JP4729170B2 - ストラット式アウターシェルユニットおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を懸架するストラット式アウターシェルユニットおよびその製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ストラット式ショックアブソーバは、本来の減衰力発生機能の他、サスペンションメンバの一部として車輪の位置決めを行う構造部材としての役割をする。
【０００３】
図８は従来のストラット式ショックアブソーバ１を示している。このショックアブソーバ１は、その外側に減衰力発生機構を内蔵するアウターシェルユニット１０を備える。アウターシェルユニット１０は、筒状をしたアウターシェル３と、アウターシェル３に溶接により取り付けられ懸架スプリングを受けるスプリングガイド６と、アウターシェル３に溶接により取り付けられナックルが連結されるナックルブラケット７とを備える。
【０００４】
ナックルブラケット７はアウターシェル３に圧入された後、溶接により固着される。１枚板タイプのナックルブラケット７はその上下端７ｅ、７ｆがそれぞれ溶接によってアウターシェル３に固着される。
【０００５】
アウターシェル３の両端部には機械加工によりインロー部３２、３７がそれぞれ形成され、上端のインロー部３２にはロッドガイド９が取り付けられ、下端のインロー部３７にはロアキャップ１７が取り付けられている。ロアキャップ１７の外周部はナックルブラケット７の下端７ｆと共にアウターシェル３の下端に溶接され、アウターシェル３の底部が密封される。
【０００６】
図９の（ａ）、（ｂ）図に示すように、ナックルブラケット７の上端７ｅをアウターシェル３に溶接するのにあたって、アウターシェル３を略垂直に配置された中心軸Ｏまわりに回転させ、アーク溶接機のトーチ６１はアウターシェル３の外周面３ａとナックルブラケット７の上端７ｅの間の隅部に下方に向けられる、下向き溶接法によって溶接される。この溶接部の形状は一部スミ肉を有する重ね形状である。
【０００７】
図１０の（ａ）、（ｂ）図に示すように、ナックルブラケット７の下端７ｆおよびロアキャップ１７をアウターシェル３の全周に渡って溶接するのにあたって、アウターシェル３を水平面に対して６０°傾斜した中心軸Ｏまわりに回転させ、アーク溶接機のトーチ６１はアウターシェル３の下端３ｂとナックルブラケット７の下端７ｆおよびロアキャップ１７の間の隅部に下方に向けられる、下向き溶接法によって溶接される。この溶接部の形状は一部スミ肉、重ね、フレアの特徴を備えた特殊形状であり、高度な溶接技術と溶接時間を要する。
【０００８】
図１０の（ｂ）、（ｃ）図に示すように、同時にスプリングガイド６の下端６ａをアウターシェル３の外周面３ａに３箇所に渡って溶接する。この溶接部の形状は重ね形状である。
【０００９】
アウターシェル３の加工ラインは、図１０に示すように、（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）の工程を経て形成される。
（１）パイプ材を切断し、直円筒状のワーク４１を形成する。
（２）ワーク４１の途中に絞り加工をして細径部３８を成形する。
（３）ワーク４１の下端でに絞り加工をして細径部３９を成形する。
（４）ワーク４１の下端の内周を切削加工をして、インロー部３７を形成する。
（５）ワーク４１の上端の内周を切削加工をして、インロー部３２を形成する。このインロー部３２には別の工程でロッドガイド９が嵌合される。
（６）ワーク４１を洗浄する。
（７）ワーク４１のインロー部３７にロアキャップ１７を圧入し、カシメ固定する。これらの工程は全て一つの生産ラインで自動的に連続して行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のストラット式アウターシェルユニットの製造方法にあっては、溶接ラインにおいてナックルブラケット７およびスプリングガイド６の２部材をアウターシェル３に溶接するので、加工ラインのサイクルタイムが大幅に長くなる。このため、１系列の加工ラインに対して２系列の溶接ラインを設けて生産量を確保する必要がある。
