JP2004116549A - 油圧機器における摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】固定側と可動側とからなる摺動部分において、極低速の動きを抑制し得る共に、摺動部における摩耗を招来させない。
【解決手段】相対的に看て固定側１あるいは可動側３となるいずれか一方側に配在されて摺動部４ａが他方側に摺接される油圧機器における摺動部材４において、摺動部４ａが米糠セラミックスなどの植物を原料とする炭素材料からなる多孔質粒子１０を混入してなる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧緩衝器や油圧シリンダなどの油圧機器における摺動部材の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、油圧緩衝器や油圧シリンダなどの油圧機器における摺動部分にあっては、この摺動部分における摺動性の如何が油圧機器の性能の如何を左右することがある。
【０００３】
たとえば、図５に示す油圧機器たる油圧緩衝器における摺動部分は、図中で固定側になる軸受部材１に圧入されているブッシュ２が図中で可動側になる柱体たるピストンロッド３に摺動隙間（図示せず）を有して摺接する一方で、このピストンロッド３に摺動部材となるオイルシール４が摺接するとしている。
【０００４】
それゆえ、この摺動部分にあっては、ピストンロッド３がシリンダ５内から突出するとき、ブッシュ２の下方となる油室Ｒからの油がピストンロッド３の外周に附着して潤滑油として摺動隙間に入り込むと共に、このとき、言わば余剰となる油が摺動隙間を通過してブッシュ２の上方に流出する。
【０００５】
一方、この摺動部分にあって、ブッシュ２の上方に流出した油は、ピストンロッド３がシリンダ５内から突出する動作のときにピストンロッド３の外周に附着するが、オイルシール４におけるオイルリップ部４ａによってピストンロッド３の外周から掻き落とされて、オイルシール４の下方、すなわち、ブッシュ２の上方に設定される油溜り室Ａに貯溜される。
【０００６】
そして、この油溜り室Ａに充満された油は、オイルシール４におけるチェック弁部４ｂの開放作動でリザーバ側、すなわち、軸受部材１に開穿のドレンポート１ａを介して、シリンダ５と外筒６との間に画成されるリザーバ室Ｒ１に流入するとしている。
【０００７】
それゆえ、上記の摺動部分を有する油圧緩衝器にあっては、ブッシュ２の内側となる摺動隙間にある潤滑油でブッシュ２に対するピストンロッド３の摺動性が保障されると共に、オイルシール４の機能するところで、いわゆる油漏れが阻止されることになる。
【０００８】
【非特許文献１】
図６
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に、油圧緩衝器における減衰力は、シリンダ内のピストン部やベースバルブ部に設けられたオリフィスやバルブによって発生されるが、このオリフィスやバルブによってもピストン速度の極低速域においては充分な減衰力の発生を期待できず、代替手段として摩擦力が求められている。
【００１０】
すなわち、上記した摺動部分を有する油圧緩衝器にあっては、たとえば、ピストンロッド３が極低速で上下動するときに、このピストンロッド３の動きを抑制できず、それゆえ、たとえば、この油圧緩衝器を装備する車両にあって、乗り心地を悪くすると指摘される可能性がある。
【００１１】
すなわち、上記した摺動部分にあっては、ブッシュ２の内側に潤滑油を介在させるから、基本的には、このブッシュ２部分においてピストンロッド３に対する摩擦力の発生を期待し得ない。
【００１２】
それに対して、摺動部材たるオイルシール４にあっては、オイルリップ部４ａが摺動隙間を通過してピストンロッド３の外周に附着する余剰の油を掻き落すことから、このオイルシール４部分においてピストンロッド３に対する摩擦力の発生を期待し得ることになる。
【００１３】
しかし、オイルシール４におけるオイルリップ部４ａがピストンロッド３の外周に摺接している状況を顕微鏡的に看ると、図６に示すように、両者４ａ，３の間には、幅ｔとなる薄い油膜（図示せず）が存在している。
【００１４】
これは、オイルシール４のオイルリップ部４ａにおいて、ピストンロッド３の外周に対向する面は、完全な平坦面ではなく言わば粗面に近いウネリ面になっているから、このウネリ面とピストンロッド３の外周との間に上記の幅ｔとなる薄い油膜が存在し得ることによる。
【００１５】
そして、この薄い油膜が存在し得ることから、オイルリップ部４ａのピストンロッド３に対する実際の接触面積が小さくなり、それゆえ、両者４ａ，３の間に摩擦力が発生し難くなる。
【００１６】
それゆえ、ピストンロッド３が極低速で上下動するときに、このピストンロッド３の動きを抑制できず、したがって、この摺動部分を有する油圧緩衝器が装備された車両において、運転者や同乗者が乗り心地を悪く感じることになる可能性がある。
