モールドピストン及びモールドピストンの成形方法
【課題】 作業工程を通常の成形工程のみで成形でき、成形工程の省力化と製造コストの安定化を図れるモールドピストンとその成形方法を提供すること。
【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〜1f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、リング本体2aの端部に設けたリップ10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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるピストンPにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とする・
【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〜1f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、リング本体2aの端部に設けたリップ10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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるピストンPにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とする・
【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モールドピストン及びモールドピストンの成形方法に関する
【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たるモールド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、モールドピストンは、ピストン本体の外周に嵌合した合成樹脂リングを介してシリンダの内周に摺接している。
【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モールドピストンとしては、例えば、特開2002-276808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7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に嵌合した複数の内周側環状突起2c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の成形方法としては、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8(a),(b)に示すように、外周に軸方向に沿う複数の環状溝1a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1a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モールドピストンにおいて、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の右側端面側環状溝1aに嵌合させ、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と次段の各環状溝1a内に流動させた内周側環状突起と2cとリング本体2aの端部のリップ2bとを成形するものである。
【0007】
しかしながら、このピストンの加工方法では、次のような不具合がある。即ち、図9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側に押圧した時端部リップ2bの外周と内周はそれぞれダイス9とピストン本体1とに圧接されているから、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。
【0008】
その結果、図10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。
【0009】
この為、これをそのままにしてピストンPをシリンダ内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なで端部リップ2bが反り返っていると、締代が大きくなる。
【0010】
その為、端部リップ2bの上端エッジ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燥安性の長期的安定性を低下させる。
【0012】
そこで、図11に示すように、ダイス9を抜きとった後に他の治具Bを利用し、この治具Bの規制溝10内にリップ2bを強制的に嵌合させ、リップ2bをピストン本体1方向に折り曲げ、外周に彎曲部2eを形成させて上記した図7に示すようなピストンPを成形している。
【特許文献1】特開2002‐276808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】
【0013】
上記図7に示すような従来のモールドピストンはリップ2bがピストン本体1側に折り曲げられ、外周に彎曲部2eを形成しているのでシリンダに対する締代が小さく、この彎曲部2eでスムースに摺接できるメリットがあるが、リング2をピストン本体1に固定するモールド成形工程に加えて図11に示すような追加のリップ成形工程が必要となるから、成形設備が大がかりとなり、加工工程の増加によるモールドピストンの製造コストが嵩む不具合がある。又治具の設置,撤去作業が困難で作業性にも劣るものである。
【0014】
