JP7458240B2 - 密封装置 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置に関する。更に詳しくは、自動車等の自動変速機に用いられる密封装置に関する。

従来、例えば、自動車等用の自動変速機には、回転トルクの伝達をＯＮ・ＯＦＦすべくクラッチの断続を切り替えるため、油圧作動式のピストン機構が設けられている。そして、このピストン機構には、ピストン（ピストンプレート）とキャンセラー（キャンセラープレート）が使用されており、ピストンが供給油圧により軸方向に作動し、クラッチ押し面がクラッチ板を締結・解放することで変速を行っている。

このキャンセラーには、油室内の油を密封するためにシールリップが焼付けられており、このキャンセラーのシールリップがピストンと摺動しながら油を密封する構造の密封装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６－２４２３１１号公報

ここで、特許文献１に記載のような密封装置には、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を小さくするという要求がある。このような要求に対して、特許文献１に記載の密封装置は、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を小さくすることについて未だ改良の余地があった。

このようなことから、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を低減させた密封装置の開発が望まれていた。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を低減し、ピストンプレートの作動性が向上された密封装置の開発を行うことにある。

本発明によれば、以下に示す、密封装置が提供される。

［１］ ハウジング内に配置され、前記ハウジングとともにピストン圧力室を形成し、有底の凹部を有する環状のピストンプレートと、
前記ピストンプレートの前記凹部とともにキャンセラ油圧室を形成し、前記ピストンプレートの中心軸に沿って往復運動する環状のキャンセラープレートと、
前記キャンセラープレートの外周部に、前記ピストンプレートの前記凹部の側面と軸方向に摺動可能に接触して配置されたキャンセラーシールと、を備え、
前記ピストンプレートは、当該ピストンプレートの前記凹部の前記側面に、前記凹面の開口側から底面側に向かって拡径するテーパー面を有し、当該テーパー面に前記キャンセラーシールが摺動可能に接触しており、
前記テーパー面は、少なくとも前記ピストンプレートの作動距離である前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する全部に形成されている、密封装置。

［２］ 前記ピストンプレートの前記凹部の前記側面は、前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する部分が前記テーパー面であり、その他の部分には、前記ピストンプレートの前記中心軸方向の断面において、当該中心軸に平行な面を有する、前記［１］に記載の密封装置。

［３］ 前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面との間には、段差がある、前記［２］に記載の密封装置。

［４］ 前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面とは、連続した面である、前記［２］に記載の密封装置。

［５］ 自動変速機のクラッチ切替え部に用いられる、前記［１］～［４］のいずれかに記載の密封装置。
［６］ ハウジング内に配置され、前記ハウジングとともにピストン圧力室を形成し、有底の凹部を有する環状のピストンプレートと、
前記ピストンプレートの前記凹部とともにキャンセラ油圧室を形成し、前記ピストンプレートの中心軸に沿って往復運動する環状のキャンセラープレートと、
前記キャンセラープレートの外周部に、前記ピストンプレートの前記凹部の側面と軸方向に摺動可能に接触して配置されたキャンセラーシールと、を備え、
前記ピストンプレートは、当該ピストンプレートの前記凹部の前記側面に、前記凹面の開口側から底面側に向かって拡径するテーパー面を有し、当該テーパー面に前記キャンセラーシールが摺動可能に接触しており、
前記ピストンプレートの前記凹部の前記側面は、前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する部分が前記テーパー面であり、その他の部分には、前記ピストンプレートの前記中心軸方向の断面において、当該中心軸に平行な面を有し、
前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面との間には、段差がある、密封装置。

本発明の密封装置は、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を低減し、ピストンプレートの作動性が向上するという効果を奏する。

本発明の密封装置の一の実施形態を模式的に示す平面図である。 図１におけるＡ－Ａ断面を矢印の方向に見た状態を模式的に示す断面図である。 図２の一部を拡大して模式的に示す部分断面図である。 本発明の密封装置の他の実施形態を模式的に示す図３に対応する部分断面図である。 本発明の密封装置の更に他の実施形態を模式的に示す図３に対応する部分断面図である。 本発明の密封装置の更に他の実施形態を模式的に示す図３に対応する部分断面図である。 従来の密封装置を模式的に示す図２に対応する部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（１）密封装置：
本発明の密封装置の一の実施形態は、図１、図２に示す密封装置１００である。この密封装置１００は、ハウジング２０内に配置され、このハウジング２０とともにピストン圧力室２１を形成し、有底の凹部１０を有する環状のピストンプレート１１と、このピストンプレート１１の凹部１０とともにキャンセラ油圧室２３を形成し、ピストンプレート１１の中心軸Ｏに沿って往復運動する環状のキャンセラープレート１２と、このキャンセラープレート１２の外周部に、ピストンプレート１１の凹部１０の側面１０ａと軸方向に摺動可能に接触して配置されたキャンセラーシール３０と、を備えている。ピストンプレート１１は、当該ピストンプレート１１の凹部１０の側面１０ａに、凹部１０の開口１８側から底面１９側に向かって拡径するテーパー面（拡径テーパー面４０）を有し、当該テーパー面（拡径テーパー面４０）にキャンセラーシール３０が摺動可能に接触している。なお、図１は、ハウジング２０を省略して密封装置１００を示している。

