JP2015068428A - シリンダ装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 傷等の発生を抑え、ロック機構の構成部品をピストンロッドに組付けるときの作業性を向上することができるようにする。【解決手段】 ロック機構11のロックピストン13を、ピストンロッド7の外周側に設けられた流路制限・開放機構14と、流路制限・開放機構14をピストン6側から支持する環状ストッパ19と、ピストンロッド7の環状溝7Bに嵌入され流路制限・開放機構14の嵌合筒体15がロッドガイド9側に移動するのを規制する規制リング20とにより構成する。規制リング20は、例えばピストンロッド7の外周面よりも軟質な材料を用いた縮拡径可能なリングである。規制リング20をピストンロッド7の上端側(即ち、ロッドガイド9側)からピストンロッド7の外周側に挿通しつつ、第2の環状溝7B内に嵌入させて固定する。【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば4輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるシリンダ装置及びその製造方法に関する。
一般に、4輪自動車等の車両には、各車輪(車軸側)と車体との間にシリンダ装置としての油圧緩衝器が設けられ、車両の振動を緩衝するようにしている(例えば、特許文献1,2参照)。この種の従来技術によるシリンダ装置には、ピストンロッドの最大伸長時に油圧的なクッション作用を発生させて伸び切り防止を行う構成とした油圧式のロック機構が設けられている。
実開昭50−23593号公報 実公平4−25551号公報
ところで、従来技術のシリンダ装置は、油圧式のロック機構を構成する各部品をピストンロッドに組付けるときに、通常の組付け方法では、ピストンロッドの外周面(特に、ロッドガイド等に摺接する摺動面)に傷痕等が生じ易く、シール不良の原因となってしまう。また、ピストンロッドに傷を付けないようにするためには、手間のかかる複雑な組付け方法を採用せざるを得ない、という問題がある。
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ロック機構の構成部品をピストンロッドに組付けるときの作業性を向上することができ、傷等の発生を抑えることができるようにしたシリンダ装置及びその製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために本発明によるシリンダ装置は、作動流体が封入されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を区画するピストンと、該ピストンに連結されるピストンロッドと、前記シリンダに装着されて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、前記ピストンロッドが伸長して前記シリンダの伸び切り位置に達したときに作動するロック機構と、を備え、前記ロック機構は、前記ピストンロッドの前記ピストンよりも前記ロッドガイド側に設けられるロックピストンと、前記シリンダ内の前記ピストンロッド突出端側に設けられ、前記ロックピストンが嵌装可能に設けられるロックシリンダ部と、からなり、前記ロックピストンは、前記ロックシリンダ部に進入するとき流路が制限され、前記ロックシリンダ部から進出するとき前記流路が開放されるよう構成される流路制限・開放機構と、前記ピストンロッドとの間に設けられ、前記流路制限・開放機構を前記ピストン側から支持するピストン側固定部と、前記ピストンロッドに形成される溝に嵌入され、前記流路制限・開放機構の前記ロッドガイド側への移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材と、からなり、前記ロッドガイド側固定部材は、前記ピストンロッドに摺動させて挿入可能なように、少なくとも内周側に樹脂またはゴムを設けることを特徴としている。
このうち、前記ロッドガイド側固定部材は、金属材料により縮拡径可能なリングとして形成され、内周側に隙間をもって前記ピストンロッドに挿入され、前記溝に対して径方向に押圧することにより嵌入される構成としてもよい。
本発明によるシリンダ装置の製造方法は、前記ピストン側固定部を前記ピストンロッドに対し前記ピストン側から挿入して固定するピストン側固定部の固定工程と、前記流路制限・開放機構を前記ロッドガイド側から挿入して取付ける流路制限・開放機構の取付工程と、前記ロッドガイド側固定部材を前記ロッドガイド側から挿入して前記溝に嵌入させるロッドガイド側固定部材の固定工程と、を行なうことを特徴としている。
本発明によれば、ピストンロッドに対する攻撃性の低い材料により形成されたロッドガイド側固定部材で流路制限・開放機構(ロック機構の部品)を固定することで、ロッドガイド側からピストンロッドにロック機構の部品を組付けることができ、通常通りの工程で生産することができる。
本発明の第1の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器を示す縦断面図である。 図1中のロックピストンを拡大して示す断面図である。 図2中の嵌合筒部、規制リングおよびクッション部材をさらに拡大して示す部分断面図である。 第2の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器を示す縦断面図である。 第3の実施の形態によるロック機構のロックピストンをピストンロッドの外周側に組付けた状態を示す縦断面図である。 図5中の規制リング一体型クッション部材を単体として示す斜視図である。 図6の規制リング一体型クッション部材を上,下に反転させた状態で示す斜視図である。 図6に示す規制リング一体型クッション部材の平面図である。 規制リング一体型クッション部材を図8中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 図6に示す規制リング一体型クッション部材の底面図である。
以下、本発明の実施の形態に係るシリンダ装置及びその製造方法を、油圧緩衝器に適用した場合を例に挙げて、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図3は本発明の第1の実施の形態を示している。図1において、1はシリンダ装置の代表例としての油圧緩衝器を示している。該油圧緩衝器1は、その外殻をなす筒状の外筒2と、後述の内筒5、ピストン6、ピストンロッド7、ロッドガイド9およびロック機構11とを含んで構成されている。
