(57)【要約】【課題】リングの終端に外側に反り返るリップを無くし、急激なシリンダ内の圧力の発生を防止できるピストンを提供すること。【解決手段】ピストン本体１と、ピストン本体の外周に嵌合させたリング２とからなり、ピストン本体は外周に軸方向に沿う複数の環状溝１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆを備え、上記リング円盤状の合成樹脂母材Ａをピストン本体の外周に加圧して押し込みながら加熱軟化させてピストン本体の外周に沿うリング本体２ａと上記各環状溝内に流動して嵌合した内周側環状突起２ｃとで構成されているピストンＰにおいて、上記リング本体の両端２ｄ，２Ｂをピストン本体方向に折り曲げてピストン本体外面に当接させると共にリング本体の一部を外方に膨出させたことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合させたリングとからなり、ピストン本体は外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備え、上記リングが円盤状の合成樹脂母材をピストン本体の外周に加圧して押し込みながら加熱軟化させて形成したピストン本体の外周に沿うリング本体と上記各環状溝内に流動して嵌合した内周側環状突起とで構成されているピストンにおいて、上記リング本体の両端をピストン本体方向に折り曲げてピストン本体外面に当接させると共に上記リング本体の一部を外方に膨出させたことを特徴とするピストン。
【請求項２】
リング本体の両端を折り曲げて両サイドの各環状溝内にそれぞれ嵌合させている請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
任意の一つ又は複数の環状溝の底の深さを他の残りの環状溝の底の深さより深く形成し、この底の深い環状溝に対応するリング本体の部位を外方に膨出させている請求項１又は請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
底の深い環状溝の巾を残りの環状溝の巾と異ならしめている請求項３に記載のピストン
【請求項５】
底の深い環状溝の底を断面凹面状に形成している請求項１，請求項２、請求項３又は請求項４に記載のピストン。
【請求項６】
底の深い複数の環状溝の深さが異なっており、各環状溝に対応するリング本体の部位の膨出高さを異ならしている請求項３、請求項４又は請求項５に記載のピストン。
【請求項７】
外方に膨出するリンぐ本体の部位が凸面状に形成されている請求項１，請求項２，請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のピストン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧シリンダや油圧緩衝器に使用されるピストンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧シリンダや油圧緩衝器は、シリンダ内にピストンを介してピストンロッドが移動自在に挿入され、ピストンは、ピストン本体とピストン本体の外周に嵌合した合成樹脂リングとからなり、上記ピストンがリングを介してシリンダの内周を摺接するようになっている。
【０００３】
そして、この種の油圧シリンダや油圧緩衝器に使用されるピストンとしては、例えば、特開２００２−２９５６７７号公報（特許文献１参照），実開昭６１−１７７２３号公報（特許文献２参照）に開示されたものが開発されている。
【０００４】
これらのピストンＰは、図８，図９に示すように、それぞれピストンロッド３に結合したピストン本体１と、ピストン本体１の外周に嵌合した合成樹脂製リング２とからなり、ピストン本体１は、外周に軸方向に沿う複数の環状溝１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，をそれぞれ備え、リング２は、ピストン本体１の外周に沿うリング本体２ａと、リング本体２ａの内周側に形成されて上記の各環状溝１ａ〜１ｅ，に嵌合した複数の内周側環状突起２ｃ，２ｄ，２ｃと、リング本体１の端部に形成されて外方に反り返るリップ２ｂとで構成され、ピストンＰをシリンダ内に挿入した時リップ２ｂがシリンダｃ（図８参照）内周に当接するようになっている。
