JPH0155829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エアーシリンダー、油圧シリンダー
などの油空圧機器とくにシヨツクアブソーバーに
用いられて好適なふつ素樹脂被着層と該被着層と
一体をなして形成されたリツプ部を有するピスト
ンヘツドの製造方法に関するものである。

（従来技術） 従来、ピストンシリンダー型のシヨツクアブソ
ーバーにおいて、そのピストンヘツドがシリンダ
ーチユーブと摺接するヘツド外径面には、リング
状の溝を穿つてそこに銅合金などからなるピスト
ンリングや、金属裏金表面に低摩擦プラスチツク
を被着した条片を巻回した短筒状のリングを嵌着
した態様のものが用いられている。

これらのリングを用いたものは、使用時にリン
グが溝内でヘツドの軸線方向に微動し、その時に
発生する打音が問題となつていた。

また、ピストンヘツドとシリンダーチユーブと
の摺接を円滑にするため、該ヘツドの外径面に低
摩擦プラスチツクを直接被着させた態様のものも
ある。

たとえば、米国特許第3212411号に開示されて
いる技術は、四ふつ化エチレン樹脂（PTFE）を
薄肉のカツプ状に形成したものをピストンヘツド
の端面と外周面とを覆うように被嵌させ、ついで
加熱したサイジング型に圧入して外周面への被着
と寸法出し（サイジング）を行なつて製品とする
ものである。

この技術におけるカツプ状のプラスチツク成形
物は、被着しようとするピストンヘツドの寸法に
近似した寸法に作つておく必要があるため、ピス
トンヘツドの径が異なればそれに合わせた寸法の
成形金型を必要とする。

また、この技術におけるピストンヘツドは、使
用時に発生する熱によるプラスチツク被着層の熱
膨脹に対処するため、該被着層とヘツド外径との
間に空隙（expansion space）を設ける必要性に
ついて述べている。

この空隙の作用効果は、プラスチツク被着層が
膨脹してシリンダーチユーブに当接したとき、該
プラスチツクがその空隙に逃げ込むことによつて
ピストンヘツドとシリンダーチユーブとの嵌合
が、いわゆる締り嵌め状態になることを防ぐ点に
ある。

一般に、この種のプラスチツクを被着したピス
トンヘツドにおいては、シリンダーチユーブとの
クリアランスを一定に保つことは、そこでの流体
の密封性を一定の範囲に確保して減衰力のバラ付
きがないようにし、かつ摺動抵抗を一定に保つう
えで必要なことである。

クリアランスが零になつたり、ピストンヘツド
がシリンダーチユーブに圧入されたような状態で
は、摺動抵抗を著しく阻害するばかりでなく、被
着層の摩耗を早めるという幣害がある。

この米国特許では、このような問題に対処すべ
く上述した空隙を設けているが、この空隙の存在
は往々にして空隙内に封じ込められた気体の膨脹
を引き起し、プラスチツク被着層の密着性を害す
るという新たな問題を生ずる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述したようなピストンリングを使
用したときの音の問題、カツプ状のプラスチツク
成形物を使用した場合の製造上の問題、被着層の
密着性の問題、そしてシリンダーチユーブとのク
リアランスの問題を解決すべくなされたもので、
つぎに述べる解決手段をとる。

（問題を解決するための手段） すなわち、中央部に孔を穿つたふつ素樹脂から
なる円板を用意し、該孔を位置決め孔として円板
をピストンヘツドの一方の端面に同心円状に当接
保持させること、該ピストンヘツドを円板が当接
保持された側から押型を用いて金型のキヤビテイ
に押込むことによつて円板をピストンヘツドの外
周面に沿つて折曲げ、かつその折曲げ部に径方向
内側に向う押圧力を与えると同時に押込み方向と
逆向きの方向の樹脂の塑性流動を生ぜしめてそこ
に円板を構成するふつ素樹脂の被着層を形成させ
ること、ついで該押型とキヤビテイ他端を閉塞し
て配された受型とによつてピストンヘツドをその
軸線方向に押圧し、ピストンヘツドの両端面にふ
つ素樹脂被着層を形成させるとともに、少くとも
一方の端面周縁部から軸線方向に突出した樹脂の
突出部を形成させること、ついでこの突出部を拡
径して流体を密封するリツプ部を形成させるこ
と、以上からなるふつ素樹脂被着層と該被着層と
一体をなして形成されたリツプ部を有するピスト
ンヘツドの製造方法を提供するものである。

