JP2006275149A - シリンダ装置及び管端部のかしめ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カール加工を行っても、チューブの開口端部内に配置される封口部材を破壊させることがなく、しかもチューブ内に納められる内装部品に傷を付けることがないようにする。
【解決手段】単筒式ガス入り油圧緩衝器のシリンダ１の開口端部の外径を縮径して、内面に段差を生じさせないで薄肉部２０を形成する。そして、シリンダ１内に必要な内装部品を納めかつガス封入、油液封入を行った後、ビーディング加工により形成した内周突起１６とわずか内側に曲げ変形させた薄肉部２０との間に、内装部品のうち、ロッドガイド７、オイルシール８および押え板１８を含む封口部材を仮止めし、しかる後、揺動方式によるカール加工等により前記薄肉部２０を内側へ曲げ変形させ、焼結品であるロッドガイドにかかる負荷を低減して、その破壊を未然に防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧緩衝器等のシリンダ装置及びそのシリンダ装置を構成するチューブ組立体の製造に用いる管端部のかしめ方法に係り、より詳しくは内装部品を納めた有底チューブの開口端部を内側にカール加工して、前記内装部品を構成する封口部材を前記チューブの開口端部内にかしめ固定されたシリンダ装置及び管端部のかしめ方法に関する。

例えば、チューブ組立体の１つである単筒式ガス入り油圧緩衝器は、有底のシリンダ（チューブ）内に、ガス室と油室とを画成するフリーピストンおよび減衰力発生機構を備えたピストンを摺動可能に配設し、一端部が前記ピストンに連結されたピストンロッドの他端部を前記シリンダの開口端部内に固設したロッドガイドおよびオイルシール（封口部材）を挿通してシリンダ外へ延ばすと共に、前記ロッドガイドと前記ピストンとの間にリバウンドクッションを配設した構造となっている。このような単筒式ガス入り油圧緩衝器においては、ピストンロッドの伸長端で前記ロッドガイドにリバウンドクッションから大きなリバウンド荷重がかかるため、該ロッドガイドをシリンダの開口端部内に強固に固定する必要がある。そこで最近では、前記シリンダの開口端部を内側にカール加工して、前記ロッドガイドをオイルシールと共に前記開口端部内にかしめ固定することが多くなっている。

カール加工としては、軸中心に回転するチューブの開口端部に対し、回転するローラを軸径方向へ移動させて押し付ける方式が一般的であるが、最近では、特許文献１に記載されるように、軸中心に回転するチューブの開口端部に対し、ローラを軸方向へ移動させて押し付ける方式、あるいは位置固定のチューブの開口端部に対し、旋回するローラを軸方向へ移動させて押し付ける方式も実用化されている。

ところで、上記単筒式ガス入り油圧緩衝器にあっては、コスト的に安く、しかも精度確保が容易であることから、ロッドガイドとして焼結品を用いることが多くなっている。しかるに、該ロッドガイドを上記カール加工を利用してシリンダの開口端部内にかしめ固定しようとすると、シリンダの開口端部の曲げ部を介してロッドガイドに大きな荷重が作用し、比較的脆い焼結品であるロッドガイドが破壊してしまう虞れがあった。

なお、この対策として、例えば、特許文献２に記載されるように、カール加工されるシリンダの開口端部を予め薄肉化する考え方がある。しかし、この特許文献２に記載されるように、内径を拡径して薄肉化した場合には、シリンダ内面に段差が生じるため、油圧緩衝器の組立時（製造時）に、カール加工に先行して、シリンダの開口端側からシリンダ内に必要な内装部品（ピストン、フリーピストン等）を挿入する際、これら内装部品に傷を付ける虞れがあり、新たな問題が生じることとなる。
特開２００４−２９０９９５号公報 特開２００４−３５１４５１号公報

本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、カール加工を行っても、チューブの開口端部内に配置される封口部材を破壊させ、あるいはチューブ内に納められる内装部品に傷を付けることがないようにし、もってチューブ組立体の安定した製造に大きく寄与するシリンダ装置及び管端部のかしめ方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るシリンダ装置は、内装部品を納めた有底チューブの開口端部を内側にカール加工して、前記内装部品を構成する封口部材を前記チューブの開口端部内にかしめ固定されたシリンダ装置において、予め前記カール加工されるチューブの開口端部の外径を縮径させて、該開口端部を薄肉化したことを特徴とする。
また、本発明に係る管端部のかしめ方法は、内装部品を納めた有底チューブの開口端部を内側にカール加工して、前記内装部品を構成する封口部材を前記チューブの開口端部内にかしめ固定する管端部のかしめ方法において、予め前記カール加工されるチューブの開口端部の外径を縮径させて、該開口端部を薄肉化することを特徴とする。

