JPS60241576A - ふつ素樹脂被着層を有しかつ該被着層からなるリツプ部をもつたピストンヘツドならびにその製造方法 - 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１ツクアブソーバー用として好適なふ
っ素樹脂被液層を有しかつ核被着層からなるリップ部を
もったピストンヘッ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目ツクアブンーバーに
おいて、そのピストンヘッドがシＩＪ　７ダーチユーブ
と摺接するヘッド外径面には、リング状の溝を穿ってそ
こに銅合金などからなるピストンリングや、金属ν金に
低摩擦プラスチックな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、酸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（ＦｇＥ＞を薄肉のカ
ップ状に成形したものをピストンヘッドの端面と外径面
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表って製品と
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
作っておく必要があるため、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
ンダーチューブの嵌合が、所謂、締り嵌め状態に々るこ
とを防ぐ点にろる。

一般に、この欅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ったり、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１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、上述したような従来技術における音の問題、
カップ状のプラスチッ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） ピストンヘッド本体の外径面にふっ素樹脂チューブが被
着されており、該ヘッド本体の少くとも一方の端面に該
被着層を構成するふっ素樹脂チューブが一体をなして径
方向内側に折り曲げられて被着され、かつ折シ曲げ端が
径方向外側に折返されて該端面被着層上に重ね合わされ
て密着しており、その折返し周縁部は一様に拡径されて
流体を密封するリップ部を形成してなることを特徴とし
たふっ素樹脂被液層を有しかつ該被着層からなるリップ
部もったピストンヘッ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っ素樹脂チューブは、上述したＰ
ＴＦＥのほか、四ふっ化エチレン六ぶつ化プロピレン共
重合体（ＦＥＰ）、およびこれらふっ素樹脂を主成分と
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に比較して阜擦係数お
よび耐熱性に若干劣るが耐牽耗性に−ｊぐれている。熱
膨張係数はＰＴＦＥの転移点（２３℃）を越える高温領
域では、ＦＥＩ’の方がやや大きい。

本発明者らは、熱収縮性のふっ素樹脂チューブを用い、
ピストンヘッド本体の外径面にこれを被着し、との被着
層を当該外径面から拡径してリップ部を形成させたピス
トンヘッドを開発したが、この場合、加圧された流体が
外径面の被着層を引剥すように作用するから、特別な用
途を除きこのような構成のリップは好ましくないことが
分ったそとで本発明では、ヘッド本体の外径面に設けら
れた被着層の端部な径方向内側に折り曲げて該ヘッド本
体の端面に被着させ、折９曲は端を径方向外側に折返し
て該端面の被着層上に重ねて密着させ、折返し周縁部を
拡径してリップ部とするという構成を採用した。

このような構成のリップ部は、流体圧が被着層に悪影響
を及ぼすことがなく、しかも密封機能にもすぐれるもの
である。

外径面に被着するふっ素樹脂層は、本発明では予め特別
Ｋｖ１４製された熱収縮性のふっ素樹脂チューブを使用
することなく、普通のふっ素樹脂チーーブを加熱して膨
張させ、この膨張した状響で熱時にヘッド本体に被嵌さ
せ、ついで冷却して該チーーブを収縮させて被着すると
いう方法を採用した。

ふっ素樹脂は、他の熱可塑性樹脂と比較して、容易に溶
融することなく高温にまで加熱し得るという理由も加わ
って、固形物として熱膨張量を大きくとることができる
。

ＰＴＦＥは、その転移点（２５℃）を基準としたとき、
１５０Ｃで約２九、２５０℃で約４９６そして３５０℃
で１０９６前後の熱膨張（ｍｌ膨張）を示す。

この膨張量は、上述した予め特別に調製された熱収縮性
のふっ素樹脂チューブ（たとえばベルギー特許第５６４
３５９号）の膨張量２０〜６〇九と比較して％ないしに
程度と小さく、したがってそれだけ種々の径のピストン
ヘッド本体への適用という面で制限を受けることを免れ
ないが、それでもたとえば３５０℃に加熱して被嵌させ
る場合は、約１０九前後の収縮量を見込めるから、実作
業上の障害はガいということができる。

また、上述した熱収縮性のふっ素樹脂チー−ブは、加熱
、加圧、冷却の工程を経て作られ、使用時に再び加熱す
るという工程を採らなければならないので、本発明の方
法に比較してコスト高となる整置がある。

