WO2019106918A1

WO2019106918A1 - シリンダ装置およびその製造方法

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Publication number: WO2019106918A1
Application number: PCT/JP2018/034892
Authority: WO
Inventors: 誠田島; 浩一山香
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-06-06
Anticipated expiration: 2020-05-28

Abstract

シリンダ装置は、シリンダ（１４）と、ロッド（４１）と、ブラケット（１５）と、を有し、シリンダ（１４）の外周側には、小径部（６１）と、小径部（６１）よりも大径の大径部（６３）と、小径部（６１）と大径部（６３）とを繋ぐ鍔部（６２）と、が設けられており、ブラケット（１５）は、ロッド（４１）の前記他端に近い側の端部が鍔部（６２）に当接するように配され、シリンダ（１４）に対しブラケット（１５）を固定する溶接部（８１，８５）が軸方向のいずれかの位置に設けられている。

Description

シリンダ装置およびその製造方法

　本発明は、シリンダ装置およびその製造方法に関する。
　本願は、２０１７年１１月２８日に日本に出願された特願２０１７－２２７８２６号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　シリンダの外周を覆うようにブラケットを取り付ける技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、ベースシェルの底部にフランジ状のブラケット受部を設け、ブラケット受部とブラケットとを当接させて両者を溶接固定する技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５－１９７１２９号公報特開平１１－２９４５１２号公報

　シリンダに対しブラケットを固定する際の溶接品質を向上させることが望まれている。

　したがって、本発明は、溶接品質を向上させることができるシリンダ装置およびその製造方法の提供を目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は、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開口から外部に延びて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、前記シリンダの外周側に取り付けられるブラケットと、を有するシリンダ装置であって、前記シリンダの外周側には、小径部と、該小径部よりも大径の大径部と、前記小径部と前記大径部とを繋ぐ鍔部と、が設けられており、前記ブラケットの前記シリンダの開口側の端部が前記鍔部に当接するように配され、前記シリンダに対し前記ブラケットを固定する溶接部が設けられている、構成とした。

　本発明によれば、溶接品質を向上させることができる。

本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置を示す片側を断面とした側面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置のシリンダおよびブラケットを示す図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置のシリンダおよびブラケットを示す下面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置のシリンダおよびブラケットの開口側溶接部を示す部分断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第２中間成形体およびスピニング加工機を示す断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第１中間成形体を得る絞り加工工程を段階的に示す斜視図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第１中間成形体およびスピニング加工機を示す断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第２中間成形体およびブラケットを示す断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第２中間成形体およびブラケットの溶接開先を示す部分断面図である。本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置の第２中間成形体およびブラケットの溶接開先の別の例を示す部分断面図である。本発明に係る第２実施形態のシリンダ装置を示す片側を断面とした側面図である。本発明に係る第２実施形態のシリンダ装置のシリンダおよびブラケットの相互当接部を示す部分断面図である。本発明に係る第２実施形態のシリンダ装置のシリンダおよびブラケットを示す図１１のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ断面図である。本発明に係る第３実施形態のシリンダ装置を示す片側を断面とした側面図である。本発明に係る第１，第２実施形態のシリンダ装置の第２中間成形体の変形例を示す断面図である。ブラケットの変形例およびシリンダを示す断面図である。ブラケットの別の変形例およびシリンダを示す断面図である。

［第１実施形態］
　本発明に係る第１実施形態のシリンダ装置およびその製造方法を図１～図１０を参照して以下に説明する。

　まず、第１実施形態のシリンダ装置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り、具体的には自動車のストラット型サスペンションに用いられる緩衝器である。シリンダ装置１１は、作動液体が封入される円筒状の内筒１２と、内筒１２よりも大径で内筒１２の外周側に設けられ内筒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を形成する有底筒状のシリンダ１４と、シリンダ１４の外周側に取り付けられるブラケット１５と、を有している。つまり、シリンダ装置１１は、シリンダ１４内に内筒１２が設けられた複筒式の緩衝器である。

　シリンダ１４は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状の側壁部１７と、側壁部１７の軸方向の一端側を閉塞する底部１８と、側壁部１７の底部１８とは反対側の開口部１９とを有している。側壁部１７および底部１８の中心軸線がシリンダ１４の中心軸線となる。なお、金属製の材料としては、鋼板や鉄、アルミ、樹脂など、ブラケットの材料強度と同様なものであれば適用可能である。

　底部１８は、側壁部１７の軸方向の端縁部から、側壁部１７から軸方向に離れるほど縮径するように延出するテーパ筒状部２１と、テーパ筒状部２１の側壁部１７とは反対側の端縁部からテーパ筒状部２１よりも大きなテーパで径方向内方かつ軸方向の側壁部１７とは反対側に延出するテーパ筒状部２２と、テーパ筒状部２２のテーパ筒状部２１とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する平板状の円板部２３と、を有している。テーパ筒状部２１，２２は、シリンダ１４の中心軸線を中心とするテーパ状となっており、円板部２３は、シリンダ１４の中心軸線に対し直交して広がっている。

