WO2017122385A1

WO2017122385A1 - シリンダ装置の製造方法

Info

Publication number: WO2017122385A1
Application number: PCT/JP2016/075063
Authority: WO
Inventors: 泰司上野; 裕一小林; 雄治中山; 満彦小口; 善一白川; 越坂　敦
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2018-07-15

Abstract

有底筒状のシリンダと、一端側が前記シリンダ内に配置され他端側が前記シリンダの外部に配置されて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、を有するシリンダ装置の製造方法であって、前記シリンダを、ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間体加工工程と、前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばすスピニング加工工程と、を含んで形成する。

Description

シリンダ装置の製造方法

　本発明は、シリンダ装置の製造方法に関する。
　本願は、２０１６年１月１５日に、日本に出願された特願２０１６－６５７６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　シリンダを深絞り体で形成したショックアブソーバがある。また、シリンダをロールフォーミングによって加工する方法がある。

特開２００２－３３３０４９号公報特開２００９－１４０１８号公報

　シリンダを深絞りで成形すると精度が低下してしまう可能性がある。

　本発明の目的は、精度低下を抑制することができるシリンダ装置の製造方法を提供することにある。

　本発明の一態様は、有底筒状のシリンダと、一端側が前記シリンダ内に配置され他端側が前記シリンダの外部に配置されて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、を有するシリンダ装置の製造方法である。前記シリンダを、ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間体加工工程と、前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばすスピニング加工工程と、を含んで形成する。

　上記したシリンダ装置の製造方法によれば、精度低下を抑制することができる。

実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造されたシリンダ装置を示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造されたベースシェルを示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法の絞り加工工程前のベースシェルを示す斜視図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法の絞り加工工程によるベースシェルの変形状態の図３Ａの後の段階を示す斜視図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法の絞り加工工程によるベースシェルの変形状態の図３Ｂの後の段階を示す斜視図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法の工程図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法の絞り加工工程後、スピニング加工工程前の状態を示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程によるベースシェルの変形状態を示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程によるベースシェルの変形状態の図６Ａの後の段階を示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程によるベースシェルの変形状態の図６Ｂの後の段階を示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法で製造されたベースシェルの外表面からの距離に対するビッカース硬さを示す図表である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程の第１変形例によって肉厚を変化させたベースシェルを示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程の第２変形例によって肉厚を変化させたベースシェルを示す断面図である。実施形態のシリンダ装置の製造方法のスピニング加工工程の第２変形例によって肉厚を変化させたベースシェルを示す部分断面図である。

　本発明に係る一実施形態のシリンダ装置の製造方法およびシリンダ装置を図面を参照して以下に説明する。

　まず、本実施形態の製造方法で製造されるシリンダ装置１１を図１を参照して説明する。図１に示すシリンダ装置１１は、自動車や鉄道車両等の車両のサスペンション装置に用いられる緩衝器である。シリンダ装置１１は、インナチューブ１２と、シリンダであるベースシェル１４（シリンダ）とを有している。インナチューブ１２は、作動液体が封入されるもので、円筒状である。ベースシェル１４は、インナチューブ１２よりも大径であり、インナチューブ１２の外周側に設けられている。ベースシェル１４は、インナチューブ１２との間に作動液体および作動気体が封入されるリザーバ室１３を形成している。ベースシェル１４は有底筒状である。シリンダ装置１１は、複筒式の緩衝器である。

　ベースシェル１４は、金属製の一部材からなる一体成形品である。ベースシェル１４は、側壁部１７と底部１８とからなっている。側壁部１７は円筒状である。底部１８は側壁部１７の軸方向の一端側を閉塞している。底部１８は、テーパ筒状部２１と、円環部２２と、テーパ筒状部２３と、円板部２４とを有している。テーパ筒状部２１は、側壁部１７の軸方向の端縁部から延出している。テーパ筒状部２１は、側壁部１７から離れるほど縮径している。円環部２２は、平板状であり、テーパ筒状部２１の側壁部１７とは反対側の端縁部から径方向内方に延出している。テーパ筒状部２３は、円環部２２のテーパ筒状部２１とは反対側の端縁部から延出している。テーパ筒状部２３は、円環部２２から離れるほど縮径している。円板部２４は、平板状であり、テーパ筒状部２３の円環部２２とは反対側の端縁部から径方向内方に延出している。底部１８は、テーパ筒状部２１、円環部２２、テーパ筒状部２３および円板部２４のいずれも、厚さが側壁部１７よりも厚くなっている。テーパ筒状部２１，２３は、ベースシェル１４の中心軸線を中心とするテーパ状である。円環部２２および円板部２４は、ベースシェル１４の中心軸線に対して直交して広がっている。

　インナチューブ１２は、円筒状であり、金属製の一部材からなる一体成形品である。インナチューブ１２には、その軸方向の一端部にベース部材３０が取り付けられている。ベース部材３０は円環状である。インナチューブ１２は、ベース部材３０を介してベースシェル１４の底部１８に係合している。インナチューブ１２には、その軸方向の他端部にロッドガイド３１が取り付けられている。ロッドガイド３１は円環状である。インナチューブ１２は、ロッドガイド３１を介してベースシェル１４の側壁部１７の底部１８とは反対側に係合している。

