JP2002295678A - ピストン部構造 - Google Patents

ピストン部構造

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JP2002295678A
JP2002295678A JP2001098996A JP2001098996A JP2002295678A JP 2002295678 A JP2002295678 A JP 2002295678A JP 2001098996 A JP2001098996 A JP 2001098996A JP 2001098996 A JP2001098996 A JP 2001098996A JP 2002295678 A JP2002295678 A JP 2002295678A
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piston
ring
piston ring
annular
cylinder tube
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JP2001098996A
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Shinji Ozaki
慎次 尾崎
Toshimasa Takai
利政 高井
Etsuro Nakada
悦郎 中田
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KYB Corp
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Kayaba Industry Co Ltd
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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、ピストンリングの耐摩耗性を向上させるこ
とである。 【解決手段】 その外周に環状凹部を形成した金属製の
ピストン本体1と、このピストン本体の外周面に設けた
樹脂製のピストンリング5とからなり、上記ピストン本
体の環状凹部1a〜1eに、上記ピストンリングの内周
面側を食い込ませてなるピストン構造において、上記ピ
ストン本体の環状凹部のうち少なくともひとつに、弾性
材料からなるリング部材6を予め装着した状態で、ピス
トンリング内周面を上記環状凹部に食い込ませ、上記リ
ング部材の弾性力によってピストンリング外周側に環状
突部5bを形成した。