　内筒１２は、金属製の一部材からなる一体成形品であり、円筒状をなしている。内筒１２は、その軸方向の一端部に取り付けられた円環状のベース部材３０を介してシリンダ１４の底部１８に係合している。また、内筒１２は、その軸方向の他端部に取り付けられた円環状のロッドガイド３１を介してシリンダ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、内筒１２に嵌合し固定された状態でシリンダ１４の底部１８に載置されており、この状態で、底部１８のテーパ筒状部２１で径方向に位置決めされている。
これにより、ベース部材３０は、シリンダ１４と同軸状に配置されることになり、その結果、内筒１２の軸方向の一端部をシリンダ１４と同軸状に配置する。ロッドガイド３１は、内筒１２とシリンダ１４の側壁部１７とに嵌合することで、内筒１２の軸方向の他端部をシリンダ１４と同軸状に配置する。このロッドガイド３１に対して底部１８とは反対側には、円環状のシール部材３３が配置されており、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。側壁部１７の底部１８とは反対の開口部１９側には、カール加工によって径方向内方に塑性変形させられた加締め部３４が形成されており、シール部材３３は、この加締め部３４とロッドガイド３１とに挟持されている。シール部材３３は、その軸方向の外側がこの加締め部３４で係止されることによって、シリンダ１４の開口部１９側を封止する。側壁部１７は、この加締め部３４を含んで底部１８とともに一つの素材から形成されている。

　内筒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、内筒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、内筒１２内のピストン３５とロッドガイド３１との間に設けられ、第２室３９は、内筒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。内筒１２内の第２室３９は、内筒１２の一端側に設けられたベース部材３０によって、リザーバ室１３と画成されている。第１室３８および第２室３９には作動液体である油液が充填されており、リザーバ室１３には作動気体であるガスと作動液体である油液とが充填されている。

　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を通って内筒１２およびシリンダ１４から外部へと延出している。これにより、ロッド４１は、一端側が内筒１２およびシリンダ１４内に配置されてピストン３５に接続され、他端側が内筒１２およびシリンダ１４の外部に配置されている。ロッド４１は、この他端側がシリンダ１４の開口部１９からシリンダ１４の外部に延出している。ロッド４１は、ロッドガイド３１に案内されて、内筒１２およびシリンダ１４に対して、ピストン３５と一体に軸方向に移動する。シール部材３３は、シリンダ１４とロッド４１との間を閉塞して、内筒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する。

　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、ピストン３５に当接することで通路４４を閉塞可能な円環状のディスクバルブ４６が軸方向の底部１８とは反対側に設けられている。また、ピストン３５には、ピストン３５に当接することで通路４５を閉塞可能な円環状のディスクバルブ４７が軸方向の底部１８側に設けられている。

　ディスクバルブ４６は、ロッド４１が内筒１２およびシリンダ１４内への進入量を増やす縮み側に移動しピストン３５が第２室３９を狭める方向に移動して第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通路４４を開くことになり、その際に減衰力を発生させる。ディスクバルブ４７は、ロッド４１が内筒１２およびシリンダ１４からの突出量を増やす伸び側に移動しピストン３５が第１室３８を狭める方向に移動して第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通路４５を開くことになり、その際に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、ベース部材３０に当接することで通路５２を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５５が配置され、その軸方向の底部１８とは反対側に、ベース部材３０に当接することで通路５３を閉塞可能な円環状のディスクバルブ５６が配置されている。

　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を開くことになり、その際に減衰力を発生させる減衰バルブとなっている。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を開くことになるが、その際にリザーバ室１３から第２室３９内に実質的に減衰力を発生させずに作動液体を流すサクションバルブである。

　シリンダ１４の側壁部１７の外周側には、軸方向の底部１８側から順に、底側小径部６１（小径部）と、鍔部６２と、大径部６３と、漸減部６４と、開口側小径部６５とが形成されている。

　底側小径部６１は、側壁部１７における軸方向の底部１８側の端部位置に形成されており、外周面が円筒面となっている。鍔部６２は、底側小径部６１の外周面の開口部１９側の端縁部から径方向外側に円環状に広がっている。大径部６３は、鍔部６２の外周縁部から開口部１９側に延出しており、外周面が円筒面となっている。大径部６３は、底側小径部６１よりも軸方向の開口部１９側にあって、この底側小径部６１と同軸で、この底側小径部６１よりも外径が大径となっている。鍔部６２は、底側小径部６１と大径部６３との間にあって、これらを繋いでいる。

　漸減部６４は、その外周面が、大径部６３の外周面の鍔部６２とは反対側の端縁部から、鍔部６２とは反対方向に延出している。漸減部６４の外周面は、大径部６３から軸方向に離れるほど小径となるテーパ面となっている。言い換えれば、漸減部６４は、大径部６３の鍔部６２とは反対側に設けられており、大径部６３と軸方向に連続し、大径部６３から軸方向に離れるほど外径が小径となっている。

　開口側小径部６５は、その外周面が、漸減部６４の外周面の大径部６３とは反対側の端縁部から、大径部６３から離れる方向に延出しており、円筒面となっている。開口側小径部６５は、大径部６３よりも外径が小径となっており、底側小径部６１とほぼ同外径で、側壁部１７における開口部１９側の端部まで形成されている。底側小径部６１および開口側小径部６５は、底側小径部６１が底部１８側に、開口側小径部６５が開口部１９側に配置されている。

