金属波纹管式蓄压器的制作方法

本发明涉及一种用于液压系统、空压系统等的流体压力管线的蓄压器，尤其涉及一种作为缓冲气体和流体压力的分离单元而使用金属波纹管的金属波纹管式蓄压器。

背景技术：

蓄压器是用于液压系统、空压系统等流体压力管线的装置，通常用于利用n2气体等的压缩性来暂时存储流体压力或者吸收压力管线中产生的压力脉动而进行平滑化的压力控制，作为由n2气体等构成的缓冲气体与流体压力的分离单元，存在使用囊状物的单元、使用活塞的单元、使用金属波纹管的单元等。其中，特别是金属波纹管式蓄压器能够将气体的渗透泄漏几乎抑制为零，具有较高的耐久性。

作为金属波纹管式蓄压器，当前已知有如图4或者图5所示的蓄压器。该金属波纹管式蓄压器包括：外壳101，由圆筒状的壳体101a、以堵塞该壳体101a的两端的方式设置的第一以及第二端盖101b、101c构成；金属波纹管102，配置在该外壳101内，由金属制波纹管主体102a以及波纹管盖体102b构成，该波纹管主体102a的一端通过焊接固定于第二端盖101c，能够沿轴向伸缩，该波纹管盖体102b通过焊接等以堵塞该波纹管主体102a的自由端侧的开口的方式进行安装；以及减振环103，该减振环103安装在金属波纹管102(波纹管主体102a)的自由端的外周，在第一端盖101b中开设有导压路径104。另外，减振环103的外周面与壳体101a的内周面没有密接，在两者间存在允许流体流通的未图示的间隙。

外壳101的内室通过金属波纹管102分为导压室105和气室106，其中，导压室105经由导压路径104导入未图示的流体压力管线的流体压力，在金属波纹管102内侧的气体室106中封入有n2气体等缓冲气体。

在这些金属波纹管式蓄压器中，金属波纹管102进行伸缩位移，以使从未图示的流体压力管线经由导压路径104导入到导压室105中的流体压力与封入气室106中的缓冲气体的压力彼此处于平衡状态，即，在导入到导压室105中的流体压力管线的流体压力上升时，金属波纹管102随着波纹管主体102a的压缩，波纹管盖体102b向第二端盖101c侧发生位移，使气室106的容积缩小的同时使导压室105的容积扩张，从而存储上升压力，在流体压力管线的流体压力下降时，金属波纹管102通过处于相对高压的气室106的压力，随着波纹管主体102a的伸长，波纹管盖体102b向第一端盖101b侧发生位移，使气室106的容积扩张的同时，缩小导压室105的容积，从而将存储压力向流体压力管线释放。另外，在这种操作中，减振环103抑制金属波纹管102的自由端沿径向振动(例如参照以下现有技术文献)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-282730号公报

专利文献2：日本特开2005-98391号公报

然而，随着金属波纹管102的伸缩动作，径向振动不仅在金属波纹管102的自由端变大，而且根据振动模式在金属波纹管102的自由端以外的部分、例如波纹管主体102a的轴向中间部也变大。因此，期望即使金属波纹管102由于振动引起的偏心运动而与壳体101a的内周面相接触，也不降低耐久性。

技术实现要素：

本发明鉴于这种问题而作出，其目的在于提供一种金属波纹管不会沿径向振动并与外壳的内周面接触而降低耐久性的金属波纹管式蓄压器。

为了达到上述目的，本发明采用如下方式。

即，本发明的金属波纹管式蓄压器的特征在于，包括：外壳，一端开设有导压路径；以及金属波纹管，重复形成有朝向径向外侧的峰部和朝向内侧的谷部，在轴向上能够伸缩，将所述外壳的内室分为与所述导压路径连通的导压室和封入有缓冲气体的气室，在所述金属波纹管中的径向振动振幅最大的位置处设置有筒状部，所述筒状部的直径比所述各峰部的最大直径部的直径大，能够以轴向上的规定宽度与所述外壳的内周面相接触(权利要求1)。

在上述结构的金属波纹管式蓄压器中，由峰部和谷部构成的金属波纹管在轴向进行伸缩，以使通过导压路径向导压室导入的流体压力与封入气室的缓冲气体压力处于相互平衡状态，在这样的操作过程中，在金属波纹管上产生径向振动时，通过直径比各峰部的最大直径部的直径大的筒状部与外壳内周面相接触，能够防止各峰部的最大直径部与外壳内周面相接触，或者能够有效缓解各峰部的最大直径部与外壳内周面接触时的负荷。并且，由于筒状部具有轴向上的规定宽度，增大了接触面积，因此也能够有效缓解筒状部自身的负荷。