本発明では、ふっ素樹脂としてＰＴＦＥを用いる場合は
、５７０〜４００℃、Ｆ毬の場合で２６０〜２９０℃で
約５〜５分間保持して熱膨張させる。

この状態でヘッド本体に被嵌され、ついで冷却されてヘ
ッド外径面に被着したふっ素樹脂被着層は、密着がヂ全
で々く、また径方向の寸法精度、真円度にもバラ付きが
あるから、これら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
、熱膨張処理温度よシも低目とし、ＰＴＦＥの場合で２
５０〜５４０℃、　ＦＥＰの場合で２００〜２５０℃と
する。この工程における温度が高過ぎると後述する延伸
部に曲がシや皺を生じ、リップ部形成に支障をきたす。

本発明でサイジング工程は、上述したようにヘッド本体
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。

すなわち、加熱されたサイジング型にふっ素樹脂チュー
ブが被着されたピストンヘッドを圧入して該被着層に径
方向内側に向う押圧力を与え、被着を確実にしてかつそ
の寸法出しを行なうとき、該被着層は圧入方向と反対方
向に塑性流動を生じヘッド本体の端面よシも上方に突出
した延伸部を生ずる。このとき、被着層の厚さは若干薄
くなるこの延伸部の突出長さは、上述したようにヘッド
本体の端面上に折り曲けられ、そして折返されて拡径さ
れ、そこに端面被着層とリップ部とを形成するに十分な
長さを有するものとする。延伸部の突出長さは、被着さ
れたふっ素樹脂チューブの肉厚、サイジング型への圧入
時の絞りしろ、そして型の温度などによって決まる。

リップ部を設けたヘッド本体の端面に対してその反対側
の端面は、被着層な設けないでおくこともでき、また外
径被着層と一体をなす端面′Ｍ着層を設けてもよい。さ
らに必贅に応じて上記端面被着層に加えて上述したリッ
プと同様のリップ部を設けてることもできる。

この他端面側の被着層の形成あるいは被着層に加えてリ
ップ部の形成は、上述したように延伸部を折り曲げ折返
しして形成させることはできない。延伸部はサイジング
型への圧入方向と反対方向の端部にしか形成されないか
らである。

したがって、他端面に被着層等を形成させる場合は、ふ
っ素樹脂チューブをヘッド本体に被嵌させる際に、予め
チューブな他端面よりも突出させて組合わせ、これを冷
却してヘッド外径面に被着させるようにする。

この突出部を延伸部と同様に折シ曲げ、あるいは折り曲
げ折返しして端面被着層あるいはリップ部をもった端面
被着層とすることができる。

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
ッドの両端面側にリップ部を有する形式のものが用いら
れるが、シ冨ツクアブソーバ−のように減衰側圧とくに
加圧を効かせる場合は、その一端面にのみリップ部を設
けた形式のものが用いられる。

以下に、ふっ素樹脂被着層を有しかつ該被着層からなる
リップ部をもったピストンヘッドならびにその製造方法
について実施例図をもって説明する。

（実　施　例） 第１図は、その一端面にＩＪ　２プ部を有する本発明の
ふっ素樹脂な被着したピストンヘッドの一実施例を示す
斜視図である。

第２図は、両端面にリッ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他の実施例を示す斜視図
である。

第３図は、第１図に示したピストンヘッドの拡大縦断面
部分図である。

図において、（１）はふっ素樹脂被着層（ＰＴＦＥ）、
（２）はピストンヘッド本体、（３）は該ヘッド本体の
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。＋６１　（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。

（ロ）はヘッド本体の外径面（３）Ｋ被着されたふっ素
樹脂被着層、（財）は一方の端面（４）に被着された被
着層、←）は他の端面（６）に被着された被着層、（財
）は被着層■が折返されてその周縁部が拡径されて形成
されたリップ部である。

それぞれの端面における被着層■←）は、被着層な構成
する樹脂がリング状凹溝（６１ｆｆ）に充填されてロッ
クされてお９、該端面における被着を確実にしている。

第４図は、第１図に示したピストンヘッドの製造工程図
である。

第５図から第９図までは、第１図に示したピストンヘッ
ドの主要製造工程における被加工物の縦断面図でらる。

第５図は、ヘッド本体（２）に加熱して熱膨張させたふ
っ素樹脂チューブ＋ＩＹ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、ヘッド本体の端面（６）に被着
層妃）を設ける態様のものであるので、ヘッド本体（２
）は台（８）の上に倒立して置かれ、熱膨張しているふ
っ素樹脂チューブ（１１’は、冷却させたときその収縮
を見込んで、端面（６）を覆う長さよシも幾分長めにと
っである。因みに、前述した熱収縮性のふっ素樹脂チー
−ブの場合は、収縮時に長さ方向には伸びるから、逆に
この伸びを見込む必要がある。

なお図において、（９）は後述するピストンロッドが嵌
着される孔、ａＱはオ・リフイスでおる。

第６図は、熱膨張しているふっ素樹脂チューブが冷却さ
れてヘッド本体（ｚ）の外径面（３）に被着された状態
を示すこれらの縦断面図である。υは被着層の突出部で
、ヘッド本体の端面（＋５）を覆って被着層愼）を形成
するに足る長さを有している。

