JP2015123494A - 二重筒の接合方法及びシリンダ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状のカバー部材を支持部材の外周に強固に接合することのできるシリンダ装置の製造方法を提供する。【解決手段】本シリンダ装置１を製造する際には、支持部材８の円筒状部１０の周りにダストカバー６を配置すると共に、支持部材８の円筒状部１０の内周面を未拘束の状態として、予め設定したポンチ本体１７の回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチ本体１７を回転させながらダストカバー６の外周面から内方に向かって押圧してダストカバー６と支持部材８の円筒状部１０とを接合するようにしているので、ダストカバー６を支持部材８の円筒状部１０の外周に強固に接合することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、内筒と該内筒の周りに配置した外筒とからなる二重筒の接合方法、及び車両用サスペンションなどに使用されるシリンダ装置の製造方法に関するものである。

油圧緩衝器等のシリンダ装置にはそのロッドの外周を覆うようにダストカバーが取り付けられている。

このダストカバーには、軽量化を重視したゴムや合成樹脂等の弾性材料により形成されものと（特許文献１参照）、使用環境等が厳しい車両に用いられる金属材料により形成されたものがある。金属材料により形成されたダストカバーにおいては、従来、筒状部材と、ロッドに設けられた環状部材の外周端部との接合には溶接が採用されており、ロッドの環状部材に筒状部材を溶接接合した後、筒状部材の表面を塗装していた。しかしながら、最近、筒状部材の耐食性を向上させるために筒状部材の裏面を含む全面に塗装する要望があり、筒状部材を全面塗装した後該筒状部材をロッドの環状部材の外周端部に溶接しようとすると、筒状部材の溶接箇所にマスキングして塗装する必要があるなど、余分な工数が増加することなりコストアップの原因となる。

溶接を使用することなく、二つの部材を接合する方法の従来技術として特許文献２には、サスペンション用シリンダ装置のチューブの縮径部に、車体との連結に用いるナックルブラケットを嵌合した状態で、両者を張出かしめによって接合することが開示されている。

特開平１０−２１３２２３号公報 特開２００５−４６９０３号公報

しかしながら、特許文献２の発明に係る接合方法ではその接合強度が十分ではない場合があり、シリンダ装置にて、溶接を用いることなく、筒状のカバー部材を支持部材の外周に強固に接合することのできる方法の提案が望まれている。ひいては、溶接を用いることなく、内筒と該内筒の周りに配置した外筒とを強固に接合できる二重筒の接合方法の提案が望まれている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、内筒と該内筒の周りに配置した外筒とを強固に接合することのできる二重筒の接合方法、及び筒状のカバー部材を支持部材の外周に強固に接合することのできるシリンダ装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明に係る二重筒の接合方法は、金属製の内筒の周りに金属製の外筒を配置すると共に、前記内筒の内周面を未拘束の状態として、予め設定したポンチの回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチを回転させながら前記外筒の外周面を内方に向かって押圧して前記外筒と前記内筒とを接合することを特徴とするものである。
また、本発明に係るシリンダ装置の製造方法は、作動流体が封入されるシリンダから延出されたロッドに設けられる金属製の筒状の支持部材と、該支持部材の外周に接合される金属製の筒状のカバー部材と、を有するシリンダ装置の製造方法であって、前記支持部材の周りに前記カバー部材を配置すると共に、前記支持部材の内周面を未拘束の状態として、予め設定したポンチの回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチを回転させながら前記カバー部材の外周面から内方に向かって押圧して前記カバー部材と前記支持部材とを接合することを特徴とするものである。

本発明によれば、溶接を使用することなく、内筒と該内筒の周りに配置した外筒とを強固に接合することができる。また、車両用サスペンションなどに使用されるシリンダ装置においても、溶接を使用することなく、筒状のカバー部材をロッドに設けられた支持部材の外周に強固に接合することができる。

本発明の実施の形態に係るシリンダ装置の概略断面図である。 接合装置の接合本体機のポンチ本体の側面図である。 本シリンダ装置の支持部材の円筒状部にダストカバーのロッド側端部を接合する様子を示すである。 本シリンダ装置の支持部材の円筒状部にダストカバーのロッド側端部を接合する様子を示し、（ａ）は接合前の様子を示し、（ｂ）は接合後の様子を示す図である。 本シリンダ装置の支持部材の円筒状部にダストカバーのロッド側端部を接合する際のポンチ本体の回転数や押圧力の条件を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るシリンダ装置１は、図１に示すように、例えば、自動車用サスペンションに用いられる単筒式油圧緩衝器であって、油液等の作動流体が封入されるシリンダ２と、該シリンダ２内に摺動可能に挿入されるピストン３と、ピストン３とシリンダ２の底部との間を摺動して、シリンダ２の底部との間にガスが封入されるフリーピストン４と、一端がピストン３に連結されて他端がシリンダ２の外部へ延出されるロッド５と、該ロッド５の途中部位に設けられる金属製の支持部材８と、該支持部材８の外周に接合されてロッド５のシリンダ２からの延出部分を覆う金属製の筒状のカバー部材としてのダストカバー６と、シリンダ２の、ロッド５とは反対側の端部に取り付けられるシリンダ側取付アイ７とを備えている。ピストン３には上側シリンダ室２ａと下側シリンダ室２ｂとを連通する複数の通路（図示略）が設けられ、これらの通路を開閉するディスクバルブ３ａ、３ｂ等からなる減衰発生機構が備えられており、ロッド５の伸び行程及び縮み行程時に所望の減衰力が発生するように構成されている。