【００１１】
特に、ナックルブラケット７の下端７ｆおよびロアキャップ１７をアウターシェル３の全周に渡って溶接する溶接部には、強度品質だけでなく密封性が要求されるため、溶接速度を高めることが難しく、溶接ラインのサイクルタイムを長くしていた。
【００１２】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ストラット式アウターシェルユニットの生産性を高めることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、減衰力発生機構を内蔵する筒状をしたアウターシェルと、アウターシェルに取り付けられナックルが連結されるナックルブラケットとを備えるストラット式アウターシェルユニットの製造方法に適用する。
【００１４】
そして、ワークと同一方向に回転駆動される芯金および金型を用い、ワークの内側に配置される芯金は湾曲面の中央に窪む凹部を有し、ワークと芯金および金型を同一方向に回転駆動しながら金型をワークに押し付けるクロージング加工により、金型と芯金の間でワークの開口端部を次第に絞ってアウターシェルの底部を閉塞するとともに、ワークを芯金の凹部内に突出させてアウターシェルの底部から内側に突出する凸部を形成した後に、アウターシェルにナックルブラケットを溶接によって固着することを特徴とするものとした。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、アウターシェルにナックルブラケットの下端を立向下進溶接法によって高速溶接することを特徴とするものとした。
【００１７】
第３の発明は、第１または第２の発明において、アウターシェルに取り付けられ懸架スプリングを受けるスプリングガイドを備え、アウターシェルの途中にバルジ加工により段付き部を形成し、スプリングガイドを段付き部に圧入して取り付けることを特徴とするものとした。
【００１８】
第４の発明は、減衰力発生機構を内蔵する筒状をしたアウターシェルと、アウターシェルに取り付けられナックルが連結されるナックルブラケットとを備えるストラット式アウターシェルユニットに適用する。
【００１９】
そして、ワークと同一方向に回転駆動される芯金および金型を用い、ワークの内側に配置される芯金は湾曲面の中央に窪む凹部を有し、ワークと芯金および金型を同一方向に回転駆動しながら金型をワークに押し付けるクロージング加工により、金型と芯金の間でワークの開口端部を次第に絞ってアウターシェルの底部が閉塞されるとともに、ワークを芯金の凹部内に突出させてアウターシェルの底部から内側に突出する凸部が形成されるとともに、アウターシェルにはナックルブラケットが溶接によって固着されていることを特徴とするものとした。
【００２０】
【発明の作用および効果】
第１、第４の発明によると、クロージング加工によって底部を形成することにより、インロー部を切削加工する工数、およびロアキャップを組み付ける工数が削減され、生産性を高められる。
【００２１】
そして、アウターシェルの底部がクロージング加工により密封性が確保されているため、溶接によって底部を密封する必要がなく、生産性を高められる。
アウターシェルの底部から内側に突出する凸部を設けることにより、底部を確実に密封することができる。
【００２２】
アウターシェルはその下端部がクロージング加工により先細に絞られるため、ナックルブラケットをアウターシェルに円滑に圧入することができ、アウターシェルを絞り加工する工数が削減され、生産性を高められる。
【００２３】
第２の発明によると、アウターシェルの底部がクロージング加工により密封性が確保されているため、溶接によって底部を密封する必要がなく、立向下進溶接法によって高速溶接することが可能となり、溶接ラインのサイクルタイムを短縮できる。
【００２５】
