JP2014152812A - ピストン及びピストンを備える緩衝器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンを縦に重ねたとしてもシート面が疵付くことを防ぐ。
【解決手段】 一方側に環板状のリーフバルブ７が積層される環状のピストン１であって、一方側に形成されて上記リーフバルブ７が着座するシート面１９と、他方側の外周部分に周方向に沿って起立する脚部１０ｂとを備えるピストン１において、上記シート面１９の外周に周方向に沿って支持部２０を設けるとともに、上記脚部１０ｂの端部２１の内周側に窪み２１ａを設け、軸方向に重ねられたとき上記脚部１０ｂが上記シート面１９を避けて上記支持部２０に当接する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ピストン及びピストンを備える緩衝器の改良に関する。

一般的に、ピストンは、環状に形成されて緩衝器のシリンダ内に軸方向に移動可能に挿入されるピストンロッドの外周に保持されており、上記シリンダの内周面に摺接し、シリンダ内に作動流体が充填される二つの部屋を区画している。

また、ピストンには、上記二つの部屋を連通する流路と、この流路の出口が連なる窓と、この窓を囲う弁座が形成されるとともに、一または複数枚の環板状のリーフバルブが積層されており、このリーフバルブの外周部が上記弁座のシート面に離着座可能となっている。そして、緩衝器に外力が入力されて、ピストンロッドとともにピストンがシリンダ内を移動すると、ピストンで加圧された一方の部屋の作動流体が上記リーフバルブを押し開き、上記流路を通過して他方の部屋に移動するため、緩衝器は、作動流体が上記流路を通過する際の上記リーフバルブの抵抗に起因する減衰力を発生する（例えば、特許文献１）。

特開平８−１３５７１３号公報

緩衝器は、シリンダ、ピストンロッド、ピストン、リーフバルブ等の緩衝器を構成する各部品を製造する部品製造工程と、この工程で製造された各部品を組み立てる組立工程とを経て完成する。

ピストンは、環状に形成されているので、部品製造工程を経てピストンを製造した後、組立工程を待つ在庫品として保管したり、組立工程へ移送したりするとき、図５に示すように、ピストン１００を縦に積み重ねて取り扱うことが便利である。しかし、従来のピストン１００を縦に積み重ねると、下側のピストン１００の上側に形成されるシート面１０１に、上側のピストン１００の下端となる脚部１０２が接触するので、この脚部１０２でシート面１０１を疵付け、所望の減衰力を得られなくなる虞がある。

そこで、本発明の目的は、ピストンを縦に積み重ねたとしても、重ね合わさる一方のピストンのシート面に他方のピストンの脚部が接触することを避け、シート面を保護することが可能なピストン及びこのピストンを備える緩衝器を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、一方側に環板状のリーフバルブが積層される環状のピストンであって、一方側に形成されて上記リーフバルブが着座するシート面と、他方側の外周部分に周方向に沿って起立する脚部とを備えるピストンと、このピストンを備える緩衝器において、上記ピストンにおける上記シート面の外周に周方向に沿って支持部を設けるとともに、上記脚部の端部の内周側に窪みを設け、上記ピストンが軸方向に重ねられたとき上記脚部が上記シート面を避けて上記支持部に当接することである。

本発明によれば、ピストンを縦に積み重ねたとしても、重ね合わさる一方のピストンのシート面に他方のピストンの脚部が接触することを避け、シート面を保護することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るピストンを備える緩衝器の主要部を示した縦断面図である。 図１のピストンを拡大して示した縦断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施の形態に係るピストンの成形過程を示した説明図である。（ｂ）は、（ａ）の一部を拡大して示した図である。 本発明の一実施の形態に係るピストンの変更例を拡大して示した縦断面図である。 従来のピストンを縦に重ねた状態を示す縦断面図である。

