JP2018500509A - ばね板が固定された衝撃吸収ダンパ及び衝撃吸収ダンパにばね板を固定する方法 - Google Patents

Abstract

振動を減衰するための装置（１）が図示及び記載され、この装置は、中空ダンパチューブ（２）と、ピストン（５）が固定されたピストンロッド（４）と、少なくとも１つのばね板（８）と、少なくとも１つの固定要素（１０）とを備え、前記ピストン（５）が前記ダンパチューブ（２）内に配置され、前記ばね板（８）が前記ダンパチューブ（２）の外側に配置されている。安価な方法でばね板（８）とダンパチューブ（２）との間の信頼性の高い接続を実現するために、ばね板（８）をダンパチューブ（２）に緩く固定する方法及び確実に固定する方法の両方で接続することを提案する。自動車に前記タイプの装置を使用すること、及びばね板（８）をダンパチューブ（２）に固定する方法がさらに図示され説明されている。【選択図】図１

Description

本発明は、中空ダンパチューブと、ピストンが固定されたピストンロッドと、少なくとも１つのばね板と、少なくとも１つの固定要素とを備え、ピストンがダンパチューブ内に配置され、ばね板がダンパチューブの外側に配置されている、振動を減衰させるための装置に関する。

本発明はさらに、この種の装置を自動車で使用することに関する。

本発明は、最後に、ダンパチューブにばね板を固定する方法に関する。

数多くのショックアブソーバ及びその製造方法が、車両工学、特にシャーシ工学の分野で知られている。ショックアブソーバは、自動車のシャーシの一部であり、一般的にばねと相互作用し、ばねは、ブレ後の車輪が常に元の位置に戻ってくることを保証するが、ショックアブソーバは、ばね取付のために必ず起こる車輪の振動が可能な限り速く収まることを保証する。したがって、「ショックアブソーバ」は、実際には衝撃を減衰させるのではなく、むしろ振動を減衰させることを目的としている。したがって、ショックアブソーバは、振動ダンパである。効果的な振動減衰は、快適さのために求められるだけでなく、車輪負荷の変動を低減し、したがって車輪の良好な接地を保証する目的にも役立つ。

実際には、同様の円筒形ピストンが、ハウジングから導出されたピストンロッドを介して軸方向に前後に移動することができる円筒形のオイル充填ハウジングを有する油圧緩衝器が特に主に使用される。ピストンは、ピストンの運動中にオイルが流れることができる小さな開口部を有する。これにより、流動抵抗が生じ、それによって振動エネルギーが熱に変換され、吸収される。

ショックアブソーバの円筒形状のために、組み立ては早い時点で既に実施され、コイルばねのコイルがショックアブソーバの外周に延びるように配置される螺旋状に巻かれたコイルばねが使用される。したがって、ショックアブソーバは、コイルばねの「内側」に配置される。ショックアブソーバとばねのこのような組み合わせは、「ストラットユニット」又は「ストラットサポート」とも呼ばれ、例えば、広く使用される「マクファーソン」ストラットユニット（米国特許第２，６６０，４４９号）において頻繁に使用されている。特に、この種のストラットユニットの場合の課題は、ばねを確実にショックアブソーバに固定することにある。この目的のために、ショックアブソーバには、ばねの接触面が規則的に設けられており、前記接触面はショックアブソーバを環状に包囲している（「ばね板」）。ばね板を介してショックアブソーバに高負荷が伝達されるため、ショックアブソーバのよくある薄壁のダンパチューブにばね板を固定することは、特に信頼性の高い接続によって行わなければならない。

