JP5850688B2 - シリンダ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧緩衝器等のシリンダ装置の製造方法に関するものである。

自動車等の車両のサスペンション装置に装着されるシリンダ装置である筒型の油圧緩衝器は、一般的に、流体が封入されたシリンダ内にピストンロッドが連結されたピストンを摺動可能に嵌装し、ピストンロッドのストロークに対して、シリンダ内のピストンの摺動によって生じる流体の流れをオリフィス、ディスクバルブ等からなる減衰力調整機構によって制御して減衰力を発生させる構造となっている。

また、特許文献１に記載された油圧緩衝器では、減衰力発生機構であるディスクバルブの背部に背圧室（パイロット室）を形成し、流体の流れの一部を背圧室に導入し、背圧室の内圧をディスクバルブの閉弁方向に作用させ、パイロット弁によって背圧室の内圧を調整することにより、ディスクバルブの開弁を制御するようにしている。これにより、減衰力特性の調整の自由度を高めることができる。

特開２００６−３８０９７号公報

上記特許文献１に記載された緩衝器では、ディスクバルブの背面外周部に、ゴム等の弾性体からなるリング状のシール部材を加硫、接着等により固着し、このシール部材をディスクバルブの背部に配置された有底円筒状の部材の円筒部に摺動可能かつ液密的に嵌合することにより、背圧室を形成している。

このような一側にリング状のシール部材を固着した構造のディスクバルブを用いた緩衝器の減衰力特性を測定したところ、緩衝器毎にばらつきが生じることがわかった。ばらつきの原因を研究したところ、ディスクバルブの平面度にばらつきが生じていることがわかった。

本発明は、シール部材が固着されたディスクバルブの平面度のばらつきを低減して安定した減衰力特性が得られるようにしたシリンダ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる流体の流れを規制して圧力差を生じさせるバルブとを備え、前記バルブは、少なくとも一側に環状の弾性シール部材を固着した環状のディスクバルブを含むシリンダ装置の製造方法において、
前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する工程は、前記ディスクバルブを一側が凸となるように塑性変形させる変形工程と、該変形工程で塑性変形させた状態の前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する固着工程とを含んでいることを特徴とする。
また、本発明は、流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる流体の流れを制御する減衰バルブとを備え、前記減衰バルブは、一側にゴム材料からなる環状の弾性シール部材を固着した環状のディスクバルブを含む緩衝器の製造方法において、
前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する工程は、前記ディスクバルブを一側が凸となるように塑性変形させる変形工程と、該変形工程で塑性変形させた状態の前記ディスクバルブの一側に前記弾性シール部材を固着する固着工程とを含んでいることを特徴とする。

本発明に係るシリンダ装置によれば、シール部材が固着されたディスクバルブの平面度のばらつきを低減して安定した減衰力特性を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る緩衝器の要部の縦断面図である。 図１に示す緩衝器のディスクバルブにシール部材を加硫、接着するための金型の概略構成を示す縦断面図である。 シール部材が固着されたディスクバルブの縦断面図である。

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こと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。

〔特性改善〕
図３に示すように、ディスクバルブ１４に、ゴム製のリング状の弾性シール部材１５を加硫、接着した場合、ゴムの収縮により、ディスクバルブ１４が弾性シール部材１５の反対側が凸となるように僅かに変形することがわかった。（なお、本願明細書で、凸とは、内周側が外周側に比して突出した状態をいう。）また、一側に凸となるように変形したディスクバルブ１４に弾性シール部材１５を加硫接着する際、シール部材をディスクバルブ１４の凸側の面に加硫、接着すると、弾性シール部材１５の収縮により、ディスクバルブ１４の変形が小さくなり、弾性シール部材１５をディスクバルブの凹側（凸側の反対側）の面に加硫、接着すると、弾性シール部材１５の収縮により、ディスクバルブ１４の変形が助長されることがわかった。さらに弾性シール部材１５をディスクバルブの凹側（凸側の反対側）の面に加硫、接着されたディスクバルブ１４を図１に示すように配置して用いると、シート部１２に当接される荷重が小さく、所望の減衰力特性とならない可能性がある。