第３の発明によると、スプリングカイドをアウターシェルの段付き部に圧入して両者の溶接を廃止することが可能となり、生産性を高められる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示すように、ストラット式ショックアブソーバ１は、車体側に連結されるロッド２と、車軸を支持するナックル（図示せず）に連結されるアウターシェル３と、アウターシェル３にロッド２を摺動可能に支持するロッドガイド９と、アウターシェル３の内側に一部にガスを封入した油溜室１８を画成するインナーチューブ４と、ロッド２の先端に連結されインナーチューブ４の内部を上油室１６と下油室１７に仕切るピストン５と、伸び行程で減衰力を発生するピストンバルブ１１と、縮み行程で減衰力を発生するベースバルブ１２とを備え、アウターシェル３の内側に車輪の振動を減衰する減衰力発生機構を構成している。
【００２８】
ロッド２が上方に動く伸び行程で、上油室１６は加圧され、作動油はピストンバルブ１１を通って下油室１７へと流入し、減衰力が発生する。このとき、ロッド２の退出分に相当する作動油が油溜室１８からベースバルブ１２を開いてほとんど抵抗無く下油室１７へと流入する。
【００２９】
ロッド２が下方に動く縮み行程で、下油室１７の作動油はピストンバルブ１１を開いてほとんど抵抗無く上油室１６へと流入する。このとき、ロッド２の侵入分に相当する作動油が下油室１７からベースバルブ１２を通って油溜室１８へと流入し、減衰力が発生する。
【００３０】
ストラット式ショックアブソーバ１は、懸架スプリングの下端を受けるスプリングガイド６と、ナックルが連結されるナックルブラケット７を備え、サスペンションメンバの一部として車輪の位置決めを行う機能を果たす。
【００３１】
アウターシェル３の途中には環状の段付き部３５がバルジ加工により突出形成される。スプリングガイド６は段付き部３５に圧入して固着される。これにより、スプリングガイド６をアウターシェル３の外周面３ａに溶接する必要がない。
【００３２】
図２にはバルジ加工によって段付き部３５を形成する工程を示す。バルジ加工機は、パイプ材からなるワーク４１を保持する治具５２と、ワーク４１の外側を抱囲する外型５３と、ワーク４１の内側に配置される内型５４と、内型５４を半径方向に動かすクサビ状をした嵌合部材５５とを備える。治具５２に保持されたワーク４１を外型５３によって抱囲し、内型５４をワーク４１の内側に配置し、内型５４に嵌合部材５６を力Ｐによって嵌合することにより、内型５４を半径方向に拡げ、ワーク４１の途中を内型５４および外型５３の形状に沿って環状に膨らませ、段付き部３５を形成する。
【００３３】
スプリングガイド６はアウターシェル３に嵌合する嵌合部６ａと、懸架スプリングの下端を受けるシート部６ｂを有し、プレス加工によって一体形成される。
【００３４】
アウターシェル３は円筒状の本体３０と、この本体３０の下端を塞ぐ底部３１を有する。アウターシェル３の底部３１はクロージング加工と呼ばれる塑性加工によりアウターシェル３の本体３０に一体形成される。これにより、アウターシェル３の底部３１の密封性が確保され、溶接によって底部３１を密封する必要がない。
【００３５】
図３にはクロージング加工により底部３１を形成する工程を示す。クロージング加工機は、パイプ材からなるワーク４１を保持するチャック４２と、ワーク４１の内側に保持棒４３を介してワーク４１と同軸上に配置される芯金４４と、ワーク４１と所定のオフセット量Ｓを持つ軸を中心に回転駆動される金型４５と、金型４３を加熱する加熱コイル４６とを備える。ワーク４１と芯金４４および金型４５は同一方向に回転駆動される。
【００３６】
金型４５は円筒状に窪む円筒内周面４５ａと、略球面状に窪む湾曲面４５ｂとを有する。
【００３７】
芯金４４は円筒状の円筒外周面４４ａと、略球面状に突出した湾曲面４４ｂと、湾曲面４４ｂの中央に窪む凹部４４ｃを有する。
【００３８】
クロージング加工は、ワーク４１と芯金４４および金型４５は同一方向に回転駆動しながら、金型４５をワーク４１に力Ｐによって押し付けることにより、金型４５と芯金４４の間でワーク４１の開口端部を次第に絞り、円錐筒状に縮径して閉塞される底部３１が形成される。底部３１は中心軸Ｏに直交する面に対して角度αをもって傾斜し、この角度αは例えば３０°（π／６ｒａｄ）に設定される。
