JP3043827B2 - 油圧シリンダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両用のサスペ
ンション装置等に好適に用いられる油圧シリンダに関
し、特に、ピストンロッドとロッドガイドとの間をロッ
ドシールでシールするようにした油圧シリンダに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４ないし図６に従来技術の油圧シリン
ダとして車両用サスペンション装置を例に挙げて示す。

【０００３】図において、１は外筒、２は該外筒１内に
同軸に配設されたチューブとしての内筒を示し、該内筒
２および外筒１の下端側はボトムキャップ３によって閉
塞され、外筒１の下端側外周には車両の車軸側（図示せ
ず）に外筒１を取付けるための取付ブラケット４が固着
されている。また、外筒１および内筒２の上端側にはロ
ッドガイド５が設けられ、該ロッドガイド５は後述のピ
ストンロッド１１を摺動可能に支持している。

【０００４】６はロッドガイド５の上側に位置して外筒
１の上端側に設けられたロックリングを示し、該ロック
リング６はロッドガイド５との間で環状の押え板７を挟
持し、該押え板７は後述するロッドシール１６およびＯ
リング１７の抜止めを行っている。また、ロックリング
６の内周側にはピストンロッド１１の外周に摺接するダ
ストシール８が設けられ、ロックリング６の上端面には
バンプラバー受９が固着されている。そして、該バンプ
ラバー受９はピストンロッド１１の突出端側に設けられ
たバンプラバー（図示せず）をピストンロッド１１の最
縮小時に受承し、このときの衝撃を緩和するようになっ
ている。

【０００５】１０は内筒２内に摺動可能に挿嵌されたピ
ストンを示し、該ピストン１０は内筒２内を２つの油室
Ａ，Ｂに画成し、該油室Ａ，Ｂはピストン１０に形成し
た油穴１０Ａ，１０Ａを介して常時連通している。ま
た、外筒１と内筒２との間には環状（筒状）の油溜室Ｃ
が形成され、該油溜室Ｃは油室Ａ内の圧油がピストンロ
ッド１１とロッドシール１６との間から押え板７上に漏
洩したときに、該押え板７，ロッドガイド５の外周側に
形成したドレン溝７Ａ，５Ａを介してこの漏洩油を油溜
室Ｃ内に貯溜させ、ダストシール８等に油圧力が作用す
るのを防止している。

【０００６】１１は下端側がピストン１０に固着され、
上端側がロッドガイド５等を介して外筒１外に突出した
ピストンロッドを示し、該ピストンロッド１１は突出端
側が取付マウント等を介して車両の車体側（いずれも図
示せず）に取付けられ 、車両の振動時等に外筒１から
伸長、縮小するようになっている。また、該ピストンロ
ッド１１内には軸方向に伸長する油路１１Ａが形成さ
れ、該油路１１Ａはピストンロッド１１の突出端に設け
た接続部材１２を介して外部配管１３に接続されてい
る。そして、ピストンロッド１１は油室Ａ，Ｂおよび後
述のアキュムレータ１４内に外部配管１３からの圧油を
給排することにより伸縮し、ピストンロッド１１の伸縮
量に応じて車高調整を行うようになっている。

【０００７】１４はピストンロッド１１の突出端側等に
設けられるアキュムレータを示し、該アキュムレータ１
４内はフリーピストン１４Ａにより蓄油室１４Ｂとガス
室１４Ｃとに画成され、蓄油室１４Ｂは減衰力発生機構
１５を介してピストンロッド１１の油路１１Ａと接続さ
れている。ここで、該アキュムレータ１４はガス室１４
Ｃ内に加圧ガスが封入され、ピストンロッド１１の伸縮
時にこのガス圧で蓄油室１４Ｂ内の圧油を油室Ｂ内に向
けて流出，入させる。そして、減衰力発生機構１５はこ
のときに内部を流通する圧油に絞り作用を与え、車両の
振動を緩衝すべく減衰力を発生させる。

【０００８】さらに、１６はロッドガイド５の内周側に
Ｏリング１７を介して装着されたロッドシールを示し、
該ロッドシール１６はピストンロッド１１の外周面に摺
接し、該ピストンロッド１１とロッドガイド５との間を
シールしている。ここで、該ロッドシール１６は図５，
図６に示す如く、５重量％のカーボンフィアバー（図示
せず）と１５重量％のカーボングラファイト１８，１
８，…を含有した、例えばポリテトラフルオロエチレン
（以下、ＰＴＦＥという）等の弾性樹脂材料１９により
リング状に形成され、その内周面１６Ａには軸方向一側
に面取り部１６Ｂが形成されている。そして、該ロッド
シール１６の弾性樹脂材料１９中に含有したカーボンフ
ァイバーはロッドシール１６の圧縮強度等を高め、各カ
ーボングラファイト１８はロッドシール１６の摩擦係数
を低減させるようになっている。また、該各カーボング
ラファイト１８は粒径が２０μｍ以下程度の粉体として
形成され、ロッドシール１６の成型に先立って弾性樹脂
材料１９中にカーボンファイバーと共に混入されてい
る。

