(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機能を有するチャックユニットに素管の一部を保持させた状態で該素管の端部にマンドレルを圧入して管端部を拡管させる拡管工程と、前記チャックユニットにより素管をマンドレルと共に回転させながら、前記管端部の外周面にローラダイスを押付けてこれを前記素管の軸方向及び径方向に相対移動させ、該管端部の内周面を前記マンドレルの外形に沿った形状に変形させるとともに、前記管端部の厚みの減少率を調整する回転しごき加工工程とを含むことを特徴とする管体の加工方法。
【請求項２】
前記回転しごき加工工程において、前記管端部の肉厚を減じることを特徴とする請求項１に記載の管体の加工方法。
【請求項３】
前記マンドレルは、前記素管に圧入される圧入部と、圧入部より大径で、前記回転しごき加工工程後に前記素管の端部と当接する当接部とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の管体の加工方法。
【請求項４】
前記当接部は、圧入部から離れるに従い拡径する拡径部となっていることを特徴とする請求項３に記載の管体の加工方法。
【請求項５】
前記回転しごき加工工程の後に、前記管端部の駄肉を切断する端部切断工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の管体の加工方法。
【請求項６】
前記マンドレルの前記素管に圧入される圧入部の形状を、該マンドレルの挿入端より徐々に大きくなる少なくとも２段以上の多段形状としたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の管体の加工方法。
【請求項７】
前記マンドレルを挿入する前に前記素管の端部の外形を減径させる減径工程を追加したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の管体の加工方法。
【請求項８】
前記回転しごき加工工程の後に、前記素管の端部の外周を切削する切削工程を追加したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の管体の加工方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の管体の加工方法によりシリンダを製造する工程と、該シリンダ内にピストン、ピストンロッドおよびロッドガイドを含む内装部品を組付ける組付け工程と、前記シリンダの端部をカールすることにより前記内装部品を抜止めするカール工程とからなることを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体の端部を塑性加工により薄肉化して所定の寸法形状に仕上げる管体の加工方法、及び、該加工方法を利用したシリンダ装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複筒式の油圧緩衝器（ショックアブソーバ）は、図１１、１２に示すように、ピストン８を摺動可能に内装した内筒１を有底の外筒２内に納め、前記ピストン８に一端が連結されたピストンロッド３の他端部を、内筒１および外筒２の開口端部に共通に装着したロッドガイド４とオイルシール５とを挿通して外部へ延ばし、ピストンロッド３の伸縮動に伴ってピストンバルブＰＶおよびボトムバルブＢＶを流通する油液の流動抵抗により減衰力を発生すると共に、ピストンロッド３の進入、退出分の油液を内筒１と外筒２との間のリザーバ６で補償する構造となっている。
【０００３】
このような油圧緩衝器において、上記ロッドガイド４とオイルシール５とは、外筒２の開口端部内に嵌合された状態で、外筒２の端部を内側に折り曲げた曲げ片２ａにより抜止めされている。また、外筒２の端部には、その外径側に圧入した状態で、バンプラバー（図示せず）を受止めるキャップ７が装着され、該キャップ７は、その内底側に設けた複数（例えば、３個）の突起部７ａを前記曲げ片２ａに当接させて軸方向に位置固定されている。
【０００４】
