WO2014077265A1

WO2014077265A1 - ピストン

Info

Publication number: WO2014077265A1
Application number: PCT/JP2013/080639
Authority: WO
Inventors: 幸正小林; 山田　秀樹; 雄太星野
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-05-22
Also published as: US9879777B2; JP5588497B2; CN104603496A; US20150211634A1; DE112013004021T5; CN104603496B; JP2014098465A

Abstract

　ピストンは、環状に形成されるディスクと、ディスクの一端側の外周部からディスクの軸線方向に突出する筒状のスカート部と、ディスクに形成されスカート部の内側に開口する流路と、を備える。スカート部の内周面は、ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である。

Description

ピストン

　本発明は、ピストンに関する。

　ＪＰ２００４－２０４８６３Ａは、緩衝器のピストン構造を開示している。このピストンＰ１は、図８に示すように、シリンダＣ内に挿通されるピストンロッドＲに保持される環状のディスクＤと、ディスクＤの下端外周部から軸線方向（図８における下方向）に突出する筒状のスカート部Ｓと、を備える。

　ピストンＰ１の軸線方向の長さは、ディスクＤの長さにスカート部Ｓの長さを加えた長さになるので、ディスクＤの長さだけの場合と比較して、ピストンＰ１が横力を受けた際のシリンダＣの内周に対する面圧を低くすることができる。

　ピストンＰ１は、スカート部Ｓの内側に環状バルブＶを備える。これにより、環状バルブＶをディスクＤに密着させるピストンナットＮの突出長さを小さくすることができるので、その分ピストンＰ１のシリンダＣ内における有効ストロークを長くすることができる。

　上記のピストンＰ１を装備する緩衝器が伸長する場合、スカート部Ｓの内側にある環状バルブＶは、ディスクＤに形成された伸側流路Ｄ１を通過する作動流体の圧力を受けて外周端部が撓む。これにより、環状バルブＶと弁座Ｄ２との間に隙間が生じ、作動流体がこの隙間を通じてスカート部Ｓの内側に流出する。よって、緩衝器は減衰作用を発揮する。

　上記のように環状バルブＶが開放する場合、弁座Ｄ２と環状バルブＶとの間を通過してスカート部Ｓの内側に流出する作動流体は、ほぼ横向きの状態で流出し、スカート部Ｓの内周面Ｓ１に衝突する。スカート部Ｓの内周面Ｓ１はスカート部Ｓの軸線方向に沿う直線状に形成されているので、流出した作動流体は、図８に矢印で示すように、直角に折れ曲がるようにしてシリンダＣ内に流れる。

　このため、弁座Ｄ２と環状バルブＶとの間を通過してシリンダＣ内に向かう作動流体は、スカート部Ｓの内側に沿って滑らかに流れ難いので、緩衝器から作動音が生じる可能性がある。

　この発明の目的は、作動流体の流れを改善して緩衝器の作動音の発生を抑制可能なピストンを提供することである。

　本発明のある態様によれば、ピストンであって、環状に形成されるディスクと、ディスクの一端側の外周部からディスクの軸線方向に突出する筒状のスカート部と、ディスクに形成されスカート部の内側に開口する流路と、を備え、スカート部の内周面は、ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である、ピストンが提供される。

図１は、本発明の第１実施形態に係るピストンを搭載した緩衝器の一部を示す正面断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係るピストンを示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るピストンを積層した状態を示す断面図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る複数のピストンを串刺し状態にして横置きにした状態を示す断面図である。図６Ａは、本発明の第１実施形態に係るピストンを積層した状態を部分的に示す断面図である。図６Ｂは、本発明の第１実施形態に係るピストンを積層した状態を部分的に示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るピストンを積層した状態を部分的に示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るピストンを積層した状態を部分的に示す断面図である。比較例におけるピストンを搭載した緩衝器の一部を示す正面断面図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　初めに、第１実施形態について説明する。

　図１は、本実施形態におけるピストンＰを搭載した緩衝器の一部を示す正面断面図である。

　ピストンＰは、シリンダ１内に挿通され、シリンダ１内を一方室Ｒ１と他方室Ｒ２とに区画する。ピストンＰは、シリンダ１内に挿通されるピストンロッド２の先端部２ａに保持され、ピストンロッド２のシリンダ１に対する出入りに応じてシリンダ１内を摺動する。

　ピストンＰは、シリンダ１内に挿通される環状のディスク３と、ディスク３の一端側の外周部からディスク３の軸線方向下方（図１における下方）に突出する筒状のスカート部４と、を備える。

