JP5413752B2 - 油圧緩衝器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧緩衝器の製造方法に関するものである。

従来、例えば特許文献１に記載されているように、ピストンロッドの伸縮によってオイルタンクの油液をシリンダ内へ供給するポンプ手段と、ピストンロッドの伸縮位置に応じてポンプ手段及びシリンダからオイルタンクへ圧油を戻す戻し手段とを備え、走行時の懸架装置の振動を利用してポンプ手段及び戻し手段を作動させてシリンダ内の圧力を適宜加減してピストンロッドの伸長長さを一定に調整することにより、自動的に一定の標準車高を保つようにした、いわゆるセルフレベリング式の油圧緩衝器が提案されている。
このようなセルフレベリング式の油圧緩衝器において、オイルタンク又はリザーバをダイアフラム（可撓膜）あるいはフリーピストンによって隔離して、油液中へガスの混入を防止するようにしたものがある。

特開平１０−１３８７３０号公報

しながら、上記従来の油圧緩衝器を製造する際には、各部品を組付けて油圧緩衝器を組立てた後、ガス充填孔からガス室に所定圧のガスを封入し、充填孔にプラグを溶接してガス室を密閉するようにしている。このため、溶接による熱の影響、スパッタの発生によって、ゴム部品であるダイアフラムが劣化したり、フリーピストンの摺動面に不具合が生じたり、また、プラグの先端部の接触によりダイアフラムが損傷する虞がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ガス室にガスを封入するためのガス充填孔を不要とした油圧緩衝器の製造方法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、本発明に係る油圧緩衝器の製造方法は、一端に開口を有した有底筒状で、軸方向２箇所に小径部を設けたアウターシェルを準備する工程と、前記アウターシェルの内部に前記開口から所定圧のガスを導入する工程と、前記アウターシェルの内部全体を前記ガスで満たした状態で、前記アウターシェルの前記開口から前記所定圧のガス室を外周囲に形成する筒状の画成部材を挿入し、挿入過程において前記画成部材の内周側及び外周囲に前記アウターシェルの内部の所定圧のガスを導き、最終挿入位置において前記画成部材の両端を前記小径部に当接させて、前記画成部材の外周囲に前記所定圧のガスを封入してシールさせる画成部材挿入工程と、前記アウターシェル内に前記開口から筒状のシリンダを挿入するシリンダ挿入工程と、前記アウターシェル内に油液を充填する工程とを順次行うことを特徴とする。

本発明によれば、ガス室にガスを封入するためのガス充填孔を不要とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器の組立方法を示す工程図である。 本発明の第１実施形態に係る油圧緩衝器を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係る油圧緩衝器の組立方法を示す工程図である。 図２に示す油圧緩衝器の変形例の要部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係る油圧緩衝器のリザーバの部分を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の油圧緩衝器の組立方法によって製造される油圧緩衝器について、図２を参照して説明する。図２に示すように、油圧緩衝器１は、略有底円筒状のアウターシェル２内に、シリンダ３が挿入された二重筒構造となっており、アウターシェル２の開口部にシール部材４（密閉手段）が装着されてアウターシェル２とシリンダ３との間に環状の室が形成されている。アウターシェル２には、下端部側がバルジ加工等によって膨径されて膨径部５が形成され、また、膨径部５の上方の部分がやや拡径されてバネ受支持部６が形成されている。アウターシェル２の底部は、キャップ部材７の上端がアウターシェル２内に挿入され外側からアウターシェル２の底部とキャップ部材７が溶接されて閉塞されている。アウターシェル２の膨径部５とシリンダ３との間には、仕切部材８（円筒状部材）が挿入されており、仕切部材８の上端部に形成された外側フランジ部９がアウターシェル２に嵌合されて、アウターシェル２とシリンダ３との間の環状の室が膨径部５に臨む下部のオイルタンク１０と上部のリザーバ１１とに区画されている。

