JP6768539B2

JP6768539B2 - シリンダ装置の製造方法およびシリンダ装置

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Publication number: JP6768539B2
Application number: JP2017011980A
Authority: JP
Inventors: 泰司上野; 雄治中山; 裕一小林
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: JP2018118284A

Description

本発明は、シリンダ装置の製造方法およびシリンダ装置に関する。

シリンダの開口端部にカール加工により加締め部が形成されたシリンダ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４３６２９号公報

カール加工時に加締め部に割れを生じてしまう可能性がある。

したがって、本発明は、割れの発生を抑制することができるシリンダ装置の製造方法およびシリンダ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るシリンダ装置の製造方法は、外筒を、ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間成形体加工工程と、前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばしてスピニング加工体とするスピニング加工工程と、を含んで形成し、少なくとも前記スピニング加工体の開口部側に、前記スピニング加工を行わない非スピニング加工部を設け、前記非スピニング加工部にカール加工を施す、構成とした。

本発明に係るシリンダ装置は、外筒の開口部に加締め部が形成され、前記加締め部が前記開口部から離間した位置よりも低張力である、構成とした。

本発明によれば、割れの発生を抑制することができる。

本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造されたシリンダ装置を示す断面図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造された切削加工体を示す断面図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法のブランク材から中間成形体を得る絞り加工工程を段階的に示す斜視図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法の工程図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法の絞り加工工程後、スピニング加工工程前の状態を示す断面図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法の中間成形体からスピニング加工体を得るスピニング加工工程を段階的に示す断面図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法で得られるスピニング加工体を示す断面図である。本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造された切削加工体の変形例を示す断面図である。

本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法およびシリンダ装置を図面を参照して以下に説明する。

まず、本実施形態の製造方法で製造されるシリンダ装置１１を図１を参照して説明する。図１に示すシリンダ装置１１は、自動車や鉄道車両等の車両のサスペンション装置に用いられる緩衝器であり、具体的には自動車のストラット型サスペンションに用いられる緩衝器である。シリンダ装置１１は、作動液体が封入される円筒状の内筒１２と、内筒１２よりも大径で内筒１２の外周側に設けられ内筒１２との間に作動液体および作動気体が封入されるリザーバ室１３を形成する有底筒状の外筒１４とを有している。つまり、シリンダ装置１１は、外筒１４内に内筒１２が設けられた複筒式の緩衝器である。

外筒１４は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状の側壁部１７と、側壁部１７の軸方向の一端側を閉塞する底部１８とを有している。これら側壁部１７および底部１８の中心軸線が外筒１４の中心軸線となる。

底部１８は、側壁部１７の軸方向の端縁部から側壁部１７から離れるほど縮径するように延出するテーパ筒状部２１と、テーパ筒状部２１の側壁部１７とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する平板状の円環部２２と、円環部２２のテーパ筒状部２１とは反対側の端縁部から円環部２２から離れるほど縮径するように延出するテーパ筒状部２３と、テーパ筒状部２３の円環部２２とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する平板状の円板部２４とを有している。底部１８は、テーパ筒状部２１、円環部２２、テーパ筒状部２３および円板部２４のいずれの厚さも、側壁部１７よりも厚くなっている。テーパ筒状部２１，２３は、外筒１４の中心軸線を中心とするテーパ状となっており、円環部２２および円板部２４は、外筒１４の中心軸線に対し直交して広がっている。

内筒１２は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状をなしている。内筒１２は、その軸方向の一端部に取り付けられた円環状のベース部材３０を介して外筒１４の底部１８に係合している。また、内筒１２は、その軸方向の他端部に取り付けられた円環状のロッドガイド３１を介して外筒１４の側壁部１７の底部１８とは反対側に係合している。

ベース部材３０は、内筒１２に嵌合し固定された状態で外筒１４の底部１８に載置されている。ベース部材３０は、底部１８の円環部２２に載置されており、その際に、テーパ筒状部２１で径方向に位置決めされる。これにより、ベース部材３０は、外筒１４と同軸状に配置されることになり、その結果、内筒１２の軸方向の一端部を外筒１４と同軸状に配置する。ロッドガイド３１は、内筒１２と外筒１４の側壁部１７とに嵌合することで、内筒１２の軸方向の他端部を外筒１４と同軸状に配置する。このロッドガイド３１に対して底部１８とは反対側には、円環状のシール部材３３が配置されており、このシール部材３３も側壁部１７の内周部に嵌合されている。側壁部１７の底部１８とは反対の開口部１９側には、カール加工によって径方向内方に塑性変形させられた加締め部３４が形成されており、シール部材３３は、この加締め部３４とロッドガイド３１とに挟持されている。シール部材３３は、その軸方向の外側がこの加締め部３４で係止されることによって、外筒１４の開口部１９側を封止する。

