JPH0735237A - ピストンとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ピストン本体４ａと、このピストン本体４ａ
の両側から延出するピストンロッド４ｂ、４ｃとを備え
る。そのピストン本体４ａは、一方のピストンロッド４
ｂの端部から径方向外方に張り出す部分４ａ′と、この
張り出し部分４ａ′に溶着されると共に他方のピストン
ロッド４ｃの端部から径方向外方に張り出す部分４ａ″
とから構成されている。 【効果】 部品点数や製造工数を削減してコストを低減
でき、ピストンの素材として管材を用いてコスト低減を
図ることができ、強度的な信頼性を高めることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油空圧シリンダやラッ
クピニオン式油圧パワーステアリング装置等において用
いられるピストンとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば油空圧シリンダに用いられている
ピストンとして、シリンダに対し相対的に軸方向に往復
移動するピストン本体と、このピストン本体の両側から
延出するピストンロッドとを備えるものが汎用されてい
る。また、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装
置においては、シリンダに対し相対的に軸方向に往復移
動するピストン本体と、このピストン本体の両側から延
出するピストンロッドとを備え、一方のピストンロッド
の外周にラック歯が形成されたピストンが用いられ、両
ピストンロッドの少なくとも一方にボールジョイントや
タイロッド等を介し操舵用車輪が連結され、そのラック
に操舵により回転するピニオンが噛み合わされ、そのピ
ストン本体により仕切られる油室に操舵抵抗と操舵方向
とに応じ圧油が供給され、その油圧がピストン本体に作
用することで操舵補助力を発生させている。

【０００３】従来、そのピストンを構成するピストン本
体と両ピストンロッドとは別個の部材であって、例えば
図６に示すように、両ピストンロッドを一本の棒材１０
１により構成し、その棒材１０１の外周に嵌合されるリ
ング状部材１０２によりピストン本体を構成し、その棒
材１０１とリング状部材１０２とをサークリップ１０３
により連結し、リング状部材１０２に形成した突出部１
０２ａをかしめて棒材１０１に押し付けることでリング
状部材１０２を棒材１０１に固定していた。

【０００４】また、ラックピニオン式油圧パワーステア
リング装置に用いられるピストンにあっては、重量を軽
減したり、あるいは、ピストンロッドの両端を覆う伸縮
カバーの内圧上昇を防止するため、ピストンロッドを中
空にすることが行なわれている。この場合、ピストンロ
ッドのラック歯を形成する部分は強度確保のため肉厚を
大きくする必要があることから、そのラック歯形成部を
除いてガンドリルにより加工することで中空にしてい
た。しかし、ガンドリルにより加工を行なうと加工コス
トが増大することから、図７に示すように、ピストンロ
ッドを中実の棒材１１１と中空の棒材１１２とを摩擦圧
接することで構成し、その中実の棒材１１１にラック歯
１１３を形成することで、重量を軽減すると共にラック
歯１１３の形成に必要な肉厚を確保することが提案され
ている（特開平３‐１３８０４２号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ピストン本体とピスト
ンロッドとを連結するのにサークリップやかしめ工程を
必要とする従来構造では、部品点数が増加すると共にか
しめ作業のための管理工程が増加し、コストが増大す
る。また、中実の棒材１１１と中空の棒材１１２とを摩
擦圧接することでピストンロッドを構成し、その中実の
棒材１１１にラック歯１１３を形成する従来構造では、
その中空の棒材１１２にピストン本体を連結した場合、
そのピストン本体の外周面にシリンダの内周面から作用
する支持反力や、そのピストン本体に作用する油圧に基
づき、その摩擦圧接部に曲げモーメントによる応力が作
用し、強度的な信頼性が低くなる。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題を解決するこ
とのできるピストンとその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ピストン本体
と、このピストン本体の両側から延出するピストンロッ
ドとを備えるピストンにおいて、そのピストン本体は、
一方のピストンロッドの端部から径方向外方に張り出す
部分と、この張り出し部分に溶着されると共に他方のピ
ストンロッドの端部から径方向外方に張り出す部分とか
ら構成されていることを特徴とする。その一方のピスト
ンロッドの外周にラック歯が形成され、少なくとも他方
のピストンロッドが中空とされているのが好ましい。