従来技術で知られている解決策では、ばね板は、溶接継手によってショックアブソーバのダンパチューブに固定されることが多い。例えば、溶接継手は、その高信頼性のために使用される。しかしながら、ダンパチューブの薄壁設計及びそれに伴う熱的歪みの危険性のために、この目的のために、例えばレーザー溶接のような特定の溶接方法のみが使用され得る。しかしながら、そのような溶接継手は、生産するのが比較的複雑であるため、この目的のためには、特別な溶接ユニットが必要であり、高い資本の支出を必要とする。溶接継手のさらなる固有の欠点は、全ての材料対を互いに溶接することができないことにある。これは、材料が機械的特性及びコストに関してのみ選択できず、その溶接特性に関して選択しなければならないという結果をもたらす可能性がある。

米国特許第２，６６０，４４９号明細書

この背景に対して、本発明は、最初に説明し、より詳しく上述したように、振動を減衰させるための装置を改良して開発し、ばね板とダンパチューブとの間の確実な接続が、費用効果の高い方法で達成されることを目的とする。

この目的は、請求項１の前提部分に記載された装置の場合に、ばね板がダンパチューブに圧入及び形態的嵌合方式の両方で接続されていることによって達成される。

この装置は、まず中空ダンパチューブによって区別される。ダンパチューブは、例えばオイルのような振動減衰のための使用が意図された液体を収納するためのものである。ダンパチューブは、好ましくは、少なくとも部分的に、又は完全に円筒形に形成され、長手方向、すなわち軸方向に縦軸を有する。ダンパチューブの壁厚は、１〜５ｍｍの範囲内にすることができる。ダンパチューブは、好ましくは金属、特に鋼又はアルミニウムから製造される。ダンパチューブは、好ましくは２つの部分からなる設計であり、２つの部分は互いに入れ子式に押し込むことができる。２つの別々のダンパチューブも存在することができ、第２のダンパチューブは、好ましくは、第１のダンパチューブ（「２チューブダンパ」）内に配置される。この装置は、ピストンが固定されたピストンロッドをさらに備える。装置に導入された引張力又は圧縮力は、ピストンロッドを介してピストンに伝達される。ピストンは、前記ピストンが軸方向に移動できるようにダンパチューブ内に配置される。さらに、装置は、少なくとも１つのばね板を備える。ばね板は、支持ばねの当接部又はストッパとして機能することができる。したがって、ダンパチューブの外側に、支持ばねのようなばね板を配置することが好ましい。支持ばねは、コイルばね又は空気ばね、例えばベローズばねであってもよい。この装置は、例えば、ばね板を形態的嵌合方式でダンパチューブに接続するのに役立つことができる固定要素をさらに有する。

本発明によれば、ばね板は、ダンパチューブに圧入及び形態的嵌合方式の両方で接続されるものとする。摩擦接続とは、接続された部品間の摩擦に実質的に基づく接続（例えば圧入接続）を意味すると理解される。対照的に、形態的嵌合接続は、実質的に接続された部品間の噛み合い又は当接に基づく接続を意味すると理解される。摩擦接続と形態的嵌合接続とを組み合わせることにより、ばね板のダンパチューブへの特に信頼性の高い接続を達成することができる。加えて、例えば、摩擦接続の形成中にばね板を位置決めして固定するために、形態的嵌合接続を使用することができるため、容易に製造することができる。したがって、形態的嵌合接続は、「設置補助」の機能も引き受けることができる。ばね板は、好ましくは、圧入及び形態的嵌合方式によってのみ、ダンパチューブに接続される。これは、例えば一体的に接合された溶接継手又は接着剤接続などのさらなる接続を省くことができるという利点を有する。摩擦接続と形態的嵌合接続が異なる方向に作用することができる。例えば、形態的嵌合接続が、ばね板を（限定的に）軸方向に固定し、一方摩擦接続は、ばね板を（さらに）半径方向に固定できる。

この装置の改良形態によれば、固定要素によって形態的嵌合方式でばね板をダンパチューブに接続するものとする。これは、例えば、ダンパチューブに固定された固定リング、特にスナップリングによって達成することができる。このようにして、固定リングは、ばね板用の形態的嵌合止めを構成する。ばね板は、片側又は両側に固定リングで固定することができる。したがって、特に、ばね板の軸方向への形態的嵌合取付又は固定は、固定要素によって達成することができる。

