JP6108876B2 - 枝管付チューブ、緩衝器及びこれらの製造方法 - Google Patents

Description

ピストンロッドのストロークに対して、シリンダ内の作動流体の流れを制御することにより減衰力を発生させる緩衝器、及び、緩衝器に用いることができる枝管付チューブ、及び、これらの製造方法に関するものである。

例えば特許文献１に記載されているように、自動車等の車両のサスペンション装置に装着される筒型の緩衝器において、シリンダと、その周囲を覆う外筒との間に円筒状部材（セパレータチューブ）を配置して三重筒構造とし、シリンダと円筒状部材との間に環状の通路を形成し、さらに、円筒状部材の側壁を径方向外側に円筒状に突出させて環状の通路に連通する枝管を一体に形成して、円筒状部材を枝管付チューブとしたものがある。

特開平１１−１５９５６３号公報

上記特許文献１に記載されているように、円筒状部材の側壁に枝管を一体に形成して作動流体の通路とする緩衝器では、円筒状部材及び枝管は、高圧となる作動流体に対して充分な耐圧性を確保する必要がある。また、円筒状部材は、ピストンロッドの伸縮の行程変化に伴う圧力変動によって繰返し荷重を受けるため、充分な疲労強度が求められる。そして、このような強度的な要求を満たしつつ、軽量化のために板厚を薄くすることが望まれている。

本発明は、緩衝器に使用することができる枝管付チューブの耐圧性及び疲労強度を高めて、その薄肉化を可能にすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、円筒状の側壁を有するチューブと、該チューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出する略円筒状の枝管とを備えた枝管付チューブの製造方法であって、
前記チューブの円筒状の側壁に下穴を形成する穴あけ工程と、
前記チューブの円筒状の側壁の前記下穴の周囲を径方向外側に突出させて前記枝管を形成するバーリング工程と、
前記チューブの円筒状の側壁の円周方向または軸方向の何れか一方の前記枝管の基部付近を内周面または外周面から押圧して、前記枝管の基部に押圧加工部を形成することにより塑性歪を生じさせ、前記チューブの円筒状の側壁の円周方向または軸方向の何れか他方の前記枝管の基部の前記押圧加工部が形成されていない部位の残留応力を圧縮方向に変化させる残留応力変更工程と、を含むことを特徴とする。
また、円筒状の側壁を有するセパレータチューブと、該セパレータチューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出する略円筒状の枝管とを備えた枝管付セパレータチューブを用いた緩衝器の製造方法であって、
前記セパレータチューブの円筒状の側壁に下穴を形成する穴あけ工程と、
前記セパレータチューブの円筒状の側壁の前記下穴の周囲を径方向外側に突出させて前記枝管を形成するバーリング工程と、
前記セパレータチューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部を内側から押圧する押圧工程と、を含み、前記セパレータチューブの円筒状の側壁の軸方向における前記枝管の基部の残留応力を圧縮方向に変化させることを特徴とする。
さらに、円筒状の側壁を有するチューブと、該チューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出する略円筒状の枝管とを備えた枝管付チューブ、および、これを用いた緩衝器であって、
前記枝管は、前記チューブの円筒状の側壁を径方向外側に突出させることにより形成され、前記チューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部に、前記チューブの側壁を内側から押圧して径方向外側に向けて内周面を凹ませた凹部が形成され、前記チューブの円筒状の側壁の軸方向における前記枝管の基部の残留応力が圧縮側に変化されていることを特徴とする。

本発明によれば、枝管付チューブおよびこれを用いた緩衝器の耐圧性及び疲労強度を高めることができ、その薄肉化が可能になる。

本発明の一実施形態に係る緩衝器の縦断面図である。 図１の緩衝器のバッフルプレートが取付けられたセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。 図２に示すバッフルプレートが取付けられたセパレータチューブの枝管部分の正面図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す縦断面図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管部分を拡大して示す正面図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管部分の横断面図である。 図２に示すセパレータチューブの縦断面における枝管部分を内面視した図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管部分を形成するバーリング型において、パレータチューブをセットした状態を示す縦断面図である。 図８に示すバーリング型において、パレータチューブの枝管をバーリング加工した状態を示す縦断面図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管を形成するバーリングポンチを一部破断して示す側面図である。 図１０に示すバーリングポンチの正面図である。 図１０に示すバーリングポンチの背面図である。 図２に示すセパレータチューブの枝管を形成するバーリングダイの縦断面図である。 図１４に示すバーリングダイの下面図である。 図２に示すセパレータチューブのバーリング及び押圧加工後の枝管部分の側面の写真である。 図２に示すセパレータチューブのバーリング及び押圧加工後の枝管部分の縦断面の破断面の写真である。 図２に示すセパレータチューブのバーリング及び押圧加工後の枝管部分の横断面の破断面の写真である。 図２に示すセパレータチューブのバーリング及び押圧加工後の枝管部分を斜視した写真である。 バーリング加工のみを行なって押圧加工を行なわない場合のセパレータチューブの枝管部分の側面の写真である。 図１に示す緩衝器において、枝管に挿入される連結管の変形例を示す枝管部分の縦断面図である。 本発明の他の実施形態に係るセパレータチューブの枝管部分を破断して示す斜視図である。 図２１に示すセパレータチューブの枝管部分を破断して示す内面側の斜視図である。 図２１に示すセパレータチューブの押圧加工前の枝管部分を破断して示す内面側の斜視図である。 図２１に示すセパレータチューブの枝管の基部を押圧加工するためのダイの縦断面図である。 図２４に示すダイの下面図である。 図２１に示すセパレータチューブの枝管の基部を押圧加工する工程を示すセパレータチューブ及びポンチの縦断面図である。 セパレータチューブの枝管の基部の疲労破壊の起点を示す縦断面の破断面の写真である。

