JP4683626B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、油圧緩衝器等の油圧機器に使用されるフリーピストン型のアキュムレータの改良に関する。

従来より、油圧緩衝器等の油圧機器に使用されるアキュムレータは、ハウジングとしてのシリンダ内に摺動自在に収装されるフリーピストンでこのシリンダ内を液室と気室とに分離している。

このアキュムレータは、フリーピストンがシリンダ内を摺動しながら軸方向に移動することによって液室容積を減少させて気室容積を増大させるか、又は、液室容積を増大させて気室容積を減少させることにより、液室内の温度変化による体積変化を補償し、油圧緩衝器に使用される場合にあっては、上記に加えて伸縮時に液室内で過不足となるシリンダに侵入もしくは退出するピストンロッドの体積分を補償するようにしている。

ところで、上記フリーピストンは、液室と、気室を分離する都合上、外周側にＯリング等のシールを備えており、このシールはシリンダ内周面に対し、所定の接触面圧作用下で当接している。

従って、フリーピストンがシリンダに対して軸方向に移動するときには、シールとシリンダとの間に摩擦が発生し、液室内の圧力が気室内の圧力より摩擦力の影響分だけ高くならないとフリーピストンが移動できないので、この従来のアキュムレータにあっては接続される油圧機器の応答性や信頼性に少なからず悪影響を与えかねず、油圧緩衝器に使用される場合にあっては振動吸収に悪影響を与えると共に、減衰特性が安定しないと言った不具合が発生する。

そこで、上記フリーピストンを環状に形成し、内周側にゴム製のブラダを設けた提案（特許文献１参照）がある。

この提案では、フリーピストンがシリンダとの摩擦でその移動を妨げられても、ブラダが撓むことで液室内の体積変化を補償するものであり、上記の不具合を解消することができる。
特開２００４−１１８６４号公報（図１）

上記した提案では、従来のアキュムレータの不具合が解消される点で優れた効果を発揮するが、この提案にあっても以下に示す問題があると指摘される可能性がある。

即ち、上記提案では、ブラダは、フリーピストンとシリンダとの摩擦力に満たないような僅かな体積変化に対して撓まなければならないので、ブラダの膜厚自体を比較的薄く設定する必要がある。

このため、撓み量の大きな変形を繰り返すような使われ方をした場合、このブラダの耐久性に問題点が発生する場合が考えられる。

そこで、本発明は、上記問題点を改善するために創案されたもので、僅かな体積変化に対して高い応答性が確保できるのは勿論、ブラダ自体の耐久性も向上できる構造を備えたアキュムレータを提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の手段は、ハウジングと、このハウジング内に摺動自在に収装されたフリーピストンと、上記ハウジング内に上記フリーピストンで画成された気室及び液室と、上記フリーピストンに固定されたブラダと、上記フリーピストンと上記ブラダとで囲まれたブラダ室とを備え、上記フリーピストンを環状の本体と、上記本体内に挿入されて取り付けられた有底筒状の取付部と、上記取付部に突設した突部と、上記突部に形成した連通孔と、上記突部の外周に螺合されて上記本体を上記取付部に締め付けて位置決めするナットとで構成し、上記連通孔を介して上記ブラダ室とを連通させると共に当該連通孔に上記液室の体積変化時における上記ブラダの変形量を規制する変形量規制部を設けたことを特徴とするものである。
この場合、上記変形量規制部は連通孔をオリフィス状に絞ることで形成されているのが好ましい。
同じく、取付部の下端外周面と本体の下側内周面との間にナットで締め付けられて上記取付部と上記本体とを位置決めする位置決め部材を設けているのが好ましい。

本発明によれば、ブラダ及びフリーピストンで囲まれたブラダ室と、気室とを連通する連通孔にブラダの変形量規制部を設けたので、液室の体積変化時におけるブラダの変形量を任意に規制することができる。

従って、例えば、油圧機器として油圧緩衝器を用い、油圧緩衝器のピストン速度の微低速域における僅かな体積変化に対しては、ブラダが積極的に変形すると共に、ピストン速度の中速域や高速域における大きな体積変化に対しては、ブラダを殆ど撓ませることなくフリーピストン自体が動くように上記変形量規制部を設定すれば、ブラダが撓み量の大きな変形を繰り返すのを確実に防止できる。

