JP5339031B2

JP5339031B2 - ２部材の結合方法および２部材の結合体

Info

Publication number: JP5339031B2
Application number: JP2008115500A
Authority: JP
Inventors: 誠西村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP2009262203A

Description

本発明は、２つの部材をかしめ固定する結合方法に係り、特に管体の端部内に円板をかしめ固定する２部材の結合方法と該結合方法により得られた２部材の結合体とに関する。

たとえば、油圧緩衝器（流体圧緩衝器）の製造においては、チューブ（管体）とオイルシールやロッドガイドなどの封口部材（円板）との結合に管体の端部を内側にカール加工するかしめ固定が採用されている（特許文献１参照）。また、電気的に減衰力を可変させるパイロット型減衰力調整式油圧緩衝器（流体圧緩衝器）の製造においても、ソレノイドアクチュエータ等を納めたソレノイドケース（管体）とピストンロッドのフランジ部（円板）およびピストンを取付けるためのピストンボルトの頭部（円板）との結合に前記同様のかしめ固定が採用されている（特許文献２参照）。

特開２００６−２７５１４９号公報特開２００７−３２１８６４号公報

しかしながら、従来のかしめ固定では、管体の端部をカール加工して形成されたかしめ片によって円板が軸方向へ押えられるだけとなるため、管体と円板との間に径方向の緊迫力は発生しない。このため、上記した流体圧緩衝器のように液密性や気密性を要求されるものでは、２つの部材の間をシール部材（Ｏリング等）によりシールする必要があり、別途シールを必要とする分、部品点数および組付工数が増加し、製造コストが上昇する、という問題があった。

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、管体と円板との間に径方向の緊迫力を発生させながら、かしめ固定を行うことにより、２つの部材間のシールを不要とし、もって製造コストの低減に寄与する２部材の結合方法および結合体を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、端部側内面に段部を設けた管体に円板を嵌合して前記段部に着座させた後、前記管体の端部を内側にカール加工して前記管体と前記円板とをかしめ固定する２部材の結合方法において、前記円板の、少なくとも片面の周縁部に前記円板と同一材料のリップ部を予め形成し、前記管体の端部のカール加工に応じて該リップ部を変形させて該管体の内面に圧接させることを特徴とする。
なお、円板の寸法としては、特に限定されるものではなく、円板の径よりも軸方向長さが大きくてもよい。材料、リップ部等の形状、カール加工などの条件を整えることによりリップ部を変形させて管体の内面に圧接させることができるからである。

本発明に係る２部材の結合方法によれば、管体と円板との間に径方向の緊迫力を発生させながらかしめ固定を行うことができるので、２つの部材間のシールが不要となり、その分、部品点数および組付工数が削減して、製造コストの低減を達成できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。

図１〜４は、本発明の１つの実施形態である２部材の結合方法を示したものである。本実施形態は、管体１の端部内にロッド１０と一体のフランジ（円板）１１をかしめ固定しようとするものである。管体１は、図２によく示されるように、その端部側内面に前記ロッド１０側のフランジ１１を支承するための段部２を設けると共に、該段部２より先端側部分を、前記フランジ部１１を密に嵌合可能な嵌合部３として構成している。段部２は、嵌合部３に隣接する外周側部分２ａが内周側部分２ｂよりわずか高位となるように２段に形成されており、その外周側部分２ａにフランジ１１が着座するようになっている。また、管体１の、前記嵌合部３より先端側部分は、先端に向けて次第に内面を拡径させることにより肉厚を漸減させた被カール部４として構成されている。さらに管体１の外周面の周方向の複数箇所には、後述のクリンチ加工に利用される凹部７が形成されている。

一方、ロッド１０と一体のフランジ１１の裏面および表面の周縁部には、容易変形部としてのリップ部１２、１３が形成されている。これらリップ部１２，１３は、図２に良く示されるように、フランジ１１の両面にその周縁に沿って形成された環状の平面溝１４とフランジ１１の外周面にその周縁に沿って形成された環状の周溝１５との間に突片状に形成されている。フランジ１１にはまた、その外周面に複数の凹部１６が形成されている。この複数の凹部１６は、前記管体１の外周面に形成した凹部７の底に整合する箇所に集合して形成されている。