以下に説明する本発明の実施形態は、上述の発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄に記載した内容に止まることなく、その他にも様々な課題を解決し、効果を奏し得るものである。以下の実施形態が解決し得る主な課題を上述の欄に記載した内容をも含めて次に列挙する。

〔減衰力の増大〕
昨今、緩衝器には更なる減衰力の増大が求められている。これは、ロールやピッチングなど車体が一方側に傾くような挙動を呈したとき、緩衝器の減衰力を大きくすることにより車体の挙動を抑制し、安定した走行を実現することができるためである。しかし、減衰力を増大させると、シリンダ内圧が高くなり、リザーバとシリンダ内との差圧が大きくなるため、円筒状部材と枝管との繋ぎ目に応力が集中し、耐圧性が下がるという課題がある。

〔特性改善〕
先に示した特許文献１に記載されているように、リザーバ内には油液およびガスが封入されており、減衰力発生機構からリザーバに流入する油液の噴流によってリザーバ内の油液の液面付近に渦や気泡が発生し、エアレーションが発生するという課題がある。エアレーションが発生すると安定した減衰力を得ることができないため、その課題を解決し、減衰特性を改善することが求められている。そこで、減衰力発生機構からリザーバに流入する流入口付近に、バッフルプレートを配置し、噴流の発生を抑制することが考えられるが、バッフルプレートの固定は、組立性向上及びコンタミの発生防止のため、溶接を用いないことが望まれている。そこで、枝管を利用して、バッフルプレートを拘束することを考えたが、そのためには枝管の軸長をさらに延長する必要がある。

〔軽量化〕
自動車に取付けられる部品は、燃費性能向上等のため、少しでも軽量化することが求められる。特に、前述のシリンダ、円筒状部材としてのセパレータチューブ及びこれらの外周を覆う外筒を有する三重筒構造の緩衝器では、単筒式及び複筒式の緩衝器に比して重量が重くなるため、軽量化の要求が大きい。ここで、外筒は、ストラットとして用いる場合、ピストンロッドに作用する横力を支持するため、薄肉化には限界がある。一方、横力が直接作用しないセパレータチューブは、ある程度薄肉化が可能であるが、高圧となる作動流体に対して充分な耐圧性を確保する必要がある。更に、セパレータチューブは、ピストンロッドの伸縮の行程変化に伴う圧力変動によって繰返し荷重を受けるため、充分な疲労強度を確保する必要がある。また、肉厚が薄い部材に枝管を形成すると、枝管部分の肉厚はさらに薄くなり、耐圧性及び疲労強度を確保することが困難になる。セパレータチューブの肉厚を薄くしつつ、充分な耐圧性及び疲労強度を確保した枝管を形成するというトレードオフの関係にある問題を解決することは大きな課題となっている。

以下、本発明に係る各実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る緩衝器１は、筒型の減衰力調整式油圧緩衝器であって、シリンダ２の外側に外筒３を設けた複筒構造で、シリンダ２と外筒３との間に環状のリザーバ４が形成されている。シリンダ２内には、ピストン５が摺動可能に嵌装され、このピストン５によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に画成されている。ピストン５には、ピストンロッド６の一端がナット７によって連結されており、ピストンロッド６の他端側は、シリンダ上室２Ａを通り、シリンダ２及び外筒３の上端部に装着されたロッドガイド８およびオイルシール９に挿通されて、シリンダ２の外部へ延出されている。シリンダ２の下端部には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられている。

ピストン５には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させる通路１１、１２が設けられている。そして、通路１２には、シリンダ下室２Ｂ側からシリンダ上室２Ａ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１３が設けられ、また、通路１１には、シリンダ上室２Ａ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをシリンダ下室２Ｂ側へリリーフするディスクバルブ１４が設けられている。

ベースバルブ１０には、シリンダ下室２Ｂとリザーバ４とを連通させる通路１５、１６が設けられている。そして、通路１５には、リザーバ４側からシリンダ下室２Ｂ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられ、また、通路１６には、シリンダ下室２Ｂ側の流体の圧力が所定圧力に達したとき開弁して、これをリザーバ４側へリリーフするディスクバルブ１８が設けられている。シリンダ２内には、作動流体として油液が封入され、リザーバ４内には油液及びガスが封入されている。

シリンダ２には、上下両端部にシール部材１９を介して枝管付チューブであるセパレータチューブ２０が外嵌されており、シリンダ２の側壁とその外周に設けられたセパレータチューブ２０の円筒状の側壁との間に環状通路２１が形成されている。環状通路２１は、シリンダ２の上端部付近の側壁に設けられた通路２２によってシリンダ上室２Ａに連通されている。セパレータチューブ２０の側壁の下部には、環状通路２１に連通する通路である接続口２３を有する小径の略円筒状の枝管４５が突出している。また、外筒３の側壁には、枝管４５と略同心に大径の流入口２４が開口され、外筒３の側壁の流入口２４に減衰力発生機構２５が取付けられている。

減衰力発生機構２５は、外筒の流入口２４に取付けられた円筒状のケース２６内に、パイロット型（背圧型）のメインバルブ２７及びメインバルブ２７の開弁圧力を制御するソレノイド駆動の圧力制御弁であるパイロットバルブ２８が設けられ、更に、パイロットバルブ２８の下流側に、フェイル時に作動するフェイルバルブ２９が設けられている。そして、枝管４５の接続口２３に入口通路を形成する連結管３０が液密的に挿入され、接続口２３から連結管３０に油液を導入し、メインバルブ２７、パイロットバルブ２８及びフェイルバルブ２９を通してケース２６で囲まれた室２６Ａへ流通させる。室２６Ａ内の油液は、ケース２６の端部の通路３１及び外筒３の流入口２４を通してリザーバ４へ流入する。