另外为了达到上述目的，本发明也可以进一步采用如下方式。

即，在上述结构的金属波纹管式蓄压器(权利要求1)中，其特征在于，金属波纹管的各峰部的最大直径部的外周面覆盖有由缓冲材料形成的保护层(权利要求2)。

根据此结构，即使在金属波纹管上形成的筒状部与外壳内周面相接触之后，由于金属波纹管的偏心运动仍然持续，所以即使金属波纹管的各峰部的最大直径部与外壳的内周面相接触，这时施加在峰部的最大直径部上的冲击也会由于由缓冲材料形成的保护层而有效缓解。

另外，上述结构的金属波纹管式蓄压器(权利要求1或2)中，其特征在于，在金属波纹管上形成的筒状部的外周面覆盖有由缓冲材料形成的保护层(权利要求3)。

根据此结构，在金属波纹管上形成的筒状部与外壳内周面相接触时，施加在该筒状部上的冲击会由于由缓冲材料形成的保护层而有效缓解。

根据本发明中的金属波纹管式蓄压器，即使在金属波纹管上产生径向振动，通过在该金属波纹管上设置的筒状部与外壳内周面先接触，从而防止各峰部的最大直径部与外壳内周面相接触或者缓解接触时的负荷，筒状部自身的负荷也被抑制得较低，因此能够确保金属波纹管优异的耐久性。

附图说明

图1是表示本发明中的金属波纹管式蓄压器的第一实施方式的截面图；

图2是放大表示本发明中的金属波纹管式蓄压器的第一实施方式的主要部分的截面图；

图3是表示本发明中的金属波纹管式蓄压器的第二实施方式的截面图；

图4是放大表示本发明中的金属波纹管式蓄压器的第三实施方式的主要部分的截面图；

图5是表示现有的金属波纹管式蓄压器一例的截面图。

符号说明

1…外壳

2…金属波纹管

21…波纹管主体

211…峰部

211a…最大直径部

212…谷部

213…筒状部

27…保护层

a…导压室

b…气室

c…导压路径

具体实施方式

下面，参照附图对本发明中的金属波纹管式蓄压器的优选实施方式进行说明。

首先，图1所示的第一实施方式将本发明应用于被称为“内部气体结构”的金属波纹管式蓄压器，其将金属波纹管外侧空间作为导压室，将金属波纹管内侧空间作为气室，附图标记1为外壳，附图标记2为金属波纹管。

外壳1包括：壳体11，呈圆筒状；第一端盖12，设置在该壳体11的轴向一端；和第二端盖13，设置在壳体11的轴向另一端。这些壳体11、第一端盖12以及第二端盖13全部由金属制作。

外壳1中的第一端盖12包括：法兰部121，外周通过焊接与壳体11的轴向一端接合为一体；和接头部122，从其内周向外侧突出，在接头部122的内周设置有导压路径c。

外壳1中的第二端盖13的外周通过焊接与壳体11的轴向另一端接合。另外，在第二端盖13的中央部开设有气体封入口131，该气体封入口131用于将n2气等缓冲气体封入金属波纹管2内侧的气室b，通过气塞132进行密封。

金属波纹管2将外壳1的内室分为与导压路径c连通的导压室a和封入缓冲气体的气室b，轴向一端(固定端)21a通过焊接与第二端盖13接合，并由朝向径向外侧的周向连续的峰部211与朝向径向内侧的周向连续的谷部212重复形成的金属制的波纹管主体21以及外周部通过焊接方式与该波纹管主体21的轴向另一端(自由端)21b接合为一体的圆盘状波纹管盖体22组成，能够在轴向伸缩。

金属波纹管2在径向上振动时，在其轴向两端为振动波节的驻波上相当于振动波腹(径向振动振幅最大)的波纹管主体21的轴向中间部形成筒状部213。

如图2中放大所示，该筒状部213的直径仅比波纹管主体21的各峰部211的最大直径部211a大△r，外周面成为圆筒面，金属波纹管2在径向上振动时，能够以轴向上的规定宽度w与外壳1中的壳体11的内周面11a相接触。

在金属波纹管2(波纹管主体21)的自由端21b的外周安装有减振环23。该减振环23用来限制波纹管主体21的自由端21b在径向发生位移，以不密封作为导压室a的一部分的波纹管主体21的外周空间a1的方式与壳体11的内周面11a之间具有间隙。

在外壳1中的第一端盖12的法兰部121中，位于导压路径c的内端外周，同心地形成有圆形的凹部121b、121c，其中直径大的凹部121b中安装有密封部件123，在直径小的凹部121c上嵌合有从内周侧支撑密封部件123的金属制环状的密封支撑件124。

