JP2006007684A - 合成樹脂製ピストン - Google Patents
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Abstract
【課題】 合成樹脂製ピストンにおいて、量産時の寸法安定性に優れ、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのないこと。
【解決手段】 合成樹脂製ピストン1では、凸部2に沿って6箇所にほぼ等間隔に油路3を設け、うち2箇所の油路3の中間位置にゲート5を設けることによって、反対側の2箇所の油路3の中間に1本のウエルドライン6を形成している。合成樹脂製ピストン1においては、凸部2の一部を凹ませることによって油路3を設けているので、油路3部分の断面積3Aは凸部2部分の断面積2Aよりも小さくなる。したがって、断面積の小さいこの油路3部分を避けて、断面積が大きい凸部2部分にウエルドライン6が生ずるようにすることによって、強度が低下するウエルドライン6が油路3部分に生ずるのを確実に防止して、信頼性の高い合成樹脂製ピストン1とすることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 合成樹脂製ピストン1では、凸部2に沿って6箇所にほぼ等間隔に油路3を設け、うち2箇所の油路3の中間位置にゲート5を設けることによって、反対側の2箇所の油路3の中間に1本のウエルドライン6を形成している。合成樹脂製ピストン1においては、凸部2の一部を凹ませることによって油路3を設けているので、油路3部分の断面積3Aは凸部2部分の断面積2Aよりも小さくなる。したがって、断面積の小さいこの油路3部分を避けて、断面積が大きい凸部2部分にウエルドライン6が生ずるようにすることによって、強度が低下するウエルドライン6が油路3部分に生ずるのを確実に防止して、信頼性の高い合成樹脂製ピストン1とすることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動車等の自動変速機のブレーキ・クラッチ作動用に用いられる合成樹脂製ピストンに関するものであって、特に合成樹脂製ピストンに関するものである。
近年、自動車等の自動変速機(Automatic Transmission、以下「AT」とも略する。)において、部品の軽量化及び製造の容易化等の観点から金属部品を合成樹脂製に切り替える動きが進んでおり、AT内のクラッチディスクを作動させるためのピストンや、ステータのポケットプレート等を合成樹脂化する試みがなされている。これらの部品を合成樹脂で製造するには強度確保のためにも射出成形で製造するのが一般的であるが、上記ピストンやポケットプレートはいずれもリング形状をしているため、射出成形時に射出成形金型のゲートから流入した溶融樹脂は二方向に分かれて先端が再び合わさって、所謂ウエルドラインが形成される。このウエルドラインの部分は強度が低下するため、合成樹脂製部品の実用化の障害になる場合がある。
例えば、上記ピストンには通常上面に潤滑油(Automatic Transmission Fluid,自動変速機潤滑油、以下「ATF」とも略する。)を抜くための複数個の油路が形成されるが、ピストンの作動時にはこの油路に最大の応力が掛かるため、油路にウエルドラインが形成されると作動時に破損してしまう恐れがある。同様に、ポケットプレートにおいてもポケット部に一方向クラッチがロックするときに過大な応力が生じるために、ウエルドラインがポケット部の近傍に形成されると、ステータ本体がウエルドラインから破損する可能性が高く、強度的に問題となる。
そこで、特許文献1に記載の発明においては、ポケット部の周方向位置と射出成形金型におけるピンゲートの周方向位置を略合致するように設定することによって、例えば3個のピンゲートから流入した溶融樹脂のウエルドラインは、3個のポケット部のそれぞれ中間に形成されることになり、これによって強度の低いウエルドラインがクラッチの作動時に大きな応力が発生するポケット部の近傍に形成されるのを防止することができ、ステータ本体の強度を高めることができる。
特開平11−218208号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術においては、ウエルドラインにおける破壊強度を測定していないため、確実に応力に耐えられるか否かが保証されていない。さらに、基本的に多点ゲートを用いているために量産時の寸法安定性に劣り、製品にバラツキが出易いという問題点があった。
そこで、本発明は、量産時の寸法安定性に優れ、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンを提供することを課題とするものである。
請求項1の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの断面積が大きい部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなるものである。
請求項2の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの油路を避けた部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなるものである。
請求項3の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、請求項1または請求項2の構成において、前記ゲートは1箇所にのみ設けられてなるものである。
請求項4の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、請求項1または請求項2の構成において、前記ゲートは複数箇所に設けられてなるものである。
請求項5の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、請求項1乃至請求項4のいずれか1つの構成において、前記合成樹脂材料の引張り強度は約120MPa〜約180MPaの範囲内であり、前記ウエルドライン部分の引張り強度は約40MPa〜約70MPaの範囲内であるものである。
請求項1の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの断面積が大きい部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなるものである。前述の如く、合成樹脂製ピストンには上面にATFを抜くための油路が形成され、ピストンの作動時の応力解析からこの油路部分に最大応力が発生することが分かっている。そこで、断面積の小さいこの油路部分を避けて、断面積が大きい部分にウエルドラインが生ずるようにすることによって、強度が低下するウエルドラインが油路部分に生ずるのを確実に防止して、信頼性の高い合成樹脂製ピストンとすることができる。
このようにして、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンとなる。