　底側小径部６１および開口側小径部６５は、側壁部１７のうちの円筒状の側壁本体部６８に形成されており、鍔部６２、大径部６３および漸減部６４は、底側小径部６１および開口側小径部６５の軸方向の間位置にあって、側壁本体部６８よりも径方向外方に円環状に突出する環状突出部６９に形成されている。側壁本体部６８および環状突出部６９も一部材からなっている。

　ブラケット１５は、図１～図３に示すように、湾曲板部７１と、一対の取付板部７２と、一対の羽根部７３と、一対の延出板部７４と、を有しており、ブラケットは鋼板からなり、プレス成形によって一部材から形成されている。なお、ブラケット材として鋼板の他、鉄、アルミ、樹脂など、シリンダの材料強度と同様なものであれば適用可能である。

　図３に示すように、湾曲板部７１は、円筒の円周方向の一部を全長にわたって切り欠いた部分円筒状をなしている。言い換えれば、湾曲板部７１は、中心軸線に直交する面での断面がＣ字型となっている。湾曲板部７１は、その周方向の両端縁部が、湾曲板部７１の中心軸線に平行に延在している。図１に示すように、湾曲板部７１の内径は、底側小径部６１の外径すなわち鍔部６２の最小径とほぼ同等になっており、湾曲板部７１の外径は、大径部６３の外径すなわち鍔部６２の最大径と同等になっている。

　図３に示すように、一対の取付板部７２は、湾曲板部７１の円周方向の両端縁部から湾曲板部７１の径方向に沿って互いに平行に延出している。一対の取付板部７２は、湾曲板部７１の中心軸線に平行に配置されている。一対の取付板部７２には、車両への取り付け用の図１に示す取付穴７７がそれぞれ二箇所ずつ形成されている。

　図２に示すように、一対の羽根部７３は、湾曲板部７１の軸方向における一対の取付板部７２の一端縁部から互いに近づく方向に延出し、互いに若干離間している。一対の羽根部７３は、湾曲板部７１の中心軸線に交差して広がる同一平面状に配置されている。一対の羽根部７３は、湾曲板部７１の中心側に向く面が湾曲板部７１の内周面と同一円筒面に配置される部分円筒面となっている。一対の羽根部７３は、湾曲板部７１の中心側に向く面を含む端縁部７５が、図１に示すように湾曲板部７１の軸方向における一対の羽根部７３側の端縁部７６と同一円に配置される。そして、一対の羽根部７３の端縁部７５は、湾曲板部７１の軸方向における外側の面が、湾曲板部７１の軸方向における同側の端縁部７６の軸方向外側の面と同一平面に配置されている。

　一対の延出板部７４は、一対の取付板部７２の一対の羽根部７３とは反対側の端縁部から、図３に示すように互いに離れる方向に延出している。一対の延出板部７４は、湾曲板部７１の中心軸線に直交して広がる同一平面に配置されている。図１に示すように、羽根部７３および延出板部７４は、羽根部７３が開口部１９側に、延出板部７４が底部１８側に配置されている。

　ブラケット１５は、上記したように、湾曲板部７１の内径が、底側小径部６１の外径とほぼ同径で、大径部６３の外径よりも小径となっている。ブラケット１５は、上記したように、羽根部７３を開口部１９側に、延出板部７４を底部１８側に配置するようにして、湾曲板部７１において底側小径部６１に、開口部１９とは反対側から被せられている。その際に、ブラケット１５は、湾曲板部７１の開口部１９に近い側の端縁部７６および一対の羽根部７３の端縁部７５が鍔部６２に当接するように配される。

　言い換えれば、ブラケット１５は、一端側がシリンダ１４内に配置され他端側が開口部１９よりも外側でシリンダ１４の外部に配置されるロッド４１の前記他端に近い側の端縁部７５，７６が鍔部６２に当接するように配されている。さらに言い換えれば、シリンダ１４は、ブラケット１５に挿入される底側小径部６１を含む側壁本体部６８と一部材からなる環状突出部６９が、ブラケット１５の端縁部７５，７６と径方向に重なり合って、ブラケット１５からの軸方向開口部１９側への荷重を受ける。

　このようにして、ブラケット１５の湾曲板部７１に底側小径部６１が挿入された状態のシリンダ１４にブラケット１５が溶接により固定されている。ここで、シリンダ１４に対しブラケット１５を溶接により固定した溶接部が、シリンダ１４の軸方向のいずれかの位置に設けられる。

　具体的には、図１に示すように、ブラケット１５の湾曲板部７１の開口部１９に近い側の端縁部７６およびこれと連続する一対の羽根部７３の端縁部７５が、シリンダ１４の鍔部６２に当接するように配され、これら端縁部７５，７６と鍔部６２とが溶接により固定されている。この場合、突き合わせ溶接により端縁部７５，７６と鍔部６２とを固定することができる。言い換えれば、ブラケット１５は、ロッド４１のシリンダ１４からの突出部分に近い側の端縁部７５，７６が、シリンダ１４の鍔部６２と径方向の位置を重ね合わせて突き合わせ溶接により接合され固定されている。

