特許 7566695 ダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(54)【発明の名称】ダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16J 3/02 20060101AFI20241007BHJP

   F15B 15/10 20060101ALI20241007BHJP

【ＦＩ】

F16J3/02 C

F15B15/10 E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021122732

(22)【出願日】2021-07-27

(65)【公開番号】P2022056357

(43)【公開日】2022-04-08

【審査請求日】2024-01-19

(31)【優先権主張番号】P 2020163247

(32)【優先日】2020-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 善久

(72)【発明者】

【氏名】福永 秀二

【審査官】杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－０６１９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０１－１７３５６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６４－０１３２３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６１－２９０２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１５８５０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０１－０１３２３４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ ３／０２

Ｆ１５Ｂ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１部材及び第２部材と、
第１部材と第２部材により挟み込まれた状態で、これら第１部材及び第２部材のうちの一方の部材に設けられた加締め部による加締めによって、第１部材と第２部材とが固定されることで、これら第１部材と第２部材に固定されるダイアフラムと、
を備えるダイアフラムの固定構造であって、
前記ダイアフラムは、
ゴム製のダイアフラム本体と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記加締め部による加締めにより第１部材と第２部材との間に挟み込まれることで、これら第１部材と第２部材との距離を一定にするための第１の剛性部材とを備えると共に、
第１の剛性部材には、前記ダイアフラム本体の内部に向かって突出し、その先端に引っ掛かり部を有する突出部が設けられていることを特徴とするダイアフラムの固定構造。

【請求項2】

第１部材及び第２部材と、
第１部材と第２部材により挟み込まれた状態で、これら第１部材及び第２部材のうちの一方の部材に設けられた加締め部による加締めによって、第１部材と第２部材とが固定されることで、これら第１部材と第２部材に固定されるダイアフラムと、
を備え、
前記ダイアフラムは、
ゴム製のダイアフラム本体と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記加締め部による加締めにより第１部材と第２部材との間に挟み込まれることで、これら第１部材と第２部材との距離を一定にするための第１の剛性部材とを備えるダイアフラムの固定構造であって、
前記ダイアフラムの中央に形成された孔に差し込まれた状態で設けられる軸部材と、
中央にそれぞれ設けられた孔に前記軸部材が挿通された状態で、前記ダイアフラムを挟み込むように配されて、前記軸部材の先端が加締められることで、前記ダイアフラムと共に前記軸部材に固定される第１保持部材及び第２保持部材と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記軸部材の先端の加締めにより第１保持部材及び第２保持部材との間に挟み込まれることで、これら第１保持部材と第２保持部材
との距離を一定にするための第２の剛性部材と、
を備えることを特徴とするダイアフラムの固定構造。

【請求項3】

請求項１または２に記載のダイアフラムの固定構造を備え、
前記ダイアフラムと第１部材により囲まれる空間によって圧力室が形成されると共に、
前記ダイアフラムに固定され、かつ前記圧力室内の圧力変動に伴って変形するダイアフラムによって動作する軸部材を備えることを特徴とするダイアフラムアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１部材と第２部材によりダイアフラムが固定されたダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

ダイアフラムアクチュエータやアキュムレータにおいては、圧力室内の流体圧力に応じて変形するゴム製のダイアフラムが用いられた技術が知られている。また、このような技術においては、ダイアフラムが、２部材の間に挟み込まれた状態で、これら２部材のうちの一方の部材に設けられた加締め部による加締めによって２部材が固定されることで、これら２部材に固定される構成が採用される場合がある。この場合、２部材によって挟み込まれるダイアフラムの圧縮率が品質に影響するため、圧縮率が一定となるように管理する必要がある。そこで、従来、加締め部の辺りの一部を切断し、断面において各部の寸法を測定することで、圧縮率を検査していた。そのため、生産性を低下させる原因になっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－９０７０８号公報

【文献】実開平３－８８００３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、検査を必要とすることなく、ダイアフラム本体の圧縮率を一定にすることを可能とするダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