オイルタンク１０は、可撓性のダイアフラム１２（可撓性の膜、画成部材）によって内周側のオイル室１３と外周側のガス室１４（低圧ガス室）とに区画されている。そして、シリンダ３及びオイルタンク１０のオイル室１３には油液が封入され、オイルタンク１０のガス室１４には低圧ガス（第１のガス）が封入され、また、リザーバ１１には油液及び高圧ガス（第２のガス）が混在されて封入されている。

仕切部材８の下端部とキャップ部材７との間には、環状の保持部材１５が介装されている。保持部材１５の内周部にベースガイド１６が嵌合され、キャップ部材７とベースガイド１６との間に油室１７が形成されている。ベースガイド１６とシリンダ３の下端部との間には、ベース部材１８が介装されており、ベースガイド１６とベース部材１８との間に油室１９が形成されている。アウターシェル２の下端部と仕切部材８との間には、環状部材２０が嵌合されている。環状部材２０はキャップ部材７の縁部と仕切部材８の外周の段部とによって挟持されて固定されている。オイルタンク１０のダイアフラム１２は、仕切部材８の外側フランジ部９及び環状部材２０によって気密的にクランプされている。

キャップ部材７とベースガイド１６との間の油室１７は、環状部材２０に設けられた油路２１によってオイルタンク１０のオイル室１３に連通されている。ベースガイド１６とベース部材１８との間の油室１９は、シリンダ３と仕切部材８との間に形成された環状油路２２（連通路）を介してリザーバ１１に連通されている。また、ベース部材１８によって形成されたオリフィス２３（後述）によってシリンダ３と油室１９（すなわち、環状油路２２を介してリザーバ１１）とが連通されている。

シリンダ３内には、環状のピストン２４が摺動可能に嵌装されており、このピストン２４によってシリンダ３内がシリンダ上室３Ａとシリンダ下室３Ｂとの２室に画成されている。ピストン２４には、ピストンボルト２５及びナット２６によって中空のピストンロッド２７の一端部が連結されている。ピストンロッド２７の他端側は、アウターシェル２及びシリンダ３の上端部に装着されたロッドガイド２８及びシール部材４に挿通されてシリンダ３及びアウターシェル２の外部へ延出されている。

ピストン２４には、シリンダ上室３Ａとシリンダ下室３Ｂとを連通させる伸び側通路２９及び縮み側通路３０が設けられ、また、伸び側通路２９及び縮み側通路３０の油液の流動制御して減衰力を発生させる伸び側ディスクバルブ３１、縮み側ディスクバルブ３２及びオリフィス３３からなる減衰力発生機構が設けられている。

ピストンロッド２７には、シリンダ３及びリザーバ１１とオイルタンク１０との間で油液を授受することによって車高調整行うセレフレベリング機構Ｌ（ポンプ機構、戻し機構）が内蔵されている。
セルフレベリング機構Ｌについて次に説明する。中空のピストンロッド２７の内部には、ポンプチューブ３４が挿入されて、ピストンボルト２５とバネ３５とによって挟持固定されている。シリンダ３内には、その軸心に沿って管状のポンプロッド３６が配置されており、ポンプロッド３６の基端部はベース部材１８の開口に挿通されてベースガイド１６に連結されている。ポンプロッド３６とベース部材３６の開口との間に僅かな隙間が設けられており、この隙間によってシリンダ下室３Ｂと油室１９（すなわちリザーバ１１）とを連通するオリフィス２３が形成されている。ポンプロッド３６の先端部は、ポンプチューブ３４内に摺動可能に嵌合されてポンプチューブ３４内にポンプ室３７を形成している。ポンプロッド３６内の油路３８は、ベースガイド１６に設けられた油路３８Ａ（第２油路）を介して油室１７（したがって、油路２１を介してオイルタンク１０のオイル室１３）に連通されている。

ポンプ室３７は、ポンプロッド３６の先端部に設けられた逆止弁３９を介してポンプロッド３６内の油路３８に連通されており、逆止弁３９は油路３８からポンプ室３７への油液の流れのみを許容する。また、ポンプ室３７は、ポンプチューブ３４の端部に設けられた逆止弁４０を介して、中空のピストンロッド２７とポンプチューブ３４との間に形成された環状の油路４１に連通されており、更に、油路４１はシリンダ上室３Ａに連通している。逆止弁４０はポンプ室３７から油路４１への油液の流通のみを許容する。

