JPH01184222A - Metallic bellows and method for enhancing durability of said bellows - Google Patents

Metallic bellows and method for enhancing durability of said bellows

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JPH01184222A
JPH01184222A JP63004834A JP483488A JPH01184222A JP H01184222 A JPH01184222 A JP H01184222A JP 63004834 A JP63004834 A JP 63004834A JP 483488 A JP483488 A JP 483488A JP H01184222 A JPH01184222 A JP H01184222A
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bellows
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nitriding
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新倉 芳治
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Abstract

PURPOSE:To improve the durability of bellows made of thin metallic sheets to be used for a suspension device, etc., for vehicles by previously subjecting the outside surface side of the peak parts of the bellows and the inside surface side of the valley parts thereof to a surface hardening treatment by nitriding, etc., then striking the same with solid particles such as glass beads to generate compressive residual stresses. CONSTITUTION:A bellows body 12 made of the thin metallic sheets is provided between a metallic housing 2 and inside cylinder 18 of a suspension device 1 for vehicles. The metallic bellows body 12 is made of, for example, the thin metallic sheets of 0.1-0.3mm and is previously subjected to a nitriding treatment by gas nitriding or soft nitriding so that a hardened layer is formed thereon. Nozzles 29 are alternately disposed to open ends 12a, 12b at both sides of the bellows body and while the bellows 12 is rotated, the glass beads are blown to the inside peripheral face. The glass beads are blown from a nozzle 29 to the outside peripheral face of the bellows 12 in the contracted state. The compressive residual stresses are generated in the outside circumferential peak parts 14 and inside circumferential valley parts 15 of the bellows by this treatment. The wear resistance of the peak parts 14 which come into sliding contact with the inside wall surfaces of the housing 2 and the valley parts 15 which come into sliding contact with the outside peripheral faces of the inside cylinder 18 is thereby improved and the durability of the bellows is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば車両用懸架装置や各種のガスばね、ア
キュムレータ等に内蔵される金属ベローズとこのベロー
ズの耐久性を高める方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a metal bellows built into, for example, a vehicle suspension system, various gas springs, accumulators, etc., and a method for increasing the durability of this bellows.

[従来の技術] 例えば特公昭59−5447号公報や実開昭61−13
6237号公報などに開示されているような緩衝装置の
内部には、圧縮されたガスが封入された気室と、油が満
たされた液室が設けられているとともに、ガスと油を仕
切るために金属ベローズが使用されている。この種の緩
衝装置は、入力に応じて気室の容積が変動した時に金属
ベローズが軸線方向に伸びたり縮んだりする。
[Prior art] For example, Japanese Patent Publication No. 59-5447 and Utility Model Application Publication No. 61-13
The inside of a shock absorber such as that disclosed in Publication No. 6237 is provided with an air chamber filled with compressed gas and a liquid chamber filled with oil. metal bellows are used. In this type of shock absorber, a metal bellows expands or contracts in the axial direction when the volume of the air chamber changes depending on the input.

車両用懸架装置に内蔵される金属ベローズには例えばス
テンレス鋼などのような金属薄板の成形品か使われてい
る。例えばオーステナイト系ステンレス鋼の耐久性は、
第8図のS−N線図に示されるように、繰返し応力と繰
返し回数との間に一定の関係がある。このことは、オー
ステナイト系ステンレス鋼以外の金属にも当てはまる。
For the metal bellows built into a vehicle suspension system, a molded product made of a thin metal plate such as stainless steel is used. For example, the durability of austenitic stainless steel is
As shown in the S-N diagram of FIG. 8, there is a certain relationship between the repeated stress and the number of repetitions. This also applies to metals other than austenitic stainless steel.

すなわち金属製のベローズは、ある一定の応力下におい
て耐久回数を超えるといずれは破損するのであるが、S
−N線図において同一繰返し数に対し繰返し応力が高い
ほど耐久性か高いことになる。
In other words, metal bellows will eventually break if it exceeds its durability under a certain stress, but S
-N diagram, the higher the repeated stress for the same number of repetitions, the higher the durability.

