JP2005163911A - アキュムレータ - Google Patents

Abstract

【課題】ガスエンドカバーのような端部材を小型化できるとともに溶接長さを短くすることができ、しかも、シェルの肉厚を薄くすることができるアキュムレータを提供する。
【解決手段】シェル１０は、開口部１３を有している。端部材１１は、開口部１３を規定する周面１３ａと対向する対向面１１ｃを有している。ベローズ３は、端部材１１に固定される固定端３ｃ及びシェル１０の軸線Ｓ１方向に伸縮自在な自由端３ｄを有している。ベローズ３は、シェル１０の内部に設けられている。端部材１１は、開口部１３の周面１３ａと端部材１１の対向面１１ｃとの間を接合させることで、シェル１０に取付けられている。開口部１３は、ベローズ３の外径Ｒ２よりも小さく形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体の圧力を蓄えたり流体の脈動を吸収したりする用途等に用いられるアキュムレータに関する。

アキュムレータとしては、ハウジングと、ベローズと、ベローズキャップとを備えたものが知られている。ハウジングは、圧縮ガスが封入されるガス室と油が満たされる液室とを有している。このハウジングは、略円筒状のシェルの両端部に、ガスエンドカバー及びオイルポートが各々溶接することで設けられている。ベローズは、ハウジングの内部に収容されて、ガス室と液室とを区分けしている。ベローズは、その一端部がガスエンドカバーに溶接されるとともに、その他端部がベローズキャップに溶接されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、アキュムレータとしては、両端が絞り加工された鋼タンク内に高分子製の仕切り膜（ブラダ）を設けたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−７４５０３号公報（段落００１３〜段落００１５、図１） 特開平４−２６６６０２号公報（段落０００６〜段落０００９、図１）

特許文献２に記載のように高分子製の仕切り膜を備えるアキュムレータでは、タンクを縮径した後に、このタンク内に仕切り膜を設置することが可能である。しかしながら、金属製のベローズを備えるアキュムレータでは、タンクを縮径した後に、このタンク内にベローズを設置しようとすると、ベローズが変形してしまう。そのため、金属製のベローズを備えるアキュムレータでは、タンクを縮径した後に、このタンク内にベローズを設置するといった製造方法を採用することが困難である。

そのため、金属製のベローズを備えるアキュムレータでは、特許文献１に記載のように、ベローズの一端部をガスエンドカバーに溶接し、ガスエンドカバーに固定されたベローズをシェルの一端側の開口端からその内部に挿入し、ガスエンドカバーをシェルの一端側の開口端に溶接することで、アキュムレータをシェルの内部に収容させるとともに、ガスエンドカバーをシェルに取付けている。

そのため、シェルの一端側の開口端は、ベローズの外径よりも大きく形成しておく必要がある。したがって、ガスエンドカバーは、ベローズの外径よりも大きい開口端に対応する大きさに形成しなければならず、大形化し易いという問題がある。しかも、特許文献１に記載の技術では、ガスエンドカバーをベローズの外径よりも大きい開口端にて溶接する構造としなければならない。そのため、ガスエンドカバーとシェルとの間の溶接長さが長くなり、これに伴い、加工時間も長くなる。

しかも、特許文献１に記載のようなアキュムレータでは、シェルとガスエンドカバーとの溶接部分が他の領域と比べて大きな応力が加わり易いハウジングの角部に位置している。そのため、シェルとガスエンドカバーとの間の溶接部分は、大応力に耐えられるように溶接しておく必要がある。

シェルとガスエンドカバーとの間の溶接強度を高めるためには、シェルやガスエンドカバーを肉厚に形成し、シェルとガスエンドカバーとの溶接部分の面積を広くしなければならない。しかしながら、このようにすると、アキュムレータが大型化したり重量が増えたりするだけでなく、材料費が嵩み、高コストとなるという問題がある。

なお、圧力が分散してかかるようにハウジングの形状を複雑な形状とし、シェルとガスエンドカバーとの間の溶接部分にかかる応力を抑制することも可能であるが、このようにすると、加工コストが嵩むため好ましくない。

また、分割したシェルを用い、ベローズ端部材等の部品を分割シェル内に設置した後、シェルを接合する方法も知られているが、組立て作業が複雑になる。

この発明は、このような事情にもとづいてなされたものであり、ガスエンドカバーのような端部材を小型化できるとともに、溶接長さを短くすることができ、しかも、シェルの肉厚を薄くすることができるアキュムレータを提供することを目的とする。

第１の観点に基づく本発明のアキュムレータは、一端側に開口部を有し、胴部中間に接合部分のないシェルと、前記開口部を規定する周面と対向する対向面を有する端部材と、前記端部材に固定される固定端及び前記シェルの軸線方向に伸縮自在な自由端を有し、前記シェルの内部に設けられた金属製のベローズとを具備し、前記端部材は、前記周面と前記対向面との間を接合させることで、前記シェルに取付けられているとともに、前記開口部は、前記ベローズの外径よりも小さく形成されている。

本発明によれば、ガスエンドカバーのような端部材を小型化できるとともに、溶接長さを短くすることができ、しかも、シェルの肉厚を薄くすることができる。

以下、本発明の第１の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。この実施形態では、ベローズ３の内面３ａ側にガス室Ｇ、ベローズ３の外面３ｂ側に液室Ｌを有するアキュムレータ１を例にとって説明する。

図１に示すように、アキュムレータ１は、圧力容器２、仕切り膜としての金属製のベローズ３、及び作動部材４等を備えている。シェル１０、第１の端部材１１、及び第２の端部材１２により、圧力容器２が構成されている。

