JP2008051250A - シリンダ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの大幅な増大を招いたり接合強度の低下を招くことなく、振動に対するキャップ体の耐性を高めることを可能にするシリンダ装置を提供する。
【解決手段】シリンダ１から伸縮可能に延出されたロッド２を、シリンダ１から延出されたロッド本体１０と先端側をボルト形状部１１とした取付部材１２とを突合せて接合してなる油圧緩衝器において、取付部材１２の、ロッド本体１０との突合せ端側に、つば部１３を一体に形成し、このつば部１３に、保護カバー４を取付けるためのキャップ体１４の平坦部１６を重ね合せて、プロジャクション溶接により両者を接合する。キャップ体１４に加わる揺動回転方向のトルクは、キャップ体１４の広い平坦面で受け止められるので、キャップ体１４に生じる応力は広い範囲に分散し、結果として、ＲＶ車等でキャップ体１４に激しい振動が加えられる条件でも、キャップ体１２に疲労亀裂が生じ難くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧緩衝器、流体圧シリンダ、ガスばね等のシリンダ装置に係り、特に自動車のサスペンションに向けて好適なシリンダ装置とその製造方法とに関する。

例えば、自動車のサスペンションに装備される油圧緩衝器は、図６に示されるように、シリンダ１と、シリンダ１から伸縮可能に延出されたロッド２と、ロッド２の、前記シリンダ１からの延出部分に嵌着されたキャップ体３とを備えている。このような油圧緩衝器は、そのシリンダ１の底部がサスペンションアーム（図示略）に取付けられる一方で、そのロッド２の先端部がボルト形状部２ａを介して車体に取付けられ、この状態で、キャップ体３の外周部に、ロッド２を保護するための保護カバー４が取付けられるようになっている。

ところで、上記ロッド２は、従来一般には、図７に示されるように、シリンダ１から延出されたロッド本体５と先端側に前記ボルト形状部２ａを設けた棒状の取付部材６とを突合せて接合（通常、プロジェクション溶接）してなっていた。この場合、前記キャップ体３は、ロッド本体５の先端部に設けた段部５ａに嵌合して配置され、この状態でロッド本体５の先端と取付部材６の後端の頭部とがキャップ体３を介して突合わされて、３者が相互に溶接一体化される。なお、同様の接合構造は、特許文献１にも記載されている。

しかしながら、上記した接合構造によれば、キャップ体３の内周面で、該キャップ体に加わる揺動回転方向のトルクを受けるため、キャップ体３の内周部に応力が集中し、昨今のＲＶ車等で振動を多く発生する自動車等にあっては、キャップ体に早期に亀裂（疲労亀裂）が発生する虞があった。なお、この対策としては、キャップ体の板厚を厚くすることが有効であるが、上記したようにロッド本体と、取付部材とキャップ体との３者を同時溶接する態様では、キャップ体の板厚増加が溶接を不安定にし、所望の接合強度を安全に確保することが困難になる。

一方、特許文献２には、取付部材の、ロッド本体に対する接合端側にキャップ部を一体に形成し、ロッド本体と取付部材のみを突合せて接合して、キャップ体を含めた３者の同時溶接を省略したシリンダ装置が提案されている。しかし、この場合は、取付部材と径差が大きく異なる大径のキャップ部を取付部材に一体に形成する都合上、取付部材の製造は鋳造に頼らざるを得ず、製造コストの増大が避けられないようになる。
実公昭５６−１３８２４６号公報 特願２００５−１６３８２４号公報

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、接合強度の低下や製造コストの増大を招くことなく、振動に対するキャップ体の耐性を高めたシリンダ装置を提供し、併せて該シリンダ装置を効率よくかつ安全に得ることができる製造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、シリンダと、該シリンダから伸縮可能に延出されたロッドと、該ロッドの、前記シリンダからの延出部分に嵌着されたキャップ体とを備え、前記ロッドは、前記シリンダから延出されたロッド本体と先端側をボルト形状部とした棒状の取付部材とを突合せて接合してなっており、前記取付部材の、前記ロッド本体に対する突合せ端側にはつば部が形成され、前記キャップ体は、前記取付部材に嵌合された内周側の平坦部を前記つば部に重ね合せて接合されていることを特徴とする。