[発明が解決しようとする課題] 上述したようにガスと油を仕切るための金属ベローズを
内蔵する懸架装置ないしガスばね等は、荷重の増大やガ
スの封入圧力の増大、あるいはコンパクト化の要求など
に伴って、今後はますます厳しい条件下で使われる傾向
にある。このため最近では、従来の伝統的な金属ベロー
ズに比べて耐久性の高い(S−N線図において同一繰返
し数に対して応力の高い)金属ベローズが求められてい
る。しかしながら従来の伝統的な金属ベローズではこう
した厳しい要求に答えることかできなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, suspension devices or gas springs that incorporate metal bellows for partitioning gas and oil have problems such as increased load, increased gas sealing pressure, or demands for compactness. As a result, there is a tendency for them to be used under increasingly harsh conditions in the future. For this reason, there has recently been a demand for metal bellows that are more durable (higher stress for the same number of repetitions in the S-N diagram) than traditional metal bellows. However, conventional metal bellows have not been able to meet these strict requirements.

すなわちベローズの肉厚を薄くすれば伸縮時に発生する
応力を下げることができるが、肉厚をむやみに薄くする
とベローズ本体の機械的強度が不足して形状が不安定に
なるばかりでなく耐圧性を満足できなくなる。逆に肉厚
を厚くすると、軸方向に伸縮しにくくなり応力も高くな
るから、所望の伸縮ストロークをかせぐには山数を多く
しなければならず、その結果ベローズが長くなるといっ
た問題を生じる。
In other words, if the wall thickness of the bellows is made thinner, the stress generated during expansion and contraction can be reduced, but if the wall thickness is made too thin, the mechanical strength of the bellows body will be insufficient, which will not only make the shape unstable, but also reduce the pressure resistance. You won't be satisfied. On the other hand, if the wall thickness is increased, it becomes difficult to expand and contract in the axial direction and the stress increases, so in order to achieve the desired expansion and contraction stroke, the number of threads must be increased, resulting in the problem that the bellows becomes longer.

更にまた、この種の金属ベローズは一般にシリンダ状の
ハウジング内に伸縮自在に収容されているため、ベロー
ズがシリンダの内面壁等に摺接することによって局部的
な摩耗を生じる。特にベローズの山部の外面側がシリン
ダの内面壁に繰返し摺接したり、ベローズの谷部の内面
側かハウジング内の内筒の外面壁などに繰返し摺接する
と、その箇所が局部的に摩耗し耐久性の悪化に一層拍車
をかけることになる。
Furthermore, since this type of metal bellows is generally accommodated in a cylindrical housing so as to be expandable and retractable, the bellows slides against the inner wall of the cylinder, causing local wear. In particular, if the outer surface of the peak of the bellows repeatedly slides against the inner wall of the cylinder, or the inner surface of the trough of the bellows or the outer wall of the inner cylinder inside the housing, the area will wear locally and the durability will deteriorate. This will further accelerate sexual deterioration.

従って本発明の目的は、伸縮動作が繰返されても山部や
谷部が疲労破壊の起点になるようなことがなく、優れた
耐久性を発揮できるような金属ベローズを得ることにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to obtain a metal bellows that can exhibit excellent durability without causing fatigue failure to occur in the peaks and valleys even after repeated expansion and contraction operations.

[課題を解決するための手段] 本発明者らの研究によると、ハウジング内に設けられた
金属ベローズによってガスと油を仕切った場合、この金
属ベローズが軸方向に圧縮された状態では、内圧の大小
にかかわらずベローズの山部外面側と谷部内面側に主に
引張りの応力が生じるとともに、山部内面側と谷部外面
側に圧縮の応力が生じ、しかも山部よりも谷部の応力が
高くかつ疲労破壊は主に谷部で発生することがわかった
[Means for Solving the Problems] According to research conducted by the present inventors, when gas and oil are separated by a metal bellows provided in a housing, when the metal bellows is compressed in the axial direction, the internal pressure decreases. Regardless of the size, tensile stress mainly occurs on the outer surface of the peaks and the inner surface of the valleys, and compressive stress occurs on the inner surface of the peaks and the outer surface of the valleys, and the stress in the valleys is higher than that in the peaks. was found to be high and fatigue failure mainly occurred in the valleys.

上記の点に鑑みて本発明では、ノ\ウジング内に収容さ
れかつ金属薄板によって蛇腹状に成形されたベローズ本
体を有する金属ベローズにおいて、ベローズ本体の外面
側および内面側に多数の粒子を打ちつけることによって
少なくともベローズ本体の山部外面側と谷部内面側に圧
縮残留応力を生じせしめたことを特徴とする。上記粒子
としては、外径が数10μm程度のガラスピーズが好適
であり、このガラスピーズを空気などと一緒にベローズ
本体に吹付けるようにする。すなわちドライホーニング
である。
In view of the above points, in the present invention, in a metal bellows having a bellows body housed in a nozzing and formed into an accordion shape by a thin metal plate, a large number of particles are struck on the outer surface side and the inner surface side of the bellows body. This feature is characterized in that compressive residual stress is generated at least on the outer surface side of the peak portion and the inner surface side of the valley portion of the bellows main body. As the particles, glass beads having an outer diameter of approximately several tens of micrometers are suitable, and the glass beads are blown onto the bellows body together with air or the like. That is, dry honing.