本発明に使用されるふつ素樹脂は、PTFEが最
も好ましく、このほか四ふつ化エチレン六ふつ化
プロピレン樹脂（FEP）なども使用することが
できる。これらは、無添加のものを使用に供して
もよく、また耐摩耗性を改善する目的で黒鉛や二
硫化モリブデンあるいは軟質金属粉末などの潤滑
充填剤および／あるいは材質の強化をはかると同
時に耐摩耗性をも向上させるべく、ポリイミド樹
脂粉末、メタフエニレンイソフタルアミド樹脂粉
末またはその繊維状粉末などの耐熱プラスチツク
を強化充填剤として混用することができる。

ふつ素樹脂からなる孔を穿つた円板は、これら
の樹脂からなるシートを所定の寸法に打抜いて得
ることもできるが、可及的にスクラツプを出さず
に材料歩留りをよくするため、これらの樹脂から
なるパイプを作つておき、これをワツシヤー状に
切断して用いることがとくに推奨される。

ふつ素樹脂からなる被着層の好ましい厚さは、
10^-1mmの範囲のものであり場合によつては10^-2mm
範囲のものとすることができる。

本発明者らは、使用するふつ素樹脂の物性、被
着作業性、その他摺動特性などの面から検討し、
１〜５×10^-1mm範囲の厚さとすることが最も好ま
しいことを見出した。

被着に供する孔あき円板は、ピストンヘツドの
一端面に当接保持され、加熱された金型に押込ま
れて樹脂の塑性流動を生じ、その肉厚が減少す
る。

この肉厚の減少度合は、おおむね40〜70％程度
とすると被着性もよくかつその後の作業もうまく
ゆく。したがつて、使用する円板の径および肉厚
は、ピストンヘツドの径と高さおよび塑性流動の
度合等を勘案して決定される。

円板の中央部に穿たれた孔は、ピストンヘツド
の端面中央部に設けられた凸部に嵌着させて円板
をヘツド端面に当接保持させるためのもので、金
型への押込み時に円板の位置ずれを防ぐ役割をも
つている。

ピストンヘツドの種類によつては、端面に凸部
を有していないものもあるが、この場合はピスト
ンロツドの装着孔に治具を装着して凸部を形成さ
せ、これに孔あき円板を同心円状に装着保持させ
る。

このように円板と組合わされたピストンヘツド
を、円板が当接保持されている端面側から金型の
キヤビテイに押込むと、円板はピストンヘツドの
外周面に沿つて折曲げられ、その折曲げ部にはピ
ストンヘツドの径方向内側に向う押圧力が加わり
被着が進行すると同時に押込み方向と逆向き方向
の樹脂の塑性流動を生ずる。

この時の押込み圧力は、使用するふつ素樹脂の
種類とその組成、円板の肉厚、押込み時にその肉
厚が減少する度合、そして金型温度などによつて
異なるが、おおむね50Kg／cm²以下、通常20〜100
Kg／cm²であつた。

本発明では、この押圧工程において樹脂の塑性
流動によつて延伸された端部がピストンヘツドの
端面を越えて軸線方向に突出するようにすること
が重要である。

この延伸による突出長さは、該突出部分が径方
向内側に折曲げられてピストンヘツドの端面周縁
を覆うかまたは端面周縁を覆うとともに該周縁部
にリツプ部を形成するための突部を形成するのに
十分な長さとする。

つぎに、ピストンヘツドの両端面への樹脂の被
着および少くともその一方の端面周縁部にリツプ
部を設ける工程について説明する。

ピストンヘツドへの樹脂の被着工程において
は、金型の加熱冷却に伴なう待ち時間の問題、外
周面被着と端面被着とでの押圧力の相違などか
ら、この両者の被着工程を別にするほうがむしろ
効率的に作業が進む。

