JP2006132548A

JP2006132548A - 密封装置

Info

Publication number: JP2006132548A
Application number: JP2004298407A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Hamaya; 泰愛濱屋; Kiichiro Goto; 喜一郎後藤; Masaru Yoshikawa; 賢吉川; Shinji Nagasawa; 晋治長澤; Yoshiyuki Kanzaki; 芳行勘崎; Yasushi Sugiyama; 靖杉山; Hiroyuki Nikamoto; 博之二家本
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-05-25
Also published as: EP1798435A4; KR20070059069A; US20070256557A1; US7789210B2; CN101010523B; WO2006038347A1; CN101010523A; EP1798435A1

Abstract

【課題】金属環２とクラッチ板等の組付相手部材１１の間に別部品として板バネを介装する必要がなく、もって部品点数および組立作業工数を削減することができる密封装置１を提供する。
【解決手段】金属環２と、金属環２に支持されたパッキン等のシール部３とを有し、金属環２には、組付相手部材１１に対して密接する密接部位４が設けられている密封装置１において、金属環２の密接部位４に、爪状を呈して組付相手部材１１に対するバネ力を発揮する爪状密接部６を一体成形することにした。本発明の密封装置１は例えば、自動変速機におけるボンデッドピストンシール（ＢＰＳ）として用いられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、密封技術に係る密封装置に関し、更に詳しくは例えば、自動車等車両の自動変速機（ＡＴやＣＶＴなど）におけるボンデッドピストンシール（ＢｏｎｄｅｄＰｉｓｔｏｎＳｅａｌ（ＢＰＳ））として用いられるのに適した密封装置に関するものである。

従来から、図１１に示すボンデッドピストンシール５１が知られており、このボンデッドピストンシール５１は、金属環５２と、この金属環５２に支持されたパッキン等のシール部５３とを有し、圧力供給により図上上下方向に変位する当該ボンデッドピストンシール５１の金属環５２をクラッチ板５４に密接させ、金属環５２にてクラッチ板５４を押圧することにより、クラッチの締結を行なっている。

また、金属環５２とクラッチ板５４との間には、クラッチ締結時（変速時）の衝撃を軽減するための板バネ（ウェーブスプリングまたはフィンガースプリングを含む）５５が単独部品として設置されており、この板バネ５５のバネ力にてクラッチ板５４への衝撃的な接触を緩和することによって、クラッチ締結時の変速ショック防止機能の向上を図っている。

しかしながら、この従来技術によると、上記したように金属環５２とクラッチ板５４との間に別部品である板バネ５５を介装することから、部品点数および組立作業工数が増え、これによりコストが増大する不都合がある。

特許第３５１５６３４号公報

本発明は以上の点に鑑みて、金属環とクラッチ板等の組付相手部材との間に別部品として板バネを介装する必要がなく、もって部品点数および組立作業工数を削減することができる密封装置を提供することを目的とする。

またこれに加えて、上記板バネの代わりに金属環に一体成形する爪状密接部のバネ力を増大させ、耐久性を向上させるように工夫を凝らした密封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封装置は、金属環と、前記金属環に支持されたパッキン等のシール部とを有し、前記金属環には、組付相手部材に対して密接する密接部位が設けられている密封装置において、前記金属環の密接部位に、爪状を呈して前記組付相手部材に対するバネ力を発揮する爪状密接部を一体成形したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２による密封装置は、上記した請求項１の密封装置において、爪状密接部は、その平面形状において、その根元から先端へかけて金属環の径方向外方へ向けて設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３による密封装置は、上記した請求項１の密封装置において、爪状密接部は、その平面形状において、その根元から先端へかけて金属環の円周方向一方へ向けて設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４による密封装置は、上記した請求項１の密封装置において、爪状密接部は、その平面形状において、二又状とされて金属環の円周方向両方へ向けて設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５による密封装置は、上記した請求項１ないし４の何れかに記載した密封装置において、爪状密接部は、その根元から先端へかけて板幅寸法および板厚寸法の何れか一方または双方が徐々に小さくなるように形成されており、これにより爪状密接部の軸方向変位時に発生する集中応力を爪全体に分散させ、最大応力を低減させ、繰り返し変形の耐久性を向上させていることを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求項６による密封装置は、上記した請求項１ないし５の何れかに記載した密封装置において、当該密封装置は、自動変速機に用いられるボンデッドピストンシールであり、組付相手部材は、前記ボンデッドピストンシールにて押圧操作されるクラッチ板であり、前記ボンデッドピストンシールの金属環における前記クラッチ板に対する密接部位に爪状密接部が一体成形されていることを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の請求項１による密封装置においては、金属環の密接部位に、爪状を呈して組付相手部材に対するバネ力を発揮する爪状密接部が一体成形されているために、上記従来技術における板バネに代えて、この爪状密接部がバネ作用を発揮することになる。