　ベース部材３０は、インナチューブ１２に嵌合し固定されている。ベース部材３０は、この状態でベースシェル１４の底部１８に載置されている。ベース部材３０は、底部１８の円環部２２に載置されている。その際に、ベース部材３０は、テーパ筒状部２１で径方向に位置決めされる。これにより、ベース部材３０は、ベースシェル１４と同軸状に配置されることになる。その結果、ベース部材３０は、インナチューブ１２の軸方向の一端部をベースシェル１４と同軸状に配置している。ロッドガイド３１は、インナチューブ１２とベースシェル１４の側壁部１７とに嵌合している。これにより、ロッドガイド３１は、インナチューブ１２の軸方向の他端部をベースシェル１４と同軸状に配置している。このロッドガイド３１に対して底部１８とは反対側には、シール部材３３が配置されている。シール部材３３は、円環状である。このシール部材３３も側壁部１７の内周部に嵌合されている。ベースシェル１４の底部１８とは反対側には、係止部３４が形成されている。係止部３４は、ベースシェル１４の底部１８とは反対側が径方向内方に折り曲げられることによって形成されている。シール部材３３は、その軸方向の外側がこの係止部３４に係止されている。

　インナチューブ１２内には、ピストン３５が摺動可能に嵌装されている。このピストン３５は、インナチューブ１２内に第１室３８と第２室３９とを画成している。第１室３８は、インナチューブ１２内のピストン３５とロッドガイド３１との間に設けられている。第２室３９は、インナチューブ１２内のピストン３５とベース部材３０との間に設けられている。インナチューブ１２の一端側にベース部材３０が設けられている。インナチューブ１２内の第２室３９は、ベース部材３０によって、リザーバ室１３と画成されている。

　ピストン３５にはロッド４１がナット４３によって連結されている。ロッド４１は、ロッドガイド３１およびシール部材３３を通っている。ロッド４１は、インナチューブ１２およびベースシェル１４から外部へと延出している。これにより、ロッド４１は、一端側がベースシェル１４およびインナチューブ１２内に配置されている。ロッド４１は、他端側がベースシェル１４およびインナチューブ１２の外部に配置されている。ロッド４１は、インナチューブ１２およびベースシェル１４に対して軸方向に移動する。その際に、ロッド４１は、ピストン３５と一体に移動する。シール部材３３は、ベースシェル１４とロッド４１との間を閉塞している。シール部材３３は、インナチューブ１２内の作動液体と、リザーバ室１３内の作動気体および作動液体とが外部に漏出するのを規制している。

　ピストン３５には、軸方向に貫通する通路４４および通路４５が形成されている。通路４４，４５は、第１室３８と第２室３９とを連通可能となっている。ピストン３５には、軸方向の底部１８とは反対側にディスクバルブ４６が設けられている。ディスクバルブ４６は、円環状であり、ピストン３５に当接することで通路４４を閉塞可能である。ピストン３５には、軸方向の底部１８側にディスクバルブ４７が設けられている。ディスクバルブ４７は、円環状であり、ピストン３５に当接することで通路４５を閉塞可能である。

　ロッド４１がインナチューブ１２およびベースシェル１４内への進入量を増やす縮み側に移動する。すると、ピストン３５が第２室３９を狭める方向に移動する。これにより、第２室３９の圧力が第１室３８の圧力よりも所定値以上高くなると、ディスクバルブ４６は、通路４４を開くことになる。このとき、ディスクバルブ４６は、減衰力を発生させる。ロッド４１がインナチューブ１２およびベースシェル１４からの突出量を増やす伸び側に移動する。すると、ピストン３５が第１室３８を狭める方向に移動する。これにより、第１室３８の圧力が第２室３９の圧力よりも所定値以上高くなると、ディスクバルブ４７は、通路４５を開くことになる。このとき、ディスクバルブ４７は、減衰力を発生させる。

　ベース部材３０には、軸方向に貫通する通路５２および通路５３が形成されている。通路５２，５３は第２室３９とリザーバ室１３とを連通可能となっている。ベース部材３０には、その軸方向の底部１８側に、ディスクバルブ５５が配置されている。ディスクバルブ５５は、円環状であり、ベース部材３０に当接することで通路５２を閉塞可能である。ベース部材３０には、その軸方向の底部１８とは反対側に、ディスクバルブ５６が配置されている。ディスクバルブ５６は、円環状であり、ベース部材３０に当接することで通路５３を閉塞可能である。

　ディスクバルブ５５は、チェックバルブである。ディスクバルブ５５は、通路５２を介する第２室３９からリザーバ室１３側への作動液体の流れを許容し、これとは逆方向の通路５２を介する作動液体の流れを規制する。ディスクバルブ５５は、ロッド４１が縮み側に移動して第２室３９の圧力がリザーバ室１３の圧力よりも所定値以上高くなると通路５２を開く。ディスクバルブ５５は、その際に減衰力を発生させる減衰バルブである。

