JP2006097875A - Treatment method of sliding surface of cylinder unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧緩衝器、油圧シリンダ等のシリンダ装置に用いられる摺動面の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating a sliding surface used in a cylinder device such as a hydraulic shock absorber or a hydraulic cylinder.
例えば、ツインチューブ式のショックアブソーバ(シリンダ装置)は、図6に示すように、ピストン1を摺動可能に内装した内筒2を有底の外筒3内に納め、ピストン1に一端が連結されたピストンロッド4の他端部を、内筒2および外筒3の開口端部に共通に嵌合したロッドガイド5およびオイルシール6を摺動可能に挿通して外部へ延ばし、内筒2内に封入された油液を、ピストン1に設けたピストンバルブ7および外筒3の内底部に設けたベースバルブ8を流通させて伸び行程および縮み行程の減衰力を発生させ、ピストンロッド4の進入、退出分の油液は内筒2と外筒3との間の、ガスおよび油液が封入されたリザーバ9で補償し、さらにピストンロッド4の伸長端は、その途中に固設したロッドストッパ10を前記ロッドガイド5に当接させることにより規制する構造となっている。
For example, as shown in FIG. 6, a twin tube type shock absorber (cylinder device) includes an
なお、上記オイルシール6は、図7に示すようにゴム製のシール部6aに芯金6bを一体成形した構造となっている。また、ロッドストッパ10は、最近では、図8に示すようにピストンロッド4に形成した環状溝11にメタルフロー接合(塑性流動接合)によりかしめ固定されており(特許文献1参照)、その上面には、リバウンドリバウンドクッション12が接合されている。また、外筒3の底部には車軸側への取付部となるアイ13が、ピストンロッド4の先端部には車体側への取付部となるボルト部13が、外筒3の中間部位にはコイルスプリングを受けるためのばね受14がそれぞれ設けられている。
The
ところで、上記したピストンロッド4は、通常、耐摩耗性の向上を目的に、その表面に硬質クロムめっきが施されるが、めっき層には金属素地に達するクラック、いわゆるチャンネルクラックが多数存在し、そのままでは、耐食性の低下が避けられないようになる。そこで、従来一般には、硬質クロムめっき後にバフ研磨を行い、めっき層表面に塑性流動を起こして前記チャンネルクラックを閉塞する対策を採っていた。しかし、このようにバフ研磨によりチャンネルクラックを閉塞する対策によれば、めっき層表面に塑性流動を十分に起こすことが困難なため、チャンネルクラックを完全に閉塞することはできず、その上、バフ研磨に時間を要して生産性の低下が避けられないようになる。
By the way, the above-described
なお、機械部品の耐摩耗性および耐疲労性の向上を目的に行う表面処理方法としては、ショットピーニングがよく知られており、特に粒径40〜200μmの微細なショットを100m/sec以上の高速で噴射する場合に表面の改質効果が大きいことが報告されている(例えば、特許文献2参照)。
本発明者は、上記した微細ショットを高速噴射するショットピーニングに着目し、これを硬質クロムめっきが施されたシリンダ装置のピストンロッドの表面処理に適用することにより、めっき層に存在するチャンネルクラックを閉塞できることを確認した。 The inventor pays attention to the shot peening in which the above-mentioned fine shot is jetted at high speed, and applies this to the surface treatment of the piston rod of the cylinder device to which the hard chrome plating is applied, thereby removing the channel cracks existing in the plating layer. It was confirmed that it could be blocked.
本発明は、上記した知見に基づいてなされたもので、その課題とするところは、めっき層に存在するチャンネルクラックを、バフ研磨に頼ることなく容易かつ確実に閉塞できるシリンダ装置の摺動面処理方法を提供することにある。 The present invention has been made based on the above-described knowledge, and the problem is that the sliding surface treatment of the cylinder device can easily and reliably close the channel cracks existing in the plating layer without relying on buffing. It is to provide a method.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、硬質クロムめっきが施されたシリンダ装置のピストンロッドの表面に、粒径40〜200μmのショットを100〜300m/secの噴射速度で噴射することを特徴とする。このように行うシリンダ装置の摺動面処理方法においては、微細ショットの高速噴射によってめっき層表面に大きな塑性流動が起こり、チャンネルクラックが閉塞される。本発明において、ショットの粒径を前記範囲としているのは、あまり小さいと前記塑性流動を起こすエネルギーが不足し、逆にあまり大きいと表面粗さを悪化させるためである。また、噴射速度を前記範囲としているのは、あまり小さいと前記塑性流動を起こすエネルギーが不足し、一方、300m/secを超える噴射速度を得ることが工業的に困難になるためである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 injects shots having a particle diameter of 40 to 200 μm at an injection speed of 100 to 300 m / sec onto the surface of a piston rod of a cylinder device to which hard chrome plating is applied. It is characterized by that. In the sliding method of the sliding surface of the cylinder device performed in this way, a large plastic flow occurs on the surface of the plating layer by high-speed jetting of fine shots, and channel cracks are closed. In the present invention, the reason why the particle size of the shot is in the above range is that if it is too small, the energy causing the plastic flow is insufficient, and conversely if it is too large, the surface roughness is deteriorated. The reason why the injection speed is in the above range is that if it is too small, the energy causing the plastic flow is insufficient, and on the other hand, it is industrially difficult to obtain an injection speed exceeding 300 m / sec.
