JP6423532B2

JP6423532B2 - シリンダ装置

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Publication number: JP6423532B2
Application number: JP2017526266A
Authority: JP
Inventors: 佑石丸; 直樹石橋; 孝幸大野
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2036-06-13
Also published as: DE112016002997T5; US10533624B2; JPWO2017002595A1; CN107709823B; CN107709823A; WO2017002595A1; CZ308063B6; CZ2017804A3; KR102140364B1; KR20180022708A; US20180195574A1

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油圧的な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。

国際公開第２００５／１０６２８２号

ところで、従来技術のシリンダ装置は、ストッパ機構を構成するピストンリングを、抜けを防止するために、ストッパ機構に設けたリング溝に組付ける構成としている。この場合、ピストンリングをリング溝に組付けるときに、ピストンリングを拡径する必要があるので、ピストンリングを破損する虞があり、さらには組付けが複雑となってしまうという問題がある。

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、ストッパ機構の構成部品をピストンロッドに組付けるときの作業性を向上することができるようにした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、前記第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たピストンロッドと、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、前記第１シリンダ内の前記ロッドガイド側に位置するストッパ機構と、を備えたシリンダ装置であって、前記ストッパ機構は、前記第１シリンダ内の前記ロッドガイド側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、を有し、前記第２ピストンは、前記ピストンロッドに結合される第１部材と、前記第１部材と一体化され、前記第１部材との間で前記第２ピストンの外周囲にリング溝を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とで形成される前記リング溝に軸方向に変位可能でかつ抜止め状態に取付けられ、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と、からなり、前記第１部材と前記第２部材とは、塑性変形により一体化されることを特徴としている。

この構成によれば、ストッパ機構の構成部品をピストンロッドに組付けるときの作業性を向上することができる。

本発明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。図１中の第２ピストンを拡大して示す分解斜視図である。メタルフローによりストッパとキャッスルとを一体結合させる工程を示す断面図である。メタルフローによりストッパとキャッスルとを一体結合させた断面図である。ピストンロッドの伸び切り時のストッパ機構を拡大して示す断面図である。ピストンロッドの伸長行程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のストッパ機構を拡大して示す断面図である。第１の変形例において、メタルフローによりストッパとキャッスルとを一体結合させた断面図である。第２の変形例による緩衝器を示す断面図である。

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。

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。この油圧緩衝器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およびストッパ機構１１とを含んで、複筒式の緩衝器として構成されている。

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ている。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となっている。この拡径部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、作動流体としての作動油（油液）が封入されている。作動流体としては、作動油、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、前記作動油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内に摺動可能に挿嵌されている。この第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を流通する作動油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を流通する作動油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等を介して外筒２および内筒５の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、溝としての環状溝７Ａが設けられている。この環状溝７Ａは、例えば転造等の手段を用いて形成され、後述のストッパ１４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、内周側に挿通されたピストンロッド７を軸方向へと摺動可能に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とを有して、段付円筒状に形成されている。この小径部９Ｂの内周側には、内筒５内に挿通されたピストンロッド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が設けられている。この油溜め室９Ｃは、ロッドシール４およびピストンロッド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内の作動油（または、この作動油中に混入したガス）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、この漏出した作動油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が設けられている。この連通路９Ｄは、前記油溜め室９Ｃに溜められた作動油（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、この溢れた作動油がロッドガイド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および内筒５から外側へと伸長して（伸びまたは縮んで）、内筒５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、第２シリンダ１２と第２ピストン１３とを有している。第２シリンダ１２は、内筒５のうちピストンロッド７の突出端側寄りに位置した拡径部５Ａの内側に固定して設けられている。また、第２ピストン１３は、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ている。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内に筒状のカラー１２Ａを介して抜止め状態で設けられたスリーブ１２Ｂを有している。スリーブ１２Ｂの上端側は、ロッドガイド９の小径部９Ｂの下端側に嵌合して固定されている。スリーブ１２Ｂの下端側は、テーパ状に拡開した開口端１２Ｃを形成している。この開口端１２Ｃ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１２Ｂ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、ピストンロッド７に結合されるストッパ１４と、ストッパ１４の上側に位置するキャッスル１５と、ストッパ１４とキャッスル１５との間に位置するピストンリング１７と、キャッスル１５の上側に位置するクッション部材１８と、を有している。