〔生産性の向上〕
一般的に、ディスクバルブ１４は、金属製の板材を打抜き加工することにより成形されているが、打抜きの方向により、一側に凸となるように僅かに変形する。弾性シール部材１５が必ずディスクバルブ１４の凸側の面に加硫、接着されるように製造工程の管理することにより、ディスクバルブ１４の平面度のばらつきをある程度解消することが考えられるが、打抜き加工されたディスクバルブ１４は、その後の研磨工程等を経ることにより、いずれの面が凸側であるかを一見して判別することは非常に困難である。また、一側に凸とならないようディスクバルブ１４を金属製の板材をワイヤーカット加工により成形することも考えられるが、生産性が悪く、量産には適さない。また、ワイヤーカット加工したとしても、ディスクバルブ１４に弾性シール部材１５を加硫、接着すると、条件によっては平面度にばらつきが生じることが考えられ、課題解決には至らない。

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。
図１に示すように、本実施形態に係るシリンダ装置である緩衝器１は、自動車等の車両の懸架装置に装着される筒型油圧緩衝器であって、作動流体として油液が封入されたシリンダ２（側壁の一部のみ図示する）内に、ピストン３が摺動可能に嵌装され、このピストン３によってシリンダ２内がシリンダ上室２Ａとシリンダ下室２Ｂとの２室に画成されている。ピストン３には、ピストンロッド４の一端の軸部４Ａがナット５によって連結されており、ピストンロッド４の他端側は、シリンダ２の上端部に装着されたロッドガイド（図示せず）およびオイルシール（図示せず）に挿通されて外部へ延出されている。シリンダ下室２Ｂは、適度な流通抵抗を有するベースバルブ（図示せず）を介して、リザーバ（図示せず）に接続されており、リザーバ内には、油液及びガスが封入されている。

ピストン３には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を連通させるための伸び側通路６及び縮み側通路７が設けられている。ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端部には、伸び側通路６の油液の流動を制御して減衰力を発生させる伸び側減衰力発生機構８が設けられ、シリンダ上室２Ａ側の端部には、縮み側通路７の油液流動を制御して減衰力を発生させる縮み側減衰力発生機構９が設けられている。

伸び側減衰力発生機構８について説明する。
ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端部には、有底筒状のバルブ部材１０が取付けられている。バルブ部材１０は、その底部の内側中央部に立設された円筒状の保持部１１に、ピストンロッド４の基端部に形成された外周が円形の小径の軸部４Ａが挿通されて、ナット５によって固定されている。ピストン３のシリンダ下室２Ｂ側の端面には、外周側に環状のシート部１２が突出され、内周側に環状のクランプ部１３が突出されており、シート部１２とクランプ部１３との間の環状空間に伸び側通路６が開口している。保持部１１とクランプ部１３との間に可撓性を有する環状のディスクバルブ１４の内周部がクランプされ、ディスクバルブ１４の外周部がシート部１２に着座している。ディスクバルブ１４の背面の外周部には、円環状の弾性シール部材１５が一体的に設けられており、弾性シール部材１５の外周部がバルブ部材１０の円筒部の内周面１０Ａに、摺動可能かつ気密的に当接して、バルブ部材１０の内部に背圧室１６が形成されている。

ディスクバルブ１４の内周部には、開口部１７が設けられ、この開口部１７に対向する部位に、複数の切欠１８（オリフィス）を有する切欠ディスク部材１９及びディスク部材２０が積層されて、開口部１７及び切欠１８によって、伸び側通路６と背圧室１６とを常時連通させる背圧室入口通路２１が形成されている。そして、ディスクバルブ１４は、撓んでシート部１２からリフトすると、同時に、切欠ディスク部材１９からもリフトすることになり、これにより、背圧室入口通路２１の流路面積が増大する。切欠きディスク１９及びディスク部材２０は、ディスクバルブ１４と共に、ピストン３のクランプ部１３とバルブ部材１０の保持部１１の先端部との間で軸方向にクランプされて固定されている。

弾性シール部材１５は、ゴム等の弾性体からなり、加硫、接着等によってディスクバルブ１４に固着されている。弾性シール部材１５の外周部は、固着されたディスクバルブ１４側から離れるにしたがって拡径するテーパ状に形成されている。バルブ部材１０の円筒部の内周面１０Ａに摺接する外周部には、同心上に配置された複数の段部が形成され、内周面１０Ａとの摺動部を多段シールしている。ディスクバルブ１４は、ナット５の締付によって内周部が軸方向にクランプされて固定される。