すなわち、この種の油圧緩衝器を構成する外筒２の端部は、その内径側がロッドガイド４およびオイルシール５の嵌合部として、その外径側がキャップ１０の圧入部としてそれぞれ供されており、このため、その内径および外径の寸法はもとより、同心度、真円度等に高精度が要求される。また、組付けに際してオイルシール５に傷を付けないように該端部の内面は良好な面粗度を有していることが必要になる。さらに、曲げ片２ａの曲げ加工を円滑に行うには、外筒２の端部の肉厚ができるだけ薄いことが望ましく、特に、ストラット式サスペンション用の油圧緩衝器の場合は、外筒２がかなりの厚肉となるため、その端部の薄肉化が絶対的に必要となる。
【０００５】
しかるに、外筒２の外径側は、上記したようにキャップ７の圧入部となっていることから、所定の外径寸法を確保する必要があり、このため、ストラット式サスペンション用の油圧緩衝器については、通常、外筒２の端部側の内面を切削加工により多段に拡径して端部の薄肉化を図っていた。具体的には、同じく図１２に示されるように、一般部よりわずか内径の大きい第１の拡径部２Ａとこの第１の拡径部２Ａよりわずか内径の大きい第２の拡径部２Ｂとを連続に形成し、第１拡径部２Ａを上記ロッドガイド４の嵌合部として、第２の拡径部２Ｂを上記オイルシール５の嵌合部としてそれぞれ供するようにしていた。
【０００６】
しかし、切削加工により端部加工を行う従来一般の方法によれば、精密加工を必要とするため、切削加工そのものに多くの工数と時間がかかり、加工コストの上昇が避けられないという問題があった。また、切削加工により生じた切粉やバリが内面に付着して、これらが異物（コンタミネーション）として油圧緩衝器内に入り込む虞もあった。なお、外筒２の端部を多段形状に仕上げるのは、薄肉化による強度低下をできるだけ抑えるためである。
【０００７】
そこで、上記外筒２の端部を塑性加工により仕上げることが種々検討されており、例えば、特許文献１には、素管にマンドレルを挿入し、ダイにより平行スエージ加工を行って素管の端部を前記マンドレルに密着させる加工方法が記載されている。このような加工方法によれば、平行スエージ加工によりマンドレルとダイとの間で素管の端部を絞りながらしごき加工するので、優れた寸法形状精度および良好な面粗度を確保しながら端部の薄肉化を図ることができるようになる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３-２２５７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載の加工方法によれば、一回の平行スエージ加工で所定の減面率を確保する必要があるため、上記したストラット式サスペンション用の油圧緩衝器のごとき厚肉の外筒（管体）を対象に所望の減面率を確保しようとすると、平行スエージ加工に必要な成形力が素管の座屈荷重を超えてしまい、実質成形不能の事態に陥る虞がある。また、素管の端部を絞りながらしごき加工するので、外筒２の端部の外径が小さくなり、前記キャップ７など、これに圧入あるいは外嵌される外装部品の設計変更が避けられない、という問題もある。
【００１０】
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、管体の内周面の加工に切粉やバリが発生する切削加工に頼ることなく管体の端部を高精度に加工する加工方法、及び、該加工方法を用いたシリンダ装置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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明に係る管体の加工方法は、回転機能を有するチャックユニットに素管の一部を保持させた状態で該素管の端部にマンドレルを圧入して管端部を拡管させる拡管工程と、前記チャックユニットにより素管をマンドレルと共に回転させながら、前記管端部の外周面にローラダイスを押付けてこれを前記素管の軸方向及び径方向に相対移動させ、該管端部の内周面を前記マンドレルの外形に沿った形状に変形させるとともに、前記管端部の厚みの減少率を調整する回転しごき加工工程とを含むことを特徴
とする。
【００１２】
