JP2008032032A - シリンダ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダチューブに対するエンドキャップの緩み（回転）を確実に規制し得るシリンダ装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】このシリンダ装置は、軸方向端部の内周面に雌ねじ部１２を有するシリンダチューブ１１と、前記雌ねじ部に対応する雄ねじ部１５を外周面に有し、シリンダチューブの軸方向一端部に螺着されるエンドキャップ１４と、を備えている。そして、前記シリンダチューブの周壁における雌ねじ部の軸方向ほぼ中央位置に径方向に沿って貫通孔１３を形成すると共に、前記エンドキャップがシリンダチューブに螺着された状態で、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山１５ａを治具により圧潰して該雄ねじ部の一部に塑性変形部２１を形成した。これによって、エンドキャップの回転移動を不能にし、シリンダチューブに螺着されたエンドキャップの緩み（回転）防止を図った。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両のパワーステアリング装置に適用され、シリンダチューブの端部にラック軸の軸方向の移動範囲を規制するエンドキャップを備えたシリンダ装置及びその組立方法に関する。

例えば車両のパワーステアリング装置に適用される従来のシリンダ装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

このシリンダ装置は、円筒状のシリンダチューブと、該シリンダチューブ内に貫通状態に配設されたラック軸と、該ラック軸の外周側に設けられると共にシリンダチューブ内に摺動自在に収容された円環状のピストンと、該ピストンによってシリンダチューブ内が複数の圧力室に隔成される一方、ラック軸に挿通され、前記各圧力室をそれぞれシールするオイルシールと、シリンダチューブの端部に設けられ、ラック軸の進出量（ストローク量）を規制するエンドキャップと、を備えている。

前記エンドキャップは、内周側に、前記各圧力室の一端側をシールするシール部材と、ラック軸の一端側を支持するブッシュと、該エンドキャップの外周面とシリンダチューブの内周面の間をシールするＯリングとを備えている。また、このエンドキャップの外周面には、シリンダチューブの端部内周面に形成された雌ねじに対応する雄ねじが形成され、該エンドキャップはシリンダチューブの端部に螺着されている。

そして、前記エンドキャップとシリンダチューブとの結合部の外周面には、該エンドキャップの外周面とシリンダチューブの外周面に跨るように径方向内側に凹状に窪んだ塑性変形部が形成されて、エンドキャップがシリンダチューブに対してかしめ固定されている。これによって、シリンダチューブに対するエンドキャップの緩み止めが図られている。
特開２００５−３５３１１号公報

従来のシリンダ装置にあっては、前記エンドキャップとシリンダチューブとが径方向に重複する部位において、径方向外側のシリンダチューブの周壁を径方向内側に塑性変形させて径方向内側のエンドキャップの周壁に食い込ませることにより、シリンダチューブに対するエンドキャップの回転移動を規制している。

しかしながら、製造工程において前記塑性変形部を形成する際に、シリンダチューブの周壁を構成する材料がエンドキャップ側に充分に移動されずに、エンドキャップの周壁に対するシリンダチューブの周壁の食い込み具合が不足してしまうことがある。

しかも、前記塑性変形部におけるシリンダチューブとエンドキャップとの係合強度、すなわち前記かしめ固定の強度は、破壊試験などを行わなければ確認できず、外観からかしめ強度を判定することは非常に困難である。

そこで、前記かしめ固定の強度が不充分であると、例えば他の装置に対する該シリンダ装置の組み付け時などにおいてエンドキャップに回転方向の力が付与された場合などに、前記かしめ状態が緩んでエンドキャップが不用意に回転してしまうおそれがある。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、シリンダチューブに対するエンドキャップの緩み（回転）を確実に規制し得るシリンダ装置及びその製造方法を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、軸方向端部の内周面に雌ねじ部を有するシリンダチューブと、前記雌ねじ部に対応する雄ねじ部を外周面に有し、前記シリンダチューブの軸方向端部に螺着されるエンドキャップと、を備えたシリンダ装置であって、前記シリンダチューブの周壁における前記雌ねじ部の形成位置に径方向に沿って穿設された貫通孔と、前記エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態で、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を治具により圧潰して形成された塑性変形部と、を備えたことを特徴としている。

この発明によれば、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を例えばポンチなどの治具により圧潰して該雄ねじ部のねじ山の一部を塑性変形させたことによって、前記塑性変形部は前記雌ねじ部と螺合できず前記エンドキャップが回転不能となるため、前記シリンダチューブに螺着された前記エンドキャップの緩み（回転）を確実に防止することができる。