内筒１２内には、ピストン３５が摺動可能に嵌装されている。このピストン３５は、内筒１２内に第１室３８と第２室３９とを画成している。第１室３８は、内筒１２内のピストン３５とロッドガイド３１との間に設けられ、第２室３９は、内筒１２内のピストン３５とベース部材３０との間に設けられている。内筒１２内の第２室３９は、内筒１２の一端側に設けられたベース部材３０によって、リザーバ室１３と画成されている。第１室３８および第２室３９には作動液体である油液が充填されており、リザーバ室１３には作動気体であるガスと作動液体である油液とが充填されている。

ピストン３５にはロッド４１がナット４３によって連結されている。ロッド４１は、ロッドガイド３１およびシール部材３３を通って内筒１２および外筒１４から外部へと延出している。これにより、ロッド４１は、一端側が外筒１４および内筒１２内に配置され他端側が外筒１４および内筒１２の外部に配置されている。ロッド４１は、この他端側が外筒１４の開口部１９から外筒１４の外部に延出している。ロッド４１は、ロッドガイド３１に案内されて、内筒１２および外筒１４に対して、ピストン３５と一体に軸方向に移動する。シール部材３３は、外筒１４とロッド４１との間を閉塞して、内筒１２内の作動液体と、リザーバ室１３内の作動気体および作動液体とが外部に漏出するのを規制する。

ピストン３５には、軸方向に貫通する通路４４および通路４５が形成されている。通路４４，４５は、第１室３８と第２室３９とを連通可能となっている。ピストン３５には、ピストン３５に当接することで通路４４を閉塞可能な円環状のディスクバルブ４６が軸方向の底部１８とは反対側に設けられている。また、ピストン３５には、ピストン３５に当接することで通路４５を閉塞可能な円環状のディスクバルブ４７が軸方向の底部１８側に設けられている。

ディスクバルブ４６は、ロッド４１が内筒１２および外筒１４内への進入量を増やす縮み側に移動しピストン３５が第２室３９を狭める方向に移動して第２室３９の圧力が第１室３８の圧力よりも所定値以上高くなると通路４４を開くことになり、その際に減衰力を発生させる。ディスクバルブ４７は、ロッド４１が内筒１２および外筒１４からの突出量を増やす伸び側に移動しピストン３５が第１室３８を狭める方向に移動して第１室３８の圧力が第２室３９の圧力よりも所定値以上高くなると通路４５を開くことになり、その際に減衰力を発生させる。

ベース部材３０には、軸方向に貫通する通路５２および通路５３が形成されている。通路５２，５３は第２室３９とリザーバ室１３とを連通可能となっている。ベース部材３０には、その軸方向の底部１８側に、ベース部材３０に当接することで通路５２を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５５が配置され、その軸方向の底部１８とは反対側に、ベース部材３０に当接することで通路５３を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５６が配置されている。

ディスクバルブ５５は、通路５２を介する第２室３９からリザーバ室１３側への作動液体の流れを許容し、これとは逆方向の通路５２を介する作動液体の流れを規制するチェックバルブである。ディスクバルブ５５は、ロッド４１が縮み側に移動して第２室３９の圧力がリザーバ室１３の圧力よりも所定値以上高くなると通路５２を開くことになり、その際に減衰力を発生させる減衰バルブとなっている。

ディスクバルブ５６は、通路５３を介するリザーバ室１３から第２室３９側への作動液体の流れを許容し、これとは逆方向の通路５３を介する作動液体の流れを規制するチェックバルブである。ディスクバルブ５６は、ロッド４１が伸び側に移動しピストン３５が第１室３８側に移動して第２室３９の圧力がリザーバ室１３の圧力より下降すると通路５３を開くことになるが、その際にリザーバ室１３から第２室３９内に実質的に減衰力を発生させずに作動液体を流すサクションバルブである。

外筒１４の底部１８の円板部２４の外側には円筒状の取付アイ５８が溶接により固定されている。シリンダ装置１１は、例えばロッド４１が車両の車体側に連結され、取付アイ５８が車両の車輪側に連結されて、車輪の車体に対する移動に対して減衰力を発生させる。シリンダ装置１１は、ロッド４１および外筒１４が外部から衝撃力を受ける。

次に、本実施形態のシリンダ装置の製造方法について説明する。

本実施形態の製造方法は、上記したシリンダ装置１１を製造する方法であって、外筒１４の加締め部３４が形成される前の状態の図２に示す切削加工体１４ｄを形成する造管方法を含んでいる。