請求項2の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの油路を避けた部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなるものである。前述の如く、合成樹脂製ピストンにおいては、ピストンの作動時に油路部分に最大応力が発生することが分かっている。そこで、この油路を避けた部分にウエルドラインが生ずるようにすることによって、信頼性の高い合成樹脂製ピストンとすることができる。
このようにして、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンとなる。
請求項3の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、ゲートが1箇所にのみ設けられてなるものである。これによって、請求項1または請求項2に記載の効果に加えて、ウエルドラインが合成樹脂製ピストンの1箇所にしか発生しないため設計の自由度が大きくなるとともに、量産時の寸法安定性が向上しバラツキが少なくなるという効果が得られる。
このようにして、設計の自由度が大きくなるとともに、量産時の寸法安定性に優れ、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンとなる。
請求項4の発明にかかる合成樹脂製ピストンは、ゲートが複数箇所に設けられてなるものである。これによって、請求項1または請求項2に記載の効果に加えて、各ゲートからウエルドラインまでの溶融樹脂の流動距離が短くなるため、溶融樹脂の温度低下がやや小さくなりウエルドラインにおける強度低下も多少小さくなる。
このようにして、ウエルドラインにおいて確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンとなる。
請求項5の発明にかかる合成樹脂製ピストンにおいては、合成樹脂材料の引張り強度は約120MPa〜約180MPaの範囲内であり、ウエルドライン部分の引張り強度は約40MPa〜約70MPaの範囲内である。引張り強度の測定はJIS−K−7113に基いて平板状の中央部分がくびれた形状の測定試料を作製し、ウエルドラインを有する測定試料は平板状の長手方向の両端から同時に溶融樹脂を注入することによって、中央部分にウエルドラインを有する測定試料を作製して行った。
発明者が鋭意実験研究を重ねた結果、合成樹脂製ピストンにおいて作動時に油路部分にかかる応力は約76MPaであり、それ以外の部分にかかる最大応力は約33MPaであった。したがって、ウエルドラインの形成されない油路部分は約120MPa〜約180MPaの範囲内の引張り強度を有するので充分応力に耐えることができ、またウエルドライン部分の引張り強度は約40MPa〜約70MPaの範囲内であるから、最大応力約33MPaを上回り、ウエルドライン部分も応力に耐えることができる。
このようにして、油路においてもウエルドラインにおいても確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れのない合成樹脂製ピストンとなる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
実施の形態1
まず、本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンについて、図1乃至図3及び図5を参照して説明する。図1(a)は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンの全体構成を示す平面図、(b)は合成樹脂製ピストンを4分の1に切断した状態を示す斜視図である。図2は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンの作動時の状態を示す断面図である。図3は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンにおけるウエルドライン部分の破壊強度を分析した図である。図5(a)は従来の金属製ピストンを示す断面図、(b)はゲートを1箇所に設けた場合のウエルドラインのでき方を示す平面図、(c)はゲートを5箇所に設けた場合のウエルドラインのでき方を示す平面図である。
まず、本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンについて、図1乃至図3及び図5を参照して説明する。図1(a)は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンの全体構成を示す平面図、(b)は合成樹脂製ピストンを4分の1に切断した状態を示す斜視図である。図2は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンの作動時の状態を示す断面図である。図3は本発明の実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストンにおけるウエルドライン部分の破壊強度を分析した図である。図5(a)は従来の金属製ピストンを示す断面図、(b)はゲートを1箇所に設けた場合のウエルドラインのでき方を示す平面図、(c)はゲートを5箇所に設けた場合のウエルドラインのでき方を示す平面図である。
図5(a)に示されるように、従来のアルミニウム製のピストン17はリング形状で、外周にクラッチプレートと湿式摩擦材とを押し付けるための凸部18が設けられている。このピストン17を合成樹脂の射出成形で製造すると、リング形状であるためにどうしてもウエルドラインが生じてしまう。例えば、図5(b)に示されるように、リング形状の1箇所にゲート5を設けた合成樹脂製ピストン20においては、ゲート5の反対側にウエルドライン6が形成される。また、図5(c)に示されるように、5箇所にゲート15を設けた合成樹脂製ピストン21においては、各ゲート15の中間部分に5本のウエルドライン16が形成される。
そこで、図1(a)に示されるように、本実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストン1においては、凸部2に沿って6箇所にほぼ等間隔に油路3を設け、うち2箇所の油路3の中間位置にゲート5を設けることによって、反対側の2箇所の油路3の中間に1本のウエルドライン6を形成している。図1(b)に示されるように、本実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストン1においては、凸部2の一部を凹ませることによって油路3を設けているので、油路3部分の断面積3Aは凸部2部分の断面積2Aよりも小さくなる。したがって、断面積の小さいこの油路3部分を避けて、断面積が大きい凸部2部分にウエルドライン6が生ずるようにすることによって、強度が低下するウエルドライン6が油路3部分に生ずるのを確実に防止して、信頼性の高い合成樹脂製ピストン1とすることができる。
