JP2015197129A

JP2015197129A - シリンダ装置

Info

Publication number: JP2015197129A
Application number: JP2014074147A
Authority: JP
Inventors: 裕樹岡田; Hiroki Okada; 村田　繁; Shigeru Murata; 繁村田
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP6289217B2

Abstract

【課題】開口を縮小することなくブラケットの剛性を確保することが可能なシリンダ装置を提供する。【解決手段】ブラケット２に形成した開口部１８の周囲であって円筒部９の周方向一端部１０における第１穴部１３の近傍にリブ部１９を設けたことにより、最大主応力の最大値の発生部位と最小主応力の最小値の発生部位とをずらすことができる。したがって、ブラケット２の亀裂発生部位での圧縮応力を大幅に減少させることが可能であり、開口部１８を縮小させることなく、ブラケット２の剛性を確保することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のサスペンション装置に使用されるシリンダ装置に関する。

一般に、ストラット式サスペンション装置に使用されるシリンダ装置は、ストラットチューブであるシリンダの外周にブラケットが取り付けられて該ブラケットにハブキャリア（ナックルスピンドル）が結合される（例えば「特許文献１」参照）。また、減衰力発生機構を収容するケースがシリンダの外周に横付け、すなわち、シリンダ軸線に対して垂直に接合された、所謂、減衰力制御バルブ横付け型シリンダ装置が知られている。そして、これらを組み合わせたシリンダ装置、すなわち、シリンダの軸線方向端部にブラケットが取り付けられた制御バルブ横付け型シリンダ装置（以下「シリンダ装置」という）が周知である。

ところで、このようなシリンダ装置では、サスペンションレイアウト上、シリンダから突出するケース（制御バルブ）をブラケットによって被われる部分（軸線方向端部）に配置することがある。この場合、ブラケットの円筒部に開口を設けて該開口を通してシリンダの側壁にケースを接合するが、ケースをシリンダの側壁に溶接するときにトーチとブラケットとが干渉するのを防ぐため、ブラケットにケース外径に対して十分に大きい開口を形成する必要があり、ブラケットの剛性の確保が問題となる。

特開平７−３０５７０７号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、開口を縮小することなくブラケットの剛性を確保することが可能なシリンダ装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダ装置は、ロッドが軸線方向一端から突出するシリンダと、前記シリンダの側壁に設けられて径方向外側へ突出する突出部と、前記シリンダの軸線方向端部に取り付けられるブラケットと、を有するシリンダ装置であって、前記ブラケットは、周方向端部が開いたＣ字形の断面を有して前記シリンダの軸線方向端部の外周を被う円筒部と、前記円筒部の周方向端部から径方向外側へ延びる延出部と、前記延出部に設けられて前記シリンダの軸線方向一端側に形成される第１穴部と、前記延出部に設けられて前記シリンダの軸線方向他端側に形成される第２穴部と、前記第１穴部に対して軸線方向他端側に設けられて前記突出部を囲繞するように開口する開口部と、前記開口部の周囲であって前記第１穴部近傍の前記円筒部の周方向端部に設けられる補強部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、開口を縮小することなくブラケットの剛性を確保することが可能なシリンダ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るシリンダ装置の正面図である。第１実施形態の説明図であって、シリンダ装置の開口部周辺を示す図である。図２におけるＡ−Ａ断面図である。従来のシリンダ装置における、シリンダの一端に後方荷重F1を負荷したときの、ブラケットに発生する最大主応力分布の解析結果である。第１実施形態のシリンダ装置における、シリンダの一端に前方荷重F2を負荷したときの、ブラケットに発生する最小主応力分布の解析結果である。第１実施形態のシリンダ装置における、シリンダの一端に後方荷重F1を負荷したときの、ブラケットに発生する最大主応力分布の解析結果である。第１実施形態のシリンダ装置における、シリンダの一端に前方荷重F2を負荷したときの、ブラケットに発生する最小主応力分布の解析結果である。第２実施形態の説明図であって、ブラケットの斜視図である。図８におけるＢ−Ｂ断面図である。第２実施形態の他の形態を説明するための図である。第２実施形態の他の形態を説明するための図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。以下、車両のストラット式サスペンションに使用される減衰力制御バルブ横付け型シリンダ装置（以下「シリンダ装置１」という）を例示して説明する。