この場合、ベローズ本体を軸線方向に圧縮した状態でホ
ーニングを行なえば、耐久性を向上させる上で更に効果
のある残留応力を生じさせることができる。また、硅窒
化あるいは軟窒化等の表面硬化処理によってベローズ本
体の表面に硬化層を生じさせることで、山部外面側ない
し谷部内面側の耐摩耗性を高めるのも効果的である。
In this case, if honing is performed with the bellows body compressed in the axial direction, residual stress can be generated which is more effective in improving durability. It is also effective to increase the wear resistance on the outer surface side of the peaks or the inner surface of the valleys by forming a hardened layer on the surface of the bellows body by surface hardening treatment such as silinitriding or soft nitriding.

[作用] ベローズ本体には山部と谷部が交互に設けられているか
ら、ベローズ本体の外周部には山部の外面側が突き出て
いるとともに、ベローズ本体の内周部には谷部の内面側
が突き出ている。こうした形状をもつベローズ本体に、
ノズルを用いてガラスピーズ等の固形粒子を吹付ける場
合、ベローズ本体の開口端側からベローズ内周部に向っ
て粒子を吹付けると、内側に突出ている谷部の内面側す
なわち使用時に主に引張りの応力を生じる箇所に充分に
粒子が打ちつけられるため、この谷部内面に局部的な塑
性加工か施されることにより、耐久性の向上に効果のあ
る圧縮残留応力が充分に付与される。同様に、ノズルに
よってベローズ外周部に粒子を吹付けると、山部外面側
に充分に粒子が打ちつけられるため、この谷部に局部的
な塑性加工が施されることにより、この山部にも耐久性
向上に効果のある圧縮残留応力が充分に付与される。
[Function] Since the bellows body is provided with alternating peaks and valleys, the outer surface of the peaks protrudes from the outer circumference of the bellows body, and the inner surface of the valley protrudes from the inner circumference of the bellows body. The sides stick out. The bellows body has this shape,
When spraying solid particles such as glass beads using a nozzle, if the particles are sprayed from the open end of the bellows body toward the inner periphery of the bellows, the particles will be sprayed onto the inner surface of the trough that protrudes inward, that is, when in use, Since the particles are sufficiently struck at the locations where tensile stress is generated, local plastic working is applied to the inner surface of the valley, thereby sufficiently imparting compressive residual stress that is effective in improving durability. Similarly, when particles are sprayed onto the outer periphery of the bellows using a nozzle, the particles are sufficiently hit against the outer surface of the ridges, and by applying local plastic processing to these troughs, the ridges also become durable. Sufficient compressive residual stress, which is effective in improving properties, is applied.

かくして、本発明による金属ベローズは、従来の金属ベ
ローズの弱点であった主に谷部あるいは山部が強化され
ることになり、金属ベローズの耐久性か大幅に向上する
。また、圧縮残留応力に加えて、予め窒化等の表面硬化
処理が行なわれている場合には、ハウジング側の部材と
摺接する可能性のある山部外面側あるいは谷部内面側の
耐摩耗性か向」ニするため、この部位に圧縮残留応力が
付与されていることとあいまって、耐久性が更に大幅に
向上する。
Thus, in the metal bellows according to the present invention, the valleys or peaks, which were the weak points of conventional metal bellows, are strengthened, and the durability of the metal bellows is greatly improved. In addition to compressive residual stress, if a surface hardening treatment such as nitriding has been performed in advance, the wear resistance of the outer surface of the peaks or the inner surface of the valleys that may come into sliding contact with the housing side components may be affected. Coupled with the fact that compressive residual stress is applied to this part, the durability is further significantly improved.

[実施例] 以下に本発明の一実施例につき、第1図ないし第7図を
参照して説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 7.

