JP5053052B2 - Piston device and hydraulic cylinder device provided with the same - Google Patents
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Description
本発明はピストン装置及びこれを備えた油圧シリンダ装置に関する。 The present invention relates to a piston device and a hydraulic cylinder device including the same.
従来、自動車などの自動変速機(AT)の動力接続部のクラッチを切替作動させるために、油圧により動作するピストン装置が用いられている。この種のピストン装置においては、通常、シリンダケース内に軸方向に摺動可能に設けられ、且つ、リターンスプリングによってクラッチプレートから離間する方向に付勢された金属製の環状ピストンを、油圧によってクラッチプレート側に移動させ当該クラッチプレートを押圧するように構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a piston device that operates by hydraulic pressure is used to switch a clutch of a power connection portion of an automatic transmission (AT) such as an automobile. In this type of piston device, a metal annular piston that is normally slidable in the axial direction in the cylinder case and urged away from the clutch plate by a return spring is used as a clutch by hydraulic pressure. It is configured to move to the plate side and press the clutch plate.
図2は、このような従来のピストン装置を備えた油圧シリンダ装置51の断面説明図である。なお、図2及び後出する図1に示される油圧シリンダ装置は、回転軸線を中心にほぼ回転対称な構造であるため、図1〜2では片側(右側)だけを示している。
油圧シリンダ装置51は、シリンダケース52の内部に形成された環状空間53内に軸方向にスライド可能に装着されるピストン54を備えている。環状空間53は、シリンダケース52の径方向外側(図2において右側)に形成される外側環状空間53aと、シリンダケース52の径方向内側(図2において左側)に形成される内側環状空間53bとからなっており、外側環状空間53aと内側環状空間53bは、環状の隔壁55により区画されている。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a
The
前記ピストン54は、環状の金属部材を総削り出し加工することによって全体が一体に成形されたものであり、前記外側環状空間53a内に配設される外方部54aと、前記内側環状空間53bに配設される内方部54bとを有している。
内方部54bの内周面には環状の凸部56が形成されており、この凸部56にはゴムからなる環状のシール部材57が加硫接着されている。シール部材57は、シリンダケース52の内壁面と接触するシールリップを有している。内方部54bの外周面には環状の溝58が形成されており、この溝58内には、環状の隔壁55の内周面と接触するOリング59が配設されている。一方、外方部54aの内周面には環状の溝60が形成されており、この溝60内には、環状の隔壁55の外周面と接触するOリング61が配設されている。外方部54aの外周面にはゴムからなる環状のシール部材62が加硫接着されている。
The
An
ピストン54の内方部54bとシリンダケース52の内壁面とによって、前記内側環状空間53bにおいて第1油圧室が形成され、ピストン54の外方部54aとシリンダケース52の内壁面とによって、前記外側環状空間53aにおいて第2油圧室が形成される。第1油圧室は、前記シール部材57及びOリング59により密封されており、第2油圧室は、前記シール部材62及びOリング61により密封されている。そして、第1油圧室には第1油路63が連通しており、第2油圧室には第2油路64が連通している。これら第1油路63及び第2油路64を介して第1油圧室及び第2油圧室にそれぞれ作動油が供給され、また当該第1油圧室及び第2油圧室から作動油が排出される。かかる油圧室に対する油圧制御に応じて前記ピストン54が軸方向にスライドされる。なお、図2において、65は、ピストン54の外方部54aの下面に当接する環状の押圧プレートであり、ピストン54は、この押圧プレート65を介してリターンばね66によってクラッチから離反する方向(図2において上に向かう方向)に付勢されている。また、図示していないが、押圧プレート65は、軸方向に沿って延設された押圧部材を備えており、この押圧部材の先端が、ピストン54の移動に応じて多板クラッチ(図示せず)のクラッチプレートを押圧し得るようになっている。
A first hydraulic chamber is formed in the inner
しかしながら、油圧シリンダ装置51におけるピストン54は、環状の金属部材を1個1個総削り出し加工することにより作製していることから、加工に手間がかかるとともに、コストアップの要因となっていた。また、中実の部材であることから、重量が大きくなり、また一体物として加工しているので占有空間が大きいという問題がある。
However, since the
また、油圧室を密封するのにOリングを用いているが、このOリングを装着するためにはピストン54の周面に環状溝を形成する必要があり、手間がかかっていた。また、ピストン54は、かかるOリング取付けスペース(環状溝)を形成するためにある程度の厚さが必要であり、コンパクト化、薄板化を図ることができない。さらに、Oリングはシールリップに比べて摺動抵抗が大きく、また摺動する相手側部材の面粗度によっては滑らかに摺動させることができず、安定した応答性を得ることができない。そして、Oリングを滑らかに摺動させるためには、相手側部材の面粗度を小さくする必要があり、さらなるコストアップの要因となっていた。
In addition, an O-ring is used to seal the hydraulic chamber. However, in order to mount this O-ring, it is necessary to form an annular groove on the peripheral surface of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軽量化及びコンパクト化を図るとともに、摺動抵抗を小さくして応答性を向上させることができるピストン装置及びこれを備えた油圧シリンダ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a piston device capable of reducing the sliding resistance and improving the responsiveness while reducing the weight and size, and the hydraulic cylinder including the piston device. The object is to provide a device.
