JP3846598B2 - アキュムレータ - Google Patents

Description

本発明は、油圧あるいは空圧等の流体圧力ラインにおいて、圧力を一時的に貯蔵したり、あるいは圧力ラインに生じる圧力の脈動を吸収して平滑化するといった圧力制御に用いられるアキュムレータに関する。

従来、アキュムレータの一種として、図４に示すように、筒状部材１０１の軸方向両端に第一及び第二のエンドカバー１０２，１０３が溶接ＷＤａ，ＷＤｂされた構造の外殻１００の内室が、軸方向に伸縮可能な金属製のベロース１０４を介して、第一のエンドカバー１０２側の導圧室１００Ａと第二のエンドカバー１０３側のガス室１００Ｂとに画成されてなる構造を有する金属ベローズ式アキュムレータがある。導圧室１００Ａは、第一のエンドカバー１０２に開設された導圧ポート１０２ａを通じて油圧等の圧力ライン（図示省略）に設けられ、ガス室１００Ｂには、第二のエンドカバー１０３に開設された封入口１０３ａからクッションガス（例えば空気あるいは窒素ガス、不活性ガスなど）が封入される。封入口１０３ａは、前記クッションガスの封入後、プラグ１０５又はバルブで密閉される。

この種のアキュムレータは、圧力ラインから導圧ポート１０２ａを介して導圧室１００Ａに導入される流体の圧力（ライン圧）と、ガス室１００Ｂに封入されたクッションガスの圧力及びベローズ１０４の弾性力の和が互いに平衡状態になるように、ベローズ１０４が伸縮変位する。すなわちライン圧が上昇した時には、ベローズ１０４がガス室１００Ｂを圧縮させる方向に変位することによって上昇圧力を貯蔵し、ライン圧が降下した時には、相対的に高圧になるガス室１００Ｂの内圧及びベローズ１０４自体の弾性によって、ベローズ１０４が導圧室１００Ａ側へ向けて復帰動作し、前記貯蔵圧力を圧力ラインへ放出するものである。このため、例えばポンプ等により発生した流体の脈圧を吸収して流れを平滑にする手段や、圧力の蓄積による補助エネルギ源、あるいは流体の熱膨張及び収縮による圧力変化を吸収してシステム内の圧力補償を行う手段としてなど、種々の用途に使用される。

ベローズ１０４は、その固定端を第二のエンドカバー１０３の内側端面の外周部に溶接ＷＤｃされている。

本発明は、ライン圧の降下によってベローズが伸縮限度長さに達した時に、導圧ポートを密閉することによってベローズに過大な圧力差が作用するのを防止するシールを改良するものである。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るアキュムレータは、底部側に導圧ポートが開設されたシェルと、このシェルの前記底部と反対側の開口端部の内周に配置されたエンドカバーと、前記シェルの内室を前記導圧ポートを介して圧力ラインに連通される導圧室と密閉状のガス室とに画成するベローズとを備え、前記シェルの開口端部と前記エンドカバーの外周端部と前記ベローズの固定端部が共通の溶接部を介して互いに一体化され、前記シェルの導圧ポートの内端開口部に、端壁部材がシェルの底部の内面と接触して伸長限度長さまで伸長したベローズの前記端壁部材と密接可能なシールリップを有するオイルシール本体及びこのオイルシール本体を内周側から保持した状態で前記導圧ポートに圧入された金属パイプからなるオイルシールアッセンブリが設けられ、前記金属パイプに前記オイルシール本体に対する抜け止め部が形成されたものである。

上記構成において、オイルシールアッセンブリは、ライン圧の降下によって伸縮限度長さに達したベローズの自由端部と密接されることによって導圧ポートを遮断し、ベローズに過大な圧力差が作用するのを防止するものであって、シェルの導圧ポートの内端開口部に設けられているため、ベローズの溶接時の熱を受けない。そして、このオイルシールアッセンブリのオイルシール本体は、シェルの導圧ポートに固定された金属パイプによって、内周側から保持されると共に抜け止めされる。

本発明のアキュムレータによると、オイルシールアッセンブリが、導圧ポートに圧入された金属パイプによってオイルシール本体を抜け止めした構造としたことによって、このオイルシールアッセンブリが容易にかつ確実に固定され、シールの信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明に係るアキュムレータの好ましい実施の形態をベローズの軸心を通る平面で切断して示す断面図、図２はこの形態の外観を示す図、図３は、図１の形態におけるシェル、エンドカバー及びベローズの溶接前の状態を示す部分断面図である。まず図１において、参照符号１は有底円筒容器状を呈するシェル、参照符号２はこのシェル１の開口縁部を塞ぐように設けられたエンドカバー、参照符号３は前記シェル１の内室を導圧室１Ａとガス室１Ｂとに画成する金属製のベローズである。