このとき、メインバルブ２７の開弁前には、パイロットバルブ２８によって油液の流れを制御して減衰力を発生し、メインバルブ２７の開弁時には、主にメインバルブ２７によって減衰力を発生する。また、パイロットバルブ２８の上流側の油液の一部をメインバルブ２７の背部の背圧室３２に導入し、その内圧をメインバルブ２７の閉弁方向に作用させる。リード線４１を介してソレノイド４０に通電する電流によってパイロットバルブ２８の制御圧力を調整することにより、減衰力を調整することができ、その結果、背圧室の内圧が変化してメインバルブ２７の開弁圧力及び開度を調整することができる。また、フェイルバルブ２９は、信号待ちで車を停止しているときや、万一ソレノイド４０への通電が遮断されたとき閉弁し、常時開となったパイロットバルブ２８の代りに油液の流れを制限することにより、減衰力の過度の低下を防止して適度な減衰力を維持するようになっている。

リザーバ４内には、セパレータチューブ２０の外周面の外筒３の流入口２４に対向する部位に、隔壁部材としてバッフルプレート３３が取付けられている。図２及び図３に示すように、バッフルプレート３３は、図面上において(以下、同じ)、上部が半円形で、その半円の直径部分から下方に延びる下部が長方形の板状部材で、セパレータチューブ２０の外周面に沿って湾曲している。バッフルプレート３３には、セパレータチューブ２０の枝管４５を挿入する拘束部としての開口部３６が設けられている。バッフルプレート３３は、開口部３６に挿入したセパレータチューブ２０の枝管４５にツースドワッシャ４４をはめ込むことにより固定されてセパレータチューブ２０に取付けられている。ツースドワッシャ４４は、環状のバネ部材の内周部に、放射状に延びる複数の爪部４４Ａを一体に形成したものであり、放射状の爪部４４Ａが撓むことにより枝管４５を圧入することができ、一旦圧入された後は、楔効果によって抜け難くなるようになっている。バッフルプレート３３には、その上部及び側部の周縁部に沿って略Ｕ字形に配置された弾性シール部材であるゴム製の隔壁部材４３が焼付けにより固着されている。隔壁部材４３は、断面形状が略三角形で、三角形の底辺がバッフルプレート３３の本体に固着され、頂部が外筒３の内周面に押圧されて、バッフルプレート３３と外筒３との間のシール性を高めると共に、騒音の発生を抑制している。

次に、図４乃至６を参照して、セパレータチューブ２０の枝管４５が形成された部分の形状について詳細に説明する。
図４に示すように、セパレータチューブ２０の構成するチューブの円筒状の側壁は、環状通路２１に連通する接続口２３となる円形の開口の周囲が径方向外側に突出されて略円筒状の枝管４５が一体に形成されている。枝管４５は、外周部が先細りのテーパ面４５Ａとなっている。テーパ面４５Ａのテーパ角θ１は、１６°前後となっている。なお、枝管４５を絞り加工等の塑性変形によって形成した場合、このテーパ面４５Ａは、軸方向断面の外径部分は、厳密には若干の凹曲面となっている。

枝管４５のテーパ面４５Ａとセパレータチューブ２０の側壁との結合部４６の外周部は、半径Ｒ１の丸みが付けられて滑らかに湾曲している。
結合部４６の外周部の丸みの半径Ｒ１は、セパレータチューブ２０の直径が４０〜４５ｍｍ程度で、接続口２３の内径Ｄが１２ｍｍ程度のとき、１．５ｍｍ程度にするとよい。また、結合部４６の内周部も丸みが付けられて滑らかに湾曲し、その板厚Ｔ１がセパレータチューブ２０の側壁の板厚Ｔ０と略等しくなっている。
本発明において、この枝管４５の軸方向において、内周及び外周が湾曲している部分を湾曲部５１と定義する。また、この枝管４５の軸方向において、湾曲部５１から先端までを筒部５２と定義する。

枝管４５の先端の外周部は、テーパが付けられていない、すなわち、軸方向に沿って内外径が一定の円筒部４５Ｂとなっている。よって、筒部５２は、基端側の外周部がテーパ面４５Ａとなっている部分の外径が小さくなる割合より、先端側の円筒部４５Ｂにおける外径が小さくなる割合（円筒部４５Ｂにおいては０となる。）は小さくなっている。なお、この円筒部４５Ｂに基端側より外径が小さくなる割合の小さなテーパをつけてもよい。

接続口２３を形成する枝管４５の内周面は、テーパが付けられていない、すなわち、軸方向に沿って内径が一定の円筒面４５Ｃとなっており、この円筒面の軸方向長さは３．５〜４ｍｍ程度となっている。枝管４５の先端の内周縁部には、テーパ角θ２でテーパ状に面取された面取り部４７が形成されている。枝管４５の先端面４８は、平坦面となっている。また、セパレータチューブ２０の側壁と円筒面４５Ｃとでなす角θ３は、バッフルプレート３３の開口部３６を枝管４５に挿入する際の組付け性の向上、さらには抜け防止のため、９０°としている。

また、図５乃至図７に示すように、セパレータチューブ２０の枝管４５が突出する円筒状の側壁の円周方向における枝管４５の基部（結合部４６）の両側部には、径方向に外側に膨出する凸部６０が形成されている。セパレータチューブ２の内面視である図７においては、凸部６０は凹所として示されている。凸部６０は、図５に示すように、その幅が枝管４５の基部では枝管４５の直径と同程度で枝管４５から離れるにしたがって曲率半径が小さくなる湾曲した輪郭形状を有している。凸部６０を形成することにより、枝管４５の基部とセパレータチューブ２０の側壁（凸部６０）との境界は、側面視において枝管４５の全周にわたって略一定の略直線状になっている（図１５参照）。なお、凸部６０を設けない場合、枝管４５の基部とセパレータチューブ２０の側壁との境界は、側面視において湾曲状となる（図１９参照）。

