JP7084142B2 - 流体式変速機用クラッチピストン - Google Patents

Description

本発明は、流体式変速機用クラッチピストンに関する。

自動車に用いられる流体式変速機は、変速の切り替えや前進後進の切り替えを行うために、多板クラッチを有するクラッチ機構を備えている。このクラッチ機構には、前記多板クラッチを作動させるためのクラッチピストンが組み込まれている。

図４は、従来のクラッチピストンを示す要部断面図である。従来のクラッチピストン１００は、前記クラッチ機構のクラッチシリンダ１０１により形成される環状空間に収納され当該環状空間を流体圧室１５１と外側空間１５２とに仕切るとともにクラッチシリンダ１０１内を軸方向に移動して多板クラッチ（図示せず）を押圧作動させる環状のピストン本体１０２と、ピストン本体１０２の外周面に設けられてクラッチシリンダ１０１とピストン本体１０２との間を密封するシール部材１０３と、を備えている。

シール部材１０３は、ピストン本体１０２の外周面に嵌合固定された芯金１０４と、芯金１０４に加硫接着されたシール部１０７とを備えている。芯金１０４は、円筒部１０５と、円筒部１０５の軸方向一端部から径方向内方に延びる環状板部１０６とを有している。シール部１０７は、芯金１０４の主に環状板部１０６に沿って加硫接着されたシール基部１０８と、円筒部１０５と環状板部１０６との接続部分の外周面に加硫接着されたアウターリップ１０９と、環状板部１０６の内周端部におけるピストン本体１０２側の側面に加硫接着されたインナーリップ１１０とを有している。

アウターリップ１０９は、クラッチシリンダ１０１の内周面に接触しており、流体圧室１５１内の流体が外側空間１５２に漏洩するのを防止している。インナーリップ１１０は、環状板部１０６の内周端部から径方向斜め内向きに延びており、ピストン本体１０２の外側面に接触している。これにより、インナーリップ１１０は、ピストン本体１０２の外側面と環状板部１０６との間に流体圧室１５１内の流体が浸入しないように密封して、この流体が外側空間１５２に漏洩するのを防止している（例えば特許文献１参照）。

特許第４５７８１５８号公報

従来の前記シール部材１０３にあっては、芯金１０４の環状板部１０６の内周端部とピストン本体１０２の外側面との間にシール基部１０８及びインナーリップ１１０の配置スペースを形成するために、シール部材１０３を製作する際に、以下の工程が必要になる。すなわち、環状板部１０６の内周端部に、ピストン本体１０２の外側面に対して所定の隙間をあけて対向する段差面１０６ａを形成するために、前記内周端部をクラッチシリンダ１０１側に屈曲させる屈曲工程と、環状板部１０６の段差面１０６ａを含む内周端部を、図示しない金型等により軸方向両側から加圧して薄肉に形成するためのプレス工程とが必要になる。

このように、従来のインナーリップ１１０を備えたシール部材１０３を製造する際には、前記屈曲工程と前記プレス工程とが必要になるため、コスト高になるとともに、プレス工程によってシール部材の寸法が不安定になるという問題があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、シール部材を製作する際の工程数を削減するとともに、シール部材の寸法を安定化することができる流体式変速機用クラッチピストンを提供することを目的とする。

本発明の流体式変速機用クラッチピストンは、環状空間を形成するシリンダに収納されて、前記環状空間を流体圧室と外側空間とに仕切るとともに、前記流体圧室内の流体圧力によって前記シリンダ内を軸方向に移動してクラッチを作動させる環状のピストン本体と、前記ピストン本体の前記流体圧室側に設けられた芯金、及び前記芯金に固定された弾性材料からなるシール部を有し、前記シリンダと前記ピストン本体との間を密封するシール部材と、を備え、前記芯金は、前記ピストン本体に外嵌された円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から前記ピストン本体の前記流体圧室側の側面に沿って径方向内方に延びる環状板部と、を有し、前記環状板部の内周端部には、前記ピストン本体の前記側面に対して所定の隙間をあけて対向する段差面が形成されており、前記シール部は、前記段差面に固定されたシール基部と、前記シール基部に固定され前記ピストン本体の前記側面に接触する非リップ形状の環状突起部と、を有する。

本発明によれば、芯金の環状板部の内周端部とピストン本体の流体圧室側の側面との間の隙間には、シール部材の非リップ形状の環状突起部が配置されるため、従来のインナーリップを配置する場合に比べて、前記隙間を狭くすることができる。これにより、シール部材を製作する際に、環状板部の内周端部とピストン本体の側面との間に前記隙間を形成するために必要となる工程は、環状板部の内周端部に段差面を形成する工程のみとなり、従来のように環状板部の内周端部を加圧して薄肉に形成するためのプレス工程が不要になる。したがって、シール部材を製作する際の工程数を削減することができる。また、プレス工程が不要になるので、シール部材の寸法を安定化することができる。