第１部材としてのストッパ１４は、第２ピストン１３の下側に位置して、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。このストッパ１４は、筒状部１４Ａと、鍔部１４Ｂと、切欠き１４Ｃと、嵌合部１４Ｄとを有している。即ち、ストッパ１４は、金属材料を用いて、図２に示すように、上側に位置する筒状部１４Ａと、該筒状部１４Ａの下側に位置する大径部としての鍔部１４Ｂとを備え、段付円筒状に形成されている。このストッパ１４は、キャッスル１５とピストンリング１７とをピストンロッド７に抜止め状態で取付けると共に、油圧ストッパとして作動油の流れを抑制して減衰力を発生させるものである。

ここで、筒状部１４Ａの上端側（キャッスル１５側）に位置する係合部形成面１４Ａ１は、メタルフロー（塑性流動）によりキャッスル１５のストッパ取付穴１５Ａの環状溝１５Ａ１内に抜止め状態で嵌合される。即ち、この係合部形成面１４Ａ１がメタルフローにより環状溝１５Ａ１内に嵌合するときに、筒状部１４Ａよりも僅かに大きな外径寸法をもつ係合部１４Ａ２が形成される（図３、図４参照）。この塑性変形部としての係合部１４Ａ２により、ストッパ１４とキャッスル１５とは一体的に結合（一体化）され、ストッパ１４とキャッスル１５との間にピストンリング１７を抜止め状態で取付けることができる。

鍔部１４Ｂは、筒状部１４Ａの下端側（第１ピストン６側）から径方向外向きに突出し、筒状部１４Ａよりも大きな外径寸法をもって形成されている。鍔部１４Ｂの上端面は、ピストンリング１７の下端面と当接し、ピストンリング１７が第１ピストン６側に脱落するのを規制している。この鍔部１４Ｂの上端面には、鍔部１４Ｂの上端面を部分的に僅かに切欠いて形成された切欠き１４Ｃが設けられている（図２参照）。この切欠き１４Ｃは、作動油の流れを絞る絞り通路を構成し、ピストンロッド７の伸長時に作動油の流れを抑制して後述の如く減衰力を発生させるものである。

嵌合部１４Ｄは、ストッパ１４の鍔部１４Ｂの下端内周側に位置し、後述のメタルフローにより径方向内側へと縮径される。これにより、嵌合部１４Ｄは、ピストンロッド７の環状溝７Ａに嵌合し、ストッパ１４全体をピストンロッド７に抜止め、廻止め状態で固定する。この嵌合部１４Ｄは、ストッパ１４の内径と比較して所定寸法だけ小さい内径を有し、ストッパ１４の鍔部１４Ｂと一体的に形成されている。嵌合部１４Ｄは、メタルフローにより環状溝７Ａ内に抜止め状態で嵌合して結合され、ストッパ１４をピストンロッド７に固定する役割をなすものである。

また、鍔部１４Ｂの下側外周面には、嵌合部１４Ｄをメタルフローにより径方向内側へと縮径させて形成するときに、下向きに漸次縮径した斜め下向きの傾斜面からなるテーパ面１４Ｅが形成される。このテーパ面１４Ｅは、ストッパ１４の外周側を流れる作動油のガイド面となり、作動油の流れを円滑化するものである。

第２部材としてのキャッスル１５は、ストッパ１４の上側に位置して、ピストンロッド７の外周側に挿通して設けられている。このキャッスル１５は、金属材料を用いて、筒状体として形成されている。キャッスル１５には、ストッパ取付穴１５Ａと、複数の凹窪部１５Ｂとを有している。ここで、キャッスル１５は、ストッパ１４、ピストンリング１７、クッション部材１８と共に、ストッパ機構１１の可動部（第２ピストン１３）を構成している。

