JP2009192068A - ストラット式流体圧緩衝器およびベースシェルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースシェルを二重管構造としたことによる軽量化効果を最大限に発揮させることができるストラット式流体圧緩衝器を提共する。
【解決手段】緩衝機構を納めた有底のベースシェル１の、スプリングシート１１の取付部より底部側をベースシェル１の全体形状を確定するシェル本体１２の内面に部分シェル１３を密に嵌合させた二重管構造とし、ベースシェル１に入力される曲げモーメントに耐える強度はこの二重管構造部分で確保する。二重管構造とすることで、強度的に有利となるため、トータルの肉厚を小さくすることができ、一方、スプリングシート１１の取付部より上部側は単管となっているので、肉厚を大幅に小さくすることができ、これら肉厚減少によって大幅な軽量化が可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のサスペンションに用いられるストラット式流体圧緩衝器とこれを構成するベースシェルを製造する方法とに関する。

この種のストラット式流体圧緩衝器としては、緩衝機構を納めた有底のベースシェルに、その底部側に位置して車輪側のナックルに取付けられるナックルブラケットを、その上部側に位置して懸架ばねを受けるスプリングシートをそれぞれ嵌合固定したものがある。このようなストラット式流体圧緩衝器では、車両走行時にベースシェルに大きな曲げモーメントが入力されるため、該ベースシェルには、前記曲げモーメントに耐える高強度が要求される。ベースシェルの高強度化を図るには、その断面係数を高める必要があるが、従来は、肉厚を増してこれに対処しており、緩衝器全体の重量増大が避けられない状況にあった。

ところで、同じ肉厚で比較した場合、同じ曲げモーメントが入力されたとき、単管よりも二重管構造の方が、最大応力が小さくなる（組合せ円筒の応力釣合い計算より）ことが知られている。したがって、上記したストラット式流体圧緩衝器におけるベースシェルを二重管構造とすることで、必要な強度を確保しながらトータルの肉厚を小さくすることができ、その分、軽量化が可能になる。なお、特許文献１には、アルミニウム製のアウタチューブに鉄製のシリンダを挿入して二重管構造としたダンパチューブが記載されている。
特開２０００−３０４０８２号公報

しかしながら、鋼製のベースシェルを単に二重管構造とした場合は、薄肉化できる程度はわずかであり、それほどの軽量化を期待できない。なお、特許文献１に記載のダンパチューブの軽量化は、主にアウタチューブのアルミ化によるものである。

本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、ベースシェルを二重管構造としたことによる軽量化効果を最大限に発揮させることができるストラット式流体圧緩衝器を提供し、併せて軽量のベースシェルを量産できる製造方法を提共することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るストラット式流体圧緩衝器は、ベースシェルの、スプリングシートの取付部より底部側が、シェル本体の内面に部分シェルを密に嵌合させた二重管構造となっていることを特徴とする。

また、本発明に係るベースシェルの製造方法は、長尺をなす第１の管体にこれより短尺な第２の管体を、一端が揃うまで挿入する管体挿入工程と、前記第１の管体を縮径加工することによりその内面を前記第２の管体に密着させる縮径工程と、前記第１および第２の管体の管端部を封口する封口工程とからなることを特徴とする。

本発明に係るストラット式流体圧緩衝器によれば、曲げモーメントが入力されるベースシェルの底部側を二重管構造としたので、所望の強度を確保しながら軽量化効果を最大限に発揮させることができる。