第７図は、サイジング工程においてサイジングが完了し
た時点の状態を示す型と被加物の縦断面図である。

０１１はサイジング型、υはその受け型、そしてａ３は
押型で、型の温度はｓｏｏ　ｃ　（本実施例で！−ｆｆ
ＴＦＥを使用した）である。

第６図に示した冷却、被着工程を経て得られた被加工物
を、突出部醗″を下にして型に圧入する。

このサイジング工程で、被着層は受け型α湯によって径
方向内側に向う押圧力を受け、かつ圧入方向と反対方向
に被着層の樹脂の塑性流動を生じ、被着層は若干その肉
厚を減する。

被着層なもったヘッドが、受は型の底部に達する前に、
被着層の突出部（社）は受け型の底部に当接し、径方向
内側に折シ曲げられ、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ッド本体の端面
（６）に密着し、そこに被着層←）を形成する。この時
、折り曲げ端はヘッ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、そこにロックされる。

一方、このサイジング工程において圧入方向と反対方向
に生ずる樹脂の血性流動は、被着層（社）Ｋ軸幹方向上
向きの延伸を生せしめる。ａφは、この延伸部を示す。

延伸部α・の長さは、後述するようにヘッド本体の端面
（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（ト）とリップ部ω）とを形成するに
十分な長さとする。

第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図そして第９図は、リップ
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
。

ａ９は受け型で、サイジング工程に使用した受け型α２
をそのまま使用してもよく、同一キャビティ寸法の別途
の型を用いてもよい。

Ｏｅは押型でα９は受け型のキャビティに嵌合する外径
部、Ｑｌは周縁段部、（２）は縮径部、（至）は端面部
そしてａｔｒは縮径部Ｑｌと端面部りとを結ぶ凸曲面部
である。

押型（２）が下降すると、延伸部ａ着の端部に押型の周
縁段部［１１が当接して軸線方向に押圧し、延伸部ａａ
のほぼ中央部を径方向内側に腰折れ状に折夛曲げる。第
８Ｂ図は、この状態を示す型と被加工物の縦断面部分図
でおる。

さらに押型ａＳの下降が進むと、延伸部ａ−の中央部よ
り下方部分がヘッド本体の上端面（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■が形成される。

第８Ｃ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（ハ）を構成
する樹脂が充填され、また被着層■の折返し周縁部に）
は、被着層（ロ）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（ロ）の寸法
出し時の押圧力は、該被着層部分の高さおよび面相、絞
り代、およびサイジング温度によって異なるが、おおむ
ね５０〜２００　＃／ｄの軸線方向押圧力で十分でおる
。本発明では、外径５０醇、高さ１０■そして端面部の
被清面１Ａ３−のヘッド本体に胃匝を被着させる場合、
１００Ｉ／Ｉの押圧力で良好な結果を得ている。

また、端面被着層■（転）を形成するときの押圧力は２
００〜５００Ｖ−が好ましく、上記被着面積の場合で３
００　ｋｖ’ｄ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９図は、端面被着層の折返し周縁部を拡径してリップ
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。型の温度はサイジング工程における温度とほ
ぼ同様とする。

（２）は受け型、（財）は受け型のキャビティで被着層
（ロ）をもったベッド本体の外径とほぼ等しい径を有し
ており、四は径方向外側に拡がる段部、（至）はキャビ
ティ（財）と該段部伺とを結ぶ凹曲面部、そして（財）
は拡径部である。

（至）は押型で、（至）は受け型の拡径部（財）に密に
嵌合する外径部、（至）は周縁段部、Ｏａは端面部、（
至）は該周縁段部（７）と端面部０ηとを結ぶ凸曲面部
である。

押型（至）を下降させることにより、被着層の折返し周
縁部（２）は拡径されてリップ部（財）が形成されるこ
のリップ部形成工程は、受は型置を用いることなく、適
宜の押型を加熱して被着層か）に押圧して周縁部（２）
を拡径させ、リップ部（社）を得ることもできるが、受
は型と押型とを用いる利点は、その凹曲面部（至）と凸
曲面部（２）の曲率半径を変えるととＫより、リップ部
Ｉの肉厚を薄くすることができるばかシでなく、寸法精
度のよいリップとすることができる。

以上の実施例図においては、ヘッド本体の一方の端面に
のみリップ部を有するピストンヘッドの製法について述
べたが、第２図に示したように、ヘッド本体の両端面に
リップ部を形成させるには、第７図に示したサイジング
工程の受け型の底部を、第８Ａ図の押型ａＱのように構
成しておくことにより、ヘッド本体（２）の下端面（６
）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９図に示した態様で拡径することにより、ヘッド
本体の下端面（６）にもリップ部をもったピストンヘッ
ドが得られる。