シェル１０は、略円筒状のシェル主部（胴部）１０ａと、このシェル主部１０ａの一端部（図１において上端部）を内側（シェル１０の軸線Ｓ１側）に向けて湾曲させてなる第１の湾曲部１０ｂと、シェル主部１０ａの他端部（図１において下端部）を内側に向けて湾曲させてなる第２の湾曲部１０ｃとを有している。すなわち、このシェル１０は、一端側と他端側とに、シェル主部１０ａの外径よりも小さい径Ｒ１を有する略円形状の第１及び第２の開口部１３，１４を有している。また、シェル主部１０ａは、その胴部中間に接合部分を有していない。

第１の端部材１１は、圧力容器２の内部を規定する内端面１１ａ、この内端面１１ａと対向する外端面１１ｂ、及び、内端面１１ａと外端面１１ｂとを繋ぐ外周面１１ｄを有している。外周面１１ｄは、第１の開口部１３を規定する周面１３ａと対向する対向面１１ｃを有している。

内端面１１ａの径は外端面１１ｂの径よりも大きく設定されている。すなわち、第１の端部材１１は、内端面１１ａと略同径の大径部と、外端面１１ｂの径と略同径の小径部とを有している。また、第１の端部材１１は、シェル１０の内部とシェル１０の外部とを連通させる第１のポート１５を有している。この第１の端部材１１は、前記周面１３ａと前記対向面１１ｃとの間を溶接等により接合させることで、シェル１０の一端部に取付けられている。

第２の端部材１２は、圧力容器２の内部を規定する内端面１２ａと、この内端面１２ａと対向する外端面１２ｂと、内端面１２ａと外端面１２ｂとを繋ぐ外周面１２ｄとを有している。外周面１２ｄは、第２の開口部１４を規定する周面１４ａと対向する対向面１２ｃを有している。

内端面１２ａの径は外端面１２ｂの径よりも大きく設定されている。すなわち、第２の端部材１２は、内端面１２ａと略同径の大径部と、外端面１２ｂの径と略同径の小径部とを有している。小径部には、雄ねじ部１７が設けられている。また、第２の端部材１２は、シェル１０の内部とシェル１０の外部とを連通させる第２のポート１８を有している。この第２の端部材１２は、前記周面１４ａと前記対向面１２ｃとの間を溶接等により接合させることで、シェル１０の他端部に取付けられている。

ところで、シェル１０は、第１の湾曲部１０ｂを有していることから、第１の開口部１３を規定する周面１３ａがシェル主部１０ａの内面よりもシェル１０の軸線Ｓ１側に寄っている。つまり、シェル１０と第１の端部材１１との接合部分（溶接部分）１６が、圧力容器２のコーナー部（シェル主部１０ａと第１及び第２の湾曲部１０ｂ，１０ｃとの境界付近）よりもシェル１０の軸線Ｓ１側に寄っている。

圧力容器２のコーナー部には、他の領域と比べて大きな応力が加わり易いが、このアキュムレータ１では、上述のように、上記接合部分１６が上記コーナー部よりも軸線Ｓ１側に寄っているので、円筒状のシェルを有する従来のアキュムレータと比べて、シェル１０と第１の端部材１１との接合部分（溶接部分）１６に応力がかかり難い。

同様に、シェル１０は、第２の湾曲部１０ｃを有していることから、第２の開口部１４を規定する周面１４ａがシェル主部１０ａの内面よりもシェル１０の軸線Ｓ１側に寄っている。したがって、このアキュムレータ１では、円筒状のシェルを有する従来のアキュムレータと比べて、シェル１０と第２の端部材１２との接合部分（溶接部分）１９に応力がかかり難い。

圧力容器２は、内部にガス室Ｇと液室Ｌとを有している。円筒状のベローズ３は、ステンレス等の金属製の薄板からなる。このベローズ３は、ガス室Ｇと液室Ｌとを隔離するものであり、圧力容器２の内部に設けられている。詳しくは、ベローズ３は、シェル１０の内径よりも小さく、且つ、第１及び第２の開口部１３，１４の径Ｒ１よりも大きい外径Ｒ２を有している。また、ベローズ３の外径Ｒ２は、第１の端部材１１の内端面１１ａの径とは略同径である。なお、本実施形態及び以下の実施形態で言うベローズ３の外径Ｒ２とは、図１等に示すように、ベローズ３の最突出部分の外面３ｂ間の差し渡し長さである。ベローズ３は、その外面３ｂをシェル１０の内面と対向させた姿勢で、圧力容器２を構成するシェル１０の内部に設けられている。

また、このベローズ３は、圧力容器２に固定される固定端３ｃと、シェル１０の軸線Ｓ１方向に伸縮自在な自由端３ｄを有している。ベローズ３の固定端３ｃは、溶接等によって第１の端部材１１に接合されている。また、ベローズ３の自由端３ｄには、作動部材４が接合されている。

作動部材４は、ベローズキャップ２０、ガイド部材２１、及びシール部材２２等を備えている。ベローズキャップ２０は、円板状に形成されている。このベローズキャップ２０は、ベローズ３の外径Ｒ２と略同径となるように形成されている。ガイド部材２１は、ベローズ３の伸縮移動をガイドするものであって、ベローズキャップ２０の周縁に沿って取付けられている。このガイド部材２１の第１の端部材１１側の端部（図１において上端部）は、ベローズキャップ２０の第１の端部材１１側となる一方の面（図１において上面）の周縁を覆うように内側に折り曲げられている。

ベローズキャップ２０の他方の面（図１において下面）には、シール部材２２が貼り付けられている。シール部材２２は、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ或いはウレタンエラストマ等のようなゴム状弾性体により形成されている。シール部材２２は、ベローズキャップ２０の径よりも小さい径を有する円板部２２ａと、この円板部２２ａから第２の端部材１２側に向かって張り出すリング状の張り出し部２２ｂとを有している。張り出し部２２ｂは、ベローズ３が伸長した時に、第２のポート１８の内側（圧力容器２側）の開口端を取り囲むように形成されている。つまり、ベローズ３が伸長すると、第２のポート１８の内側の開口端がシール部材２２により閉塞される。

