JPH0223746B2 - - Google Patents

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ヨツクアブソーバー用
として好適な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に関する。

（従来の技術） 従来、ピストンシリンダー型のシヨツクアブソ
ーバーにおいて、そのピストンヘツドがシリンダ
ーチユーブと摺接するヘツド外径面には、リング
状の溝を穿つ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ツクを被
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
グが溝内でヘツ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つていた。

また、ピストンヘツドとシリンダーチユーブと
の摺接を円滑にするため、該ヘツドの外径面に低
摩擦プラスチツ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
薄肉のカツプ状に成形したものをピストンヘツド
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
と寸法出しを行なつて製品とするものである。

この技術におけるカツプ状のプラスチツク成形
物は被着しようとするピストンヘツドの寸法に近
似した寸法に作つておく必要があるため、ピスト
ンヘツドの径が異なれば、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ツドは、使
用時に発生する熱によるプラスチツク被着層の熱
膨脹に対処するため、該被着層とヘツド外径面と
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、プラスチツク被着層が
膨脹してシリンダーチユーブに当接したとき、該
プラスチツクがその空隙に逃げ込むことによつて
ピストンヘツドとシリンダーチユーブの嵌合が、
所謂、締り嵌め状態になることを防ぐ点にある。

一般に、この種のプラスチツクを被着したピス
トンヘツドにおいては、シリンダーチユーブとの
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をバラ付
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つたり、ピストンヘツド
がシリンダーチユーブ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りでなく、被
着層の摩耗を早めるという弊害がある。

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脹
を引き起し、プラスチツ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、カツプ状のプラスチツク成形物を得るに
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、ピストンヘツド本体に熱収縮性のふ
つ素樹脂チユーブを熱収縮させて樹脂被着層を形
成し、該ヘツ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ツプ部を
形成してなる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を提供するものである。

本発明に使用されるふつ素樹脂チユーブは、上
述したPTFEのほか、四ふつ化エチレン六ふつか
プロピレン共重合体（FEP）、およびこれらふつ
素樹脂を主成分としてこれに強化充填材、潤滑充
填剤などを配したものが用いられる。

FEPは、PTFE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。

ふつ素樹脂熱収縮性チユーブは、たとえばベル
ギー特許第564359号（1958年）に開示されている
技術によつて製造することができる。この技術を
要約すればつぎのとおりである。

すなわち、所定の径をもつたふつ素樹脂チユー
ブを、該チユーブよりも大きい径を有する金属円
筒内に嵌挿し、チユーブ開口部を閉塞して全体を
加熱し、チユーブ内に加圧ガスを送つてチユーブ
を膨脹させたのち、この加圧状態を保つたまま冷
却させると、該チユーブは膨脹した状態を保つて
冷却される。チユーブ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、このチユーブを膨脹処理時の温度に加
熱すると、元の寸法のチユーブに戻る。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、膨脹処理条件によつて変えるこ
とができるが、おおむね20〜30％程度の伸縮率を
有するものが扱い易い。

この熱収縮性ふつ素樹脂チユーブをピストンヘ
ツドの被着に使用する利点は、ピストンヘツド本
体の径に応じて該チユ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
ツド本体の被着に使用することができること、そ
して材料取りに際してロスが出ないということで
ある。

また、チユーブの肉厚も、この種の被着に好ま
しい薄肉のもの、たとえば0.3mm前後のものから
必要に応じては１mm以上の肉厚のものまで容易に
得ることができる。

まず、熱収縮性のふつ素樹脂チユーブをその熱
収縮量を見込んでピストンヘツド本体に被嵌させ
る。すでに述べたように、このチユーブは、加熱
することによつて径方向には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。

ピストンヘツド本体の両端面にリツプ部を設け
る場合、あるいはリツ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
収縮によつてチユーブを被着させるに際し、長さ
方向はヘツド本体の高さよりも長くなるように予
めチユーブ長さを決めておく。