枝管４５は、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁をバーリング加工することによって形成する。枝管４５をバーリング加工によって形成すると、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁の内面の軸方向における枝管４５の基部の両側（図１６のＡ部参照）に引張の残留応力が生じる。セパレータチューブ２０の円筒状の側壁の円周方向において枝管４５の基部の両側を内側から押圧して径方向外側に膨出させて凸部６０を形成することにより、塑性流動によって圧縮応力が生じて、バーリング加工により生じた引張の残留応力が低減、解消され、あるいは、圧縮の残留応力に転換されている。なお、凸部６０は側壁から膨出させる構成であることが望ましいが、目に見えて膨出していなくても、塑性流動よって圧縮応力が生じて、バーリング加工により生じた引張の残留応力が低減され、あるいは、圧縮の残留応力に転換されていればよい。また、凸部６０が生じていなくても、セパレータチューブ２０の内周面を凹ませた凹部を形成すればよい。

次に、セパレータチューブ２０の円筒面に、枝管４５及び凸部６０を一体に形成する工程について説明する。
枝管４５及び凸部６０は、図８及び図９に示すバーリング型６１により、図１０乃至１２に示すバーリングポンチ６２及び図１３及び図１４に示すバーリングダイ６３を用いて、セパレータチューブ２０をバーリング加工することによって形成することができる。

バーリング型６１は、上型であるバーリングダイ６３と、下型６４と、バーリングダイ６３と下型６４とを開閉可能に案内するガイドポスト６５と、バーリングポンチ６２と、バーリングポンチ６２が取付けられてバーリングポンチ６２を駆動するマンドレル６６と、バーリングダイ６３（上型）及び下型６４にセットされたセパレータチューブ２０を位置決めする位置決めピン６７とを備えている。

図１０乃至図１２に示すように、バーリングポンチ６２は、先端部に丸みが付けられた略円柱状の枝管形成部６８と、枝管形成部６８の基端部に一体に形成されて直径方向に膨径されたエンボス形成部６９とを備え、側面視（図１０参照）において略凸形状となっている。エンボス形成部６９は、平面視（図１１参照）において、略角丸ひし形で、短い対角線が枝管形成部６８の直径よりもやや長くなっている。また、エンボス形成部６９は、その基端側から枝管形成部５４に向って徐々に縮径されて枝管形成部６８の基部に滑らかに連続している。

図１３及び図１４に示すように、バーリングダイ６３は、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁を受入れる断面形状が略半円形の凹部７０を有している。略半円形の凹部７０は、頂部が外周側に延出されると共に平坦に形成されて、バーリングポンチ６２のエンボス形成部６９に対向して、凸部６０を形成するための平坦部７１が設けられている。平坦部７１の中央部に、バーリングポンチ６２の枝管形成部６８が挿入されるダイ穴７２が形成されている。

下型６４には、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁を受入れる断面形状が半円形の凹部７５が形成されている。そして、バーリングダイ６３（上型）の凹部７０と下型６４の凹部７５によってセパレータチューブ２０の円筒状の側壁を保持する。マンドレル６６は、バーリングダイ５２及び下型６４の凹部７０、７５によって形成された断面形状が略円形の空間内に配置され、バーリングポンチ６２を所定の加工力で駆動してダイ穴７２に挿入する。

次に、バーリング型６１によってセパレータチューブ２０に枝管４５を形成する行程について説明する。
セパレータチューブ２０の円筒状の側壁に、セパレータチューブ２０の軸方向が大径、周方向が小径となる適当な寸法の楕円の下穴７３を切削あるいはパンチ等により形成する（穴あけ工程）。図８に示すように、セパレータチューブ２０をバーリングダイ６３の凹部７０にセットし、上型であるバーリングダイ６３と下型６４とを型締めしてセパレータチューブ２０を固定する。このとき、ダイ穴７２を通して凹部７０内に突出させた位置決めピン６７の先端部を下穴７３に挿入、嵌合することにより、セパレータチューブ２０を位置決めする。固定されたセパレータチューブ２０内で、マンドレル６６に装着されたバーリングポンチ６２を下穴７３及びダイ穴７２に対向させる。

図９に示すように、マンドレル６６を移動させてバーリングポンチ６２の先端部でセパレータチューブ２０の円筒状の側壁を内側から押圧し、下穴７３を押し広げながら、ダイ穴７２に押込んでダイ穴６３とバーリングポンチ６２の枝管形成部６８との間で枝管４５を形成する（バーリング加工工程）。このとき、バーリングポンチ６２及びダイ穴６３の形状、加圧のタイミングを適宜設定することにより、テーパ面４５Ａ、円筒部４５Ｂ、円筒面４５Ｃを所望の形状に形成する。セパレータチューブ２０の肉厚を有効に利用して枝管４５を形成するため、シリンダ２内の液圧によって生じる応力を最も受ける結合部４６の肉厚は十分確保するよう、結合部４６の内周及び外周は湾曲する湾曲部５１とし、セパレータチューブ２０の肉厚Ｔ０と略等しい肉厚Ｔ１とする。結合部４６からは連続して内周側は円筒状の円筒面４５Ｃ、外周側はテーパ面４５Ａを形成する。テーパ面４５Ａの部分は、結合部４６の肉厚よりも小さくなっている。

そして、枝管４５は、先端側に向うにつれ、さらに肉厚を減少させていく。つまり、枝管４５は、外径が基端側である結合部４６から先端側に向う方向に小さくなり、内径は基端側から先端側に向けて同径となるようにしている。そして、減衰力発生機構２５の入口通路を形成する連結管３０が接続口２３に挿入されると、連結管３０の外周に設けられた環状シールであるシール部材５０が筒部５２の内周と接触して、これらの間をシールすることにより、シリンダ２側から先端側に向けて圧力勾配が生じる。これにより、筒部５２のシール部の枝管４５の先端側には高い液圧が作用せず、液圧によって生じる応力が低減されるので、筒部５２の肉厚は薄くてもよい。要は、結合部４６の肉厚は、液圧によって生じる応力に耐える厚みが必要であり、筒部５２のシール部材５０の外側は、連結管３０を保持するための厚みがあればよい。