第4図に示された車両用懸架装置1は、金属製のシリン
ダハウジング2の内部に、金属ベローズ3が同心状に設
けられている。シリンダハウジング2にはロッド5が軸
線方向に相対移動自在に挿入されている。シリンダハウ
ジング2の内部に規定された気室6には、ガス封入ロア
を通じて窒素ガス等の圧縮ガスが封入される。シリンダ
ハウジング2の図示上端側は、取付は用部材8を介して
例えば車体側に連結される。ロッド5の図示下端側は、
取付は用部材9を介して例えば車輪側の部材に連結され
る。10はゴム製の保護ブーツである。
In the vehicle suspension system 1 shown in FIG. 4, a metal bellows 3 is provided concentrically inside a metal cylinder housing 2. A rod 5 is inserted into the cylinder housing 2 so as to be relatively movable in the axial direction. An air chamber 6 defined inside the cylinder housing 2 is filled with compressed gas such as nitrogen gas through a gas filling lower. The illustrated upper end of the cylinder housing 2 is connected to, for example, the vehicle body via a mounting member 8. The lower end side of the rod 5 in the figure is
For attachment, it is connected to a member on the wheel side, for example, via a member 9. 10 is a rubber protective boot.

金属ベローズ3は、シリンダハウジング2の軸方向に伸
縮自在なベローズ本体12と、このベローズ本体12の
図示上端に取着されたベローズキャップ13とからなる
。ベローズ本体12は、例えばオーステナイト系ステン
レス鋼などの金属薄板を蛇腹状に成形したものであり、
第5図に示されるように断面U状の山部14と逆U状の
谷部15とが等ピッチで交互に成形されている。そして
シリンダハウジング2内において軸方向に圧縮された状
態で使用される。ベローズキャップ13はベローズ本体
12の一端側に気密に溶接されている。ベローズ本体1
2の他端側はベローズ固定部材16に溶接される。
The metal bellows 3 consists of a bellows main body 12 that is expandable and retractable in the axial direction of the cylinder housing 2, and a bellows cap 13 attached to the upper end of the bellows main body 12 in the drawing. The bellows body 12 is formed by forming a thin metal plate such as austenitic stainless steel into a bellows shape.
As shown in FIG. 5, peaks 14 having a U-shaped cross section and valleys 15 having an inverted U-shape are formed alternately at equal pitches. The cylinder housing 2 is used in an axially compressed state. The bellows cap 13 is hermetically welded to one end of the bellows body 12. Bellows body 1
The other end side of 2 is welded to the bellows fixing member 16.

更にシリンダハウジング2の内部に金属製の内筒18が
設けられている。内筒18は、シリンダハウジング2お
よびベローズ3と実質的に同心に配置されており、内筒
18の図示下端は溶接等によってシリンダハウジング2
に固定されている。
Furthermore, a metal inner cylinder 18 is provided inside the cylinder housing 2. The inner cylinder 18 is arranged substantially concentrically with the cylinder housing 2 and the bellows 3, and the lower end of the inner cylinder 18 in the figure is attached to the cylinder housing 2 by welding or the like.
is fixed.

内筒18には貫通孔19が開設されている。内筒18の
上端には、ベローズキャップ13と対向する位置に開口
部20が設けられている。この開口部20は、ベローズ
本体12が一定限度以上収縮した時に、ベローズキャッ
プ13と嵌合する。
A through hole 19 is provided in the inner cylinder 18 . An opening 20 is provided at the upper end of the inner cylinder 18 at a position facing the bellows cap 13. This opening 20 fits into the bellows cap 13 when the bellows main body 12 contracts beyond a certain limit.

金属ベローズ3の内側には、油が満たされた液室22が
規定されている。この液室22は、内筒18の内部と」
1記貫通孔19を介して液出入り口23に連通している
。この液出入り口23には、図示しない油圧ユニットが
接続され、液室22内に油を出したり入れたりできるよ
うになっている。
A liquid chamber 22 filled with oil is defined inside the metal bellows 3. This liquid chamber 22 is inside the inner cylinder 18.
It communicates with the liquid inlet/outlet 23 via the first through hole 19 . A hydraulic unit (not shown) is connected to the liquid inlet/outlet 23 so that oil can be taken in and out of the liquid chamber 22.

24はドレン管である。24 is a drain pipe.

シリンダハウジング2内におけるロッド5の先端部分に
はピストン部26が設けられている。このピストン部2
6には周知のプレート弁やコンスタントオリフィス等を
用いた減衰力発生機構27が設けられている。
A piston portion 26 is provided at the tip of the rod 5 within the cylinder housing 2 . This piston part 2
6 is provided with a damping force generating mechanism 27 using a well-known plate valve, constant orifice, or the like.