もしこのような必要がなく、一端面にのみリツ
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
との関係でチユ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ユーブを
ヘツド本体に被嵌し、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、ふつ素樹脂としてPTFEを用
いた場合は、340〜370℃、FEPの場合で250〜
300℃とし、処理時間は３〜10分とする。

熱収縮してヘツ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
度もバラ付きがあるから、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
理工程の温度よりも低目とし、PTFEの場合で
250〜340℃、FEP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りや皺
を生じ、リツ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は、上述したようにヘ
ツ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ほ
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、ヘツド本体の両端面にリツプ部を設ける
場合、あるいはその一端面に樹脂の被着層を設け
る場合は、このサイジング工程において一方の端
面のリツ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、ヘツド本体の端面に設けられ
るリツプ部は、ヘツド本体の外径面に設けられた
被着層を径方向内側に折り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リツプ部は、たとえばヘ
ツ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ツプ部とした構成
のものに比較して、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
題がほ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に、
その両端面が交互に加圧側として使用される場合
は、ピストンヘツド本体の両端面にリツプ部を有
する形式のものが用いられるが、シヨツクアブソ
ーバーのように減衰側に加圧を効かせる場合は、
その一端面にのみリツプ部を設けた形式のものが
用いられる。

以下に、この熱収縮性のふつ素樹脂チユーブを
使用して樹脂被着したピストンヘツドの製造方法
について実施例図をもつて説明する。

（実施例） 第１図は、その一端面にリツプ部を有する本発
明のふつ素樹脂を被着したピストンヘツドの一実
施例を示す斜視図である。

第２図は、両端面にリツプ部を有する本発明の
ふつ素樹脂を被着したピストンヘツドの他の実施
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はふつ素樹脂被着層、２はピス
トンヘツド本体、３は該ヘツド本体の外径面、４
はその一方の端面、そして５は他方の端面であ
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。

１ａはヘツド本体の外径面３に被着されたふつ
素樹脂被着層、１ｂは一方の端面４に被着された
被着層、１ｃは他の端面５に被着された被着層、
１ｄは被着層１ｂが折返されてその周縁部が拡径
されて形成されたリツプ部である。

それぞれの端面における被着層１ｂ，１ｃは、
被着層を構成する樹脂がリング状凹溝６，７に充
填されてロツクされており、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
ストンヘツドの製造方法について工程順に示すも
のである。

第４図は、ヘツド本体２に１′で示される熱収
縮性のふつ素樹脂チユーブ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は、ヘツド本体の端面５に
被着層１ｃを設ける態様のものであるので、ヘツ
ド本体２は台８の上に倒立して置かれており、熱
収縮処理時のチユーブ１′の長さ方向の膨脹を端
面５側に生じさせようとするものである。

なお、図において９は、後述するピストンロツ
ドが嵌着される孔、１０はオリフイスである。

ついで、第５図に縦断面図をもつて示すよう
に、全体を加熱炉１１中において、350℃で５分
間処理し、チユーブ１′を収縮させヘツド本体の
外径面３に被着させた。１c′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。この突出部
１c′は、ヘツド本体の端面５を覆つて被着層１ｃ
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ツド
の縦断面図で、１２はサイジング型、１３はその
受け型そして１４は押型で、型の温度は300℃で
ある。

第５図に示した熱収縮工程を径て得られたヘツ
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。

このサイジング工程で、被着層１ａは受け型１
３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１ａは若干その肉厚を減ずる。

被着層をもつたヘツドが、受け型の底部に達す
る前に、被着層の突出部１c′は受け型の底部に当
接し、径方向内側に折り曲げられ、さらに押型に
よる圧入が続くと折り曲げ端は軸線方向の押圧力
を受けてヘツド本体の端面５に密着し、そこに被
着層１ｃを形成する。この時、折り曲げ端はヘツ
ド本体端面に設けられているリング状凹溝７に密
に充填され、そこにロツクされる。

