JP2006095593A - 筒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 修正加工を廃止して製造コストが削減される筒体の製造方法を提供する。
【解決手段】 攪拌工具５の押圧力がマンドレル３によって受圧される。したがって、攪拌工具５の押圧力によってチューブ１が変形されることがなくなるため、チューブ１とスプリングシート２との接合に摩擦攪拌接合を適用することが可能になり、チューブ１とスプリングシート２とのアーク溶接による接合が廃止されて、アーク溶接時に生じるスパッタがチューブ１の内周面１ａに付着することや、熱変形によるチューブ１の精度の悪化が解消される。これにより、熱変形等による修正加工が廃止されるため、工数が削減されて製造コストが削減される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、筒体の製造方法に関して、特に、モノチューブ式油圧緩衝器のチューブにスプリングシート等の環状部品を接合させる方法に関する。

一般に、モノチューブ式油圧緩衝器（筒体）では、チューブにスプリングシートや取付ブラケット等の環状に形成された部品（以下、環状部品と称する。）がＭＩＧ溶接等のアーク溶接によって接合される（例えば、特許文献１参照）。ところで、モノチューブ式油圧緩衝器では、チューブの内周面（ピストンが案内される面）に高い精度が要求される。しかしながら、上述したように、チューブに環状部品をアーク溶接によって接合させた場合、溶接時に飛散したスパッタがチューブの内周面に付着することがある。また、溶接時の熱変形によってチューブの精度（特に、真円度）が著しく低下する虞がある。このようなモノチューブ式油圧緩衝器では、チューブに環状部品をアーク溶接によって接合させた後、当該チューブの内周面に修正加工を施す必要がある。このため、従来のモノチューブ式油圧緩衝器では、製造工程並びに工数が増えて製造コストが増大される。

そこで、スパッタの発生が皆無で、且つ熱変形が極めて小さい摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）によって、チューブに環状部品を接合することが考えられるが、摩擦攪拌接合時にはチューブに約５ｋＮの加圧力が作用される。このため、特に、チューブがアルミニウム合金製である場合には、摩擦攪拌接合時の加圧力によって変形してしまうので、摩擦攪拌接合はチューブのピストンのストローク範囲外の部位に限られていた。
特開平７−３０５７０７号公報（段落番号００３７〜００３９、図１、図２）

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、修正加工を廃止して製造コストが削減される筒体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、筒体に被接合部材を摩擦攪拌接合させる筒体の製造方法であって、筒体と被接合部材との接合部に作用される攪拌工具の押圧力を、接合部を介してマンドレルによって受圧させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の筒体の製造方法において、マンドレルは、攪拌工具の押圧力を受圧する受圧部が筒体の周方向へ複数片の受圧片に分割して形成されて、受圧部の各受圧片を筒体の半径方向へ移動させて受圧部を拡径させることにより、各受圧片の各受圧面を接合部に当接させることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の筒体の製造方法において、マンドレルは、略円筒状に形成された受圧部を筒体の半径方向へ拡径させて受圧部の外円筒面を接合部に当接させることを特徴とする。

したがって、請求項１に記載の発明では、攪拌工具の押圧力がマンドレルによって受圧される。
請求項２に記載の発明では、受圧部の各受圧片が筒体の半径方向へ移動されて当該受圧部が拡径されることにより、各受圧片の各受圧面が接合部に当接される。
請求項３に記載の発明では、受圧部が拡径されて当該受圧部の外円筒面が接合部に当接される。

修正加工を廃止して製造コストが削減される筒体の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。なお、本筒体の製造方法では、アルミニウム合金製のモノチューブ式ショックアブソーバのチューブ１（筒体）に、アルミニウム合金製のスプリングシート２（被接合部材）を摩擦攪拌接合させる場合を説明する。図１に示されるように、本筒体の製造方法は、チューブ１の中空部に挿入されたマンドレル３の受圧部４が当該チューブ１の内周面１ａに当接される。これにより、本筒体の製造方法では、摩擦攪拌接合時における攪拌工具５の押圧力が、上記マンドレル３の受圧部４によって受圧される構造になっている。上記マンドレル３は、略円筒状に形成されたシリンダ６を備えて、該シリンダ６がチューブ１の内周面１ａに当該チューブ１の軸線方向（図１における紙面視左右方向）へ移動可能に嵌合される。また、上記シリンダ６には、プッシュロッド７が収容される。