上記した管体１と円板としてのフランジ１１とを結合するには、先ず図１（ａ）および図２に示すように、管体１の嵌合部３にロッド１０下のフランジ１１を嵌入（圧入）し、該フランジ１１を管体１内の段部２に着座させる。この場合、フランジ１１の表面側のリップ部１３が段部２の外周側部分２ａに載置され、フランジ１１はその下面の大部分が段部２の内径側部分２ｂからわずか浮いた状態となる（図２）。なお、この嵌入に際しては、ロッド１０に軸方向の押圧力を加えて、段部２に対するフランジ１１の着座姿勢を安定させるようにするのが望ましい。

次に、後述の揺動カール（図５）により管体１の端部の被カール部４を内側にカール加工し、図１（ｂ）および図３に示すように、カール加工された曲げ片（かしめ片）５と前記段部２との間にフランジ１１をかしめ固定する。前記カール加工に際しては、曲げ片５を介してフランジ１１に軸力がかかることで、フランジ１１の外周縁部に予め形成されたリップ部１２、１３が膨出変形しようとしてその先端部が管体１の嵌合部３の内面に圧接される。これにより管体１の嵌合部３と円板１１との間に径方向の緊迫力が発生し、両者の間にはメタルコンタクトによるシール機能が付与される。この結果、両者の結合部の気密性および液密性は十分となり、別途シール部材によるシールは不要となる。また、前記カール加工に際しては、フランジ１１の表面側に形成されたリップ部１３が、押し潰された状態となってフランジ１１の表面が内径側部分２ｂを含めた段部２に全面接触し、これによりフランジ１１は、該段部２と曲げ片５との間に強固に挟持される。すなわち、フランジ１１はガタなく管体１の端部内にかしめ固定され、しかも、管体１とロッド１０との間には必要な引張強度が確保される。

その後は、図１（ｃ）に示すように、複数のクリンチ型１７を管体１の側方から相互接近する方向へ移動させ、該クリンチ型１７の先端部を管体１の外周面に予め設けた凹部７内に押込む。この押込みにより、図４に示されるように、凹部７の底部の材料が、フランジ１１側の凹部１６内に塑性流動し、これによって管体１とフランジ１１とが相対回転方向に強く拘束される。すなわち、管体１とロッド１０との間には必要なねじり強度が確保される。

ここで、管体１の被カール部４をカールさせるための揺動カール加工は、図５に示すカール型２０を用いて行われる。カール型２０は、その軸心部に前記ロッド１０の挿通を許容する軸孔２１を有すると共に、その一端部に管体１の開口端側の被カール部４に係合可能な成形凹部２２を有している。カール型２０は、管体１の軸Ｏ１に対して所定角度（揺動角度）αだけ軸Ｏ２を傾斜させて配置され、管体１の軸Ｏ１を中心に揺動および軸方向移動するようになっている。揺動カール加工に際しては、該カール型２０を、前記管体１の軸Ｏ１を中心にすりごき様に揺動させながら軸方向移動させると、管体１の被カール部４が成形凹部２２の成形面に沿って内側へ押し曲げられると共に、軸方向に押圧され。前記した曲げ片５が形成される。このような揺動カール加工によれば、比較的小さな成形圧で管体１の被カール部４を曲げ変形させることができるので、大型の装置は不要となる。

因みに、管体１として外径３２ｍｍ、その嵌合部３の肉厚２ｍｍ、被カール部４の平均肉厚１．５ｍｍのサイズのものを、フランジ１１として外周面の４箇所に、深さ０．３ｍｍの凹部１６を各３列設けたものをそれぞれ用意し、図１に示した工程に従って揺動カール加工およびクリンチ加工を行って複数の供試体を完成させ、得られた供試体について引張試験、ねじり試験および液密試験を行ったところ、引張り強度は約３５ｋＮ、ねじり強度は約４１ｋＮ、封入液圧は約２０ＭＰａの特性が得られ、強度および液密性に十分に優れていることを確認できた。なお、前記カール型２０の揺動角度α（図４）を２度、その揺動速度を約３６０ｒｐｍに設定して揺動カール加工を行ったところ、１２ｋＮの成形荷重でかしめ固定は完了した。また、この間の揺動回転数は３０回で、加工時間は約５秒であった。