【０００８】本発明方法は、ピストン本体と、このピス
トン本体の両側から延出するピストンロッドとを備える
ピストンを製造するに際し、一対の棒材をそれぞれの端
面において摩擦圧接し、両棒材の圧接部から径方向外方
に突出するバリを成形してピストン本体とし、両棒材を
ピストンロッドとすることを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明のピストンを構成するピストン本体は、
一方のピストンロッドの端部から径方向外方に張り出す
部分と、この張り出し部分に溶着されると共に他方のピ
ストンロッドの端部から径方向外方に張り出す部分とか
ら構成されているので、ピストン本体をピストンロッド
とは別個の部材で構成してサークリップやかしめ工程等
によりピストンロッドに固定する場合に比べ、構成部品
を少なくすることができる。また、両ピストンロッドの
溶着位置はピストン本体の軸方向中央位置に一致するの
で、そのピストン本体の外周面にシリンダの内周面から
支持反力が作用したり、そのピストン本体に流体圧が作
用しても、その溶着部にモーメントに基づく応力が作用
することはない。その一方のピストンロッドの外周にラ
ック歯が形成され、少なくとも他方のピストンロッドが
中空とされることで、ピストンの重量を軽減すると共に
ラック歯の形成に必要な肉厚を確保することができ、ま
た、中空のピストンロッドを管材から形成することでガ
ンドリル加工を不要とできる。この場合、両ピストンロ
ッドを共に中空とし、ラック歯を形成する一方のピスト
ンロッドの肉厚を他方のピストンロッドの肉厚よりも大
きくしてもよい。

【００１０】一対の棒材をそれぞれの端面において摩擦
圧接し、両棒材の圧接部から径方向外方に突出するバリ
をピストン本体に成形し、両棒材をピストンロッドとす
ることで、両ピストンロッドの溶着と同時にピストン本
体とピストンロッドとの一体化を行なっているので、ピ
ストンの製造工数を低減することができる。なお、その
バリはプレス加工や機械加工等によりピストン本体に成
形すればよく、各棒材は必要に応じて機械加工や歪み取
り加工等を施すことでピストン本体にすればよい。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図３、図４に示すラックピニオン式油圧パ
ワーステアリング装置１は、車両のハンドルに連結され
る入力軸２と、ハウジング５内で油圧制御バルブ１５を
介し入力軸２に連結されるピニオン３と、そのハウジン
グ５に接続されるシリンダ２０と、そのハウジング５と
シリンダ２０に挿入されると共にハウジング５内のサポ
ートヨーク２９とシリンダ２０内のブッシュ２２とに支
持されるピストン４とを備えている。そのピストン４
は、シリンダ２０に対し軸方向（図３において左右方
向）に往復移動するピストン本体４ａと、このピストン
本体４ａの両側から軸方向一方と他方とに延出するピス
トンロッド４ｂ、４ｃとを備え、一方のピストンロッド
４ｂの外周に形成されたラック歯４ｄにピニオン３が噛
み合う。そのピストンロッド４ｂ、４ｃの各端にボール
ジョイント６、７が連結され、このボールジョイント
６、７にタイロッド８、９を介し操舵用車輪（図示省
略）が連結される。これにより、操舵によりピニオン３
が回転してピストン４がシリンダ２０に対し軸方向移動
することで車両の操舵がなされる。

【００１３】その他方のピストンロッド４ｃの外周とシ
リンダ２０の内周の間をシールする一対のシール部材１
０、１１が設けられ、両シール部材１０、１１の間がピ
ストン本体４ａにより仕切られる一対の油室１３、１４
とされている。なお、ピストン本体４ａの外周にはシー
ルリング１２が嵌合されている。その油室１３、１４の
一方に、前記油圧制御バルブ１５と配管１６、１７を介
しポンプ７０から圧油が操舵抵抗と操舵方向に応じ供給
され、その油室１３、１４の他方から油がタンク７１に
還流することで操舵補助力が発生する。