上記した管端部のかしめ方法においては、予めカール加工されるチューブの開口端部を薄肉化することで、カール加工に際して該薄肉化した部分が容易に曲げ変形し、封口部材にかかる負荷が低減して、該封口部材の破壊が防止される。また、薄肉化された開口端部は、外径を縮径させて形成されているので、チューブの内面に段差が生ずることはなく、したがって、カール加工に先行して、シリンダの開口端側からシリンダ内に必要な内装部品を挿入する際、これら内装部品に傷を付けることはなくなる。

本方法発明において、上記薄肉化したチューブの開口端部の肉厚は、チューブの一般部の肉厚の６０〜８０％程度に設定するのが望ましい。これは、開口端部が薄すぎるとカール加工により形成されるかしめ片によるかしめ力が不足し、逆に厚すぎるとカール加工が困難になって封口部材にかかる負荷が大きくなるためである。また、前記薄肉化したチューブの開口端部の外周面とチューブの一般部の外周面との間は、斜面にて連接するのが望ましい。このように斜面にて連接することで、カール加工により形成されたかしめ片の剛性が高まり、かしめ力は十分となる。

また、本方法発明において、上記内装部品を構成する封口部材は、チューブの一部を内側にビーディング加工してなる内周突起によりチューブ内底側への移動を拘束するようにしてもよく、この場合は、該内周突起とカール加工により形成されたかしめ片との間に封口部材を強固に固定することができる。

さらに、本方法発明において、上記カール加工としては、チューブの軸に対して傾斜して配置された揺動可能なカール型を、前記軸中心に揺動させながら軸方向へ移動させて、該チューブの開口端部に押し付ける揺動方式を採用することができる。このような揺動方式のカール加工を採用する場合は、比較的小さな成形圧でチューブの開口端部を曲げ変形させることができるので、封口部材にかかる負荷がより一層低減する。

本方法発明は、単筒式ガス入り油圧緩衝器の製造に向けて有用となるものである。この場合、上記有底チューブは該油圧緩衝器のシリンダとなり、上記内装部品を構成する封口部材はロッドガイドおよびオイルシールとなるが、前記ロッドガイドとして、焼結品を用いる場合は、カール加工に際し焼結品の破壊が確実に防止されるので、特に有用となる。

本発明に係るシリンダ装置または管端部のかしめ方法によれば、カール加工を行っても、チューブの開口端部内に配置される封口部材を破壊させ、あるいはチューブ内に納められる内装部品に傷を付けることがないので、チューブ組立体特に焼結品を封口部材として用いる単筒式ガス入り油圧緩衝器の安定した製造を可能とする。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

本実施形態は、図５に示すシリンダ装置としての単筒式ガス入り油圧緩衝器の製造に適用するもので、該油圧緩衝器は、有底のシリンダ（チューブ）１内に必要な内装部品を納めてなっている。すなわち、前記シリンダ１内には、ガス室２と油室３とを画成するフリーピストン４および前記油室３を二分するピストン５が摺動可能に配設されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端部が連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ２の開口端部内にかしめ固定されたロッドガイド７およびオイルシール８を摺動可能に挿通してシリンダ２外へ延ばされている。また、シリンダ１内の、ピストン５とロッドガイド７との間には、ピストンロッド４に一端が係止されたリバウンドスプリング９とこのリバウンドスプリング９の他端に配置されたリバウンドクッション１０とからなるロッドストッパ装置１１が配設されている。