セパレータチューブ２０の円筒状の側壁をダイ穴７２に押込んで枝管４５を形成する際、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁の内面の軸方向における枝管４５の基部の両側部（図１６のＡ部）には、引張の残留応力が生じる。そして、バーリング工程中、すなわち、バーリングポンチ６２の枝管形成部６８がセパレータチューブ２０の円筒状の側壁をダイ穴７２に押込む過程で、バーリングポンチ６２のエンボス形成部６９がセパレータチューブ２０の円筒状の側壁の内面の円周方向における枝管４５の基部の両側部に当接し、セパレータチューブ２０の側壁を内側から押圧して、バーリングダイ６３の平坦部７１に向って膨出させて凸部６０を形成する（押圧工程、残留応力変更工程）。これにより、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁の内面の円周方向における枝管４５の基部の両側部（図１７のＢ部）から軸方向における枝管４５の両側部（図１６のＡ部）に向って材料の塑性流動が生じる。その結果、枝管４５のバーリング加工時に上述のＡ部に生じる引張の残留応力が低減又は解消され、あるいは、圧縮の残留応力に転換される。なお、図中、符号Ｃは、バーリングポンチ６２のエンボス形成部６９の押圧による圧痕を示している。

このようにして、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁の円周方向における枝管４５の基部の両側部に凸部６０を形成することにより、枝管４５の基部、すなわち、枝管４５とセパレータチューブ２０の側壁との境界は、図１５に示すように側面視において略直線状となる。これに対して、図１９に示すように、凸部を形成しない場合、枝管４５の基部とセパレータチューブ２０の側壁との境界は、側面視において曲線状となる。これは、凸部６０を形成することにより、圧縮による塑性流動が生じて枝管４５の基部の周長が短くなることを示している。これにより、枝管４５のバーリング加工によって上述のＡ部に生じる引張の残留応力を軽減し、あるいは、圧縮の残留応力に転換することができる。

このとき、凸部６０の形成による塑性流動により、引張の残留応力の低減、解消及び圧縮の残留応力への転換は、凸部６０の加工量、すなわち、凸部６０の膨出量よりもバーリングポンチ６２のエンボス形成部６９とバーリングダイ６３との加工力に依存する。本実施形態では、セパレータチューブ２０は、構造用鋼管ＳＴＫＭ１２Ｂの引抜管（引張強さＴＳ＝４００ＭＰａ程度、伸びＥＬ＝５０％程度、完全焼鈍品）で、板厚１．８〜２．０ｍｍ程度、外径４０．６〜４５ｍｍとしており、この条件では、加工力は２５ｋＮ程度が望ましい。なお、外筒３は、構造用鋼管ＳＴＫＭ１３Ａ、板厚は３．０ｍｍ、シリンダ２は、構造用鋼管ＳＴＫＭ１２Ｂ構造用鋼管ＳＴＫＭ１２Ｂ、板厚は１．６ｍｍである。

以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
緩衝器１は、ピストンロッド６側を上方に、ベースバルブ１０側を下方に向けて車両のサスペンション装置のバネ上（車体側）、バネ下（車輪側）間等の相対移動可能な部材間に装着され、リード線４１が制御装置に接続される。

ピストンロッド６の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１３が閉じ、ディスクバルブ１４の開弁前には、シリンダ上室２Ａ側の流体が加圧されて、通路２２及び環状通路２１を通り、セパレータチューブ２０の接続口２３から減衰力発生機構２５の入口通路３０へ流入する。そして、入口通路３０から流入した流体は、メインバルブ２７、パイロットバルブ２８及びフェイルバルブ２９を通ってケース２６で囲まれた室２６Ａへ流れ、更に、ケース２６の端部の通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４へ流入する。

このとき、ピストン５が移動した分の流体がリザーバ４からベースバルブ１０の逆止弁１７を開いてシリンダ下室２Ｂへ流入する。なお、シリンダ上室２Ａの圧力がピストン５のディスクバルブ１４の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１４が開いて、シリンダ上室２Ａの圧力をシリンダ下室２Ｂへリリーフすることにより、シリンダ上室２Ａの過度の圧力の上昇を防止する。

ピストンロッド６の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン５の移動によって、ピストン５の逆止弁１３が開き、ベースバルブ１０の通路１５の逆止弁１７が閉じて、ディスクバルブ１８の開弁前には、ピストン下室２Ｂの流体がシリンダ上室２Ａへ流入し、ピストンロッド６がシリンダ２内に侵入した分の流体がシリンダ上室２Ａから、上記伸び行程時と同様の経路を通ってリザーバ４へ流れる。なお、シリンダ下室２Ｂ内の圧力がベースバルブ１０のディスクバルブ１８の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ１８が開いて、シリンダ下室２Ｂの圧力をリザーバ４へリリーフすることにより、シリンダ下室２Ｂの過度の圧力の上昇を防止する。

これにより、ピストンロッド６の伸縮行程時共に、減衰力発生機構２５において、メインバルブ２７の開弁前（ピストン速度低速域）においては、パイロットバルブ２８によって減衰力が発生し、メインバルブ２７の開弁後（ピストン速度高速域）においては、その開度に応じて減衰力が発生する。そして、ソレノイド４０への通電電流によってパイロットバルブ２８の制御圧力を調整することにより、減衰力を調整することができ、その結果、背圧室３２の内圧が変化してメインバルブ２７の開弁圧力及び開度を調整することができる。また、車が信号で停車したときや、万一、ソレノイド４０への通電が遮断された場合には、フェイルバルブ２９が閉弁し、常時開となったパイロットバルブの代りに油液の流れを制限することにより、減衰力の過度の低下を防止して適度な減衰力を維持することができる。