【００１４】各ピストンロッド４ｂ、４ｃの端部は、そ
れぞれ蛇腹状の伸縮カバー２５、２６により覆われ、各
伸縮カバー２５、２６の一端はタイロッド８、９に連結
されると共に他端はハウジング５あるいはシリンダ２０
に連結され、ハウジング５およびシリンダ２０内への泥
水、異物、塵埃等の侵入を防止している。両ピストンロ
ッド４ｂ、４ｃは中空であって、ピストン４は軸方向に
沿う貫通孔３６を有し、この貫通孔３６と、この貫通孔
３６に連通する一対の径方向孔３７、３８とを介し、一
方の伸縮カバー２５の内部と他方の伸縮カバー２６の内
部とは連通する。これにより、ピストン４の軸方向移動
時に各伸縮カバー２５、２６の内部の空気を一方から他
方に移動させることで各伸縮カバー２５、２６の内圧上
昇を防止し、ピストン４の移動が阻止されるのを防止し
ている。

【００１５】図１に示すように、そのピストン本体４ａ
は、一方のピストンロッド４ｂの端部から径方向外方に
張り出す部分４ａ′と、この張り出し部分４ａ′に溶着
されると共に他方のピストンロッド４ｃの端部から径方
向外方に張り出す部分４ａ″とから構成され、その外周
に、前記シールリング１２の嵌合用の周溝４ｅが機械加
工により形成されている。前記貫通孔３６の両端は、前
記ボールジョイント６、７に一体化される雄ねじ部（図
示省略）をねじ込む雌ねじ部３６ａ、３６ｂとされてい
る。その貫通孔３６の内径は、その雌ねじ部３６ａ、３
６ｂを除いて、ラック歯４ｄが形成されている一方のピ
ストンロッド４ｂにおける方が他方のピストンロッド４
ｃよりも小さくされ、両ピストンロッド４ｂ、４ｃの外
径は等しくされている。これにより、一方のピストンロ
ッド４ｂは他方のピストンロッド４ｃよりも肉厚が大き
くされ、ラック歯４ｄを形成するための肉厚が確保され
ている。

【００１６】そのピストン４は、図２の（１）に示す一
対の円筒状中空棒材４Ｂ、４Ｃから形成されている。両
棒材４Ｂ、４Ｃとして、外径が等しく、内径は一方の棒
材４Ｂの方が他方の棒材４Ｃよりも小さい鋼管材が用い
られている。両棒材４Ｂ、４Ｃをそれぞれの端面におい
て摩擦圧接し、この摩擦圧接によって図２の（２）に示
すように両棒材４Ｂ、４Ｃの圧接部から径方向外方に突
出するバリＢ、Ｃを、図２の（３）に実線で示すように
環状にプレス成形した後に破線で示すように機械加工す
ることでピストン本体４ａは成形される。そして、一方
の棒材４Ｂにラック歯４ｄと雌ねじ部３６ａと径方向孔
３７とを形成し、他方の棒材４Ｃに雌ねじ部３６ｂと径
方向孔３８とを形成し、熱処理やプレス加工により歪み
取りを行なうことで、各ピストンロッド４ｂ、４ｃが成
形される。なお、ピストンロッド４ｂ、４ｃのラック歯
４ｄ、雌ねじ部３６ａ、３６ｂ、径方向孔３７、３８
は、両棒材４Ｂ、４Ｃの摩擦圧接前に形成してもよい。