　端縁部７５，７６と鍔部６２との溶接部分である開口側溶接部８１は、湾曲板部７１の開口部１９側の端縁部７６および一対の羽根部７３の端縁部７５の周方向のほぼ全長に亘って連続的に形成されており、円弧状に形成されている。ここで、開口側溶接部８１は、一対の羽根部７３同士の隙間部分には形成されていないが、一対の羽根部７３同士の隙間部分にも形成されて円形となっていてもよい。

　シリンダ１４の外周部には、開口側溶接部８１がそのブラケット１５側に形成された状態の環状突出部６９が、ブラケット１５に挿入される底側小径部６１よりも開口部１９側に設けられており、シリンダ１４は、この環状突出部６９でブラケット１５からの軸方向開口部１９側への荷重を受ける。図４に示すように、開口側溶接部８１は、そのシリンダ１４への止端部８２が鍔部６２に設けられている。湾曲板部７１の内径と、底側小径部６１はクリアランスを有し、密着しなくても良い。

　図１，図３に示すように、シリンダ１４の底部１８のテーパ筒状部２１の外面側の外周縁部と、ブラケット１５の湾曲板部７１の内周面側とが溶接により固定される。よって、シリンダ１４の底部１８とブラケット１５との溶接部分である底側溶接部８５が、シリンダ１４の開口側溶接部８１よりもシリンダ１４の軸方向の底部１８側に設けられている。
図３に示すように、底側溶接部８５は、湾曲板部７１の周方向のほぼ全長に亘って連続的に形成されており、半円より大きい円弧状に形成されている。この底側溶接部８５は、アーク溶接によるすみ肉溶接によって形成され、よって、シリンダ１４の底部１８とブラケット１５の湾曲板部７１とは、アーク溶接によるすみ肉溶接によって接合されて固定されている。

　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、ブラケット１５が車両の車輪側に連結されて、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と、ブラケット１５およびシリンダ１４とが外部から衝撃力を受ける。

　ここで、シリンダ１４には、ブラケット１５よりも開口部１９側の外周部に車体を支持する図示略のスプリングを受けるスプリングシートが取り付けられることになる。これにより、シリンダ１４には、車体側から図示略のスプリングを介して、スプリングシートを車輪側に取り付けられたブラケット１５に近づける方向の力が常に加わることになる。よって、ブラケット１５には、シリンダ１４に対して、開口部１９側、言い換えれば、開口部１９から突出するロッド４１側に向けた力が常に加わることになる。言い換えれば、ブラケット１５には、シリンダ１４に対して開口部１９側に抜ける方向の抜け荷重が常に加わることになる。

　次に、第１実施形態のシリンダ装置の製造方法について説明する。

　第１実施形態の製造方法は、上記したシリンダ装置１１を製造する方法であって、シリンダ１４の加締め部３４が形成される前の状態の図５に示す第２中間成形体１４ｃを形成する造管方法を含んでいる。

　まず、冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＥ）や熱間圧延鋼板（例えばＳＰＨＥ）からなる所定厚さの平板からせん断加工により、図６（ａ）に示すように、一定厚さで所定の大きさの円形平板状のブランク材１４ａを形成するせん断加工工程を行う。このせん断加工工程は冷間加工である。

　次に、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、図６（ａ）に示す平板状のブランク材１４ａに絞り加工の一種である深絞り加工を行って、図６（ｂ）から図６（ｃ）に示すように、有底筒状の第１中間成形体１４ｂを形成する第１中間成形体加工工程である絞り加工工程を行う。この絞り加工工程も冷間加工である。ここで、絞り加工工程では複数回（例えば２回）に分けて深絞り加工を行って徐々に第１中間成形体１４ｂの深さを深くし、長さを長くする。

　この絞り加工工程後の第１中間成形体１４ｂは、絞り加工工程での天面加工により、テーパ筒状部２１、テーパ筒状部２２および円板部２３を有する形状の底部１８が形成され、この底部１８と連続する筒状の側壁部１７ｂが形成された底付円筒体となる。言い換えれば、第１中間成形体加工工程である絞り加工工程では、ブランク材１４ａから、底部１８と筒状の側壁部１７ｂとを有する有底筒状の第１中間成形体１４ｂを形成する。第１中間成形体１４ｂは、側壁部１７ｂの底部１８とは反対側が図７に示す開口部１９ｂとされており、側壁部１７ｂが、後工程のスピニング加工工程後の図５に示す側壁部１７ｃよりも長さが短く全体的に肉厚が厚い。このため、図７に示す第１中間成形体１４ｂは比較的短尺となる。

　なお、本実施形態では、第１中間成形体加工工程として、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有底円筒状の第１中間成形体１４ｂを形成する例を示したが、内周側に穴のない中実の低炭素鋼棒から鍛造加工で第１中間成形体１４ｂを形成しても良い。さらに、第１中間成形体加工工程として、絞り加工の一種であるスピニング加工により第１中間成形体１４ｂを形成しても良い。

