JP6179424B2 - シリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば４輪自動車等の車両に搭載され、車両の振動を緩衝するのに好適に用いられるシリンダ装置に関する。

一般に、４輪自動車等の車両には、各車輪（車軸側）と車体との間にシリンダ装置としての油圧緩衝器が設けられ、車両の振動を緩衝するようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。この種の従来技術によるシリンダ装置には、ピストンロッドの最大伸長時にクッション作用を発生させて伸び切り防止を行う構成とした油圧式のストッパ機構が設けられている。

実開昭５０−２３５９３号公報 実公平４−２５５５１号公報

油圧式のストッパ機構は種々開発されているが、構成を簡素化しつつ、さらにピストンロッドの最大伸長時の衝撃を緩和したいという要求がある。

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、本発明の目的は、少ない部品点数でピストンロッドの最大伸長時の衝撃緩和ができるシリンダ装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明によるシリンダ装置は、作動流体が封入された第１シリンダと、前記第１シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該第１シリンダ内を区画する第１ピストンと、前記第１ピストンに連結されるピストンロッドと、前記第１シリンダの一端側に設けられて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、前記ピストンロッドが伸びまたは縮んで前記第１シリンダ内の端部に達するときに作動するストッパ機構と、を備え、前記ストッパ機構は、前記第１シリンダ内の端部に設けられる第２シリンダと、前記ピストンロッドの移動に伴って移動し前記第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンと、からなり、前記第２ピストンの外周囲には底面と一側端面と他側端面とから構成される周溝が設けられ、該周溝には環状で一部が切り離された周方向の両端を有するピストンリングが軸方向に移動可能に設けられ、該ピストンリングの両端には、互いに軸方向に当接可能な軸方向当接部と互いに径方向に当接可能な径方向当接部とを有し、前記ピストンリングが前記周溝の前記第１シリンダ内の前記端部側である前記一側端面に当接したときに、前記ピストンリングの端面との間に第１通路が構成されるようにしたことを特徴としている。

本発明によれば、少ない部品点数でピストンロッドの最大伸長時の衝撃緩和ができる。

本発明の第１の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器を示す縦断面図である。 ピストンロッドの伸長行程時のストッパ機構を拡大して示す断面図である。 ピストンロッドの縮小行程時のストッパ機構を拡大して示す断面図である。 図１中の第２ピストンとピストンリングとを単体として示す斜視図である。 図４中のピストンリングを示す底面図である。 第２の実施の形態の第２ピストンを単体として示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係るシリンダ装置を、油圧緩衝器に適用した場合を例に挙げて、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図５は本発明の第１の実施の形態を示している。図１において、１はシリンダ装置の代表例としての油圧緩衝器を示している。油圧緩衝器１は、その外殻をなす筒状の外筒２と、後述の内筒５、第１ピストン６、ピストンロッド７、ロッドガイド９及びストッパ機構１１とを含んで構成されている。

油圧緩衝器１の外筒２は、その一端（図１中の下端）側がボトムキャップ（図示せず）によって閉塞された閉塞端となり、他端側としての上端側は開口端となっている。外筒２の開口端（上端）側には、径方向内側に屈曲して形成されたかしめ部２Ａが設けられ、該かしめ部２Ａは、外筒２の開口端側を閉塞する蓋体３を抜止め状態で保持している。

環状円板からなる蓋体３は、外筒２の開口端（上端）側を閉塞するため後述のロッドガイド９に当接した状態で、その外周側が外筒２のかしめ部２Ａにより固定されている。蓋体３の内周側には、弾性材料からなるロッドシール４が取付けられ、該ロッドシール４は、後述のピストンロッド７と蓋体３との間をシールしている。

第１シリンダとしての内筒５は、外筒２内に同軸をなして設けられ、該内筒５の一端（下端）側は、前記ボトムキャップ側にボトムバルブ（図示せず）を介して嵌合、固定されている。内筒５の他端（上端）側である端部は、径方向外向きに拡径して形成された筒状の拡径部５Ａとなり、該拡径部５Ａの上端側内周には、後述のロッドガイド９が嵌合して取付けられている。内筒５内には、作動流体としての油液が封入されている。作動流体としては、油液、オイルに限らず、例えば添加剤を混在させた水等を用いることができる。

内筒５と外筒２との間には環状のリザーバ室Ａが形成され、このリザーバ室Ａ内には、前記油液と共にガスが封入されている。このガスは、大気圧状態の空気であってもよく、また圧縮された窒素ガス等の気体を用いてもよい。リザーバ室Ａ内のガスは、ピストンロッド７の縮小時（縮み行程）に当該ピストンロッド７の進入体積分を補償すべく圧縮される。