【０００９】このように構成される従来技術では、外部
配管１３を介して油圧ポンプ（図示せず）からの圧油を
内筒２内の油室Ａ，Ｂ等に給排することより、該油室
Ａ，Ｂ内に封入される圧油量に応じてピストンロッド１
１を外筒１から伸長または縮小させ、車高調整等を行う
ようになっている。そして、車両の走行時に外部から振
動が加えられるとアキュムレータ１４がガスばねとして
作動し、ピストンロッド１１の伸縮に応じてアキュムレ
ータ１４の蓄油室１４Ｂから油室Ａ，Ｂ内に向けて圧油
が流出，入するときに、減衰力発生機構１５で減衰力を
発生させ、前記車両の振動を緩衝できる。

【００１０】また、ロッドガイド５の内周側にＯリング
１７を介して装着したロッドシール１６はピストンロッ
ド１１の伸縮時にその外周面に摺接し、該ピストンロッ
ド１１との間をシールすることにより油室Ａ内の圧油が
外部に漏洩するのを防止している。ここで、該ロッドシ
ール１６はその素材であるテフロン等の弾性樹脂材料１
９中に、例えば５重量％のカーボンファイバーと１５重
量％のカーボングラファイト１８とを含有し、該カーボ
ングラファイト１８によって摩擦係数が低く抑えられ、
カーボンファイバーにより強度を高めうるようになって
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、ロッドシール１６の弾性樹脂材料１９に含
有したカーボングラファイト１８の粒径を、例えば２０
μｍ以下程度にしているから、ロッドシール１６の内周
面１６Ａを図６に示す如く平滑面に形成でき、初期作動
時にはピストンロッド１１に対する摩擦力を小さくでき
る。しかし、長期に亘りピストンロッド１１の伸縮を繰
返していると、ロッドシール１６の内周面１６Ａが鏡面
状に摩耗し、ピストンロッド１１の外周面との間で油膜
切れを起こし易くなり、図３に例示する特性線２０の如
くピストンロッド１１の作動（伸縮）回数が５０００回
数程度を越えると、ピストンロッド１１に対する摩擦力
（摺動時の抵抗力）が１１ｋｇ程度まで急激に増大し、
ピストンロッド１１の摺動性が悪くなるという問題があ
る。

【００１２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はロッドシールの素材である弾性
樹脂材料中に比較的粒径の大きいカーボングラファイト
を含有させることにより、ピストンロッドとロッドシー
ルとの間の油膜切れを防止でき、長期に亘ってピストン
ロッドの摺動性を向上させることができるようにした油
圧シリンダを提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、一端側が閉塞されたチューブと、該
チューブの他端側に設けられた筒状のロッドガイドと、
前記チューブ内に摺動可能に挿嵌され、該チューブ内に
２つの油室を画成したピストンと、一端側が該ピストン
に固着され、他端側が前記ロッドガイドを介してチュー
ブ外に突出したピストンロッドと、前記ロッドガイドの
内周側に装着され、該ピストンロッドとロッドガイドと
の間をシールするリング状のロッドシールとからなる油
圧シリンダに適用される。 そして、請求項１の発明が採
用する構成の特徴は、前記ロッドシールを所定重量％の
カーボンファイバーと１０〜２０重量％のカーボングラ
ファイトを含有した弾性樹脂材料によってリング状に形
成し、該弾性樹脂材料に含有したカーボングラファイト
は粒径が３０μｍ以下となったカーボングラファイトの
粉体中に、粒径が３０μｍを越えるカーボングラファイ
トの粉体を２５〜９０重量％混合して構成したことにあ
る。

【００１４】また、請求項２の発明によると、前記弾性
樹脂材料に含有したカーボンファイバーは５〜１０重量
％とし、前記カーボングラファイトは粒径が３０μｍを
越え、７５μｍ以下となったカーボングラファイトの粉
体を４５〜５０重量％混合してなる構成としている。

