JP5466561B2 - ブッシュ圧入方法及びブッシュ圧入装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブッシュの圧入方法、及びブッシュ圧入装置に関するものである。

従来から、被圧入部材に形成された円形の孔にラバー製のブッシュを圧入する方法として、ブッシュに高圧を付与して径方向に弾性変形させながら軸方向に押圧して孔に押し込み、その後にブッシュを逆方向に押し戻すことでブッシュの偏りを解消する方法が知られている。

特許文献１には、ブッシュ及び圧入対象部品に圧入方向の低周波振動を与えることで、ブッシュを弾性変形させるために付与する圧力を低減できる振動圧入機が開示されている。

特開２００４−１６０６１２号公報

しかしながら、上記の従来の圧入方法では、ブッシュは、圧入対象部品に圧入されるときに姿勢が変化して傾くおそれがあった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被圧入部材にブッシュが圧入されるときに、被圧入部材に対するブッシュの傾きを抑制することを目的とする。

本発明は、被圧入部材の円形の孔に弾性変形可能なブッシュを圧入するブッシュ圧入方法であって、前記ブッシュに圧力を付加し、当該ブッシュを径方向に弾性変形させる予備圧縮工程と、前記予備圧縮工程での弾性変形から当該弾性変形による微小な歪が内部に残っている状態で復元した前記ブッシュを再び径方向に弾性変形させながら前記孔に圧入する圧入工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、予備圧縮工程においてブッシュを径方向に弾性変形させ、その後、弾性変形から復元したブッシュを圧入工程で再び径方向に弾性変形させながら被圧入部材の孔に圧入する。よって、予備圧縮工程での弾性変形による微小な歪がブッシュに残るため、ブッシュは圧入工程で一様に弾性変形しやすく、圧入時にブッシュに作用する力を一様に吸収できる。したがって、圧入時のブッシュの姿勢変化を抑制し、被圧入部材に対するブッシュの傾きを抑制できる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るブッシュ圧入方法によってブッシュが圧入される緩衝器の正面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）における側面図である。 本発明の実施の形態に係るブッシュ圧入装置の側面を断面で示した図である。 （ａ）から（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るブッシュ圧入方法を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

まず、図１（ａ）及び（ｂ）を参照して、ブッシュ１が圧入される被圧入部材としての緩衝器１０について説明する。図１（ｂ）では、理解を容易にするために、アイ２ａ，３ａ及び圧入されたブッシュ１を断面で示している。

緩衝器１０は、自動車等の車両における車体と車軸との間に介装され、車体姿勢の変化を抑制する機能を有するものであり、円筒形のシリンダチューブ２と、シリンダチューブ２内に進退自在に挿入されるロッド３とを備えるシリンダ装置である。緩衝器１０は、ロッド３がシリンダチューブ２内を進退するのに伴って、シリンダチューブ２内の作動流体が減衰部を通過する際に生じる抵抗によって減衰力を発揮するものである。緩衝器１０の他にも、シリンダ本体に対して作動流体を給排することによってロッドに固定されたピストンを移動させ、ピストンの移動によって負荷を移動させる流体圧シリンダなどのアクチュエータであってもよい。

シリンダチューブ２の端部には、外部に設けられる軸（図示省略）などに連結される円筒形のアイ２ａが形成される。アイ２ａの内周には、円形の孔２ｂが形成される。

ロッド３の端部にもまた、外部に設けられる軸（図示省略）などに連結される円筒形のアイ３ａが形成される。アイ３ａの内周には、円形の孔３ｂが形成される。

シリンダチューブ２及びロッド３の各々の孔２ｂ，３ｂには、弾性変形可能なブッシュ１が圧入される。

ブッシュ１は、金属製の内筒１ａと、内筒１ａの外周に接着される環状のラバー部１ｂとを備える。内筒１ａの内周には、外部に設けられる軸が挿通する孔が形成される。ブッシュ１は、剛性の高い内筒１ａの外周に接着されたラバー部１ｂの弾性によって、外部に設けられる軸から伝達される力を吸収するものである。ブッシュ１は、内筒１ａを備えずにラバー部１ｂのみで形成されるものであってもよい。その場合には、外部に設けられる軸は、ラバー部１ｂを直接挿通する。