第１ピストン６は、内筒５内に摺動可能に嵌装されている。該第１ピストン６は、内筒５（第１シリンダ）内をボトム側油室Ｂとロッド側油室Ｃとの２室に区画している。また、第１ピストン６には、ボトム側油室Ｂとロッド側油室Ｃとを連通可能な油路６Ａ，６Ｂが形成されている。さらに、第１ピストン６の上端面には、ピストンロッド７の縮小によって第１ピストン６が下向きに摺動変位するときに、油路６Ａを流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する縮小側のディスクバルブ６Ｃが配設されている。一方、第１ピストン６の下端面には、ピストンロッド７の伸長によって第１ピストン６が上向きに摺動変位するときに、油路６Ｂを流通する油液に抵抗力を与えて所定の減衰力を発生する伸長側のディスクバルブ６Ｄが配設されている。

ピストンロッド７は、その一端（下端）側が第１ピストン６に連結されている。即ち、該ピストンロッド７は、下端側が内筒５内に挿入され、ナット８等によって第１ピストン６の内周側に固着されている。また、ピストンロッド７の上端側は、ロッドガイド９、蓋体３等を介して外部へと伸縮可能に突出している。ピストンロッド７には、第１ピストン６の取付位置から予め決められた寸法だけ離間した位置に環状溝７Ａが設けられている。この環状溝７Ａは、ピストンロッド７の外周側に全周にわたって延びる周溝により形成され、後述の第２ピストン１３の嵌合部１６が嵌合して固定されるものである。

ロッドガイド９は、段付円筒状に形成され、外筒２の上端側に嵌合されると共に、内筒５の一端側である拡径部５Ａの上端側にも固定して設けられている。これにより、ロッドガイド９は、内筒５の上側部分を外筒２の中央に位置決めすると共に、内周側でピストンロッド７を軸方向へと摺動可能に案内（ガイド）するものである。また、ロッドガイド９は、蓋体３を外筒２のかしめ部２Ａにより外側からかしめ固定するときに、該蓋体３を内側から支持する支持構造物を構成する。

ロッドガイド９は、例えば金属材料、硬質な樹脂材料等に成型加工、切削加工等を施すことにより所定の形状に形成されている。即ち、ロッドガイド９は、図１に示すように、上側に位置して外筒２の内周側に挿嵌される大径部９Ａと、該大径部９Ａの下側に位置して内筒５の内周側に挿嵌される小径部９Ｂとにより段付円筒状に形成されている。該小径部９Ｂの内周側には、ピストンロッド７を軸方向に摺動可能にガイドするガイド部１０が設けられている。このガイド部１０は、例えば金属製筒体の内周面をフッ素系樹脂（４フッ化エチレン）等で被覆した摺動筒体として構成されている。

また、ロッドガイド９の大径部９Ａには、蓋体３と対向する大径部９Ａの上面側に環状の油溜め室９Ｃが設けられ、該油溜め室９Ｃは、ロッドシール４及びピストンロッド７を径方向外側から取囲む環状の空間部として形成されている。そして、油溜め室９Ｃは、ロッド側油室Ｃ内の油液（または、この油液中に混入したガス）がピストンロッド７とガイド部１０との僅かな隙間等を介して漏出したときに、この漏出した油液等を一時的に溜めるための空間を提供するものである。

さらに、ロッドガイド９の大径部９Ａには、外筒２側のリザーバ室Ａに常時連通した連通路９Ｄが設けられ、この連通路９Ｄは、前記油溜め室９Ｃに溜められた油液（ガスを含む）を外筒２側のリザーバ室Ａへと導くものである。なお、蓋体３とロッドガイド９との間には逆止弁（図示せず）が設けられている。即ち、蓋体３とロッドガイド９との間に設けられた前記逆止弁は、油溜め室９Ｃ内に漏出油が増えて溢れた場合に、この溢れた油液がロッドガイド９の連通路９Ｄ（リザーバ室Ａ）側に向けて流れるのを許し、逆向きの流れを阻止するものである。

次に、本実施の形態で採用した油圧式のストッパ機構１１について詳細に説明する。このストッパ機構１１は、ピストンロッド７が外筒２及び内筒５から摺動して（伸びまたは縮んで）、内筒５内の端部（伸び切り位置）に達したときに後述の如く作動し、油圧的なクッション作用によってピストンロッド７の伸長動作を停止させ、所謂伸び切り防止を行うものである。

ここで、ストッパ機構１１は、内筒５の端部であるピストンロッド７の突出端側寄りに位置して拡径部５Ａの内側に設けられた第２シリンダ１２と、第１ピストン６よりもロッドガイド９側に位置してピストンロッド７の外周側に設けられた第２ピストン１３と、ピストンリング１７とにより構成されている。このストッパ機構１１では、ピストンロッド７の最大伸長時（伸び切り時）には、第２ピストン１３及びピストンリング１７が第２シリンダ１２の内周側に摺動可能に挿嵌（進入）されるものである。

