JP4272604B2 - 圧力容器及び蓄圧・緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械に用いられるアキュームレータ等の圧力容器及び蓄圧・緩衝装置に関し、特に鏡板と胴部との溶接部を均一にしたものに関する。製造工程の効率化及びコストの低減を図る技術に関する。

油圧制御装置の油圧回路やショックアブソーバ等にアキュムレータ（蓄圧・緩衝装置）が用いられている。アキュムレータは、一般に、圧力容器の内部がベローズによってガス室と油室とに区画され、油室内に流入する油の圧力変動をベローズの伸縮に伴うガス室内のガスの膨縮作用によって緩衝する構成となっている（例えば、特許文献１〜３参照）。アキュムレータは、油圧回路を流れる油に生じる脈動を効果的に抑制するための装置として、例えば自動車や産業機械に広く用いられている。

圧力容器を形成するためには、外殻部材とこれを閉じるための蓋体とを強い強度で接合する必要がある。例えば、薄肉（肉厚２ｍｍ以下）の圧力容器では抵抗溶接を用いることができる。図４及び図５はこのような圧力容器の一例を示す図である。すなわち、圧力容器１０は、鋼管（外殻部材）１１と、この鋼管１１の開口部を蓋する鏡板１２とを備えている。なお、図４中１３，１４は電極を示している。

抵抗溶接を行う場合には、鋼管１１の外側面を二つ割の電極１３でクランプし、鏡板１２外側面を鋼管１１の端部側から内壁面に接触させて挿入し、鋼管１１の外側面に電極１４を接触させる。一方、電極１４は鏡板１２の上面に当接させる。電極１３，１４間に荷重を加えながら、電極１３、鋼管１１、鏡板１２、電極１４と電流を流し、鋼管１１の内壁面と鏡板１２の外側面を抵抗溶接していた。

一方、図６に示すような厚肉（肉厚２ｍｍ以上）の圧力容器においては、外周面ＣＯ_２溶接及びＴＩＧ溶接等により接合を行っていた（図６中Ｆ参照）。なお、図６はアキュムレータの一例を示す図である。すなわち、アキュムレータ２０は、円筒状のシェル（外殻部材）２１と、このシェル２１の一方の開口部に嵌合する第１鏡板（蓋体）２２と、他方の開口部に嵌合する第２鏡板（蓋体）２３とを備えている。第１鏡板２２には貫通穴２２ａが形成されており、ガス封入栓２２ｂにより気密に閉塞されている。また、第２鏡板２３にはポート２３ａが形成されており、油圧回路等に接続され、油が出入り自在となっている。

第１鏡板２２の図６中下面には、金属ベローズ２４を介して円盤状のベローズキャップ２５がシェル２１の軸方向に沿って摺動自在に設けられている。なお、図６中２６はベローズキャップ２５の外周部に取り付けられたガイドを示している。ガイド２６はベローズキャップ２５の摺動を補助する機能を有している。第１鏡板２２、金属ベローズ２４、ベローズキャップ２５により形成された空間はガス室Ｇとなり、窒素ガス等が封入されている。また、第２鏡板２３とベローズキャップ２５との間には、油室Ｌが形成される。
特開２００１−１１６００２号公報 特開２００１−１１６００３号公報 特開２００３−１２０６０１号公報

上述した圧力容器の接合方法では、次のような問題があった。すなわち、抵抗溶接では、鋼管を二つ割電極で掴むため均一な接触と大きなクランプ力が得られず、肉厚２ｍｍ程度までの薄肉鋼管までにしか使えなかった。また、厚肉鋼管の場合に外周面ＣＯ_２溶接及びＴＩＧ溶接等をして溶接部強度を得るためには大型で重いものになるという問題があった。

そこで本発明は、厚肉の部材を用いるのに必要な大きな溶接電流（例えば、３００ｋＡ以上）を通電させる抵抗溶接に必要な大きな荷重（以下、「溶接荷重」と称する）を付加しながら抵抗溶接することができるので溶接時に均一な接触面圧が得られ、十分な溶接部強度を有する接合部が形成されるとともに、電極を２つ割にする必要が無く、この部分で部材へ放電することが防げるので、部材の表面が荒れることがない圧力容器及び蓄圧・緩衝装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の圧力容器及び蓄圧・緩衝装置は次のように構成されている。

