JP5132385B2 - Piston part structure - Google Patents
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Description
この発明は、ピストン部構造に関し、たとえば、車両における後部ドアの開放操作をアシストするガススプリングへの具現化に向くピストン部構造の改良に関する。 The present invention relates to a piston part structure and, for example, relates to an improvement of a piston part structure suitable for realization of a gas spring that assists an opening operation of a rear door in a vehicle.
車両における後部ドアの開放操作をアシストするガススプリングへの具現化に向くピストン部構造としては、これまでに種々の提案があるが、その中で、たとえば、特許文献1には、ピストン体の外周にOリングを有してなる提案が開示されている。
Various proposals have heretofore been proposed as a piston part structure suitable for the realization of a gas spring that assists the opening operation of the rear door in the vehicle. Among them, for example,
すなわち、この文献開示のガススプリングにあっては、シリンダ体内に摺動可能に収装されたピストン部において、ピストン体がシリンダ体内に伸側室および圧側室を画成すると共に外周にOリングを介装させている。 That is, in the gas spring disclosed in this document, in the piston portion slidably accommodated in the cylinder body, the piston body defines an extension side chamber and a pressure side chamber in the cylinder body, and an O-ring is provided on the outer periphery. Dressed up.
このとき、ピストン体の外周には環状溝が形成されており、この環状溝に遊嵌状態に配在されたOリングの外周がシリンダ体の内周に摺接するとき両者間におけるいわゆる漏れを阻止している。 At this time, an annular groove is formed on the outer periphery of the piston body, and when the outer periphery of the O-ring arranged in a loosely fitted state in this annular groove is in sliding contact with the inner periphery of the cylinder body, so-called leakage between the two is prevented. doing.
その一方で、上記のOリングは、環状溝内にあって、圧側室側に移動するときには、伸側室の圧側室への連通を許容するが、伸側室側に移動するときには、圧側室の伸側室への連通を遮断するチェック弁として機能している。 On the other hand, the O-ring is in the annular groove, and allows the extension side chamber to communicate with the compression side chamber when moving to the compression side chamber side. It functions as a check valve that blocks communication with the side chamber.
なお、Oリングが摺接するシリンダ体にあっては、中間領域から伸び切り領域にかけてOリングを迂回するバイパス路を有しており、このバイパス路が活用されるとき、ガススプリングがいわゆる抵抗なく伸縮される。 The cylinder body in which the O-ring is in sliding contact has a bypass passage that bypasses the O-ring from the intermediate region to the extended region, and when this bypass passage is utilized, the gas spring expands and contracts without so-called resistance. Is done.
それゆえ、この文献開示のガススプリングにあっては、Oリングの外周が上記のバイパス路を有しないシリンダ体の内周に摺接しているとき、Oリングがチェック弁として機能し、たとえば、ガススプリングが最収縮状態になるとき、積極的にガススプリングを伸長させない限りにおいて、車両の後部ドアの閉鎖状態を維持し得る。
しかしながら、上記した文献開示の提案にあっては、ガススプリングが最収縮状態になるときに車両の後部ドアの閉鎖状態を維持し得る点で、基本的に問題はないが、実施に際して、些かの不具合があると指摘される可能性がある。 However, in the proposal of the above-mentioned literature disclosure, there is basically no problem in that the closed state of the rear door of the vehicle can be maintained when the gas spring is in the most contracted state. It may be pointed out that there is a defect.
すなわち、上記した文献開示の提案にあっては、Oリングがバイパス路を有しない領域でシリンダ体に摺接するときにシール性を保障し得るが、たとえば、長期に亘ってガススプリングの使用が停止される場合には、Oリングがシリンダ体に密着することがある。 That is, according to the proposal of the above-mentioned literature disclosure, the sealing performance can be ensured when the O-ring is in sliding contact with the cylinder body in the region having no bypass path. For example, the use of the gas spring is stopped for a long time. In such a case, the O-ring may come into close contact with the cylinder body.
このとき、Oリングの特性からしてOリングの外周とシリンダ体の内周との間における潤滑のための油膜がなくなり、そのため、たとえば、最収縮状態のガススプリングを伸長させる作動開始時にいわゆる重くなり、フィーリングを悪くすることがある。 At this time, due to the characteristics of the O-ring, there is no oil film for lubrication between the outer periphery of the O-ring and the inner periphery of the cylinder body. It may worsen the feeling.
