JP6632520B2 - ピストンの姿勢制御構造 - Google Patents

Description

本発明は、往復作動するピストンに係り、更に詳しくは、ピストンの姿勢制御構造に関する。

従来から図３（Ａ）に示すように、自動車等車両の自動変速機に用いられるクラッチ断続切り替え用のピストン装置１１が知られており、このピストン装置１１は、ハウジング１２に設けた環状のシリンダ室１３に往復動可能に挿入される環状のピストン１４を備えている。

図３（Ａ）は、多板式のクラッチ２０がＯＦＦの状態を示しており、この状態で作動油の供給ポート１６からシリンダ室１３へ作動油を供給すると図３（Ｂ）に示すように、ピストン１４がリターンスプリング１９の弾性に抗して図上の下方へ移動し、クラッチ２０を押圧してＯＮとする。

ピストン１４は金属環よりなり、この金属環の内周部および外周部にそれぞれゴム状弾性体よりなるリップ状のシール１５を加硫接着したものであって、その構造からして「ボンデットピストン」または「ボンデッドピストンシール（ＢＰＳ）」と称されることもある。

上記従来技術に対しては、以下の問題が指摘される。

すなわち、上記したようにシリンダ室１３およびこれに挿入されるピストン１４は共に環状であるところ、作動油の供給ポート１６が円周上複数等配状に設置されている場合には油圧がピストン１４に対し円周上均等に作用するので、ピストン１４は傾斜することなく図３（Ｂ）に示すように正常に作動する。

しかしながら、図４に示すように、作動油の供給ポート１６が円周上１箇所のみに設置されている場合には油圧がピストン１４に対し円周上均等に作用しないので、ピストン１４がシリンダ室１３の中心軸線０に対し傾斜作動してしまう。したがってピストン１４が円周上一部のみでクラッチ２０を押圧することになる等、正常な作動に支障を来たす虞がある。

特開２００７−３０３４９３号公報（図６）

本発明は以上の点に鑑みて、作動油の供給ポートが円周上１箇所のみに設置されている場合であってもピストンが傾斜作動するのを抑制することができるピストンの姿勢制御構造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によるピストンの姿勢制御構造は、環状のシリンダ室に環状のピストンが挿入されるとともに前記シリンダ室の円周上１箇所に前記ピストンを作動させる作動油を供給する供給ポートが設けられている構造であって、前記ピストンと前記供給ポートとの間に環状の仕切り部材が設置され、前記仕切り部材に、前記作動油を通過させる透孔が設けられ、前記透孔は、前記仕切り部材の円周上に複数が設けられ、前記供給ポートから遠くに設けられるほど開口断面積が大きく設定されていることを特徴とする。

上記構成によれば、供給ポートから供給される作動油が仕切り部材によって一旦堰き止められ、仕切り部材に設けた透孔を経由してピストンのほうへ供給される。透孔は、仕切り部材の円周上に複数が設けられ、供給ポートから遠くに設けられるほど開口断面積が大きく設定されているため、油圧がピストンに対し円周上均等に作用しやすくなる。これにより、作動油の供給ポートが円周上１箇所のみに設置されている場合であっても、ピストンが傾斜作動するのを抑制することができる。

また、本発明の請求項２によるピストンの姿勢制御構造は、上記した請求項１記載のピストン姿勢制御構造において、前記透孔は、前記供給ポートに対し最も近い位置に配置される第１透孔と、前記供給ポートに対し最も遠い位置に配置される第２透孔と、前記第１透孔および第２透孔間に配置される中間の透孔とを前記仕切り部材の円周上に備え、前記第１透孔、中間の透孔および第２透孔の順に開口断面積が大きく設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１透孔、中間の透孔および第２透孔に亙って多段式（３段以上）構造の作動油供給ルートが設定される。したがってピストンの姿勢を多数の箇所において制御するため、ピストンの姿勢を一層安定化することが可能とされる。

また、本発明の請求項３によるピストンの姿勢制御構造は、上記した請求項２記載のピストン姿勢制御構造において、前記第１透孔および第２透孔は前記仕切り部材の円周上１８０度対称位置に配置され、前記中間の透孔は、前記第１透孔および第２透孔を結ぶ前記仕切り部材の直径線を線対称の中心線として線対称に設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、第１透孔および第２透孔を結ぶ直径線を中心線とする線対称構造の作動油供給ルートが設定される。したがってピストンが中心線と交差する方向に傾斜しようとするのを抑制するため、ピストンの姿勢を一層安定化することが可能とされる。

また、本発明の請求項４によるピストンの姿勢制御構造は、上記した請求項１ないし３の何れかに記載したピストン姿勢制御構造において、前記仕切り部材は、シールワッシャーをもって前記シリンダ室の内周壁面に取り付けられることを特徴とする。

