JPH11270677A - シリンダ装置及びそれに用いるピストンロッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンロッドの外周側に窒化膜と酸化膜を
形成した場合でも、ピストンロッドとシール部材との摺
動面間を常時潤滑状態に保持できるようにする。 【解決手段】 ピストンロッド４の基材となる金属体の
外表面には窒化膜を形成し、この窒化膜の表面には酸化
膜７を形成する。そして、ピストンロッド４に形成した
酸化膜７の表面にそのほぼ全長に亘って周方向のバフ研
磨を施すことにより、この酸化膜７には多数の横溝８を
形成する。また、横溝８が形成された酸化膜７の表面に
対しそのほぼ全長に亘って軸方向のバフ研磨を施すこと
により、この酸化膜７の表面には多数の縦溝９を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばワゴン車の
バックドア等を開閉するのに用いられるガススプリング
等のシリンダ装置及びそれに用いるピストンロッドの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シリンダ装置としては、例えば
実開昭５６−１０８０３６号公報（以下、第１の従来技
術という）等に記載のガススプリングが知られており、
このガススプリングは、内部に油液と共に圧縮ガスが封
入された筒状のチューブと、該チューブ内に摺動可能に
設けられ、該チューブ内を２つのガス室に画成したピス
トンと、一端側が該ピストンに設けられ、他端側が前記
チューブに設けられたロッドガイドを介して該チューブ
外に突出したピストンロッドと、前記ロッドガイドに設
けられピストンロッドの外周に摺接して該ピストンロッ
ドとロッドガイドとの間をシールし、前記チューブ内の
流体が外部に漏洩するのを防止するシール部材とから構
成されている。

【０００３】この第１の従来技術によるガススプリング
は、例えばワゴン車のバックドア等に適用され、車体側
とバックドア側に取付けるようにし、バックドアの開，
閉扉に伴いピストンロッドをシリンダに対し伸，縮動作
させる。

【０００４】そして、このようなピストンロッドの伸，
縮動作に応じてピストンロッドがシリンダ内に出入りす
ることにより、シリンダ内の各ガス室がそれぞれ拡，縮
し、これにより該各ガス室内で反発力（ばね力）を発生
させる。また、このときに、各ガス室間で圧縮ガスをピ
ストンに設けられたオリフィス等を介して流通させるこ
とにより減衰力（緩衝効果）を発生させる。

【０００５】ここで、シリンダとピストンロッドとの間
に設けるシール部材の下部側には、該ピストンロッドの
外周側との間で油液を溜めるための空所が形成されてお
り、ピストンロッドが伸縮動作を行うときに、シリンダ
内で該ピストンロッドに付着した油液（油膜）の一部が
前記シール部材により掻き落されると、この掻き落され
た油液が前記空所内で一時的に貯留（捕獲）される。

【０００６】そして、この空所内に貯留された油液によ
って、シリンダ内の加圧ガスの漏洩を防止すると共に、
ピストンロッドの伸長行程では、前記空所内で油液を予
めピストンロッドに付着させて、該ピストンロッドとシ
ール部材との摺動面間に油液を含ませた状態、所謂「湿
り接触」の状態でピストンロッドをシール部材に対し摺
動させ、前記各摺動面間の摺動抵抗等を小さくして良好
な摺動特性を得るようにしている。

【０００７】また、第２の従来技術として実開昭５６−
７２９４５号公報に記載のガススプリングが知られてい
る。この第２の従来技術では、シリンダとピストンロッ
ドとの間に第１のシール部材を設け、該第１のシール部
材により圧縮ガスからのガス圧を直接受圧させると共
に、前記シリンダとピストンロッドとの間には該第１の
シール部材を挟んでシリンダ内の各ガス室とは反対側と
なる大気側に第２のシール部材を配設し、該第１，第２
のシール部材間でピストンロッドの外周側に油液を充填
する油溜り空間を形成する構成としている。

【０００８】この場合には、ピストンロッドの縮小行程
で、ピストンロッドが第１のシール部材に対して摺動す
るときに、油溜り空間内で油液を予めピストンロッドに
付着させることができ、これによっても前記第１の従来
技術と同様にピストンロッドをシール部材に対し「湿り
接触」の状態で摺動させることができ、良好な摺動特性
が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した第
１の従来技術では、ピストンロッドをシリンダから伸長
させたままの状態で、該ピストンロッドを外気と長く接
触させた場合には、ピストンロッドの外周面の油膜（極
めて薄い膜）が大気中で蒸発してしまうことがある。こ
のため、この状態で次の縮小行程を行うと、ピストンロ
ッドとシール部材との摺動面間に油液がほとんど含まれ
ない状態、所謂「乾き接触」の状態でピストンロッドを
シリンダ内に縮小移動させてしまう。