【０００５】
上記のピストンＰの成形方法は、特開２００２−２９５６７９号公報（特許文献３参照）に開示したものが開発されている。
【０００６】
即ち、このピストンＰの成形方法は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、外周に軸方向に沿う複数の環状溝１ｄ，１ｃ等を備えたピストン本体１と、ピストン本体１の外周に嵌合されたリング本体２ａと各環状溝１ｄ，１ｃに嵌合された内周側環状突起２ｃとからなるリング２とで構成されているピストンにおいて、円盤状の合成樹脂製リング母材Ａの内周端をピストン本体１の端面側環状溝に嵌合させ（図１０（ａ）参照）、次いで、ピストン本体１ａを固定治具７，８で固定しながらダイス９によって上記のリング母材Ａをピストン本体１の外周に加圧して押し込み、更に、この押し込み工程中にリング母材Ａを加熱軟化させてピストン本体１の外周に沿うリング本体２ａと上記各環状溝２ｃ内に流動させた内周側環状突起とを成形する（図１０（ｂ）参照）ものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２９５６７７号公報（図１）
【特許文献２】
実開昭６１−１７７２３５号公報（図１）
【特許文献３】
特開２００２−２９５６７９号公報（図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のピストンＰではリング２が外方に反り返るリップ２ｂを備えているので、ピストンＰとシリンダとの間から油等の流体が漏れるのを防止する有利な点を備えているが、逆に、次のような不具合が発生する。
【０００９】
即ち、図１０（ａ），（ｂ）に示す方法でピストンＰを成形すると、リング２は、夫々円盤状の母材Ａを利用して成形するため、ダイス９で加圧しても、元の形状に戻ろうとする残留応力が存在するから、母材Ａの終端には自動的且つ必然的に外方に反り返るリップ２ｂが形成される。
【００１０】
このリップ２ｂは、外側に反り返る変形を押え込む手段が無いので、より元の形状に戻ろうとする作用が強くなり、外開きの形状になり易い。
【００１１】
従って、この形状を利用して油漏れのリップとして利用する場合には有利である。
【００１２】
即ち、このリップ２ｂは、シリンダ内周に対する締代により初期シール機能を発揮し、内圧が加わるとリップ２ｂが外側に広がり、シリンダとより強く接触し、セルフシール機能を持ち、ピストンＰとシリンダ内周間の油漏れを確実に防止する。
【００１３】
しかし、このセルフシール機能が災いして、圧縮行程から図７，図８において矢印Ｙ方向の伸長行程変換時に急にシール性が向上するのでシリンダ内圧力が急に増大する。
【００１４】
この為、これらのピストンを車両用サスペンションの油圧緩衝器に適用した場合にはゴツゴツ感が発生し、乗心地の悪化を招く場合がある。
【００１５】
例えば、図１１は、リップ２ｂがある場合と無い場合の減衰力特性波形を示すものであるが、リップ２ｂが無い場合は圧側の特性ａと伸側の特性ｂは円形状となるが、リップ２ｂが存在する場合には伸側切換り時にスパイク状の急激な波形Ｃが発生する。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、リングの終端に外側に反り返るリップを無くして急激なシリンダ内の圧力の発生を防止でき、併せてリングのほぼ中間に締代を形成できるピストンの成形を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係るピストンは、ピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合させたリングとからなり、ピストン本体は外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備え、上記リングが円盤状の合成樹脂母材をピストン本体の外周に加圧して押し込みながら加熱軟化させて形成したピストン本体の外周に沿リング本体と上記各環状溝内に流動して嵌合した内周側環状突起とで構成されているピストンに於いて、上記リング本体の両端をピストン本体方向に折り曲げてピストン本体外面に当接させると共にリング本体の一部を外方に膨出させたことを特徴とするものである。