また、本発明に係るシリンダ装置の製造方法は、上記の管体の加工方法によりシリンダを製造する工程と、該シリンダ内にピストン、ピストンロッドおよびロッドガイドを含む内装部品を組付ける組付け工程と、前記シリンダの端部をカールすることにより前記内装部品を抜止めするカール工程とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る管体の加工方法、及び、シリンダ装置の製造方法によれば、管体の内周面の加工に際し、切粉やバリが発生する切削加工に頼ることなく高精度のシリンダ等の管体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態としての管体の加工方法を、順を追って示したものである。本第１の実施の形態は、前記図１１、１２に示した油圧緩衝器の外筒２（管体）の端部を塑性加工により薄肉化して所定の寸法形状に仕上げようとするもので、仕上加工後の外筒２の端部には、図４に示すように、前記ロッドガイド４の嵌合部である第１の拡径部２Ａと前記オイルシール５の嵌合部である第２の拡径部２Ｂとが連続に形成され、さらに開口端の内縁には面取り形状のテーパ面２Ｃが形成される。前記したように第１の拡径部２Ａの内径ｄAは一般部の内径ｄ0よりもわずか大きく、また、第２の拡径部２Ｂの内径ｄBは第１の拡径部２Ａの内径ｄAよりもわずか大きくなっている。一方、外筒２の端部の外径は、その一般部の外径と同じになっており、したがって、第１の拡径部２Ａの肉厚は一般部の肉厚よりも薄肉に、第２の拡径部２Ｂの肉厚は第１の拡径部２Ａの肉厚よりも薄肉にそれぞれなっている。
【００２０】
本加工方法においては、図１に示すように、予め外筒２の一般部と同じ内・外径を有する素管１０と、該素管１０の端部に圧入可能なマンドレル１１とを用意する。ここで用意する素管１０の種類は任意であり、シームレス管であっても溶接管であってもよい。なお、溶接管として電縫管を用いる場合は、製造時のビードカットにより外周面は平滑となっているが、その内周面には溶接ビード（溶接部）が凸状ビードまたは凹状ビードとして存在している。
【００２１】
マンドレル１１は、図３によく示されるように、最先端側を最小径部１２として、この最小径部１２と基端側の大径部１３との間に、前記外筒２における第１の拡径部２Ａの内径ｄAと同径をなす第１の成形部１４と、前記第２の拡径部２Ｂの内径ｄBと同径をなす第２の成形部１５と、前記テーパ面２Ｃと同形状のテーパ成形部１６とを連続に配列した形状となっている。マンドレル１１の最小径部１２は素管１０の内径よりわずか小さな外径を有しており、また、その大径部１３は素管１０の外径とほぼ同じ外径を有している。  また、テーパ成形部１６と大径部１３の間には、マンドレル１１を素管１０内に圧入した際に素管１０の端部が当接すると当接部１３Ａが形成されている。
【００２２】
本加工方法の実施に際しては、先ず、図１（ａ）に示すように、上記素管１０の基端部を、回転しごき加工装置内のチャックユニット２０のチャック２１に、上記マンドレル１１を前記チャックユニット２０に対して進退動可能な加圧機構（図示略）にそれぞれ支持させる。したがって、この（ａ）に示す過程は本発明における保持工程となる。回転しごき加工装置は、チャック２１に保持された素管１０を挟んで対向配置された、回転可能な一対のローラダイス２２を備えている。一対のローラダイス２２は、相互に接近離間する方向へ相対移動可能にかつ素管１０に沿って平行移動可能に、図示を略す駆動手段に支持されている。このローラダイス２２は、特に駆動装置が設けられておらず、素管１０の回転によって、素管との摩擦によって回転する。なお、積極的にローラダイス２２に回転駆動装置を設けて回転させてもよい。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、チャック２１に保持された素管１０の端部（管端部）にマンドレル１１を圧入する。マンドレル１１の圧入は、その大径部１３の端面（ショルダー（当接部１３Ａ））が、しごき加工後に素管１０が延びることを考慮した位置まで（端面と素管１０の先端との間に若干の隙間をもつ位置まで）行い、これにより素管１０の端部は、マンドレル１１の第１、第２の成形部１４、１５に倣って段付き形状に拡管する。したがって、この（ｂ）に示す過程は本発明における拡管工程となる。
【００２４】
