス圧とが均衡するため、ベローズ本体31に過大な応力がかかることがなくなり、ベローズ本体31の破損を抑制できるようになっている。
【0038】
次いで、固定部材6の構造について詳しく説明する。
図1および
図2に示されるように、固定部材6は、内径側に軸方向に貫通する貫通孔60が設けられることにより環状に構成され、シェル4の円筒部42に形成される第2環状凹部44の内径d4とその外径D4を略同一寸法に構成される取付部61の外周面61aには、雄ネジ部61bが形成されている。尚、固定部材6に形成される雄ネジ部61bの山部の頂点における外径は、シェル4の円筒部42に形成される第2環状凹部44の雌ネジ部44bの谷部の底点における内径と略同一寸法に構成されている。
【0039】
また、固定部材6の上面には、取付部61から上方(オイルポート部材5側)に向けて突出し、シェル4の円筒部42に形成される第1環状凹部43の内径d3とその外径D3を略同一寸法に構成される環状凸部62が形成されている。
【0040】
次いで、固定部材6によりシェル4に対してオイルポート部材5を固定する方法について詳しく説明する。
図3に示されるように、先ず、ベローズ本体31の固定端31aが溶接固定されたオイルポート部材5をシェル4の開口部4aからベローズ本体31がシェル4の内部に配置されるように挿入する。具体的には、シェル4の円筒部42に形成される第1環状段部45にオイルポート部材5の取付部51の内面(上面)を当接させて第1環状凹部43に嵌合させることにより、オイルポート部材5はシェル4に対する軸方向の位置決めがなされる。このとき、オイルポート部材5の取付部51の外周面51aと第1環状凹部43との間にOリング52が介在することにより環状のシール部S2が形成される(
図1および
図2参照)。
【0041】
次に、固定部材6の取付部61の外周面61aに形成される雄ネジ部61bをシェル4の円筒部42に形成される第2環状凹部44の雌ネジ部44bに螺合させる。このとき、固定部材6の環状凸部62がオイルポート部材5の取付部51を外面側(下面側)から押圧することにより、オイルポート部材5の取付部51の外周部をシェル4の第1環状段部45と固定部材6の環状凸部62との間に挟み込むようにして固定することができる。また、オイルポート部材5は、第1環状段部45によりシェル4に対する軸方向の移動が規制されているため、固定部材6をシェル4(第2環状凹部44)に取付けることにより、オイルポート部材5はシェル4に対して所定の位置に固定される。
【0042】
これによれば、ベローズ本体31の外径D1がシェル4の開口部4aの内径d4よりも小さく(D1<d4:
図1参照)、かつオイルポート部材5の取付部51の外径D3がベローズ本体31の外径D1よりも大きく(D1<D3:
図1参照)形成されているため、オイルポート部材5に溶接固定されたベローズ本体31をシェル4の開口部4aから挿入して、固定部材6によりオイルポート部材5をシェル4に着脱可能に固定することにより、シェル4に対してベローズ本体31とオイルポート部材5を取付けることができるとともに、シェル4の開口部4aからベローズ本体31とオイルポート部材5を一緒に引き出して取外すことができるため、ベローズ本体31のメンテナンス性を高めることができる。また、オイルポート部材5の取付部51の外周面51aとシェル4の第1環状凹部43との間に介在するOリング52により環状のシール部S2が形成され、ハウジング2の液室8内の液体の漏れ出しを防止することができる。
【0043】
具体的には、例えば、従来技術のように、金属ベローズ型のアキュムレータ1において、シェル4の円筒部42に形成される第2環状凹部44に対してオイルポート部材5の取付部51の外周面51aを溶接固定することにより、シェル4の開口部4aをシールするような場合、ハウジング2のシール性を確保するためには、シェル4とオイルポート部材5との溶接部分が周方向に亘って正確に溶接される必要がある。この場合、シェル4とオイルポート部材5とが溶接された状態となっているため、分解することができず、ベローズ本体31の交換等のメンテナンス作業を行うことが困難となっていた。
【0044】