請求項２に記載の発明は、軸方向端部の内周面に雌ねじ部を有するシリンダチューブにおける前記雌ねじ部の形成位置に、径方向に沿って貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、外周面に雄ねじ部を有するエンドキャップを、前記雌ねじ部を介して前記シリンダチューブに螺着するエンドキャップ組み付け工程と、前記エンドキャップ組み付け工程の後に、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を治具により圧潰して塑性変形させる緩み止め処置工程と、を有することを特徴としている。

この発明によれば、この製造方法の発明であっても、前記請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。

以下、本発明に係るシリンダ装置の実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、このシリンダ装置を、例えば車両のラックピニオン式パワーステアリング装置に適用したものを示している。

すなわち、このパワーステアリング装置は、図２に示すように、一端側が図外のステアリングホイールに連係され、このステアリングホイールが操舵されることによって回転する操舵軸１と、該操舵軸１の他端側が収容され、車体の幅方向一端側に偏倚して設けられたギヤボックス２と、該ギヤボックス２の下端部に設けられ、車体の幅方向に延設されたラックハウジング３と、該ラックハウジング３の軸方向に接合されたパワーシリンダ４と、をそれぞれ備えている。

前記ギヤボックス２は、一端側が前記操舵軸１と連結する棒状のトーションバー５と、該トーションバー５を囲繞するように設けられた図外のロータリバルブと、一端側が前記トーションバー５を介して操舵軸１と連結する図外のピニオン軸と、を内部に収容している。前記ロータリバルブは、前記操舵軸１の回転に伴ってトーションバー５が捩られ、この捩れ量に伴い内部の油路が開閉することによって、前記パワーシリンダ４に供給する作動油の油量を制御している。

前記ラックハウジング３には、前記ピニオン軸の他端部と、該ピニオン軸の他端部に噛合して前記ステアリングホイールの回転に応じて軸方向に進退自在に移動するほぼ円筒状のラック軸６とが収容され、このラック軸６は該ラックハウジング３と前記パワーシリンダ４とに跨って設けられている。そして、前記ラック軸６の両端部にはボールジョイント７，７を介してタイロッド８，８がそれぞれ連結され、このタイロッド８，８の外端部に接続される図外のナックルを介して左右の各車輪に連係されている。

このような構成から、前記パワーステアリング装置は、前記ステアリングホイールの回転角に応じてラック軸６が軸方向に移動し、タイロッド８，８を介して前記ナックルが左右に引っ張られることによって両車輪の向きが変更され、車両の走行方向を変更するようになっている。

前記パワーシリンダ４は、アルミニウム合金材料からなるほぼ円筒状のシリンダチューブ１１の内周側に前記ラック軸６が貫通状態に収容され、該ラック軸６の外周側に設けられた図外のピストンによって図３中右側の第１油圧室１０ａと図３中左側の第２油圧室１０ｂの二つの圧力室に隔成されている。そして、前記パワーシリンダ４は、前記ギヤハウジング２に接続された第１油路配管９ａ及び第２油路配管９ｂを介して前記各圧力室１０ａ，１０ｂにそれぞれ供給された油圧がラック軸６の軸方向の移動を補助することにより、運転者の操舵力をアシストしている。

また、前記シリンダチューブ１１の一端部には、図２及び図３に示すように、該シリンダチューブ１１の内径が若干段差状に拡径した拡径部１１ａが軸方向外側に向かって延設され、この拡径部１１ａの外端部内周面には雌ねじ部１２が形成されている。さらに、この雌ねじ部１２と重複する拡径部１１ａの周壁の軸方向ほぼ中央位置には、径方向に沿って貫通孔１３が穿設されている。

そして、前記パワーシリンダ４の一端部（図２中の右端部）には、前記ボールジョイント７を当接させてラック軸６のストローク量を規制するエンドキャップ１４が設けられている。

このエンドキャップ１４は、図２及び図４に示すように、アルミニウム合金材料からなる中空のほぼボルト状に形成され、大径状の頭部１４ａと、該頭部１４ａに対して小径状に形成された軸部１４ｂとを有している。そして、前記軸部１４ｂの外周面における頭部１４ａ側の軸方向の所定範囲には、前記シリンダチューブ１１の雌ねじ部１２に螺合する雄ねじ部１５が形成されている。なお、前記エンドキャップ１４の内径は、ラック軸６の外径とほぼ同じ大きさに設定されている。