また、本発明に係るベースシェルの製造方法によれば、周知の塑性加工技術を利用してベースシェルを量産できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態であるストラット式流体圧緩衝器の全体構造を示したものである。同図において、１は、後に詳述する有底のベースシェル、２は、ベースシェル１に納められたシリンダ、３は、シリンダ２に摺動可能に内装されたピストン、４は、ピストン３に一端部が連結されたピストンロッドであり、ピストンロッド４の他端部は、ベースシェル１およびシリンダ２の開口端部に共通に嵌装したロッドガイド５およびオイルシール６を挿通して外部へ延ばされている。シリンダ２内には流体（ここでは、油液）が封入されており、また、ピストン３には減衰力発生手段７が、シリンダ２の底部にはベースバルブ８がそれぞれ配設されている。前記した構成は、ツインチューブ式油圧緩衝器として一般的にみられるもので、ピストンロッド４の伸長、短縮に応じて油液が減衰力発生手段７、ベースバルブ８を流通することで、伸び行程および縮み行程の減衰力が発生し、ピストンロッド４の進入、退出分の油液はベースシェル１とシリンダ２との間のリザーバ９で補償される。したがって、ベースシェル１内に納められたシリンダ２、ピストン３、ピストンロッド４等の部品類は緩衝機構を構成する。

上記した構成のストラット式流体圧緩衝器（ここでは、油圧緩衝器）は、そのベースシェル１の底部に車輪側のナックルに取付けられるブラケット（ナックルブラケット）１０を嵌合固定すると共に、そのベースシェル３の上部側に車体との間に介装される懸架ばねを受けるスプリングシート１１を嵌合固定して、実用に共される。

ここで、ベースシェル１は、図２にも示されるように、前記スプリングシート１１の取付部より底部側が、ベースシェル１の全体形状を確定するシェル本体１２の内面にそれより短尺の部分シェル１３を密に嵌合させた二重管構造となっている。より詳しくは、シェル本体１２と部分シェル１３は共に底板部１２ａ、１３ａを有する有底形状となっており、両者は、それぞれの底板部１２ａと１３ａとを密着させた状態で合わされている。また、シェル本体１２は、スプリングシート１１の取付部位に径方向の段差１４を有しており、部分シェル１３は、その開口端を前記段差１４に当接させた状態でシェル本体１２に合わされている。すなわち、部分シェル１３は、その底板部１３ａをシェル本体１２側の底板部１２ａに密着させ、その開口端をシェル本体１２側の段差１４に当接させることで、軸方向に拘束されている。前記段差１４の高さは、ここでは部分シェル１３の肉厚とほぼ同等に設定されており、これよりベースシェル１の内面は、その全長にわたってほぼ面一となっている。

本実施形態において、上記ナックルブラケット１０は、図３によく示されるように、その筒状部１０ａをベースシェル１と一体的に局部的に半径内方へ張出させた張出しカシメ部１５によってベースシェル１に結合されている。この張出しカシメ部１５を成形する加工法はメカニカルクリンチとして知られおり、ここでは、ナックルブラケット１０の筒状部１０ａの周面に相対向して二対成形されている。一方、スプリングシート１１は、図４によく示されるように、上記したシェル本体１２の途中に形成した段差１４に、その筒状部１１ａに形成した段部１１ｂを着座させた状態でベースシェル１に嵌合保持されている。

上記のように構成したストラット式油圧緩衝器は、そのベースシェル１の底部を下側、そのピストンロッド４の上端を上側として直立状態でサスペンションに組込まれ、この状態でベースシェル１には大きな曲げモーメントが入力される。この場合、ベースシェル１に入力される曲げモーメントは、スプリングシート１１の取付部とナックルブラケット１０の取付部との間で最も大きくなることが分かっている。本油圧緩衝器では、ベースシェル１の、スプリングシート取付部より底部側をシェル本体１２と部分シェル１３との二重管構造としているので、前記した曲げモーメントに十分に耐えるものとなる。

ところで、前記したように同じ曲げモーメントが入力されたとき、単管よりも二重管構造の方が最大応力が小さくなることが分かっており、上記したようにベースシェル１を二重管構造にした場合も、この原理に従う。換言すると、要求される強度が同じであれば、ベースシェル１の二重管構造部分（シェル本体１２と部分シェル１３との嵌合部分）のトータルの肉厚を一体物のベースシェルより小さくできることになり、その分、ベースシェル１の軽量化が可能になる。一方、本油圧緩衝器においては、ベースシェル１の二重管構造部分が、スプリングシート取付部（段差１４）より底部側に限定されていて、該段差１４より上部側部分はシェル本体の単管となっているので、この単管部分では、全体を二重管構造とする場合よりも大幅に肉厚が減じ、その分、大幅な軽量化が可能になる。