ただし、場合によつてはピストンヘツドの外周
面と一方の端面への被着、または外周面と両端面
への被着を、それぞれにおける端面周縁の突部の
形成をも含めて一工程で行なうことも可能であ
る。

この端面周縁に設けられた突部は、別の押型を
用いて拡径されリツプ部が形成される。

本発明の上述した樹脂被着工程における金型温
度は、PTFEを使用した場合で250〜340℃、FEP
の場合で200〜250℃が適当であり、端面被着に要
する押圧力はすでに述べた押込み圧力よりも大き
く、300〜360Kg／cm²として好結果を得ている。

本発明によるピストンヘツドは、エアーシリン
ダーにおけるピストンのように、その両端面が交
互に加圧側として使用される場合は、その両端面
にリツプ部を有する形式のものとし、シヨツクア
ブソーバーのように減衰側にとくに加圧を効かせ
る場合は、その加圧側の端面にのみリツプ部を設
けた形式のものとする。

以下に、本発明の製造方法について実施例図に
もとづいて詳述する。

（実施例） 第１図は、ピストンヘツドの一態様を示す縦断
面図、第２図は、ふつ素樹脂被着層と該被着層と
一体をなして形成されたリツプ部を有する本発明
のピストンヘツドの一実施例を示す縦断面であ
る。

１はピストンヘツド本体で、たとえば鉄系焼結
合金などからなつている。２はその外周面、３，
４はそれぞれ端面、５は凸部、６はピストンロツ
ド（図示してない）の装着孔、７はオリフイスで
ある。

８はふつ素樹脂被着層、８ａは該樹脂の外周面
被着層、８ｂ，８ｃはそれぞれ端面被着層、そし
て９は該被着層と一体をなして端面３の周縁部に
形成されたリツプ部である。

第３図は、本発明の被着層形成に用いられるふ
つ素樹脂からなる円板の斜視図で、１０は円板、
１１はその中央部に設けられている孔である。本
実施例では、孔の径22mm、円板径42mm、厚さ0.7
mmであり、黒鉛粉末10重量％を混じたPTFEを用
いた。

第４図は、第１図に示したピストンヘツド本体
に、円板１０をその孔１１をもつて凸部５に嵌着
し、端面３上に当接保持させた状態を示す縦断面
である。

ピストンヘツド本体の径30mm、外周面高さ12
mm、そして凸部の径は22mmである。

第５図は、第４図に示したピストンヘツド本体
と円板との組合わせからなる被加工物を金型に押
圧する直前の状態を示したこれら両者の縦断面図
である。

１２は母型、１３はキヤビテイ、１４はキヤビ
テイ端部を閉塞して配された受型、そして１５は
押型である。被加工物は、円板１０が当接保持さ
れた側からキヤビテイ１３に押込まれるように母
型１２上に置かれている。

第６図は、第５図に示した状態から押型１５が
下降して被加工物がキヤビテイ１３に押込まれ、
押型１５と受型１４とによつて被加工物が軸線方
向に押圧されている状態を示すこれら両者の縦断
面図である。

第５図に示した円板１０は、ピストンヘツド本
体の外周面に沿つて折曲げられ、その折曲げられ
た部分はキヤビテイ１３内で径方向内側に向う押
圧力が与えられ、同時に押込み方向と逆向きの方
向の樹脂の塑性流動を生ずる。

外周面被着層８ａは、この工程によつて形成さ
れ、１６は上述した樹脂の塑性流動によつて生じ
た延伸部である。

第５図および第６図に示した工程における押型
の押圧力は50Kg／cm²、金型温度は330℃である。

受型１４に当接したピストンヘツド端面への樹
脂の被着は、この工程においては完全でない。も
しこの工程で端面被着を進行させる場合は、第６
図における状態で押圧力を300〜360Kg／cm²に高め
る必要がある。

第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図は、第６図
に示した工程に引続いて、延伸部１６をピストン
ヘツド端面に被着させると同時にリツプ部を形成
させるための突出部を設ける工程を示した被加工
物と金型の縦断面図（第７Ａ図、第７Ｂ図は縦断
面部分図）である。

