JP2005308077A - 自動変速機用ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】成形が容易な自動変速機用ピストンを提供する。また、ピストンのシリーズ品の機種展開を低コストに実現する。
【解決手段】ピストン５は、別体の成形部品であるピストン部材５０と押圧部材５１の２つの金属環からなる。これにより、従来のようなＵ字形の曲げ加工が不要となり、成形時の亀裂・破損などの不具合の発生を抑えることができる。また、ピストン部材５０はそのままで、押圧部材５１の形状や寸法を変更するだけで、クラッチ接触径・位置の異なるシリーズ品を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や農業用・産業用車両の自動変速機において、クラッチ板の接続／開放を切り替えるためのピストンに関する。

自動変速機の湿式多板クラッチでは、油圧により往復動するピストンでクラッチ板の接続（摩擦係合）／開放を切り替える。従来は、図５に示すようなアルミダイカストのアルミピストン１００とシールリング（ＤリングまたはＯリング）１０１を組み合わせたものが用いられていたが、近年、部品コスト低減・組み付け工数削減等の目的により、図６に示すようなタイプのピストン（ＢＰＳ；ボンデッドピストンシール）２００に置き換わりつつある（特許文献１参照）。

ＢＰＳ２００は、プレス加工された金属環２０１に直接ゴムシール部材２０２を焼き付けたものである。アルミピストン１００をＢＰＳ２００に置き換える際には、クラッチドラム３００、クラッチ板３０１、クラッチハブ３０２等の形状や寸法を変更できないことが多く、それらの部品により定まるリップ摺動径ｒ１，ｒ２、リップ摺動位置ｌ１，ｌ２、クラッチ板接触径ｒ３、クラッチ板接触位置ｌ３等に合うように金属環２０１を成形しなければならない。このような事情から、図６のように金属環２０１の一部を細長くＵ字形に曲げて、クラッチ板３０１を押圧するための押圧部を形成することが通常であった。
特開平９−２５７０５８号公報

しかしながら、従来形状のＢＰＳを成形する際には、Ｕ字形に曲げる時に金属環に亀裂が発生しやすい、Ｕ字形部分で金属環とプレス型の摩擦抵抗が増すことから離型時に金属環やプレス型に亀裂や破損等が生じることがある、という問題があった。

しかも、従来では、リップ摺動径・位置、クラッチ板接触径・位置等の要求寸法のうち１つでも異なると、それに合わせて異なるプレス型および加硫成形型が必要になる。たとえば、クラッチ板接触径のみ異なるシリーズ品を機種展開する場合でも、プレス型や加硫成形型を流用することができず、コストアップの一因ともなっている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、成形が容易な自動変速機用ピストンを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、要求寸法の一部が異なるシリーズ品の機種展開を低コストに実現し得る自動変速機用ピストンを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明では以下の構成を採用する。

本発明に係る自動変速機用ピストンは、自動変速機のクラッチドラム内を移動してクラッチ板の接続／開放を切り替えるための環状のピストンであって、
クラッチドラム内面に密封接触するシール部材が焼き付けられたピストン部材と、
前記ピストン部材の移動に伴いクラッチ板を押圧する押圧部材と、を有し、
前記ピストン部材と前記押圧部材とが別体の成形部品である。

この構成によれば、ピストン部材はリップ摺動径・位置等のピストン機能に固有の要求寸法を満たすように設計すれば足り、同様に、押圧部材はクラッチ板接触径・位置等の押圧機能に固有の要求寸法を満たすように設計すれば足りる。つまり、機能別に部品を分けたことで、それぞれの形状の単純化、ひいては成形の容易化を図ることが可能となる。

また、ピストン機能に固有の要求寸法のみが異なる場合には、ピストン部材の成形型のみ変更し、押圧部材の成形型は流用できる。逆に、押圧機能に固有の要求寸法のみが異なる場合には、押圧部材の成形型のみ変更すればよい。すなわち、要求寸法の一部が異なるシリーズ品のあいだで成形型を共通にできるので、機種展開を低コストに実現することが可能となる。