上記したように微細ショットを高速噴射する摺動面処理(ショットピーニング)によれば、表層部が高強度で靭性に富む微細組織に改質されるので、強度が向上する。一方、油圧緩衝器用のピストンロッドとしては、前記したようにその長手方向の途中にメタルフロー接合によりかしめ固定されるロッドストッパのための環状溝が設けられたものがあり、この環状溝部分はサイズダウンによって強度低下を来す。請求項2に係る発明は、このような環状溝を有するシリンダ装置用のピストンロッドを対象になされたもので、この場合は、微細ショットの高速噴射によって環状溝の内部の表層部が高強度で靭性に富む微細組織に改質され、環状溝の形成でサイズダウンしたことによる強度低下が補われる。また、表層部に圧縮残留応力が生じるので、環状溝部分の疲労強度も向上する。
As described above, according to the sliding surface treatment (shot peening) in which fine shots are jetted at high speed, the surface layer is reformed into a fine structure having high strength and high toughness, so that the strength is improved. On the other hand, as described above, piston rods for hydraulic shock absorbers are provided with an annular groove for a rod stopper that is caulked and fixed by metal flow bonding in the middle of the longitudinal direction as described above. Decreasing strength due to down. The invention according to
また、上記した疲労強度を含めた強度の向上に対しては、本発明の粒径範囲内で、ショットとしてより粒径の大きいものを選択し、これを、より低速で噴射するほど効果が大きい。一方、微細ショットを高速噴射するショットピーニングにおいては、ショットとしてより粒径の小さいものを選択し、これを、より高速で噴射すると、ピストンロッドの表面に微細なディンプル(マイクロディンプル)が形成される。このマイクロディンプルは油膜保持機能を有しており、したがって、前記シリンダ装置のピストンロッドに本摺動面処理方法を適用した場合は、ロッドガイドおよびオイルシールに対してピストンロッドが円滑に摺動し、スティックスリップ現象が解消され、結果として減衰力特性が向上するようになる。 Also, for improving the strength including the fatigue strength described above, the larger the particle size is selected as a shot within the particle size range of the present invention, and the effect is greater as it is injected at a lower speed. . On the other hand, in shot peening in which fine shots are jetted at high speed, when a shot having a smaller particle diameter is selected and jetted at a higher speed, fine dimples (microdimples) are formed on the surface of the piston rod. . This micro dimple has an oil film holding function. Therefore, when this sliding surface treatment method is applied to the piston rod of the cylinder device, the piston rod slides smoothly with respect to the rod guide and the oil seal. Thus, the stick-slip phenomenon is eliminated, and as a result, the damping force characteristic is improved.
請求項3および4に係る発明は、上記した強度の向上とスティックスリップ現象の解消とを考慮してなされたもので、請求項3に係る発明は、請求項2に係る発明において、ロッドストッパのための環状溝を含む所定範囲に対し、前記粒径範囲の上限またはこれに近い粒径のショットを200m/sec未満の噴射速度で噴射し、ロッドガイドおよびオイルシールに対する摺動範囲に対し、前記粒径範囲の下限またはこれに近い粒径のショットを200m/sec以上の噴射速度で噴射することを特徴とする。また、請求項4に係る発明は、請求項2に係る発明において、ピストンロッドの全体に、前記粒径範囲の下限またはこれに近い粒径のショットを200m/sec以上の噴射低速で噴射した後、ロッドストッパのための環状溝を含む所定範囲に対し、前記粒径範囲の上限またはこれに近い粒径のショットを200m/sec未満の噴射速度で噴射することを特徴とする。
The inventions according to
請求項5に係る発明では、シリンダ装置を構成するオイルシールを形成するための金型に、上記請求項1と同様のショットピーニングを施したことを特徴とする。
The invention according to
請求項1に係る発明によれば、微細ショットの高速噴射によってチャンネルクラックが確実に閉塞されるので、耐食性の向上に大きく寄与するものとなる。 According to the first aspect of the present invention, channel cracks are reliably closed by high-speed injection of fine shots, which greatly contributes to improvement of corrosion resistance.
