JP2010151297A - 油圧シリンダおよび油圧シリンダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースシェルの端部の加工が容易な油圧シリンダおよび油圧シリンダの製造方法を提供する。
【解決手段】テーパ部２１ａと平行部２１ｂとを有するマンドレル２１を使用して素管の端部を絞り加工し、加工の前半でテーパ部２１ａにより成形された絞り加工部１７と加工の後半で平行部２１ｂにより成形されたシール部１８とからなる小径部１５を有するベースシェル３を形成したので、加工時の荷重を、加工の前半において従来技術と比較して小さい値から逓増させることができる。これにより、従来技術のマンドレル２１を使用した場合と比較して加工に必要なエネルギーを減少させることができ、ひいては、ベースシェル３の端部（小径部１５）の加工を容易にすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧シリンダおよび油圧シリンダの製造方法に関する。

油圧シリンダの筒状に形成されたベースシェルの端部をスエージ加工する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。ベースシェルの端部をスエージ加工する場合、加工の開始から終了まで比較的大きい荷重（加工力）を要することから、能力が大きい加工装置が必要となる。
特開２００３−２２５７２５号公報

そこで本発明は、ベースシェルの端部の加工が容易な油圧シリンダおよび油圧シリンダの製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る油圧シリンダは、シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌合されて前記シリンダ内を第１室と第２室とに画成するピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、前記シリンダの外周に設けられた筒形状のベースシェルと、該ベースシェルと前記シリンダとの間に形成された環状空間を第１環状室と第２環状室とに区画する環状のシール部材とからなり、前記ベースシェルは、大径部と小径部とを有し、前記小径部には、他の部分よりも高い減面率を有するとともに前記シール部材に当接するシール部を設けたことを特徴とする。
また、本発明に係る油圧シリンダの製造方法は、平行部と該平行部に連続するとともに前記平行部よりも小径の小径端部とを有するマンドレルを素管に挿入し、該素管を前記小径端部から前記平行部へ向けて絞ることにより、シール部を有するベースシェルを形成する工程と、シリンダの外周面に環状のシール部材を嵌合する工程と、前記シール部材を前記ベースシェルのシール部に当接させて前記シリンダの外周に前記ベースシェルを固定する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ベースシェルの端部の加工が容易な油圧シリンダおよび油圧シリンダの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１−図３に基づいて説明する。本実施形態の油圧シリンダ１は、例えば、剛性制御が可能なスタビライザに用いられるものである。剛性制御スタビライザにはいくつかの既知の形式があるが、一例としては、トーションバーとサスペンションアームとの間に油圧シリンダを介装したものがある。この剛性制御スタビライザでは、油圧シリンダの伸縮を許容又は制限することにより、サスペンションアームへのトーションバーのばね力の伝達が調整される。この調整を適宜行なうことで、車両走行状態に応じたロール剛性の制御が可能となる。以下、油圧シリンダ１およびその製造方法を説明する。
図１に示されるように、油圧シリンダ１は、円筒状のシリンダ２の外周にベースシェル３を設けた二重筒構造をなし、シリンダ２とベースシェル３との間に環状空間４が形成される。シリンダ２は、小外径部２ａと大外径部２ｂとからなり、一側（図１における上側）の小外径部２ａの端部が、ベースシェル３の一端部（図１における上側の端部）に接合されたエンドキャップ５に嵌合され、他側（図１における下側の端部）の大外径部２ｂの端部が、ベースシェル３の他端部（図１における下側の端部）に設けられたシールケース６により支持される。なお、シリンダ２の小外径部２ａと外径部２ｂとは、外径が異なるだけで、内径が同一径（寸法）に形成される。また、ベースシェル３とエンドキャップ５とは、コンデンサ溶接により溶接される。