上記した油圧緩衝器において、ガス室２には窒素ガス等のガスが、油室３には油液がそれぞれ封入されており、また、ピストン５には、伸びおよび縮み行程の双方で減衰力を発生する減衰力発生機構１２が設けられている。この油圧緩衝器は、そのシリンダ１の底部に固設した取付アイ１３を介してサスペンションアーム（図示略）に取付けられる一方で、そのピストンロッド６の他端部に設けた取付部（ねじ部）１４を介して車体に取付けられ、この状態で、シリンダ２の外周面の上端側に固設したスプリングシート１５にサスペンションスプリング（図示略）を受けるようになっている。このような車両への取付状態において、車両の振動に応じてピストンロッド６が伸長、短縮すると、油室３内の油液がロッド側室と反ロッド側室との間で流動し、この間、ピストン５に設けた減衰力発生機構１２によって減衰力が発生し、一方、前記ピストンロッド６の進入、退出分の油液が夫Ｒ‐ピストン４の摺動に伴うガス室２の容積変化で補償される。また、ピストンロッド６の伸長に応じてロッドストッパ装置１１を構成するリバウンドクッション１０がロッドガイド７に衝合し、ピストンロッド６の伸長端での衝撃が緩和される。

ここで、上記封口部材としてのロッドガイド７およびオイルシール８は、図１の左側に示されるように、シリンダ１の開口端側の内周面に形成した内周突起１６と、シリンダ１の開口端部を内側に曲げたかしめ片１７との間に押え板１８を介して固定されている。前記内周突起１６はビーディング加工により形成されたもの、前記かしめ片１７は後述のカール加工により形成されたもので、これらビーディング加工およびカール加工は、シリンダ１内に、フリーピストン４、ピストン５、ピストンロッド６、ロッドストッパ装置１１、ロッドガイド７、オイルシール８、押え板１８等の必要な内装部品を挿入し、かつガス室２、油室３にガス、油液を封入した後、順次実施される。なお、ビーディング加工により形成された内周突起１６は、円周方向に連続して設けても、不連続に設けてもよい。

しかして、上記シリンダ１の開口端部は、図１の右半分に示されるように、予め外径を縮径させることによって薄肉化された薄肉部２０となっており、上記かしめ片１７は、この薄肉部２０の全周をカール加工することにより形成されている。薄肉部２０の外周面は、シリンダ１の一般部の外周面に対して斜面２１にて連接されており、また、その先端の外周縁および内周縁は斜面２２、２３にて面取りされている。なお、薄肉部２０および斜面２１の形成方法は任意であり、機械加工によって形成しても、あるいは平行スエージ等の塑性加工によって形成してもよい。

上記シリンダ１の開口端側の薄肉部２０は、カール加工において、斜面２１に続く終端Ｐ付近を起点に内側へ曲げられるようになっており、したがって、該薄肉部２０の長さＬ１は、かしめ片１７の形成に必要なカール代Ｌ２と同じかそれよりわずか長く設定される。また、薄肉部２０の肉厚ｔ１は、前記シリンダ１の開口端部内における封口部材（ロッドガイド７、オイルシール８等）の抜けを確実に規制するに足る十分なる強度を確保できる厚さとする。この場合、薄肉部２０の肉厚ｔ１は、ロッドシリンダ１の一般部の肉厚（規定厚）ｔ２の６０〜８０％程度となる。また、前記薄肉部２０とシリンダ１の一般部とを連接する斜面２１は、カール加工により形成されたかしめ片１７の剛性を高めるのに有効であり、その角度θは３０度程度とするのが望ましい。さらに、薄肉部２０の先端外周側の斜面２２はカール加工時のバリ発生を防止するために必要なもの、先端内周側の斜面２３はシリンダ１に対する前記内装部品の挿入を円滑にするために必要なものであり、これら斜面２２、２３の面取り範囲は薄肉部２０の肉厚ｔ１の１/４以上とするのが望ましい。

本実施形態において、上記シリンダ１の開口端側の薄肉部２０のカール加工には、図２および図３に示す揺動方式を採用している。この揺動方式のカール加工は、シリンダ１の軸Ｏ１に対して所定角度（揺動角度）αだけ軸Ｏ２を傾斜させて配置したカール型２５を用い、このカール型２５を前記シリンダ１の軸Ｏ１を中心に自転せずに揺動（薄肉部２０とカール型２５の接点が回転）させながら、シリンダ１に対して軸方向移動させて行うもので、カール型２５の一端部には、シリンダ１の開口端側の薄肉部２０に係合する成形凹部２６が形成されている。この成形凹部２６は、底面２７側から開口端へ向けてわずかずつ拡径する内壁面２８を備えると共に、この内壁面２８と前記底面２７との間を所定の半径のアール曲面２９にて連接してなっている。この揺動方式のカール加工においては、前記カール型２５をすりこぎ様に揺動させながら位置固定のシリンダ１に対して軸方向移動させると、先ず、該カール型２５の内壁面２８がシリンダ１の先端側の薄肉部２０に片当りして、片当り位置が転動し、薄肉部２０が次第に絞り込まれる。そして、カール型２５のさらなる軸方向移動に応じ、前記薄肉部２０が前記アール曲面２９に沿って内側へ曲げ変形（カール）され、これにより、先端部が軸方向へわずかカールしたかしめ片１７が形成される。