　ディスクバルブ５６は、チェックバルブである。ディスクバルブ５６は、通路５３を介するリザーバ室１３から第２室３９側への作動液体の流れを許容し、これとは逆方向の通路５３を介する作動液体の流れを規制する。ディスクバルブ５６は、ロッド４１が伸び側に移動しピストン３５が第１室３８側に移動して第２室３９の圧力がリザーバ室１３の圧力より下降すると通路５３を開く。ディスクバルブ５６は、その際に、実質的に減衰力を発生させずに、リザーバ室１３から第２室３９内に作動液体を流すサクションバルブである。

　ベースシェル１４の底部１８の円板部２４の外側には取付アイ５８が、溶接により固定されている。取付アイ５８は円筒状である。シリンダ装置１１は、例えばロッド４１が車両の車体側に連結され、取付アイ５８が車両の車輪側に連結される。シリンダ装置１１は、車輪の車体に対する移動に対して減衰力を発生させる。シリンダ装置１１は、ロッド４１およびベースシェル１４が外部から衝撃力を受ける。

　次に、本実施形態のシリンダ装置の製造方法について説明する。

　本実施形態の製造方法は、シリンダ装置１１を製造する方法の一部である。本実施形態の製造方法は、開口端に係止部３４が形成される前の図２に示す有底筒状のベースシェル１４を製造する造管方法となっている。

　まず、所定厚さの平板から、せん断加工により、図３Ａに示すブランク材１４ａを形成するせん断加工工程を行う（図４に示すステップＳ１）。ブランク材１４ａは、一定厚さであり、所定の大きさの平板状である。このせん断加工工程は冷間加工である。

　次に、図３Ａに示す平板状のブランク材１４ａに深絞り加工を行って、図３Ｂから図３Ｃに示すように、有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する中間体加工工程である絞り加工工程を行う（図４に示すステップＳ２）。深絞り加工は、絞り加工の一種であり、ダイとポンチとからなる金型を有する図示略のプレス成形機によって行われる。この絞り加工工程Ｓ２も冷間加工である。ここで、絞り加工工程Ｓ２では複数回（例えば２回）に分けて深絞り加工を行って徐々に中間成形体の深さを深くし、徐々に中間成形体の長さを長くする。この絞り加工工程Ｓ２後の中間成形体１４ｂは、絞り加工工程Ｓ２での天面加工により、底付円筒体となる。中間成形体１４ｂには、テーパ筒状部２１、円環部２２、テーパ筒状部２３および円板部２４が形成された凸状の底部１８が形成されている。中間成形体１４ｂには、この底部１８と連続する筒状の側壁部１７ｂが形成されている。図５に示すように、側壁部１７ｂは、後工程のスピニング加工工程後の図２に示す側壁部１７よりも長さが短く肉厚が厚い。このため、中間成形体１４ｂは比較的短尺となる。本実施形態では、ブランク材１４ａから絞り加工の一種である深絞り加工により中間成形体１４ｂを形成する例を示した。しかし、内周側に穴のない中実の低炭素鋼棒から鍛造加工で中間成形体１４ｂを形成しても良い。さらに、絞り加工の一種であるスピニング加工により中間成形体１４ｂを形成しても良い。

　具体的に、後工程のスピニング加工工程を考慮して、中間成形体１４ｂには側壁部１７ｂに厚み（例えば２．６～５．０ｍｍ）を持たせる。絞り加工工程Ｓ２は、しわ抑え板でブランク材１４ａに圧力を加えながら、パンチとダイの隙間（クリアランス）にブランク材１４ａを引き込み有底円筒形状とする。パンチ先端としわ抑え板とにより側壁部１７ｂは引っ張られて薄くなる。このため、板厚減少量を見込んだ厚み（例えば５．０ｍｍ以上）をブランク材１４ａに持たせても良い。金型のクリアランスを広げ、ブランク材に単純な曲げ変形を与えて、短尺の中間成形体１４ｂを円筒形状としても良い。

　次に、図５および図６に一部を示すスピニング加工機によるスピニング加工により、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを軸方向に伸ばすスピニング加工工程を行う（図４に示すステップＳ３）。このスピニング加工工程Ｓ３も冷間加工である。スピニング加工は、回転加工である。ここで、回転加工には、ねじ転造加工、歯車転造加工、プロフィル転造加工、クロスローリング加工、ヘリカルローリング加工、ディスクローリング加工、回転鍛造加工、ロータリスエージング加工、スピニング加工がある。スピニング加工機は、図５に示すように、円柱状のマンドレル６１を有している。マンドレル６１は、中間成形体１４ｂの内面形状と同形状の外面形状を有し、中間成形体１４ｂよりも軸方向長さが長い。マンドレル６１は、先端面６２と外周面６３とを有している。先端面６２は、底部１８の内面とほぼ同形状である。外周面６３は、側壁部１７ｂの内径とほぼ同径の外径の円筒である。なお、スピニング加工工程Ｓ３では側壁部１７ｂのみを加工するようにし、凸状の底部１８は加工しないほうが望ましい。底部１８は軸力が加わるため厚肉であることが望ましい。このため、絞り加工工程Ｓ２で底部１８を最終形状にするほうがよい。