すなわち、本油圧緩衝器では、ベースシェル１の、強度が要求される部分のみを二重管構造とし、その他の部分は単管構造としているので、全体を単管で構成した従来の一般的なベースシェルはもちろん、全体を二重管構造としたベースシェルに比べて大幅な軽量化が可能になる。なお、前記ベースシェル１の単管部分（シェル本体１２）の肉厚は、ロッドガイド５およびオイルシール６の保持を維持できる程度の強度に見合う厚さとすれば十分である。

本実施形態においては特に、シェル本体１２の途中に形成した段差１４を利用してスプリングシート１１をシェル本体１２に嵌合固定しているので（図４）、一般的な油圧緩衝器のように溶接によりスプリングシートを固定したり、あるいはスプリングシートを係止するための膨出部をバルジ加工によりベースシェルに形成するなどの面倒な加工を省略できる。

以下、上記ベースシェル１を製造する方法を図５〜９に基いて説明する。

ベースシェル１の製造に際しては、先ず、図５の上半分に示すように、シェル本体用の第１の管体２０を用意し、該第１の管体２０にその一端側からマンドレル２１を所定深さまで挿入し、円筒状の第１のダイ２２を第１のマンドレル２１に沿って移動させて、スエージ加工（平行スエージ加工）を行う。このスエージ加工は、第１のダイ２２により第１の管体２０を絞りながら第１のマンドレル２１との間でしごくように行い、これにより第１の管体２０の一端側には縮径部２０ａが形成される。なお、このとき用いる第１のダイ２２は、その進行方向の前端側にテーパ形状の導入部２２ａを有しており、この導入部２２ａによって第１のダイ２２の円滑な移動が確保される。また、この導入部２２ａによって第１の管体２０と前記縮径部２０ａとの境界部には、テーパ形状の段差部２３が形成される。

次に、同じ図５の下半分に示すように、前記第１の管体２０内に上記第１のマンドレル２１の挿入側と反対側から第２のマンドレル２４を挿入し、円筒状の第２のダイ２５を上記第１の管体２０の縮径部２０ａに沿って移動させて、前記段差部２３の整形（角付け）を行う。第２のマンドレル２４の先端部には、前記縮径部２０ａの内径と同じ外径を有する小径部２４ａが直角に起立する段差２４ｂを介して形成されており、第２のマンドレル２４は、その段差２４ａを前記段差部２３に係合させる位置まで挿入される。このとき、第１のマンドレル２１はその先端を第２のマンドレル２１に突合せた状態を維持しながらわずか後退する。第２のダイ２５は、縮径部２０ａの管端側から移動し、前記テーパ形状の段差部２３を第２のマンドレル２４の段差２４ｂに対して押付けてしごき、これによって前記部分シェル１３を位置決めするための段差１４（図２）が形成される。

次に、図６の上半分に示すように、部分シェル１３用の第２の管体３０を第３のマンドレル３１と共に上記第１の管体２０の未加工部分に挿入する。第３のマンドレル３１には、第２の管体３０の管端を支承する段差３１ａが形成されており、第２の管体２０は、その先端が第１の管体２０側の段差１４に当接するまで挿入される。第１の管体２０の未加工部分は、シェル本体１２の内径よりわずか大きな内径を有しており、これによって両管体２０と３０との間にはわずかの隙間Ｓが形成され、結果として第１の管体２０に対する第２の管体３０の挿入は容易となる。

次に、図６の下半分に示すように、円筒状の第３のダイ３２を第３のマンドレル３１に沿って管端側から移動させて、スエージ加工（平行スエージ加工）を行う。このスエージ加工は、第３のダイ３２により第１の管体２０を絞りながら第３のマンドレル３１との間でしごくように行い、これにより第１の管体２０の未加工部が縮径されて、第２の管体３０に密着する。なお、このとき用いる第３のダイ３２は、第１のダイ２２と実質同じもので、その進行方向の前端側には、移動を容易にするためのテーパ形状の導入部３２ａが設けられている。