かかる合成樹脂製ピストン1は、図2に示されるように使用される。合成樹脂製ピストン1の内周と外周の凹部にそれぞれシールリング7を嵌めて、図示しない開口からATF8を油圧を掛けて流入させ、図2に示されるように、合成樹脂製ピストン1を図示左方へ移動させて、凸部2によってリング状のクラッチプレートをリング状の湿式摩擦材に押し付けて係合させる。なお、本実施の形態1にかかる合成樹脂製ピストン1においては、合成樹脂材料としてエンジニアリングプラスティックの一種であるPPS(ポリフェニレンサルファイド)を使用した。
合成樹脂材料としてPPSを使用した場合のウエルドライン6部分の引張り強度は約40MPaであるので、図3に示されるように、油路3部分の油圧ごとの解析結果から求めた黒三角のプロットを結んだ直線と、縦軸の40MPaを水平に伸ばした直線の交点が、油路3にウエルドライン6を形成した場合の破壊油圧を表すことになる。この結果、油路3にウエルドライン6を形成した場合の破壊油圧は約0.33MPaとなる。同様に、凸部2の油圧ごとの解析結果から求めた黒丸のプロットを結んだ直線と、縦軸の40MPaを水平に伸ばした直線の交点が、凸部2にウエルドライン6を形成した場合の破壊油圧を表すことになる。この結果、凸部2にウエルドライン6を形成した場合の破壊油圧は約0.72MPaとなり、2倍以上の油圧に耐えられることが確認された。
さらに、合成樹脂材料としてPPSを使用した場合の引張り強度は約160MPaであり、合成樹脂製ピストン1の作動時に掛かる応力は、油路3部分が最大で約76MPa、また凸部2に掛かる応力のうち最大のものは約33MPaであった。ウエルドライン6部分の引張り強度は約40MPaであるため、凸部2に掛かる最大応力にも耐えることができ、PPSの引張り強度は約160MPaであるため、油路3部分にかかる最大応力にも充分持ち応えることができる。なお、引張り強度の測定はJIS−K−7113に基いて平板状の中央部分がくびれた形状の測定試料を作製し、ウエルドラインを有する測定試料は平板状の長手方向の両端から同時に溶融樹脂を注入することによって、中央部分にウエルドラインを有する測定試料を作製して行った。
このようにして、本実施の形態1の合成樹脂製ピストン1は、ゲート5を1箇所に設けたため量産時の寸法安定性に優れ、ウエルドライン6においても油路3部分においても確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れがなく信頼性の高いものとなる。
実施の形態2
次に、本発明の実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストンについて、図4を参照して説明する。図4は本発明の実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストンの全体構成を示す平面図である。
次に、本発明の実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストンについて、図4を参照して説明する。図4は本発明の実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストンの全体構成を示す平面図である。
図4に示されるように、本実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストン11においては、凸部12に沿って6箇所にほぼ等間隔に油路13を設け、5箇所にゲート15を設けて射出成形時に形成される5本のウエルドライン16がいずれも上記6箇所の油路13にかからないように配置されている。なお、本実施の形態2にかかる合成樹脂製ピストン11においても、合成樹脂材料としてPPSを使用した。
このように、5箇所にゲート15を設けたことによって、各ゲート15からウエルドライン16までの溶融樹脂の流動距離が短くなるため、溶融樹脂の温度低下がやや小さくなりウエルドライン16における強度低下も多少小さくなる。
このようにして、本実施の形態2の合成樹脂製ピストン11は、ウエルドライン16においても油路13部分においても確実に応力に耐えることができ、破損を起こす恐れがなく信頼性の高いものとなる。
上記各実施の形態においては、合成樹脂製ピストン1,11用の合成樹脂材料としてPPSを用いた例について説明したが、これに限られるものではなく、射出成形が可能で強度のある合成樹脂であればどのようなものを用いても構わない。
本発明を実施するに際しては、合成樹脂製ピストンのその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、上記各実施の形態に限定されるものではない。
1,11 合成樹脂製ピストン
2,12 凸部
3,13 油路
5,15 ゲート
6,16 ウエルドライン
2,12 凸部
3,13 油路
5,15 ゲート
6,16 ウエルドライン
Claims (5)
- 射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、
射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの断面積が大きい部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなることを特徴とする合成樹脂製ピストン。 - 射出成形によりなるリング形状の合成樹脂製ピストンであって、
射出成形時に生ずるウエルドラインがピストンの油路を避けた部分に生ずるように射出成形金型のゲートが配置されてなることを特徴とする合成樹脂製ピストン。 - 前記ゲートは1箇所にのみ設けられてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の合成樹脂製ピストン。
- 前記ゲートは複数箇所に設けられてなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の合成樹脂製ピストン。
- 前記合成樹脂材料の引張り強度は約120MPa〜約180MPaであり、前記ウエルドライン部分の引張り強度は約40MPa〜約70MPaであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1つに記載の合成樹脂製ピストン。
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2004190677A JP2006007684A (ja) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | 合成樹脂製ピストン |
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-
2004
- 2004-06-29 JP JP2004190677A patent/JP2006007684A/ja active Pending
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