【００１８】
この場合、リング本体の両端を折り曲げて両サイドの各環状溝内にそれぞれ嵌合させているのが好ましい。
【００１９】
同じく、任意の一つ又は複数の環状溝の底の深さを他の残りの環状溝の底の深さより深く形成し、この底の深い環状溝に対応するリング本体の部位を外方に膨出させているのが好ましい。
【００２０】
又、底の深い環状溝の巾を残りの環状溝の巾と異ならしめてもよい。
【００２１】
この場合、底の深い環状溝の底を断面凹面状に形成しているのが好ましい。
【００２２】
同じく、底の深い複数の環状溝の深さが異なっており、各環状溝に対応するリング本体の部位の膨出高さを異ならしていても良い。
【００２３】
更に、外方に膨出するリング本体の部位が凸面状に形成されているのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明するが、本発明に係るピストンは、油圧シリンダあるいは油圧緩衝器などに利用されるもので、その基本的な構造は、図７の従来技術と同じである。
【００２５】
即ち、本発明に係るピストンＰは、図１に示すように、従来と同じくピストン本体１と、ピストン本体１の外周に嵌合させたリング２とからなり、ピストン本体１は外周に軸方向に沿う複数の環状溝１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆを備え、上記リング２が円盤状の合成樹脂母材をピストン本体１の外周に加圧して押し込みながら加熱軟化させて形成したピストン本体１の外周に沿リング本体２ａと上記各環状溝１ａ〜１ｆ内に流動して嵌合した内周側環状突起２ｃとで構成されているものである。
【００２６】
そして、本発明では、特に、上記リング本体２ａの両端２ｄ，２Ｂをピストン本体１方向に折り曲げてピストン本体１外面に当接させると共にリング本体２ａの一部を外方に膨出させて締代部Ｓを形成させている。
【００２７】
この場合、リング本体２ａの両端２ｄ，２Ｂを折り曲げて両サイドの各環状溝１ａ，１ｆ内にそれぞれ嵌合させている。
【００２８】
このため、本発明のピストンＰでは、リング本体２ａの両端２ｄ，２Ｂが外側に反り返るリップが従来に較べて無くなることになる。
【００２９】
尚、終端２Ｂの外面には、環状の肉盛２Ｃを形成し、この肉盛２Ｃをシリンダの内周に摺接させて油漏れを防止させるようにしても良い。
【００３０】
ところで、図１の実施の形態では、任意の一つ、例えば、中間の環状溝１ｃの深さを他の残りの環状溝の深さより深く形成し、この底の深い環状溝１ｃに対応するリング本体２ａの部位を外方に膨出させて締代部Ｓを形成している。
【００３１】
この深い環状溝１ｃの底は、水平で全体を断面矩形にしているが、図２の他の実施形態のように、底の深い環状溝１ｃの底を断面凹面状に形成しても良い。
【００３２】
図１，図２のように、環状溝１ｃの深さを他より深くすることにより、後述するピストンの成形時にこの環状溝１ｃに対応する部位のみが残留応力によって上方に膨出して締代部Ｓが形成される。
【００３３】
後述するように、環状溝１ｃの深さや巾をコントロールしたり、図１，図２のように、底形状を変更することでリング成形時の変形をより自由にしている。
【００３４】
図１，図２の実施の形態では底の深い環状溝１ｃは一つであるが、図３の他の実施形態に示すように、複数の環状溝１ｂ，１ｃ，１ｄを深くして複数の締代部Ｓを形成しても良い。
【００３５】
又、図４に示すように、底の深い複数の環状溝１ｂ，１ｃ，１ｄの深さが異なっており（１ｃ＞１ｂ＞１ｄ）、各環状溝に対応するリング本体の部位の膨出高さを異ならしめても良い。
【００３６】
又、図７に示すように、底の深い環状溝１ｃの巾Ｌ１の巾を他の残りの環状溝１ｂ、１ｃ、１ｅの巾Ｌ２と異ならしめ、例えば、巾Ｌ１を大きくしても良い。