　先端面６２は、テーパ面部６５と、円環平面部６６と、テーパ面部６７と、円形平面部６８とを有している。テーパ面部６５は、外周面６３の軸方向の端縁部から外周面６３から離れるほど縮径するように延出している。円環平面部６６は、平板状であり、テーパ面部６５の外周面６３とは反対側の端縁部から径方向内方に延出している。テーパ面部６７は、円環平面部６６のテーパ面部６５とは反対側の内端縁部から延出している。テーパ面部６７は、円環平面部６６から離れるほど縮径する。円形平面部６８は、テーパ面部６７の円環平面部６６とは反対側の端縁部から径方向内方に広がっている。円環平面部６６および円形平面部６８は、マンドレル６１の中心軸線に対して直交して広がっている。マンドレル６１は、テーパ面部６５がテーパ筒状部２１に、円環平面部６６が円環部２２に、テーパ面部６７がテーパ筒状部２３に、円形平面部６８が円板部２４に、それぞれ当接する。

　スピニング加工機は、図示略のセンタ治具と、複数のローラ７２とを有している。センタ治具は、上記マンドレル６１が内側に挿入された状態の中間成形体１４ｂの底部１８を、マンドレル６１とで挟持する。センタ治具は、この状態で、マンドレル６１の中心軸線を中心にマンドレル６１と一体に回転する。すると、中間成形体１４ｂが、センタ治具およびマンドレル６１と一体に回転する。複数のローラ７２は、センタ治具とマンドレル６１とで回転させられる中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂをマンドレル６１に向けて押し付ける。複数のローラ７２は、図５，図６Ａ～図６Ｃに示すように、中間成形体１４ｂに対する軸方向の位置を揃えて移動する。複数のローラ７２は、図５に示す側壁部１７ｂを、図６Ａから図６Ｂ、さらに図６Ｃに示すように、底部１８側の端部から径方向内方に押圧して塑性変形により薄肉化しつつ底部１８から離れる方向に移動する。これにより、複数のローラ７２は、図５に示す側壁部１７ｂを軸方向に底部１８とは反対に伸ばす。これにより、図２に示すベースシェル１４を得る。ベースシェル１４は、側壁部１７ｂよりも肉厚が薄く軸方向に長い側壁部１７を有している。スピニング加工は、板材または管材の回転加工である。スピニング加工には、絞りスピニング加工＝へら絞り加工（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ）と、しごきスピニング加工（ｓｈｅａｒ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ）と、回転しごき加工（ｔｕｂｅ　ｓｐｉｎｎｉｎｇ，ｆｌｏｗ　ｆｏｒｍｉｎｇ）とがある。本実施形態のスピニング加工工程Ｓ３は、具体的には、回転しごき加工（フローフォーミング）工程であり、側壁部１７ｂを塑性変形させて薄肉化しつつ軸方向に伸ばして側壁部１７とする。

　図５に示す中間成形体１４ｂから側壁部１７ｂを軸方向に伸ばすことで、図２に示すベースシェル１４とするには、前述の回転しごき加工以外に、平行スエージ加工の適用も考えられる。平行スエージ加工は、管の端部の絞りに用いられる方法である。しかし、平行スエージ加工は、マンドレルとダイとの間で素管の端部をしごき加工する。このため、平行スエージ加工は、管壁を複数の段付きに形成することは難しい（例えば特許文献２参照）。特に、平行スエージ加工は、移動方向に移動するに従って肉厚を減じることはできる。しかし、平行スエージ加工は、図８に示すように、加工移動方向に肉厚を増やすように加工することは難しい。一方、スピニング加工は、素管を挿入したマンドレル６１を回転させ、管壁を複数のローラ７２によってしごくことで軸方向に延伸させる。スピニング加工では、複数のローラ７２を管の軸方向と半径方向とに同時に移動させるように、マンドレル６１とのクリアランスを数値制御する。これにより、管壁に複数の段部を持つベースシェルを形成できる。管にスプリングシートの嵌合部を成形するために、従来は、管を部分的にバルジ加工することが行われていた。スピニング加工工程Ｓ３において管壁を段付き形状に形成できれば、このような管を部分的にバルジ加工する工程を止めることができる。これにより、製造コストを低減できる。

