(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、この容器内に一端が気密的に取付けられて収容され、容器内を液室とガス室に隔成する容器の軸線方向に伸縮自在なメタルベローズと、このメタルベローズの他端を閉塞するキャップ部材と、上記液室に連通しかつキャップ部材と対向する位置に設けられていて上記ベローズの伸縮に伴って上記液室内の液が出入りする流通口とを具備し、前記キャップ部材はシール材を有し、メタルベローズが所定のストローク以上にストロークした状態において上記流通口を閉塞する自己シール手段を構成するメタルベローズアキュムレータであって、
前記キャップ部材は、前記メタルベローズの他端にプレートが溶接によって固着され、このプレートに、シール材を接着したシール材取付部材、または芯材を内装するシール材が、機械的固定手段によって取付けられており、
前記機械的固定手段は、プレートに凸型または凹型が形成され、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材には、前記プレートの凸型または凹型に対応する凹部または凸部が形成され、この凸型または凹型とこれに対応する凹部または凸部が互に固定されることを特徴とするメタルベローズアキュムレータ。
【請求項２】
容器と、この容器内に一端が気密的に取付けられて収容され、容器内を液室とガス室に隔成する容器の軸線方向に伸縮自在なメタルベローズと、このメタルベローズの他端を閉塞するキャップ部材と、上記液室に連通しかつキャップ部材と対向する位置に設けられていて上記ベローズの伸縮に伴って上記液室内の液が出入りする流通口とを具備し、前記キャップ部材はシール材を有し、メタルベローズが所定のストローク以上にストロークした状態において上記流通口を閉塞する自己シール手段を構成するメタルベローズアキュムレータであって、
前記キャップ部材は、前記メタルベローズの他端にプレートが溶接によって固着され、このプレートに、シール材を接着したシール材取付部材、または芯材を内装するシール材が、機械的固定手段によって取付けられており、
前記機械的固定手段は、プレートにキャップ金具が固着され、このキャップ金具の外周には複数の押え片と容器内壁面に摺接するガイド片とが交互に突設され、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材は、前記キャップ金具に重ね合わされ前記押え片が折曲されて押圧固定されることを特徴とするメタルベローズアキュムレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧装置などにおける油圧の脈動を吸収するために油圧回路中に設置されるメタルベローズを使用したメタルベローズアキュムレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より各種用途に応じて様々な形状のアキュムレータが提案されている。例えば、中空の容器の内部を、メタルベローズによって液室とガス室に隔成し、ガス室に圧縮ガスを封入するとともに液室に油を満たしたものが知られている。上記メタルベローズは容器の軸線方向に伸縮自在であり、ベローズの内面または外面のいずれか一方側に上記液室が規定され、他方側にガス室が規定され、液室あるいはガス室の圧力変化に応じてベローズが伸縮するものである。
【０００３】
従来技術の一例を図９に示す。このアキュムレータ１００は、油圧ポンプ１１１とこのポンプ１１１によって動かされる油圧機器１１２との間に設けられる。このアキュムレータ１００は、容器１０１の内部に内筒１０２とメタルベローズ１０３が同心状に設けられ、ベローズ１０３によって液室１０４とガス室１０５に隔成される。
【０００４】
また、内筒１０２には、ベローズ１０３の伸縮動作に伴って油が流通する流通口１０６が設けられ、ベローズ１０３の一端を閉塞するキャップ部材１０９の内面側にはシール材１１０が設けられる。このシール材１１０と前記流通口１０６の周りにある環状の弁座１０７とは対向しており、ベローズ１０３が所定のストローク以上縮んだ時に内筒１０２とベローズ１０３との間に油を閉込めるための自己シール手段１０８を構成する。そして、液室１０４には油が満たされ、ガス室１０５には圧縮ガスが封入される。
【０００５】
