专利名称：汽缸装置和汽缸装置中使用的杆的制造方法
技术领域：
本发明涉及油压缓冲器、主动式悬挂装置用的油压缸、气压弹簧等汽缸装置和汽缸装置中所使用的杆的制造方法。
背景技术：
以油压缓冲器为例，如图6所示，其结构为在有底的外壳3内放置内筒2，内筒2内装有能够滑动的活塞1，杆(活塞杆)4的一端与活塞1相连，另一端插进杆导向部5向外部伸展，该杆导向部5与内筒2和外壳3开口端部一起卡合，使装在内筒2内的油液流过设置在活塞1上的活塞阀6以及设置在外壳3底部的底座阀7，在拉伸行程和收缩行程产生衰减力，活塞杆4进入和退出的油液利用被封闭在外壳3和内筒2之间的气体和油液空间R进行补偿。8代表给车辆车轴一侧安装时所使用的安装台，9代表用于承受螺旋弹簧的弹簧承受器。
另外，在上述油压缓冲器中，一般杆4的伸长端固定设置在杆4中部止动元件10固定在上述杆导向部5中，该止动元件10上面设置有诸如橡胶等具有弹性的树脂。现有技术中采用凸焊方式将这种止动元件10固定在杆4上。
发明内容
但是，对于利用上述凸焊方法将止动元件10焊接在杆4上的接合方法，要想获得所希望的焊接强度，必须提高焊接电流。随着电流增大，溅射物数量增加，这些溅射物附着在活塞杆4各处，随后在组装油压缓冲器时成为异物(杂质)进入油室内时，这些杂质被携带到阀中，导致不能获得所需要的衰减力特性，所以，必须清除所述杂质，从而增加了工作量。
最近研究，不用上述止动元件10而利用卡圈，可以省略焊接工序，即在杆4中部形成槽，在该槽内，通过金属流动接合嵌入卡圈。
不过，上述活塞杆4通常经受高频淬火回火处理(硬化处理)，使其表面维氏硬度(Hv)超过400。为此，在现有技术中，通常不得不依靠切削(旋削)加工所述槽，此时，将好不容易才得到的表面硬化层切除，随断面缩小而使强度极大下降，特别是弯曲强度下降。
并且，由于难以切削，产生缩短加工工具寿命的问题。
鉴于上述背景技术，本发明提供一种油缸装置以及油缸装置中所使用的杆的制造方法。
为了解决上述问题，本发明的第一方面，通过设置装有流体的汽缸、插入该汽缸内通过将圆柱状的原料经硬化处理后经滚压加工而形成的具有环形槽的杆、通过与该杆上环形槽配合的固定在该杆上的配合部件，这样就能使槽底部确实保存表面硬化层，能够充分保证强度。
本发明的第二方面，由于上述杆表面硬度以维氏硬度(Hv)计量超过400，在滚压加工时能遏制槽两侧的隆起。
本发明的第三方面，在上述滚压加工时，在利用滚压辊形成环形槽的同时，在该滚压辊的轴向两侧设置具有平周面的矫正辊，利用该矫正辊，对杆的轴向弯曲进行矫正；利用矫正辊的矫正效果，遏制弯曲的产生。
本发明第四方面，在汽缸装置使用的杆的制造方法中，该汽缸装置上设置有与杆的环形槽相配合的配合部件，该杆被插在装有流体的汽缸内。通过进行使圆柱形母材硬化的硬化处理，再利用滚压加工形成上述槽，然后通过表面硬化处理，能使槽底部确实保存表面硬化层，能够制造出充分保证强度的杆。
本发明第五方面，利用上述硬化处理获得所述杆的表面硬度，是维氏硬度(Hv)400以上，这样至少在滚压加工时槽两侧的隆起被遏制。
本发明第六方面，在上述滚压加工时，在利用滚压辊形成环形槽的同时，在该滚压辊的轴向两侧设置了具有平周面的矫正辊，利用该矫正辊，对杆的轴向弯曲进行矫正。
图1是平面表示本发明在加工杆上槽的辊滚压作中所使用的滚压盘结构以及滚压实施例的剖面图；图2是模式表示利用图1所示滚压盘进行滚压实施状态的正视图；图3是表示利用本发明的辊滚压方法所形成的槽形状以及表面硬化层状态的剖面图；