（１）筒状の外殻部材と、この外殻部材の開口端の内壁部にその側壁部を当接させて接合部を形成して閉塞する蓋体とを備え、上記外殻部材は上記開口端側に切除可能なフランジ部を有し、上記接合部は、一方の電極が上記フランジ部であって上記外殻部材の筒状部から離間した位置に当接されるとともに、上記フランジ部を上記軸方向に沿って上記開口端側に押圧し、他方の電極が上記蓋体に当接されるとともに、上記蓋体を上記軸方向に沿って上記外殻部材側に押圧しながら、上記一方の電極と上記他方の電極との間に電流を印加することで溶接されることで形成されたものであることを特徴とする。

（２）前記（１）に記載された圧力容器であって、上記フランジ部は、上記接合部形成後に切除されていることを特徴とする。

（３）圧力容器と、この圧力容器内に設けられ、ガスを封入可能な気室及び液体が流出入可能な液室とを備え、上記圧力容器は、筒状の外殻部材と、この外殻部材の開口端の内壁部にその側壁部を当接させて接合部を形成して閉塞する蓋体とを備え、上記外殻部材は、その開口端側に切除可能なフランジ部を有し、上記接合部は、一方の電極が上記フランジ部であって上記外殻部材の筒状部から離間した位置に当接されるとともに、上記フランジ部を上記軸方向に沿って上記開口端側に押圧し、他方の電極が上記蓋体に当接されるとともに、上記蓋体を上記軸方向に沿って上記外殻部材側に押圧しながら、上記一方の電極と上記他方の電極との間に電流を印加することで溶接されることで形成されたものであることを特徴とする。

（４）前記（３）に記載された蓄圧・緩衝装置であって、上記気室と液室とは、上記圧力容器内壁面に沿って伸縮自在に形成された金属ベローズにより仕切られていることを特徴とする。

（５）前記（４）に記載された蓄圧・緩衝装置であって、上記金属ベローズの一方の開口端部と上記蓋体とは気密に溶接されていることを特徴とする。

（６）前記（５）に記載された蓄圧・緩衝装置であって、上記蓋体の内面側には上記外殻部材と同軸的に筒体が取り付けられ、上記金属ベローズの他方の開口端部はベローズキャップにより蓋されるとともに、このベローズキャップには、上記金属ベローズが収縮した際に上記筒体に当接するシール機能部材が取り付けられ、上記蓋体には、外部との液体の流出入を可能とするポートが設けられ、上記蓋体と上記ベローズキャップと上記金属ベローズとにより囲まれた空間を液室とすることを特徴とする。

本発明によれば、厚肉の部材を用いて大きな溶接電流を通電させる場合であっても抵抗溶接において大きな溶接荷重と均一な接触を得ることにより、十分な溶接部強度を有する接合部を形成することが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係るアキュムレータ（蓄圧・緩衝装置）３０を示す縦断面図、図２はアキュムレータ３０に組み込まれた鋼管４０と鏡板５０との接合部Ｑを模式的に示す縦断面図である。なお、図１中Ｇはガス室（気室）、Ｌは油室（液室）を示している。

アキュムレータ３０は、有底筒状の鋼管（外殻部材）４０と、この鋼管４０の開口部に嵌合する鏡板（蓋体）５０と、鋼管４０に収容されたベローズ機構６０とを備えている。なお、鋼管４０及び鏡板５０により圧力容器が構成されており、鋼管４０の後述するテーパ面４１ｃと鏡板５０の後述するテーパ面５１ｄとが抵抗溶接により接合され接合部Ｑが形成されている。