バッフルプレート３３を設けたことにより、減衰力発生機構２５から通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４内に油液が流入する部位がバッフルプレート３３の隔壁部材４３によってリザーバ４内の油液の液面Ｓから隔離される。これにより、減衰力発生機構２５から通路３１及び外筒３の流入口２４を通ってリザーバ４内に流入する油液のうち、使用状態においてリザーバ４内上方への油液の流れを規制する。よって、流入口２４を通ってリザーバ４内に流入する油液の噴流によって液面Ｓの付近に渦及び気泡が発生するのを防止することができ、リザーバ４内のガスの油液中への溶け込みを抑制し、エアレーション及びキャビテーションが発生し難くして、安定した減衰力を得ることができる。

また、バッフルプレート３３により、減衰力発生機構２５からリザーバ４内へ流入する油液の流路面積の急激な拡大が緩和されるので、リザーバ４への流入による油液の流速の急激な上昇を緩和して渦の発生を抑制することができる。その結果、渦の発生に伴う気泡の発生及び油液中へのガスの溶け込みを抑制し、エアレーション及びキャビテーションが発生し難くして、安定した減衰力を得ることができる。

セパレータチューブ２０の接続口２３を形成する枝管４５は、外周部にテーパ面４５Ａが形成され、セパレータチューブ２０の側壁との結合部４６の外周部及び内周部が滑らかに湾曲して、結合部４６の板厚Ｔがセパレータチューブ２０の側壁の板厚Ｔ０と略等しくなっているので、結合部４６の強度が高められると共に、環状通路２１とリザーバ４との差圧によって結合部４６に生じる応力が低減され。その結果、作動流体に対する耐圧性を高めることができ、セパレータチューブ２０の薄肉化による軽量化が可能になる。

接続口２３を形成する枝管４５の内周面は、テーパが付けられていない円筒面４５Ｃとなっているので、減衰力発生機構２５の入口通路を形成する連結管３０が挿入されたとき、必要なシール性を確保して油液の漏れを防止することができる。枝管４５の先端の内周縁部に面取り部４７を形成したことにより、組立時に連結管３０を容易に挿入することができる。枝管４５の先端外周部にテーパが付けられていない円筒部４５Ｂを形成したことにより、バッフルプレート３３をツースドワッシャ４４によって枝管４５に取付ける際、ツースドワッシャ４４の爪部４４Ａが円筒部４５Ｂに係合することにより、充分な保持力を得ることができる。

これに対して、本実施形態では、枝管４５の外周部を先細りのテーパ面４５Ａとすることにより、絞り加工時のセパレータチューブ２０の側壁との結合部４６の板厚Ｔ１の減少を抑制することができ、板厚Ｔ１をセパレータチューブ２０の側壁の板厚Ｔ０と略等しくすることができる。このとき、枝管４５の先端部の板厚は薄くなるが、この部分は、減衰力発生機構２５の連結管３０が接続口２３に挿入されて、これらの接合部がシール部材５０によりシールされることにより、シール部材５０のシリンダ側接触点より枝管４５の先端側の接触点に向けて圧力勾配を持って、作用する圧力が小さくなり、先端側のシールと接触しない部分は、高い圧力が作用しないので、重量を増加させずに、高圧に耐えられるセパレータチューブ２０を得ることが出来る。

なお、本実施形態では、筒部５２の外側のテーパ面４５Ａを１つのテーパ面としたが、枝管４５の軸長を長くする場合、シールの圧力勾配を考慮して、先端側の外径が小さくなる割合を小さくするように複数のテーパ面としてもよく、さらには、それらの複数のテーパ面をなだらかに繋いだ曲面としてもよい。また、枝管４５の軸長が短くてよい場合は、先端の円筒部４５Ｂは設けなくともよい。

本実施形態ではシール部材５０は連結管３０の外周を全て覆う構成としているが、例えば図２０に示すように、連結管３０に形成した外周溝にシール部材５０を設けるようにしてもよい。このように構成した場合であっても、高圧が作用するシール部材５０よりも基端側は肉厚が厚くなっているので、耐圧性を確保することができる。

緩衝器１が作動すると、セパレータチューブ２０の内部に、高圧の油液の圧力が作用して、大きな引張の応力が生じる。このため、セパレータチューブ２０の内面の枝管４５の基部が引張の残留応力状態であると、緩衝器１の作動による高い油液の圧力がセパレータチューブ２０に繰返し作用したとき、枝管４５の基部が疲労破壊し易くなる。これに対して、セパレータチューブ２０に凸部６０を形成することにより、枝管４５の基部の引張の残留応力を低減又は解消し、あるいは、圧縮の残留応力に転換することができ、セパレータチューブ２０の耐圧性及び疲労強度を高めることができる。これにより、セパレータチューブ２０の更なる薄肉化が可能になる。セパレータチューブ２０を薄肉化することにより、上述の枝管４５の形成を含むセパレータチューブ２０の機械加工が容易になり、生産性を高めることができる。また、窒化処理等の表面処理により疲労強度を高める場合に比して、加工設備が簡素であるため、製造コストも安価である。

本実施形態では、上述の条件でセパレータチューブ２０に枝管４５及び凸部６０を形成することにより、２〜１０ＭＰａ×５Ｈｚの高圧を繰返し作用させる疲労試験において、２００万回の耐久性の要求に対して１０００万回以上の耐久性の試験結果を得ることができた。同条件で凸部６０を形成しない場合、２００万回程度の繰返しの荷重で疲労破壊を生じた。

なお、従来、セパレータチューブの円筒状の側壁に枝管を一体に形成する場合、セパレータチューブの側壁に平坦部を形成し、平坦部に円形の下穴を穿設してバーリング加工を行なう技術が知られている（米国特許第５３５３８９８号参照）。これにより、下穴が円形ですみ、加工時の力を円周方向で均一にできるので、加工性を高めることができるが、この場合、高い油液の圧力により平坦部にかかる荷重が大きくなり、また、枝管と平坦部との結合部に応力が集中しやすくなり、耐圧性が低下するという問題が生じる。さらに、バーリング加工により、枝管の基部の内面に全周にわたって引張の残留応力が生じるため、依然として疲労破壊の問題があり、本発明の課題を解決していない。