好ましくは、前記ピストン部材は、その移動方向に対してほぼ垂直をなす平板部を有し、
前記押圧部材は、前記平板部と平行をなす平行部と、この平行部の外周から前記クラッチ板に向かってのびる押圧部とを有し、
前記押圧部材の平行部が前記ピストン部材の平板部に取り付けられているとよい。

この構成によれば、ピストン部材と押圧部材とが移動方向に対してほぼ垂直な面で面接触する。よって、ピストン部材の押圧力が効率的かつ安定的に押圧部材に作用することとなり、ピストン全体の運動安定性が向上する。

また、上記構成によれば、押圧部材の外周寸法を変更するだけでクラッチ板接触径の変更が可能である。このとき、ピストン部材の形状や寸法に何ら変更を加えることなく、ピストン部材の平板部の径寸法範囲内で自由にクラッチ板接触径を設定可能である。同様にして、押圧部材の押圧部の寸法（長さ）を変更するだけでクラッチ板接触位置の変更が可能であるという利点もある。

ピストン部材と押圧部材の固定は、嵌合・溶接・かしめ等の方法を採用できるが、好ましくは、前記押圧部材の平行部が、クラッチ板を開放する方向に自動変速機用ピストンを付勢するスプリングと前記ピストン部材の平板部との間に挟まれているとよい。

ピストン部材とスプリングとで押圧部材を挟みこむ方法であれば、溶接等の手間やコストを削減でき、また、嵌合やかしめに比べてクラッチドラムへの組み付けが容易になる。

本発明によれば、ピストンの成形の容易化を図ることができる。また、要求寸法の一部が異なるシリーズ品の機種展開を低コストに実現することができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る自動変速機用ピストンを備えた自動変速機の部分断面図である。図１は、自動変速機のクラッチ部分の断面を示している。なお、クラッチ１は回転軸線を中心にほぼ回転対称な構造であるため、図１では片側（左側）のみ示している。

（クラッチの構成）
クラッチ１は、いわゆる湿式多板クラッチであり、主な部品として、クラッチドラム２
、クラッチハブ３、クラッチ板４ａ，４ｂ、ピストン５、スプリング６、スプリングリテーナ７を備える。

クラッチドラム２は、エンジン側からの動力を受けて回転する略有底円筒状のハウジング部材である。クラッチドラム２は、中心側のドラム内壁２ａ、外周側のドラム外壁２ｂ、および、ドラム底部２ｃからなり、内部に環状（ドーナツ状）の油室を有している。この油室内はＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）で満たされる。一方、クラッチハブ３は、クラッチドラム２と同心的に配置される部材であり、出力軸に接続されている。

クラッチドラム２のドラム外壁２ｂには複数のクラッチ板４ａが取り付けられ、また、これらのクラッチ板４ａと交互に組み合わされるようにして、クラッチハブ３にも複数のクラッチ板４ｂが取り付けられている。両クラッチ板４ａ，４ｂは、回転方向の移動は規制されているが、軸方向には移動可能である。

クラッチドラム２の油室内には、環状のピストン５が軸方向に往復動自在に配置され、油室をドラム底部２ｃ側の第１油室Ｏ１とクラッチハブ３側の第２油室Ｏ２に区画している。本実施形態のピストン５は、金属環にシール部材が焼き付けられた、いわゆるボンデッドピストンシールである。なお、ピストン５の詳しい構成は後述する。

第１油室Ｏ１側のドラム底部２ｃには、第１油室Ｏ１に連通する油路２ｄが設けられている。この油路２ｄから第１油室Ｏ１に作動油が導入される。一方、第２油室Ｏ２側のドラム内壁２ａには、スプリングリテーナ７が固定されている。スプリング６はピストン５とスプリングリテーナ７の間に圧縮状態で保持されており、ピストン５を第１油室Ｏ１側に付勢する。

