JPS6131321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はピストンの製造方法に係り、より詳し
くはコツクやバルブ等を遠隔制御するための流体
圧アクチユエータに使用するようなピストンの製
造方法に関する。

本発明が意図するような型式のピストンは一般
に１個のヘツドを有し、その外周部はアクチユエ
ータシリンダ内においてピストンを案内するとい
う機能を有している。このヘツドは、シリンダに
垂直に配置された出力軸にピストンの運動を伝達
するための伝達手段と一体になつている。

特にラツクピストン、すなわちピストンの一端
部がヘツドに固定されていてかつヘツド軸線に対
して長手方向に配置されたラツクを担持してお
り、前記ラツクが垂直な出力軸に固定されたピニ
オンと噛合しているようなラツクピストンにおい
ては前述のような構造が採用されている。

かようなピストンは単頭ピストンと称し、一般
に同一のシリンダ内に互いに向い合つた対とし
て、単一のピニオンと噛合させて装着される。

本発明はまた本願出願人のフランス特許出願第
79／13337号に記載したような型式の複頭ピスト
ンを製造するためにも適用される。

かような複頭ピストンは、長手方向に配置され
たラツクを担持する少なくとも１個の横部材によ
つて互いに連結された２個のヘツドを有する。

前述したような単頭ピストンを製造するために
は、鍛造または鋳造によりブランクを製作し、次
にこのブランクを機械加工して種々の支持体、案
内部材およびシール保持面ならびにラツクを形成
する方法が知られている。

かような方法は時間を要し、高価でありかつ量
産に適しない。

本発明は叙上の欠点を解消することを目的とす
るものであつて、迅速で経済的かつ量産に適した
ピストン製造方法を提供することを目的とする。

本発明はまた特にバルブ等を作動させるための
アクチユエータ用ピストンを製造する方法を提供
することを目的とする。このピストンは１個のヘ
ツドと、該ヘツドに垂直に延長する少なくとも１
個の伝達部材を有する。

本発明の方法は、ピストンの断面輪郭をほゞ包
含するような断面輪郭を有する長尺状のプロフイ
ル成形された素材を準備し、次に、このプロフイ
ル成形（プロフイリング、即ち、所望の形の断面
を持つた連続体を作る成形加工をいう。）された
素材をスライスに切断し、その際各スライスの幅
は少なくともピストンの最大直径に等しくなるよ
うになし、そしてプロフイル成形された素材のス
ライスの材料のうち所望のピストン断面輪郭より
はみ出して延長している材料部分を機械加工によ
り除去することを特徴とする。

したがつて本発明に従えば、ピストンの断面輪
郭を包囲する通常複雑で加工困難な表面は押出し
によつて直接に、または少なくともブランクにお
いて得ることができるとともに、ヘツド軸線まわ
りの回転面は簡単で経済的な機械加工作業たとえ
ば旋盤加工によつて得ることができる。

このため、本発明の方法によればピストン製造
に必要な機械加工作業が大幅に簡素化されるとと
もに、本発明では出発ブランクはプロフイル成形
された素材をスライスすることにより得られるの
で出発ブランクの鍛造または鋳造を廃止すること
が可能である。

プロフイル成形された素材から出発して押出し
方向に垂直な軸を有する構成部品を製造するとい
う本発明の方法が比較的大量の材料を切除するこ
とを要しそのため一見不経済に思えるが故に、さ
らに特にこの方法が通常の教示に反しているが故
に当業者ならば適用するのを断念したであろうよ
うな特に経済的な方法を本願出願人が開発したこ
とに価値があるのである。

以下、添附図面を参照にして本発明の実施例に
ついて記載する。

第１図乃至第１０図に示した実施例はダブルヘ
ツド・ラツク・ピストンの製造方法に関する実施
例である。このピストン１（第９図）は２個の対
向するヘツド２を具えている。これらのヘツド２
は共通の軸XX′を有するとともに、ヘツド２に垂
直な横部材３および４によつて互いに連結されて
いる。前記横部材３，４の間には実質的に矩形の
開口５が形成されている。横部材３はピストン１
の運動を伝達するための伝達部材を構成し、この
ためラツク６を担持している。前記ラツク６の歯
は他の横部材４に向つて開口５内に突出してい
る。ラツク６は軸XX′に関して長手方向に延長し
ている。したがつて、開口５の断面輪郭、特にラ
ツク６の歯の断面輪郭、は軸XX′に垂直な歯の方
向YY′に沿つて一定である。