上記流体式変速機用クラッチピストンにおいて、前記環状突起部は、前記ピストン本体の前記側面に対して締め代を有し、前記締め代が０．１５ｍｍ～０．３０ｍｍであるのが好ましい。
この場合、環状板部とピストン本体の側面との間に流体圧室内の流体が浸入しないように密封して、この流体が外側空間に漏洩するのを、環状突起部により効果的に防止することができる。

上記流体式変速機用クラッチピストンにおいて、前記シール基部は、前記段差面に沿って径方向に延びる第１基部と、前記第１基部の内周端から前記環状板部の内周端面に沿って軸方向に延びる第２基部と、を有し、前記第２基部の径方向の厚みは、前記環状突起部が前記ピストン本体の前記側面に接触して弾性変形したときに、その弾性変形を吸収できる厚みとなっているのが好ましい。
この場合、環状突起部がピストン本体の側面に接触して弾性変形したときに、その弾性変形を第２基部によって吸収することができる。

本発明の流体式変速機用クラッチピストンによれば、シール部材を製造する際の工程数を削減するとともに、シール部材の寸法を安定化することができる。

本発明の一実施形態に係る流体式変速機用クラッチピストンを示す要部断面図である。 図１のＩ部拡大断面図である。 シール部材の耐圧試験の試験結果を示す表である。 従来のクラッチピストンを示す要部断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明の一実施形態に係る流体式変速機用クラッチピストンが用いられている自動車用自動変速機のクラッチ機構の要部を示す断面図である。図１において、クラッチ機構は、ハウジング１と、このハウジング１に収納された流体式変速機用クラッチピストン２（以下、単にクラッチピストン２ともいう）とを備えている。

ハウジング１は、機械構造用鋼等の金属を用いて形成された部材であり、クラッチ機構の各構成部材を収納している。このハウジング１には、クラッチピストン２が収納されているクラッチシリンダ（シリンダ）３が形成されている。
クラッチシリンダ３は、軸線Ｃを中心とする円環状の底壁３ａと、底壁３ａの外周縁から立設された円筒状の外側壁３ｂと、軸線Ｃを軸中心とする軸部（図示せず）とによって構成されており、軸方向一方側（図１の右側）に向いて開口する環状空間を形成している。

クラッチピストン２は、クラッチシリンダ３内の環状空間において軸方向に移動可能に収納されたピストン本体４と、ピストン本体４に設けられクラッチシリンダ３とピストン本体４との間を密封するシール部材５とを備えている。ピストン本体４は、圧延鋼板等の金属板を用いて形成された、軸線Ｃを中心とする環状の部材であり、クラッチシリンダ３内の環状空間を流体圧室Ｒと外側空間Ｓとに仕切っている。

ピストン本体４は、径方向に延びる第１環状板部６と、第１環状板部６の内周端からクラッチシリンダ３の外側壁３ｂに沿って軸方向に延びる円筒部７と、円筒部７の先端からクラッチシリンダ３の底壁３ａに沿って径方向内方に延びる第２環状板部８と、第２環状板部８の内周端から縮径するように形成されたテーパ部９とを備えている。
ピストン本体４の軸方向一方側には、動力の伝達を断続するための多板クラッチ（図示せず）が配置されており、ピストン本体４は、その軸方向の移動によって前記多板クラッチの押圧または押圧解除を選択的に行い、当該多板クラッチを作動させる。

シール部材５は、ピストン本体４に設けられた芯金１０と、芯金１０に固定されたシール部２０とを有する。
芯金１０は、圧延鋼板等の金属板を用いて断面Ｌ字型に形成された環状の部材であり、ピストン本体４の円筒部７に外嵌して固定された円筒部１１と、円筒部１１の流体圧室Ｒ側の軸方向端部から第２環状板部８の流体圧室Ｒ側の側面８ａに沿って径方向内方に延びる環状板部１２とを有している。

環状板部１２の内周端部１２ａは、第２環状板部８の側面８ａとの間に所定の隙間ｄ（図２参照）が形成されるように流体圧室Ｒ側に屈曲している。これにより、環状板部１２の内周端部１２ａには、第２環状板部８の側面８ａに対して前記隙間ｄをあけて対向する段差面１２ａ１が形成されている。また、環状板部１２の板厚（軸方向の厚み）は、径方向の全長に亘って同一の厚みで形成されている。
環状板部１２の内径ｒ１は、後述する第２基部２１ｂの径方向の厚みｔを確保するために、図４に示す従来の環状板部１０６の内径ｒ２よりも大きく設定されている。

