JP2009036350A - 自動変速機用ピストン - Google Patents

Abstract

【課題】シールリング２をピストン本体１に嵌着した構造を有する自動変速機用ピストン１００において、ピストン本体１とシールリング２との嵌合部の密封性及びピストン本体１に対するシールリング２の離脱荷重の双方を満足させる。
【解決手段】ピストン本体１と、このピストン本体１に嵌着されたシールリング２とからなり、シールリング２が、金属環２１にゴム状弾性材料からなるシール本体２２を一体的に設けたものであり、金属環２１が、ピストン本体１の円筒部１２に嵌着される嵌合筒部２１１と、これに軸方向に隣接して形成された拡径部２１２と、ピストン本体１の受圧部１１に軸方向に対向するフランジ部２１３とからなり、シール本体２２が、クラッチシリンダ３の円筒状の内面に軸方向摺動可能に密接されるシールリップ２２１と、前記拡径部２１２の内周面に設けられて前記円筒部１２との間で径方向に圧縮された状態に介在される圧縮シール部２２４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の自動変速機の油圧クラッチに用いられるピストンに関するものである。

車両の自動変速機における油圧クラッチは、油圧によってクラッチシリンダ内を軸方向移動するピストン（クラッチピストン）が、多板クラッチにおける駆動軸側のドライブプレートと従動軸側のドリブンプレートとを圧接させることによって、駆動軸から従動軸へ動力を伝達し、前記圧接状態を解除することによって、動力伝達を遮断するようになっている。また、この種のクラッチピストンは、一般的に、クラッチシリンダの内面と密接されるゴム状弾性材料からなるシール部をピストン本体に一体成形したシール一体型ピストン（ボンデッドピストンシールとも呼ばれる）が用いられる。

この種の自動変速機は、近年多段化の傾向にあり、ＦＦ（前輪駆動）方式では軸方向に対するスペース上の制約があるため、とくに、容量の大きな自動変速機の場合は、クラッチピストンが大径化する傾向にある。ところが、クラッチピストンが上述のようなシール一体型ピストンである場合、大径のシール一体型ピストンを製造しようとすると、シール部をピストン本体に一体成形するための金型装置なども大型化するため、製造コストの上昇が避けられない。

そこで従来、シールリングをピストン本体とは別部材として製造し、これをピストン本体に密接嵌合させる技術が開発されている（下記の特許文献参照）。
特開２００３−１３９２４９号公報 特開２００６−２９１５号公報 特開２００６−２９５７６号公報

しかしながら、シールリングにおける金属環の筒状部とピストン本体の筒状部との嵌合部を互いに金属接触としたものは、シールリングとピストン本体との間の密封性が悪く、ピストンを多板クラッチ側へ押圧する油圧を保持できない。このため、特許文献１又は特許文献２では、シールリングを、金属環の内周側にピストン本体の受圧面と密接されるゴム状弾性材料からなるシールリップやビードを設けた構造とすることによって、シールリングとピストン本体との間の密封性の向上を図っているが、その場合でも、ピストン本体に対する金属環の嵌合位置に軸方向の誤差があると、ピストン本体の受圧面に対する前記シールリップあるいはビードの密接が損なわれ、油圧を保持できないことがある。

これに対し、特許文献３は、金属環の筒状部の内周面に、ピストン本体の筒状部の外周面に径方向に圧縮された状態で密接されるゴム状弾性材料からなるシール部を形成したものであるため、シールリングとピストン本体との間の密封性が向上し、したがって、ピストンを多板クラッチ側へ押圧する油圧を良好に保持することができる。しかしながらこの場合は、金属同士で嵌合させた場合に比較して、ピストン本体に対するシールリングの嵌合力（離脱荷重）が小さいため、ピストン本体からシールリングが脱落してしまうおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シールリングをピストン本体に嵌着した構造を有する自動変速機用ピストンにおいて、ピストン本体とシールリングとの嵌合部の密封性及びピストン本体に対するシールリングの嵌合力（離脱荷重）の双方を満足させることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る自動変速機用ピストンは、径方向に延びる受圧部とそこから屈曲して延びる円筒部を有しクラッチシリンダ内に軸方向移動可能に配置されるピストン本体と、このピストン本体に嵌着されたシールリングとからなり、このシールリングが、金属環と、この金属環にゴム状弾性材料で一体的に設けられたシール本体からなり、前記金属環が、前記円筒部に嵌着される嵌合筒部と、この嵌合筒部と軸方向に隣接して形成された拡径部と、前記嵌合筒部又は拡径部の端部から内径方向へ延びて前記受圧部に軸方向に対向するフランジ部とからなり、前記シール本体が、前記クラッチシリンダの円筒状の内面に軸方向摺動可能に密接されるシールリップと、前記拡径部の内周面に設けられて前記ピストン本体の円筒部との間で径方向に圧縮された状態に介在される圧縮シール部とを有するものである。