油圧緩衝器1の外筒2は、その一端(図1中の下端)側がボトムキャップ(図示せず)によって閉塞された閉塞端となり、他端側としての上端側は開口端となっている。外筒2の開口端(上端)側には、径方向内側に屈曲して形成されたかしめ部2Aが設けられ、該かしめ部2Aは、外筒2の開口端側を閉塞する蓋体3を抜止め状態で保持している。
環状円板からなる蓋体3は、外筒2の開口端(上端)側を閉塞するため後述のロッドガイド9に当接した状態で、その外周側が外筒2のかしめ部2Aにより固定されている。蓋体3の内周側には、弾性材料からなるロッドシール4が取付けられ、該ロッドシール4は、後述のピストンロッド7と蓋体3との間をシールしている。
シリンダとしての内筒5は、外筒2内に同軸をなして設けられ、該内筒5の一端(下端)側は、前記ボトムキャップ側にボトムバルブ(図示せず)を介して嵌合、固定されている。内筒5の他端(上端)側は、径方向外向きに拡径して形成された筒状の拡径部5Aとなり、該拡径部5Aの上端側内周には、後述のロッドガイド9が嵌合して取付けられている。内筒5内には、作動流体としての油液が封入されている。作動流体としては、油液、オイルに限らず、例えば添加剤を混在させた水等を用いることができる。
内筒5と外筒2との間には環状のリザーバ室Aが形成され、このリザーバ室A内には、前記油液と共にガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室A内のガスは、ピストンロッド7の縮小時(縮み行程)に当該ピストンロッド7の進入体積分を補償すべく圧縮される。
ピストン6は、内筒5内に摺動可能に挿嵌されている。該ピストン6は、内筒5(シリンダ)内をボトム側油室Bとロッド側油室Cとの2室に区画している。また、ピストン6には、ボトム側油室Bとロッド側油室Cとを連通可能な油路6A,6Bが形成されている。さらに、ピストン6の上端面には、ピストンロッド7の縮小によってピストン6が下向きに摺動変位するときに、油路6Aを流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する縮小側のディスクバルブ6Cが配設されている。一方、ピストン6の下端面には、ピストンロッド7の伸長によってピストン6が上向きに摺動変位するときに、油路6Bを流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する伸長側のディスクバルブ6Dが配設されている。
ピストンロッド7は、その一端(下端)側がピストン6に連結されている。即ち、該ピストンロッド7は、下端側が内筒5内に挿入され、ナット8等によってピストン6の内周側に固着されている。また、ピストンロッド7の上端側は、ロッドガイド9、蓋体3等を介して外部へと伸縮可能に突出している。ピストンロッド7には、ピストン6の取付位置からそれぞれ予め決められた寸法だけ離間した位置に第1,第2の環状溝7A,7Bが設けられている。第1の環状溝7Aには、後述の環状ストッパ19が嵌合して固定され、第2の環状溝7Bには、後述の規制リング20が取付けられるものである。
ここで、第1,第2の環状溝7A,7Bは、ピストンロッド7の外周側に全周にわたって延び、ピストンロッド7の軸方向に予め決められた間隔をもって配設されている。第2の環状溝7Bは、図2に示すように、寸法X1の溝深さをもって形成されている。この場合の寸法X1は、後述の隙間X2に対して数1式の関係を満たすように設定されている。
ロッドガイド9は、段付円筒状に形成され、外筒2の上端側に嵌合されると共に、内筒5の拡径部5Aの上端側にも固定して設けられている。これにより、ロッドガイド9は、内筒5の上側部分を外筒2の中央に位置決めすると共に、内周側でピストンロッド7を軸方向へと摺動可能にガイドするものである。また、ロッドガイド9は、蓋体3を外筒2のかしめ部2Aにより外側からかしめ固定するときに、該蓋体3を内側から支持する支持構造物を構成する。
ロッドガイド9は、例えば金属材料、硬質な樹脂材料等に成型加工、切削加工等を施すことにより所定の形状に形成されている。即ち、ロッドガイド9は、図1に示すように、上側に位置して外筒2の内周側に挿嵌される大径部9Aと、該大径部9Aの下側に位置して内筒5の内周側に挿嵌される小径部9Bとにより段付円筒状に形成されている。該小径部9Bの内周側には、ピストンロッド7を軸方向に摺動可能にガイドするガイド部10が設けられている。このガイド部10は、例えば金属製筒体の内周面をフッ素系樹脂(4フッ化エチレン)等で被覆した摺動筒体として構成されている。
また、ロッドガイド9の大径部9Aには、蓋体3と対向する大径部9Aの上面側に環状の油溜め室9Cが設けられ、該油溜め室9Cは、ロッドシール4およびピストンロッド7を径方向外側から取囲む環状の空間部として形成されている。そして、油溜め室9Cは、ロッド側油室C内の油液(または、この油液中に混入したガス)がピストンロッド7とガイド部10との僅かな隙間等を介して漏出したときに、この漏出した油液等を一時的に溜めるための空間を提供するものである。
さらに、ロッドガイド9の大径部9Aには、外筒2側のリザーバ室Aに常時連通した連通路9Dが設けられ、この連通路9Dは、前記油溜め室9Cに溜められた油液(ガスを含む)を外筒2側のリザーバ室Aへと導くものである。なお、蓋体3とロッドガイド9との間には逆止弁(図示せず)が設けられている。即ち、蓋体3とロッドガイド9との間に設けられた前記逆止弁は、油溜め室9C内に漏出油が増えて溢れた場合に、この溢れた油液がロッドガイド9の連通路9D(リザーバ室A)側に向けて流れるのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。
次に、第1の実施の形態で採用した油圧式のロック機構11について詳細に説明する。このロック機構11は、ピストンロッド7が外筒2および内筒5から外側へと伸長して伸び切り位置に達したときに後述の如く作動し、油圧的なクッション作用によってピストンロッド7の伸長動作を停止させ、所謂伸び切り防止を行うものである。