なお、図１では、張り出し部２２ｂの断面形状を略台形状としているが、張り出し部２２ｂの断面形状は略台形状に限定されるものではなく、ベローズ３が伸長したときに、第２のポート１８の内側の開口端を閉塞可能な形状であればよい。

したがって、圧力容器２の内部は、ベローズ３によって、ベローズ３の内面３ａと第１の端部材１１とベローズキャップ２０とによって囲まれる第１の領域と、シェル１０の内面とベローズ３の外面３ｂと第２の端部材１２とシール部材２２とによって囲まれる第２の領域とに分離されている。

このアキュムレータ１では、第１の領域をガスが封入されるガス室Ｇ、第２の領域を液体が満たされる液室Ｌとしている。したがって、第１のポート１５は、ガス室Ｇと圧力容器２の外部とを連通するポートとして機能し、第２のポート１８は、液室Ｌと圧力容器２の外部とを連通するポートとして機能する。

ガス室Ｇ内には、窒素ガスや不活性ガス等が所定の圧力で封入されている。第１のポート１５の外部側の開口端は、ガス封止栓５により閉塞されている。ガス封止栓５は、溶接等により第１の端部材１１に固定されている。

上述のように、第２の端部材１２の小径部には雄ねじ部１７が設けられている。この雄ねじ部１７を液圧システム側の圧力配管（図示せず）等と連結させることにより、第２のポート１８を介して液室Ｌ内に液体が導入される。

したがって、アキュムレータ１の使用時において、液圧システム側の液圧が上昇した場合には、第２のポート１８を介して、液室Ｌの内部に液体が流入する。すると、ガス室Ｇ内のガス圧と液室Ｌ内の液圧とが均衡するようにベローズ３が収縮し、流体の圧力を蓄えたり流体の脈動を吸収したりする。また、液圧システム側の液圧が下降した場合には、ガス室Ｇ内のガス圧と液室Ｌ内の液圧とが均衡するようにベローズ３が伸長し、第２のポート１８を介して、液室Ｌの内部から液体が流出する。これにより、流体の脈動が吸収される。なお、液圧システム側の液圧が極端に下降し、ベローズ３が所定のストロークまで伸長すると、シール部材２２が第２の端部材１２の内端面１２ａに当接し、第２のポート１８の内側の開口端がこのシール部材２２により閉塞される。

次に、アキュムレータ１の製造方法を、図２及び図３を参照して説明する。
まず、シェル１０を形成するシェル原形体としての円筒体３０、第１の端部材１１、第２の端部材１２、ベローズ３、作動部材４を用意する。円筒体３０は、形成するシェル１０のシェル主部１０ａと同径に形成された円筒部材であり、一端側に第１の開口端３１を有しているとともに、他端側に第２の開口端（図示せず）を有している。したがって、開口端３１は、ベローズ３の外径Ｒ２よりも大きい。

ベローズ３は、第２の端部材１２及び作動部材４とともにユニット化させておく。すなわち、ベローズ３の固定端３ｃと第１の端部材１１とを溶接等により接合させるとともに、ベローズ３の自由端３ｄと作動部材４とを溶接等により接合させる。以下、ベローズ３、第２の端部材１２、及び作動部材４をユニット化させたものをベローズユニット３３という。

円筒体３０を図示しない固定部材で固定し、円筒体３０の他端側を縮径（縮管）させる。これにより、第２の湾曲部１０ｃが形成されるとともに、第２の開口端がベローズ３の外径Ｒ２よりも小さい第２の開口部１４となる。円筒体３０の他端側は、例えば、縮径加工用の内型を用いて縮径させたり、或いは、後述する円筒体３０の一端側と同様にスピニングを用いて縮径させたりすることで実現できる。

第２の端部材１２の対向面１２ｃを第２の開口部１４を規定する周面１４ａと対向させ、前記対向面１２ｃと前記周面１４ａとの間を溶接等により接合させることで、第２の端部材１２を円筒体３０に取付ける。

図２に示すように、作動部材４、ベローズ３、及び第１の端部材１１の一部を第１の開口端３１から円筒体３０の内部に挿入する。ところで、第１の端部材１１は、ベローズ３の外径Ｒ２と略同径の大径部を有しているため、この大径部が第１の開口端３１の近傍にあると、円筒体３０の一端側を縮径させる際の邪魔になり易い。よって、本実施形態では、第１の端部材１１の大径部が完全に円筒体３０に内部に収まるまで、ベローズユニット３３を円筒体３０の内部に挿入している。なお、少なくともベローズ３が円筒体３０の内部に挿入されていればよく、したがって、円筒体３０の一端側を縮径させる際の邪魔にならないような場合には、第１の端部材１１は必ずしも円筒体３０の内部に挿入する必要はない。

次に、円筒体３０の一端側を縮径させる。第１の開口端３１の縮径は、円筒体３０の内部にベローズ３等を挿入した状態で行うため、縮径加工用の内型を用いる縮径加工は困難である。また、ベローズユニット３３は、円筒体３０よりも耐熱性の低いシール部材２２やベローズ３を有しているため、過度な加熱は好ましくない。そのため、円筒体３０の一端側は、例えば、冷間におけるスピニングを用いて縮径させるのが好ましい。なお、円筒体３０の一端側の縮径加工は、シール部材２２やベローズ３に著しい負荷をかけない程度であれば、円筒体３０を加熱した状態で行ってもよい。

図３に示すように、１以上のスピニングロール、例えば２つのスピニングロール３４，３４を備えたスピニング装置を用意する。これらスピニングロール３４，３４は、例えば、同一面上に位置するように配置されている。スピニングロール３４，３４は、軸３５，３５を中心として図３に矢印Ｘで示す方向に回転可能とされている。軸３５，３５は、これら軸３５，３５と互いに平行であって、且つ、これら軸３５，３５の中間に位置する直線Ｓ２を中心として図３に矢印Ｙで示す方向に回転自由である。また、これら軸３５，３５は、直線Ｓ２を中心とする半径距離を変化させる方向（図３において左右方向）に移動可能であるとともに、直線Ｓ２と平行なＺ方向（図３において上下方向）に移動可能である。これら軸３５，３５の動作は、予めコンピュータ等に入力されている加工曲線に基づいて制御される。

