JP5035528B2

JP5035528B2 - シリンダ装置の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP5035528B2
Application number: JP2007226730A
Authority: JP
Inventors: 誠西村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP2009056494A

Description

本発明は、有底筒形のベースシェルの開口端部を揺動カール加工してシリンダ装置を製造する方法及びその装置に関する。

シリンダ装置のベースシェルの開口端部を揺動カール加工する技術は、例えば、特許文献１に開示される。特許文献１に記載の揺動カール加工においては、揺動カール型は、軸がシリンダ装置の軸に対して所定角度だけ傾斜されて配置され、すりこぎ揺動運動、すなわち、シリンダ装置の軸を中心として自転しないで揺動される揺動カール型に、ベースシェルの開口端部を押圧させることにより、当該開口端部が内側へ向けてカール加工される。
ところで、一般に、シリンダ装置の一種である複筒式の油圧緩衝器においては、ベースバルブが、インナーチューブによってベースシェルの底部に押付けられて固定されるため、インナーチューブに、ベースバルブを固定するための残留軸力を付与する必要がある。揺動カール加工時には、軸方向荷重が必然的に加えられるが、これによる残留軸力では不足するため、さらに荷重を加えることとなる。これには、プッシュロッドにより荷重を加える方法とカール型により荷重を加える方法がある。

プッシュロッドによる方法においては、インナーチューブに作用させる残留軸力(以下、単に残留軸力という)は、プッシュロッドの加圧力による残留軸力に対する揺動カール加工による残留軸力の比率が、同程度であった。一般に、プッシュロッド機構は、揺動カール機構に対して構造が複雑且つ大型であることから、装置をシンプル且つ小型に構成するために揺動カール型駆動機構の上に構成される。

一方、揺動カール機構は、加工（揺動カール加工）が進むにつれてシリンダ装置の軸方向へ移動することから、プッシュロッド機構による加圧力は動的なものになる。プッシュロッド機構は、多くの場合、加圧力の発生源として油圧シリンダが使用されており、その油圧経路にリリーフバルブを配置して、揺動カール機構の移動に伴うプッシュロッドの加圧力の変動を制御している。しかしながら、リリーフバルブの応答性が悪いことに起因して、プッシュロッドの加圧力のばらつき、ひいては、プッシュロッドによる残留軸力のばらつきが大きい。

他方、揺動カール加工による残留軸力は、インナーチューブの材質ならびに板厚、及びベースシェルのカール代ならびに加工回数に基き求めることができる。そこで、プッシュロッドの加圧力による残留軸力に対する揺動カール加工による残留軸力の比率を大きくすることで、全残留軸力のばらつきを小さくすることが考えられるが、加工後の材料のスプリングバックにより、揺動カール加工により得られる残留軸力は、加工中にインナーチューブに作用する軸方向荷重（軸力）に対して小さくなるため（60%〜70%）、スプリングバックを考慮して、加工時にインナーチューブに付与させる軸方向荷重を設定する必要がある。しかしながら、インナーチューブの基部にあるベースバルブは焼結により形成されており耐荷重が比較的小さいため、プッシュロッドの加圧力による残留軸力に対する揺動カール加工による残留軸力の比率を大きくすることはできない。したがって、シリンダ装置の揺動カール加工においては、依然として、インナーチューブの残留軸力のばらつきの問題が残る。
特開２００６−２７５１４９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、ベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置において、インナーチューブに作用する残留軸力のばらつきが小さいシリンダ装置をより効率的に製造する方法及び製造する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、本発明のうち請求項１に記載の発明は、シリンダ装置の有底筒形のベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造方法であって、揺動カール型を、ベースシェルの軸L0を中心に揺動角度θ1ですりこぎ状に揺動させながら、ベースシェルの一軸平面内で揺動カール型の軸L1に対して揺動角度θ2で揺動させ、ベースシェルの軸L0を中心とする揺動角度θ1のすりこぎ状の揺動運動とベースシェルの一軸平面内における揺動角度θ2の揺動運動とが組合わされた複合揺動運動をする揺動カール型により、ベースシェルの開口端部を揺動カール加工することを特徴とする。
本発明のうち請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダ装置の製造方法において、揺動カール型を、すりこぎ状の揺動運動１サイクルに対して、ベースシェルの一軸平面内における揺動運動をNサイクル（ただし、N＞1）で複合揺動運動させることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、シリンダ装置の有底筒形のベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造装置であって、ベースシェルを保持する保持手段と、保持手段によって保持されたベースシェルに対して同一軸線上に配置されるプッシュロッドと、中央にプッシュロッドを挿通可能な貫通穴が形成されると共に、貫通穴に対して同軸の内筒部と底部との間に環状曲面によって構成される成形部が形成される揺動カール型と、保持手段によって保持されたベースシェルの開口端部を揺動カール型の成形部に押圧させる押圧手段と、揺動カール型を、ベースシェルの軸L0を中心に揺動角度θ1ですりこぎ状に揺動運動させながら、ベースシェルの一軸平面内で揺動カール型の軸L1に対して揺動角度θ2で揺動運動させて、この揺動カール型を、ベースシェルの軸L0を中心とする揺動角度θ1のすりこぎ状の揺動運動とベースシェルの一軸平面内における揺動角度θ2の揺動運動とが組合わされた複合揺動運動させる複合揺動機構と、を具備することを特徴とする。
本発明のうち請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のシリンダ装置の製造装置において、複合揺動機構は、ベースシェルの軸L0に対して揺動角度θ1で傾斜する軸L1を有し、ベースシェルの軸L0の回りに偏心回転可能に設けられる内偏心スリーブと、内偏心スリーブの軸L1に対して揺動角度θ2で傾斜する軸L2を有し、内偏心スリーブの軸L1の回りに偏心回転可能に設けられる外偏心スリーブと、中央に揺動カール型を保持して、外偏心スリーブの軸L2を回転中心として回転可能に設けられる型ホルダと、駆動源の回転駆動力を内偏心スリーブ及び外偏心スリーブに伝達して、内偏心スリーブをベースシェルの軸L0の回りに回転駆動させると共に外偏心スリーブを内偏心スリーブの軸L1の回りに回転駆動させる駆動力伝達機構と、を具備することを特徴とする。
本発明のうち請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のシリンダ装置の製造装置において、駆動力伝達機構は、外偏心スリーブに固定される太陽歯車と、内偏心スリーブに固定される遊星キャリアと、遊星キャリアに配設される遊星歯車と、軸回りの回転が阻止される外輪歯車とによって構成される遊星歯車機構を含み、内偏心スリーブの１回転に対して、外偏心スリーブがN回転（ただし、N＞1）されることを特徴とする。