【００１７】
その一方で、ピストンロッド３が微幅の振幅を繰り返す場合には、上記の薄い油膜が消滅することがあり、このとき、いわゆる油膜切れになり、その結果、オイルシール４におけるオイルリップ部４ａに摩耗が招来されることになると指摘される可能性がある。
【００１８】
この発明は、このような現状を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、固定側と可動側とからなる摺動部分において、極低速の動きが入力されてもこの動きの減衰または抑制を可能にする一方で、微幅の振幅が繰り返されても油膜切れを招来させず、摺動部における摩耗を阻止して、油圧緩衝器や油圧シリンダなどの油圧機器における摺動部分への利用に最適となる油圧機器における摺動部材を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、この発明による油圧機器における摺動部材の構成を、基本的には、相対的に看て固定側あるいは可動側となるいずれか一方側に配在されて摺動部が他方側に摺接される油圧機器における摺動部材において、摺動部が米糠セラミックスなどの植物を原料とする炭素材料からなる多孔質粒子を混入してなるとする。
【００２０】
それゆえ、摺動部における多孔質粒子たる米糠セラミックスが摺動部と他方側との間にある油膜を形成する油を吸収して保有し、油膜の厚さを小さくすることで摺動部と他方側との間における実際の接触面積を増やし、摺動部と他方側との間における所定の大きさとなる極低速での摩擦力の発生を可能にする。
【００２１】
そして、摺動部あるいは他方側における微幅の振幅が継続されて上記の油膜を形成する油が排斥される状況になるときには、多孔質粒子が保有している油を摺動部と他方側との間に放出し、摺動部と他方側との間に油膜を形成させ、油膜切れを招来させないようにする。
【００２２】
そして、上記した構成において、より具体的には、摺動部は、ゴムなどの弾性材からなるオイルシールにおけるオイルリップ部とされ、あるいは、プラスチックなどの硬質材からなるブッシュにおける周面部とされてなるとする。
【００２３】
ちなみに、米糠セラミックスは、粒径を３〜１５０ミクロンとする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明における摺動部材にあっても、基本的には、前記した従来の摺動部材と同様に構成されている。
【００２５】
すなわち、図１に示すところは、摺動部材としてのオイルシール４を単独に示すものであるが、このオイルシール４は、前記した図５に示す従来のオイルシール４と同様の構造下に油圧機器たる油圧緩衝器における摺動部分を構成するとしている。
【００２６】
それゆえ、以下の説明において、その構成が前記した図５に示すところと同一となるところについては、要する場合に図５中の符号を借りて説明するのみとして、以下には、この発明において特徴となるところを中心に説明する。
【００２７】
すなわち、この発明にあっては、摺動部材たるオイルシール４における摺動部としてのオイルリップ部４ａが多孔質粒子１０を混入してなる。
【００２８】
このとき、このオイルシール４は、環状となる芯金４１の内周側の下方側に上記のオイルリップ部４ａを一体に有し、同じく芯金４１の内周側の上方側にダストリップ部４ｃを一体に有し、さらには、芯金４１の外周側の下方側に外周シール部４ｄを一体に有している。
【００２９】
そして、チェック弁部４ｂは、上記のオイルリップ部４ａの基部に近隣する部位から垂下するように一体に連設されている。
【００３０】
以上の態様のときに、このオイルシール４にあっては、以上の各部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがゴムなどの弾性材からなりながら、上記の多孔質粒子１０を混入してなるとしている。
【００３１】
ちなみに、ゴムなどの弾性材に多孔質粒子１０を混入するについては、芯金４１に上記の各部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを一体に形成する前のゴム材料にいわゆるパウダー状になっている多孔質粒子１０を混練りすることで実現されるとしている。
【００３２】
それゆえ、このオイルシール４にあっては、図２に示すように、オイルリップ部４ａにおける多孔質粒子１０がピストンロッド３との間にある幅ｔ（図６参照）となる薄い油膜を形成する油を吸収して保有することになる。
【００３３】
その結果、このオイルシール４にあっては、上記の油膜を一層薄くしてオイルリップ部４ａとピストンロッド３との間における実際の接触面積を増やし、この両者４ａ，３間における所定の大きさとなる摩擦力の発生を可能にすることになる。
【００３４】