【0006】

すなわち、本発明のダイアフラムの固定構造は、
第１部材及び第２部材と、
第１部材と第２部材により挟み込まれた状態で、これら第１部材及び第２部材のうちの一方の部材に設けられた加締め部による加締めによって、第１部材と第２部材とが固定されることで、これら第１部材と第２部材に固定されるダイアフラムと、
を備えるダイアフラムの固定構造であって、
前記ダイアフラムは、
ゴム製のダイアフラム本体と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記加締め部による加締めにより第１部材と第２部材との間に挟み込まれることで、これら第１部材と第２部材との距離を一定にするための第１の剛性部材とを備えると共に、
第１の剛性部材には、前記ダイアフラム本体の内部に向かって突出し、その先端に引っ掛かり部を有する突出部が設けられていることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、ダイアフラムに備えられる第１の剛性部材によって、第１部材と第２部材との距離が一定（公差寸法内であることを意味する。以下、同様）となる。従って、ダイアフラム本体の圧縮率を一定（所望の範囲内であることを意味する。以下、同様）にすることができる。

【0008】

本発明の他のダイアフラムの固定構造は、
第１部材及び第２部材と、
第１部材と第２部材により挟み込まれた状態で、これら第１部材及び第２部材のうちの一方の部材に設けられた加締め部による加締めによって、第１部材と第２部材とが固定されることで、これら第１部材と第２部材に固定されるダイアフラムと、
を備え、
前記ダイアフラムは、
ゴム製のダイアフラム本体と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記加締め部による加締めにより第１部材と第２部材との間に挟み込まれることで、これら第１部材と第２部材との距離を一定にするための第１の剛性部材とを備えるダイアフラムの固定構造であって、
前記ダイアフラムの中央に形成された孔に差し込まれた状態で設けられる軸部材と、
中央にそれぞれ設けられた孔に前記軸部材が挿通された状態で、前記ダイアフラムを挟み込むように配されて、前記軸部材の先端が加締められることで、前記ダイアフラムと共に前記軸部材に固定される第１保持部材及び第２保持部材と、
前記ダイアフラム本体に一体的に設けられ、前記軸部材の先端の加締めにより第１保持
部材及び第２保持部材との間に挟み込まれることで、これら第１保持部材と第２保持部材との距離を一定にするための第２の剛性部材と、
を備えることを特徴とする。

【0009】

このような構成を採用することで、第２の剛性部材によって、第１保持部材と第２保持部材との距離が一定（公差寸法内であることを意味する。以下、同様）となる。従って、ダイアフラム本体の圧縮率を一定（所望の範囲内であることを意味する。以下、同様）にすることができる。

【0010】

本発明のダイアフラムアクチュエータは、上記のダイアフラムの固定構造を備え、
前記ダイアフラムと第１部材により囲まれる空間によって圧力室が形成されると共に、
前記ダイアフラムに固定され、かつ前記圧力室内の圧力変動に伴って変形するダイアフラムによって動作する軸部材を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

以上説明したように、本発明によれば、検査を必要とすることなく、ダイアフラム本体の圧縮率を一定にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は本発明の実施例１に係るダイアフラムアクチュエータの模式的断面図である。

【図2】図２は図１中の一部を拡大した図である。

【図3】図３は本発明の実施例２に係るダイアフラムアクチュエータの模式的断面図である。

【図4】図４は図３中の一部を拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0014】

（実施例１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係るダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータについて説明する。図１は本発明の実施例１に係るダイアフラムアクチュエータの模式的断面図であり、内部構造が分かるように、ダイアフラムアクチュエータの一部を切断した模式的断面図である。図２は図１中の一部を拡大した図であり、図１中の丸で囲った部分を拡大した図である。

【0015】

＜ダイアフラムアクチュエータの全体構成＞
ダイアフラムアクチュエータ１０は、ダイアフラムアクチュエータ本体１００と、ダイアフラムアクチュエータ本体１００を所定箇所に取り付けるためのブラケット２００と、一端部３１０が駆動対象部材に固定される軸部材３００とを備えている。

