JP4919053B2 - 油圧緩衝器用アウタチューブおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧緩衝器用アウタチューブに係り、特に軸方向の途中にスプリングシートを嵌合保持するための大径の突出部を有するアウタチューブとその製造方法とに関する。

ツインチューブタイプの油圧緩衝器は、図６に示すように、ピストン１を摺動可能に内装した内筒２を有底の外筒（アウタチューブ）３内に納め、ピストン１に一端が連結されたピストンロッド４の他端部を、内筒２および外筒３の開口端部に共通に装着したロッドガイド５およびシール部材６を挿通して外部へ延ばし、内筒２内に封入された油液を、ピストン１に設けたピストンバルブ７および外筒３の内底部に設けたベースバルブ８を流通させて伸び行程および縮み行程の減衰力を発生させ、ピストンロッド４の進入、退出分の油液は内筒２と外筒３との間の、ガスおよび油液が封入されたリザーバ９で補償する構造となっている。

この種の油圧緩衝器を車両のサスペンションに用いる場合は、その外筒３の軸方向の途中にばねを受けるスプリングシート１０が配設される。そして従来、外筒３に対するスプリングシート１０の固定には、同じく図６に示すように、外筒３の途中にバルジ加工により成形した突出部１１にスプリングシート１０を嵌合固定させる構造が採用されていた。この場合、突出部１１は、スプリングシート１０が圧入嵌合される小径突出部１２とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３とを該スプリングシート１０の圧入方向に前後して形成した段付き形状となっており、従来、その成形には、ゴムバジル加工が多く採用されていた。ゴムバルジ加工は、素管内でゴムを軸方向に圧縮して、その膨張力で拡管させる加工法であり（例えば、特許文献１参照）、液圧バルジ加工に比べて加工が容易でコスト安である利点を有している。
特開昭５５−１４１３４３号公報

ところで、上記した油圧緩衝器を組立てるには、外筒３および内筒２に、ピストン１をはじめ、ロッドガイド６、シール部材７等の必要な内機部品を収めた後、同じく図６に示すように、外筒３の開口端部を内側に曲げ加工して、その曲げ片１４によって内筒２へ残留軸力を付与しながら内機部品を押圧固定し、その後に外筒３の突出部１１に対してスプリングシート１０を組付けるようにしていた。

しかしながら、外筒３の突出部１１は、上記したようにゴムバルジ加工によって形成されているため、剛性が不足し、スプリングシート１０を圧入した際、該突出部１１の小径突出部１２が径方向へ圧縮されて外筒３に軸方向の伸びが生じる現象が起こっていた。この外筒３の軸方向の伸びは、内筒２の残留軸力低下を招き、製品動作時に異音が発生するなどの不具合の原因になる。そこで従来は、スプリングシート１０の圧入による残留軸力低下分を見込んで、曲げ片１４による押圧力を増大させるように組付けを行っていた。

しかるに、上記ロッドガイド６としては、コスト的に安く、精度確保が容易であることから、焼結品が用いられることが多く、上記曲げ片１４による押圧力を増大させると、比較的脆い焼結品であるロッドガイド６が破壊してしまう虞れがあり、内筒２への残留軸力を増大させることには一定の限界があるのが現状であった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、スプリングシート圧入に伴うアウタチューブの軸方向の伸びを抑えることにより、内筒への残留軸力低下を低減した油圧緩衝器用アウタチューブとその製造方法とを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る油圧緩衝器用アウタチューブは、軸方向の途中にバルジ加工により、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを該スプリングシートの圧入方向に前後して形成したアウタチューブの開口端部を内側に曲げ加工して、その曲げ片によって内機部品に残留軸力を付与する油圧緩衝器用アウタチューブにおいて、前記小径突出部と前記大径突出部とが、内・外面を型により拘束しながら素管を拡管させる機械式バルジ加工により形成され、前記小径突出部の一部に、前記スプリングシートが接触しない内側に窪む凹部が形成されていることを特徴とする。

このように構成した油圧緩衝器用アウタチューブにおいては、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを、内・外面を型により拘束しながら拡管させる機械式バルジ加工により形成しているので突出部の剛性が高まり、スプリングシートの圧入による小径突出部の径方向への圧縮が抑えられ、結果としてアウタチューブの軸方向伸びが抑えられる。