第１０図に示した如く、このように構成された
ピストン１はアクチユエータ８のシリンダ７内に
装着することが可能であり、その際ラツク６は、
シリンダ７内に横手方向すなわちYY′方向に装着
されかつアクチユエータ８の出力軸に結合された
ピニオン９、と噛合する。

本発明に従えば、ピストン１を製造するために
は、まず、押出機１１の出口において得た好まし
くはアルミニウム合金のような押出可能な金属か
らなる、プロフイル成形された素材１０（第１
図）をまず準備する。このプロフイル成形された
素材１０は管状であつて、その断面輪郭（第２図
の実線）は実質的に矩形であつてYY′方向に視た
ピストン１の断面輪郭（第２図の点線）を包含す
なわち取り込んでいる。さらに、プロフイル成形
素材１０の内側輪郭はYY′方向に視た開口５の断
面輪郭に忠実に一致している。したがつて、プロ
フイル成形素材１０の両翼部のうちの一方３ａは
その内側面上に歯１４を有しており、前記歯１４
の断面輪郭はラツク６の歯のそれと等しい。

次に、第３図に示した如く、プロフイル成形さ
れた素材１０からヘツド２の直径（第２図の点
線）よりも若干大きな幅を有するスライス１ａを
軸YY′に垂直に切り出す。このスライス１ａはピ
ストン１のブランクとなるものであつて、２個の
横部材３ａ，４ａによつて互いに結合された２個
のヘツド２ａからなる。

次に、第４図は示した如く、軸XX′を中心に回
転させてブランク１ａを旋盤加工して、ヘツド２
ａの外周部および横部材３ａ，４ａの外側表面を
切削加工する。この時、ヘツド２ａには外側表面
３ａ，４ａの直径（第５図）よりも若干大きな直
径を与える。

ブランク１ａを旋盤加工することにより、プロ
フイル成形素材１０の稜に相当する区域１５（第
６図）ならびに横部材３ａ，４ａの直径とヘツド
２ａの直径との間の所望の直径差に相当する２つ
の湾曲区域１６の材料が削り取られる。

旋盤切削工程においてはまた、液密シール部材
を収蔵するための条溝１７を各ヘツド２ａの周囲
に形成する。

次の工程では、横部材３ａ，４ａの縁部は、開
口５の両側方において、ラツク６の歯に垂直でか
つ両横部材３ａ，４ａに共通な面１８（第６図お
よび第９図）に沿つて平削りされる。その結果、
ラツクの歯からは旋盤切削により生じたばりまた
はスパイクが取除かれるとともに、ラツクの頂部
の長さと基部の長さは等しくなる。このばり取り
は横部材３ａ，４ａの長手方向縁部において４個
所の区域１９の材料を切除することからなる（第
６図）。

夫々のヘツド２に、条溝１７と横部材３，４と
の間にヘツドの外周上に分散配置して（第９
図）、プラスチツク材料たとえばポリテトラフル
オロエチレンの３個の案内シユー２０を設けるた
め、円筒状盲穴２１をドリルを用いて夫々シユー
２０の所望位置に穿孔し（第７図）、各穴２１に
シユー２０を強制挿入する（第８図）。シユー２
０は円筒状繋止用基部２２と丸い摩擦頭部２３か
らなる。

第９図に示したように、一方のヘツド２のシユ
ー２０は他方のヘツドのシユーに対して軸XX′の
周りに約60゜ずらして配置することが好ましい。

また、各ヘツドの前面には、軸XX′に同軸的な
円筒状補強部分２４を機械加工により形成する
（第９図）。これらの補強部分２４はたとえば単動
式アクチユエータのピストンをその休止位置へと
復帰させるためのばね（図示せず）を支持するた
めの基部として用いることも可能である。