バルブ部材１０の底部には、背圧室１６とシリンダ下室２Ｂとを連通させるための通路２２が設けられ、通路２２には、所定圧力に達した背圧室１６内の油液をシリンダ下室２Ｂへリリーフする常閉のディスクバルブであるリリーフ弁２３が設けられ、リリーフ弁２３には、背圧室１６とシリンダ下室２Ｂとを常時連通させる下流側オリフィス２４（切欠）が設けられている。また、リリーフ弁２３には、シリンダ下室２Ｂ側から背圧室１６側への油液の流通のみを許容する逆止弁２５が設けられている。下流側オリフィス２４は、例えば、リリーフ弁２３のうち、バルブ部材１０のシート部１０Ｃと当接しているディスクバルブに切欠を設け、あるいは、シート部１０Ｃにコイニングすることによって形成することができる。

次に、縮み側減衰力発生機構９について説明する。
ピストン３のシリンダ上室２Ａ側の端面に環状に突出された外周側のシート部３０と内周側のクランプ部３１との間の環状空間に縮み側通路７が開口している。クランプ部３１と、ピストンロッド３の軸部４Ａの基部に形成された段部との間に、環状のリテーナ３２を介して、ディスクバルブ３３の内周部が軸方向にクランプされて、ディスクバルブ３３の外周部がシート部３０に着座している。ディスクバルブ３３は、複数積層された円板状のディスクからなり、縮み側通路７によってシリンダ下室側の圧力を受けて、撓んでシート部３０からリフトすることによって開弁し、その開度によって縮み側通路７の流路面積を調整する。ディスクバルブ３３には、シリンダ上下室２Ａ、２Ｂ間を常時連通するオリフィス３３Ａ（切欠）が設けられている。オリフィス３３Ａは、例えば、ディスクバルブ３３に切欠を形成し、あるいは、シート部３０をコイニングすることにより流路を形成してもよい。

以上のように構成した緩衝器１の作動について説明する。
ピストンロッド４の伸び行程時には、シリンダ２内のピストン３の摺動にともない、シリンダ上室２Ａ側の油液がピストン３の伸び側通路６を通ってシリンダ下室２Ｂ側へ流れ、伸び側減衰力発生機構８によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド４がシリンダ２から退出した分の油液がリザーバからベースバルブを介してシリンダ下室２Ｂへ流れ、リザーバ内のガスが膨張することによってシリンダ２内の油液の体積補償を行なう。

伸び側減衰力発生機構８では、ピストン速度の極低速域（ピストンロッド４の初期ストローク域）においては、背圧室入口通路２１及び下流側オリフィス２４によってオリフィス特性の減衰力が発生する。ピストン速度が上昇すると、ディスクバルブ１４が開き、バルブ特性の減衰力が発生する。ディスクバルブ１４が開弁すると、同時に、背圧室入口通路３１の流路面積が増大して、背圧室１６の背圧が上昇する。これにより、ピストン速度の上昇にともなって、ディスクバルブ１４の開弁圧力が上昇して、減衰力が大きくなる。そして、背圧室１６の圧力が所定圧力に達すると、リリーフ弁２３が開弁して背圧室１６の圧力をシリンダ下室２Ｂ側へリリーフして、ディスクバルブ１４の開弁圧力、すなわち伸び側減衰力の過度の上昇を防止する。

また、ピストンロッド４の縮み行程時には、シリンダ２内のピストン３の摺動にともない、シリンダ下室２Ｂの油液がピストン３の縮み側通路７を通ってシリンダ上室２Ａへ流れ、縮み側減衰力発生機構９によって減衰力が発生する。このとき、ピストンロッド４がシリンダ２内に侵入した分の油液がベースバルブを介してリザーバへ流れ、リザーバ内のガスを圧縮することによって、シリンダ２内の油液の体積補償を行なう。

縮み側減衰力発生機構９では、ピストン速度の低速域（ディスクバルブ３３の開弁前）においては、オリフィス３３Ａによってオリフィス特性の減衰力が発生する。ピストン速度が上昇してディスクバルブ３３の開弁圧力に達すると、ディスクバルブ３３が開き、その開度に応じてバルブ特性の減衰力が発生する。

ピストンロッド４の縮み行程時において、伸び側減衰力発生機構８では、逆止弁２５が開いて、シリンダ下室２Ｂの圧力を背圧室１６に導入する。これにより、背圧室１６の圧力によりディスクバルブ１４を閉弁方向に作用する力が、シリンダ下室２Ｂの圧力による開弁方向に作用する力よりも大きくなり、伸び側のディスクバルブ１４を確実に閉弁状態に維持することができ、安定した減衰力を得ることができる。