請求項１、２に記載のシリンダ装置の製造方法によれば、ベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造方法において、インナーチューブに作用する残留軸力のばらつきが小さいシリンダ装置をより効率的に製造する方法を提供することができる。
請求項３〜５に記載のシリンダ装置の製造装置によれば、ベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造装置において、インナーチューブに作用する残留軸力のばらつきが小さいシリンダ装置をより効率的に製造する装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図４に基いて説明する。
本実施形態のシリンダ装置の製造装置１は、ベースシェル２の軸L0を中心とする揺動角度θ1のすりこぎ状の揺動運動とベースシェル２の一軸平面内（図１及び図２における紙面内）における揺動角度θ2の揺動運動とが組合わされた複合揺動運動をする揺動カール型３により、ベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール加工するものである。なお、揺動角度θ1及び揺動角度θ2は、1〜2degであることが望ましい。

図１及び図２に示されるように、製造装置１は、ベースシェル２を保持するワーク保持部４（保持手段）と、該ワーク保持部４によって保持されたベースシェル２に対して同一軸線上に配置されるプッシュロッド５と、中央にプッシュロッド５を挿通可能な貫通穴３ａが形成されると共に、該貫通穴３ａに対して同軸の内筒部３ｂと底部３ｃとの間に環状曲面によって構成される成形部３ｄが形成される揺動カール型３と、ワーク保持部４によって保持されたベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール型３の成形部３ｄに押圧させる油圧シリンダ７（押圧手段）と、揺動カール型３を、ベースシェル２の軸L0を中心に揺動角度θ1ですりこぎ状に揺動運動させながら、ベースシェル２の一軸平面内（図１及び図２における紙面内）で揺動カール型３の軸L1に対して揺動角度θ2で揺動運動させて、結果として、当該揺動カール型３を、ベースシェル２の軸L0を中心とする揺動角度θ1のすりこぎ状の揺動運動（以下、すりこぎ揺動運動という）とベースシェル２の一軸平面内における揺動角度θ2の揺動運動（以下、平面内揺動運動という）とが組合わされた複合揺動運動させる複合揺動機構８と、を含む。