２個のヘツド２を互いに連結する２個の横部材
３，４の間に形成された開口５内には特別のラツ
ク構造が設けられていることから、本発明に基く
ピストン１は数々の利点を提供するものである。
これら利点の幾つかは前掲フランス特許出願第
79／13337号に記載されている。

従来、ピストン１を製造するためにはラツクを
製造する点において困難な問題点があつた。

上記の記載から明らかな如く、本発明に従え
ば、開口の接近至難な場所を機械加工する必要が
全く無く、また、ラツクをそこに締結する必要が
無いので、上記問題点は容易に解消される。

第１１図に示した本発明の修正態様において
は、シユー２０は、ヘツド２の外周ではなくて横
部材３，４上において、ヘツド２の近傍で横部材
の外側表面から穿孔した盲穴内に装着される。

この場合、シユー２０の突出部は横部材３，４
の外側面とヘツド２との間の直径差を補うため、
より高くなつている。

各ヘツド２に近接して、横部材３，４の幅が許
す限りの角距離をもつて夫々３個のシユーを分散
配置する。好ましくは、各横部材３，４にはその
一端に１個のシユー２０を設け他端に２個のシユ
ー２０を設ける。

このようにすれば、ヘツド２の厚さはシユー２
０の直径によつて制約されることがないので、ヘ
ツド２はより薄くしたがつてより軽量にすること
ができる。

第１２図乃至第１６図に示した実施例は本発明
に基いて一対のシングルヘツド・ラツク・ピスト
ンを製造する方法に関するものである。

各ピストン４１は軸XX′（第１５図）を有しか
つステム４３と一体のヘツド４２を具えており、
前記ステム４３は軸XX′に対して長手方向にただ
し該軸の外部において延長している。横部材すな
わちステム４３はピストン１の運動の伝達部材を
なすものであつて、このステム４３は軸XX′に面
する表面においてはラツク４６を有しており、前
記ラツクは該軸に平行に延長していてその歯は軸
XX′に垂直である。したがつて、ステム４３の表
面の断面輪郭のうち軸XX′に面する部分、特にラ
ツク４６の歯の断面輪郭、は歯の方向YY′に沿つ
て一定である。

ピストン４１は、一般に、第１６図に示したよ
うに１個のアクチユエータ４４内において２個１
対で使用される。この場合、これらのピストンの
ラツク４６はアクチユエータ４４の出力軸に固定
された同一のピニオン４５の両側に係合する。

本発明に従えば、１対のピストン４１を製造す
るためには、まず押出しによりプロフイル成形さ
れた管状の素材５０（第１２図）を準備する。こ
の管状素材５０の断面輪郭（第１３図の実線）は
実質的に矩形であつて、２本のステム４３が軸
XX′を中心として対向するように頭部対尾部結合
した２個のピストン４１の断面輪郭（第１３図の
点線、YY視）を包含している。さらに、プロフ
イル成形した素材４０の相対する２組の内側表面
のうち歯５１を有する方の内側表面の夫々の断面
輪郭はラツク４６を有するステム４３の軸XX′側
表面と忠実に一致しており、他方、他の組の内側
表面の夫々の断面輪郭はヘツド４２の後面の断面
輪郭と忠実に一致している。

プロフイル成形素材５０はまた２本の対角方向
に対向した条溝５２を有しており、夫々の条溝は
歯を有さない方の内側表面の延長上を外側縁に沿
つて走向している。これらの条溝５２は夫々切り
取り線を形成しており、後の工程において一方の
ヘツド４２は他のヘツドに結合されたステム４３
からこの切り取り線に沿つて分離されるのであ
る。

次に、第１図乃至第１０図を参照に説明した方
法に基いて、スライスすなわちブランク４１を切
断し、次いで軸XX′を中心に旋盤加工し、ステム
４３の縁、特にラツク４６、を平削りするととも
に、ヘツド４２の外周上にシユー２０を装着す
る。