また、請求項2に係る発明によれば、長手方向の途中にメタルフロー接合によりかしめ固定されるロッドストッパのための環状溝を有する、油圧緩衝器用ピストンロッドを対象にした場合に、該環状溝部分のサイズダウンによる強度低下が補われ、強度保証が十分となる。
Further, according to the invention of
さらに、請求項3または請求項4に係る発明によれば、環状溝部分の強度がより一層向上することに加え、油膜保持機能を有するマイクロディンプルの形成でスティックスリップ現象も解消され、シリンダ装置の性能向上に大きく寄与するものとなる。
Furthermore, according to the invention according to
また、請求項5に係る発明によれば、オイルシールの摺動面(シリンダ装置の摺動面)に、微細なディンプル(マイクロディンプル)を形成することができるので、これにより、このマイクロディンプルが、さらに油膜を保持することとなり、ピストンロッドがより円滑に摺動し、スティックスリップ現象が解消され、結果としてより適正な減衰力特性が得られるようになる。
Further, according to the invention of
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面も参照して説明する。
本実施形態で対象とするピストンロッドは、前記図6に示したシリンダ装置としてのショックアブソーバに用いられるピストンロッド4であり、図1に示されるように、その本体部20の一端側には前記ピストン1を取付けるための小径のピストン取付部21が連設されている。また、前記ロッドストッパ10をメタルフロー接合によりかしめ固定するための環状溝11(図8)は、本体部20の、前記ピストン取付部21に近接する部位に設けられている。ピストンロッド4の本体部20は、前記環状溝11よりも、ピストン取付部21と反対側へわずか離間した部位P1と前記車体への取付部となるボルト部14の連設部位P2との間が、前記ロッドガイド5およびオイルシール6に対する摺動範囲Aとなっている。本実施形態においては、ピストンロッド4の本体部20を、前記摺動範囲Aと該摺動範囲Aを除く範囲(環状溝11を含む所定範囲)Bとに二分し、この2つの範囲に対して、後述の異なるショット条件でショットピーニング(摺動面処理)を施すようにしている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
The piston rod to be used in this embodiment is the
ピストンロッド4は、機械加工後、本体部20に対する表面硬化処理(例えば、高周波焼入)、環状溝11の加工(例えば、転造加工)、本体部20に対する硬質クロムめっき、寸法調整のためのバフ研磨の各工程を経て製作されようになっており、最終的に本発明に係るショットピーニングが本体部20に対して施される(摺動面処理)。
After machining, the
本実施形態において、ピストンロッド4の本体部20に対するショットピーニングは、上記したようにロッドストッパ10のための環状溝11を含む所定範囲Bとロッドガイド5およびオイルシール6に対する摺動範囲Aとで異なるショット条件を選択する。具体的には、前記環状溝11を含む所定範囲Bに対しては、本発明の粒径範囲の上限である200μmまたはこれに近い粒径のショットを、100〜200m/secの比較的低速で吹付け、一方、摺動範囲Aに対しては、本粒径範囲の下限である40μmまたはこれに近い粒径のショットを、200〜300m/secの比較的高速で噴射する。ここで用いるショットの材種は、ピストンロッド4の表層部の焼入硬さと同等かそれよりも硬い硬さを有して任意であり、焼入スチールはもとより、アルミナ、炭化ケイ素、窒化チタン等の高硬度セラミックス材を用いることができる。
In this embodiment, the shot peening for the
上記のようにピストンロッド4の本体部20にショットピーニングを施すことにより、本体部20に形成されためっき層表面に大きな塑性流動が起こり、めっき層に存在するチャンネルクラックが確実に閉塞される。図2は、ショットピーニング後の本体部の表面状態を示したもので、クラックのない表面状態が得られている。したがって、本摺動面処理を施したピストンロッド4は、著しく耐食性に優れたものとなる。因みに、硬質クロムめっき後のめっき層には、図2に示すように多数のチャンネルクラック(白い部分)が見られ、このチャンネルクラックは、寸法調整のためのバフ研磨を行っただけでは確実に閉塞させることはできない。
By performing shot peening on the
また、上記したショットピーニングの実施により、比較的粒径の大きい(200μmまたはこれに近い粒径)ショットを比較的低速で噴射した所定範囲Bでは、環状溝11の内部の表層部が高強度で靭性に富む微細組織に改質される。この結果、環状溝11の形成でサイズダウンしたことによる強度低下が補われ、したがってピストンロッド4の強度保証は十分となる。しかも、このショットピーニングによって環状溝11の内部の表層部に圧縮残留応力が生じるので、疲労強度も向上し、ピストンロッド4の耐久性も十分となる。
Further, by performing the shot peening described above, the surface layer portion inside the
一方、比較的粒径の小さい(40μmまたはこれに近い粒径)ショットを比較的高速で噴射した摺動範囲Aには、図4に示すように多数のマイクロディンプルDが形成される。このマイクロディンプルDは油膜保持機能を有するので、該ピストンロッド4を実際の油圧緩衝器(図6)に組込んだ場合には、ピストンロッド4の不安定な動き、いわゆるスティックスリップ現象が解消される。すなわち、ピストンロッド4は、ロッドガイド5およびオイルシール6に対して円滑に摺動し、この結果、油圧緩衝器としての減衰力特性が向上する。なお、バフ研磨のみによって表面を仕上げた場合は、図5に示すように、ある程度連続した微細な溝(筋目)Eが多数形成され、この場合は、毛管現象により筋目Eに沿って油が流動するので、油保持機能はあまり期待できない。