【００１０】この結果、ピストンロッドとシール部材と
の間の摺動抵抗が非常に大きくなってしまい、該シール
部材が早期に摩耗、損傷等し、該シール部材の寿命を早
めてしまうという問題がある。

【００１１】一方、第２の従来技術では、シリンダ内の
ガス圧を直接受圧する第１のシール部材よりも上側（大
気側）に第２のシール部材を設け、該各シール部材間で
油液が充填される油溜り空間を形成することにより、縮
小行程でもピストンロッドを前記油溜り空間内の油液に
より第１のシール部材に対し「湿り接触」の状態で摺動
させることができ、これにより前記第１の従来技術によ
る問題点を解決をすることができる。

【００１２】しかし、このような従来技術にあっては、
前記第１のシール部材の他に第２のシール部材等を新た
に設ける必要があり、部品点数が増加してしまう上に、
全体の構造等が複雑化してしまうという問題がある。

【００１３】また、ピストンロッドの表面に硬質クロム
メッキ処理等を施することにより、該ピストンロッドの
耐食性や耐摩耗性等を高めることも検討されている。そ
して、該硬質クロムメッキ層の表面にはチャンネルクラ
ックと称される複数の微細な「割れ」が形成されるか
ら、前記シール部材側に滞留したシリンダ内の油液の一
部は、前記硬質クロムメッキの「割れ」を介してシール
部材とピストンロッドとの摺動面にガススプリングの寿
命を左右しない程度で滲み出すようになる。

【００１４】これにより、ピストンロッドの伸長行程で
も縮小行程でも、シール部材とピストンロッドとの間の
摺動面間を常時潤滑状態に保持することが可能になるも
のである。従って、この場合には、前記第２の従来技術
で述べたような第２のシール部材等を特別に設ける必要
をなくすことができ、全体の構造を簡略化できるという
利点がある。

【００１５】一方、最近の傾向としては、環境上の配慮
からピストンロッドの耐食性や耐摩耗性を高めるため
に、前述のような硬質クロムメッキ処理に替え、該ピス
トンロッドの外周面にガス軟窒化処理と酸化処理とを施
し、ピストンロッドの摺動（外周）面を保護する方法が
検討されている。

【００１６】しかし、ガス軟窒化処理と酸化処理とを施
したピストンロッドは、硬質クロムメッキ処理を施した
ときに生じていた「割れ」が全く存在しなくなる。この
ため、シリンダ内からシール部材とピストンロッドとの
摺動面間への油液の滲み出し量（供給量）が著しく減少
してしまう。この結果、前記摺動面間の摺動抵抗が大き
くなり、これによってもシール部材を早期に摩耗、損傷
させてしまうという問題がある。

【００１７】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
なされたもので、本発明は、ガス軟窒化処理と酸化処理
とを施したピストンロッドを用いた場合でも、シール部
材とピストンロッドとの摺動面間を常時潤滑状態に保持
して該摺動面間の摺動抵抗を大幅に小さくでき、該シー
ル部材の寿命等を大幅に延ばすことができるようにした
シリンダ装置及びそれに用いるピストンロッドの製造方
法を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、内部に油液が封入された筒状のチュ
ーブと、該チューブ内に摺動可能に設けられたピストン
と、一端側が該ピストンに接続され、他端側が前記チュ
ーブに設けられたロッドガイドを介して該チューブ外に
突出したピストンロッドと、前記ロッドガイドに設けら
れピストンロッドの外周に摺接して該ピストンロッドと
ロッドガイドとの間をシールし、前記チューブ内の油液
が外部に漏洩するのを防止するシール部材とからなるシ
リンダ装置に適用される。

【００１９】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、ピストンロッドは、円柱状の金属体と、該金属
体の外表面に設けられた窒化膜と、該窒化膜の外表面に
設けられた酸化膜と、該酸化膜の外表面に形成された周
方向の横溝および軸方向の縦溝とから構成したことを特
徴とするシリンダ装置。

【００２０】このように構成したことにより、ピストン
ロッドは、金属体の外表面を窒化膜によって被覆できる
と共に、該窒化膜の表面を酸化膜によって被覆でき、こ
れらの窒化膜および酸化膜によりピストンロッドの耐食
性および耐摩耗性等を高めることができる。

