JP5811047B2 - 金属ベローズ型アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両用液圧ブレーキ装置等において採用されるアキュムレータ（蓄液器）、特に、金属ベローズ型アキュムレータに関する。

金属ベローズ型アキュムレータは、一般に、圧力室を形成するシェルと、前記圧力室内に配置され、一端を前記シェルの一端壁に固定されて、前記圧力室を、加圧ガスが封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液室とに区画する金属ベローズとを備えていて、例えば、下記特許文献１に示されている。下記特許文献１に記載されている金属ベローズ型アキュムレータにおいては、金属ベローズの他端外周（金属ベローズの他端はベローズキャップによって閉塞されている）に、制振リングが設けられている。この制振リングは、金属ベローズの径方向振れ（シェルの内壁に向けた振れ）の抑制および金属ベローズの伸張・収縮作動時におけるシェル内の軸方向移動をガイドするためのものである。なお、この種のアキュムレータでは、上記したガス室に、所定圧力の加圧ガスとともに所要量の体積調整用液体（液室に蓄えられる液体の圧力と蓄液量を規定するためのもの）が封入されることがある。

特開２００９−１３８８８２号公報

上記特許文献１に記載されている金属ベローズ型アキュムレータでは、金属ベローズの他端部（自由端部）において、制振リングにより金属ベローズの径方向振れを抑制することが可能である。しかし、金属ベローズの径方向振れは、金属ベローズの中間部（例えば、腹部）においても生じるため、金属ベローズの中間部がシェルの内壁に接触し破損するおそれがある。なお、金属ベローズの腹部は、金属ベローズの二次共振時に、最大振幅が発生する部位（中央部）である。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、
圧力室を形成するシェルと、前記圧力室内に配置され、一端を前記シェルの一端壁に固定されて、前記圧力室を、加圧ガスと所要量の体積調整用液体が封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液室とに区画する金属ベローズとを備えた金属ベローズ型アキュムレータにおいて、
前記金属ベローズの中間部外周と前記シェルの内壁との間に、前記金属ベローズの中間部を包囲し、少なくとも一部が前記体積調整用液体に浸かっている緩衝部材が設けられていて、
前記金属ベローズの中間部外周と前記緩衝部材の内側間に介在する前記体積調整用液体が前記金属ベローズの中間部外周に沿って流動可能とされ、前記緩衝部材の外側と前記シェルの内壁間に介在する前記体積調整用液体が前記シェルの内壁に沿って流動可能とされていることに特徴がある。

上記した本発明の実施に際して、前記緩衝部材は、例えば、ゴム等の弾性素材によって形成されていることが好ましい。また、前記緩衝部材は円筒状に形成されていて、その内周または外周に前記体積調整用液体を周方向に誘導するための突起または溝が形成されていることが好ましい。

本発明による金属ベローズ型アキュムレータにおいては、金属ベローズの中間部外周とシェルの内壁との間に、金属ベローズの中間部を包囲し、少なくとも一部が体積調整用液体に浸かっている緩衝部材が設けられていて、金属ベローズの中間部外周と緩衝部材の内側間に介在する体積調整用液体が金属ベローズの中間部外周に沿って流動可能とされ、緩衝部材の外側とシェルの内壁間に介在する体積調整用液体がシェルの内壁に沿って流動可能とされている。このため、金属ベローズの中間部（例えば、腹部）がシェルの内壁に向けて振れた場合には、金属ベローズの中間部外周と緩衝部材の内側間に介在する体積調整用液体が金属ベローズの中間部外周に沿って流動するとともに、緩衝部材の外側とシェルの内壁間に介在する体積調整用液体がシェルの内壁に沿って流動する。

したがって、このときには、金属ベローズの中間部のシェルの内壁に向けた振れ（金属ベローズの中間部の振動）が、金属ベローズの中間部外周に沿って流動する体積調整用液体の粘性と、シェルの内壁に沿って流動する体積調整用液体の粘性によって、制振されるとともに、緩衝部材自体の緩衝作用によって制振される。このため、金属ベローズの中間部の振動が効果的に抑制される。また、当該アキュムレータは、体積調整用液体（既存の構成）を利用しているため、低コストにて実現することが可能である。