そして、オイルシール４におけるオイルリップ部４ａとピストンロッド３との間における摩擦力の発生を期待できるから、ピストンロッド３が極低速で上下動するのを阻止でき、したがって、この摺動部分を有する油圧緩衝器が装備された車両において、運転者や同乗者における乗り心地を悪化させないことが可能になる。
【００３５】
一方、オイルシール４におけるオイルリップ部４ａとピストンロッド３の間における微幅の振幅が継続されてこの両者４ａ，３間の油が排斥される状況になるときには、多孔質粒子１０が保有している油を両者４ａ，３間に放出し、両者４ａ，３間の油がなくなる油膜切れ現象の招来を阻止し得ることになる。
【００３６】
それゆえ、両者４ａ，３間における油膜の消滅が危惧されなくなり、したがって、油膜切れによるオイルシール４におけるオイルリップ部４ａに摩耗が招来されないことになる。
【００３７】
以上からすれば、多孔質粒子１０は、供給された油を保有する能力たる保油性と、不足する油を放出する能力たる放油性を有する限りには、任意に構成されて良いが、図示するところでは、米糠セラミックスなどの植物を原料とする炭素材料からなり、その際の粒径を３〜１５０ミクロンとしている。
【００３８】
このとき、多孔質粒子１０としての米糠セラミックスの粒径については、これを３ミクロン以下には事実上なし得ず、また、１５０ミクロンを超える場合には、これが混入されるオイルシール４におけるオイルリップ部４ａの摺動部の表面を必要以上に粗くして、ピストンロッド３と間に厚い油膜を形成することになり、いわゆる油漏れと誤認される危惧がある。
【００３９】
ちなみに、米糠セラミックスは、原料である脱脂米糠にフェノール樹脂を混ぜて乾燥させた後に、窒素ガス雰囲気中において３００〜１１００度で炭化焼成することで得られ、この発明に利用する場合には、パウダー状になった硬質多孔性炭素材料して供給されるとしている。
【００４０】
このとき、米糠セラミックスの構造は、内部を無定形炭素にして多数の空孔を有しながら周囲をガラス状炭素とするから、上記した保油性および放油性が発揮されることになる。
【００４１】
それゆえ、この米糠セラミックスなどの植物を原料とする炭素材料からなる多孔質粒子１０を混入するオイルシール４におけるオイルリップ部４ａにあっては、多数の空孔を有することから、油圧緩衝器の通常の作動状況で油が十分供給される場合に、また、油圧緩衝器が微幅の振幅が継続して油が不足する場合に、上記した作用効果を奏することになる。
【００４２】
ところで、上記したところは、摺動部材がオイルシール４とされる場合であったが、この発明の意図するところからすれば、図３および図４に示すように、摺動部材がブッシュ２とされるとしても良いことはもちろんである。
【００４３】
少し説明すると、図３に示すところは、摺動部材がプラスチックなどの硬質材で形成されるブッシュ２からなるとするもので、ピストンロッド３（図５参照）の外周に摺接する摺動部がこのブッシュ２における図中で右側部となる内周側部２ａとされている。
【００４４】
ところで、ブッシュ２は、これが形成されるときに、あらかじめ素材の段階で多孔質粒子１０を混入してなるとしている。
【００４５】
それゆえ、このブッシュ２にあっても、内周側部２ａにおける多孔質粒子１０がピストンロッド３との間にある油膜を形成する油を吸収して保有し、油膜を一層薄くして内周側部２ａのピストンロッド３に対する実際の接触面積を増やし、所定の大きさとなる摩擦力の発生を可能にすることになる。
【００４６】
ちなみに、このブッシュ２部分においては、前記したように、本来的には、ブッシュ２の内側に摺動隙間を有して潤滑油を介在させるから、このブッシュ２部分においてピストンロッド３に対する摩擦力の発生を期待し得ない。
【００４７】
したがって、このブッシュ２部分において摩擦力コントロールをすることに意義がないとも言い得る。
【００４８】
しかし、前記したようにオイルシール４部分で摩擦力をコントロールすることで、たとえば、車両における乗り心地が改善されることからすれば、このブッシュ２部分においても、内周側部２ａが多孔質粒子１０を混入する限りには、摩擦力をコントロールすることに意義があると言い得る。
【００４９】
そして、前記したオイルシール４と同様に、ピストンロッド３との間における摩擦力の発生を期待できるから、ピストンロッド３が極低速で上下動することを抑制でき、したがって、このブッシュ２を有する油圧緩衝器が装備された車両において、運転者や同乗者における乗り心地を悪化させないことになる。
【００５０】
そしてまた、内周側部２ａとピストンロッド３の間における微幅の振幅が継続されてその間の油が排斥される状況になるときにも、多孔質粒子１０が保有している油をその間に放出し、油膜切れを阻止して油膜切れによる内周側部２ａの摩耗を阻止することになる。
【００５１】
のみならず、このブッシュ２部分で潤滑油が不足することで、ピストンロッド３の摺動性が低下されることが予想される場合にも、この発明におけるブッシュ２である限りには、潤滑油不足を危惧しなくて済み、たとえば、潤滑油不足による音鳴りを阻止できることになる。