以下、上記単筒式ガス入り油圧緩衝器のシリンダ１を対象に、上記揺動方式のカール加工を利用して行うかしめ方法について説明する。

本かしめ方法の実施に際しては、図１の右半分に示されるように、予め外径を縮径させることにより開口端部を薄肉部２０としたシリンダ１を用意する。そして先ず、このシリンダ１を図示を略す内装部品挿入および流体封入装置内にセットし、その中に、フリーピストン４、ピストン５、ピストンロッド６、ロッドストッパ装置１１、ロッドガイド７、オイルシール８、押え板１８等の必要な内装部品を挿入し、かつガス室２、油室３にガス、油液を同時封入する。この時、シリンダ１の内面は、その全長および全周にわたって平滑面となっているので、前記内装部品の挿入に際し、これらに傷が付くことはない。次に、前記内装部品の挿入および流体封入を終えたシリンダ１を図示を略す仮止め装置内に搬入し、シリンダ１の開口端部側にビーディング加工を加えて内周突起１６を形成すると同時に、シリンダ１の端部の薄肉部２０をわずか内側へ曲げ変形させる。これにより、図２に示されるように、前記封口部材としてのロッドガイド７、オイルシール８および押え板１８が内周突起１６と傾斜状の薄肉部２０との間に仮止め（仮かしめ）され、これにより油圧緩衝器のサブアセンブリ体３０が得られる。

次に、上記仮止めを終えたサブアセンブリ体３０を、図２に示されるようにカール加工装置内に搬入し、揺動方式によるカール加工を行う。カール加工は、前記したようにカール型２５をすりこぎ様に揺動回転させながら位置固定のサブアセンブリ体３０（シリンダ１）に対して軸方向移動させて行う。すなわち、このカール型２５の揺動と軸方向移動とにより、図３に示されるようにシリンダ１の開口端側の傾斜状の薄肉部２０がカール型２５の成形凹部２６の内面に沿って次第に内側に曲げ変形される。そして、遂にはわずか軸方向にカールしたかしめ片１７が形成され、これにより前記封口部材としての押え板１８、オイルシール８およびロッドガイド７は前記内周突起１６とかしめ片１７との間に強固にかしめ固定される。しかして、このカール加工に際しては、シリンダ１の端部の薄肉部２０に対して、カール型２５から効率よく成形圧が作用し、該薄肉部２０は円滑に曲げ変形する。これにより、シリンダ１の開口端部内のロッドガイド７にかかる負荷は低減し、ロッドガイド７として焼結品を用いても該焼結品に破壊が生じることはなくなる。また、カール加工によるかしめ片１７は、ロッドシリンダ１の一般部の肉厚（規定厚）の６０〜８０％程度となっているので、その強度は十分であり、シリンダ１の一般部との間に存在する斜面２１によって剛性が高まっていることもあって、かしめ片１７のかしめ力（抜け抵抗）は十分な大きさ（一例として、６０〜７０ｋＮ）となる。

ここで、上記カール加工におけるカール型２５の揺動条件は、シリンダ１の材質、その直径、肉厚ｔ２、薄肉部２０の肉厚ｔ１、薄肉部２０の長さＬ１、カール代Ｌ２等に応じて適宜設定する。一例として、材質がＪＩＳＧ３４４５のＳＴＫＭ１２Ｂ−Ｅ−Ｃの外径４９ｍｍのシリンダ１を用い、そのｔ２を２ｍｍ、ｔ１を１.４ｍｍ、Ｌ１を４.０ｍｍ、Ｌ２を３.８ｍｍにそれぞれ設定した場合は、カール型２５の揺動角度αを２度程度、その周回速度（接点が周回する速度）を毎秒１〜５回に設定することで、品質的に満足する単筒式ガス入り油圧緩衝器（チューブ組立体）が得られるようになる。