上記した本発明の実施に際して、緩衝部材が弾性素材によって形成されている場合には、上記した緩衝部材自体の緩衝作用が更に効果的に得られる。また、上記した本発明の実施に際して、緩衝部材が円筒状に形成されていて、その内周または外周に体積調整用液体を周方向に誘導するための突起または溝が形成されている場合には、体積調整用液体の流動による制振作用が更に効果的に得られる。

上記した本発明の説明において、金属ベローズの中間部は、金属ベローズの両端部を除く部位のことであり、金属ベローズの中央部（金属ベローズの二次共振時に、最大振幅が発生して腹部となる部位）は勿論のこと、金属ベローズの中央部と両端部間にそれぞれある部位をも包含するものである。このため、本発明の実施に際しては、上記した緩衝部材が、例えば、金属ベローズの中央部を包囲するように配置される場合や、金属ベローズの中央部と両端部間の各部位（少なくとも一方の部位）を包囲するように配置される場合や、金属ベローズの両端部を除く部位全体を包囲するように配置される場合がある。

本発明による金属ベローズ型アキュムレータの一実施形態を示した縦断側面図である。 図１に示したシェルと緩衝部材の関係を示した図１の２−２線（図１に示した金属ベローズの二次共振時最大振幅発生位置）に沿った断面図である。 緩衝部材の変形実施形態を示した縦断側面図である。 緩衝部材の他の変形実施形態を示した図２相当の断面図である。 本発明による金属ベローズ型アキュムレータの他の実施形態を示した縦断側面図である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明による金属ベローズ型アキュムレータの一実施形態を示していて、このアキュムレータＡ１は、圧力室１１を形成するシェル１２と、圧力室１１内に配設した金属ベローズ１３とを備えている。シェル１２は、左右２部材で構成されていて、これらの部材は気密・液密的に接合連結（溶接）されており、右方のカップ形状部材１２ａにはガス充填口１２ａ１が設けられ、左方の一端壁部材１２ｂには液体出入り口１２ｂ１が形成されている。なお、ガス充填口１２ａ１には栓部材１４が気密・液密的に取付けられていて、ガス充填口１２ａ１が封止されている。

金属ベローズ１３は、円筒状に形成されていて、一端１３ａをシェル１２の一端壁部材１２ｂに気密・液密的に固定され、他端１３ｂをベローズキャップ１５によって気密・液密的に閉塞されており、軸方向（図１の左右方向）にて伸張・収縮可能である。この金属ベローズ１３は、圧力室１１を、所定圧力の加圧ガスと所要量の体積調整用液体Ｌが封入される外側のガス室１１ａと、シェル１２の一端壁部材１２ｂに形成された液体出入り口１２ｂ１に連通する内側の液室１１ｂとに区画している。

また、この金属ベローズ１３内、すなわち、液室１１ｂ内には、補助シェル１６が配置されている。なお、ベローズキャップ１５には、シール部材１７と制振リング１８が固定されていて、一体的に移動可能である。ガス室１１ａ内の加圧ガスと体積調整用液体Ｌは、図１の実線で示した状態（ベローズキャップ１５等が補助シェル１６から右方に所定量移動している状態）にて、液室１１ｂ内に蓄えられる液体の圧力と蓄液量を規定するためのものであり、その状態での体積調整用液体Ｌの液面が二点鎖線にて示されている。

補助シェル１６は、円筒状壁部１６ａと、端壁部１６ｂを有していて、端壁部１６ｂの中央には連通孔１６ｃが形成されている。また、この補助シェル１６は、図示左端（開口端）にてシェル１２の一端壁部材１２ｂに気密・液密的に固定されていて、内部に液体出入り口１２ｂ１と連通孔１６ｃに連通する補助液室Ｒ１を形成している。なお、補助液室Ｒ１は連通孔１６ｃを通して主液室Ｒ２（金属ベローズ１３と補助シェル１６間に形成されている液室）に連通可能であり、補助液室Ｒ１と主液室Ｒ２によって液室１１ｂが構成されている。