さらに、夫々のステム４３に結合されたヘツド
４２に反対側の端部において各ステムの外側表面
に穿孔した盲穴に案内シユー４７を強制嵌合す
る。このシユー４７の突出部はヘツド４２のシユ
ー２０の突出部よりも高くなつている。

次に夫々の条溝５２に沿つてブランクを切断
し、２個のピストン４１を互いに分離する。

アクチユエータ４４の本体内に装着したときに
は、各ピストン４１はヘツド４２の区域において
は３個のシユー２０によつて案内されるとともに
ステム４３の区域においてはピニオン４５とシユ
ー４７の間に案内される。

この実施例においては２個のピストンの基本的
な加工作業は共通に実施しながら単一のブランク
から２個の等しいピストンを製造することが可能
であるので、本発明の方法は特に経済的である。

ブランクの外形がほゞ円筒状であるためブラン
クを機械工具に支持するのはピストン４１よりも
容易であることから、作業条件がさらに改善され
る。

もちろん、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、その範囲を逸脱することなく種々
の修正や改良を行うことが可能である。

すなわち、本発明は、ピストン軸に垂直な軸を
有する環状部材であつて、ピストンをコネクテイ
ングロツドまたは摺動部材等に連結するための環
状部材、をステムの端部に形成したようなピスト
ンの如く、きわめて変化したピストンに適用する
こともできる。この態様においては、ステムと環
状部材とは押出しにより直接得ることができる。