鋼管４０は、管部４１と底部４２とが一体的に結合して形成されている。底部４２には、貫通孔４２ａが形成されている。貫通孔４２ａはガス封入栓４３により気密に閉塞されている。さらに貫通孔４２ａの外部にはカバー４４が取り付けられている。なお、図１中４１ａは管部４１の内壁面、４１ｂは外壁面、４１ｃは内壁面４１ａ側に形成されたテーパ面を示している。また、図１中二点鎖線４５は切除可能なフランジ部を示している。

鏡板５０は、円盤状に形成された鏡板本体５１と、この鏡板本体５１の中央部に設けられ内部に貫通孔を有するポート部５２と、鏡板本体５１の後述する上面５１ａに接合された円筒部材（筒体）５３とを備えている。

鏡板本体５１はその上面５１ａ側を鋼管４０の内側、下面５１ｂ側を鋼管４０の外側となるように配置されている。また、側面５１ｃから上面５１ａ側にかけてテーパ面５１ｄが形成されている。テーパ面５１ｄには、ゴム又は樹脂製のリング状部品５４が設けられており、溶接時にスパッタがガス室Ｇに入り込むことを防止している。

ベローズ機構６０は、筒状に形成された金属ベローズ６１と、この金属ベローズ６１の一方の開口端に取り付けられた円板状のベローズキャップ６２と、このベローズキャップ６２の中央凹部６２ａに取り付けられたゴム材製のシール機能部材６３と、ベローズキャップ６２の外周部６２ｂに取り付けられたガイド６４とを備えている。また、ガイド６４は管部４１の内周面を摺動するため、ベローズキャップ６２はスムーズに移動することが可能となる。

金属ベローズ６１の他方の開口端は、上述した鏡板本体５１の上面５１ａに気密に取り付けられている。シール機能部材６３は、金属ベローズ６１がもっとも縮んだ状態でその下面６３ａを上述した円筒部材５３の上面５３ａに当接するように配置されている。

このように構成されたアキュムレータ３０では、ポート部５２の貫通孔５２ａを介して油室Ｌ内に導入された圧油の圧力が、ガス室Ｇのガス圧を超えると、金属ベローズ６１が伸張してガス室Ｇ内のガスが収縮する。一方、油室Ｌ内の圧油の圧力がガス室Ｇ内のガス圧を下回ると金属ベローズ６１が収縮してガス室Ｇ内のガスが膨張する。このようなガス室Ｇ内のガスの膨縮作用により油圧回路の圧油の圧力変動が緩衝され、圧油の脈動が抑制される。

次に、アキュムレータ３０の製造工程を説明する。最初に、鏡板本体５１の上面５１ａに円筒部材５３を溶接する。金属ベローズ６１とベローズキャップ６２を溶接した後で鏡板本体５１の上面５１ａに溶接する。

次に、図２及び図３に示すように、鏡板本体５１と管部４１との抵抗溶接を行う。すなわち、管部４１のテーパ面４１ｃと、鏡板本体５１のテーパ面５１ｄとを突き合わせる。次に、抵抗溶接機（不図示）の第１電極７０を鏡板本体５１の下面５１ｂを図２中矢印Ｄ方向に押圧し、第２電極７１を管部４１のフランジ部４５を図２中矢印Ｕ方向に押圧する。第２電極７１はリング状であることが望ましい。リング状の電極を使用することにより、フランジ部４５への不要な放電を防ぐことができる。すなわち、テーパ面４１ｃとテーパ面５１ｄとを加圧する。そして、第１電極７０と第２電極７１との間に通電し、抵抗溶接を行う。これにより、テーパ面４１ｃとテーパ面５１ｄとが溶融して溶接され、接合部Ｑが形成される。なお、必要に応じてフランジ部４５は切除する。

なお、抵抗溶接を行う際に、ポート部５２に異物侵入防止キャップＫを取り付けることで、異物の侵入を防止するようにしても良い。

抵抗溶接は、大きな溶接荷重をかけることにより良好に行うことができる。したがって、鋼管４０と鏡板５０との接合が良好に行われ、圧力容器としての密封状態が確実かつ強固なものとなる。