金属ベローズ3のベローズ本体12は、以下に述べるド
ライホーニング処理によって耐久性が向上させられてい
る。ベローズ本体12の板厚は例えば0.1ないし0.
3mm前後であるが、要求される耐圧性能や材質2機械
的強度等に応じて上記以外の厚みのものが採用される可
能性がある。
The durability of the bellows main body 12 of the metal bellows 3 is improved by the dry honing treatment described below. The plate thickness of the bellows body 12 is, for example, 0.1 to 0.
Although the thickness is approximately 3 mm, a thickness other than the above may be used depending on the required pressure resistance, mechanical strength of the material, etc.

上記ベローズ本体12に適用されるドライホーニング処
理は、多数の微小粒子としてガラスピーズを用いる。ガ
ラスピーズの粒径は平均50ないし100μmであるが
、不可避的に粒径にばらつきがあるから上記以外の粒径
のものが混じっていても差支えない。ガラスピーズはそ
の表面状態が滑らかであるばかりでなく、かなり小さな
粒径のもの−10= まで球形に近い形状に作り出すことができるから、薄肉
のベローズ本体12に打ちつけるショットとして好適で
ある。
The dry honing process applied to the bellows body 12 uses glass beads as a large number of microparticles. The average particle size of glass beads is 50 to 100 μm, but since there is unavoidable variation in particle size, there is no problem even if particles with particle sizes other than the above are mixed. Glass beads not only have a smooth surface, but also can be made into a nearly spherical shape with a particle size of -10=, making them suitable for shots hitting the thin bellows body 12.

上記ガラスピーズは、ブラスト加工装置などを用いて空
気と一緒にベローズ本体12の外周部と内周部とに打ち
つけられる。この時のホーニング条件は、ベローズ本体
12の表面粗さがおおむね1ないし2μm程度となるよ
うに調整される。例えば粒径50μmのガラスピーズの
場合には、投射圧力が4ないし5 K’i f / c
Illで加工時間を片面約30秒とする。
The glass beads are struck together with air onto the outer and inner circumferences of the bellows body 12 using a blasting device or the like. The honing conditions at this time are adjusted so that the surface roughness of the bellows body 12 is approximately 1 to 2 μm. For example, in the case of glass beads with a particle size of 50 μm, the projection pressure is 4 to 5 K'if/c.
The machining time is approximately 30 seconds per side.

ベローズ本体12の内側に上記ガラスピーズを打付ける
場合、第1図に示されるようにベローズ本体12の一方
の開口端12a側にホーニング用ノズル29を位置させ
るとともに、ベローズ本体12をその軸回りに回転させ
ながらベローズ本体12の内周部にガラスピーズを吹付
ける。ベローズ本体12の内周部に、は谷部15の内面
側が突き出ているから、ノズル29から噴出したガラス
ピーズは谷部15の内面側に充分に打付けられ、局部的
に微小な塑性変形を生じる結果、この部位に圧縮残留応
力が付与される。更に、第2図に示されるようにベロー
ズ本体12の他方の開口端12b側からも上記と同様に
ホーニングを行なう。
When hitting the glass beads on the inside of the bellows body 12, as shown in FIG. Glass beads are sprayed onto the inner peripheral part of the bellows body 12 while rotating. Since the inner surface of the trough 15 protrudes from the inner circumference of the bellows body 12, the glass beads ejected from the nozzle 29 are sufficiently struck against the inner surface of the trough 15, causing local minute plastic deformation. As a result, compressive residual stress is applied to this region. Further, as shown in FIG. 2, honing is performed from the other open end 12b side of the bellows body 12 in the same manner as above.