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は、被着層１ａ
に軸線方向上向きの延伸を生ぜしめる。１５は、
この延伸部を示す。延伸部１５の長さは、後述す
るようにヘツド本体の端面４上に折り曲げられ、
そして折返されて拡径され、そこに端面被着層１
ｂとリツプ部１ｄ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１ａに残存す
る長さ方向の復元力と受け型への圧入時の絞りし
ろ(代)の大小およびサイジング温度によつて決る。

サイジング工程の型の温度を、前工程の熱収縮
処理温度よりも低くすることについては既に述べ
たとおりであるが、これは延伸部１５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
ると延伸部１５に曲がりや皺を生じ、後工程のリ
ツプ部形成が極めて困難となる。

第６図は、ヘツ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側の延伸部の形成が完了
した時点の部材の縦断面を示している。

第７図から第１０図までは、リツプ部形成工程
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。

１６は受け型で、サイジング工程に使用した受
け型１３をそのまま使用してもよく、同一キヤビ
テイ寸法の別途の型を用いてもよい。

１７は押型で１８は受け型のキヤビテイに嵌合
する外径部、１９は周縁段部、２０は縮径部、２
１は端面部、そして２２は縮径部２０と端面部２
１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１９が当接して軸線方向に押圧し、
延伸部１５のほぼ中央部を径方向内側に腰折れ状
に折り曲げる。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、延伸部１５の
中央部より下方部分がヘツド本体の上端面４に被
着され、その中央部より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、ここに端面被着層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。リング状凹溝６には被着層１ｂ
を構成する樹脂が充填され、また被着層１ｂの折
返し周縁部２３は、被着層１ａ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層１ａ
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、絞り代、およびサイジング温度によつ
て異なるが、おおむね50〜200Kg／cm²の軸線方向
押圧力で十分である。本発明では、外径30mm、高
さ10mmそして端面部の被着面積３cm²のヘツド本体
にPTFEを被着させる場合、100Kg／cm²の押圧力
で良好な結果を得ている。

また、端面被着層１ｂ，１ｃを形成するときの
押圧力200〜500Kg／cm²が好ましく、上記被着面積
の場合で300Kg／cm²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１０図は、端面被着層の折返し周縁部を拡径
してリツ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、２５は受け型のキヤビテイで被
着層１ａをもつたヘツド本体の外径とほぼ等しい
径を有しており、２６は径方向外側に拡がる段
部、２７はキヤビテイ２５と該段部２６とを結ぶ
凹曲面部、そして２８は拡径部である。

２９は押型で、３０は受け型の拡径部２８に密
に嵌合する外径部、３１は周縁段部、３２は端面
部、３３は該周縁段部３１と端面部３２とを結ぶ
凸曲面部である。

押型２９を下降させることにより、被着層の折
返し周縁部２３は拡径されてリツプ部１ｄが形成
される。

このリツプ部形成工程は、受け型２４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２３を拡径させ、リツプ部１ｄを得
ることもできるが、受け型と押型とを用いる利点
は、その凹曲面部２７と凸曲面部３３の曲率半径
を変えることにより、リツプ部１ｄの肉厚を薄く
することができるばかりでなく、寸法精度のよい
リツプとすることができる。

以上の実施例図においては、ヘツド本体の一方
端面にのみリツプ部を有するピストンヘツドの製
法について述べたが、第２図に示したように、ヘ
ツド本体の両端面にリツプ部を形成させるには、
第６図に示したサイジング工程の受け型の底部
を、第７図の押型１７のように構成しておくこと
により、ヘツド本体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、ヘツド本
体の下端面５にもリツプ部をもつたピストンヘツ
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
ヘツドを組込んだシヨツクアブソーバーの一例を
示す縦断面図で、図中Ｈは本発明のピストンヘツ
ド、Ｃはシリンダーチユブ、Ｐは外筒、Ｒはピス
トンロツド、そしてＯは油である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の熱収縮性のふつ
素樹脂チユーブを被着したピストンヘツドは被着
強さが大であり、ヘツ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り曲げ折返し被着層
とその折返し周縁部を拡径したリツプ部を有する
ものであるから、リツ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
リツプ部にもたせてあるので、ヘツド外径面被着
層とシリンダーチユ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ガ
タ付き音の発生もない。