ここで、ロック機構11は、内筒5のうちピストンロッド7の突出端側寄りに位置した拡径部5Aの内側に固定して設けられたロックシリンダ部12と、ピストン6よりもロッドガイド9側に位置してピストンロッド7の外周側に設けられたロックピストン13とにより構成されている。ピストンロッド7の最大伸長時には、ロックピストン13がロックシリンダ部12の内周側に摺動可能に挿嵌(進入)されるものである。
ロックシリンダ部12は、内筒5の拡径部5A内に筒状のカラー12Aを介して抜止め状態で設けられたスリーブ12Bを含んで構成されている。スリーブ12Bの上端側は、ロッドガイド9の小径部9Bの下端側に嵌合して固定されている。スリーブ12Bの下端側は、テーパ状に拡開した開口端12Cとなり、この開口端12Cは、ピストンロッド7と一体に動くロックピストン13がスリーブ12B内へと摺動可能に挿嵌されるのを円滑化し、補償するものである。
ロックピストン13は、ロック機構11の可動部を構成している。ロックピストン13は、ピストンロッド7の外周側に設けられ、ロックピストン13がロックシリンダ部12(スリーブ12B)内へと上方に進入するときに流路14Aが制限され、ロックシリンダ部12から下方へと進出するときに流路14Aが開放されるよう構成された流路制限・開放機構14と、後述の環状ストッパ19および規制リング20とを含んで構成されている。
図2に示すように、ロックピストン13の流路制限・開放機構14は、ピストンロッド7の外周側に相対変位可能に設けられた嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18を含んで構成されている。流路制限・開放機構14の流路14Aは、嵌合筒体15と可動筒17との間、可動筒17と環状板18との間に油通路として形成されるものである。環状板18は、所謂ディスクバルブを構成するもので、その外周側には前記流路14Aを流れる油液に絞り作用を与える切欠き(図示せず)が設けられている。
流路制限・開放機構14の嵌合筒体15は、図2に示すように、環状ストッパ19と規制リング20との間に位置してピストンロッド7の外周側に摺動可能に挿嵌された筒部15Aと、該筒部15Aの上端(他端)側から径方向外向きに突出するように一体形成された環状の鍔部15Bと、筒部15Aと鍔部15Bとの間に位置して規制リング20と当接するように形成された円弧状の面取り部15Cとを含んで構成されている。
流路制限・開放機構14の可動筒17は、筒部15Aの外周側に相対変位可能に遊嵌した状態で取付けられた円筒体により構成されている。可動筒17の軸方向寸法は、嵌合筒体15の筒部15Aの軸方向寸法よりも短く形成され、可動筒17の外径寸法は、嵌合筒体15の鍔部15Bの外径寸法よりも大きく形成されている。
このため、ロックピストン13がロックシリンダ部12内に摺動可能に挿嵌されたとき(即ち、可動筒17がスリーブ12B内へと進入したとき)には、可動筒17の外周面がスリーブ12Bの内周面に摺接するが、鍔部15Bおよび環状ストッパ19の外周面は、スリーブ12Bに接触することはない。このとき、可動筒17は、嵌合筒体15(筒部15A)の外周側を軸方向に相対変位し、嵌合筒体15と可動筒17との間の流路14A(流路面積)を縮小または拡大するように変化させる。
環状ばね板16は、例えば波形ワッシャ等のばね部材により構成され、嵌合筒体15の鍔部15Bと可動筒17との間に挟持状態で配設されている。これにより、環状ばね板16は、嵌合筒体15の鍔部15Bと可動筒17とを軸方向(上,下方向)で互いに離間させる方向に付勢し、可動筒17の下端側は、環状ストッパ19との間で環状板18を挟持している。また、嵌合筒体15の鍔部15Bは、後述のクッション部材21に下側から当接し、面取り部15Cは、規制リング20に当接している。
この状態で、筒部15Aの下端と環状板18との間には、図2に示すように軸方向の隙間Y1が形成され、この軸方向の隙間Y1は、後述の数2式に示すように軸方向の隙間Y2よりも小さい寸法に設定されている。このため、後述のリバウンド入力(図2中の矢示R方向の力であり、以下、リバウンド入力Rという)は、嵌合筒体15の筒部15Aの下端が環状板18に当接することにより、環状ストッパ19側で受承される。この結果、リバウンド入力Rが規制リング20に付加されるのを抑えることができる。
環状ストッパ19は、流路制限・開放機構14の環状板18をピストン6側から支持するピストン側固定部を構成している。環状ストッパ19は、ピストンロッド7の一端(下端)側にピストン6を取付ける前に、ピストンロッド7の外周側に一端側(下側)から挿入され、メタルフロー(塑性流動)を行うための治具を用いて第1の環状溝7A内に嵌合して固定される。環状ストッパ19は、金属材料を用いた環状体からなり、前記メタルフローにより第1の環状溝7A内に抜止め状態で嵌合される嵌合部19Aを有している。
環状ストッパ19の他側(上側)面は、ディスクバルブを構成する環状板18を下側から支持する平坦な支持面となっている。環状ばね板16は、可動筒17の一側(下側)面を環状板18に対して押付け、これにより環状板18は、可動筒17と環状ストッパ19との間に挟持状態で保持されている。しかし、ピストンロッド7が最大伸長位置から逆に縮小方向に動き始めるとき(即ち、ロックピストン13がロックシリンダ部12から下方へと進出するとき)には、可動筒17が環状ばね板16に抗して上向きに相対変位することにより、環状板18は可動筒17と環状ストッパ19との間で開弁方向に変位し、前記流路14Aを開放するよう動作する。
規制リング20は、流路制限・開放機構14の嵌合筒体15がロッドガイド9側へと移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材を構成している。規制リング20は、例えばピストンロッド7の外周面よりも軟質な弾性材料(例えば、ナイロン等の合成樹脂、または軟質金属)を用いた縮拡径可能なリングとして形成されている。
即ち、規制リング20は、例えば周方向の途中部位(一箇所)が切断されたC字状のリングにより縮拡径可能に構成され、フリーな状態(自由長状態)では、その内径寸法が環状溝7Bの径方向寸法以下の寸法となるように弾性的に縮径される。一方、規制リング20に外力を加えて当該規制リング20を拡径させるように弾性変形させたときには、その内径寸法がロッドガイド9の外径寸法よりも大きくなる。このため、規制リング20をピストンロッド7の外周面に挿通するときに、ピストンロッド7の外周面が規制リング20により損傷されることはなくなる。
