JPS6138265A - ふつ素樹脂被着層と該被着層と一体をなして形成されたリツプ部を有するピストンヘツドの製造方法 - 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
空圧機器とくにシロツクアブソーバ−に用いられて好適
なふっ素樹脂被着層と該被着層と一体をなして形成され
たリップ部を有するピストンヘッドの製造方法に関する
ものである。

（従来技術） 従来、ピストンシリンダー型のショックアブソーバ−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ζに
銅合金などからなるピストンリングや、金属裏金表面に
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
問題となっていた。

また、ピストンヘッドとシリンダーチューブとの摺接を
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、四ふつ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を薄肉の
カップ状に形成したものをピストンヘッドの端面と外周
面とを覆うように被嵌させ、ついで加熱したサイジング
型に圧入して外周面への被着と寸法出しくサイジング）
を行なっ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は、被
着しようとするピストンヘッドの寸法に近似した寸法に
作っておく必要がめるため、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金型を必要とする。

また、この技術におけるピストンヘッドは、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との間に空隙（ｅｘｐａｎ
ｓｉｏｎ　５ｐａｃｅ）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
シリンダーチューブに当接したとき、該プラスチックが
その空隙に逃は込むことによってピストンヘッドとシリ
ンダーチューブとの嵌合が、いわゆる締シ嵌め状態にな
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、シリンダーチューブ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
に確保して減衰力のバラ付きがないようにし、・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ったシ、ピストンヘッドがシリン
ダーチューブに圧入されたような状態では、摺動抵抗を
著しく阻害するばかりでなく、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、仁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、上述したようなピストンリングを使用したと
きの音の問題、カップ状のプラスチック成形物を使用し
た場合の製造上の問題、被着層の密着性の問題、そして
シリンダーチューブとの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。

（問題を解決するための手段） すなわち、中央部に孔を穿りたふっ素樹脂からなる円板
を用意し、該孔を位置決め孔として円板をピストンヘッ
ドの一方の端面に同心円状に当接保持させること、該ピ
ストンヘッドを円板が当接保持された側から押型な用い
て金型のキャビティに押込むことによって円板をピスト
ンヘッドの外周面に涜９て折曲げ、かつその折曲げ部に
径方向内側に向う押圧力を与えると同時に押込み方向と
逆向きの方向の樹脂の塑性流動を生せしめてそこに円板
を構成するふっ素樹脂の被着層を形成させること、つい
で該押型とキャビティ他端を閉塞して配された受型とに
よってピストンヘッドをその軸線方向に押圧し、ピスト
ンヘッドの両端面にふっ素樹脂被着層を形成させるとと
もに、少くとも一方の端面周縁部から軸線方向に突出し
た樹脂の突出部を形成させること、ついでこの突出部を
拡径して流体を密封するリップ部を形成させること、以
上からなるふっ素樹脂被着層と該被着層と一体をなして
形成されたリップ部を有するピストンヘッドの製造方法
を提供するものである。

本発明に使用されるふっ素樹脂は、ＰＴＦＥが最も好ま
しく、このほか四ふり化エチレン六ふっ化プロピレン樹
脂（ＦＥＰ　）なども使用することができる。これらは
、無添加のも＾用に供してもよく、また耐摩耗性を改善
する目的で黒鉛や二硫化モリブデンあるいは軟質金属粉
末などの潤滑充填剤および／あるいは材質の強化をはか
ると同時に耐摩耗性をも向上させるべく、ポリイミド樹
脂粉末、メタフェニレンイソフタルアミド樹脂粉末マた
はその繊維状粉末などの耐熱プラスチックを強化充填剤
として混用することができる。

ふっ素樹脂からなる孔を穿った円板は、これらの樹脂か
らなるシートを所定の寸法に打抜いて得ることもできる
が、可及的にスクラップを出さずに材料歩留シをよくす
るため、これらの樹脂からなるパイプを作っておき、こ
れをワッシャー状に切断して用いることがとくに推奨さ
れる。

ふっ素樹脂からなる被着層の好ましい厚さは、１０−’
ｙｎｍの範囲のものでちゃ場合によっては１０−２１１
１１範囲のものとすることができる。

本発明者らは、使用するふっ素樹脂の物性、被着作業性
、その他摺動特性などの面から検討し、１〜５Ｘ１０　
　ｍ範囲の厚さとすることが最も好ましいことを見出し
た。

被着に供する孔あき円板は、ピストンヘッドの−ＩＪＰ
’面に当接保持され、加熱された金型に押込まれて樹脂
の塑性流動を生じ、その肉厚が減少するこの肉厚の減少
度合は、おおむね４０〜７（Ｌ１６’程度とすると被着
性もよくかつその後の作業もうまくゆく。したがって、
使用する円板の径および肉厚は、ピストンヘッドの径と
高さおよび塑性流動の度合等を勘案して決定される。