一般に、ブッシュ１は、はじめて弾性変形するときには、その固体差によって圧入時のラバー部１ｂの変形が一様でなく偏る傾向がある。そのため、孔２ｂ，３ｂに圧入されたときにブッシュ１の中心軸の傾きや位置のずれなどが発生するおそれがあった。

次に、図２を参照して、ブッシュ１を緩衝器１０のアイ２ａ，３ａに圧入するブッシュ圧入装置１００について説明する。

ブッシュ圧入装置１００は、圧入時のブッシュ１の中心軸の傾きや位置のずれなどを抑制するものである。ここでは、シリンダチューブ２のアイ２ａにブッシュ１を圧入する場合を例として説明するが、ロッド３のアイ３ａにブッシュ１を圧入する場合も以下と同様である。

ブッシュ圧入装置１００は、緩衝器１０を支持する受治具１１と、ブッシュ１を軸方向上下から挟持して軸方向に移動させる移動機構としての一対のプランジャ１５，１６と、ブッシュ１に圧力を付加して径方向に弾性変形させるための第１治具２１と、第１治具２１を通過したブッシュ１を再び径方向に弾性変形させながらアイ２ａに圧入するための第２治具２２とを備える。

プランジャ１５は、その先端１５ａがブッシュ１の上部から内筒１ａ内に挿入される押し棒である。プランジャ１５の外径は、第１治具２１及び第２治具２２の内径のうち最も小さい部分より小さく形成される。先端１５ａの外径は、ブッシュ１の内筒１ａの内径と略同一に形成される。プランジャ１５は、電動アクチュエータ（図示省略）によってアイ２ａに向かって軸方向に付勢される。電動アクチュエータに代えて、空気圧や油圧などの流体圧で付勢してもよい。

プランジャ１６は、プランジャ１５と軸方向に対向して設けられる押し棒である。プランジャ１６は、その先端１６ａがブッシュ１の下部から内筒１ａ内に挿入され、プランジャ１５とともにブッシュ１を挟持する。プランジャ１６の外径は、第１治具２１及び第２治具２２の内径のうち最も小さい部分より小さく形成される。先端１６ａの外径は、ブッシュ１の内筒１ａの内径と略同一に形成される。

プランジャ１６は、空気圧によってアイ２ａに向かって軸方向に付勢される。プランジャ１６の付勢力は、空気圧の大きさによって調整される。プランジャ１６は空気圧によって付勢されるが、油圧など他の流体圧で付勢してもよく、また、電動アクチュエータなどを用いて付勢してもよい。

プランジャ１５，１６は、軸方向両端からブッシュ１を挟持しながら軸方向に移動する。ブッシュ１の内筒１ａにはプランジャ１５，１６の先端１５ａ，１６ａが挿入されているため、ブッシュ１の中心軸はプランジャ１５，１６の中心軸と一致している。よって、ブッシュ１がプランジャ１５，１６によって挟持されているときには、ブッシュ１の傾きは抑制される。

受治具１１は、略円筒状に形成され、緩衝器１０のアイ２ａに臨む受面１１ａが形成される。受面１１ａには、アイ２ａが、孔２ｂの中心軸と受治具１１の中心軸とが一致するように載置される。受治具１１の内周には、プランジャ１６が挿通する。受治具１１の上方には、第１治具２１及び第２治具２２が設けられる。

第１治具２１は、軸方向に進退するプランジャ１５，１６が内周を挿通可能な略円筒形に形成される。第１治具２１は、第２治具２２と一体となって軸方向に移動可能に設けられる。

第１治具２１の内周には、ブッシュ１が挿入される開口が形成され、一定の内径に形成される等径部２１ａと、等径部２１ａと連続して形成され、アイ２ａに近付くにつれて内径が小さくなるテーパ部２１ｂとが形成される。

