(57)【要約】【課題】高強度化且つ軽量化されたシリンダ部材及びその製造方法を提供する。【解決手段】下穴加工とバーリング加工との間に据え込み加工を組み込んだことにより、据え込み加工型３８によって圧縮された材料が下穴３７側へ塑性流動し、下穴３７と凹み部３９との間の材料の断面が拡大されるとともに下穴３７の内周面３７ａに圧縮応力が作用され、バーリング加工にとって有利な状態を作り出すことができる。その結果、従来は適用が難しかった高強度部材を用いてセパレータチューブ２０（シリンダ部材）を製造することが可能になり、セパレータチューブ２０、延いては緩衝器１を高強度化且つ軽量化することができる。【選択図】図４
2012215224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの筒状面にシリンダ軸線に直交する方向へ延びる枝管がバーリング加工によって一体成形されるシリンダ部材であって、
前記筒状面に設けられて前記枝管の外周側に形成された凹み部を有することを特徴とするシリンダ部材。
【請求項２】
前記凹み部は、前記シリンダに形成された下穴の外周をシリンダ軸線に直交する方向へ圧縮して据え込み加工することで形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ部材。
【請求項３】
シリンダの筒状面にシリンダ軸線に直交する方向へ延びる枝管を一体成形する方法であって、
前記筒状面を貫通する下穴を加工する工程と、
前記下穴の外周をシリンダ軸線に直交する方向へ圧縮して据え込み加工する工程と、
前記下穴をバーリング加工して前記枝管を成形する工程と、
を含むことを特徴とするシリンダ部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダに枝管が一体に形成されたシリンダ部材及びシリンダに枝管を一体に形成するシリンダ部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、母材管（シリンダ）に分岐管（枝管）が一体に成形された分岐部付管（シリンダ部材）が開示されている。従来、このようなシリンダに枝管が一体に成形されたシリンダ部材は、セミアクティブサスペンション装置の緩衝器のセパレータチューブとしても採用されており、この場合、セパレータチューブの枝管には減衰力発生機構が接続される。一般に、このセパレータチューブを製造する場合、プレス加工によりセパレータチューブに側壁を貫通する下穴を形成し、この下穴をバーリング加工することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６７７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、セミアクティブサスペンション装置は、性能向上のための高圧化及び車の燃費向上のための軽量化が求められており、セパレータチューブにおいても、高圧化に対応すべく高強度材料の適用と軽量化に対応すべくチューブの薄肉化とが要求されている。しかしながら、シリンダに枝管を加工する上で、高強度材料を用いると、延性が低下するので、枝管をバーリング加工によって形成することが困難になる。また、薄肉化すると耐圧性が下がるという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高圧化且つ軽量化されたシリンダ部材及びその製造方法を提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のシリンダ部材は、シリンダの筒状面にシリンダ軸線に直交する方向へ延びる枝管がバーリング加工によって一体成形されるシリンダ部材であって、前記筒状面に設けられて前記枝管の外周側に形成された凹み部を有することを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のシリンダ部材の製造方法は、シリンダの筒状面にシリンダ軸線に直交する方向へ延びる枝管を一体成形する方法であって、前記筒状面を貫通する下穴を加工する工程と、前記下穴の外周をシリンダ軸線に直交する方向へ圧縮して据え込み加工する工程と、前記下穴をバーリング加工して前記枝管を成形する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高圧化且つ軽量化されたシリンダ部材及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のセパレータチューブ（シリンダ部材）が適用された減衰力調整式油圧緩衝器の軸断面図である。
【図２】本実施形態の下穴加工工程の説明図である。
【図３】本実施形態の下穴加工工程によって形成される下穴の形状を示す図である。
【図４】本実施形態の据え込み加工工程の説明図である。
【図５】図４における要部拡大図である。
【図６】本実施形態のバーリング加工工程の説明図である。
【図７】図６における要部拡大図である。
【図８】本実施形態のサイジング加工工程の説明図である。