また、請求項２の発明に係る自動変速機用ピストンは、請求項１に記載された構成において、シール本体が、金属環のフランジ部に設けられてピストン本体の受圧部に密接される第二のシールリップを有するものである。

請求項１の発明に係る自動変速機用ピストンによれば、シールリングの金属環が、ピストン本体の円筒部に嵌着される嵌合筒部を有することによって、ピストン本体に対するシールリングの所要の離脱荷重を確保することができると共に、前記嵌合筒部と軸方向に隣接して形成された拡径部に、ピストン本体の円筒部に適当なつぶし代をもって密接される圧縮シール部を有することによって、ピストン本体とシールリングとの嵌合部の密封性を向上させることができる。

また、請求項２の発明に係る自動変速機用ピストンによれば、請求項１の発明による効果に加え、シール本体が、ピストン本体の受圧部に密接する第二のシールリップを有することによって、ピストン本体とシールリングとの間の密封性を一層向上させることができる。

以下、本発明に係る自動変速機用ピストンの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、本発明に係る自動変速機用ピストンの第一の形態を、クラッチシリンダの一部と共に軸心を通る平面で切断して示す要部断面図、図３は、図１の自動変速機用ピストンにおけるシールリングを、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。なお、図１及び図３においては、左側が外周側であり、右側が内周側であり、上下方向が軸方向である。

図１及び図２に示される自動変速機用ピストン（以下、単にピストンという）１００は、このピストン１００と、クラッチシリンダ３の端盤部３１との間に画成された油圧室４に導入される油圧と、油圧室４と反対側に配置された不図示のリターンスプリングによって、クラッチシリンダ３内を軸方向移動し、クラッチを接続又は遮断するもので、クラッチシリンダ３内に軸方向移動可能に配置されるピストン本体１と、このピストン本体１に嵌着されたシールリング２とからなる。

詳しくは、ピストン本体１は、鋼板等の金属板の塑性加工により環状に製作されたものであって、径方向に延びてクラッチシリンダ３の端盤部３１と軸方向に対向される受圧部１１と、この受圧部１１の外周から油圧室４と反対側へ延びる円筒部１２とを有する。

シールリング２は、図３に示されるように、軸心を通る平面で切断した断面形状が略Ｌ字形をなす金属環２１と、この金属環２１にゴム状弾性材料で一体的に設けられたシール本体２２からなる。

シールリング２における金属環２１は、ピストン本体１の円筒部１２の外周面に適当な締め代をもって嵌着される嵌合筒部２１１と、その軸方向一端（先端）に隣接して形成された拡径部２１２と、前記嵌合筒部２１１における軸方向他端（拡径部２１２と反対側の端部）から屈曲部２１４を介して内径方向へ延びてピストン本体１の受圧部１１に軸方向に対向し衝合されるフランジ部２１３とからなる。フランジ部２１３の内径端部２１３ａは、油圧室４側へ浮き出すように屈曲形成されている。

シールリング２におけるシール本体２２は、金属環２１の屈曲部２１４の外周に位置して形成されると共にクラッチシリンダ３の外筒部３２の内周面に軸方向摺動可能に密接されるシールリップ２２１と、金属環２１のフランジ部２１３の内径端部２１３ａから内周側へ延びてピストン本体１の受圧部１１における油圧室４側の面に密接される第二のシールリップ２２２と、前記フランジ部２１３の内径端部２１３ａにおける前記受圧部１１との対向面に設けられたビード２２３と、金属環２１の拡径部２１２の内周面に設けられてピストン本体１の円筒部１２との間に径方向に圧縮された状態で介在される圧縮シール部２２４を有し、これらシールリップ２２１、第二のシールリップ２２２、ビード２２３及び圧縮シール部２２４は、金属環２１の嵌合筒部２１１の外周面及びフランジ部２１３の油圧室４側の面を覆うように延びる膜部２２５を介して、互いに連続して形成されている。

なお、図１に示される例では、ピストン本体１の受圧部１１に段差が形成されたことによって、ビード２２３が前記受圧部１１に軸方向に圧縮された状態で密接されており、図２に示される例では、前記受圧部１１に段差が形成されておらず、ビード２２３が前記受圧部１１と非接触となっている。