ベローズ本体12の外周部にも上記と同様のホーニング
を行なうが、この場合、第3図に示されるようにベロー
ズ本体12を両端側から軸方向に圧縮した状態で、ノズ
ル29からガラスピーズを打ちつけるようにすると、ホ
ーニング後の自由状態において更に効果的な圧縮残留応
力が生じることになる。この場合、ノズル29を第3図
に想像線で示すように傾けて斜め両方向からホーニング
してもよい。また、ベローズ本体12の内周部をホーニ
ングする際にも軸方向に圧縮した状態でガラスピーズを
打ちつけるようにすれば、外周部の場合と同様に、より
効果的に圧縮残留応力を生じさせることができる。上記
のようにノズル29によってベローズ本体12の外周部
にガラスピーズを吹付けると、外周部に突き出ている山
部14の外面側に充分にガラスピーズが打ちつけられ、
局部的に微小な塑性変形を生じる結果、この部位にも圧
縮残留応力か付与される。なお、上記ガラスピーズを液
体中に混入させ、いわゆる湿式のホーニングを行なうよ
うにしてもよい。また、ベローズ本体12を軸方向に圧
縮させない状態でホーニングを行なっても、圧縮残留応
力を生じさせることはできる。
The outer periphery of the bellows body 12 is also honed in the same way as described above, but in this case, as shown in FIG. This results in more effective compressive residual stress in the free state after honing. In this case, the nozzle 29 may be tilted as shown by imaginary lines in FIG. 3 and honed from both diagonal directions. Furthermore, when honing the inner circumferential portion of the bellows body 12, if the glass beads are struck while being compressed in the axial direction, compressive residual stress can be generated more effectively as in the case of the outer circumferential portion. Can be done. When the glass beads are sprayed onto the outer periphery of the bellows body 12 by the nozzle 29 as described above, the glass beads are sufficiently struck against the outer surface of the crest 14 protruding from the outer periphery.
As a result of localized minute plastic deformation, compressive residual stress is also applied to this area. Note that so-called wet honing may be performed by mixing the glass beads in a liquid. Further, compressive residual stress can be generated even if honing is performed without compressing the bellows body 12 in the axial direction.

上記のように、主にベローズ本体12の山部14の外面
側と谷部15の内面側とに圧縮残留応力が付与される結
果、ベローズ本体12が圧縮された状態で使用される際
に山部14や谷部15に疲労破壊の起点となるような過
度の引張り応力が発生することが抑制され、耐久性が大
幅に向上する。本発明者らが行なった耐久試験結果C’
/8に9f/ mm 2±48/Igf / myn 
2)によると、ホーニング後りの場合は29〜36万回
、ホーニング無しでは8〜17万回で折損か見られ、同
一応力条件下では折損に至るまでの繰返し回数が約2倍
になることが確認された。第6図は、肉厚0.18mm
のステンレス薄鋼板に上記トライホーニングを行なった
場合の耐久試験結果を示している。この試験からも、ホ
ーニングによって耐久性が向上することが裏付けられて
いる。
As described above, as a result of compressive residual stress being applied mainly to the outer surface side of the ridge portion 14 and the inner surface side of the trough portion 15 of the bellows body 12, when the bellows body 12 is used in a compressed state, the ridges The occurrence of excessive tensile stress that could cause fatigue failure in the portions 14 and troughs 15 is suppressed, and durability is significantly improved. Durability test results C' conducted by the inventors
/8 to 9f/mm 2±48/Igf/myn
According to 2), after honing, breakage occurs after 290,000 to 360,000 times, and without honing, it takes 80,000 to 170,000 times, and under the same stress conditions, the number of repetitions until breakage is approximately doubled. was confirmed. Figure 6 shows wall thickness of 0.18mm.
This figure shows the durability test results when the above tri-honing was performed on a thin stainless steel plate. This test also supports that honing improves durability.

本実施例においては、耐久性を更に向上させるために、
ベローズ本体12の外面側と内面側に窒化処理を施すよ
うにした。この窒化処理は、通常のガス窒化処理(硼窒
化)に限らず、軟窒化を用いてもよい。硼窒化は、鋼を
NH3ガス中で加熱することにより鋼の表面に窒素化合
物を生成させて硬化層を形成させる処理である。また軟
窒化は、タフライドと呼ばれる塩浴窒化処理あるいはガ
ス軟窒化処理のように硬さはあまり高くないが、短時間
の処理によって鋼の耐摩耗性と耐疲労性を高めることの
できる方法である。いずれにしても、窒化処理は上記ホ
ーニング処理を行なう前に予め行なっておく。
In this example, in order to further improve durability,
The outer and inner surfaces of the bellows body 12 are nitrided. This nitriding treatment is not limited to normal gas nitriding treatment (boronitriding), but soft nitriding may also be used. Boronitriding is a process of heating steel in NH3 gas to generate nitrogen compounds on the surface of the steel to form a hardened layer. In addition, soft nitriding does not have very high hardness like salt bath nitriding or gas soft nitriding, but it is a method that can improve the wear resistance and fatigue resistance of steel in a short period of time. . In any case, the nitriding process is performed in advance before the honing process.

