JPS60241577A - ふつ素樹脂を被着したピストンヘツドならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エアーシリンダー、油圧シリンダーなどの油
空圧機器とくにシワツクアブノーパー用として好適なふ
っ素樹脂を被着したピストンヘッドならびにその製造方
法に関する。

（従来の技術） 従来、ピストンシリンダー型のシ璽ツクアゾソーパーに
おいて、そのピストンヘッドがシリンダーチューブと摺
接するヘッド外径面には、リング状の溝を穿ってそこに
銅合金などからなるピストンリングや、金属裏金に低摩
擦プラスチックを被着した条片を巻回した短筒状のリン
グを嵌着した態様のものが用いられている。

これらのリングを用いたものは、使用時にリングが溝内
でヘッドの軸線方向に微動し、その時に発生する打音が
開路となっていた。

また、ピストンヘッドとシリンダーチー−プとの摺接を
円滑にするため、該ヘッドの外径面に低摩擦プラスチッ
クを直接被着させた態様のものもある。

たとえば、米国特許第３２１２４１１号に開示されてい
る技術は、四ふっ化エチレン樹脂（ＰＴＦＦＩりを薄肉
のカップ状に成形したものをピストンヘッドの端面と外
径面とを覆うように被嵌させ、ついで加熱したサイジン
グ型に圧入して外径面への被着と寸法出しを行なりて製
品とするものである。

この技術におけるカップ状のプラスチック成形物唸、被
着しようとするピスト／ヘッドの寸法に近似した寸法に
作っておく必要があるため、ピストンヘッドの径が異な
れば、それに合わせた寸法の成形型を必要とする。

また、この技術におけるピストンヘッド捻、使用時に発
生する熱によるプラスチック被着層の熱膨張に対処する
ため、該被着層とヘッド外径面との間に部分的な空隙を
設ける必要性について述べている。

この空隙の作用効果は、プラスチック被着層が膨張して
シリンダーチー−ブに当接したとき、該プラスチックが
その空隙に逃げ込むことによりてピストンヘッドとシリ
ンダーチ、−ゾの嵌合が。

所謂、締シ嵌め状態になることを防ぐ点にある。

一般に、この種のプラスチックを被着したピストンヘッ
ドにおいては、シリンダーチ、−プとのクリアランスを
一定に保つことは、そこでの流体の密封性を一定の範囲
に確保して減衰力をパラ付かさないようにし、かつ摺動
抵抗を一定に保つうえで必要なことである。

クリアランスが零にな９たシ、ピストンヘッドがシリン
ダーチ、−プに圧入されたような状態では、摺動特性を
著しく阻害するばかシでなく、被着層の摩耗を早めると
いう整置がある。

この米国特許では、このような問題に対処すべく上述し
た空隙を設けているが、この空隙の存在は往々にして空
隙内に封じ込められた気体の膨張を引き起し、プラスチ
ック被着層の密着性を害するという新たな問題を生ずる
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述したような従来技術における音の問題、
カップ状のプラスチック成形物を得るに際しての問題、
被着層の密着性の問題、そしてクリアランスの問題を解
決すべくなされたもので。

つぎに述べる解決手段をとる。

（問題点を解決するための手段） すなわち、ピストンヘッド本体に熱収縮性のふり素樹脂
チ、−ブを熱収縮させて樹脂被着層を形成し、該ヘッド
本体の少くとも一方の端面において該被着層を径方向外
側に折返し、その折返し周縁部を一様に拡径して流体を
密封するリップ部を形成してなるふり素樹脂を被着した
ピストンヘッドならびにその製造方法を提供するもので
ある。

本発明に使用されるふっ素樹脂チューブは、上述したＰ
ＴＦＢのほか、四ふり化エチレン六ふり化プロピレン共
重合体（ＦＢＰ）　、およびこれらふっ素樹脂を主成分
としてこれに強化充填材、潤滑充填剤衣とを配したもの
が用いられる。

