ピストン

【課題】リング本体の端部リップにおける加圧成形時に発生する残留応力を減少させ、これによりシリンダ中で長期間放置後の締代変化を小さくし、スムースな伸縮作動を長期間安定して達成できるピストンを提供することである。
【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形成した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、リング本体２ａの端部リップ２ｂ外周側コーナを切除して加圧時に発生する当該端部リップ２ｂの残留応力を減少させたことを特徴とするピストン。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）に開示されたものが開発されている。
【０００４】
このピストンＰは、図１０に示すように、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，１ｆを備え、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と、リング本体１の端部に形成されて外方に反り返る端部リップ２ｂとで構成され、ピストンＰをシリンダ内に挿入した時端部リップ２ｂがシリンダ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２参照）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１１（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等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、次いで、ピストン本体１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ものである。
【特許文献１】特開２００２-２９５６７７号公報（図１）
【特許文献２】特開２００２-２９５６７９号公報（図面）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のピストンＰでは機能上特に欠陥があるわけではないが、次のような不具合の改善が望まれている。
【０００８】
即ち、図１２のようにダイス９でリング２の端部リップ２ｂを加圧してピストン本体１側に押圧した時矢印で示すような外周側では引張りの残留応力Ｘ１、Ｘ２が発生し、同じく内周側には圧縮の残留応力Ｙ１、Ｙ２が発生する。
【０００９】
その結果、図１３で示すように、端部リップ２ｂはダイス９の押圧時位置Ｚ１に対して、ダイス９を取り外した直後では上記の残留応力Ｘ１、Ｘ２およびＹ１、Ｙ２によってリング２に力の作用が無い状態で位置Ｚ２まで反り返り、更にこれを長期間放置すると位置Ｚ３まで大きく反り返る。
【００１０】
この為、図２に示すように、ピストンＰをシリンダ内(図示せず)に挿入しようとした時シリンダ内径はリング２の外形とほぼ等しいことから、位置Ｚ３まで端部リップ２ｂが反り返っていると、締代Ｓ１が大きくなる。その為、端部リップ２ｂの上端部がシリンダの内周面に圧接され、端部リップ２ｂとシリンダ間の面圧を増大させてフリクションを増大させる。
【００１１】
このことは、油圧シリンダや油圧緩衝器のピストンロッド伸縮作動時に摺動抵抗が大きくなり、スムースな動きを達成できないおそれがあるから車両の乗り心地や操安性の長期的安定性を低下させる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、リング本体の端部リップにおける加圧成形時に発生する残留応力を減少させ、これによりシリンダ中で長期間放置後の締代変化を小さくし、スムースな伸縮作動を長期間安定して達成できるピストンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、リング本体の端部における端部リップ外周側コーナを切除して加圧時に発生する当該端部リップの残留応力を減少させたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
端部リップの外周側コーナを切削しているから、切除した分加圧成形時に発生した端部リップの残留応力が減少し、端部リップが徐々に反り返る作用が少ない。
【００１５】
この為、シリンダに挿入されて使用されているとき、端部リップとシリンダとのフリクションを増大させることが少ない。
【００１６】
また、仮に端部リップが反り返っても締代そのものを小さくでき、これに対応して長期間放置後の端部リップのシリンダに対する締代変化が小さくなるから、ピストンのシリンダに対する摺動抵抗が長期間安定して小さくなり、ピストンの伸縮作動がスムースとなる。従って車両の乗り心地の向上や操安性の安定化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図1乃至図８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１０の従来技術と同じである。
【００１８】
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が従来の図１１と同じ円盤状の合成樹脂母材Ａ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の外周に沿うリング本体２ａと、上記各環状溝１ａ〜１ｆ内に流動して嵌合した複数の内周側環状突起２ｃとで構成されているものである。
【００１９】
そして、本発明では、特に、図２に示すように、ダイス９を取り外した直後では残留応力で位置Ｚ４まで端部リップ２ｂが反り返っているので、この状態の位置で端部リップ２ｂの外周側コーナを切除して加圧成形時に発生した当該端部リップ２ｂの残留応力を減少させている。
【００２０】
この場合、端部リップ２ｂのコーナを切除するパターンはいろいろある。代表的な切除形態としては、例えば、図２に示すように、端部リップ２ｂの左側端面方向に向けて勾配を縮径する円錐台状の環状の傾斜面１０を形成している。