その後、図１（ｃ）に示すように、チャックユニット２０の作動により素管１０を所定の速度で回転させ、続いて、図２（ｄ）に示すように、一対のローラダイス２２を相互に接近する方向へ相対移動させ、上記のごとくマンドレル１１に倣って段付き形状に変形した素管１０の拡管部分に隣接する箇所（非拡管部）にローラダイス２２を接触させる。この接触により各ローラダイス２２が、回転している素管１０の外周面上を転動する。次に、図２（ｅ）に示すように、一対のローラダイス２２を素管１０の管端側へ平行移動させる。すると、一対のローラダイス２２とマンドレル１１との協働により管端部がしごき加工される。そして、このしごき加工により管端部の外周面が素管１０の外周面と面一となるように平滑に均され、これと同時に管端部の肉厚が減じる。一方、管端部の内面は、マンドレル１１の先端側の段付き形状に倣って多段形状に仕上げられる。したがって、この（ｃ）〜（ｅ）の一連の過程は本発明における回転しごき加工工程となる。
【００２５】
一対のローラダイス２２は、マンドレル１１の大径部１３上に至って移動停止し、その後は、図２（ｆ）に示すようにマンドレル１１を素管１０から引抜くと共に、一対のローラダイス２２を相互に離間する方向へ後退させ、これにて一連の端部加工は終了する。
【００２６】
このように完成した外筒２は、前出図４に示したように、その端部内面が第１の拡径部２Ａ、第２の拡径部２Ｂおよびテーパ面２Ｃを連続に有する所望の段付形状に仕上げられ、かつ内面粗度も良好となる。したがって、外筒２の端部に対するロッドガイド４およびオイルシール５の嵌合組付けを円滑に行うことができる。
以下に、ロッドガイド４等を組付ける組付け工程及び最終のカール工程を図５に基いて説明する。
【００２７】
まず、外筒２にボトムバルブＢＶ（図１１）をサブアセンブリした内筒１を挿入し、その後、この内筒１内にピストン８及びピストンバルブＰＶ（図１１）が取り付けられたピストンロッド３を挿入する。次に、このピストンロッド３に嵌め合わせるように、各種シールやガイドブッシュがサブアッセンブリされたロッドガイド４を挿入し、さらに、オイルシール５を挿入する（（Ａ）組付け工程）。この際に必用に応じて、オイルやガスを封入する。
【００２８】
次に、外筒２の先端にローラ３０を押し当ててながら、外筒２を回転させて、全周カールを行なう（（Ｂ）カール工程）。なお、カール工程は、図示する方法でなくとも、外筒２の端面に傾斜したダイを回転させて押付ける揺動カール等全周をカールする工程、または、周方向に４点程度部分的にカシメルことにより、部分カール部を設ける工程であってもよく、ロッドガイド４などの部品が抜けないように、外筒２の端部を内側に曲げるものであればよい。この場合、第２の拡径部２Ｂはかなり薄肉化しており、組織の緻密化により硬化するが、カール加工が容易に行なえる。特に、揺動カールにおいては、第２の拡径部２Ｂはかなり薄肉化しており、組織の緻密化により硬化するが、管の端面に傾斜したダイを回転させて押付けるいわゆる揺動カールを全周にわたって行うことにより、硬化した部分を軸方につぶしながら全周カールを行うことで、ひび割れ等することなく、前記曲げ片２ａ（図６）の曲げ加工を簡単かつ円滑に行うことができる。
【００２９】
ここで、通常の自動車用のショックアブソーバ（シリンダ装置）においては、肉厚が２．５ｍｍ〜３．５ｍｍ程度の管が用いられており、このような管において、シリンダの厚みの減少率を３０％以上として、その後、全周を揺動カールすることにより、ひび割れなく高い強度を得ることができ、一般的に自動車用のショックアブソーバにおいて必要とされるロッドガイドやシールからなる密封手段の抜け力である２５ｋＮを上回る抜け力を得ることができる。
【００３０】
また、肉厚が２．５ｍｍで減少率を３５％とした場合４２ｋＮの抜け力が得られ、肉厚が２．９ｍｍで減少率を４１％とした場合６０ｋＮの抜け力が得られ、肉厚が３．２ｍｍで減少率を４７％とした場合６５ｋＮの抜け力が得られることが、実験により検証された。なお、減少率をあまり大きくすると、素材が硬化しすぎ亀裂が発生する可能性があるので、減少率を５０％程度が上限である。
【００３１】
さらに、ロッドガイド４の嵌合部である第１の拡径部２Ａには、十分なる肉厚が確保されているので、強度低下はわずかとなり、外筒２に対する強度的な不安はない。一方、外径側は、素管１０の外周面と面一に仕上げられているので、従来のキャップ７（図１２）をそのまま用いることが可能になる。また、前記回転しごき加工によって溶接ビードが平坦に押し潰されるので、素管１０として溶接管を使用しても品質的な問題は発生せず、価格の安い溶接管の使用が可能になる分、製造コストが低減する。