以下に本発明の一実施の形態に係るピストンについて、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るピストン１は、一方側に環板状のリーフバルブ７が積層される環状のピストンであって、一方側に形成されて上記リーフバルブ７が着座するシート面１９と、他方側の外周部分に周方向に沿って起立する脚部１０ｂとを備えており、上記シート面１９の外周に周方向に沿って支持部２０を設けるとともに、上記脚部１０ｂの端部２１の内周側に窪み２１ａを設け、上記ピストン１が軸方向に重ねられたとき上記脚部１０ｂが上記シート面１９ａを避けて上記支持部２０に当接する。

本実施の形態において、上記ピストン１は、片ロッド単筒型に設定される緩衝器Ｄに利用されており、この緩衝器Ｄは、シリンダ２と、このシリンダ２内に摺動自在に挿入されるピストン１と、一端がピストン１に連結されてシリンダ２内に移動自在に挿入されるピストンロッド３と、シリンダ２内に上記ピストン１で区画した伸側室４及び圧側室５とを備えて構成されている。また、伸側室４及び圧側室５には作動油等の液体からなる作動流体が充満されている。作動流体は、作動油以外にも、例えば、水、水溶液といった液体を使用することもできる。さらに、図示しないが、シリンダ２内にはフリーピストンが摺動自在に挿入されており、シリンダ２内に出没するピストンロッド体積分のシリンダ内容積変化を補償する気室を区画している。なお、上記気室をブラダ等の弾性隔壁で区画するとしてもよい。また、シリンダ２の外周に外筒を設けて緩衝器Ｄを複筒型に設定し、シリンダ２と外筒との間に形成される筒状隙間に作動流体と気体とを収容するリザーバを形成するとしてもよく、この場合、リザーバでピストンロッド体積分のシリンダ内容積変化を補償することができる。さらに、緩衝器Ｄは、片ロッド型ではなく、両ロッド型に設定されてもよい。

ピストン１の両側には、複数枚の環板状のリーフバルブ６，７がそれぞれ積層されており、これらは、ピストン１とともにピストンロッド３の先端部外周に内周部をナット８で固定されている。以下、上記リーフバルブ６，７のうち、圧側室側（図１中下側）に積層されるリーフバルブを伸側のリーフバルブ６、伸側室側（図１中上側）に積層されるリーフバルブを圧側のリーフバルブ７とする。

本発明は、上記ピストン１の構成に関するものであり、以下、本実施の形態のピストン１の構成について詳細に説明する。ピストン１は、ピストンロッド３の外周に保持される環状のピストン本体１０と、このピストン本体１０の外周に取り付けられてシリンダ２の内周面に摺接するピストンリング１１とを備えて構成されている。

ピストン本体１０は、図２に示すように、軸心部を貫通しピストンロッド３が挿通される中心孔１２及び伸側室４と圧側室５とを連通する流路１３，１７が形成されるディスク部１０ａと、このディスク部１０ａの外周部から圧側室側（図２中下側）に延びる環状の脚部１０ｂとを備えている。流路１３，１７は、ディスク部１０ａの内周側に軸方向に沿って形成される伸側の流路１３と、ディスク部１０ａの外周側に軸方向に沿って形成される圧側の流路１７とからなる。ディスク部１０ａの伸側室側（図２中上側）には、伸側の流路１３の始端が連なる環状の開口窓１４と、圧側の流路１７の終端が連なる環状の窓１８と、この窓１８を囲う環状のシート面１９と、このシート面１９から外周側に張り出す支持部２０とが形成されている。他方、ディスク部１０ａの圧側室側（図２中下側）には、伸側の流路１３の終端が連なる窓１５と、この開口窓１５を囲う環状のシート面１６とが形成されており、このシート面１６と脚部１０ｂの間に圧側の流路１７の始端が連なっている。各シート面１６，１９は、平滑面であり、シート面１６，１９にリーフバルブ６，７が着座すると、窓１５，１８が塞がれるので流路１３，１７が閉じられるが、シート面１６，１９からリーフバルブ６，７が離れると、流路１３，１７が開放される。また、伸側のリーフバルブ６は、圧側の流路１７の始端を塞がないように設定されるとともに、圧側のリーフバルブ７は、伸側の流路１３が連なる開口窓１４を常に塞がないようになっている。