【００２１】
即ち、図２に示すようにリング２をダイス９でピストン本体１に押圧して成形した後にカッター等で線１１に沿って端部リップ２ｂの外周側コーナを切除して傾斜面１０を成形している。
【００２２】
この場合、端部リップ２ｂの最端部たる左側端面の直径は、リング本体２aの直径より小さくなり、これにより端部リップ２ｂの加圧成形時に発生した残留応力を切除した分減少出来る。
【００２３】
しかも、シリンダに対する締代Ｓ２が従来の締代Ｓ１に比べて小さくなり、ピストン２のシリンダに対する摺動抵抗が小さくなる。
【００２４】
前記したように、本発明では、端部リップ２ｂの外周側コーナを切除して傾斜面１０を成形しているので当該端部リップ２ｂの残留応力が切除した分減少し、併せて長期間放置後の端部リップ２ｂが最大に反り返ったとしても、その最端部たる左側端面の仮想位置は端部リップ２ｂの外周コーナを切除しない場合の位置Ｚ３に比べて締代位置が小径となる。
【００２５】
このことから、本発明によれば、シリンダ内周面に対する端部リップ２ｂの締代を小さくできると同時に締代の長期安定化を図ることができ、しいてはシリンダ内におけるピストンのスムースな伸縮作動を長期間に亘って実現できる。
【００２６】
更に、上記のように傾斜面１０を形成した場合、端部リップ２ｂがシリンダに挿入した時このシリンダの内周面に当接するのは切除始点Ｂであり、この切除始点Bの角度θは鈍角で比較的ゆるやかであるから、シリンダ内を摺動する場合でもシリンダ内周面に対する面圧の増加が起こらず、シリンダ内周の油膜を切らず、スティックスリップの発生も防止できる。
【００２７】
本発明のピストンＰの成形工程は、図１１と同じである。尚、図９に示すように、環状溝１ｂ〜１ｅの内周面、例えば、側面に波形又は鋸歯状等の粗面１Ａを形成してリング２が矢印Ｂ方向に抜けるのを防止するのが好ましい。
【００２８】
図３は、本発明の他の実施形態を示すが、これは、リング本体２ａの外周面と端部リップ２ｂ側の傾斜面１０との連なる部位を後加工又は同時加工で滑らかな面、例えば、凸状の湾曲面１２とし、シリンダに対する摺動抵抗をより小さくしたものである。他の構成、作用効果は、図１の場合と同じである。
【００２９】
図４乃至図８は、本発明の他の実施形態を示し、これらは、端部リップ２ｂの外周側コーナを切除した時のいろいろな形状パターンを示すものである。
【００３０】
図４は、端部リップ２ｂの外周側コーナを切除して傾斜面１０Ａを形成した点は同じであるが、これは、切除位置をよりコーナの外側寄りに近づけたものである。
【００３１】
図５は、切除して形成した面を曲面１０Ｂとしたものである。
【００３２】
図６は、図５の場合と同じく曲面を形成するにあたり、図５の曲面１０Ｂより曲率を大きくした曲面１０Ｃとしたものである。
【００３３】
図７は、端部リップ２ｂの外周側コーナを図２と同じように切除して傾斜面１０Ｄとしたものであるが、この場合の切除始点は図２の切除始点Ｂより更にリング本体２aの外面寄りにしたもので、残留応力の残留によりリング２が径方向に変形して反り返っている部分をすべて切除せている。
【００３４】
この為、締代がゼロ又はゼロ近くになり、長期間放置後でも他の実施形態のものに比べてより摺動抵抗の小さいピストンを実現できる。
【００３５】
図８は、端部リップ２ｂの外周コーナを直角又はやや直角に切除した切取り断面を矩形面１０Ｅとしたものである。
【００３６】
上記の各実施の形態の作用効果は、図１，図２の形態の場合と同じであり、切除形態は、図示のものに限定されるものではなく、例えば、端部リップ２ｂの反り返っている部分をリング本体２aに沿って水平に切除しても良く、要は、端部リップ２ｂの外側コーナを切除して残留応力を減少させる態様であれば全て使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るピストンの一部切欠き縦断側面図である。
【図２】図１の端部リップ部分の拡大断面図である。
【図３】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図４】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図５】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図６】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図７】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図８】他の実施の形態に係るピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【図９】図１の環状溝の拡大断面図である。
【図１０】従来のピストンの一部切欠き縦断側面図である。
【図１１】（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１２】従来のピストン成形時の残留応力を示す拡大断面図である。
【図１３】従来のピストンの端部リップ部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
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
２ｂ端部リップ
Ｐピストン
１０傾斜面

【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、リング本体の端部リップ外周側コーナを切除して加圧時に発生する当該端部リップの残留応力を減少させたことを特徴とするピストン。
【請求項２】
端部リップ外周側コーナを切除した時当該端部リップの最端部直径をリング本体の直径より小さくした請求項１のピストン
【請求項３】
端部リップ外周側コーナを切除して勾配が端部リップの端面方向に向けて縮径する環状の傾斜面を形成させている請求項１のピストン
【請求項４】
リング本体の外周面と端部リップの傾斜面との連なる部位を滑らかな面に成形した請求項３のピストン。

【図１】