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、ピストン部におけるシリンダ体に対するシール性の保障と摺動性の保障に向き、たとえば、ガススプリングにおける汎用性の向上を期待するのに最適となるピストン部構造を提供することである。 The present invention has been developed in view of the above-described circumstances, and the object of the present invention is to ensure sealing performance and slidability with respect to the cylinder body in the piston portion, for example, versatility in a gas spring. It is to provide a piston part structure that is optimal for expecting improvement.
上記した目的を達成するために、この発明によるピストン部構造の構成を、基本的には、シリンダ体内に摺動可能に収装されるピストン部がシリンダ体内を一方側と他方側とに画成するピストン体と、このピストン体の外周に形成の環状溝に嵌装されて外周をシリンダ体の内周に摺接させるピストンリングとを有してなるピストン部構造において、ピストン体が一方側と他方側とを連通する減衰手段を備え、ピストンリングが樹脂系摺動部材からなると共に内方に屈曲された一端部をピストン体の外周に形成の環状溝における底面の端部により深く形成の係止溝に嵌合させる一方で、ピストン体の外周に形成の環状溝における底面が上記の係止溝に連続しながらシリンダ体における軸線方向の内周面に向かって傾斜してなり、この環状溝における傾斜した底面にピストンリングにおける上記の一端部を除く本体部の内周面を密接させながらピストンリングにおける上記の一端部の反対側となる他端部の外周をシリンダ体の内周に摺接させてなるとする。
In order to achieve the above-described object, the structure of the piston portion structure according to the present invention is basically configured such that the piston portion slidably accommodated in the cylinder body defines the cylinder body on one side and the other side. a piston body, the piston structure of the outer periphery is fitted in the annular groove forming the outer circumference of the piston body comprising a piston ring for sliding contact with the inner circumference of the cylinder body, the piston body and one side A damping means is provided that communicates with the other side, and the piston ring is made of a resin-based sliding member and the one end bent inward is deeper than the end of the bottom surface of the annular groove formed on the outer periphery of the piston body. While being fitted in the stop groove, the bottom surface of the annular groove formed on the outer periphery of the piston body is inclined toward the inner circumferential surface in the axial direction of the cylinder body while continuing to the locking groove. In The outer periphery of the other end of the piston ring opposite to the one end of the piston ring is in sliding contact with the inner periphery of the cylinder body while the inner peripheral surface of the main body excluding the one end of the piston ring is in close contact with the inclined bottom surface. Suppose you let it.
それゆえ、この発明にあっては、ピストンリングが樹脂系摺動部材からなるから、このピストンリングに代えて、ウレタンなどからなるOリングがシリンダ体に摺接する場合に比較して、長期に亘って不使用とされてもシリンダ体に対する密着現象の発現を回避できる。 Therefore, in the present invention, since the piston ring is made of a resin-based sliding member, the piston ring is replaced with a urethane ring or the like instead of the O-ring made of urethane or the like in sliding contact with the cylinder body for a long time. Even if it is not used, it is possible to avoid the occurrence of an adhesion phenomenon to the cylinder body.
そして、この発明にあっては、シリンダ体に摺接するピストンリングを嵌装させるピストン体に形成の環状溝における底面がシリンダ体における軸線方向の内周面に向かって傾斜し、この傾斜した底面にピストンリングにおける本体部の内周面を密接させながらピストンリングにおける他端部の外周をシリンダ体の内周に摺接させるから、ピストンリングの全周をシリンダ体の内周に摺接させる場合に比較して、いたずらに摺接抵抗を大きくせずにピストン部のシリンダ体に対する摺動性を保障すると共にシール性を保障する。 In the present invention, the bottom surface of the annular groove formed in the piston body into which the piston ring slidingly contacts the cylinder body is inclined toward the inner circumferential surface in the axial direction of the cylinder body. When the outer periphery of the other end of the piston ring is in sliding contact with the inner periphery of the cylinder body while closely contacting the inner peripheral surface of the main body of the piston ring, the entire circumference of the piston ring is in sliding contact with the inner periphery of the cylinder body. In comparison, the sliding resistance against the cylinder body of the piston portion is ensured and the sealing performance is ensured without unnecessarily increasing the sliding contact resistance.