このように構成されたシリンダ装置においては、キャップ体の平坦部が取付部材のつば部に重ね合せて接合されているので、該キャップ体に加わる揺動回転方向のトルクを、キャップ体の広い平坦面で受けることになり、その分、キャップ体に生じる応力が分散し、キャップ体に亀裂が生じ難くなる。また、取付部材とキャップとの２部材を重ね合せて接合するだけであるので、接合強度の確保も確実となる。さらに、ロッドを構成する取付部材は、径差がそれほど大きくないつば部を有するだけの形状となっているので、切削加工あるいは鍛造加工による製造が可能であり、鋳造により製造する場合に比べて製造コストは低減する。

本シリンダ装置は、上記取付部材に対するつば部の連接部分に、環状溝が設けられているようにしてもよい。この場合は、つば部にキャップ体を重ね合せる際、該環状溝の存在によってキャップ体の内周縁に対して前記連接部分が干渉することがなくなり、キャップ体の平坦部と取付部材のつば部とを密接に重ね合せることができて、両者の重ね接合を確実に行うことができる。

上記課題を解決するため、本発明に係るシリンダ装置の製造方法は、取付部材のつば部にキャップ体を重ね合せて、両者を溶接した後、該取付部材とロッド本体とを突合せて溶接してロッドを完成させ、その後、該ロッドをシリンダに組付けることを特徴とする。

このように行う製造方法においては、予め取付部材にキャップ体を溶接するので、ロッド本体の周辺での溶接作業は従来と同じく１回だけとなり、ロッド本体にスパッタが付着する機会が増加することはない。また、取付部材とキャップ体、取付部材とロッド本体の２部材同士の溶接を行うので、溶接に特別の困難を伴うことはない。

本製造方法において、上記取付部材とキャップ体との溶接の方法は任意であるが、効率よくかつ確実に溶接できることから、プロジェクション溶接を用いるのが望ましい。

本発明に係るシリンダ装置によれば、キャップ体の平坦面が取付部材のつば部に重ね合せて接合されているので、キャップ体に生じる応力が分散し、激しい振動が加わる使用環境でもキャップ体に疲労亀裂が生じ難くなり、接合強度の確保も確実となって、装置に対する信頼性が著しく向上する。また、ロッドを構成する取付部材は、切削加工あるいは鍛造加工による製造が可能であるので、鋳造により製造する場合に比べて製造コストは低減し、総じて本発明の及ぼす効果は大なるものがある。

また、本発明に係るシリンダ装置の製造方法によれば、ロッド本体の周辺での溶接作業が増加することがないので、ロッド本体の汚染が抑えられ、シリンダ装置を安全に製造することができる。２部材同士の溶接を行うので、溶接に特別の困難を伴うことはなく、効率よくシリンダ装置を製造できる。

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。

図１は、本発明の１つの実施形態である油圧緩衝器を示したものである。本油圧緩衝器は、自動車のサスペンションに装備されるもので、その基本構成は、前出図６に示したものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付すこととする。本実施形態において、シリンダ１から伸縮可能に延出されたロッド２は、従来と同様にシリンダ１から延出されたロッド本体１０と先端側をボルト形状部１１とした取付部材１２とを突合せて接合してなっている。しかして、取付部材１２の、ロッド本体１０との突合せ端側には、図２にも示されるようにつば部１３が一体に形成されており、このつば部１３に、前記保護カバー４を取付けるためのキャップ体１４が重ね合せて接合されている。