図１に示されるように、シリンダ装置１は、ストラットチューブであるシリンダ２と、シリンダ２の軸線方向（図１における上下方向、以下「軸線方向」という）一端（上端）から突出するロッド３と、シリンダ２の側壁に設けられて径方向（図１における左右方向）外側（右側）へ突出する円筒形の突出部４と、軸線方向他端部５（図１における下端部）に取り付けられるブラケット６と、を有する。なお、突出部４は、図１に仮想線で示される減衰力制御バルブ７を収容するためのケースである。また、図１において符号８で示されるのは、サスペンション装置のリンクが接続されるリンク接続部である。

図１、図２に示されるように、ブラケット６は、シリンダ２の他端部５の外周を被うようにしてシリンダ２の他端部５に固着される円筒部９を有する。円筒部９は、軸直角平面による断面がＣ字形に形成される。換言すると、円筒部９は、周方向（図２におけるＣ方向）端部１０，１１が一定の間隔で開くＣ字形断面を有する。また、ブラケット６は、円筒部９の軸線方向へ延びる各端部１０，１１から、径方向外側（図１における紙面手前側）へ延びる一対の延出部１２，１５を有する。なお、一対の延出部１２，１５は、相互に略平行に配置されて一定の間隔をあけて対向する板形状に形成される。

一側（図１における右側）の延出部１２には、軸線方向一端側（図１における上側）に配置される第１穴部１３と、軸線方向他端側（図１における下側）に配置される第２穴部１４と、が穿設される。また、他側（図１における左側）の延出部１５には、対向する延出部１２の第１穴部１３に対応する第３穴部１６（図８参照）と、対向する延出部１２の第２穴部１４に対応する第４穴部１７（図８参照）と、が穿設される。なお、各穴部１３，１４，１６，１７は、ブラケット６をサスペンション装置のハブキャリアに結合させるボルト（図示省略）を挿通するためのボルト挿通穴である。

ブラケット６の一側（図１における右側）には、シリンダ２の側壁を臨む開口部１８が設けられる。開口部１８は、第１穴部１３に対して軸線方向他端側（図１における下側）に配置されるとともに第２穴部１４に対して軸線方向一端側（図１における上側）に配置される。また、開口部１８は、突出部４を囲繞して円筒部９の周方向一端部１０を跨ぐ（通過する）ように開口する。また、開口部１８は、突出部４をシリンダ２の側壁に溶接するときにトーチとブラケット６とが干渉しないように、突出部４に対して十分なクリアランスを有している。

図１、図２に示されるように、ブラケット６は、円筒部９の周方向一端部１０を跨いで（通過して）開口部１８の周囲の一部に沿って形成されるリブ部１９（補強部）を有する。換言すると、リブ部１９は、円筒部９の周方向一端部１０における第１穴部１３の近傍に設けられる。また、図２に示されるように、リブ部１９は、一端（円筒部９の周方向一端部１０を超えて延びる側の端部）が、シリンダ２の軸線に沿って延びる開口部１８の中心線L1を超えて延びる。第１実施形態において、リブ部１９は、開口部１８の周縁に沿って肉盛溶接によって所要の組織および寸法の金属を溶着させることにより形成される。また、図３に示されるように、リブ部１９は、ブラケット６の表面からの高さ寸法H1および厚さ寸法T1が、ブラケット６の板厚寸法T0よりも大きく設定される。

なお、ブラケット６の一側（図１における右側）には、軸線方向一端側（図１における上側）の端縁に沿って延出部１２から開口部１８の中心線L1まで延びる補強のための内フランジ部２０が形成される。また、ブラケット６の一側には、軸線方向他端側（図１における下側）の端縁に沿って延出部１２から開口部１８の中心線L1を超えて延びる補強のための外フランジ部２１が形成される。同様に、ブラケット６の他側（図１における左側）には、内フランジおよび外フランジ（符号省略）が形成される。

