JP2009228755A - ピストン部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 油圧緩衝器などの流体圧機器にあって、ピストン部におけるシリンダ体に対する摺動性とシール性の保障に向く。
【解決手段】 シリンダ体１内に摺動可能に収装されるピストン部Ｐがシリンダ体１内を一方側と他方側とに画成するピストン体２と、このピストン体２の外周に形成の環状溝２１に嵌装されて外周をシリンダ体１の内周に摺接させるピストンリング３とを有すると共に、ピストン部Ｐにおけるピストン体２とピストンリング３との間にピストンリング３をシリンダ体１に向けて附勢する附勢手段を有してなるピストン部構造において、ピストンリング３が樹脂系摺動部材からなりながらエンドレス型とされる一方で、附勢手段がピストン体２に形成の環状溝２１における底面に形成されてピストンリング３の内周に対向しながらシリンダ体１内の流体圧を導入させる流体圧導入部４を有してなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ピストン部構造に関し、たとえば、車両に搭載される油圧緩衝器などの流体圧機器への具現化に向くピストン部構造の改良に関する。

たとえば、車両に搭載される油圧緩衝器などの流体圧機器への具現化に向くピストン部構造としては、これまでに種々の提案があるが、その中で、特許文献１に開示の提案にあっては、ピストン部において、ピストンリングが背後に配在のバックアップ部材で外方に向けて附勢されている。

すなわち、たとえば、油圧緩衝器を構成するシリンダ体内に摺動可能に収装されるピストン部にあっては、ピストン体の外周にピストンリングを有してシリンダ体に対する摺動性を保障すると共にシール性を保障している。

一方、油圧緩衝器などの流体圧機器において、摺動性とシール性は相反する性状であることが周知されており、したがって、両者のバランスを如何に採るかによって、その流体圧機器における作動性能の良し悪しが決まる。

このことからすると、上記した文献開示の提案にあっても、ピストンリングについての設定が適正であることはもちろん、バックアップ部材が、たとえば、Ｏリングからなる場合に、このＯリングにおける弾性が適宜に選択されることで、ピストン部のシリンダ体に対する摺動性を保障しながらシール性を保障し得る。
特開２００３‐１３０１２０号公報（要約、特許請求の範囲 請求項１、明細書中の段落００１５から同００１７、同００１９、図１参照）

しかしながら、上記した文献開示の提案にあっては、流体圧機器におけるピストン部のシリンダ体に対する摺動性を保障しながらシール性を保障する点で、基本的に問題がある訳ではないが、実施に際して、些かの不具合があると指摘される可能性がある。

すなわち、上記した文献開示の提案にあって、ピストンリングが磨耗せず、また、バックアップ部材が劣化しない場合には、何等問題はないが、経時的にピストンリングが磨耗しバックアップ部材が劣化することは経験則が示すところである。

そして、実際にピストンリングが磨耗する場合には、ピストンリングの外周とシリンダ体の内周との間における摺動隙間が直接大きくなって、漏れ隙間になり、流体圧の漏れが発現される。

また、ピストンリングの磨耗がなくても、バックアップ部材が劣化して、たとえば、硬化傾向になる場合には、ピストンリングがシリンダ体に設定通りに摺接し得なくなり、同じくピストンリングの外周とシリンダ体の内周との間における摺動隙間が大きくなって、流体圧の漏れが発現される。

そしてまた、上記したピストンリングの磨耗とバックアップ部材の劣化を見込んで、たとえば、ピストンリングの肉厚をあらかじめ大きくし、また、バックアップ部材の弾性をあらかじめ大きくする場合には、シール性が保障されて流体圧の漏れを防ぐ上で有利になる反面、摺動性が低下される不具合を招く。

この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、ピストン部におけるシリンダ体に対する摺動性とシール性の保障に向き、たとえば、油圧緩衝器などの流体圧機器における汎用性の向上を期待するのに最適となるピストン部構造を提供することである。

上記した目的を達成するために、この発明によるピストン部構造の構成を、基本的には、シリンダ体内に摺動可能に収装されるピストン部がシリンダ体内を一方側と他方側とに画成するピストン体と、このピストン体の外周に形成の環状溝に嵌装されて外周をシリンダ体の内周に摺接させるピストンリングとを有すると共に、ピストン部におけるピストン体とピストンリングとの間にピストンリングをシリンダ体に向けて附勢する附勢手段を有してなるピストン部構造において、ピストンリングが樹脂系摺動部材からなりながらエンドレス型とされる一方で、附勢手段がピストン体に形成の環状溝における底面に形成されてピストンリングの内周に対向しながらシリンダ体内の流体圧を導入させる流体圧導入部を有してなるとする。

