JP2006263778A - ブラケットの取付構造およびその取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルクリンチの接合技術を改良することにより、チューブ内面に突起を出さずにブラケットをチューブに取付けできるようにする。
【解決手段】単筒式油圧緩衝器のシリンダ２の外周面であって、フリーピストンの摺動範囲の上限付近に周方向に細長い矩形状の複数の凹部１９を形成し、この凹部１９を形成した部分にセンサやホースなどの外装部品を支持するためのサポート３を嵌合位置決めし、その後、前記凹部１９の背面側を受け治具３０の可動ダイ３２でバックアップしながら、複数対のポンチ２０を相互に接近する方向へ移動させて、該ポンチ２０の扁平形状の押込部２２をサポート３に押込み、サポート３をシリンダ２の凹部１９内に局部的に張出し変形させ、シリンダ２の内面に突起を生じさせないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、チューブの外周面にブラケットを接合固定するためのブラケットの取付構造および取付方法に係り、特にシリンダ装置、油圧緩衝器、ガススプリング等の流体機器のシリンダに対するブラケットの取付けに向けて有用なブラケットの取付構造および取付方法に関する。

例えば、車両のサスペンションに用いられる単筒式油圧緩衝器は、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を摺動可能に納めると共に、油室を二分するピストンを摺動可能に納めた構造となっている。このような単筒式油圧緩衝器において、そのシリンダの外周面には、センサやホースなどの外装部品を支持するためのサポート（ブラケット）が取付けられるようになっており、従来、前記サポートの取付けには溶接が一般に採用されていた。しかし、この場合は、溶接による熱影響でシリンダにひずみや変形が生じ易いという問題があり、このため、サポートの取付位置は、前記フリーピストンの摺動範囲外となるチューブ下端部に限定されていた（例えば、特許文献１参照）。

一方、最近、溶接の省略を目的に、油圧緩衝器のシリンダに対するスプリングシートやナックルブラケットの取付けに、メカニカルクリンチを利用することが試みられている（例えば、特許文献２参照）。このメカニカルクリンチは、外側のスプリングシートまたはナックルブラケットと内側のシリンダとをポンチにより局部的に半径内方向へ押込み、両者を張出しかしめするものである。しかるに、このメカニカルクリンチによれば、シリンダの内面に前記張出しかしめによる突起が形成されるため、上記単筒式油圧緩衝器のごとく内面がピストン類の摺動面として供されるシリンダを対象にこの技術を利用することはできず、その適用範囲は限られていた。

特開２０００−４６０９０号公報 特開２００４−２２３６１２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、メカニカルクリンチの接合技術を改良することにより、チューブ内面に突起を出さずにブラケットをチューブに取付けできるようにし、もって適用範囲の拡大に大きく寄与するブラケットの取付構造および取付方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るブラケットの取付構造は、外周面に凹部を形成したチューブにブラケットを嵌合し、前記ブラケットを前記凹部内に局部的に張出し変形させて、該ブラケットを前記チューブに接合固定したことを特徴とする。このようなブラケットの取付構造においては、チューブに形成した凹部内にブラケットを局部的に張出し変形させるので、チューブの内面に突起が形成されることはなくなる。

本ブラケットの取付構造において、上記チューブに形成する凹部は、周方向に細長い矩形状とするのが望ましい。このように凹部を周方向に細長い矩形状とすることで、接合部のせん断強度が高まり、ブラケットの乗越荷重に対して十分なる抵抗力を発揮するものとなる。換言すれば、チューブに形成する凹部を小さくすることができ、その分、チューブの内面側に対する張出し変形の影響が押えられる。

本ブラケットの取付構造において、上記チューブおよびブラケットは、特にその種類を問うものではないが、チューブが、流体機器のシリンダであり、ブラケットが、センサ等の外装部品のサポートである構成とすることができる。このように流体機器のシリンダに適用した場合は、ブラケットの取付位置をピストンの摺動範囲まで拡大することができるので、利用価値が高まる。この場合、前記流体機器は、シリンダ内にフリーピストンおよびピストンを摺動可能に納めた単筒式油圧緩衝器であってもよい。

上記課題を解決するため、本発明に係るブラケットの取付方法は、チューブの外周面に予め凹部を形成し、前記チューブに嵌合させたブラケットをポンチにより前記凹部内に張出し変形させて、該ブラケットを前記チューブに接合固定することを特徴とする。この場合、チューブの外周面に周方向に細長い矩形状の凹部を形成し、ポンチとして、前記凹部の形状に相似させた扁平形状の押込部を有するものを用いるようにすることができる。

本発明の方法においては、上記ポンチによりブラケットを局部的にチューブの凹部に張出し変形させる際、前記チューブに挿入したマンドレルに設けた可動ダイを半径外方向へ移動させて、前記凹部の背面側をバックアップするのが望ましく、このようにすることで、チューブの内面に対する張出し変形の影響がより確実に抑えられる。