この構成によれば、仕切り部材をシールワッシャーをもってシリンダ室の内周壁面に容易に取り付けることが可能とされ、また、シールワッシャーおよび仕切り部材を取り付けるスペースがあれば既存のピストン装置に対しても本発明の構造を組み込むことが可能とされる。

また、本発明の請求項５によるピストンの姿勢制御構造は、上記した請求項１ないし４の何れかに記載したピストン姿勢制御構造において、前記ピストンは、自動変速機に組み込まれてクラッチの断続を切り替えるために用いられる自動変速機用ピストンであることを特徴とする。

この構成によれば、自動変速機に組み込まれてクラッチの断続を切り替えるために用いられる自動変速機用ピストンの分野において、本発明の作用効果を実現することが可能とされる。

本発明によれば、作動油の供給ポートが円周上１箇所のみに設置されている場合であっても、ピストンが傾斜作動するのを抑制することができる。

本発明の実施例に係るピストン姿勢制御構造を備えるピストン装置の要部断面図であって、図１（Ａ）は作動油供給前（クラッチＯＦＦ）の状態を示す断面図、図１（Ｂ）は作動油供給後（クラッチＯＮ）の状態を示す断面図 同構造に備えられる仕切り部材を示す図であって、図２（Ａ）は仕切り部材の断面図、図２（Ｂ）は仕切り部材の平面図 従来例に係るピストン装置の要部断面図であって、図３（Ａ）は作動油供給前（クラッチＯＦＦ）の状態を示す断面図、図３（Ｂ）は作動油供給後（クラッチＯＮ）の状態を示す断面図 同ピストン装置における不具合（ピストン傾斜作動）発生状態を示す断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）ボンデッドピストンシール（ＢＰＳ）は自動車ＡＴなどの自動変速機に使われており、油圧負荷時にＢＰＳはクラッチ側へ移動する。ここで、油圧入口が円周上複数（等配）に設置されている場合は作動上問題ないが、油圧入口が１箇所、且つ低温で油粘度が高くなった状態では油圧がＢＰＳに均等に付加されず、傾斜作動してしまう。
（２）そこで、本発明では、油圧入口とＢＰＳの間に大きさ違いの穴を加工したプレート（仕切り部材）を設置する。プレートの穴は油圧入口に近いほど小さく、円周上対向側方向へ次第に大きくなるように設定する。
（３）本発明によれば、プレートに大きさ違いの穴加工（オリフィス効果）を設けることにより、油圧入口の円周上対向側に油が廻りやすくなり、ＢＰＳ全体に均等な油圧が負荷され、傾斜作動が抑制される。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係るピストン姿勢制御構造を備えるピストン装置１１の要部断面を示している。ピストン装置１１は、自動車等車両のＡＴやＣＶＴ等の自動変速機に組み込まれ、油圧によりピストン１４が軸方向に変位してクラッチ２０の断続を切り替えるために用いられるものであって、以下のように構成されている。尚、図１では図上上下方向が軸方向である。

すなわち図１（Ａ）に示すように、一部を図示したハウジング（クラッチハウジング）１２に環状のシリンダ室１３が設けられ、このシリンダ室１３に環状のシール１５付きピストン１４が軸方向に往復動可能に挿入されるとともに、シリンダ室１３の軸方向一方（図では上方）の端面であってその円周上１箇所に、ピストン１４を作動させる作動油を供給するための供給ポート（油圧入口）１６が設けられている。符号１７は、ワッシャー１８によってシリンダ室１３の内周壁面に取り付けられたピストン受け部材を示し、このピストン受け部材１７とピストン１４との間にピストン１４を復帰動させるリターンスプリング１９が介装されている。

ピストン１４は金属環よりなり、環状の平面部１４ａの内周端部に軸方向他方（図では下方）へ向けて内周筒部１４ｂを一体成形するとともに平面部１４ａの外周端部に同じく軸方向他方へ向けて外周筒部１４ｃを一体成形したもので、外周筒部１４ｃの軸方向他方の端部が多板式のクラッチ２０を押圧するための押圧部１４ｄとされる。また、内周筒部１４ｂの内周面であって軸方向他方の端部にゴム状弾性体よりなるリップ状のシール１５が接着されるとともに外周筒部１４ｃの外周面であって軸方向一方の端部にも同じくゴム状弾性体よりなるリップ状のシール１５が接着され、これらのシール１５は、供給ポート１６から供給ポート１６およびピストン１４間の加圧室１３ａへ供給される作動油（油圧）をシールするために設けられている。

ピストン１４はこのように金属環にゴム状弾性体よりなるシール１５を加硫接着したものであるので、その構造ないし機能からして「ボンデットピストン」または「ボンデッドピストンシール（ＢＰＳ）」とも称される。