第２シリンダ１２は、内筒５の拡径部５Ａ内に後述のカラー１２Ｃを介して抜止め状態で設けられたスリーブ１２Ａを含んで構成されている。第２シリンダ１２は、内筒５（第１シリンダ）と同軸となるように内筒５の内側に固定して配設され、内筒５とは別体で設けられている。即ち、スリーブ１２Ａの上端側は、ロッドガイド９の小径部９Ｂの下端側と内筒５の拡径部５Ａとの間に、筒状のカラー１２Ｃを介して嵌合して固定されている。スリーブ１２Ａの下端側は、テーパ状に拡開した開口端１２Ｂとなり、この開口端１２Ｂは、ピストンロッド７と一体に動く第２ピストン１３がスリーブ１２Ａ内へと摺動可能に挿嵌されるのを円滑化し、補償するものである。

第２ピストン１３は、第１ピストン６と第２シリンダ１２との間に設けられ、ストッパ機構１１の可動部を構成している。即ち、第２ピストン１３は、ピストンロッド７の移動に伴って内筒５内を一体に移動（変位）し、第２シリンダ１２に嵌装可能に設けられている。第２ピストン１３は、金属材料を用いた環状体をなし、ピストンロッド７の外周側で、環状溝７Ａに抜止め状態で嵌合される。第２ピストン１３の上端面は後述のクッション部材１８の下端面と当接している。また、第２ピストン１３の外周囲（外周）には、断面コ字状の周溝１４が設けられている。

周溝１４は、後述するピストンリング１７の内周面と対向して周方向に延びる外周面としての円形状の底面１４Ａと、該底面１４Ａの軸方向一側（上側）に位置しピストンリング１７の上端面が当接可能となった一側端面１４Ｂと、該一側端面１４Ｂと軸方向（上，下方向）で対向するように、底面１４Ａの軸方向他側（下側）に位置しピストンリング１７の下端面が当接可能となった他側端面１４Ｃとにより構成されている。この周溝１４には、環状で一部が切り離された周方向の両端を有するピストンリング１７が、着脱可能に設けられている。

また、周溝１４の底面１４Ａには、後述するピストンリング１７の切欠き部１７Ｄと係合する直方体状の係合突起１５が設けられている（図４参照）。この係合突起１５は、一側端面１４Ｂから軸方向に離間した位置で、底面１４Ａから径方向外向きに突出して形成されている。そして、係合突起１５は、ピストンリング１７を第２ピストン１３の周溝１４内に取付けるときに、ピストンリング１７の切欠き部１７Ｄに係合することにより、ピストンリング１７の誤組付けを防止する。また、第２ピストン１３の係合突起１５は、ピストンリング１７が周溝１４の周方向に位置ずれするのを防止する廻止め突起としても機能する。

第２ピストン１３の軸方向他側（第１ピストン６側）に位置する下端部には、ピストンロッド７の環状溝７Ａに嵌合して固定される嵌合部１６が設けられている。この嵌合部１６は、第２ピストン１３の内径と比較して所定寸法だけ小さい内径を有し、第２ピストン１３と一体的に形成されている。嵌合部１６は、メタルフロー（塑性流動）により環状溝７Ａ内に抜止め状態で嵌合され、第２ピストン１３をピストンロッド７に固定する役割をなすものである。

ピストンリング１７は、第２ピストン１３の周溝１４内に、軸方向に移動可能に設けられている。ピストンリング１７は、第２ピストン１３と共に、ストッパ機構１１の可動部を構成している。このピストンリング１７は、弾性材料（例えば、フッ素系樹脂）を用いたリングとして形成されている。ここで、ピストンリング１７は、例えば周方向の途中部位（一箇所）が切断されたＣ字状のリングにより縮拡径可能に構成される。このため、ピストンリング１７が第２ピストン１３と共にスリーブ１２Ａ内へと進入したときに、ピストンリング１７の外周面はスリーブ１２Ａの内周面に摺接する。この結果、ピストンリング１７の外周面は、スリーブ１２Ａと第２ピストン１３との間をシールし、油液の流通を制限することができる。

ピストンリング１７は、第２ピストン１３の周溝１４内に着脱可能に取付けられ、この状態で周溝１４に対して遊嵌される。自由長状態（外力を加えていないフリーな状態）のピストンリング１７は、その外径寸法が内筒５の内径よりも小さく、スリーブ１２Ａの内径よりも僅かに大きい寸法に形成されている。また、ピストンリング１７の軸方向一側に位置する上端面角隅側には、ピストンリング１７がスリーブ１２Ａ内に進入する際の損傷やかじり等を防止するため、面取り加工がなされている。

ピストンリング１７の周方向の両端は、相補形状をなす合口部１７Ａ，１７Ｂとなっている。一方の合口部１７Ａには、他方の合口部１７Ｂが重なり合うように配置される凹溝１７Ｃが形成されている。他方の合口部１７Ｂには、その軸方向一側をＬ字状に切欠いて形成された切欠き部１７Ｄが設けられている。他方の合口部１７Ｂは、切欠き部１７Ｄにより軸方向寸法が一方の合口部１７Ａより小さくなっており、これによって、合口部１７Ｂの先端側は、合口部１７Ａの凹溝１７Ｃ上に重なり合うように配置されている。この場合、ピストンリング１７が縮径されたときには、一方の合口部１７Ａの凹溝１７Ｃに沿って他方の合口部１７Ｂが摺動変位する。このため、他方の合口部１７Ｂの肉厚（径方向の厚さ寸法）は、凹溝１７Ｃの溝深さにほぼ等しい寸法に形成されている。