また、規制リング20は、図3に示すように、横断面が四角形状をなすリングとして形成され、その4つの角隅側には斜めに傾斜した面取り20Aが施されている。なお、ロッドガイド側固定部材としての規制リング20を金属材料により形成する場合には、その内周面(即ち、ピストンロッド7の外周面への摺接面)にPTFE等のフッ素系樹脂またはゴム系の弾性材料からなる保護皮膜を形成する構成とするのがよい。
ここで、規制リング20は、ピストンロッド7の外周側に流路制限・開放機構14の各部品(嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18)を取付けた後に、ピストンロッド7の他端(上端)側、即ちロッドガイド9側からピストンロッド7の外周面に沿って挿通するように挿入され、最後は規制リング20自体の弾性的な復元力(縮径力)により第2の環状溝7B内に嵌入して固定される。
第2の環状溝7B内に嵌入した状態の規制リング20は、図3に示すように、その下端外周側が嵌合筒体15の面取り部15Cに当接され、環状ばね板16により嵌合筒体15に付加された付勢力を荷重F(面取り部15Cに対して垂直な方向の力)として受承する。この荷重Fは、規制リング20に対して径方向内向きの分力Fxと、軸方向の分力Fyとに分解される。このうち、径方向内向きの分力Fxは、規制リング20を第2の環状溝7B内に押込むように作用し、第2の環状溝7Bに対する規制リング20の脱落防止力(抜止め方向の押圧力)を生じさせるものである。
また、軸方向の分力Fyは、第2の環状溝7B内に嵌合した規制リング20に対してせん断力を生じさせる。しかし、この分力Fyは、面取り部15Cに対して垂直な方向の荷重Fよりも小さな力であるため、前記せん断力を小さく抑えることができる。即ち、嵌合筒体15の面取り部15Cを斜めに傾斜した円弧面として形成することにより、第2の環状溝7B内に嵌合した規制リング20に働く前記せん断力を小さくすることができ、規制リング20の耐久性、寿命を高めることができる。
クッション部材21は、ピストンロッド7の外周側に挿通して設けられた衝突防止用の緩衝部材であり、ロッドガイド9への衝突を緩和するストッパを構成している。クッション部材21は、弾性変形可能な樹脂またはゴム材料(例えば、規制リング20よりも軟質な弾性材料)を用いて段付筒状体として形成されている。
クッション部材21の一側(下端側)内周には、規制リング20との接触を避けるように環状の凹窪部21Aが形成されている。図2に示すように、クッション部材21の凹窪部21Aと規制リング20の外周との間には、径方向の隙間X2が形成されている。規制リング20の上側面(他側面)とクッション部材21の凹窪部21Aとの間には、軸方向の隙間Y2が形成されている。
ここで、径方向の隙間X2は、第2の環状溝7Bの溝深さ(寸法X1)よりも小さく、下記の数1式を満たす関係に設定されている。軸方向の隙間Y2は、筒部15Aの下端と環状板18との間の隙間Y1よりも大きく、後述の数2式を満たす関係に設定されている。
Figure 2015068428
Figure 2015068428
クッション部材21の凹窪部21Aは、前記数1式の関係を満たすことによって、規制リング20が第2の環状溝7Bから径方向外側に抜出すように変位するのを抑え、規制リング20の脱落防止を行うものである。また、クッション部材21に仮にリバウンド入力R(図2参照)が発生した場合でも、前記数2式の関係によって、このリバウンド入力Rが規制リング20に付加されるのを抑えることができる。即ち、クッション部材21からのリバウンド入力Rは、嵌合筒体15を介して筒部15Aの下端から環状板18、環状ストッパ19側で受承されるため、リバウンド入力Rが規制リング20に作用することはなくなる。
クッション部材21の他側面21B(以下、上面21Bという)は、後述の図6に示すクッション部42の上面42Bと同様に、波形状をなす凹凸面として形成されている。このため、ピストンロッド7の最大伸長時にクッション部材21がロックピストン13と共にロックシリンダ部12内へと進入し、クッション部材21の上面21Bが仮にロッドガイド9(小径部9B)の下面に当接しても、両者の間で密着現象等が生じるのを波形状の凹凸面(クッション部材21の上面21B)により防ぐことができる。
第1の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器1は、上述の如き構成を有するもので、次に、その製造方法について説明する。
油圧式のロック機構11の可動部を構成するロックピストン13をピストンロッド7に組付けるときには、ピストン6をピストンロッド7に取付ける前にピストン側固定部の固定工程を行う。即ち、ピストン側固定部の固定工程では、ピストン側固定部としての環状ストッパ19を、ピストンロッド7の外周面に沿って一側(下端側)となるピストン6側から挿入し、例えばメタルフロー等の固定手段を用いて第1の環状溝7Aに嵌合部19Aを嵌合させ、これにより環状ストッパ19をピストンロッド7に固定する。
次に、流路制限・開放機構14の構成部品(即ち、環状板18、可動筒17、環状ばね板16および嵌合筒体15)を、ピストンロッド7の他側(上端側)であるロッドガイド9側からピストンロッド7の外周側に挿入して取付ける流路制限・開放機構14の取付工程を行う。この場合、環状板18、可動筒17、環状ばね板16および嵌合筒体15の内径寸法は、ピストンロッド7の外径寸法よりも大きく形成されている。このため、ピストンロッド7の外周面が、流路制限・開放機構14の構成部品により損傷されることはない。
次に、ロッドガイド側固定部材としての規制リング20をロッドガイド9側からピストンロッド7の外周面に沿って挿入し、第2の環状溝7B内に規制リング20を嵌入させるロッドガイド側固定部材の固定工程を行う。その後、ピストンロッド7の外周側には、クッション部材21が規制リング20の上側から遊嵌するように挿通され、クッション部材21の下端面は嵌合筒体15の鍔部15B上に当接される。
一方、ロック機構11のロックシリンダ部12は、内筒5のうちピストンロッド7の突出端側寄りに位置した拡径部5Aの内側に筒状のカラー12Aを介してスリーブ12Bを嵌合することにより組立てられる。この状態で、内筒5の内側にピストンロッド7を挿通して設け、このときに、ピストン6を内筒5内に摺動可能に挿嵌する。