複合揺動機構８は内偏心スリーブ１３を含む。該内偏心スリーブ１３は、下部（図１における下側部分）が製造装置１の基台９に設けられるベアリングホルダ１０に保持されたベアリング対１１，１２によって支持されて、外筒面１３ａの軸心（スリーブ軸心）に対して傾斜角度θ1（揺動角度θ1に等しい）だけ傾斜した軸心の内筒面１３ｂを有する。また、内偏心スリーブ１３は、内筒面１３ｂがプッシュロッド５に摺動可能に嵌合され、当該プッシュロッド５の軸L0、ひいては、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0に対して、偏心角度θ1（揺動角度θ1及び傾斜角度θ1に等しい）だけ偏心された状態で配置される。これにより、内偏心スリーブ１３を、プッシュロッド５に対してプッシュロッド５の軸L0の回りに回転させると、外筒面１３ａは、プッシュロッド５の軸L0、ひいては、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに、偏心角度θ1で偏心回転される。なお、ベアリング対１１，１２は深溝玉軸受１１と円錐ころ軸受１２とを組合わせることで構成される。

また、複合揺動機構８は外偏心スリーブ１６を含む。該外偏心スリーブ１６は、内偏心スリーブ１３の外筒面１３ａの上部（図１における上側部分）に配設されたベアリング対１４，１５によって支持されて、内筒面１６ｂの軸心（スリーブ軸心）に対して傾斜角度θ2（揺動角度θ2に等しい）だけ傾斜した軸心の外筒面１６ａを有する。これにより、外偏心スリーブ１６を、内偏心スリーブ１３に対して内偏心スリーブ１３の軸L1（外筒面１３ａの軸心）の回りに回転させると、外筒面１６ａは、内偏心スリーブ１３の軸L1の回りに、偏心角度θ2（揺動角度θ2及び傾斜角度θ2に等しい）で偏心回転される。なお、ベアリング対１４，１５も深溝玉軸受１４と円錐ころ軸受１５とを組合わせることで構成される。

さらに、複合揺動機構８は、有底円筒状に形成されて底部中央に揺動カール型３が固定される型ホルダ１７を含む。該型ホルダ１７は、外偏心スリーブ１６の外筒面１６ａに配設されたベアリング対１８，１９によって支持される。また、型ホルダ１７の底部中央には、プッシュロッド５が挿通されると共に内偏心スリーブ１３の上端部との干渉を回避するための中央穴が形成される。ここで、内偏心スリーブ１３、外偏心スリーブ１６及び型ホルダ１７だけに着目して、外偏心スリーブ１６及び型ホルダ１７を回転止めした状態で内偏心スリーブ１３をプッシュロッド５の軸L0、ひいては、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに、偏心角度θ1で偏心回転させると、型ホルダ１７、ひいては、揺動カール型３は、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに、揺動角度θ1ですりこぎ揺動運動される。また、内偏心スリーブ１３及び型ホルダ１７を回転止めした状態で外偏心スリーブ１６を内偏心スリーブ１３の軸L1の回りに、偏心角度θ2で偏心回転させると、型ホルダ１７、ひいては、揺動カール型３は、揺動角度θ2で平面内揺動運動される。

また、複合揺動機構８は、図２に示されるように、外偏心スリーブ１６に固定される太陽歯車２０と、内偏心スリーブ１３に固定される遊星キャリア２１と、遊星キャリア２１に配設される３つの遊星歯車２２と、遊星キャリア２１に支持される外輪歯車２３とによって構成される遊星歯車機構を含む駆動力伝達機構を有する。なお、外輪歯車２３は、型ホルダ１７のフランジに固定される環状プレート２５を貫通して当該外輪歯車２３の上側面に螺着されたボルト２６によって遊星歯車機構の軸L1（内偏心スリーブ１３の軸L1に一致）の回りの回転が阻止される。駆動力伝達機構は、電動モータ２４の回転駆動力が、減速機構２７を介して内偏心スリーブ１３に伝達（入力）される。内偏心スリーブ１３に入力された電動モータ２４の回転駆動力は、遊星歯車機構を介して外偏心スリーブ１６に伝達される。

なお、太陽歯車２０の歯数がZ1、遊星歯車２２の歯数がZ2、及び外輪歯車２３の歯数がZ3である場合、遊星キャリア２１、すなわち、内偏心スリーブ１３の１回転に対して、太陽歯車２０、すなわち、外偏心スリーブ１６がN回転（だだし、N＝(Z1+Z3)/Z1。なお、4〜10であることが望ましい）される。本実施形態では、内偏心スリーブ１３の１回転に対して、外偏心スリーブ１６が４回転（N＝4）される。また、ボルト２６には、環状プレート２５と外輪歯車２３とによって圧縮される圧縮コイルばねが外挿される。このような複合揺動機構８により、本実施形態の製造装置１においては、揺動カール型３は、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに揺動角度θ1ですりこぎ揺動運動しながら、１回（１サイクル）のすりこぎ揺動運動につき、揺動角度θ2で４回（４サイクル）の平面内揺動運動をする。言い換えると、揺動カール型３は、１回（１サイクル）のすりこぎ揺動運動につき、揺動角度θが(θ1+θ2)〜(θ1-θ2)の間で変動する平面内揺動運動を４回（４サイクル）するような複合揺動運動をする。