ここで、互いに重なり合う合口部１７Ａ，１７Ｂの間には、ピストンリング１７の軸方向（即ち、周溝１４の軸方向）で互いに当接可能な軸方向当接部１７Ａ１，１７Ｂ１と、ピストンリング１７（周溝１４）の径方向で互いに当接可能な径方向当接部１７Ａ２，１７Ｂ２とが形成されている。凹溝１７Ｃは、その軸方向一側に位置する壁面が軸方向当接部１７Ａ１を構成し、凹溝１７Ｃの底面が径方向当接部１７Ａ２を構成するものである。また、切欠き部１７Ｄは、合口部１７Ｂの先端側において軸方向当接部１７Ｂ１を形成するものである。

ピストンリング１７が内筒５内で第２シリンダ１２の位置に達し、ピストンリング１７の外周面がスリーブ１２Ａの内周面と摺動するときには、これに伴ってピストンリング１７が弾性的に縮径される。これにより、ピストンリング１７の軸方向当接部１７Ａ１，１７Ｂ１は、互いに軸方向で当接し合い、径方向当接部１７Ａ２，１７Ｂ２は、径方向で当接し合う。

ここで、ピストンリング１７の他方の合口部１７Ｂ側に形成した切欠き部１７Ｄは、ピストンリング１７の軸方向一側（上端面側）で２つの合口部１７Ａ，１７Ｂ間に第１通路１９を形成する。この第１通路１９は、ピストンリング１７の上端面が周溝１４の一側端面１４Ｂに当接したときにも、第２ピストン１３の周溝１４とピストンリング１７の端面（内周面）との間に油液が流通するのを許すものである。即ち、第１通路１９は、図３に示すようにピストンロッド７の縮小時にも、後述の小突起１７Ｆによってピストンリング１７と第２ピストン１３との間に設けられた隙間Ｇと共に、両者間で油液の流通を許す油路を形成するものである。

ピストンリング１７の軸方向他側に位置する下端部には、第２通路となるオリフィス１７Ｅが設けられている。オリフィス１７Ｅは、ピストンリング１７の内周面と外周面とを連通する断面円弧状の径方向溝として形成されている。このオリフィス１７Ｅは、ピストンリング１７の周方向に等間隔で３個（複数個）設けられ、後述する第２通路の一部を構成するものである。この場合、各オリフィス１７Ｅは、ピストンリング１７の周方向で切欠き部１７Ｄから離間した位置に形成するのが好ましい。ここで、各オリフィス１７Ｅは、ストッパ機構１１の一側と他側とを常時連通し、ピストンロッド７の伸長時に、小突起１７Ｆによってピストンリング１７と第２ピストン１３との間に設けられた隙間Ｇと共に油液の流通を許す油路を形成するものである。そして、ピストンロッド７が大きく伸長し、第２ピストン１３がピストンリング１７と共に第２シリンダ１２内に嵌装されるように進入した状態では、第２シリンダ１２内で油液の圧力（封じ込め圧）が大きく上昇し、各オリフィス１７Ｅを介して高圧状態の油液が流通する。このときの流動抵抗（油液の絞り作用）によってピストンロッド７の伸長動作を抑制する方向の力を、ピストンロッド７の最大伸長時の衝撃緩和力として発生することができる。

ピストンリング１７の内周面には、断面円弧状をなす小さな突起１７Ｆ（以下、小突起１７Ｆという）が複数個形成されている。各小突起１７Ｆは、ピストンリング１７の軸方向に沿って延びる突条として形成され、周方向に等間隔をもって３個設けられている。これらの小突起１７Ｆは、第２ピストン１３の底面１４Ａとピストンリング１７との間に隙間Ｇ（図２、図３参照）を形成するものである。この場合、各小突起１７Ｆは、ピストンリング１７の周方向で切欠き部１７Ｄから離間した位置に形成するのが好ましい。

クッション部材１８は、ピストンロッド７の外周側に挿通して設けられた衝突防止用の緩衝部材であり、ロッドガイド９への衝突を緩和するストッパを構成している。クッション部材１８は、弾性変形可能な樹脂またはゴム材料（例えば、ピストンリング１７よりも軟質な弾性材料）を用いて断面略四角の筒状体として形成されている。また、クッション部材１８の下端面は第２ピストン１３の上端面と当接している。これにより、ピストンロッド７の最大伸長時に、万一第２ピストン１３がロッドガイド９に衝突した場合でも、このときの衝撃を緩和し、かつピストンロッド７がこれ以上に伸長するのを規制する。ここで、クッション部材１８は、第２ピストン１３及びピストンリング１７と共に、ストッパ機構１１の可動部を構成している。