その後は、ロッドガイド9の大径部9Aを外筒2に、小径部9Bを内筒5に圧入した後、ロッドシール4等が取付けられた蓋体3をロッドガイド9の上側に配設する。次に、ロッドガイド9が軸方向にがたつかないように、円筒状の押圧具(図示せず)等により蓋体3を介してロッドガイド9を内筒5に押付ける。この状態で、外筒2の上端部を径方向内側に折曲げることにより、蓋体3の外径側3A、ロッドガイド9の大径部9Aをかしめ部2Aによって固定する。
次に、このように組立てられた油圧緩衝器1は、ピストンロッド7の上端側を自動車の車体側に取付け、外筒2の下端側を車軸(いずれも図示せず)側に取付ける。これにより、自動車の走行時に振動が発生した場合には、ピストンロッド7が内筒5、外筒2から軸方向に縮小,伸長するときに、ピストン6のディスクバルブ6C,6D等によって縮小側,伸長側の減衰力が発生され、車両の上,下振動を減衰するように緩衝することができる。
即ち、ピストンロッド7が伸長行程にある場合には、ロッド側油室C内が高圧状態となるから、ロッド側油室C内の圧油がディスクバルブ6Dを介してボトム側油室B内へと流通し、伸長側の減衰力が発生する。そして、内筒5から進出したピストンロッド7の進出体積分に相当する分量の油液が、リザーバ室A内からボトムバルブ(図示せず)を介してボトム側油室B内に流入する。
このとき、ロッド側油室C内が高圧状態となるから、ロッド側油室C内の油液は、例えばピストンロッド7とガイド部10との僅かな隙間等を介して油溜め室9C内に漏出することがある。また、油溜め室9C内に漏出油が増えると、溢れた油液は、蓋体3とロッドガイド9との間に設けた逆止弁(図示せず)を介してロッドガイド9の連通路9D側に導かれ、徐々にリザーバ室A内に還流される。
一方、ピストンロッド7の縮小行程では、ピストン6の下側に位置するボトム側油室B内が高圧になるから、ボトム側油室B内の圧油がピストン6のディスクバルブ6Cを介してロッド側油室C内へと流通し、縮小側の減衰力を発生する。そして、内筒5内へのピストンロッド7の進入体積分に相当する分量の油液が、ボトム側油室Bから前記ボトムバルブを介してリザーバ室A内に流入し、リザーバ室Aは内部のガスが圧縮されることにより、ピストンロッド7の進入体積分を吸収する。
ところで、ピストンロッド7が外筒2の外側へと大きく伸長するときには、ロック機構11の可動部であるロックピストン13がロックシリンダ部12の内周側へと摺動可能に挿嵌(進入)される。このとき、ロックピストン13の流路制限・開放機構14は、可動筒17の外周面がスリーブ12Bの内周面に摺接し、嵌合筒体15(筒部15A)の外周側で可動筒17が環状板18側に押付けられるように軸方向に相対変位する。
このため、嵌合筒体15と可動筒17との間の流路14Aは、所謂ディスクバルブを構成する環状板18の切欠き(図示せず)によって流路面積が絞られ、流路14A内を流れる油液は流量が制限されることにより、ピストンロッド7の伸長方向の変位に対して油圧的なクッション作用を与え、ピストンロッド7の伸び切りを抑制することができる。
また、クッション部材21がロックシリンダ部12の内側で仮にロッドガイド9の下面に衝突する位置まで、ピストンロッド7が最大伸長した場合でも、このときには、衝突防止用のクッション部材21が弾性変形することにより衝撃を緩和することができ、ピストンロッド7のこれ以上の伸長動作を抑制することができる。
このとき、ロッドガイド9(小径部9B)の下面にクッション部材21が衝突することにより、クッション部材21に仮にリバウンド入力R(図2参照)が発生した場合でも、前記数2式の関係によって、このリバウンド入力Rは、嵌合筒体15を介して筒部15Aの下端から環状板18、環状ストッパ19側で受承される。このため、クッション部材21は、リバウンド入力Rが規制リング20に作用するのを抑えることができる。
一方、このように最大伸長したピストンロッド7が縮小行程に切換ったとき(即ち、ロックピストン13がロックシリンダ部12から下方へと進出するとき)には、ロックシリンダ部12のスリーブ12Bに摺接する可動筒17が環状ばね板16に抗して上向きに相対変位するように動作する。
このため、可動筒17は環状板18から上方に離間し、環状板18は、前記流路14Aを開放するように可動筒17と環状ストッパ19との間で開弁方向に変位することができる。この結果、ロックピストン13は、ロックシリンダ部12内から下方へと滑らかに進出するように動作し、ピストンロッド7の円滑な縮小動作を補償することができる。
かくして、第1の実施の形態によれば、油圧式のロック機構11を、内筒5の拡径部5Aの内側に固定して設けられたロックシリンダ部12と、ピストンロッド7の外周側に設けられたロックピストン13とにより構成している。該ロックピストン13は、ピストンロッド7の外周側に設けられた流路制限・開放機構14と、該流路制限・開放機構14をピストン6側から支持する環状ストッパ19と、ピストンロッド7の環状溝7Bに嵌入され流路制限・開放機構14の嵌合筒体15がロッドガイド9側に移動するのを規制する規制リング20とを含んで構成されている。
ここで、規制リング20は、例えばピストンロッド7の外周面よりも軟質な材料(例えば、ナイロン等の合成樹脂、または軟質金属)を用いた縮拡径可能なリングとして形成されている。このため、ピストンロッド7の外周側に流路制限・開放機構14の各部品(嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18)を取付けた後に、規制リング20をピストンロッド7の上端側(即ち、ロッドガイド9側)からピストンロッド7の外周側に挿通しつつ、第2の環状溝7B内に嵌入させて固定する組付作業時に、ピストンロッド7の外周面を規制リング20から保護することができる。
即ち、規制リング20をピストンロッド7の環状溝7Bに組付けるときには、軟質材料からなる規制リング20をピストンロッド7の外周面に沿って軸方向に移動させつつ、第2の環状溝7B内に嵌入させるように組付けることができ、ピストンロッド7の外周面に規制リング20による傷痕等が発生するのを防ぐことができる。
また、流路制限・開放機構14の嵌合筒体15には、筒部15Aと鍔部15Bとの間に斜めに傾斜した円弧状の面取り部15Cを設け、図3に示すように該面取り部15Cには、第2の環状溝7B内に嵌入した状態の規制リング20の下端外周側を斜め方向から当接させる構成としている。このため、環状ばね板16により嵌合筒体15に付加された付勢力は、嵌合筒体15の面取り部15Cから規制リング20に向けて斜め方向の荷重Fとして作用する。