（クラッチの動作）
第１油室Ｏ１と第２油室Ｏ２の圧力にほとんど差がない場合には、スプリング６の付勢力によりピストン５が第１油室Ｏ１側に移動する。このときクラッチ板４ａ，４ｂは開放状態（離間状態）となり、動力伝達は行われない。

油路２ｄを通じて第１油室Ｏ１に作動油が供給されると、第１油室Ｏ１と第２油室Ｏ２の間に圧力差が生じる。この圧力差によりピストン５に作用する力がスプリング６の付勢力を上回ると、ピストン５が第２油室Ｏ２側に移動しクラッチ板４ａ，４ｂを押圧する。これにより、クラッチ板４ａ，４ｂが接続（摩擦係合）し、クラッチドラム２とクラッチハブ３とが一体となって回転するようになる。

このように、本実施形態のクラッチ１では、油圧により往復動するピストン５でクラッチ板４ａ，４ｂの接続／開放を切り替え、動力の伝達／切断を行うのである。

（ピストンの構成）
次に、本実施形態のピストン５の構成について詳しく説明する。

ピストン５は、別体の成形部品であるピストン部材５０と押圧部材５１の２つの金属環からなる。また、ピストン部材５０には、ゴム状弾性体製のシール部材５２が焼き付けられている。

ピストン部材５０は、平ワッシャ形状の平板をプレス成形することにより、内周側と外周側とにクランク状の曲げ加工を施したものである。つまり、ピストン部材５０は、その移動方向に対してほぼ垂直をなす平板部５０ｃを主要部分とし、平板部５０ｃの内周側と
外周側にそれぞれ段差を介して内向きフランジ部５０ａ、外向きフランジ部５０ｂが設けられた形状を呈する。

シール部材５２は、プレス成形後のピストン部材５０を加硫成形型にセットし、ゴム状弾性体を加硫成形することで、ピストン部材５０の第１油室Ｏ１側の表面を覆うように焼き付け固定される。シール部材５２は、その内周側にドラム内壁２ａの表面に密封接触する第１リップ５２ａを、外周側にドラム外壁２ｂの表面に密封接触する第２リップ５２ｂを有する。第１リップ５２ａはピストン部材５０の内向きフランジ部５０ａに支えられ、第２リップ５２ｂは外向きフランジ部５０ｂに支えられるので、過度の弾性変形が抑制され、良好な密封性を保つことができる。また、シール部材５２の中央部分には凸部５２ｃが形成されている。これにより、ピストン５とドラム底部２ｃとの接触面積が小さくなるので、ピストン５とドラム底部２ｃのはり付きが防止される。

押圧部材５１は、平ワッシャ形状の平板をプレス成形することにより、外周側にＬ字状の曲げ加工を施したものである。つまり、押圧部材５１は、ピストン部材５０の平板部５０ｃと平行をなす平行部５１ａと、この平行部５１ａの外周からクラッチ板４ａ，４ｂに向かってのびる押圧部５１ｂとからなる形状を呈する。

ピストン５のクラッチドラム２への組み付けは次のように行う。まず、クラッチドラム２の油室内にピストン部材５０を配置し、それに重ねるようにして押圧部材５１を配置する。次に、複数のスプリング６を周方向に等配し、スプリングリテーナ７をドラム内壁２ａに固定する。本実施形態では、平行部５１ａがスプリング６とピストン部材５０の平板部５０ｃとの間に挟まれることで、押圧部材５１の固定が図られる。なお、押圧部材５１の固定方法としては、スプリング６による挟持固定の他にも、嵌合・溶接・かしめ等を採用してもよい。

以上述べた本実施形態のピストン５は従来品に比べて次のような利点がある。

ピストン部材５０の形状に関しては、リップ摺動径ｒ１，ｒ２、リップ摺動位置ｌ１，ｌ２（図６参照）等のピストン機能に固有の要求寸法を満たすように、内向きフランジ部５０ａと外向きフランジ部５０ｂを形成すれば足りる。また、押圧部材５１の形状に関しては、クラッチ板接触径ｒ３、クラッチ板接触位置ｌ３（図４参照）等の押圧機能に固有の要求寸法を満たすように、押圧部５１ｂの曲げ位置（径）および長さを設計すれば足りる。つまり、機能別に別々の成形部品に分けたことで、ピストン部材５０と押圧部材５１の形状が単純化され、従来のようなＵ字形の曲げ部分が不要となる。したがって、プレス成形が容易となり、成形時の亀裂・破損などの不具合の発生を抑えることが可能となる。