ストッパ取付穴１５Ａは、キャッスル１５の端面（ストッパ１４と対向する端面）から軸方向に延びる有底穴からなり、その底部側には径方向に外向きに拡径された環状溝１５Ａ１が形成されている。ストッパ１４の係合部１４Ａ２は、ストッパ取付穴１５Ａの環状溝１５Ａ１内にメタルフローにより嵌着される。これにより、ストッパ１４はキャッスル１５に抜止め、廻止め状態で固定され、キャッスル１５とストッパ１４とは一体的に結合される。

凹窪部１５Ｂは、筒状体からなるキャッスル１５の下端面（ストッパ１４が結合される端面）に位置して、キャッスル１５の周方向に等間隔で複数個（例えば、５個）配置されている。これらの凹窪部１５Ｂは、キャッスル１５の下端面を径方向に切欠くことにより、作動油がキャッスル１５の下端面とピストンリング１７の上端面との間を流通するための流路を形成している。このように、凹窪部１５Ｂ、言い換えると切欠きを形成することにより、キャッスル１５とピストンリング１７との間を作動油が常時流通することができる。

リング溝１６は、ストッパ１４とキャッスル１５との間に位置して、ストッパ１４の筒状部１４Ａの外周面（第２ピストン１３の外周囲）に形成されている。このリング溝１６は、メタルフローによりキャッスル１５とストッパ１４とを一体的に結合することにより、ストッパ１４とキャッスル１５とにより断面コ字状の周溝として形成されている。即ち、キャッスル１５の下端面はリング溝１６の上端面を構成し、ストッパ１４の鍔部１４Ｂの上端面はリング溝１６の下端面を構成している。この場合、キャッスル１５の凹窪部１５Ｂは、リング溝１６に形成された切欠きとして、作動油をキャッスル１５とピストンリング１７との間を常時流通させる。リング溝１６には、ピストンリング１７が遊嵌され、抜止め状態で軸方向に所定の範囲で変位可能に取付けられる。

ピストンリング１７は、リング溝１６内に遊嵌され、ストッパ１４とキャッスル１５との間に抜止め状態で設けられている。即ち、ピストンリング１７は、ストッパ１４とキャッスル１５とにより軸方向の移動が規制され、鍔部１４Ｂの上端面とキャッスル１５の下端面との間で僅かに軸方向に変位することができる。ピストンリング１７は、ストッパ１４をキャッスル１５にメタルフローで結合するときの熱に対して、十分な耐熱性を有する樹脂材料を用いて形成されている。

ここで、ピストンリング１７は、耐熱性の高い弾性材料（例えば、フッ素系樹脂）を用いて環状に形成され、例えば周方向の途中部位（一箇所）が、カット部１７Ａの位置で切断されたＣ字状のリングにより縮拡径可能に構成されている。即ち、ピストンリング１７は、一部が切り離された周方向の両端としてのカット部１７Ａを有している。このため、ピストンリング１７がスリーブ１２Ｂ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１２Ｂ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１２Ｂと第２ピストン１３との間をシールし、作動油の流通を制限することができる。

ピストンリング１７は、ストッパ１４の鍔部１４Ｂの上端面とキャッスル１５の下端面との間のリング溝１６内に着脱可能に取付けられる。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１２Ｂ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１２Ｂ内に進入する際の損傷やかじり等を防止するため、角部が円弧状をなすように面取り加工が施されている。

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、第２ピストン１３のロッドガイド９への衝突、衝撃を緩和するものである。クッション部材１８は、弾性変形可能な合成樹脂、ゴム材料または硬質ゴム材料（例えば、ピストンリング１７よりも軟質な弾性材料）を用いて筒状体として形成されている。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（当接）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。クッション部材１８は、凹凸面１８Ａと、凹溝１８Ｂとを有している。ここで、クッション部材１８は、ストッパ１４、キャッスル１５、ピストンリング１７と共に、ストッパ機構１１の可動部（第２ピストン１３）を構成している。

凹凸面１８Ａは、図２に示すように、クッション部材１８の上面に位置して、波形状に形成されている。このため、ピストンロッド７の最大伸長時に第２ピストン１３が第２シリンダ１２内へと進入し、クッション部材１８の凹凸面１８Ａが仮にロッドガイド９（小径部９Ｂ）の下面に当接しても、両者の間で密着現象等が生じるのを波形状の凹凸面１８Ａにより防ぐことができる（図５参照）。