　ピストンＰはさらに、スカート部４の内側におけるディスク３に形成される伸側流路３ａを備える。スカート部４の内周面４ａは、図１における下方向である反ディスク方向に向けて拡径する傾斜面である。ピストンＰはさらに、伸側流路３ａに並列する圧側ポート３ｂを備える。

　ディスク３とスカート部４とは焼結等によって一体的に形成される。図３に示すように、スカート部４の下端部は、ディスク３の下端となるスカート部側の端面、すなわち、他方室Ｒ２（図１）に対向する端面３ｃに平行な環状端部４ｂである。

　図１に示すように、ピストンＰは、軸線方向の長さがディスク３の長さにスカート部４の長さを加えた長さになるので、ディスク３の長さだけの場合と比較して、ピストンＰが横力を受けた際のシリンダ１の内周に対する面圧を低くすることができる。

　ピストンＰの外周には、ディスク３の外周からスカート部４の外周までに跨ってピストンリング５が嵌装される。ピストンリング５は、シリンダ１の内周に摺接し、ピストンＰのシリンダ１に対する摺動性を確保する。

　なお、ピストンリング５は、あらかじめ環状に形成したものをピストンＰにおけるスカート部４の外周に嵌装しておき、その状態から加熱しながら筒状に変形させ、スカート部４及びディスク３の外周に嵌装される。

　ピストンＰは、ディスク３の反スカート部側の端面（図１及び図３における上端面）、すなわち、一方室Ｒ１に対向する端面に弁座６を有する。弁座６は、ピストンＰに形成されディスク３の反スカート部側の端面であってスカート部４の内側に開口する圧側ポート３ｂの下流側端を囲む。

　図３に示すように、ピストンＰは、ディスク３のスカート部側の端面３ｃに弁座７を有する。弁座７は、ピストンＰに形成されディスク３のスカート部側の端面３ｃであってスカート部４の内側に開口する伸側流路３ａの下流側端を囲む。弁座７は、伸側流路３ａの下流側端が内側に開口する環状溝（図示せず）を有する。

　弁座６には、圧側ポート３ｂの下流側端を開放可能に閉塞するチェックバルブ８が着座する。弁座７には、伸側流路３ａの下流側端を開放可能に閉塞する環状バルブとしての伸側バルブ９が着座する。チェックバルブ８は、伸側流路３ａの上流側端に通じる開口８ａを有し、一方室Ｒ１の作動流体の伸側流路３ａへの流入を許容する。

　チェックバルブ８は、外周端部が撓むことで、弁座６との間に作動流体が通過する隙間を形成する。伸側バルブ９は、外周端部が撓むことで、弁座７との間に作動流体が通過する隙間を形成する。チェックバルブ８及び伸側バルブは、それぞれ隙間を通過する作動流体の流れに抵抗を付与し、所定の減衰作用を発揮する。

　チェックバルブ８は、一枚の環状リーフバルブで構成され、伸側バルブ９は、複数枚の環状リーフバルブを積層して構成される。チェックバルブ８及び伸側バルブ９は、ピストンＰを上下方向から挟むようにして、ピストンロッド２における段部２ｂとピストンナット１０との間に挟持される。

　スカート部４の内周面４ａは、反ディスク方向（図１及び図３における下方向）に向けて拡径する傾斜面である。これにより、ピストンＰがシリンダ１内を上昇する緩衝器の伸側作動時、一方室Ｒ１の作動流体が伸側流路３ａを通過して伸側バルブ９を撓ませながら弁座７と伸側バルブ９との間を通過する。弁座７と伸側バルブ９との間を通過した作動流体は、図３の矢印ａで示すように、スカート部４の内周面４ａに衝突するとともに、スカート部４の内周面４ａにおける傾斜に沿って下方の他方室Ｒ２側に流れる。

　本実施形態のピストンＰによれば、内周面がスカート部の軸線方向に沿ったストレートに形成される図８に示すピストンＰ１のように、スカート部の内側に流出する作動流体が直角に折れ曲がるようにしてシリンダ内に流れることがないので、作動流体の流れを円滑化することができる。

　よって、作動流体の流れが滑らかになることで、ピストン部がシリンダ１内を上昇する緩衝器の伸側作動時に作動音の発生を抑制することができる。

　さらに、ピストンＰにおける作動流体の流れが滑らかになることで、このピストンＰを有する緩衝器は、より広い範囲の周波数領域、ピストン速度に対して設定通りの減衰力を発生することができ、車両における乗り心地をより一層向上させることができる。

