JP2023125628A - 結合体、結合体の製造方法、及び緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】棒状部材と相手部材との結合部の強度を高めることが可能な結合体、結合体の製造方法、及びこれらを用いた緩衝器を提供する。【解決手段】面粗度調整部５７，５８の仕上げ面粗さ（表面粗さ）を、面粗度調整を施す前の受圧面５５Ａ，５６Ａの仕上げ面粗さ又は面粗度調整を施さない受圧面５５Ｂ，５６Ｂの仕上げ面粗さよりも大きく（粗く）したので、第１環状溝５５，５６内に流入したソレノイドケース３１（相手部材）の材料とピストンロッド５１（棒状部材）の第１環状溝５５，５６の内面との間に発生する摩擦力（摩擦抵抗）が増大し、ピストンロッド５１とソレノイドケース３１との結合部１２の強度を向上させることができる。【選択図】図４

Description

本発明は、塑性流動結合法により結合される２部材の結合体、該結合体の製造方法、及び該製造方法により製造される緩衝器に関する。

特許文献１には、塑性流動結合法によりピストンロッド（棒状部材）とソレノイドケース（相手部材）とを結合させる２部材の結合方法が開示されている。

特開２００９－２０２１９３号公報

ところで、ピストン機構がシリンダに内蔵されたピストン内蔵型の減衰力調整式油圧緩衝器は、制御弁がピストンロッドと同軸に配置されるため、制御弁横付型の減衰力調整式油圧緩衝器やコンベンション型の油圧緩衝器に対して有効ストロークが短くなる。このようなピストン内蔵型の減衰力調整式油圧緩衝器においては、ソレノイドケースがリバウンド荷重を受けるため、ピストンロッドとソレノイドケースとの結合部の強度を高める必要がある。

本発明は、棒状部材と相手部材との結合部の強度を高めることが可能な結合体、該結合体の製造方法、及び該製造方法により製造された緩衝器を提供することを課題とする。

本発明の結合体は、棒状部材の一端部を相手部材の嵌合穴に嵌合し、前記相手部材の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた環状溝内に流入させるにより結合される２部材の結合体であって、前記環状溝の内面には、摩擦発生手段が設けられることを特徴とする。
本発明の結合体の製造方法は、棒状部材の一端部を相手部材の嵌合穴に嵌合し、前記相手部材の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた溝内に流入させるにより結合される２部材の結合体の製造方法であって、前記棒状部材の一端部の周面に前記溝を形成する溝形成工程と、前記棒状部材の溝の内面の表面粗さを粗くする面粗度調整工程と、前記相手部材の材料を前記棒状部材の溝内に流入させる塑性流動工程と、を有することを特徴とする。
本発明の緩衝器は、作動流体が封入されるシリンダと、前記シリンダ内を２室に区画するピストン機構と、一端部が前記ピストン機構に結合され、他端部が前記シリンダの外部へ延出されるピストンロッドと、前記ピストンロッドの一端部を前記ピストン機構の嵌合穴に嵌合し、前記ピストン機構の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた溝内に流入させることにより形成される結合部と、を備える緩衝器であって、前記溝の内面には、摩擦発生手段が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、棒状部材と相手部材との結合部の強度を高めることができる。

第１実施形態に係る緩衝器の一部の軸平面による断面図である。 第１実施形態に係る結合体の軸平面による断面図である。 図２におけるＡ部の拡大図である。 第１実施形態に係る製造方法の説明図であり、面粗度調整工程における切削加工の概念図である。 理論粗さの説明図である。 第１実施形態に係る製造方法の説明図であり、加圧前の状態を示す図である。 第１実施形態に係る製造方法の説明図であり、第２環状凹部が形成された状態を示す図である。 第１実施形態に係る製造方法の説明図であり、第１環状凹部が形成された状態を示す図である。 第１実施形態に係る製造方法の説明図であり、面粗度調整工程における切削加工の他の形態の概念図である。 第２実施形態の概念図である。 第２実施形態の他の形態の概念図である。 第２実施形態の他の形態の概念図である。 第３実施形態の概念図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 第３実施形態の他の形態の概念図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。

（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。
図１は、ピストン機構２１がシリンダ２に内蔵されたピストン内蔵型の減衰力調整式油圧緩衝器１（以下「緩衝器１」と称する）の一部の、軸平面による断面図である。便宜上、図１における上下方向をそのまま「上下方向」と称する。