凹溝１８Ｂは、筒状体からなるクッション部材１８の外周側に位置して、クッション部材１８の周方向に等間隔で複数個（例えば、６個）配置されている。この凹溝１８Ｂは、クッション部材１８の外周面を軸方向に延びるように切欠くことにより、作動油が第２シリンダ１２のスリーブ１２Ｂとクッション部材１８との間を流通するための流路を形成している。

本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。

まず、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の組付け工程（サブ組付け）および固定工程を行う。

第２ピストン１３の組付け工程として、図３に示すように、係合部形成面１４Ａ１側からストッパ１４の筒状部１４Ａ内に、ピストンリング１７を遊嵌させるように装入する。この場合、ピストンリング１７の自由長状態の内径寸法は、ストッパ１４の筒状部１４Ａの外周面（外径寸法）よりも僅かに大きい。このため、キャッスル１５の取付状態では、ピストンリング１７は鍔部１４Ｂの端面とキャッスル１５の端面（凹窪部１５Ｂが形成された面）との間で僅かに軸方向に変位することができる。

ピストンリング１７の取付け後に、キャッスル１５のストッパ取付穴１５Ａの底面にストッパ１４の係合部形成面１４Ａ１が当接するように、キャッスル１５をストッパ１４に組付ける。そして、図３に示すように、超硬冶工具１９をストッパ１４の係合部形成面１４Ａ１に当接するようにストッパ１４の内周側に挿通した状態で、駆動モータ（図示せず）によって超硬冶工具１９を高速回転させる。この場合、超硬治工具１９の円弧状をなす面取り面１９Ａがストッパ１４の係合部形成面１４Ａ１に当接している。これにより、係合部形成面１４Ａ１は、摩擦熱により数秒間で高温（例えば１０００℃前，後）になり、局部変形（軟化、塑性流動）を生じ、キャッスル１５のストッパ取付穴１５Ａの環状溝１５Ａ１と嵌合する係合部１４Ａ２が形成される。この結果、図４に示すように、キャッスル１５はストッパ１４に対してメタルフローにより抜止め状態で一体に結合される。

次に、第２ピストン１３の固定工程として、図４に示す如く組付けたストッパ１４、キャッスル１５、ピストンリング１７からなる予めサブ組付けされたサブ組立体２０を、逆向きに反転させる。この状態でサブ組立体２０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、ストッパ１４の嵌合部１４Ｄ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のストッパ１４だけをピストンロッド７に固定する。このとき、ストッパ１４、キャッスル１５、ピストンリング１７からなるサブ組立体２０は、ピストンロッド７の外周側に固定される。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がキャッスル１５の上側から遊嵌するように挿通され、クッション部材１８の下端面はキャッスル１５の上端面と当接する。

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１２Ａを介してスリーブ１２Ｂ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作動油が、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内の作動油は、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、溢れた作動油は、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、作動油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作動油が、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の内周面との間は十分な隙間が空いているので、作動油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１２Ｂの内周面に摺接し、ピストンリング１７はストッパ１４の鍔部１４Ｂとキャッスル１５との間で軸方向に相対変位する。即ち、図６に示すように、ピストンリング１７の下端面は、ストッパ１４の鍔部１４Ｂの上面に当接される。

この場合、ピストンリング１７の自由長状態の内径寸法は、ストッパ１４の筒状部１４Ａの外周面よりも僅かに大きいので、ピストンリング１７とストッパ１４の筒状部１４Ａの外周面との間には隙間が形成される。そして、この隙間と鍔部１４Ｂに設けられた切欠き１４Ｃとにより、作動油の流通を許す小さな通路（油路）が形成される。この通路は、第２ピストン１３の軸方向一側（上側）から他側（下側）に向けて第２シリンダ１２内の作動油を排出する。

これにより、第２シリンダ１２内で第２ピストン１３の軸方向一側（上側）から他側（下側）へと排出方向に流通する作動油には、切欠き１４Ｃを流通するときに大きな絞り抵抗が与えられる。