本発明に係るブラケットの取付構造およびその取付方法によれば、チューブ内面に突起を出さずにブラケットをチューブに取付けできるので、適用範囲が拡大する。特に、流体機器に適用した場合は、シリンダに対するサポートの取付位置をピストンの摺動範囲まで拡大することができるので、利用価値が著しく高まる。

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１に示す車両サスペンション用の単筒式油圧緩衝器１を対象に、そのシリンダ（チューブ）２の外周面に、センサ、ホース等の外装部品を支持するためのサポート（ブラケット）３を接合固定しようとするものである。シリンダ２は有底筒状をなしており、その内部には、ガス室Ａと油室Ｂとを画成するフリーピストン４と、前記油室Ｂを二分するピストン５とが摺動可能に納められている。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の開口端部に装着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。この油圧緩衝器１において、前記ガス室Ａには窒素ガス等ガスが、前記油室Ｂ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９が設けられている。

上記油圧緩衝器１は、そのシリンダ２の底部に固設した取付アイ１０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）１１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１２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、ピストンロッド６の伸び、短縮に応じて油液が油室Ｂの上室と下室との間で流動し、この間、ピストン５に設けた減衰力発生機構９によって減衰力が発生すると共に、ピストンロッド６の進入、退出分の油液がガス室Ａの容積変化で補償される。なお、図１中、１３は、ピストンロッド６の伸び行程時の衝撃を緩和するロッドストッパ装置であり、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１４とこのリバウンドスプリング１４の他端に配置されたリバウンドクッション１５とを備えており、そのリバウンドクッション１５がロッドガイド７に衝合するようになっている。

本実施形態において、上記シリンダ２に対するサポート３の取付位置は、フリーピストン４の摺動範囲の上限付近に設定されている。サポート３は、シリンダ２に嵌合される筒状部１６と外装部品を装着するための取付部１７とを備えており、その筒状部１６の、周方向に等配した４箇所が、接合部１８によってシリンダ２に固定されている。各接合部１８は、図２に示されるように、シリンダ２の外周面に予め形成した凹部１９内にサポート３を局部的に張出し変形させた構造（取付構造）となっている。シリンダ２の外周面に形成された凹部１９は、図３に示されるように、周方向に長い矩形状をなしており、これにより各接合部１８の全体も周方向に細長い矩形状となっている。

シリンダ２に対する上記サポート３の取付けは、図２に示されるように、シリンダ２の周りに相対向して配置された二対のポンチ２０（図には、一対のポンチのみを示す）とシリンダ２内に挿入された受け治具３０とを備えた加工装置により行われる。各一対のポンチ２０は、図示を略す駆動手段に支持され、相互に接近離間するようになっている。ポンチ２０のそれぞれは、図４にも示されるように、軸状の本体部２１を中央にして、その一端側に前記シリンダ２に形成された矩形状の凹部１９と相似な扁平形状をなす押込部２２を配すると共に、該本体部２１の他端側に前記駆動手段に把持される被把持部２３を配した構造となっている。また、各ポンチ２０の押込部２２は、その左右側面がテーパ面（丸みでもよい）２４によって面取りされており、また、その上下面には抜け勾配が付けられている。、

ここで、シリンダ２に形成される凹部１９は、図３に示されるように、その幅ａがサポート３の筒状部１６の肉厚の２.５〜３.０倍程度に、その長さｂが前記幅ａの４倍程度に、その深さｃがシリンダ２の肉厚の１０〜２０％程度にそれぞれ設定されている。一例として、サポート３の肉厚が１.６ｍｍで、かつシリンダ３の肉厚が２ｍｍである場合、前記ａ、ｂ、ｃはそれぞれ、ａ＝４〜５ｍｍ、ｂ＝１６〜２０ｍｍ、ｃ＝０.２〜０.４ｍｍとなる。

一方、各ポンチ２０は、図４に示されるように、その押込部２２の先端厚さｄが前記凹部１９の幅ａの２５％程度に、その先端幅ｅが前記凹部１９の長さｂの２５％程度に、そのテーパ面２３の角度θが４５度程度に、その抜け勾配が２０度程度にそれぞれ設定される。一例として、凹部１９の幅ａが４ｍｍで、かつその長さｂが１６ｍｍである場合、前記ｄ、ｅはそれぞれ、ｄ＝１ｍｍ、ｅ＝４ｍｍとなる。

