JP6117000B2 - ピストン一体シール - Google Patents

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一体シールに関するものである。

図４は、従来のピストン一体シールを用いた油圧クラッチ、図５は、従来のピストン一体シールの概略構成を示すものである。

まず図４に示す油圧クラッチにおいて、参照符号１は、不図示の駆動軸と共に回転する環状のクラッチシリンダ、参照符号２は、クラッチシリンダ１内に軸方向移動可能に配置され、このクラッチシリンダ１の端盤部１１との間に油圧室Ｓ１を画成するクラッチピストン、参照符号３は、クラッチピストン２から見て油圧室Ｓ１と反対側の空間Ｓ２に配置されると共に内径がクラッチシリンダ１の内筒部１３に係止されたスプリングホルダ、参照符号４は、クラッチピストン２とスプリングホルダ３の間に適宜圧縮状態に介装されたリターンスプリング、参照符号５は、クラッチシリンダ１側に軸方向移動可能な状態で円周方向に係止された複数のドライブプレート５１と、従動軸側に設けられたクラッチハブ５３に軸方向移動可能な状態で円周方向に係止された複数のドリブンプレート５２からなる多板クラッチである。

この種の油圧クラッチは、クラッチシリンダ１の内筒部１３に開設された導圧ポート１４を介して油圧室Ｓ１へ油圧を印加し、あるいはこの油圧を開放することによって、ピストン２がクラッチシリンダ１内を軸方向に変位し、これによって多板クラッチ５のドライブプレート５１とドリブンプレート５２を摩擦締結させたり摩擦締結を解除させたりしてクラッチ断続動作を行うものである。

クラッチピストン２の内外周のシール手段としては、従来はＯリングなどのパッキンが用いられていたが、燃費の向上や変速ショック（クラッチの摩擦締結時に発生するショック）の低減を図るため、クラッチピストン２の低フリクション化が求められ、近年は、油圧室Ｓ１側を向いて、クラッチシリンダ１の外筒部１２及び内筒部１３と摺動可能に密接されるシールリップ１０１，１０１を有するピストン一体シール１００が主流となってきている。すなわちこのピストン一体シール１００は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）によってクラッチピストン２に一体成形されたものである（例えば下記の特許文献１参照）。

図５に示すように、シールリップ１０１は一般的には、図中に二点鎖線で示す相手摺動面に対する面圧Ｐ（締め代Ｌ）が最も大きくなるシールエッジ部より油圧室Ｓ１側の斜面の角度αが反対側の斜面の角度βよりも大きく、シールエッジ部から油圧室Ｓ１と反対側の根元部分までの軸方向長さＨａが比較的長いものとなっている。

特開２００１−２４１４６７号公報 特開平９−２１００８８号公報

しかしながら、従来のピストン一体シール１００によれば、シールリップ１０１は方向性を有するため、面圧Ｐの分布もその極大部の両側で互いに非対称であり、油圧室Ｓ１へ油圧を印加することによるクラッチ締結側へのクラッチピストン２のストローク時に比較して、油圧室Ｓ１の油圧を開放したときのリターンスプリング４の付勢力によるクラッチ締結解除側（油圧室Ｓ１側）へのクラッチピストン２のストローク時においてフリクションが大きくなる傾向があり、このため油圧クラッチの油圧制御が難しく、変速応答遅れが発生するおそれがある。

このような変速応答性を改善するには、クラッチ締結解除側（油圧室Ｓ１側）へのストロークとクラッチ締結側（油圧室Ｓ１と反対側）へのストロークにおけるフリクション差を小さくする必要があるため、シールリップ１０１の締め代Ｌや剛性の低減が検討されているが、この場合、シールリップ１０１の耐圧性、耐久性が低下してしまう新たな問題がある。

また、シールリップ１０１の摺動面に所要数の潤滑溝を形成することによってフリクションを低減することは可能である（例えば下記の特許文献２参照）。しかし、シールリップ１０１の方向性に起因するフリクション差の低減は不十分であった。

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、シールリップの方向性に起因する摺動方向によるフリクションの差を低減することによって、油圧クラッチの変速応答性を改善することにある。

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の発明に係るピストン一体シールは、油圧クラッチのクラッチピストンに一体に設けられて油圧室側を向いたシールリップを有し、このシールリップは、相手摺動面との摺動部に、油圧室側の主シールエッジ部と、反油圧室側の副シールエッジ部が形成され、これら主シールエッジ部及び副シールエッジ部は、未装着状態では油圧室側の斜面の角度が反油圧室側の斜面の角度より小さく、装着状態では相手摺動面に対する油圧室側の斜面の角度と反油圧室側の斜面の角度が略同等であることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るピストン一体シールは、請求項１に記載の構成において、主シールエッジ部より副シールエッジ部の締め代が小さいことを特徴とするものである。