【００２１】また、ピストンロッドには、酸化膜の表面
に周方向の横溝と軸方向の縦溝とを形成したから、シリ
ンダ装置を倒立状態で用いた場合には、シリンダ内の油
液の一部を前記横溝および縦溝を通じて該ピストンロッ
ドとシール部材との摺接面に導くことができ、該摺接面
を常に潤滑状態に保持しておくことができる。

【００２２】また、請求項２の発明では、横溝は、前記
ピストンロッドの外周のほぼ全長に亘って設け、縦溝
は、前記ピストンロッドが最伸長位置になったときに少
なくともシール部材と対面する部位に設けている。

【００２３】このように構成したことにより、ピストン
ロッドを最伸長位置まで伸長させたときに、ピストンロ
ッドにはシール部材と対面する部位に縦溝と横溝とが設
けられるから、シリンダ内の油液の一部をこれらの縦溝
および横溝を通じてピストンロッドとシール部材との摺
接面に導くことができる。これにより、ピストンロッド
を最伸長位置から縮小させるときには、シール部材とピ
ストンロッドとの摺接面を潤滑状態に保持しておくこと
ができる。

【００２４】また、請求項３の発明では、酸化膜は、周
方向の表面粗さＲａが、０．０６〜０．１５μｍであ
り、軸方向の表面粗さＲａが、０．０３〜０．０７μｍ
である。

【００２５】このように構成したことにより、チューブ
内の油液の一部を横溝および縦溝を通じてピストンロッ
ドとシール部材との摺接面に良好に導くことができる。

【００２６】さらに、請求項４の発明では、内部に油液
が封入された筒状のチューブと、該チューブ内に摺動可
能に設けられたピストンと、一端側が該ピストンに接続
され、他端側が前記チューブに設けられたロッドガイド
を介して該チューブ外に突出したピストンロッドと、前
記ロッドガイドに設けられピストンロッドの外周に摺接
して該ピストンロッドとロッドガイドとの間をシール
し、前記チューブ内の油液が外部に漏洩するのを防止す
るシール部材とからなるシリンダ装置に用いるピストン
ロッドの製造方法に適用される。

【００２７】そして、本発明による製造方法は、ピスト
ンロッドの外表面にガス軟窒化処理を施し、窒化膜を形
成する軟窒化処理工程と、軟窒化処理が施された前記ピ
ストンロッドの外表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工
程とを実施し、その後、周方向のバフ研磨により酸化膜
の表面に周方向の横溝を形成する周方向バフ研磨工程お
よび軸方向のバフ研磨により酸化膜の表面に軸方向の縦
溝を形成する軸方向バフ研磨工程のうち、一方の工程を
先に実施し、他方の工程を後に実施することにある。

【００２８】このように構成したことにより、ガス軟窒
化処理工程では、ピストンロッドの外周に窒化膜を形成
できると共に、酸化膜工程では、この窒化膜の表面に酸
化膜を形成することができる。そして、周方向バフ研磨
工程では、酸化膜の表面に周方向のバフ研磨を施すこと
により、この酸化膜には周方向に多数の横溝を容易に形
成することができる。また、軸方向バフ研磨工程では、
酸化膜の表面に軸方向のバフ研磨を施すことにより、こ
の酸化膜には軸方向に多数の縦溝を容易に形成すること
ができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
シリンダ装置を倒立型（チューブのロッド突出端を下に
向けた）のガススプリングに適用した場合を例に挙げて
説明する。

【００３０】ここで、図１ないし図６は本発明の第１の
実施の形態を示している。図中、１は有蓋筒状のチュー
ブで、該チューブ１内には、加圧ガスと一定量の油液２
とが封入され、該油液２を後述のシール部材１１によっ
て封止させる構成となっている。また、チューブ１に
は、図２に示すようにその下端側に位置して後述のピス
トン３が係合する環状のストッパ部１Ａが形成され、該
ストッパ部１Ａはピストンロッド４の最伸長位置を規制
するものである。

【００３１】３はチューブ１内に摺動可能に設けられた
ピストンで、該ピストン３は、チューブ１内を上，下で
２つのガス室Ａ，Ｂに画成している。そして、該ピスト
ン３にはガス室Ａ，Ｂ間を互いに連通するオリフィス通
路３Ａが形成されている。