図１に示されるように、ピストン機構２１は、ピストン３と減衰力調整機構２２とを有する。ピストン３は、シリンダ２内に嵌装され、シリンダ２内をシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に区画する。ピストン機構２１は、ピストンロッド５１の下端部５２（一端部）に結合される。ピストンロッド５１の上端部（他端部、図示省略）は、シリンダ２の外部へ延出される。なお、ピストンロッド５１は、中空部５３が形成された中空軸である。

減衰力調整機構２２は、バルブ機構部２３とソレノイド２４とを有する。なお、緩衝器１は、ピストンロッド５１とピストン機構２１との結合体１１（図２参照）の結合部１２を除外した構成が従来の緩衝器と同一である。よって、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、減衰力調整機構２２に関する詳細な説明を省略する。

図２は、ピストンロッド５１（棒状部材）とソレノイドケース３１（相手部材）との２部材の結合体１１の軸平面による断面図である。また、図３は、結合体１１の結合部１２（図２におけるＡ部）の拡大図である。図２に示されるように、ソレノイドケース３１は、下端が開口する有蓋円筒形に形成される。ソレノイドケース３１の蓋部３２の中央には、ピストンロッド５１の下端部５２が嵌合される嵌合穴３３が設けられる。なお、ソレノイドケース３１には、ソレノイド２４（図１参照）の内機部品が収容される。また、ソレノイドケース３１の上端面３４には、バンプストッパ４（図１参照）が当接される。

図３に示されるように、結合体１１は、後述する塑性流動工程において、ピストンロッド５１の下端部５２をピストン機構２１のソレノイドケース３１の嵌合穴３３に嵌合させ、この状態でソレノイドケース３１を局部加圧することにより、ソレノイドケース３１の材料をピストンロッド５１の下端部５２の外周面５４（周面）に設けられた第１環状溝５５，５６及び第２環状溝５９内に塑性流動させることで得られる。

第１環状溝５５，５６は、ピストンロッド５１の外周面５４を周方向へ延び、軸平面による断面が頂角θ１（図４参照）を有する二等辺直角三角形に形成される。即ち頂角θ１は９０度である。第１環状溝５６は、第１環状溝５５の直上に位置し、軸方向（図３における「上下方向」）の幅Ｗ１及び径方向（図３における「左右方向」）の深さＤ１が第１環状溝５５と同一に設定される。第２環状溝５９は、第１環状溝５５，５６同様、軸平面による断面が頂角９０度の二等辺直角三角形に形成され、第１環状溝５６に対して軸方向上側に距離Ｙだけ離間された位置に設けられる。第２環状溝５９は、第１環状溝５５，５６の幅Ｗ１及び深さＤ１よりも小さい幅Ｗ２及び深さＤ２を有する。

ソレノイドケース３１の蓋部３２の下端面３５の内周側（嵌合穴３３及び第１環状溝５５の近傍）には、結合体１１の軸平面による断面がチャンネル形の第１環状凹部３６が設けられる。他方、ソレノイドケース３１の蓋部３２の上端面３４の内周側（嵌合穴３３及び第２環状溝５９の近傍）には、結合体１１の軸平面による断面がチャンネル形の第２環状凹部３７が設けられる。第１環状凹部３６の径方向の幅Ｗ３及び軸方向の深さＤ３は、第２環状凹部３７の径方向の幅Ｗ４及び軸方向の深さＤ４よりも大きく設定される。換言すれば、第１環状凹部３６の体積（容積）は、第２環状凹部３７の体積（容積）よりも大きく設定される。

なお、ソレノイドケース３１（相手部材）の材料は、ピストンロッド５１（棒状部材）の材料よりも軟らかい金属が用いられる。例えば、ピストンロッド５１の材料は機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃであり、ソレノイドケース３１の材料は機械構造用炭素鋼Ｓ１０Ｃ（快削鋼）である。

第１実施形態では、ピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６の内面に面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）が設けられる。図４に示されるように、面粗度調整部５７，５８は、緩衝器１の伸び行程時に受圧する側のピストンロッド５１の受圧面５５Ａ，５６Ａを切削加工（旋盤加工）することで得られる切削面である。面粗度調整部５７，５８は、緩衝器１の縮み行程時に受圧する側のピストンロッド５１の受圧面５５Ｂ，５６Ｂよりも大きい仕上げ面粗さ（表面粗さ）を有する。