そこで、本発明の目的は、作業工程を通常の成形工程のみで成形でき、成形工程の省力化と製造コストの安定化を図れるモールドピストンとその成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記の目的を達成するため、本発明のモールドピストンの手段は、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、リング本体の端部に設けたリップと、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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるモールドピストンにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とするものである。
【0016】
同じく、モールドピストンの成形方法の手段は、外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備えたピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合されたリング本体と各環状溝に嵌合された内周側環状突起とからなるリングとで構成され、リング本体の外周をシリンダの内周面に摺接させるモールドピストンにおいて、肉厚が上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材を用意し、ダイスによって上記リング母材をピストン本体外周に加圧して押し込む工程と、上記押し込み工程中にリング母材を加熱軟化させてピストン本体外周に沿うリング本体と上記環状溝内に流動する内周側環状突起と上記最端部環状溝に対応するリップとを成形する工程と、上記ダイスを抜いて冷却させることにより上記リップを残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップの内周面と上記最端部環状溝の底面との間に隙間を形成させる工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば次の効果が得られる。
【0018】
1)請求項1の発明のモールドピストンによれば、リップを断面筆先状に形成しているから、モールドピストンがシリンダ内を摺動するとき、リップとシリンダとの間のフリクションが小さくなり、滑らかな摺動を確保できる。
【0019】
2)請求項5の発明のモールドピストン成形方法によれば、ダイスを取りはずして冷却した時残留応力により自動的に筆先状のリップが成形できるから、従来のようにリップをピストン本体側に折り曲げる治具を利用した後加工が必要となくなる。この為後加工を行なう加工設備が不要となり、モールドピストンの加工が容易でスピードアップを図れ、モールドピストンの加工コストを大巾に減少できる。しかもリップには治具による後加工が行なわれないからリップに強制的な荷重がかからずリップの性能や耐久性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて説明するが、本発明に係るモールドピストンは、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、その基本的構造は、図7の従来技術と同じである。
【0021】
即ち、本発明に係るモールドピストンの成形方法で得られたピストン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、リング本体2aの端部に設けたリップ10と、上記各環状溝1a〜1f内に流動して嵌合した内周側環状突起2cとで構成され、リング本体1外周とリップ10外周とをシリンダ内周に摺接させるものである。そして本発明では特に上記リップ10を断面筆先状に形成したことを特徴とする。
【0022】
本発明のピストンPの成形方法は、従来と同じく図8(a)(b)の成形工程と、図9に示す成形工程とからなり、従来の図11に示す後加工の工程を省略するものである。
【0023】
即ち、本発明のモールドピストンの成形方法は、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1a〜1e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、リング本体2aの外周をシリンダの内周面に摺接させるピストンPを得るに当たり、肉厚が上記最端部環状溝1fの底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材Aを用意してある。
【0024】
この状態で本発明の成形工程は、図8(a)(b),図2に示すように、ダイス9によって上記リング母材Aをピストン本体1外周に加圧して押し込む工程と、上記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外周に沿うリング本体2aと上記環状溝1a〜1e内に流動する内周側環状突起2cと上記最端部環状溝1fに対応するリップ10とを成形する工程と、図3,図4に示す上記ダイス9を抜いて冷却させることにより上記リップ10を残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップ10の内周面と上記最端部環状溝1fの底面との間に隙間11を形成させる工程とからなり、これらの工程でピストンPを得るものである。
【0025】
上記のモールドピストンの成形方法で注目すべきことは、ピストン本体1とリング母材Aの寸法関係である。図2は、リング母材Aをダイス9で加圧成形の工程途中を示すものであるが、ダイス9の内周面をシリンダの内周面と仮定して寸法関係を説明する。
【0026】
リング母材Aは、図8(a)に示すように肉厚tに設定したものをあらかじめ用意しておく。