なお、上記した各スエージ加工（図５，６）は、前記各ダイ２２、２５、３２と断面形状が類似のロールを旋回させて行う回転しごき加工に代えてもよいものである。

図７は、上記した一連の工程を終えた後のベースシェル素管３５を示しており、この後は、図８に示すように、ベースシェル素管３５の管端部をクロージング加工して、前記底板部１２ａ、１３ａを一体的に成形し、これにてシェル本体１２内の底部側に部分シェル１３を密に嵌合させたベースシェル１が完成する。管端部のクロージング加工は、たとえば、特開２００６−３４２７２５号公報に記載される方法を適用して行うことができる。この場合、内側の第２の管体３０は、その先端を第１の管体２０の段差１４に当接させて前方への移動が規制されているので（図７）、ベースシェル素管３５の管端部を一体的に口絞りして封口することができ、これにより前記底板部１２ａ、１３ａは継ぎ目なしに成形される。なお、この底板部は、別体のベースキャップを溶接して形成してもよいことはもちろんである。

その後は、図９に示すように、ベースシェル１の底部側に前記したメカニカルクリンチを利用してナックルブラケット２０を嵌合固定し、さらに段差１４を利用してスプリングシート２１を嵌合固定する。メカニカルクリンチは、たとえば、特開平２００４−３５３１８号公報に記載される方法を適用して行うことができる。もちろん、このナックルブラケット２０の固定は、溶接等の他の方法によってもよいものである。

本発明の１つの実施形態であるストラット式流体圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。 本流体圧緩衝器を構成するベースシェルとこれに対するナックルブラケットおよびスプリングシートの取付構造を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。 図２のＢ部の拡大断面図である。 本発明に係るベースシェルの製造工程の初期段階を模式的に示す断面図である。 本ベースシェルの製造工程の中間段階を模式的に示す断面図である。 図５および図６に示す工程を終えて得られるベースシェル中管体の構造を示す断面図である。 本ベースシェルの製造工程の最終段階を終えた後のベースシェルの構造を示す断面図である。 本発明で製造されたベースシェルに対するナックルブラケットの取付構造を示す断面図である。

符号の説明

１ ベースシェル
２ シリンダ（緩衝機構）
３ ピストン（緩衝機構）
４ ピストンロッド（緩衝機構）
１０ ナックルブラケット
１１ スプリングシート
１２ シェル本体
１２ａ シェル本体の底板部
１３ 部分シェル
１３ａ 部分シェルの底板部
１４ 段差

Claims (5)

1. 緩衝機構を納めた有底のベースシェルに、その底部側に位置してナックルブラケットを、その上部側に位置してスプリングシートをそれぞれ固定したストラット式流体圧緩衝器において、前記ベースシェルは、前記スプリングシートの取付部より底部側が、シェル本体の内面に部分シェルを密に嵌合させた二重管構造となっていることを特徴とするストラット式流体圧緩衝器。
2. 前記シェル本体が、前記スプリングシートの取付部に径方向の段差を有しており、前記部分シェルが、その一端を前記段差に当接させて軸方向に拘束されていることを特徴とする請求項１に記載のストラット式流体圧緩衝器。
3. 前記ベースシェルの底部が、前記シェル本体の端部と前記部分シェルの端部とを一体的にクロージング加工することにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載のストラット式流体圧緩衝器。
4. 長尺をなす第１の管体にこれより短尺な第２の管体を、一端が揃うまで挿入する管体挿入工程と、前記第１の管体を縮径加工することによりその内面を前記第２の管体に密着させる縮径工程と、前記第１および第２の管体の管端部を封口する封口工程とからなることを特徴とするベースシェルの製造方法。
5. 前記封口工程が、前記第１および第２の管体の管端部を一体的に口絞りして封口するクロージング加工を含むことを特徴とする請求項４に記載のベースシェルの製造方法。

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