シール部２０は、合成ゴム等の弾性材料からなり、芯金１０に加硫接着されている。シール部２０は、芯金１０の環状板部１２における内周端部１２ａ及び流体圧室Ｒ側の側面１２ｂを覆うように形成されているシール基部２１と、シール基部２１の外周端に接続されたシールリップ２２とを有している。

シールリップ２２は、自由状態において円筒部１１と環状板部１２との接続部分の外周面から径方向斜め外向きに延びており、クラッチシリンダ３内に収納された状態で、弾性変形して流体圧室Ｒ側に延びて外側壁３ｂの内周面３ｂ１に摺接している。シールリップ２２は、流体圧室Ｒ内に導入された流体の圧力によって外側壁３ｂの内周面３ｂ１に押圧され、前記流体がクラッチシリンダ３の内周面３ｂ１と、ピストン本体４との間から漏洩しないように密封している。

図２は、図１のＩ部拡大断面図である。図２において、シール基部２１は、第１基部２１ａ、第２基部２１ｂ、及び第３基部２１ｃを有している。
第１基部２１ａは、環状板部１２の内周端部１２ａの段差面１２ａ１に固定されており、当該段差面１２ａ１に沿って径方向に延びている。第１基部２１ａの軸方向（図２の左右方向）の厚みは、前記隙間ｄよりも若干小さく形成されている。

第２基部２１ｂは、環状板部１２の内周端面となる内周端部１２ａの端面１２ａ２に固定されている。第２基部２１ｂは、第１基部２１ａの内周端から前記端面１２ａ２に沿って環状板部１２の側面１２ｂ側へ向かって軸方向に延びている。
第２基部２１ｂの径方向の厚みｔは、クラッチシリンダ３内に収納する際に、後述する環状突起部２３がピストン本体４の側面８ａに接触して弾性変形したときに、その弾性変形を吸収できる厚みとなっている。

第３基部２１ｃは、環状板部１２の側面１２ｂに固定されており、当該側面１２ｂに沿って径方向に延びている。第３基部２１ｃの内周端は、第２基部２１ｂの前記側面１２ｂ側の端部に接続されており、第３基部２１ｃの外周端は、シールリップ２２の基部に接続されている（図１参照）。なお、シール基部２１は、少なくとも第１基部２１ａと第２基部２１ｂとを有していればよい。

シール部２０は、シール基部２１の第１基部２１ａの外側面（ピストン本体４側の側面）に固定された非リップ形状の環状突起部２３をさらに有している。環状突起部２３は、第１基部２１ａの外側面の全周にわたって環状に形成されており、自由状態において断面半円形状に形成されている。

環状突起部２３は、第１基部２１ａの外側面の長手方向（径方向）の途中部に突設されており、クラッチシリンダ３内に収納された状態で、ピストン本体４の側面８ａに接触して押圧されている。環状突起部２３は、ピストン本体４の側面８ａに対して締め代Ｌを有している。この締め代Ｌは、０．１５ｍｍ～０．３０ｍｍであるのが好ましい。

以上のように、クラッチシリンダ３及びピストン本体４によって仕切られている流体圧室Ｒは、シール部材５によって流体圧室Ｒ内の流体が外側空間Ｓに漏洩しないように密封されている。
また、クラッチピストン２は、図示しないリターンスプリングによって、流体圧室Ｒ側に付勢されており、流体圧室Ｒに導入される流体の圧力を制御することによって、クラッチシリンダ３内を軸方向に移動し、その移動に応じて前記多板クラッチを作動させる。

図３は、シール部材５の耐圧試験の試験結果を示す表である。この耐圧試験では、流体圧室Ｒ内に導入される流体の圧力負荷に対する環状突起部２３の耐圧性を確認した。本試験の試料としては、締め代Ｌが０．１５ｍｍの環状突起部２３を有するシール部材５と、締め代Ｌが０．３０ｍｍの環状突起部２３を有するシール部材５とをそれぞれ２個ずつ用意し、計４個の試料について試験を行った。

本試験では、流体として油を使用した。圧力負荷である油圧負荷は、２．５ＭＰａ～７．０ＭＰａの範囲とし、２．５ＭＰａから０．５ＭＰａずつ段階的に油圧負荷を増加させた。各油圧負荷の保持時間は１分とし、試験温度は１２０℃とした。環状突起部２３の耐圧性の判定基準は、以下の通りである。
試験終了後に環状突起部２３に破損が生じていない場合：耐圧性を有しない。
試験終了後に環状突起部２３に破損が生じていた場合：耐圧性を有する。