ＦＥＰは、Ｐ’Ｉ’ＦＢに比較して摩擦係数および耐熱
性に若干劣るが耐摩耗性にすぐれている。

ふっ素樹脂熱収縮性チー−ブは、たとえばペルギー特許
第５６４３５９号（１９５８年）に開示されている技術
によって製造することができる。この技術を要約すれば
りぎのとおルである。

すなわち、所定の径をもりたふり素樹脂チー−プを、該
チーーブよシも大きい径を有する金属円筒内に嵌挿し、
チューブ開口部を閉塞して全体を加熱し、チ、−ゾ内に
加圧ガスを送ってチューブを膨張させたのち、この加圧
状態を保りたまま冷却させると、該チーープは膨張した
状態を保って冷却される。チーープ内の圧力を抜いたの
ちもこの形状を保ち、常温においては寸法変化を起さな
い。

ただし、このチューブを膨張処理時の温度に加熱すると
１元の寸法のチューブに戻る。正確には、径方向には収
縮し、長さ方向には伸びる。

この伸縮率は、膨張処理条件によりて変えることができ
るが、おおむね２０〜６０係程度の伸縮率を有するもの
が扱い易い。

この熱収縮性ふっ素樹脂チ、−ノをピストンヘッドの被
着に使用する利点は、ピストンヘッド本体の径に応じて
該チーーブの径を厳密に選ぶ必要がなく、上述した収縮
率の範囲内で種々の径のヘッド本体の被着に使用するこ
とができること、そして材料取シに際してロスが出ない
ということである。

また、チューブの肉厚も、この種の被着に好ましい薄肉
のもの、たとえば０．３ｍ前後のものから必要に応じて
は１ｍ以上の肉厚のものまで容易に得ることができる。

まず、熱収縮性のふっ素樹脂チー−プをその熱収縮量を
見込んでピストンヘッド本体に被嵌させる。すでに述べ
たように、とのチ、−ブは、加熱することによって径方
向Ｋｔｉ収縮するが長さ方向には伸びるから、この伸び
を見込んで所定の長さに切断しておく。

ピストンヘッド本体の両端面にリップ部を設ける場合、
あるいはリップ部は一端面にのみ設けるが他端面を被着
層で覆う必要がある場合は、加熱収縮によりてチューブ
を被着させるに際し、長さ方向社へｉド本体の高さよシ
も長くなるように予めチー−ブ長さを決めておく。

もしこのような必要がなく、一端面にのみリップ部を設
ける場合は、後続のサイジング工程にも関係するが、サ
イジングによる被着樹脂の延伸量との関係でチーーブの
切断長さを決める。

このようにして所定長さに切断したチーーブをヘッド本
体に被嵌し１両者を台の上に置いて全体を加熱炉に入れ
て熱収縮処理を行なう。

加熱処理温度は、ふっ素樹脂としてＰＴＦＥを用いた場
合は、３４０〜３７０℃、　ＦＯＰの場合で２５０〜６
００℃とし、処理時間は３〜１０分とする。

熱収縮してヘッド本体に被着された被着層は。

密着が完全でなく、また径方向の寸法精度、真円度もパ
ラ付きがあるから、これを無くすため加熱した型を用い
てサイジングが行なわれる。

サイジング工程における型の温度は、熱収縮処理工程の
温度よシも低目とし、ＰＴＦＥの場合で２５０〜３４０
　’Ｃ、ＦＨＰの場合で２００〜２５０℃とする。温度
が高過ぎると、後述する延伸部に曲がシや皺を生じ、リ
ップ部形成に著しい支障を来たす。

本発明でサイジング工程拡、上述したようにヘッド本体
外径面への被着層の密着を完全にすること、被着層の径
方向の寸法出しを行なうことのはか、被着樹脂層の延伸
を行なわせる点に特徴を有する。

また、ヘッド本体の両端面にリップ部を設ける場合、あ
るいはその一端面に樹脂の被着層を設ける場合紘、この
サイジング工程において一方の端面のリップ部形成また
は被着層形成を行なわせる点に特徴を有する。

本発明において、ヘッド本体の端面に設けられるリップ
部轄、ヘッド本体の外径面に設けられた被着、層を径方
向内側に折シ曲げて該端面に被着させ、さらにこれを折
返して該端面の被着層上に重ねて密着させ、その周縁部
を拡径して形成されるこのように形成されたりラグ部は
、たとえばヘッド本体の外径面に設けられた被着層の端
部を。