密封部件123由橡胶弹性体成型，朝向金属波纹管2的波纹管盖体22侧并具有向外周侧开口的密封唇123a，由于金属波纹管2的伸长而使该自由端的波纹管盖体22与第一端盖12的法兰部121的内端121a抵接时，波纹管盖体22与密封唇123a密接，由此隔断导压室a和导压路径c。

具有上述结构的金属波纹管式蓄压器中，第一端盖12的接头部122(导压路径c)与未图示的流体压力管线相连接。而且，在流体压力管线内流动的工作流体的压力比气室b内的缓冲气体的密封压高时，通过第一端盖12的导压路径c向导压室a中流入工作流体，从而压缩金属波纹管2。另外，在此状态后，流体压力管线的配管内的流体压力降低时，金属波纹管2由于气室b的压力而伸长，导压室a内的工作流体向流体压力管线排出。

这里，随着导压室a内的流体压力降低，金属波纹管2伸长时，该伸长长度由于金属波纹管2的自由端的波纹管盖体22与第一端盖12的法兰部121的内端121a相接触而被限制。另外这时，由于金属波纹管2的波纹管盖体22与密封部件123中的密封唇123a的前端密接，使导压室a与导压路径c被隔断，因此即使之后流体压力管线的流体压力进一步降低，导压室a的压力也不降低，与气室b基本保持均压状态。因此，不会发生由于导压室a和气室b的压差而对金属波纹管2的波纹管主体21产生过大负荷。

并且，随着如上所述的伸缩动作在金属波纹管2上产生径向振动，当该振动为以波纹管主体21的固定端21a为波节、以自由端21b为波腹的驻波时，因为自由端21b的径向振动位移(偏心运动)被减振环23所限制，所以能够有效地防止波纹管主体21的自由端21b以及其附近与外壳1的壳体11的内周面11a接触而受损。

另外，当随着金属波纹管2的伸缩在径向上的振动为以波纹管主体21的固定端21a和自由端21b为波节、以轴向中间部为波腹的驻波时，在其振动位移的过程中，在波纹管主体21的轴向中间部形成的筒状部213的外周面先与外壳1的壳体11的内周面11a相接触，抑制了更大的偏心运动，因此能够有效地防止波纹管主体21的各峰部211的最大直径部211a与壳体11的内周面11a相接触而受损。并且，筒状部213具有在轴向上的规定宽度w，因此相对于壳体11的内周面11a增大了接触面积，所以有效地缓解了筒状部213自身由于接触所承受的负荷。

接着，图3示出了将金属波纹管2的内侧空间作为导压室a、金属波纹管2的外侧空间作为气室b的被称为“外部气体结构”的金属波纹管式蓄压器应用本发明的第二实施方式。

即，在图3所示的金属波纹管式蓄压器中，外壳1由呈有底圆筒状的壳体11和设置在该壳体11的轴向一端的端盖14组成。端盖14包括：法兰部141，外周通过焊接与壳体11的轴向一端接合；以及接头部142，从其内周向外侧突出，接头部142的内周开设有与金属波纹管2内侧的导压室a相连通的导压路径c。另外，在壳体11中的端盖14的相对侧的底部111的中央部开设有气体封入口112，该气体封入口112用于将n2气等缓冲气体封入金属波纹管2的外侧的气室b中，通过气塞113进行密封。

金属波纹管2包括：金属制波纹管主体21，轴向一端(固定端)21a通过焊接与端盖14接合，并由朝向径向外侧的周向连续的峰部211与朝向径向内侧的周向连续的谷部212重复形成；以及圆盘状的波纹管盖体22，为外周部通过焊接与该波纹管主体21的轴向另一端(自由端)21b接合为一体的端盘，能够在轴向伸缩。

而且，该图3所示方式也与之前说明的第一实施方式同样，在金属波纹管2的轴向两端为振动波节的驻波上，相当于振动波腹(径向振动振幅最大)的波纹管主体21的轴向中间部形成有筒状部213，该筒状部的直径比各峰部211的最大直径部的直径大，外周面为圆筒面，并通过在径向上振动，能够以轴向上的规定宽度与外壳1中的壳体11的内周面11a相接触。

在金属波纹管2内侧的导压室a中配置有限制金属波纹管2向压缩方向位移的有底圆筒状的止动件3，其底部31相对侧的端缘部32通过焊接与端盖14接合。而且，在朝向该止动件3中的波纹管盖体22侧的底部31的中央部开设有连通孔31a。

在金属波纹管2的波纹管盖体22的外周安装有减振环23。该减振环23用于为了防止波纹管主体21的自由端21b与外壳1的壳体11的内周面11a相接触而限制在径向上发生位移，以不密封作为气室b的一部分的波纹管主体21的外周空间b1的方式与壳体11的内周面11a之间具有间隙。