円板の中央部に穿たれた孔は、ピストンヘッドの端面中
央部に設けられた凸部に嵌着させて円板をヘッドｗ面に
当接保持させるためのもので、金型への押込み時に円板
の位置ずれを防ぐ役割をもっている。

ピストンヘッドの種類によっては、端面に凸部を有して
いないものもあるが、この場合はピストンロッドの装着
孔に治具を装着して凸部を形成させ、これに孔あき円板
を同心円状に装着保持させる。

このように円板と組合わされたピストンヘッドを、円板
が当接保持されている端面側から金型のキャビティに押
込むと、円板はピストンヘッドの外周面に沿って折曲け
られ、その折曲は部にはピストンヘッドの径方向内側に
向う押圧力が加わシこの時の押込み圧力は、使用するふ
っ素樹脂のｍ類とその組成、円板の肉厚、押込み時にそ
の肉厚が減少する度合、そして金型温度などによって異
カるが、おおむね５０１−以下、通常２０〜１０００／
ｄであった。

本発明では、この抑圧工程において樹脂の塑性流動によ
って延伸された端部がピストンヘッドの端面を越えて軸
線方向に突出するようにすることが重要である。

この延伸による突出長さは、該突出部分が径方向内側に
折曲げられてピストンヘッドの端面周縁を覆うかまたは
端面周縁を覆うとともに該周縁部にリップ部を形成する
ための突部を形成するのに十分な長さとする。

つぎに、ピストンヘッドの両端面への樹脂の被着および
少くともその一方の端面周縁部にリップ部を設ける工程
について説明する。

ピストンヘッドへの樹脂の被着工程においては、金型の
加熱冷却に伴なう待ち時間の問題、外周面被着と端面被
着とでの押圧力の相違などから、この両者の被着工程を
別にするほうがむしろ効率的に作業が進む。

ただし、場合によってはピストンヘッドの外周面と一方
の端面への被着、または外周面と両端面への被着を、そ
れぞれにおける端面周縁の突部の形成をも含めて一工程
で行な−うととも可能であるこの端面周縁に設けられた
突部は、別の押型な用いて拡径されリップ部が形成され
る。

本発明の上述した樹脂被着工程における金型温度は、　
ＰＴＦＥを使用した場合で２５０〜３４０ζＦＥＰの場
合で２００〜２５０℃が適当であり、端面被着に要する
押圧力はすでに述べた押込み圧力よシも大きく、５００
〜５６０ｋｌｌ／ａＡとして好結果を得ている。

本発明によるピストンヘッドは、エアーシリングーにお
けるピストンのように、その両端面が交互に加圧側とし
て使用される場合は、その両端面にリップ部を有する形
式のものとし、ショックアブソーバ−のように減衰側に
とくに加圧を効かせる場合は、その加圧側の端面にのみ
リップ部を設けた形式のものとする。

以下に、本発明の製造方法について実施例図にもとづい
て詳述する。

（実　施　例） 第１図は、ピストンヘッドの一態様を示す縦断面図、第
２図は、ふっ素樹脂被着層と該被着層と一体をなして形
成されたリップ部を有する本発明のピストンヘッドの一
実施例を示す縦断面である（１）はピストンヘッド本体
で、たとえば鉄系焼結合金などからなっている。（２）
はその外周面、＋３１　＋４１はそれぞれ端面、（５）
は凸部、（６）はピストンロッド（図示してない）の装
着孔、（７）はオリフィスである。

（８）はふっ素樹脂被着層、（（ロ）は該樹脂の外周面
被着層、（８ｂ）　（８ｃ）はそれぞれ端面被着層、そ
して（９）は該被着層と一体をなして端面（３）の周縁
部に形成されたリップ部である。

第３図は、本発明の被着層形成に用いられるふっ素樹脂
からなる円板の斜視図で、顛は円板、ａＤはその中央部
に設けられている孔である。本実施例では、孔の径２２
朋、円板径４２顛、厚さ０．７ｗＬであり、黒鉛粉末１
０重貨混じたＰＴＦＥを用いた。

第４図は、第１図に示したピストンヘッド本体に、円板
員をその孔ａＤをもって凸部（６）に嵌着し、端面（３
）上に当接保持させた状態を示す縦断面である。

ピストンヘッド本体の径３０顛、外周面高さ１２鉢、そ
して凸部の径は２２Ｂである。

第５図は、第４図に示したピスト２、ンヘッド本体と円
板との組合わせからなる被加工物を金型に押圧する直前
の状態を示したこれら両者の縦断面図である。

＠は母型、（至）はキャビティ、圓はキャビティ端部を
閉塞して配された受型、そしてα９は押型である。被加
工物は、円板ａＱが尚液保持された側からキャビティ（
至）に押込まれるように母型ａり上に置かれている。