图4是表示成为本发明加工对象的杆的使用方式的侧视图；图5是表示在进行本发明的槽加工后杆表面部分的硬度分布与一般部分的硬度分布的对比的曲线图；图6是表示装配了本发明加工对象杆的油压缓冲器的整体结构剖面图。
具体实施例方式
下文结合附图详细地介绍本发明的实施例。
本实施例中的汽缸装置在外观上与图6所示油压缓冲器没有区别，用图1～图6来说明本发明的实施例。
在本实施例中，要在图6所示的杆(活塞杆)4上滚压出图3和图4所示的环形槽15，把最终代替上述止动元件10(图6)固定在杆4上作为卡合部件的卡圈16固定在槽15内。例如，如图4所示，利用金属流动接合使从卡圈16a状态变化到卡环16b状态。
与现有技术中止动元件10上面的诸如橡胶的有弹性的树脂相对应，使回弹弹簧(在图6未示出)的下端与卡圈16相配合。
为了硬化处理靠近母材表面的表层而提高母材强度，在这种杆4上要进行预定高频淬火回火或渗碳淬火回火等方式的硬化处理。如图3所示，硬化后的表面部分维氏硬度Hv超过400的表面硬化层17形成贯穿规定深度范围内(例如0.7～1.0毫米)。
在本实施例中，作为在上述杆4上加工槽15的方法采用滚压方法。对于所述滚压方法，如图1和2所示，将作为工件的上述杆4放置在安装在平行设置的两个转动轴21A和21B上的滚压辊22A和22B之间，并由支承刃23支承。在使滚压辊22A和22B沿相同方向转动的同时，使一个滚压辊22A(可动辊)相对于另一个滚压辊22B(固定辊)沿箭头F所示方向接近使在两个滚压辊之间的杆4转动。在各滚压辊22A和22B周面上分别设置的环形凸座24A和24B上的成形凸起25A和25B压入杆4的表面，在杆4的表面上形成上述槽15。
此时，由于在杆4上存在上述表面硬化层17，杆表面的变形阻力比中心部分的变形阻力大，因此，如图3所示，该表面硬化层17在基本上保持其厚度的同时压入槽15的底部。也就是说，在槽15的底面下方具有足够厚度的表面硬化层17。因此，在杆14的槽15部分原封不动地保持表面硬化处理带来的硬度增加效果，结果能确保杆4具有足够必须的强度。另外，槽15把最深部分作为平行面15a、将平行面15a的某一侧作成弯曲表面15b，将平行面15a的另一侧作成锥面15c而构成不同形状。这要考虑槽15在利用金属流动接合卡圈16的接合性以及针对卡圈16输入负荷的方向等因素。
在进行上述滚压时，在工件由没有进行硬化处理的软材料(退火材料)时，当各滚压辊22A和22B上的成形凸起25A和25B压入后剩余的厚度在凸座24A和24B的两侧隆起，工件断面上的应力分布变得相同。不仅在滚压过程中在滚压后在工件上也不会产生弯曲。在此，进行了实际的制造实验，从原材料开始到维氏硬度为350，工件在凸座24A和24B的两侧都产生隆起，得不到合格的产品。
但是，在本发明中，所要加工的对象杆4进行了维氏硬度超过400的表面硬化处理，由于上述表层部分变形阻力增大，在凸座24A和24B两侧的隆起被遏制，工件能够变成合格的产品。多余的厚度沿轴向流动，也就是杆4上所有材料都沿轴向延伸，因而断面应力分布变得不对称，有可能产生以槽15为中心杆4向伸长程度小的一侧弯曲的问题。
在本实施例中，在每个转动轴21A和21B上在对应滚压辊22A和22B的两侧位置借助垫圈26A和26B分别安装一对矫正辊27A和27B。使这些矫正辊27A、27B与滚压辊22A、22B一起转动。各对矫正辊27A和27B的周面是平的；其外经与滚压辊22A、22B上的凸座24A和24B的外径(基准外径)相同或比它略小。各对矫正辊27A、27B的周边缘部分28A和28B还由规定的弧形(R)构成倒角。