等径部２１ａは、その内径がブッシュ１の外径より若干大きく、軸方向長さがブッシュ１の軸方向長さと略同一に形成される。等径部２１ａには、外周と内周とを貫通する潤滑剤供給孔２１ｃが形成され、そこには潤滑剤塗布機３１が設けられる。

潤滑剤塗布機３１は、ブッシュ１の外周に潤滑剤を吐出して塗布する装置である。潤滑剤は、石鹸水、又はラバー部１ｂを劣化させることのないゴム加工用オイルなどである。

テーパ部２１ｂは、最大内径部がブッシュ１の外径より大きく、かつ、最小内径部がブッシュ１の外径より小さく形成される。テーパ部２１ｂは、ブッシュ１が通過するときに、ラバー部１ｂに径方向の圧力を付加して弾性変形させるものである。テーパ部２１ｂを通過したブッシュ１は、弾性変形による微小な歪が一時的にラバー部１ｂに残る。この微小な歪が完全に復元しないうちに、プランジャ１５，１６によってブッシュ１は第２治具２２の内周へと移送される。

第２治具２２は、軸方向に進退するプランジャ１５，１６が内周を挿通可能な略円筒形に形成される。第２治具２２は、第１治具２１の下部に配設され、緩衝器１０のアイ２ａの上部に載置される。つまり、第２治具２２は、第１治具２１とアイ２ａとの間に配置される。

このとき、第２治具２２の端部に形成されるガイド２５がアイ２ａの孔２ｂに挿入される。これにより、アイ２ａは、第２治具２２と受治具１１とによって軸方向及び径方向に固定される。第２治具２２は、第１治具２１とともに軸方向に移動可能に設けられる。

第２治具２２の内周には、ブッシュ１が挿入される開口が形成され、一定の内径に形成される等径部２２ａと、等径部２２ａと連続して形成され、アイ２ａに近付くにつれて内径が小さくなるテーパ部２２ｂとが形成される。

等径部２２ａは、その内径がブッシュ１の外径より若干大きく、軸方向長さがブッシュ１の軸方向長さと略同一に形成される。プランジャ１５，１６の押圧によって移動するブッシュ１が等径部２２ａに位置すると、ブッシュ１のラバー部１ｂは、第１治具２１のテーパ部２１ｂによる弾性変形から復元する。

等径部２２ａには、外周と内周とを貫通する潤滑剤供給孔２２ｃが形成され、そこには潤滑剤塗布機３２が設けられる。この潤滑剤塗布機３２は、潤滑剤塗布機３１と同様の構成である。

テーパ部２２ｂは、テーパ部２１ｂと同様に、最大内径部がブッシュ１の外径より大きく、かつ、最小内径部がブッシュ１の外径より小さく形成される。テーパ部２２ｂは、プランジャ１５，１６の押圧によって移動するブッシュ１が通過するときに、ラバー部１ｂに径方向の圧力を付加して弾性変形させるものである。ブッシュ１のラバー部１ｂには、第１治具２１のテーパ部２１ｂを通過したときの弾性変形による微小な歪が残っている。よって、テーパ部２２ｂを通過させることで、ラバー部１ｂを容易に弾性変形させることができる。この弾性変形が戻りきらないうちに、プランジャ１５，１６によってブッシュ１はアイ２ａの孔２ｂへと圧入される。

また、第２治具２２の下端には、環状の突起であるガイド２５が形成される。ガイド２５は、その外周が孔２ｂの内周と略同一に形成され、その内周がテーパ部２２ｂの最小内径部と同じ径で連続するように形成される。

ガイド２５は、第２治具２２がアイ２ａの上部に載置されたときに、下端２５ａが孔２ｂに挿入される。ガイド２５の下端２５ａは、ブッシュ１がアイ２ａに圧入された後でブッシュ１がプランジャ１６によって押し戻されたときに当接して軸方向位置を規制するために、例えば１ｍｍ程度の所定の厚みをもって形成される。ガイド２５の軸方向長さは、アイ２ａに対するブッシュ１の軸方向位置に応じて設定される。