円筒体３０の軸線Ｓ１が上記直線Ｓ２と一致するように、円筒体３０を図示しない固定部材で固定する。円筒体３０の内部に挿入されたベローズユニット３３を固定部材３６で固定する、または、第２の端部材１２に固定部材３６にて押し付け固定する。スピニングロール３４を第１の開口端３１に押し付け、スピニングにより、円筒体３０の一端側を縮径（縮管）させる。これにより、第１の湾曲部１０ｂを形成されるとともに、第１の開口端３１がベローズ３の外径Ｒ２よりも小さい第１の開口部１３となり、シェル１０が形成される。

ところで、シェル主部１０ａの内径に対する第１の開口部１３の径の割合（以下、開口比という）が著しく小さくなると、第１の湾曲部１０ｂの肉厚が薄くなり過ぎて、圧力容器２に要求される強度を保てなくなるおそれがある。したがって、冷間におけるスピニングを用いる場合、圧力容器２に要求される強度を保つためには、第１の開口端３１を開口比７５％以上で縮径して、第１の開口部１３を形成するのが好ましい。

第１の端部材１１の対向面１１ｃを第１の開口部１３を規定する周面１３ａと対向させ、前記対向面１１ｃと前記周面１３ａとの間を溶接等により接合させることで、第１の端部材１１をシェル１０に取付ける。第１のポート１５を介してガス室Ｇにガスを所定の圧力となるように封入し、第１のポート１５の外側の開口端にガス封止栓５を溶接する。以上により、アキュムレータ１が製造される。

このように製造されたアキュムレータ１は、シェル１０と第２の端部材１２との接合部分（溶接部分）１９が圧力容器２のコーナー部よりもシェル１０の軸線Ｓ１側に寄っているだけでなく、シェル１０と第１の端部材１１との接合部分（溶接部分）１６もまた、前記コーナー部よりもシェル１０の軸線Ｓ１側に寄っている。したがって、本実施形態のアキュムレータ１が備える圧力容器２は、従来のアキュムレータが備える圧力容器と比べて接合部分１６，１９に応力がかかり難い。

実験の結果、シェル１０の肉厚を従来のシェルの肉厚と比べて２５％強薄肉化させても、従来のアキュムレータが備える圧力容器と同等の強度を有する圧力容器２が得られることがわかった。

さらに、シェル１０の第１の開口部１３を、従来のアキュムレータが備える円筒状のシェルが有する開口部（円筒体３０の第１の開口端３１に相当）と比べて小さくすることができる。したがって、第１の開口部１３に対応する大きさに形成される第１の端部材１１を、従来のアキュムレーが備えるガスエンドカバーと比べて小さく形成することができる。

実験の結果、シェル１０の薄肉化及び第１の端部材１１の小型化により、アキュムレータ１を従来のアキュムレータと比べて約３０％軽量化させることができることがわかった。

また、シェル１０の第１の開口部１３を従来よりも小さくすることができるため、これに伴い、シェル１０と第１の端部材１１との間の接合部分１６の溶接長さを従来よりも短くすることができる。したがって、加工時間が短縮することができる。しかも、アキュムレータ１の軽量化に伴い、圧力容器２の材料費を低減させることができる。このような材料費の低減及び加工時間の短縮により、製造コストを大幅に抑制することができる。

以上のように、本実施形態のアキュムレータ１によれば、第１の開口部１３がベローズ３の外径Ｒ２よりも小さく形成されているため、ガスエンドカバーのような端部材（第１の端部材１１）を小型化できるとともに、溶接長さを短くすることができ、しかも、シェル１０の肉厚を薄くすることができる。

また、本実施形態のアキュムレータ１の製造方法によれば、第１の端部材１１と、ベローズ３と、一端側にベローズ３の外径Ｒ２よりも大きい第１の開口端３１を有する円筒体３０とを用意する工程と、ベローズ３の一端（固定端３ｃ）を第１の端部材１１に固定する工程と、少なくともベローズ３を円筒体３０の第１の開口端３１からその内部に挿入した状態で第１の開口端３１をベローズ３の外径Ｒ２よりも小さくなるように縮径することで、内部にベローズ３を収容し、且つ、一端側にベローズ３の外径Ｒ２よりも小さい第１の開口部１３を有するシェル１０を形成する工程と、第１の開口部１３を規定する周面１３ａに第１の端部材１１を接合することで、第１の端部材１１をシェル１０に取付ける工程と、を含んでいる。したがって、ガスエンドカバーのような端部材（第１の端部材１１）を小型化できるとともに、溶接長さを短くすることができ、しかも、シェル１０の肉厚を薄くすることができるアキュムレータ１が得られる。

さらに、円筒体３０の第１の開口端３１をベローズ３の外径Ｒ２よりも小さくなるように縮径する工程は、スピニングを用いて第１の開口端３１をベローズ３の外径Ｒ２よりも小さくなるように縮径する工程であるため、円筒体３０の内部にベローズ３を収容した状態で、第１の開口端３１を容易に縮径することができる。また、スピニングを用いる場合、ベローズユニット３３を含む円筒体３０全体を加熱しなくても第１の開口端３１を縮径することができる。したがって、円筒体３０よりも耐熱性の低いシール部材２２やベローズ３に負荷をかけることなく、第１の開口端３１を縮径することができる。

以下、本発明の第２の実施形態を、図４乃至図５を参照して説明する。この実施形態では、ベローズ３の内面３ａ側に液室Ｌ、ベローズ３の外面３ｂ側にガス室Ｇを有するアキュムレータ１を例にとって説明する。