そして、図１に示されるように、プッシュロッド７には、略円柱状に形成されて上記シリンダ６に形成された案内面６ａによって当該シリンダ６の軸線方向（図１における紙面視左右方向）へ案内される被案内軸８と、該被案内軸８の一端（図１における紙面視右側の端）に設けられるテーパ軸９と、が形成される。また、上記マンドレル３の受圧部４は、外円筒面と内円錐面とが同一軸線上に形成される略円環状に形成されて、軸断面によって軸線回りに等分割された複数片（本実施の形態では、４片）の受圧片１０によって構成される。各受圧片１０は、上記シリンダ６に形成された開口部１１に挿通可能に係合されると共に、各内周面１０ａ（受圧部４の内円錐面の一部）が上記プッシュロッド７のテーパ軸９の外円錐面９ａに摺接される。そして、上記マンドレル３は、シリンダ６に対するプッシュロッド７の軸線方向（図１における紙面視左右方向）への変位が、各受圧片１０の、受圧部４の半径方向への変位に変換される。

これにより、上記マンドレル３は、シリンダ６に対してプッシュロッド７が図１における紙面視右側へ移動されて各受圧片１０が受圧部４の半径方向へ移動されることにより、受圧部４が拡径されて各受圧片１０の外周面１０ｂ（受圧部の外円筒面の一部）がチューブ１の内周面１ａに当接される構造になっている。なお、上記マンドレル３には、受圧部４の各受圧片１０がプッシュロッド７に対して当該プッシュロッド７の軸線回りに回り止めされる回り止め機構が設けられる。また、図１に示される符号１２は、プッシュロッド７をシリンダ６に対して押戻し方向（図１における紙面視左方向）へ付勢させる圧縮コイルばね１２である。

次に、本筒体の製造方法を説明する。まず、マンドレル３のシリンダ６がチューブ１（筒体）の中空部に挿入されて、受圧部４の各受圧片１０が、当該チューブ１と上記スプリングシート２（被接合部材）との合わせ部の接合位置に位置決めされる。なお、この状態では、受圧部４の半径寸法は、シリンダ６の半径寸法以下に設定される。次に、マンドレル３のプッシュロッド７が、上記圧縮コイルばね１２を圧縮しつつシリンダ６に対して押込み方向（図１における紙面視右方向）へ所定距離だけ移動されることで、各受圧片１０がチューブ１の半径方向へ移動されて受圧部４が拡径される。これにより、マンドレル３の受圧部４の各受圧片１０の外周面１０ｂがチューブ１の内周面１ａに当接されて、この状態でシリンダ６に対するプッシュロッド７の移動がロックされる。そして、図１に示されるように、所定回転数で回転させた攪拌工具５をスプリングシート２の外側からチューブ１の軸線に対して直交される方向へ移動させて、マンドレル３の受圧部４の一受圧片１０によって攪拌工具５の押圧力を受圧させつつ、攪拌工具５のプローブをチューブ１とスプリングシート２との合わせ部の接合開始位置に進入させる。

これにより、上記攪拌工具５のプローブによって、チューブ１とスプリングシート２との合わせ部（接合部）に摩擦熱が生じて当該合わせ部が攪拌される。この状態で、マンドレル３、並びにチューブ１及びスプリングシート２をマンドレル３の軸線（チューブ１の軸線）回りに所定方向へ所定回転速度（接合速度）で所定角度位相だけ回転させることにより、図２に示されるように、チューブ１とスプリングシート２との合わせ部にスプリングシート２の周方向へ延びる摩擦接合部（接合部）が形成される。そして、この動作を繰り返して、チューブ１とスプリングシート２との合わせ部の各接合位置に各摩擦接合部（４箇所の摩擦接合部）が形成される。なお、各接合位置における攪拌工具５の押圧力は、マンドレル３の受圧部４の対応する各受圧片１０によって受圧される。