ガイド２５は、第２治具２２のみに形成されるが、第１治具２１にもガイド２５を形成して第２治具２２と同一形状に形成してもよい。第１治具２１及び第２治具２２を同一形状に形成すれば、異なる形状に形成する場合よりもコストが削減できる。また、第１治具２１及び第２治具２２は別体に形成されるが、これらを一体に形成してもよい。

以下、図２及び図３を参照して、ブッシュ圧入装置１００を用いたブッシュの圧入方法について説明する。ここでもまた、シリンダチューブ２のアイ２ａにブッシュ１を圧入する場合を例として説明するが、ロッド３のアイ３ａにブッシュ１を圧入する場合も以下と同様である。

図３では、理解を容易にするために工程ごとに分けて図示しているが、図３（ａ）から図３（ｃ）の工程は、プランジャ１５，１６の動作が途中で停止することなく、一回の連続したストロークで行われるものである。

まず、図２に示すように、緩衝器１０のアイ２ａを受治具１１の上部に載置し、第１治具２１及び第２治具２２を軸方向に移動させてアイ２ａを受治具１１と第２治具２２とで挟持して固定する。また、プランジャ１６を空気圧によって軸方向に移動させ、先端１６ａが第１治具２１の等径部２１ａに臨むように位置させる。この状態で、第１治具２１の等径部２１ａにブッシュ１を挿入する。ブッシュ１は、プランジャ１６の端部に載置され、プランジャ１６の先端１６ａは、ブッシュ１の内筒１ａに挿入される。

次に、図３（ａ）に示すように、電動アクチュエータによってプランジャ１５を軸方向に移動させ、その先端１５ａをブッシュ１の内筒１ａに挿入する。この状態で、ブッシュ１はプランジャ１５，１６によって挟持され、中心軸が傾くことが抑制される。このとき、潤滑剤塗布機３１によってブッシュ１のラバー部１ｂの外周に潤滑剤が塗布される。この工程が第１潤滑剤塗布工程に該当する。

次に、図３（ｂ）に示すように、プランジャ１５を電動アクチュエータで駆動してブッシュ１を軸方向に移動させ、第１治具２１のテーパ部２１ｂを通過させる。これにより、ブッシュ１は、圧力が付加されて径方向に圧縮される。この工程が予備圧縮工程に該当する。ブッシュ１の外周には、予備圧縮工程の前に潤滑剤が塗布されているため、ブッシュ１はテーパ部２１ｂを滑らかに通過可能である。

このとき、プランジャ１６も空気圧でプランジャ１５と反対方向に付勢されている。しかしながら、このときのプランジャ１６の付勢力は、プランジャ１５の付勢力よりも小さいため、プランジャ１６はプランジャ１５によって押し戻される。

ブッシュ１のラバー部１ｂは、テーパ部２１ｂを通過することによって、径方向に弾性変形する。ブッシュ１がテーパ部２１ｂを通過して第２治具２２の等径部２２ａに臨むと、ラバー部１ｂは、弾性変形した後で元に戻ろうとするが、ラバー部１ｂには、弾性変形したことによって内部に微小な歪が残っている。このとき、潤滑剤塗布機３２によってブッシュ１のラバー部１ｂの外周に潤滑剤が塗布される。この工程が第２潤滑剤塗布工程に該当する。

ブッシュ１の外周には、潤滑剤塗布機３１によって潤滑剤が一度塗布されているが、第１治具２１のテーパ部２１ｂを通過したときにテーパ部２１ｂとの摺接によって掻き取られている。そのため、第２治具２２のテーパ部２２ｂを通過する前に潤滑剤塗布機３２で再び潤滑剤を塗布している。

