JP4683749B2 - ピストン部構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、緩衝装置などに用いるシリンダ装置のピストン部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、緩衝装置などに用いられるピストン部は、図４に示すように、ピストン本体１に、ピストンリング２を被せた構成にしている。ピストン本体の外周には、複数の環状凹部１ａを形成している。図４では、シリンダチューブを図示していないが、図示したピストン部をシリンダチューブ内に挿入してシリンダとして使用する。なお、図中、符号３はピストンロッドである。
また、上記ピストンリング２は、四フッ化エチレン樹脂などの摩擦係数の低い材料で作られた筒状のリング本体２ａ、リップ部２ｂ、ピストン本体１側に形成した複数の内側環状突部２ｃとで構成されている。上記内側環状突部２ｃを、ピストン本体１に形成した環状凹部１ａにはめ込むことにより、リング本体２ａが、ピストン本体１から脱落しないように機能させている。
【０００３】
また、上記リップ部２ｂは、ロッド側室において、図示しないシリンダーチューブ側、すなわちピストン本体１に対して外側に向けて形成された部分である。上記ピストン部をシリンダチューブに挿入したときに、リップ２ｂが、シリンダチューブの内壁面面に接触するようにしている。つまり、ピストン本体１は、リップ２ｂを介して、シリンダチューブ内を摺動する。
【０００４】
ただし、厳密には、上記シリンダチューブ内壁面とリップ２ｂとの間には、油膜が形成され、これによって摺動性を保っている。
また、上記リップ部２ｂは、外側に向けて形成されていることにより、ピストンリング２とシリンダチューブ間から圧油などが漏れ出すのを防ぐ役割を果たしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ピストンリング２のリップ２ｂは、シリンダチューブ内壁面には、上記リップ２ｂのエッヂ部が接触するようにしている。また、リップ２ｂは、シリンダチューブに向かって開いているので、高圧室側に作動媒体の圧力が発生したときに、その圧力によってさらに外側に開く。
このように、リップ２ｂは、エッヂ部で、シリンダチューブに接しているうえ、高圧室側の圧力が高くなれば、それにともなって、シリンダチューブへの押圧力も高くなる。すなわち、リップ２ｂとシリンダチューブ内壁との接触部での面圧が非常に高くなる。この面圧の発生状況を図５に示している。
【０００６】
図５では、シリンダチューブ内壁面４によって、変形したリップ２ｂを実線で示し、シリンダへ挿入前のリップ２ｂ状態を破線で示している。図５に示すように、リップ２ｂとシリンダチューブ内壁面４との接触面積が小さいので、面圧分布Ｐ１のピーク値が高くなる。
そのため、リップ２ｂによって油膜が薄く規制され、時には油膜が切れてしまうこともある。このように、油膜が薄すぎたり、油膜切れが発生した場合には、ピストンリング２の摺動性が悪くなるので、シリンダが滑らかに作動しなくなる。シリンダが滑らかに作動しなければ、シリンダから衝撃が発生するようなことも起こり、それを緩衝装置として用いることができない。
【０００７】
また、上記リップ２ｂのエッヂ部には、非常に大きな面圧が作用するので、このエッヂ部が摩耗し易く、ピストンリングの寿命が短いという問題もあった。
この発明の目的は、ピストンリングのリップとシリンダチューブ内壁面とで発生する面圧を必要以上に高くしないようにすることである。
また、別の目的は、シリンダチューブの耐摩耗性を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリンダチューブ内に軸方向に移動可能に設けた金属製のピストン本体と、このピストン本体の外周面を覆う樹脂製のピストンリングとからなり、上記ピストンリングは、筒状のリング本体と、このピストン本体の少なくとも一方の端部を折り曲げて形成した折り曲げ部とを備え、この折り曲げ部の内周側エッヂをピストン本体外周に当接させるとともに、この折り曲げ部によって、その外周に形成される環状突部を、軸方向断面の輪郭をなだらかな曲線にして上記シリンダチューブの内壁面に接触させた点に特徴を有する。
【０００９】