第１の実施の形態によるシリンダ装置としての油圧緩衝器１は、上述の如き構成を有するもので、次に、その組付け方法について説明する。

油圧式のストッパ機構１１の可動部を構成する第２ピストン１３をピストンロッド７に組付けるときには、第１ピストン６をピストンロッド７に取付ける前に第２ピストン１３の固定工程を行う。即ち、第２ピストン１３を、ピストンロッド７の外周面に沿って下端側となる第１ピストン６側から挿入する。そして、嵌合部１６を、例えばメタルフロー等の固定手段を用いて環状溝７Ａに嵌合させ、これにより第２ピストン１３をピストンロッド７に固定する。

次に、ピストンリング１７をロッドガイド９側からピストンロッド７の外周面に沿って挿入し、第２ピストン１３の周溝１４内にピストンリング１７を嵌入させる。この場合、ピストンリング１７の自由長状態の内径寸法は、周溝１４の底面１４Ａの外周面よりも僅かに大きいので、ピストンリング１７は周溝１４内を軸方向に移動できる。また、ピストンリング１７の切欠き部１７Ｄを第２ピストン１３の係合突起１５に係合させる。これにより、ピストンリング１７の上，下を逆に付ける誤組付け及び位置ずれを防止することができる。

その後、ピストンロッド７の外周側には、クッション部材１８が第２ピストン１３の上側から嵌装するように挿通され、クッション部材１８の下端面は第２ピストン１３の上端面に当接される。

一方、ストッパ機構１１の第２シリンダ１２は、内筒５の拡径部５Ａの内側に、筒状のカラー１２Ｃを介してスリーブ１２Ａを嵌合することにより組立てられる。この状態で、内筒５の内側にピストンロッド７を挿通して設け、このときに、第１ピストン６を内筒５内に摺動可能に挿嵌する。

その後は、ロッドガイド９の大径部９Ａを外筒２に、小径部９Ｂを内筒５に圧入した後、ロッドシール４等が取付けられた蓋体３をロッドガイド９の上側に配設する。次に、ロッドガイド９が軸方向にがたつかないように、円筒状の押圧具（図示せず）等により蓋体３を介してロッドガイド９を内筒５に押付ける。この状態で、外筒２の上端部を径方向内側に折曲げることにより、蓋体３の外径側とロッドガイド９の大径部９Ａとをかしめ部２Ａによって固定する。

次に、このように組立てられた油圧緩衝器１は、ピストンロッド７の上端側を自動車の車体側に取付け、外筒２の下端側を車軸（いずれも図示せず）側に取付ける。これにより、自動車の走行時に振動が発生した場合には、ピストンロッド７が内筒５、外筒２から軸方向に縮小，伸長するときに、第１ピストン６のディスクバルブ６Ｃ，６Ｄ等によって縮小側，伸長側の減衰力が発生され、車両の上，下振動を減衰するように緩衝することができる。

即ち、ピストンロッド７が伸長行程にある場合には、ロッド側油室Ｃ内が高圧状態となるから、ロッド側油室Ｃ内の圧油がディスクバルブ６Ｄを介してボトム側油室Ｂ内へと流通し、伸長側の減衰力が発生する。そして、内筒５から進出したピストンロッド７の進出体積分に相当する分量の油液が、リザーバ室Ａ内からボトムバルブ（図示せず）を介してボトム側油室Ｂ内に流入する。

このとき、ロッド側油室Ｃ内が高圧状態となるから、ロッド側油室Ｃ内の油液は、例えばピストンロッド７とガイド部１０との僅かな隙間等を介して油溜め室９Ｃ内に漏出することがある。また、油溜め室９Ｃ内に漏出油が増えると、溢れた油液は、蓋体３とロッドガイド９との間に設けた逆止弁（図示せず）を介してロッドガイド９の連通路９Ｄ側に導かれ、徐々にリザーバ室Ａ内に還流される。この場合、ピストンリング１７の外周面と内筒５の内周面との間は隙間が空いているので、油液はこの隙間を介してストッパ機構１１の一側と他側とを流れる。

一方、ピストンロッド７の縮小行程では、第１ピストン６の下側に位置するボトム側油室Ｂ内が高圧になるから、ボトム側油室Ｂ内の圧油が第１ピストン６のディスクバルブ６Ｃを介してロッド側油室Ｃ内へと流通し、縮小側の減衰力を発生する。そして、内筒５内へのピストンロッド７の進入体積分に相当する分量の油液が、ボトム側油室Ｂから前記ボトムバルブを介してリザーバ室Ａ内に流入し、リザーバ室Ａは内部のガスが圧縮されることにより、ピストンロッド７の進入体積分を吸収する。この場合も上記伸長時と同様に、ピストンリング１７の外周面と内筒５の内周面との間は隙間が空いているので、油液はこの隙間を介してストッパ機構１１の一側と他側とを流れる。