一方、本実施例のアキュムレータ1は、オイルポート部材5の取付部51の外周面51aとシェル4の第1環状凹部43との間に介在するOリング52により環状のシール部S2が形成され、ハウジング2の液室8内の液体の漏れ出しを防止することができるため、シェル4とオイルポート部材5とを溶接することなく、ハウジング2のシール性を高めることができる。さらに、上述したように、固定部材6の取付部61の雄ネジ部61bをシェル4の第2環状凹部44の雌ネジ部44bに対して螺合させることにより、シェル4の開口部4aがオイルポート部材5によりシールされた状態を保持することができ、シェル4に対して容易に着脱可能な別体の固定部材6によってオイルポート部材5をシェル4に対して固定することができるため、シェル4に対するオイルポート部材5の固定・分解作業が簡略化され、ベローズ本体31のメンテナンス性を高めることができる。
【0045】
また、オイルポート部材5のシェル4に対する固定がオイルポート部材5とは別体の固定部材6のネジ固定により行われることから、シェル4に対する固定部材6のネジ固定時に、オイルポート部材5が固定部材6と一緒に回転することがないため、オイルポート部材5の取付部51の外周面51aとシェル4の第1環状凹部43との間でOリング52が擦れることによる摩耗を防ぐことができる。
【0046】
さらに、ベローズ本体31が溶接固定されたオイルポート部材5のシェル4に対する固定は、溶接ではなくネジ固定で行われるため、オイルポート部材5にはシェル4に対する固定時に熱による変形が生じず、かつ固定後にオイルポート部材5に生じる残留応力を小さくすることができる。
【0047】
また、シェル4の開口部4aからベローズ本体31およびオイルポート部材5を取外す際には、先ず、シェル4のガス封入口40のガスプラグ41を緩めてガス室7内の高圧ガスを排出させガス室7内のガス圧を低下させた状態とすることで、ベローズ本体31に高圧ガスからの応力が作用しなくなるため、安全に取外すことができる。さらに、ガス封入口40は、ガスプラグ41を再度ネジ固定することによりガス室7に注入した高圧ガスを封止することができるため、アキュムレータ1のメンテナンス性を高めることができる。
【0048】
また、シェル4の円筒部42に形成される第1環状段部45にオイルポート部材5の取付部51の外周部における内面(上面)を当接させることにより、オイルポート部材5の軸方向(挿入方向)への移動を規制することができるため、シェル4に対するオイルポート部材5の位置決めを容易に行うことができる。
【0049】
また、固定部材6をシェル4に対してネジ固定することにより、オイルポート部材5の取付部51の外周部をシェル4の第1環状段部45と固定部材6の環状凸部62との間に挟み込むようにして固定することができるため、シェル4に対してオイルポート部材5を回転止めすることができる。さらに、固定部材6をシェル4に対してネジ固定することにより、オイルポート部材5の取付部51の外周部に対して軸方向(第1環状段部45側)に押し付ける応力を作用させることができるため、アキュムレータ1の使用時にシェル4に対してオイルポート部材5を回転止めすることができる。
【0050】
また、固定部材6は、環状に構成されているため、固定部材6をシェル4に対してネジ固定することにより、オイルポート部材5の取付部51の外周部に対して軸方向に押し付ける応力を均等に作用させることができる。また、円盤状の構成に比べ軽量とすることができる。
【0051】
また、シェル4の円筒部42の内周面42aにおいて、第1環状凹部43と第2環状凹部44との間に第2環状段部46が形成されることにより、第1環状凹部43の内径d3とその外径D3を略同一寸法に構成される固定部材6の環状凸部62の軸方向位置が規制されることがなくなるため、シェル4に対するオイルポート部材5の軸方向位置を適切な位置に、かつ確実に固定することができる。
【0052】
また、固定部材6の取付部61の外周面61aに形成される雄ネジ部61bをシェル4の円筒部42の内周面42aの第2環状凹部44に形成される雌ネジ部44bに対して螺合させることにより、固定部材6をシェル4の内径側に配置することができるため、シェル4に対するオイルポート部材5の固定構造をコンパクトに構成することができる。
【0053】
