JP2002276808A

JP2002276808A - ピストン部構造

Info

Publication number: JP2002276808A
Application number: JP2001075326A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ozaki; 慎次尾崎; Toshimasa Takai; 利政高井; Etsuro Nakada; 悦郎中田
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP4683749B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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
することと、シリンダチューブの耐摩耗性を向上させる
ことである。【解決手段】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１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５とからなり、
上記ピストンリングは、筒状のリング本体５ａと、その
側面外周に形成した環状突部５ｄとを備え、この環状突
部を上記シリンダチューブの内壁面４に接触させるとと
もに、上記環状突部の軸方向断面の輪郭をなだらかな曲
線にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１
ａ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】第１の発明は、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、その側面外周に形成した環状突部とを
備え、この環状突部を上記シリンダチューブの内壁面に
接触させるとともに、上記環状突部の軸方向断面の輪郭
をなだらかな曲線にした点に特徴を有する。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

【０００９】第２の発明は、上記第１の発明を前提と
し、ピストンリングの、軸方向の端部のうち少なくとも
一方に、ピストン本体側に折り曲げた折り曲げ部を形成
し、上記折り曲げ部の内周側エッヂをピストン本体外周
に当接させた点に特徴を有する。第３の発明は、上記第
２の発明を前提とし、折り曲げ部によって、リング本体
の側面外周に突出した環状突部を形成した点に特徴を有
する。

【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５
ｂ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６
ｂ、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５
ｄ、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】第１の発明によれば、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】第２の発明によれば、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。第３の発明によれば、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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田悦郎東京都港区浜松町２−４−１世界貿易センタービルカヤバ工業株式会社内Ｆターム(参考） 3J044 AA02 BA06 CB03 CB08 DA10 3J069 AA50 CC14 DD02 DD41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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、その側面外周
に形成した環状突部とを備え、この環状突部を上記シリ
ンダチューブの内壁面に接触させるとともに、上記環状
突部の軸方向断面の輪郭をなだらかな曲線にしたことを
特徴とするピストン部構造。
【請求項２】ピストンリングの、軸方向の端部のうち
少なくとも一方に、ピストン本体側に折り曲げた折り曲
げ部を形成し、上記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た請求項１に記載のピストン部構
造。
【請求項３】折り曲げ部によって、リング本体の側面
外周に突出した環状突部を形成した請求項２に記載のピ
ストン部構造。