この荷重Fは、規制リング20に対して径方向内向きの分力Fxと軸方向の分力Fyとに分解されるので、このうちの径方向内向きの分力Fxにより、規制リング20を第2の環状溝7B内に押込むように押圧でき、第2の環状溝7Bに対する規制リング20の脱落防止力(抜止め方向の押圧力)を生じさせることができる。また、軸方向の分力Fyは、面取り部15Cに対して垂直な方向の荷重Fよりも小さな力であるため、第2の環状溝7B内に嵌合した規制リング20に対するせん断力(即ち、環状ばね板16の付勢力によって規制リング20に働くせん断力)を小さく抑えることができ、規制リング20の耐久性、寿命を高めることができる。
また、クッション部材21の下端内周側には環状の凹窪部21Aを設け、規制リング20と凹窪部21Aとの間に形成される径方向の隙間X2と軸方向の隙間Y2とは、前記数1,2式の関係を満たすように設定している。このため、規制リング20が第2の環状溝7Bから径方向外側に抜出すように変位するのを抑えることができ、規制リング20の脱落防止を行うことができる。さらに、クッション部材21に仮にリバウンド入力Rが発生した場合でも、前記数2式の関係により、リバウンド入力Rが規制リング20に付加されるのを抑えることができ、これによっても、規制リング20の耐久性、寿命を向上することができる。
従って、第1の実施の形態によれば、ピストンロッド7に対する攻撃性の低い軟質材料で形成された規制リング20により、ピストンロッド7の外周側に流路制限・開放機構14の各部品(嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18)を固定することができ、このときに、規制リング20をロッドガイド9側からピストンロッド7に組付けることにより、通常通りの工程で油圧緩衝器1を製造(生産)することができる。そして、ロック機構11の構成部品をピストンロッド7に組付けるときの作業性を向上することができ、傷痕等の発生を抑えることができる。
なお、前記第1の実施の形態では、規制リング20を、例えばナイロン等の合成樹脂または軟質金属を用いて縮拡径可能なリングとして形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば合成ゴムまたは天然ゴム等のゴム系弾性材料を用いて規制リング(ロッドガイド側固定部材)を形成してもよい。この場合、規制リング(ロッドガイド側固定部材)は周方向の途中部位を切断したC字状のリングにより形成する必要はない。
次に、図4は本発明の第2の実施の形態を示し、第2の実施の形態の特徴は、ピストン側固定部をピストンロッドの外周側に、スポット溶接等の溶接手段を用いて固定する構成としたことにある。なお、第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
ここで、ピストンロッド31は、第1の実施の形態で述べたピストンロッド7とほぼ同様に構成され、その下端側にはピストン6(図1参照)が連結されている。しかし、この場合のピストンロッド31は、その外周側に後述の規制リング33を固定するための環状溝31Aが形成されているだけで、環状ストッパ32の位置には環状溝(図1中の環状溝7Aに対応)が形成されていない。
環状ストッパ32は、第1の実施の形態で述べた環状ストッパ19に替えて用いられ、流路制限・開放機構14の環状板18をピストン6側から支持するピストン側固定部を構成している。しかし、この場合の環状ストッパ32は、ピストンロッド31の外周側に挿通される筒状部32Aと、該筒状部32Aの上端側から径方向外向きに延びた環状鍔部32Bとにより構成されている。
環状ストッパ32は、ピストンロッド31の一端(下端)側にピストン6を取付ける前に、ピストンロッド31の外周側に一端側(下側)から挿通される。この状態で、環状ストッパ32は、筒状部32Aがピストンロッド31の外周面に例えばスポット溶接等の溶接手段で固着されている。
環状ストッパ32の環状鍔部32Bの上面は、ディスクバルブを構成する環状板18を下側から支持する平坦な支持面となっている。環状ばね板16は、可動筒17の一側(下側)面を環状板18に対して押付け、これにより環状板18は、環状ストッパ32の環状鍔部32Bと可動筒17の下端面との間に挟持状態で保持されている。
規制リング33は、第1の実施の形態で述べた規制リング20と同様に、流路制限・開放機構14の嵌合筒体15がロッドガイド9側へと移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材を構成している。しかし、この場合の規制リング33は、例えば天然ゴムまたは合成ゴム等のゴム系弾性材料を用いた縮拡径可能なリングとして形成されている。なお、規制リング33は、第1の実施の形態で述べた規制リング20と同様に、例えばナイロン等の合成樹脂、または軟質金属を用いた縮拡径可能なリングとして形成してもよいものである。
かくして、このように構成される第2の実施の形態でも、ピストンロッド7に対する攻撃性の低い軟質材料で形成された規制リング33により、ピストンロッド7の外周側に流路制限・開放機構14の各部品(嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18)を固定することができ、第1の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
特に、第2の実施の形態によれば、流路制限・開放機構14の環状板18をピストン6側から支持するピストン側固定部を、環状ストッパ32により構成できる。この環状ストッパ32は、ピストンロッド31の外周側に一端側(下側)から挿通された状態で、その筒状部32Aを、例えばスポット溶接等の溶接手段でピストンロッド31の外周面に固着することができる。
次に、図5ないし図10は本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、ロックピストンのロッドガイド側固定部材とクッション部材とを一体物として一体に形成する構成としたことにある。なお、第3の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