第６図は、第５図に示した状態から押型ａ９が下降して
被加工物がキャビテ４０ｍに押込まれ、押型ａ９と受型
ａ４とによって被加工物が軸線方向に押圧されている状
態を示すこれら両者の縦断面図である。

第５図に示した円板Ｍは、ピストンヘッド本体の外周面
に沿って折曲げられ、その折曲げられた部分はキャビテ
４０３内で径方向内側に向う押圧力が与えられ、同時に
押込み方向と逆向きの方向の樹脂の塑性流動を生ずる。

外周面被着層（８ａ）は、この工程によって形成され、
叫は上述した樹脂の塑性流動によって生じた延伸部であ
る。

第５図および第６図に示した工程における押型の押圧力
は５０略匂、金型温度は３３０Ｃである。

受型圓に当接したピストンヘッド端面への樹脂の被着は
、この工程においては完全でない。もしこの工程で端面
被着を進行させる場合は、第６図における状態で押圧力
を３００〜３６０＃／Ｊに高める必要がある。

第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図は、第６図に示した
工程に引続いて、延伸部ａｅをピストンヘッド端面に被
着させると同時にリップ部を形成させるための突出部を
設ける工程を示した被加工物と金型の縦断面図（第７Ａ
図、第７Ｂ図は縦断面部分図）である。

この工程における金型温度は、第５図および第６図に示
した工程における金型温度と同様であるが、押型による
押圧力は５２０ｋｌ／ａｉとした。

ａηは押型、（２）は押型の周縁部に設けられた段部、
（至）は縮径部そしてａＤは押型端面部である。

第７Ａ図に示した状態から押型αりが下降し、段部ａＩ
が被着層の樹脂の延伸部ａｅの端部に当接してこれを押
圧し、延伸部のほぼ中央部を腰折れ状に径方向内側に折
曲げ（第７Ｂ図）、さらに押型（１７１が下降して受型
Ｉに挾まれた被加工物を押圧し、第７Ｃ図に示した状態
で両端面の被着と突出部の形成が完了する。健υはその
突出部を示す。

もし、被着層（８ｂ）に加えて、との端面部にもリップ
部を設ける場合は、第６図に示す工程を経て得られた被
加工物を、第７Ａ〜７Ｃ図における受型１１４＋に代え
て、第８図にその縦断面図をもって示した受型ｆｉｎ’
を組合わせた金型を用いる。

受型Ｉ′は、その周縁部に段部（２）、縮径部（２）を
有しており、ピストンヘッドの端面への樹脂の被着工程
において、被着層（８ｂ）を構成する部分の樹脂の一部
な該段部（２）および縮径部（２）そしてキャビティに
よって形成される凹部に流動させることにより、ここに
突出部を形成させることができる。

このようにして得られた突出部を有する被加物は、別の
押型を用いて該突出部を拡径しリップ部とする。拡径工
程における型の温度は、上述した被着工程における温度
に同じであるが、押圧力は突出部が撓わむ程度の僅かな
圧力でよい。

第９図にリップ部形成金型の一実施例を被加工物ととも
にその縦断面図をもって示した。

（財）はリップ部形成金型、（至）は突出部を拡径する
だめの押型である。

第１０図は、ピストンヘッドの外周面および両端面への
被着と突出部の形成を一工程で行なうことができる金型
を用いて被加工物を押圧しているところを示したこれら
両者の縦断面図である。

（２）は押型で、この押型は固定部（２）と可動部（至
）とからなり、可動部（至）は固定部（２）の中心軸線
に沿って穿たれた孔に嵌着されていて、その一端は固定
部勾から突出しており、プレッシャーパッド（２）によ
って常時その端面方向（図で下方）Ｋ押圧されている。

可動部（至）は軸線方向の大きな圧力が加えられると、
プレッシャーパッド四の押圧力に抗してこれを変形させ
、固定部（財）内にすベク込む。

固定部匈の端面は、その周縁部に設けられた段ｇｔＩｓ
’、縮径部Ｅｌｌ’そして端面部−′からなっている。

受型Ｉは、これに代えて第８図に示した受型■′を用い
ることもできる。

第５図に示した璧領で被加工物を母型上に置き、押型（
２）を下降させると可動部（２）の端面はピストンヘッ
ドに当接してこれをキャビティ内に押込む。円板顧は折
曲けられそしてピストンヘッドの外周面への樹脂の被着
がなされると同時に樹脂の塑性流動による延伸が起こる
。