すなわち、前記エンドキャップ１４は、図２に示すように、前記軸部１４ｂを介して軸方向外側からシリンダチューブ１１の一端部に螺着して、前記頭部１４ａの軸部１４ｂ側の端面とシリンダチューブ１１の端面とが当接状態にねじ止め固定され、ラック軸６を貫通状態に支持しつつシリンダチューブ１１の一端部開口を閉塞している。

また、前記軸部１４ｂの内周端部には、図４に示すように、エンドキャップ１４の内径よりも拡径した段差状のシール挿入溝１６が形成され、このシール挿入溝１６内には、第１油圧室１０ａの外側端部をシールする円環状のオイルシール１７が圧入固定されている。

さらに、前記軸部１４ｂの内周部には、前記シール挿入溝１６に隣接して設けられ、該シール挿入溝１６から軸方向内側に向かって段差状に縮径した縦断面ほぼＬ字形状のブッシュ挿入溝１８が形成されている。そして、このブッシュ挿入溝１８内には、ラック軸６が挿通されて該ラック軸６を摺動自在に支持するブッシュ１９が配設されている。

このブッシュ１９は、薄肉の弾性材料（例えば合成樹脂）によって形成され、前記ブッシュ挿入溝１８を型の一部として射出成形されて成形と同時にエンドキャップ１４内に固定されていると共に、ラック軸６の外端部をがたつきなく支持している。

また、前記軸部１４ｂの先端側の外周面に形成された円環状のシール保持溝内には、シリンダチューブ１１の内周面とエンドキャップ１４の軸部１４ｂの外周面との間をシールする円環状のシール部材であるＯリング２０が嵌着されている。

そして、前記雄ねじ部１５には、図１に示すように、エンドキャップ１４がシリンダチューブ１１にねじ止め固定された後、前記シリンダチューブ１１の貫通孔１３に対応する位置に塑性変形部２１が形成されている。

すなわち、この塑性変形部２１は、図６に示すように、ほぼ棒状に形成されたポンチなどの治具２２の細い先端部２２ａを貫通孔１３から挿入し、該治具２２の先端部２２ａによって前記雄ねじ部１５を外周側から押圧することで、図１に示すように、該雄ねじ部１５のねじ山１５ａを押し潰すように塑性変形させることによって形成される。これにより、シリンダチューブ１１に螺着されたエンドキャップ１４の緩み止めがなされている。

次に、前記パワーシリンダ４の製造方法について、図１及び図３〜図６に基づいて説明する。

まず、貫通孔形成工程として、図３に示すように、予め前記雌ねじ部１２が形成されたシリンダチューブ１１における一端部の周壁に、雌ねじ部１２の軸方向ほぼ中央位置を通過するように径方向に沿って例えばドリルなどで貫通孔１３を形成する。

続いて、シール組み付け工程として、図４に示すように、シリンダチューブ１１内にラック軸６を挿通して該ラック軸６にオイルシール１７を組み付ける一方、予めブッシュ１９が組み付けられたエンドキャップ１４にＯリング２０を組み付け、ラック軸６を軸部１４ｂ側からエンドキャップ１４に挿通させつつオイルシール１７を前記シール挿入溝１６内に嵌挿することによって、該オイルシール１７をエンドキャップ１４に組み付ける。

その後、エンドキャップ組み付け工程として、図５に示すように、エンドキャップ１４をシリンダチューブ１１の一端部に螺着させ、頭部１４ａの軸部１４ｂ側の端面がシリンダチューブ１１の一端面に当接するまでねじ込むことによって、エンドキャップ１４をシリンダチューブ１１にねじ止め固定する。

続いて、エンドキャップ組み付け工程の後に緩み止め処置工程として、図６に示すように、前記治具２２をシリンダチューブ１１の径方向外側から前記貫通孔１３内に挿入して該治具２２の先端部２２ａの端面を前記雄ねじ部１５のねじ山１５ａの外面に当接させる。そして、この状態から前記治具２２をシリンダチューブ１１の径方向内側へ押圧して押し込むことによって、図１に示すように、前記雄ねじ部１５のねじ山１５ａを潰すように塑性変形させ、該雄ねじ部１５ａの一部に前記塑性変形部２１を形成する。これによって、シリンダチューブ１１に螺着されたエンドキャップ１４の緩み止めが施されて、前記パワーシリンダ４の組み付けが完了する。