一方、ピストン受け部材１７はこれも金属環にゴム状弾性体よりなるシール２１を加硫接着したもので、またピストン受け部材１７およびピストン１４間の背圧室１３ｂにおいて圧力をキャンセルする作用を奏するので、その構造ないし機能からして「ボンデットキャンセラー」または「ボンデッドキャンセラーシール（ＢＣＳ）」とも称される。

上記供給ポート１６およびピストン１４間の加圧室１３ａに環状の仕切り部材２２が設置され、この仕切り部材２２によって加圧室１３ａが供給ポート１６および仕切り部材２２間の第１室１３ｃと、仕切り部材２２およびピストン１４間の第２室１３ｄとに仕切られている。このため仕切り部材２２は図２（Ａ）に示すように、環状の平面部２２ａの外周端部に軸方向一方へ向けて環状の凸部２２ｂを設けた形状とされ、平面部２２ａの内周面をもって加圧室１３ａの内周壁面に密接するとともに凸部２２ｂの先端面をもって加圧室１３ａの軸方向一方の端面に密接する。また、この仕切り部材２２はシールワッシャー２３をもってシリンダ室１３の内周壁面に取り付けられるもので、このためシリンダ室１３の内周壁面にはシールワッシャー２３を係合するための溝部２４が設けられている。仕切り部材２２は金属や硬質樹脂などの剛材によって成形されている。

また、図２（Ｂ）に示すように仕切り部材２２には、作動油を第１室１３ｃから第２室１３ｄへ通過させるための透孔２５が設けられ、透孔２５は、仕切り部材２２の円周上に複数が設けられ、装着状態において供給ポート１６から遠くに設けられるほど開口断面積が大きく設定されている。

また、透孔２５は、供給ポート１６に対して最も近い位置に配置される第１透孔２５Ａと、供給ポート１６に対して最も遠い位置に配置される第２透孔２５Ｂと、第１透孔２５Ａおよび第２透孔２５Ｂ間に配置される中間の透孔２５Ｃ〜２５Ｈとを仕切り部材２２の円周上に備え、第１透孔２５Ａ、中間の透孔２５Ｃ〜２５ｈおよび第２透孔２５Ｂの順に開口断面積が大きく設定されている。

また、透孔２５は、供給ポート１６に対して最も近い位置に配置される第１透孔２５Ａと、供給ポート１６に対して最も遠い位置に配置される第２透孔２５Ｂと、第１透孔２５Ａおよび第２透孔２５Ｂ間に配置される中間の透孔２５Ｃ〜２５Ｈとを仕切り部材２２の円周上に備え、これらのうち第１透孔２５Ａおよび第２透孔２５Ｂは仕切り部材２２の円周上１８０度対称位置に配置され、中間の透孔２５Ｃ〜２５ｈはその配置および開口断面積の大きさが第１透孔２５Ａおよび第２透孔２５Ｂを結ぶ仕切り部材２２の直径線ｄを線対称の中心線として線対称に設定されている。

更にまた、透孔２５は、図では８つの透孔が円周上等間隔で等配状に設けられ、その内訳は、第１透孔２５Ａから右回りに第３透孔２５Ｃ、第４透孔２５Ｄ、第５透孔２５Ｅを経て第２透孔２５Ｂとされるとともに第１透孔２５Ａから左回りに第６透孔２５Ｆ、第７透孔２５Ｇおよび第８透孔２５Ｈを経て第２透孔２５Ｂとされ、これらのうち、第３透孔２５Ｃおよび第６透孔２５Ｆの開口断面積は互いに同じ大きさに設定されるとともに第１透孔２５Ａよりも大きく設定され、第４透孔２５Ｄおよび第７透孔２５Ｇの開口断面積は互いに同じ大きさに設定されるとともに第３透孔２５Ｃおよび第６透孔２５Ｆよりも大きく設定され、第５透孔２５Ｅおよび第８透孔２５Ｈの開口断面積は互いに同じ大きさに設定されるとともに第４透孔２５Ｄおよび第７透孔２５Ｇよりも大きく設定され、第２透孔２５Ｂの開口断面積は第５透孔２５Ｅおよび第８透孔２５Ｈよりも大きく設定されている。したがって８つの透孔は、第１透孔２５Ａ、第３透孔２５Ｃおよび第６透孔２５Ｆ、第４透孔２５Ｄおよび第７透孔２５Ｇ、第５透孔２５Ｅおよび第８透孔２５Ｈ、ならびに第２透孔２５Ｂの順に５段階に亙って開口断面積が徐々に大きく設定されている。

