JP3209404U

JP3209404U - ピストン型アキュムレータ

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Publication number: JP3209404U
Application number: JP2016005822U
Authority: JP
Inventors: 杉村　宣行; 宣行杉村; 登夢杉村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2026-12-06

Abstract

【課題】気体室の温度が変化しても、ピストンが円滑に摺動できるようにすると共に、ピストンシール性を確保することができるピストン型アキュムレータを提供する。【解決手段】シリンダ１と、該シリンダ１内に挿着され、前記シリンダ１内を気体室９と液体室１１に仕切るピストン３と、前記シリンダ１とピストン３間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータＰＡＣＣにおいて、前記シリンダ１と前記ピストン３が、同一熱膨張率の素材により形成されている。又は、シリンダ１と、該シリンダ内面に配設されたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ１内を気体室９と液体室１１に仕切るピストン３と、前記ライナとピストン３間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータＰＡＣＣにおいて、前記ライナと前記ピストン３が、同一熱膨張率の素材により形成されている。【選択図】図１

Description

この考案は、ショックアブソーバ、衝撃緩衝、脈動吸収などに設けられるアキュムレータに関するもので、更に述べると、ピストン型アキュムレータに関するものである。

ピストン型アキュムレータは、側板により両端が閉鎖されているシリンダ（容器本体）と、該シリンダ内に嵌着され、気体室と液体室とを仕切るピストンと、前記ピストンとシリンダ間の隙間（クリアランス）と、前記シリンダの液体室側の側板に設けられ、液体回路に接続される液体出入口と、前記シリンダの気体室側の側板に設けられた気体出入口と、該気体出入口に設けられた給気弁と、を備えている。前記シリンダは、鉄で形成され、又、前記ピストンは、軽量化を図るためアルミニュウムで形成されている。（例えば、特許文献１、参照）。

特開２００７−２２５０４２号公報

ピストン型アキュムレータは、液圧回路の圧力変動によりピストンが摺動すると、気体室に封入されているガスの圧縮・膨張を繰返すので、徐々にガスの温度が上がり、気体室の温度が高くなる。そうすると、気体室内の熱が金属部品であるシリンダとピストンに伝わり前記両者の温度が上昇し膨張する。

金属は材質により熱膨張率（温度上昇によって物体の長さ・体積が膨張する割合を温度あたりで示したもので、熱膨張係数ともいう）が異なり、アルミニウムの熱膨張率はシリンダの熱膨張率よりも大きい。そのため、前記両者が膨張する際には、ピストンの外径寸法が大きくなる変化が、シリンダの内径寸法が大きくなる変化よりも大きくなる。

例えば、温度20 ℃、120 ℃における鉄製シリンダとアルミニウム製ピストンの寸法変化を例示すると、下記の通りである。
温度20 ℃
ピストンの外径寸法ｄ＝129.82 mm、シリンダの内径寸法Ｄ＝130.05 mm、
温度120 ℃
ピストンの外径寸法ｄ＝130.175 mm、シリンダの内径寸法Ｄ＝130.235 mm
前記温度変化により、前記ピストンの外径寸法ｄは、0.355 mm、又、シリンダの内径寸法Ｄは、0.185 mm、の変化量が発生している。

この様に温度上昇によりシリンダとピストンが膨張すると、両者間の間隔（クリアランス）が狭くなり、更に、温度上昇が続くと、隙間が無くなるので、ピストンが摺動できなくなる。これと反対に、使用環境下で温度が低下する場合には、ピストンの収縮が顕著になりシリンダとピストンの隙間が増大する。そのため、気体室のガスが液体室内に漏出したり、逆に、液体室の液体が気体室内に漏出したりするので、ピストンのシール性能（ピストンシール性）が低下する。この様に温度変化による熱膨張を考慮すると、一定の温度範囲内でしかアキュムレータを使用することができなくなる。

因みに、前記シリンダ及びピストンの寸法変化から、温度20 ℃においてアキュムレータを使用できる範囲（設計上の隙間）を計算すると、次の様になる。
前記ピストンの外径寸法ｄのmin.（最小値）129.82 mm、max.（最大値）129.91 mm、
前記シリンダの内径寸法Ｄのmin. 130.05 mm、max. 130.10 mm
隙間（クリアランス）のmin. 0.14 mm、max. 0.28 mm。

この考案は、上記事情に鑑み、気体室のガス温度が変化しても、ピストンが円滑に摺動できるようにすると共に、ピストンシール性を確保することを目的とする。

この考案は、シリンダと、該シリンダ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記シリンダとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記シリンダと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とする。

この考案は、シリンダと、該シリンダ内面に配設アされたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記ライナとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記ライナと前記ピストンが、同一熱伝導率の素材により形成されていることを特徴とする。

この考案のシリンダとピストンは、同一素材で形成されていることを特徴とする。この考案の同一素材は、鉄、銅、アルミニウム、又は、SUSであることを特徴とする。この考案のシリンダとピストンは、異なる素材で形成されていることを特徴とする。

この考案は、以上の様に構成したので、ピストンの摺動に伴い気体室の温度が変化しても、シリンダ又はライナとピストンは同一熱膨張率なので、所定のクリアランスを確保することができる。そのため、ピストンは円滑に摺動できるとともに、ピストンシール性を維持できるので、設計通りのアキュムレータの性能を確保することができる。

本考案の第１実施形態を示す縦断面図である。図１の要部拡大図である。

本考案者は、ピストン型アキュムレータの使用中に、ピストンとシリンダ間の隙間（クリアランス）が大きくなりすぎたり、又は、小さくなりすぎたりするのは、前記両者の熱膨張率が相違していることに原因があると考えた。そこで、この問題を解決するため、研究し試験を重ねた結果、両者を同一熱膨張率の素材で形成すれば良いことがわかった。本件考案は、前記知見に基づいてなされたものである。