【００３２】
なお、上記第１の実施形態においては、直径の異なる第１の成形部１４と第２の成形部１５とを２段に有するマンドレル１１を用いたが、マンドレル１１の先端部の段数は任意であり、より薄肉の管を対象にする場合は１段とすることでき、より厚肉の管を対象にする場合は３段以上とすることができる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、対向配置した一対のローラダイス２２により回転しごき加工を行うようにしたが、このローラダイス２２の設置数も任意であり、３つ以上とすることができる。ただし、３つ以上のローラダイス２２を用いる場合は、これらを素管１０の周回り方向に等分に配置する。また、本発明は、このローラダイスに代えて、遊星ボールダイを使用することも可能である。
【００３４】
さらに、上記第１の実施の形態では、ローラダイス２２を移動させる例を示したが、これに限らず、ローラダイス２２を軸方向に移動させず、素管を移動させてもよい。
【００３５】
また、上記第１の実施の形態では、ローラダイス２２の回転軸を径方向に移動させず軸方向に移動させ、素管１０の内径をマンドレル１１に沿った形状に加工すると共に、外径を一定にする例を示したが、これに限らず、例えば、図６に１点鎖線で示すように、ローラダイス２２をマンドレル１１に沿って軸方向及び径方向に移動させ、管の厚みの減少率を低くしてもよい。このように、径方向の移動量を調整することで、管の厚みの減少率を調整することが可能となる。
【００３６】
また、このような管の厚みの減少率を低くした場合に、外径を一定にした場合は、外周を切削加工してもよい（切削工程）。この場合、マンドレルを挿入したまま、後述の図１０と同様のバイト２３を相対的に移動させればよい。
【００３７】
また、管の厚みの減少率を低く抑える方法としては、図７に示すように外筒２（管体）の端部４０の外周を事前に切削加工して外径を小さくした後（減径工程）に、上記第１の実施形態と同様の加工を行なうことも考えられる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態としての管体の加工方法を図８〜１０に基いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成には同一符号を付し、説明は省略する。本第２の実施の形態では、図８に示すように、第１の実施の形態のテーパ成形部１６と当接部１３Ａをなだらかな傾斜面でつないだ拡径部１６Ａとしている。
【００３９】
本加工方法の実施に際しては、先ず、図１（ａ）と同様に、上記素管１０の基端部を、回転しごき加工装置内のチャックユニット２０のチャック２１に、上記マンドレル１１を前記チャックユニット２０に対して進退動可能な加圧機構（図示略）にそれぞれ支持させる。したがって、この（ａ）に示す過程は本発明における保持工程となる。回転しごき加工装置は、チャック２１に保持された素管１０を挟んで対向配置された、回転可能な一対のローラダイス２２を備えている。一対のローラダイス２２は、相互に接近離間する方向へ相対移動可能にかつ素管１０に沿って平行移動可能に、図示を略す駆動手段に支持されている。このローラダイス２２は、特に駆動装置が設けられておらず、素管１０の回転によって、素管との摩擦によって回転する。なお、積極的にローラダイス２２に回転駆動装置を設けて回転させてもよい。
【００４０】
次に、図９（ｃ）´に示すように、チャック２１に保持された素管１０の端部（管端部）にマンドレル１１を圧入する。マンドレル１１の圧入は、その拡径部１６Ａ（当接部１３Ａ）に素管１０の端部が当接する位置まで行い、マンドレル１１の第１、第２の成形部１４、１５に倣って段付き形状に拡管する拡管工程となる。続いて、同図に示すように、チャックユニット２０の作動により素管１０を所定の速度で回転させる。
【００４１】