　具体的に、第１中間成形体加工工程では、後工程のスピニング加工工程を考慮して、第１中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂに厚みを持たせる。絞り加工工程は、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により側壁部１７ｂは引っ張られて薄くなるため、板厚減少量を見込んだ厚みをブランク材１４ａに持たせても良い。短尺の第１中間成形体１４ｂは金型のクリアランスを広げ単純な曲げ変形を与えて円筒形状としても良い。

　次に、第１中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂを、図５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軸方向に伸ばして、第２中間成形体１４ｃとするスピニング加工工程を行う。このスピニング加工工程も冷間加工である。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７に示す第１中間成形体１４ｂの内面形状とほぼ同形状の外面形状を有し、第１中間成形体１４ｂよりも軸方向長さが長い円柱状のマンドレル１０１を有している。マンドレル１０１は、底部１８の内面とほぼ同形状の外面を有する先端部１０２と、側壁部１７ｂの内径とほぼ同径の外径の円筒面からなる外周面を有する外周部１０３とを有している。なお、スピニング加工工程では、基本的に、側壁部１７ｂのみを加工するようにし、底部１８は加工しない。

　マンドレル１０１の先端部１０２は、外周部１０３の円筒面からなる外周面の軸方向の端縁部からこの外周面から離れるほど縮径するように延出するテーパ面部１０５と、テーパ面部１０５の外周部１０３とは反対側の端縁部からテーパ面部１０５よりも大きなテーパで径方向内方かつ軸方向外方に延出するテーパ面部１０６と、テーパ面部１０６のテーパ面部１０５とは反対側の端縁部から径方向内方に延出する円形平面部１０７と、を有している。テーパ面部１０５，１０６はマンドレル１０１の中心軸線を中心とするテーパ面であり、円形平面部１０７は、マンドレル１０１の中心軸線に対して直交して広がる平面である。

　スピニング加工機は、上記マンドレル１０１と、図示略のセンタ治具と、複数、すなわち二つ以上のローラ１１２と、を有している。センタ治具は、第１中間成形体１４ｂの底部１８をマンドレル１０１とで挟持した状態でマンドレル１０１の中心軸線を中心にマンドレル１０１と一体に回転する。複数のローラ１１２は、センタ治具とマンドレル１０１とでこれらと一体に回転させられる第１中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの外周部に圧接して側壁部１７ｂをマンドレル１０１に向けて押し付ける。

　スピニング加工工程では、マンドレル１０１を、第１中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの内周側に挿入し、マンドレル１０１の先端部１０２を第１中間成形体１４ｂの底部１８に当接させる。そして、マンドレル１０１と図示略のセンタ治具とで底部１８を加圧して挟持すなわちチャックする。すると、テーパ面部１０５が第１中間成形体１４ｂのテーパ筒状部２１に、テーパ面部１０６がテーパ筒状部２２に、円形平面部１０７が円板部２３に、それぞれ当接する。

　第１中間成形体１４ｂと、これを挟持するマンドレル１０１およびセンタ治具とが、マンドレル１０１の中心軸線を中心に一体に回転する。一体回転するマンドレル１０１、センタ治具および第１中間成形体１４ｂの回転数が設定した回転数に達した状態で、複数のローラ１１２が、第１中間成形体１４ｂに対する軸方向の位置を互いに揃えながら、底部１８側の端部から底部１８から軸方向に離れる方向に移動する。すると、複数のローラ１１２は、図７に示す側壁部１７ｂを、図５に示すように径方向内方に押圧し塑性変形させて薄肉化しながら、軸方向に底部１８とは反対に伸ばして、側壁部１７の加締め部３４が形成される前の状態の側壁部１７ｃを形成する。

　その際に、ローラ１１２のマンドレル１０１の中心からの距離を変更制御することで、側壁部１７ｃの外周側に、底側小径部６１と、鍔部６２と、大径部６３と、漸減部６４と、開口側小径部６５の加締め部３４が形成される前の状態の開口側小径部６５ｃと、を形成する。すなわち、マンドレル１０１の中心からの距離を所定の第１の距離としてローラ１１２を軸方向に移動させることにより、底側小径部６１を形成し、マンドレル１０１の中心からの距離を徐々に大きくしながら、ローラ１１２を軸方向に移動させることにより、鍔部６２を形成し、マンドレル１０１の中心からの距離を、第１の距離よりも大きい所定の第２の距離としてローラ１１２を軸方向に移動させることにより、大径部６３を形成し、マンドレル１０１の中心からの距離を徐々に小さくしながら、ローラ１１２を軸方向に移動させることにより、漸減部６４を形成し、マンドレル１０１の中心からの距離を、第２の距離よりも小さい所定の第３の距離としてローラ１１２を軸方向に移動させることにより、開口側小径部６５ｃを形成する。

　よって、図７に示す第１中間成形体１４ｂのスピニング加工工程後の図５に示す第２中間成形体１４ｃは、軸方向に伸された薄肉状の側壁部１７ｃを有しており、図７に示す第１中間成形体１４ｂよりも軸方向に長い長尺状となる。図５に示すように、側壁部１７ｃは、側壁本体部６８の加締め部３４が形成される前の状態の側壁本体部６８ｃと、環状突出部６９とを有している。第２中間成形体１４ｃの底部１８は、図７に示す第１中間成形体１４ｂの底部１８と同様のままである。