請求項３の発明に係るピストン一体シールは、請求項１又は２に記載の構成において、副シールエッジ部がシールリップの油圧室側基部表面より反油圧室側に位置することを特徴とするものである。

本発明に係るピストン一体シールによれば、シールリップの摺動部に、油圧室側の主シールエッジ部と、反油圧室側の副シールエッジ部が形成されたことによって相手摺動面との接触面積が小さくなるため、フリクションが低減され、しかも装着状態（相手摺動面との接触状態）では相手摺動面に対する油圧室側の斜面の角度と反油圧室側の斜面の角度が略同等になっているため、油圧室側へのストローク時のフリクションと反油圧室側へのストローク時のフリクションの差が低減される。このため油圧クラッチの変速応答性を改善することができる。

また、主シールエッジ部より副シールエッジ部の締め代が小さい構成とすれば、主シールエッジ部の変形が副シールエッジ部により吸収されるので、シールリップに作用する油圧の変化に拘らず相手摺動面に対する主シールエッジ部の接触荷重の変化が抑制され、これによっても油圧室側へのストローク時のフリクションと反油圧室側へのストローク時のフリクションの差が低減される。

また、副シールエッジ部がシールリップの油圧室側基部表面より反油圧室側に位置する構成とすれば、油圧の印加による副シールエッジ部の変形が抑制されるため、この副シールエッジ部によるシールリップ変形抑制作用が高まり、シールリップの耐圧性を向上することができる。

本発明に係るピストン一体シールの好ましい実施の形態を、油圧クラッチの一部と共に軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 本発明に係るピストン一体シールの好ましい実施の形態の要部を示す説明図である。 本発明に係るピストン一体シールの好ましい実施の形態の要部における未装着状態と装着状態での斜面角度を示す説明図である。 従来のピストン一体シールを、油圧クラッチの一部と共に軸心Ｏを通る平面で切断して示す片側断面図である。 従来のピストン一体シールの一部を示す説明図である。

以下、本発明に係るピストン一体シール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は、この実施の形態におけるピストン一体シールを、油圧クラッチの一部と共に示す片側断面図で、参照符号１はクラッチシリンダ、参照符号２は、クラッチシリンダ１内に軸方向移動可能に配置され、このクラッチシリンダ１との間に油圧室Ｓ１を画成するクラッチピストン、参照符号１は、ピストン２から見て油圧室Ｓ１と反対側の空間（以下、反油圧室側空間という）Ｓ２に配置されると共に内径部がクラッチシリンダ１の内筒部１３に係止されたスプリングホルダ、参照符号４は、クラッチピストン２とスプリングホルダ３の間に適宜圧縮状態に介装されたリターンスプリング、参照符号５は多板クラッチである。

クラッチシリンダ１は、端盤部１１と、その外径及び内径から延びる外筒部１２及び内筒部１３を有し、不図示の駆動軸と共に軸心Ｏの周りに回転されるものである。また、このクラッチシリンダ１の内筒部１３には、油圧室Ｓ１へオイル（ＡＴＦ）による油圧を導入するための導圧ポート１４が開設されている。

クラッチピストン２は金属プレス成形品であって、クラッチシリンダ１の端盤部１１と軸方向に対向される受圧部２１と、この受圧部２１の外径部から反油圧室側空間Ｓ２側へ延びてクラッチシリンダ１の外筒部１２と径方向に対向する外筒部２２と、受圧部２１の内径部から油圧室Ｓ１と反対側へ延びてクラッチシリンダ１の内筒部１３と径方向に対向する内筒部２３を有する。クラッチピストン２の外筒部２２の先端部にはクラッチ押圧部２４が形成され、クラッチピストン２の内筒部１３の先端部には内向き鍔部２５が形成されている。

リターンスプリング４は油圧室Ｓ１の容積を縮小させる方向へクラッチピストン２を常時付勢するものであって、コイルスプリングからなり、円周方向所定間隔で複数配置されている。

多板クラッチ５は、クラッチシリンダ１の外筒部に軸方向移動可能な状態で円周方向に係止された複数のドライブプレート５１と、不図示の従動軸側に設けられたクラッチハブ５３に軸方向移動可能な状態で円周方向に係止された複数のドリブンプレート５２が軸方向交互に配置された構造を有する。

クラッチピストン２には、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるピストン一体シール６が一体に設けられている。このピストン一体シール６は、クラッチピストン２における外筒部２２の外周面、受圧部２１の油圧室Ｓ１側の面、内筒部２３の内周面、及び内向き鍔部２５を覆うように延びる基部６１と、前記受圧部２１の外径部及び前記内向き鍔部２５の内径近傍にそれぞれ位置して前記基部６１から油圧室Ｓ１側へ延びるように形成されたシールリップ６２，６２を有する。外周側のシールリップ６２は、クラッチシリンダ１の外筒部１２の内周面と摺動可能に密接され、内周側のシールリップ６２は、クラッチシリンダ１の内筒部１３の外周面と摺動可能に密接されるものである。