そのまま外径面から拡径してリップ部とした構成のもの
く比較して、流体による被着層への影響を少くすること
ができるので、被着層の剥離等の問題かはとんど完全に
解消され、また密封機能にもすぐれるものである。

エアーシリンダーにおけるピストンのようＫ。

その両端面が交互に加圧側として使用される場合は、ピ
ストンヘッド本体の両端面にリップ部を有する形式のも
のが用いられるが、シ冒ツクアブソーバ−のように減衰
側に加圧を効かせる場合は。

その一端面にのみ１１クプ部を設けた形式のものが用い
られる。

以下に、この熱収縮性のふっ素樹脂チー−プを使用して
樹脂被着したピストンヘッドの製造方法について実施例
図をもって説明する。

（実施例） 第１図は、その一端面にリップ部を有する本発明のふっ
素樹脂を被着したピストンヘッドの一実施例を示す斜視
図である。

第２図は１両端面Ｋ　ＩＪツブ部を有する本発明のふっ
素樹脂を被着したピストンヘッドの他の実施例を示す斜
視図である。

第３図は、第１図の拡大縦断面部分図である。

図において、（１）はふっ素樹脂被着層、（２）はピス
トンヘッド本体、　（５）は該ヘッド本体の外径面、（
４）はその一方の端面、そして６）は他方の端面でちる
。（６）　（７）はそれぞれの端面に設けられたリング
状の凹溝である。

（Ｑはヘッド本体の外径面（３）に被着されたふっ素樹
脂被着層、（動線一方の端面（４）に被着された被着層
、（ｔ）は他の端面（５）に被着された被着層、（ｉｌ
ｌＯは被着層（Ｔｏ）が折返されてその周縁部が拡径さ
れて形成されたリップ部である。

それぞれの端面における・被着層（ｔｌ）（ｔ）は、被
着層を構成する樹脂がリング状凹溝（６）　（７）に充
填されてロックされておシ９該端面における被着を確実
にしている。

第４図から第１０図までは、第１図に示したピストンヘ
ッドの製造方法について工程順に示すものである。

ａｇ４図は、ヘッド本体（乃に（１′）で示される熱収
縮性のふ９索樹脂チシーブ（ＰＴＦＥ）を被嵌した状態
を示すこれらの縦断面図であ゛る。

この実施例において線、ヘッド本体の端面（５）に被着
層（ＩＣ）を設ける態様のものであるので、ヘッド本体
（２）は台（８）の上に倒立して置かれてお９．熱収縮
処理時のチーーブ（１′）の長さ方向の腿脹を端面（５
）側に生じさせようとするものである。

なお１図において（９）は、後述するピストンロッドが
嵌着される孔、（１）はオリフィスである。

ついで、第５図に縦断面図をもりて示すように、全体を
加熱炉（１１）中において、３５０℃で５分間処理し、
チーーゾ（ｆ）を収縮させヘッド本体の外径面（３）に
被着させた。（１ｄ）は該処理時に軸線方向に膨出した
被着層の突出部である。この突出ＷＫ幼は、ヘッド本体
の端面（目を覆りて被着層（？１．）を形成するに足る
長さを有している。

第６図は、サイジング工程における型とヘッドの縦断面
図で、（１４はサイジング型、（１３）はその受け型そ
して（１勺は押型で、型の温度紘３０口℃である。

第５図に示した熱収縮工程を径て得られたヘッドを若干
放冷し、上下端面を元に戻して被着層の突出部（１Ｃ！
′）側を下にして型に圧入する。

このサイソング工程で、被着層（旬は受け型（１ツによ
つて径方向内側に向う押圧力を受け、かつ圧入方向と反
対方向に樹脂の塑性流動を生じ、被着層（ロ）は若干そ
の肉厚を減する。