【００３２】４はピストンロッドで、該ピストンロッド
４は、一端側となる上端側がピストン３に一体に設けら
れ、他端側となる下端側は後述のロッドガイド１０を介
してチューブ１外へと突出している。

【００３３】ここで、ピストンロッド４は、図３ないし
図６に示す如く、円柱状に形成された金属体５と、該金
属体５の外表面に全周に亘って形成された窒化膜６と、
該窒化膜６の表面上に全周に亘って形成され、後述する
シール部材１１のリップ部１１Ａが摺接する酸化膜７
と、該酸化膜７の表面にほぼ全長に亘って形成された周
方向の横溝８，８，…と、酸化膜７の表面にほぼ全長に
亘って形成された軸方向の縦溝９，９，…とから構成さ
れている。

【００３４】そして、各横溝８および各縦溝９は、チュ
ーブ１内の油液２の一部を酸化膜７とシール部材１１の
リップ部１１Ａとの摺接面に導く構成となっている。ま
た、これらの各横溝８および各縦溝９が形成された酸化
膜７は、周方向の表面粗さＲａが０．０６〜０．１５μ
ｍ程度であり、軸方向の表面粗さＲａが０．０３〜０．
０７μｍ程度であることが好ましい。

【００３５】１０はチューブ１の開口端側（下端側）に
設けられたロッドガイドで、該ロッドガイド１０は、短
軸の筒状体として形成され、その外周側はチューブ１の
開口端側内周に嵌着されている。そして、ロッドガイド
１０はその内周側に微小な隙間を介してピストンロッド
４を挿通させ、該ピストンロッド４をチューブ１の軸方
向（上，下方向）に移動可能に案内している。

【００３６】１１はチューブ１とピストンロッド４との
間に設けられたシール部材を示し、該シール部材１１
は、図２に示す如く外周側がチューブ１の内周面に嵌着
され、内周側はリップ部１１Ａとなってピストンロッド
４の酸化膜７表面に締代をもって摺接している。そし
て、このシール部材１１のリップ部１１Ａは、ピストン
ロッド４の酸化膜７との間を液密にシールし、チューブ
１内の油液２が外部に漏洩するのを最小限に抑える構成
になっている。

【００３７】本実施の形態によるガススプリングは上述
の如き構成を有するもので、当該ガススプリングを例え
ばワゴン車のバックドア等に装着する場合には、チュー
ブ１の上端側に設けられた取付ブラケット１２をワゴン
車のボデー側に取付け、ピストンロッド４の下端側に設
けられた取付ブラケット１３をバックドア側に取付け
る。

【００３８】そして、バックドアを開，閉扉するときに
は、ガススプリング本体は回転し、さらにピストンロッ
ド４をチューブ１に対し伸，縮動作させる。また、バッ
クドアを閉じた状態では、ピストンロッド４の突出端側
が下向きに倒立した状態となるが、バックドアを開いた
ときにはピストンロッド４の突出端側が上向きに正立し
た状態となる。

【００３９】そして、バックドアの開，閉扉時にピスト
ンロッド４の伸，縮動作に応じてピストン３がチューブ
１内を移動（摺動）すると、チューブ１内の各ガス室
Ａ，Ｂが拡，縮し、これにより該各ガス室Ａ，Ｂ内で反
発力（ばね力）を発生させる。また、このときには、各
ガス室Ａ，Ｂ間を加圧ガスがピストン３のオリフィス通
路３Ａ等を介して流通することにより減衰力を発生させ
る。

【００４０】次にガススプリングに用いるピストンロッ
ド４の製造方法について説明する。

【００４１】まず、軟窒化処理工程では、金属体５の外
周にガス軟窒化処理を施すことにより、この金属体５の
外表面には窒化膜６を例えば２０μｍ程度の厚みをもっ
て形成する（図３）。

【００４２】次に、酸化膜形成工程では、窒化膜６が形
成された金属体５の外周に酸化処理を施すことにより、
窒化膜６の表面には酸化膜７を例えば１μｍ程度の厚み
をもって形成する（図４）。

【００４３】次に、周方向バフ研磨工程では、酸化膜７
の表面に対しそのほぼ全長に亘って周方向のバフ研磨を
施すことにより多数の横溝８を形成する（図５）。ここ
で、バフ研磨に用いる研磨材は、砥粉の最大粒子径が例
えば３６〜４６μｍ程度であることが好ましい。そし
て、この研磨材を用いた場合には、酸化膜７の周方向で
の表面粗さＲａ（以下、周方向表面粗さＲａという）を
０．０６〜０．１５μｍ程度に形成することができる。