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シリン
ダ装置のピストン部は、図5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〜1eを形
成している。図5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に食い込ませることにより、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、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6に示している。
【0006】図6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6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が考えられる。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ことも想定される。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、ピス
トンリング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、その外周
に環状凹部を形成した金属製のピストン本体と、このピ
ストン本体の外周面に設けた樹脂製のピストンリングと
からなり、上記ピストン本体の環状凹部に、上記ピスト
ンリングの内周面側を食い込ませてなるピストン構造に
おいて、上記ピストン本体の環状凹部のうち少なくとも
ひとつに、弾性材料からなるリング部材を予め装着した
状態で、ピストンリング内周面を上記環状凹部に食い込
ませ、上記リング部材の弾性力によってピストンリング
外周側に環状突部を形成した点に特徴を有する。第2の
発明は、ピストンリングの端部を、ピストン本体側に向
けることによって、上記ピストンリング端部をピストン
本体外周に当接させた点に特徴を有する。
【0009】
【発明の実施の形態】図1〜図3に、この発明の実施例
を示す。図1に示すピストン部は、ピストン本体1の外
周に、ピストンリング5を設けたものである。上記ピス
トン本体1は、図5に示す従来例のものと同じである。
ただし、上記ピストン本体1の外周に形成した環状凹部
1eには、さらに、環状溝1fを形成している。そし
て、上記環状溝1fにリング部材6をはめている。この
リング部材6は、樹脂製のチューブでできたリングであ
る。そして、このリング部材6の上から取り付けたピス
トンリング5は、上記リング部材6に対応する部分で、
リング本体5aの外周側に膨らんで、環状突部5bを形
成している。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〜1eに食い込ませた内側環
状突部である。また、上記リング本体5aの両端部5d
は、上記ピストン本体1側に向かって、折曲形成され、
上記ピストン本体1の外周に当接している。
【0010】次に、上記のように、ピストン本体1の外
周に、樹脂製のピストンリング5を取り付ける方法を、
図3(a)、(b)を用いて説明する。まず、図3
(a)のように、ピストン本体1の環状凹部のうち、ピ
ストンロッド側になる環状凹部1eに形成した環状溝1
fに、上記リング部材6をはめ込む。また、上記ピスト
ンリング5の素材となる樹脂製の盤状部材Aを、ピスト
ン本体1の端部側の環状凹部1aにはめこむ。この状態
で、上記ピストンリング1を固定治具7,8の間に挟ん
で固定する。
【0011】上記ピストン本体1を固定したら、ダイス
9によって、上記盤状部材Aを加熱しながら加圧し、盤
状部材Aを変形させる。このダイス9は、上記ピストン
本体1と同心の円筒状のものである。上記ダイス9を図
中矢印B方向へ移動させて、上記盤状部材Aをピストン
本体1の環状凹部1b〜1eに食い込ませながら軸方向
に延ばす。上記盤状部材Aが変形して、図3(b)に示
すように、ピストンリング5が形成される。
【0012】図3(b)の状態では、ダイス9によって
表面を押さえつけられているので、上記ピストンリング
5の外周は、ダイス9の内周に一致している。しかし、
ダイスをはずすと、ピストンリング5には、図1に示す
ように、環状突部5bが形成される。上記環状突部5b
が形成されるのは、ダイス9によって押圧されていたと
きには、変形していたリング部材6が、ダイス9を外す
ことによって、復元して、その分ピストンリング5を外
周側へ押し出すからである。
【0013】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、破線で示した環状突部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5bは、断面がなだらかな山形状になっているの
で、シリンダチューブの内壁面4とは面で接する。
【0014】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6のP1と比べて、そのピークが低く
なる。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、圧油漏れも防止できる。
【0015】また、上記リング本体5aの両端が、ピス
トン本体1に当接していて、上記リング本体5aの内周
と、ピストン本体1の外周との間に隙間がない。そのた
め、ロッド側室や、ボトム側室が高圧になったとき、圧
油が上記ピストン本体1の外周とリング本体5aの内周
との間に入り込まないようにしている。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5のシリンダ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。また、油圧によって、上記リング本
体5aが、外側へ押し広げられることがない。したがっ
て、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ない。
【0016】なお、上記実施例では、リング部材6が樹
脂チューブ製であるが、リング部材はチューブでなくて
もよい。例えば、図4(a)、(b)に示すように、通
常、シール部材として用いるoリング10や、uリング
11、ガータスプリングなどでも良い。要するに、ピス
トンリング5を形成する際には変形し、ダイス9を取り
除いたときには、復元して上記ピストンリング5に環状
突部5bを形成する弾性力と大きさを備えていればよ
い。また、この実施例では、環状凹部1eの中にさら
に、環状溝1fを形成している。この間上凹部1fは、
リング部材6をはめ込むための凹部であるが、この凹部
は必須ではない。リング部材6の弾性や大きさに応じ
て、ピストンリング5に形成される環状突部5bの大き
さを調整するために、必要な時にのみ形成すればよい。
【0017】例えば、図4(a)のようなoリング11
を用いた場合、このoリングによって押し出されるピス
トンリング5の環状突部5bが大きすぎてしまうことが
ある。その場合、このピストンは、シリンダチューブに
挿入しにくいし、挿入したピストンが滑らかに作動しな
くなってしまう。そこで、上記環状溝1fを形成して、
その中に、oリング10をはめ込むことによって、ピス
トンリング6の外周方向への突出を小さくすることがで
きる。図4(b)のようなuリング11を用いる場合に
は、このuリング11をはめ込む環状溝を形成しなくて
も、環状突部5bが、大きくなりすぎない。
【0018】さらに、上記リング部材6は、上記ピスト
ンリング5よりも、多少剛性が大きな素材であれば、リ
ング本体5aだけで環状突部を形成した場合と比べて、
ピストンリング5の耐久性を上げることができる。例え
ば、上記ピストンリング5が、繰り返し使用することに
よって、弾力を失い易い材料であっても、上記リング部
材6が、復元力を保っていれば、上記環状突部5bの形
状が保たれることになる。上記環状突部5bが弾力を失
った場合には、この環状突部5bと、シリンダーチュー
ブ内壁面4との間に、油漏れが発生してしまうことにな
るが、リング部材6として、適当な材質を選べば、ピス
トンリングの耐久性をさらに上げることができる。
【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を小さくできるので、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。しかも、ピストンリング外周に、適当な環状突部を
簡単に形成することができる。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のピストン部の断面図である。
【図2】実施例のシリンダ内の部分拡大断面図である。
【図3】実施例のピストンリングの形成方法の説明で、
(a)は形成前の状態で、(b)はピストンリングの完
成直前の状態である。
【図4】リング部材として、実施例とは別の態様を示し
た図で、(a)、(b)は別々の態様である。
【図5】従来例のピストン部の断面図である。
【図6】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 1a〜1e 環状凹部 4 シリンダチューブ内壁面 5 ピストンリング 5a リング本体 5b 環状突部 5d 端部 6 リング部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16J 9/28 F16F 9/32 L M (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 AA18 BA01 BA06 BC03 BC08 CA06 CB08 3J069 AA50 CC13 DD47

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その外周に環状凹部を形成した金属製の
    ピストン本体と、このピストン本体の外周面に設けた樹
    脂製のピストンリングとからなり、上記ピストン本体の
    環状凹部に、上記ピストンリングの内周面側を食い込ま
    せてなるピストン構造において、上記ピストン本体の環
    状凹部のうち少なくともひとつに、弾性材料からなるリ
    ング部材を予め装着した状態で、ピストンリング内周面
    を上記環状凹部に食い込ませ、上記リング部材の弾性力
    によってピストンリング外周側に環状突部を形成したピ
    ストン部構造。
  2. 【請求項2】 ピストンリングの端部を、ピストン本体
    側に向けることによって、上記ピストンリング端部をピ
    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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004218716A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Kayaba Ind Co Ltd ピストン

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