押型の固定部匈の端面（イ）′はピストンヘッドの端面
（４）とは軸線方向の隙間を保ち、上述した樹脂の延伸
に何んち支障を来たさない。

ピストンヘッドの端面が受型ｎ＠に当接し、ここで押型
の押圧力が高められると、固定Ｓ（財）はプレッシャー
パッド翰の圧力に抗して下降し、第７Ｂ図および第７Ｃ
図におけると同様の過程を経て端面被着と突出部の形成
が完了する。

金型を４０℃前後に冷却して被加工物を取出し、ついで
同様に突出部を拡径して＋３　ツブ部を形成する。

第１１図は、第を図に示した本発明によるピストンヘッ
ドを組込んだショックアブソーバ−の−例を示す縦断面
図で、図中０は本発明のピストンヘッド、Ｃ）はシリン
グ−チューブ、Ｕは外筒、■はピストンヘッド、そして
Ωは油である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のふっ素樹脂な被着したピ
ストンヘッドは、少くとも一方の端面周縁部から被殖層
と一体をなすリップ部を有するものでアリ、リップ部の
摺動および流体圧に対しての強度が大きく、密封機能は
専らこのＩＪツブ部にもたせであるので、ヘッド外周面
被着層とシリンダーチューブとのクリアランスに著しく
神経を使う必要がなく、作動が円滑でしかも打音等の発
生もない。また、ふっ素樹脂の被着層はピストンヘッド
外周面のみならずその両端面をも一体に包み込んだ態様
であるから、焼結合金などからなるヘッド本体に樹脂を
食い込ませるための凹部や溝を設けなくても十分な被着
強度を保つことができるふっ素樹脂被着層な設けるにあ
たって、本発明では中央部に孔を穿ったふっ素樹脂円板
を使用するものである。この孔おき円板は、ふっ素樹脂
パイプをワッシャー状に切断して得ることができ、きわ
めて材料歩留りがよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、樹脂の被着に供せられるピストンヘッド本体
の一実施例を示す縦断面図である。第２図は、一端面周
縁部にＩＪ　、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縦断面図である。 第３図は、本発明の被着層形成に用いられるふっ素樹脂
からなる孔あき円板の斜視図、第４図は第２図に示した
ピストンヘッド本体に孔あき円板な当接保持させた状態
を示す縦断面図である。 第５図は、第４図に示したピストンヘッド本体と円板と
の組合わせからなる被加工物を金型に押圧する直前の状
態を示したこれら両者の縦断面図、第６図は第５図に示
した状態から押型が下降して被加工物がキャビティに押
込まれ、押型と受型とによって被加工物が軸線方向に押
圧されている状態を示すこれら両者の縦断面図である。 第７Ａ図、第７Ｂ図および第７Ｃ図は、第６図に示した
工程に引続いて、ピストンヘッド本体の端面への樹脂の
被着と、該被着層周縁部にリップ部を形成させるための
突出部を設ける工程を順を追って示した被加工物と金型
の縦断面図で、第７Ａ図および第７Ｂ図は縦断面部分図
をもって示しである。 第８図は、受型の他の実施例を示す縦断面図である。 第９図は、リップ部形成金型の一実施例を被加工物とと
もに示した縦断面図である。 第１０図は、本発明の他の実施例の金型な用いて被加工
物を押圧しているところを示すこれら両者の縦断面図で
ある。 第１１図は、本発明のピストンヘッドを組込んだショッ
クアブンーパーの一例を示す縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中央部に孔を穿つたふつ素樹脂からなる円板を用意し、
   該孔を位置決め孔として円板をピストンヘッドの一方の
   端面に同心円状に当接保持させること、該ピストンヘッ
   ドを円板が当接保持された側から押型を用いて金型のキ
   ャビティに押込むことによつて円板をピストンヘッドの
   外周面に沿つて折曲げ、かつその折曲げ部に径方向内側
   に向う押圧力を与えると同時に押込み方向と逆向きの方
   向の樹脂の塑性流動を生じさせてピストンヘッド外周面
   に円板を構成するふつ素樹脂の被着層を形成させること
   、ついで押型とキャビティ端部を閉塞して配された受型
   とによつてピストンヘッドに押込み圧力よりもさらに大
   きい軸線方向の押圧力を与えてピストンヘッドの両端面
   にふつ素樹脂の被着層を形成させるとともに、少くとも
   一方の端面周縁部から軸線方向に突出した樹脂の突出部
   を形成させること、ついでこの突出部を拡径して流体を
   密封するリップ部を形成させること、以上からなるふつ
   素樹脂被着層と該被着層と一体をなして形成されたリッ
   プ部を有するピストンヘッドの製造方法。