次に、本発明の他の実施形態について、図２１乃至図２７を参照して説明する。
本実施形態に係る緩衝器は、上述の図１乃至２０に示す実施形態に対して、セパレータチューブ２０の枝管４５の基部が異なる以外は同様の構造であるから、以下の説明においては、上述の実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

図２１及び図２２は、本実施形態に係る緩衝器１のセパレータチューブ２０の枝管４５の部分をセパレータチューブ２０の軸に直交し枝管４５の中心を通る平面で破断して示すものであり、図２１は枝管４５の外側からの斜視図であり、図２２は内側からの斜視図である。

図２１及び図２２に示すように、本実施形態に係る緩衝器のセパレータチューブ２０では、枝管４５の基部（結合部４６）の両側に凸部６０が形成されていない。したがって、枝管４５の基部とセパレータチューブ２０の円筒状の側壁との境界は、図１９に示すものと同様、湾曲状となっている。枝管４５は、セパレータチューブ２０の円筒状の側壁をバーリング加工することにより形成され、バーリング加工後、枝管４５の基部の内側を押圧加工して押圧加工部８０が設けられる。

押圧加工部８０は、セパレータチューブ２０の軸方向に沿って枝管４５の基部の両側の２箇所に配置されている（図２１及び図２２には一方のみ示されている）。押圧加工部８０の押圧加工は、セパレータチューブ２０の内側から枝管４５の基部を押圧して塑性歪を生じさせることにより、バーリング加工によって枝管４５の基部に生じた残留応力を圧縮方向に変更する残留応力変更加工である。ここで、残留応力を圧縮方向に変更するとは、引張の残留応力を圧縮の残留応力に転換し、あるいは、引張の残留応力を解消又は軽減する、さらには圧縮の残留応力をさらに圧縮方向に導くことを含む。図２７を参照して、押圧加工部８０は、枝管４５の基部の疲労破壊の起点となる部分Ｅの近傍を押圧することにより形成する。なお、図２７中、符号Ｆは、疲労破壊による最終破断部を示す。また、押圧加工部８０は、応力集中を避けるため、望ましくは角部のない滑らかな湾曲面とする。

このように枝管４５の基部に押圧加工部８０を形成することにより、上記実施形態と同様、枝管４５の基部の引張の残留応力を低減し、又は、解消し、あるいは、圧縮の残留応力に転換、又は圧縮の残留応力をさらに圧縮方向に導くことができ、セパレータチューブ２０の耐圧性及び疲労強度を高めることができる。そして、凸部６０を設けた上記実施形態のものと同等の疲労強度を得ることができる。これにより、凸部６０を設けた上記実施形態と同様、セパレータチューブ２０の更なる薄肉化が可能になり、セパレータチューブ２０の機械加工の容易化による生産性の向上、窒化処理等の表面処理の不要化による加工設備の簡素化により、緩衝器の製造コストを低減することができる。

次に、枝管４５の基部に押圧加工部８０を形成する工程について説明する。
図８及び図９に示すバーリング型６１において、バーリングダイ６３及びバーリングポンチ６２の代りに、図２４及び図２５に示すバーリングダイ８１及びこれに対応するバーリングポンチ（図示せず）を用いて、先ず、セパレータチューブ２０に凸部６０を設けず、図２３に示すように枝管４５のみを形成する。図２４及び図２５に示すように、バーリングダイ８１は、図１３及び図１４に示すバーリングダイ６３に対して、セパレータチューブ２０の側壁を受入れる凹部７０に凸部６０を形成するための平坦部７１が設けられていない以外は略同様な形状となっている。また、バーリングダイ８１に対応するバーリングポンチは、図１０乃至図１２に示すバーリングポンチ６２に対して、凸部６０を形成するためのエンボス形成部６９が設けられていない以外は略同様な形状となっている。

そして、バーリング型６１によってバーリングダイ８１及びこれに対応するバーリングポンチを用いてセパレータチューブ２０の側壁をバーリング加工して、凸部６０を設けることなく枝管４５を形成する。バーリング加工後、図２６に示すように、セパレータチューブ２０の側壁及び枝管４５の外側をバーリングダイ８１で支持し、押圧加工部８０を形成する押圧ポンチ８２を装着したマンドレル８３をセパレータチューブ２０内に挿入する。押圧ポンチ８２には、セパレータチューブ２０の軸方向に沿って枝管４５の基部の両側の２箇所に対向する一対のポンチ８４が設けられている。一対のポンチ８４は、外周面が円柱面となっており、枝管４５の基部の疲労破壊の起点となる部分Ｅ（図２７参照）に対向するように傾斜して配置されている。そして、マンドレル８３を移動してポンチ８３の円柱面を枝管４５の基部の内面に押圧して押圧加工部８０を形成する。このようにして、枝管４５の基部の疲労破壊の起点となる部分Ｅの近傍を押圧して押圧加工部８０を形成する。