シール部材１７は、ベローズキャップ１５の左側、すなわち補助シェル１６の端壁部１６ｂとの対向面に設けられている。このシール部材１７は、補助シェル１６の端壁部１６ｂに対して着座・離脱することが可能であり、補助液室Ｒ１と主液室Ｒ２とを分離・連通することが可能である。なお、シール部材１７が図１の仮想線に示したように補助シェル１６の端壁部１６ｂに着座して補助液室Ｒ１と主液室Ｒ２が分離されると、主液室Ｒ２に所定量の液体が保留されて、金属ベローズ１３の過度な収縮が防止される。

制振リング１８は、ゴム等の弾性素材によって形成されていて、ベローズキャップ１５の外周（金属ベローズ１３の他端外周）に設けられている。この制振リング１８は、金属ベローズ１３の径方向振れ（図１の上下方向振れ）の抑制および金属ベローズ１３の伸張・収縮作動時におけるシェル１２内の軸方向移動をガイドするためのものである。なお、制振リング１８の外周とシェル１２の内壁間には、僅かな隙間が設定されていて、この隙間を通して、ガス室１１ａ内の加圧ガスと体積調整用液体Ｌが流動可能に構成されている。

ところで、この実施形態のアキュムレータＡ１においては、金属ベローズ１３の中間部外周とシェル１２の内壁との間に、円筒状の緩衝部材１９が設けられている。この緩衝部材１９は、制振リング１８と同様にゴム等の弾性素材によって形成されていて、金属ベローズ１３の中間部（その内径と外径が図２に二点鎖線にて描かれている）を包囲しており、少なくとも一部（図１および図２の下端部分）が体積調整用液体Ｌに浸かっていて、体積調整用液体Ｌに浮かんだ状態にある。

また、緩衝部材１９は、その内径が金属ベローズ１３の外径より僅かに大きく形成され、その外径がシェル１２の内壁内径より僅かに小さく形成されていて、金属ベローズ１３の中間部外周と緩衝部材１９の内側間に介在する体積調整用液体が金属ベローズ１３の中間部外周に沿って流動可能とされ、緩衝部材１９の外側とシェル１２の内壁間に介在する体積調整用液体がシェル１２の内壁に沿って流動可能とされており、ガス室１１ａ内の加圧ガスと体積調整用液体Ｌが金属ベローズ１３の中間部外周とシェル１２の内壁に沿って流動可能に構成されている。なお、緩衝部材１９は、その軸方向長さが所定値（適宜設定可能である）とされていて、図１の仮想線にて示した位置まで移動した制振リング１８と干渉しないように構成されている。

上記のように構成したこの実施形態のアキュムレータＡ１は、シェル１２の液体出入り口１２ｂ１が液圧回路（例えば、車両用液圧ブレーキ配管）に連通するようにして使用され、その使用時において、金属ベローズ１３が伸張作動することで液室１１ｂに液圧回路からの圧液が蓄液され、また、金属ベローズ１３が収縮作動することで液室１１ｂから液圧回路に圧液が戻される（供給される）。

ところで、この実施形態のアキュムレータＡ１においては、金属ベローズ１３の中間部外周とシェル１２の内壁との間に、金属ベローズ１３の中間部を包囲し、少なくとも一部が体積調整用液体Ｌに浸かっている緩衝部材１９が設けられていて、体積調整用液体Ｌが金属ベローズ１３の中間部外周とシェル１２の内壁に沿って流動可能とされている。このため、金属ベローズ１３の中間部（例えば、腹部）がシェル１２の内壁に向けて振れた場合には、金属ベローズ１３の中間部外周と緩衝部材１９の内側間に介在する体積調整用液体Ｌが金属ベローズ１３の中間部外周に沿って流動するとともに、緩衝部材１９の外側とシェル１２の内壁間に介在する体積調整用液体Ｌがシェル１２の内壁に沿って流動する。

したがって、このときには、金属ベローズ１３の中間部のシェル１２の内壁に向けた振れ（金属ベローズ１３の中間部の振動）が、金属ベローズ１３の中間部外周に沿って流動する体積調整用液体Ｌの粘性と、シェル１２の内壁に沿って流動する体積調整用液体Ｌの粘性（ダンピング効果）によって、制振されるとともに、緩衝部材１９自体の緩衝作用によって制振される。このため、金属ベローズ１３の中間部の振動が効果的に抑制される。また、このアキュムレータＡ１は、ガス室１１ａ内の体積調整用液体Ｌ（既存の構成）を利用しているため、低コストにて実現することが可能である。