まず、冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＥ）や熱間圧延鋼板（例えばＳＰＨＥ）からなる所定厚さの平板からせん断加工により、図３（ａ）に示すように、一定厚さで所定の大きさの円形平板状のブランク材１４ａを形成する図４に示すせん断加工工程Ｓ１を行う。このせん断加工工程Ｓ１は冷間加工である。

次に、ダイとポンチとからなる金型を有する図示略のプレス成形機によって、図３（ａ）に示す平板状のブランク材１４ａに絞り加工の一種である深絞り加工を行って、図３（ｂ）から図３（ｃ）に示すように、有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する中間成形体加工工程である図４に示す絞り加工工程Ｓ２を行う。この絞り加工工程Ｓ２も冷間加工である。ここで、絞り加工工程Ｓ２では複数回（例えば２回）に分けて深絞り加工を行って徐々に中間成形体１４ｂの深さを深くし、長さを長くする。

この絞り加工工程Ｓ２後の中間成形体１４ｂは、絞り加工工程Ｓ２での天面加工により、テーパ筒状部２１、円環部２２、テーパ筒状部２３および円板部２４が形成された凸状の底部１８が形成され、この底部１８と連続する筒状の側壁部１７ｂが形成された底付円筒体となる。言い換えれば、中間成形体加工工程である絞り加工工程Ｓ２では、ブランク材１４ａから、底部１８と筒状の側壁部１７ｂとを有する有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する。中間成形体１４ｂは、図５に示すように、側壁部１７ｂの底部１８とは反対側が開口部１９ｂとされており、側壁部１７ｂが、後工程の図４に示すスピニング加工工程Ｓ３および切削加工工程Ｓ４後の図２に示す側壁部１７ｄよりも長さが短く全体的に肉厚が厚い。このため、中間成形体１４ｂは比較的短尺となる。

なお、本実施形態では、中間成形体加工工程として、ブランク材１４ａから絞り加工の一種である深絞り加工により有底円筒状の中間成形体１４ｂを形成する例を示したが、内周側に穴のない中実の低炭素鋼棒から鍛造加工で中間成形体１４ｂを形成しても良い。さらに、中間成形体加工工程として、絞り加工の一種であるスピニング加工により中間成形体１４ｂを形成しても良い。

具体的に、後工程のスピニング加工工程Ｓ３を考慮して、中間成形体１４ｂには側壁部１７ｂに厚み（例えば２．６〜５．０ｍｍ）を持たせる。絞り加工工程Ｓ２は、しわ抑え板でブランク材１４ａに圧力を加えながら、パンチとダイの隙間(クリアランス)にブランク材１４ａを引き込み有底円筒形状とする。パンチ先端としわ抑え板により側壁部１７ｂは引っ張られて薄くなるため、板厚減少量を見込んだ厚み（例えば５．０ｍｍ以上）をブランク材１４ａに持たせても良い。短尺の中間成形体１４ｂは金型のクリアランスを広げ単純な曲げ変形を与えて円筒形状としても良い。

次に、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、図５および図６に一部を示すスピニング加工機によるスピニング加工により軸方向に伸ばして図５に示す中間成形体１４ｂを図６に示すスピニング加工体１４ｃとする図４に示すスピニング加工工程Ｓ３を行う。このスピニング加工工程Ｓ３も冷間加工である。スピニング加工は、回転加工である。ここで、回転加工には、ねじ転造加工、歯車転造加工、プロフィル転造加工、クロスローリング加工、ヘリカルローリング加工、ディスクローリング加工、回転鍛造加工、ロータリスエージング加工、スピニング加工がある。

スピニング加工機は、図５に示すように、中間成形体１４ｂの内面形状と同形状の外面形状を有し、中間成形体１４ｂよりも軸方向長さが長い円柱状のマンドレル６１を有している。マンドレル６１は、底部１８の内面とほぼ同形状の先端面６２と、側壁部１７ｂの内径とほぼ同径の外径の円筒面からなる外周面６３とを有している。なお、スピニング加工工程Ｓ３では側壁部１７ｂのみ加工するようにし、凸状の底部１８は加工しないほうが望ましい。すなわち、底部１８は軸力が加わるため厚肉であることが望ましいことから、絞り加工工程Ｓ２で底部１８を外筒１４の最終形状にするほうがよい。

先端面６２は、外周面６３の軸方向の端縁部から外周面６３から離れるほど縮径するように延出するテーパ面部６５と、テーパ面部６５の外周面６３とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する平板状の円環平面部６６と、円環平面部６６のテーパ面部６５とは反対側の端縁部から円環平面部６６から離れるほど縮径するように延出するテーパ面部６７と、テーパ面部６７の円環平面部６６とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する円形平面部６８とを有している。円環平面部６６および円形平面部６８は、マンドレル６１の中心軸線に対して直交して広がっている。マンドレル６１は、テーパ面部６５がテーパ筒状部２１に、円環平面部６６が円環部２２に、テーパ面部６７がテーパ筒状部２３に、円形平面部６８が円板部２４に、それぞれ当接する。