また、シユーの把持を確実にするため、シユー
嵌合用盲穴は若干くびれたものとすることができ
る。

他の修正態様においては、比較的大きな直径を
有する複動ラツクピストンを製作することが可能
である。この場合、ピストン直径よりも実質的に
小さな厚さ（横部材３ａ，４ａに垂直な方向に測
定）を有するプロフイル成形素材のスライスを用
いて、このスライスの両側に所望の直径ならびに
構造を有するピストンヘツドを螺着する。好まし
くは、プロフイル成形素材から切り出されたスラ
イスの幅はピストン直径に近いものとする。かよ
うな条件においては、ラツクの歯の長さは最良と
なる。このようにすれば、ラツクを担持する管状
ウエブによつて相互連結された２個のヘツドから
なる複動ピストンを得ることができる。この修正
態様によれば、単一のプロフイル成形素材を用い
てその切り出し幅を所定直径に適合させることに
より、種々の直径のピストンを製造することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出し工程におけるプロフイル成形素
材の１具体例の斜視図、第２図はプロフイル成形
素材の概略断面図、第３図は切断工程におけるプ
ロフイル成形素材の斜視図、第４図は旋盤加工工
程における複頭ピストンのブランクの斜視図、第
５図は旋盤加工後のブランクの斜視図、第６図は
旋盤加工および平削り後のブランクの断面図、第
７図および第８図は、夫々、案内シユー装着前後
のピストンヘツドの部分の一部斜視断面図、第９
図は完成した複頭ピストンの一実施例の斜視図、
第１０図はピストンを装着した複動アクチユエー
タの断面図、第１１図は複頭ピストンの修正実施
例の斜視図、第１２図は単頭ピストンを対をなし
て製造するためのプロフイル成形素材の部分斜視
図、第１３図は第１２図のプロフイル成形素材の
概略断面図、第１４図は分離前の一対のピストン
の斜視図、第１５図は完成状態の第１４図のピス
トンの斜視図、第１６図は第１４図のピストンを
分離して得た一対のピストンを装着した複動アク
チユエータの断面図である。 １，４１……ピストン、２，４２……ヘツド、
３，４，４３……横部材すなわちステム、５……
開口、６，４６……ラツク、１０，５０……プロ
フイル成形された長尺素材、１ａ……スライスす
なわちブランク、３ａ……歯を担持するブランク
翼部、４ａ……ブランク翼部、２ａ……ヘツドを
形成するブランク翼部、１４……ラツクの歯、５
２……条溝、２１……盲穴、２０，４７……案内
シユー、１８……平削り面、２４……補強部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１個のヘツドと前記ヘツドに垂直
   に延長する少なくとも１個の伝達部材とを有し、
   前記伝達部材がヘツド軸線に対して長手方向に配
   置され該伝達部材と一体のラツクを備えて成るピ
   ストンを製造する方法であつて、 (イ) ヘツド軸線XX′に対し垂直に視たときのピス
   トンの断面輪郭を基本的に包含するような断面
   輪郭を有するプロフイル成形された長尺素材を
   押出しにより形成し、前記プロフイル成形され
   た長尺素材は歯を担持する翼部を有していて前
   記歯の断面輪郭はラツクの歯のそれに対応して
   おり、 (ロ) 前記プロフイル成形された長尺素材を押出し
   方向YY′に垂直にスライス１ａに切断して各ス
   ライスの幅が少なくともピストンの最大直径に
   等しくなるようになし、 (ハ) 前記スライス１ａを押出し方向YY′に垂直な
   軸線XX′を中心として回転させながら、前記プ
   ロフイル成形された長尺素材のスライス１ａの
   材料のうちピストンの所望断面輪郭を超えて延
   長する材料部分を機械加工により除去すること
   からなるピストン製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記ピストンは２つのヘツドを有する複頭ピスト
   ンであり、複頭ピストンを製造するため、実質的
   に矩形の断面を有する管状のプロフイル成形され
   た長尺素材を準備し、その際前記管状素材のいず
   れかの内側表面にラツクの歯を構成するための歯
   を担持せしめ、前記プロフイル成形された長尺素
   材をスライスに切断した後に、前記スライスをラ
   ツクの長手方向に平行な軸線を中心として回転さ
   せて機械加工し、もつて歯を担持する翼部に隣接
   する各翼部にピストンヘツドを形成することから
   なるピストン製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記ピストンは１つのヘツドを有する単頭ピスト
   ンであり、１つのスライスから２個の単頭ピスト
   ンを製造するため、２つの対向する翼部が夫々そ
   れらの内側表面上に歯を担持しているような実質
   的に矩形管状外形を有するプロフイル成形された
   長尺素材を準備し、スライスに切断した後に前記
   スライスをラツクの長手方向に平行な軸線を中心
   として回転させて機械加工してもつて歯を担持し
   ていない方の各翼部にピストンヘツドを形成し、
   得られた中間製品を、回転軸線に垂直に、互いに
   対角方向に対向する２箇所において切断して隣接
   するラツク担持翼部を各ヘツドから分離すること
   からなるピストン製造方法。 ４ 互いに対角方向に対向する２本の条溝を夫夫
   歯を有する方の翼部上にかつ縁部に近接して外側
   に設けたようなプロフイル成形された長尺素材を
   準備し、旋盤加工の後に旋盤加工された中間製品
   を前記条溝に沿つて切断してピストンを互いに分
   離することからなる特許請求の範囲第３項記載の
   方法。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   旋盤加工の後に、歯を担持している方の翼部の端
   部のうち前記翼部に連結されたヘツドに反対側の
   端部において翼部の外側面から少なくとも１個の
   盲穴を形成し、プラスチツク材料からなる案内シ
   ユーを前記盲穴に強制嵌入することからなる方
   法。 ６ 旋盤加工の後に、各ヘツドの外周上に盲穴を
   形成し、プラスチツク材料の案内シユーを各盲穴
   に強制嵌入することからなる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ７ 旋盤加工の後に、歯を担持している方の翼部
   の外側面ならびに対向する翼部の外側面から各ヘ
   ツドに近接して３個の盲穴を分散形成し、プラス
   チツク材料の案内シユーを夫々の盲穴に強制嵌入
   することからなる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ８ 旋盤加工の後に各ラツクの側方縁部をラツク
   歯に垂直な面に沿つて平削りしてそこからばりを
   除去することからなる特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ９ 旋盤加工工程においてヘツドに垂直な翼部よ
   りも大きな直径を各ヘツドの外周に与えることか
   らなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 各ヘツドの前面に円筒状補強部分を形成す
   ることからなる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。