本発明のピストン装置は、シリンダケースの内部に形成された環状空間に軸方向にスライド可能に装着されるピストンと、第1油路と連通する環状の第1油圧室と、第2油路に連通し前記第1油圧室と同芯に設けられた環状の第2油圧室とを備え、これらの油圧室に対する油圧制御に応じて前記ピストンを軸方向にスライドさせる油圧シリンダ装置に用いられるピストン装置であって、
前記ピストンを構成する環状の可動部材と、前記シリンダケースに固定され、前記可動部材に対して径方向に一部をオーバーラップさせて、当該可動部材との間で前記第2油圧室を形成する固定部材とを備え、
前記可動部材が、前記第1油圧室に供給された作動油の油圧を受ける第1受圧部と、前記第2油圧室に供給された作動油の油圧を受ける第2受圧部と、軸方向に延びて前記第1受圧部と前記第2受圧部とを接続する中央筒部とを有し、且つ全体が金属板をプレス加工して一体形成されたピストン環を備え、
前記固定部材が、前記第2油路が開口する、前記環状空間における油圧前室と第2油圧室とを連通させる連通孔を有し、且つ全体が金属板をプレス加工して一体形成された固定環を備え、
前記ピストン環及び固定環に設けられた環状のシールによって、前記第1油圧室及び第2油圧室が密封されていることを特徴としている。
A piston device according to the present invention includes a piston that is slidably mounted in an annular space formed in an inner space of a cylinder case, an annular first hydraulic chamber that communicates with a first oil passage, and a second oil passage. A piston device that is used in a hydraulic cylinder device that includes an annular second hydraulic chamber that is provided concentrically with the first hydraulic chamber, and that slides the piston in the axial direction in accordance with hydraulic control for these hydraulic chambers. Because
An annular movable member constituting the piston and the cylinder case are fixed, and a part of the movable member is overlapped in the radial direction to form the second hydraulic chamber with the movable member. A fixing member,
The movable member includes a first pressure receiving portion that receives the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the first hydraulic chamber, a second pressure receiving portion that receives the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the second hydraulic chamber, and an axial direction. A central cylindrical portion extending to connect the first pressure receiving portion and the second pressure receiving portion, and including a piston ring integrally formed by pressing a metal plate;
The fixing member has a communication hole for communicating the hydraulic front chamber and the second hydraulic chamber in the annular space where the second oil passage opens , and the whole is integrally formed by pressing a metal plate. With a fixed ring,
The first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber are sealed by annular seals provided on the piston ring and the fixed ring.
本発明のピストン装置は、ピストンを構成する環状の可動部材と、シリンダケースに固定され、前記可動部材に対して径方向に一部をオーバーラップするように配置される固定部材とからなっており、これら可動部材及び固定部材を構成するピストン環及び固定環が、それぞれ金属板をプレス加工して一体形成されている。こうして、ピストン装置を構成する部材ないしは要素が、金属板のプレス加工により形成されているので、加工が簡単であり、金属部材を削り出し加工していた従来のピストンに比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。また、金属板を成形加工して所定の断面形状としていることから、軽量化を達成することができる。 The piston device of the present invention comprises an annular movable member constituting the piston, and a fixed member that is fixed to the cylinder case and arranged to partially overlap the movable member in the radial direction. The piston ring and the fixed ring constituting the movable member and the fixed member are integrally formed by pressing a metal plate, respectively. In this way, the members or elements that make up the piston device are formed by pressing a metal plate, so the processing is simple and the cost is greatly reduced compared to conventional pistons that have been machined out of metal members. Can be achieved. Further, since the metal plate is formed into a predetermined cross-sectional shape, weight reduction can be achieved.