上記構成を備えるピストン装置１１は、図１（Ａ）に示したクラッチＯＦＦの状態を初動位置とされ、この状態で、供給ポート１６から高圧の作動油が供給されると、供給された作動油は仕切り部材２２によって一旦、第１室１３ｃに蓄えられ、仕切り部材２２に設けた透孔２５Ａ〜２５Ｈを経由して第２室１３ｄのほうへ供給される。透孔２５Ａ〜２５Ｈは、仕切り部材２２の円周上に複数が設けられ、供給ポート１６から遠くに設けられるほど開口断面積が大きく設定されているため、油圧が環状のピストン１４に対しその円周上均等に作用しやすくなる。したがって供給ポート１６がシリンダ室１３の円周上１箇所のみに設置されている場合であっても、ピストン１４が図４に示したように傾斜作動するのを抑制することができる。

また、上記構成では、８つの透孔２５Ａ〜２５Ｈによって多段式（５段階）構造の作動油供給ルートが設定されるため、ピストン１４の姿勢を多数の箇所において制御することが可能とされ、８つの透孔２５Ａ〜２５Ｈによって線対称構造の作動油供給ルートが設定されるため、ピストン１４が線対称の中心線（仕切り部材２２の直径線ｄ）と交差する方向に傾斜しようとするのを抑制することが可能とされる。したがってピストン１４の姿勢を一層安定化することができる。

また、上記構成では、仕切り部材２２がシールワッシャー２３をもってシリンダ室１３の内周壁面に取り付けられるため、仕切り部材２２をシールワッシャー２３をもってシリンダ室１３の内周壁面に容易に取り付けることが可能とされ、また、シールワッシャー２３および仕切り部材２２を取り付けるスペースがあれば既存のピストン装置に対しても本発明の構造を組み込むことが可能とされている。

尚、上記実施例では、透孔２５の数を８つとしたが、これは単なる例示であって、透孔２５の数は７つ以下または９つ以上であっても良い。

また、上記実施例では、仕切り部材２２を加圧室１３ａの内周壁面や端面に直接接触させることにしたが、両者の間にゴム状弾性体よりなるシール（図示せず）を介在させることによりシール性を高めるようにしても良い。この場合、シールはこれを仕切り部材２２に対し予め接着するのが好ましい。

１１ ピストン装置
１２ ハウジング
１３ シリンダ室
１３ａ 加圧室
１３ｂ 背圧室
１３ｃ 第１室
１３ｄ 第２室
１４ ピストン
１４ａ，２２ａ 平面部
１４ｂ 内周筒部
１４ｃ 外周筒部
１４ｄ 押圧部
１５，２１ シール
１６ 供給ポート
１７ ピストン受け部材
１８ ワッシャー
１９ リターンスプリング
２０ クラッチ
２２ 仕切り部材
２２ｂ 凸部
２３ シールワッシャー
２４ 溝部
２５，２５Ａ〜２５Ｇ 透孔
ｄ 仕切り部材の直径線

Claims (5)

1. 環状のシリンダ室に環状のピストンが挿入されるとともに前記シリンダ室の円周上１箇所に前記ピストンを作動させる作動油を供給する供給ポートが設けられている構造であって、
   前記ピストンと前記供給ポートとの間に環状の仕切り部材が設置され、
   前記仕切り部材に、前記作動油を通過させる透孔が設けられ、
   前記透孔は、前記仕切り部材の円周上に複数が設けられ、前記供給ポートから遠くに設けられるほど開口断面積が大きく設定されていることを特徴とするピストンの姿勢制御構造。
2. 請求項１記載のピストン姿勢制御構造において、
   前記透孔は、前記供給ポートに対し最も近い位置に配置される第１透孔と、前記供給ポートに対し最も遠い位置に配置される第２透孔と、前記第１透孔および第２透孔間に配置される中間の透孔とを前記仕切り部材の円周上に備え、
   前記第１透孔、中間の透孔および第２透孔の順に開口断面積が大きく設定されていることを特徴とするピストンの姿勢制御構造。
3. 請求項２記載のピストン姿勢制御構造において、
   前記第１透孔および第２透孔は前記仕切り部材の円周上１８０度対称位置に配置され、
   前記中間の透孔は、前記第１透孔および第２透孔を結ぶ前記仕切り部材の直径線を線対称の中心線として線対称に設定されていることを特徴とするピストンの姿勢制御構造。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載したピストン姿勢制御構造において、
   前記仕切り部材は、シールワッシャーをもって前記シリンダ室の内周壁面に取り付けられることを特徴とするピストンの姿勢制御構造。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載したピストン姿勢制御構造において、
   前記ピストンは、自動変速機に組み込まれてクラッチの断続を切り替えるために用いられる自動変速機用ピストンであることを特徴とするピストンの姿勢制御構造。

Images