次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、ワーク保持部４（保持手段）によってベースシェル２を保持する。次に、油圧シリンダ６によってプッシュロッド５を駆動して、オイルシール２８をベースシェル２の開口端部２ａに押込む。これにより、ロッドガイド２９がオイルシール２８を介してインナーチューブ３０に押付けられ、インナーチューブ３０には軸力が発生する。次に、ベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール型３の成形部３ｄに係合させる。この状態で、プッシュロッド５によってインナーチューブ３０に軸力を作用させながら、揺動カール型３によってベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール加工する。これにより、ベースシェル２の開口端部２ａはカール形に成形される。

本実施形態の揺動カール加工時の作用をより詳細に説明する。
揺動カール型３は、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに揺動角度1deg（θ1）ですりこぎ揺動運動しながら、１回（１サイクル）のすりこぎ揺動運動につき、揺動角度1deg（θ2）で４回（４サイクル）の平面内揺動運動をする。言い換えると、揺動カール型３は、１回（１サイクル）のすりこぎ揺動運動につき、揺動角度θが2deg(θ1+θ2)〜0deg(θ1-θ2)の間で変動する平面内揺動運動を４回（４サイクル）するような複合揺動運動をする。

揺動カール型３が平面内揺動運動を行う平面と図３及び図４における紙面とが一致する場合において、揺動カール加工中のベースシェル２の開口端部２ａの軸断面の図３における右側部分に着目すると、揺動カール型３は、図３（ａ）に示されるように、成形部３ｄの右側部分によって開口端部２ａの右側部分をカール形に成形した後、すりこぎ揺動運動を継続しながら、揺動中心C2の回りに図３（ａ）における反時計回り方向へ揺動することにより、図３（ｂ）に示されるように、開口端部２ａの右側部分には、矢印A方向へ外側から内側へ巻き込むような力が発生し、当該部分が塑性変形（メタルフロー）する。

同様に、揺動カール加工中のベースシェル２の開口端部２ａの軸断面の図４における左側部分に着目すると、揺動カール型３は、図４（ａ）に示されるように、成形部３ｄの左側部分によって開口端部２ａの左側部分をカール形に成形した後、すりこぎ揺動運動を継続しながら、揺動中心C2の回りに図４（ａ）における時計回り方向へ揺動することにより、図４（ｂ）に示されるように、開口端部２ａの左側部分には、矢印B方向へ外側から内側へ巻き込むような力が発生する。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、揺動カール型３を、ワーク保持部４によって保持されるベースシェル２の軸L0の回りに揺動角度θ1ですりこぎ揺動運動させながら、１回（１サイクル）のすりこぎ揺動運動につき、揺動角度θ2でN回（N＞1）の平面内揺動運動をするような複合揺動運動させ、この揺動カール型３により、ベースシェル２の開口端部２ａが揺動カール加工される。
したがって、揺動カール型３が平面内揺動運動を行う平面におけるベースシェル２の開口端部２ａの左右の部分は、揺動カール型３の成形部３ｄによってカール形に成形され、この開口端部２ａの左右の部分には、外側から内側へ巻き込むような力（メタルフロー）が発生し、これにより、当該開口端部２ａの左右の部分は、外側から内側へ巻き込むように塑性流動される。
これにより、本実施形態によれば、従来の揺動カール加工のようにプレス成形による成形だけでベースシェル２の開口端部２ａをカール加工するものではなく、開口端部２ａを外側から内側へ巻き込むように塑性流動させるので、ベースシェル２の開口端部２ａの揺動カール加工後のスプリングバックが抑制され、揺動カール加工により得られるインナーチューブ３０に作用させる残留軸力を確保することができる。インナーチューブ３０に要求される残留軸力はシリンダ装置ごとに規定されていることから、プッシュロッド５の加圧力による残留軸力に対する揺動カール加工による残留軸力の比率を従来の同程度から２倍程度へ増大され、インナーチューブ３０に作用する残留軸力のばらつきが小さいシリンダ装置をより効率的に得ることができる。

