JPH01184225A - 金属ベローズおよびこのベローズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ズの製造方法に関する。

［従来の技術］ 例えば特公昭５９−５４４７号公報や実開昭ｅｔ−１３
Ｈ３７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。

車両用懸架装置に内蔵される従来の金属ベロ一ズには例
えばステンレス鋼などのような金属薄板からなる筒状利
料を成形したもの（成形ベローズ）や、金属薄板からな
る円環状ベローズ構成片をベローズの軸線方向に順次溶
接したもの（溶接ベローズ）などが使用されている。上
記溶接ベローズは成形ベローズに比べて製造が難しく工
数も多いため、コストがきわめて高い。これに対し成形
ベローズは周知のバルジ成形やロール成形等の塑性加工
によって比較的容易に成形できる。しかしながら成形ベ
ローズは、その材料や熱処理いかんによって加工性や耐
久性が大きく異なるから、加工の容易化や耐久性の向上
を図るにはそれなりの工夫が必要である。

例えばオーステナイト系ステンレス鋼（Ｊ　Ｉ　Ｓ。

５ＵＳ３０４）の場合は、第２図のＳ−Ｎ線図において
２点鎖線で示したように、繰返し応力が４５に９ｆ／ｍ
ｍ２前後を越えるあたりから繰返し回数か減少する傾向
となる。すなわち金属製のベローズは、ある一定の応力
下において伸縮が繰返された場合、耐久回数を越えると
いずれは破損するのであって、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が高いこと
になる。

［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、装置に負荷され
る荷重の増大化やガスの封入圧力の増大化、あるいはコ
ンパクト化の要求などに伴って、今後はまずます厳しい
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
ローズか求められている。しかも製造コストの観点から
は溶接ベローズや電着ベローズの採用は適切ではなく、
もっばら成形ベローズ（ビ頼らざるをえない。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
求に答えることができなかった。

なお、ベローズの板厚を薄くすればベローズ伸縮時に発
生する応力を下げることができるが、板厚をむやみに薄
くするとベローズの機械的強度が不足して形状か不安定
になるばかりか、耐圧性を満足できなくなる。逆に板厚
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くには山数を多く
しなければならず、その結果ベローズが長くなるといつ
た問題を生じる。

従って本発明の目的は、塑性加工によって作られる成形
ベローズの耐久性を充分に高めることができ、しかも加
工の容易な金属ベローズとこのベローズの製造方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明の金属ベローズは、ハウ
ジングの内部に軸線方向に伸縮自在に収容されてこのハ
ウジング内の液室と気室を仕切るために使われるもので
あって、そのベローズ本体は溶体化処理が施された析出
硬化系ステンレス鋼の薄板からなる筒状材料を塑性加工
によって蛇腹状に成形し、しかもこのベローズ本体は上
記塑性加工後に析出硬化熱処理を施したものである。

また本発明による金属ベローズの成形方法は、第１図に
示したように、所定の板厚に造管された析出硬化系ステ
ンレス鋼からなる筒状材料を溶体化温度まで加熱するこ
とにより溶体化処理を行ない、そののちこの筒状材料を
塑性加工によって蛇腹状に成形し、更に析出硬化熱処理
を行なうようにした。

［作用］ 溶体化処理後の析出硬化系ステンレス鋼の機械的性質は
、オーステナイト系ステンレス鋼と同程度である。すな
わち、硬さと引張り強さが低い代りに伸び（％）が大き
くて加工性に富んでいるため、その後に行なわれる蛇腹
形状への塑性加工か容易である。そして塑性加工後に行
なわれる析出硬化熱処理後には、伸び（％）が減少する
とともに引張強さか溶体化処理後のものに比べて大幅に
゛向上する。

第２図は析出硬化系ステンレス鋼からなる薄板試験品と
オーステナイト系ステンレス鋼からなる薄板試験品の耐
久性を比較したＳ−Ｎ線図である。

この図からも知れるように、析出硬化系ステンレス鋼を
用いて上記熱処理を行なった金属ベローズは、引張強さ
（σＢ）の向上に伴って疲労限（σｗｂ）も約１．７倍
程度高くなっており、耐久性が大幅に向上している。

［実施例］ 第６図に示された車両用懸架装置１は、外筒２と、この
外筒２の軸線方向に往復動自在に挿入された内筒３を備
えている。外筒２と内筒３はそれぞれ円筒状をなしてい
る。外筒２の図示上端側には、オイルシール４とベアリ
ング５などが設けられている。外筒２の下部は、連結用
の部品６によって図示しない車軸側に取付けられる。

外筒２の内部には、油が満たされた液室８がある。この
液室８には、外部がら油を出し入れできるように液出し
入れ口９か設けられている。この液出し入れ目９には車
高調整用の油圧ユニット１０が接続される。液室８の図
示最下部にはエア抜き口１１が設けられている。１２は
リバウンドラバー、１３はベアリングを示す。