図４に示すように、アキュムレータ１は、圧力容器２、仕切り膜としての金属製のベローズ３、隔壁、及び作動部材４等を備えている。シェル４０及び端部材４１により、圧力容器２が構成されている。

シェル４０は、略円筒状のシェル主部（胴部）４０ａと、このシェル主部４０ａの一端部（図４において下端部）を内側（シェル４０の軸線Ｓ１側）に向けて湾曲させてなる湾曲部４０ｂと、シェル主部４０ａの他端部（図４において上端部）に設けられた底部４０ｃとを有して有底円筒状に形成されている。すなわち、このシェル４０は、一端側に、シェル主部４０ａの外周よりも小さい径を有する略円形状の開口部４２を有している。また、シェル４０の底部４０ｃには、圧力容器２の内部にガスを封入するためのガス導入口４３が設けられている。なお、シェル主部４０ａは、その胴部中間に接合部分を有していない。

端部材４１は、圧力容器２の内部を規定する内端面４１ａと、この内端面４１ａと対向する外端面４１ｂと、開口部４２を規定する周面４２ａと対向する対向面４１ｃを有する外周面４１ｄとを有している。内端面４１ａの径は外端面４１ｂの径よりも大きく設定されている。すなわち、端部材４１は、内端面４１ａと略同径の大径部と、外端面４１ｂの径と略同径の小径部とを有している。小径部には、雄ねじ部４４が設けられている。また、端部材４１は、シェル４０の内部とシェル４０の外部とを連通させるポート４５を有している。この端部材４１は、前記周面４２ａと前記対向面４１ｃとの間を溶接等により接合させることで、シェル４０の一端部に取付けられている。

ところで、シェル４０と端部材４１との接合部分（溶接部分）４６は、圧力容器２のコーナー部（シェル主部４０ａと湾曲部４０ｂとの境界付近）よりもシェル４０の軸線Ｓ１側に寄っている。したがって、このアキュムレータ１では、円筒状のシェルを有する従来のアキュムレータと比べて、シェル４０と端部材４１との接合部分（溶接部分）４６に応力がかかり難い。

圧力容器２は、内部にガス室Ｇと液室Ｌとを有している。円筒状のベローズ３は、ガス室Ｇと液室Ｌとを隔離するものであり、圧力容器２の内部に設けられている。詳しくは、ベローズ３は、シェル４０の内径よりも小さく、且つ、前記開口部４２の径Ｒ１よりも大きい外径Ｒ２を有している。また、ベローズ３の外径Ｒ２は、端部材４１の内端面４１ａの径とは略同径である。ベローズ３は、その外面３ｂをシェル４０の内面と対向させた姿勢で、圧力容器２を構成するシェル４０の内部に設けられている。

また、このベローズ３は、圧力容器２に固定される固定端３ｃと、シェル４０の軸線Ｓ１方向に伸縮自在な自由端３ｄを有している。ベローズ３の固定端３ｃは、溶接等によって端部材４１に接合されているとともに、ベローズ３の自由端３ｄには、作動部材４が接合されている。

作動部材４は、ベローズキャップ５０、ガイド部材５１、及びシール部材５２等を備えている。ベローズキャップ５０は、高さの低い偏平な有底円筒部５０ａと、この円筒部５０ａの開放端から外方に向かって水平方向に張り出す鍔部５０ｂとを有している。ベローズキャップ５０には、シール部材５２をこのベローズキャップ５０に納めた状態にて、シール部材押え５０ｃがかぶせられている。シール部材押え５０ｃは、鍔部５０ｂに溶接されている。ベローズ３の自由端３ｄは、溶接等により、鍔部５０ｂの端部材４１側の面に接合されている。ベローズ３の伸縮移動をガイドするガイド部材５１は、ベローズキャップ５０の周縁に沿って取付けられている。

ベローズキャップ５０内には、シール部材５２が設けられている。シール部材５２は、例えば、金属板５３をゴム状弾性体５４により被覆してなるものを用いることができる。シール部材５２のポート４５側の端面からは、ゴム状弾性体５４からなるリング状の張り出し部５４ａがポート４５側に向かって張り出している。張り出し部５４ａは、ベローズ３が所定のストロークまで収縮した時に、後述する隔壁５５に当接し、後述する流通口５６を取り囲むように形成されている。つまり、ベローズ３が所定のストロークまで収縮すると、後述する流通口５６はシール部材５２により閉塞される。なお、図４及び図５では、張り出し部５４ａの断面形状を略台形状としているが、張り出し部５４ａの断面形状は略台形状に限定されるものではなく、ベローズ３が収縮したときに、流通口５６を閉塞可能な形状であればよい。

したがって、圧力容器２の内部は、ベローズ３によって、ベローズ３の内面３ａと端部材４１と作動部材４とによって囲まれる第１の領域と、シェル４０の内面とベローズ３の外面３ｂと作動部材４とによって囲まれる第２の領域とに分離されている。

このアキュムレータ１では、第１の領域を液体が満たされる液室Ｌ、第２の領域をガスが封入されるガス室Ｇとしている。したがって、上記ポート４５は、液室Ｌと圧力容器２の外部とを連通するポートとして機能する。また、上記ガス導入口４３は、ガス室Ｇと圧力容器２の外部とを連通している。

また、端部材４１の内端面４１ａには、隔壁５５が溶接等により接合されている。隔壁５５は、ベローズキャップ５０と略平行な円板状の端壁５５ａと、この端壁５５ａの周縁から端部材４１側に向かって延びる円筒状の周壁５５ｂとを有している。この隔壁５５により、液室Ｌ（第１の領域）は、ポート４５を介して圧力容器２の外部と連続している第３の領域と、ベローズ３の内面３ａと隔壁５５と作動部材４とによって囲まれる第４の領域とに隔てられている。