この工程における金型温度は、第５図および第
６図に示した工程における金型温度と同様である
が、押型による押圧力は320Kg／cm²とした。

１７は押型、１８は押型の周縁部に設けられた
段部、１９は縮径部そして２０は押型端面部であ
る。

第７Ａ図に示した状態から押型１７が下降し、
段部１８が被着層の樹脂の延伸部１６の端部に当
接してこれを押圧し、延伸部のほぼ中央部を腰折
れ状に径方向内側に折曲げ（第７Ｂ図）、さらに
押型１７が下降して受型１４に挾まれた被加工物
を押圧し、第７Ｃ図に示した状態で両端面の被着
と突出部の形成が完了する。２１はその突出部を
示す。

もし、被着層８ｂに加えて、この端面側にもリ
ツプ部を設ける場合は、第６図に示す工程を経て
得られた被加工物を、第７Ａ〜７Ｃ図における受
型１４に代えて、第８図にその縦断面図をもつて
示した受型１４′を組合わせた金型を用いる。

受型１４′は、その周縁部に段部２２、縮径部
２３を有しており、ピストンヘツドの端面への樹
脂の被着工程において、被着層８ｂを構成する部
分の樹脂の一部を該段部２２および縮径部２３そ
してキヤビテイによつて形成される凹部に流動さ
せることにより、ここに突出部を形成させること
ができる。

このようにして得られた突出部を有する被加物
は、別の押型を用いて該突出部を拡径しリツプ部
とする。拡径工程における型の温度は、上述した
被着工程における温度に同じであるが、押圧力は
突出部が撓わむ程度の僅かな圧力でよい。

第９図にリツプ部形成金型の一実施例を被加工
物とともにその縦断面図をもつて示した。

２４はリツプ部形成金型、２５は突出部を拡径
するための押型である。

第１０図は、ピストンヘツドの外周面および両
端面への被着と突出部の形成を一工程で行なうこ
とができる金型を用いて被加工物を押圧している
ところを示したこれら両者の縦断面図である。

２６は押型で、この押型は固定部２７と可動部
２８とからなり、可動部２８は固定部２７の中心
軸線に沿つて穿たれた孔に嵌着されていて、その
一端は固定部２７から突出しており、プレツシヤ
ーパツド２９によつて常時その端面方向（図で下
方）に押圧されている。可動部２８は軸線方向の
大きな圧力が加えられると、プレツシヤーパツド
２９の押圧力に抗してこれを変形させ、固定部２
７内にすべり込む。

固定部２７の端面は、その周縁部に設けられた
段部１８′、縮径部１９′そして端面部２０′から
なつている。

受型１４は、これに代えて第８図に示した受型
１４′を用いることもできる。

第５図に示した要領で被加工物を母型上に置
き、押型２６を下降させると可動部２８の端面は
ピストンヘツドに当接してこれをキヤビテイ内に
押込む。円板１０は折曲げられそしてピストンヘ
ツドの外周面への樹脂の被着がなされると同時に
樹脂の塑性流動による延伸が起こる。

押型の固定部２７の端面２０′はピストンヘツ
ドの端面４とは軸線方向の隙間を保ち、上述した
樹脂の延伸に何んら支障を来たさない。

ピストンヘツドの端面が受型１４に当接し、こ
こで押型の押圧力が高められると、固定部２７は
プレツシヤーパツド２９の圧力に抗して下降し、
第７Ｂ図および第７Ｃ図におけると同様の過程を
経て端面被着と突出部の形成が完了する。

金型を40℃前後に冷却して被加工物を取出し、
ついで同様に突出部を拡径してリツプ部を形成す
る。

第１１図は、第２図に示した本発明によるピス
トンヘツドを組込んだシヨツクアブソーバーの一
例を示す縦断面図で、図中Ｈは本発明のピストン
ヘツド、Ｃはシリンダーチユーブ、Ｐは外筒、Ｒ
はピストンロツド、そしてＯは油である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のふつ素樹脂を被
着したピストンヘツドは、少くとも一方の端面周
縁部から被着層と一体をなすリツプ部を有するも
のであり、リツプ部の摺動および流体圧に対して
の強度が大きく、密封機能は専らこのリツプ部に
もたせてあるので、ヘツド外周面被着層とシリン
ダーチユーブとのクリアランスに著しく神経を使
う必要がなく、作動が円滑でしかも打音等の発生
もない。また、ふつ素樹脂の被着層はピストンヘ
ツド外周面のみならずその両端面をも一体に包み
込んだ態様であるから、焼結合金などからなるヘ
ツド本体に樹脂を食い込ませるための凹部や溝を
設けなくても十分な被着強度を保つことができ
る。