　具体的な方法について説明する。中間成形体１４ｂと一体に回転するセンタ治具およびマンドレル６１の回転が所定の設定された回転数（例えば１００～３０００ｒｐｍ）に達したことを確認する。すると、複数（２つ以上）のローラ７２を、底部１８付近に接触しないように移動させる。そして、複数のローラ７２を、設定した一定の径方向のクリアランスをマンドレル６１との間で保ちつつ軸方向に移動させる。このクリアランスは、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの肉厚よりも小さい。このため、ローラ７２は、側壁部１７ｂを、しごき加工しながら薄く軸方向に伸ばす回転しごき加工（前方回転しごき加工、後方回転しごき加工）を行う。ここで、中間成形体１４ｂは、上記した絞り加工工程Ｓ２で加工硬化している。このため、スピニング加工工程Ｓ３の加工条件を最適化して、中間成形体１４ｂの延性低下による表面層剥離の発生、表面性状の悪化を抑制する。スピニング加工工程Ｓ３において、加工精度と表面性状の向上とサイクルタイムの短縮が可能な条件を選定する。これらの条件を決める因子には、ローラ７２の回転数・形状・送り速度、加工方法(前方、後方、多パス)、潤滑・冷却剤といったものがある。

　ここで、スピニング加工工程Ｓ３において、側壁部１７ｂを薄肉化して側壁部１７とする際に、軸方向位置によって側壁部１７の厚さを部分的に変更することも可能である。例えば、側壁部１７において、スプリングを支持するスプリングシートが固定される取付部を他の部分よりも厚肉化する。これにより、取付部の強度を高めることが容易にできる。この場合、厚肉部分の角部は組け付け時に応力集中を生じる可能性がある。このため、厚肉部分の角部を、溶接により補強して、応力を分散させても良い。

　その後、ベースシェル１４を洗浄する洗浄工程を行う（図４に示すステップＳ４）。その後、底部１８の外側に取付アイ５８を溶接するアイ溶接工程を行う（図４に示すステップＳ５）。

　別途、図１に示すベース部材３０にインナチューブ１２の一端を嵌合させる。そして、このインナチューブ１２内に、ピストン３５がナット４３により取り付けられた状態のロッド４１を嵌合させる。次に、ロッド４１に支持されたロッドガイド３１をインナチューブ１２の他端に嵌合させる。そして、取付アイ５８が溶接されたベースシェル１４に、これらを挿入してベース部材３０を底部１８に当接させる。この状態で、ロッド４１に支持されたシール部材３３をロッドガイド３１に押し付けながら側壁部１７に係止部３４を形成する。このような組み立て工程を経て、シリンダ装置１１が製造される。なお、スピニング加工工程Ｓ３は、絞り加工工程Ｓ２での天面加工により形成された凸状底部１８を変形させない。

　上記した特許文献１には、深絞り加工によりピストンシリンダを単純な形状の底付円筒に一体成形するショックアブソーバが記載されている。これにより、このショックアブソーバは、切削工程や溶接工程を必要としなくなっている。しかしながら、シリンダを深絞りで成形すると精度が低下してしまう可能性がある。特に、長尺状のシリンダを深絞り加工で形成すると、金型やプレス機械の真直度が問題となる。長尺状のシリンダを深絞り加工で形成すると、要求される肉厚のばらつきや真直度を確保できない可能性がある。また、深絞り加工による長尺状のシリンダの製造は、ハイストロークのプレス機械が必要である。このため、設備投資額が大きくなり、溶接レス化や検査工程のコスト低減効果が相殺されてしまう。また、深絞り加工は、製品直径を共通化しても長さ別に金型を用意しなければならない。このため、コストがさらに高くなってしまう。

　これに対して、本実施形態の製造方法は、ベースシェル１４を、絞り加工工程Ｓ２と、スピニング加工工程Ｓ３と、を含んで形成する。絞り加工工程Ｓ２は、平板状のブランク材１４ａから絞り加工により底部１８と側壁部１７ｂとを有する有底筒状の中間成形体１４ｂを形成する。スピニング加工工程Ｓ３は、中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂをスピニング加工により軸方向に伸ばして側壁部１７とする。これにより、本実施形態の製造方法は、精度低下を抑制することができる。特に、長尺状のベースシェル１４を深絞り加工のみで形成する場合には、プレス機械および金型の加工圧力による撓みが大きい。このことから、要求される肉厚のばらつきや真直度低下という問題が生じる。しかし、本実施形態の製造方法は、このような精度低下を抑制することができる。

　すなわち、まず、絞り加工工程Ｓ２により、複雑形状の底部１８を形成しつつ短尺の側壁部１７ｂを形成して、中間成形体１４ｂを得る。絞り加工工程Ｓ２の場合、短尺の中間成形体１４ｂを形成するために必要な圧力負荷は比較的小さくできる。よって、短尺の中間成形体１４ｂは、短いパンチで加工することができる。このため、撓み量が少なく肉厚のばらつきと真直度が改善可能となる。このようにして形成された中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、スピニング加工工程Ｓ３で軸方向に伸ばして長尺のベースシェル１４を形成する。スピニング加工工程Ｓ３は、肉厚のばらつきと真直度の低下を抑制しつつ加工を行うことができる。そればかりか、スピニング加工工程Ｓ３は、高い加工精度で、側壁部１７ｂの肉厚のばらつきと真直度を加工しながら矯正できる。このため、ベースシェル１４について、肉厚のばらつきや真直度低下といった精度低下を抑制することができる。熱間圧延鋼板（例えばＳＰＨＥ）等の安価な低炭素鋼を素材として用いても、加工硬化により高張力鋼板（５９０級高張力鋼板（ＨＩＴＥＮ５９０））等と同程度の強度を確保でき、材料費低減が可能となる。