なお、上記なだらかな曲線とは、曲線の曲率が小さいことを言う。そして、小さい曲率とは、この発明において、上記環状突部とシリンダチューブ内壁面とがある程度の面積を持った面で接触する程度の曲率である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２にこの発明の第１実施例を示す。
図１に示すピストン部は、ピストンリング５が、図４のピストンリング２と異なる以外は、上記従来例と同様である。
上記ピストンリング５は、リング本体５ａに、その軸方向端部に、折り曲げ部５ｂを形成している。この折り曲げ部５ｂは、リング本体５の端部に形成されている。そして、リング本体５の側面外周には、上記折り曲げ部５ｂを形成することによって、環状突部５ｄが形成される。この環状突部５ｄの断面は、その輪郭が外側に向かう滑らかな曲線になっている。
また、折り曲げ部５ｂの内周側エッヂ５ｅは、ピストン本体１に当接するようにしている。なお、ピストン本体１において、内周側エッヂ５ｅが当接する部分は、環状凹部１ａと同じ径にしている。
なお、図１中、符号５ｃは、ピストン本体１に形成した環状凹部１ａにはめ込ませた内側環状突部である。
【００１１】
上記図１に示すピストン部を、シリンダチューブ内に挿入した時の面圧の分布を図２に示している。図２で、破線で示した折り曲げ部５ｂが、シリンダチューブに挿入する前の状態であり、実線で示したのが、シリンダチューブに挿入した時の状態である。上記環状突部５ｄは、断面がなだらかな山状になっているので、シリンダチューブの内壁面４とは面で接する。
さらに、ピストン部をシリンダに挿入すると、シリンダチューブ内壁面４で押しつぶされるので、内壁面４との接触面積はより大きくなる。そのため、面圧分布Ｐ２は、図５のＰ１と比べて、そのピークが低くなる。
【００１２】
したがって、油膜が切れることが無く、摺動性は安定する。また、摺動部分の耐摩耗性が上がり、ひいては、ピストンリング５の耐久性が高まることになる。また、シリンダ内壁面４とピストンリング５の外周とが面で接触しているので、圧油漏れも防止し易い。
【００１３】
また、上記折り曲げ部５ｂの内周側エッヂ５ｅが、ピストン本体１の外周に当接した状態で、ピストンをシリンダに挿入するので、上記内周側エッジ５ｅがピストン本体１の外周に押し付けられる。これにより、ロッド側室が高圧になったとしても、圧油が、上記内周側エッヂ５ｅとピストン本体１との間に入り込みにくい。もしも、上記内周側エッヂ５ｅとピストン本体１との間に圧油が入り込んだ場合には、油圧によって上記折り曲げ部５ｂを外側へ押し付ける方向の力が作用することになる。このような力が作用すれば、折り曲げ部５ｂが伸ばされるとともに、シリンダチューブ内壁面４に対する押圧力が大きくなる。
【００１４】
このように、チューブ内壁面４への押圧力が大きくなると、従来と同様に、油膜が切れて摺動性が悪くなったり、摺動部分が摩耗し易くなったりしてしまう。また、折り曲げ部５ｂが伸ばされて、さらに、外側に向かう圧力が大きく作用すれば、上記ピストンリング５が、ピストン本体１からはずれてしまうようなことも起こる。
しかし、この第１実施例によれば、上記折り曲げ部５ｂとピストン本体１との間に、圧油が入りにくく、外側へ向かう力が作用しないので、油膜が切れ難くなって、摺動性が保たれるとともに、ピストンリング５の摺動部分の耐摩耗性も向上する。
【００１５】
図３に示す第２実施例は、ピストン本体１に設けた樹脂製のピストンリング６の形状が、図１のピストンリング５と異なる。上記ピストンリング６は、リング本体６ａに、内側環状突部６ｃを備えている。また、上記リング本体６ａの軸方向両端に折り曲げ部６ｂ、６ｆを形成している。折り曲げ部６ｂは、図１に示した第１実施例の折り曲げ部５ｂと全く同じ構成である。すなわち、折り曲げ部６ｂには、環状突部６ｄと内周側エッヂ６ｅとを備えている。そして、この折り曲げ部６ｂは、上記折り曲げ部５ｂと同じ効果を発揮する。
また、折り曲げ部６ｂと反対側の端部、ボトム側室に形成した折り曲げ部６ｆは、環状突部６ｇと、内周側エッヂ６ｈとを備えている。そして、上記内周側エッヂ６ｈは、ピストン本体１において、環状溝１ａと同じ径にしたボトム側室端部に当接させている。また、図３中、符号６ｃは、ピストン本体１に形成した環状凹部１ａにはめ込ませた内側環状突部である。