【００１５】

【作用】上記構成により、請求項１の発明は、粒径が３
０μｍ以下となったカーボングラファイトの粉体中に、
粒径が３０μｍを越えるカーボングラファイトの粉体を
２５〜９０重量％混合しているため、粒径が３０μｍを
越えたカーボングラファイトの粉体によってロッドシー
ルの摺動面となる内周面側に凹凸を形成でき、この凹凸
部とピストンロッドの外周面との間に油室からの圧油の
一部を保持し、油膜切れを長期に亘って防止できる。

【００１６】この場合、弾性樹脂材料に含有したカーボ
ンファイバーは含有量を少なくすると、ロッドシールの
強度が低下し、多くすると摺動性が悪くなるので、所定
重量％、望ましくは５〜１０重量％の範囲内で調製する
のがよい。また、カーボングラファイトはロッドシール
の摩擦係数を低減できるが、その含有量をある程度以上
多くしても、摩擦係数低減の効果を期待できず、１０〜
２０重量％の範囲内で調製するのが良いことが確認され
た。

【００１７】そして、カーボングラファイトは粒径が３
０μｍを越え、好ましくは７５μｍ以下のものをカーボ
ングラファイト全体の２５〜９０重量％、望ましくは４
５〜５０重量％とすると、油膜切れの発生を長期に亘っ
て防止でき、この比率を２５重量％未満とすると、初期
作動時には摺動性が良く、ピストンロッドに対する摩擦
力を低く抑えうるものの、ピストンロッドの摺動を繰返
すうちに油膜切れを起こし易くなり、摩擦力が漸次大き
くなることが確認された。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づき説明する。なお、実施例では、前述した図４に示す
従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説
明を省略するものとする。

【００１９】図中、２１はロッドガイド５の内周側に装
着され、ピストンロッド１１との間をシールするロッド
シールを示し、該ロッドシール２１は従来技術で述べた
ロッドシール１６とほぼ同様に、例えば５重量％のカー
ボンファイバーと１５重量％のカーボングラファイトを
含有したＰＴＦＥ等の弾性樹脂材料２２によりリング状
に形成され、その内周面２１Ａの軸方向一側には環状の
面取り部２１Ｂが設けられている。

【００２０】然るに、該ロッドシール２１は弾性樹脂材
料２２に含有したカーボングラファイトを、粒径が３０
μｍを超え、好ましくは７５μｍ以下のもの、例えば５
０μｍ程度のカーボングラファイトの大粒径粉体２３，
２３，…と、粒径が３０μｍ以下のカーボングラファイ
トの小粒径粉体２４，２４，…とから構成し、カーボン
グラファイトの各大粒径粉体２３は残余の各小粒径粉体
２４に対して２５〜９０重量％、望ましくは４５〜５０
重量％としている。そして、カーボングラファイトの各
大粒径粉体２３はロッドシール２１の内周面２１Ａに図
２に示す如く凹凸を形成し、ピストンロッド１１の外周
面との間に微小深さの油液溜り２５，２５，…を全周に
亘って形成している。

【００２１】本実施例によるサスペンション装置は上述
の如き構成を有するもので、その基本的作動については
従来技術によるものと格別差異はない。

【００２２】然るに、本実施例では、ロッドシール２１
の素材であるテフロン等の弾性樹脂材料２２中に含有し
たカーボングラファイトを、粒径が３０μｍを越え、好
ましくは７５μｍ以下となる、例えば５０μｍ程度の大
粒径粉体２３，２３，…と、粒径が３０μｍ以下の小粒
径粉体２４，２４，…とから構成し、各大粒径粉体２３
を残余の各小粒径粉体２４に対して２５〜９０重量％、
望ましくは４５〜５０重量％の比率で混合して調製する
ようにしたから、ロッドシールの内周面２１Ａにカーボ
ングラファイトの各大粒径粉体２３により適度の凹凸を
形成でき、ピストンロッド１１の外周面との間に微小深
さの油液溜り２５，２５，…を全周に亘り形成できる。

【００２３】従って、本実施例によれば、ピストンロッ
ド１１の伸縮時に油室Ａからの圧油の一部を、ロッドシ
ール２１の内周面２１Ａ側に形成した各油液溜り２５内
に保持し続けることができ、ピストンロッド１１の伸縮
を長期に亘って繰返すうちに、ピストンロッド１１の外
周面とロッドシール２１の内周面２１Ａとの間で油膜切
れが発生するのを効果的に防止でき、ピストンロッド１
１の摺動性を長期に亘り向上させることができる。