【0016】

ダイアフラムアクチュエータ本体１００は、第１部材としてのアッパーカップ１１０と、第２部材としてのロアーカップ１２０と、これらアッパーカップ１１０とロアーカップ
１２０との間に挟み込まれた状態で、これらに固定されるダイアフラム１３０とを備えている。そして、アッパーカップ１１０とダイアフラム１３０とで囲まれた空間により圧力室Ｒ１が形成される。

【0017】

アッパーカップ１１０には、圧力室Ｒ１内に流体圧力を導入するためのジョイント１４０が取り付けられる貫通孔１１１が設けられている。また、アッパーカップ１１０における開口部側には、外向きフランジ部１１２が設けられている。ロアーカップ１２０の一端側には、ブラケット２００に設けられた挿通孔２１０に挿入される円筒部１２１が設けられている。軸部材３００は、この円筒部１２１の筒内に挿通された状態で、ダイアフラムアクチュエータ本体１００に固定されている。また、ロアーカップ１２０の他端側には、加締め部１２２が設けられている。この加締め部１２２によって、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０とが固定される。また、ロアーカップ１２０内部には、ブラケット２００側に、軸部材３００の軸受１９０が設けられている。更に、特に図示はしないが、ロアーカップ１２０には、ロアーカップ１２０の内部を大気圧に維持するための通気口が設けられている。

【0018】

ダイアフラム１３０は、ゴム製のダイアフラム本体１３１と、ダイアフラム本体１３１に一体的に設けられる第１の剛性部材１３２とから構成される。ダイアフラム本体１３１は、圧力室Ｒ１内の圧力変動（流体圧力）に応じて弾性的に変形可能な膜状の部材により構成されている。第１の剛性部材１３２は、ダイアフラム本体１３１の材料（ゴム材料）よりも、剛性の高い材料により構成され、例えば、鉄鋼やアルミニウムなどの金属材料を好適に採用することができる。第１の剛性部材１３２をインサート部品として、インサート成形によりダイアフラム本体１３１を成形することで、ダイアフラム１３０を得ることができる。なお、第１の剛性部材１３２の材料は、インサート成形時に変形しないように、加硫時の成形温度（例えば、約１８０℃）に対する耐熱性を有する材料を採用するとよい。また、本実施例に係る第１の剛性部材１３２においては、ダイアフラム本体１３１の内部に向かって突出し、その先端に引っ掛かり部を有する突出部１３２ａが設けられている。これにより、一体成形後に、ダイアフラム本体１３１から第１の剛性部材１３２が脱落してしまうことを、より確実に抑制することができる。

【0019】

このように構成されるダイアフラム１３０の中央に、軸部材３００が固定される。具体的には、圧力室Ｒ１内に備えられる第１保持部材としての第１リテーナー１５０と、ロアーカップ１２０内に備えられる第２保持部材としての第２リテーナー１６０によって、ダイアフラム１３０が挟み込まれた状態となっている。そして、この状態で、ダイアフラム１３０の中央に設けられた孔に、軸部材３００の先端の小径部が差し込まれた状態で加締められ、軸部材３００の先端が、第１リテーナー１５０及び第２リテーナー１６０と共にダイアフラム１３０に固定されている。図中、符号１７０は、軸部材３００の先端の小径部が加締められた部分を示している。なお、このような固定方法に限らず、別途、ネジなどの固定具を用いて、軸部材３００の先端を、第１リテーナー１５０及び第２リテーナー１６０と共にダイアフラム１３０に固定させる構成を採用することもできる。また、ロアーカップ１２０内には、スプリング１８０が設けられている。このスプリング１８０は、その両端が、それぞれ、第２リテーナー１６０と軸受１９０とにより保持されている。