そして、前記パワーシリンダ４の組み付けが終了した後に、該パワーシリンダ４の品質を保証するために前記各圧力室１０ａ，１０ｂの気密性の試験を行う。この気密性確認試験では、まず、空気圧導入工程として、前記シリンダチューブ１１の各圧力室１０ａ，１０ｂ内にそれぞれ圧縮された空気を充填させる。

その後、気密性確認工程として、前記第１圧力室１０ａにおいては、前記貫通孔１３を通してシリンダチューブ１１の内周面とエンドキャップ１４の外周面との間から前記空気圧が漏洩するか否かを確認する。つまり、密閉された空間である第１圧力室１０ａからの空気圧の漏洩が前記貫通孔１３を介して確認できることから、これによって前記Ｏリング２０の損傷、組み付け不良及びＯリング２０自体の欠品などを検知することができる。この結果、前記パワーシリンダ４の品質保証が図れると共に、該パワーシリンダ４の歩留まりを向上させることができる。以上で、前記パワーシリンダ４の製造工程が完了となる。

したがって、この実施の形態によれば、前記貫通孔１３を介して前記雄ねじ部１５のねじ山１５ａを前記治具２２により圧潰して塑性変形させたことにより、前記塑性変形部２１は前記雌ねじ部１２と螺合できなくなり、エンドキャップ１４の回転移動が不能となることから、シリンダチューブ１１に螺着されたエンドキャップ１４の緩みを確実に防止することができる。しかも、前記塑性変形部２１は、前記雄ねじ部１５の軸方向ほぼ中央位置に形成されていることから、シリンダチューブ１１に螺着されたエンドキャップ１４の緩み止めがより確実に防止される。

また、前記貫通孔１３を前記シール保持溝２０、すなわちＯリング２０の取付位置よりも軸方向外側に形成したことによって、シリンダチューブ１１内に空気圧を導入して第１圧力室１０ａの気密性確認試験を行う際に、シリンダチューブ１１の内周面とエンドキャップ１４の外周面との間から漏洩する前記空気圧を、貫通孔１３を介して検出することが可能となっている。これにより、Ｏリング２０の損傷、組み付け不良及びＯリング２０自体の欠品などを確認することができ、前記パワーシリンダ４の歩留まりを向上させることができる。

さらに、シリンダチューブ１１とエンドキャップ１４とを共に軟性のアルミニウム合金材料によって形成した場合、シリンダチューブ１１の外周面を圧潰して緩み止めを防止する従来の方法では、軟性の材料特性によりシリンダチューブ１１の周壁のみが潰れてしまい、この塑性変形がエンドキャップ１４まで及ばないおそれがあったが、この実施の形態によれば、前記雄ねじ部１５のねじ山１５ａを直接塑性変形させることから、エンドキャップ１４の緩み止め防止効果がより効果的に作用する。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１） 前記エンドキャップの外周側であって該エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態において前記雄ねじ部よりも軸方向内側となる位置に設けられ、前記シリンダチューブの内周面と前記エンドキャップの外周面との間をシールするシール部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。

この発明によれば、前記貫通孔よりも軸方向内側に前記シール部材を設けたことによって、前記シリンダチューブ内に空気圧を導入して該シリンダチューブの気密性試験を行う際に、前記貫通孔によって前記シリンダチューブの内周面と前記エンドキャップの外周面との間から漏洩する前記空気圧を検出することが可能となっている。これによって、前記シール部材の損傷、組み付け不良及び前記シール部材自体の欠品などを確認することができ、前記シリンダ装置の歩留まりを向上させることができる。

請求項（２） 前記貫通孔を、前記エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態において前記雄ねじ部の軸方向ほぼ中央位置に形成したことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。

この発明によれば、前記塑性変形部を前記雄ねじ部に確実に形成することができ、前記シリンダチューブに螺着された前記エンドキャップの緩み止めをより確実に防止することができる。

請求項（３） 軸方向端部の内周面に雌ねじ部を有するシリンダチューブと、
該シリンダチューブ内に軸方向に沿って貫通状態に配設されたピストンロッドと、
該ピストンロッドに固定され、前記シリンダチューブ内を複数の圧力室に隔成しつつ軸方向へ摺動可能なピストンと、
前記雌ねじ部に対応する雄ねじ部を外周面に有し、前記シリンダチューブの軸方向端部に螺着されるエンドキャップと、
該エンドキャップの外周部に設けられ、前記シリンダチューブの内周面と前記エンドキャップの外周面との間をシールするシール部材と、
該シール部材よりも軸方向外側であって、前記シリンダチューブの周壁における前記雌ねじ部の形成位置に径方向に沿って穿設された貫通孔と、
前記エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態で、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を治具により圧潰して形成された塑性変形部と、
を備えたことを特徴とするシリンダ装置。