通过将所述矫正辊27A、27B安装在滚压辊22A、22B的两侧，在滚压辊22A、22B进行滚压时，杆4上位于上述滚压部位两侧的部分受所述矫正辊27A、27B的按压，遏制了上述由于材料沿轴向流动而引起的弯曲，杆4能够获得优异的直线度。另外，由于每个矫正辊27A、27B的周边缘部分28A和28B有倒角，从而在杆4上不会出现损伤和台阶。
另外，作为获得直线度的方法，例如，采用两辊之间斜交角为10～20度的被称作双辊型滚动拉紧机的矫正机，在后续加工中处理杆的弯曲。在此情况下，利用滚压辊22A、22B上的凸座24A和24B获得具有规定尺寸的槽15的形状(平行面15a、弯曲面15b以及锥面15c)不仅是困难的，还必须对槽15进行再加工而会降低效率。为了高效获得高精度的槽形状，使用上述实施例的矫正辊27A和27B在压制的同时进行槽的加工方法变得非常有用。
利用直径为20毫米的JIS S45C(G4051)钢棒作为杆的坯料，对该坯料进行了标准的高频淬火回火硬化处理，再送入具有上述滚压辊22A、22B以及矫正辊27A、27B的滚压机进行杆的滚压，滚压加工出最大深度(平行部分15a的深度)大约为0.7毫米、最大宽度大约为4毫米的槽15。经过上述滚压后，沿杆4上的槽15内的最深位置断面线P以及一般位置断面线Q，使用微型维氏硬度计在施加200g负荷测定硬度分布后，获得图5所示的结果。
由图5所示结果可知，槽15的部位(P)的表面硬化层深度比一般部位(Q)的表面硬化层深度稍浅，但维氏硬度Hv超过400以上的区域从表面达到0.7毫米附近由此证明能够毫无问题地保证强度。
对于形成有这种环形槽17的杆4来说，为了能够防止杆表面生锈或受伤，采用硬质镀铬或气体软氮化处理方法进行表面硬化处理，而且，进一步采用抛光等方式进行表面光滑处理。
此后，如图4所示，利用金属流动接合方式，使卡圈从卡圈16a的形态变化到卡圈16b的形态，从而将卡圈嵌合配合在杆4上，制成所述杆。
在上述实施例中，按照硬化处理、形成槽17、进行表面硬化处理的顺序进行制造。在利用高频淬火回火进行硬化处理之前形成槽17时，由于对槽17部件不能进行高频淬火回火硬化处理，不能获得所希望的硬度，因此，要在硬化处理(高频淬火回火处理表面最好是光滑的)后形成槽17。
另外，通过诸如硬质镀铬或气体软氮化处理的表面硬化处理，形成厚度为0.1mm～0.02mm的表面硬化层(所述硬质镀铬是指在母材上附着一层硬化层，所述气体软氮化处理是指母材表层自身变成硬化层)，由于在表面硬化处理之后形成槽17，硬化层变薄，产生龟裂，所以最好在槽17形成后再进行表面硬化处理。这种硬质镀铬或气体软氮化处理后，即使表面上多少有些凸凹部分，也可能进行处理。另外，与提高母材强度的硬化处理的目的不同，即使没有进行良好的表面硬化处理，配合部件挤入该槽17内也不是特别的问题。综上所述，最好按照硬化处理、形成槽、表面硬化处理的顺序对杆进行加工。
另外，在本实施例，作为油缸装置使用图6所示的油压缓冲器进行说明，但不局限于此，也可以用于主动式悬挂装置所用的油压缸、缸内封入气体的气压弹簧。
而且，作为配合部件，显示了与回弹弹簧嵌合的卡圈16，但是并不局限于此，能配合在诸如活塞等的杆上环形槽内的配合部件都可以被采用，并且也可以采用安装在汽缸外部的部件，例如防尘盖等。
