JPH0637912B2 - 油圧緩衝器用ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧緩衝器用のピストンに関し、更に詳しく
は、オリフィスを有するピストン本体の外周に樹脂を主
体とする外被部材を装着した油圧緩衝器用ピストンの改
良に関する。

〔従来技術と問題点〕

一般に、乗用車、トラック等のような車輌のサスペンシ
ョンに用いられる筒型のショックアブソーバにおいて
は、ピストン・ロッドの一端に固定されたピストンがア
ウタシェルの内側に設けられたシリンダ内に摺動可能に
配置され、ピストンには複数のオリフィスが設けられ
る。

シリンダに対するピストン・ロッドの軸線方向の振動は
オリフィスを通る作動液の流動抵抗によって減衰され
る。ショックアブソーバの性能を向上させるためには減
衰力の安定化を図る必要がある。しかしながら、通常、
ピストンとシリンダの内面との間には隙間が存在してい
るので、この隙間による作動液の漏れの影響よってショ
ックアブソーバの減衰力の変動を来すこととなる。

米国特許第3212411 号明細書にはショックアブソーバに
用いられるピストンの構造が開示されている。この公知
のピストンは、第７図に示すように、オリフィス２ａを
有する金属製のピストン本体２とその外周を覆う樹脂製
の外被部材３とからなっている。ピストン本体２の外周
には複数個の環状溝２ｂが設けられており、外被部材３
の内側には環状溝２ｂに係合する環状の突起３ａが設け
られている。

この公知のピストンによれば、金属製のピストン本体２
とシリンダの内面との金属接触が防止されるので、シリ
ンダに対するピストンの摺動特性が向上する。しかしな
がら、この公知のピストンにおいても、外被部材３とシ
リンダとの間に隙間が存在し、この隙間は作動時に発生
する熱による樹脂の膨脹、収縮或いは外被部材３やシリ
ンダの製造公差によりばらつき、また、摩耗によって増
加するので、外被部材３とシリンダの内面との間の隙間
からの作動液の漏れによる減衰力の変動の問題を解決す
ることはできない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するための手段
として、オリフィスを有するピストン本体の外周に複数
個の環状溝が互いに間隔をおいて設けられていると共
に、前記ピストン本体の外周面上に、樹脂を主体とする
材料からなり内面には前記ピストン本体外周の前記環状
溝に係合する環状の突起が設けられている外被部材を装
着固定した油圧緩衝器用ピストンにおいて、前記ピスト
ン本体の作動時に発生する液圧を前記外被部材の端部近
傍の内面に導いて前記外被部材の端部側を拡径させる圧
力伝達部が、前記ピストン本体の端部近傍の前記環状溝
に連通するように設けられていることを特徴とする油圧
緩衝器用ピストンを提供する。

〔作用〕

ピストン本体の作動時に発生する液圧は、圧力伝達部を
介してピストン本体の端部近傍の環状溝に導かれるの
で、それによって外被部材の端部近傍の内面に液圧が作
用して、樹脂を主体とする材料からなる外被部材のその
端部側だけを拡径させる。したがって、外被部材の拡径
した端部側の外周面はシリンダの内面に押しつけられ、
その端部側外周面の軸方向に狭い帯状の部分の面圧が他
の部分に比べて高くなるので、その狭い帯状の部分によ
ってピストンの外被部材とシリンダの内面との間が十分
にシールされる。このように、外被部材の外周面のうち
でシリンダ内面に押しつけられる面積が比較的狭く、そ
の部分の面圧だけが高くなるため、シール性が高いにも
かかわらず摩擦の増加が少ない。

ピストンとシリンダの摺動面が、外被部材端部外周の狭
い帯状の部分によって略完全シールされる結果、摺動面
における作動液の漏洩は実質的になくなり、作動液は殆
ど全てオリフィスのみを流通するようになる。したがっ
て、熱膨張や長年の間の摩耗、製造公差等によってピス
トンの外被部材とシリンダとの隙間の大きさに変化が生
じても、油圧緩衝器としての減衰力に変動を来すことが
なく、常に安定な減衰力を得ることができ、摩擦や摩耗
が少ないために長期間にわたって油圧緩衝器が円滑に作
動する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図及び第２図は本発明による油圧緩衝器用ピストン
の一実施例を示すものである。これらの図を参照する
と、油圧緩衝器用ピストン１０は金属製のピストン本体
１１を備えている。ピストン本体１１にはその両端面間
に延びる複数個のオリフィス１２が設けられている。