図５を参照すると、切削加工における仕上げ面粗さ（理論粗さ）がｈ［μｍ］、ピストンロッド５１（被加工物、図４参照）の１回転当りの切刃４１（工具）の送りがｆ［ｍｍ／ｒｅｖ］、及び切刃４１（例えば「スローアウェイチップ」、図４参照）のインサートのコーナー半径がＲＥ［ｍｍ］であるとき、ｈ＝（ｆ^２／８ＲＥ）×１０００［μｍ］である。

そこで、第１実施形態では、後述する面粗度調整工程において、インサートのコーナー半径（ＲＥ）が小さい切刃４１を用い、かつ送り（ｆ）を大きく設定することにより、面粗度調整部５７，５８、延いては第１環状溝５５，５６の受圧面５５Ａ，５６Ａを粗く仕上げている。ここで、面粗度調整工程における送り（ｆ）は、工具メーカーが推奨する送りよりも大きい送りである。

次に、ピストンロッド５１（棒状部材）とソレノイドケース３１（相手部材）との２部材の結合体１１の製造方法を説明する。
（溝形成工程）
溝形成工程では、切削加工や塑性加工等により、ピストンロッド５１の下端部５２（一端部）の外周面５４に第１環状溝５５，５６及び第２環状溝５９を形成する。

（面粗度調整工程）
面粗度調整工程では、図４に示されるように、先端角θ２が鋭角の切刃４１を用いて、緩衝器１の伸び行程時に受圧する（リバウンド荷重を受ける）側のピストンロッド５１の受圧面５５Ａ，５６Ａを切削加工し、ピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６の内面に面粗度調整部５７，５８を形成する。図４に示されるように、面粗度調整工程では、切刃４１の送り方向の端面４２を受圧面５５Ｂ，５６Ｂに対して平行に配置する。

（塑性流動工程）
塑性流動工程では、図６に示されるように、ソレノイドケース３１の嵌合穴３３にピストンロッド５１の下端部５２を嵌合し、ソレノイドケース３１の蓋部３２を治具４５で拘束する。この状態で、プレス装置（図示省略）の第１パンチ４６によりソレノイドケース３１の蓋部３２の下端面３５の嵌合穴３３の近傍を局部加圧すると共に、第２パンチ４７により上端面３４の嵌合穴３３の近傍を局部加圧する。

すると、トレスカの変形条件に基づき、まず、ソレノイドケース３１の、第２環状溝５９に面する部分の材料が、第２環状溝５９内に流れ込む変形（塑性流動）を起こし、図７に示されるように、第２環状溝５９にソレノイドケース３１の材料が充填され、ソレノイドケース３１の蓋部３２の上端面３４に第２環状凹部３７が形成される。次に、ソレノイドケース３１の、第１環状溝５５，５６に面する部分の材料が、第１環状溝５５，５６内に流れ込む変形（塑性流動）を起こし、図８に示されるように、第１環状溝５５，５６にソレノイドケース３１の材料が充填され、ソレノイドケース３１の蓋部３２の下端面３５に第１環状凹部３６が形成される。

ここで、ピストン内蔵型の減衰力調整式油圧緩衝器においては、ソレノイドケースがリバウンド荷重を受けるため、ピストンロッドとソレノイドケースとの結合部の強度を向上させることが求められていた。

そこで、第１実施形態では、ピストンロッド５１（棒状部材）の下端部５２（一端部）をピストン機構２１のソレノイドケース３１（相手部材）の嵌合穴２２に嵌合し、ソレノイドケース３１の材料を塑性流動させてピストンロッド５１の下端部５２の外周面５４に設けられた第１環状溝５５，５６及び第２環状溝５９内に流入させることで結合される２部材の結合体１１において、緩衝器１の伸び行程時の荷重を受ける（リバウンド荷重を受ける）ピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６の受圧面５５Ａ，５６Ａに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を設けて結合部１２を形成した。
第１実施形態では、面粗度調整部５７，５８の仕上げ面粗さ（表面粗さ）を、面粗度調整を施す前の受圧面５５Ａ，５６Ａの仕上げ面粗さ又は面粗度調整を施さない受圧面５５Ｂ，５６Ｂの仕上げ面粗さよりも大きく（粗く）したので、第１環状溝５５，５６内に流入したソレノイドケース３１の材料とピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６の内面との間に発生する摩擦力（摩擦抵抗）を増大することが可能であり、ピストンロッド５１とソレノイドケース３１との結合部１２の強度を向上させることができる。その結果、ピストンロッド５１のソレノイドケース３１に対する抜けを防止することができる。