また、隔壁５５の端壁５５ａは、ベローズ３が伸縮した時に、上記第３の領域と上記第４の領域との間で液室Ｌ内の液体を出入りさせる流通口５６を有している。

ガス室Ｇ内には、窒素ガスや不活性ガス等が所定の圧力で封入されている。ガス導入口４３は、ガス封止栓５により閉塞されている。ガス封止栓５は、溶接等によりシェル４０に固定されている。ガス封止栓５は、ねじ込み付け用の六角形状のヘッド７で覆われている。六角形状のヘッド７は、溶接等によりシェル４０に固定されている。

上述のように、端部材４１の小径部には雄ねじ部４４が設けられている。この雄ねじ部４４を液圧システム側の圧力配管（図示せず）等と連結させることにより、ポート４５を介して液室Ｌ内に液体が導入される。

したがって、このアキュムレータ１は、以下のように作用する。
すなわち、アキュムレータ１の使用時において、液圧システム側の液圧が上昇した場合には、ポート４５を介して、液室Ｌの内部に液体が流入する。すると、ガス室Ｇ内のガス圧と液室Ｌ内の液圧とが均衡するようにベローズ３が伸長し、流体の圧力を蓄えたり流体の脈動を吸収したりする。また、液圧システム側の液圧が下降した場合には、ガス室Ｇ内のガス圧と液室Ｌ内の液圧とが均衡するようにベローズ３が収縮し、流通口５６及びポート４５を介して、液室Ｌの内部から液体が流出する。これにより、流体の脈動が吸収される。なお、液圧システム側の液圧が極端に下降し、ベローズ３が所定のストロークまで収縮すると、シール部材５２が隔壁５５に当接して流通口５６を閉塞させる。流通口５６が閉塞されると、ベローズ３と隔壁５５との間に液体が閉じ込められ、液室Ｌ内の圧力とガス室Ｇ内の圧力とが平衡状態となる。したがって、液圧システム側の液圧がさらに下降しても、ベローズ３に局所的に無理な力が加わらない。

次に、アキュムレータ１の製造方法を、図５を参照して説明する。
まず、シェル４０を形成するシェル原形体としてのプレスシェル６０、端部材４１、ベローズ３、作動部材４を用意する。プレスシェル６０は、金属材料を有底円筒状にプレスすることで形成されたものである。プレスシェル６０は、一端側にベローズ３の外径Ｒ２よりも大きく形成された開口端６１を有しているとともに、底部にガス導入口４３を有している。

ベローズ３は、端部材４１及び作動部材４とともにユニット化させておく。すなわち、ベローズ３の固定端３ｃと端部材４１とを溶接等により接合させるとともに、ベローズ３の自由端３ｄと作動部材４とを溶接等により接合させる。以下、ベローズ３、端部材４１、及び作動部材４をユニット化させたものをベローズユニット６２という。

１以上のスピニングロール、例えば１つのスピニングロール３４を備えたスピニング装置を用意する。スピニングロール３４は、軸３５を中心として図５に矢印Ｘ２で示す方向に回転可能とし、軸３５は、この軸３５に対して所定の角度で傾斜する直線Ｓ２に対して、Ｙ_２，Ｚ_２方向制御可能か、スピニングロール３４の形状を湾曲部４０ｂに対応する形状としている。また、スピニング装置は、プレスシェル６０を直線Ｓ２を中心として回転させる。

開口端６１を上方に向け、且つ、プレスシェル６０の軸線Ｓ１を前記直線Ｓ２と一致させるようにプレスシェル６０を配置し、図示しない固定部材で固定する。これにより、スピニングロール３４は、プレスシェル６０の軸線Ｓ１に対し、上方に向かって拡開するように傾斜して配置されることとなる。作動部材４、ベローズ３、及び端部材４１の一部を開口端６１からプレスシェル６０の内部に挿入する。そして、ベローズユニット６２を固定部材３６で固定するか、回転可能とした固定部材３６でベローズユニット６２をシェル４０の底部４０ｃに押し付けるかした状態で、プレスシェル６０の軸線Ｓ１をスピニング装置の軸線に一致させてプレスシェル６０を回転させる。スピニングロール３４を開口端６１に押し付け、スピニングにより、プレスシェル６０の一端側を縮径（縮管）させる。これにより、湾曲部４０ｂを形成されるとともに、開口端６１がベローズ３の外径Ｒ２よりも小さい径Ｒ１を有する開口部４２となり、シェル４０が形成される。

端部材４１の対向面４１ｃと開口部４２を規定する周面４２ａと対向させ、前記対向面４１ｃと前記周面４２ａとの間を溶接等により接合させることで、端部材４１をシェル４０に取付ける。ガス導入口４３を介してガス室Ｇにガスを所定の圧力となるように封入する。なお、このとき、以下のようにしてもよい。

すなわち、ガス室Ｇ内にガスを封入する際には、その封入に先立って、液室Ｌに液圧システム等からポート４５を介して液体を供給しておく。液体の圧力で、ベローズ３は伸長し、シール部材５２が隔壁５５から離間する。これにより、流通口５６が開放状態となる。このようにしてから、ガス室Ｇ内にガスを供給する。

ガスの供給に伴い、供給されたガスの圧力でベローズ３は次第に収縮する。ガス室Ｇ内の圧力がさらに上昇すると、ついには、シール部材５２が隔壁５５に当接する。これにより、流通口５６は閉塞状態となる。流通口５６が閉塞状態となると、ベローズ３と隔壁５５とで囲まれる状態が密閉されるため、ベローズ３と隔壁５５との間に液体が閉じ込められる。液体は実質的に非圧縮性であるから、ガス室Ｇ内の圧力がさらに上昇しても、その圧力はベローズ３と隔壁５５との間に閉じ込められた液体によって受け止められる。そのため、ベローズ３に局所的に無理な力を与えることなく、ガス室Ｇ内にガスを供給できる。最後に、ガス導入口４３をガス封止栓５によって閉塞させる。以上により、アキュムレータ１が製造される。