スピニング加工機は、上記マンドレル６１と、このマンドレル６１を内側に挿入した状態の中間成形体１４ｂの底部１８をマンドレル６１とで挟持してマンドレル６１の中心軸線を中心にマンドレル６１と一体に回転する図示略のセンタ治具と、このセンタ治具とマンドレル６１とでこれらと一体に回転させられる中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂをマンドレル６１に向けて押し付ける複数のローラ７２とを有している。

マンドレル６１の中心軸線を中心に、中間成形体１４ｂとこれを挟持するマンドレル６１および図示略のセンタ治具とが一体に回転する。これらの回転数が設定した回転数に達した状態で、複数のローラ７２が、図５に示す中間成形体１４ｂに対する軸方向の位置を揃えながら、図５に示す側壁部１７ｂを、図６（ａ）から図６（ｂ）、さらに図６（ｃ）に示すように、底部１８側の端部から径方向内方に押圧し塑性変形させて薄肉化しつつ底部１８から離れる方向に移動することで、図５に示す側壁部１７ｂを軸方向に底部１８とは反対に伸ばす。その際に、側壁部１７ｂの底部１８とは反対側の開口部１９ｂ側は、底部１８から所定距離の位置から開口端まで、複数のローラ７２を中間成形体１４ｂから中間成形体１４ｂの径方向の外方に逃がすことで、スピニング加工を行わない。

よって、中間成形体１４ｂのスピニング加工工程Ｓ３後の図６（ｃ）および図７に示すスピニング加工体１４ｃの側壁部１７ｃは、底部１８とは反対の開口部１９ｃ側の開口端を含む軸方向所定範囲に、スピニング加工工程Ｓ３においてスピニング加工を行わない非スピニング加工部１０１ｃが設けられている。側壁部１７ｃは、非スピニング加工部１０１ｃを除く部分がスピニング加工されたスピニング加工部１０２となっている。スピニング加工体１４ｃは、側壁部１７ｃが軸方向に伸されることで、図５に示す中間成形体１４ｂよりも軸方向に長い長尺状となる。スピニング加工体１４ｃの底部１８は中間成形体１４ｂと同様のままである。スピニング加工部１０２は外筒１４の最終形状となっている。

図６（ｃ）および図７に示すスピニング加工部１０２は、図５に示す側壁部１７ｂのうちのスピニング加工部１０２に加工される部分よりも肉厚が薄く軸方向に長い。図６（ｃ）および図７に示す非スピニング加工部１０１ｃは、図５に示す側壁部１７ｂのうちの非スピニング加工部１０１ｃに加工される部分と肉厚が同等であり、軸方向長さも同等である。その結果、図６（ｃ）および図７に示すスピニング加工体１４ｃの側壁部１７ｃは、図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂよりも軸方向に長い。よって、スピニング加工工程Ｓ３では、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂをスピニング加工により軸方向に伸ばすことになる。スピニング加工工程Ｓ３では、少なくともスピニング加工体１４ｃの側壁部１７ｃの開口部１９ｃ側に、スピニング加工を行わない非スピニング加工部１０１ｃを設ける。スピニング加工工程Ｓ３は、側壁部１７ｂを塑性変形させて薄肉化しつつ一部を軸方向に伸ばして側壁部１７ｃとするフローフォーミング（回転しごき加工）工程である。

図５に示す中間成形体１４ｂから側壁部１７ｂを伸ばすことで、図６（ｃ）および図７に示すスピニング加工体１４ｃの形状を得るには、前述のフローフォーミング工程以外に、管端絞りに用いている平行スエージ加工の適用も考えられる。しかし、平行スエージ加工はマンドレルとダイの間で素管端部をしごき加工するため、管壁を段付きに形成することは難しい。特に、平行スエージは、移動方向に移動するに従って肉厚を減じることはできるが、加工移動方向に肉厚を増やすように加工することは難しい。一方、スピニング加工は中間成形体１４ｂを挿入したマンドレル６１を回転させ、側壁部１７ｂを複数のローラ７２によりしごくことで軸方向に延伸させる。管軸方向と半径方向を同時に移動させるために、マンドレル６１とのクリアランスを数値制御することで、側壁部１７ｃが段付きのスピニング加工体１４ｃを形成できる。