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、この発明によるピストン部構造は、図1に示すように、流体圧機器たる、たとえば、ガススプリングにおけるシリンダ体1内に摺動可能に収装のピストン部Pに具現化される。
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment. As shown in FIG. 1, the piston portion structure according to the present invention is a fluid pressure device, for example, slides in a
そして、このピストン部Pは、シリンダ体1内を一方側たる伸側室R1と他方側たる圧側室R2とに画成するピストン体2と、このピストン体2の外周に形成の環状溝21に嵌装されて外周をシリンダ体1の内周に摺接させるピストンリング3とを有してなる。
The piston portion P is fitted into a
シリンダ体1は、ガススプリングにおいて一方部材を構成し、このシリンダ体1内に先端側が出没可能に挿通して先端部をピストン体2に連結させるロッド体4が他方部材を構成し、シリンダ体1あるいはロッド体4のいずれか一方が、たとえば、車両における車体側に連結されるとき、他方が後部ドア側に連結される。
The
そして、シリンダ体1内には所定圧のガスが封入されており、ピストン体2における圧側室R2側の受圧面とピストン体2における伸側室R1側の受圧面との面積差から、ピストン体2が伸側室R1側に移動する方向に、すなわち、ガススプリングが伸側に附勢されている。
The
なお、ガススプリングにあっては、原理的には作動油を要しないが、いわゆる摺動部における潤滑の保障やシール部における密封の保障の上から、僅かではあるが油が収容されている。 The gas spring does not require hydraulic oil in principle, but contains a small amount of oil in order to ensure the lubrication in the so-called sliding portion and the sealing in the seal portion.
ピストン体2は、前記したように、シリンダ体1内を図中で左側となる伸側室R1と、図中で右側となる圧側室R2とに画成する一方で、図示しないが、両側室R1,R2の連通を減衰手段の介在下に許容している。
As described above, the
なお、ロッド体4は、図示しないが、シリンダ体1の開口端を封止する封止部材の軸芯部を軸受部材およびシール部材の配在下に貫通して、伸側室R1におけるいわゆる密封性を担保している。
Although not shown, the
ピストンリング3は、この発明にあって、樹脂系摺動部材からなると共に図中で右側部となる内方に屈曲された一端部3aをピストン体2の外周に形成の環状溝21における底面の端部により深く形成の係止溝22に嵌合させている。
The
ピストンリング3が樹脂系摺動部材からなるのは、このピストンリング3に代えて、前記した文献開示の提案のように、ウレタンなどからなるOリングがシリンダ体1に摺接する場合に比較して、長期に亘って不使用とされてもシリンダ体1に対する密着現象の発現を回避できることを重視するからである。
The
なお、ピストンリング3たる樹脂系摺動部材を構成する樹脂材としては、たとえば、合成樹脂材としてポリエチレン(PE),ポリアセタール(POM),ポリアミド(PA),ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),ポリイミド(PI)があり、また、フッ素系樹脂材としてPTFEの他、PFA,FEP,ETFE,PVDFが含まれる。
In addition, as a resin material which comprises the resin-type sliding member which is the
また、ピストンリング3における一端部3aが内方に屈曲されてピストン体2の外周に形成の環状溝22に嵌合される理由は、このピストンリング3がピストン体2の外周に形成の環状溝21に嵌装される過程にある。
Also, the reason why the one
すなわち、図示しないが、ピストンリング3をピストン体2の外周の環状溝21に嵌装する方策として大きく分けて二つあり、一つは、環状板に形成のリング母材を金型で加熱成形する方策である。
That is, although not shown, the
この方策の場合、加熱成形されたピストンリング3がその所定位置から外れないように、爾後に、リング母材と相似形の環状板に形成のバルブストッパ23(図1参照)をロッド体4の軸芯部に対する加締め加工で定着させる。
In the case of this measure, a valve stopper 23 (see FIG. 1) formed on an annular plate similar to the ring base material is attached to the
二つ目の方策は、環状板に形成のリング母材における内周部を環状溝22に圧入して嵌め込み、この状態からリング母材をピストン体2の外周で金型の利用下に加熱成形する方策である。
The second measure is to press-fit the inner peripheral portion of the ring base material formed on the annular plate into the
この方策の場合、ピストン体2の外周で加熱成形されたピストンリング3は、環状溝21から移動し得ないから、上記したような、爾後のバルブストッパの隣接を省略できる。
In the case of this measure, the