【0027】
同じく、ピストン本体1として図2に示すように、最端部環状溝1fの深さ(半径L1)を他の環状溝2cの深さ(半径L2)より深く(L2>L1)し、更にピストン本体1の半径L3と最端部環状溝1fの半径L1との差をH1、いいかえればランド1Rの高さをH1としたものを用意しておく。
【0028】
そして、ピストン本体1の外周面(ランド1Rの外面)とシリンダの内周面との間の距離をH2とした時、リング母材Aの肉厚tは、t<H1+H2となる寸法を有するようにあらかじめ成形して用意しておく。
【0029】
尚、上記の場合、リング母材Aの軸方向の長さはピストン本体1の軸方向の長さと等しくするか、又はピストン本体1のランド1Rの端部より若干最端部環状溝1f側に延びる程度の長さにあらかじめ成形しておくことが必要である。
【0030】
図2においてランド1Rの左側面は傾斜面として成形しているが、この左側面は垂直面でも良く、凹状又は凸状の彎曲面としておいても良い。
【0031】
本発明のモールドピストンの成形方法では、上記の状態で、図8(a)(b)及び図2に示すように、ダイス9によってリング母材Aをピストン本体1の外周に加圧して押し込み、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、環状溝1a〜1e内に流動する内周側環状突起2cと、最端部環状溝1fに対応するリップ10とを成形する。
【0032】
この加工工程中で注目すべきことは、図2に示すように、リング母材Aの端部外周側(図2の左端外周側)はダイス9に圧接して引き伸ばされ、しかも、最端部環状溝1fの底面が低いことから、リング母材Aとこの環状溝1fの底面との間には隙間11が形成されていることからリング母材Aの端部内周側は環状溝1fの底面に接触せず、引き伸ばされていない。
【0033】
その結果、リング母材Aの端部外周側のみに矢印X,Yで示す引張りの残留応力が残っており、この残留応力でリップ10が成形され、このリップ10は、筆先状の半断面の形状に成形される。
【0034】
この場合リップ10の根本部の肉厚t1は、リング母材Aの肉厚tに対してわずかに厚くなるが、両者はほぼ等しくなることが実験上明らかであり、設計的には上記t<H+H2の条件を満足するようにピストン本体1とリング母材Aを用意しておけば良い。
【0035】
ところで、上記の加工工程では加熱された状態でリング母材Aをピストン本体1に加熱軟化させるが、従来と同じくこの工程に次いで図3に示すようにダイス9を取りはずし冷却させる。
【0036】
その際、温度低下に見合ってリング2全体が縮小する。この時リング母材Aである合成樹脂の熱膨張係数は金属系の材料からなるピストン本体1の熱膨張係数に比べて遥かに大きいことから隙間11に対応して変形し得る部位にある樹脂材たるリップ10は見かけ上点線Sの位置から矢印W方向たる内周側に縮む。
【0037】
即ち、リップ10の根本部は、ピストン本体1のランド1Rの側面に接触して拘束され、リップ10の左側先端は拘束されておらず、筆先状に尖っていることから矢印W方向への変形が大きくなり、このリップ10の先端部は冷却後内周側に自動的に倒れ込む。
【0038】
他方、リップ10の外周側は、図2で示すような残留応力が残っているので、ダイス9を取りはずした時図3の状態から同時に、図4に示すように、リップ10は点線Tの位置から実線位置まで外周側に自動的に反り返り、この時リップ10は筆先状の形状を保ちながらリング本体2aの外周面より外周側に若干盛り上がった彎曲部10Aがリップ10の中央又はほぼ中央に成形される。
【0039】
上記のリップ形状の生成理由は、リップ部の材料である合成樹脂自身の熱収縮や残留応力開放によって発生することから生成された筆先状の形状は特に外周側が彎曲した形状となる。
【0040】
そして、彎曲部10Aは、シリンダ内周面に摺接しても面圧の増加が起らず、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。
【0041】
図5は、本発明ピストンPの他の実施の形態を示し、これはランド1Rの左側側面を二段又は多段上の段部1gを形成し、リング母材Aを確実に潰し、リング2とピストン本体1との結合をより強くしたものである。その他の構造、作用効果は、図1の実施の形態と同じである。
【0042】
同じく図6は、本発明の他の実施形態を示し、これは最端部環状溝1fを外端(図6において左側)に向けて勾配を縮径するテーパ面として形成し、隙間11を大きくしてリップ10の内周側への変形をよく確実に行なわせるようにしたものである。その他の構造,作用,効果は図1の実施の形態と同じである。
【0043】
上記の各実施の形態では、リップ10と最端部環状溝1fとの間に隙間11を形成する為に、図2に示すように、最端部環状溝1fの深さを他の環状溝1a〜1fの深さより深くしたり、図6のよう最端部環状溝1fの底面をテーパ面としたピストン本体1をあらかじめ用意しているが、他の実施の形態として次の方法も使用できる。
【0044】
即ち、ピストン本体1として各環状溝1a〜1fの深さを同じにしたものを用意し、他方リング母材Aのリング本体2a側に対応する肉厚tに対してリップ10に対応する当該リング母材Aの先端側をこの肉厚tより薄くしたものをあらかじめ用意しておき、この状態で上記と同じ加工方法を実施することにより、筆先状のリップ10を成形するとともに当該リップ10と最端部環状溝1fとの間に隙間11を形成するものである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係るモールドピストンの一部切欠き縦断正面図である。
【図2】図1のモールドピストン成形時におけるダイスで押圧された状態の拡大断面図である。
