JP5178552B2 - 圧力容器、アキュムレータ及び圧力容器蓋体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械等に用いられる圧力容器、アキュムレータ及び圧力容器蓋体の製造方法に関し、特に高圧ガスの漏れを最小限に抑えたものに関する。

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が用いられている。金属ベローズ式のアキュムレータは、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を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おり、蓄圧用としても広く用いられている。
特開２００１−１１６００２号公報 特開２００１−１１６００３号公報 特開２００３−１２０６０１号公報

上述したアキュムレータでは、次のような問題があった。すなわち、アキュムレータを構成する外殻部材や蓋体は金属材を通常押出成型により形成しているため、組織が繊維状となっている。組織の繊維方向が内部から外部にかけて形成され、金属材に不純物が含まれていると、アキュムレータに高い圧力でガスが収容されたとき、ガスが繊維に沿って少しずつ抜けてしまうことがある。このため、アキュムレータとしての所期の機能が発揮できないという場合があった。

そこで本発明は、圧力容器内のガス室における高圧ガスの抜けを防止できる圧力容器、アキュムレータ及び圧力容器蓋体の製造方法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、アキュムレータ及び圧力容器蓋体の製造方法は次のように構成されている。

筒状の外殻部材と、押出成形により軸方向に沿う繊維方向が形成された棒状の基部の一部を、据込により径方向に延ばし、上記繊維方向が上記軸方向に対し交差する方向に傾けられ、切削されて形成され、上記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、上記蓋体は、上記切削において、上記繊維方向が上記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるよう切削されることを特徴とする。

有底筒状の外殻部材、及び、押出成形により軸方向に沿う繊維方向が形成された棒状の基部の一部を、据込により径方向に延ばし、上記繊維方向が上記軸方向に対し交差する方向に傾けられ、切削されて形成され、上記外殻部材の開口部を閉塞し、且つ、液体を前記外殻部材内部へと流出入可能な流入孔を有する蓋体を具備する圧力容器と、この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、及び、金属ベローズに設けられ、前記圧力容器内壁面に沿って前記金属ベローズに追従して移動する仕切板を有し、これら金属ベローズ及び仕切板により前記圧力容器内を、前記液体を流出入可能な液室及びガスを封入可能な気室に仕切るベローズ機構とを備え、上記蓋体は、上記切削において、上記繊維方向が上記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるよう切削されることを特徴とする。

筒状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閉塞する圧力容器蓋体の製造方法において、押出成型により繊維方向を軸方向とした棒状の基部を形成する工程と、前記基部の一部を据込により径方向に延ばし、その繊維方向を軸方向に対し交差する方向に傾ける工程と、その繊維方向が前記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるように前記基部を切削する工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、圧力容器内のガス室における高圧ガスの抜けを防止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１の構成を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、Ｓは圧力容器の溶接部（接合部）をそれぞれ示している。

図１に示すように、アキュムレータ１は、圧力容器１０と、圧力容器１０に収容されたベローズ機構５０とを備えている。このようなアキュムレータ１は、例えば車体のブレーキ用油圧回路上の配管に後述するポート部２２を介して接続されている。

圧力容器１０は、有底筒状の鋼材で形成された外殻部材１１と、外殻部材１１が有する開口部１２と結合する蓋体１３とを備えている。また、圧力容器１０は、例えば、外殻部材１１と蓋体１３とを溶接部（接合部）Ｓで溶接させることで構成されている。圧力容器１０は、その内部に、外殻部材１１とベローズ機構５０と蓋体１３とにより形成されたガス室Ｇと、蓋体１３とベローズ機構５０とにより形成された油室Ｌとを有している。

外殻部材１１は、管部１５と底部１６とが例えば深絞りにより一体成形されており、深絞りの成形後、焼鈍等の熱処理を行なう場合がある。このとき、組織の繊維方向Ｆ１は軸方向Ｃとほぼ一致しており、圧力容器１０の内外方向に対して交差している。

外殻部材１１は、管部１５の内壁面１５ａ及び底部１６の内面１６ａにより内壁面１７が形成されている。この内壁面１７とベローズ機構５０と蓋体１３によりガス室Ｇを形成する。なお、開口部１２には、蓋体１３が挿入されるとともに、溶接部Ｓで蓋体１３が溶接される。

底部１６には、円形状の貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８はガス封入栓１９により気密に閉塞されている。さらに、貫通孔１８の外部にはカバー２０が取り付けられている。

蓋体１３は、円盤状に形成された蓋体本体２１と、この蓋体本体２１の軸心上に設けられたポート部２２と、蓋体本体２１のポート部２２が設けられている第１面２３と、第１面２３と相対する第２面２４とを備えている。また、蓋体１３は、蓋体本体２１の軸心上、かつ、第２面２４側に、例えば溶接により接合された円筒部材２６を備えている。