ポンプロッド３６の側面部には、先端部から所定長さにわたって軸方向に沿って延びる溝４２が形成されており、通常は、ポンプ室３７が溝４２を介してシリンダ下室３Ｂに連通され、ピストンロッド２７が所定位置まで短縮したとき、ポンプチューブ３４によって溝４２とシリンダ下室３Ｂとの連通が遮断されるようになっている。また、ポンプロッド３６の側壁には、リリーフポート４３が穿設されており、リリーフポート４３は、通常は、ポンプチューブ３４によって閉鎖され、ピストンロッド２７が所定位置まで伸長したとき、ポンプチューブ３４から露出してシリンダ下室３Ｂとポンプロッド３６内の油路３８とを連通させる。

ベースガイド１６には、油室１９（すなわち、高圧のシリンダ３及びリザーバ１１側の）側の圧力が過度に上昇したとき、開弁してこの圧力を室１７側（すなわち、低圧のオイルタンク１０側）へリリーフする常閉のリリーフ弁４４が設けられている。アウターシェル２のバネ受支持部６の外周には、懸架バネ（図示せず）の下端部を受けるための環状のバネ受４５が嵌合されて固定されている。そして、油圧緩衝器１は、ピストンロッド２７の先端部を車体側（図示せず）に連結し、アウターシェル２の下端部に取付けられた取付アイ４６を車輪側（図示せず）に連結して車両の懸架装置に装着されてバネ受４５によって懸架ばねの下端部を受ける。

次に、オイルタンク１０のシール構造について更に詳細に説明する。
ダイアフラム１２の上端部は、仕切部材８の外側フランジ部９（嵌合部）に形成された外周溝４７に嵌合する形状に形成されており、外周溝４７とアウターシェル２の中間部の内周面（膨径部５の上側に形成される小径部３Ａ）との間でクランプされて、リザーバ１１とオイルタンク１０のオイル室１３及びガス室１４との間をシールしている。更に、仕切部材８の外側フランジ部９は、リザーバ１１側へ軸方向に延ばされて外周溝４８が形成されており、外周溝４８にＯリング４９が嵌合されて、Ｏリング４９によってアウターシェル２と外側フランジ部９との間をシールしている。ダイアフラム１２の下端部は、環状部材２０（嵌合部）に形成された外周溝５０に嵌合する形状に形成されており、外周溝５０とアウターシェル２の下端部の内周面（膨径部５の下側に形成される小径部３Ｂ）との間でクランプされてオイル室１３とガス室１４との間をシールしている。

アウターシェル２及びシリンダ３の上端部に装着されたシール部材４の構造について説明する。シリンダ３の上端部に嵌合されてピストンロッド２７を案内するロッドガイド２８の上部に気密的に当接するシールキャップ５１がアウターシェル２に嵌合されている。そして、シールキャップの５１の上部に当接するパッキンケース５２がアウターシェル２の上端部に螺着されてシールキャップ５１及びロッドガイド２８を固定している。パッキンケース５２の内周部には、ピストンロッド２７との間をシールするオイルシール５３が装着されて、油液及びガスをシールしている。

以上のように構成した油圧緩衝器１の作動について次に説明する。
ピストンロッド２７の伸縮に伴うシリンダ３内のピストン２４の摺動によってシリンダ上下室３Ａ、３Ｂ間で伸び側及び縮み側油路２９、３０を通る油液の流れが発生し、この油液の流動を伸び側及び縮み側ディスクバルブ３１、３２及びオリフィス３３によって制御して減衰力を発生させる。このとき、ピストンロッド２７の侵入、退出によるシリンダ３内の容積変化をリザーバ１１内のガスの圧縮及び膨張によって補償する。

次に、油圧緩衝器１の車高調整機能について説明する。
通常、空車時において、ピストンロッド２７の伸長長さは、所定の標準範囲内にある。この状態では、ポンプ室３７は、ポンプロッド３６の溝４２によってシリンダ下室３Ｂに連通されているので、ピストンロッド２７が伸縮してもポンピング動作は行われず、その車高が維持される。