被着層をもりだヘッドが、受は型の底部に達する前に、
被着層の突出部（１ｄ）は受け型の底部に当接し、径方
向内側に折夛曲げられ、さらに押型による圧入が続くと
折夛曲げ端は軸線方向の押圧力を受けてヘッド本体の端
面（５）に密着し、そこに被着層（’Ｃ）を形成する工
この時、折シ曲げ端はヘッド本体端面に設けられている
リング状凹溝のに密に充填され、そこにロックされる。

一方、このサイジング工程において圧入方向と反対方向
に生ずる樹脂の塑性流動線、被着層（切に軸線方向上向
きの延伸を生せしめる。（１５）は、この延伸部を示す
。延伸部（１最の長さは、後述するようにヘッド本体の
端面（４）上に折シ曲げられ、そして折返されて拡径さ
れ、そこに端面被層層（旬とリップ部（句とを形成する
に十分な長さとする。

この延伸部（１５）の長さは、被着層（１功に残存する
長さ方向の復元力と受け型への圧入時の絞シしろ■の大
小およびサイソング温度によりて決る。

サイソング工程の型の温度を、前工程の熱収縮処理温度
よシも低くすることについては既に述べたとお夛でおる
が、これは延伸部１りの形成を健全に行なわせるために
必要で、もしこれを高くすると延伸［１５）に曲がシや
皺を生じ、後工程のリップ部形成が極めて困難となる。

第６図は、ヘッド本体の一方の端面における被着層の形
成と他方の′端面部の延伸部の形成が完了した時点の各
部材の縦断面を示している。

第７図から第１０図までは、リップ部形成工程における
押型と受け型の位置関係および被加工物の縦断面構造を
示す部分図である。

（１〜は受け型で、サイジング工程に使用した受け型（
１つをそのまま使用してもよく、同一キャビティ寸法の
別途の型を用いてもよい。

（１７）は押型で（１隠受は型のキャビティに嵌合する
外径部、（１９）は周縁段部、（２のは縮径部、Ｑｌ）
は端面部そして＜ｚｍ縮径部（２）と端面部（２１）と
を結ぶ凸曲面部である。

押型（１７）が下降すると、延伸部（１５）の端部に押
型の周縁段部（１５５が当接して軸線方向に押圧し、延
伸部（１最のは９中央部を径方向内側に腰折れ状に折シ
曲げる。第８図は、この状態を示す型と被加工物の縦断
面部分図である。

さらに押型（１７）の下降が進むと２延伸部（１最の中
央部よシ下方部分がヘッド本体の上端面（４）に被着さ
れ、その中央部よシも上方部分が径方向外側に折返され
て該上端面上の被着層上に重ね合わされて密着し、ここ
に端面被着８（１ｂ）が形成される。

第９図は、この状態を示す型と被加工物の縦断面部分図
である。リング状凹！　（６）には被着層（１ｂ）を構
成する樹脂が充填され、また被着層（１呻の折返し周縁
Ｓ（ハ）は、被着層（１〜と同一の径を有している。

以上のサイジング工程における外径被着ＪｔＩＫ１１の
寸法出し時の押圧力は、該被着層部分の高さおよび面積
、絞シ代、およびサイソング温度によりて異なるが、お
おむね５０〜２００驚の軸線方向押圧力で十分である。

本発明では、外径５０−１高さ１０ｓ１そして端面部の
被着面積５ｄのヘッド本体にｎＦＥを被着させる場合、
１００υの押圧力で良好な結果を得ている。

また、端面被着層（ｌｂ）（１ｃ）を形成するときの押
圧力は２００〜５００　！ｕが好ましく、上記被着面積
の場合で５００贅の押圧力（おおむね１０〜２０秒保持
）で良好な結果を得ている。

第１図は、端面被着層の折返し周縁部を拡径してリップ
部を形成させる工程を示した型と被加工物の縦断面部分
図である。型はサイジング工程における温度とほぼ同様
とする。

（２４）は受け型、（ハ）は受け型のキャピテイで被着
層（１ａ）をも９たヘッド本体の外径とほぼ等しい径を
有しておシ、σ０は径方向外側に拡がる段部、Ｑ７）は
キャビティ四に該段部咥粘を結ぶ凹曲面部、そして（２
りは拡径部である。