爪状密接部の平面形状は、その根元から先端へかけて金属環の径方向外方へ向けて設けたり（請求項２）、あるいはその根元から先端へかけて金属環の円周方向一方へ向けて設けたりするのが好適であるが（請求項３）、その平面形状を二又状として円周方向両方へ向けて設けるようにすると、バネ作用を発揮する部位が増えることから、バネ力を増大させることが可能となる（請求項４）。

また、爪状密接部は、その根元から先端へかけて板幅寸法および板厚寸法をそれぞれ一定となるように形成すれば良いが、この場合には、バネ作動時に発生する応力が根元に集中するために、大きなバネ力を得られず、耐久性が余り良くないことがある。したがって、この点を改良するには、根元から先端へかけて板幅寸法および板厚寸法の何れか一方または双方が徐々に小さくなるように形成するのが好適であり、このような先細の形状とすると、根元に応力が集中するのを抑制し、爪全体に応力を分散させ、最大応力を低減させ、繰り返し変形の耐久性を向上させることが可能となる（請求項５）。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の請求項１、２または３による密封装置においては、上記したように金属環の密接部位に一体成形された爪状密接部がバネ作用を発揮することから、従来技術における別部品である板バネを省略することが可能とされている。したがって、板バネが省略される分、部品点数および組立作業工数を削減することができ、コスト的にも有利な密封装置を提供することができる。

また、請求項４によれば、爪状密接部におけるバネ作用を発揮する部位が増えることから、バネ力を増大させることできる。

またこれに加えて、本発明の請求項５による密封装置においては、爪状密接部がその根元に応力集中を生じない形状とされていることから、比較的大きなバネ力を得ることができ、また爪状密接部の耐久性を向上させることができる。更に、集中応力が低減されるため、塑性変形しにくくなり、爪状密接部の変位・可動範囲を大幅に改善することができる。

更にまた、本発明の請求項６による密封装置においては、自動変速機に用いられるボンデッドピストンシールにおいて上記請求項１ないし５による作用効果を得ることができる。

尚、本発明には、以下の実施形態が含まれる。

（１）ＢＰＳにおけるクラッチ締結部に、ラジアル方向に延びたバネ力を有する板バネツメ（爪状密接部）、円周方向に延びたバネ力を有するＬ字状板バネツメまたは円周方向に延びたバネ力を有するＴ字状板バネツメを設ける。

（２）ＢＰＳ本体の外周部に板バネの役割を成す、板バネ機能を有する板バネツメを設け一体化を可能とする。

（３）板バネツメは、ＢＰＳ本体のすわり性と、傾斜を抑制するため、円周上２等配以上（３等配以上が好適）の複数設置し、かつ板バネツメは、クラッチ締結前にクラッチ板の平面に接触する張り代を設け、反発バネ力でクラッチ締結時のショックを緩和する。