しかして、油圧ポンプ１１１から吐出された油は、流入側配管１１３およびポート１１４を経由して液室１０４に流入し、液室１０４に流入した油は、流出ポート１１５および流出側配管１１６を通って油圧機器１１２に送り込まれる。この時、ポンプ１１１の回転によって生じる油圧の脈動成分は、液室１０４に作用するとともに液室１０４内の油を介してガス室１０５に作用する。従って、脈動成分はガス室１０５内のガスの圧縮・膨張によって吸収される。ガス室１０５が圧縮される時にはベローズ１０３が伸びる方向に撓み、ガス室１０５が膨張する時にはベローズ１０３が縮む方向に撓む。こうして、ポンプ１１１から吐出された油の体積変化がガス室１０５内のガスの体積変化に置換される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したようなアキュムレータ１００におけるメタルベローズ１０３の端部に気密的に取付けられるキャップ部材１０９は、従来溶接によって固着されている。この様子を図１０および図１１に拡大して示してある。
【０００７】
すなわち、同図に示すようにキャップ部材１０９は、周縁が切削加工１１７され、かつ前記流通口１０６を開閉するシール材１１０が接着された金属プレートからなり、これがメタルベローズ１０３の端部に溶接１１８によって固定される。
しかしながら、前記シール材１１０は、ゴム等の弾性材で形成され、加硫接着して取付けられているため、溶接部１１８の開先の切削加工時に、キャップ部材１０９は、ゴムを接着後周縁を切削加工している為、ゴムを傷つけることがあり、また、溶接熱によって局部的にゴム特性（シール特性）を劣化させるという課題がある。
【０００８】
また、開先加工および溶接作業が、アキュムレータ本体の組立効率を低下させ、かつ前記のようにシール材１１０を傷つけたり、溶接熱でシール材１１０を劣化させたりしないために充分な注意と治具等が用意されているとしても、そのために製造工程と時間が長くなりコストアップとなる。
【０００９】
さらに、図１０に示すようにプレート１０９の前記切削加工によって形成されるエッジ部１１９の影響と思われるが、溶接の効果が不充分となり、この溶接部１１８での気密機能にやや課題もある。
【００１０】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、キャップ部材に対するメタルベローズの溶接における熱応力の除去をより容易にし、キャップ部材に対するゴムの装着も容易化できるとともに、前記溶接によるシール材の品質劣化もないメタルベローズアキュムレータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明にかかるメタルベローズアキュムレータは、容器と、この容器内に一端が気密的に取付けられて収容され、容器内を液室とガス室に隔成する容器の軸線方向に伸縮自在なメタルベローズと、このメタルベローズの他端を閉塞するキャップ部材と、上記液室に連通しかつキャップ部材と対向する位置に設けられていて上記ベローズの伸縮に伴って上記液室内の液が出入りする流通口とを具備し、前記キャップ部材はシール材を有し、メタルベローズが所定のストローク以上にストロークした状態において上記流通口を閉塞する自己シール手段を構成するメタルベローズアキュムレータであって、前記キャップ部材は、前記メタルベローズの他端にプレートが溶接によって固着され、このプレートに、シール材を接着したシール材取付部材、または芯材を内装するシール材が、機械的固定手段によって取付けられており、前記機械的固定手段は、プレートに凸型または凹型が形成され、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材には、前記プレートの凸型または凹型に対応する凹部または凸部が形成され、この凸型または凹型とこれに対応する凹部または凸部が互に固定されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明に係るメタルベローズアキュムレータは、容器と、この容器内に一端が気密的に取付けられて収容され、容器内を液室とガス室に隔成する容器の軸線方向に伸縮自在なメタルベローズと、このメタルベローズの他端を閉塞するキャップ部材と、上記液室に連通しかつキャップ部材と対向する位置に設けられていて上記ベローズの伸縮に伴って上記液室内の液が出入りする流通口とを具備し、前記キャップ部材はシール材を有し、メタルベローズが所定のストローク以上にストロークした状態において上記流通口を閉塞する自己シール手段を構成するメタルベローズアキュムレータであって、前記キャップ部材は、前記メタルベローズの他端にプレートが溶接によって固着され、このプレートに、シール材を接着したシール材取付部材、または芯材を内装するシール材が、機械的固定手段によって取付けられており、前記機械的固定手段は、プレートにキャップ金具が固着され、このキャップ金具の外周には複数の押え片と容器内壁面に摺接するガイド片とが交互に突設され、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材は、前記キャップ金具に重ね合わされ前記押え片が折曲されて押圧固定されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図について説明する。図１は本発明の実施の一形態を示す断面図、図２は本発明の実施の一形態を示す要部の拡大断面図である。図１に示されたメタルベローズアキュムレータは、図９に示す従来例と同様に油圧ポンプと、このポンプによって動かされる油圧機器との間に設けられている。
【００１６】
このメタルベローズアキュムレータは、中空の容器１を備えており、この容器１は一端に油などの流体の流通口２および他端に開口部３を有し、流通口２付近の容器１外周には取付孔４を持った取付フランジ５が突設されている。
【００１７】
前記開口部３の内側にはこれを気密的に塞ぐように外周にＯリング６を有するベローズベース７が嵌挿されている。このベローズベース７は中心部にガス封入口としてのプラグ孔８が貫通形成され、このプラグ孔８にガスプラグ９が装着されている。
前記ベローズベース７は、容器１内周のリング状のストッパ段部１ａと前記容器１の開口部３を内側に折り曲げた開口縁部１ｂとの間に動かないように確実に固定されている。これには、メタルベローズ１０の最大応力や高さ調整のために、必要に応じ、前記ベローズベース７と前記開口縁部１ｂとの間に所定厚みのリングを介在することもできる。
【００１８】
メタルベローズ１０は、一端が上記ベローズベース７の周縁部に溶接などによって固着されており、容器１の軸線方向に伸縮自在である。このメタルベローズ１０の他端は、キャップ部材１１によって閉塞されている。
【００１９】
このキャップ部材１１は、プレスの打抜きによって円弧状にダレた周縁部（符号なし、図４参照）を、図２に示すようにメタルベローズ１０の外周１０ａに溶接により固定した薄板のキャップ金具１１ａと、このキャップ金具１１ａに重なるように一体化されたガイド用のキャップ金具１１ｂと、芯材１１ｄを内装するシール材１１ｃを、前記キャップ金具１１ｂの押え片１１ｅで押圧して固定して形成されている。
【００２０】
すなわち、キャップ金具１１ａと１１ｂとは一体に固着され、キャップ金具１１ａがメタルベローズ１０の端部に溶接などで固定される。キャップ金具１１ｂは、図３に示すように外周に押え片１１ｅとガイド片１１ｆが放射状に突設され、シール材１１ｃはこのキャップ金具１１ｂに重ね合わされ図２に示すように押え片１１ｅが折り曲げられ押圧されて取付られるものである。
【００２１】
この押え片１１ｅは、図２に示すような折り曲げだけでなく、図６に示すようにカシメてもよい。
なお、ガイド片１１ｆは、先端が湾曲され、移動の際この先端が容器１の内壁面に摺接しガイドするものである。
【００２２】
しかして、容器１内はベローズ１０によって仕切られ、ベローズ１０の内面側にガス室Ｇが規定され、このガス室Ｇに例えば窒素などの不活性ガスが封入され、ベローズ１０の外面と容器１の内面壁とによって規定される側に、液室Ｌが設けられ油で満される。前記流通口２が油圧回路側に連通するように接続され、油圧回路の油圧はその流通口２を通じて容器１内の液室Ｌに連通する。
【００２３】
従って、前記油圧回路の油圧変動に応じて、前記キャップ部材１１を押し開きまたは引き戻して、前記メタルベローズ１０を圧縮または圧縮解除（伸長）させることで、内部のガスも圧縮または膨張し、前記油圧回路の油圧変動や脈動を吸収することができる。
【００２４】