以上の窒化処理を行なったことにより、シリンダハウジ
ング2の内面壁と接する可能性のある山部14の外面側
と、内筒18の外面壁と摺接する可能性のある谷部15
の内面側、すなわちベロース使用時に引張りの応力を生
じる箇所の耐摩耗性を大幅に向上させることかできる。
By performing the above nitriding treatment, the outer surface side of the peak portion 14 that may be in contact with the inner wall of the cylinder housing 2 and the trough portion 15 that may be in sliding contact with the outer wall of the inner cylinder 18
It is possible to significantly improve the wear resistance of the inner surface of the bellows, that is, the area where tensile stress is generated when using the bellows.

しかもこの部位には上記ホーニング処理によって圧縮残
留応力が付与されているから、山部14や谷部15が疲
労破壊による折損の起点になることが効果的に抑制され
、耐久性か大幅に改善される。第7図は窒化処理を行な
った金属薄板の摩耗試験を行なった結果であり、窒化処
理したものは窒化処理無しのものに比べて摩耗量が半減
し、窒化処理されたベローズ本体]2の耐久性が向上す
ることが裏付けられている。
Moreover, since compressive residual stress is applied to this part by the honing process, it is effectively suppressed that the crests 14 and troughs 15 become starting points for breakage due to fatigue fracture, and the durability is greatly improved. Ru. Figure 7 shows the results of a wear test on nitrided thin metal plates, showing that the nitrided one had half the amount of wear compared to the non-nitrided one, and the durability of the nitrided bellows body]2. It has been proven that sexual performance improves.

上述した金属ベローズ3を内蔵している懸架装置1は、
シリンダハウジング2に対してロッド5が伸び方向に移
動すると、減衰力発生機構27に油か流れることにより
減衰力が生じる。これと同時に、ロッド5の移動量に相
当する体積分たけ気室6の容積か増大するからベローズ
本体12が軸方向に収縮する。
The suspension device 1 incorporating the metal bellows 3 described above is
When the rod 5 moves in the extending direction with respect to the cylinder housing 2, oil flows into the damping force generating mechanism 27, thereby generating a damping force. At the same time, the volume of the air chamber 6 increases by a volume corresponding to the amount of movement of the rod 5, so that the bellows body 12 contracts in the axial direction.

逆にロッド5かシリンダハウジング2に押込まれる方向
に移動すると、減衰力発生機構27に浦= 15− が上記とは逆方向に流れることによつて減衰力が生じる
とともに、ロッド5が押込まれた量に相当する容積分た
け気室6が圧縮されるから、ベローズ本体12は伸長す
る。この場合、気室6内のガスの圧力が高まる。
Conversely, when the rod 5 moves in the direction in which it is pushed into the cylinder housing 2, a damping force is generated by the flow of ura = 15- in the damping force generation mechanism 27 in the opposite direction to the above, and the rod 5 is pushed in. Since the air chamber 6 is compressed by a volume corresponding to the amount, the bellows body 12 expands. In this case, the pressure of the gas within the air chamber 6 increases.

以上の伸縮の繰返しにより、金属ベローズ3を備えた懸
架装置1はガスばねとしての機能とショックアブソーバ
としての機能が発揮される。
By repeating the above expansion and contraction, the suspension device 1 equipped with the metal bellows 3 functions as a gas spring and a shock absorber.

このように金属ベローズ3は軸方向に伸縮を繰返す。し
かもベローズ3の山部14の外面側はシリンダハウジン
グ2の内面壁と摺接する可能性があり、谷部15の内面
側は内筒18の外面壁と摺接する可能性がある。しかる
にこのベローズ本体12は、前述したように山部14と
谷部15の耐摩耗性が高められているとともに、圧縮残
留応力が付与されていて耐久性か充分に高められている
から、実用範囲での伸縮の繰返しに充分耐えることがで
きるとともに、摩耗等に起因する耐久性の劣化を生じる
ことがない。そして金属ベローズ3のもつ優れたガスバ
リヤ性と耐油性によって、気室6内のガスと液室22内
の油を完全に隔離することができる。
In this way, the metal bellows 3 repeatedly expands and contracts in the axial direction. Furthermore, the outer surface of the peak portion 14 of the bellows 3 may come into sliding contact with the inner wall of the cylinder housing 2, and the inner surface of the trough portion 15 may come into sliding contact with the outer wall of the inner cylinder 18. However, as mentioned above, this bellows body 12 has improved wear resistance in the peaks 14 and valleys 15, and is also given compressive residual stress to sufficiently increase its durability, so it is suitable for practical use. It can sufficiently withstand repeated expansion and contraction, and there is no deterioration in durability due to wear or the like. Due to the excellent gas barrier properties and oil resistance of the metal bellows 3, the gas in the air chamber 6 and the oil in the liquid chamber 22 can be completely isolated.