【図９】図８における要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下で説明の実施の形態は、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事無くその他にもいろいろな課題を解決し、効果を呈している。以下の実施の形態が解決する課題の主なものを、上述の欄に記載した内容をも含め、次に列挙する。
〔減衰力の増大〕
昨今、さら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の一方側が傾くような挙動をしたとき、減衰力を高くすることにより車体の挙動を抑制し、安全な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〕
図１に示されるように、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、噴流を防止することが考えられるが、バッフルプレートの固定は、組立て性向上、コンタミの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、燃費向上のため、少しでも軽量化することが求められる。そこで、インナーチューブやセパレータチューブ、アウタチューブは耐圧性を確保しつつ、肉厚を薄くする必要がある。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、耐圧性を確保するのが困難である。肉厚を薄くしつつ、耐圧性を確保した枝管を形成するというトレードオフを解決することは大きな課題である。
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。
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。ここでは、シリンダ部材として、セミアクティブサスペンション装置の減衰力調整式油圧緩衝器１のセパレータチューブ２０を例示する。なお、以下の説明において、便宜上、図１における上下方向を緩衝器１の上下方向と定義する。
図１に示されるように、緩衝器１は、インナチューブ２の外側にアウタチューブ３を設けた複筒構造であり、インナチューブ２とアウタチューブ３との間には、環状のリザーバ４が形成される。インナチューブ２の内周面にはピストン５が摺動可能に嵌装されており、このピストン５によって、インナチューブ２の内部が第１室２Ａと第２室２Ｂとの２室に分画される。
【００１１】
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、第１室２Ａを通ってインナチューブ２及びアウタチューブ３の上端部に装着されたロッドガイド８及びオイルシール９に挿通されてインナチューブ２の外部へ延出される。インナチューブ２の下端部には、第２室２Ｂとリザーバ４とを区画するベースバルブ１０が設けられる。ピストン５には、第１室２Ａ、第２室２Ｂ間を連通させる通路１１、１２が設けられる。そして、通路１２には、第２室２Ｂ側から第１室２Ａ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１３が設けられる。また、通路１１には、第１室２Ａ側の流体の圧力が所定圧力に達した時に開弁し、この圧力を第２室２Ｂ側へ逃がすためのディスクバルブ１４が設けられる。
【００１２】
ベースバルブ１０には、第２室２Ｂとリザーバ４とを連通させる通路１５、１６が設けられる。通路１５には、リザーバ４側から第２室２Ｂ側への流体の流通のみを許容する逆止弁１７が設けられる。また、通路１６には、第２室２Ｂ側の流体の圧力が所定圧力に達した時に開弁し、この圧力をリザーバ４側へ逃がすためのディスクバルブ１８が設けられる。なお、インナチューブ２内には、作動流体として、油液（作動液）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。
【００１３】
インナチューブ２の上下両端部には、シール部材１９を介してシリンダ部材としてのセパレータチューブ２０が外嵌され、インナチューブ２とセパレータチューブ２０との間には、環状通路２１が形成される。環状通路２１は、インナチューブ２の上端部近傍の側壁に設けられた通路２２によって、第１室２Ａに連通される。セパレータチューブ２０の側壁の下部には、小径の枝管２３（接続口）が突出される。また、アウタチューブ３の側壁には、枝管２３と略同心で大径の流入口２４が開口され、枝管２３およびアウタチューブ３の流入口２４には、減衰力発生機構２５が取付けられる。
【００１４】
減衰力発生機構２５は、アウタチューブ３の流入口２４に取付けられた円筒状のケース２６を有する。このケース２６内には、パイロット型（背圧型）のメインバルブ２７、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、及びパイロットバルブ２８の下流側に、フェイル時に作動するフェイルバルブ２９が設けられる。そして、減衰力発生機構２５は、セパレータチューブ２０の枝管２３に接続された入口通路となる連結管３０から油液が導入され、この油液は、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を通して、ケース２６で囲まれた室２６Ａへ流通される。