ところで、ピストンロッド７が外筒２の外側へと大きく伸長するときには、ストッパ機構１１の可動部である第２ピストン１３、ピストンリング１７、クッション部材１８が第２シリンダ１２の内周側へと摺動可能に挿嵌（進入）される。このとき、ピストンリング１７の外周面がスリーブ１２Ａの内周面に摺接し、ピストンリング１７は第２ピストン１３の周溝１４内で軸方向に相対変位する。即ち、図２に示すように、ピストンリング１７の下端面は、周溝１４の他側端面１４Ｃに当接する。

また、ピストンリング１７は、第２シリンダ１２のスリーブ１２Ａにより径方向内側へと縮径するように弾性変形され、一方の合口部１７Ａと他方の合口部１７Ｂとは、軸方向当接部１７Ａ１，１７Ｂ１が互いに軸方向で当接し合い、径方向当接部１７Ａ２，１７Ｂ２が径方向で当接し合う。

また、ピストンリング１７と第２ピストン１３の周溝１４との間には、各小突起１７Ｆによる隙間Ｇと各オリフィス１７Ｅとにより、第２ピストン１３の軸方向一側から他側に向けて第２シリンダ１２内の油液が排出されるように、油液の流通を許す小さな通路（油路）が形成されている。

このため、ピストンロッド７が大きく伸長し、第２ピストン１３がピストンリング１７と一緒に第２シリンダ１２内に挿嵌されるように進入した状態では、前述した各オリフィス１７Ｅによる油液の絞り抵抗によってピストンロッド７の伸長動作を抑制する方向の力を、ピストンロッド７の最大伸長時の衝撃緩和力として発生することができる。この結果、ピストンロッド７の伸長方向の変位に対して油圧的なクッション作用を与えることができ、ピストンロッド７の伸び切りを抑制することができる。

また、仮に、クッション部材１８が第２シリンダ１２の内側でロッドガイド９の下面に衝突する位置まで、ピストンロッド７が最大伸長した場合でも、このときには、衝突防止用のクッション部材１８が弾性変形することにより衝撃を緩和することができ、ピストンロッド７のこれ以上の伸長動作を抑制することができる。

一方、このように最大伸長したピストンロッド７が縮小行程に切換ったとき（第２ピストン１３が第２シリンダ１２から下方へと抜出す方向に変位するとき）には、ピストンリング１７が第２シリンダ１２のスリーブ１２Ａに摺接することにより、ピストンリング１７が上向きに相対変位するように動作する。即ち、図３に示すように、ピストンリング１７の上端面は、周溝１４の一側端面１４Ｂに当接する。

しかし、この場合には、ピストンリング１７の切欠き部１７Ｄと周溝１４の一側端面１４Ｂとの間には、ピストンリング１７の合口部１７Ａ,１７Ｂ間に位置して第１通路１９が形成されている。また、第２ピストン１３の周溝１４とピストンリング１７との間には、複数の小突起１７Ｆによって径方向の隙間Ｇが形成されている。このため、ピストンロッド７の縮小行程では、第２ピストン１３の軸方向他側から一側へと第２シリンダ１２内に向けて油液が円滑に流通するのを、前記隙間Ｇと第１通路１９とによって許すことができ、ピストンロッド７の縮小動作を円滑化することができる。

特に、第１通路１９は、各オリフィス１７Ｅを合計した流路面積よりも大きな流路面積をもって形成されているので、ピストンロッド７の伸長時に比べて、ピストンロッド７の縮小時の方が油液の流路面積が大きくなる。この結果、第２ピストン１３、ピストンリング１７、クッション部材１８は、第２シリンダ１２内から下方へと滑らかに進出するように動作し、ピストンロッド７の円滑な縮小動作を補償することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、油圧式のストッパ機構１１を、内筒５の拡径部５Ａの内側に設けられた第２シリンダ１２と、ピストンロッド７の外周側に設けられた第２ピストン１３、ピストンリング１７、クッション部材１８とにより構成している。ピストンリング１７は、Ｃ字状のリングにより縮拡径可能に形成され、ピストンリング１７の周方向の両端は、相補形状をなす合口部１７Ａ，１７Ｂとなっている。

そして、合口部１７Ａ，１７Ｂの間には、ピストンリング１７の軸方向で互いに当接可能な軸方向当接部１７Ａ１，１７Ｂ１と、ピストンリング１７の径方向で互いに当接可能な径方向当接部１７Ａ２，１７Ｂ２とが形成されている。これにより、ピストンロッド７が最大伸長位置に近付いたときには、軸方向当接部１７Ａ１，１７Ｂ１の間と径方向当接部１７Ａ２，１７Ｂ２とが当接し、その間からの油液の流通を止めることにより、ピストンロッド７の伸長動作を抑制することができる。

また、ピストンリング１７には、ピストンロッド７が大きく伸長するときに減衰力を発生するためのオリフィス１７Ｅを、第２通路として形成している。これにより、各オリフィス１７Ｅによって、ピストンロッド７の最大伸長時の衝撃緩和力を発生することができる。