この時、ピストン本体１１の外周は軸線方向に延びる円
筒部１３と、該円筒部１３両端からピストン本体１１の
両端に向かってそれぞれ延びるテーパ面部１４とを備え
ているようにするとよい。このテーパ面部１４は円筒部
１３からピストン本体１１のいずれか一端若しくは両端
に向かってそれぞれ徐々に縮径させる構造とする。

ピストン本体１１の円筒部１３には複数個（ここでは４
つ）の環状溝１５が軸線方向に等間隔隔てて設けられて
いる。

ピストン本体１１の円筒部１３には樹脂製の筒状外被部
材１６が装着されている。外被部材１６の材質として
は、特に限定はされないが、摺動性の点でポリテトラフ
ルオルエチレン（ＰＴＦＥ）或いはＰＴＦＥを含む樹脂
等が好ましい。外被部材１６の外周には外被部材１６の
両端に向かって徐々に縮径するテーパ部１７をそれぞれ
設けてもよい。

外被部材１６の内側にはピストン本体１１の環状溝１５
に係合する環状の突起１８が設けられている。各突起１
８の先端は環状溝１５の幅を直径とするほぼ半円形断面
を有している。

ピストン本体１１にはピストン本体１１の作動時に発生
する液圧を外被部材１６の端部の内面に導く圧力伝達部
としての圧力溝１９が設けられている。ここでは、ピス
トン本体１１の円筒部１３の両端にそれぞれ４つの圧力
溝１９が開口しており、各４つの圧力溝１９は軸線方向
両端の環状溝１５にそれぞれ連通している。この時、円
筒部１３のいずれか一端に圧力溝１９を開口するように
もできる。

ここでは、ピストン本体１１の４つの環状溝１５のうち
中央の２つの環状溝１５は突起１８の先端に適合するほ
ぼ半円形断面の底面を有している。一方、第３図(a)に
示すように、軸線方向端部の環状溝１５の底面は突起１
８の先端の半円形断面のほぼ半分に適合するほぼ四半円
形断面の部分２０と該部分２０からピストン本体１１の
端部に向かって徐々に縮径するテーパ部２１とを形成す
れば、環状溝１５のテーパ部２１と突起１８の先端との
間にはほぼ楔状の隙間が形成される。環状溝１５のテー
パ部２１は圧力溝１９の傾斜底面を介してピストン本体
１１のテーパ面部１４に滑らかに繋がっている。

なお、第３図(b)の如く、テーパ面部１４及びテーパ部
２１をそれぞれストレート面１４′及びストレート部２
１′としてもよい。

第４図は上記構成を有する油圧緩衝器用ピストン１０を
車輌用のショックアブソーバに適用した例を示すもので
ある。第４図を参照すると、ショックアブソーバは円筒
状のアウタシェル２２を有しており、アウタシェル２２
の内側にはシリンダ２３が同軸に設けられている。

ピストン・ロッド２５はシリンダ２３の一端に設けられ
たロッド・ガイド２４を貫通してシリンダ２３の内外に
延びている。ロッド・ガイド２４の内側にはピストン・
ロッド２５を摺動可能に支持するブッシュ２６が設けら
れている。

シリンダ２３の内部及びシリンダ２３とアウタシェル２
２との間にはそれぞれ作動液が収容されている。油圧緩
衝器用ピストン１０はピストン・ロッド２５の内端部に
取り付けられている。シリンダ２３の内部はピストン１
０により２つの液室に画成されている。

上記構成のショックアブソーバにおいて、ピストン・ロ
ッド２５がシリンダ２３に対して軸線方向に振動する
と、ピストン１０のオリフィス１２をシリンダ２３内の
作動液が通過する。オリフィス１２を通過する作動液の
流動抵抗によりピストン・ロッド２５の振動が減衰され
る。

第５図はシリンダ２３に対してピストン１０が図中矢印
方向に移動した場合の作用状態を示すものである。ピス
トン１０のピストン本体１１が矢印方向に移動すると、
ピストン１０の前進側のシリンダ２３の内部の液圧が高
まる。この液圧はピストン本体１１の圧力溝１９を介し
て軸線方向端部の環状溝１５に導かれて外被部材１６の
一方の端部側の内面に作用する。この液圧の作用で外被
部材１６の一方の端部側が半径方向外方に弾性変形し、
シリンダ２３の内面に押し付けられる。したがって、ピ
ストン１０とシリンダ２３の内面との間は十分にシール
されることとなる。

この時、圧力伝達部をピストン本体１１の円筒部の両端
に設けた場合、ピストン１０が第５図の矢印と反対の方
向に移動するときは外被部材１６の他方の端部側が同様
に拡径してシリンダ２３の内面に押し付けられる。した
がって、シリンダ２３の内面とピストン１０との間は十
分にシールされることとなる。