次に、第１実施形態の作用を説明する。
ここでは、シリンダ２の一端（図１における上端）に一定方向（図１における左右方向）の荷重を負荷したときの、ブラケット６に発生する主応力分布を有限要素法（ＦＥＭ）を用いて解析した結果に基づき説明する。なお、シリンダ２の一端に作用させる荷重は、シリンダ装置１が車両のサスペンション装置に組み付けられた状態に基づき、図１における右方向への荷重を後方荷重F1、また、図１における左方向への荷重を前方荷重F2と定義する。

まず、図４、図５を参照して、第１実施形態との比較対象である従来のシリンダ装置１のブラケット２、すなわち、リブ部１９を備えていないブラケット２における主応力分布の解析結果を説明する。なお、第１実施形態のシリンダ装置１の構成要素と同一または相当する従来のシリンダ装置１の構成要素には、同一の名称および符号を付与する。また、括弧内の数値は、解析によって得られた値（結果）である。

図４は、従来のシリンダ装置１における、シリンダ２の一端に後方荷重F1（2.8 kN）を負荷したときの、ブラケット２に発生する最大主応力分布の解析結果である。この図に示されるように、最大主応力の最大値、すなわち、引張応力の最大値（273 MPa）の発生部位は、ブラケット６の一側（図１における右側）の開口部１８周縁における、後方荷重F1が負荷される側、すなわち、シリンダ２の一端に近い側の第１穴部１３と突出部４との間の第１部位２２である。換言すると、第１部位２２は、開口部１８周縁における、ブラケット６の円筒部９の周方向一端部１０、すなわち、円筒部９と延出部１２との境界（図４におけるL2）に位置する。

また、図５は、従来のシリンダ装置１における、シリンダ２の一端に前方荷重F2（2.8 kN）を負荷したときの、ブラケット２に発生する最小主応力分布の解析結果である。この図に示されるように、最小主応力の最小値、すなわち、圧縮応力の最小値（-240 MPa）の発生部位は、引張応力の最大値が発生する第１部位２２と略一致する。つまり、従来のシリンダ装置１では、応力振幅、すなわち、繰返し応力の最大主応力と最小主応力との代数和の1/2が第１部位２２で最大（256 MPa）となり、第１部位２２で疲労による亀裂が発生するおそれがある。

そこで、本出願人は、鋭意開発の結果、開口部１８の周囲であって円筒部９の周方向一端部１０における第１穴部１３の近傍にリブ部１９（補強部）を設ける、換言すると、従来のシリンダ装置１のブラケット２における最大主応力の最大値および最小主応力の最小値の発生部位（第１部位２２）を含むように、開口１８周縁の一部にリブ部１９を設けることを導き得た。

図６は、第１実施形態のシリンダ装置１における、シリンダ２の一端に後方荷重F1（2.8 kN）を負荷したときの、ブラケット２に発生する最大主応力分布の解析結果である。この図に示されるように、最大主応力の最大値、すなわち、引張応力の最大値（241 MPa）の発生部位は、従来のシリンダ装置１における最大主応力の最大値（273 MPa）の発生部位（第１部位２２）と略一致する。

また、図７は、第１実施形態のシリンダ装置１における、シリンダ２の一端に前方荷重F2（2.8 kN）を負荷したときの、ブラケット２に発生する最小主応力分布の解析結果である。この図に示されるように、最小主応力の最小値、すなわち、圧縮応力の最小値（-230 MPa）の発生部位は、従来のシリンダ装置１における最小主応力の最小値（-240 MPa）の発生部位（第１部位２２）に対して、開口部１８周縁に沿って反時計回り方向へ移動したリブ部１９一端の第２部位２３である。