この装置のさらなる発展形態は、ばね板が固定要素及び／又はダンパチューブにプレスフィット接続によって圧入され接続されることを提供する。プレスフィット接続は、例えば、ばね板の温度差による設置によって、又はばね板の塑性変形によって達成することができる。プレスフィット接続により、ばね板の取付又は固定は、軸方向及び半径方向の両方で達成することができる。

装置のさらなる改良形態では、固定要素は、固定リング、特にスナップリングであるものとする。固定リングは、通常、完全に包囲されるように構成されず、代わりに、シャフト又はボアへの取付を容易にする中断部又は開口部を有する。固定リングは、合理的な価格であり、容易に取り付け可能であり、ばね板を固定するための軸方向に荷重を受ける肩部を形成するのに役立ち得る。

固定要素の固定を容易にするために、装置の開発によれば、ダンパチューブは、固定要素を収納するための溝を備えることができる。溝は、特に回転対称部品の場合には、容易に（例えば、回転させることによって）製造することができ、固定要素を軸方向に正確に位置決めし確実に固定することができる。

この開発に関して、溝がダンパチューブの外面に成形され、環状に包囲することがさらに提案される。ダンパチューブの外面への溝の直接成形は、ダンパチューブの任意の所望の点における溝の位置決めを可能にする。完全に包囲する溝は、部分的に包囲する溝よりも簡単に製造することができ、ダンパチューブの任意の所望の回転位置に固定要素を取り付けることをさらに可能にする。

装置のさらなる改良形態によれば、ばね板は環状設計であり、ダンパチューブの周りに延びるものとする。ばね板の環状の、すなわち完全に包囲する設計により、ばね板は、任意の回転位置において支持ばね、例えばコイルばねを支持することができる。さらに、環状部品は回転対称に構成することができ、したがって、特に簡単な方法で（例えば、回転させることによって）製造及び機械加工することができる。さらに、必要に応じて、さらなる製造工程が行われる前に、ばね板を単にダンパチューブに押し付けることができるため、環状構成により簡単な設置が可能になる。

装置のさらなる発展は、ばね板が段部を備えることを提供する。この展開に関して、さらに、段部がばね板の内側に配置され、環状に包囲していることが提案される。段部の形状及びサイズは、例えば固定要素と協調させることができ、したがって、固定要素用の当接部又は支持部として機能することができる。これにより、ばね板のセンタリングも達成することができる。この段部のさらなる機能は、固定リングが意図せず溝から解放及び脱落する（例えば、重い振動の結果として）ことが防止されることにある。段部の環状に包囲する構成により、ばね板を任意の回転位置で固定要素上に配置することができる。

装置のさらなる改良形態によれば、ばね板は金属、特に鋼又はアルミニウムから製造されるものとする。金属は大きな剛性と高い強度によって区別されるため、ばね板は動的荷重にも確実に耐える。加えて、金属は、高度の靭性を有し、したがって、例えば、容易に塑性変形することができるという利点を有する。

前述した振動を減衰させるための装置は、自動車で使用するために図示した全ての改良において、特定の方法で適している。これは特に、迅速かつ費用対効果の高い装置を製造することができるためであり、自動車産業で慣習的な部品数に不可欠である。さらに、自動車のショックアブソーバ又は振動ダンパは、ショックアブソーバが減衰すべき振動によってのみそこに搭載されるのみならず、さらなる影響（例えば、振動、温度変動）にも定期的にさらされるため、特定の負荷にさらされる。記述された装置は、例えばばね板のダンパチューブへの、摩擦固定と形態的嵌合の特に信頼性の高い組み合わせによって、これらの要求を考慮する。