なお本発明の金属ベローズは、車両用懸架装置に限らず
、各種のガスばねや油圧ダンパ、アキュムレータ等のよ
うに、シリンダ状のハウジング内に収容された液体と気
体を仕切る必要のあるものに同様に適用できる。
The metal bellows of the present invention is applicable not only to vehicle suspension systems, but also to devices that need to separate gas and liquid contained in a cylindrical housing, such as various gas springs, hydraulic dampers, and accumulators. Applicable to

[発明の効果コ 上述したように本発明によれば、伸縮動作が繰返される
金属ベローズの耐久性を向上させる上で大きな効果があ
る。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention has a great effect in improving the durability of metal bellows that undergo repeated expansion and contraction operations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第5図は本発明の一実施例を示し、第1図
と第2図はベローズ本体の内周部にホーニングする状態
を示すそれぞれ側面図、第3図はベローズ本体の外周部
にホーニングする状態を示す側面図、第4図は金属ベロ
ーズを備えた懸架装置の縦断面図、第5図はベローズ本
体の一部を示す断面図、第6図はホーニング′の有無に
よる耐久性を比較した図、第7図は窒化処理の有無によ
る耐摩耗性を比較した図、そして第8図はステンレス鋼
の耐久性を示すS−N線図である。 1・・・車両用懸架装置、2・・・シリンダハウジング
、3・・・金属ベローズ、6・・・気室、12・・・ベ
ローズ本体、14・・・山部、15・・・谷部、18・
・・内筒、22・・・液室、29・・・ノズル。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 4図
1 to 5 show an embodiment of the present invention, FIGS. 1 and 2 are side views showing honing on the inner circumference of the bellows body, and FIG. 3 is a side view of the outer circumference of the bellows body. Fig. 4 is a longitudinal sectional view of a suspension device equipped with metal bellows, Fig. 5 is a sectional view showing a part of the bellows body, and Fig. 6 shows durability with and without honing. FIG. 7 is a diagram comparing the wear resistance with and without nitriding treatment, and FIG. 8 is an S-N diagram showing the durability of stainless steel. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vehicle suspension system, 2... Cylinder housing, 3... Metal bellows, 6... Air chamber, 12... Bellows body, 14... Peak part, 15... Valley part , 18・
...Inner cylinder, 22...Liquid chamber, 29...Nozzle. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)シリンダ状のハウジングの内部に収容されかつ金
属薄板によって蛇腹状に成形されたベローズ本体を有す
る金属ベローズであって、上記ベローズ本体の外面側お
よび内面側に多数の固形粒子を打ちつけることによって
少なくともベローズ本体の山部外面側と谷部内面側に圧
縮残留応力を生じせしめたことを特徴とする金属ベロー
ズ。
(1) A metal bellows having a bellows body housed inside a cylindrical housing and formed into a bellows shape from a thin metal plate, in which a large number of solid particles are struck on the outer and inner sides of the bellows body. A metal bellows characterized in that compressive residual stress is generated at least on the outer surface of the peaks and the inner surface of the valleys of the bellows body.
(2)上記ベローズ本体において上記ハウジング側の部
材と接触する可能性のある面には、上記粒子を打ちつけ
る前に表面硬化処理が施されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の金属ベローズ。
(2) The surface of the bellows body that may come into contact with the housing-side member is subjected to a surface hardening treatment before being bombarded with the particles. metal bellows.
(3)金属薄板からなるベローズ本体をその軸方向に圧
縮した状態で、このベローズ本体の外面側および内面側
に多数の固形粒子を打ちつけることにより少なくともベ
ローズ本体の山部外面側と谷部内面側に圧縮残留応力を
生じさせたことを特徴とする金属ベローズの耐久性を高
める方法。
(3) With the bellows body made of a thin metal plate compressed in its axial direction, a large number of solid particles are applied to the outer surface and inner surface of the bellows body at least on the outer surface of the peaks and the inner surface of the valleys of the bellows body. A method for increasing the durability of metal bellows, characterized in that compressive residual stress is generated in the metal bellows.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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