そして、外力の入力によりシリンダ２に対してピストンロッド３が図１中上側に相対移動させられて、緩衝器Ｄが伸長すると、ピストン１がピストンロッド３とともに図１中上側に移動して伸側室４を圧縮するので、伸側室４の作動流体が伸側のリーフバルブ６を押し開き、伸側の流路１３を通過して圧側室５に移動する。このため、緩衝器Ｄは、作動流体が伸側の流路１３を通過する際の伸側のリーフバルブ６の抵抗に起因する減衰力を発生する。反対に、外力の入力によりシリンダ２に対してピストンロッド３が図１中下側に相対移動させられて、緩衝器Ｄが収縮すると、ピストン１がピストンロッド３とともに図１中下側に移動して圧側室５を圧縮するので、圧側室５の作動流体が圧側のリーフバルブ７を押し開き、圧側の流路１７を通過して伸側室４に移動する。このため、緩衝器Ｄは、作動流体が圧側の流路１７を通過する際の圧側のリーフバルブ７の抵抗に起因する減衰力を発生する。

もどって、ピストン本体１０の脚部１０ｂにおいて反ディスク部側（図１，２中下側）に位置する端部２１は、その内周が軸方向に均一に拡径されて他の部分との境界に段差面を形成しており、これにより、上記端部２１の内周側に周方向に沿って環状の窪み２１ａが形成されている。また、ピストン本体１０において脚部１０ｂの反対側に配置される支持部２０は、図２に示すように、シート面１９の外周から外側に図２中下側に傾斜しながら延びるスロープ部２０ａと、このスロープ部２０ａの外周から外側に延びるフランジ部２０ｂとを備えており、このフランジ部２０ｂは、ピストン１の中心線Ｘに対して垂直方向に延び、シート面１９の外周に周方向に沿って配置されている。そして、脚部１０ｂの窪み２１ａとフランジ部２０ｂは、上記ピストン１の中心線Ｘ上に中心を有する同心円の円周上に配置されるとともに、脚部１０ｂにおける端部２１の内径ｗ１が上記フランジ部２０ｂの内径ｗ２以上に設定され、上記窪み２１ａの軸方向長さｈ１がフランジ部２０ｂから突出するシート面１９ａの軸方向長さｈ２よりも長くなるように設定されているので、ピストン１を軸方向に重ねたとき、重なり合う一方のピストン１の脚部１０ｂの先端２１が他方のピストン１の支持部２０のフランジ部２０ｂに当接し、脚部１０ｂがシート面１９に接触しない。なお、窪み２１ａや支持部２０の形状や寸法は、ピストン１が軸方向に重ねられたとき、脚部１０ｂがこの脚部１０ｂの反対側に配置されるシート面１９を避けて支持部２０に当接させることができる限りにおいて、適宜設定することが可能である。例えば、脚部１０ｂの端部２１をスロープ部２０ａに当接させるとしてもよく、この場合、上記窪み２１ａの軸方向長さｈ１が支持部２０から突出するシート面１９の軸方向長さｈ２よりも短くてもよい。

ピストン本体１０の外周に取り付けられるピストンリング１１は、樹脂で形成されており、モールド成形によりピストン本体１の外周に固定されている。具体的には、図３に示すように、ピストン本体１０の図３中下端部外周にピストンリング１１の母材である環板状の樹脂シート１１ａを係合し、加熱シリンダＨ内に押し込むことにより、樹脂シート１１ａを加熱して変形させピストン本体１０の外周に圧着させた後冷却する。本実施の形態において、ピストン本体１０を縦に複数重ねた状態で、加熱シリンダＨ内に押し込むようにしているが、シート面１９を避けて脚部１０ｂを支持部２０に当接させているので、重なり合うピストン本体１０に軸方向に力を加えても、シート面１９に力がかからず、シート面１９を疵付ける心配がない。