【図3】図1のモールドピストン成形時におけるダイスを取りはずした状態の拡大断面図である。
【図4】成形後のモールドピストンの一部拡大断面図である。
【図5】他の実施の形態に係るモールドピストンの一部拡大正面図である。
【図6】他の実施の形態に係るモールドピストンの一部拡大正面図である。
【図7】従来のモールドピストンの一部切欠き縦断正面図である。
【図8】(a)(b)は従来のモールド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9】従来のモールドピストン成形時の残留応力を示す拡大断面図である。
【図10】従来のモールドピストン成形時に発生する端部リップ部分の拡大断面図である。
【図11】従来のモールドピストンのリップの後加工を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【0046】
1 ピストン本体
2 リング
1a,1b,1c,1d,1e,1f 環状溝
2a リング本体
2c 突起
9 ダイス
10 リップ
A 合成樹脂材
P モールドピストン
【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モールドピストン及びモールドピストンの成形方法に関する
【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たるモールド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、モールドピストンは、ピストン本体の外周に嵌合した合成樹脂リングを介してシリンダの内周に摺接している。
【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モールドピストンとしては、例えば、特開2002-276808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7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に嵌合した複数の内周側環状突起2c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の成形方法としては、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8(a),(b)に示すように、外周に軸方向に沿う複数の環状溝1a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1a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モールドピストンにおいて、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の右側端面側環状溝1aに嵌合させ、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と次段の各環状溝1a内に流動させた内周側環状突起と2cとリング本体2aの端部のリップ2bとを成形するものである。
【0007】
しかしながら、このピストンの加工方法では、次のような不具合がある。即ち、図9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側に押圧した時端部リップ2bの外周と内周はそれぞれダイス9とピストン本体1とに圧接されているから、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。
【0008】
その結果、図10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。
【0009】
この為、これをそのままにしてピストンPをシリンダ内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なで端部リップ2bが反り返っていると、締代が大きくなる。
【0010】
その為、端部リップ2bの上端エッジ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燥安性の長期的安定性を低下させる。
【0012】
そこで、図11に示すように、ダイス9を抜きとった後に他の治具Bを利用し、この治具Bの規制溝10内にリップ2bを強制的に嵌合させ、リップ2bをピストン本体1方向に折り曲げ、外周に彎曲部2eを形成させて上記した図7に示すようなピストンPを成形している。
【特許文献1】特開2002‐276808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】
【0013】
上記図7に示すような従来のモールドピストンはリップ2bがピストン本体1側に折り曲げられ、外周に彎曲部2eを形成しているのでシリンダに対する締代が小さく、この彎曲部2eでスムースに摺接できるメリットがあるが、リング2をピストン本体1に固定するモールド成形工程に加えて図11に示すような追加のリップ成形工程が必要となるから、成形設備が大がかりとなり、加工工程の増加によるモールドピストンの製造コストが嵩む不具合がある。又治具の設置,撤去作業が困難で作業性にも劣るものである。
【0014】
そこで、本発明の目的は、作業工程を通常の成形工程のみで成形でき、成形工程の省力化と製造コストの安定化を図れるモールドピストンとその成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記の目的を達成するため、本発明のモールドピストンの手段は、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、リング本体の端部に設けたリップと、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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるモールドピストンにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とするものである。