　図２に示すように、一方室Ｒ１に対向する端面に形成される弁座６は、周方向に互いに間隔を有して独立配置される開口窓６ａを有する。開口窓６ａの底部には、圧側ポート３ｂの下流側端が開口する。周方向に隣接する開口窓６ａの間には、シート面６ｂより低く形成され伸側流路３ａの上流側端が開口する凹部３ｄが設けられる。なお、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面を示す断面図である。

　開口窓６ａを有する弁座６は、外周面６ｃに段部６ｄを有する。図４に示すように、下方のピストンＰに上方からピストンＰを同心状に重ねるとき、下方のピストンＰの段部６ｄに、上方のピストンＰのスカート部４における環状端部４ｂが当接する。

　ピストンＰを保管したり搬送したりする際には、図５に示すように、複数個のピストンＰが軸Ａによって直列に串刺しにされ横置きされる。

　ここで、図８に示す比較例のピストンＰ１は、スカート部ＳのディスクＤ側の内周面がストレートに形成されているので、上記のように直列に串刺しにすると、スカート部４の環状端面４ｂが対向する弁座６のシート面６ｂに接触する場合がある。

　上記のように、スカート部４の環状端面４ｂが弁座６のシート面６ｂに接触した状態で、串刺し状態にある複数のピストンＰ１が左右方向に揺れたり上下動したりすると、スカート部４の環状端部４ｂが弁座６のシート面６ｂに離着座を繰り返し、弁座６のシート面６ｂが変形する可能性がある。これにより、組立後の緩衝器において、減衰特性がばらつく等の不具合が生じる可能性がある。

　本実施形態におけるピストンＰでは、図６Ａに示すように、スカート部４の環状端部４ｂが対向する弁座６のシート面６ｂに干渉しないようにするため、スカート部４における環状端部４ｂの内径Ｌ１は、段部６ｄの内径Ｌ２より大きく段部６ｄの外径Ｌ３より小さくなるように設定される。

　これによって、スカート部４の環状端部４ｂが弁座６の段部６ｄに着座するとともに、スカート部４の内周面４ａが弁座６の外周面６ｃとの間に隙間（符示せず）を有することが可能になるので、スカート部４の弁座６への干渉を回避することができる。

　また、図６Ｂに示すように、ピストンＰの軸線に直交する水平面ｂとスカート部４の内周面４ａとの間の角度θ１は、水平面ｂと弁座６の外周面６ｃとの間の角度θ２より小さくなるように設定される。

　これによって、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないことに加えて、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間に隙間を形成することが可能になるので、スカート部４の弁座６への干渉をより確実に回避することができる。

　つまり、スカート部４の環状端部４ｂを弁座６の段部６ｄに着座させる際、上記内径Ｌ１、Ｌ２及び外径Ｌ３が、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３の条件を満たし、上記角度θ１、θ２が、θ１＜θ２の条件を満たす場合に、スカート部４の内周面４ａの弁座６におけるシート面６ｂへの干渉を確実に回避することができる。これにより、図５に示すように串刺し状態で横置きに保管されたり搬送されたりする際に、スカート部４の干渉による弁座６のシート面６ｂの変形を確実に防止することができる。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　ピストンＰは、ディスク３の一端外周部に突出するスカート部４の内周面４ａを反ディスク方向に向けて拡径する傾斜面として形成されるので、上記内径Ｌ１、Ｌ２及び外径Ｌ３の設定次第、また上記角度θ１、θ２の設定次第で、ピストンＰを上下方向に同心に積層した際に、上方のピストンＰのスカート部４における環状端部４ｂが下方のピストンＰの弁座６におけるシート面６ｂに干渉することを回避することができる。

　さらに、上方のピストンＰにおけるスカート部４の環状端部４ｂが下方のピストンＰにおける弁座６の外周面６ｃに形成される段部６ｄに当接することで、スカート部４の弁座６に対する高さ位置を嵩上げすることができる。これにより、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間に形成される隙間を大きくすることができる。よって、スカート部４における環状端部４ｂが弁座６におけるシート面６ｂに干渉することをより確実に回避するができる。

　さらに、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間における隙間を可能な限り狭くすることで、その分、スカート部４の肉厚を大きくすることができ、スカート部４の耐久性を向上させることができる。