【0020】

以上のように構成されるダイアフラムアクチュエータ１０によれば、圧力室Ｒ１内の流体圧力が高くなると、ダイアフラム本体１３１が変形し、スプリング１８０の押圧力に抗して、第１リテーナー１５０及び第２リテーナー１６０と共に、軸部材３００が、図１中下方に移動する。また、圧力室Ｒ１内の流体圧力が低くなると、ダイアフラム本体１３１が変形し、スプリング１８０の押圧力によって、第１リテーナー１５０及び第２リテーナー１６０と共に、軸部材３００が、図１中上方に移動する。従って、ジョイント１４０から圧力室Ｒ１内に供給する流体圧力を制御することによって、軸部材３００を動作（往復
移動）させることができ、軸部材３００の一端部３１０に接続された駆動対象部材を駆動させることが可能となる。

【0021】

＜ダイアフラムの固定構造＞
特に、図２を参照して、ダイアフラム１３０の固定構造について説明する。ダイアフラム１３０は、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０により挟み込まれた状態で、加締め部１２２による加締めによって、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０とが固定されることで、これらに固定される。なお、アッパーカップ１１０における外向きフランジ部１１２の外周端部が、ロアーカップ１２０の加締め部１２２により加締められることで、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０とが固定される。そして、ダイアフラム１３０に備えられる第１の剛性部材１３２が、加締め部１２２による加締めにより、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との間に挟み込まれることで、これらアッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との距離を一定にすることができる。つまり、加締め部分において、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との距離が、第１の剛性部材１３２の厚みＡと等しくなり、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との距離を一定にすることができる。

【0022】

＜本実施例に係るダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータの優れた点＞
本実施例に係るダイアフラムの固定構造によれば、ダイアフラム１３０に第１の剛性部材１３２が備えられることで、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との距離を一定にすることができる。従って、検査を必要とすることなく、ダイアフラム本体１３１の圧縮率を一定にすることができる。これに伴い、ダイアフラムアクチュエータ１０の生産性も高めることができる。

【0023】

（その他）
第１の剛性部材１３２は、環状の部材として、回転対象形状にするとよい。これにより、加締め部において、アッパーカップ１１０とロアーカップ１２０との距離を、全周に亘って、より確実に一定にすることができる。ただし、第１の剛性部材１３２は、円周方向に間隔を空けて複数設ける構成を採用することもできる。

【0024】

本実施例においては、ロアーカップ１２０に加締め部１２２が設けられる場合の構成について示したが、本発明においては、アッパーカップに加締め部が設けられる場合の構成も含まれる。また、本実施例では、ダイアフラムの固定構造が、ダイアフラムアクチュエータに適用された場合を例にして説明した。しかしながら、本発明のダイアフラムの固定構造は、ダイアフラムアクチュエータ以外の装置、例えば、アキュムレータにも適用可能である。

【0025】

（実施例２）
図３及び図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、上記実施例１の構成に加えて、第２の剛性部材を設ける場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。

【0026】

図３及び図４を参照して、本発明の実施例２に係るダイアフラムの固定構造及びダイアフラムアクチュエータについて説明する。図３は本発明の実施例２に係るダイアフラムアクチュエータの模式的断面図であり、内部構造が分かるように、ダイアフラムアクチュエータの一部を切断した模式的断面図である。図４は図３中の一部を拡大した図であり、図３中の楕円で囲った部分を拡大した図である。

【0027】

＜ダイアフラムアクチュエータの全体構成＞
本実施例に係るダイアフラムアクチュエータ１０は、実施例１と同様に、ダイアフラムアクチュエータ本体１００と、ブラケット２００と、軸部材３００とを備えている。ダイアフラムアクチュエータ本体１００は、実施例１と同様に、第１部材としてのアッパーカップ１１０と、第２部材としてのロアーカップ１２０と、ダイアフラム１３０とを備えている。そして、アッパーカップ１１０とダイアフラム１３０とで囲まれた空間により圧力室Ｒ１が形成される。ダイアフラム１３０以外の構成については、実施例１と同様の構成であるので、その説明は省略する。