本シリンダ装置１は、例えば、ロッド５の他端が車体側に連結され、シリンダ２に取り付けられたシリンダ側取付アイ７が車輪側に連結されて車両に搭載される。
支持部材８は、円筒状部１０と底部１１とからなる有底円筒状に形成されており、その底部１１の径方向略中央にロッド５の途中部位が固着される。そして、支持部材８の円筒状部１０の外周にダストカバー６のロッド側端部が接合され、ダストカバー６が支持部材８によって支持される。ダストカバー６の板厚ｔ１は、支持部材８の円筒状部１０の板厚ｔ２よりも薄く形成される。なお、本実施の形態では、支持部材８の円筒状部１０の板厚ｔ１が１．９ｍｍであり、ダストカバー６の板厚ｔ２が０．８ｍｍに設定されている。支持部材８及びダストカバー６は、共に鉄系素材で構成される。なお、支持部材８及びダストカバー６は、共に鉄系素材以外の金属素材で構成してもよく、互いに異種金属で構成してもよい。

ここで、支持部材８の円筒状部１０の外周にダストカバー６を接合する方法を図３〜図５に基づいて説明するが、まず、支持部材８の円筒状部１０の外周にダストカバー６のロッド側端部を接合する際に使用する接合本体機１６について説明する。
図３及び図４に示すように、接合本体機１６は、ダストカバー６の外周面に沿って周方向に間隔を置いて複数備えられている。本実施の形態では、接合本体機１６は１８０°ピッチで２台備えられている。各接合本体機１６は、ダストカバー６の径方向中心に向かって進退自在に構成されるポンチ本体１７を備えている。ポンチ本体１７は駆動手段の駆動によりその軸周りに回転駆動するように構成される。ポンチ本体１７は、先端側に設けられる截頭円錐形状のヘッドポンチ部１８と、基端側に設けられる円柱状のベース部１９とから構成される。ヘッドポンチ部１８の基部の外径はベース部１９の外径より小径に形成される。ヘッドポンチ部１８とベース部１９とは、ヘッドポンチ部１８に向かって縮径するように延びるテーパ状部２０で接続される。そして、各接合本体機１６のポンチ本体１７は、回転しながらダストカバー６の径方向中心に向かって進退自在に移動するようになっている。

次に、上述した各接合本体機１６を使用して、支持部材８の円筒状部１０とダストカバー６のロッド側一端との接合方法を図４に基づいて説明する。
まず、鉄製のダストカバー６においてその全面に対して塗装が行われた後、支持部材８の円筒状部１０の周りにダストカバー６を配置する。続いて、ダストカバー６の外周面と、各接合本体機１６のポンチ本体１７のヘッドポンチ部１８とがそれぞれ対向するように配置する。なお、この時、支持部材８の円筒状部１０内には、該円筒状部１０の内周面を拘束するようなマンドレル等の拘束治具は配置されていない。

次に、各接合本体機１６のポンチ本体１７がダストカバー６の中心に向かって前進すると共に回転してダストカバー６の外周面を押圧する。これにより、ダストカバー６の外周面にポンチ本体１７のヘッドポンチ部１８を回転させながら押し当てることで、ダストカバー６及び支持部材８の金属組織は押し潰されて、回転による摩擦熱により昇温することで熱間加工領域に到達する。その後、ヘッドポンチ部１８のテーパ状外周面１８ａにより、ダストカバー６及び支持部材８の金属組織の、ヘッドポンチ部１８に対する径方向への塑性流動が発生して、支持部材８の円筒状部１０の外周面の酸化被膜が破壊されて、ダストカバー６の内周面と支持部材８の円筒状部１０の外周面との間に新しい接合面が成形される。この時、ヘッドポンチ部１８とベース部１９との間のテーパ状部２０により押圧部位付近に現出する突起部を抑えると共に接合面への加圧の機能をも担うようになり、その結果、良好な固相接合の拡散接合、すなわち摩擦撹拌接合を得ることができる。その後、ポンチ本体１７のヘッドポンチ部１８の先端が支持部材８の円筒状部１０の外径よりも内側に到達した時点でポンチ本体１７の押圧を完了して、各接合本体機１６のポンチ本体１７を後退させる。この結果、接合部位の断面形状においては、ダストカバー６の周壁部が支持部材８の円筒状部１０の周壁部に食い込み、この食い込みにより支持部材８の円筒状部１０の内周面に隆起部２５が現出するようになる。