この考案の第1実施形態を図１〜図２により説明する。ピストン型アキュムレータＰＡＣＣは、シリンダ（容器本体）１と、該シリンダ１内に摺動自在に挿着されたピストン３と、前記シリンダ１の両端部に螺着され、前記シリンダ１を閉鎖する側板５，５と、を備えている。

前記シリンダ１とピストン３は、同一熱膨張率の素材により形成されている。この素材として、鋳鉄（線膨張率10.5×10^-6/℃）が用いられるが、前記素材は、これに限定されるものではなく、例えば、銅（線膨張率16.5×10^-6/℃）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10^-6/℃）、アルミニウム（線膨張率23.9×10^-6/℃）、なども用いることができる。

ここで、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、両者１，３の熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、炭素鋼（１Ｃ）（線膨張率10.5×10^-6/℃）と炭素鋼（１．５Ｃ）（線膨張率10.1×10^-6/℃）の熱膨張率は、「同一の熱膨張率」に含まれるものである。

図において、７は、ピストン３の先端部及び後端部に配設されたガイドリングで、ピストンの保持とゴミの侵入を防止する。９は気体室で、側板５に設けた給気弁１０を介して気体（ガス）が封入される。１１は液体室で、側板５に設けた液体出入口１３を介して液圧回路（図示省略）に接続される。１５は分解時の安全を図るためのガス抜き孔、１７はシールリング、をそれぞれ示す。

なお、隙間（クリアランス）Ｓは、ピストンシールの性能により適宜選択されるが、例えば、シリンダ直径φ＝130 mmでは、内圧10 MPaの場合には、クリアランスＳの最大値（max.）0.4 mm、内圧20 MPaの場合には、max. 0.3 mm、内圧30 MPaの場合には、0.2 mmが採用される。

次に、本実施形態の作動について説明する。ピストン型アキュムレータＰＡＣＣが接続されている液圧回路（図示省略）の液圧が変動すると、液体出入口１３から液体室１１に液体Ｆが出入してピストン３を摺動させる。そうすると、気体室９内のガスＧが圧縮膨張を繰返すので、室温が上昇し、それに伴って、シリンダ１及びピストン３が熱膨張する。

この時、シリンダ１とピストン３は、同一熱膨張率なので、クリアランスＳは所定の値を維持することができる。そのため、ピストン３は円滑に摺動するとともに、ピストンシール性が良いので、クリアランス（隙間）Ｓからの液体Ｆ、又は、気体Ｇの漏出を防止することができる。

次に、第２実施形態について説明する。この実施形態と前記第１実施形態との相違点は、第１実施形態では、シリンダとピストンの素材として、同一素材を用いて、熱膨張率が同一になるようにしたが、この実施形態では、熱膨張率が同一で、かつ、異種類の素材を用いることである。例えば、シリンダの素材として鋳鉄（線膨張率10.5×10^-6/℃）を用い、ピストンの素材として炭素鋼（１Ｃ）（線膨張率10.5×10^-6/℃）を用いる。この同一熱膨張率で、かつ、異種類の素材の組み合わせは、前記限定されるものではない。

前記の様に、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、シリンダとピストンの熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10^-6/℃）と銅（普通商品）（線膨張率17.7×10^-6/℃）の熱膨張率は、「同一熱伝導率」に含まれる。

この考案の第３実施形態について説明する。この実施形態と第１及び第２実施形態との相違点は、次の通りである。
（１）シリンダ内壁にライナが設けられ、該ライナ内にクリアランスを介してピストンが嵌着されていること。
（２）前記ライナを形成する素材の熱膨張率が、ピストンを形成する素材の熱膨張率と同一であること。本実施形態では、シリンダの熱膨張率は、特に限定されることはない。なお、「同一熱膨張率」は、前記第1実施例における定義と同一である。

１シリンダ
３ピストン
５側板
９気体室
１１液体室
Ｓクリアランス

この考案は、シリンダと、該シリンダ内面に配設されたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記ライナとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、前記ライナと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とする。

前記の様に、「熱膨張率が同一」とは、完全に一致する場合のみならず、シリンダとピストンの熱膨張率に多少の相違（略同一）があっても本発明の効果を実質的に得ることができる場合には、前記「同一」の範囲に属する。例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）（線膨張率17.3×10-6 /℃）と銅（普通商品）（線膨張率17.7×10-6 /℃）の熱膨張率は、「同一熱膨張率」に含まれる。

Claims

シリンダと、該シリンダ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記シリンダとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、
前記シリンダと前記ピストンが、同一熱膨張率の素材により形成されていることを特徴とするピストン型アキュムレータ。
シリンダと、該シリンダ内面に配設アされたライナと、該ライナ内に挿着され、前記シリンダ内を気体室と液体室に仕切るピストンと、前記ライナとピストン間のクリアランスと、を備えたピストン型アキュムレータにおいて、
前記ライナと前記ピストンが、同一熱伝導率の素材により形成されていることを特徴とするピストン型アキュムレータ。
シリンダとピストンは、同一素材で形成されていることを特徴とする請求項１記載のピストン型アキュムレータ。
同一素材は、鉄、銅、アルミニウム、又は、ＳＵＳであることを特徴とする請求項３記載のピストン型アキュムレータ。
シリンダとピストンは、異なる素材で形成されていることを特徴とする請求項１記載のピストン型アキュムレータ。