次に、図３（ｃ）に示すように、プランジャ１５を電動アクチュエータで駆動してブッシュ１を軸方向に移動させ、第２治具２２のテーパ部２２ｂを通過させる。これにより、予備圧縮工程における弾性変形から復元したブッシュ１は、ラバー部１ｂが再び径方向に圧縮されれる。このとき、プランジャ１６も空気圧で付勢されているが、プランジャ１５の付勢力よりも小さいため、プランジャ１６は押し戻される。

そのままプランジャ１５を駆動して、ラバー部１ｂが径方向に弾性変形しているブッシュ１をアイ２ａの孔２ｂ内に圧入する。この工程が圧入工程に該当する。テーパ部２２ｂにおけるラバー部１ｂの弾性変形が完全に元に戻りきらないうちにブッシュ１を孔２ｂに押し込むため、容易にブッシュ１を圧入することが可能である。また、ブッシュ１のラバー部１ｂの外周には、圧入工程の前に潤滑剤が塗布されているため、ブッシュ１はテーパ部２２ｂを滑らかに通過して圧入される。

ここで、第１治具２１を用いずに、第２治具２２のみを用いてブッシュ１をアイ２ａに圧入する場合と比較する。

第２治具２２のみを用いてブッシュ１をアイ２ａに圧入する場合には、ブッシュ１のラバー部１ｂがテーパ部２２ｂではじめて弾性変形する。そのため、ラバー部１ｂは、ブッシュ１がテーパ部２２ｂを通過するときにテーパ部２２ｂからラバー部１ｂに作用する力によって一様に変形しくく、変形に偏りが発生するおそれがある。ラバー部１ｂの弾性変形に偏りが発生した場合には、アイ２ａへの圧入時にブッシュ１の中心軸が傾斜するおそれがある。このようにブッシュ１の中心軸が傾斜した場合には、それを手直しする工程が必要になる。

これに対して、第１治具２１及び第２治具２２を用いる場合には、まず第１治具２１のテーパ部２１ｂをブッシュ１が通過することで、ラバー部１ｂは径方向に弾性変形する。その後、テーパ部２１ｂにおける弾性変形から復元したブッシュ１を、第２治具２２のテーパ部２２ｂにて再びラバー部１ｂを径方向に弾性変形させながらアイ２ａに圧入する。

ラバー部１ｂは、第１治具２１のテーパ部２１ｂを通過した後に元の形状に復元しようとするが、その内部には、テーパ部２１ｂにて一度弾性変形したことで微小な歪が残っているため、再び弾性変形しやすい。よって、第１治具２１での弾性変形による微小な歪がラバー部１ｂ内部に残っている状態でブッシュ１が第２治具２２のテーパ部２２ｂを通過することで、第２治具２２における圧入時にラバー部１ｂが一様に弾性変形しやすい。そのため、ブッシュ１の圧入時にテーパ部２２ｂからラバー部１ｂに作用する力が一様に吸収され、圧入時のブッシュ１の姿勢変化が抑制され、アイ２ａに対するブッシュ１の傾きが抑制される。

次に、図３（ｄ）に示すように、プランジャ１６を空気圧で駆動して、圧入工程における圧入方向と反対向きにブッシュ１を押し戻す。ブッシュ１は、プランジャ１６に押し戻されることで、圧入方向（軸方向）位置が調整される。このとき、プランジャ１５を駆動する電動アクチュエータは、プランジャ１６の移動に合わせるようにプランジャ１５がアイ２ａから退避する方向に駆動する。この工程が押戻工程に該当する。

ブッシュ１は、プランジャ１６に付勢されてガイド２５に押しつけられる。ラバー部１ｂがガイド２５に押しつけられることによって、ブッシュ１は、孔２ｂに対して圧入方向（軸方向）に正確に位置決めされ、アイ２ａに対する位置ずれが抑制される。

以上のようにブッシュ１が緩衝器１０のアイ３ａに圧入された後、プランジャ１５及びプランジャ１６は、アイ２ａから離れる方向に退避する。そして、第１治具２１及び第２治具２２が上方に退避し、緩衝器１０は、受治具１１から取り外し可能になる。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