　ここで、シリンダ装置のベースシェルには、円筒状の素材の端部を熱間スピニング加工によってクロージングして底部を形成するものがある。また、シリンダ装置のベースシェルには、端部をバルジ加工により拡径し、ボトムキャップを圧入した後にシーム溶接して底部を形成するものもある。しかし、熱間加工や溶接は条件の不良によりコンタミネーションの発生や液漏れの可能性がある。これに対して、本実施形態の製造方法によれば、ベースシェル１４を冷間加工で形成することができる。また、本実施形態の製造方法によれば、溶接レスで形成することができる。よって、コンタミネーションの発生や液漏れの可能性を低減できる。したがって、品質安定化が可能である。また、液漏れ検査の省略が可能となってコスト低減を実現することができる。

　また、ハイストロークのプレス機械の導入が不要となるため、コスト低減が可能となる。加えて、スピニング加工は、製品全長の自由度が高いため、金型数を減少させることができる。このことから、さらにコスト低減が可能となる。例えば、絞り加工工程Ｓ２によって、底部１８および側壁部１７ｂの厚さが、２．６ｍｍ、２．９ｍｍ、３．２ｍｍ、５．０ｍｍ等の短尺の中間成形体１４ｂを形成する。次に、スピニング加工工程Ｓ３により側壁部１７ｂを、例えば１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、２．６ｍｍ、２．９ｍｍ、３．２ｍｍ等に薄肉化することで、側壁部１７の最終長さを調整する。このようにスピニング加工工程Ｓ３によって形成することによって複筒式緩衝器の全長の自由度が増すことになり、本実施形態の製造方法は、多品種量産に適している。なお、本実施形態では、底部１８と側壁部１７とが一体に形成されるベースシェル１４において、底部１８の厚みと比して、小さくなる部分を側壁部１７に設ける構成としている。これにより、底部１８と側壁部１７を一体に形成した場合であっても、軸力が加わる底部１８の肉厚を確保することができる。よって、底部１８の剛性を確保することができる。

　本実施形態の製造方法において、冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ）や熱間圧延鋼板（例えばＳＰＨＣ，ＳＰＨＤ，ＳＰＨＥ）等の低炭素鋼を素材として用いる。この場合も、加工硬化させてベースシェル１４を得ることによって、図７に示すように、５９０級高張力鋼板と同程度の２００ＨＶのビッカース硬さ（圧縮強さ）を得ることができる。ここで、図７は、低炭素鋼としてＳＰＣＥ、ＳＰＨＥを採用し、そのブランク材１４ａから実施形態の方法でベースシェル１４を製造してビッカース硬さを計測した結果である。図７は、このベースシェル１４の周方向の０°，９０°，１８０°，２７０°の各位置での外表面からの距離を変えてビッカース硬さを計測した結果である。図７では、外表面からの距離を横軸にとり、ビッカース硬さを縦軸にとっている。

　次に、上述した一実施形態のスピニング加工工程Ｓ３の第１変形例を主に図８を参照して説明する。第１変形例の製造方法は、上記と同様、シリンダ装置を製造する方法の一部である。第１変形例の製造方法は、開口端に係止部３４が形成される前の図８に示すベースシェル８４を製造する造管方法となっている。ベースシェル８４は、側壁部８７と底部８８とを有する有底筒状である。

　中間成形体１４ｂをスピニング加工するスピニング加工工程Ｓ３において、上述の図６Ａ～図６Ｃに示す方法では、ベースシェル１４の側壁部１７が一定外径となるように複数のローラ７２で回転しごき加工する場合を示した。第１変形例の方法では、回転しごき加工する際に、複数のローラ７２をベースシェル８４の側壁部８７の軸方向と半径方向とに同時に移動させる。

　具体的には、複数のローラ７２を、側壁部８７の軸方向に移動させることで、図８に示すように、側壁部８７について、底部８８側の嵌合部９０の外径を小径の一定径に加工する。嵌合部９０は、ブラケット９３が嵌合される部分である。その後、複数のローラ７２を径方向外側に逃がした後、軸方向に移動させることで、嵌合部９０よりも外径が大径の一定径の大径部９１を加工する。さらにその後、複数のローラ７２を径方向内側に移動させて、軸方向に移動させることで、大径部９１よりも外径が小径の一定径の中径部９２を形成する。中径部９２は、スプリングシート９４が圧入される部分である。さらにその後、複数のローラ７２を径方向内側に移動させて、軸方向に移動させることで、中径部９２よりも外径が小径の一定径の小径部９５を形成する。小径部９５は、後に係止部３４が形成される部分である。言い換えれば、側壁部８７について、嵌合部９０、大径部９１、中径部９２および小径部９５をすべてスピニング加工により塑性変形させる。これにより、従来バルジ加工により拡径させていた成形部をスピニング加工で同時に形成することができる。よって、生産性を向上させることができる。