一方、ピストンロッド７の縮小行程では、第２ピストン１３の軸方向他側から一側へと第２シリンダ１２内に向けて油液が円滑に流通するのを、ピストンリング１７の切欠き部１７Ｄと周溝１４の一側端面１４Ｂとの間に形成した第１通路１９によって許すことができ、ピストンロッド７の縮小動作を円滑化することができる。

従って、第１の実施の形態によれば、油圧式のストッパ機構１１を、内筒５の拡径部５Ａの内側に設けられた第２シリンダ１２と、ピストンロッド７の外周側に設けられた第２ピストン１３及びピストンリング１７とにより構成することができ、従来の油圧緩衝器に比べて、より少ない部品点数で、ピストンロッド伸び切り時の衝撃を緩和することができる。

また、ストッパ機構１１の可動部は、第２ピストン１３と、ピストンリング１７と、クッション部材１８とにより構成している。この場合、少ない部品点数で可動部を構成するため、組付け時間を短くすることができ、ひいては、組付け作業のコストを抑制することができる。

また、ピストンリング１７は、弾性変形可能な材料であるフッ素系樹脂により形成されている。これにより、金属性のピストンリングを用いた場合に比べて、組付け性が向上し、さらに、油圧緩衝器全体の軽量化を達成できる。この結果、ピストンロッド伸び切り時の衝撃緩和をすることができる。

次に、図６は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、第２ピストンに第１通路と第２通路を設けたことにある。なお、第２の実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

ここで、第２ピストン２１は、前記第１の実施の形態で述べた第２ピストン１３とほぼ同様に構成され、その外周囲（外周）には、第１の実施の形態と同様な周溝２２が設けられている。周溝２２は、外周面としての底面２２Ａと一側端面２２Ｂと他側端面２２Ｃとから構成されている。

しかし、第２ピストン２１には、周溝２２の一側端面２２Ｂを部分的に切欠くように複数（例えば、４個）の第１通路２３が、周方向の切欠き溝として形成されている。該各第１通路２３は、ピストンロッド７の縮小行程でも周溝２２の軸方向に油液が流通するのを許す通路である。即ち、第１通路２３は、第２ピストン２１の上端面と周溝２２の一側端面２２Ｂとの間を軸方向に切欠くものであり、第２ピストン２１の周方向に９０°間隔で４個設けられている。各第１通路２３は、ピストンリング１７の切欠き部１７Ｄにより形成される第１通路１９（図２，３参照）と共に、ピストンロッド７の縮小時に油液の円滑な流通を許すものである。

第１通路２３の軸方向下側には、第１の実施の形態と同様な係合突起２４が設けられている。また、周溝２２の他側端面２２Ｃには、油液が通るためのオリフィス２５を設けている。オリフィス２５は、周溝２２の他側端面２２Ｃの表面を僅かに切欠いた溝により形成されている。このオリフィス２５は、前記第１の実施例で述べたオリフィス１７Ｅと同様に、第２通路を構成し、ピストンロッド７の伸長時に油液の流量を絞るものである。さらに、第２ピストン２１の下端部には、第１の実施の形態で述べた嵌合部１６と同様な嵌合部２６が設けられている。

かくして、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。第２の実施の形態では、第２ピストン２１の上端部（一側端面２２Ｂ）に油液が通るための第１通路２３を４個設けている。これにより、ピストンロッド７の縮小時において、油液の流路面積を大きくすることができる。この結果、第２ピストン２１、ピストンリング１７、クッション部材１８は、第２シリンダ１２内から下方へと滑らかに進出するように動作し、ピストンロッド７の円滑な縮小動作を補償することができる。

なお、前記各実施の形態では、ピストンリング１７を、例えばフッ素系合成樹脂を用いて縮拡径可能なリングとして形成する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば合成ゴムまたは天然ゴム等のゴム系弾性材料を用いてピストンリングを形成してもよい。

また、前記各実施の形態では、ピストンリング１７の内周面に小突起１７Ｆを設けて、第２ピストン１３の底面１４Ａとピストンリング１７の内周面との間に、隙間Ｇを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第２ピストンの周溝の底面に突起を設け、例えば前述の如き隙間Ｇを形成する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、第２シリンダ１２は、内筒５（第１シリンダ）の中に第２シリンダ１２となる筒を挿嵌し、内筒５と第２シリンダ１２とを別体で設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば内筒を縮径させて、内筒と第２シリンダとを一体に形成する構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、係合突起１５，２４はピストンリング１７の切欠き部１７Ｄに係合する構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば係合突起を円柱状等の形状にしてもよい。即ち、このような突起は、ピストンリングの誤組付けを防止できればよく、切欠き部と係合する形状にする必要はない。

また、前記各実施の形態では、係合突起１５，２４は第２ピストン１３，２１の一側端面１４Ｂ，２２Ｂから軸方向に離間する位置に設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば係合突起を、第２ピストンの一側端面と一体物となるように形成してもよい。