規制リング一体型クッション部材41(以下、一体型クッション41という)は、第1の実施の形態で述べた規制リング20とクッション部材21とを、例えば弾性樹脂材料を用いて一体成形したものである。一体型クッション41は、ピストンロッド7の外周側に挿通して設けられ、ロッドガイド9への衝突を緩和するストッパとして段付筒状に形成されたクッション部42と、該クッション部42の内周側に間隔をもって設けられた合計3個の掛止め爪43とから構成されている。
一体型クッション41のクッション部42には、その一側(下側)内周に周方向に間隔をもって合計3個の凹窪部42Aが設けられ、これらの凹窪部42Aは、図7、図10に示すように弓形状をなして周方向に延びている。そして、各凹窪部42A内には、同じく弓形状をなす各掛止め爪43が周方向隙間44を介して配置されている。クッション部42の他側面42B(以下、上面42Bという)は、図6に示すように波形状をなす凹凸面として形成されている。
このため、ピストンロッド7の最大伸長時に一体型クッション部材41がロックピストン13と共にロックシリンダ部12内へと進入し、クッション部42の上面42Bが仮にロッドガイド9(小径部9B)の下面に当接しても、両者の間で密着現象等が生じるのを波形状の凹凸面(クッション部42の上面42B)により防ぐことができる。
一体型クッション41の各掛止め爪43は、クッション部42の凹窪部42A内に横断面がL字形状をなす爪片として一体形成されている。一体型クッション41をピストンロッド7の外周面に沿って挿通するときには、各掛止め爪43が周方向隙間44側(クッション部42の径方向外側)へと弾性的に撓み変形し、第2の環状溝7Bの位置に達したときに各掛止め爪43が環状溝7B内に掛止めされる(図5参照)。即ち、一体型クッション41の各掛止め爪43は、それ自体の弾性的な復元力(縮径方向の力)により第2の環状溝7B内に嵌入して固定される。
このとき、クッション部42の一側面(下面)は、嵌合筒体15の鍔部15Bに対して上側から当接される。これにより、一体型クッション41は、環状のロッドガイド側固定部材を構成し、流路制限・開放機構14の嵌合筒体15がロッドガイド9側に移動するのを規制するものである。
ここで、図5に示す寸法Y3は、掛止め爪43が第2の環状溝7B内に嵌入した状態での両者間の隙間であり、掛止め爪43が第2の環状溝7Bに対して軸方向に移動可能な範囲を示している。寸法Y4は、クッション部42の下面と掛止め爪43の下面との間の軸方向間隔を示している。また、嵌合筒体15(筒部15A)の下端と環状板18との間には、第1の実施の形態で述べたように隙間Y1が形成されている。
このため、下記の数3式を満たすように前記寸法Y3を隙間Y1よりも大きく設定し、かつ前記寸法Y4を零以上の正の値に設定することにより、一体型クッション41に仮にリバウンド入力R(図5参照)が発生した場合でも、このリバウンド入力Rが各掛止め爪43に作用するのを抑えることができる。即ち、一体型クッション41からのリバウンド入力Rは、嵌合筒体15を介して筒部15Aの下端から環状板18、環状ストッパ19側で受承されるため、リバウンド入力Rが各掛止め爪43に付加されることはなくなる。
Figure 2015068428
かくして、このように構成される第3の実施の形態でも、ピストンロッド7に対する攻撃性の低い軟質材料で形成された規制リング一体型クッション部材41(即ち、一体型クッション41)により、ピストンロッド7の外周側に流路制限・開放機構14の各部品(嵌合筒体15、環状ばね板16、可動筒17および環状板18)を固定することができ、第1の実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
特に、第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態で述べた規制リング20とクッション部材21とを、例えば弾性樹脂材料を用いて一体物として形成した一体型クッション41を用いることにより、部品点数を削減して、組立時の作業性を向上することができ、製造コストを低減することができる。
なお、前記第3の実施の形態では、一体型クッション41に合計3個の掛止め爪43を設ける場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば1個、2個または4個以上の掛止め爪をクッション部の内周側に設ける構成としてもよい。この場合、クッション部42の一側(下側)内周には、周方向に延びる1個または複数個の凹窪部を設け、この凹窪部内に1個または複数個の掛止め爪を縮拡径可能に設ける構成としてもよいものである。
また、前記各実施の形態では、4輪自動車の各車輪側に取付ける油圧緩衝器1をシリンダ装置の代表例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば2輪車に用いる油圧緩衝器であってもよく、車以外の種々の機械、建築物等に用いるシリンダ装置に用いてもよいものである。
次に、前記実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、前記ロックピストンと前記ロッドガイドとの間には前記ロッドガイドへの衝突を緩和するストッパ(例えば、図2に示すクッション部材21)を設け、前記ストッパと前記ロッドガイド側固定部材の軸方向間には隙間が形成される構成としている。
また、前記ロッドガイド側固定部材は、ナイロン材で構成されている。また、前記ロッドガイド側固定部材は、金属製の部材で構成し、前記ピストンロッドへの摺接面にPTFE等のフッ素系樹脂の皮膜を形成する構成としてもよい。さらに、前記ロッド側固定部材は、前記ロッドガイドへの衝突を緩和するストッパ(即ち、クッション部材)と一体的に形成する構成としてもよい。
1 油圧緩衝器(シリンダ装置)
2 外筒
3 蓋体
5 内筒(シリンダ)
5A 拡径部
6 ピストン
7,31 ピストンロッド
9 ロッドガイド
11 ロック機構
12 ロックシリンダ部
13 ロックピストン
14 流路制限・開放機構
14A 流路
15 嵌合筒体
16 環状ばね板
17 可動筒
18 環状板(ディスクバルブ)
19,32 環状ストッパ(ピストン側固定部)
20,33 規制リング(ロッドガイド側固定部材)
21 クッション部材(ストッパ)