また、ピストン機能に固有の要求寸法のみが異なる場合には、ピストン部材５０の成形型のみ変更し、押圧部材５１の成形型は流用できる。逆に、押圧機能に固有の要求寸法のみが異なる場合には、押圧部材５１の成形型のみ変更すればよい。すなわち、要求寸法の一部が異なるシリーズ品のあいだで成形型を共通にできるので、機種展開を低コストに実現することが可能となる。

図２に、ピストンのシリーズ品の一例（変形例）を示す。（ａ）はクラッチ板接触径ｒ３が異なるタイプであり、（ｂ）はさらにクラッチ板接触位置ｌ３も異なるタイプである。このように、ピストン部材５０は同型のものを用い、それに取り付ける押圧部材５１の形状や寸法を変更するだけで、種々の要求寸法に応じたシリーズ品を提供することができる。同様にして、ピストン部材５０の形状や寸法を変更して、リップ摺動径ｒ１，ｒ２やリップ摺動位置ｌ１，ｌ２にバリエーションを持たせることも容易である。

また、本実施形態によれば、ピストン部材５０と押圧部材５１とが移動方向に対してほぼ垂直な面で面接触するので、ピストン部材５０の押圧力が効率的かつ安定的に押圧部材５１に作用することとなり、ピストン全体の運動安定性が向上する。

また、スプリング６により押圧部材５１を固定しているので、溶接等の手間やコストを削減できるとともに、嵌合やかしめに比べてクラッチドラム２への組み付けが容易になるという利点もある。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る自動変速機用ピストンについて説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る自動変速機用ピストンを備えた自動変速機の部分断面図である。なお、図３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付すものとし、その詳しい説明は省略する。

（ピストンの構成）
ピストン５は、別体の成形部品であるピストン部材５０と押圧部材５１の２つの金属環からなる。また、ピストン部材５０には、ゴム状弾性体製のシール部材５２が焼き付けられている。

本実施形態のピストン部材５０は、平ワッシャ形状の平板をプレス成形することにより、内周側と外周側とにＬ字状の曲げ加工を施したものである。つまり、ピストン部材５０は、その移動方向に対してほぼ垂直をなす平板部５０ｃを主要部分とし、平板部５０ｃの内周側と外周側にそれぞれ内側円筒部５０ｄ、外側円筒部５０ｅが設けられた形状を呈する。

本実施形態のシール部材５２は、プレス成形後のピストン部材５０を加硫成形型にセットし、ゴム状弾性体を加硫成形することで、ピストン部材５０の第１油室Ｏ１側の表面を覆い、かつ、内側円筒部５０ｄおよび外側円筒部５０ｅの先端をまわりこんでそれらの裏面を覆うように焼き付け固定される。そして、シール部材５２は、その内周側にドラム内壁２ａの表面に密封接触する第１リップ５２ａを、外周側にドラム外壁２ｂの表面に密封接触する第２リップ５２ｂを有する。第１リップ５２ａはピストン部材５０の内側円筒部５０ｄに支えられ、第２リップ５２ｂは外側円筒部５０ｅに支えられるので、過度の弾性変形が抑制され、良好な密封性を保つことができる。さらに、本実施形態では、内側円筒部５０ｄと外側円筒部５０ｅの互いの対向面それぞれにゴム嵌合部５２ｄ，５２ｅが設けられている。

本実施形態の押圧部材５１は、平ワッシャ形状の平板をプレス成形することにより、内周側に曲げ加工を施したものであり、ピストン部材５０の平板部５０ｃと略平行をなす２つの平行部５１ａ，５１ｃと、平行部５１ｃの外周からクラッチ板４ａ，４ｂに向かってのびる押圧部５１ｂとからなるＴ字形状を呈する。