在金属波纹管2的波纹管盖体22中的导压室a侧通过环状的支撑件24以及安装在该支撑件24上的弹簧25，以轴向可移动状态保持密封部件26。该密封部件26以橡胶弹性体覆盖由金属等构成的圆盘26a的方式成型，在金属波纹管2位移到该压缩方向的冲程终点位置处时，通过波纹管盖体22被压靠到止动件3的底部31，从而闭塞连通孔31a。

即，由于金属波纹管2伸长，密封部件26离开止动件3的底部31，从而连通孔31a呈开放状态，与端盖14的导压路径c连通的止动件3的内侧空间a1以及止动件3与金属波纹管2之间的空间a2通过连通孔31a构成相互连接的导压室a，由于金属波纹管2压缩，密封部件26与止动件3的底部31密接，从而连通孔31a呈闭塞状态，止动件3的内侧空间a1与止动件3和金属波纹管2之间的空间a2之间被隔断，从而内侧空间a1的流体压力不会影响空间a2。

对于具有上述结构的金属波纹管式蓄压器，端盖14的接头部142与未图示的流体压力管线连接而使用。而且，在流体压力管线的配管内流动的工作流体的压力比气室b内的缓冲气体的封入压高时，工作流体从端盖14的内周的导压路径c流入止动件3的内侧空间a1，进一步从该空间a1通过止动件3的连通孔31a流入止动件3与金属波纹管2之间的空间a2，因此金属波纹管2以气室b的容积缩小且其压力与由空间a1、a2构成的导压室a的工作流体压力基本处于平衡状态的方式伸长。另外，在此状态，流体压力管线的配管内的流体压力降低时，金属波纹管2以气室b的容积扩大且其压力与导压室a的工作流体压力基本处于平衡状态的方式被压缩。

这里，在导压室a内的流体压力降低到规定值时，金属波纹管2的波纹管盖体22通过密封部件26由止动件3的底部31限制金属波纹管2向压缩方向移动，由此，限制金属波纹管2的压缩。另外此时，由于密封部件26与止动件3的底部31密接，连通孔31a被闭塞，导压室a中的空间a1、a2间被隔断，所以之后即使流体压力管线的流体压力进一步降低，止动件3与金属波纹管2之间的空间a2的压力也会不降低，与气室b(波纹管主体21的外周空间b1)保持均压状态。因此，不会由于压差导致对金属波纹管2的波纹管主体21作用过大负荷。

而且，随着如上述的伸缩动作，在金属波纹管2上产生径向振动，当该振动为以波纹管主体21的固定端21a为波节、以自由端21b为波腹的驻波时，因为自由端21b的径向振动位移(偏心运动)被减振环23所限制，能够有效地防止波纹管主体21的自由端21b的附近与外壳1的壳体11的内周面11a相接触而受损。

另外，金属波纹管2随着伸缩而在径向上的振动为以波纹管主体21的固定端21a和自由端21b为波节、以轴向中间部为波腹的驻波时，在其振动位移的过程中，在波纹管主体21的轴向中间部所形成的筒状部213的外周面先与外壳1的壳体11的内周面11a相接触，抑制了更大的偏心运动，因此能够有效地防止波纹管主体21的各峰部211的最大直径部与壳体11的内周面11a相接触而受损。并且，如先前说明的图2一样，由于筒状部213具有轴向上的规定宽度w，因此相对于壳体11的内周面11a增大了接触面积，所以有效地缓解了筒状部213自身由于接触所承受的负荷。

另外，与先前说明的图1中所示的“内部气体结构”相比，图3所示的“外部气体结构”的金属波纹管式蓄压器在金属波纹管2具有更容易产生径向振动的趋势，因此，本发明的效果在“外部气体结构”的金属波纹管式蓄压器中更加显著。

图4示出本发明中的金属波纹管式蓄压器的第三实施方式。该实施方式为在上述的第一实施方式或第二实施方式中的金属波纹管2的包含有筒状部213的波纹管主体21的外侧面覆盖有由橡胶弹性体或者合成树脂形成的薄膜状的保护层27。

根据此结构，由于在金属波纹管2中的波纹管主体21的轴向中间部所形成的筒状部213与外壳的内周面相接触后，金属波纹管2的偏心运动也会持续，即使波纹管主体21与外壳的内周面相接触，因为其各峰部211的最大直径部211a被保护层27覆盖，所以有效地缓解了施加在峰部211的最大直径部211a的冲击。

并且，筒状部213的外周面也被保护层27覆盖，因此也有效缓解了施加在与外壳的内周面先接触的筒状部213自身上的冲击。

另外，虽然在如图4的示例中将波纹管主体21的峰部211以及谷部212的外侧面全部由保护层27覆盖，但也可以只用保护层27覆盖峰部211的最大直径部211a的外周面以及筒状部213的外周面。