本実施形態において、キャップ体１４は、プロジェクション溶接により前記つば部１３に重ね溶接されている。キャップ体１４の中心部には取付部材１２の挿入が可能な貫通孔１５が形成され、また、前記貫通孔１５を中心とするキャップ体１４の底部には、前記つば部１３に重合可能な平坦部１６が形成されている。キャップ体１４は、その貫通孔１５を通して取付部材１２に嵌合され、その平坦部１６をつば部１３に重ね合せることができるようになっている。

一方、上記キャップ体１４が重ね合されるつば部１３の一面（合せ面）には、図３〜５によく示されるように、プロジェクション溶接用の複数（ここでは、３つ）の突起１７が周方向に等配して形成されている。また、このつば部１３の合せ面は、取付部材１２の軸線に対して直交する面となっており、さらに、その内周部の連接部分には、環状溝１８が形成されている（図４、５）。この環状溝１８は、前記連接部分がキャップ体１４の内周縁に干渉するのを避ける役割をなすもので、この環状溝１８の存在によって、キャップ体１４を前記突起１７を介してつば部１３に確実に重ね合せることができるようになる。

上記つば部１３の大きさは、キャップ体１４との接合強度、取付部材１２の製造性等を考慮して適宜の大きさとする。一例として、つば部１３の外径は、取付部材１２の直径の１.５〜２.０倍程度に設定される。また、このつば部１３に設ける突起１７の高さは、通常のプロジェクション溶接で必要とする大きさとすれば十分で、１ｍｍ程度に設定される。さらに、つば部１３に設ける環状溝１８は、取付部材１２との連接部分が除去される範囲内でできるだけ浅く形成するのが望ましい。また、この環状溝１８は、図５に示すように湾曲形状として、応力が集中しない形状とするのが望ましい。

本実施形態において、上記取付部材１２のつば部１３は、ロッド本体１０との突合せ端側にわずかの突出部１９を残す部位に形成されている。取付部材１２は、その突出部１９をロッド本体１０に突合せて、該ロッド本体１０に対して突合せて接合（ここでは、プロジェクション溶接）されており、したがって、前記つば部１３が突合せ溶接の障害となることはない。

ここで、上記つば部１３を有する取付部材１２は、丸棒からの切削加工によってあるいは鍛造加工によって一体に製造可能であるが、量産を必要とする場合は、鍛造加工がコスト的に有利である。また、この取付部材１２の先端側のねじ形状部１１は、切削加工によって形成しても、転造加工によって形成してもよいが、量産を必要とする場合は、転動加工がコスト的に有利である。

本シリンダ装置を製造するには、先ず、上記したように製造した取付部材１２のつば部１３に、別途形成したキャップ体１４をプロジェクション溶接により重ね溶接する。この重ね溶接に際しては、図２に示すように、キャップ体１４を、取付部材１２のねじ形状部１１側から挿入してつば部１３に突起１７を介して重ね合せ、この状態でキャップ体１４とつば部１３とを電極で挟んで加圧および通電する。すると、両者の重ね合せ部には突起１７を中心に集中的に抵抗熱が発生し、この熱によってキャップ体１４と取付部材１２のつば部１３とが効率よくかつ強固に溶接される。次に、キャップ体１４を接合した取付部材１２の突出部１９とロッド本体１０とを突合せ、両者をプロジャクション溶接により突合せ溶接する。これによってロッド２が完成し、その後は、所定の組付手順に従って該ロッド２をシリンダ１に組付け、これにシリンダ装置は完成する。