また、前記第１の実施の形態によると、第２ピストン１３は、その外周囲（外周）に断面コ字状の周溝１４が設けられた一体物として形成される場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば第２ピストンを軸方向で上,下に２分割する構成、具体的には周溝の軸方向中間位置で第２ピストンを上，下に２分割する構成としてもよい。そして、２分割された第２ピストンは、周溝の外周側にピストンリングを装着した状態で、２分割された上，下の２部材を互いに接合して一体化することにより、単一の第２ピストンとして組立てる構成としてもよい。また、このような第２ピストンとピストンリングとの間に別部材からなる環状のディスクを設け、このディスクには周方向に間隔をもって複数の切欠きをＵ字状に形成することにより、これらの切欠きにより第１通路を構成してもよい。そして、このような変更は第２の実施の形態においても同様に可能である。

さらに、前記各実施の形態では、４輪自動車の各車輪側に取付ける油圧緩衝器１をシリンダ装置の代表例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば２輪車に用いる油圧緩衝器であってもよく、車以外の種々の機械、建築物等に用いるシリンダ装置に用いてもよいものである。

次に、前記実施の形態に含まれる発明について記載する。本発明によれば、前記ピストンリングまたは第２ピストンの少なくとも一方には、前記ストッパ機構の一側と他側とを常時連通する前記第２通路が形成される。また、前記第１通路及び前記第２通路は、前記ピストンリングの両端に臨んだ位置に形成される構成としている。

また、前記ピストンリングの内周面または前記周溝の外周面の少なくとも一方には、複数の突起を形成する構成としている。また、前記第１通路は、前記ピストンリングの端面を切り欠いた切欠き部により構成し、該切欠き部は、前記第２ピストンの周溝に設けられた係合突起に係合される。

また、前記第２シリンダは、前記第１シリンダを縮径させて前記第１シリンダと一体または別体に形成される構成としている。さらに、前記第２ピストンには、前記ピストンロッドに形成される溝に嵌合する嵌合部を一体的に形成する構成としてもよい。

１ 油圧緩衝器（シリンダ装置）
５ 内筒（第１シリンダ）
５Ａ 拡径部（端部）
６ 第１ピストン
７ ピストンロッド
９ ロッドガイド
１１ ストッパ機構
１２ 第２シリンダ
１３，２１ 第２ピストン
１４，２２ 周溝
１４Ａ，２２Ａ 底面（外周面）
１４Ｂ，２２Ｂ 一側端面
１４Ｃ，２２Ｃ 他側端面
１５，２４ 係合突起
１６，２６ 嵌合部
１７ ピストンリング
１７Ａ１，１７Ｂ１ 軸方向当接部
１７Ａ２，１７Ｂ２ 径方向当接部
１７Ｄ 切欠き部（第１通路）
１７Ｅ，２５ オリフィス（第２通路）
１７Ｆ 小突起（突起）
１９，２３ 第１通路

Claims (8)

1. 作動流体が封入された第１シリンダと、
   前記第１シリンダ内に摺動可能に嵌装され、該第１シリンダ内を区画する第１ピストンと、
   前記第１ピストンに連結されるピストンロッドと、
   前記第１シリンダの一端側に設けられて前記ピストンロッドを挿通させて摺動可能に案内するロッドガイドと、
   前記ピストンロッドが伸びまたは縮んで前記第１シリンダ内の端部に達するときに作動するストッパ機構と、を備え、
   前記ストッパ機構は、
   前記第１シリンダ内の端部に設けられる第２シリンダと、
   前記ピストンロッドの移動に伴って移動し前記第２シリンダに嵌装可能に設けられる第２ピストンと、からなり、
   前記第２ピストンの外周囲には、底面と一側端面と他側端面とから構成される周溝が設けられ、
   該周溝には、環状で一部が切り離された周方向の両端を有するピストンリングが軸方向に移動可能に設けられ、
   該ピストンリングの両端には、互いに軸方向に当接可能な軸方向当接部と互いに径方向に当接可能な径方向当接部とを有し、
   前記ピストンリングが前記周溝の前記第１シリンダ内の前記端部側である前記一側端面に当接したときに、前記ピストンリングの端面との間に第１通路が構成されるようにしたことを特徴とするシリンダ装置。
2. 前記ピストンリングまたは第２ピストンの少なくとも一方には、前記ストッパ機構の一側と他側とを常時連通する前記第２通路が形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
3. 前記第１通路および前記第２通路は、前記ピストンリングの両端に臨んだ位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
4. 前記ピストンリングの内周面または前記周溝の外周面の少なくとも一方には、複数の突起を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシリンダ装置。
5. 前記第１通路は、前記ピストンリングの端面を切り欠いた切欠き部により構成し、該切欠き部は、前記第２ピストンの周溝に設けられた係合突起に係合されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシリンダ装置。
6. 前記第２シリンダは、前記第１シリンダを縮径させて前記第１シリンダと一体に形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のシリンダ装置。
7. 前記第２シリンダは、前記第１シリンダとは別体で設けられることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のシリンダ装置。
8. 前記第２ピストンには、前記ピストンロッドに形成される溝に嵌合する嵌合部を一体的に形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のシリンダ装置。

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