　さらに、ピストンＰを同心に上下に積層するとき、下方のピストンＰの弁座６が上方のピストンＰのスカート部４で覆われるので、複数個のピストンＰを整列させて軸Ａで串刺し状態にして保管したり搬送したりする際に、弁座６のシート面６ｂがスカート部４によって保護される。

　次に、第２実施形態について説明する。

　図７Ａは、本実施形態におけるピストンＰを積層した状態を部分的に示す断面図である。以下の説明では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。

　本実施形態のピストンＰは、弁座６の外周面６ｃに第１実施形態のような段部６ｄ（図４）を有しない。このピストンＰを同心状に積層する場合、図７Ａに示すように、スカート部４の環状端部４ｂは、隣接する開口窓６ａの間に形成される凹部３ｄに直接当接する。

　図７Ａに示すように、スカート部４における環状端部４ｂの内径Ｌ４は、弁座６の外径、すなわち、弁座６のシート面６ｂの外径より大きく、さらに、弁座６の外周面６ｃにおける下端部の外径Ｌ５より大きくなるように設定される。

　これにより、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないことに加えて、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間に隙間を形成することが可能になるので、スカート部４の弁座６への干渉をより確実に回避することができる。

　図７Ｂは、前記した図６Ｂと同様に、スカート部４と弁座６との間における角度条件を示す断面図である。ピストンＰの軸線に直交する水平面ｂとスカート部４の内周面４ａとの間の角度θ３は、水平面ｂと弁座６の外周面６ｃとの間の角度θ４より小さくなるように設定される。

　これによって、スカート部４の内周面４ａが弁座６のシート面６ｂに干渉しないことに加えて、スカート部４の内周面４ａと弁座６の外周面６ｃとの間に隙間を形成することが可能になるので、スカート部４は弁座６の外周面６ｃに干渉せず、スカート部４の弁座６への干渉をより確実に回避することができる。

　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　上方のピストンＰにおけるスカート部４の環状端部４ｂが下方のピストンＰにおける弁座６の外の凹部３ｄに当接するので、同心に積層される複数個のピストンＰの全体長さを小さくすることができる。したがって、複数個のピストンＰを整列させて軸Ａで串刺し状態にして保管したり搬送したりする際の収納性を向上させることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　上記実施形態では、ピストンＰが焼結によって形成される場合を例示したが、これに代えて、ダイカスト成形によって形成されてもよいし、樹脂材で射出成形されてもよい。

　さらに、上記実施形態では、弁座６の外周面６ｃに形成された段部６ｄは、外周面６ｃに沿う円弧状に形成されているが、スカート部４における環状端部４ｂの着座を許容する構造であればよく、例えば、外周面６ｃに部分的に設けられ上方に延びる軸状あるいは箱状に形成される段部であってもよい。

　さらに、上記実施形態では、ピストンＰが緩衝器に用いられる場合を例示したが、ピストンＰがガススプリングやシートダンパなどに用いられてもよい。

　本願は、２０１２年１１月１６日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－２５１７２０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　ピストンであって、
　環状に形成されるディスクと、
　前記ディスクの一端側の外周部から前記ディスクの軸線方向に突出する筒状のスカート部と、
　前記ディスクに形成され前記スカート部の内側に開口する流路と、
を備え、
　前記スカート部の内周面は、前記ディスクとは反対側に向けて拡径する傾斜面である、
ピストン。
　請求項１に記載のピストンであって、
　前記ディスクは、前記スカート部とは反対側の端面に弁座を有し、
　前記スカート部は、前記ディスクとは反対側の端部に環状端部を有し、
　前記環状端部の内径は、前記弁座の外径より大きい、
ピストン。
　請求項２に記載のピストンであって、
　軸線に直交する水平面と前記スカート部の内周面との間の角度が、前記水平面と前記弁座の外周面との間の角度より小さい、
ピストン。
　請求項２に記載のピストンであって、
　前記弁座は、外周面に段部を有し、
　前記段部の内径は前記環状端部の内径より小さく、前記段部の外径は前記環状端部の内径より大きい、
ピストン。
　請求項４に記載のピストンであって、
　前記弁座は、周方向に間隔を有して独立配置される開口窓を有し、
　前記段部は、前記開口窓の外周面に設けられる、
ピストン。
　請求項１に記載のピストンであって、
　前記流路は、前記ディスクの前記スカート部側の端面に積層される環状バルブによって開放可能に閉塞される、
ピストン。