また、ピストン一体シール６の基部６１のうち、クラッチピストン２の受圧部２１に接着された部分には、複数の突起６３が、円周方向等間隔で形成されている。この突起６３は、クラッチピストン２のその上死点位置まで移動した時に、前記基部６１がクラッチシリンダ１の端盤部１１と密接することによる油圧室Ｓ１の閉塞を防止するものである。

シールリップ６２は、図２に拡大して示すように、クラッチシリンダ１の外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面との摺動部に、油圧室Ｓ１側の主シールエッジ部６２ａと、反油圧室側空間Ｓ２側の副シールエッジ部６２ｂが形成されている。

詳しくは、主シールエッジ部６２ａの隆起高さより副シールエッジ部６２ｂの隆起高さが低く、このため、図２に二点鎖線で示すクラッチシリンダの外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面に対する主シールエッジ部６２ａの締め代Ｌ１より副シールエッジ部６２ｂの締め代Ｌ２が小さく設定されている。また、この副シールエッジ部６２ｂの隆起高さは、図２に破線で示す従来形状のシールリップの内周面よりも低く形成されている。

図２に示すように、主シールエッジ部６２ａから反油圧室側空間Ｓ２側の根元部分までの長さＨａ０は、先に説明した図５に示す従来技術によるシールリップ１０１のシールエッジ部から反油圧室側空間Ｓ２側の根元部分までの軸方向長さＨａよりも短いものとなっている。また、主シールエッジ部６２ａと副シールエッジ部６２ｂの間の軸方向長さＨａ１は、副シールエッジ部６２ｂから前記根元部分までの軸方向長さＨａ２より短いものとなっている。

主シールエッジ部６２ａは、基部６１のうちシールリップ６２の油圧室Ｓ１側の基部表面６１ａより軸方向距離Ｈｂ１だけ油圧室Ｓ１側にあるが、副シールエッジ部６２ｂは、前記基部表面６１ａより軸方向距離Ｈｂ２だけ油圧室Ｓ１と反対側（空間Ｓ２側）にある。なお、Ｈｂ１＋Ｈｂ２＝Ｈａ１である。

さらに図３に示すように、主シールエッジ部６２ａは、未装着状態では油圧室Ｓ１側となる斜面の角度α１が油圧室Ｓ１と反対側（空間Ｓ２側）となる斜面の角度β１より小さく（α１＜β１）、副シールエッジ部６２ｂも、未装着状態では油圧室Ｓ１側となる斜面の角度α２が油圧室Ｓ１と反対側（空間Ｓ２側）となる斜面の角度β２より小さく形成されている（α２＜β２）。また、α１＞α２であり、かつβ１＞β２となっている。

このため、装着状態ではシールリップ６２がその根元を支点として曲げ変形を受けることによって、クラッチシリンダの外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面に対して主シールエッジ部６２ａの油圧室Ｓ１側の斜面がなす角度α１’はα１よりやや増大すると共に、反油圧室側空間Ｓ２側の斜面がなす角度β１’は逆にβ１よりやや減少し、その結果、α１’≒β１’となるものである。副シールエッジ部６２ｂも同様であり、装着状態では油圧室Ｓ１側の斜面がなす角度α２’はα２よりやや増大すると共に、反油圧室側空間Ｓ２側の斜面がなす角度β２’は逆にβ２よりやや減少し、その結果、α２’≒β２’となるものである。

以上の構成を備える油圧クラッチは、導圧ポート１４を介して油圧室Ｓ１へ油圧を印加し、あるいはこの油圧を開放することによって、クラッチピストン２がクラッチシリンダ１内を軸方向へ変位し、多板クラッチ５を接続動作あるいは遮断動作させるものである。

すなわち、オイル（ＡＴＦ）の供給によって油圧室Ｓ１が加圧されると、クラッチピストン２がリターンスプリング４を圧縮させながら図１における下方（反油圧室側空間Ｓ２側）へ変位し、このクラッチピストン２のクラッチ押圧部２４が多板クラッチ５を押圧して、ドライブプレート５１とドリブンプレート５２とを摩擦係合させる。このため多板クラッチ５が接続状態となって、不図示の駆動軸側からの駆動トルクが、クラッチシリンダ１、多板クラッチ５のドライブプレート５１とドリブンプレート５２及びクラッチハブ５３を介して不図示の従動軸へ伝達される。