それゆえ、この発明にあっては、附勢手段がピストンリングを嵌装させるためにピストン体に形成の環状溝における底面に形成されてピストンリングの内周に対向しながらシリンダ体内の流体圧を導入させる流体圧導入部とされるから、この流体圧導入部に流体圧が導入されるとき、ピストンリングにおいて、流体圧導入部に対向する部位が流体圧によって外方、すなわち、シリンダ体に向けて突出する。

その結果、ピストンリングのシリンダ体に対する接触面圧が向上し、したがって、長期に亘る使用で、仮に、ピストンリングが摩耗する事態になっても、所定の摺動性を保障しながらシール性を保障する。

そして、附勢手段がピストンリングを嵌装させる環状溝に形成されてピストンリングの内周に対向する流体圧導入部とされるから、附勢手段としてバックアップ部材を有する場合に比較して、たとえば、バックアップ部材の劣化による弊害を危惧せずして、ピストン部におけるシリンダ体に対する摺動性とシール性を保障し得る。

以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明によるピストン部構造は、図示するところでは、流体圧機器たる、たとえば、油圧緩衝器におけるシリンダ体１内に摺動可能に収装のピストン部Ｐに具現化される。

そして、このピストン部Ｐは、シリンダ体１内を一方側と他方側とに画成するピストン体２と、このピストン体２の外周に形成の環状溝２１に嵌装されて外周をシリンダ体１の内周に摺接させるピストンリング３とを有してなる。

また、この発明によるピストン部構造にあっては、ピストン部Ｐにおけるピストン体２とピストンリング３との間にピストンリング３を外方たるシリンダ体１に向けて附勢する附勢手段を有し、この附勢手段は、ピストン体２に形成の環状溝２１における底面に形成されてピストンリング３の内周に対向しながらシリンダ体１内の流体圧を導入させる流体圧導入部４を有してなる。

シリンダ体１は、油圧緩衝器が複筒型とされるとき、図示しない外筒内に同心に配在される内筒とされ、この内筒たるシリンダ体１と外筒との間をシリンダ体１内に連通するリザーバ（室）に設定している。

そして、シリンダ体１が単筒型の油圧緩衝器を構成する場合、多くの場合に、このシリンダ体１内にピストン部Ｐに直列するフリーピストン（図示せず）が摺動可能に収装され、このフリーピストンの背後側にエアバネ室（図示せず）が画成される。

ピストン体２は、シリンダ体１内を図中で右側となる一方側たる油室Ｒ１と、図中で左側となる他方側たる油室Ｒ２とに画成する一方で、この二つの油室Ｒ１，Ｒ２の連通を減衰手段（図示せず）の介在下に許容している。

また、このピストン体２は、図示するところでは、ピストンロッド５を連設させており、このピストンロッド５は、シリンダ体１が、たとえば、下方部材とされるとき、上方部材とされる。

なお、ピストンロッド５は、図示しないが、シリンダ体１の開口端を封止する封止部材の軸芯部を軸受部材およびシール部材の配在下に貫通して、上記の一方側たる油室Ｒ１におけるいわゆる密封性を担保している。

ところで、ピストン体２の外周に形成される環状溝２１は、ピストン体２の移動方向となる軸線方向の端部たるランド部、すなわち、油室Ｒ２に対向する一方の端部たる一方のランド部２２および油室Ｒ１に対向する他方の端部たる他方のランド部２３で所定の深さたるピストンリング３の嵌装を許容する深さを有するように画成される。

そして、この環状溝２１に嵌装されるピストンリング３は、この発明にあっては、樹脂系摺動部材からなりながらエンドレス型とされ、図示しないが、筒状に形成のリング母材を治具の利用下にピストン体２の外周の環状溝２１に介装し、この状態から治具の利用下に縮径整形されて、所定の嵌装状態にされる。

ピストンリング３が樹脂系摺動部材からなるについては、このピストンリング３がエンドレス型に形成されることに起因して、好ましい選択となる。

すなわち、この発明にあっては、附勢手段がシリンダ体１内の流体圧を導入させる流体圧導入部４を有するから、この流体圧導入部４に導入される流体圧を効果的に利用するには、ピストンリング３がエンドレス型に形成されるのが好ましい。