上記ポンチ２０と協働する受け治具３０は、図５および図６にも示されるように、シリンダ２に挿入可能な中空マンドレル３１と、この中空マンドレル３１の端面に接触して配置された４分割の可動ダイ３２と、前記中空マンドレル３１を挿通して延ばされ、前記分割構造の可動ダイ３２を半径方向へ進退出させる作動ロッド３３とから概略構成されている。可動ダイ３２の分割要素は、中空マンドレル３１の先端部に形成された穴３４の内底部にねじ込まれた筒状ホルダ３５から延ばした４つの支持片３６下に一体に設けられている。また、可動ダイ３２の分割要素の背面にはテーパ面３６が形成され、一方、前記作動ロッド３３の先端側には、前記テーパ面３６に楔合する円錐面を外周に有する錐体３７が一体に設けられている。作動ロッド３３は、常時はその錐体３７の大部分が可動ダイ３２から抜け出る状態に位置決めされ、この状態で、可動ダイ３２の分割要素は、それぞれのの端面をマンドレル３１の外周面に一致させる後退端に位置決めされる。しかして、前記した状態から作動ロッド３３が上動すると、錐体３７が可動ダイ３２の分割要素の背面のテーパ面３６に沿って摺動し、これによって可動ダイ３２が半径外方向へ進出し、図１に示されるようにそれぞれの端面がシリンダ２の内面に当接する。

本実施形態において、上記作動ロッド３３の先端部には、シリンダ２内にわずかのクリアランス（一例として、０.１〜０.２ｍｍ程度）で挿入可能なガイド部３８が設けらている。このガイド部３８は、受け治具３０をシリンダ２内に挿入させる際、マンドレル３１や可動ダイ３２がシリンダ２の内面に接触して傷を付けるのを防止する役割をなすもので、その外周面は鏡面に仕上げられている。ここで、前記したようにガイド部３８とシリンダ２との間にわずかのクリアランスを設定する場合は、挿入時にガイド部３８とシリンダ２との間がエアカーテン状態となり、ガイド部３８自体もシリンダ２に対して非接触状態となる。なお、このガイド部を通して放射状にエアを噴出させるようにしてもよく、この場合は、ガイド部をより小径にすることができる。

以下、上記ポンチ２０および受け治具３０を用いて行うブラケットの取付方法を説明する。

シリンダ２に対するサポート３の取付けに際しては、先ず、シリンダ２の所定位置（ブラケット取付位置）にサポート３を嵌合させた状態として、両者を加工装置内の所定位置にセットする。次に、シリンダ２内に受け治具３０を、その作動ロッド３３の先端のガイド部３８を案内に挿入し、可動ダイ３２をブラケット取付位置に位置決めする。この時、作動ロッド３３を中空マンドレル３１に対して下動させ、該作動ロッド３３の先端側の錐体３８の大部分が可動ダイ３２から抜け出る状態として、可動ダイ３２の分割要素を後退端に位置決めすることはもちろんである。次に、作動ロッド３３を中空マンドレル３１に対して上動させる。すると、前記錐体３７によって可動ダイ３２が半径外方向へ押出され、図２の右半分に示されるように、可動ダイ３２の分割要素が、前記凹部１９に対応するシリンダ内面に当接する。

その後、図示を略す駆動手段により二対のポンチ２０を相互に接近する方向へ移動させる。すると、同じ図２の左半分に示されるすように、サポート３が、ポンチ２０の扁平な押込部２２によってシリンダ２の外周面の凹部１９内に局部的に押込まれ（張出し変形し）、これによりサポート３の４箇所が同時にシリンダ２に接合固定される（接合部１８）。この時、前記したように凹部１９の底部側には十分なる肉厚が確保されているので、前記ポンチ２０の押込みに際し、シリンダ２の内面側に張出し変形の影響による変形や歪がほとんど現われない。本実施形態においては特に、凹部１９の背面側が可動ダイ３２によってバックアップされているので、シリンダ２の内面への張出し変形の影響は皆無となる。また、ポンチ２０の押込部２２の両側がテーパ面２４となっているので、サポート３に対する押込部２２の押込み部分に応力が集中することはなく、サポート３にせん断亀裂が発生することもない。さらに、本実施形態においては、軸径方向に対向する４箇所を同時に張出し加工するので、接合部１８に対して成形圧が効率よく作用し、これによって成形荷重の低減を図ることができる。

上記シリンダ２に対するサポート３の接合固定完了後は、作動ロッド３３をマンドレル３１に対して下動させる。すると、作動ロッド３３の先端側の錐体３７が可動ダイ３２から抜け出る方向へ移動し、可動ダイ３２の分割要素が、支持片３６のばね力によって後退する。この時、ポンチ２０の押込部２２には、両側テーパ面２４を始め、抜け勾配が付いているので、該押込部２２は接合部１８から円滑に抜ける。