なお、本実施形態では、押圧加工部８０は、枝管４５の基部の２箇所に形成されているが、１箇所、３箇所以上、あるいは、全周にわたって形成してもよい。すなわち、押圧加工部８０は、実際の使用状態に応じて繰返し荷重による疲労破壊が生じ易い部位に対して、疲労破壊の原因となる残留応力を引張側から圧縮側の残留応力に転換し、あるいは、引張の残留応力を低減し、又は、解消する、さらには残留応力が圧縮側であってもさらに圧縮側に導くことができる部位であれば、いずれの部位に配置してもよい。例えば図１に示すように、枝管４５がセパレータチューブ２０の軸方向の一端部に近い位置に配置されている場合、枝管４５までの距離が長い他端部側の枝管４５の基部に生じる応力が大きくなるので、この部位の１箇所のみに押圧加工部８０を設けるようにしてもよい。一方、枝管４５がセパレータチューブ２０の軸方向の中央部付近に配置されている場合、押圧加工部８０をセパレータチューブ２０の軸方向に沿って枝管４５の基部の両側の２箇所に形成し、あるいは、基部の全周にわたって形成してもよい。また、上述の図１乃至図２０に示す実施形態において、セパレータチューブ２０の枝管４５の基部に凸部６０を形成した後、さらに、押圧加工部８０を形成して、引張の残留応力を圧縮方向に改善するようにしてもよい。あるいは、上述の例では、押圧加工部８０は、枝管４５の基部の内側を押圧することによって形成されているが、疲労破壊の起点となる部分Ｅに生じる引張の残留応力を圧縮方向に改善することができれば、枝管４５の基部の外側を押圧することによって形成してもよい。

２０…セパレータチューブ（チューブ、枝管付チューブ）、４５…枝管、６０…凸部、７３…下穴

Claims (10)

1. 円筒状の側壁を有するチューブと、該チューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に突出する略円筒状の枝管とを備えた枝管付チューブの製造方法であって、
   前記チューブの円筒状の側壁に下穴を形成する穴あけ工程と、
   前記チューブの円筒状の側壁の前記下穴の周囲を径方向外側に突出させて前記枝管を形成するバーリング工程と、
   前記チューブの円筒状の側壁の円周方向または軸方向の何れか一方の前記枝管の基部付近を内周面または外周面から押圧して、前記枝管の基部に押圧加工部を形成することにより塑性歪を生じさせ、前記チューブの円筒状の側壁の円周方向または軸方向の何れか他方の前記枝管の基部の前記押圧加工部が形成されていない部位の残留応力を圧縮方向に変化させる残留応力変更工程と、を含むことを特徴とする枝管付チューブの製造方法。
2. 前記残留応力変更工程は、前記チューブの軸方向に沿った前記枝管の基部の少なくとも一方側を押圧することを特徴とする請求項１に記載の枝管付チューブの製造方法。
3. 前記残留応力変更工程は、前記チューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部を押圧することを特徴とする請求項１に記載の枝管付チューブの製造方法。
4. 前記バーリング工程中に前記残留応力変更工程の押圧を行なうことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の枝管付チューブの製造方法。
5. 前記残留応力変更工程は、前記枝管の基部を内側から押圧して前記内周面に凹部を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の枝管付チューブの製造方法。
6. 作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に挿入されたピストンと、
   該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
   前記シリンダの外周に設けられた外筒と、
   前記シリンダの外周囲に設けられ、前記シリンダ内と連通する環状通路を形成する円筒状の側壁を有するセパレータチューブと、
   前記シリンダと前記外筒との間の前記セパレータチューブの外側に形成されて作動流体及びガスが封入されたリザーバと、
   前記セパレータチューブの円筒状の側壁に一体に形成されて径方向外側に突出して前記環状通路に連通する通路を形成する略円筒状の枝管と、を備えた緩衝器の製造方法であって、
   前記セパレータチューブの円筒状の側壁に下穴を形成する穴あけ工程と、
   前記セパレータチューブの円筒状の側壁の前記下穴の周囲を径方向外側に突出させて前記枝管を形成するバーリング工程と、
   前記セパレータチューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部を内側から押圧する押圧工程と、を含み、前記セパレータチューブの円筒状の側壁の軸方向における前記枝管の基部の残留応力を圧縮方向に変化させることを特徴とする緩衝器の製造方法。
7. 前記押圧工程は、前記枝管の基部の両側部を内側から径方向外側に向け押圧して前記枝管の内周面に凹部を形成し、
   前記バーリング工程中または前記バーリング工程後に前記押圧工程を行なうことを特徴とする請求項６に記載の緩衝器の製造方法。
8. 前記押圧工程は、前記バーリング工程によって前記枝管の基部に生じた残留応力を圧縮方向に変化させる塑性歪を生じさせる押圧加工部を形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の緩衝器の製造方法。
9. 円筒状の側壁を有するチューブと、該チューブの側壁に一体に形成されて径方向外側に略円筒状に突出する枝管とを備え、内部に圧力流体が流れる枝管付チューブであって、
   前記枝管は、前記チューブの円筒状の側壁を径方向外側に突出させることにより形成され、前記チューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部に、前記チューブの側壁を内側から押圧して径方向外側に向けて内周面を凹ませた凹部が形成され、前記チューブの円筒状の側壁の軸方向における前記枝管の基部の残留応力が圧縮側に変化されていることを特徴とする枝管付チューブ。
10. 作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に挿入されたピストンと、
    該ピストンに連結されて前記シリンダの外部に延出されたピストンロッドと、
    前記シリンダの外周に設けられた外筒と、
    前記シリンダの外周囲に設けられ、前記シリンダ内と連通する環状通路を形成する円筒状の側壁を有するセパレータチューブと、
    前記シリンダと前記外筒との間の前記セパレータチューブの外側に形成されて作動流体及びガスが封入されたリザーバと、
    前記セパレータチューブの円筒状の側壁に一体に形成されて径方向外側に突出して前記環状通路に連通する通路を形成する略円筒状の枝管と、を備えた緩衝器であって、
    前記枝管は、前記セパレータチューブの円筒状の側壁を径方向外側に突出させることにより形成され、前記セパレータチューブの円筒状の側壁の円周方向における前記枝管の基部の両側部に、前記セパレータチューブの側壁を内側から押圧して径方向外側に向けて内周面を凹ませた凹部が形成され、前記セパレータチューブの円筒状の側壁の軸方向における前記枝管の基部の残留応力が圧縮側に変化されていることを特徴とする緩衝器。