また、油圧室の密封を環状のシールにより行っているので、Oリングのような取付けのための溝を形成する必要がない。その結果、ピストン装置のコンパクト化及び薄板化を実現することができる。
さらに、環状のシールはOリングに比べて摺動抵抗が小さく、被摺動面上を滑らかに摺動することができるので、安定した応答性を得ることができる。しかも、本発明では、プレス加工された固定環の表面を環状のシールが摺動することになるが、この固定環のプレス面は、特に後加工をしなくても面粗度の小さな摺動面であるので、さらに摺動性を向上させることができる。換言すれば、被摺動部材に加工を施すことなく、良好な摺動面を得ることができる。
Further, since the hydraulic chamber is sealed with an annular seal, there is no need to form a groove for mounting such as an O-ring. As a result, the piston device can be made compact and thin.
Furthermore, since the annular seal has a smaller sliding resistance than the O-ring and can slide smoothly on the sliding surface, a stable response can be obtained. In addition, in the present invention, the ring-shaped seal slides on the surface of the fixed ring that has been pressed. The press surface of the fixed ring has a small surface roughness even without any post-processing. Since it is a surface, slidability can be further improved. In other words, a good sliding surface can be obtained without processing the sliding member.
また、本発明の油圧シリンダ装置は、前記油圧シリンダ装置において、前記ピストン装置が、前記ピストンで自動変速機の多板クラッチを押圧するボンデッドピストンシールであることを特徴としている。 The hydraulic cylinder device according to the present invention is characterized in that, in the hydraulic cylinder device, the piston device is a bonded piston seal that presses a multi-plate clutch of an automatic transmission with the piston.
本発明のピストン装置及びこれを備えた油圧シリンダ装置によれば、軽量化及びコンパクト化を図るとともに、摺動抵抗を小さくして応答性を向上させることができる。 According to the piston device of the present invention and the hydraulic cylinder device including the piston device, it is possible to reduce the weight and the size of the device, and to reduce the sliding resistance and improve the response.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明のピストン装置及びこれを備えた油圧シリンダ装置の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るピストン装置Pを備えた油圧シリンダ装置Sの断面説明図である。油圧シリンダ装置Sは、シリンダケース2の内部に形成された環状空間3内に軸方向にスライド可能に装着されるピストンを構成する、環状の可動部材4を備えている。環状空間3は、シリンダケース2の径方向外側(図1において右側)に形成される外側環状空間3aと、シリンダケース2の径方向内側(図1において左側)に形成される内側環状空間3bとからなっており、外側環状空間3aと内側環状空間3bは、環状の隔壁5により区画されている。
Hereinafter, embodiments of a piston device of the present invention and a hydraulic cylinder device including the piston device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a hydraulic cylinder device S provided with a piston device P according to an embodiment of the present invention. The hydraulic cylinder device S includes an annular movable member 4 that constitutes a piston that is slidably mounted in the annular direction in an annular space 3 formed inside the
可動部材4は、金属板をプレス加工して一体形成されたピストン環4aを備えており、このピストン環4aの内周端付近及び外周端付近には、それぞれゴムからなるシール部材6、7が加硫接着されている。ピストン環4aは、内側環状空間3b内に配設される内側平坦部4a1と、外側空間3a内に配設される外側平坦部4a2と、両平坦部の間に位置する中央平坦部4a3と、内側平坦部4a1の外周端と中央平坦部4a3の内周端とを接続する内側筒部4a4と、外側平坦部4a2の内周端と中央平坦部4a3の外周端とを接続する外側筒部4a5とで構成されている。
The movable member 4 includes a piston ring 4a integrally formed by pressing a metal plate.
前記外側環状空間3aには固定部材8が圧入されている。この固定部材8は、前記ピストン環4aと同様に金属板をプレス加工して一体形成された固定環8aを備えており、この固定環8aの内周面及び外周面には、それぞれゴムからなるシール部材9、10が加硫接着されている。固定環8aは、隔壁5の下端面5a(図1において下側に位置する端面)と対向する内側平坦部8a1と、シリンダケース2に係止される外側平坦部8a2と、両平坦部の間に位置する中央平坦部8a3と、内側平坦部8a1の外周端と中央平坦部8a3の内周端とを接続する内側筒部8a4と、外側平坦部8a2の内周端と中央平坦部8a3の外周端とを接続する外側筒部8a5とで構成されている。
A fixing member 8 is press-fitted into the outer
前記ピストン環4a及び固定環8aは、それぞれ金属板をプレス加工して一体形成されているので、加工が簡単であり、金属部材を削り出し加工していた従来のピストンに比べて、大幅なコストダウンを図ることができる。また、金属板を成形加工して所定の断面形状としていることから、軽量化を達成することができる。
前記固定環8aの中央平坦部8a3には、複数の連通孔11が周方向に沿って等間隔で形成されている。連通孔11の直径は2〜4mm程度であり、また、その個数は、特に限定されないが、3〜8個程度が目安である。
Since the piston ring 4a and the fixed ring 8a are integrally formed by pressing a metal plate, the processing is simple, and the cost is much higher than that of a conventional piston that is obtained by machining a metal member. You can go down. Further, since the metal plate is formed into a predetermined cross-sectional shape, weight reduction can be achieved.