【００３７】
尚、外方に膨出するリング本体２ａの部位が締代部Ｓにおいて凸面状に形成されているのが好ましい。
【００３８】
次に、図５，図６にもとづいて、上記のピストンの成形方法について説明する。
【００３９】
ピストンＰの基本構造は、図１の場合と同じく、外周に軸方向に沿う複数の環状溝１ａ〜１ｆを備えたピストン本体１と、ピストン本体１の外周に嵌合されたリング本体２ａと各環状溝１ａ〜１ｆに嵌合された内周側環状突起２ｃとからなるリング２とで構成され、特に、環状溝１ｃのみの深さを他のものより深く形成しておき、次の工程で成形される。
【００４０】
第一に、図５で示すように下金型Ｍと上金型Ｎを利用し、両者の間に挟み込んだ円盤状の合成樹脂製リング母材Ａの外周側を断面くの字状に折り曲げる。
【００４１】
次に、各金型Ｍ、Ｎから外したリング母材Ａを、図６（ａ）に示すように、リング母材Ａの内周端をピストン本体１の端面側環状溝１ａ内に嵌合させる。
【００４２】
次に、ダイス９によって、図６（ｂ），（ｃ）に示すように、上記リング母材Ａをビストン本体１外周に加圧して押し込む。
【００４３】
そして、上記押し込み工程中にリング母材Ａを加圧軟化させてピストン本体１外周に沿うリング本体２ａと上記各環状溝１ａ〜１ｆ内に流動させた内周側環状突起２ｃを成形し、更に、上記折り曲げたリング母材Ａの端部２Ｂをピストン本体１の外面に圧接させるものである。
【００４４】
環状溝１ｆは、他の環状溝１ａ〜１ｅと同じ形状にしても良く、外方を図示のように解放したものでも良い。
【００４５】
上記のピストンの成形方法によれば、一方の端部２ｄたる環状突起は、ダイス９で強制的に折り曲げられ、他方の端部２Ｂは、あらかじめ初期の工程でピストン本体１側に折り曲げられているため、上記ダイス９の押し込み工程で自動的にピストン本体１側に向けてその外面に当接し、各端部２ｄ，２Ｂが外方に反り返るのが防止され、外側に反り返るリップの発生を防止できる。
【００４６】
上記の各実施形態によるピストンＰによれば、従来の外周リップ２ｂを無くし、リング本体２ａの外周における膨出部位、即ち、締代部Ｓでシリンダ内周をシールするようにしている。
【００４７】
この為、セルフシール機能が無くなり、伸縮行程の切換時にシリンダ内の圧力が急に増大することが無く、例えば、このピストンＰを車両用の油圧シリンダや油圧緩衝器に適用した場合にゴツゴツ感が無く、車両への乗心地が向上する。
【００４８】
リング本体２ａの外周とシリンダ内周との間の締代は、リング２の膨出部位である締代部Ｓのみで発生させ、締代付与によって発生するフリクションの増大を防いでいる。
【００４９】
締代を付与するリング本体２ａの膨出部位の外径は、環状溝１ａ〜１ｅの深さと巾と形状をコントロールすることで調整できる。
【００５０】
即ち、リング２の膨出部位たる締代部Ｓの高さと、変形形状は、ピストン成形後、ダイス９から取りはずした時に自動的に決定される。
【００５１】
即ち、リング２は、ダイス９を利用して成形するとき、環状溝１ａ〜１ｅが浅いと、リング母材Ａが各環状溝１ａ〜１ｅ内で高温下で拘束され、塑性変形により弾性応力が発生せず形状が固まってしまう。
【００５２】
この為、ダイス９から取り出した時押し出し成形した状態のままの形状が残り、膨出部位が発生しない。
【００５３】
一方、環状溝が深いと、この環状溝に流動したリング母材Ａの環状突起２ｃに相当する部分は高温下で強く拘束されるということが無く、溝形状に対応して自由な形で変形し、弾性変形部分が残留する。
【００５４】
この為、ダイス９から取り出した時弾性変形部分が応力により開放され、外方に膨出し、環状溝に対応した高さと形状を備えた締代部Ｓが成形され、同時にこの締代部Ｓと環状溝の底面との間に膨出した分の空間が図示のように発生する。
【００５５】
従って、このピストンＰをシリンダ内に挿入した時に締代相当分のピストン本体１側への変形圧力が加えられても、この部分は、上記の空間内に戻るだけであるから、その変形は少ない。即ち、剛性が低く、発生する圧力が小さいので、摺動フリクションも小さい。