次に、本実施の形態におけるピストン１の作用効果について説明する。上記ピストン１は、伸側室側（一方側）に環板状の圧側のリーフバルブ（リーフバルブ）７が積層される環状のピストンであって、伸側室側（一方側）に形成されて上記圧側のリーフバルブ７が着座するシート面１９と、圧側室側（他方側）の外周部分に周方向に沿って起立する脚部１０ｂとを備えており、上記シート面１９の外周に周方向に沿って支持部２０を設けるとともに、上記脚部１０ｂの端部２１の内周側に窪み２１ａを設け、上記ピストン１が軸方向に重ねられたとき上記脚部１０ｂが上記シート面１９を避けて上記支持部２０に当接する。

したがって、ピストン１を縦に積み重ねて保管したり、移送したりしても、重ね合わさる一方のピストン１のシート面１９に他方のピストン１の脚部１０ｂが接触することを避け、シート面１９を保護することが可能となるので、ピストン１の保管及び移送時の利便性を向上させることができる。

また、本実施の形態において、上記支持部２０は、上記シート面１９から外周側に圧側室側（他方側）に傾斜しながら延びるスロープ部２０ａと、このスロープ部２０ａの外周から外側に延びるフランジ部２０ｂとを備えており、このフランジ部２０ｂは、上記ピストン１の中心線Ｘに対して垂直方向に延び上記シート面１９の外周に周方向に沿って配置されている。

そして、上記窪み２１ａと上記フランジ部２０ｂは、上記中心線Ｘ上に中心を有する同心円の円周上に配置されるとともに、上記脚部１０ｂの端部２１の内径ｗ１が上記フランジ部２０ｂの内径ｗ２以上に設定され、上記窪み２１ａの軸方向長さｈ１が上記フランジ部２０ｂから突出するシート面１９の軸方向長さｈ２よりも長くなるように設定されている。

したがって、重ね合わさる一方のピストン１のシート面１９に他方のピストン１の脚部１０ｂが接触することを避けるとともに、一方のピストン１の支持部２０におけるフランジ部２０ｂに脚部１０ｂを当接させることができ、ピストン１を重ね合わせたときにピストン１が安定する。

また、上記実施の形態においては、上記脚部１０ｂの端部２１及び上記フランジ部２０ｂが環状に形成されている。

したがって、ピストン１を重ね合わせたとき、脚部１０ｂと支持部２０の接触面積を大きくすることが可能となる。

また、上記実施の形態において、ピストン１は、上記シート面１９を備えるピストン本体１０と、このピストン本体１０の外周にモールド成形により取り付けられるピストンリング１１とを備えている。

上記モールド成形によれば、ピストン本体１０を複数重ねて加熱シリンダＨ内に押し込む場合、従来のようにシート面１０１に脚部１０２が当接した状態では、脚部１０２がシート面１０１に強く押し付けられるので、シート面１０１を疵付ける可能性が大きくなる。そこで、シート面１９を避けて脚部１０ｂを支持部２０に当接させることが特に有効である。さらに、この場合、ピストン１を重ねたときにフランジ部２０ｂに脚部１０ｂを当接させて安定させたり、脚部１０ｂと支持部２０の接触面積を大きくしたりすることが好ましい。

また、本実施の形態において、ピストン１は、緩衝器Ｄに利用されており、緩衝器Ｄは、筒状のシリンダ２と、このシリンダ２内に軸方向に移動可能に挿入されるピストンロッド３と、このピストンロッド３に保持されて上記シリンダ２の内周面に摺接するピストン１と、上記シリンダ２内に上記ピストン１で区画されて作動流体が充填される伸側室４及び圧側室５（二つの部屋）と、上記ピストン１に形成されて伸側室４と圧側室５（二つの部屋）を連通する圧側の流路（流路）１７と、上記ピストン１の伸側室側（一方側）に積層されて上記圧側の流路１７を通過する作動流体に抵抗を与える環板状の圧側のリーフバルブ（リーフバルブ）７とを備えており、この圧側のリーフバルブ７の抵抗に起因する減衰力を発生する。