In the central flat portion 8a3 of the stationary ring 8a, a plurality of communication holes 11 are formed at equal intervals along the circumferential direction. The diameter of the communication hole 11 is about 2 to 4 mm, and the number thereof is not particularly limited, but about 3 to 8 is a standard.
シール部材6は、シリンダケース2の内壁面に接触するシールリップを有しており、シール部材7は、固定環8aの外側筒部8a5の内周面に接触するシールリップを有している。また、シール部材9は、ピストン環4aの内側筒部4a4の外周面に接触するシールリップを有しており、シール部材10は、シリンダケース2の内壁面に接触する半球面状の凸部を有している。
The
前記ピストン環4aの内側平坦部4a1及び内側筒部4a4と、シリンダケース2の内壁面とによって、前記内側空間3bにおいて第1油圧室12が形成されている。また、固定環8aは、ピストン環4aに対して径方向に一部オーバーラップするように配設されており、このオーバーラップしているピストン環4a及び固定環8aによって第2油圧室13が形成されている。第1油圧室12は、前記シール部材6及びシール部材9により密封されており、第2油圧室13は、前記シール部材7、シール部材9及びシール部材10により密封されている。そして、第1油圧室12には第1油路14が連通しており、第2油圧室13には油圧前室20を経由して第2油路15が連通している。これら第1油路14及び第2油路15を介して第1油圧室12及び第2油圧室13にそれぞれ作動油が供給され、また当該第1油圧室12及び第2油圧室13から作動油が排出される。
A first
本実施の形態では、第1油圧室12及び第2油圧室13の密封を環状のシール部材6、7、9及び10のみで行っており、Oリングを使用していない。したがって、Oリングの取付けに必要である溝をピストンに形成する必要がない。その結果、ピストン装置のコンパクト化及び薄板化を実現することができる。
さらに、シール部材のシールリップはOリングに比べて摺動抵抗が小さく、被摺動面上を滑らかに摺動することができるので、安定した応答性を得ることができる。しかも、本実施の形態では、プレス加工された固定環8aの表面をシール部材7のシールリップが摺動することになるが、この固定環8aのプレス面は、特に後加工をしなくても面粗度の小さな摺動面であるので、さらに摺動性を向上させることができる。
In the present embodiment, the first
Furthermore, since the seal lip of the seal member has a smaller sliding resistance than the O-ring and can slide smoothly on the sliding surface, a stable response can be obtained. Moreover, in the present embodiment, the seal lip of the
前記ピストン環4aの内側平坦部4a1は、第1油圧室12に供給された作動油の油圧を受ける第1受圧部を構成しており、ピストン環4aの中央平坦部4a3、外側平坦部4a2及び外側筒部4a5は、第2油圧室13に供給された作動油の油圧を受ける第2受圧部を構成している。そして、内側筒部4a4が、軸方向に延びて前記第1受圧部と前記第2受圧部とを接続する中央筒部を構成している。
The inner flat portion 4a1 of the piston ring 4a constitutes a first pressure receiving portion that receives the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the first
図1において、16は、ピストン環4aの中央平坦部4a3の下面(図1において下側の面であり、ピストン環4aの進出方向側の面)に当接する環状の押圧プレートであり、ピストン環4a、すなわち可動部材4は、この押圧プレート16を介してリターンばね17によってクラッチから離反する方向(図1において上に向かう方向)に付勢されている。リターンばね17は、周方向に沿って等間隔で複数個配設されている。なお、18は、リターンばね17によってクラッチから離反する方向に付勢される可動部材4の固定部材8側への移動位置(終点)を規制するストッパであり、このストッパ18は、ピストン環4aの内側平坦部4a1の上面において周方向に沿って等間隔で複数個設けられている。
押圧プレート65は、軸方向に沿って延設された押圧部材(図示せず)を備えており、この押圧部材の先端が、ピストン54の移動に応じて多板クラッチ(図示せず)のクラッチプレートを押圧し得るようになっている。
In FIG. 1, 16 is an annular pressing plate that contacts the lower surface of the central flat portion 4a3 of the piston ring 4a (the lower surface in FIG. 1, the surface in the advance direction of the piston ring 4a). 4a, that is, the movable member 4 is biased by the
The
前述した構成を有する油圧シリンダ装置Sは、例えば、以下のように作動する。
作動油を第2油路15から供給すると、この作動油は、まず油圧前室20に入り、ついで固定環8aの中央平坦部8a3に形成された連通孔11を通って第2油圧室13内に流れ込む。油圧前室20及び第2油圧室13は、前述したシール部材7、9及び10の各シールリップにより密封されており、当該油圧前室20及び第2油圧室13内を作動油で満たすことにより、ピストンである可動部材4が軸方向にスライドして、リターンばね17の付勢力に抗して押圧プレート65を押圧する。
The hydraulic cylinder device S having the above-described configuration operates as follows, for example.