したがって、ショックアブソーバの減衰力特性はシリン
ダ２３の内面とピストン１０との間の隙間の影響を受け
ることは実質的に軽減若しくはなくなり、安定した減衰
力が得られることとなる。外被部材１６の摩耗によりシ
リンダ２３の内面と外被部材１６の外周面との間の隙間
が増加した場合であっても外被部材１６の弾性変形によ
るシール作用が得られるので、長期にわたり安定した減
衰力特性を保つことができる。

第６図(a)は本発明の他の実施例を示すものである。こ
の実施例では、油圧緩衝器用ピストンが圧力伝達部とし
ての圧力連通孔１９１を備えている。圧力連通孔１９１
はその一端が外被部材１６の端部の内面に導かれてい
る。この場合、圧力連通孔は環状溝１５の底部に導くの
が良い。

第６図(b)は本発明の更に別の実施例を示すものであ
る。この実施例では、圧力伝達部としての圧力導入溝１
９２がピストン本体１１に備えられている。この実施例
においては、圧力導入溝１９２は環状溝１５の外側に環
状に設けられ、外被部材１６の端部の内面１６１はこの
圧力導入溝１９２の上に臨む構造となっている。なお、
自動車用の油圧緩衝器では、ピストン・ロッド２５方向
へピストンが移動するときの減衰力の安定がより要求さ
れるため、圧力伝達部を片側に設ける場合は、この実施
例の如く、ピストン・ロッド２５側に設けるのが良い。
また、自動車等の複雑な振動（例えばピストンの横方向
の振動を含む）を受ける部位に使用される油圧緩衝器で
は外被部材１６の圧力伝達部を設けた側の端部が半径方
向外方に弾性変形し得る位置に設けなければならない。

以上いくつかの実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例の態様のみに限定されるものではなく、特許請求
の範囲に記載した発明の範囲内においてその構成要素に
種々の変形を加えることができる。例えば、外被部材の
内面に液圧を導くための圧力溝は外被部材の内面に形成
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ピストンとシリンダの摺動面が、外被
部材端部外周の狭い帯状の部分によって略完全にシール
されて摺動面における作動液の漏洩が実質的になくな
り、作動液は殆ど全てオリフィスのみを流通するように
なるので、本発明のピストンを用いた油圧緩衝器は、熱
膨張や長年の間の摩耗、或いは製造公差等によってピス
トンの外被部材とシリンダとの隙間の大きさに変化が生
じても、油圧緩衝器としての減衰力に変動を来すことが
なく、常に安定な減衰力を得ることができ、摩擦が少な
くなって長期間にわたって円滑に作動することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す油圧緩衝器用ピストン
の一部断面側面図、 第２図は第１図に示すピストンの端面図、 第３図(a)は第１図に示すピストンの要部拡大断面図、 第３図(b)はピストンの変形例を示す第３図(a)と類似の
断面図、 第４図は第１図に示すピストンを車輌用のショックアブ
ソーバに適用した例を示す一部破断断面図、 第５図は第４図に示すピストンの作用を示す部分断面要
部拡大図、 第６図(a)及び第６図(b)はそれぞれ本発明の別の実施例
を示す要部断面図、 第７図は従来の油圧緩衝器用ピストンの構造を示す一部
断面側面図である。 １０……ピストン、１１……ピストン本体、 １２……オリフィス、１５……環状溝、 １６……外被部材、１８……突起、 １９……圧力溝、１９１……圧力連通孔、 １９２……圧力導入溝。

フロントページの続き (72)発明者 林 真琴 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 朝日 聡 愛知県豊田市緑ヶ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−186646（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オリフィスを有するピストン本体の外周に
   複数個の環状溝が互いに間隔をおいて設けられていると
   共に、前記ピストン本体の外周面上に、樹脂を主体とす
   る材料からなり内面には前記ピストン本体外周の前記環
   状溝に係合する環状の突起が設けられている外被部材を
   装着固定した油圧緩衝器用ピストンにおいて、前記ピス
   トン本体の作動時に発生する液圧を前記外被部材の端部
   近傍の内面に導いて前記外被部材の端部側を拡径させる
   圧力伝達部が、前記ピストン本体の端部近傍の前記環状
   溝に連通するように設けられていることを特徴とする油
   圧緩衝器用ピストン。
2. 【請求項２】前記圧力伝達部に連通する前記環状溝と該
   環状溝に係合する前記環状の突起との間には断面楔状の
   環状の隙間が形成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の油圧緩衝器用ピストン。
3. 【請求項３】前記圧力伝達部が前記ピストン本体に設け
   られた溝であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の油圧緩衝器用ピストン。