内筒３の図示上端側には、車体に取付けるために使われ
る連結用部品１５と、ラバーバンパ１６が設けられてい
る。更に、外筒２と内筒３との摺動部分を包囲するよう
にして、蛇腹状のダストカバー１７が設けられている。

内筒３の下部には、例えばプレート弁や周知のコンスタ
ントオリフィスを用いた減衰力発生機構１８が設けられ
ている。

内筒３の内部に規定された液室２０は、減衰力発生機構
１８を介して外筒２の液室８に連通する。

内筒３の図示上半部には気室２１が設けられており、気
室２１と液室２０は金属ベローズ２２によって完全に仕
切られている。気室２１には、ガス封入口２３を通じて
窒素などの高圧の不活性ガスが封入されるとともに、気
室２１の内容積を調整するために適宜の量の液体２４が
収容されている。

金属ベローズ２２は、ハウジングとしての内筒３の軸線
方向に伸縮自在に収容されている。金属ベローズ２２の
ベローズ本体２２ａは、後述する如く厚みが０．１ない
し０．３ｍｍ前後の析出硬化系ステンレス鋼からなる薄
板を蛇腹状に成形したものであり、その一端（固定端）
２２ｂ側は内筒３に固定されている。

金属ベローズ２２の製造方法は次の通りである。

第３図に製造工程の概略を示す。

まず、析出硬化系ステンレス鋼を用いて所定の管厚とな
るように造管を行ない、筒状材料を得る。

この造管工程は、例えば電縫管のように溶接によって筒
状材料を製造したのち所定の厚さまで圧延するか、ある
いはシームレス管にスピニング加工を施すことなどによ
り、はぼ最終ベローズ厚まで板厚を減少させる。なお、
いわゆる深絞りゃ押抜き等のように、１回の加工でほぼ
最終ベローズ厚に近い管厚まで薄肉化させることもでき
なくはないが、加工量が大きい場合には適切でない。析
出硬化系ステンレス鋼としては、Ｊ　ＩＳ、５ＵＳ６３
０（マルテンサイト系）あるいは５ＵＳ６３１（セミオ
ーステナイト系）などが適用される。

上記工程により造管された筒状材料は、析出硬化系ステ
ンレス鋼の溶体化温度である１０４０　’Ｃまで加熱さ
れかつ３０分間で空冷されることにより溶体化処理（Ａ
処理）が行なわれる。

次いで、上記筒状材料はバルジ成形またはロール成形等
の塑性加工によって蛇腹状に成形される。

前記工程によって溶体化処理された析出硬化系ステンレ
ス鋼の機械的性質はオーステナイト系ステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ３０４）と同程度であり、加工性に富んでいるため
、バルジ成形ないしロール成形による蛇腹状の塑性加工
を容易にかつ高精度で行なうことができる。

上記工程により蛇腹状に成形された金属ベローズには、
析出硬化熱処理が行なわれる。本実施例では中間熱処理
方式を採用する。中間熱処理方式は、Ｔ処理とＴ　Ｈ１
０５０処理の組合わせである。すなわち、７６０℃×１
，５時間・空冷後に０℃×１時間・保持によるＴ処理を
行なったのち、Ｔ　Ｈ１０５０処理において５６５℃×
１．５時間・空冷が実施される。この析出硬化処理によ
って、上記ベローズの引張り強さは溶体化処理後のもの
（Ａ処理後のもの）に比べて、約１．５倍増加する。下
記表１に、熱処理後の機械的性質を示す。

表　１　（機械的性質） なお第４図に示したように、析出硬化熱処理として深冷
処理方式を取入れてもよい。この場合には、９５５℃×
１０分間・空冷によるＡ　１７５０処理を行なったのち
、−７３℃×８時間・保持にょるＲ　１００処理を行な
い、更に５１０℃ｘ１時間・空冷にょるＲ　Ｈ９５０処
理を行なう。この深冷処理によって、ベローズの引張り
強さは溶体化処理後のもの（Ａ処理後のもの）に比べて
、約１．８倍増加する。

更には、第５図に示されるように、析出硬化熱処理とし
て加エマルテンサイド方式を取入れてもよい。この場合
には、４８０℃×１時間・保持によるＣＨ９００処理が
行なわれる。これによって、ベローズの引張り強さは溶
体化処理後のもの（Ａ処理後のもの）に比べて、約２．
０倍増加する。

次に、上記金属ベローズ２２が内蔵されている第６図の
懸架装置１の動作につき説明する。

外筒２に対して内筒３が伸びる方向に相対移動すると、
減衰力発生機構１８に油が流れることにより減衰力が生
じる。また同時に、内筒３が外筒２から抜けた体積に相
当する量だけ気室２１の容積が増大し、これに伴いベロ
ーズ２２が軸線方向に伸長する。