ただし、他の構成は、第１実施例と同様である。
【００１６】
上記折り曲げ部６ｆにも、外周側に環状突部６ｇを形成し、この環状突部６ｇの頂上を、なだらかな曲面にしている。そして、上記環状突部６ｇがシリンダチューブの内壁面との摺動部分になる。この環状突部６ｇも、上記環状突部６ｂと同様に、シリンダチューブ内壁面に対して、広い接触面積で接触することになる。そのため、従来のように、エッジで、接触する場合と比べて、面圧が小さくなり、油膜切れや、摩耗の心配が少ない。
【００１７】
また、この第２実施例では、シリンダ本体１の軸方向両端に折り曲げ部６ｂと６ｆとを形成している。そのため、ロッド側室が高圧になったときには、折り曲げ部６ｂの内周側エッヂ６ｅによって、高圧がリング本体６ａの内周側に入り込むことを防止し、ボトム側室が高圧になったときには、折り曲げ部６ｆの内周側エッヂ６ｈによって、高圧がリング本体６ａの内側に入り込むことを防いでいる。
そのため、どちらの室が、高圧になっても、その圧力によって、ピストンリング６のシリンダーチューブ内壁面に対する押圧力が変化したり、高くなりすぎることがない。したがって、油膜切れや、摩耗の心配も少ない。すなわち、摺動性を保持することができる。
【００１８】
なお、上記第１実施例における環状突部５ｄ、第２実施例における環状突部６ｄ、６ｇが、軸方向断面の輪郭を曲線にしたこの発明の環状突部である。
そして、上記第１、第２実施例では、上記環状突部を、折り曲げ部５ｂ、６ｂ、６ｆと一体に形成しているが、上記環状突部と折り曲げ部とが 別々に形成されるものであってもかまわない。例えば、リング本体の軸方向中央部に環状突部を設け、折り曲げ部を、リング本体の両端に形成することもできる。
また、リング本体の内周側エッヂをピストン本体に当接させない構成にして、リング本体の外周に環状突部を形成して、そこをシリンダチューブ内壁面に摺動させる構成にするだけでも、油膜切れや、摩耗に対する効果は期待できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダチューブ内壁面に対する面圧が小さくできるので、油膜切れや、ピストンリングの摩耗という問題を防止することができる。したがって、安定した摺動性を維持することができる。
【００２０】
また、ピストンリングのシリンダチューブ内壁面に対する押圧力が、ピストン本体で区画されたそれぞれの室の圧力に依存しにくくなる。そのため、ピストン部の摺動性が安定するとともに、どちらかの室が高圧になったとしても、それによって、摺動性が変化したり、ピストンリングが摩耗し易くなることがない。したがって、安定した摺動性を維持することができる。
さらに、ピストン本体外周に当接させる内周側エッジと、シリンダチューブ内壁面に接触させる環状突部とを同時に形成することができる。

【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のピストン部の断面図である。
【図２】第１実施例のシリンダ内の部分拡大断面図である。
【図３】第２実施例のピストン部の断面図である。
【図４】従来例のピストン部の断面図である。
【図５】従来例のシリンダ内の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ピストン本体
４ 内周壁面
５ ピストンリング
５ａ リング本体
５ｂ 折り曲げ部
５ｄ 環状突部
５ｅ 内周側エッジ
６ ピストンリング
６ａ リング本体
６ｂ 折り曲げ部
６ｄ 環状突部
６ｅ 内周側エッジ
６ｆ 折り曲げ部
６ｇ 環状突部
６ｈ 内周側エッヂ

Claims (1)

1. シリンダチューブ内に軸方向に移動可能に設けた金属製のピストン本体と、このピストン本体の外周面を覆う樹脂製のピストンリングとからなり、上記ピストンリングは、筒状のリング本体と、このピストン本体の少なくとも一方の端部を折り曲げて形成した折り曲げ部とを備え、この折り曲げ部の内周側エッヂをピストン本体外周に当接させるとともに、この折り曲げ部によって、その外周に形成される環状突部を、軸方向断面の輪郭をなだらかな曲線にして上記シリンダチューブの内壁面に接触させたピストン部構造。
   

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