上記した実施形態においては、緩衝部材１９が単に円筒状に形成されているが、本発明の実施に際しては、図３に示したように、緩衝部材１９の内周に体積調整用液体Ｌを周方向（図示矢印のように上方）に誘導するための環状の突起１９ａを設けることも可能である。なお、体積調整用液体Ｌを周方向（図示上方）に誘導するための環状の突起は、緩衝部材１９の外周に設けることも可能である。これらの場合において、環状の突起（１９ａ）を設ける代わりに、環状の溝を設けて実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、図２に示したように、緩衝部材１９の断面形状が円形に形成されているが、本発明の実施に際しては、図４に示したように、緩衝部材１９の断面形状を周方向にて蛇腹状（波状）に形成して実施することも可能である。この場合には、緩衝部材１９自体の径方向での弾性を上記実施形態に比して高めることができて、緩衝部材１９自体の緩衝作用を上記実施形態に比して高めることができる。

また、上記した実施形態においては、図１に示したように、緩衝部材１９を金属ベローズ１３とシェル１２間にて体積調整用液体Ｌに浮かせた状態で配設したが、本発明の実施に際しては、図５に示した他の実施形態のように、緩衝部材１９が制振リング１８に固定されていて、金属ベローズ１３とシェル１２間に非接触で配設されるように構成して実施することも可能である。図５に示した他の実施形態では、金属ベローズ１３が収縮作動して、ベローズキャップ１５等が実線にて示した位置から仮想線にて示した位置まで移動したときにも、緩衝部材１９がシェル１２と干渉しないように、緩衝部材１９の軸方向長さが設定されている。なお、図５に示した実施形態の実施に際しては、緩衝部材１９と制振リング１８を一体的に形成することも可能である。

また、上記した各実施形態においては、金属ベローズ１３の伸張・収縮方向が横方向（水平方向）であるアキュムレータＡ１、Ａ２（横置きのアキュムレータ）に本発明を実施したが、本発明は金属ベローズの伸張・収縮方向が縦方向（垂直方向）であるアキュムレータ（縦置きのアキュムレータ）にも、上記した各実施形態と同様に実施して、同様の作用効果を得ることが可能である。

１１…圧力室、１１ａ…ガス室、１１ｂ…液室、１２…シェル、１２ａ１…ガス充填口、１２ｂ１…液体出入り口、１３…金属ベローズ、１３ａ…金属ベローズの一端、１３ｂ…金属ベローズの他端、１４…栓部材、１５…ベローズキャップ、１６…補助シェル、１７…シール部材、１８…制振リング、１９…緩衝部材、１９ａ…突起、Ｌ…体積調整用液体、Ａ１、Ａ２…アキュムレータ

Claims (3)

1. 圧力室を形成するシェルと、前記圧力室内に配置され、一端を前記シェルの一端壁に固定されて、前記圧力室を、加圧ガスと所要量の体積調整用液体が封入される外側のガス室と、前記一端壁に形成された液体出入り口に連通する内側の液室とに区画する金属ベローズとを備えた金属ベローズ型アキュムレータにおいて、
   前記金属ベローズの中間部外周と前記シェルの内壁との間に、前記金属ベローズの中間部を包囲し、少なくとも一部が前記体積調整用液体に浸かっている緩衝部材が設けられていて、
   前記金属ベローズの中間部外周と前記緩衝部材の内側間に介在する前記体積調整用液体が前記金属ベローズの中間部外周に沿って流動可能とされ、前記緩衝部材の外側と前記シェルの内壁間に介在する前記体積調整用液体が前記シェルの内壁に沿って流動可能とされていることを特徴とする金属ベローズ型アキュムレータ。
2. 前記緩衝部材は、弾性素材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の金属ベローズ型アキュムレータ。
3. 前記緩衝部材は円筒状に形成されていて、その内周または外周に前記体積調整用液体を周方向に誘導するための突起または溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属ベローズ型アキュムレータ。

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