また、上記凹部によってスプリングシートと小径突出部との接触面積が減じるので、その減じる分、圧入荷重が低減する。

上記課題を解決するため、本発明に係る油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法は、軸方向の途中にバルジ加工により、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを該スプリングシートの圧入方向に前後して形成したアウタチューブの開口端部を内側に曲げ加工して、その曲げ片によって内機部品に残留軸力を付与する油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法において、環状の外型と該外型の内部に配設された拡縮径可能な内型との間隙に素管を挿入した後、前記素管を軸方向に加圧しながら前記内型を拡径方向へ移動させ、該内型と前記外型とで内・外面を拘束しながら拡管させる機械式バルジ加工を行い、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを成形することを特徴とする。

本アウタチューブの製造方法においては、上記機械式バルジ加工に際し、小径突出部の両端部に対応する部位を内型と外型とにより集中的に曲げ加工するのが望ましい。この場合、小径突出部の両端部に対応する部位を内型と外型とにより集中的に曲げ加工する段階で、素管を軸方向に加圧する力を低圧から高圧に切替えるのが望ましい。

本発明に係る油圧緩衝器用アウタチューブおよびその製造方法によれば、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とが、内・外面を型により拘束しながら拡管させる機械式バルジ加工により形成されるので、突出部の剛性が高まり、スプリングシートの圧入に伴うアウタチューブの軸方向伸びが抑えられ、結果としてインナチューブへの残留軸力低下が低減され、油圧緩衝器の性能の安定化に大きく寄与する効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜３は、本発明に係る油圧緩衝器用アウタチューブの製造に用いる機械式バルジ加工装置を示したものである。本機械式バルジ加工装置２０は、前記図６に示した油圧緩衝器の外筒３（アウタチューブ）の軸方向の途中にスプリングシート１０を嵌合固定するための突出部１１を成形するもので、該突出部１１が、スプリングシート１０が圧入される小径突出部１２とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３とを該スプリングシート１０の圧入方向に前後して有する段付き形状となっている点は、従来と同様である。

機械式バルジ加工装置２０は、外筒３の素材である素管Ｗを囲む環状の外型２１と該外型２１の内部に配設された拡縮径可能な内型３１とを備えている。外型２１は、上・下に二分割されており、その下側部分２１Ａは位置固定のベース２２上に固定され、その上側部分２１Ｂはベース２２の上方に昇降可能に配設された昇降台２３に複数のガイドロッド２４を介して吊下支持されている。外型２１の上側部分２１Ｂと昇降台２３との間には圧縮ばね２５が介装されており、該上側部分２１Ｂは、昇降台２３の下降に応じてわずかフローティングしながら下側部分２１Ａに同心に突き合され（型閉じされ）、これにより一体の外型２１が形成される。

外型２１の下側部分２１Ａの内面には、素管Ｗの下端（先端）を受ける段差面２６が形成され、一方、昇降台２３には、素管Ｗの上端に当接する加圧部材２７と該加圧部材２７の背面にピストンロッド２８ａを接続させた加圧用シリンダ２８とが配設されている。素管Ｗは、昇降台２３の上昇により外型２１の上側部分２１Ｂを下側部分２１Ａに対して大きく離間させた状態で、前記段差面２６に当接するまで下側部分２１Ａに挿入され、この状態で素管Ｗの上半分は下側部分２１Ａから露出して配置される。外型２１の上側部分２１Ｂは、前記下側部分２１Ａに対する素管Ｗの挿入完了により昇降台２４と一体的に下降し、この下降に応じて素管Ｗの上半分が上側部分２１Ｂの内部に挿入される。そして、上型部分２１Ｂが下側部分２１Ａに突き合された型閉じ状態で、前記加圧部材２７が素管Ｗの後端に当接してわずか浮上し（図３）、これによって素管Ｗに対する加圧用シリンダ２８からの軸力付与が可能になる。