逆に内筒３か外筒２に押込まれる方向に移動した時には
、油が上記とは逆向きに減衰力発生機構１８を流れて減
衰力が生じるとともに、内筒３の押込み量に相当する分
だけ気室２１の容積が減少するからベローズ２２は軸線
方向に圧縮され、気室２１内のガスの反発力が高まる。

以上の繰返しにより、この懸架装置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を発揮する。

また、液出し入れ口９を通じて液室８に油を送り込んだ
り油を排出したりすることにより、外筒２に対する内筒
３の相対的な伸び、すなわち車高を調整することができ
る。

この懸架装置１は、気室２１内のガスと液室２０内の油
が金属ベローズ２２によって完全に仕切られているので
、ガスが油中に溶は込むことを防止できる。そしてこの
金属ベローズ２２は、前述したように従来のステンレス
製ベローズに比べて優れた疲労強度を発揮するから、実
用範囲での伸縮の繰返し数と繰返し応力に充分耐えるこ
とができ、耐久性の高いものである。

なお、第７図に示された懸架装置１の変形例においては
、サブチャンバ３ｏに金属ベローズ２２を収容している
。すなわちサブチャンバ３ｏの内部は、金属ベローズ２
２によって液室３１と気室３２とに完全に仕切られてい
る。また、ベローズ本体２２ａの自由端側に設けられた
端板部３３には、ベローズ本体２２ａが所定のストロー
ク以上縮んだ時に円筒状ストッパ３５の開口端３６を塞
ぐことができるように、弾性体などからなる閉止部材３
７が設けられている。

第８図に示されている別の実施態様の懸架装置１は、外
筒２に中実のロッド４０が軸方向に移動自在に挿入され
ている。サブチャンバ３０は連結部４１を介して外筒２
に取付けられており、外筒２の液室８は液体通路４２を
介してサブチャンバ３０の液室３１に連通している。サ
ブチャンバ３０の内部は、前記実施例と同様の金属ベロ
ーズ２２によって液室３１と気室３２とに仕切られてい
る。すなわちベローズ２２の内面側に気室３２が規定さ
れ、ベローズ２２の外面側に液室３１が規定されている
。ベローズ２２の内側には、気室３２の内容積を調整す
るためのスペーサブロック４３が収容されている。

［発明の効果］ 前述したように本発明によれば、成形ベローズの耐久性
を大幅に高めることができ、しかも加工が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を示す工程説明図、第２図は析出硬
化系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の耐
久性を比較したＳ−Ｎ線図、第３図は本発明の一実施例
における熱処理方法の一例を示す工程説明図、第４図は
本発明の他の実施例における熱処理方法を示す工程説明
図、第５図は本発明の更に他の実施例における熱処理方
法を示す工程説明図、第６図ないし第８図はそれぞれ本
発明の金属ベローズが使われた懸架装置の互いに異なる
例を示すそれぞれ縦断面図である。 １・・・懸架装置、２・・・外筒、３・・・内筒（ベロ
ーズのハウジング）、２０・・・液室、２１・・・気室
、２２・・・金属ベローズ、３１・・・液室、３２・・
・気室。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 手続補正書 １菅・８．１２翳 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 特願昭６３−８９２５＠ ２、発明の名称 金属ベローズおよびこのへローズの製造方法３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 （４６４）日本発条株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号ＵＢＥビル〒１０
０　　電話０３（５０２＞３１８１　（大代表）願書に
最初に添附した図面の浄書・ 別紙のとおり（内容に変更なし） １、事件の表示 特願昭６３−８９２５号 ２、発明の名称 金属ベローズおよびこのベローズの製造方法３、補正を
する者 事件との関係　　特許出願人 （４６’４）日米発条株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＵＢＥビル第２
図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングの内部に軸線方向に伸縮自在に収容さ
   れてこのハウジング内の液室と気室を仕切るために使わ
   れる金属ベローズであって、この金属ベローズのベロー
   ズ本体は溶体化処理が施された析出硬化系ステンレス鋼
   の薄板からなる筒状材料を塑性加工によって蛇腹状に成
   形したものであり、しかもこのベローズ本体は上記塑性
   加工後に析出硬化熱処理が施されていることを特徴とす
   る金属ベローズ。
2. （２）所定の板厚に造管された析出硬化系ステンレス鋼
   からなる筒状材料を溶体化温度まで加熱することにより
   溶体化処理を行ない、そののちこの筒状材料を塑性加工
   によって蛇腹状に成形し、更に析出硬化熱処理を行なう
   ことを特徴とする金属ベローズの製造方法。