　このように、スピニング加工工程では、第１中間成形体１４ｂの側壁部１７ｂの外周側をスピニング加工して、第１中間成形体１４ｂの全長を軸方向に伸長させた第２中間成形体１４ｃを形成する。スピニング加工工程は、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１７ｃとするフローフォーミング（回転しごき加工）工程である。回転しごき加工は前方回転しごき加工および後方回転しごき加工を適宜組み合わせて行うことができる。

　以上のようにして形成された第２中間成形体１４ｃは、図８に示すように、その底側小径部６１がブラケット１５の湾曲板部７１の内側に挿入される。そして、後に開口側溶接部８１が形成される部分である鍔部６２が、同じく後に開口側溶接部８１が形成される部分であるブラケット１５の湾曲板部７１の端縁部７６および図２に示す一対の羽根部７３の端縁部７５に対向し当接するように配されて溶接開先１１５を形成する。ここで、スピニング加工によって、鍔部６２を、図９に示すようにテーパ状に形成しても良く、図１０に示すように中心軸を含む面での断面が円弧状に凹む曲面形状に形成しても良い。

　そして、溶接開先１１５を形成するブラケット１５の端縁部７５，７６と、シリンダ１４の鍔部６２とを、突き合わせ溶接により固定して、図１，図４に示すように開口側溶接部８１を形成する。すなわち、ブラケット１５の端縁部７５，７６と、シリンダ１４の鍔部６２とを突き合わせ溶接により固定する。

　また、図１に示すように、シリンダ１４の底部１８とブラケット１５の湾曲板部７１とをアーク溶接によるすみ肉溶接で固定して底側溶接部８５を形成する。すなわち、シリンダ１４の底部１８とブラケット１５の湾曲板部７１とをすみ肉溶接により固定する。

　別途、ベース部材３０に内筒１２の一端を嵌合させ、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を内筒１２内に、ピストン３５を内筒１２内に嵌合させるように挿入して、ロッド４１に支持されたロッドガイド３１を内筒１２の他端に嵌合させ、シール部材３３をロッド４１を径方向に覆うように配置して内装部品を組み立てる。

　そして、ブラケット１５が固定された第２中間成形体１４ｃに、これら内装部品を挿入してベース部材３０を底部１８に当接させて、ロッド４１に支持された封口部材であるシール部材３３をロッドガイド３１に押し付けながら側壁部１７ｃの開口側小径部６５ｃの開口部１９ｃ側に、カール加工により内側にカールする図１に示す加締め部３４を形成する加締め工程を含む組立工程を行ってシリンダ１４とする。このような組立工程を経て、シリンダ装置１１が製造される。

　上記した特許文献１には、シリンダの外周を覆うようにブラケットを取り付ける技術が記載されている。また、特許文献２には、ベースシェルの底部にフランジ状のブラケット受部を設け、ブラケット受部とブラケットとを当接させて両者を溶接固定する技術が記載されている。

　第１実施形態のシリンダ装置１１は、ストラット型サスペンションに用いられるものであり、ブラケット１５には、シリンダ１４に対して、シリンダ１４から突出するロッド４１側に向けた力が常に加わることになる。このため、ブラケット１５とシリンダ１４とを強固に溶接する必要がある。従来は、アーク溶接によるすみ肉溶接のみでブラケットとシリンダとを固定しているが、アーク溶接によって高い溶接強度を確保しようとすると、溶接の時間を延ばすこと等が必要となり、シリンダに歪みや内周荒れを起こす可能性がある。

　これに対し、第１実施形態のシリンダ装置１１は、ブラケット１５の湾曲板部７１の、ロッド４１が突出する側の端縁部７６および一対の羽根部７３の端縁部７５が、シリンダ１４の鍔部６２に当接するように配されるため、ブラケット１５に、シリンダ１４に対してシリンダ１４から突出するロッド４１側に向けた力、すなわち抜け荷重が常に加わっても、この方向にある鍔部６２を含む環状突出部６９によって、この抜け荷重を受けることができる。言い換えると、ブラケット１５は、シリンダ１４の開口部１９側のシリンダ１４の鍔部６２に当接するように配される。このため、ブラケット１５とシリンダ１４との溶接による固定強度をその分低くすることができる。よって、底側溶接部８５および開口側溶接部８１を形成してブラケット１５をシリンダ１４に固定する際の溶接時間の短縮を図ることができ、シリンダ１４に生じる歪みや内周荒れを抑制することができる。したがって、溶接品質を向上させることができる。

　しかも、鍔部６２を含む環状突出部６９によって、ブラケット１５のシリンダ１４に対する抜け荷重を受けるため、溶接位置の制約が少なくなり、溶接位置の自由度を高めることができる。これにより、例えば、シリンダの内周面をピストンが摺動するモノチューブのシリンダ装置に対しても、ピストンの摺動範囲から離して溶接位置を設定することが可能になるため、ブラケットを溶接可能となる。この場合、例えば、ブラケット１５の羽根部７３側は、拡径防止のため羽根部７３同士の接続のみを溶接で行い、ブラケット１５のシリンダ１４への固定は底部１８側の底側溶接部８５のみで行えば良い。