図７は、上記のようにして形成された接合部１８の実際の接合状態を示したもので、サポート３は、その下側のシリンダ２の凹部１９内に十分にフィルアップしており、密着した凹凸嵌合状態が得られている。このように形成された接合部１８は、周方向に細長い矩形状の凹部１９と扁平形状のポンチ２０（押込部２２）との協働により周方向に細長い形状となるが（図１参照）、接合部１８のせん断強度は、主としてその周方向長さに依存するので、ブラケットの乗越荷重に対して十分なる抵抗力を発揮するものとなる。また、前記したようにサポート３が凹部１９内にフィルアップしていることから回転トルクに対する抵抗力も十分となる。因みに、単筒式油圧緩衝器１におけるサポート（ブラケット）３に要求される乗越荷重は５ｋＮ程度、回転トルクは２０Ｎｍ程度であり、この場合は、前記したように凹部１９の長さｂ（図３）を１６〜２０ｍｍ程度に、凹部１９の深さｃ（図３）を０.２〜０.４ｍｍ程度にすれば十分である。

しかして、上記のようにサポート３を接合固定したシリンダ２は、その内面に突起はもちろん、張出し変形の影響による変形やひずみが皆無となっているので、フリーピストン４の摺動は円滑となり、油圧緩衝器１としての機能が十分に発揮される。また最近、この種の油圧緩衝器１の組立工程においては、同一工程内でシリンダ２の開口端側からガス封入と油液封入とを連続して行うことが多いが、本ブラケットの取付構造によれば、シリンダ２の内面にフリーピストン４の移動の障害となる突起がないため、前記ガス封入と油液封入とを連続して行うことができ、組立性が阻害されることもない。

ここで、上記実施形態においては、相対向して配置した二対のポンチ２０によりサポート３の４箇所を同時にシリンダ２に接合固定するようにしたが、一対のポンチ２０により２箇所を同時に接合固定した後、シリンダ２と一対のポンチ２０とを９０度相対回転させて、他の２箇所を接合固定するようにしてもよい。なお、この接合箇所の数、すなわち接合部１８の数は任意であり、１箇所または３箇所であっても、あるいは５箇所以上であってもよい。また、シリンダ２側の凹部１９は、全周にわたって設けてもよい。

また、上記実施形態においては、ポンチ２０の押込み中、シリンダ２の内面を受け治具３０の受けダイ３２によりバックアップするようにしたが、シリンダとして、より厚肉のものを対象とする場合は、このようなバックアップを省略することができる。

本ブラケットの取付構造の適用対象の一つである単筒式油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。 単筒式油圧緩衝器のシリンダに対するブラケット（サポート）の取付方法の実施状況と取付構造とを示す断面図である。 シリンダの外周面に形成する凹部の形状を示す正面図である。 本ブラケットの取付方法で用いるポンチの構造を示したもので、（１）は平面図、（２）は側面図である。 本ブラケットの取付方法で用いる受け治具の構造を示す断面図である。 図５のＸ−Ｘ矢視線に沿う断面図である。 本取付方法により形成された接合部の実際の接合状態を示すマクロ写真である。

符号の説明

１ 単筒式油圧緩衝器
２ シリンダ（チューブ）
３ サポート（ブラケット）
４ フリーピストン
５ ピストン
１８ 接合部
１９ 凹部
２０ ポンチ
２２ ポンチの扁平な押込部
３０ 受け治具
３１ 中空マンドレル
３２ 受けダイ

Claims (7)

1. 外周面に凹部を形成したチューブにブラケットを嵌合し、前記ブラケットを前記凹部内に局部的に張出し変形させて、該ブラケットを前記チューブに接合固定したことを特徴とするブラケットの取付構造。
2. チューブに形成した凹部が、周方向に細長い矩形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のブラケットの取付構造。
3. チューブが、流体機器のシリンダであり、ブラケットが、センサ等の外装部品を支持するためのサポートであることを特徴とする請求項１または２に記載のブラケットの取付構造。
4. 流体機器が、シリンダ内にフリーピストンおよびピストンを摺動可能に納めた単筒式油圧緩衝器であることを特徴とする請求項３に記載のブラケットの取付構造。
5. チューブの外周面に予め凹部を形成し、前記チューブに嵌合させたブラケットをポンチにより前記凹部内に局部的に張出し変形させて、該ブラケットを前記チューブに接合固定することを特徴とするブラケットの取付方法。
6. チューブの外周面に周方向に細長い矩形状の凹部を形成し、ポンチとして、前記凹部の形状に相似させた扁平形状の押込部を有するものを用いることを特徴とする請求項５に記載のブラケットの取付方法。
7. ポンチによりブラケットを局部的にチューブの凹部に張出し変形させる際、前記チューブに挿入したマンドレルに設けた可動ダイを半径外方向へ移動させて、前記凹部の背面側をバックアップすることを特徴とする請求項５または６に記載のブラケットの取付方法。
   
   

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