一方、内型３１は、放射状に配置された複数のセグメント３２の集合体からなっている。各セグメント３２は、図３に示されるように、前記外型２１の下側部分２１Ａを支持するベース２２から該下側部分２１Ａ内を延ばした支持筒３３の上端に半径方向へ移動可能に支承されている。また、複数のセグメント３２の上下端部の二箇所には、各セグメント３２を半径内方向へ付勢するリングばね３４が巻回されており（図１）、内型３１は、常時はリングばね３４により各セグメント３２を密に集合させた縮径状態を維持するようになっている（図２の右半分）。また、内型３１の内側には、各セグメント３２の背面に楔合し、後述の駆動手段４０により相対移動する上下一対のウエッジ部材（矢）４１、４２が配置されており、内型３１の各セグメント３２は、前記一対のウエッジ部材４１、４２が相互に接近する方向へ相対移動することで、半径外方向へ移動するようになっている（図２の左半分）。

上記内型３１のセグメント３２を一対のウエッジ部材４１、４２を介して駆動する駆動手段４０は、前記ベース２２から下方向へ延ばした複数のガイドロッド４３に摺動可能に装着された可動プレート４４を端板として共用するシリンダ（内型駆動用シリンダ）４５を備えている。シリンダ４５内のピストン（図示略）から上方へ延ばされたピストンロッド４６は中空構造となっており、その先端部には、前記ガイドロッド４３により回り止めされた中空部材４７が固設されている。中空部材４７には、前記内型３１の各セグメント３２を支承する支持筒３３内を摺動可能に延ばした筒状の連結部材４８の一端が固定されており、この連結部材４８の上端部に、前記一対のウエッジ部材のうちの、下側のウエッジ部材４２が連結されている。一方、上側のウエッジ部材４１は、前記シリンダ４５の端板として共用される可動プレート４４からピストンロッド４６、中空部材４７および連結部材４８内を挿通して上方へ延ばした作動ロッド４９の上端部に連結されている。なお、内型駆動用シリンダ４５は、ガイドロッド４３の先端部に一端が係止されたばね５０により常時上方へ付勢されている。

上記構成の駆動手段４０においては、シリンダ４５のピストンロッド４６が伸長すると、その反力でシリンダ４５がガイドロッド４３に沿って下動し、これにより連結部材４８を介して下側のウエッジ部材４２が上動すると共に、作動ロッド４９を介して上側のウエッジ部材４１が下動する。逆に、シリンダ４５のピストンロッド４６が短縮すると、その反力でシリンダ４５がガイドロッド４３に沿って上動し、これにより連結部材４８を介して下側のウエッジ部材４２が下動すると共に、作動ロッド４９を介して上側のウエッジ部材４１が上動する。すなわち、一対のウエッジ部材４１、４２は、シリンダ４５の作動により相対移動し、これに応じて内型３１（セグメント３２）が拡縮動作する。なお、駆動手段４０を構成する可動プレート４４とピストンロッド４６の先端の中空部材４７との間には、両者の相対変位、すなわち一対のウエッジ部材４１と４２との相対変位を検出する変位測定手段Ｓが介装されている。

ここで、上記外型２１の内面には、図１によく示されるように、前記スプリングシート１０が圧入される小径突出部１２の外面形状に倣う第１の成形凹部５１とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３の外面形状に倣う第２の成形凹部５２とが連続に形成されている。本実施形態において、外型２１を構成する下側部分２１Ａと上側部分２１Ｂとの合せラインＬは、第１の成形凹部５１と第２の成形凹部５２との境界部に設定されている。このように前記境界部に合せラインＬを設定することで、該境界部に集中しやすい応力が緩和され、外型２１の破損が未然に防止される。一方、内型３１を構成する各セグメント３２の外側の長手方向中間部には、前記スプリングシート１０が圧入される小径突出部１２の内面形状に倣う第１の成形凸部５３とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３の外面形状に倣う第２の成形凹部５４とが連続に形成されている。

以下、上記のように構成された機械式バルジ加工装置２０によるバルジ加工の実施状況を図４も参照して説明する。

バルジ加工に際しては、外型２１の下側部分２１Ａに対して上側部分２１Ｂを離間させた型開き状態で、下側部分２１Ａに素管Ｗを段差面２６に当接するまで挿入し、該素管Ｗを外型２１の下側部分２１Ａにセットする。このとき、内型３１は、図１に示すように縮径状態にあり、素管Ｗは内型３１に干渉することなくセット可能である。前記素管Ｗのセット完了後、昇降台２３と一体に外型２１の上側部分２１Ｂを下降させ、該上側部分２１Ｂを下側部分２１Ａに突き合せて型閉じする。この型閉じにより素管Ｗの上半分が上側部分２１Ｂの内部に挿入され、これと同時に昇降台２３に設けられた加圧部材２７が素管Ｗの後端に当接してわずか持ち上げられる。次に、加圧用シリンダ２８のピストンロッド２８ａを伸長動作させ、素管Ｗに軸方向の加圧力（軸力）を加える。このときの加圧力Ｐ１は、素管Ｗが座屈を起こさない範囲内の適当な値とする。一例とし、外径４５ｍｍで肉厚１．４ｍｍの素管Ｗを対象とする場合、該加圧力Ｐ１は４５ｋＮ程度に設定される。

