JP4176408B2 - 溶接方法及びその溶接方法を使用した筒状構造体とギアポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ギアポンプのケーシングなどを溶接する方法及びその溶接方法を使用した筒状構造体、主にギヤポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ギアポンプＰとして、特開２０００−９０５８号公報、特開２００１−８０４９８号公報などに記載される図２乃至図４に示すものがあり、このギアポンプＰは、各種機器のハウジングＨ内に組み込まれ、吸入ポート１からオイルａを吸引し、吐出ポート２からオイルａを吐出する。そのオイルａの吸入・吐出作用は、モータＭにより回転する軸３に固定のインナーロータ４と、そのインナーロータ４に偏心してケーシング内に回転自在なアウターロータ５との噛み合いにより行い、そのインナーロータ４等から成るポンプ部を回転軸３の軸方向に複数設けている。
【０００３】
そのポンプ部のケーシングは、アウターロータ５の外周面を被う周面ケーシング６と、各ポンプ部を区画するシリンダ部材７ａ及び両端シリンダ部材７ｂからなるその側面を被う側面ケーシングとから成る。その周面ケーシング６と側面ケーシング７ａ、７ｂは、ポンプ部のケーシングをなすため、密に結合する必要があり、一般には、周面ケーシング６の両側外周縁全周と側面ケーシング７ａ、７ｂの一側外周縁全周を溶接（ｔ部分）している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記両ケーシング６、７ａ、７ｂの全周溶接は、従来、その周囲の任意の点に溶接具Ｓを向け、その点から全周に亘って行うのが常である。
【０００５】
しかしながら、上記ギアポンプＰの周面ケーシング６には、吐出側が密になり、吸入側に十分な空隙が生じるように、アウターロータ５を一定方向に常に押圧する摺動シール（アペックスシール）８を設けており、そのシール８の装填用穴９が形成されている（図３、図４参照）。この周面ケーシング６のように、穴９などの薄肉部（切欠）が存在すると、その薄肉部は、溶接の凝縮力に対し、他の部分より抗力が弱く、変形する場合がある。
【０００６】
例えば、図５に示すように、被溶接部材１０（周面ケーシング６）に切欠１１（穴９）が存在する場合、任意の点から溶接を全周に亘って行うと、切欠１１の部分においては溶接による凝縮力ｂにより、曲げ応力Ｑが生じ、被溶接部材１０は、その外形が鎖線のごとく切欠１１を短軸上とする楕円形に変形する。
【０００７】
一方、この種の全周溶接において、被溶接部材１０は、その全周が拘束されていないため（変形可能のため）、溶接開始点ｃにおける溶接の凝縮力により、切欠１１の存在と同様に、その溶接開始点を短軸上とする楕円形に変形する。すなわち、溶接開始点ｃを基準とすると、図６に示すように、周方向の各部位はサインカーブに類似した変形を行う。
【０００８】
このように、被溶接部材１０が変形すると、例えば、ギアポンプＰの周面ケーシング６のように、アウターロータ５が装填されるものにあっては、嵌め合い精度が低下したり、嵌め合いができなくなる。
【０００９】
この発明は、上記実情の下、被溶接部材１０の変形を抑制することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、上述のように薄肉部の溶接凝固と溶接開始点の溶接凝固が、同一の変形を生じさせることに着目し、その両溶接凝固による変形を相互に打ち消すようにしたのである。打ち消し合えば、筒体の原形は維持される。
【００１１】
具体的には、肉厚が周囲の一部で薄肉部となっている筒体の周縁部全周をその一点から全周に亘って他の部材に溶接する際、前記薄肉部への溶接による筒体の変形を打ち消す力が発生するように、その薄肉部から周方向に離れた部位から溶接を開始することとしたのである。
【００１２】
例えば、図６に示すような変形を示す被溶接部材にあっては、上記筒体の変形を打ち消す力が発生する周方向の部位を、上記薄肉部から周方向９０度回った部位とする。具体的には、図１ａに示すように、円筒状被溶接部材１０に１つの切欠１１がある場合、その切欠１１から周方向９０度回った( 周方向に９０度離れた）部位ｃから溶接を開始する。なお、図中、矢印Ｒは被溶接部材１０の回転方向を示す。また、９０度回った部位とは、完全に９０度回転した位置のみを意味するのではなく、溶接開始点ｃの溶接凝固力と切欠部の溶接凝固力が打ち消し合うことができる９０度近傍の点を意味する。