積載荷重の増加等によって車高が低下して、ピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲より短くなると、ポンプチューブ３４によって溝４２がシリンダ下室３Ｂから遮断される。この状態では、走行中にピストンロッド２７が伸縮すると、伸び行程時には、ポンプロッド３６が後退してポンプ室３７が拡大、減圧され、逆止弁３９が開いて、オイルタンク１０のオイル室１３の油液が油路２１、油室１７、油路３８Ａ及び油路３８を通ってポンプ室３７に導入される。縮み行程時には、ポンプロッド３６が前進してポンプ室３７が縮小、加圧されて逆止弁４０が開き、ポンプ室３７から油液が油路４１を通ってシリンダ下室３Ｂに供給されてピストンロッド２７を伸長させる。このようにして、走行中のピストンロッド２７の伸縮によってポンピング動作を繰り返すことにより、ピストンロッド２７を伸長させて車高を上げる。そして、車高が所定の標準範囲に達すると、上述のように溝４２によってポンプ室３７がシリンダ下室３Ａに連通されてポンピング動作が解除される。

また、積載荷重の減少等によって車高が上昇して、ピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲を超えると、ポンプロッド３６のリリーフポート４３がポンプチューブ３４から露出して、リリーフポート４３によってシリンダ下室３Ｂと油路３８が連通される。これにより、シリンダ下室３Ｂの油液がオイルタンク１０のオイル室１３に戻されて、ピストンロッド２７が短縮して車高が下がる。そして、車高が下がってピストンロッド２７の伸長長さが所定の標準範囲まで短縮されると、リリーフポート４３がポンプチューブ３４によって遮断されて、その車高が維持される。

このようにして、走行時のピストンロッド２７の伸縮を利用して、ポンピング動作及び戻し動作を適宜繰り返すことにより、ピストンロッド２７の伸長長さを所定の標準範囲に調整して、積載荷重にかかわらず車高を自動的に一定に調整することができる。

次に、油圧緩衝器１の組立方法について、図１を参照して説明する。
アウターシェル２にキャップ部材７を溶接して、アウターシェル２の一端部を密閉し（クロージング加工により閉塞してもよい）、組付け装置５４を用いて、アウターシェル２の開口端からオイルタンクサブアセンブリＳを挿入、嵌合してオイルタンク１０を形成する。オイルタンクサブアセンブリＳは、仕切部材８、ダイアフラム１２、保持部材１５、ベースガイド１６、環状部材２０及びＯリング４９をサブアセンブリしたものである。

組付け装置５４は、ガス圧室５５と、ガス圧室５５に接続されたガス供給源（図示せず）と、ガス圧室内に配置された挿入装置（図示せず）とを備えている。組付け装置５４には、アウターシェル２の開口部を気密的に嵌合、結合してアウターシェル２の内部をガス圧室５５に連通させる結合部５６が設けられている。そして、結合部５６にアウターシェル２の開口部を結合し、ガス供給源から所定圧力の低圧ガスを供給することにより、ガス圧室５５及びアウターシェル２の内部を所定圧力の低圧ガスで満たすことができる。挿入装置は、オイルタンクサブアセンブリＳをセットして、ガス圧室５５から、結合部５６に結合されたアウターシェル２内にオイルタンクサブアセンブリＳを挿入、嵌合するものである。

図１（Ａ）に示すように、組付け装置５４の挿入装置にオイルタンクサブアセンブリＳをセットし、キャップ７が溶接されたアウターシェル２を組付け装置５４の結合部５６に結合して、ガス圧室５５とアウターシェル２の内部とを連通させる。そして、ガス供給源から低圧ガスを供給してガス圧室５５及びアウターシェル２の内部を所定圧力の低圧ガスで満たす。