蓋体１３は、図２〜図６に示すような工程で製造されている。すなわち、図２に示すように押出成型により繊維方向Ｆ２を軸方向Ｃとした棒状の基部Ｋが形成される。次に、図３〜図５に示すように、基部Ｋの一部を据込により径方向に徐々に延ばし、その繊維方向Ｆ２を軸方向Ｃに対し交差する方向に傾ける。そして、基部Ｋを図６中Ｐで示すように、その繊維方向Ｆ２が蓋体１３の内外方向に対し交差する方向となるように切削する。このように蓋体１３を製造することで、組織の繊維方向Ｆ２が圧力容器１０の内外方向に対して交差する方向に設定されることとなる。

蓋体本体２１は、少なくともその径が、開口部１２に挿入することで第２面２４側が外殻部材１１の内側に位置し、第１面２３が外殻部材１１の外部に露出する位置となる内径を有している。また、蓋体本体２１の側面部２７の第２面２４側には、樹脂材料等により形成されたリング状の遮断シール２８を挿入するシール溝２９が設けられている。

詳しく述べると、蓋体本体２１は、第１面２３側が管部１５の内周径よりも大径に形成され、第２面２４側が管部１５の内周径よりも小径に形成されている。また、蓋体本体２１の側面のシール溝２９よりも第１面２３側に設けられ、溶接時に溶解することで、外殻部材１１の曲面部１２ａと溶接される溶接部Ｓが設けられている。

ポート部２２は、この内部に、油室Ｌと作動油の流出入を行なう通油孔３０が設けられている。

円筒部材２６は、内部に空洞部３１が形成されており、通油孔３０と連続している。また、円筒部材２６の端面部３２には、空洞部３１と油室Ｌとを連続させる連通孔３３が設けられている。また、円筒部材２６は、ベローズ機構５０と対向する端面２６ａが、所定の精度を有する表面粗さに形成されている。すなわち、円筒部材２６の端面２６ａは、後述するシール部材５３が当接することで、油室Ｌを円筒部材２６の空洞部３１から液封可能な表面粗さを有している。

ベローズ機構５０は、筒状に形成され開口端の一方が、蓋体本体２１の第２面２４に配置された金属ベローズ５１と、この金属ベローズ５１の開口端の他方に取り付けられた円板状のベローズキャップ（仕切板）５２とを備えている。また、ベローズ機構５０は、ベローズキャップ５２に設けられたシール部材５３と、ベローズキャップ５２の外周部に取り付けられたガイド５４とを備えている。

金属ベローズ５１は、第２面２４と当接する一端部が、蓋体本体２１の第２面２４と溶接により接合されている。この金属ベローズ５１と蓋体本体２１との接合点は、油室Ｌ及びガス室Ｇ間の液（気）密性を有している。

ベローズキャップ５２は、ベローズキャップ５２の軸心上に設けられ、油室Ｌ側からその内部にシール部材５３が嵌合される有底円筒の凹部５６を有している。また、ベローズキャップ５２は、蓋体１３と対向する面（油室Ｌ側の面）に、金属ベローズ５１の他端部が溶接により、油室Ｌ及びガス室Ｇ間の液（気）密性を有して接合されている。

ガイド５４は、金属ベローズ５１の伸縮にあわせベローズキャップ５２が移動する際に内壁面１７をスムースに摺動可能な摺動部材で形成されている。なお、ガイド５４は、内壁面１７をスムースに摺動可能に形成されているだけであり、ガス室Ｇと、内壁面１７及び金属ベローズ５１の空間とは連通している。

このように構成されたアキュムレータ１では、油圧回路の圧力が上昇することで、ポート部２２の通油孔３０、円筒部材２６内の空洞部３１及び連通孔３３を介して油室Ｌ内に油圧回路内の作動油が流入する。この作動油の流入により、油室Ｌ内に圧力が印加され、アキュムレータ１は、油圧回路内の圧力を蓄圧するとともに、油圧回路内の脈動を緩衝することとなる。

このときの油室Ｌの油圧がガス室Ｇのガス圧を超えると、図１に示すように、金属ベローズ５１は伸張しガス室Ｇ内のガスが収縮する。このガス室Ｇ内のガスの収縮により、所定の位置で、作動油とガスとの釣り合いが取れることとなる。

このとき、ガス室Ｇの圧力が上昇するが、外殻部材１１及び蓋体１３の繊維方向Ｆ１，Ｆ２が内外方向に対し交差する方向に設定されているため、繊維方向Ｆ１，Ｆ２に沿って高い圧力のガスが抜けることがなく、内部のガス量を安定的に保持することができる。したがって、アキュムレータとしての所期の機能を維持することができる。