　また、アーク溶接によるすみ肉溶接のみでブラケットとシリンダとを固定すると、溶接時に溶融金属が流れ、溶接部の形状にバラツキが生じ、溶接部の形状によって疲労強度が左右される可能性がある。これに対して、第１実施形態のシリンダ装置１１は、ブラケット１５の湾曲板部７１の端縁部７６および一対の羽根部７３の端縁部７５が、シリンダ１４の鍔部６２に突き合わせ溶接により固定されるため、開口側溶接部８１の形状を均一にすることができる。よって、溶接部の形状により左右されていた強度のバラツキを抑制することができる。しかも、ブラケット１５の端縁部７５，７６およびシリンダ１４の鍔部６２が溶接開先１１５を形成するため、溶接開先１１５に溶融金属を溜めることができる。この点からも、開口側溶接部８１の形状を均一にすることができる。

　また、すみ肉溶接では、アンダカットが生じると、溶接不良による切欠きと、止端部の寸法変化による切欠きとが重なるため、応力集中を生じ易く、疲労強度が低下する。これに対して、第１実施形態のシリンダ装置１１は、シリンダ１４に鍔部６２を設けてシリンダ１４の止端部８２を鍔部６２に配置したため、止端部８２の寸法変化を減少させることができる、よって、応力集中を低減でき、疲労強度が向上する。しかも、湾曲板部７１の外径は、大径部６３の外径すなわち鍔部６２の最大径と同等になっているため、応力集中を低減する効果が高い。

　また、大径部６３の鍔部６２とは反対側に、大径部６３から軸方向に離れるほど外径が小径となる漸減部６４が形成されているため、大径部６３および鍔部６２を含む環状突出部６９が形成されることによるシリンダ１４の応力集中を抑制でき、強度低下を抑制することができる。

　また、第２中間成形体１４ｃの側壁部１７ｃの外周側に、底側小径部６１、大径部６３、鍔部６２、漸減部６４および開口側小径部６５ｃをスピニング加工によって形成するため、加工硬化により、側壁部１７ｃすなわち側壁部１７の強度が向上する。

［第２実施形態］
　次に、第２実施形態を主に図１１～図１３に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。

　図１１に示すように、第２実施形態では、第１実施形態に対し、ブラケット１５の湾曲板部７１の端縁部７６および一対の羽根部７３の端縁部７５に、シリンダ１４の鍔部６２が、溶接されることなく当接している。鍔部６２は、溶接されないことから、ブラケット１５の湾曲板部７１の端縁部７６とおよび一対の羽根部７３の端縁部７５との間に溶接開先を形成する必要がない。このため、第２実施形態では、図１２に示すように、シリンダ１４の鍔部６２がシリンダ１４の中心軸線に直交して広がっている。

　第１実施形態と同様に、ブラケット１５の端縁部７５，７６は湾曲板部７１の中心軸線に直交して広がっている。また、湾曲板部７１に底側小径部６１を嵌合させた状態のシリンダ１４は、鍔部６２がブラケット１５の端縁部７５，７６と径方向における位置を重ね合わせている。よって、シリンダ１４の鍔部６２は、ブラケット１５の端縁部７５，７６に面接触するようになっている。シリンダ１４の鍔部６２とブラケット１５の端縁部７５，７６とが、互いに面接触して軸方向に当接する相互当接部１１８を構成している。

　第２実施形態では、例えば、スピニング加工によって形成された第１実施形態と同様の第２中間成形体１４ｃの斜めの鍔部６２の部分に、切削加工を施すことによって、シリンダ１４の中心軸線に直交して広がる鍔部６２を形成することができる。

　なお、第２実施形態では、ブラケット１５の一対の羽根部７３がシリンダ１４に溶接されないことから、一対の羽根部７３の互いに離間する開きを規制する必要がある。このため、図１３に示すように、一対の羽根部７３の相互近接側同士が溶接されて連結されることになり、この部分に連結溶接部１２１が形成されている。

　第２実施形態によれば、シリンダ１４に対しブラケット１５を溶接により固定する部分が、底側溶接部８５のみで済む。このため、溶接時間の短縮を図ることができ、溶接時にシリンダ１４に生じる歪みや内周荒れのさらなる抑制を図ることができる。

［第３実施形態］
　次に、第３実施形態を主に図１４に基づいて第１実施形態との相違部分を中心に説明する。なお、第１実施形態と共通する部位については、同一称呼、同一の符号で表す。

　第１実施形態のシリンダ１４は、側壁本体部６８と環状突出部６９と加締め部３４とを含む側壁部１７が底部１８とともに一つの素材から形成されていたが、第３実施形態のシリンダ１４は、図１４に示すように、第１実施形態の側壁本体部６８と加締め部３４とを含む側壁部１７Ａが底部１８とともに一つの素材からスピニング加工を含んで形成されてシリンダ本体１４Ａを構成している。そして、このシリンダ本体１４Ａの側壁本体部６８の周囲に、側壁本体部６８と別部材であって鍔部６２および大径部６３を有する別の円筒状部材１４Ｂを嵌合させて、環状突出部６９としている。そして、この円筒状部材１４Ｂとブラケット１５とを突き合わせ溶接により接合している。この溶接により、シリンダ本体１４Ａと円筒状部材１４Ｂとブラケット１５とが、開口側溶接部８１で接合されて固定される。