すなわち、このシールリング２は、塑性加工等により断面略Ｌ字形の環状に製作した金属環２１に、加硫接着剤を塗布してから、所定の金型内に位置決めセットして型締めし、この金型の内面と金属環２１との間に画成されたキャビティ内に、未加硫の成形用ゴム材料を充填して加熱・加圧することによって、ゴム状弾性材料からなるシール本体２２を成形と同時に金属環２１に加硫接着して製作されたものである。

上述の構成を備える第一の形態の自動変速機用ピストン１００は、シールリング２をピストン本体１と別部材として製作してから、シールリング２をピストン本体１に組み付けるため、大径で複雑な断面形状のピストンであっても、シール部をピストン本体に一体成形したシール一体型ピストン（ボンデッドピストンシール）を製作する場合のように、大型で複雑な金型を製作する必要がなく、シールリング２は、上述のように、単純な断面略Ｌ字形の金属環２１にシール本体２２を一体成形することによって製造可能であるため、製造コストを低減することができる。

そして、この自動変速機用ピストン１００は、シールリップ２２１と、ピストン本体１の内周部を密封する不図示の密封手段とで内外周を密閉された油圧室４に印加される油圧によって、不図示のリターンスプリングの付勢力に抗して、クラッチシリンダ３内を軸方向変位し、不図示の多板クラッチを接続動作させるものである。

シールリング２は、金属環２１の嵌合筒部２１１が、ピストン本体１の円筒部１２の外周面に適当な締め代をもって嵌着されているので、ピストン本体１に対する十分な離脱荷重が確保され、ピストン本体１からの脱落が防止される。そして、第二のシールリップ２２２が、ピストン本体１の受圧部１１における油圧室４側の面に密接され、油圧室４の油圧の上昇に伴って前記受圧部１１に対する第二のシールリップ２２２の面圧が上昇する自己シール機能を有する。また、その外周側に設けられたビード２２３も、図１の例のように前記受圧部１１に密接されることによって密封機能を奏するものとすることができる。

ここで、第二のシールリップ２２２（あるいは第二のシールリップ２２２及びビード２２３）は、ピストン本体１の円筒部１２に対する金属環２１の軸方向の嵌合位置に僅かな誤差があると、ピストン本体１の受圧部１１に対する第二のシールリップ２２２（あるいは第二のシールリップ２２２及びビード２２３）の密接状態も変化し、極端な場合は前記受圧部１１との間に隙間を生じるおそれもある。しかしながら、上述した第一の形態では、金属環２１の嵌合筒部２１１の先端部に形成した拡径部２１２の内周面に設けられた圧縮シール部２２４が、ピストン本体１の円筒部１２との間に径方向に圧縮された状態で介在されているので、上述のような、ピストン本体１の円筒部１２に対する金属環２１の軸方向嵌合位置のずれがあっても、圧縮シール部２２４によって、シールリング２とピストン本体１との嵌合部の密封性が確保され、油圧室４に印加された油圧を良好に保持することができる。

したがって、ピストン本体１に対するシールリング２の十分な離脱荷重の確保と、シールリング２とピストン本体１との嵌合部の密封性の確保の双方を満足することができる。

図４は、本発明に係る自動変速機用ピストンの第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。また、この図４でも、左側が外周側であり、右側が内周側であり、上下方向が軸方向である。

この形態では、シールリング２における金属環２１の嵌合筒部２１１と拡径部２１２（シール本体２２の圧縮シール部２２４）が、図１〜図３とは軸方向に対して逆の位置関係となっている。すなわち、金属環２１は、ピストン本体１の円筒部１２の外周面に適当な締め代をもって嵌着される嵌合筒部２１１と、その先端と反対側で軸方向に隣接して形成された拡径部２１２と、この拡径部２１２における前記嵌合筒部２１１と反対側の端部から屈曲部２１４を介して内径方向へ延びてピストン本体１の受圧部１１に軸方向に対向し衝合されるフランジ部２１３とからなる。

シールリング２におけるシール本体２２は、金属環２１の屈曲部２１４の外周に位置して形成されると共にクラッチシリンダ３の外筒部３２の内周面に軸方向摺動可能に密接されるシールリップ２２１と、金属環２１のフランジ部２１３の内径端部から内周側へ延びてピストン本体１の受圧部１１における油圧室４側の面に密接される第二のシールリップ２２２と、金属環２１の拡径部２１２の内周面に設けられてピストン本体１の円筒部１２との間に径方向に圧縮された状態で介在される圧縮シール部２２４を有し、これらシールリップ２２１、第二のシールリップ２２２、及び圧縮シール部２２４は、金属環２１の嵌合筒部２１１の外周面及びフランジ部２１３の油圧室４側の面を覆うように延びる外側膜部２２６と、この外側膜部２２６から、前記フランジ部２１３の内径端部の内周面を経由してこのフランジ部２１３の内側面へ廻りこんだ内側膜部２２７を介して、互いに連続して形成されている。