【００３９】
底部３１の中央部は金型４５と芯金４４の間でワーク４１を絞ることにより閉塞される。このとき、ワーク４１に芯金４４の凹部４４ｃ内に突出する凸部３４が形成される。底部３１からアウターシェル３の内側に突出する凸部３４を設けることにより、底部３１を確実に閉塞することができる。
【００４０】
一方、ナックルブラケット７はアウターシェル３に嵌合する嵌合部７ａと、ナックルを挟持する一対のフランジ部７ｂと、切り起こしホースブラケット７ｇを有する。各フランジ部７ｂにボルト穴７ｃ、７ｄが形成され、各ボルト穴７ｃ、７ｄを挿通する２本のボルトを介してナックルブラケット７にナックルが締結される。各ボルト穴７ｃ、７ｄはナックルブラケット７がアウターシェル３に溶接によって固着された後にドリル加工され、寸法精度を確保するようになっている。このナックルブラケット７は、各フランジ部７ｂの間に補強部材が設けられない、１枚板タイプと呼ばれるものである。
【００４１】
ナックルブラケット７はアウターシェル３に圧入された後、溶接により固着される。アウターシェル３はその下端部がクロージング加工により先細に絞られており、アウターシェル３を円滑に圧入することができる。
【００４２】
１枚板タイプのナックルブラケット７はその上下端７ｅ、７ｆが溶接部２１、２２によってそれぞれアウターシェル３に固着される。
【００４３】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）図に示すように、上側ブラケット溶接部２１を形成するのにあたって、アーク溶接機のトーチ６１はアウターシェル３の外周面３ａとナックルブラケット７の上端７ｅの間の隅部に向けられ、立向下進溶接法によって溶接される。立向下進溶接法は、アウターシェル３を略水平に配置された中心軸Ｏまわりに回転させ、アーク溶接機のトーチ６１をアウターシェル３の側部に向ける。アウターシェル３の回転方向は図４の（ｂ）図に矢印で示すようにアウターシェル３のトーチ６１に対峙する部位が上昇する向きに設定される。
【００４４】
アウターシェル３の中心軸Ｏを含む水平な平面を水平基準面Ｘとする。アウターシェル３の中心軸Ｏを含む垂直な平面を垂直基準面Ｙとする。アーク溶接機のトーチ６１の延長線がアウターシェル３の外周面３ａと交わる点を溶接点Ｗとする。
【００４５】
溶接点Ｗは水平基準面Ｘ上に配置するか、もしくは水平基準面Ｘより上方に所定の長さＬｘだけ上方に位置するようにオフセットする。本実施の形態では、アウターシェル３の外径が４５ｍｍ程度であり、オフセット量Ｌｘを０〜１０ｍｍの範囲に設定する。
【００４６】
溶接点Ｗは垂直基準面Ｙより所定の長さＬｙだけオフセットされる。立向下進溶接法の条件として、垂直方向のオフセット量Ｌｘが水平方向のオフセット量Ｌｙより小さくなるように溶接点Ｗが配置される。
【００４７】
トーチ６１が水平基準面Ｘに対して上方に傾斜するトーチ角度θｘは、垂直基準面Ｙに対して傾斜するトーチ角度θｙより小さくなるように設定される。本実施の形態では、トーチ角度θｘは０〜３０°（０〜π／６ｒａｄ）の範囲に設定される。
【００４８】
この立向下進溶接法は、アウターシェル３の外径に応じてトーチ６１の電流、電圧、アウターシェル３の回転速度と共にトーチ角度θｘ、オフセット量Ｌｘを任意に設定し、溶接速度と溶融金属の垂れ落ちる速度のバランスをとることにより、従来用いられていた下向き溶接法によって得られる溶接機の能力以上の溶接速度が得られる。
【００４９】
図５の（ａ）、（ｂ）図に示すように、下側ブラケット溶接部２１を形成するのにあたって、アーク溶接機のトーチ６１はアウターシェル３の下端３ｂとナックルブラケット７の下端７ｆの間の隅部に向けられ、立向下進溶接法によって溶接される。立向下進溶接法は、アウターシェル３を略水平に配置された中心軸Ｏまわりに回転させる。アウターシェル３の回転方向は図５の（ａ）図に矢印で示すようにアウターシェル３のトーチ６１に対峙する部位が上昇する向きに設定される。
【００５０】