　このような第３実施形態によれば、円筒状部材１４Ｂは、パイプの端面を切削により面取りしてテーパ状の鍔部６２を形成するという簡単な加工で形成できるため、設備投資を抑えることができる。

　第１，第２実施形態においては、側壁部１７ｃの外周側に、フローフォーミングによって、底側小径部６１、鍔部６２、大径部６３、漸減部６４および開口側小径部６５ｃを形成したが、これに限らず、これらを並行スウェージや切削等で形成することも可能である。並行スウェージや切削等で形成する場合、漸減部６４および開口側小径部６５ｃを形成せず、図１５に示すように、側壁部１７ｃを、底側小径部６１、鍔部６２および大径部６３のみで構成し、側壁部１７ｃの底側小径部６１および鍔部６２以外の部分の肉厚を均一にすることで、加工を容易にすることができる。

　なお、ブラケット１５は、第１～第３実施形態のものに限らず、図１６に示すように、湾曲板部７１と一対の取付板部７２とを有し、一対の羽根部７３および一対の延出板部７４を持たないブラケット１５Ａや、図１７に示すように、ブラケット１５Ａに、一対の取付板部７２の間で湾曲板部７１と同一の円筒をなす湾曲板部１２５と、湾曲板部１２５の周方向の両端縁部から湾曲板部１２５の径方向に沿って互いに平行に延出して一対の取付板部７２に接合される一対の延出板部１２６とを有する補強部材１５Ｂを設けたものを用いても良い。

　以上に述べた実施形態の第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開口から外部に延びて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、前記シリンダの外周側に取り付けられるブラケットと、を有するシリンダ装置であって、前記シリンダの外周側には、小径部と、該小径部よりも大径の大径部と、前記小径部と前記大径部とを繋ぐ鍔部と、が設けられており、前記ブラケットの前記シリンダの開口側の端部が前記鍔部に当接するように配され、前記シリンダに対し前記ブラケットを固定する溶接部が設けられていることを特徴とする。

　第２の態様は、第１の態様において、前記溶接部は、前記シリンダの底部側に設けられていることを特徴とする。

　第３の態様は、第１または第２の態様において、前記大径部の前記鍔部とは反対側に、前記大径部から軸方向に離れるほど外径が小径となる漸減部が形成されていることを特徴とする。

　第４の態様は、第１乃至第３のいずれか一態様において、前記ブラケットは、湾曲板部と、一対の取付板部と、一対の羽根部と、一対の延出板部とから構成され、前記湾曲板部の外径は、前記大径部の外径と同等であることを特徴とする。

　第５の態様は、第１または第２の態様のシリンダ装置の製造方法であって、前記小径部、前記大径部および前記鍔部を、スピニング加工により形成することを特徴とする。

　第６の態様は、第３の態様のシリンダ装置の製造方法であって、前記小径部、前記大径部、前記鍔部および前記漸減部を、スピニング加工により形成することを特徴とする。

　本発明によれば、溶接品質を向上させることができる。

　１１　シリンダ装置
　１４　シリンダ
　１５　ブラケット
　４１　ロッド
　６１　底側小径部（小径部）
　６３　大径部
　６２　鍔部
　６４　漸減部
　８１　開口側溶接部
　８５　底側溶接部

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開口から外部に延びて前記シリンダに対して軸方向に移動するロッドと、
　前記シリンダの外周側に取り付けられるブラケットと、を有するシリンダ装置であって、
　前記シリンダの外周側には、
　小径部と、
　該小径部よりも大径の大径部と、
　前記小径部と前記大径部とを繋ぐ鍔部と、
が設けられており、
　前記ブラケットの前記シリンダの開口側の端部が前記鍔部に当接するように配され、
　前記シリンダに対し前記ブラケットを固定する溶接部が設けられていることを特徴とするシリンダ装置。
　前記溶接部は、前記シリンダの底部側に設けられていることを特徴とする
　請求項１に記載のシリンダ装置。
　前記大径部の前記鍔部とは反対側に、前記大径部から軸方向に離れるほど外径が小径となる漸減部が形成されていることを特徴とする
　請求項１または２に記載のシリンダ装置。
　前記ブラケットは、湾曲板部と、一対の取付板部と、一対の羽根部と、一対の延出板部とから構成され、前記湾曲板部の外径は、前記大径部の外径と同等であることを特徴とする
　請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシリンダ装置。
　請求項１または２に記載のシリンダ装置の製造方法であって、
　前記小径部、前記大径部および前記鍔部を、スピニング加工により形成することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
　請求項３に記載のシリンダ装置の製造方法であって、
　前記小径部、前記大径部、前記鍔部および前記漸減部を、スピニング加工により形成することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。