具体的に、中間成形体１４ｂと一体に回転する図示略のセンタ治具およびマンドレル６１の回転が所定の設定された回転数（例えば１００〜３０００ｒｐｍ）に達したことを確認し、複数（２つ以上）のローラ７２を、底部１８付近に接触しないよう移動させ、設定した一定の径方向のクリアランスをマンドレル６１との間で保ちつつ軸方向に移動させる。このクリアランスは、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの肉厚よりも小さいため、ローラ７２は、側壁部１７ｂを、しごき加工しながら薄く軸方向に伸ばす回転しごき加工（前方回転しごき加工、後方回転しごき加工）を行って、側壁部１７ｃを有するスピニング加工体１４ｃを形成する。

ここで、スピニング加工体１４ｃは、スピニング加工部１０２が上記した絞り加工工程Ｓ２で加工硬化しているため、スピニング加工工程Ｓ３の加工条件を最適化して延性低下による表面層剥離の発生、表面性状の悪化を抑制する。ローラ７２の回転数・形状・送り速度、加工方法(前方、後方、多パス)、潤滑・冷却剤といった因子は、加工精度と表面性状の向上とサイクルタイムの短縮が可能な条件を選定する。

絞り加工工程Ｓ２で形成された側壁部１７ｂの底部１８とは反対側の開口部１９ｂ側は、後工程のスピニング加工工程Ｓ３でスピニング加工が行われない部分となっている。その結果、スピニング加工工程Ｓ３後のスピニング加工体１４ｃの側壁部１７ｃは、開口部１９ｃ側の開口端を含む所定範囲に非スピニング加工部１０１ｃが設けられ、非スピニング加工部１０１ｃを除く部分がスピニング加工部１０２となっている。非スピニング加工部１０１ｃは、スピニング加工部１０２と同等の内径であり、スピニング加工部１０２よりも外径が大きい。非スピニング加工部１０１ｃは、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂと同等の外径である。

次に、スピニング加工体１４ｃの側壁部１７ｃの非スピニング加工部１０１ｃを、スピニング加工が施されたスピニング加工部１０２と外径が同径となるように切削加工して、図２に示す非スピニング加工部１０１ｄを形成する図４に示す切削加工工程Ｓ４を行う。このようにして、図７に示すスピニング加工体１４ｃから、スピニング加工部１０２およびこれと外径が同径の非スピニング加工部１０１ｄを有する側壁部１７ｄを備える切削加工体１４ｄを得る。切削加工体１４ｄの底部１８も、中間成形体１４ｂと同様のままである。

ここで、この切削加工工程Ｓ４においては、非スピニング加工部１０１ｄにおける底部１８から所定距離の位置から開口端までの範囲を突切りして切削加工体１４ｄの全長を公差内とするように調整する。また、切削加工体１４ｄの側壁部１７ｄの開口部１９ｄ側の開口端を含む所定範囲の内周部は、図１に示すロッドガイド３１およびシール部材３３が嵌合する部分となることから、この切削加工工程Ｓ４において切削加工して、内径を公差内とするように調整する。さらに、この切削加工工程Ｓ４において側壁部１７ｄの開口端の内外両側に面取りを形成する。

このような切削加工工程Ｓ４により、側壁部１７ｂよりも肉厚が薄く軸方向に長い一定肉厚の側壁部１７ｄを有する図２に示す有底筒状の切削加工体１４ｄを得る。切削加工体１４ｄは、側壁部１７ｄの底部１８とは反対の開口部１９ｄ側の開口端を含む所定範囲に、スピニング加工工程Ｓ３においてスピニング加工を行わずに外周部が切削加工工程Ｓ４において切削加工された非スピニング加工部１０１ｄが設けられている。切削加工体１４ｄの側壁部１７ｄは、この非スピニング加工部１０１ｄを除く部分が、スピニング加工され、非スピニング加工部１０１ｄよりも加工硬化し高張力となったスピニング加工部１０２となっている。非スピニング加工部１０１ｄおよびスピニング加工部１０２は内径が同径であり、外径も同径となっている。

その後、切削加工体１４ｄを洗浄する図４に示す洗浄工程Ｓ５を行い、底部１８の外側に取付アイ５８を溶接する図４に示すアイ溶接工程Ｓ６を行う。

そして、別途、図１に示すベース部材３０に内筒１２の一端を嵌合させ、ピストン３５がナット４３により取り付けられた状態のロッド４１を内筒１２内に、ピストン３５を内筒１２内に嵌合させるように挿入して、ロッド４１に支持されたロッドガイド３１を内筒１２の他端に嵌合させ、シール部材３３をロッド４１を径方向に覆うように配置する。