このように、第１実施形態のシリンダ装置１では、リブ部１９の採用によって開口部１８の変形様態が変化することで、最大主応力（引張応力）の最大値の発生部位（第１部位２２）に対して、最小主応力（圧縮応力）の最小値の発生部位（第２部位２３）をずらすことが可能である。また、第１実施形態のシリンダ装置１では、従来のシリンダ装置１におけるブラケット２の亀裂発生部位であった第１部位２２での圧縮応力を、従来のシリンダ装置１の（-240 MPa）から（-3 MPa）へ大幅に減少させることができる。その結果、第１部位２２における応力振幅を、従来のシリンダ装置１の（256 MPa）から（122 MPa）へ約半減（５２％減）させることができる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
第１実施形態によれば、ブラケット２に形成した開口部１８の周囲であって円筒部９の周方向一端部１０における第１穴部１３の近傍にリブ部１９（補強部）を設けたことにより、最大主応力（引張応力）の最大値の発生部位と最小主応力（圧縮応力）の最小値の発生部位とをずらすことが可能である。これにより、リブ部１９を備えていない従来のシリンダ装置１におけるブラケット２の亀裂発生部位（第１部位２２）での圧縮応力を大幅に減少させることが可能であり、その結果、当該部位（第１部位２２）における応力振幅を約半減させることができる。
したがって、第１実施形態では、開口部１８を縮小させることなく、ブラケット２の剛性を確保することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、第１実施形態に対して同一又は相当の構成要素については、同一の名称及び符号を付与するとともに詳細な説明を省略する。
前述した第１実施形態では、リブ部１９は、ブラケット２の開口部１８周縁の一部に肉盛溶接することにより形成される。これに対し、第２実施形態では、リブ部１９は、図８に示されるように、ブラケット１８周縁の一部（第１実施形態と同一部位）、すなわち、円筒部９の周方向一端部１０における第１穴部１３の近傍をプレス成形することで形成される。

図９は、図８におけるＢ−Ｂ断面、すなわち、リブ部１９の断面形状を示す図である。この図に示されるように、リブ部１９は、断面形状が開口部１８周縁から先端（図９における左端）へ向けて緩やかな曲線を描いて起き上がるように形成される。また、図１０は、プレス成形によって形成されるリブ部１９の他の形態であって、リブ部１９は、断面形状がＪ字形（フック形）に折り返されるように形成される。さらに、図１１は、プレス成形によって形成されるリブ部１９の他の形態であって、リブ部１９は、断面形状がヘミング曲げ形状に形成される。

第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同一の作用効果を得ることができる。また、第２実施形態では、リブ部１９を肉盛溶接によって形成する場合と比較して、製造コストを削減することができる。

１シリンダ装置、２シリンダ、３ロッド、４突出部、５他端部（シリンダの軸線方向端部）、６ブラケット、９円筒部、１０一端部（周方向端部）、１１他端部（周方向端部）、１２延出部、１３第１穴部、１４第２穴部、１８開口部、１９リブ部

Claims

ロッドが軸線方向一端から突出するシリンダと、前記シリンダの側壁に設けられて径方向外側へ突出する突出部と、前記シリンダの軸線方向端部に取り付けられるブラケットと、を有するシリンダ装置であって、
前記ブラケットは、周方向端部が開いたＣ字形の断面を有して前記シリンダの軸線方向端部の外周を被う円筒部と、前記円筒部の周方向端部から径方向外側へ延びる延出部と、前記延出部に設けられて前記シリンダの軸線方向一端側に形成される第１穴部と、前記延出部に設けられて前記シリンダの軸線方向他端側に形成される第２穴部と、前記第１穴部に対して軸線方向他端側に設けられて前記突出部を囲繞するように開口する開口部と、前記開口部の周囲であって前記第１穴部の近傍の前記円筒部の周方向端部に設けられる補強部と、を有することを特徴とするシリンダ装置。
前記補強部は、前記開口部の一部に沿って設けられて一端が前記シリンダの軸線に沿って延びる前記開口部の中心線を超えて延びることを特徴とする請求項１に記載されたシリンダ装置。