次に、内型駆動用シリンダ４５のピストンロッド４６を伸長動作させる。すると、その反力でシリンダ４５が下動し、これにより連結部材４８を介して下側のウエッジ部材４２が上動する共に、作動ロッド４９を介して上側のウエッジ部材４１が下動する。すなわち、上下一対のウエッジ部材４１、４２が相互に接近する方向へ移動し、これにより内型３１を構成する各セグメント３１が半径外方向へ移動し、図４（Ａ）に示すように、内型３１の外面に形成された第１の成形凸部５３と第２の成形凸部５４とが素管Ｗを局部的に次第に外側へ押し広げる。

そして、内型３１を構成する各セグメント３１の半径外方向への移動がさらに続くと、図４（Ｂ）に示すように、外型２１の第１の成形凹部５１および第２の成形凹部５２に対して素管Ｗが大きく押し込まれ、特に、スプリングシート１０が圧入される小径突出部１２（図６参照）の成形部である第１の成形凹部５１、第１の成形凸部５３の両端側に対応する二箇所Ｐ１、Ｐ２で素管Ｗが強く曲げられるようになる。本実施形態においては、前記した二箇所Ｐ１、Ｐ２で素管Ｗが強く曲げられる時点を変位測定装置Ｓで検知し、その信号に応じて、素管Ｗに対する加圧用シリンダ２８の加圧力を高圧側に切替える。この場合の加圧力Ｆ２としては、上記寸法（外径４５ｍｍ、肉厚１．４ｍｍ）の素管Ｗを対象とする場合、１００ｋＮ程度に設定される。この加圧力の増大により、前記曲げ箇所Ｐ１、Ｐ２への材料流入が促進され、この結果、小径突出部１２の成形が促進されると共に、曲げ箇所Ｐ１、Ｐ２での薄肉化が防止される。

そして遂には、図４（Ｃ）に示すように、外型２１の成形凹部５１、５２と内型３１の成形凸部５３、５３との間に素管Ｗが密着する状態となり、これによってスプリングシート１０が圧入される小径突出部１２とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３とが連続に形成され、前記した油圧緩衝器の外筒３（図６参照）は完成する。その後は、内型駆動用シリンダ４５のピストンロッド４６が短縮動作して、上下一対のウエッジ部材４１、４２が相互に離間する方向へ移動し、これにより内型３１を構成する各セグメント３２が半径内方向へ移動して、元の状態に復帰する。また、これと同時に加圧用シリンダ２８のピストンロッド２８ａが短縮動作し、素管に加えられていた軸力が解放される。次いで、昇降台２３が上昇して外型２１の上側部分２１Ｂが下側部分２１Ａから離間し、これにより外型２１の下側部分２１Ａからの外筒３の取出し（脱型）が可能になり、これにて機械式バルジ加工の１サイクルは終了する。

このようにして製造された外筒（アウタチューブ）３は、図５に示すように、スプリングシート１０が圧入される小径突出部１２とスプリングシート１０が係止される大径突出部１３とを連接した突出部１１を有する形状となる。この場合、上記したように外型２１の第１の成形凹部５１、内型３１の第１の成形凸部５３の両端側に対応する箇所Ｐ１、Ｐ２で素管Ｗが強く曲げられることから、該曲げ箇所Ｐ１，Ｐ２で塑性変形による加工硬化が起こり、これによって小径突出部１２の剛性が高まる。したがって、油圧緩衝器の製造に際して、最終的に外筒３の突出部１１にスプリングシート１０を圧入嵌合させる際、小径突出部１２の径方向への圧縮が抑えられる。この結果、外筒３全体の軸方向伸びが抑えられ、これによりインナチューブ２（図６）への残留軸力低下が低減される。因みに、同じサイズの油圧緩衝器において、本発明のように機械式バルジ加工により突出部１１を成形した外筒３を用いた場合と従来のゴムバルジ加工により突出部１１を成形した外筒３を用いた場合とで、インナチューブ２の残留軸力を比較すると、本発明の場合の残留軸力が６．０ｋＮであるのに対し、比較例の残留軸力は４．５ｋＮであり、本発明が、インナチューブ２への残留軸力低下の低減に大きく寄与することが分った。