この押圧部材５１は、ピストン部材５０のゴム嵌合部５２ｄ，５２ｅに対してゴム嵌合され、さらにスプリング６によってピストン部材５０との間で挟持されることにより、固定が図られる。したがって、第１実施形態のようなスプリング６による挟持固定だけの構造に比べて、ピストン部材５０と押圧部材５１とがしっかりと固定され、稼働時における両部材の相対回転（ズレ）が抑制される。

本実施形態の構成の場合でも、図４に示すように、ピストン部材５０は同型のものを用い、押圧部材５１の形状や寸法を変更するだけで、クラッチ板接触径等が異なるタイプのバリエーションを提供可能である。

なお、上記実施形態は本発明の一具体例を例示したものにすぎない。本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

たとえば、スプリングリテーナ７の代わりに、キャンセラシールを用いてもよい。キャンセラシールは、その外周縁にピストンの押圧部に接触するシール部材が焼き付けられたタイプのスプリングリテーナである。キャンセラシールによりピストンの第２油室側に密封油室を形成することで、ピストンに作用する遠心油圧を相殺することができ、ピストンの運動安定性を高めることができる。

また、ピストン部材、押圧部材、シール部材の形状や寸法等は、それが実装されるクラッチの構造に合わせて適宜変更することができる。

押圧部材とクラッチ板との接触面積を拡大するために、押圧部材の先端にフランジ状の曲げを設けることも好ましい。

本発明の第１実施形態に係るピストンを備えた自動変速機の部分断面図。 図１のピストンのシリーズ品の一例を示す図。 本発明の第２実施形態に係るピストンを備えた自動変速機の部分断面図。 図３のピストンのシリーズ品の一例を示す図。 従来のアルミピストンを示す図。 従来のボンデッドピストンシールを示す図。

符号の説明

１ クラッチ
２ クラッチドラム
２ａ ドラム内壁
２ｂ ドラム外壁
２ｃ ドラム底部
２ｄ 油路
３ クラッチハブ
４ａ，４ｂ クラッチ板
５ ピストン
６ スプリング
７ スプリングリテーナ
５０ ピストン部材
５０ａ 内向きフランジ部
５０ｂ 外向きフランジ部
５０ｃ 平板部
５０ｄ 内側円筒部
５０ｅ 外側円筒部
５１ 押圧部材
５１ａ 平行部
５１ｂ 押圧部
５１ｃ 平行部
５２ シール部材
５２ａ 第１リップ
５２ｂ 第２リップ
５２ｃ 凸部
５２ｄ，５２ｅ ゴム嵌合部
Ｏ１ 第１油室
Ｏ２ 第２油室
ｌ１，ｌ２ リップ摺動位置
ｌ３ クラッチ板接触位置
ｒ１，ｒ２ リップ摺動径
ｒ３ クラッチ板接触径

Claims (3)

1. 自動変速機のクラッチドラム内を移動してクラッチ板の接続／開放を切り替えるための環状のピストンであって、
   クラッチドラム内面に密封接触するシール部材が焼き付けられたピストン部材と、
   前記ピストン部材の移動に伴いクラッチ板を押圧する押圧部材と、を有し、
   前記ピストン部材と前記押圧部材とが別体の成形部品であることを特徴とする自動変速機用ピストン。
2. 前記ピストン部材は、その移動方向に対してほぼ垂直をなす平板部を有し、
   前記押圧部材は、前記平板部と平行をなす平行部と、この平行部の外周から前記クラッチ板に向かってのびる押圧部とを有し、
   前記押圧部材の平行部が前記ピストン部材の平板部に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の自動変速機用ピストン。
3. 前記押圧部材の平行部は、クラッチ板を開放する方向に自動変速機用ピストンを付勢するスプリングと前記ピストン部材の平板部との間に挟まれていることを特徴とする請求項２記載の自動変速機用ピストン。
   

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