【００５６】
更に、図７に示すように、環状溝１ｃの巾Ｌ１を他の環状溝１ｂ、１ｄ、１ｅの巾Ｌ２と異ならした場合は設計の自由度が増す。
【００５７】
更に、環状溝１ｃの底面を彎曲した凹面状にすると成形時の変形をより自由にし、弾性変形部分をより多く残せる。これにより膨出した締代部位Ｓを大きくでき、設計の自由度を増す。
【００５８】
複数の環状溝１ｂ，１ｃ，１ｄ等を深くし、これに対応して締代部Ｓを複数形成した場合にはリング本体２ａとシリンダ内周との間の隙間漏れに対する信頼性を向上できる。
【００５９】
更に、複数の環状溝１ｂ，１ｃ，１ｄ等を他より深くし、且つその深さを異ならしめた場合には各締代部Ｓの高さが異なり、フリクションを増大させたり、減少させたりする設計の自由度が増す。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果がある。
【００６１】
１）請求項１，２の発明によれば、リング本体の両端がピストン本体方向に折り曲げられてピストン本体外面に当接しているから、この両端がリップとして作用せず、単に、リング本体の外周がシリンダの内周面に油膜を介して摺接できる。
【００６２】
したがって、ピストンがシリンダ内を伸側，圧側方向に摺動し、その作動切換初期にシリンダ内に急激な圧力を発生させない。
【００６３】
このため、このピストンを利用した油圧シリンダ，油圧緩衝器を車両にサスペンションなどとして適用しても、急激な内圧上昇に伴うゴツゴツ感の発生を防止でき、車両における乗り心地を向上できる。
【００６４】
更に、リング本体の一部を外方に膨出させているから、この部位が締代部となり、シリンダに対してこの部分のみが締代となるから、発生するフリクションの増大を防止できる。
【００６５】
２）請求項３の発明によれば、深い環状溝に対応して一つ又は複数の膨出部位が成形時に弾性応力により形成され、この部位を締代部として利用できる。
【００６６】
３）請求項４，５，６、７によれば、深い環状溝の深さ、巾、形状、数に対応して膨出部位の高さ，巾、形状，数が決まり、環状溝をコントロールすることで膨出部位たる締代部を調整でき、設計の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るピストンの一部切欠き断面図である。
【図２】他の実施の形態に係るピストンの一部切欠き断面図である。
【図３】他の実施の形態に係るピストンの一部切欠き断面図である。
【図４】他の実施の形態に係るピストンの一部切欠き断面図である。
【図５】本発明に係るピストンにおけるリング母材の外周側を折り曲げる工程を示す母材と金型の断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）はリング母材をピストン本体に嵌合させる工程を示すピストン本体とリング母材とダイスの断面図である。
【図７】他の実施の形態に係るピストンの一部切り欠き断面図である。
【図８】従来のピストンの一部切欠き断面図である。
【図９】他の従来のピストンの一部切欠き断面図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は従来のピストンを成形する工程を示すピストン本体とリング母材とダイスの断面図である。
【図１１】リップがある場合と無い場合の減衰力波形である。
【符号の説明】
１  ピストン本体
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ  環状溝
２  リング
２ａ  リング本体
２ｃ  内周側環状突起
２ｄ，２Ｂ  両端
Ｐ  ピストン
Ｓ  締代部
【図１】
2004218794.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004218794.tif 000009
【図８】
2004218794.tif 000010
【図９】
2004218794.tif 000011
【図１０】
2004218794.tif 000012
【図１１】
2004218794.tif 000013