そして、このエンドレス型に形成されるピストンリング３をピストン体２の外周に形成の環状溝２１に嵌装するについては、上記したように、筒状に形成のリング母材を治具の利用下にピストン体２の外周の環状溝２１に介装し整形するから、このことからすると、整形し易い樹脂材からなるのが好ましい。

なお、ピストンリング３たる樹脂系摺動部材を構成する樹脂材としては、たとえば、合成樹脂材としてポリエチレン（ＰＥ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリアミド（ＰＡ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリイミド（ＰＩ）があり、また、フッ素系樹脂材としてＰＴＦＥの他、ＰＦＡ，ＦＥＰ，ＥＴＦＥ，ＰＶＤＦが含まれる。

上記のように形成されるピストンリング３は、附勢手段たる流体圧導入部４に導入される流体圧たる油圧によって、図２中符号Ａで示すように、この油圧が作用する部位が外方たるシリンダ体１に向けて突出し、膨径した外周がシリンダ体１の内周に摺接する。

すなわち、流体圧導入部４は、前記したように、ピストン体２に形成の環状溝２１における底面に形成されてピストンリング３の内周に対向しながらシリンダ体１内の油圧を導入させるもので、図示するところでは、シリンダ体１内の一方側たる油室Ｒ１に対向する端面寄りに位置決められている。

それゆえ、油室Ｒ１が油室Ｒ２より高圧の場合、この流体圧導入部４にあっては、シリンダ体１内の油室Ｒ１からの油圧が導入され、この油圧によって、この油圧が作用する部位を外方たるシリンダ体１に向けて突出させる。

このとき、ピストンリング３にあっては、図２中に符号Ａで示すように、ピストンリング３の外周側の隅部がリップとなってシリンダ体１の内周に摺接する傾向になり、シール性が向上される。

その結果、ピストンリング３のシリンダ体１に対する接触面圧が向上し、したがって、長期に亘る使用で、仮に、ピストンリング３が摩耗する事態になっても、所定の摺動性を保障しながらシール性を保障する。

そして、附勢手段がピストンリング３を嵌装させる環状溝２１に形成されてピストンリング３の内周に対向する流体圧導入部４とされるから、前記した文献開示のように、附勢手段としてバックアップ部材を有する場合に比較して、たとえば、バックアップ部材の劣化による弊害を危惧せずして、ピストン部Ｐにおけるシリンダ体１に対する摺動性とシール性を保障し得る。

以上からすると、上記の流体圧導入部４は、油圧の導入が必須とされるから、図２中の仮想線図で示すように、この流体圧導入部４への油圧の導入を容易にする誘導路２４が形成されるのが好ましい。

すなわち、図示するところにあって、ピストン体２において、ピストンリング３を嵌装させる環状溝２１を形成するピストン体２における他方のランド部２３が流体圧導入部４への油圧の導入を促進する誘導路２４を有してなる。

そして、この誘導路２４は、一端をシリンダ体１内の油室Ｒ１に連通させながら、図示するところでは、他端をピストンリング３の端面に対向させているが、これに代えて、たとえば、図３中に示すように、流体圧導入部４に連通させても良い。

このように、誘導路２４を形成する場合には、流体圧導入部４への油圧の導入を促進するから、逆に言えば、ピストンリング３における流体圧導入部４に対向する部位がこの流体圧導入部４に倒れ込むあるいは曲がり込む現象の発現を阻止し、ピストンリング３における流体圧導入部４に対向する部位の外方に向けての膨径を保障し得る利点を生む。

以上からして、この誘導路２４については、結果的に流体圧導入部４への油圧の導入を容易にするものであれば足りるから、その形状や大きさなどについては、任意である。

ちなみに、例示すると、たとえば、図３に示すように、その形状が半円形（２４ａ）や半長円形（２４ｂ）とされ、あるいは、Ｕ字形（２４ｃ）や円形（２４ｄ）とされるのが加工上からも有利であろう。

なお、上記の誘導路２４ｄにあっては、開口が円形の孔になるから、たとえば、特開昭５８‐６８５４６号公報中の第７図に開示されている「連通路２ｂ」と同様と見得る。

しかし、この公報開示の「連通路２ｂ」は、「Ｏリング１」を収容する「リング溝３」に連通しており、この発明のように、ピストンリング３のいわゆる背後側にある流体圧導入部４に連通しておらず、したがって、上記の誘導路２４ｄは、上記の公報には開示されていない提案である。