ところで、溶接により生じるコンタミネーションが液室Ｌ中の液体に混入すると、シール部材５２と隔壁５５との間のシール部分から液体が漏れるおそれがある。そのため、このアキュムレータ１では、ガス室Ｇをベローズ３の外面３ｂ側、液室Ｌをベローズ３の内面３ａ側に設けている。すなわち、このアキュムレータ１では、前記対向面４１ｃと前記周面４２ａとの間の溶接をガス室Ｇ側で行うことができるため、溶接により生じるコンタミネーションが液室Ｌ中の液体に混入し難い。

また、このアキュムレータ１では、シール部材５２として、特許文献１に記載のようなリップタイプのシール部材ではなく、パッキングタイプのシール部材を用いている。これは、リップタイプのシール部材を用いると、液室Ｌ内の液体にコンタミネーションが混入した場合に、上記シール部分から液体の漏れを生じさせることがあるためである。これに対し、パッキングタイプのシール部材５２は、液室Ｌ内の液体にコンタミネーションが混入した場合であっても、上記シール部分から液体の漏れが生じ難い。

以上のように、本実施形態のアキュムレータ１及びその形成方法によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態のアキュムレータ１は、ガス室Ｇをベローズ３の外面３ｂ側、液室Ｌをベローズ３の内面３ａ側に設けているため、前記対向面４１ｃと前記周面４２ａとの間の溶接をガス室Ｇ側で行うことができる。したがって、前記対向面４１ｃと前記周面４２ａとの間の溶接により生じるコンタミネーションが液室Ｌ中の液体に混入し難い。しかも、本実施形態のアキュムレータ１は、シール部材５２として、パッキングタイプのシール部材５２を用いているため、液室Ｌ内の液体にコンタミネーションが混入した場合であっても、シール部分から液体が漏れ難い。

さらに、本実施形態のアキュムレータ１の製造方法では、一端側にベローズ３の外径Ｒ２よりも大きく形成された開口端６１を有する有底円筒状のプレスシェル６０からシェル４０を形成しているため、シェル４０の端部を閉塞する端部材４１は１つでよい。したがって、第１の実施形態と比べて圧力容器２の構成部品を少なくすることができる。

以下、本発明の第３の実施形態を、図６を参照して説明する。この実施形態では、ベローズ３の内面３ａ側にガス室Ｇ、ベローズ３の外面３ｂ側に液室Ｌを有するアキュムレータ１を例にとって説明する。

アキュムレータ１は、圧力容器２、仕切り膜としての金属製のベローズ３、及び作動部材４等を備えている。シェル７０及び端部材７１により、圧力容器２が構成されている。

シェル７０は、略円筒状のシェル主部７０ａと、このシェル主部７０ａの一端部（図６において上端部）を内側に向けて湾曲させてなる湾曲部７０ｂと、シェル主部７０ａの他端部（図６において下端部）に設けられた底部７０ｃとを有して有底円筒状に形成されている。すなわち、このシェル７０は、一端側に、シェル主部７０ａの外周よりも小さい径を有する略円形状の開口部７２を有している。また、底部７０ｃは、雄ねじ部７３を有しているとともに、シェル７０の内部とシェル７０の外部とを連通させる第１のポート７５を有している。第１のポート７５は、雄ねじ部７３を貫通するように設けられている。

端部材７１は、圧力容器２の内部を規定する内端面７１ａと、この内端面７１ａと対向する外端面７１ｂと、開口部７２を規定する周面７２ａと対向する対向面７１ｃを有する外周面７１ｄとを有している。内端面７１ａの径は外端面７１ｂの径よりも大きく設定されている。すなわち、端部材７１は、内端面７１ａと略同径の大径部と、外端面７１ｂの径と略同径の小径部とを有している。また、端部材７１は、シェル７０の内部とシェル７０の外部とを連通させる第２のポート７４を有している。この端部材７１は、前記周面７２ａと前記対向面７１ｃとの間を溶接等により接合させることで、シェル７０の一端部に取付けられている。

ところで、シェル７０と端部材７１との接合部分（溶接部分）７６は、圧力容器２のコーナー部（シェル主部７０ａと湾曲部７０ｂとの境界付近）よりもシェル７０の軸線Ｓ１側に寄っている。したがって、このアキュムレータ１では、円筒状のシェルを有する従来のアキュムレータと比べて、シェル７０と端部材７１との接合部分（溶接部分）７６に応力がかかり難い。

圧力容器２は、内部にガス室Ｇと液室Ｌとを有している。円筒状のベローズ３は、ガス室Ｇと液室Ｌとを隔離するものであり、圧力容器２の内部に設けられている。詳しくは、ベローズ３は、シェル７０の内径よりも小さく、且つ、開口部７２の径Ｒ１よりも大きい外径Ｒ２を有している。また、ベローズ３の外径Ｒ２は、端部材７１の内端面７１ａの径と略同径である。このベローズ３は、その外面３ｂをシェル７０の内面と対向させた姿勢で、圧力容器２を構成するシェル７０の内部に設けられている。

また、このベローズ３は、圧力容器２に固定される固定端３ｃと、シェル７０の軸線Ｓ１方向に伸縮自在な自由端３ｄを有している。ベローズ３の固定端３ｃは、溶接等によって端部材７１に接合されているとともに、ベローズ３の自由端３ｄには、作動部材４が接合されている。

作動部材４は、ベローズキャップ５０、ガイド部材５１、及びシール部材５２等を備えている。作動部材４は、第２の実施形態と同様であるので、重複する説明は図に同符号を付して省略する。この作動部材４は、シール部材５２が底部７０ｃの内面と対向するように設けられている。ベローズ３の自由端３ｄは、ベローズキャップ５０にシール部材５２を納めた状態にて、シール部材押え５０ｃを鍔部５０ｂに溶接した後、溶接等により、ベローズキャップ５０の鍔部５０ｂの端部材７１側の面に接合させている。したがって、シール部材５２の張り出し部５４ａは、ベローズ３が伸長した時に、第１のポート７５の内側（圧力容器２側）の開口端６１を取り囲むように形成されている。つまり、ベローズ３が伸長すると、第１のポート７５の内側の開口端がシール部材５２により閉塞される。