シェル１は、例えばＳ２５ＣあるいはＳＰＨ４００等の鋼材で形成されたものであって、図示されていない圧力ラインの配管に接続するための継手部１１と、この継手部１１の内端から外周側へ円盤状に展開した底部１２と、この底部１２の外周から軸方向へ延在されて、ベローズ３の外周を包囲するように円筒状に形成された外周壁部１３とからなる。前記継手部１１の内周はベローズ３の外周の導圧室１Ａにライン圧を導入するための導圧ポート１４となっており、軸方向に突出した外端部の外周面には、配管への接続のための螺子部１１ａが形成されている。

エンドカバー２は、Ｓ２５ＣあるいはＳＰＨ４００等の鋼材からなる円盤状のものであって、その外面には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、六角ボルトの頭部のような六角柱状の治具嵌合部２３が同心的に形成されており、その中央部にはガス封入口２２が開設されている。治具嵌合部２３は、スパナ等の螺子回し治具を嵌合するためのものである。ベローズ３の内周のガス室１Ｂには、前記ガス封入口２２からクッションガス（例えば空気あるいは窒素ガス、不活性ガスなど）が封入されており、また、前記ガス封入口２２はガスプラグ４によって密閉されている。

ベローズ３は、円周方向に連続した大径の山部３１と小径の谷部３２が反復形成された蛇腹形状をなすベローズ本体３ａと、その一端に溶接した端壁部材３ｂからなり、ベローズ本体３ａは軸方向に伸縮変位可能となっている。ベローズ本体３ａの他端には、フランジ３３及びその外周から軸方向に延びる固定端部３４が形成され、シェル１における外周壁部１３の開口端部１３ａと、その内周に配置したエンドカバー２の外周端部２１との間に位置して、これらシェル１の開口端部１３ａ及びエンドカバー２の外周端部２１と一体に溶接ＷＤされている。

また、図３に示すように、溶接ＷＤを行う前の、シェル１における外周壁部１３の開口端部１３ａの内周面には、円周方向に連続した嵌合段差部１３ｂが形成されており、ベローズ３の固定端部３４が、前記嵌合段差部１３ｂとエンドカバー２の外周端部２１との間に嵌合されるようになっている。

ベローズ本体３ａの外周には、端壁部材３ｂ寄りに位置して制振リング５が保持されており、外周部は、ベローズ３の外周空間への圧力導入を許容する適当な隙間を介してシェル１の外周壁部１３の内周面と近接対向されている。

シェル１における導圧ポート１４の内端開口部に形成された環状のシール装着凹部１５には、オイルシールアッセンブリ６が取り付けられており、このオイルシールアッセンブリ６は、伸長限度長さまで伸長したベローズ３の端壁部材３ｂと密接されるシールリップ６１ａを有するオイルシール本体６１が、その基部６１ｂをシェル１のシール装着凹部１５に密接状態に収容されると共に、前記導圧ポート１４に圧入された金属パイプ６２によって内周側から保持された構造を備える。金属パイプ６２の先端には、ラッパ状に開いた形状であって前記シールリップ６１ａの内周を押さえる抜け止め部６２ａが形成されている。

上記構成のアキュムレータは、それぞれ所定の成形工程等により製作されたシェル１、エンドカバー３及びベローズ３を組み合わせ、前記シェル１の開口端部１３ａと、その内周に配置したエンドカバー２の外周端部２１と、その間に位置するベローズ３の固定端部３４とを溶接ＷＤすることによって製作される。したがって、溶接工程は１回で済み、先に溶接された部分が後の溶接時の熱で劣化するようなことはない。

また、シェル１の開口端部１３ａと、エンドカバー２の外周端部２１と、ベローズ３の固定端部３４が共通の溶接ＷＤ部によって同時に接合されるため、先に溶接されたベローズの接合部が、その後の溶接の熱によって劣化するといった事態を生じない。

シェル１の開口端部１３ａと、ベローズ３の固定端部３４及びエンドカバー２とを溶接ＷＤするに際しては、図３のように、シェル１の開口端部１３ａの内周に形成された嵌合段差部１３ｂに、ベローズ３の固定端部３４及びエンドカバー２の外周端部２１を位置決め状態に嵌合することができるので、溶接作業が容易になると共に組立精度も向上する。

また、シェル１、エンドカバー３及びベローズ３を組み合わせて溶接ＷＤするのに先行して、シェル１の導圧ポート１４の内端開口部にはオイルシールアッセンブリ６を取り付ける。その取り付けに際しては、金属パイプ６２を、オイルシール本体６１の内周に通してシェル１の内側から導圧ポート１４に圧入するが、この実施形態の構成によれば、前記圧入によって抜け止め部６２ａがオイルシール本体６１のシールリップ６１ａの内周を押さえるので、オイルシール本体６１は確実に抜け止め固定される。