シリンダ２は、内部にピストン７が摺動可能に嵌合され、該ピストン７によって内部を第１室１３と第２室１４とに画成する。ピストン７は、ピストンロッド８の一端部（図１における上側の端部）にナット９により固定される。ピストンロッド８は、シールケース６に嵌合されたロッドガイド１０により軸方向（図１における上下方向）へ案内される。なお、エンドキャップ５およびピストンロッド８の他端部（図１における下側の端部）には、それぞれ取付アイ１１および１２が取り付けられる。ベースシェル３は、外径がD1の小径部１５と、外径がD2の大径部１６と、を有する。小径部１５は、減面が大きくならないように絞り加工された絞り加工部１７と、絞り加工部１７よりも高い減面率でスエージ加工されたシール部１８と、からなる。

本実施形態の油圧シリンダ１は、ベースシェル３の小径部１５のシール部１８に、シリンダ２の大外径部２ｂの小外径部２ａ側（図１における上側）の端部が嵌合される。また、シリンダ２の大外径部２ｂの小外径部２ａ側（図１における上側）の端部に設けられた環状溝１９にはＯリング２０（シール部材）が嵌合され、該Ｏリング２０をベースシェル３の小径部１５のシール部１８に密着させることにより、シリンダ２とベースシェル３との間の環状空間４が第１環状室４ａと第２環状室４ｂとに区画される。

次に、油圧シリンダ１の製造法を説明する。
まず、素管をスエージ加工装置にセットする。次に、軸形状のマンドレル２１を素管に挿入して素管に対して位置決めする。なお、マンドレル２１は、平行部２１ｂと、該平行部２１ｂに連続して0.1〜0.5deg（本実施形態では、0.2deg）のテーパ角度θをなすテーパ部２１ａと、を有する。この状態で、図２に示されるように、ダイ２２を素管に対して軸方向（図２における下方向）へ移動させることにより、素管が一端部から他端部へ向けて図２における下方向へ絞られて、一端部に小径部１５が形成されたベースシェル３を得ることができる。

本実施形態では、加工の前半は、マンドレル２１のテーパ部２１ａとダイ２２とによる絞り加工であり、当該加工の前半においては、素管が板厚方向へ圧縮されにくいため、小径部１５のうち、テーパ部２１ａにより加工された範囲（図２における加工範囲Ａ）は、減面率が０又は小さく、板厚がT1の絞り加工部１７となる。他方、加工の後半は、マンドレル２１の平行部２１ｂとダイ２２とによるスエージ加工であり、当該加工の後半においては、素管が板厚方向へ圧縮されて減面されるため、小径部１５のうち、平行部２１ｂにより加工された範囲（図２における加工範囲Ｂ）は、絞り加工部１７よりも高い減面率で、板厚がT2（T1＞T2）のシール部１８となる。これにより、軸方向に絞り加工部１７とシール部１８とが形成された小径部１５を有するベースシェル３を得ることができる。

図３に示されるのは、上述したマンドレル２１を使用して、外径が46mmで板厚が2mmの素管を絞り加工した時の荷重ストロークを、有限要素法によりシミュレーションした場合の結果である。テーパ部２１ａを持たない従来のマンドレル２１（図２における中心線CLの左側の部分）、言い換えると、平行部２１ｂのみのマンドレル２１を使用して素管を絞り加工（スエージ加工）する場合、図３の（ａ）に示されるように、加工の前半に最大荷重に近い荷重（加工力）を必要とし、当該荷重が全般的に（加工の前半から後半にかけて）維持される。

これに対し、テーパ部２１ａと平行部２１ｂとを有するマンドレル２１（図２における中心線CLの右側の部分）を使用して素管を絞り加工する場合、図３の（ｂ）に示されるように、加工の前半、すなわち、マンドレル２１のテーパ部２１ａにより加工される範囲（図２における加工範囲Ａ）では、荷重は、比較的小さい加工力（従来比で３０％の減少）から逓増し、加工の後半、すなわち、マンドレル２１の平行部２１ｂにより加工される範囲（図２における加工範囲Ｂ）のみで、図３の（ａ）に示される従来のマンドレル２１を使用した場合と同等の荷重（加工力）となる。したがって、本実施形態に係るテーパ部２１ａを有するマンドレル２１を使用した場合、従来技術と比較して加工に必要なエネルギーが減少し、ひいては、ベースシェル３の端部（小径部１５）の加工が容易となる。
なお、マンドレル２１には、テーパ部２１ａに代えて平行部２１ｂよりも小径の小径端部を設けても良い。この場合も、本実施形態と同様、従来技術と比較して加工に必要なエネルギーが減少する。