一方、上記の流体圧導入部４は、ピストンリング３の内周に対向して流体圧を作用させ、その結果、シリンダ体１との間におけるシール性を向上させる限りには、その配置位置については、任意である。

すなわち、上記したところでは、他方のランド部２３に面する油室Ｒ１が言わば高圧側とされる場合を例にしたから、流体圧導入部４がこの油室Ｒ１に対向する端面寄りに位置きめられるとしたが、一方のランド部２２に面する油室Ｒ２が高圧側とされる場合には、図４（Ａ）に示すように、この油室Ｒ２に対向する端面寄りに位置決められるのが好ましい。

そして、両油室Ｒ１，Ｒ２が高圧側と低圧側とを反復する場合には、図４（Ｂ）に示すように、ピストン体２におけるシリンダ体１内の油室Ｒ２に対向する端面寄りおよび油室Ｒ２に対向する端面寄りにそれぞれ位置決められるのが好ましい。

なお、上記の流体圧導入部４が油室Ｒ２に対向する端面寄りに位置決められ、また、誘導路が設けられる場合には、この誘導路は、図示しないが、一方のランド部２２に形成されるのはもちろんである。

また、上記の流体圧導入部４は、ピストン体１に形成されてピストンリング３を嵌装させる環状溝２１における底面の一部をより深くする環状に形成されてなる。

このことからすると、この環状に形成される流体圧導入部４における断面形状については、基本的には任意であるが、たとえば、図５（Ａ）に示す三角形、図５（Ｂ）に示す矩形とされ、図５（Ｃ）に示す半円形あるいは半長円形のいずれかとされる場合には、形成が容易になり、この発明の汎用性の向上を期待する上で有利になる。

前記したところでは、この発明のピストン部構造が流体圧機器たる油圧緩衝器におけるピストン部に具現化されるとして説明したが、この発明が意図するところからすれば、凡そ摺動性を保障しながらシール性を保障する限りには、油圧シリンダや空圧機器におけるピストン部分に具現化されても良い。

この発明の一実施形態によるピストン部構造を示す部分半截断面図である。 図１のピストン部構造の要部を拡大して示す部分断面図である。 図２中のＹ‐Ｙ線位置から見る誘導路の実施形態を示す部分側面図である。 流体圧導入部の配置状態の実施形態を示す部分図である。 流体圧導入部の断面形状の実施形態を示す部分図である。

符号の説明

１ シリンダ体
２ ピストン体
３ ピストンリング
４ 流体圧導入部
５ ピストンロッド
２１ 環状溝
２３ ランド部
２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ） 誘導路
Ｐ ピストン部
Ｒ１ 一方側たる油室
Ｒ２ 他方側たる油室

Claims (6)

1. シリンダ体内に摺動可能に収装されるピストン部がシリンダ体内を一方側と他方側とに画成するピストン体と、このピストン体の外周に形成の環状溝に嵌装されて外周をシリンダ体の内周に摺接させるピストンリングとを有すると共に、ピストン部におけるピストン体とピストンリングとの間にピストンリングをシリンダ体に向けて附勢する附勢手段を有してなるピストン部構造において、ピストンリングが樹脂系摺動部材からなりながらエンドレス型とされる一方で、附勢手段がピストン体に形成の環状溝における底面に形成されてピストンリングの内周に対向しながらシリンダ体内の流体圧を導入させる流体圧導入部を有してなることを特徴とするピストン部構造。
2. 流体圧導入部がピストン体におけるシリンダ体内の一方側に対向する端面寄りに位置決められ、あるいは、ピストン体におけるシリンダ体内の他方側に対向する端面寄りに位置決められ、もしくは、ピストン体におけるシリンダ体内の一方側に対向する端面寄りおよび他方側に対向する端面寄りに位置決められてなる請求項１に記載のピストン部構造。
3. 流体圧導入部がピストン体に形成されてピストンリングを嵌装させる環状溝における底面の一部をより深くする環状に形成されてなる請求項１または請求項２に記載のピストン部構造。
4. 環状に形成される流体圧導入部における断面形状が矩形、三角形、半円形あるいは半長円形のいずれかとされてなる請求項３に記載のピストン部構造。
5. ピストンリングを嵌装させる環状溝を形成するピストン体におけるランド部が流体圧導入部への流体圧の導入を促進する誘導路を有してなる請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のピストン部構造。
6. 誘導路が一端をシリンダ体内に連通させながら他端をピストンリングの端面に対向させ、あるいは、流体圧導入部に連通させてなる請求項５に記載のピストン部構造。

Images