また、第１実施形態では、面粗度調整工程において、切刃４１の送り方向の端面４２を受圧面５５Ｂ，５６Ｂに対して平行に配置して切削抵抗が大きくなるようにしたので、受圧面５５Ａ，５６Ａをより粗く仕上げることができる。
なお、図９に示されるように、面粗度調整工程において、切刃４１の先端が環状溝５５，５６の頂点Ｐに接した状態で切刃４１の端面４２と受圧面５５Ｂ，５６Ｂとがなす角度と切刃４１の端面４３と受圧面５５Ａ，５６Ａとがなす角度とが同一になるように切刃４１を配置、換言すれば、切刃４１の入力方向がピストンロッド５１の軸線に対して垂直になるように切刃４１を配置し、受圧面５５Ａ，５６Ａと受圧面５５Ｂ，５６Ｂとをワンパス加工で切削する。これにより、受圧面５５Ａ，５６Ａ及び受圧面５５Ｂ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８を形成し、受圧面５５Ａ，５６Ａの面粗度調整と受圧面５５Ｂ，５６Ｂの面粗度調整とを行うことができる。

（第２実施形態）
次に、図１０を参照して第２実施形態を説明する。
なお、第１実施形態との共通部分については、同一の称呼及び符号を用い、重複する説明を省略する。

第１実施形態では、面粗度調整工程において、緩衝器１の伸び行程時の荷重を受ける（リバウンド荷重を受ける）第１環状溝５５，５６の受圧面５５Ａ，５６Ａを、推奨される送りよりも大きい送り（ｆ）で切削加工することにより、ピストンロッド５１の受圧面５５Ａ，５６Ａに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段、切削面）を形成した。

これに対し、第２実施形態では、ピストンロッド５１（棒状部材）の第１環状溝５５の５５Ａ，５５Ｂ及び第２環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに周方向へ断続して延びる突起６１、即ち周方向に沿って配置された複数個の突起６１を設けることにより、ピストンロッド５１の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成した。

突起６１は、受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び受圧面５６Ａ，５６Ｂに、ピストンロッド５１の軸線方向（図１０における「上下方向」）へ間隔をあけて複数段（第２実施形態では「２段」）で設けられる。また、突起６１は、ピストンロッド５１の軸平面による断面が直角二等辺三角形をなす。突起６１は、ピストンロッド５１の軸線Ｌに対して垂直をなす底面６２と、ピストンロッド５１の軸線Ｌに対して平行をなす側面６３とを有する。

第２実施形態では、塑性流動工程において、受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び受圧面５６Ａ，５６Ｂに突起６１が設けられたピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６内にソレノイドケース３１（相手部材）の材料が充填される。これにより、第１実施形態に対してピストンロッド５１の環状溝５５，５６の内面とソレノイドケース３１との接触面積が増大し、ピストンロッド５１とソレノイドケース３１との結合部１２の強度を向上させることができる。第２実施形態では、結合部１２に作用する回転トルクに対して第１実施形態よりも大きい抵抗力を発揮することが可能である。

なお、図１１に示されるように、突起６１に換えて、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに周方向へ断続して延びる溝６５、即ち周方向に沿って配置された複数個の溝６５を設けることにより、ピストンロッド５１の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成することができる。
また、第２実施形態では、面粗度調整部５７，５８を、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂを周方向へ連続して延びる突起６１又は溝６５とすることができる。
さらに、図１２に示されるように、突起６１又は溝６５に換えて、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂをローレット加工し、第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに凹凸を設けることにより、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成することができる。

（第３実施形態）
次に、図１３（ａ）、図１３（ｂ）を参照して第３実施形態を説明する。
なお、第１又は第２実施形態との共通部分については、同一の称呼及び符号を用い、重複する説明を省略する。

第２実施形態では、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに周方向へ断続して延びる突起６１を設けることにより、第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成した。