図１に示されるアキュムレータは、継手部１１を図示されていない圧力ラインの配管に形成された接続端部に、継手部１１の螺子部１１ａをねじ込むことによって取り付けられる。そして、この取付に際しては、前記接続端部に前記螺子部１１ａをねじ込んでから、エンドカバー３に形成された治具嵌合部２３にスパナ等の治具を嵌合し、前記エンドカバー３を介して当該アキュムレータ全体を前記螺子部１１ａのねじ込み方向へ回転させることによって、しっかりと締め付けて取り付けることができる。

そしてこのアキュムレータは、上述の取付状態において、圧力ラインから導圧ポート１４を介して導圧室１Ａに導入されるライン圧が上昇すると、ベローズ３がガス室１Ｂ内のクッションガスを圧縮しながらシェル１の底部１２から離れる方向へ収縮変位し、これによって上昇するガス室１Ｂ内のクッションガスの圧力とベローズ３自体の弾性による復帰力がライン圧と拮抗する位置まで変位する。また、この状態からライン圧が降下した時には、ガス室１Ｂのクッションガスの圧力とベローズ３自体の弾性による復帰力によってベローズ３が伸長動作する。そしてこのような動作によって、例えばポンプの駆動に伴って圧力ラインに与えられるライン圧のリップルを除去して平滑化し、あるいはシステム内の温度変化によるライン圧の変動を吸収するものである。

上述のような動作においては、ライン圧の低下に伴って伸長するベローズ３が、その端壁部材３ｂがシェル１の底部１２の内面と接触して伸長限度長さに達した状態では、オイルシールアッセンブリ６が前記端壁部材３ｂと密接する。そしてこれによって導圧室１Ａと圧力ライン側との間が遮断されるので、その後更にライン圧が低下してもベローズ３の山部３１及び谷部３２に過大な負荷が作用しない。また、ベローズ３の伸縮に伴う偏心動作は、制振リング５によって規制されるので、ベローズ３の各山部３１がシェル１の内周面との干渉により損傷するのを有効に防止することができる。

なお、本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。例えばライン圧の上昇によるベローズ３の過度の収縮を規制するために、ベローズ３の内周のガス室１Ｂ内には、クッションガスのほか、非圧縮性の液体等を適量（ベローズ３の収縮限度の体積に相当する量）封入した構成とすることができる。

本発明に係るアキュムレータの好ましい実施の形態をベローズの軸心を通る平面で切断して示す断面図である。 図１の形態の外観を示すもので、（Ａ）はエンドカバー側から見た図、（Ｂ）はシェルの外周側から見た図、（Ｃ）はシェルの外周のうち（Ｂ）の視点と９０°異なる位相上から見た図、（Ｄ）は導圧ポート側から見た図である。 図１の形態におけるシェル、エンドカバー及びベローズの溶接前の状態を示す部分断面図である。 アキュムレータの典型的な従来例をベローズの軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

符号の説明

１ シェル
１Ａ 導圧室
１Ｂ ガス室
１１ 継手部
１２ 底部
１３ 外周壁部
１３ａ 開口端部
１３ｂ 嵌合段差部
１４ 導圧ポート
１５ シール装着凹部
２ エンドカバー
２１ 外周端部
２２ ガス封入口
２３ 治具嵌合部
３ ベローズ
３ａ ベローズ本体
３ｂ 端壁部材
３１ 山部
３２ 谷部
３３ フランジ
３４ 固定端部
４ ガスプラグ
５ 制振リング
６ オイルシールアッセンブリ
６１ オイルシール本体
６１ａ シールリップ
６１ｂ 基部
６２ 金属パイプ
６２ａ 抜け止め部
ＷＤ 溶接（溶接部）

Claims (1)

1. 底部（１２）側に導圧ポート（１４）が開設されたシェル（１）と、
   このシェル（１）の前記底部（１２）と反対側の開口端部（１３ａ）の内周に配置されたエンドカバー（２）と、
   前記シェル（１）の内室を前記導圧ポート（１４）を介して圧力ラインに連通される導圧室（１Ａ）と密閉状のガス室（１Ｂ）とに画成するベローズ（３）とを備え、
   前記シェル（１）の開口端部（１３ａ）と前記エンドカバー（２）の外周端部（２１）と前記ベローズ（３）の固定端部（３４）が共通の溶接部（ＷＤ）を介して互いに一体化され、
   前記導圧ポート（１４）の内端開口部に、端壁部材（３ｂ）がシェル（１）の底部（１２）の内面と接触して伸長限度長さまで伸長したベローズ（３）の前記端壁部材（３ｂ）と密接可能なシールリップ（６１ａ）を有するオイルシール本体（６１）及びこのオイルシール本体（６１）を内周側から保持した状態で前記導圧ポート（１４）に圧入された金属パイプ（６２）からなるオイルシールアッセンブリ（６）が設けられ、
   前記金属パイプ（６２）に前記オイルシール本体（６１）に対する抜け止め部（６２ａ）が形成されたことを特徴とするアキュムレータ。

Images