（４）板バネツメは、板厚を薄くし、径方向への腕長さを長く延ばした形状とし、幅寸法も考慮して、塑性変形すること無しにバネ力を制御することを可能にする。塑性変形や疲労破断を防止する（ツメ部の発生応力を鋼材の降伏応力や疲労限度特性の限度内とする）ことが大前提となるが、構造上の寸法制約から径方向へ腕長さを長くすることに限界がある場合は、板バネツメの板厚の更なる薄肉化によってバネ力を制御する。

（５）板バネツメの板厚の薄肉化は、薄くなるほど板金プレスによる加工硬化等により難しくなる。この場合、形状的に制約の少ない円周方向に延びるＬ字状の板バネツメを形成することで、腕長さを格段に延長することができる。よって、この形状とすれば、板厚を極端に薄くすること無しにバネ力の制御が可能となる。すなわち、設計自由度を向上させることができる。

（６）バネ荷重を増加させるためには、ツメ形状そのものを変えて増加させることを基本とするが、構造制約上限界がある場合には、板バネツメの枚数を増加させることが有効となる。特に省スペースの観点から、Ｌ字形状を線対称に折り返したＴ字（または傘）形状とすることで、容易にバネ荷重を２倍とすることができる。また、このＴ字形状は、ラジアル方向に対して対称性を持たせているので、ツメ部の板金プレス曲げ加工がやり易くなるメリットがある。

（７）以上の構成によれば、ＢＰＳ本体と板バネの一体化による部品点数の削減と組立作業性の改善、およびコストの削減を実現することが可能となる。また、板厚を薄くし、腕長さを長く成形することで塑性変形を無くし、かつ板バネツメの反発バネ力を制御することで、従来技術の板バネ部品と同等の効果を発揮することができる。

（８）請求項５に係る発明については、以下の実施形態がある。
（８−１）板バネとなる板バネツメ（爪状密接部）の形状が単に片持ち梁の構造であると、バネ力によって板バネツメに作用する応力が板バネツメの根本（根元）に集中し、それゆえ、大きなバネ力を得られないことがある。そこで、板バネツメ固定部の板幅および板厚の両方または一方が、根本から先端に向かって徐々に減少していく形状とする。板バネツメの板幅、板厚の減少の割合は、直線または曲線で形成される。また、途中から段階的に別の直線または曲線に変化しても良い。板バネツメの板幅、板厚の減少区間は、板バネツメの根本から先端に限らず、途中のみ減少させても良い。
（８−２）板バネツメの形状を根本から先端に向かって徐々に板幅および板厚が減少する形状とし、根本の応力集中を板バネツメ全体で均一な応力に分散することで、バネ力の向上を図る。
（８−３）以上の構成によれば、板バネ力の向上および、応力の低減による耐久性の向上を図ることができる。
（８−４）また、塑性変形しにくくなるため、板バネツメの変位・可動範囲を大幅に改善することができる。

（９）尚、本発明のバネ力を有する板バネツメは、外周側（外側）のみならず内周側（内側）に設定しても有効であり、ＡＴ構造内のスナップリング固定部（例えば、遠心油圧キャンセルプレート（またはシール））にも適用することができ、そのバネ力で隙間ガタを無くすことができる。すなわち、ＡＴ構造内の金属環同士の固定、接合、連結等で、隙間ガタを嫌う部分にも適用することができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例・・・
図１は、本発明の第一実施例に係る密封装置としてのボンデッドピストンシール１の平面を示しており、図２は同シール１の底面を示している。また、図３は同シール１の半裁断面図であって、図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図を示している。

尚、この図３に示されるように、当該実施例に係るボンデッドピストンシール１は、クラッチ板１１、リターンスプリング１２およびキャンセルシール１３等とともにＡＴハウジング１４のシリンダ内部に組み込まれ、図示しない圧力ポートから圧力室１５へ油圧が導入されると、リターンスプリング１２の弾性に抗して下方へ変位して多板クラッチ構造の環状クラッチ板１１を押圧し、クラッチを締結させる。また、油圧が引かれると、リターンスプリング１２の弾性により上方へ復帰動する。したがってこの往復動機能からして、当該ボンデッドピストンシール１は自動変速機用ピストンと称されることもある。