第１治具２１のテーパ部２１ｂを通過することで、ブッシュ１のラバー部１ｂを径方向に弾性変形させ、その後、第２治具２２のテーパ部２２ｂで再びラバー部１ｂを径方向に弾性変形させながらアイ２ａに圧入する。よって、第１治具２１での弾性変形による微小な歪がラバー部１ｂ内部に残るため、その後の第２治具２２における圧入時にラバー部１ｂが一様に弾性変形しやすく、圧入時にテーパ部２２ｂからブッシュ１に作用する力を一様に吸収できる。したがって、圧入時のブッシュ１の姿勢変化を抑制し、アイ２ａに対するブッシュ１の傾きを抑制できる。

また、ブッシュ１がアイ２ａに圧入された後で、ブッシュ１は、圧入方向と反対向きに押し戻されてガイド２５に押しつけられる。これにより、ブッシュ１は、孔２ｂに対して軸方向に正確に位置決めされ、アイ２ａに対する位置ずれが抑制される。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、緩衝器や流体圧シリンダなどのシリンダ装置に限らず、ブッシュを孔に圧入する方法に適用することができる。

１００ ブッシュ圧入装置
１ ブッシュ
１ｂ ラバー部
２ａ アイ
３ａ アイ
１０ 緩衝器
１１ 受治具
１５ プランジャ
２１ 第１治具
２１ｂ テーパ部
２２ 第２治具
２２ｂ テーパ部
２５ ガイド
３１ 潤滑剤塗布機
３２ 潤滑剤塗布機

Claims (7)

1. 被圧入部材の円形の孔に弾性変形可能なブッシュを圧入するブッシュ圧入方法であって、
   前記ブッシュに圧力を付加し、当該ブッシュを径方向に弾性変形させる予備圧縮工程と、
   前記予備圧縮工程での弾性変形から当該弾性変形による微小な歪が内部に残っている状態で復元した前記ブッシュを再び径方向に弾性変形させながら前記孔に圧入する圧入工程と、を備えることを特徴とするブッシュ圧入方法。
2. 前記圧入工程の後、前記圧入工程における圧入方向と反対向きに前記ブッシュを押し戻し、前記孔に対して前記ブッシュを軸方向位置に位置決めする押戻工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ圧入方法。
3. 前記予備圧縮工程は、第１治具の内周に形成されたテーパ部を前記ブッシュが通過することで当該ブッシュを径方向に圧縮するものであり、
   前記圧入工程は、第２治具の内周に形成されたテーパ部を前記ブッシュが通過することで当該ブッシュを径方向に圧縮しながら前記孔に圧入することを特徴とする請求項１又は２に記載のブッシュ圧入方法。
4. 被圧入部材の円形の孔に弾性変形可能なブッシュを圧入するブッシュ圧入装置であって、
   前記ブッシュを軸方向に移動させる移動機構と、
   前記移動機構によって移動する前記ブッシュを、当該ブッシュが通過することによって径方向に弾性変形させる第１治具と、
   前記第１治具による弾性変形から復元した前記ブッシュを、当該ブッシュが通過することによって再び径方向に弾性変形させながら、前記移動機構の押圧によって前記孔に圧入するための第２治具と、を備えることを特徴とするブッシュ圧入装置。
5. 前記第２治具は、前記ブッシュが前記孔に圧入された後、前記ブッシュが前記圧入の方向と反対に押し戻されるときに前記ブッシュに当接して前記孔に対して当該ブッシュを軸方向に位置決めするガイドを備えることを特徴とする請求項４に記載のブッシュ圧入装置。
6. 前記第１治具及び第２治具は、前記ブッシュの通過によって当該ブッシュを径方向に圧縮するテーパ部を内周に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載のブッシュ圧入装置。
7. 前記ブッシュは、その中心軸に沿って形成される孔を備え、
   前記移動機構は、先端が前記ブッシュの孔に挿入され軸方向に対向して前記ブッシュを挟持する一対のプランジャを備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載のブッシュ圧入装置。

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