以上からして、ピストンリング3における一端部3aは、環状溝21における底面の端部により深く形成の係止溝22に嵌合され、したがって、ピストンリング3における上記の一端部3aを除く本体部3bが環状溝21内に言わば固定的に定着される。
From the above, the one
一方、ピストン体2の外周に形成される環状溝21は、この発明にあって、図2に示すように、底面が上記の係止溝22に連続しながらシリンダ体1における軸線方向の内周面に向かって適宜の角度θの登り勾配に傾斜している。
On the other hand, the
そして、ピストンリング3は、この環状溝21における傾斜した底面に本体部3bの内周面を密接させながらピストンリング3における上記の一端部3aの反対側となる図中の左側端部たる他端部3cの外周をシリンダ体1の内周に摺接させている。
And the
ピストン体2に形成の環状溝21における底面が傾斜面とされ、この環状溝21に嵌装されるピストンリング3が切り放し端部たる他端部3cの外周をシリンダ体1の内周に摺接させるから、ピストンリング3が全周に亘ってシリンダ体1に摺接する場合に比較して、言わば線状となる部分的にシリンダ体1に摺接することになり、シール性と作動性の両立した保障が容易になる。
The bottom surface of the
ところで、リング母材をピストン体2の外周で加熱軟化させて加圧しながら環状溝21に押し込むときには、ピストンリング3における図中で左側端部となる他端部3cが、図示しないが、他部、すなわち、言わば本体部3bに比較して外方たるシリンダ体1側に反り返ることが周知されている。
By the way, when the ring base material is heated and softened on the outer periphery of the
一方、ピストンリング3の外周が全周に亘ってシリンダ体1の内周に摺接する設定の場合には、シリンダ体1に対する摺接抵抗が大きくなり、したがって、好ましくないと前述した。
On the other hand, when the outer periphery of the
このことから、全周がシリンダ体1に摺接するピストンリング3にあっては、いわゆる締め代を小さくしてシリンダ体1に対する摺接抵抗を小さくする一方で、上記した外方に反り返る他端部3cのシリンダ体1に対する摺接でシール性を担保する方策が周知されている。
Therefore, in the
しかしながら、ピストンリング3における外方に反り返る他端部3cにあっては、その内周がピストン体1の環状溝21の底面から離脱して言わば浮いた状態にあり、したがって、この他端部3cがシリンダ体1内に収装される場合には、いわゆる倒れるようになる。
However, in the
その結果、ピストンリング3における他端部3cが外方に反り返るようになることから期待されるシール性の向上については、必ずしも設定通りにならない危惧がある。
As a result, the
それに対して、この発明にあっては、ピストンリング3の端端部3cにおける外方への反り返りに対しての期待はなく、また、ピストンリング3における内周面、特に、他端部3cの内周面は、環状溝21の底面に密接されている。
On the other hand, in the present invention, there is no expectation for outward bending at the
したがって、ピストンリング3をシリンダ体1内に収装する場合に、他端部3cが倒れることはなく、したがって、外周が確実にシリンダ体1の内周に摺接させる状況を現出できる。
Therefore, when the
そして、この発明にあっては、ピストンリング3における他端部3cの内周面を環状溝21の底面に密接させた状態で、この他端部3cの最大外径が、すなわち、シリンダ体1内に収装される前の最大外径がシリンダ体1の内径と同一あるいはシリンダ体の内径より大径とされている。
In the present invention, the maximum outer diameter of the
このことからしても、上記したピストンリング3を上記したピストン体における環状溝21に嵌装する場合には、ピストンリング3の全周をシリンダ体1の内周に摺接させる場合に比較して、いたずらに摺接抵抗を大きくせず、ピストン部Pのシリンダ体1に対する摺動性を保障し得ると共にシール性を保障し得ることになる。
Even in this case, when the above-described
図3に示すところは、ピストンリング3における他端部3cにおいて、シリンダ体1内の伸側室R1に対向する切り放し端がシリンダ体1の軸線方向の内周面に向かって上り勾配となりシリンダ体1の内周に対して適宜の角度θ1で傾斜する傾斜面3dを有し、この傾斜面3dと言わば本体部3bの外周面とでシリンダ体1の内周面に摺接するリップAを形成している。
As shown in FIG. 3, at the
それゆえ、この実施形態による場合には、ピストンリング3における他端部3cの外周がシリンダ体1の内周に線接触する状況になり、ピストンリング3のシリンダ体1に対する摺動性を有利にしながらシール性のコントロールを可能にする。
Therefore, in the case of this embodiment, the outer periphery of the
ちなみに、上記のリップAを形成するための傾斜面3dについては、種々の方策で形成可能であり、図示しないが、ピストンリング3がピストン体2に形成の環状溝21に加熱成形されて嵌装される前のリング母材の段階で環状板の外周側部に形成されるのが好ましく、このとき、この傾斜面3dが、図中に仮想線図で示すように、切り放し端の全域に渡って形成されても良い。
Incidentally, the
また、同じく図示しないが、特に、前記したピストンリング3を環状溝21に嵌装する二つ目の方策で、環状板に形成のリング母材をピストン体2の外周で治具の利用下に加熱成形の際に、傾斜面3dを併せて加工する方策がある。
Although not shown, in particular, the ring base material formed on the annular plate is placed on the outer periphery of the