また、油圧がメタルベローズ１０内に封入されたガス圧以下に下がると、前記キャップ部材１１のシール材１１ｃが前記流通口２をシールし、ガス室Ｇのガス圧力と等しい圧力の油を液室Ｌに閉じ込めて、メタルベローズ１０に差圧がかからないようにしている。
【００２５】
そして、前記実施の形態では、従来のように肉厚のプレートに開先加工を施すという作業がなく、従ってエッジ部に対するメタルベローズ端の溶接がなくなり、互いに溶接部の板厚が薄い部材間で、しかもキャップ金具１０ａの円弧状にダレた周縁部Ｒで溶接を行うために、図４に示すように溶接状態が極めて良好となる。なお、実験によれば、キャップ金具１１ｂの厚さＴとメタルベローズ１０の厚さとの比Ｔ／ｔを、従来のプレートの切削加工および本発明のキャップ金具１１ｂのプレス加工について見ると、図５に示すように、○印が溶接良好、△印が溶接やや良好、×印が溶接不良であることが確認された。
この実験によれば、溶接はプレス抜きによるダレＲおよびＴ／ｔにも影響することが理解できる。
【００２６】
また、メタルベローズ１０のキャップ金具１１ｂに対する溶接後にシール材１１ｃ部分を機械的固定手段である押え片１１ｅの押圧で装着するため、溶接後の熱処理によるシール材１１ｃの変質、劣化および前記溶接時の火花などによる局部的損傷を防止できる。
【００２７】
図７および図８は本発明の他の実施の形態を示し、図７はその断面図、図８はその要部拡大断面図を示す。
このアキュムレータは、底部を有する中空の容器２１を備え、この底部中央にプラグ孔２２を有し、このプラグ孔２２にはガスプラグ２３が装着されている。また、前記容器２１の開口端には中心部に流通口２４が貫通形成された閉塞部材２５が溶接によって気密的に取り付けられている。
【００２８】
この閉塞部材２５は外周部に取付孔２６を持った取付フランジ２７が一体に突設されている。また、この閉塞部材２５は容器２１内の中心に突出する筒部（符号なし）を一体に有し、この筒部内が前記流通口２４とされている。そして、この筒部の基部外周にはＯリング２９を介してリング状のベローズベース３０が固定されている。
【００２９】
また、このベローズベース３０には、前記筒部の外周を一定間隙において被うように、メタルベローズ３１の一端が溶接などによって気密的に取り付けられており、そのメタルベローズ３１の他端にはキャップ部材３２が取り付けられている。
【００３０】
このキャップ部材３２は、メタルベローズ３１の他端にプレート３２ａが溶接によって固着され、このプレート３２ａにシール材３２ｃを接着したシール材取付部材３２ｄを取り付けて構成される。具体的には本例は、メタルベローズ３１の他端に溶接によって固着されたプレート３２ａの中央部に凸型Ａが形成され、シール材３２ｃを接着したシール材取付部材３２ｄには、前記プレート３２ａの凸型Ａに対応する凹部Ｂが形成され、この凹部Ｂをプレート３２ａの凸型Ａに嵌合することによって取り付けられる。
この凸型Ａと凹部Ｂの形成は逆であってもよい。すなわち、プレート３２ａに凹型を、シール材３２ｃを接着したシール材取付部材３２ｄに凸部を形成してもよい。そして前記シール材３２ｃは、前記流通口２４の内端に接離自在に対向配置されている。
なお、プレート３２ａの外周部には、容器１の内壁面に摺接するベローズガイド３２ｂが設けられている。
【００３１】
そして、前記プレート３２ａと容器２１の底とによって挟まれた領域はＮ2 ガスなどの不活性ガスのガス室Ｇとされ、前記メタルベローズ３１で囲まれた内部領域は流通口２４に連通する液室Ｌとされている。
【００３２】
従って、かかる構成になるメタルベローズアキュムレータでは、前記流通口２４が油圧回路に連通するように接続され、油圧回路の油圧をその流通口２４を通じて容器２１内の液室Ｌに取り込み可能としている。
【００３３】
このため、前記油圧回路の油圧変動（脈動）に応じて前記キャップ部材３２のシール材３２ｃが押圧されることで、流通口２４を通じて前記液室Ｌ内に油圧回路の油圧変化が導入され、この変化に応じてメタルベローズ３１が伸長または収縮することとなり、これにより、前記油圧変動が前記した実施の形態と同じく吸収されることとなる。
【００３４】
この場合においても、従来のようなプレートの開先加工が省けるほか、前記プレート３２ａに対しシール材３２ｃを接着したシール材取付部材３２ｄを嵌合によって任意に装着できるため、この装着を溶接作業や溶接後の低温熱処理の後に実施することが可能となり、シール材３２ｃの熱による品質劣化や損傷を完全に回避できる。