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（ピストンロッド７の伸び切り状態）では、前述した作動油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発生することができる。この力は、ピストンロッド７の最大伸長時の衝撃緩和力を構成するものである。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る。さらに、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（図５参照）。

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１２Ｂ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７に示すように、ピストンリング１７の上端面は、キャッスル１５の下端面に当接する。

しかし、この場合には、キャッスル１５には複数の凹窪部１５Ｂが設けられているので、ピストンリング１７の上端面と凹窪部１５Ｂとの間には作動油が流通する切欠き（隙間）が形成される。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内に向けて作動油が円滑に流通するのを、キャッスル１５の複数の凹窪部１５Ｂ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、複数の凹窪部１５Ｂが形成する隙間は、鍔部１４Ｂの切欠き１４Ｃの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の縮小時の方が作動油の流路面積が大きくなる。この結果、第２ピストン１３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、本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の内側に固定して設けられた第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とにより構成している。この第２ピストン１３は、ピストンロッド７に結合されるストッパ１４と、ストッパ１４の上側に位置するキャッスル１５と、ストッパ１４とキャッスル１５とにより形成されるリング溝１６に取付けられるピストンリング１７と、クッション部材１８とを有している。

ここで、ストッパ１４とキャッスル１５とは一体化され、ストッパ１４とキャッスル１５との間にリング溝１６を形成する構成としている。この場合、ピストンリング１７をストッパ１４に挿嵌してストッパ１４とキャッスル１５とを結合することにより、ピストンリング１７をリング溝１６内に取付けている。これにより、ピストンリング１７をリング溝１６内で軸方向に変位可能でかつ抜止め状態で取付けることができる。また、ストッパ１４とキャッスル１５とピストンリング１７とによりサブ組立体２０を構成している。この結果、少ない部品点数でストッパ機構１１を構成できるので、ストッパ機構１１の組付け性および生産性を向上できる。

また、ストッパ１４の係合部形成面１４Ａ１をメタルフローすることにより塑性変形部としての係合部１４Ａ２を形成し、該係合部１４Ａ２を用いて、ストッパ１４とキャッスル１５とを、一体化する構成としている。これにより、ストッパ１４とキャッスル１５とを抜止めして、強固に結合することができる。

また、ストッパ１４には、作動油の流れを抑制して減衰力を発生させる絞り部としての切欠き１４Ｃを設ける構成としている。これにより、ピストンロッド７が最大伸長位置に近づいたときには、ピストンリング１７がストッパ１４の鍔部１４Ｂと当接し、切欠き１４Ｃにのみ作動油が流れる流路とすることができる。この結果、作動油の流通を抑制し減衰力を発生させることができるので、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。

また、キャッスル１５の凹窪部１５Ｂは、リング溝１６に形成された切欠きとして、作動油をキャッスル１５とピストンリング１７との間を常時流通させる構成としている。これにより、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内に向けて作動油が円滑に流通するのを許すことができ、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。

なお、前記実施の形態では、超硬冶工具１９を用いてストッパ１４の係合部形成面１４Ａ１をメタルフローして、係合部１４Ａ２を形成する構成とした。この場合、例えば図８に示す第１の変形例のように、内側冶具２１と外側冶具２２とを用いてメタルフローを行う構成としてもよい。即ち、サブ組立体２０を構成するストッパ１４とキャッスル１５とピストンリング１７とは、ガイド部材としての内側冶具２１および外側冶具２２を用いて、径方向および軸方向に位置決めされる。この場合、内側冶具２１をキャッスル１５の内周側に挿嵌し、一端が段付状に形成された外側冶具２２をキャッスル１５の外周側に挿嵌することで、サブ組立体２０の組立作業を効率的に行うことができる。

また、前記実施の形態では、ストッパ１４の嵌合部１４Ｄ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に固定する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、図９に示す第２の変形例のように構成してもよい。即ち、ピストンロッド７の環状溝７Ａに、止め輪としてのリング部材３１を嵌合させて、該リング部材３１にストッパ１４を載置させる構成としてもよい。これにより、第２ピストン１３をピストンロッド７に固定することができる。