　ここで、スピニング加工工程Ｓ３において、大径部９１の位置で複数のローラ７２を側壁部８７から径方向外側に離すことも可能である。これにより、大径部９１をスピニング加工せずに、スピニング加工工程Ｓ３前の絞り加工工程Ｓ２後の状態のままで大径部９１とする。言い換えれば、大径部９１はスピニング加工により塑性変形させない。つまり、側壁部８７について、嵌合部９０、大径部９１、中径部９２および小径部９５のうち、嵌合部９０、中径部９２および小径部９５のみをスピニング加工で形成しても良い。言い換えれば、側壁部８７について大径部９１以外の部分をスピニング加工により薄く伸ばしながら有底筒状のベースシェル８４を製造する。このとき、側壁部８７について、スピニング加工により他部位から材料を移動させて厚さを厚くすることはない。これにより、スピニング加工工程Ｓ３後の大径部９１の厚さが、スピニング加工工程Ｓ３前の図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの厚さと略等しくなる。

　第１変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３前の図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、スピニング加工により軸方向に伸ばしつつ、図８に示すように側壁部８７に嵌合部９０と大径部９１と中径部９２と小径部９５とを形成する。

　第１変形例の方法では、大径部９１以外の側壁部８７が、大径部９１の外径以下の外径の、嵌合部９０、中径部９２および小径部９５となる。第１変形例の方法では、このような形状になるように、スピニング加工工程Ｓ３においてスピニング加工を行う。

　第１変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３後の、大径部９１の長さよりも、嵌合部９０、中径部９２および小径部９５を合わせた長さの方が長くなる。よって、第１変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３で、図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの全部または大半をスピニング加工する。言い換えれば、側壁部８７の全部または大半がスピニング加工されて大径部９１よりも小径の外径となっている。

　次に、上述した一実施形態のスピニング加工工程Ｓ３の第２変形例を主に図９および図１０を参照して説明する。第２変形例の製造方法は、上記と同様、シリンダ装置を製造する方法の一部である。第２変形例の製造方法は、開口端に係止部３４が形成される前の図９に示す有底筒状のベースシェル１０４を製造する造管方法となっている。ベースシェル１０４は、側壁部１０７と底部１０８とを有する有底筒状である。

　中間成形体１４ｂをスピニング加工するスピニング加工工程Ｓ３において、上述の図６Ａ～図６Ｃに示す方法では、ベースシェル１４の側壁部１７が一定外径となるように複数のローラ７２で回転しごき加工する場合を示した。第２変形例の方法では、回転しごき加工する際に、複数のローラ７２をベースシェル１０４の側壁部１０７の軸方向と半径方向とに同時に移動させる。

　具体的には、複数のローラ７２を側壁部１０７の軸方向に移動させることで、図９に示すように、側壁部１０７について、小径部１１０の外径を小径の一定径に加工する。その後、複数のローラ７２を径方向および軸方向に移動させることで、図１０にも示すテーパ部１１１を加工する。テーパ部１１１は、小径部１１０から軸方向に離れるほど外径が大径となる。さらにその後、複数のローラ７２を径方向外側に逃がした後、軸方向に移動させることで、小径部１１０よりも外径が大径の一定径の大径部１１２を加工する。さらにその後、複数のローラ７２を径方向内側に移動させながら軸方向に移動させることで、テーパ部１１３を加工する。テーパ部１１３は、大径部１１２から軸方向に離れるほど外径が小径となる。さらにその後、複数のローラ７２を軸方向に移動させることで、小径部１１０よりも外径が大径かつ大径部１１２よりも外径が小径の一定径の中径部１１４を加工する。中径部１１４はスプリングシートが圧入される部分である。さらにその後、複数の複数のローラ７２を径方向内側に移動させながら軸方向に移動させることで、テーパ部１１５を加工する。テーパ部１１５は、中径部１１４から軸方向に離れるほど外径が小径となる。さらにその後、複数のローラ７２を軸方向に移動させることで、中径部１１４よりも外径が小径の一定径の小径部１１６を加工する。小径部１１６は、後に係止部３４が形成される部分である。言い換えれば、側壁部１０７について、小径部１１０、テーパ部１１１、大径部１１２、テーパ部１１３、中径部１１４、テーパ部１１５および小径部１１６をすべてスピニング加工により塑性変形させる。これにより、従来バルジ加工により拡径させていた成形部をスピニング加工で同時に形成することができる。よって、生産性を向上させることができる。