次に、緩衝器１の弾性シール部材１５が固着されたディスクバルブ１４の製造方法について図２及び図３を参照して説明する。
ディスクバルブ１４にゴム製の弾性シール部材１５を加硫、接着するための金型を図２に示す。図２に示すように、金型４０は、下型４１及び上型４２とを備えている。下型４１は、ディスクバルブ１４をインサートして弾性シール部材を成形するためのキャビティＣの底部及び外周部を形成するように略有底円筒状に形成され、底部の中央にディスクバルブ１４を位置決めするための芯金４３が立設されている。なお、外周部で径方向の位置決めをすることも可能であるため、芯金４３を省略することもできる。芯金４３があると、ディスクバルブ１４の外周にもゴム材料を成形することができるので、より望ましい。下型の底部は、中央部が凸となるように所定の曲率で湾曲又は所定の角度で傾斜されている。底部の中央部に立設された芯金４３は、ディスクバルブ１４の開口部に挿通することにより、キャビティＣに対してディスクバルブ１４を同心に位置決めする。下型４１の底部は、ディスクバルブ１４よりもやや大径で、キャビティＣ内で弾性シール部材１５がディスクバルブ１４の外周部を覆うように形成されて、ディスクバルブ１４の外周部にも接着されるようになっている。

上型４２は、下型４１の円筒部内に嵌合する円筒型部４４と、この円筒型部４４と下型４１の芯金４３との間に挿入されて、下型４１にセットされたディスクバルブ１４に当接する円筒状の押え金４５とを有している。円筒型部４４は、先端部が下型４１にセットされたディスクバルブ１４に当接してキャビティＣを形成し、弾性シール部材１５のテーパ状の内周部及び平坦な先端部を成形する。上型４２には、弾性シール部材１５を形成するゴム材料をキャビティＣに充填するための通路４６が設けられている。円筒型部４４及び押え金４５のディスクバルブ１４に当接する先端部は、下型４１の底部の曲率に合せて湾曲され、又は、角度に合せて傾斜されている。

次に、金型４０による弾性シール部材１５が固着されたディスクバルブ１４の製造工程について説明する。
金属製の板材を打抜き加工し、必要な研磨等の処理を行なうことにより、ディスクバルブ１４を製造する。このとき、ディスクバルブ１４は、打抜き加工時の変形により、一側が凸の状態に僅かに湾曲している。ディスクバルブ１４の開口に芯金４３を挿入してディスクバルブ１４を下型４１にセットする。このとき、ディスクバルブ１４の凸側の面は、下型４１側又は上型４２側のいずれの側に向いていてもよい。なお、打抜き加工に限らず、ワイヤーカット加工によりディスクバルブ１４を製造してもよい。

上型４２の円筒型部４４を下型４１の円筒部に嵌合し、円筒型部４４及び押え金４５を下型４１にセットされたディスクバルブ１４に当接させて型締めし、キャビティＣを形成すると共に、ディスクバルブ１４を下型の底部に押圧して一側に凸の形状に成形する。この状態で、通路４６からゴム材料をキャビティＣに充填する。そして、キャビティＣ内でゴム材料を加硫、硬化させて弾性シール部材１５を成形してディスクバルブ１４に接着する。

キャビティＣ内のゴム材料が硬化した後、金型４０を開いて、弾性シール部材１５が固着されたディスクバルブ１４を取り出す。このとき、図３に示すように、弾性シール部材１５のゴム材料の収縮により、ディスクバルブ１４には、弾性シール部材１５の固着側とは反対側が凸となるように変形させようとする力が作用するが、ディスクバルブ１４は、下方４１の湾曲又は傾斜された底部に押圧されて弾性シール部材１５の固着側が凸となるように変形されているので、これらの変形が相殺されることにより略平坦になる。これにより、ディスクバルブ１４の平面度のばらつきを低減して安定した減衰力特性を得ることができる。ディスクバルブ１４は、下型４１にセットされたときの凸側の面の方向にかかわらず、金型４１によって弾性シール部材１５が固着される側が凸となるように成形されるので、金型４１にセットする際の凸側の面の方向を管理する必要がなく、製造工程が煩雑になることもない。よって、生産性を大幅に向上させることができる。なお、ディスクバルブ１４を下型の底部に押圧して凸の形状に成形する矯正力は、本製造方法により成形したディスクバルブ１４をシリンダ装置に適用し、その後ばらしてディスクバルブ１４を取り出し、弾性シール部材１５を剥がすと、一側が凸に変形している程度である。