因みに、上記シリンダ１の設定条件並びにカール型２５の揺動条件でカール加工を行った際の、カール型２５の揺動回数と成形荷重（成形圧）またはロッドガイド７の入力荷重（負荷）との関係を示すと、図４に示すとおりとなっている。同図中、線Ａはカール型２５の成形荷重を、線Ｂはロッドガイド７の入力許容荷重を、線Ｃはロッドガイド７の実際の入力荷重をそれぞれ現わしており、成形荷重の集束値Ｆ１は２５ｋＮ程度、ロッドガイド７の入力許容値Ｆ２は２０ｋＮ程度、ロッドガイド７の入力集束値Ｆ３は１５ｋＮ程度となっている。すなわち、ロッドガイド７の入力荷重（Ｃ）は、ロッドガイド７の入力許容荷重（Ｂ）よりも大幅に低減しており、本発明が、ロッドガイド７の破壊防止に極めて有用であることが明らかである。なお、ロッドガイド７の実際の入力荷重は、カール型２５の揺動角度α（図２）の増大に応じて小さくなるが、揺動角度αを大きくすると、設備の剛性をより大きくしなければならないので、コスト等を考慮して総合的に揺動角度αを決定する必要がある。

なお、上記実施形態においては、単筒式ガス入り油圧緩衝器を対象にしたかしめ方法について述べたが、本発明の適用範囲されるシリンダ装置は任意であり、有底チューブの内部に内装部品が内装される各種チューブ組立体、例えば複筒式油圧緩衝器、ガススプリング、シリンダ装置等を対象にし得る。
また、上記実施の形態では、カール型２５を前記シリンダ１の軸Ｏ１を中心に自転せずに揺動させる例を示したが、カール２５は積極的に自転させないものの、自転可能としてもよい。

本発明に係るかしめ方法の実施対象であるシリンダのかしめ前の状態（右側）とかしめ後の状態（左側）とを示す断面図である。 本かしめ方法において行う揺動式カール加工の初期段階を示す断面図である。 本かしめ方法において行う揺動式カール加工の最終段階を示す断面図である。 揺動式カール加工におけるカール型の揺動回数と成形荷重またはロッドガイドの入力荷重との関係を示すグラフである。 本発明の適用対象の１つである単筒式ガス入り油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。

符号の説明

１ シリンダ（チューブ）
４ フリーピストン
５ ピストン
６ ピストンロッド
７ ロッドガイド（封口部材）
８ オイルシール（封口部材）
１１ ロッドストッパ装置
１６ ビーディング加工による内周突起
１７ カール加工によるかしめ片
２０ シリンダの開口端部の薄肉部
２１ 薄肉部と一般部との連接部に配置される斜面
２５ カール型
２６ 成形凹部

Claims (8)

1. 内装部品を納めた有底チューブの開口端部を内側にカール加工して、前記内装部品を構成する封口部材を前記チューブの開口端部内にかしめ固定されたシリンダ装置において、予め前記カール加工されるチューブの開口端部の外径を縮径させて、該開口端部を薄肉化したことを特徴とするシリンダ装置。
2. 内装部品を納めた有底チューブの開口端部を内側にカール加工して、前記内装部品を構成する封口部材を前記チューブの開口端部内にかしめ固定する管端部のかしめ方法において、予め前記カール加工されるチューブの開口端部の外径を縮径させて、該開口端部を薄肉化することを特徴とする管端部のかしめ方法。
3. 薄肉化したチューブの開口端部の肉厚を、チューブの一般部の肉厚の６０〜８０％に設定することを特徴とする請求項２に記載の管端部のかしめ方法。
4. 薄肉化したチューブの開口端部の外周面とチューブの一般部の外周面とを斜面にて連接することを特徴とする請求項２または３に記載の管端部のかしめ方法。
5. 内装部品を構成する封口部材を、チューブの一部を内側にビーディング加工してなる内周突起によりチューブ内底側への移動を拘束することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の管端部のかしめ方法。
6. カール加工として、チューブの軸に対して傾斜して配置された揺動可能なカール型を、前記軸中心に揺動させながら軸方向へ移動させて、該チューブの開口端部に押し付ける揺動方式を採用することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の管端部のかしめ方法。
7. 有底チューブが、単筒式ガス入り油圧緩衝器のシリンダであり、内装部品を構成する封口部材が、ロッドガイドおよびオイルシールであることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の管端部のかしめ方法。
8. ロッドガイドとして、焼結品を用いることを特徴とする請求項７に記載の管端部のかしめ方法。
   
   

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