ふつ素樹脂被着層を設けるにあたつて、本発明
では中央部に孔を穿つたふつ素樹脂円板を使用す
るものである。この孔あき円板は、ふつ素樹脂パ
イプをワツシヤー状に切断して得ることができ、
きわめて材料歩留りがよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、樹脂の被着に供せられるピストンヘ
ツド本体の一実施例を示す縦断面図である。第２
図は、一端面周縁部にリツプ部を有する本発明の
ふつ素樹脂を被着したピストンヘツドの一実施例
を示す縦断面図である。第３図は、本発明の被着
層形成に用いられるふつ素樹脂からなる孔あき円
板の斜視図、第４図は第２図に示したピストンヘ
ツド本体に孔あき円板を当接保持させた状態を示
す縦断面図である。第５図は、第４図に示したピ
ストンヘツド本体と円板との組合わせからなる被
加工物を金型に押圧する直前の状態を示したこれ
ら両者の縦断面図、第６図は第５図に示した状態
から押型が下降して被加工物がキヤビテイに押込
まれ、押型と受型とによつて被加工物が軸線方向
に押圧されている状態を示すこれら両者の縦断面
図である。第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図
は、第６図に示した工程に引続いて、ピストンヘ
ツド本体の端面への樹脂の被着と、該被着層周縁
部にリツプ部を形成させるための突出部を設ける
工程を順を追つて示した被加工物と金型の縦断面
図で、第７Ａ図および第７Ｂ図は縦断面部分図を
もつて示してある。第８図は、受型の他の実施例
を示す縦断面図である。第９図は、リツプ部形成
金型の一実施例を被加工物とともに示した縦断面
図である。第１０図は、本発明の他の実施例の金
型を用いて被加工物を押圧しているところを示す
これら両者の縦断面図である。第１１図は、本発
明のピストンヘツドを組込んだシヨツクアブソー
バーの一例を示す縦断面図である。 １……ピストンヘツド本体、２……外周面、
３，４……端面、８，８ａ，８ｂ，８ｃ……ふつ
素樹脂被着層、９……リツプ部、１０……ふつ素
樹脂からなる円板、１２……母型、１３……キヤ
ビテイ、１４，１４′……受型、１５，１７，２
５，２６……押型、１６……延伸部、２１……突
出部、Ｈ……ピストンヘツド、Ｃ……シリンダー
チユーブ、Ｐ……外筒、Ｒ……ピストンロツド、
Ｏ……油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 中央部に孔を穿つたふつ素樹脂からなる円板
   を用意し、該孔を位置決め孔として円板をピスト
   ンヘツドの一方の端面に同心円状に当接保持させ
   ること、該ピストンヘツドを円板が当接保持され
   た側から押型を用いて金型のキヤビテイに押込む
   ことによつて円板をピストンヘツドの外周面に沿
   つて折曲げ、かつその折曲げ部に径方向内側に向
   う押圧力を与えると同時に押込み方向と逆向きの
   方向の樹脂の塑性流動を生じさせてピストンヘツ
   ド外周面に円板を構成するふつ素樹脂の被着層を
   形成させること、ついで押型とキヤビテイ端部を
   閉塞して配された受型とによつてピストンヘツド
   に押込み圧力よりもさらに大きい軸線方向の押圧
   力を与えてピストンヘツドの両端面にふつ素樹脂
   の被着層を形成させるとともに、少くとも一方の
   端面周縁部から軸線方向に突出した樹脂の突出部
   を形成させること、ついでこの突出部を拡径して
   流体を密封するリツプ部を形成させること、以上
   からなるふつ素樹脂被着層と該被着層と一体をな
   して形成されたリツプ部を有するピストンヘツド
   の製造方法。