On the other hand, a large number of microdimples D are formed in the sliding range A in which a shot having a relatively small particle size (40 μm or a particle size close thereto) is jetted at a relatively high speed, as shown in FIG. Since the micro dimple D has an oil film holding function, when the
ここで、上記実施形態においては、ロッドガイド5およびオイルシール6に対する摺動範囲Aと環状溝11を含む所定範囲Bとでショット条件を変更するようにしたが、本発明は、ピストンロッド4の本体部20の全体に比較的粒径の小さいショットを比較的高速で噴射した後、ロッドストッパ10のための環状溝11を含む所定範囲Bに対し、比較的粒径の大きいショットを比較的低速で噴射するようにしてもよい。このようにショットピーニングを行う場合にも、めっき層に存在するチャンネルクラックが確実に閉塞されることはもちろん、摺動範囲Aには前記マイクロディンプルDが形成される一方で、環状溝11を含む所定範囲Bの強度が高まり、上記実施形態と同様の効果が得られるようになる。
Here, in the above embodiment, the shot condition is changed between the sliding range A with respect to the
また、本発明は、摺動範囲Aと環状溝11を含む所定範囲Bとでショット条件を変更することなく、ピストンロッド4の本体部20全表面に対し、粒径40〜200μmのショットを100〜300m/secの噴射速度で一様に噴射するようにしてもよいもので、この場合でも、めっき層に存在するチャンネルクラックは確実に閉塞される。もちろん、この場合でも、ロッドストッパ10のための環状溝11を含めて本体部20の全体の強度が高まるので、強度保証は十分となる。また、条件如何によってはマイクロディンプルが形成されるので、スティックスリップの対策も可能である。
Further, in the present invention, a shot having a particle diameter of 40 to 200 μm is applied to the entire surface of the
さらに、通常、オイルシール6は金型によって形成されるが、この金型の内側(オイルシールを収納する側)に対しても、上記摺動範囲Aと同様のショットピーニングを、予め行っておいてもよく、この場合、オイルシール6の摺動面においても、図4に示したマイクロディンプルDが同様に形成されるので、上記マイクロディンプルDが形成されたピストンロッド4の摺動範囲Aと相まって、さらに、スティックスリップ現象が解消され、結果としてより適正な減衰力特性が得られるようになる。
Further, the
なお、上記実施形態においては、ツインチューブタイプのショックアブソーバ用のピストンロッドを対象にしたが、本発明は、モノチューブ式(ドカルボン式)ショックアブソーバ用のピストンロッドやオイルシールに適用してもよいことはもちろんである。ドカルボン式ショックアブソーバは内圧が高いため、オイルシールが変形し易くスティックスリップ現象が生じ易い、という問題があるので、本摺動面処理方法は特に有用となる。また、本発明は、ショックアブソーバ以外にも、ストラット式油圧緩衝器用のピストンロッドやオイルシール、油圧シリンダ用のピストンロッドやオイルシールを対象にしてもよいことはもちろんである。 In the above embodiment, the piston rod for a twin tube type shock absorber is targeted. However, the present invention may be applied to a piston rod or an oil seal for a monotube type (absorbing type) shock absorber. Of course. Since the carbon pressure shock absorber has a high internal pressure, there is a problem that the oil seal is easily deformed and a stick-slip phenomenon is likely to occur, so this sliding surface treatment method is particularly useful. In addition to the shock absorber, the present invention may be directed to piston rods and oil seals for strut type hydraulic shock absorbers and piston rods and oil seals for hydraulic cylinders.
1 ピストン
4 ピストンロッド
5 ロッドガイド
6 オイルシール
10 ロッドストッパ
11 環状溝
20 ピストンロッドの本体部
1
Claims (5)
Cylinder device sliding, characterized in that an oil seal is formed by injecting a shot having a particle diameter of 40 to 200 μm onto a mold for forming an oil seal of the cylinder device at an injection speed of 100 to 300 m / sec. Surface treatment method.
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JP2004287980A JP2006097875A (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | Treatment method of sliding surface of cylinder unit |
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2004
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