そして、上記の加熱成形を終了した後に、ピストン体に嵌装された状態のピストンリング3における所定位置の切削や研磨で傾斜面3dを形成する方策もある。
There is also a method of forming the
図4に示すところは、この発明によるピストン部構造が車両に搭載されて懸架する車輪に入力される路面振動を吸収する油圧緩衝器におけるピストン部Pに具現化される場合の実施形態を示す。 FIG. 4 shows an embodiment in which the piston portion structure according to the present invention is embodied in a piston portion P in a hydraulic shock absorber that absorbs road surface vibrations that are input to a wheel that is mounted on a vehicle and is suspended.
そして、この実施形態にあっては、ピストン体2における環状溝21に形成の係止溝22がピストン体2におけるシリンダ体1内の圧側室R1に近隣する端部に位置決められ、したがって、ピストンリング3は、前記した図1から図3に示す実施形態の場合と反対にピストンリング3における切り放し端がシリンダ体1内の圧側室R2に対向する。
In this embodiment, the locking
その結果、この図4に示す油圧緩衝器における圧側の作動に比較して伸側の作動の方が滑らかになり、したがって、ピストン部Pに装備される伸側減衰手段が円滑に作動し得ることなる。 As a result, the operation on the expansion side is smoother than the operation on the compression side in the hydraulic shock absorber shown in FIG. 4, and therefore, the expansion side damping means provided in the piston portion P can operate smoothly. Become.
つまり、図1から図3に示す実施形態では、この発明のピストン部構造がガススプリングにおけるピストン部Pに具現化されるとして説明したが、この発明によるピストン部構造にあっては、これが上記の油圧緩衝器に具現化されるとしても良いのはもちろんで、その場合に、その油圧緩衝器が伸側の減衰作用に重点を置く設定とされるのがよいと言い得ることになる。 That is, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the piston part structure of the present invention has been described as being embodied in the piston part P of the gas spring. However, in the piston part structure according to the present invention, this is the above-described case. Of course, it may be embodied in a hydraulic shock absorber, and in that case, it can be said that the hydraulic shock absorber is preferably set to emphasize the damping action on the extension side.
なお、この図4に示す実施形態にあっても、前記した図3に示す切り放し端における傾斜面3d処理がなされるとしても良いことはもちろんである。
In the embodiment shown in FIG. 4, it goes without saying that the
前記したところでは、この発明のピストン部構造がガススプリングにおけるピストン部に具現化される場合および車両に搭載されるなどの油圧緩衝器に具現化される場合を例にして説明したが、この発明が意図するところからすれば、凡そ摺動性を保障しながらシール性を保障する限りには、油圧緩衝器や油圧シリンダあるいは空圧シリンダに具現化されても良い。 In the above description, the case where the piston portion structure of the present invention is embodied in the piston portion of the gas spring and the case where the piston portion structure is embodied in a hydraulic shock absorber mounted on a vehicle has been described as an example. However, as long as it is intended, it may be embodied in a hydraulic shock absorber, a hydraulic cylinder, or a pneumatic cylinder as long as the sealing performance is ensured while ensuring the slidability.
1 シリンダ体
2 ピストン体
3 ピストンリング
3a 一端部
3b 本体部
3c 他端部
3d 傾斜面
4 ロッド体
21 環状溝
22 係止溝
A リップ
P ピストン部
R1 一方側たる伸側室
R2 他方側たる圧側室
S 隙間
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