ところで、本発明に係る２部材の結合方法は、種々の部品、装置における管体と円板とのかしめ固定に適用できる。図６および７は、電気的に減衰力を可変させるパイロット型減衰力調整式油圧緩衝器（流体圧緩衝器）を構成するソレノイドケース（管体）２１とピストンロッド２２下のフランジ（円板）２３およびピストンボルト２４の頭部（円板）２５との結合に適用した例を示したものである。このパイロット型減衰力調整式油圧緩衝器は、前記特許文献１（特開平２００６−２９２０９２号公報）に記載されたものと同じものであり、ソレノイドケース２１には、図示を略す減衰力調整弁を駆動するソレノイドアクチュエータ２６等が内蔵されており、中空のピストンロッド２２内を延ばしたリード線２７が該ソレノイドアクチュエータ２６に接続されている。ピストンボルト２４は、前記減衰力調整弁をはじめ、伸び側および縮み側のメインバルブを内蔵する図示を略すピストンを前記ソレノイドケース２１を介してピストンロッド２２に連結する役割をなすもので、その他端部には締付ナットを螺合させるためのねじ部が設けられている。なお、この油圧緩衝器の詳細な構成および作用については、前記特開平２００６−２９２０９２号公報を参照されたい。

本結合方法を上記したソレノイドケース２１とフランジ２３およびボルト頭部２５との結合に適用するに際しては、前記実施形態と同様に、管体としてのソレノイドケース２１の両端部内面に段部２を形成すると共に、該両端部の外周面に凹部７を形成しておく。また、円板としてのフランジ２３およびボルト頭部２５の表裏両面の外周縁部にリップ部１２、１３を形成すると共に、それらの外周面に凹部１６を形成しておく（図７）。結合の手順は、上記実施形態と同じであり、ソレノイドケース２１内にピストンロッド２２下のフランジ２３、ピストンボルト２４の頭部２５を嵌合して段部２に着座させた後、ソレノイドケース２１の端部を内側にカール加工して、曲げ片５と段部２との間にフランジ２３、ボルト頭部２５をかしめ固定し、その後、ソレノイドケース２１の外周面に形成した凹部７を利用してクリンチ加工を行い、ソレノイドケース２１の材料をフランジ２３およびボルト頭部２５側の凹部１６に塑性流動させる。

上記したように組立てられたサブアセンブリ体２８は、ソレノイドケース２１とピストンロッド２２およびピストンボルト２４との間に、パイロット型減衰力調整式油圧緩衝器として必要な引張り強度およびねじり強度が確保される。また、ソレノイドケース２１とフランジ２３およびボルト頭部２５との間は、メタルコンタクトにより液密性が確保されるので、別途シール部材によるシールは不要となっている。

図８および９は、汎用の油圧緩衝器（流体圧緩衝器）３０を構成するチューブ（管体）３１とピストンロッド３２の周りをシールするオイルシール３３に設けられた金属環（円板）３４との結合に適用した例を示したものである。この油圧緩衝器２０はツインチューブ式として構成されており、前記チューブ（アウタチューブ）３１の内部にインナチューブ３５が納められ、両チューブの開口端部はロッドガイド３６と前記オイルシール３３とにより封止されている。インナチューブ３５内には、ピストン（図示略）が摺動可能に配設されており、該ピストンに一端部が連結された前記ピストンロッド３２の他端部が前記ロッドガイド３６およびオイルシール３３を挿通して外部へ延ばされている。なお、図８中、中心線より左側は従来の油圧緩衝器を示しており、そこには、オイルシール３３の金属環３４の下面とロッドガイド３６の上端周縁部との間に挟持された状態で、アウタチューブ３２の内面との間をシールするシール部材３７が配設されている。