そして、取付アイ５８が溶接された図２に示す切削加工体１４ｄに、これら内装部品を挿入してベース部材３０を底部１８に当接させて、ロッド４１に支持された封口部材であるシール部材３３をロッドガイド３１に押し付けながら側壁部１７ｄの開口部１９ｄ側に、カール加工により内側にカールする図１に示す加締め部３４を形成する加締め工程を含む組立工程Ｓ７を行って外筒１４の形状とする。その際に、加締め部３４は、図２に示す側壁部１７ｄの非スピニング加工部１０１ｄの範囲内にカール加工を施すことで、塑性変形して形成されることになる。このように、加締め部３４が形成されることで、図２に示す非スピニング加工部１０１ｄが、図１に示す加締め部３４と加締め部３４以外の非スピニング加工部１０１となる。図２に示す非スピニング加工部１０１ｄの範囲内に形成された図１に示す加締め部３４は、外筒１４の開口部１９から離間した位置のスピニング加工部１０２よりも低張力である。

ここで、切削加工体１４ｄに加締め部３４を形成して外筒１４とするカール加工は、中心軸を回転中心として回転する図２に示す切削加工体１４ｄの開口部１９ｄに対して、回転するローラを切削加工体１４ｄの半径方向に移動させて押し付ける方式、中心軸を回転中心として回転する切削加工体１４ｄの開口部１９ｄに対して、ローラを切削加工体１４ｄの軸方向に移動させて押し付ける方式、位置固定の切削加工体１４ｄの開口部１９ｄに対して、切削加工体１４ｄの中心軸を中心にローラを旋回させ切削加工体１４ｄの軸方向に移動させて押し付ける方式のいずれかの方式を採用できる。カール加工により、図１に示すように外筒１４に側壁部１７から径方向内側に延出して形成された加締め部３４は、外筒１４の全周にわたって連続する円環状をなしている。

このような組立工程Ｓ７を経て、シリンダ装置１１が製造される。なお、上述したように、スピニング加工工程Ｓ３では、絞り加工工程Ｓ２での天面加工により形成された凸状底部１８を変形させることはない。

上記した特許文献１では、筒状のシリンダの開口端部にカール加工により加締め部が形成されているが、このようにカール加工により加締め部が形成される側壁部を、その前工程において絞り加工およびスピニング加工で形成すると、これら絞り加工およびスピニング加工は強加工であることから加工硬化し、伸び率つまり延性が低下してしまう。延性が低下した側壁部をカール加工により塑性変形させて加締め部を形成すると、加締め部にその付け根部分を含んで割れを生じてしまう可能性がある。

これに対して、本実施形態は、外筒１４を、ブランク材１４ａから底部１８と筒状の側壁部１７ｂとを有する有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する絞り加工工程Ｓ２と、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂをスピニング加工により軸方向に伸ばしてスピニング加工体１４ｃとするスピニング加工工程Ｓ３と、を含んで形成し、少なくともスピニング加工体１４ｃの開口部１９ｃ側に、スピニング加工を行わない非スピニング加工部１０１ｃを設け、非スピニング加工部１０１ｃに切削加工を施した非スピニング加工部１０１ｄにカール加工を施すようにしている。

このように、スピニング加工を行わないことで延性の低下が抑制されている非スピニング加工部１０１ｄにカール加工で加締め部３４を形成するため、割れの発生を抑制することができる。言い換えれば、非スピニング加工部１０１ｄに形成される加締め部３４がその付け根部分を含めて、外筒１４の開口部１９から離間した位置であるスピニング加工部１０２よりも低張力で延性が高いため、割れの発生を抑制することができる。

また、スピニング加工工程Ｓ３後のスピニング加工体１４ｃの非スピニング加工部１０１ｃを、スピニング加工工程Ｓ３でスピニング加工が施されたスピニング加工部１０２と同径となるように切削加工して非スピニング加工部１０１ｄとする切削加工工程を含むため、一定外径の側壁部１７ｄを形成することができる。

ここで、シリンダを深絞りで成形すると精度が低下してしまう可能性がある。特に、長尺状のシリンダを深絞り加工で形成すると、金型やプレス機械の真直度が問題となり、要求される肉厚のばらつきや真直度を確保できない可能性がある。また、深絞り加工による長尺状のシリンダの製造はハイストロークのプレス機械が必要で、設備投資額が大きくなり、溶接レス化や検査工程のコスト低減効果が相殺されてしまう。また、深絞り加工は、製品直径を共通化しても長さ別に金型を用意しなければならず、コストがさらに高くなってしまう。

これに対して、本実施形態は、外筒１４を、平板状のブランク材１４ａから絞り加工により底部１８と側壁部１７ｂとを有する有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する絞り加工工程Ｓ２と、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを部分的にスピニング加工により軸方向に伸ばしてスピニング加工部１０２と非スピニング加工部１０１ｃとを有する側壁部１７ｃとするスピニング加工工程Ｓ３と、非スピニング加工部１０１ｃを切削加工して非スピニング加工部１０１ｄとする切削加工工程とを含んで形成する。これにより、精度低下を抑制することができる。特に、長尺状の外筒を深絞り加工のみで形成する場合には、プレス機械および金型の加工圧力による撓みが大きいことから、要求される肉厚のばらつきや真直度低下という問題が生じるが、このような精度低下を抑制することができる。