【００１５】
この室２６Ａ内の油液は、ケース２６の端部の通路３１及びアウタチューブ３の流入口２４を通してリザーバ４へ流通される。この時、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することで減衰力を発生させ、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させる。また、パイロットバルブ２８の上流側の油液の一部がメインバルブ２７の背部の背圧室３２に導入され、その内圧をメインバルブ２７の閉弁方向へ作用させる。そして、リード線３５を介してソレノイド３４に通電させる電流を制御することによってパイロットバルブ２８の制御圧力を調整し、これにより、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。
【００１６】
また、フェイルバルブ２９は、ソレノイド３４が失陥したとき閉弁し、常時開の状態のパイロットバルブ２８に代替して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ように構成されている。なお、リザーバ４内には、セパレータチューブ２０の外周面のアウタチューブ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。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及びアウタチューブ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。
【００１７】
次に、前述したセパレータチューブ２０の製造方法、特に、セパレータチューブ２０（シリンダ部材）の円筒形のチューブ本体３６（シリンダ）に枝管２３を形成する方法を説明する。
［下穴加工工程］
まず、図２に示されるように、所定の曲率半径を有するチューブ本体３６の側壁に下穴３７を形成する。下穴３７は、例えば、プレス加工によって形成される。なお、プレス加工の他、切削で形成してもよい。この場合、パンチ（金型）による打ち抜き方向は、チューブ本体３６の内側から又は外側からを選択することができるが、後述するバーリング加工工程との関連で、下穴３７周縁のバリがチューブ本体３６の外周面側に作られるように、チューブ本体３６の筒状面である側壁を内側から外側へ向けて打ち抜くことが望ましい。また、図３に示されるように、下穴３７は、正面から見た時に軸方向が大径となるだ円（Ｌ１＜Ｌ２）となるように形成される。なお、チューブ本体３６の下穴３７（枝管２３）が形成される筒状面に予め平坦な座を形成した場合には、下穴３７の形状を単に円とすることができる。よって、パンチとして一般的な形状の円形のものを用いることができる。
【００１８】
［据え込み加工工程］
次に、図４に示されるように、据え込み加工型３８を使用して、下穴３７の外周をチューブ軸線Ｃ（シリンダ軸線）に直交する方向（図４における下方向）へ圧縮する。この時、チューブ本体３６内には、据え込み加工型３８の加工力を受けるためのマンドレル４８が挿入されている。これにより、チューブ本体３６の下穴３７の周囲が据え込み加工（アップセット加工）され、据え込み加工型３８によって圧縮された材料が下穴３７へ向けて流動される。その結果、チューブ本体３６の据え込み加工型３８によって加圧されている部分よりも内側（下穴３７側）の部分の断面が拡大され、その部分がチューブ本体３６の外側（図４における上側）へ浮き上がる（盛り上がる）。
【００１９】
図５は、据え込み加工直後のチューブ本体３６を示す図であり、特に、下穴３７周囲を局部的に示す図である。この図に示されるように、チューブ本体３６の下穴３７の周囲には、据え込み加工型３８によって圧縮されることで成形された凹み部３９が形成され、前述したように、下穴３７と凹み部３９との間の部分は、据え込み加工による材料の断面の拡大によりチューブ軸線Ｃに直交する方向へ浮き上がった状態にある。この状態では、下穴３７は、チューブ軸線Ｃに向って（図５において上から下に向って）先細りのテーパ形状に形成されている。また、据え込み加工によって圧縮された材料を凹み部３９よりも内周側へ向けて流動させたことにより、下穴３７の内周側には圧縮応力が作用されている。
【００２０】
［バーリング加工工程］
次に、図６に示されるように、下穴３７（下穴３７と凹み部３９との間の、据え込み加工によって材料の断面が拡大された部分）をバーリング加工（しごきバーリング加工）する。これにより、チューブ本体３６には、チューブ軸線Ｃに直交する方向へ延びる枝管２３が形成される。なお、バーリング加工は、先行技術と同一の金型が用いられ、このバーリング金型は、チューブ本体３６内に挿入されるとともに先端部が下穴３７に臨むように位置決めされて油圧によってチューブ軸線Ｃに直交する方向へ駆動されるパンチ４０と、パンチ４０を受け入れ可能にチューブ本体３６の外周面を支持するダイ４１とによって構成される。