初めに述べた目的は、ダンパチューブにばね板を固定する方法であって、ａ）ダンパチューブと、固定要素と、ばね板とを設けるステップと、ｂ）ダンパチューブに溝を成形するステップと、ｃ）固定要素を溝に挿入するステップと、ｄ）ばね板をダンパチューブの上に押し付けるステップと、ｅ）ばね板の塑性変形によって、ばね板とダンパチューブとをプレスフィット接続するステップとを含む、方法によってさらに達成される。

この方法は、初めに、ダンパチューブ、固定要素及びばね板が設けられていることによって区別される。続いて、溝がダンパチューブ内に成形され、固定要素が溝内に挿入される。溝は、例えば旋削によって成形することができる。次いで、ばね板をダンパチューブに押し付ける。ばね板は、好ましくは、固定要素に突き当たるまで、ダンパチューブに押し付けられる。したがって、固定要素は、ばね板用の軸方向ストッパとして機能することができる。最後に、ばね板が塑性変形されることにより、ばね板とダンパチューブとの間にプレスフィット接続が形成される。ばね板のみが変形してもよい。あるいは、ばね板に加えて、他の部品、特に固定要素及び／又はダンパチューブも塑性変形することができる。

この方法の改良形態によれば、ステップｅ）において、少なくとも２つの工具が軸方向に移動し、ここでばね板の両側で作用するものとする。互いに反作用又は互いに作用する２つの工具を使用することによって達成され得る効果は、変形の間にばね板に導入される力が、固定要素又はダンパチューブによって支援される必要がなく、２つの工具によって実質的に吸収される。加えて、複数の工具の使用により、ばね板の特に可撓性のある変形が可能になる。例えば、ばね板は、下側とは異なる態様でその上側を変形させることができる。

この改良に関して、さらに工具が環状に包囲し、ダンパチューブに押し付けられるものとする。工具は環状に構成されているため、工具はダンパチューブによって案内され中心に置かれる。工具のこの構成のさらなる利点は、ばね板がその全周に沿って同時に変形することができ、これにより生産を加速することにある。

工具の構成に関して、工具が突起部を有し、それにより前記工具がばね板に作用することが、最終的にさらに提案される。特に強い圧力の集中、したがって特に効果的な変形が、突起部によって達成され得る。さらに、突起部は、要求を満たすように配置及び成形することができる。例えば、突起部は、工具の環状構成の場合でも中断部を有することができ、したがって非環状又は非包囲状に構成することができる。これにより、特定の領域又は区間においてのみ、ばね板の変形が可能になる。

本発明は、単に１つの好ましい例示的な実施形態を示す図面を参照して、以下により詳細に説明される。

図１は、本発明による装置を断面図で示す。 図２Ａは、第１の製造工程の間、図１においてＩＩで示された装置のその領域の拡大詳細図を示す。 図２Ｂは、第２の製造工程の間、図１においてＩＩで示された装置のその領域の拡大詳細図を示す。 図２Ｃは、製造終了後、図１においてＩＩで示された装置のその領域の拡大詳細図を示す。

図１は、振動を減衰させるための本発明による装置１を示す。装置１は、円筒形に形成され、軸方向に延びる縦軸３を有するダンパチューブ２を備える。ダンパチューブ２は、中空の設計であり、その内部に液体（図１には図示せず）、例えばオイルを収納できる。装置１は、下端部にピストン５が固定されているピストンロッド４をさらに備える。ピストンロッド４は、ダンパチューブ２の中心に配置され、したがって、縦軸３に沿って延びている。ピストン５は、少なくとも１つのピストンバルブ６と、包囲シール７とを有する。シール７は、ピストン５の移動中にダンパチューブ２内に存在する液体がピストン５を通過するのを防止する。したがって、液体はピストンバルブ６のみを通って流れ、流動エネルギーは熱に変換され得る。