当該ボンデッドピストンシール１は先ず、板金（鋼板）のプレス加工にて成形された金属環２を有しており、この金属環２の外周部および内周部にそれぞれ、ゴム状弾性材製のパッキン（シールリップ）よりなるシール部３が被着（焼付接着）されている。これらのシール部３は、ハウジング１４の内面に摺動自在に密接して上記油圧等をシールする。

金属環２の外周部には、クラッチ板１１の平面上に密接してクラッチ板１１を図上下方へ向けて押圧する密接部位としての外向きフランジ部４が設けられているが、このフランジ部４がクラッチ板１１を直接押圧する構造であると、クラッチ板１１との間に別部品である板バネを要することは上記したとおりである。

そこで、当該実施例では、このフランジ部４に、爪状を呈してバネ力を発揮する爪状密接部（板バネツメ）６を一体成形することにした。

すなわち、フランジ部４の外周縁部に切欠部５が複数（図では４箇所）等配状に設けられており、この各切欠部５に爪状密接部６が１本（１枚）ずつ一体成形されている。

図示したように、爪状密接部６は、その板厚ｔ_２を金属環２本体の板厚ｔ_１よりも薄く形成され、その根元から先端へと径方向外方へ向けて長く延びるよう舌片状に形成され、更に斜め下方へ向けて屈曲変形せしめられて、クラッチ締結前からクラッチ板１１の平面に接触する張り代Ｒを設定されており、これによって、その反発バネ力にてクラッチ締結時のショックを緩和するように構成されている。

したがって、このような爪状密接部６を一体に有する構成によれば、上記従来技術における単独部品である板バネを省略することができるために、この分、部品点数および組立作業工数の削減を実現することができ、コスト的にも有利なボンデッドピストンシール１を提供することができる。

第二実施例・・・
尚、上記第一実施例では、爪状密接部６がそれぞれ、その根元部位から先端部位へと金属環２の径方向外方へ向けて長く延びるよう形成されているが、寸法上の制約等によって同方向へ余り長く延ばせないときには、図４ないし図６に示すように、その根元部位から先端部位へと金属環２の円周方向一方へ向けて長く延びるよう形成しても良い。

第三実施例・・・
また、図７および図８に示すように、各切欠部５の中央に、フランジ部４と同厚の突片状を呈する支持部７を金属環２の径方向外方へ向けて設けるとともに、この支持部７から金属環２の円周方向両方へ向けてそれぞれ爪状密接部６を設けるようにしても良く、この場合には、爪状密接部６の形成数が２倍となる（図では４本が８本となる）ことから、シール全体としてのバネ力を増大させることができる。

第四実施例・・・
また、上記第二実施例では、図６に示したように、爪状密接部６の板幅ｗ_２および板厚ｔ_２がそれぞれ全長Ｌ_２に亙って均一に形成されているが、この場合には、上記したように爪状密接部６のバネ作動時に発生する応力が爪状密接部６の根元部位に集中するために、大きなバネ力が得られず、耐久性が余り良くないことがある。したがって、この点を改良すべく、爪状密接部６の根元部位から先端部位へかけて板幅および板厚の何れか一方または双方が徐々小さくなるように形成すると、根元部位に応力が集中するのを抑制することが可能となる。

すなわち、上記図６に示したように、爪状密接部６の板幅ｗ_２および板厚ｔ_２が根元部位から先端部位まで均一の形状においては、
板幅ｗ_２＝４．５ｍｍ、
全長Ｌ_２＝２４ｍｍ、
先端部位のＺ方向（金属環２の軸方向）変位＝０．６ｍｍ、
材料の疲労強度の狙い＝４６０ＭＰａ
として、板厚ｔ_２をＦＥＭ計算より求めると、ｔ_２＝１．３５ｍｍにて主応力最大が４５７ＭＰａとなり、その際のバネ定数は３５Ｎ／０．６ｍｍとなる。バネ定数が高くないのは、爪状密接部６が片持ち梁の形状のため、応力が根元部位に集中することが原因である。