Ｑ力は押型で、　（５０）は受け型の拡径部□□□に密
に嵌合する外径部、　（３１）は周縁段部、（功は端面
部、（３ツは該周縁段部（３１）と端面部（５のとを結
ぶ凸曲面部である。

押型ｃ２５＋）を下降させることに゛よシ、被着層の折
返し周縁部（２５）は拡径されてリッｆ　眼１ｄ）が形
成されるこのリップ部形成工程は、受は型（２勺を用い
ることなく、適宜の押型を加熱して被着層（１ｂ）に押
圧して周縁部（岡を拡径させ、リップ部（１ｄ）を得る
こともできるが、受は型と押型とを用いる利点は、その
凹曲面譚乃と凸曲面部（２）の曲率半径を変えることに
よシ、リップ部（１ｄ）の肉厚を薄くすることができる
はかシでなく１寸法精度のよいリップとすることができ
る。

以上の実施例図においては、ヘッド本体の一方の端面に
のみ９１７部を有するピストンヘッドの製法について述
べたが、第２図に示したように。

ヘッド本体の両端面にリップ部を形成させるには、第６
図に示したサイソング工程の受け型の底部を、第７図の
押型（１乃のように構成しておくことにより、ヘッド本
体（２）の下端面（５）に折返し被着層を設けることが
でき、この折返し周縁部を第１０図に示した態様で拡径
することにより、ヘッド本体の下端面（目にもリップ部
をもったピストンヘッドが得られる。

第１１図は、第１図に示した本発明のピストンヘッドを
組込んだシ、ツタアブソーバ−の一例を示す縦断面図で
２図中（Ｅは本発明のピストンヘッド、（Ｃ）はシリン
ダーチ、プ、（Ｐ）は外筒、（Ｂ）はピストンロッド、
そして（０）は油である。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明の熱収縮性のふっ素＃４脂
チューブを被層したピストンヘッドは被着強さが大であ
シ、ヘッド本体の少くとも一端面に外径面被着層と一体
をなす折シ曲げ折返し被着層とその折返し周縁部を拡径
したリップ部を有するものでおるから、リップ部の摺動
および流体圧に対しての強度が大きく、また密封機能は
専らこのリップ部にもたせであるので、ヘッド外径面被
瘤層とシリンダーチ、−プとのクリアランスに著しく神
経を使う必要がなく２作動が円滑でしかもガタ付き音の
発生もない。