図３に示すように、本試験の試験結果から、４個の試料の環状突起部２３は、いずれも破損が認められず、耐圧性を有することが分かった。したがって、環状突起部２３の締め代Ｌを０．１５ｍｍ～０．３０ｍｍとすることで、流体圧室Ｒ内の流体が環状板部１２とピストン本体４の側面８ａとの間から外側空間Ｓに漏洩するのを効果的に防止できることが分かる。

上記のように構成されたクラッチピストン２によれば、芯金１０の環状板部１２の内周端部１２ａとピストン本体４の側面８ａとの間の隙間ｄには、シール部材５の非リップ形状の環状突起部２３が配置されるため、従来のインナーリップを配置する場合に比べて、前記隙間ｄを狭くすることができる。これにより、シール部材５を製作する際に、環状板部１２の内周端部１２ａとピストン本体４の側面８ａとの間に隙間ｄを形成するために必要となる工程は、前記内周端部１２ａに段差面１２ａ１を形成する工程のみとなり、従来のように環状板部の内周端部を加圧して薄肉に形成するためのプレス工程が不要になる。したがって、シール部材５を製作する際の工程数を削減することができる。また、プレス工程が不要になるので、シール部材５の寸法を安定化することができる。

また、環状突起部２３におけるピストン本体４の側面８ａに対する締め代Ｌは、０．１５ｍｍ～０．３０ｍｍであるため、環状板部１２とピストン本体４の側面８ａとの間に流体圧室Ｒ内の流体が浸入しないように密封して、この流体が外側空間Ｓに漏洩するのを、環状突起部２３により効果的に防止することができる。

また、シール基部２１における第２基部２１ｂの径方向の厚みｔは、環状突起部２３がピストン本体４の側面８ａに接触して弾性変形したときに、その弾性変形を吸収できる厚みとなっている。このため、環状突起部２３がピストン本体４の側面８ａに接触して弾性変形したときに、その弾性変形を第２基部２１ｂによって吸収することができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、本発明の環状突起部２３は、断面半円状に形成されているが、非リップ形状に形成されていれば、他の断面形状に形成されていてもよい。

２ 流体式変速機用クラッチピストン
３ クラッチシリンダ（シリンダ）
４ ピストン本体
５ シール部材
１０ 芯金
１１ 円筒部
１２ 環状板部
１２ａ 内周端部
１２ａ１ 段差面
１２ａ２ 端面（内周端面）
２０ シール部
２１ シール基部
２１ａ 第１基部
２１ｂ 第２基部
２３ 環状突起部
ｄ 隙間
Ｌ 締め代
Ｒ 流体圧室
Ｓ 外側空間
ｔ 厚み

Claims (3)

1. 環状空間を形成するシリンダに収納されて、前記環状空間を流体圧室と外側空間とに仕切るとともに、前記流体圧室内の流体圧力によって前記シリンダ内を軸方向に移動してクラッチを作動させる環状のピストン本体と、
   前記ピストン本体の前記流体圧室側に設けられた芯金、及び前記芯金に固定された弾性材料からなるシール部を有し、前記シリンダと前記ピストン本体との間を密封するシール部材と、を備え、
   前記芯金は、前記ピストン本体に外嵌された円筒部と、前記円筒部の軸方向一端部から前記ピストン本体の前記流体圧室側の側面に沿って径方向内方に延びる環状板部と、を有し、
   前記環状板部の内周端部には、前記ピストン本体の前記側面に対して所定の隙間をあけて対向する段差面が形成されており、
   前記シール部は、前記段差面に固定されたシール基部と、前記シール基部に固定され前記ピストン本体の前記側面に接触する非リップ形状の環状突起部と、を有し、
   前記環状板部の軸方向の厚みは、径方向の全長にわたって同一の厚みで形成され、
   前記内周端部は、前記環状板部のうち前記内周端部よりも外周側に位置する領域に対して前記流体圧室側に屈曲している、流体式変速機用クラッチピストン。
2. 前記環状突起部は、前記ピストン本体の前記側面に対して締め代を有し、
   前記締め代が０．１５ｍｍ～０．３０ｍｍである、請求項１に記載の流体式変速機用クラッチピストン。
3. 前記シール基部は、前記段差面に沿って径方向に延びる第１基部と、前記第１基部の内周端から前記環状板部の内周端面に沿って軸方向に延びる第２基部と、を有し、
   前記第２基部の径方向の厚みは、前記環状突起部が前記ピストン本体の前記側面に接触して弾性変形したときに、その弾性変形を吸収できる厚みとなっている、請求項１又は２に記載の流体式変速機用クラッチピストン。

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