第１０図は、第１図に示した本発明のピストンヘッドを
組込んだシ璽ツクアブソーバ−の一例を示す縦断面図で
、図中（６）は本発明のピストンヘッド、（Ｃ）はシリ
ンダーチューブ、ψ）は外筒、（８）はピストンロッド
、そして（０）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を被着したピ
ストンヘッドは、ヘッ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ップ部を有するものであるから、リ
ッ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ップ部にもたせであるので、ヘ
ッド外径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々く、作動が円滑でしかも
ガタ付き音の発生もない。

ふっ素樹脂被着層を設けるにあたシ、ふっ素樹脂の高い
熱膨張性を利用して、加熱して熱膨張させたふっ素樹脂
チー−ブを被嵌、被着させるという方法を採用している
ので、ピストンヘッド本体ノ径に対応して該チューブの
径を厳密に選ぶ必要がなく、その収縮量の範囲内で種々
の径のヘッ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、薄肉のチューブが適用でき
ることに加えてこのような薄肉チューブを容易に得るこ
とかできるなど実用上多大の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一端面にリップ部を有する本発明のふっ素樹
脂な被着したピストンヘッドの一実施例を示す斜視図、
第２図は、両端面にリッ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図は、第１図に示したピストンヘッドの製造工程図
である。 第５図から第９図までは、第１図に示したピストンヘッ
ドの主要製造工程における被加工物の縦断面図で、第５
図はヘッド本体く加熱して熱膨張させたふっ素樹脂チー
−ブを被嵌した状態を示す該ヘッドと該チーーブの縦断
面図、第６図は該チューブが冷却されてヘッド本体外径
面に被着された状態を示す該ヘッドとチューブの縦断面
図である。 第７図は、サイジング工程においてサイジングが完了し
た時点の状態を示す型と被加工物の縦断面図である。 第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図そして第９図は、リップ
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１０図は、第１図に示した本発明のピストンヘッドを
組込んだシ冒ツクアブソーバ−の一例ヲ示す縦断面図で
ある。 ｊ　、　１ａ、　１ｂ、１ｃふっ素樹脂被着層、１０′
突出部、１ｄｌＪツブ部、１′加熱して熱膨張している
ふっ素１／ＩＲ脂ｆユーブ、２ピストンヘッド本体、３
外径面、４．５端面、６．７リング状の凹溝、１１サイ
ジング型、１４延伸部、１５受は型、１６押型、１７外
径部、１８周縁段部、１９縮径部、２０ｉ面部、２１凸
曲面部、２２折返し周縁部、２５１Ｊツブ部形成受型、
２４キヤビテイ、２５段部、２ｂ凹曲面部、２７拡径部
、２８リップ部形成押型、２９外径部、３０周縁段部、
６１端面部、３２凸曲面部、Ｈピストンヘッド、Ｃシリ
ンダーチューブ、Ｒピストンロッド、０油 第３図 ＩＩ５図　第６図 箪７閤 第８Ａ図　第８Ｂ図 第８Ｃ図　第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１ピストンヘッド本体の外径面にふっ素樹脂チュー
   ブが被着されておシ、該ヘッド本体の少くとも一方の端
   面に該被着層を構成するふっ素樹脂チューブが一体をな
   して径方向内側に折り曲げられて被着され、かつ折り曲
   げ鯉が径方向外側に折返されて該端面被着層上に重ね合
   わされて密着しており、その折返し周縁部は一様に拡径
   されて流体を密封するリップ部を形成してなることを特
   徴としたふっ素樹脂被着層を有しかつ該被着層からなる
   リップ部もったピストンヘッド。 （２）ふっ素樹脂チューブを加熱して膨張させること、
   加熱状態にある膨張したふっ素樹脂チューブ内にピスト
   ンヘッド本体を挿入すること、冷却して該ふっ素樹脂チ
   ューブを収縮させてピストンヘッド本体に被着させるこ
   と、膨張処理時の加熱温度よりも低い温度に加熱された
   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
   とともに該ヘッド本体外径面の被着層に塑性流動な生ぜ
   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、延伸
   部のほぼ中央を径方向内側に腰折れ状に折シ曲げて中央
   より下方部分をヘッド本体の端面に被着させるとともに
   その中央よシ上方部分を径方向外側に折返して該端面の
   被着層上に重ね合わせて密着させること、ついで折返し
   周縁部を加熱した型を用いて一様に拡径して流体を密封
   するＩＪ　、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っ素樹脂被着層な有しかつ該被
   着層からなるリップ部をもったピストンヘッドの製造方
   法。