本実施形態の製造装置の正面図であって、一部を断面で示した図である。図１の要部を拡大して示した図である。本実施形態の揺動カール型の動作を説明するための図であって、（ａ）は開口端部の右側部分が成形部によって成形されている状態を示す図で、（ｂ）は（ａ）の状態から揺動カール型が平面内揺動運動された状態を示す図である。本実施形態の揺動カール型の動作を説明するための図であって、（ａ）は開口端部の左側部分が成形部によって成形されている状態を示す図で、（ｂ）は（ａ）の状態から揺動カール型が平面内揺動運動された状態を示す図である。

符号の説明

１製造装置、２ベースシェル、２ａ開口端部、３揺動カール型、３ａ貫通穴、３ｂ内筒部、３ｃ底部、３ｄ成形部、４ワーク保持部、（保持手段）、５プッシュロッド、８複合揺動機構、１３内偏心スリーブ、１６外偏心スリーブ、１７型ホルダ、２０太陽歯車、２１遊星キャリア、２２遊星歯車、２３外輪歯車、３０インナーチューブ

Claims

シリンダ装置の有底筒形のベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造方法であって、
揺動カール型を、前記ベースシェルの軸L0を中心に揺動角度θ1ですりこぎ状に揺動させながら、前記ベースシェルの一軸平面内で前記揺動カール型の軸L1に対して揺動角度θ2で揺動させ、
前記ベースシェルの軸L0を中心とする揺動角度θ1の前記すりこぎ状の揺動運動と前記ベースシェルの一軸平面内における揺動角度θ2の揺動運動とが組合わされた複合揺動運動をする前記揺動カール型により、前記ベースシェルの開口端部を揺動カール加工することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
前記揺動カール型を、前記すりこぎ状の揺動運動１サイクルに対して、前記ベースシェルの一軸平面内における揺動運動をNサイクル（ただし、N＞1）で複合揺動運動させることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置の製造方法。
シリンダ装置の有底筒形のベースシェルの開口端部が揺動カール加工されるシリンダ装置の製造装置であって、
前記ベースシェルを保持する保持手段と、
前記保持手段によって保持された前記ベースシェルに対して同一軸線上に配置されるプッシュロッドと、
中央に前記プッシュロッドを挿通可能な貫通穴が形成されると共に、前記貫通穴に対して同軸の内筒部と底部との間に環状曲面によって構成される成形部が形成される揺動カール型と、
前記保持手段によって保持された前記ベースシェルの開口端部を前記揺動カール型の成形部に押圧させる押圧手段と、
前記揺動カール型を、前記ベースシェルの軸L0を中心に揺動角度θ1ですりこぎ状に揺動運動させながら、前記ベースシェルの一軸平面内で前記揺動カール型の軸L1に対して揺動角度θ2で揺動運動させて、この揺動カール型を、前記ベースシェルの軸L0を中心とする揺動角度θ1の前記すりこぎ状の揺動運動と前記ベースシェルの一軸平面内における揺動角度θ2の揺動運動とが組合わされた複合揺動運動させる複合揺動機構と、
を具備することを特徴とするシリンダ装置の製造装置。
前記複合揺動機構は、
前記ベースシェルの軸L0に対して揺動角度θ1で傾斜する軸L1を有し、前記ベースシェルの軸L0の回りに偏心回転可能に設けられる内偏心スリーブと、
前記内偏心スリーブの軸L1に対して揺動角度θ2で傾斜する軸L2を有し、前記内偏心スリーブの軸L1の回りに偏心回転可能に設けられる外偏心スリーブと、
中央に前記揺動カール型を保持して、前記外偏心スリーブの軸L2を回転中心として回転可能に設けられる型ホルダと、
駆動源の回転駆動力を前記内偏心スリーブ及び前記外偏心スリーブに伝達して、前記内偏心スリーブを前記ベースシェルの軸L0の回りに回転駆動させると共に前記外偏心スリーブを前記内偏心スリーブの軸L1の回りに回転駆動させる駆動力伝達機構と、
を具備することを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置の製造装置。
前記駆動力伝達機構は、前記外偏心スリーブに固定される太陽歯車と、前記内偏心スリーブに固定される遊星キャリアと、前記遊星キャリアに配設される遊星歯車と、軸回りの回転が阻止される外輪歯車とによって構成される遊星歯車機構を含み、前記内偏心スリーブの１回転に対して、前記外偏心スリーブがN回転（ただし、N＞1）されることを特徴とする請求項４に記載のシリンダ装置の製造装置。