【００４４】さらに、軸方向バフ研磨工程では、各横溝
８が形成された酸化膜７に対しそのほぼ全長に亘って軸
方向のバフ研磨を施すことにより、多数の縦溝９，９，
…を形成する（図６）。そして、この軸方向バフ研磨工
程でも、前述した周方向バフ研磨と同様の研磨材を用い
ることにより、酸化膜７の軸方向での表面粗さＲａ（以
下、軸方向表面粗さＲａという）を０．０３〜０．０７
μｍ程度に形成することができる。

【００４５】なお、上記製造方法では、周方向バフ研磨
工程を先に、軸方向バフ研磨工程を後に実施している
が、軸方向バフ研磨工程を先に、周方向バフ研磨工程を
後に実施してもよい。

【００４６】かくして、本実施の形態では、ピストンロ
ッド４の金属体５を窒化膜６と酸化膜７とによって二重
に被覆（保護）することができ、この金属体５の耐摩耗
性および耐食性を高めことができると共に、環境面への
配慮を図ることができる。

【００４７】また、バックドアの閉扉時にガススプリン
グが倒立状態となるように取付けることによって、チュ
ーブ１内の油液２の一部を、酸化膜７に形成した各横溝
８と各縦溝９とを通じてピストンロッド４とシール部材
１１のリップ部１１Ａとの摺接面に導くことができ、両
者の摺接面を油液２により互いに「湿り接触」の状態で
接触させることができる。

【００４８】そこで、次に酸化膜７の周方向表面粗さＲ
ａおよび軸方向表面粗さＲａが、ピストンロッド４とシ
ール部材１１との間の摺動特性に与える影響について調
査するため、実験を、実施の形態の実施例１，２と比較
例１〜４とに基づいて行い、表１に示す実験結果を得る
ことができた。

【００４９】なお、本実験では、ピストンロッド４を
０．１７Ｈｚ（１００ｍｍ／ｓ）の周期で、５００００
回まで伸，縮動作させた後に、ピストンロッド４とシー
ル部材１１との間の摺動抵抗を測定した。また、この摺
動抵抗はピストンロッド４の伸長時と縮小時とで、ガス
室Ａ内のガス圧をそれぞれ測定することにより、両者の
ガス圧の差として算出した。

【００５０】

【表１】

【００５１】まず、実施例１では、軟窒化処理工程、酸
化膜形成工程、周方向バフ研磨工程および軸方向バフ研
磨工程をそれぞれ実施し、酸化膜の周方向表面粗さＲａ
を０．１２μｍ、軸方向表面粗さＲａを０．０６μｍに
設定した。これにより、実施例１では、ピストンロッド
とシール部材１１との間の摺動抵抗が８５Ｎになった。

【００５２】また、実施例２についても、実施例１と同
様の工程を実施し、酸化膜の周方向表面粗さＲａを０．
１０μｍ、軸方向表面粗さＲａを０．０４μｍに設定し
た。これにより、実施例２では、ピストンロッドとシー
ル部材１１との間の摺動抵抗が６５Ｎになった。

【００５３】一方、比較例１では、実施例１，２と同様
に軟窒化処理工程および酸化膜形成工程を実施している
ものの、周方向バフ研磨工程および軸方向バフ研磨工程
は省略している。

【００５４】これにより、比較例１では、表１に示すよ
うに酸化膜の周方向表面粗さＲａおよび軸方向表面粗さ
Ｒａは共に実施例１，２のものに比較して大きい値を示
した。そして、この比較例１では、摺動抵抗値が実施例
１，２のものに比べて３〜４倍程度にまで大きくなるこ
とが分かり、不合格と判定された。

【００５５】また、比較例２〜４では、実施例１，２と
同様に軟窒化処理工程、酸化膜形成工程および周方向バ
フ研磨工程は実施しているものの、軸方向研磨工程は省
略している。

【００５６】これにより、比較例２〜４では、表１に示
すように酸化膜の周方向表面粗さＲａは実施例１，２の
ものよりも小さいか、または同程度の大きさに設定され
たが、軸方向表面粗さＲａは実施例１，２のものよりも
大きい値を示した。そして、この比較例２〜４でも、摺
動抵抗値が実施例１，２のものに比べて１．５〜２倍程
度にまで大きくなることが分かり、不合格と判定され
た。