すなわち、まず、絞り加工工程Ｓ２により、複雑形状の底部１８を形成しつつ短尺の側壁部１７ｂを形成して、中間成形体１４ｂを得る。絞り加工工程Ｓ２の場合、短尺の中間成形体１４ｂを形成するために必要な圧力負荷は比較的小さくでき、短いパンチで加工することができるため、撓み量が少なく肉厚のばらつきと真直度が改善可能となる。

このようにして形成された中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、スピニング加工工程Ｓ３で軸方向に伸ばして長尺のスピニング加工体１４ｃを形成する。スピニング加工工程Ｓ３は、肉厚のばらつきと真直度の低下を抑制しつつ加工を行うことができるばかりか、高い加工精度で、側壁部１７ｂの肉厚のばらつきと真直度を加工しながら矯正できるため、スピニング加工体１４ｃについて、肉厚のばらつきや真直度低下といった精度低下を抑制することができる。

また、スピニング加工工程Ｓ３の後の切削加工工程Ｓ４では、スピニング加工体１４ｃの非スピニング加工部１０１ｃを切削加工し非スピニング加工部１０１ｄとして、切削加工体１４ｄを得る。切削加工工程Ｓ４も、高い加工精度で、非スピニング加工部１０１ｃの肉厚のばらつきと真直度を加工しながら矯正できるため、切削加工体１４ｄについての精度低下を抑制することができる。

ここで、シリンダ装置の外筒には、電縫管等の円筒状の素材の端部を熱間加工によってクロージングして底部を形成したり、電縫管等の円筒状の素材にボトムキャップを圧入後にシーム溶接するものもあるが、熱間クロージング加工は封止が不完全な場合に液漏れを発生する可能性がある。シーム溶接はスパッタが油液中に混入する等のコンタミネーションの発生の可能性がある。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、外筒１４を冷間加工で形成することができ、また、溶接レスで形成することができる。よって、コンタミネーションの発生や液漏れの可能性を低減できる。よって、品質安定化が可能であり、また、液漏れ検査の省略が可能となってコスト低減を実現することができる。

また、ハイストロークのプレス機械の導入が不要となるため、コスト低減が可能となる。加えて、スピニング加工は製品全長の自由度が高いため、金型数を減少させることができることから、さらにコスト低減が可能となる。また、スピニング加工工程により複筒式緩衝器の全長の自由度が増しを制御し多品種量産に適している。なお、本実施形態では、底部１８と側壁部１７ｄとが一体に形成される切削加工体１４ｄにおいて、底部１８の厚みと比して、小さくなる部分を側壁部１７ｄに設ける構成としている。これにより底部１８と側壁部１７ｄを一体に形成した場合であっても、軸力が加わる底部１８の肉厚を確保することができ、底部１８の剛性を確保することができる。

冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ）や熱間圧延鋼板（例えばＳＰＨＣ，ＳＰＨＤ，ＳＰＨＥ）等の低炭素鋼を素材として用いても、加工硬化させて外筒１４を得ることによって、５９０級高張力鋼板と同程度の２００ＨＶのビッカース硬さ（圧縮強さ）を得ることができる。

なお、非スピニング加工部１０１ｃの外周部を切削加工せずに、スピニング加工工程Ｓ３の後の非スピニング加工部１０１ｃにそのまま加締め部３４を形成することも可能である。

次に、上述した一実施形態のスピニング加工工程の変形例を図８を参照して説明する。変形例の製造方法は、シリンダ装置を製造する方法のうち、加締め部が形成される前の図７に示す有底筒状の切削加工体８４を製造する造管方法を含んでいる。

上述の図２に示す切削加工体１４ｄは、スピニング加工工程Ｓ３において、図７に示すように、側壁部１７ｃの底部１８側から開口部１９ｃ手前までの所定範囲にスピニング加工によって一定径のスピニング加工部１０２を形成するとともに、側壁部１７ｃの開口部１９ｃ側に、スピニング加工を行わないことによりスピニング加工部１０２よりも大径となる非スピニング加工部１０１ｃを形成するようになっている。