これに対して、本発明の第四実施例として示す図９および図１０のように、全長Ｌ_３＝２４ｍｍを変えることなく同様な計算を行なうと、
爪状密接部６の根元部位における板厚ｔ_３＝２ｍｍ
爪状密接部６の根元部位における板幅ｗ_３＝４．５ｍｍ
爪状密接部６の先端部位における板厚ｔ_４＝１．５ｍｍ
爪状密接部６の先端部位における板幅ｗ_４＝２ｍｍ
にて、主応力最大が４５４ＭＰａで、バネ定数は５９Ｎ／０．６ｍｍとなり、約６８％もバネ係数を増大させることができる。したがって、このような構造により、比較的大きなバネ力を得ることができ、また爪状密接部６の耐久性を向上させることができる。

尚、上記第四実施例の構造は、円周方向一方を向いた爪状密接部６（第二実施例）に限られず、径方向を向いた爪状密接部６（第一実施例）や、円周方向両方を向いた爪状密接部６（第三実施例）等にも適用することができる。

本発明の第一実施例に係るボンデッドピストンシールの平面図同ボンデッドピストンシールの底面図同ボンデッドピストンシールの半裁断面図であって図１におけるＡ−Ａ線拡大断面図本発明の第二実施例に係るボンデッドピストンシールの底面図同ボンデッドピストンシールの要部正面図であって図４におけるＢ方向拡大矢視図同ボンデッドピストンシールにおける爪状密接部の拡大図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図本発明の第三実施例に係るボンデッドピストンシールの底面図同ボンデッドピストンシールの要部正面図であって図７におけるＣ方向拡大矢視図本発明の第四実施例に係るボンデッドピストンシールの底面図同ボンデッドピストンシールにおける爪状密接部の拡大図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその正面図従来例に係るボンデッドピストンシールの断面図

符号の説明

１ボンデッドピストンシール（密封装置）
２金属環
３シール部
４フランジ部（密接部位）
５切欠部
６爪状密接部
７支持部
１１クラッチ板（組付相手部材）
１２リターンスプリング
１３キャンセルシール
１４ハウジング
１５圧力室

Claims

金属環（２）と、前記金属環（２）に支持されたパッキン等のシール部（３）とを有し、前記金属環（２）には、組付相手部材（１１）に対して密接する密接部位（４）が設けられている密封装置（１）において、
前記金属環（２）の密接部位（４）に、爪状を呈して前記組付相手部材（１１）に対するバネ力を発揮する爪状密接部（６）を一体成形したことを特徴とする密封装置。
請求項１の密封装置において、
爪状密接部（６）は、その平面形状において、その根元から先端へかけて金属環（２）の径方向外方へ向けて設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１の密封装置において、
爪状密接部（６）は、その平面形状において、その根元から先端へかけて金属環（２）の円周方向一方へ向けて設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１の密封装置において、
爪状密接部（６）は、その平面形状において、二又状とされて金属環（２）の円周方向両方へ向けて設けられていることを特徴とする密封装置。
請求項１ないし４の何れかに記載した密封装置において、
爪状密接部（６）は、その根元から先端へかけて板幅寸法および板厚寸法の何れか一方または双方が徐々に小さくなるように形成されていることを特徴とする密封装置。
請求項１ないし５の何れかに記載した密封装置において、
当該密封装置は、自動変速機に用いられるボンデッドピストンシール（１）であり、組付相手部材は、前記ボンデッドピストンシール（１）にて押圧操作されるクラッチ板（１１）であり、前記ボンデッドピストンシール（１）の金属環（２）における前記クラッチ板（１１）に対する密接部位（４）に爪状密接部（６）が一体成形されていることを特徴とする密封装置。