【００５７】従って、本実施の形態によれば、ピストン
ロッド４の酸化膜７に横溝８および縦溝９を設けること
によって、各溝内に油液を貯えることができ、ピストン
ロッド４とシール部材１１のリップ部１１Ａとの摺接面
間には安定した油膜を形成することができ、両者間の摺
動抵抗を小さくすることができる。

【００５８】これによって、シール部材１１の耐久性、
耐摩耗性等を高めて、寿命等を延ばすことができ、ガス
軟窒化処理と酸化処理とを施したピストンロッド４を当
該ガススプリングに容易に適用することができる。ま
た、前記第１の従来技術で述べたような「乾き接触」を
確実に防止し得ると共に、前記第２の従来技術で述べた
ような第２のシール部材等を追加して設ける必要もなく
なり、全体の構造等を簡略化することができる。

【００５９】次に、図７は本発明の第２の実施の形態を
示し、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも
のとする。しかし、本実施の形態の特徴は、前記第１の
実施の形態で述べたピストンロッド４に替えてピストン
ロッド２１を設け、このピストンロッド２１に設けた酸
化膜２２の表面には、その外周のほぼ全長に亘って周方
向の横溝２３，２３，…を設けると共に、この酸化膜２
２の表面には、ピストンロッド２１が最伸長位置になっ
たときに少なくともシール部材１１と対面する部位にの
み軸方向の縦溝２４，２４，…を設ける構成としたこと
にある。

【００６０】ここで、ピストンロッド２１は、第１の実
施の形態で述べたピストンロッド４とほぼ同様に、金属
体、窒化膜（いずれも図示せず）、酸化膜２２、横溝２
３および縦溝２４とから構成されている。そして、ピス
トンロッド２１の横溝２３は、酸化膜２２の表面にほぼ
全長に亘って形成されている。

【００６１】しかし、前記縦溝２４は、ピストンロッド
２１が最伸長位置まで伸長したときにチューブ１内に収
容された部位にのみ形成されている点で、第１の実施の
ものとは異なっている。

【００６２】次に、本実施の形態によるピストンロッド
２１の製造方法について説明するに、本実施例では、ピ
ストンロッド２１の金属体に対して軟窒化処理を施す軟
窒化処理工程と、窒化膜が形成された金属体の外表面に
酸化膜２２を形成する酸化膜形成工程と、酸化膜２２の
表面に周方向のバフ研磨を施すことによって各横溝２３
を形成する周方向バフ研磨工程までは、前記第１の実施
の形態のものと同様である。

【００６３】しかし、本実施の形態による軸方向バフ研
磨工程では、ピストンロッド２１が最伸長位置にあると
きにチューブ１内に収容される部位にのみ軸方向のバフ
研磨を施すことにより各縦溝２４を形成している点で、
第１の実施の形態のものとは異なっている。

【００６４】そこで、次に酸化膜２２の周方向表面粗さ
Ｒａおよび軸方向表面粗さＲａが、ピストンロッド２１
とシール部材１１との間の摺動特性に与える影響につい
て調査するため、実験を、実施の形態の実施例３と比較
例５とに基づいて行い、表２に示す実験結果を得ること
ができた。

【００６５】なお、本実験ではピストンロッド２１を
０．１７Ｈｚ（１００ｍｍ／ｓ）の周期で、ピストンロ
ッドの全ストローク（最伸長から最縮小）で伸，縮動作
させた。また、表２に示す摺動抵抗は前記第１の実施の
形態で述べた実験の場合と同様の手法を用いて算出して
いる。

【００６６】

【表２】

【００６７】まず、実施例３では、軟窒化処理工程、酸
化膜形成工程、周方向バフ研磨工程および軸方向バフ研
磨工程をそれぞれ実施し、酸化膜の周方向表面粗さＲａ
を０．１１μｍ、軸方向表面粗さＲａを０．０４μｍに
設定した。

【００６８】一方、比較例５では、実施例３と同様に軟
窒化処理工程、酸化膜形成工程および周方向バフ研磨工
程を実施しているものの、軸方向研磨工程は省略してい
る。そして、この比較例５による周方向バフ研磨工程で
は、酸化膜２２の周方向表面粗さＲａが０．０５μｍに
設定されたが、軸方向表面粗さＲａは０．０８μｍと大
きい値を示した。

【００６９】この結果、比較例５によるピストンロッド
を用いた場合には、表２に示すようにピストンロッドを
最初の数回から１０回まで伸，縮動作させる間に、摺動
抵抗値はそれぞれ１００Ｎ，８０Ｎとなり、実施例３に
よるピストンロッドとほぼ同様の摺動特性が得られるこ
とが分かった。