その後、図９（ｅ）´に示すように、一対のローラダイス２２を相互に接近する方向へ相対移動させ、上記のごとくマンドレル１１に倣って段付き形状に変形した素管１０の拡管部分に隣接する箇所（非拡管部）にローラダイス２２を接触させる。この接触により各ローラダイス２２が、回転している素管１０の外周面上を転動させて、一対のローラダイス２２を素管１０の管端側へ平行移動させる。すると、一対のローラダイス２２とマンドレル１１との協働により管端部がしごき加工される。そして、このしごき加工により管端部の外周面が素管１０の外周面と面一となるように平滑に均され、これと同時に管端部の肉厚が減じる。一方、管端部の内面は、マンドレル１１の先端側の段付き形状に倣って多段形状に仕上げられる。したがって、この（ｃ）´〜（ｅ）´の一連の過程は本発明における回転しごき加工工程となる。このとき、本第２の実施の形態では、素管の先端（図中右端）が、拡径部１６Ａに沿って延び、薄い駄肉部２４を形成する。
【００４２】
そして、図１０に示す（ｇ）では、バイト２３を径方向外側から素管１０にと当接させ、薄い駄肉部２４を切断する（端部切断工程）。この結果、同図（ｈ）に示すように、その端部内面が第１の拡径部２Ａ、第２の拡径部２Ｂおよびテーパ面２Ｃを連続に有する所望の段付形状に仕上げられる。その他の工程は、第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
本第２の実施の形態においては、安価な溶接管を用いた場合、成型部のボリュームにばらつきがあり、第１の実施の形態の方法では、端部がうまく加工できないケースが考えられるが、本第２の実施の形態では、ボリュームの異なる素管であっても、駄肉部２４を切削することで、調整できるので、精度の低い素管でも利用可能である。その他の作用効果は、上記第１の実施の形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての管体の加工方法を順を追って示したもので、（ａ）は素管をチャックユニットに保持させる保持工程を示す断面図、（ｂ）は素管の端部にマンドレルを圧入する拡管工程を示す断面図、（ｃ）は、回転しごき加工工程の初期準備段階を示す断面図である。
【図２】図１に示した工程以降の工程を示したもので、（ｄ）は、回転しごき加工工程の初期段階を示す断面図、（ｅ）は、回転しごき加工工程の最終段階を示す断面図、（ｆ）は、全工程の最終段階を示す断面図である。
【図３】本発明で用いるマンドレルの形状を示す側面図である。
【図４】本発明による仕上加工後の管の形状を示す断面図である。
【図５】本発明のシリンダ装置の組立て工程を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例の回転しごき加工工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の変形例の素管の要部断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態で用いるマンドレルの形状を示す側面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態としての管体の加工方法を順を追って示したもので、（ｃ）´は、回転しごき加工工程の初期準備段階を示す断面図、（ｅ）´は、回転しごき加工工程の最終段階を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態としての管体の加工方法を順を追って示したもので、（ｇ）は、回転しごき加工工程終了後にマンドレルを抜き端部切断工程初期準備段階を示す断面図、（ｈ）は、端部切断工程の終了直後を示す断面図である。
【図１１】本発明の加工対象である外筒を装備した油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。
【図１２】図１１に示した油圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２    油圧緩衝器の外筒（管体）
３    ピストンロッド
４    ロッドガイド
５    オイルシール
１０  素管
１１  マンドレル
１４  第１の成形部
１５  第２の成形部
２０  チャックユニット
２２  ローラダイ
【図１】
0005435190.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１１】
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