上記実施形態において、下型４１の底部を凹形状にしてディスクバルブ１４を弾性シール部材１５の固着側とは反対側が凸になるように成形してもよい。この場合、弾性シール部材１５のゴム材料の収縮により、ディスクバルブ１４の湾曲が助長されることになるが、ディスクバルブ１４の形状のばらつきが低減されるので、その結果として安定した減衰力特性を得ることができる。ただし、ディスクバルブ１４の凸側の面にシール部材１５を固着したほうが、シート部１２に当接される荷重を大きくでき、漏れを低減することができるため、望ましい構成である。弾性シール部材１５は、ディスクバルブ１４の一側に固着されるもののほか、その一部が他側に固着されるものであってもよい。また、弾性シール部材１５は、ゴム材料のほか、エンジニアリングプラスチック等の他のシール材料を用いてもよい。

なお、上記実施形態では、伸び側減衰力発生機構８のみが背圧室１６を有する背圧型（パイロット型）となっているが、縮み側減衰力発生機構７を伸び側と同様の背圧室を有する背圧型（パイロット型）の減衰力発生機構としてもよい。また、減衰力調整機構は、ピストン部のほか、シリンダの側部に配置したものであってもよい。上記実施形態では、シリンダ装置の一例として油液を作動流体とした緩衝器について説明しているが、本発明は、これに限らず、弾性シール部材を固着したディスクバルブを備えたものであれば、ガススプリング、ロック装置、サスペンション用油圧シリンダ等の他のシリンダ装置にも同様に適用することができる。

１…緩衝器（シリンダ装置）、２…シリンダ、３…ピストン、４…ピストンロッド、１４…ディスクバルブ（バルブ）、１５…弾性シール部材

Claims (8)

1. 流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる流体の流れを規制して圧力差を生じさせるバルブとを備え、前記バルブは、少なくとも一側に環状の弾性シール部材を固着した環状のディスクバルブを含むシリンダ装置の製造方法において、
   前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する工程は、前記ディスクバルブを一側が凸となるように塑性変形させる変形工程と、該変形工程で塑性変形させた状態の前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する固着工程とを含んでいることを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
2. 前記変形工程において、前記ディスクバルブは、前記弾性シール部材が固着される側が凸側の面となり、反対側が凹側の面となるように変形され、前記弾性シール部材は、固着後に収縮して前記ディスクバルブの前記凹側の面が凸となるように変形させようとする力を前記ディスクバルブに及ぼして前記ディスクバルブを撓め、前記ディスクバルブの前記凸側及び凹側の面を略平坦に近づけることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置の製造方法。
3. 前記弾性シール部材は、液密的かつ摺動性を有するゴム材料で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシリンダ装置の製造方法。
4. 前記変形工程は、前記ディスクバルブを凹又は凸形状の型に押付ける工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシリンダ装置の製造方法。
5. 前記型は、前記弾性シール部材を成形する金型であることを特徴とする請求項４に記載のシリンダ装置の製造方法。
6. 前記バルブは、前記ディスクバルブの内周部がクランプされて前記ピストンに着座し、外周部が開く弁体であり、前記ディスクバブルの背部に配置されたバルブ部材に前記弾性シール部材が摺動可能に嵌合して、前記バルブ部材内に背圧室を形成し、該背圧室内の圧力が前記ディスクバルブに閉弁方向に作用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシリンダの製造方法。
7. 流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に挿入されたピストンと、該ピストンに連結されたピストンロッドと、前記ピストンの摺動によって生じる流体の流れを制御する減衰バルブとを備え、前記減衰バルブは、一側にゴム材料からなる環状の弾性シール部材を固着した環状のディスクバルブを含む緩衝器の製造方法において、
   前記ディスクバルブに前記弾性シール部材を固着する工程は、前記ディスクバルブを一側が凸となるように塑性変形させる変形工程と、該変形工程で塑性変形させた状態の前記ディスクバルブの一側に前記弾性シール部材を固着する固着工程とを含んでいることを特徴とする緩衝器の製造方法。
8. 前記変形工程において、前記ディスクバルブは、前記弾性シール部材が固着される側が凸側の面となり、反対側が凹側の面となるように変形され、前記弾性シール部材は、固着後に収縮して前記ディスクバルブの前記凹側の面が凸となるように変形させようとする力を前記ディスクバルブに及ぼして前記ディスクバルブを撓め、前記ディスクバルブの前記凸側及び凹側の面を略平坦に近づけることを特徴とする請求項７に記載の緩衝器の製造方法。

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