另外，本实施方式中以采用实心杆为例说明，但不局限于此，也可以采用中空杆。
发明效果根据以上详细地介绍的，本发明的油缸装置，由于使用通过硬化处理后滚压加工形成槽的杆，在槽底部也能确实保存表面硬化层，能充分地保证强度。
如本发明的第二方面所述，由于使用利用高频淬火回火或渗碳淬火回火等表面硬化处理方式使表面维氏硬度(Hv)超过400的杆，可以遏制滚压加工时槽两侧的隆起，能获得正好合适的产品。
根据本发明的第三方面，在滚压加工中，在利用滚压辊形成环形槽的同时，在该滚压辊的轴向两侧设置了具有平周面的矫正辊，利用该矫正辊，对杆的轴向弯曲进行矫正，因此，利用矫正辊的矫正效果，遏制了弯曲的产生，无需后矫正操作，能够大幅缩短加工时间，降低成本。
根据本发明的第四方面所述的在汽缸装置中使用的杆的制造方法，由于对圆柱形母材进行硬化处理后，利用滚压加工形成槽，随后进行表面硬化处理，因此，在槽底部也能确实保存表面硬化层，能够制造充分保证强度的杆。
如本发明的第五方面所述，由于使用利用高频淬火回火或渗碳淬火回火等硬化处理方式使表面维氏硬度(Hv)超过400的杆，因此，可以遏制在滚压加工时槽两侧的隆起，能获得正好合适的产品。
根据本发明的第六方面，在滚压加工中，在利用滚压辊形成环形槽的同时，在该滚压辊的轴向两侧设置了具有平周面的矫正辊，利用该矫正辊，对杆的轴向弯曲进行矫正，因此，利用矫正辊的矫正效果，能遏制弯曲的产生，无需后矫正操作，能够大幅缩短加工时间，降低成本。
权利要求
1.一种汽缸装置，其特征在于，设有装着流体的汽缸、插入该汽缸内通过把圆柱形母材硬化处理后进行滚压加工形成的具有环形槽的杆、通过与该杆上的环形槽配合的固定在该杆上的配合部件。
2.如权利要求1所述的汽缸装置，其特征在于，进行滚压加工时前述杆的表面硬度为超过维氏硬度(Hv)400。
3.如权利要求1或2所述汽缸装置，其特征在于，上述滚压加工在利用滚压辊形成前述环形槽的同时，利用配置在该滚压辊轴向两侧的、具有平周面的矫正辊对杆的轴向弯曲进行矫正。
4.一种汽缸装置中使用的杆的制造方法，所述汽缸装置设置有与杆的环形槽相配合的配合部件，所述杆被插入装有流体的汽缸内，其特征在于，进行硬化圆柱形母材的硬化处理后，经过滚压加工形成上述槽，随后再进行表面硬化处理。
5.如权利要求4所述的汽缸装置中使用的杆的制造方法，其特征在于，经上述硬化处理后得到所述杆表面硬度为超过维氏硬度(Hv)400。
6.如权利要求4或5所述的汽缸装置中使用的杆的制造方法，其特征在于，上述滚压加工在利用滚压辊形成环形槽的同时，利用配置在该滚压辊轴向两侧的、具有平周面的矫正辊对杆的轴向弯曲进行矫正。
全文摘要
本发明提供一种以施加硬化处理后的杆为加工对象、能够在顺利加工槽的同时不导致强度下降的槽加工方法。在安装在滚压盘的各转动轴(21A、21B)上的滚压辊(22A、22B)的两侧借助垫圈(26A、26B)分别安装一对矫正辊(27A、27B)。以利用高频淬火回火或渗碳淬火回火等表面硬化处理使表面维氏硬度Hv超过400的杆(4)为对象利用滚压辊(22A、22B)滚压加工槽，在槽底部保存有表面硬化层，与此同时，利用矫正辊(27A、27B)按压杆(4)，防止杆(4)产生弯曲变形。
文档编号F16F9/32GK1454732SQ0314099
公开日2003年11月12日 申请日期2003年2月28日 优先权日2002年2月28日
发明者西村诚, 神山胜, 村上裕 申请人:东机工株式会社