【0016】
同じく、モールドピストンの成形方法の手段は、外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備えたピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合されたリング本体と各環状溝に嵌合された内周側環状突起とからなるリングとで構成され、リング本体の外周をシリンダの内周面に摺接させるモールドピストンにおいて、肉厚が上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材を用意し、ダイスによって上記リング母材をピストン本体外周に加圧して押し込む工程と、上記押し込み工程中にリング母材を加熱軟化させてピストン本体外周に沿うリング本体と上記環状溝内に流動する内周側環状突起と上記最端部環状溝に対応するリップとを成形する工程と、上記ダイスを抜いて冷却させることにより上記リップを残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップの内周面と上記最端部環状溝の底面との間に隙間を形成させる工程と、からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば次の効果が得られる。
【0018】
1)請求項1の発明のモールドピストンによれば、リップを断面筆先状に形成しているから、モールドピストンがシリンダ内を摺動するとき、リップとシリンダとの間のフリクションが小さくなり、滑らかな摺動を確保できる。
【0019】
2)請求項5の発明のモールドピストン成形方法によれば、ダイスを取りはずして冷却した時残留応力により自動的に筆先状のリップが成形できるから、従来のようにリップをピストン本体側に折り曲げる治具を利用した後加工が必要となくなる。この為後加工を行なう加工設備が不要となり、モールドピストンの加工が容易でスピードアップを図れ、モールドピストンの加工コストを大巾に減少できる。しかもリップには治具による後加工が行なわれないからリップに強制的な荷重がかからずリップの性能や耐久性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて説明するが、本発明に係るモールドピストンは、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、その基本的構造は、図7の従来技術と同じである。
【0021】
即ち、本発明に係るモールドピストンの成形方法で得られたピストン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、リング本体2aの端部に設けたリップ10と、上記各環状溝1a〜1f内に流動して嵌合した内周側環状突起2cとで構成され、リング本体1外周とリップ10外周とをシリンダ内周に摺接させるものである。そして本発明では特に上記リップ10を断面筆先状に形成したことを特徴とする。
【0022】
本発明のピストンPの成形方法は、従来と同じく図8(a)(b)の成形工程と、図9に示す成形工程とからなり、従来の図11に示す後加工の工程を省略するものである。
【0023】
即ち、本発明のモールドピストンの成形方法は、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1a〜1e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、リング本体2aの外周をシリンダの内周面に摺接させるピストンPを得るに当たり、肉厚が上記最端部環状溝1fの底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材Aを用意してある。
【0024】
この状態で本発明の成形工程は、図8(a)(b),図2に示すように、ダイス9によって上記リング母材Aをピストン本体1外周に加圧して押し込む工程と、上記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外周に沿うリング本体2aと上記環状溝1a〜1e内に流動する内周側環状突起2cと上記最端部環状溝1fに対応するリップ10とを成形する工程と、図3,図4に示す上記ダイス9を抜いて冷却させることにより上記リップ10を残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップ10の内周面と上記最端部環状溝1fの底面との間に隙間11を形成させる工程とからなり、これらの工程でピストンPを得るものである。
【0025】
上記のモールドピストンの成形方法で注目すべきことは、ピストン本体1とリング母材Aの寸法関係である。図2は、リング母材Aをダイス9で加圧成形の工程途中を示すものであるが、ダイス9の内周面をシリンダの内周面と仮定して寸法関係を説明する。
【0026】
リング母材Aは、図8(a)に示すように肉厚tに設定したものをあらかじめ用意しておく。
【0027】
同じく、ピストン本体1として図2に示すように、最端部環状溝1fの深さ(半径L1)を他の環状溝2cの深さ(半径L2)より深く(L2>L1)し、更にピストン本体1の半径L3と最端部環状溝1fの半径L1との差をH1、いいかえればランド1Rの高さをH1としたものを用意しておく。
【0028】