【0028】

ダイアフラム１３０は、ゴム製のダイアフラム本体１３１と、ダイアフラム本体１３１に一体的に設けられる第１の剛性部材１３２と、ダイアフラム本体１３１に一体的に設けられる第２の剛性部材１３３とから構成される。ダイアフラム本体１３１及び第１の剛性部材１３２については、上記実施例１で説明した通りである。第２の剛性部材１３３は、ダイアフラム本体１３１の材料（ゴム材料）よりも、剛性の高い材料により構成され、例えば、鉄鋼やアルミニウムなどの金属材料を好適に採用することができる。この第２の剛性部材１３３は、円筒状の部材により構成される。

【0029】

第１の剛性部材１３２と第２の剛性部材１３３とをインサート部品として、インサート成形によりダイアフラム本体１３１を成形することで、ダイアフラム１３０を得ることができる。なお、第２の剛性部材１３３の材料は、第１の剛性部材１３２と同様に、インサート成形時に変形しないように、加硫時の成形温度（例えば、約１８０℃）に対する耐熱性を有する材料を採用するとよい。また、第２の剛性部材１３３についても、第１の剛性部材１３２と同様に、ダイアフラム本体１３１の内部に向かって突出し、その先端に引っ掛かり部を有する突出部を設ける構成を採用してもよい。これにより、一体成形後に、ダイアフラム本体１３１から第２の剛性部材１３３が脱落してしまうことを、より確実に抑制することができる。

【0030】

このように構成されるダイアフラム１３０の中央に、軸部材３００が固定される。具体的には、圧力室Ｒ１内に備えられる第１保持部材としての第１リテーナー１５０と、ロアーカップ１２０内に備えられる第２保持部材としての第２リテーナー１６０によって、ダイアフラム１３０が挟み込まれた状態となっている。これら第１リテーナー１５０と第２リテーナー１６０には、いずれも中央に軸部材３００の先端が挿通される孔が設けられている。そして、これらの孔と、ダイアフラム１３０の中央に形成された孔に、軸部材３００の先端の小径部が差し込まれた状態で加締められ、軸部材３００の先端が、第１リテーナー１５０及び第２リテーナー１６０と共にダイアフラム１３０に固定されている。図中、符号１７０は、軸部材３００の先端の小径部が加締められた部分を示している。

【0031】

本実施例においては、ダイアフラム本体１３１に一体的に設けられた第２の剛性部材１３３が、軸部材３００の先端の加締めにより第１リテーナー１５０と第２リテーナー１６０との間に挟み込まれる。これにより、これら第１リテーナー１５０と第２リテーナー１６０との距離が一定になる。

【0032】

なお、圧力室Ｒ１内の流体圧力の変動によるダイアフラムアクチュエータ１０の動作については、上記実施例１で説明した通りである。また、ダイアフラム１３０の固定構造（ロアーカップ１２０の加締め部１２２による固定構造）についても、上記実施例１で説明した通りである。

【0033】

以上のように構成される本実施例に係るダイアフラムの固定構造においても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においては、第２の剛性部材１３３を設けたことで、第１リテーナー１５０と第２リテーナー１６０との距離も一定にする
ことができる。従って、軸部材３００の付近においても、検査を必要とすることなく、ダイアフラム本体１３１の圧縮率を一定にすることができる。

【0034】

なお、本実施例に係るダイアフラムの固定構造においても、ダイアフラムアクチュエータ以外の装置にも適用され得る。

【符号の説明】

【0035】

１０ ダイアフラムアクチュエータ
１００ ダイアフラムアクチュエータ本体
１１０ アッパーカップ
１１１ 貫通孔
１１２ 外向きフランジ部
１２０ ロアーカップ
１２１ 円筒部
１２２ 加締め部
１３０ ダイアフラム
１３１ ダイアフラム本体
１３２ 第１の剛性部材
１３２ａ 突出部
１３３ 第２の剛性部材
１４０ ジョイント
１７０ 加締められた部分
１８０ スプリング
１９０ 軸受
２００ ブラケット
２１０ 挿通孔
３００ 軸部材
３１０ 一端部
Ｒ１ 圧力室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】