【００７０】しかし、この比較例５の場合には、ピスト
ンロッドの伸，縮動作をさらに続けるうちにこのピスト
ンロッドとシール部材１１との間の摺動抵抗が高くな
り、５００００回の耐久試験後にはシール部材１１にむ
しれ等が発生し、ガススプリングのガス反力が低下する
ことが分かった。

【００７１】これに対し、実施例３によるピストンロッ
ドを用いた場合には、５００００回の耐久試験後でも、
シール部材１１にはむしれ等の異常は発生せず、該シー
ル部材１１の機能を十分に発揮することができ、このシ
ール部材１１によってガススプリングのガス反力の低下
を抑えられることが分かった。

【００７２】かくして、このように構成される本実施の
形態でも、ピストンロッド２１を最伸長位置まで伸長さ
せたときには、チューブ１内の油液２の一部を酸化膜２
２に形成した横溝２３および縦溝２４を通じてシール部
材１１のリップ部１１Ａとピストンロッド２１の酸化膜
２２との間に導くことができ、前記第１の実施の形態と
ほぼ同様の作用効果を得ることができる。

【００７３】特に本実施の形態では、ピストンロッド２
１の全ストロークで使用することが多い、自動車のボン
ネットやバックドア等に好適に用いることができる。ま
た、横溝２３および縦溝２４のうち縦溝２４をピストン
ロッド２１の上端側にのみ部分的に形成する構成とした
から、縦溝２４を形成する軸方向バフ研磨工程では、縦
溝２４を形成するときの作業の手間を省くことができ、
全体の作業性等を向上することができる。

【００７４】なお、前記第２の実施の形態では、縦溝２
４はピストンロッド２１が最伸長位置まで伸長したとき
にチューブ１内に収容された部位全体に形成するものと
して述べたが、本発明はこれに限らず、縦溝２４はピス
トンロッド２１が最伸長位置まで伸長したときにシール
部材１１のリップ部１１Ａが摺接する部位にのみ設ける
構成としてもよい。

【００７５】また、前記各実施の形態では、ガススプリ
ングを倒立状態で適用するものとして述べたが、これに
替えて、正立状態に適用してもよい。

【００７６】また、前記各実施の形態では、ガススプリ
ングをバックドア用の開扉装置に適用するものとして述
べたが、本発明はこれに限らず、自動車のボンネット、
リヤウインド、または自動車以外の開扉装置等に適用し
てもよい。

【００７７】さらに、前記各実施の形態では、シリンダ
装置としてガススプリングを例に挙げて述べたが、本発
明はこれに限らず、例えば油圧緩衝器等からなる他のシ
リンダ装置にも広く適用されるものである。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、請求
項１に記載の如く、ピストンロッドを構成する金属体の
外表面に窒化膜を設け、この窒化膜の外表面には酸化膜
を形成する構成としたから、金属体の耐摩耗性および耐
食性を高めことができると共に、環境面への配慮を図る
ことができる。また、酸化膜の外表面には周方向の横溝
および軸方向の縦溝を形成する構成としたから、チュー
ブ内の油液の一部をこれらの横溝および縦溝を通じてピ
ストンロッドとシール部材との摺接面間に導き、各溝に
油液を貯えることができ、この摺接面間の摺動抵抗を小
さくすることができる。

【００７９】これによって、シール部材の耐久性、耐摩
耗性等を高めて、寿命等を延ばすことができ、ガス軟窒
化処理と酸化処理とを施したピストンロッドを当該ガス
スプリングに容易に適用することができる。また、前記
第１の従来技術で述べたような「乾き接触」を確実に防
止し得ると共に、前記第２の従来技術で述べたような第
２のシール部材等を追加して設ける必要もなくなり、全
体の構造等を簡略化することができる。

【００８０】また、請求項２の発明のように、横溝をピ
ストンロッドの外周のほぼ全長に亘って設け、縦溝をピ
ストンロッドが最伸長位置になったときに少なくともシ
ール部材と対面する部位に設ける構成とした場合でも、
ピストンロッドを最伸長位置まで伸長させたときには、
チューブ内の油液の一部を横溝および縦溝を通じてシー
ル部材とピストンロッドとの間に導くことができ、請求
項１の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。