また、この接続状態から油圧室Ｓ１の油圧を開放すると、圧縮されたリターンスプリング４の伸長によって、クラッチピストン２が油圧室Ｓ１の容積を縮小させるように図１における上方へ変位し、多板クラッチ５への押圧を解除するので、この多板クラッチ５のドライブプレート５１とドリブンプレート５２の摩擦係合が解除され、駆動軸から従動軸への駆動トルクの伝達が遮断される。

このようなクラッチピストン２の変位において、クラッチピストン２に一体に設けられたピストン一体シール６は、その内外周のシールリップ６２がクラッチシリンダ１の外筒部１２の内周面及び内筒部１３の外周面と密接摺動する。そしてその摺動部には、油圧室Ｓ１側の主シールエッジ部６２ａと、反油圧室側空間Ｓ２側の副シールエッジ部６２ｂが形成されていることによって、クラッチシリンダ１の外筒部１２及び内筒部１３との接触面積が小さくなるのに加え、シールリップ６２の肉厚が図２に破線で示す従来形状よりも全体として減少していることによって剛性が低くなっており、このため図３に示す主シールエッジ部６２ａ及び副シールエッジ部６２ｂによる面圧Ｐ１，Ｐ２は、破線で示す従来の面圧に比較して全体として小さくなり、しかも両シールエッジ部６２ａ，６２ｂ間が潤滑溝として機能するため、フリクションが有効に低減される。

また、図３の［装着状態］に示すように、シールリップ６２がクラッチシリンダの外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面と接触した状態では、主シールエッジ部６２ａの油圧室Ｓ１側の斜面の角度α１’は反油圧室側空間Ｓ２側の斜面の角度β１’と略同等となり、副シールエッジ部６２ｂも油圧室Ｓ１側の斜面の角度α２’は反油圧室側空間Ｓ２側の斜面の角度β２’と略同等となるため、クラッチシリンダの外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面に対する主シールエッジ部６２ａ及び副シールエッジ部６２ｂの面圧Ｐ１，Ｐ２が、それぞれ油圧室Ｓ１側と反油圧室側空間Ｓ２側とで互いに略対称に分布する。したがって反油圧室側空間Ｓ２側（多板クラッチ５を押圧する方向）へのクラッチピストン２のストローク時のフリクションと、油圧室Ｓ１側（多板クラッチ５への押圧を解除する方向）へのクラッチピストン２のストローク時のフリクションの差が有効に低減される。このため油圧クラッチの変速応答性を改善することができる。

また、図２に示すように、クラッチシリンダの外筒部１２の内周面又は内筒部１３の外周面に対する主シールエッジ部６２ａの締め代Ｌ１より副シールエッジ部６２ｂの締め代Ｌ２が小さく設定されているため、主シールエッジ部６２ａの変形が副シールエッジ部６２ｂにより吸収される。このため、シールリップ６２に作用する油圧室Ｓ１の油圧の変化に拘らず、主シールエッジ部６２ａの接触荷重の変化が抑制され、これによっても上述のフリクションの差が低減される。

さらに、副シールエッジ部６２ｂが基部６１のうちシールリップ６２の油圧室Ｓ１側の基部表面６１ａより軸方向距離Ｈｂ２だけ反油圧室側空間Ｓ２側に位置することによって、油圧室Ｓ１への油圧の印加による副シールエッジ部６２ｂの変形が抑制されるため、この副シールエッジ部６２ｂによるシールリップ６２の変形抑制作用が高まり、しかも主シールエッジ部６２ａから反油圧室側空間Ｓ２側の根元部分までの長さＨａ０自体、図５に示す従来のものよりも短くしてあるため、シールリップ６２の肉厚は従来のものより小さくなっているにも拘らず、耐圧性を向上することができる。

１ クラッチシリンダ
２ クラッチピストン
６ シール
６１ 基部
６２ シールリップ
６２ａ 主シールエッジ部
６２ｂ 副シールエッジ部
Ｓ１ 油圧室
Ｓ２ 反油圧室側空間

Claims (3)

1. 油圧クラッチのクラッチピストンに一体に設けられて油圧室側を向いたシールリップを有し、このシールリップは、相手摺動面との摺動部に、油圧室側の主シールエッジ部と、反油圧室側の副シールエッジ部が形成され、これら主シールエッジ部及び副シールエッジ部は、未装着状態では油圧室側の斜面の角度が反油圧室側の斜面の角度より小さく、装着状態では相手摺動面に対する油圧室側の斜面の角度と反油圧室側の斜面の角度が略同等であることを特徴とするピストン一体シール。
2. 主シールエッジ部より副シールエッジ部の締め代が小さいことを特徴とする請求項１に記載のピストン一体シール。
3. 副シールエッジ部がシールリップの油圧室側基部表面より反油圧室側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のピストン一体シール。

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