図１に示す装置１は、環状又は円盤状の設計であり、ダンパチューブ２の周りに延びるばね板８をさらに備える。ばね板８はコイルばね９のストッパとして機能し、そのコイルはダンパチューブ２の周りに延びている。これに代わるものとして、ばね板８は、空気ばね（図１には図示せず）のストッパとして機能することができる。ばね板８は、ばね板８をダンパチューブ２に縦軸３の方向に形態的嵌合方式で接続する固定要素１０を介して、かつ摩擦プレスフィット接続を介して固定される。固定要素１０は、例えば、固定リング又はスナップリングであり得る。固定要素１０は、ダンパチューブ２の外面に成形され、ダンパチューブ２を環状に囲む溝１１内に配置されている。

図２Ａは、第１の製造工程の間、図１においてＩＩで示された装置のその領域の拡大詳細図を示す。特に、ダンパチューブ２とばね板８との間の接続領域が拡大図で示されている。図１に関連して既に説明した装置のこれらの領域には、図２Ａの対応する参照符号が付されている。ダンパチューブ２は外径Ｄ２ａを有する円筒状の外面を有し、ばね板８は内径Ｄ８ｉを有する円筒状の内面を有することが図２Ａで理解でき、図２Ａに示す製造工程では、ダンパチューブ２の外径Ｄ２ａは、ばね板８の内径Ｄ８ｉよりも小さい。これにより、ばね板８がダンパチューブ２に緩く押し付けられ得るという結果が得られる。包囲溝１１は、外側からダンパチューブ２内に成形され、固定要素１０のための座として機能する。形態的嵌合接続を形成するために、固定要素１０は、内径Ｄ１０ｉ及び外径Ｄ１０ａを有し、固定要素１０の内径Ｄ１０ｉは、ダンパチューブ２の外径Ｄ２ａよりも小さく、固定要素１０の外径Ｄ１０ａは、ダンパチューブ２の外径Ｄ２ａよりも大きい。図２Ａに示す製造工程の場合、固定要素１０の内径Ｄ１０ａは、溝１１の外径Ｄ１１ａに対応する。ばね板は、内側に包囲段部１２を有する。段部１２は、図２Ａに示す製造工程において、固定要素１０の外径Ｄ１０ａよりも大きい内径Ｄ１２ｉを有する。これにより、ばね板８を固定要素１０に緩く押し付けることができる。

図２Ｂは、第２の製造工程の間、図１のＩＩで示される装置１のその領域の拡大詳細図を示す。図１又は図２Ａに関連して既に説明した装置１のこれらの領域には、図２Ｂの対応する参照符号がさらに付されている。第１の製造工程（図２Ａ）とは対照的に、第２の製造工程（図２Ｂ）では、２つの環状工具１３がばね板８の両側のダンパチューブ２に押し付けられる。工具１３は、ばね板８に割り当てられたそれぞれの工具１３の側に配置された突起部１４を有する。２つの工具１３は、軸方向に、すなわち縦軸３に沿って互いに向かって移動され、この場合、ばね板８の特定の領域を塑性変形させる。工具１３の移動方向は、矢印によって図２Ｂに概略的に示されている。

図２Ｃは最後に、製造終了後、図１においてＩＩで示された装置１のその領域の拡大詳細図を示す。さらに図２Ｃにおいて、図１から図２Ｂに関連して既に説明した装置１のこれらの領域には、対応する参照符号が付されている。図２Ｃは、工具１３によってばね板８が塑性変形し、工具１３がダンパチューブ２から再び既に引き抜かれた状態を示している。ばね板８の塑性変形が明らかに目に見え、ばね板８の内径Ｄ８ｉ’は小さくなり、ダンパチューブ２の外径Ｄ２ａに対応している。したがって、ばね板８とダンパチューブ２との間の半径方向の相対運動は、もはや不可能である。ばね板８の塑性変形により、さらに段部１２の内径Ｄ１２ｉ’が小さくなり、固定要素１０の外径Ｄ１０ａに対応している。また、ばね板８と固定要素１０との間の半径方向の相対運動は、もはや不可能である。摩擦接続は、摩擦のために、ばね板８、特にその段部１２と固定要素１０との間の接触面で、またばね板８とダンパチューブ２との間の接触面で生じる。