【００１３】
このようにすれば、溶接開始点ｃの溶接凝固力と切欠部の溶接凝固力が打ち消し合って、被溶接部材１０は、溶接後においても、鎖線のごとくの外形を呈して原形（実線）とほぼ同一の形状を維持する。
このことから、筒体は、肉厚が周の一部で薄肉部となって、全周に亘って他の部材に溶接される筒体においては、溶接開始点での溶接凝固に伴って起きる筒体の変形によって前記薄肉部の変形を打ち消すように前記溶接開始点が周の一部に設定されているものを採用すれば、良いこととなる。このとき、図５に示すように、その溶接開始点での溶接凝固に伴って起きる筒体の変形は、通常、溶接開始点を短軸上とする楕円形への変形となる。
【００１４】
また、上記薄肉部が複数ある場合には、上記筒体の変形を打ち消す力が発生する周方向に離れた部位を、最も大きい薄肉部を基準として決定してもよいが、その各部の数や形状によって溶接開始点をずらすのが好ましい。例えば、図１ｂに示すように、同一大きさ（断面積）の切欠１１が２つある場合には、両切欠１１、１１の中点部位から周方向９０度回って切欠１１から離れた部位ｃから溶接を開始し、図１ｃに示すように、同一大きさの切欠１１が等間隔で３つある場合には、中央の切欠１１から周方向９０度回って切欠１１から離れた部位ｃから溶接を開始する。
【００１５】
これらは、切欠１１が、同一大きさ及び等間隔の場合であったが、切欠１１の大きさや切欠１１の間隔が異なる場合には、溶接開始点ｃの溶接凝固力と切欠部の溶接凝固力のバランスを考えて溶接開始点ｃを調整することが好ましい。
【００１６】
例えば、図１ｄに示すように、切欠の大きさが異なる場合、２つの切欠の中点よりも大きい切欠側の方に移動させた位置から９０度回って切欠１１と異なる部位ｃから溶接を開始し、図１ｅに示すように、３つの同一の大きさの切欠１１、１１、１１の間隔が１：２の場合、両端にある切欠の中点よりも狭い間隔がある方に移動させた位置から９０度回って切欠１１と異なる部位ｃから溶接を開始する。
【００１７】
被溶接部材１０の筒状断面形状は、円筒に限らず、三角、四角、六角などの多角形、及びそれら多角形が正多角形の場合、楕円形なども採用できる。また、全周に亘って均一厚み（均一肉厚）のものに限らず、肉厚が切欠１１から周方向に徐々に厚く又は薄くなるもの（徐々に肉薄又は肉厚となるもの）も採用し得る。この肉厚が変化するものにおいては、その肉厚を考慮して、溶接開始点ｃを決定する。例えば、切欠１１から周方向に徐々に肉厚となる場合には、上記図１ａなどの場合より、切欠１１側に近づける。
【００１８】
なお、上述の溶接方法において、溶接部全周等間隔にスポット溶接した後、この発明の溶接方法を採用することもできる。また、図１ｆに示すように、切欠１１などの基準点の両側周囲二方向（周方向の正逆二方向）に回って切欠１１と異なる部位から、溶接を開始することもできる。さらに、被溶接物の回転速度（溶接速度）、回転方向Ｒは、被溶接物の形状などを考慮し、実験などによって適宜に決定する。
【００１９】
これらの溶接方法は、筒体と他の部材とを一体化する筒状構造体、例えば、上述のギアポンプＰの周面ケーシング６の両側周側縁全周を両側面ケーシング７ａ、７ｂの周縁に溶接する場合などに使用する。
【００２０】
【実施の形態】
図２乃至図４に示すギアポンプＰの周面ケーシング６と側面ケーシング（シリンダ部材）７ａ、７ｂの周縁溶接にこの発明の溶接方法を使用した。そのギアポンプＰは、上述のように、ポンプ部を２つ有し、その両ポンプ部は位相が１８０度異なっている。すなわち、図３に示す態様が中心軸に対し相互に逆となっている。図３中、６ａはケーシング６、シリンダ７ａ、７ｂに挿し通されてそれらを位置決めするピンである。
【００２１】
そのポンプ部は、回転軸３に固定のインナーロータ４及びアウターロータ５と、その周りの周面ケーシング６及びシリンダ部材７ａ、７ｂとから成り、モータＭにより回転軸３が回転し、それに伴って、前述と同様に、インナーロータ４とアウターロータ５が回転し、オイルａを、吸入ポート１から吸込み、吐出ポート２から吐出する。図中、１５は板ばね、１６はシールであり、詳細は上述の公開公報を参照。
【００２２】