次に、油圧回路内の圧力が増圧すると、油室Ｌ内の圧力が増圧し、さらにガスを収縮させ、金属ベローズ５１が伸張する。このとき、油圧回路内の使用圧力でガス圧が調整されており、金属ベローズ５１は、ガイド５４が管部１５の内壁面１５ａを摺動する範囲のみを伸縮することとなる。

次に、油圧回路内の圧力が低下すると、油室Ｌ内の作動油の油圧がガス室Ｇ内のガス圧を下回り、金属ベローズ５１は収縮し、これによりガス室Ｇ内のガスが膨張する。このとき、油室Ｌ内の油圧が所定の圧力より低い場合には、シール部材５３のシール面５４と円筒部材２６の端面２６ａとが当接する位置まで、金属ベローズ５１が収縮し、ベローズキャップ５２が移動する。

このシール面５４と端面２６ａとが当接することで、円筒部材２６の連通孔３３の周囲の端面２６ａをシール部材５３によりシールすることとなる。

このように構成されたアキュムレータ１によれば、油圧回路から作動油が油室Ｌに流入し、ガス室Ｇ内のガス圧が高くなっても、組織の繊維方向Ｆ１，Ｆ２が圧力容器１０の内外方向に対して交差する方向に設定されているので、ガスが外殻部材１１や蓋体１３から抜けることがなく、所期の機能を維持することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［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、上記外殻部材又は蓋体は、その内外方向と繊維方向とが交差した金属材で形成されていることを特徴とする圧力容器。
［２］有底筒状の外殻部材、及び、この外殻部材の開口部を閉塞し、且つ、液体を前記外殻部材内部へと流出入可能な流入孔を有する蓋体を具備する圧力容器と、この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、及び、金属ベローズに設けられ、前記圧力容器内壁面に沿って前記金属ベローズに追従して移動する仕切板を有し、これら金属ベローズ及び仕切板により前記圧力容器内を、前記液体を流出入可能な液室及びガスを封入可能な気室に仕切るベローズ機構とを備え、上記外殻部材又は蓋体は、その内外方向と繊維方向とが交差した金属材で形成されていることを特徴とするアキュムレータ。
［３］筒状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閉塞する圧力容器蓋体の製造方法において、押出成型により繊維方向を軸方向とした棒状の基部を形成する工程と、前記基部の一部を据込により径方向に延ばし、その繊維方向を軸方向に対し交差する方向に傾ける工程と、その繊維方向が前記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるように前記基部を切削する工程とを備えていることを特徴とする圧力容器蓋体の製造方法。

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。 同アキュムレータの蓋体を構成する基部の組織を模式的に示す断面図。 同アキュムレータの蓋体を構成する基部の組織を模式的に示す断面図。 同アキュムレータの蓋体を構成する基部の組織を模式的に示す断面図。 同アキュムレータの蓋体を構成する基部の組織を模式的に示す断面図。 同アキュムレータの蓋体を構成する基部の組織を模式的に示す断面図。

１…アキュムレータ、１０…圧力容器、１１…外殻部材、１３…蓋体、５０…ベローズ機構。

Claims (3)

1. 筒状の外殻部材と、
   押出成形により軸方向に沿う繊維方向が形成された棒状の基部の一部を、据込により径方向に延ばし、上記繊維方向が上記軸方向に対し交差する方向に傾けられ、切削されて形成され、上記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、
   上記蓋体は、上記切削において、上記繊維方向が上記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるよう切削されることを特徴とする圧力容器。
2. 有底筒状の外殻部材、及び、押出成形により軸方向に沿う繊維方向が形成された棒状の基部の一部を、据込により径方向に延ばし、上記繊維方向が上記軸方向に対し交差する方向に傾けられ、切削されて形成され、上記外殻部材の開口部を閉塞し、且つ、液体を前記外殻部材内部へと流出入可能な流入孔を有する蓋体を具備する圧力容器と、
   この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、及び、金属ベローズに設けられ、前記圧力容器内壁面に沿って前記金属ベローズに追従して移動する仕切板を有し、これら金属ベローズ及び仕切板により前記圧力容器内を、前記液体を流出入可能な液室及びガスを封入可能な気室に仕切るベローズ機構とを備え、
   上記蓋体は、上記切削において、上記繊維方向が上記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるよう切削されることを特徴とするアキュムレータ。
3. 筒状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閉塞する圧力容器蓋体の製造方法において、
   押出成型により繊維方向を軸方向とした棒状の基部を形成する工程と、
   前記基部の一部を据込により径方向に延ばし、その繊維方向を軸方向に対し交差する方向に傾ける工程と、
   その繊維方向が前記蓋体の内外方向に対し交差する方向となるように前記基部を切削する工程とを備えていることを特徴とする圧力容器蓋体の製造方法。

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