図１〜図２Ｃに記載された装置１の変形は、シングルチューブダンパである。しかし、記載された特徴、特にばね板８とダンパチューブ２との間の接続は、ショックアブソーバの他の設計、特に２チューブダンパにも転写することができる。

１ 振動を減衰させる装置
２ ダンパチューブ
３ （ダンパチューブ２の）縦軸
４ ピストンロッド
５ ピストン
６ ピストンバルブ
７ シール
８ ばね板
９ コイルばね
１０ 固定要素
１１ 溝
１２ 段部
１３ 工具
１４ 突起部
Ｄ２ａ （ダンパチューブ２の）外径
Ｄ８ｉ、Ｄ８ｉ’ （ばね板８の）内径
Ｄ１０ａ （固定要素１０の）外径
Ｄ１０ｉ （固定要素１０の）内径
Ｄ１１ａ （溝１１の）外径
Ｄ１２ｉ、Ｄ１２ｉ’ （段部１２の）内径

Claims (15)

1. 振動を減衰するための装置であって、
   中空ダンパチューブ（２）と、
   ピストン（５）が固定されたピストンロッド（４）と、
   少なくとも１つのばね板（８）と、
   少なくとも１つの固定要素（１０）と、
   を具備し、
   前記ピストン（５）が前記ダンパチューブ（２）内に配置され、
   前記ばね板（８）が前記ダンパチューブ（２）の外側に配置され、
   前記ばね板（８）が前記ダンパチューブ（２）に圧入嵌合及び形態的嵌合方式の両方で接続されていることを特徴とする装置（１）。
2. 前記ばね板（８）が、前記固定要素（１０）によって形態嵌合方式で前記ダンパチューブ（２）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記ばね板（８）が、前記固定要素（１０）及び／又は前記ダンパチューブ（２）にプレスフィット接続によって圧入され接続されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記固定要素（１０）が、固定リング、特にスナップリングであることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。
5. 前記ダンパチューブ（２）が、前記固定要素（１０）を受け入れるための溝（１１）を含むことを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 前記溝（１１）が、前記ダンパチューブ（２）の外面に成形され、環状に包囲していることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 前記ばね板（８）が、環状設計であり、前記ダンパチューブ（２）の周りに延びることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれかに記載の装置。
8. 前記ばね板（８）が段部（１２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置。
9. 前記段部（１２）が、前記ばね板（８）の内側に配置され、環状に包囲していることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記ばね板（８）が、金属、特に鋼又はアルミニウムから製造されていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれかに記載の装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の振動を減衰するための装置（１）の自動車における使用。
12. ダンパチューブ（２）にばね板（８）を固定する方法であって、
    ａ）ダンパチューブ（２）と、固定要素（１０）と、ばね板（８）とを設けるステップと、
    ｂ）前記ダンパチューブ（２）に溝（１１）を成形するステップと、
    ｃ）前記固定要素（１０）を溝（１１）に挿入するステップと、
    ｄ）前記ばね板（８）を前記ダンパチューブ（２）の上に押し付けるステップと、
    ｅ）前記ばね板（８）の塑性変形によって、前記ばね板（８）と前記ダンパチューブ（２）との間にプレスフィット接続を形成するステップと、
    を含む、方法。
13. 前記ステップｅ）において、少なくとも２つの工具（１３）が、軸方向に移動させられ、前記ばね板（８）の両側で作用することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記工具（１３）が、環状に包囲し、前記ダンパチューブ（２）上に押し込まれることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記工具（１３）が複数の突起部（１４）を有し、
    前記工具は、前記複数の突起部により前記ばね板（８）に作用することを特徴とする、請求項１３又は請求項１４に記載の方法。

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