【００８１】さらに、請求項３の発明では、酸化膜の周
方向での表面粗さＲａを、０．０６〜０．１５μｍ程度
に設定し、軸方向での表面粗さＲａを、０．０３〜０．
０７μｍ程度に設定する構成としたから、チューブ内の
油液の一部を横溝および縦溝を通じてピストンロッドと
シール部材との摺接面間に良好に導くことができ、この
摺接面間に安定した油膜を形成することができる。これ
によってシール部材の耐久性、耐摩耗性等をさらに高め
ることができる。

【００８２】さらに、請求項４では、横溝を周方向のバ
フ研磨によって形成すると共に、縦溝を軸方向のバフ研
磨によって形成したから、これらのバフ研磨によって多
数の横溝と多数の縦溝を容易に形成することができ、こ
の横溝および縦溝の形成時における全体の作業性等を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるガススプリン
グを示す縦断面図である。

【図２】図１中のピストンロッドおよびシール部材等を
拡大して示す部分断面図である。

【図３】金属体の外表面に窒化膜を形成する軟窒化処理
工程を実施したピストンロッドの部分拡大図である。

【図４】窒化膜の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工
程を実施したピストンロッドの部分拡大図である。

【図５】酸化膜の表面に周方向のバフ研磨を施すことに
より横溝を形成する周方向バフ研磨工程を実施したピス
トンロッドの部分拡大図である。

【図６】縦溝を形成した酸化膜の表面に軸方向のバフ研
磨を施すことにより縦溝を形成する軸方向バフ研磨工程
を実施したピストンロッドの部分拡大図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態によるガススプリン
グのピストンロッドおよびシール部材等を示す部分断面
図である。

【符号の説明】

１ チューブ ２ 油液 ３ ピストン ４，２１ ピストンロッド ５ 金属体 ６ 窒化膜 ７，２２ 酸化膜 ８，２３ 横溝 ９，２４ 縦溝 １１ シール部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に油液が封入された筒状のチューブ
   と、該チューブ内に摺動可能に設けられたピストンと、
   一端側が該ピストンに接続され、他端側が前記チューブ
   に設けられたロッドガイドを介して該チューブ外に突出
   したピストンロッドと、前記ロッドガイドに設けられピ
   ストンロッドの外周に摺接して該ピストンロッドとロッ
   ドガイドとの間をシールし、前記チューブ内の油液が外
   部に漏洩するのを防止するシール部材とからなるシリン
   ダ装置において、 前記ピストンロッドは、円柱状の金属体と、該金属体の
   外表面に設けられた窒化膜と、該窒化膜の外表面に設け
   られた酸化膜と、該酸化膜の外表面に形成された周方向
   の横溝および軸方向の縦溝とから構成したことを特徴と
   するシリンダ装置。
2. 【請求項２】 前記横溝は、前記ピストンロッドの外周
   のほぼ全長に亘って設け、前記縦溝は、前記ピストンロ
   ッドが最伸長位置になったときに少なくとも前記シール
   部材と対面する部位に設けてなる請求項１に記載のシリ
   ンダ装置。
3. 【請求項３】 前記酸化膜は、周方向の表面粗さＲａが
   ０．０６〜０．１５μｍであり、軸方向の表面粗さＲａ
   が０．０３〜０．０７μｍである請求項１または２に記
   載のシリンダ装置。
4. 【請求項４】 内部に油液が封入された筒状のチューブ
   と、該チューブ内に摺動可能に設けられたピストンと、
   一端側が該ピストンに接続され、他端側が前記チューブ
   に設けられたロッドガイドを介して該チューブ外に突出
   したピストンロッドと、前記ロッドガイドに設けられピ
   ストンロッドの外周に摺接して該ピストンロッドとロッ
   ドガイドとの間をシールし、前記チューブ内の油液が外
   部に漏洩するのを防止するシール部材とからなるシリン
   ダ装置に用いるピストンロッドの製造方法であって、 前記ピストンロッドの外表面にガス軟窒化処理を施し、
   窒化膜を形成する軟窒化処理工程と、軟窒化処理が施さ
   れた前記ピストンロッドの外表面に酸化膜を形成する酸
   化膜形成工程とを実施し、その後、周方向のバフ研磨に
   より酸化膜の表面に周方向の横溝を形成する周方向バフ
   研磨工程および軸方向のバフ研磨により酸化膜の表面に
   軸方向の縦溝を形成する軸方向バフ研磨工程のうち、一
   方の工程を先に実施し、他方の工程を後に実施すること
   を特徴とするシリンダ装置に用いるピストンロッドの製
   造方法。