そして、ピストン本体1の外周面(ランド1Rの外面)とシリンダの内周面との間の距離をH2とした時、リング母材Aの肉厚tは、t<H1+H2となる寸法を有するようにあらかじめ成形して用意しておく。
【0029】
尚、上記の場合、リング母材Aの軸方向の長さはピストン本体1の軸方向の長さと等しくするか、又はピストン本体1のランド1Rの端部より若干最端部環状溝1f側に延びる程度の長さにあらかじめ成形しておくことが必要である。
【0030】
図2においてランド1Rの左側面は傾斜面として成形しているが、この左側面は垂直面でも良く、凹状又は凸状の彎曲面としておいても良い。
【0031】
本発明のモールドピストンの成形方法では、上記の状態で、図8(a)(b)及び図2に示すように、ダイス9によってリング母材Aをピストン本体1の外周に加圧して押し込み、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、環状溝1a〜1e内に流動する内周側環状突起2cと、最端部環状溝1fに対応するリップ10とを成形する。
【0032】
この加工工程中で注目すべきことは、図2に示すように、リング母材Aの端部外周側(図2の左端外周側)はダイス9に圧接して引き伸ばされ、しかも、最端部環状溝1fの底面が低いことから、リング母材Aとこの環状溝1fの底面との間には隙間11が形成されていることからリング母材Aの端部内周側は環状溝1fの底面に接触せず、引き伸ばされていない。
【0033】
その結果、リング母材Aの端部外周側のみに矢印X,Yで示す引張りの残留応力が残っており、この残留応力でリップ10が成形され、このリップ10は、筆先状の半断面の形状に成形される。
【0034】
この場合リップ10の根本部の肉厚t1は、リング母材Aの肉厚tに対してわずかに厚くなるが、両者はほぼ等しくなることが実験上明らかであり、設計的には上記t<H+H2の条件を満足するようにピストン本体1とリング母材Aを用意しておけば良い。
【0035】
ところで、上記の加工工程では加熱された状態でリング母材Aをピストン本体1に加熱軟化させるが、従来と同じくこの工程に次いで図3に示すようにダイス9を取りはずし冷却させる。
【0036】
その際、温度低下に見合ってリング2全体が縮小する。この時リング母材Aである合成樹脂の熱膨張係数は金属系の材料からなるピストン本体1の熱膨張係数に比べて遥かに大きいことから隙間11に対応して変形し得る部位にある樹脂材たるリップ10は見かけ上点線Sの位置から矢印W方向たる内周側に縮む。
【0037】
即ち、リップ10の根本部は、ピストン本体1のランド1Rの側面に接触して拘束され、リップ10の左側先端は拘束されておらず、筆先状に尖っていることから矢印W方向への変形が大きくなり、このリップ10の先端部は冷却後内周側に自動的に倒れ込む。
【0038】
他方、リップ10の外周側は、図2で示すような残留応力が残っているので、ダイス9を取りはずした時図3の状態から同時に、図4に示すように、リップ10は点線Tの位置から実線位置まで外周側に自動的に反り返り、この時リップ10は筆先状の形状を保ちながらリング本体2aの外周面より外周側に若干盛り上がった彎曲部10Aがリップ10の中央又はほぼ中央に成形される。
【0039】
上記のリップ形状の生成理由は、リップ部の材料である合成樹脂自身の熱収縮や残留応力開放によって発生することから生成された筆先状の形状は特に外周側が彎曲した形状となる。
【0040】
そして、彎曲部10Aは、シリンダ内周面に摺接しても面圧の増加が起らず、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。
【0041】
図5は、本発明ピストンPの他の実施の形態を示し、これはランド1Rの左側側面を二段又は多段上の段部1gを形成し、リング母材Aを確実に潰し、リング2とピストン本体1との結合をより強くしたものである。その他の構造、作用効果は、図1の実施の形態と同じである。
【0042】
同じく図6は、本発明の他の実施形態を示し、これは最端部環状溝1fを外端(図6において左側)に向けて勾配を縮径するテーパ面として形成し、隙間11を大きくしてリップ10の内周側への変形をよく確実に行なわせるようにしたものである。その他の構造,作用,効果は図1の実施の形態と同じである。
【0043】
上記の各実施の形態では、リップ10と最端部環状溝1fとの間に隙間11を形成する為に、図2に示すように、最端部環状溝1fの深さを他の環状溝1a〜1fの深さより深くしたり、図6のよう最端部環状溝1fの底面をテーパ面としたピストン本体1をあらかじめ用意しているが、他の実施の形態として次の方法も使用できる。
【0044】
即ち、ピストン本体1として各環状溝1a〜1fの深さを同じにしたものを用意し、他方リング母材Aのリング本体2a側に対応する肉厚tに対してリップ10に対応する当該リング母材Aの先端側をこの肉厚tより薄くしたものをあらかじめ用意しておき、この状態で上記と同じ加工方法を実施することにより、筆先状のリップ10を成形するとともに当該リップ10と最端部環状溝1fとの間に隙間11を形成するものである。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本発明に係るモールドピストンの一部切欠き縦断正面図である。
【図2】図1のモールドピストン成形時におけるダイスで押圧された状態の拡大断面図である。
【図3】図1のモールドピストン成形時におけるダイスを取りはずした状態の拡大断面図である。
【図4】成形後のモールドピストンの一部拡大断面図である。
【図5】他の実施の形態に係るモールドピストンの一部拡大正面図である。
【図6】他の実施の形態に係るモールドピストンの一部拡大正面図である。
【図7】従来のモールドピストンの一部切欠き縦断正面図である。
【図8】(a)(b)は従来のモールド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9】従来のモールドピストン成形時の残留応力を示す拡大断面図である。