したがって、圧側のリーフバルブ７が着座するシート面１９に疵がつくと、この疵の部分から作動流体が漏れて、減衰力が変化する虞があるので、ピストン１を重ねたとき、シート面１９を避けて脚部１０ｂを支持部２０に当接させ、シート面を保護することが上記緩衝器Ｄにおいては特に有効である。また、緩衝器Ｄを製造するにあたり、緩衝器Ｄの部品であるピストン１の保管及び移送時の利便性を向上させることが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱することなく改造、変形及び変更を行うことができることは理解すべきである。

例えば、ピストン１の構成や、形状、形成方法は上記の限りではなく、ピストン本体１０にモールド成形以外の方法によってピストンリング１１を取り付けるとしてもよい。また、脚部１０ｂの端部２１若しくは支持部２０のフランジ部２０ｂに一または複数の切欠きを設けてもよい。また、ピストン１を図４に示すように変更するとしてもよく、この変更例に係るピストン１Ａは、ピストンリング１１Ａをピストン本体１０Ａから図４中下側に突出させている。そして、本発明に係る脚部１０ｃがピストン本体１０Ａとピストンリング１１Ａとで構成されており、脚部１０ｃの端部２１Ａがピストン本体１０Ａから突出するピストンリング１１Ａで構成されている。このため、上記ピストン１Ａでは、ピストンリング１１Ａとピストン本体１０Ａの段差部分２１ｂを本発明の窪みとして利用することができる。

Ｄ 緩衝器
Ｘ ピストンの中心線
ｗ１ 脚部の端部の内径
ｈ１ 窪みの軸方向長さ
ｈ２ 上記フランジ部から突出するシート面の軸方向長さ
１，１Ａ ピストン
２ シリンダ
３ ピストンロッド
４ 伸側室（部屋）
５ 圧側室（部屋）
７ 圧側のリーフバルブ（リーフバルブ）
１０，１０Ａ ピストン本体
１０ｂ，１０ｃ 脚部
１１，１１Ａ ピストンリング
１７ 圧側の流路（流路）
１９ シート面
２０ 支持部
２０ａ スロープ部
２０ｂ フランジ部
２１，２１Ａ 脚部の端部
２１ａ，２１ｂ 窪み

Claims (5)

1. 一方側に環板状のリーフバルブが積層される環状のピストンであって、一方側に形成されて上記リーフバルブが着座するシート面と、他方側の外周部分に周方向に沿って起立する脚部とを備えるピストンにおいて、
   上記シート面の外周に周方向に沿って支持部を設けるとともに、上記脚部の端部の内周側に窪みを設け、軸方向に重ねられたとき上記脚部が上記シート面を避けて上記支持部に当接することを特徴とするピストン。
2. 上記支持部は、上記シート面から外周側に他方側に傾斜しながら延びるスロープ部と、このスロープ部の外周から外側に延びるフランジ部とを備え、このフランジ部は、上記ピストンの中心線に対して垂直方向に延び上記シート面の外周に周方向に沿って配置されており、
   上記窪みと上記フランジ部は、上記中心線上に中心を有する同心円の円周上に配置されるとともに、上記脚部の端部の内径が上記フランジ部の内径以上に設定され、上記窪みの軸方向長さが上記フランジ部から突出する上記シート面の軸方向長さよりも長くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン。
3. 上記脚部の端部及び上記フランジ部が環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のピストン。
4. 上記シート面を備えるピストン本体と、このピストン本体の外周にモールド成形により取り付けられるピストンリングとを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のピストン。
5. 筒状のシリンダと、このシリンダ内に軸方向に移動可能に挿入されるピストンロッドと、このピストンロッドに保持されて上記シリンダの内周面に摺接するピストンと、上記シリンダ内に上記ピストンで区画されて作動流体が充填される二つの部屋と、上記ピストンに形成されて上記二つの部屋を連通する流路と、上記ピストンの一方側に積層されて上記流路を通過する作動流体に抵抗を与える環板状のリーフバルブとを備えており、このリーフバルブの抵抗に起因する減衰力を発生する緩衝器であって、
   上記ピストンが請求項１から請求項４の何れか一項に記載の構成を備えていることを特徴とする緩衝器。

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