本結合方法を上記したアウタチューブ３１とオイルシール３３の金属環３４との結合に適用するに際しては、前記実施形態と同様に、管体としてのアウタチューブ３１の開口端部内面に段部２を形成しておくと共に、円板としての金属環３４の上下両面の外周縁部にリップ部１２、１３を形成しておく（図９）。結合の手順は、上記実施形態と同じであり、アウタチューブ３１内にロッドガイド３４と共にオイルシール３３を嵌合して、オイルシール３３の金属環３４を段部２に着座させた後、アウタチューブ３１の端部を内側にカール加工して、曲げ片５と段部２との間に金属環３４をかしめ固定する。なお、ここでは、クリンチ加工を省略しているが、上記実施形態と同様にクリンチ加工を行ってもよい。

上記したように組立てられた油圧緩衝器３０は、アウタチューブ３１とオイルシール３３の金属環３４との間に、油圧緩衝器３０として必要な引張り強度が確保される。また、アウタチューブ３１とオイルシール３３の金属環３４との間は、メタルコンタクトにより液密性が確保されるので、従来の油圧緩衝器のごときシール部材３７（図８）によるシールは不要となっている。

本発明の１つの実施形態である２部材の結合方法を工程順に示す断面図である。図１（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。図１（ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。図１（ｃ）の一部を拡大して示す断面図である。揺動カール加工の実施形態を示す断面図である。本発明に係る２部材の結合方法をパイロット型減衰力調整式油圧緩衝器に適用した実施例を示す断面図である。図６のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。本発明に係る２部材の結合方法をツインチューブ式油圧緩衝器に適用した実施例を示す断面図である。図８のＢ部を拡大して示す拡大断面図である。

符号の説明

１管体、２段部
４被カール部、５曲げ片（かしめ片）
７管体外周面の凹部
１０ロッド
１１フランジ（円板）
１２、１３リップ部
１６円板外周面の凹部
１７クリンチ型
２０揺動カール型
２１ソレノイドケース（管体）
２２ピストンロッド
２３ピストンロッド下のフランジ（円板）
２４ピストンボルト
２５ピストンボルトの頭部（円板）
３０ツインチューブ式油圧緩衝器
３１アウタチューブ（管体）
３３オイルシール
３４オイルシールの金属環（円板）

Claims

端部側内面に段部を設けた管体に円板を嵌合して前記段部に着座させた後、前記管体の端部を内側にカール加工して前記管体と前記円板とをかしめ固定する２部材の結合方法において、前記円板の、少なくとも片面の周縁部に前記円板と同一材料のリップ部を予め形成し、前記管体の端部のカール加工に応じて該リップ部を変形させて該管体の内面に圧接させることを特徴とする２部材の結合方法。
前記円板の外周面に、少なくとも１つの凹部を設け、前記カール加工に先行または後行して、前記管体の壁部の材料を前記凹部に塑性流動させるクリンチ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の２部材の結合方法。
前記カール加工として、前記管体の軸中心に揺動するカール型を該管体の端部に押付ける揺動カール加工を採用することを特徴とする請求項１または２に記載の２部材の結合方法。
前記管体が、流体圧緩衝器のチューブであり、前記円板が該流体圧緩衝器のオイルシールに設けられた金属環であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の２部材の結合方法。
前記管体が、電気的に減衰力を可変させるパイロット型減衰力調整式流体圧緩衝器のソレノイドケースであり、前記円板が、該パイロット型減衰力調整式流体圧緩衝器のピストンロッドに設けられたフランジおよび／またはピストンボルトの頭部であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の２部材の結合方法。
端部側内面に段部を設けた管体と、該管体に嵌合して前記段部に着座する円板とからなり、前記管体の端部が内側にカール加工されて前記管体と前記円板とがかしめ固定されている２部材の結合体であって、前記円板は、少なくとも片面の周縁部に前記円板と同一材料のリップ部を有し、該リップ部は、前記管体の内面に圧接されていることを特徴とする２部材の結合体。