【００２１】
そして、図７に示されるように、ダイ４１の下端部のパンチ４０を受け入れる穴４２の周縁には、チューブ本体３６の下穴３７の周囲に形成された凹み部３９に係合させる（支持する）ための凸部４３が形成されている。このように、バーリング加工時にダイ４１の凸部４３によって凹み部３９を支持することにより、チューブ本体３６の下穴３７と凹み部３９との間の材料を均一に塑性流動させることができる。また、パンチ４０は、ストロークに連動させてその軸線（チューブ軸線Ｃ）を回転中心として所定のタイミングで回転するように動作させてよい。
【００２２】
［サイジング加工工程］
次に、図８に示されるように、バーリング加工によって形成された枝管２３をサイジング型によって加工する。この時、チューブ本体３６内には、サイジング型の加工力を受けるためのマンドレル５０が挿入されている。サイジング型は、枝管２３の外周面を拘束するダイ４４と、ダイ４４によって拘束された枝管２３の内周面をしごき加工することで仕上げるとともに枝管２３の開口周縁部にテーパ形状４９を形成するパンチ４５とによって構成される。なお、図９に示されるように、バーリング加工で使用されるバーリング型同様、ダイ４４の下端部の穴４６の周縁に、チューブ本体３６の枝管２３の周囲の凹み部３９に係合させる（凹み部３９を支持する）ための凸部４７を形成してもよい。また、パンチ４５は、ストロークに連動させてその軸線（チューブ軸線Ｃ）を回転中心として所定のタイミングで回転するように動作させてよい。
【００２３】
本実施形態では、下穴加工とバーリング加工との間に据え込み加工が組み込まれる。これにより、チューブ本体３６（シリンダ本体）の下穴３７の外周には、据え込み加工によって凹み部３９が形成される。その結果、据え込み加工型３８によって圧縮された材料が下穴３７側へ塑性流動し、下穴３７と凹み部３９との間の材料の断面が拡大されるとともに下穴３７の内周に圧縮応力が作用される。つまり、バーリング加工にとって有利な状態を作り出すことができる。
このように、本実施形態では、図１に示す緩衝器１のシリンダ部材としてのセパレータチューブ２０の環状通路２１は第１室２Ａの圧力となり、その高圧の作動流体によって最も応力が高くなる箇所は、図９に示すように凹み部３９よりも内周側でチューブ本体６から湾曲して延びる湾曲部５２となる。これは、図１に示すように、減衰発生機構２５の入口通路となる接続管３０の外周にシール部材５１が焼き付けられて設けられているため、枝管２３のシール部材５１よりも先端側、つまり湾曲部５２より先端側には高圧の作動流体による力が加わらないためである。よって、湾曲部５２の肉厚をチューブ本体６の肉厚と同等にする等工夫することにより、応力の低減を図っているが、本実施の形態に示すように最も応力が高くなる箇所に圧縮応力を加えたことにより、疲労強度を高めることができる。
よって、枝管２３の外周側に凹み部３９を形成したことにより、枝管２３の湾曲部５２に圧縮応力を作用させることができるので、環状通路２１内の高圧な作動流体により加わる力に対し、材料の余裕度（加工性）を向上させることができ、従来技術では加工が困難であった高強度且つ肉厚（板厚）が小さい材料を適用した場合であっても、高圧化に対応することができ、また軽量化を図ることができる。
したがって、従来は適用が難しかった高強度部材を用いてセパレータチューブ２０（シリンダ部材）を製造することが可能になり、セパレータチューブ２０、延いては緩衝器１を高強度化且つ軽量化することができる。
また、枝管の疲労強度を高め、応力の低減を図ったため、減衰力を増大させることができ、よって車体の挙動をさらに抑制することができ、安全で安定した走行を実現することができる。
また、バーリング加工を行い枝管の軸長を延長させた場合であっても、湾曲部から先端部に向けて必要な強度を確保することができる。よって、枝管を利用してバッフルプレートの固定を図ることができ、バッフルプレートを用いた際も組立て作業性の向上、コンタミの防止を図ることができる。
さらに、軽量化を図ることができるので、自動車の燃費向上に寄与することができる。
【符号の説明】
【００２４】
２０  セパレータチューブ（シリンダ部材）、３６  チューブ本体（シリンダ）、３７  下穴、３７ａ  内周面、３８  据え込み加工型、３９  凹み部、４０  パンチ（バーリング型）、４１  ダイ（バーリング型）
【図１】
2012215224.tif 000003
【図２】
2012215224.tif 000004
【図３】
2012215224.tif 000005
【図４】
2012215224.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012215224.tif 000008
【図７】
2012215224.tif 000009
【図８】
2012215224.tif 000010
【図９】
2012215224.tif 000011