これに対し、第３実施形態では、ピストンロッド５１（棒状部材）の第１環状溝５５の受圧面５５Ａと受圧面５５Ｂとの間及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａと受圧面５６Ｂとの間に、軸方向（図１３における「上下方向」）へ延びる突起７１を設けることにより、ピストンロッド５１の第１環状溝５５，５６に面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成した。突起７１は、幅Ｗ５を有し、第１環状溝５５，５６に周方向へ一定の間隔をあけて設けられる。

第３実施形態では、塑性流動工程において、第１環状溝５５の隣接する突起７１間及び第１環状溝５６の隣接する突起７１間にソレノイドケース３１（相手部材）の材料が充填される。これにより、第１実施形態に対してピストンロッド５１の環状溝５５，５６の内面とソレノイドケース３１との接触面積が増大し、ピストンロッド５１とソレノイドケース３１との結合部１２の強度を向上させることができる。また、突起７１は、結合部１２に作用する回転トルクに対して第２実施形態における突起６１よりも大きい抵抗力を発揮することが可能である。

なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示されるように、突起７１に換えて、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに、受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び受圧面５６Ａ，５６Ｂに沿って縦に延びる溝７５を設けることにより、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成することができる。溝７５は、ピストンロッド５１の軸平面による断面が等脚台形に形成される。

なお、実施形態は、前述した形態に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
前述した実施形態では、ピストンロッド５１（棒状部材）を機械加工することで面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成する態様を例示したが、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂを、例えば、ナイタール、ピクリン酸等の薬品を用いて化学的に処理することにより、ピストンロッド５１の第１環状溝５５の受圧面５５Ａ，５５Ｂ及び第１環状溝５６の受圧面５６Ａ，５６Ｂに面粗度調整部５７，５８（摩擦発生手段）を形成することができる。

１１ 結合体、１２ 結合部、３１ ソレノイドケース（相手部材）、３３ 嵌合穴、５１ ピストンロッド（棒状部材）、５２ 下端部（棒状部材の一端部）、５５，５６ 第１環状溝（環状溝）、５５Ａ，５５Ｂ，５６Ａ，５６Ｂ 受圧面（環状溝の内面）、５７，５８ 面粗度調整部（摩擦発生手段）

Claims (7)

1. 棒状部材の一端部を相手部材の嵌合穴に嵌合し、前記相手部材の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた環状溝内に流入させるにより結合される２部材の結合体であって、
   前記環状溝の内面には、摩擦発生手段が設けられることを特徴とする結合体。
2. 請求項１に記載の結合体であって、
   前記摩擦発生手段は、推奨される切削条件の送りよりも大きい送りで加工された切削面であることを特徴とする結合体。
3. 請求項１に記載の結合体であって、
   前記摩擦発生手段は、前記環状溝の内面を周方向へ連続又は断続して延びる突起又は溝であることを特徴とする結合体。
4. 請求項１に記載の結合体であって、
   前記摩擦発生手段は、前記環状溝の内面を前記棒状部材の軸方向へ延びる突起又は溝であることを特徴とする結合体。
5. 棒状部材の一端部を相手部材の嵌合穴に嵌合し、前記相手部材の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた溝内に流入させるにより結合される２部材の結合体の製造方法であって、
   前記棒状部材の一端部の周面に前記溝を形成する溝形成工程と、
   前記棒状部材の溝の内面の表面粗さを粗くする面粗度調整工程と、
   前記相手部材の材料を前記棒状部材の溝内に流入させる塑性流動工程と、
   を有することを特徴とする結合体の製造方法。
6. 請求項５に記載の結合体の製造方法であって、
   前記面粗度調整工程では、前記棒状部材の溝の内面が推奨される切削条件の送りよりも大きい送りで切削加工されることを特徴とする結合体の製造方法。
7. 作動流体が封入されるシリンダと、
   前記シリンダ内を２室に区画するピストン機構と、
   一端部が前記ピストン機構に結合され、他端部が前記シリンダの外部へ延出されるピストンロッドと、
   前記ピストンロッドの一端部を前記ピストン機構の嵌合穴に嵌合し、前記ピストン機構の材料を塑性流動させて前記棒状部材の一端部の周面に設けられた溝内に流入させることにより形成される結合部と、
   を備える緩衝器であって、
   前記溝の内面には、摩擦発生手段が設けられることを特徴とする緩衝器。

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