スピニング加工工程Ｓ３においては、このように側壁部１７ｃを段付き形状に形成できることから、開口部１９ｃ側以外にも、側壁部１７ｃの軸方向の中間部を段付き形状とすることができる。例えば、図８に示す切削加工体８４のように、側壁部８７について、ブラケット９３が嵌合される嵌合部９０の外径を小径に加工し、その後、ローラ７２を外径側に逃がすことで外径が嵌合部９０よりも大径の大径部９１を加工し、さらに、その後、ローラ７２を再度内径側に移動させて外径が大径部９１よりも小径で、スプリングシート９４が圧入される中径部９２を形成することもできる。

これにより、従来、管を部分的にバルジ加工により拡径させて形成していた成形部をスピニング加工で同時に形成することができ、バルジ加工工程を止めることができ、生産性を向上させることができ、製造コストを低減できる。このように、スピニング加工工程Ｓ３において、側壁部８７を薄肉化する際に、軸方向位置によって厚さを部分的に変更することで、スプリングを支持するスプリングシート９４が固定される中径部９２を他の部分よりも厚肉化して強度を高めることが容易にできる。この場合、厚肉部分の角部は組け付け時に応力集中を生じる可能性があるため、溶接補強により応力を分散させても良い。

ここで、切削加工体８４は、側壁部８７の開口部９５側が、スピニング加工工程Ｓ３においては、スピニング加工されずに大径部９１と同径あるいは大径部９１よりも大径とされ、その後の外周部の切削加工により、図８に示すように中径部９２よりも外径が小径の小径部９７とされる。

以上の実施形態は、それ自体が懸架装置となることでロッド４１に衝撃力を受けるストラット式サスペンション用の緩衝器であるが、ショックアブソーバ式サスペンション用の緩衝器にも適用可能である。また、各種自動車、ロボット、プレス機械、搬送器、椅子の上下部、扉の開閉部等に適用可能である。

以上に述べた実施形態の第１の態様は、有底筒状の外筒と、前記外筒内に設けられる内筒と、一端側が前記内筒内に配置され他端側が前記外筒の外部に配置されて前記内筒に対して軸方向に移動するロッドと、を有し、前記外筒の開口部がカール加工されたシリンダ装置の製造方法であって、前記外筒を、ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間成形体加工工程と、前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばしてスピニング加工体とするスピニング加工工程と、を含んで形成し、少なくとも前記スピニング加工体の開口部側に、前記スピニング加工を行わない非スピニング加工部を設け、前記非スピニング加工部に前記カール加工を施すことを特徴とする。このように、スピニング加工を行わないことで延性の低下が抑制されている非スピニング加工部にカール加工を施すため、割れの発生を抑制することができる。

実施形態の第２の態様は、上記第１の態様において、前記非スピニング加工部を、スピニング加工が施されたスピニング加工部と同径となるように切削加工する切削加工工程を含むことを特徴とする。これにより、一定径の側壁部を形成することができる。

実施形態の第３の態様は、有底筒状の外筒と、前記外筒内に設けられる内筒と、一端側が前記内筒内に配置され他端側が前記外筒の外部に配置されて前記内筒に対して軸方向に移動するロッドと、を有し、前記外筒の開口部に加締め部が形成されたシリンダ装置であって、前記加締め部は、前記外筒の前記開口部から離間した位置よりも低張力であることを特徴とする。このように、加締め部が、外筒の開口部から離間した位置よりも低張力であるため、割れの発生を抑制することができる。

１１シリンダ装置
１２内筒
１４外筒
１４ａブランク材
１４ｂ中間成形体
１４ｃスピニング加工体
１４ｄ，８４切削加工体
１７ｂ，１７ｃ側壁部
１８底部
１９，１９ｃ開口部
４１ロッド
１０１ｃ，１０１ｄ非スピニング加工部
１０２スピニング加工部

Claims

有底筒状の外筒と、
前記外筒内に設けられる内筒と、
一端側が前記内筒内に配置され他端側が前記外筒の外部に配置されて前記内筒に対して軸方向に移動するロッドと、を有し、
前記外筒の開口部がカール加工されたシリンダ装置の製造方法であって、
前記外筒を、
ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間成形体加工工程と、
前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばしてスピニング加工体とするスピニング加工工程と、を含んで形成し、
少なくとも前記スピニング加工体の開口部側に、前記スピニング加工を行わない非スピニング加工部を設け、
前記非スピニング加工部に前記カール加工を施すことを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
前記非スピニング加工部を、スピニング加工が施されたスピニング加工部と同径となるように切削加工する切削加工工程を含む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。
有底筒状の外筒と、
前記外筒内に設けられる内筒と、
一端側が前記内筒内に配置され他端側が前記外筒の外部に配置されて前記内筒に対して軸方向に移動するロッドと、を有し、
前記外筒の開口部に加締め部が形成されたシリンダ装置であって、
前記加締め部は、前記外筒の前記開口部から離間した位置よりも低張力であることを特徴とするシリンダ装置。