また、上記した二箇所Ｐ１，Ｐ２が外型２１と内型３１により集中的に曲げ加工されることで、つまり、外型２１と内型３１による曲げ起点をもってＰ１，Ｐ２が曲げ加工されることで、同じく図５に示すように、脱型後に該小径突出部１２にスプリングバックによる凹部１２ａが形成される。この場合、該凹部１２ａによってスプリングシート１０と小径突出部１２との接触面積が減じるので、その減じる分、圧入荷重が低減する。因みに、同じサイズの油圧緩衝器において、本発明のように機械式バルジ加工により突出部１１を成形した外筒３を用いた場合と従来のゴムバルジ加工により突出部１１を成形した外筒３を用いた場合とで、スプリングシート１０の圧入荷重を比較すると、本発明の場合の圧入荷重が５．８ｋＮであるのに対し、比較例の圧入荷重は６．９ｋＮであり、本発明が、スプリングシート１０の圧入荷重の低減に大きく寄与することが分った。

本発明に係る油圧緩衝器用アウタチューブの製造に用いる機械式バルジ加工装置の要部構造を示す断面図である。 本機械式バルジ加工装置における内型の構造を示す正面図である。 本機械式バルジ加工装置の全体構造を示す断面図である。 本機械式バルジ加工装置によるバルジ加工の実施状況を順を追って示す模式図である。 本機械式バルジ加工装置によって得られたアウタチューブの突出部の形状を示す断面図である。 本アウタチューブが適用される油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 油圧緩衝器の内筒
３ 油圧緩衝器の外筒（アウタチューブ）
１０ スプリングシート
１１ 突出部
１２ 小径突出部
１２ａ 小径突出部内の凹部
１３ 大径突出部
２０ 機械式バルジ加工装置
２１ 外型
２８ 加圧用シリンダ
３１ 内型
３２ 内型のセグメント
４５ 内型駆動用シリンダ
５１ 外型の第１の成形凸部
５２ 外型の第２の成形凸部
５３ 内型の第１の成形凹部
５４ 内型の第２の成形凹部
Ｗ 素管

Claims (4)

1. 軸方向の途中にバルジ加工により、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを該スプリングシートの圧入方向に前後して形成したアウタチューブの開口端部を内側に曲げ加工して、その曲げ片によって内機部品に残留軸力を付与する油圧緩衝器用アウタチューブにおいて、前記小径突出部と前記大径突出部とが、内・外面を型により拘束しながら素管を拡管させる機械式バルジ加工により形成され、前記小径突出部の一部に、前記スプリングシートが接触しない内側に窪む凹部が形成されていることを特徴とする油圧緩衝器用アウタチューブ。
2. 軸方向の途中にバルジ加工により、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを該スプリングシートの圧入方向に前後して形成したアウタチューブの開口端部を内側に曲げ加工して、その曲げ片によって内機部品に残留軸力を付与する油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法において、環状の外型と該外型の内部に配設された拡縮径可能な内型との間隙に素管を挿入した後、前記素管を軸方向に加圧しながら前記内型を拡径方向へ移動させ、該内型と前記外型とで内・外面を拘束しながら拡管させる機械式バルジ加工を行い、スプリングシートが圧入嵌合される小径突出部とスプリングシートが係止される大径突出部とを成形することを特徴とする油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法。
3. 機械式バルジ加工に際し、小径突出部の両端部に対応する部位を内型と外型とにより集中的に曲げ加工することを特徴とする請求項２に記載の油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法。
4. 機械式バルジ加工に際し、小径突出部の両端部に対応する部位を内型と外型とにより集中的に曲げ加工する段階で、素管を軸方向に加圧する力を低圧から高圧に切替えることを特徴とする請求項３に記載の油圧緩衝器用アウタチューブの製造方法。

Images