図１（Ｂ）に示すように、ガス圧室５５及びアウターシェル２内が所定圧力の低圧ガスで満たされた状態で、挿入装置によってオイルタンクサブアセンブリＳをアウターシェル２内に挿入する。そして、図１（Ｃ）に示すように、仕切部材８の下端部の環状部材２０に装着されたダイアフラム１２の下端部及び仕切部材８の上端部のフランジ部９に装着されたのＯリング４９及びダイアフラム１２の上端部をアウターシェル２の膨径部５の上側の小径部３Ａ及び下側の小径部３Ｂの内周面に圧入する。これにより、図１（Ｄ）に示すように、アウターシェル２の膨径部５とダイアフラム１２との間にガス室１３を形成し、その後、アウターシェル２を組付け装置５４の結合部５６から取外す。このとき、アウターシェル２内は、所定圧力のガス圧下にあるので、ガス室１４内には所定圧力の低圧ガスが封入されることになる。この状態では、ダイアフラム１２がガス室１４内の低圧ガスの圧力によって仕切部材８の外周面に押付けられて、オイル室１３は収縮されている。

この状態では、ガス室１４内の低圧ガスに対する仕切部材８の軸方向上下の受圧面積は、ほぼ等しくなっているため（受圧面積差ゼロ）、低圧ガスの圧力によって仕切部材８に作用する軸方向の力が殆ど生じないので、アウターシェル２への圧入による摩擦力によってオイルタンクサブアセンブリＳを確実に保持することができ、オイルタンクサブアセンブリＳがアウターシェル２から抜けるのを防止することができる。

そして、オイルタンクサブアセンブリＳが組込まれたアウターシェル２内に、シリンダ３、ポンプロッド３６、ピストン２４、ピストンロッド２７等の内機部品類を組込み、油液を注入した後、シール部材４を装着してアウターシェル２の開口部を密閉する。その後、アウターシェル２の上端部付近（シールキャップ５１の下側）に設けられた高圧ガス充填孔からリザーバ１１の上部に所定圧力の高圧ガスを充填し、高圧ガス充填孔を溶接等によって塞ぐ。なお、リザーバ１１には、ダイアフラムが設けられていないので、溶接によるダイアフラムの劣化、損傷の問題が生じることはない。

このようにして、油圧緩衝器１を組立てることができる。このとき、オイルタンク１０のダイアフラム１２によって画成されたガス室１４を形成するアウターシェル２の膨径部５に、ガスを充填するためのガス充填孔を設ける必要がないので、溶接等によってガス充填孔を塞ぐ工程が不要となり、溶接熱及びスパッタによるダイアフラム１２の劣化、損傷を防止することができる。

上記実施形態において、図４に示すように、オイルタンクサブアセンブリＳの環状部材２０が嵌合される仕切部材８の先端部の外周にテーパ状の係止突起５７を設けることにより、仕切部材８に環状部材２０が嵌合、圧入された後、係止突起５７の段部によって環状部材２０の抜けを防止することができる。これにより、オイルタンクサブアセンブリＳをアウターシェル２に組付けた状態で、ガス室１４内の低圧ガスの圧力によって環状部材２０がキャップ部材７の上端面に当接し、受圧面積差がゼロでなくなることにより仕切り部材８に作用する軸方向の力が生じ、オイルタンクサブアセンブリＳが抜けるのを確実に防止することができる。

以下に本発明の第２乃至第３実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同様の符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本発明の第２実施形態として、油圧緩衝器１の組立方法の他の実施形態について、図３を参照して説明する。本実施形態では、組付け装置５４には、油液供給源（図示せず）が設けられており、アウターシェル２にオイルタンクサブアセンブリＳを組付けた後、アウターシェル２を組付け装置５４の結合部５６から取外さず、図３（Ａ）に示すように、挿入装置によってアウターシェル２内にシリンダ３、ポンプロッド３６等の内機部品類を組付け、油液供給源から所定量の油液（図３（Ｂ）、（Ｃ）中に斜線部で示す）を供給してアウターシェル２内に注入する。

その後、図３（Ｂ）に示すように、ガス供給源から所定圧力の高圧ガスを供給してケース内に充填し、図３（Ｃ）に示すように、挿入装置によってピストン２４、ピストンロッド２７等の残りの内機部品類を組付け、高圧ガスの圧力下でシール部材４を装着してアウターシェル２の開口部を密閉する。