【００３５】
また、メタルベローズ３１と打抜きによって得られる薄板のプレート３２ａとはいずれも薄い板材をプレート３２ａの周縁のダレた部分で突き合わせて溶接できるため、溶接精度および溶接強度を十分なものとすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した通り、請求項１にかかる発明によれば、メタルベローズアキュムレータにおけるメタルベローズの他端はキャップ部材で閉塞され、このキャップ部材は、メタルベローズの他端にプレートが溶接によって固着され、このプレートに、シール材を接着したシール取付部材、または芯材を内装するシール材が、機械的固定手段によって取り付けられているので、プレートに対するメタルベローズの溶着を確実かつ容易なものとし、溶接後の熱処理によるシール材の変質、劣化および溶接部の開先の切削加工時にシール材を傷つけたり、溶接時の火花などによる局部的損傷を防止することができる。
また、溶接部の開先の切削加工が不要であるし、溶接熱によって局部的なシール材の劣化を防止するための治具も不要であるので、組立効率も向上する。
【００３７】
また、請求項１に係る発明によれば、前記機械的固定手段をプレートに凸型または凹型を形成し、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材に前記プレートの凸型または凹型に対応する凹部または凸部を形成し、この凸型または凹型とこれに対応する凹部又は凸部を互いに固定するようにしたので、プレートに対するメタルベローズの溶着が確実かつ容易となるし、シール材のプレートへの取付けも容易となる。しかも溶接後の熱処理によるシール材の変質、劣化および溶接部の開先の切削加工時にシール材を傷つけたり、溶接時の火花などによる局部的損傷を防止することができる。
【００３８】
また、請求項２に係る発明によれば、上記請求項１に係る発明における段落〔００３６〕に記載の効果と同様の効果に加え、前記機械的固定手段を、プレートにキャップ金具を固着し、このキャップ金具の外周に複数の押え片を突設し、シール材を接着したシール材取付部材または芯材を内装するシール材を前記キャップ金具に重ね合わせ、これを押え片を折り曲げて押圧固定するようにしたので、プレートに対するメタルベローズの溶着が確実かつ容易となるし、シール材のプレートへの取付けも容易となる。また、溶接後の熱処理によるシール材の変質、劣化および溶接部の開先の切削加工時におけるシール材の損傷、あるいは溶接時の火花などによる局部的損傷を防止することができる。
【００３９】
さらに、請求項２に係る発明によれば、キャップ金具の外周に容器内壁面に摺接する複数のガイド片が突設されているので、メタルベローズの伸縮によるキャップ部材の移動がスムーズにおこなわれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態をを示す断面図である
【図２】本発明の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図３】キャップ部材を示す平面図である。
【図４】プレートとメタルベローズとの溶接状態を示す拡大部分図である。
【図５】プレートの板厚Ｔとベローズの板厚ｔとの関係における溶接の良否の判定結果を示す図表である。
【図６】プレートの押え片の別の折り曲げ状態を示す拡大部分図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図９】従来例を示す断面図である。
【図１０】従来例の部分拡大断面図である。
【図１１】従来例のキャップ部材とベローズとの溶接状態を示す拡大部分図である。
【符号の説明】
１，２１  容器
２，２４  流通口
８，２２  ガス封入口
１０，３１  メタルベローズ
１１，３２  キャップ部材
１１ａ，３２ａ  プレート
１１ｃ，３２ｃ  シール材
１１ｄ  芯材
３２ｄ  シール材取付部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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