また、前記実施の形態では、ストッパ１４とキャッスル１５とはメタルフローを用いて一体化される構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、ねじ、接着、溶接等の手段を用いて、ストッパとキャッスルとを一体化する構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、キャッスル１５に５個の凹窪部１５Ｂを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、キャッスルに１個ないし４個または６個以上の凹窪部を設ける構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、クッション部材１８の上面に波形状の凹凸面１８Ａを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、クッション部材の上端面から下端面に向けて軸方向に貫通する貫通孔を設ける構成としてもよい。

また、前記実施の形態では、ピストンリング１７を、例えば耐熱性を有する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、例えば高強度の繊維強化樹脂材料等を用いてピストンリングを形成してもよいし、金属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、前記実施の形態では、外筒２と内筒５とを含んだ複筒式の緩衝器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、単一のシリンダ内にピストンを摺動可能に挿嵌して設ける単筒式の緩衝器にも適用することができる。

さらに、前記実施の形態では、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。

以上説明した実施形態に基づく緩衝器として、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

シリンダ装置の第１の態様としては、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、前記第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たピストンロッドと、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、を備えたシリンダ装置であって、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た第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となった第２ピストンと、を有し、前記第２ピストンは、前記ピストンロッドに結合される第１部材と、前記第１部材と一体化され、前記第１部材との間で前記第２ピストンの外周囲にリング溝を形成する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とで形成される前記リング溝に軸方向に変位可能でかつ抜止め状態に取付けられ、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と、からなり、前記ピストンロッドには、前記第１部材と前記第２部材と前記ピストンリングとから構成されるサブ組立体が固定されることを特徴とする。これにより、ストッパ機構の構成部品をピストンロッドに組付けるときの作業性を向上することができる。

第２の態様としては、第１の態様において、前記第１部材と前記第２部材とは、塑性変形部により一体化されることを特徴とする。これにより、第１部材と第２部材とを抜止めして強固に結合することができる。

第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記リング溝には、作動流体が前記第２部材と前記ピストンリングとの間を常時連通する切欠きが形成されることを特徴とする。これにより、第２部材と前記ピストンリングとの間を作動流体が円滑に流通することができる。

第４の態様としては、第１ないし第３の態様のいずれかにおいて、前記ピストンロッドには溝が設けられ、前記第１部材は、前記溝に塑性流動により結合されることを特徴とする。これにより、ピストンロッドと第１部材とを強固に固定することができる。

第５の態様としては、第１ないし第３の態様のいずれかにおいて、前記ピストンロッドには溝が設けられ、前記第１部材は、前記溝に設けられたリング部材に載置されることを特徴とする。これにより、ピストンロッドと第１部材とを簡易な手段で固定することができる。

１油圧緩衝器（シリンダ装置）
５内筒（第１シリンダ）
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第２ピストン
１４ストッパ（第１部材）
１５キャッスル
１５Ｂ凹窪部（切欠き）
１６リング溝
１７ピストンリング
１７Ａカット部（両端）
２０サブ組立体
３１リング部材

Claims

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、前記第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たピストンロッドと、
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、
前記第１シリンダ内の前記ロッドガイド側に位置するストッパ機構と、を備えたシリンダ装置であって、
前記ストッパ機構は、
前記第１シリンダ内の前記ロッドガイド側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、を有し、
前記第２ピストンは、
前記ピストンロッドに結合される第１部材と、
前記第１部材と一体化され、前記第１部材との間で前記第２ピストンの外周囲にリング溝を形成する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材とで形成される前記リング溝に軸方向に変位可能でかつ抜止め状態に取付けられ、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と、からなり、
前記第１部材と前記第２部材とは、塑性変形により一体化されることを特徴とするシリンダ装置。
前記リング溝には、作動流体が前記第２部材と前記ピストンリングとの間を常時連通する切欠き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。
前記ピストンロッドには溝が設けられ、前記第１部材は、前記溝に塑性流動により結合されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。
前記ピストンロッドには溝が設けられ、前記第１部材は、前記溝に設けられたリング部材に載置されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダ装置。