この実施の形態では以下の効果を奏する。
本筒体の製造方法では、攪拌工具５の押圧力がマンドレル３によって受圧されるように構成したことで、当該攪拌工具５の押圧力によってチューブ１（筒体）が変形されることがなくなるため、チューブ１とスプリングシート２（被接合部材）との接合に摩擦攪拌接合を適用することが可能になる。これにより、チューブ１とスプリングシート２とのアーク溶接による接合が廃止されて、アーク溶接時に生じるスパッタがチューブ１の内周面１ａに付着することや、熱変形によるチューブ１の精度（真円度等）の悪化が解消される。
また、熱変形等による修正加工が廃止されて、さらに摩擦攪拌接合はアーク溶接と比較して溶接速度が高速であるため、工数が削減されて生産性が高められる。
また、接合による精度低下が発生しないため、スプリングシート２のシリンダ６に対する取付位置の制限が緩和されて、設計の自由度が拡大される。

なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、受圧部４が４片の受圧片１０に分割されるが、例えば、受圧部４を必要に応じて３片や５片に分割して構成してもよい。
本実施の形態では、チューブ１とスプリングシート２との合わせ部が摩擦攪拌接合されるが、図３に示されるように、チューブ１とスプリングシート２の端部とを摩擦攪拌接合させてもよい。

本実施の形態では、マンドレル３のプッシュロッド７が押込まれることにより各受圧片１０がチューブ１の半径方向へ移動されて受圧部４が拡径されるように構成されたが、図４に示されるように、略円柱状に形成されたマンドレル３の受圧ヘッド１３をチューブ１の中空部に挿入して当該受圧ヘッド１３をチューブ１とスプリングシート２との合わせ部に位置決めさせて、この状態で受圧ヘッド１３に形成された油圧室１４に所定の圧力を作用させる。これにより、マンドレル３の受圧ヘッド１３を拡径させて当該受圧ヘッド１３の外周面１３ａをチューブ１の内周面１ａに当接させることにより、摩擦攪拌接合時における攪拌工具５の押圧力を当該受圧ヘッド１３によって受圧させるように構成してもよい。この場合、受圧ヘッド１３が一体で形成されるため、当該受圧ヘッド１３をチューブ１の内周面１ａに全周（一周）に渡って当接させて攪拌工具５の押圧力を受圧することができ、図５に示されるように、チューブ１とスプリングシート２との合わせ部を全周（一周）に渡って摩擦攪拌接合させることが可能になる。

本筒体の製造方法の説明図であって、特に、摩擦攪拌接合時における状態を、マンドレルを一部断面で示した図である。 本筒体の製造方法の説明図であって、特に、チューブとスプリングシートとの合わせ部に形成された接合部を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、特に、チューブとスプリングシートの端部とが摩擦攪拌接合される状態を示す図である。 他の実施の形態の説明図で、特に、摩擦攪拌接合時における状態を、マンドレルを一部断面で示した図である。 図４に示される方法で摩擦攪拌接合されたチューブとスプリングシートとの合わせ部に形成された接合部を示す図である。

符号の説明

１ チューブ（筒体）、２ スプリングシート（被接合部材）、３ マンドレル、４ 受圧部、５ 攪拌工具、１０ 受圧片

Claims (3)

1. 筒体に被接合部材を摩擦攪拌接合させる筒体の製造方法であって、前記筒体と前記被接合部材との接合部に作用される攪拌工具の押圧力を、前記接合部を介してマンドレルによって受圧させることを特徴とする筒体の製造方法。
2. 前記マンドレルは、前記攪拌工具の押圧力を受圧する受圧部が前記筒体の周方向へ複数片の受圧片に分割して形成されて、前記受圧部の各受圧片を前記筒体の半径方向へ移動させて前記受圧部を拡径させることにより、各受圧片の各受圧面を前記接合部に当接させることを特徴とする請求項１に記載の筒体の製造方法。
3. 前記マンドレルは、略円筒状に形成された受圧部を前記筒体の半径方向へ拡径させて前記受圧部の外円筒面を前記接合部に当接させることを特徴とする請求項１に記載の筒体の製造方法。
   
   

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