【００１７】上記構成によれば、ピストン本体４ａは、
一方のピストンロッド４ｂの端部から径方向外方に張り
出す部分４ａ′と、この張り出し部分４ａ′に溶着され
ると共に他方のピストンロッド４ｃの端部から径方向外
方に張り出す部分４ａ″とから構成されているので、ピ
ストン本体をピストンロッドとは別個の部材で構成して
サークリップやかしめ工程等によりピストンロッドに固
定する場合に比べ、構成部品を少なくすることができ
る。また、一対の棒材４Ｂ、４Ｃをそれぞれの端面にお
いて摩擦圧接することで、両ピストンロッド４ｂ、４ｃ
の溶着と同時にピストン本体４ａとピストンロッド４
ｂ、４ｃとの一体化を行なっているので、ピストンの製
造工数を低減することができる。その両ピストンロッド
４ｂ、４ｃの溶着位置はピストン本体４ａの位置に一致
するので、そのピストン本体４ａの外周面にシリンダ２
０の内周面から支持反力が作用したり、そのピストン本
体４ａに油圧が作用しても、その溶着部にモーメントに
基づく応力が作用することはない。その両ピストンロッ
ド４ｂ、４ｃが中空の鋼管材から形成され、ラック歯４
ｄが形成された一方のピストンロッド４ｂの肉厚が他方
のピストンロッド４ｃの肉厚よりも大きくされているの
で、ピストン４の重量を中実材からピストンロッドを構
成する場合に比べ軽減することができ、ラック歯４ｄの
形成に必要な肉厚を確保することができ、しかも、ガン
ドリル加工を不要とできる。

【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、図５に示すように、両ピストンロ
ッド４ｂ、４ｃを中空とし、一方のピストンロッド４ｂ
の内径をラック歯４ｄの形成部で小さく、それ以外の部
分では他方のピストンロッドの内径と等しくしてもよ
い。これにより、ラック歯４ｄを形成するための肉厚を
確保でき、また、摩擦圧接部の各肉厚は薄い方が温度上
昇が早く、各肉厚は互いに等しい方が温度差が小さくバ
リＢ、Ｃの形状が均一化するので、両棒材４Ｂ、４Ｃの
摩擦圧接を円滑に行なうことができる。また、両ピスト
ンロッドの一方を中実にして他方を中空にしたり、両方
を中実にしたり、両方を内外径の等しい棒材から構成し
てもよい。また、ラックピニオン式油圧パワーステアリ
ング装置以外の油空圧シリンダのピストンにも本発明を
適用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ピストンの部品点数や
製造工数を削減してコストを低減でき、ピストンの素材
として管材を用いてコスト低減を図ることができ、しか
も、強度的な信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のピストンの断面図

【図２】本発明の実施例のピストンの製造工程を示す図

【図３】本発明の実施例のラックピニオン式油圧パワー
ステアリング装置の正面図

【図４】本発明の実施例のラックピニオン式油圧パワー
ステアリング装置の断面図

【図５】本発明の変形例のピストンの断面図

【図６】従来のピストンの部分断面図

【図７】従来のピストンの部分断面図

【符号の説明】

４ ピストン ４ａ ピストン本体 ４ｂ、４ｃ ピストンロッド ４ｄ ラック歯 ２０ シリンダ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン本体と、このピストン本体の両
   側から延出するピストンロッドとを備えるピストンにお
   いて、そのピストン本体は、一方のピストンロッドの端
   部から径方向外方に張り出す部分と、この張り出し部分
   に溶着されると共に他方のピストンロッドの端部から径
   方向外方に張り出す部分とから構成されているピスト
   ン。
2. 【請求項２】 一方のピストンロッドの外周にラック歯
   が形成され、少なくとも他方のピストンロッドが中空と
   されている請求項１に記載のピストン。
3. 【請求項３】 ピストン本体と、このピストン本体の両
   側から延出するピストンロッドとを備えるピストンを製
   造するに際し、一対の棒材をそれぞれの端面において摩
   擦圧接し、両棒材の圧接部から径方向外方に突出するバ
   リを成形してピストン本体とし、両棒材をピストンロッ
   ドとすることを特徴とするピストンの製造方法。