ふ９素樹脂波着層を設けるにあたシ２．熱収縮性のふっ
素樹脂チ、−プを用いているので、ピストンヘッド本体
の径に対応して該チューブの径を厳密に選ぶ必要がなく
、その収縮率の範囲内で種々の径のヘッド本体への被着
が可能であり、また材料取シに際してロスの発生がなく
、薄肉のチーープが適用できることとこのような薄肉チ
ューブを容易に得ることができるなど実用上多大の効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一端面にリップ部を有する本発明のふり素樹
脂を被着したピストンヘッドの一実施例”　を示す斜視
図、第２図は１両端面にり、プ部を有する本発明のふり
素樹脂を被着したピストンヘッドの他の実施例を示す斜
視図である。 第３図は、第１図の拡大縦断面部分図である。 第４図から第１０図までは、第１図に示したピストンヘ
ッドの製造方法を工程順に示すもので、第４図はピスト
ンヘッド本体に熱収縮性のふり素樹脂チー−ゾを被嵌し
た状態を示す該ヘッド本体と該チーープの縦断面図、第
５図は熱収顛工程を示す該へ、ド本体と被着層の縦断面
図、そして第６図はサイソング工程におけるサイソング
完了時点の型と被加工物の縦断面図、第７図から第１０
図まではリップ部形成工程における型と被加工物の縦断
面部分図である。 第１１図は、第１図に示した本発明のピストンヘッドを
岨込んだシ璽ツクアゾソーパーの一例を示す縦断面図で
ある。 １−　ｒ　１ａ＊　１ｂ、　１ｃふり素樹脂被着層、（
１ｃ’）突出部。 １ｄ’Ｊ、！部、１！熱収縮性のふっ素樹脂チ、−プ、
２．ピストンヘッド本体、４．５．端面、６．７．リン
グ状の凹溝、１１．加熱炉、１Ｚサイジング型、−１５
，延伸部、１６．受は型、　ＩＺ押型、　１ａ外径部、
　１９．周ｋｌＵ部、２０．縮径部、２１．端面部、２
２．凸曲面部、２工折返し周縁部＃２４．ＩＪッゾ部形
成受は型、２５．キャビティ、２６．股部、２７．凹曲
面部、２ａ拡径部、２９．す、プ部形成押型、３０．外
径部、３１０周猷段部、３鳩面部。 ＆凸曲面部、Ｈ，ピストンヘッド、Ｃ，シリング−チュ
ーブ、Ｒ，ピストンロッド、ｏ、油特許出願人　オイレ
ス工業株式会社 第１図　第２図 第３図 第４図　第５図 第６図 （ 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピストンヘッド本体に熱収縮性のふっ素樹脂チー
   −プを熱収縮させて樹脂被着層を形成し。 該ヘッド本体の少くとも一方の端面において該被着層−
   を径方向外側に折返し、その折返し周縁部を一様に拡径
   して流体を密封するリップ部を形成してなることを特徴
   とし九ふっ素樹脂を被着したピストンヘッド。 ■熱収縮性のふっ素樹脂チ、−プをピストンヘッド本体
   の外径面に被嵌させること、全体を加熱して該チーープ
   を熱収縮させて核ヘッド外径面に被着させること２これ
   を加熱したサイジング型に圧入して該被着層に径方向内
   側に向う押圧力を与えて被着を確実にしかつその寸法出
   しを行なうとともに該ヘッド本体外径面の被着層に塑性
   流動を生ぜしめて圧入方向と反対側に該被着層を延伸さ
   せること、該延伸部を加熱した型を用いて軸線方向に押
   圧して延伸部のほぼ中央部を径方向内側に腰折れ状に折
   シ曲げ、延伸部の中央よシ下方部分をヘッド本体の上端
   面に被着させるとともにその中央より上方部分を径方向
   外側に折返して該上端面の被着層上に重ね合わせて密着
   させること、ついで折返された延伸部の周縁部を加熱し
   た型を用いて軸線方向に押圧し一様に拡径して流体を密
   封するリップ部を形成させること１以上の各工程からな
   ることを特徴としたふっ素樹脂を被着したピストンヘッ
   ドの製造方法。 Ｇ）熱収縮性のふり素樹脂チ、−プをピストンヘッド本
   体の外径面に被嵌させること、全体を加熱して該チュー
   ブを収縮させて該ヘッド外径面に被着させるとともに該
   ヘッドの端面から軸線方向に膨出した突出部を設けるこ
   と、該突出部を下方に向けて加熱したサイジング型に圧
   入し、該被着層に径方向内側に向う押圧力を与えて被着
   を確実にしかつその寸法出しを行なうとともに該突出部
   を軸線方向に押圧して突出部のほぼ中央部を径方向内側
   に腰折れ状に折シ曲け。 突出部の中央よシ上方部をヘッド本体の下端面に被着さ
   せるとともにその中央よシ下方部分を径方向外側に折返
   して“該下端面の被着層上に重ね合わせて密着させるこ
   と、このサイジング工程において同時に、ヘッド本体の
   外径面の被着層に塑性流動を生ぜしめて圧入方向と反対
   側に該被着層を延伸させること、ついで該延伸部を加熱
   した型を用いて軸線方向に押圧して延伸部の１１　？’
   Ｌ’中央部を径方向内側に腰折れ状に折多曲げ、延伸部
   の中央よシ下方部分をヘッド本体の上端面に被着させる
   とともにその中央よル上方部分を径方向外側に折返して
   該上端面の被着層上に重ね合わせて密着させること、こ
   のようにヘッド本体の上下端面に形成された折返し部の
   周縁部を加熱された型を用いて軸線方向に押圧し一様に
   拡径して流体を密封するリップ部を形成させること１以
   上の各工程からなることを特徴としたふっ素樹脂を被着
   したピストンヘッドの製造方法。