上述したように、本実施の形態に係るアキュムレータ３０によれば、例えば厚さ２ｍｍ以上の鋼管と鏡板とを大きな溶接電流を印加して抵抗溶接を用いて接合する場合であっても、フランジ部４５を介して大きな溶接荷重を与えることで、均一な接触を得ることができるため、十分な溶接部強度を有する圧力容器を形成することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、アキュムレータ用の圧力容器について説明したが、ガスばねやガススティ等の用途に用いる圧力容器にも適用できる。また、鏡板が一方側にのみ設けられているものについて説明したが、鏡板が両端に設けられている場合にも同様に適用できるのは勿論である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の一実施の形態に係るアキュムレータを示す縦断面図。 同アキュムレータにおける鋼管と鏡板との接合部を模式的に示す縦断面図。 同アキュムレータにおける鋼管と鏡板との接合部を模式的に示す縦断面図。 従来のアキュムレータに用いられる圧力容器におけるシェル部材と蓋体との接合方法の一例を示す縦断面図。 同圧力容器を示す縦断面図。 従来のアキュムレータを示す縦断面図。

符号の説明

３０…アキュムレータ、４０…鋼管（外殻部材）、４１ａ…内壁面、４１ｃ…テーパ面、４５…フランジ部、５０…鏡板（蓋体）、５１…鏡板本体、５１ｄ…テーパ面、５４…シールリング、６０…ベローズ機構、６１…金属ベローズ、６２…ベローズキャップ、Ｑ…接合部。

Claims (6)

1. 筒状の外殻部材と、
   この外殻部材の開口端の内壁部にその側壁部を当接させて接合部を形成して閉塞する蓋体とを備え、
   上記外殻部材は上記開口端側に切除可能なフランジ部を有し、
   上記接合部は、一方の電極が上記フランジ部であって上記外殻部材の筒状部から離間した位置に当接されるとともに、上記フランジ部を上記軸方向に沿って上記開口端側に押圧し、他方の電極が上記蓋体に当接されるとともに、上記蓋体を上記軸方向に沿って上記外殻部材側に押圧しながら、上記一方の電極と上記他方の電極との間に電流を印加することで溶接されることで形成されたものであることを特徴とする圧力容器。
2. 上記フランジ部は、上記接合部形成後に切除されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力容器。
3. 圧力容器と、
   この圧力容器内に設けられ、ガスを封入可能な気室及び液体が流出入可能な液室とを備え、
   上記圧力容器は、筒状の外殻部材と、
   この外殻部材の開口端の内壁部にその側壁部を当接させて接合部を形成して閉塞する蓋体とを備え、
   上記外殻部材は、その開口端側に切除可能なフランジ部を有し、
   上記接合部は、一方の電極が上記フランジ部であって上記外殻部材の筒状部から離間した位置に当接されるとともに、上記フランジ部を上記軸方向に沿って上記開口端側に押圧し、他方の電極が上記蓋体に当接されるとともに、上記蓋体を上記軸方向に沿って上記外殻部材側に押圧しながら、上記一方の電極と上記他方の電極との間に電流を印加することで溶接されることで形成されたものであることを特徴とする蓄圧・緩衝装置。
4. 上記気室と液室とは、上記圧力容器内壁面に沿って伸縮自在に形成された金属ベローズにより仕切られていることを特徴とする請求項３に記載の蓄圧・緩衝装置。
5. 上記金属ベローズの一方の開口端部と上記蓋体とは気密に溶接されていることを特徴とする請求項４に記載の蓄圧・緩衝装置。
6. 上記蓋体の内面側には上記外殻部材と同軸的に筒体が取り付けられ、
   上記金属ベローズの他方の開口端部はベローズキャップにより蓋されるとともに、このベローズキャップには、上記金属ベローズが収縮した際に上記筒体に当接するシール機能部材が取り付けられ、
   上記蓋体には、外部との液体の流出入を可能とするポートが設けられ、
   上記蓋体と上記ベローズキャップと上記金属ベローズとにより囲まれた空間を液室とすることを特徴とする請求項５に記載の蓄圧・緩衝装置。

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