このように、圧力容器２の内部は、ベローズ３によって、ベローズ３の内面３ａと端部材７１と作動部材４とによって囲まれる第１の領域と、シェル７０の内面とベローズ３の外面３ｂと作動部材４とよって囲まれる第２の領域とに分離されている。

このアキュムレータ１では、第１の領域をガスが封入されるガス室Ｇ、第２の領域を液体がみたされる液室Ｌとしている。したがって、第２ポート７４は、ガス室Ｇと圧力容器２の外部とを連通するポートとして機能し、第１のポート７５は、液室Ｌと圧力容器２の外部とを連通するポートして機能する。

ガス室Ｇ内には、窒素ガスや不活性ガス等が所定の圧力で封入されている。第２のポート７４の外部側の開口端は、ガス封止栓５により閉塞されている。ガス封止栓５は、溶接等により端部材７１に固定されている。また、上述のように、雄ねじ部７３に液圧システム側の圧力配管（図示せず）等を連結させることにより、第１のポート７５を介して液室Ｌ内に液体が導入される。これにより、このアキュムレータ１は、第１の実施形態のアキュムレータ１と同様に作用する。

次に、アキュムレータ１の製造方法を説明する。本実施形態のアキュムレータ１は、第２の実施形態のアキュムレータと略同様にして形成することができる。

すなわち、シェル７０を形成するシェル原形体としてのプレスシェル（図示せず）、端部材７１、ベローズ３、作動部材４を用意する。プレスシェルは、金属材料を有底円筒状にプレスすることで形成されたものである。プレスシェルは、一端側にベローズ３の外径Ｒ２よりも大きく形成された開口端を有しているとともに、底部に雄ねじ部７３及び第１のポート７５を有している。

ベローズ３は、端部材７１及び作動部材４とともにユニット化させておく。すなわち、ベローズ３の固定端３ｃと端部材７１とを溶接等により接合させるとともに、ベローズ３の自由端３ｄと作動部材４とを溶接等により接合させる。以下、ベローズ３、端部材７１、及び作動部材４をユニット化させたものをベローズユニット（図示せず）という
作動部材４、ベローズ３、及び端部材７１の一部を開口端からプレスシェルの内部に挿入した姿勢で、プレスシェル及びベローズユニットを固定する。スピニングにより、プレスシェル一端側を縮径（縮管）させる。これにより、湾曲部７０ｂを形成されるとともに、開口端がベローズ３の外径Ｒ２よりも小さい径Ｒ１を有する開口部７２となり、シェル７０が形成される。

端部材７１の対向面７１ｃと開口部７２を規定する周面７２ａと対向させ、前記対向面７１ｃと前記周面７２ａとの間を溶接等により接合させることで、端部材７１をシェル７０に取付ける。第２のポート７４を介してガス室Ｇにガスを所定の圧力となるように封入する。以上により、アキュムレータ１が完成する。

本実施形態のアキュムレータ１でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、液体中へのコンタミネーションの混入に対する要求レベルがさほどではない場合、本実施形態のアキュムレータ１のように、ガス室Ｇをベローズ３の内面３ａ側、液室Ｌをベローズ３の外面３ｂ側に設けることが可能である。

なお、本発明は、上記第１〜第３の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々のアキュムレータに適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るアキュムレータを示す断面図。 図１のアキュムレータの製造工程の前半部分を説明するための断面図。 図１のアキュムレータの製造工程の後半部分を説明するための断面図。 本発明の第２の実施形態に係るアキュムレータを示す断面図。 図４のアキュムレータの製造工程を説明するための断面図。 本発明の第３の実施形態に係るアキュムレータを示す断面図。

符号の説明

１…アキュムレータ、 ３…ベローズ、３ｃ…ベローズの固定端、 ３ｄ…ベローズの自由端 １０，４０，７０…シェル、 １１，４１，７１…端部材、 １１ｃ，４１ｃ，７１ｃ…対向面、 １３，４２，７２…開口部、 １３ａ，４２ａ，７２ａ…周面、 ３０…円筒体（シェル原形体）、 ３１…開口端、 ６０…プレスシェル（シェル原形体）、 ６１…開口端、 Ｌ１…シェルの軸線、 Ｒ１…開口部の径、 Ｒ２…ベローズの外径、

Claims (3)

1. 一端側に開口部を有し、胴部中間に接合部分のないシェルと、
   前記開口部を規定する周面と対向する対向面を有する端部材と、
   前記端部材に固定される固定端及び前記シェルの軸線方向に伸縮自在な自由端を有し、前記シェルの内部に設けられた金属製のベローズとを具備し、
   前記端部材は、前記周面と前記対向面との間を接合させることで、前記シェルに取付けられているとともに、前記開口部は、前記ベローズの外径よりも小さく形成されていることを特徴とするアキュムレータ。
2. 一端側に前記ベローズの外径よりも大きい開口端を有するシェル原形体を用意し、前記ベローズを前記端部材に固定し、少なくとも前記ベローズを前記シェル原形体の開口端からその内部に挿入した状態で前記開口端を前記ベローズの外径よりも小さくなるように縮径することで前記シェル原形体から前記シェルを形成し、前記開口部を規定する周面と前記端部材の対向面との間を接合することで、前記ベローズが前記シェルの内部に設けられているとともに、前記端部材が前記シェルに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載のアキュムレータ。
3. 前記シェルの開口部は、スピニングを用いて前記開口端を前記ベローズの外径よりも小さくなるように縮径することで形成されていることを特徴とする請求項２に記載のアキュムレータ。

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