尚、オイルポート部材5は、シェル4に対してキー嵌合するように構成(例えばシェル4の第1環状段部45に軸方向に延びるキー溝である凹部を設け、オイルポート部材5の外周部に軸方向に延びるキーである凸条を嵌合するように構成)されてもよく、この場合、キー嵌合によりシェル4に対するオイルポート部材5の相対回転が規制されるため、シェル4に対する固定部材6のネジ固定時に、オイルポート部材5が一緒に回転することとなり、Oリング52の回動を防止してシール性を確保することができる。
【実施例5】
【0067】
次に、実施例5に係るアキュムレータにつき、
図7を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0068】
図7に示されるように、実施例5におけるアキュムレータ401は、シェル404の円筒部442の第2環状凹部444に外径側に凹む環状の溝部444aが形成されている。
【0069】
オイルポート部材405は、取付部451の外面側(下面側)からシェル404の開口部404a側に突出する突出部461が設けられている。突出部461は、シェル404の円筒部442に形成される第2環状凹部444の内径とその外径を略同一寸法に構成されるとともに、内面(上面)をシェル404の円筒部442に形成される第2環状段部446に当接させた状態において、第2環状凹部444に嵌合するように構成されている。
【0070】
固定部材406は、略C字の止め輪形状を成し、シェル404に形成される第2環状凹部444の内径よりもその外径が大きく、かつシェル404の第2環状凹部444に形成される溝部444aの内径とその外径を略同一寸法に構成されている。尚、固定部材406は、止め輪形状を成すものであれば、略C字のものに限らない。
【0071】
そのため、アキュムレータ401は、止め輪形状の固定部材406をシェル404の第2環状凹部444に形成される溝部444aに対して嵌合させることにより、シェル404の開口部404aがオイルポート部材405によりシールされた状態を保持することができるとともに、シェル404に対して容易に着脱可能な別体の固定部材406によってオイルポート部材405をシェル404に対して固定することができるため、シェル404に対するオイルポート部材405の固定・分解作業が簡略化され、ベローズ本体31のメンテナンス性を高めることができる。
【0072】
また、オイルポート部材405の突出部461の外周部をシェル404の第2環状段部446と固定部材406との間に挟み込むようにして固定することができるため、シェル404に対してオイルポート部材405を所定の位置に固定するとともに、シェル404に対してオイルポート部材405を回転止めすることができる。
【0073】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
【0074】
例えば、前記実施例では、アキュムレータ1,101,201,301,401は、ベローズ3の外側にガス室7を設定するとともに、ベローズ3の内側に液室8が設定されるいわゆる外ガスタイプのアキュムレータとして説明したが、これに限らず、例えば、ベローズ3の外側に液室8を設定するとともに、ベローズの内側にガス室7を設定する内ガスタイプのアキュムレータ(
図8参照)としてもよい。
【0075】
また、前記実施例では、ハウジング2は、有底円筒状のシェル4,104,204,304,404の開口部4a,104a,204a,304a,404aを固定部材6,306,406によって固定されるオイルポート部材5,105,405または固定部材が一体に構成されるオイルポート部材205によりシールするものとして説明したが、これに限らず、ハウジングは、両端が開口する円筒状のシェルの上端および下端の開口部を固定手段により固定されるオイルポート部材およびガス封入部材によりそれぞれシールされるものであってもよい。
【0076】
また、前記実施例では、オイルポート部材5,105,205,405に形成される溝部51bにOリング52が装着される態様として説明したが、シェルの円筒部の内周面に形成される溝部にOリングが装着されていてもよい。さらに、Oリングは、オイルポート部材の取付部の外周面とシェルの第1環状凹部との間に介在するものに限らず、シェルとオイルポート部材との間のシール性を確保できるものであれば自由に配置されてよい。例えば、固定部材にOリングが装着されていてもよい。
【0077】
また、環状シール部材は、Oリングに限らずパッキン等の他のシール部材であってもよい。