この第二の形態の自動変速機用ピストン１００も、シールリング２は、金属環２１の嵌合筒部２１１が、ピストン本体１の円筒部１２の外周面に適当な締め代をもって嵌着されているので、ピストン本体１に対する十分な離脱荷重が確保され、ピストン本体１からの脱落が防止される。また、第二のシールリップ２２２が、ピストン本体１の受圧部１１における油圧室４側の面に密接され、油圧室４の油圧の上昇に伴って前記受圧部１１に対する第二のシールリップ２２２の面圧が上昇する自己シール機能を有する。そして、金属環２１の拡径部２１２の内周面に設けられた圧縮シール部２２４が、ピストン本体１の円筒部１２との間に径方向に圧縮された状態で介在されているので、ピストン本体１の円筒部１２に対する金属環２１の軸方向嵌合位置の誤差があっても、圧縮シール部２２４によって、シールリング２とピストン本体１との嵌合部の密封性が確保され、油圧室４に印加された油圧を良好に保持することができる。

なお、第二の形態においては、シールリング２をピストン本体１に取り付ける過程で、まず金属環２１の嵌合筒部２１１がピストン本体１における円筒部１２の外周面に圧入され、引き続いて、圧縮シール部２２４が前記円筒部１２の外周面に圧入されることになる。このため、前記円筒部１２の外周面における圧縮シール部２２４との密接面が、この圧縮シール部２２４に先行して金属環２１の嵌合筒部２１１を圧入する際に損傷を受けるおそれがあり、圧縮シール部２２４による密封の信頼性が低下する。したがって、この点を考慮すると、先に説明した第一の形態が好ましい。

また、この第二の形態によれば、圧縮シール部２２４は、ピストン本体１の円筒部１２の外周面に金属接触で嵌着される嵌合筒部２１１との位置関係上、成形用ゴム材料を、金属環２１のフランジ部２１３の内径端部の内周面を経由してこのフランジ部２１３の内側面へ廻りこませることによって成形されるため、第二のシールリップ２２２と圧縮シール部２２４との間に、前記フランジ部２１３の内側面を覆う内側膜部２２７が形成されることになる。そして、シールリング２をピストン本体１に取り付けた状態では、前記内側膜部２２７は、前記フランジ部２１３と、ピストン本体１の受圧部１１との間に介在することになるので、その軸方向圧縮性によって、ピストン本体１の軸方向に対するシールリング２の位置決め精度が低下する。したがって、この点からも、先に説明した第一の形態が好ましい。

本発明に係る自動変速機用ピストンの第一の形態を、クラッチシリンダの一部と共に軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。 第一の形態における一部の形状を変更した例を、クラッチシリンダの一部と共に軸心を通る平面で切断して示す要部断面図である。 図１の自動変速機用ピストンにおけるシールリングを、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。 本発明に係る自動変速機用ピストンの第二の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。

符号の説明

１００ ピストン（自動変速機用ピストン）
１ ピストン本体
１１ 受圧部
１２ 円筒部
２ シールリング
２１金属環
２１１ 嵌合筒部
２１２ 拡径部
２１３ フランジ部
２２ シール本体
２２１ シールリップ
２２２ 第二のシールリップ
２２３ ビード
２２４ 圧縮シール部
２２５ 膜部
２２６ 外側膜部
２２７ 内側膜部
３ クラッチシリンダ
３１ 端盤部
４ 油圧室

Claims (2)

1. 径方向に延びる受圧部とそこから屈曲して延びる円筒部を有しクラッチシリンダ内に軸方向移動可能に配置されるピストン本体と、このピストン本体に嵌着されたシールリングとからなり、このシールリングが、金属環と、この金属環にゴム状弾性材料で一体的に設けられたシール本体からなり、前記金属環が、前記円筒部に嵌着される嵌合筒部と、この嵌合筒部と軸方向に隣接して形成された拡径部と、前記嵌合筒部又は拡径部の端部から内径方向へ延びて前記受圧部に軸方向に対向するフランジ部とからなり、前記シール本体が、前記クラッチシリンダの円筒状の内面に軸方向摺動可能に密接されるシールリップと、前記拡径部の内周面に設けられて前記ピストン本体の円筒部との間で径方向に圧縮された状態に介在される圧縮シール部とを有することを特徴とする自動変速機用ピストン。
2. シール本体が、金属環のフランジ部に設けられてピストン本体の受圧部に密接される第二のシールリップを有することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機用ピストン。

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