【００２４】また、ロッドシール２１の素材であるテフ
ロン等の弾性樹脂材料２２中に含有するカーボングラフ
ァイトの各大粒径粉体２３を５０μｍ程度とし、ピスト
ンロッド１１をストローク長さ５ｍｍ、周波数０．２Ｈ
ｚとしてロッドシール２１に対するピストンロッド１１
の摺動試験を行った結果、油室Ａ，Ｂの圧力としての内
圧が８０ｋｇ／ｃｍ2 の状態で図３に示す特性線２６の
如く、ピストンロッド１１の作動（伸縮）回数が５００
０回数を越えた以降もピストンロッド１１に対する摩擦
力（摺動時の抵抗力）を８．５ｋｇ以下程度に低く抑え
うることが確認できた。

【００２５】これに対して、従来技術で述べたロッドシ
ール１６では特性線２０の如く摩擦力が増大し、ロッド
シールを全てＰＴＦＥのみで形成した場合には特性線２
７の如く摩擦力がさらに増大している。これによって
も、本実施例で用いるロッドシール２１により、ピスト
ンロッド１１の摺動性を向上でき、耐久性を高めうるこ
とが確認できる。

【００２６】なお、前記実施例では、ＰＴＦＥ等の弾性
樹脂材料２２中に含有するカーボンファイバーを５重量
％、カーボングラファイトを１５重量％に設定するもの
として述べたが、本発明はこれに限らず、例えばカーボ
ンファイバーの含有量を５〜１０重量％としても良く、
カーボングラファイトの含有量を１０〜２０重量％とし
てもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１に記載の発
明によれば、ロッドシールの素材となる弾性樹脂材料中
に含有したカーボングラファイトは、粒径が３０μｍ以
下となったカーボングラファイトの粉体中に、粒径が３
０μｍを越えたカーボングラファイトの粉体を２５〜９
０重量％混合してなる構成としたから、ロッドシールの
内周面に凹凸を形成することができ、これによってピス
トンロッドとの間に油液を保持することができ、ピスト
ンロッドの摺動時に油膜切れが発生するのを効果的に防
止できる。従って、ピストンロッドの摺動性を長期に亘
って向上でき、耐久性を高めることができる。 また、請
求項２に記載の発明によれば、弾性樹脂材料に含有した
カーボンファイバーの含有量を５〜１０重量％とするこ
とによって、ロッドシールの強度を高め、摺動性を向上
できる上に、カーボングラファイトは粒径が３０μｍを
越え、７５μｍ以下のものを４５〜５０重量％とするこ
とによって、油膜切れの発生を長期に亘って防止でき、
耐久性を高めることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるロッドシールを示す縦断
面図である。

【図２】図１に示すロッドシールの内周側を拡大した要
部断面図である。

【図３】ロッドシールとピストンロッドとの間に作用す
る摩擦力の特性線図である。

【図４】従来技術によるサスペンション装置を示す縦断
面図である。

【図５】図４中のロッドシールを拡大して示す縦断面図
である。

【図６】図５に示すロッドシールの内周側を拡大した要
部断面図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒（チューブ） ３ ボトムキャップ ５ ロッドガイド １０ ピストン １１ ピストンロッド １４ アキュムレータ ２１ ロッドシール ２２ 弾性樹脂材料 ２３ 大粒径粉体（カーボングラファイト） ２４ 小粒径粉体（カーボングラファイト） ２５ 油液溜り

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側が閉塞されたチューブと、該チュ
   ーブの他端側に設けられた筒状のロッドガイドと、前記
   チューブ内に摺動可能に挿嵌され、該チューブ内に２つ
   の油室を画成したピストンと、一端側が該ピストンに固
   着され、他端側が前記ロッドガイドを介してチューブ外
   に突出したピストンロッドと、前記ロッドガイドの内周
   側に装着され、該ピストンロッドとロッドガイドとの間
   をシールするリング状のロッドシールとからなる油圧シ
   リンダにおいて、 前 記ロッドシールは所定重量％のカーボンファイバーと
   １０〜２０重量％のカーボングラファイトを含有した弾
   性樹脂材料によってリング状に形成し、該弾性樹脂材料
   に含有したカーボングラファイトは粒径が３０μｍ以下
   となったカーボングラファイトの粉体中に、粒径が３０
   μｍを越えるカーボングラファイトの粉体を２５〜９０
   重量％混合して構成したことを特徴とする油圧シリン
   ダ。
2. 【請求項２】 前記弾性樹脂材料に含有したカーボンフ
   ァイバーは５〜１０重量％とし、前記カーボングラファ
   イトは粒径が３０μｍを越え、７５μｍ以下となったカ
   ーボングラファイトの粉体を４５〜５０重量％混合して
   なる請求項１に記載の油圧シリンダ。