従って、僅かな体積変化に対して高い応答性が確保できるのは勿論、ブラダ自体の耐久性も向上させることができる。
なお、変形量規制部が設けられた取付部を本体とは別部材で設けたので、変形量規制部材部の設定を変更した取付部を複数種類用意しておけば、ブラダの作動範囲の異なる仕様を容易に設定することができる。
又、本体に対する取付部の固定を、取付部の突部に螺合したナットと、上記ナットで締め付けられて上記取付部と上記本体とを位置決めする位置決め部材で行ったので、簡単且つ強固に固定することができる。

以下に、本発明を自動車のサスペンション装置に用いられる油圧緩衝器に使用するアキュムレータに具体化した形態を図に基づいて説明する。

このアキュムレータ１は、ハウジングとしてのシリンダ２と、このシリンダ２内に摺動可能に収装されてこのシリンダ２内を液室としての油室Ｏと気室Ａとに画成するフリーピストン３と、このフリーピストン３の油室Ｏ側に設けられたブラダ４とを備えると共に、このフリーピストン３にはブラダ４及びフリーピストン３で囲まれたブラダ室Ｂと、上記気室Ａとを連通する本発明の変形量規制部としてのオリフィス５が設けられている。

以下に詳述すると、シリンダ２は、有底筒状に形成されると共に、フリーピストン３の上側には油圧緩衝器の作動油が導かれて上記油室Ｏが形成され、同じくフリーピストン３の下側にはチッソガスが所定の圧力で封入されて上記気室Ａが形成されている。

上記フリーピストンは環状の本体７と、上記本体７内に挿入されて取り付けられた有底筒状の取付部８と、上記取付部８に突設した突部８ｂと、上記突部８ｂに形成した連通孔と、上記突部８ｂの外周に螺合されて上記本体７を上記取付部８に締め付けて位置決めするナット１３とで構成している。
そして、上記連通孔を介して上記ブラダ室Ｂと上記気室Ａとを連通させると共に当該連通孔に上記液室０の体積変化時における上記ブラダ４の変形量を規制する変形量規制部としてオリフィス５を設けている。

上記本体７にはその外周面に上下２箇所の環状溝９ａ、９ｂが形成されており、上側の環状溝９ａにはフリーピストン３のシリンダ２内周面に対する直進摺動性を向上させるためと、上記取付部８及びブラダ４を本体７に対して強固に固定するためのウエアリング１０が装着されている。

上記下側の環状溝９ｂにはシリンダ２内周面に対して所定の接触面圧作用下で当接すると共に、このフリーピストン３とシリンダ２との間をシールして上記油室と気室と分離するシールリング１１が装着されている。

上記取付部８は、その開口側外周面に嵌合溝８ａが形成されており、この嵌合溝８ａ内へブラダ４の下側開口端内周面に突設された内側へ向かう嵌合突部４ａを嵌合させることで、このブラダ４が取付部８に対して固定されると共に、上記本体７内に挿入されたとき、ブラダ４の下側外周面が本体７内周面に当接して外周側への変形を規制することで、ブラダ４が取付部８から外れないようになっている。

又、上記取付部８は、その底部中央に下方へ向かって突設された突部８ｂが形成されており、この突部８ｂの中心部に上記オリフィス５が形成されている。

そして、このオリフィス５の孔径を設定することで、ブラダ室Ｂと気室Ａとの間の気体の流通に抵抗を与え、上記シールリング１１に起因する摩擦力でフリーピストン３が移動しないような油圧緩衝器のピストン速度の微低速域における僅かな体積変化に対しては、ブラダ４が積極的に変形するよう作用すると共に、ピストン速度の中速域や高速域における大きな体積変化に対しては、ブラダ４を殆ど撓ませることなくフリーピストン３自体が動くように作用することで、ブラダ４が撓み量の大きな変形を繰り返さないようになっている。

上記突部８ｂの外周にはナット１３が螺合されており、ナット１３の上面外周端を本体７の下端と当接させると共に、上記取付部８の下端外周面と本体７の下側内周面との間に介在させた下方への抜け止め用の位置決め部材たるＣピン１４によって取付部８と本体７とが位置決め固定されている。

上記のように構成された油圧緩衝器のアキュムレータ１は、油圧緩衝器の伸縮時にこの油圧緩衝器内で過不足となる作動油を油室Ｏ内に導いたり、排出したりすることでこの体積変化分を補償する。