このようにして、油圧緩衝器１を組立てることができる。これにより、リザーバ１１の高圧ガス充填孔も不要とすることができ、アウターシェル２からガス充填孔を完全に不要とすることができる。

次に本発明の第３実施形態として、特許文献１に記載されたものと同様、ダイアフラムによってオイル室とガス室とが画成されたリザーバがアウターシェル２の下部に配置され、オイル室とガス室との仕切が設けられていないオイルタンクがアウターシェル２の上部に配置された油圧緩衝器に本発明を適用した場合について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、本実施形態に係る油圧緩衝器６０では、アウターシェル２とシリンダ３との間の下部にリザーバ１１が配置され、上部にオイルタンク１０が配置されている。オイルタンク１０は、オイル室とガス室とが仕切られていない。一方、リザーバ１１は、上記第１実施形態のもののオイルタンク１０と同様、仕切部材８に取付けられたダイアフラム１２によってオイル室１３とガス室１４とが画成されている。

シリンダ３の下端部には、ポンプロッド３６が連結されるベース部材６１が設けられている。ベース部材６１には、ポンプロッド３６の油路３８をシリンダ３と仕切部材８との間に形成された環状油路２２に連通させる油路６２及びシリンダ３と油室１７とを連通させるオリフィス６３が設けられている。そして、油路６２、環状油路２２を介してポンプロッド３６の油路３８とオイルタンク１０とが連通されている。また、オリフィス１７、油室１７及び環状部材２０の油路２１を介してシリンダ下室３Ｂとリザーバ１１のオイル室１３とが連通されている。これにより、上記第１実施形態のものと同様に作動することができる。

そして、上記第１実施形態の組立工程に対して、組付け装置５４のガス圧室５５に低圧ガスの代わりに高圧ガスを供給することにより、高圧ガスの圧力下においてリザーバ１１を構成することができ、油圧緩衝器６０を組立てることができる。さらに、上記第２実施形態の組立工程に対して、組付け装置のガス圧室５５に高圧ガスの代わりに低圧ガスを供給することにより、低圧ガスの圧力下においてオイルタンクを構成することができ、油圧緩衝器６０を組立てることができる。

このように、上記各実施形態に記載した本発明によれば、従来、二種類の圧力を封入する油圧緩衝器は、全ての構成機器を組み立て、油液を封入した後に、別途、アウターシェルに設けた孔からガスを充填、封入するものであったのに対して、少なくとも一種類のガスは、孔を設けずにガスを封入することができ、コンタミや工数などの問題を解決することができる。

１ 油圧緩衝器、２ アウターシェル、３ シリンダ、４ シール部材（密閉手段）、１０ オイルタンク、１１ リザーバ、１２ ダイアフラム、１３ オイル室、１４ ガス室、２２ 連通路、２４ ピストン、２７ ピストンロッド、Ｌ セルフレベリング機構

Claims (3)

1. 一端に開口を有した有底筒状で、軸方向２箇所に小径部を設けたアウターシェルを準備する工程と、
   前記アウターシェルの内部に前記開口から所定圧のガスを導入する工程と、
   前記アウターシェルの内部全体を前記ガスで満たした状態で、前記アウターシェルの前記開口から前記所定圧のガス室を外周囲に形成する筒状の画成部材を挿入し、挿入過程において前記画成部材の内周側及び外周囲に前記アウターシェルの内部の所定圧のガスを導き、最終挿入位置において前記画成部材の両端を前記小径部に当接させて、前記画成部材の外周囲に前記所定圧のガスを封入してシールさせる画成部材挿入工程と、
   前記アウターシェル内に前記開口から筒状のシリンダを挿入するシリンダ挿入工程と、
   前記アウターシェル内に油液を充填する工程とを順次行うことを特徴とする油圧緩衝器の製造方法。
2. 前記画成部材は、筒状の可撓性の膜であることを特徴とする請求項１に記載の油圧緩衝器の製造方法。
3. 前記小径部の一方を前記可撓性の膜が跨いだ状態で前記所定圧のガスを前記ガス室に導入することを特徴とする請求項２に記載の油圧緩衝器の製造方法。

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