【図10】従来のモールドピストン成形時に発生する端部リップ部分の拡大断面図である。
【図11】従来のモールドピストンのリップの後加工を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【0046】
1 ピストン本体
2 リング
1a,1b,1c,1d,1e,1f 環状溝
2a リング本体
2c 突起
9 ダイス
10 リップ
A 合成樹脂材
P モールドピストン
【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、リング本体の端部に設けたリップと、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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるモールドピストンにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とするモールドピストン。
【請求項2】
ピストン本体の最端部環状溝の深さを他の環状溝の深さより深く成形し、リングの合成樹脂母材の肉厚を上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄くし、最端部環状溝の底面とリップの内周面との間に隙間を設けている請求項1のモールドピストン。
【請求項3】
リップの中央又はほぼ中央の外周面をリング本体の外周面の水平位置より若干外周側に彎曲しながら盛り上げている請求項1又は2のモールドピストン。
【請求項4】
ピストン本体の最端部環状溝の底面を水平又は外端に向けて勾配を縮径するテ-パ面で形成している請求項1,2又は3のモールドピストン。
【請求項5】
外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備えたピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合されたリング本体と各環状溝に嵌合された内周側環状突起とからなるリングとで構成され、リング本体の外周をシリンダの内周面に摺接させるモールドピストンにおいて、肉厚が上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材を用意し、ダイスによって上記リング母材をピストン本体外周に加圧して押し込む工程と、上記押し込み工程中にリング母材を加熱軟化させてピストン本体外周に沿うリング本体と上記環状溝内に流動する内周側環状突起と上記最端部環状溝に対応するリップとを成形する工程と、上記ダイスを抜いて冷却させることにより上記リップを残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップの内周面と上記最端部環状溝の底面との間に隙間を形成させる工程と、からなることを特徴とするモールドピストンの成形方法。
【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、リング本体の端部に設けたリップと、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、リング本体外周とリップ外周とをシリンダ内周に摺接させるモールドピストンにおいて、上記リップを断面筆先状に形成したことを特徴とするモールドピストン。
【請求項2】
ピストン本体の最端部環状溝の深さを他の環状溝の深さより深く成形し、リングの合成樹脂母材の肉厚を上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄くし、最端部環状溝の底面とリップの内周面との間に隙間を設けている請求項1のモールドピストン。
【請求項3】
リップの中央又はほぼ中央の外周面をリング本体の外周面の水平位置より若干外周側に彎曲しながら盛り上げている請求項1又は2のモールドピストン。
【請求項4】
ピストン本体の最端部環状溝の底面を水平又は外端に向けて勾配を縮径するテ-パ面で形成している請求項1,2又は3のモールドピストン。
【請求項5】
外周に軸方向に沿う複数の環状溝を備えたピストン本体と、ピストン本体の外周に嵌合されたリング本体と各環状溝に嵌合された内周側環状突起とからなるリングとで構成され、リング本体の外周をシリンダの内周面に摺接させるモールドピストンにおいて、肉厚が上記最端部環状溝の底面とシリンダ内周面との間の寸法より薄い合成樹脂リング母材を用意し、ダイスによって上記リング母材をピストン本体外周に加圧して押し込む工程と、上記押し込み工程中にリング母材を加熱軟化させてピストン本体外周に沿うリング本体と上記環状溝内に流動する内周側環状突起と上記最端部環状溝に対応するリップとを成形する工程と、上記ダイスを抜いて冷却させることにより上記リップを残留応力を利用して筆先状に成形させながら当該リップの内周面と上記最端部環状溝の底面との間に隙間を形成させる工程と、からなることを特徴とするモールドピストンの成形方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2006−46617(P2006−46617A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−232075(P2004−232075)
【出願日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【出願人】(000000929)カヤバ工業株式会社 (2,151)
【Fターム(参考)】
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