溶接点Ｗは水平基準面Ｘ上に配置するか、もしくは水平基準面Ｘより上方に所定の長さＬｘだけ上方に位置するようにオフセットする。本実施の形態では、アウターシェル３の外径が４５ｍｍ程度であり、オフセット量Ｌｘを０〜１０ｍｍの範囲に設定する。
【００５１】
トーチ６１が水平基準面Ｘに対して上方に傾斜するトーチ角度θｘは、トーチ角度θｘは０〜１５°（０〜π／１２ｒａｄ）の範囲に設定される。
【００５２】
図６はアウターシェル３とナックルブラケット７およびスプリングガイド６からなるアウターシェルユニット１０を製造する工程を示す図である。アウターシェルユニット１０を製造する生産ラインは、アウターシェル３を加工するアウターシェル３の加工ラインと、アウターシェル３にナックルブラケット７およびスプリングガイド６を取り付けるアウターシェルユニット１０の溶接ラインとに分けられる。そして、加工ラインで１本のアウターシェル３を形成するのに要するサイクルタイムと、溶接ラインで１本のアウターシェルユニット１０を形成するのに要するサイクルタイムとを等しくする。
【００５３】
アウターシェル３の加工ラインは、図６、図７に示すように、（１）（２）（３）（４）（５）の工程を経て形成される。
（１）パイプ材を切断し、直円筒状のワーク４１を形成する。
（２）ワーク４１の一端の内周を切削加工をして、インロー部３２を形成する。このインロー部３２には別の工程でロッドガイド９が嵌合される。
（３）ワーク４１の他端にクロージング加工によって底部３１を形成する。
（４）ワーク４１の途中にバルジ加工によって段付き部３５を形成する。
（５）ワーク４１を洗浄する。
これらの工程は全て一つの生産ラインで自動的に連続して行われる。
【００５４】
アウターシェルユニット１０の溶接ラインは、図６に示すように、（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）の工程を経て形成される。
（１）ワーク４１に製品の識別記号や番号等を刻印する。
（２）ナックルブラケット７をアウターシェル３に圧入する。
（３）ナックルブラケット７の上端７ｅをアウターシェル３の外周面３ａに立向下進溶接法によって高速溶接する。
（４）ナックルブラケット７の下端７ｆをアウターシェル３の下端３ｂに立向下進溶接法によって高速溶接する。
（５）スプリングガイド６をアウターシェル３の段付き部３５に圧入する。
（６）ナックルブラケット７に各ボルト穴７ｃ、７ｄがドリル加工される。
（７）アウターシェル３にホースブラケットを溶接する。
これらの工程は全て一つの生産ラインで自動的に連続して行われる。
【００５５】
以上のように、加工ラインで１本のアウターシェル３を形成するのに要するサイクルタイムと、溶接ラインで１本のアウターシェルユニット１０を形成するのに要するサイクルタイムを共に等しくすることにより、一方のラインを稼動させて他方のラインを休ませる必要がなく、効率的に生産量を増やすことができる。
【００５６】
アウターシェル３の加工ラインでは、クロージング加工によって底部３１を形成することにより、アウターシェル３の下端部に絞り加工をしたり、インロー部を切削加工する工数、およびロアキャップを組み付ける工数が削減され、この加工ラインで１本のアウターシェル３を形成するのに要するサイクルタイムを短縮できる。
【００５７】
アウターシェルユニット１０の溶接ラインでは、スプリングカイド６をアウターシェル３に圧入して両者の溶接を廃止するとともに、ナックルブラケット７の上下端７ｅ、７ｆをアウターシェル３に立向下進溶接法によって高速溶接することにより、この溶接ラインで１本のアウターシェルユニット１０を形成するのに要するサイクルタイムを短縮できる。
【００５８】
アウターシェル３の底部３１がクロージング加工により密封性が確保されているため、溶接によって底部３１を密封する必要がなく、立向下進溶接法によって高速溶接することが可能となる。
【００６０】