このとき、上記シールリング１１に起因する摩擦力でフリーピストン３が移動しないような油圧緩衝器のピストン速度の微低速域における僅かな体積変化では、上記ブラダ室Ｂと気室Ａとの間のオリフィス５を抵抗なく気体が流通することでブラダ４が積極的に撓み、この体積変化を補償する。

又、油圧緩衝器のピストン速度の中、高速域における大きな体積変化では、上記ブラダ室Ｂと気室Ａとの間のオリフィス５で大きな流動抵抗が加わった状態で気体が流通するので、この流動抵抗によってブラダ室Ｂの内圧が上昇し、ブラダ４の変形が規制された状態となってフリーピストン３自体が移動し、この体積変化を補償する。

このように、上記取付部８の突部８ａに設けたオリフィス５の孔径を設定することで、ピストン速度に応じてブラダ４が撓む変形量を規制するようにしたので、ブラダ４が撓み量の大きな変形を繰り返すのを防止できる。

従って、従来例で示したようなブラダ４が撓み量の大きな変形を繰り返すことに起因する耐久性の低下を確実に防止することができる。

又、オリフィス５が設けられた取付部８を本体７とは別部材で設けたので、オリフィス５の設定を変更した取付部８を複数種類用意しておけば、ブラダ４の作動範囲の異なる仕様を容易に設定することができる。

又、フリーピストン３の本体の外周面にウエアリング１０を設けたので、本体７に対して上記取付部８及びブラダ４を確実に固定できると共に、フリーピストン３自体のシリンダ２に対する直進摺動性を向上させることができる。

又、上記本体７に対する取付部８の固定を、取付部８の突部８ｂに螺合したナット１３と、取付部８及び本体７間に装着したＣピン１４で行ったので、簡単且つ強固に固定することができる。

尚、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して具体化することもできる。

１）本実施の形態では、シリンダ１内周面と摺接する外周面を備えた環状の本体７と、この本体７内に挿入されて取り付けられると共に、底部中央に上記ブラダ室Ｂ及び気室Ａ間を連通するオリフィス５を備えた有底筒状の取付部８とから形成されたフリーピストン３に具体化したが、これに限定されるものではなく、上記本体７と取付部８とが一体化されているフリーピストン３に具体化しても良い。

２）本実施の形態では、本体７に取付部８を固定するのに取付部８の突部８ａに螺合したナット１３と、本体７及び取付部８間に設けたＣピン１４を用いたが、これに限定されるものではなく、取付部８の外周面にねじ部を設けて本体７に対して直接螺合することで両者を固定するようにしても良い。

３）本実施の形態では、取付部８にブラダ４を取り付ける際、取付部８の嵌合溝８ａ内へブラダ４の嵌合突部４ａを嵌合させることで両者を固定したが、これに限定されるものではなく、取付部８に対してブラダ４を接着、溶着等の別の固定手段を用いて両者を固定するようにしても良い。

本発明の最良の形態を示すアキュムレータの要部断面図である。

符号の説明

１ アキュムレータ
２ シリンダ（ハウジング）
３ フリーピストン
４ ブラダ
５ オリフィス（変形量規制部）
７ 本体
８ 取付部
Ａ 気室
Ｂ ブラダ室
Ｏ 液室たる油室

Claims (3)

1. ハウジングと、このハウジング内に摺動自在に収装されたフリーピストンと、上記ハウジング内に上記フリーピストンで画成された気室及び液室と、上記フリーピストンに固定されたブラダと、上記フリーピストンと上記ブラダとで囲まれたブラダ室とを備え、上記フリーピストンを環状の本体と、上記本体内に挿入されて取り付けられた有底筒状の取付部と、上記取付部に突設した突部と、上記突部に形成した連通孔と、上記突部の外周に螺合されて上記本体を上記取付部に締め付けて位置決めするナットとで構成し、上記連通孔を介して上記ブラダ室と上記気室とを連通させると共に当該連通孔に上記液室の体積変化時における上記ブラダの変形量を規制する変形量規制部を設けたことを特徴とするアキュムレータ。
2. 上記変形量規制部は連通孔をオリフィス状に絞ることで形成されている請求項１記載のアキュムレータ。
3. 取付部の下端外周面と本体の下側内周面との間にナットで締め付けられて上記取付部と上記本体とを位置決めする位置決め部材を設けている請求項１又は２に記載のアキュムレータ。

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