このギアポンプＰにおいて、周面ケーシング６と側面ケーシング（シリンダ部材）７ａ、７ｂの側縁全周（ｔ部分）を、図１ｂの態様に基づき、レーザ溶接したところ、周面ケーシング６の変形は殆んどなく、周面ケーシング６はアウターロータ５と高い嵌め合い精度を得ることができた。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、以上のように、溶接開始点の選択により、被溶接部材の変形を抑制したので、精密圧入部品や嵌め合い部品、密封部品などの全周溶接に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】この発明の一実施形態の概念図
【図１ｂ】同他の実施形態の概念図
【図１ｃ】同他の実施形態の概念図
【図１ｄ】同他の実施形態の概念図
【図１ｅ】同他の実施形態の概念図
【図１ｆ】同他の実施形態の概念図
【図２】この発明を採用したギアポンプの要部切断正面図
【図３】同要部切断側面図
【図４】図３のＸ−Ｘ線要部切断正面図
【図５】従来例の概念図
【図６】筒体全周溶接における周方向の部材と歪の関係図
【符号の説明】
Ｐ ギアポンプ
ａ オイル
ｔ 溶接部
４ インナーロータ
５ アウターロータ
６ 周面ケーシング
７ａ、７ｂ 側面ケーシング（シリンダ部材）
１０ 被溶接部材（筒体）
１１ 切欠

Claims (10)

1. 肉厚が周囲の一部で薄肉部（１１）となっている筒体（６、１０）の周縁部（ｔ）全周をその一点から全周に亘って他の部材（７ａ、７ｂ）に溶接する際、前記薄肉部（１１）への溶接による筒体（６、１０）の変形を打ち消す力が発生するように、その薄肉部（１１）から周方向に離れた部位（ｃ）から溶接を開始することを特徴とする溶接方法。
2. 上記薄肉部（１１）が１つである場合、上記筒体（１０）の変形を打ち消す力が発生する上記周方向に離れた部位（ｃ）を、前記薄肉部（１１）から上記周方向９０度回った部位としたことを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
3. 上記薄肉部（１１）の断面積の大きさが同じで２個ある場合には、上記筒体（１０）の変形を打ち消す力が発生する上記周方向に離れた部位（ｃ）を、両薄肉部の中点部位から前記周方向９０度回った部位としたことを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
4. 上記筒体（１０）の肉厚が上記薄肉部（１１）から周方向に徐々に厚くなる場合には、前記筒体（１０）の変形を打ち消す力が発生する上記周方向に離れた部位（ｃ）を、前記薄肉部（１１）から周方向９０度未満回った部位としたことを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
5. 上記筒体（１０）の変形を打ち消す力が発生する上記周方向に離れた部位（ｃ）を、上記薄肉部（１１）から前記周方向の正逆二方向に回った２つの部位としたことを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の溶接方法により、上記筒体（１０）と他の部材（７ａ、７ｂ）とを一体化してなる筒状構造体。
7. 肉厚が周の一部で薄肉部（１１）となった筒体（１０）が、その全周に亘って他の部材（７ａ、７ｂ）に溶接された筒状構造体であって、前記筒体（１０）は、溶接開始点での溶接凝固に伴って起きる変形によって前記薄肉部（１１）の変形を打ち消すように、前記溶接開始点が周の一部に設定されていることを特徴とする筒状構造体。
8. 上記溶接開始点での溶接凝固に伴って起きる筒体（１０）の変形は、溶接開始点を短軸上とする楕円形への変形であることを特徴とする請求項７に記載の筒状構造体。
9. ケーシング内に、インナーロータ（４）とアウターロータ（５）を内装し、前記ケーシングが、アウターロータ（５）の外周面を被う周面ケーシング（６）と、アウターロータ（５）及びインナーロータ（４）の両側面を被う側面ケーシング（７ａ、７ｂ）とから成るギアポンプ（Ｐ）において、
   上記周面ケーシング（６）の両側周側縁（ｔ）全周を、請求項１乃至５のいずれかに記載の溶接方法により、両側面ケーシング（７ａ、７ｂ）の周縁（ｔ）に溶接することを特徴とするギアポンプ（Ｐ）のケーシング溶接方法。
10. 請求項９記載の溶接方法により周面ケーシング（６）と側面ケーシング（７ａ、７ｂ）を一体化して成るギアポンプ。

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