JP2005163835A

JP2005163835A - 液圧シリンダのピストン

Info

Publication number: JP2005163835A
Application number: JP2003400423A
Authority: JP
Inventors: Masami Arai; 正美荒井; Kazumasa Hayashi; 和正林
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】製造コストが低いピストンを提供すると共に、処理作業環境を悪化させないで加工できるピストンを提供する。
【解決手段】シリンダバレル７内で摺動する摺動外周部２、３、４、５に、クロム層及び窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする液圧シリンダのピストン。また、前記クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、前記摺動外周部に第１クロム層、該第１クロム層の上に第１窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする。さらに、前記第１窒化クロム層の上に第２クロム層、該第２クロム層の上に第２窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダバレル内で摺動する摺動外周部を有する液圧シリンダのピストンに関する。特に航空機に搭載され翼舵面等を動作させる油圧シリンダのピストンに関する。

従来の液圧シリンダとしては、以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特公平４−７８５１５号公報

しかしながら、このアクチェータ（油圧シリンダ）は、シリンダバレルの内周に摺動するピストンの摺動外周部が耐磨耗性及び耐食性のために硬質クロムメッキ処理（硬度約８００HV）されていた。従って、液中メッキ処理の特性としてメッキ厚さのバラツキが発生するので、メッキ後研削仕上げ加工を必要として多大な加工時間を要し製造コストが高いものとなっていた。また、硬質クロムメッキ処理で排出される六価クロムは人体に有害なので、処理作業環境に悪影響を与えていた。

本発明は以上の点に鑑み、製造コストが低いピストンを提供すると共に、処理作業環境を悪化させないで加工できるピストンを提供することを目的とする。

このような目的は、シリンダバレル内で摺動する摺動外周部に、クロム層及び窒化クロム層をコーティングした液圧シリンダのピストンで達成することができる。

また、クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、摺動外周部に第１クロム層、該第１クロム層の上に第１窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする。
また、第１窒化クロム層の上に第２クロム層、該第２クロム層の上に第２窒化クロム層をコーティングしたこと、即ちクロム層と窒化クロム層との組み合わせパターンを、ダブルにコーティングしたことを特徴とする。
また、第１クロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、第１窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする。
また、第２クロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、第２窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする。
また、クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、アークイオンプレイティング処理によってコーティングしたことを特徴とする。
また、クロム層及び窒化クロム層のコーティングが一組として構成され、該組が三組以上積層されていることを特徴とする。
また、各組のクロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、各組の窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする。

請求項１にかかる発明においては、製造コストが低いピストンにできると共に、処理作業環境を悪化させないで加工できるピストンを提供できる。
また、請求項２にかかる発明においては、耐食性の高いクロム層を母材側にコーティングしているのでピストン母材の耐食性が確保でき、且つ耐磨耗性の高い窒化クロム層がシリンダバレル内で摺動する摺動外周部の最外周に存在するので、ピストン摺動に当たって耐磨耗性が確保できる。
また、請求項３にかかる発明においては、ポーラスの発生を抑制しながらピストン母材の防食性を確保できる。
また、請求項４にかかる発明においては、十分な耐食性と耐磨耗性が確保できる。
また、請求項５にかかる発明においては、さらに十分な耐食性と耐磨耗性が確保できる。
また、請求項６にかかる発明においては、クロム層及び窒化クロム層のコーティングが容易にできる、又はコーティング厚さのばらつきが少ないので、後加工としての研削仕上げ加工などが不要となる。
また、請求項項７にかかる発明においては、ポーラスの発生をさらに抑制しながらピストン母材の防食性を確保できる。
また、請求項８にかかる発明においては、なおさらに十分な耐食性と耐磨耗性が確保できる。

図１および図２は、本発明の実施例を示す図である。１はシリンダバレル内で摺動する液圧シリンダのピストンである。この液圧シリンダのピストン１は、航空機に搭載され翼舵面等を動作させる油圧シリンダのピストンである。ピストン１の摺動外周部２、３、４、５は、シリンダバレル内で摺動する部分である。各摺動外周部２、３、４、５は、アークイオンプレイティング処理によってクロム層及び窒化クロム層をコーティングしている。アークイオンプレイティング処理は真空内で処理するためコーティング厚さの均一性が高い（厚さのばらつきはコーティング厚さの約１５％に抑えられる）。

クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、図２のように、ピストン母材１−ａの摺動外周部２、３、４、５に第１クロム層Ａ、該第１クロム層の上に第１窒化クロム層Ｂをコーティングしている。また、第１窒化クロム層Ｂの上に第２クロム層Ｃ、該第２クロム層の上に第２窒化クロム層Ｄをコーティングしている。このように、クロム層と窒化クロム層との組み合わせコーティングパターンを、ダブルにコーティングしたピストンは、クロム層及び窒化クロム層各々の厚さを厚くした一組のコーティング（シングルパターン）と比較して、ポーラスの発生を抑制しながらピストン母材の防食性を確保できる。即ち、クロム層と窒化クロム層との組をダブルにコーティングとすれば、例えポーラスが発生しても、ポーラスを組の境で分断できるのである。このような、クロム層と窒化クロム層との組をダブルにコーティングしたピストンは航空機に搭載され翼舵面等を動作させる、過酷条件での使用の油圧シリンダのピストンに、特に適している。
もし、クロム層の厚さ及び窒化クロム層の厚さを厚くしたシングルパターンであれば、ポーラスが発生しそのポーラスがピストン母材に達しピストン母材の防食性が低下するのである。
このクロム層／窒化クロム層のコーティングによって硬度約１５００ＨＶ乃至約２５００ＨＶを確保している。第１クロム層Ａの厚さは０．３μｍ（ミクロン）乃至１μｍ（ミクロン）とし、より好ましくは０．４μｍ乃至０．７μｍが望ましい。第１窒化クロム層Ｂの厚さは３μｍ乃至６μｍとし、より好ましくは４μｍ乃至５μｍが望ましい。第２クロム層Ｃの厚さは０．３μｍ乃至１μｍとし、より好ましくは０．４μｍ乃至０．７μｍが望ましい。第２窒化クロム層Ｄの厚さは３μｍ乃至６μｍとし、より好ましくは４μｍ乃至５μｍが望ましい。液圧シリンダのピストン１の材質はステンレス鋼を用いている。

次に、前記実施例の作用について説明する。図３は、本発明の実施例のピストン１を、航空機に搭載され翼舵面等を動作させる油圧シリンダ１０のピストンとして用いた図、即ちピストンをシリンダバレルに組み込んだ図である。油圧シリンダ１０はピストン１と、ピストン１の摺動外周部が摺接する内周面６を有するシリンダバレル７とから構成されている。シリンダバレル７に設けた二つの圧油の出入り口８、９へ圧油を供給／排出することにより、ピストン１は図上で左右動し、ピストン先端部１−ｂが翼舵面等を動かす。このように、ピストン１がシリンダバレル７内を摺動するが、ピストン摺動に当たって耐磨耗性が確保できる。

本発明の前記実施例においては、クロム層及び窒化クロム層のコーティングの組をダブルにしているが、一組（シングル）でも良いし、またクロム層及び窒化クロム層のコーティングが一組として構成され、該組が三組以上積層されていても良い。このような、三組以上の積層は、ポーラスの発生をさらに抑制しながらピストン母材の防食性を確保できる。
この三組以上の積層の場合、各組のクロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍ（好ましくは０．４μｍ乃至０．７μｍ）であり、前記各組の窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍ（好ましくは４μｍ乃至５μｍ）であれば良い。この三組以上の積層の各厚さは、なおさらに十分な耐食性と耐磨耗性が確保できる。クロム層及び窒化クロム層のコーティングを組として構成する場合は、該組が二組以上積層されていれば良い。

本発明は、航空機に搭載され翼舵面等を動作させる油圧シリンダなどの、液圧シリンダが用いられる機械及び装置の産業分野に適用できる。

本発明の実施例を示す図である。本発明の実施例のコーティング部の詳細断面図である。本発明の実施例をシリンダバレルに組み込んだ図である。

符号の説明

１・・・ピストン
２、３、４、５・・・ピストンの摺動外周部
７・・・・シリンダバレル
１０・・・シリンダ
Ａ、Ｃ・・・クロムのコーティング層
Ｂ、Ｄ・・・窒化クロムのコーティング層

Claims

シリンダバレル内で摺動する摺動外周部に、クロム層及び窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする液圧シリンダのピストン。
前記クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、前記摺動外周部に第１クロム層、該第１クロム層の上に第１窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする請求項１記載の液圧シリンダのピストン。
前記第１窒化クロム層の上に第２クロム層、該第２クロム層の上に第２窒化クロム層をコーティングしたことを特徴とする請求項２記載の液圧シリンダのピストン。
前記第１クロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、前記第１窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする請求項２記載の液圧シリンダのピストン。
前記第２クロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、前記第２窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする請求項３記載の液圧シリンダのピストン。
前記クロム層及び窒化クロム層のコーティングは、アークイオンプレイティング処理によってコーティングしたことを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの液圧シリンダのピストン。
前記クロム層及び窒化クロム層のコーティングが一組として構成され、該組が三組以上積層されていることを特徴とする請求項１記載の液圧シリンダのピストン。
前記各組のクロム層の厚さは０．３μｍ乃至１μｍであり、前記各組の窒化クロム層の厚さは３μｍ乃至６μｍであることを特徴とする請求項７記載の液圧シリンダのピストン。