When the hydraulic oil is supplied from the
そして、第2油圧室13が加圧された状態で、さらに第1油路14から第1油圧室12に作動油が供給され、シール部材6及び9の各シールリップで密封された第1油圧室12が作動油で満たされると、当該第1油圧室12内の作動油の油圧によっても、ピストンである可動部材4が軸方向にスライドして、リターンばね17の付勢力に抗して押圧プレート65を押圧する。すなわち、本実施の形態では、第2油圧室13からの圧力に加えて、第1油圧室12からの圧力でも、押圧プレート65を押圧するため、より大きな押圧力を得ることができる。
押圧プレート65が軸方向に移動すると、この押圧プレート65に付設されている押圧部材の先端が多板クラッチのクラッチプレートを押圧して圧着させ、これにより駆動力の伝達がなされる。
Then, in a state where the second
When the
2 シリンダケース
3 環状空間
3a 外側環状空間
3b 内側環状空間
4 可動部材(ピストン)
4a ピストン環
6 シール部材
7 シール部材
8 固定部材
8a 固定環
9 シール部材
10 シール部材
11 連通孔
12 第1油圧室
13 第2油圧室
14 第1油路
15 第2油路
16 押圧プレート
17 リターンばね
P ピストン装置
S 油圧シリンダ装置
2 cylinder case 3
Claims (2)
前記ピストンを構成する環状の可動部材と、前記シリンダケースに固定され、前記可動部材に対して径方向に一部をオーバーラップさせて、当該可動部材との間で前記第2油圧室を形成する固定部材とを備え、
前記可動部材が、前記第1油圧室に供給された作動油の油圧を受ける第1受圧部と、前記第2油圧室に供給された作動油の油圧を受ける第2受圧部と、軸方向に延びて前記第1受圧部と前記第2受圧部とを接続する中央筒部とを有し、且つ全体が金属板をプレス加工して一体形成されたピストン環を備え、
前記固定部材が、前記第2油路が開口する、前記環状空間における油圧前室と第2油圧室とを連通させる連通孔を有し、且つ全体が金属板をプレス加工して一体形成された固定環を備え、
前記ピストン環及び固定環に設けられた環状のシールによって、前記第1油圧室及び第2油圧室が密封されていることを特徴とするピストン装置。 A piston which is slidably mounted in an annular space in an annular space formed inside the cylinder case, an annular first hydraulic chamber communicating with the first oil passage, and the first hydraulic chamber communicating with the second oil passage An annular second hydraulic chamber provided concentrically with the piston chamber, and a piston device used in a hydraulic cylinder device that slides the piston in the axial direction according to hydraulic control on these hydraulic chambers,
An annular movable member constituting the piston and the cylinder case are fixed, and a part of the movable member is overlapped in the radial direction to form the second hydraulic chamber with the movable member. A fixing member,
The movable member includes a first pressure receiving portion that receives the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the first hydraulic chamber, a second pressure receiving portion that receives the hydraulic pressure of the hydraulic oil supplied to the second hydraulic chamber, and an axial direction. A central cylindrical portion extending to connect the first pressure receiving portion and the second pressure receiving portion, and including a piston ring integrally formed by pressing a metal plate;
The fixing member has a communication hole for communicating the hydraulic front chamber and the second hydraulic chamber in the annular space where the second oil passage opens , and the whole is integrally formed by pressing a metal plate. With a fixed ring,
The piston device, wherein the first hydraulic chamber and the second hydraulic chamber are sealed by annular seals provided on the piston ring and the fixed ring.
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