加工後、ベースシェル３をスエージ加工装置から取り外し、当該ベースシェル３の小径部１５の端部にエンドキャップ５を接合する。このベースシェル３の加工とは別の工程で、シリンダ２の環状溝１９にＯリング２０（シール部材）を嵌合しておき、Ｏリング２０をベースシェル３の小径部１５のシール部１８の内周面に当接させるようにして、シリンダ２の外周にベースシェル３を取り付ける。シリンダ２とベースシェル３との間に形成される環状空間４は、Ｏリング２０により第１環状室４ａと第２環状室４ｂとに区画される。このように、ベースシェル３の小径部１５の大径部１６側の端部と、シリンダ２の大外径部２ｂの小外径部２ａ側の端部とが嵌合されるので、第１環状室４ａと第２環状室４ｂの軸方向長さを十分に大きくすることができる。

本実施形態によれば、テーパ部２１ａと平行部２１ｂとを有するマンドレル２１を使用して素管の端部を絞り加工し、加工の前半でテーパ部２１ａにより成形された絞り加工部１７と加工の後半で平行部２１ｂにより成形されたシール部１８とからなる小径部１５を有するベースシェル３を形成したので、加工時の荷重を、加工の前半において従来技術と比較して小さい値から逓増させることができる。これにより、従来技術のマンドレル２１を使用した場合と比較して、加工に必要なエネルギーを減少させることができ、ひいては、ベースシェル３の端部（小径部１５）の加工を容易にすることができる。
したがって、設備（スエージ加工装置）の小型化および型（マンドレル２１およびダイ２２）の延命に貢献することができる。また、従来技術と比較して、ベースシェル３におけるエンドキャップ５との接合部の板厚が増えることから、当該接合部の強度を確保することができる。さらに、従来技術に対して接合部の強度が同等で済む場合、接合部の板厚を減少させることができることから、ベースシェル３を軽量化することができる。

本実施形態の油圧シリンダの軸断面図である。 素管の加工時の状態を示す説明図であり、特に、中心線CLの左側は従来のマンドレルを使用した場合を示し、中心線CLの右側は本実施形態に係るマンドレルを使用した場合を示す。 素管を絞り加工した時の荷重ストロークを有限要素法によりシミュレーションした結果を示す図であり、（ａ）は従来のマンドレルを使用した場合の荷重ストロークを示し、（ｂ）は本実施形態に係るマンドレルを使用した場合の荷重ストロークを示す。

Claims (3)

1. シリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌合されて前記シリンダ内を第１室と第２室とに画成するピストンと、該ピストンに連結されるピストンロッドと、前記シリンダの外周に設けられる筒形状のベースシェルと、該ベースシェルと前記シリンダとの間に形成される環状空間を第１環状室と第２環状室とに区画する環状のシール部材とからなり、
   前記ベースシェルは、大径部と小径部とを有し、前記小径部には、他の部分よりも高い減面率を有するとともに前記シール部材に当接するシール部を設けたことを特徴とする油圧シリンダ。
2. 平行部と該平行部に連続するとともに前記平行部よりも小径の小径端部とを有するマンドレルを素管に挿入し、該素管を前記小径端部から前記平行部へ向けて絞ることにより、シール部を有するベースシェルを形成する工程と、
   シリンダの外周面に環状のシール部材を嵌合する工程と、
   前記シール部材を前記ベースシェルのシール部に当接させて前記シリンダの外周に前記ベースシェルを固定する工程と、
   を含むことを特徴とする油圧シリンダの製造方法。
3. 前記小径端部が、前記平行部と所定角度のテーパ角度をなすテーパ部であることを特徴とする請求項２に記載の油圧シリンダの製造方法。

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