ふつ素樹脂被着層を設けるにあたり、熱収縮性
のふつ素樹脂チユーブを用いているので、ピスト
ンヘツド本体の径に対応して該チユーブの径を厳
密に選ぶ必要がなく、その収縮率の範囲内で種々
の径のヘツド本体への被着が可能であり、また材
料取りに際してロスの発生がなく、薄肉のチユー
ブが適用できることとこのような薄肉チユーブを
容易に得ることができるなど実用上多大な効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一端面にリツプ部を有する本発明の
ふつ素樹脂を被着したピストンヘツドの一実施例
を示す斜視図、第２図は、両端面にリツプ部を有
する本発明のふつ素樹脂を被着したピストンヘツ
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ツドの
製造方法を工程順に示すもので、第４図はピスト
ンヘツド本体に熱収縮性のふつ素樹脂チユーブを
被嵌した状態を示す該ヘツド本体と該チユーブの
縦断面図、第５図は熱収縮工程を示す該ヘツド本
体と被着層の縦断面図、そして第６図はサイジン
グ工程におけるサイジ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図まではリツプ
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
ストンヘツドを組込んだシヨツクアブソーバーの
一例を示す縦断面図である。 １，１ａ，１ｂ，１ｃ…ふつ素樹脂被着層、１
c′…突出部、１ｄ…リツプ部、１′…熱収縮性の
ふつ素樹脂チユーブ、２…ピストンヘツド本体、
４，５…端面、６，７…リング状の凹溝、１１…
加熱炉、１２…サイジング型、１５…延伸部、１
６…受け型、１７…押型、１８…外径部、１９…
周縁段部、２０…縮径部、２１…端面部、２２…
凸曲面部、２３…折返し周縁部、２４…リツプ部
形成受け型、２５…キヤビテイ、２６…段部、２
７…凹曲面部、２８…拡径部、２９…リツプ部形
成押型、３０…外径部、３１…周縁段部、３２…
端面部、３３…凸曲面部、Ｈ…ピストンヘツド、
Ｃ…シリンダーチユーブ、Ｒ…ピストンロツド、
Ｏ…油。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストンヘツド本体に熱収縮性のふつ素樹脂
   チユーブを熱収縮させて樹脂被着層を形成し、該
   ヘツ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ツプ部を形成して
   なることを特徴としたふつ素樹脂を被着したピス
   トンヘツド。 ２ 熱収縮性のふつ素樹脂チユーブをピストンヘ
   ツド本体の外径面に被嵌させること、全体を加熱
   して該チユーブを熱収縮させて該ヘツド外径面に
   被着させること、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
   ともに該ヘツ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
   腰折れ状に折り曲げ、延伸部の中央より下方部分
   をヘツ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
   するリツプ部を形成させること、以上の各工程か
   らなることを特徴としたふつ素樹脂を被着したピ
   ストンヘツドの製造方法。 ３ 熱収縮性のふつ素樹脂チユーブをピストンヘ
   ツド本体の外径面に被嵌させること、全体を加熱
   して該チユーブを収縮させて該ヘツド外径面に被
   着させるとともに該ヘツ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り曲げ、突出部の中央より上
   方部をヘツド本体の下端面に被着させるとともに
   その中央より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、ヘツド
   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
   圧して延伸部のほぼ中央部を径方向内側に腰折れ
   状に折り曲げ、延伸部の中央より下方部分をヘツ
   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、このよう
   にヘツ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ツプ部を形成さ
   せること、以上の各工程からなることを特徴とし
   たふつ素樹脂を被着したピストンヘツドの製造方
   法。