そこで、上述した接合時における各接合本体機１６のポンチ本体１７の回転数及び押圧力が図５に示すように予め設定されている。なお、図５において、回転数を実線で示し、寄り代を破線で示し、押圧力を一点鎖線で示している。
まず、ポンチ本体１７はダストカバー６の外周面を所定の回転数Ｎで回転しながら押圧力Ｐ１で押圧する。続いて、寄り代がＵ１に到達した時点Ｔ１、実際には寄り代がＵ１に到達する時間Ｔ１を予め計測しておき、その時間Ｔ１に到達した時点でポンチ本体１７の回転駆動を停止する。この時間Ｔ１までの時間帯では、ポンチ本体１７の回転数Ｎ及び押圧力Ｐ１が略一定で推移すると共に、寄り代が徐々に大きくなりＵ１に到達する。この時間Ｔ１までの時間帯が摩擦過程となる。

その後、ポンチ本体１７の押圧力をＰ１からＰ２まで徐々に上昇させて、押圧力がＰ２に到達した時点でその押圧力Ｐ２を時間Ｔ２まで一定に維持する。これにより、押圧力をＰ１から徐々にＰ２に上昇させることで寄り代も徐々に大きくなり、押圧力Ｐ２に到達した時点で寄り代の大きさも一定に維持される。この時間Ｔ１から時間Ｔ２までの時間帯がアップセット過程（据え込み過程）となる。この結果、寄り代が摩擦過程時のＵ１に、アップセット過程時のＵ２を加えた全体寄り代Ｕに到達するようになる。なお、この図５に示す条件を採用すれば、支持部材８の円筒状部１０の板厚ｔ１が１．９ｍｍ以上のもの、またダストカバー６の板厚ｔ２が０．８ｍｍ以上のものにも適用することが可能である。

以上説明したように、本発明の実施形態では、シリンダ装置１の製造時において、ダストカバー６を支持部材８の円筒状部１０に接合する際には、支持部材８の円筒状部１０の周りにダストカバー６を配置すると共に、支持部材８の円筒状部１０の内周面を未拘束の状態として、予め設定したポンチ本体１７の回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチ本体１７を回転させながらダストカバー６の外周面から内方に向かって押圧してダストカバー６と支持部材８の円筒状部１０とを接合するので、溶接を用いることなく、ダストカバー６と支持部材８とを軸方向及び回転方向に対して強固に接合することができる。

なお、上述した実施形態のようにポンチ本体１７の回転駆動を接合途中で停止することなく、ポンチ本体１７の所定の回転数による回転駆動を継続しつつ、所定の押圧力により押圧することで、支持部材８の円筒状部１０とダストカバー６とを接合するようにしてもよい。

また、本実施形態では、上述した本実施形態に係る接合方法がシリンダ装置１の支持部材８の円筒状部１０とダストカバー６とを接合する際に採用されており、支持部材８の円筒状部１０の内周面を拘束するマンドレル等の配置が困難な場合特に有効である。しかしながら、これに限定されることなく、他の装置において、金属製の内筒と、該内筒の周りに配置された金属製の外筒を接合する際にも本実施形態に係る接合方法を採用することができる。この形態の際も内筒の内周面を拘束する拘束治具の配置が困難な場合特に有効である。

１ シリンダ装置，２ シリンダ，５ ロッド，６ ダストカバー（カバー部材），８ 支持部材，１０ 円筒状部，１６ 接合本体機，１７ ポンチ本体（ポンチ），１８ ヘッドポンチ部，１９ ベース部，２０ テーパ状部

Claims (4)

1. 金属製の内筒の周りに金属製の外筒を配置すると共に、前記内筒の内周面を未拘束の状態として、
   予め設定したポンチの回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチを回転させながら前記外筒の外周面を内方に向かって押圧して前記外筒と前記内筒とを接合することを特徴とする二重筒の接合方法。
2. 押圧初期は前記ポンチを回転させながら前記外筒の外周面を押圧し、その後、前記ポンチの回転を停止して押圧することを特徴とする請求項１に記載の二重筒の接合方法。
3. 前記ポンチの先端が前記外筒の内径より小径の位置に到達するまで押圧することを特徴とする請求項１または２に記載の二重筒の接合方法。
4. 作動流体が封入されるシリンダから延出されたロッドに設けられる金属製の筒状の支持部材と、該支持部材の外周に接合される金属製の筒状のカバー部材と、を有するシリンダ装置の製造方法であって、
   前記支持部材の周りに前記カバー部材を配置すると共に、前記支持部材の内周面を未拘束の状態として、
   予め設定したポンチの回転数及び押圧力の所定条件に基づいて、ポンチを回転させながら前記カバー部材の外周面から内方に向かって押圧して前記カバー部材と前記支持部材とを接合することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。

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