この発明によれば、前記雄ねじ部の一部に前記塑性変形部を形成したことから、前記シリンダチューブに螺着された前記エンドキャップの緩み止めを確実に防止することができると共に、前記貫通孔を前記シール部材の取付位置よりも軸方向外側に形成したことから、前記貫通孔を通じて前記圧力室内の気密性不良を検知することができる。

請求項（４） 前記シリンダチューブと前記エンドキャップとをそれぞれアルミニウム合金材料によって形成したことを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。

この発明によれば、前記シリンダチューブと前記エンドキャップとを共に軟性のアルミニウム合金材料によって形成した場合であっても、前記雄ねじ部のねじ山を直接塑性変形させるため、前記シリンダチューブに螺着された前記エンドキャップの緩み止め不良が発生するおそれがない。

請求項（５） 前記エンドキャップを前記シリンダチューブに螺着する前に、前記エンドキャップの外周側であって該エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態において前記雄ねじ部よりも軸方向内側となる位置に、前記シリンダチューブの内周面と前記エンドキャップの外周面との間をシールするシール部材を配置するシール組み付け工程と、
前記エンドキャップに緩み止め処置をした後に、前記シリンダチューブ内に空気圧を導入する空気圧導入工程と、
該空気圧導入工程の後に、前記空気圧が前記圧力室から前記貫通孔を通じて漏洩するか否かを確認する気密性確認工程と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置の製造方法。

この発明によれば、前記シリンダチューブ内に空気圧を導入して前記空気圧が前記圧力室から前記貫通孔を通じて漏洩するか否かを確認することによって、前記シール部材の損傷、組み付け不良及び前記シール部材自体の欠品などを検知することができる。

本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記シリンダチューブ１１やエンドカバー１４の形状及び大きさを、シリンダ装置の仕様や大きさなどによってそれぞれ自由に変更することができる。

また、前記貫通孔１３及び塑性変形部２１は、周方向に複数形成することも可能であり、この場合、シリンダチューブ１１に螺着したエンドキャップ１４の緩みをより一層確実に防止することができる。

本発明に係るパワーシリンダの実施の形態を示し、本発明の主要部分を説明するパワーシリンダの一端部を拡大した部分断面図である。 同実施の形態を示すパワーシリンダの全体図である。 同実施の形態を示すシリンダチューブの一端部の縦断面図である。 同実施の形態を示すエンドキャップの縦断面図である。 本発明に係るパワーシリンダの製造方法を示し、エンドキャップ組み付け工程を説明するパワーシリンダの一端部を拡大した部分断面図である。 同製造方法を示し、緩み止め処置工程を説明するパワーシリンダの一端部を拡大した部分断面図である。

符号の説明

１１…シリンダチューブ
１２…雌ねじ部
１３…貫通孔
１４…エンドキャップ
１５…雄ねじ部
１５ａ…ねじ山
２２…塑性変形部
２３…治具

Claims (2)

1. 軸方向端部の内周面に雌ねじ部を有するシリンダチューブと、前記雌ねじ部に対応する雄ねじ部を外周面に有し、前記シリンダチューブの軸方向端部に螺着されるエンドキャップと、を備えたシリンダ装置であって、
   前記シリンダチューブの周壁における前記雌ねじ部の形成位置に径方向に沿って穿設された貫通孔と、
   前記エンドキャップが前記シリンダチューブに螺着された状態で、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を治具により圧潰して形成された塑性変形部と、
   を備えたことを特徴とするシリンダ装置。
2. 軸方向端部の内周面に雌ねじ部を有するシリンダチューブにおける前記雌ねじ部の形成位置に、径方向に沿って貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
   外周面に雄ねじ部を有するエンドキャップを、前記雌ねじ部を介して前記シリンダチューブに螺着するエンドキャップ組み付け工程と、
   前記エンドキャップ組み付け工程の後に、前記貫通孔を介して前記雄ねじ部のねじ山を治具により圧潰して塑性変形させる緩み止め処置工程と、
   を有することを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
   

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