【００５２】
つぎに、図４に示すところでは、ブッシュ２において、ピストンロッド３の外周に摺接して摺動部とされる適宜の肉厚の弾性筒体２１がブッシュ２の内周に一体に連設されてなるとしている。
【００５３】
そして、この弾性筒体２１が多孔質粒子１０を混入してなるとするもので、それゆえ、このブッシュ２にあっても、弾性筒体２１が機能するところで、所定の保油性と放油性を発揮し得ることになる。
【００５４】
そしてまた、この実施形態による場合には、既存のブッシュ２を内周側からやや薄く形成して摺動部たる弾性筒体２１を貼り付けるようにしても良く、また、既存のブッシュ２の内周を僅かに削るが如くにして摺動部を一体に形成するとしても良く、この点からすれば、ブッシュ２としての機械的強度を維持しながら所定の保油性と放油性を発揮し得ることになる点で有利となる。
【００５５】
【発明の効果】
上記したように、請求項１の発明にあっては、摺動部材における摺動部が多孔質粒子を有することで、摺動部とこれが対向する他方側との間にある油を吸収して保有することになる。
【００５６】
その結果、多孔質粒子を有する摺動部とこれが対向する他方側との間にある油を一層少なくして両者間における実際の接触面積を増やし、この両者間における所定の大きさとなる摩擦力の発生を可能にすることになる。
【００５７】
そして、上記の両者間における摩擦力の発生を期待できるから、たとえば、他方側が極低速で上下動するときの動きを抑制できることになり、したがって、この摺動部材を有する、たとえば、油圧緩衝器が装備された車両において、運転者や同乗者における乗り心地を悪化させないことが可能になる。
【００５８】
その一方で、上記の両者間における微幅の振動が継続されてこの両者間の油が排斥される状況になるときには、摺動部の多孔質粒子が保有している油を両者間に放出し、この両者間の油がなくなる油膜切れ現象の招来を阻止し得ることになる。
【００５９】
それゆえ、上記両者間における油膜の消滅が危惧されなくなり、したがって、油膜切れによる摺動部における摩耗が招来されず、また、特に、ブッシュ部分にあって、他方側が摺動するときの音鳴りを阻止し得ることになる。
【００６０】
そして、請求項２の発明にあっては、上記したところに加えて、あるいは、上記したところと別個に、摺動部たるブッシュとこれが対向する他方側との間における摩擦力の低減を可能にし、また、油膜切れを阻止することが可能になる。
【００６１】
のみならず、ブッシュ部分にあっては、潤滑油不足を解消し得ることから、他方側が摺動するときの音鳴りを阻止し得ることになる。
【００６２】
また、請求項３の発明にあっては、上記したところに加えて、既存のブッシュを内周側からやや薄く形成して摺動部を貼り付けるようにしても良く、また、既存のブッシュの内周を僅かに削るが如くにして摺動部を一体形成するとしても良く、この点からすれば、ブッシュとしての機械的強度を維持しながら所定の保油性と放油性を発揮し得ることになる点で有利となる。
【００６３】
その結果、この発明によれば、固定側と可動側とからなる摺動部分において、極低速な振動が入力されてもその吸収を可能にする一方で、摺動部における摩耗を招来させないようにして、油圧緩衝器や油圧シリンダなどの油圧機器における摺動部分への利用に最適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による摺動部材としてのオイルシールを縦断面で示す図である。
【図２】図１のオイルシールにおけるオイルリップ部がピストンロッドに摺接している状態を顕微鏡的に示す説明図である。
【図３】この発明による摺動部材としてのブッシュを図１と同様に示す図である。
【図４】他の実施形態によるブッシュを図１と同様に示す図である。
【図５】従来の摺動部材を有する油圧緩衝器における摺動部分を示す縦断面図である。
【図６】摺動部材としてのオイルシールにおけるオイルリップ部がピストンロッドに薄い油膜の介在下に摺接している状態を図２と同様に示す図である。
【符号の説明】
１　軸受部材
２　ブッシュ
２ａ　内周側部
３　ピストンロッド
４　オイルシール
４ａ　オイルリップ部
４ｂ　チェック弁部
４ｃ　ダストリップ部
４ｄ　外周リップ部
５　シリンダ
６　外筒
１０　多孔質粒子
２１　摺動部
４１　芯金
Ａ　油溜り室

Claims (3)

1. 相対的に看て固定側あるいは可動側となるいずれか一方側に配在されて摺動部が他方側に摺接される油圧機器における摺動部材において、摺動部が米糠セラミックスなどの植物を原料とする炭素材料からなる多孔質粒子を混入してなることを特徴とする油圧機器における摺動部材
2. 摺動部がゴムなどの弾性材からなるオイルシールにおけるオイルリップ部とされてなる請求項１に記載の油圧機器における摺動部材
3. 摺動部がプラスチックなどの硬質材からなるブッシュにおける周面部とされてなる請求項１に記載の油圧機器における摺動部材

Images