他の実施の形態として、ナックルブラケットは、各フランジ部の間に補強部材が設けられ筒状をした２枚板タイプのものを用いてもよい。補強部材は各フランジ部の間に固着され、ナックルブラケットの剛性を高める。この場合、ナックルブラケットはアウターシェルに圧入された後、その下端のみを溶接によってアウターシェルに固着すれば、十分な結合強度が得られ、ナックルブラケットの上端を溶接によってアウターシェルに固着する必要がない。
【００６１】
他の実施の形態として、車両の質量が増大する場合、アウターシェルにバルジ加工によって形成される段付き部を廃止し、スプリングガイドをアウターシェルの外周面に溶接により固着して、結合強度を高めてもよい。
【００６２】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すショックアブソーバの断面図。
【図２】同じくバルジ加工によって段付き部を形成する工程を示す図。
【図３】同じくクロージング加工により底部を形成する工程を示す図。
【図４】同じくナックルブラケットの上端をアウターシェルに高速溶接する工法を示す図。
【図５】同じくナックルブラケットの下端をアウターシェルに高速溶接する工法を示す図。
【図６】同じくアウターシェルユニットを製造する工程を示す図。
【図７】同じくアウターシェルを加工する工程を示す図。
【図８】従来例を示すショックアブソーバの断面図。
【図９】同じくナックルブラケットの上端をアウターシェルに高速溶接する工法を示す図。
【図１０】同じくナックルブラケットの下端およびスプリングカイドをアウターシェルに高速溶接する工法を示す図。
【図１１】同じくアウターシェルを加工する工程を示す図。
【符号の説明】
１ ショックアブソーバ
３ アウターシェル
６ スプリングガイド
７ ナックルブラケット
１０ アウターシェルユニット
３１ 底部
３４ 凸部
３５ 段付き部

Claims (4)

1. 減衰力発生機構を内蔵する筒状のアウターシェルと、前記アウターシェルに取り付けられナックルが連結されるナックルブラケットとを備えるストラット式アウターシェルユニットの製造方法において、ワークと同一方向に回転駆動される芯金および金型を用い、前記ワークの内側に配置される前記芯金は湾曲面の中央に窪む凹部を有し、前記ワークと前記芯金および前記金型を同一方向に回転駆動しながら前記金型を前記ワークに押し付けるクロージング加工により、前記金型と前記芯金の間で前記ワークの開口端部を次第に絞って前記アウターシェルの底部を閉塞するとともに、前記ワークを前記芯金の前記凹部内に突出させて前記アウターシェルの前記底部から内側に突出する凸部を形成した後に、前記アウターシェルに前記ナックルブラケットを溶接によって固着することを特徴とするストラット式アウターシェルユニットの製造方法。
2. 前記アウターシェルに前記ナックルブラケットの下端を立向下進溶接法によって溶接することを特徴とする請求項１に記載のストラット式アウターシェルユニットの製造方法。
3. 前記アウターシェルに取り付けられ懸架スプリングを受けるスプリングガイドを備え、前記アウターシェルの途中にバルジ加工により段付き部を形成し、前記スプリングガイドを段付き部に圧入して取り付けることを特徴とする請求項１または２に記載のストラット式アウターシェルユニットの製造方法。
4. 減衰力発生機構を内蔵する筒状のアウターシェルと、前記アウターシェルに取り付けられナックルが連結されるナックルブラケットとを備えるストラット式アウターシェルユニットにおいて、ワークと同一方向に回転駆動される芯金および金型を用い、前記ワークの内側に配置される前記芯金は湾曲面の中央に窪む凹部を有し、前記ワークと前記芯金および前記金型を同一方向に回転駆動しながら前記金型を前記ワークに押し付けるクロージング加工により、前記金型と前記芯金の間で前記ワークの開口端部を次第に絞って前記アウターシェルの底部が閉塞されるとともに、前記ワークを前記芯金の前記凹部内に突出させて前記アウターシェルの前記底部から内側に突出する凸部が形成されるとともに、前記アウターシェルには前記ナックルブラケットが溶接によって固着されていることを特徴とするストラット式アウターシェルユニット。

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