このように完成したシリンダ装置は、前記したようにそのシリンダ１の底部がサスペンションアーム（図示略）に取付けられる一方で、そのロッド２の先端部がボルト形状部１１を介して車体に取付けられ、この状態で、キャップ体１４の外周部に、ロッド２を保護するための保護カバー４が取付けられる。しかして、本シリンダ装置は、キャップ体１４の平坦部１６が取付部材１２のつば部１３に重ね合せて接合されているので、該キャップ体１４に加わる揺動回転方向のトルクは、キャップ体１４の広い平坦面で受け止められるようになる。したがって、キャップ体１４に生じる応力は広い範囲に分散し、この結果、ＲＶ車等でキャップ体１４に激しい振動が加わる条件でも、キャップ体１２に亀裂（疲労亀裂）が生じ難くなる。また、取付部材１２とキャップ１４との２部材を重ね溶接するだけなので、キャップ体１４の板厚を厚くすることが可能になる。この場合、キャップ体１４の板厚を厚くする分、キャップ体１４の剛性が高まって、その全体的な変形が抑えられ、この結果、保護カバー４の下端がシリンダ１に接触して、シリンダ１の塗装面に傷を付ける虞もなくなる。

また、シリンダ装置の製造に際しては、上記したように取付部材１２のつば部１３にキャップ体１４を重ね溶接してから、取付部材１２とロッド本体１０とを突合せ溶接するので、ロッド本体１０の周辺での溶接作業は従来と同じく１回だけで済むことになる。このことは、ピストンロッド２にスパッタが付着する機会が増加しないことを意味し、本製造方法によれば、安全にシリンダ装置を製造できる。また、取付部材１２とキャップ体１４、取付部材１２とロッド本体１０の２部材同士の溶接を行うので、溶接に特別の困難を伴うことはなく、効率よくシリンダ装置を製造できる。

なお、上記実施形態においては、取付部材１２とキャップ体１４との重ね溶接にプロジェクション溶接を用いたが、その重ね溶接の方法は任意であり、プロジェクション溶接に代えて、例えば、スポット溶接、レーザ溶接等を用いることができる。また、ロッド本体１０と取付部材１２との突合せ溶接の方法も任意であり、各種抵抗溶接法をはじめ、各種融接法を用いることができる。

さらに、上記実施形態においては、サスペンションに装備される油圧緩衝器に適用した例を示したが、本発明は、ロッドの一部にキャップ体を必要とする各種シリンダ装置に適用できることはもちろんである。

本発明の１つの実施形態である油圧緩衝器の要部構造を一部断面として示す側面図である。 本油圧緩衝器を構成するロッドの分解図である。 本ロッドを構成する取付部材の形状を示す側面図である。 図３に示した取付部材の正面図である。 図３のＡ部を拡大して示す断面図である。 従来の油圧緩衝器の要部構造を一部断面として示す側面図である。 従来の油圧緩衝器を構成するロッドの分解図である。

符号の説明

１ シリンダ
２ ロッド
４ 保護カバー
１０ ロッド本体
１１ ボルト形状部
１２ 取付部材
１３ つば部
１４ キャップ体
１５ キャップ体の貫通孔
１６ キャップ体の平坦部
１７ プロジャクション溶接用突起
１８ 環状溝

Claims (4)

1. シリンダと、該シリンダから伸縮可能に延出されたロッドと、該ロッドの、前記シリンダからの延出部分に嵌着されたキャップ体とを備え、前記ロッドは、前記シリンダから延出されたロッド本体と先端側をボルト形状部とした棒状の取付部材とを突合せて接合してなっており、前記取付部材の、前記ロッド本体に対する突合せ端側にはつば部が形成され、前記キャップ体は、前記取付部材に嵌合された内周側の平坦部を前記つば部に重ね合せて接合されていることを特徴とするシリンダ装置。
2. 取付部材に対するつば部の連接部分に、環状溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 請求項１または２に記載のシリンダ装置を製造する方法であって、取付部材のつば部にキャップ体を重ね合せて、両者を溶接した後、該取付部材とロッド本体とを突合せて溶接してロッドを完成させ、その後、該ロッドをシリンダに組付けることを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
4. 取付部材とキャップ体との溶接として、プロジェクション溶接を用いることを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置の製造方法。
   
   

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