　ここで、スピニング加工工程Ｓ３において、大径部１１２の位置で複数のローラ７２を側壁部１０７から径方向外側に離すことも可能である。これにより、大径部１１２をスピニング加工せずに、スピニング加工工程Ｓ３前の絞り加工工程Ｓ２後の状態のままで大径部１１２とする。つまり、側壁部１０７について、小径部１１０，１１６、テーパ部１１１，１１３，１１５、大径部１１２および中径部１１４のうち、小径部１１０，１１６、テーパ部１１１，１１３，１１５および中径部１１４のみをスピニング加工で形成しても良い。言い換えれば、側壁部１０７について大径部１１２以外の部分をスピニング加工により薄く伸ばしながら有底筒状のベースシェル１０４を製造する。このとき、側壁部１０７について、スピニング加工により他部位から材料を移動させて厚さを厚くすることはない。これにより、スピニング加工工程Ｓ３後の大径部１１２の厚さが、スピニング加工工程Ｓ３前の図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの厚さと略等しくなる。

　第２変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３前の図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、スピニング加工により軸方向に伸ばしつつ、図９および図１０に示すように、小径部１１０とテーパ部１１１と大径部１１２とテーパ部１１３と中径部１１４とテーパ部１１５と小径部１１６とを形成する。

　第２変形例の方法では、大径部１１２以外の側壁部１０７が、大径部１１２の外径以下の外径の、小径部１１０，１１６、テーパ部１１１，１１３，１１５および中径部１１４となる。第２変形例の方法では、このような形状になるように、スピニング加工工程Ｓ３においてスピニング加工を行う。

　第２変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３後の、大径部１１２の長さよりも、他の小径部１１０，１１６、テーパ部１１１，１１３，１１５および中径部１１４を合わせた長さの方が長くなる。よって、第２変形例の方法では、スピニング加工工程Ｓ３で、図５に示す中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの全部または大半をスピニング加工する。言い換えれば、側壁部１０７の全部または大半がスピニング加工されて大径部１１２よりも小径の外径になっている。

　以上のシリンダ装置１１は、各種自動車、ロボット、プレス機械、搬送器、椅子の上下部、扉の開閉部等に適用可能である。

　以上説明した実施形態に基づくシリンダ装置の製造方法として、例えば、以下に述べる態様が考えられる。

　シリンダ装置の製造方法の第１の態様は、有底筒状のシリンダと、一端側が前記シリンダ内に配置され他端側が前記シリンダの外部に配置されて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、を有するシリンダ装置の製造方法である。前記シリンダを、ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間体加工工程と、前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばすスピニング加工工程と、を含んで形成する。これにより、精度低下を抑制することができる。

　第２の態様としては、第１の態様において、前記中間成形体を絞り加工により形成する。

　第３の態様としては、第１の態様において、前記中間成形体を鍛造により形成する。

　第４の態様としては、第１の態様において、前記中間成形体をスピニング加工により形成する。

　第５の態様としては、第１乃至第４のいずれか一態様において、前記中間成形体の前記側壁部を、スピニング加工により軸方向に伸ばしつつ大径部および小径部の少なくともいずれか一方を形成する。

　第６の態様としては、第５の態様において、前記大径部の厚さが前記中間成形体の前記側壁部の厚さと略等しく、前記大径部以外の前記側壁部が前記小径部となるようにスピニング加工を行う。

　第７の態様としては、第１乃至第６のいずれか一態様において、前記スピニング加工工程では、前記中間成形体の前記側壁部の大半をスピニング加工する。

　１１　シリンダ装置
　１４，８４，１０４　ベースシェル（シリンダ）
　１４ａ　ブランク材
　１４ｂ　中間成形体
　１７，８７，１０７　側壁部
　１７ｂ　側壁部
　１８，８８，１０８　底部
　４１　ロッド
　９０　嵌合部
　９１，１１２　大径部
　８７，１１４　中径部
　Ｓ２　絞り加工工程
　Ｓ３　スピニング加工工程

Claims

　有底筒状のシリンダと、
　一端側が前記シリンダ内に配置され他端側が前記シリンダの外部に配置されて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、を有するシリンダ装置の製造方法であって、
　前記シリンダを、
　ブランク材から底部と筒状の側壁部とを有する有底筒状の中間成形体を形成する中間体加工工程と、
　前記中間成形体の前記側壁部をスピニング加工により軸方向に伸ばすスピニング加工工程と、を含んで形成することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
　前記中間成形体を絞り加工により形成す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。
　前記中間成形体を鍛造により形成す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。
　前記中間成形体をスピニング加工により形成す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。
　前記中間成形体の前記側壁部を、スピニング加工により軸方向に伸ばしつつ大径部および小径部の少なくともいずれか一方を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリンダ装置の製造方法。
　前記大径部の厚さが前記中間成形体の前記側壁部の厚さと略等しく、前記大径部以外の前記側壁部が前記小径部となるようにスピニング加工を行うことを特徴とする請求項５に記載のシリンダ装置の製造方法。
　前記スピニング加工工程では、前記中間成形体の前記側壁部の大半をスピニング加工することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシリンダ装置の製造方法。