41 規制リング一体型クッション部材(ロッドガイド側固定部材)
42 クッション部
43 掛止め爪

Claims (7)

  1. 作動流体が封入されたシリンダと、
    該シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を区画するピストンと、
    該ピストンに連結されるピストンロッドと、
    前記シリンダに装着されて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、
    前記ピストンロッドが伸長して前記シリンダの伸び切り位置に達したときに作動するロック機構と、
    を備え、
    前記ロック機構は、
    前記ピストンロッドの前記ピストンよりも前記ロッドガイド側に設けられるロックピストンと、
    前記シリンダ内の前記ピストンロッド突出端側に設けられ、前記ロックピストンが嵌装可能に設けられるロックシリンダ部と、
    からなり、
    前記ロックピストンは、
    前記ロックシリンダ部に進入するとき流路が制限され、前記ロックシリンダ部から進出するとき前記流路が開放されるよう構成される流路制限・開放機構と、
    前記ピストンロッドとの間に設けられ、前記流路制限・開放機構を前記ピストン側から支持するピストン側固定部と、
    前記ピストンロッドに形成される溝に嵌入され、前記流路制限・開放機構の前記ロッドガイド側への移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材と、
    からなり、
    前記ロッドガイド側固定部材は、前記ピストンロッドに摺動させて挿入可能なように、少なくとも内周側に樹脂またはゴムを設けることを特徴とするシリンダ装置。
  2. 前記ロッドガイド側固定部材は、ナイロン材で構成されることを特徴とする請求項1に記載のシリンダ装置。
  3. 前記ロッドガイド側固定部材は、金属製の部材で構成し、前記ピストンロッドへの摺接面にフッ素系樹脂PTFEを施すことを特徴とする請求項1に記載のシリンダ装置。
  4. 前記ロックピストンと前記ロッドガイドとの間には前記ロッドガイドへの衝突を緩和するストッパを設け、前記ストッパと前記ロッドガイド側固定部材の軸方向間には隙間が形成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のシリンダ装置。
  5. 作動流体が封入されたシリンダと、
    該シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を区画するピストンと、
    該ピストンに連結されるピストンロッドと、
    前記シリンダに装着されて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、
    前記ピストンロッドが伸長して前記シリンダの伸び切り位置に達したときに作動するロック機構と、
    を備え、
    前記ロック機構は、
    前記ピストンロッドの前記ピストンよりも前記ロッドガイド側に設けられるロックピストンと、
    前記シリンダ内の前記ピストンロッド突出端側に設けられ、前記ロックピストンが嵌装可能に設けられるロックシリンダ部と、
    からなり、
    前記ロックピストンは、
    前記ロックシリンダ部に進入するとき流路が制限され、前記ロックシリンダ部から進出するとき前記流路が開放されるよう構成される流路制限・開放機構と、
    前記ピストンロッドとの間に設けられ、前記流路制限・開放機構を前記ピストン側から支持するピストン側固定部と、
    前記ピストンロッドに形成される溝に嵌入され、前記流路制限・開放機構の前記ロッドガイド側への移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材と、
    からなり、
    前記ロッドガイド側固定部材は、金属材料により縮拡径可能なリングとして形成され、内周側に隙間をもって前記ピストンロッドに挿入され、前記溝に対して径方向に押圧することにより嵌入されることを特徴とするシリンダ装置。
  6. 前記ロッド側固定部材は、前記ロッドガイドへの衝突を緩和するストッパと一体的に形成されることを特徴とする請求項1乃至3及び5の何れかに記載のシリンダ装置。
  7. 作動流体が封入されたシリンダと、
    該シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該シリンダ内を区画するピストンと、
    該ピストンに連結されるピストンロッドと、
    前記シリンダに装着されて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、
    前記ピストンロッドが伸長して前記シリンダの伸び切り位置に達したときに作動するロック機構と、
    を備え、
    前記ロック機構は、
    前記ピストンロッドの前記ピストンよりも前記ロッドガイド側に設けられるロックピストンと、
    前記シリンダ内の前記ピストンロッド突出端側に設けられ、前記ロックピストンが嵌装可能に設けられるロックシリンダ部と、
    からなり、
    前記ロックピストンは、
    前記ロックシリンダ部に進入するとき流路が制限され、前記ロックシリンダ部から進出するとき前記流路が開放されるよう構成される流路制限・開放機構と、
    前記ピストンロッドとの間に設けられ、前記流路制限・開放機構を前記ピストン側から支持するピストン側固定部と、
    前記ピストンロッドに形成される溝に嵌入され、前記流路制限・開放機構の前記ロッドガイド側への移動を規制する環状のロッドガイド側固定部材と、
    からなるシリンダ装置の製造方法であって、
    前記ピストン側固定部を前記ピストンロッドに対し前記ピストン側から挿入して固定するピストン側固定部の固定工程と、
    前記流路制限・開放機構を前記ロッドガイド側から挿入して取付ける流路制限・開放機構の取付工程と、
    前記ロッドガイド側固定部材を前記ロッドガイド側から挿入して前記溝に嵌入させるロッドガイド側固定部材の固定工程と、
    を行なうことを特徴とするシリンダ装置の製造方法。
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