このような密封装置１００は、ピストンプレート１１の作動時にキャンセラープレート１２の摺動抵抗を低減し、ピストンプレート１１の作動性が向上されたものである。

この密封装置１００は、例えば、自動変速機のクラッチ切替え部に用いられ、クラッチを作動させる油圧アクチュエータなどの密封装置として使用することができる。

（１－１）ピストンプレート：
ピストンプレート１１は、ハウジング２０内に配置され、このハウジング２０とともにピストン圧力室２１を形成し、有底の凹部１０を有する環状のものである。そして、ピストンプレート１１は、図３に示すように、ピストンプレート１１の凹部１０の側面１０ａに、凹部１０の開口１８側から底面１９側に向かって拡径する拡径テーパー面４０を有している。この拡径テーパー面４０には、キャンセラーシール３０が摺動可能に接触している。

このように拡径テーパー面４０を有すると、ピストンプレート１１の作動時にキャンセラープレート１２の摺動抵抗を低減し、ピストンプレート１１の作動性が向上する。

ピストンプレート１１の拡径テーパー面４０の傾斜角は、適宜設定することができる。即ち、ピストンプレート１１の中心軸Ｏ方向の断面における当該中心軸Ｏに平行な直線Ｌと拡径テーパー面４０とのなす角度θは、径寸法及びストロークなどに基づいて適宜設定することができる。

ピストンプレート１１の凹部１０の径は、拡径テーパー面４０において、従来のピストンプレートの凹部の径に比べて、大きくなっている。図７は、従来のピストンプレート１１１を用いた従来の密封装置２００を示している。この密封装置２００のピストンプレート１１１は、凹部１１０の側面１１０ａが、ピストンプレート１１１の中心軸Ｏ方向の断面において、当該中心軸Ｏに平行である。

このピストンプレート１１は、その中央部に凹部１０を有しており、具体的には、図２に示すように、以下の部分を有するものを例示できる。即ち、ピストンプレート１１は、内周鍔部３１と、その外周からピストン圧力室２１側へ延びる内筒部３２と、ピストン圧力室２１側の端部から径方向へ展開した受圧盤部３３と、この受圧盤部３３の外周からピストン圧力室２１と反対側へ延びる外筒部３４と、この外筒部３４の先端に屈曲形成されたクラッチ押圧部３５と、を有するものを例示することができる。なお、ピストンプレート１１は、その中央部に貫通孔１１ａが形成されている（図１参照）。

外筒部３４は、ピストンプレート１１の有底の凹部１０の側壁であり、本発明においては、この外筒部３４の内周面３４ａ（即ち、凹部１０の側面１０ａ）に所定のテーパー面４０が形成されている。この拡径テーパー面４０が形成されていることによって、上述の通り、ピストンプレート１１の作動時にキャンセラープレート１２の摺動抵抗を低減させることができる。つまり、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２とが互いに近づくようにピストンプレート１１またはキャンセラープレート１２が移動する場合、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２の間の隙間が次第に広がることになる。そのため、キャンセラーシール３０が、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２とから受ける力が小さくなる。そのため、ピストンプレート１１の作動時におけるキャンセラープレート１２の摺動抵抗が低減することになる。

なお、拡径テーパー面４０は、凹部１０の開口１８側から底面１９側に向かって拡径する必要がある。ここで、凹部１０の開口１８側から底面１９側に向かって縮径するテーパー面を採用すると、ピストン締結開始時のキャンセラープレート１２の摺動抵抗が増加してしまう。つまり、ピストン締結開始時には、特に摺動時の抵抗低減を図ることが望まれるが、このピストン締結開始時においてキャンセラープレート１２の摺動抵抗が増加してしまう。

拡径テーパー面４０は、凹部１０の側面１０ａの全部に形成されていてもよいし、凹部１０の側面１０ａの一部に形成されていてもよい。即ち、拡径テーパー面４０は、少なくともピストンプレート１１の作動距離Ｓ（図３、図４参照）の部分に形成されていればよく、作動距離Ｓの部分（キャンセラーシール３０が摺動可能に接触する部分）以外の面は、テーパー面でもよいし、ストレート面（即ち、ピストンプレート１１の中心軸Ｏに平行な面）でもよい。本発明では、拡径テーパー面４０は、少なくともピストンプレート１１の作動距離Ｓである「キャンセラーシール３０が摺動可能に接触する全部」に形成されている。図５に示すように、外筒部３４の内周面３４ａだけが傾斜し、外周面は傾斜しない（即ち、中心軸Ｏと平行である）態様とする場合、上記ストレート面６１を有すると、内周面３４ａの全部が傾斜面である場合に比べて、ピストンプレート１１の外筒部３４の厚みが厚くなる。そのため、ピストン油圧室２１の圧力が高くなった場合にも耐圧性が更に発揮される。キャンセラ油圧室２３内の圧力が高くなった場合にも耐圧性が更に発揮される。図３には、拡径テーパー面４０が、作動距離Ｓを含む凹部１０の側面１０ａの全部に形成されている例を示している。拡径テーパー面４０の作動距離Ｓの範囲では、キャンセラーシール３０が摺動可能に接触している。従って、ピストンプレート１１のこの拡径テーパー面４０の作動距離Ｓの範囲では、凹部１０の開口１８側ではキャンセラーシール３０との締め代が大きく、底面１９側ではキャンセラーシール３０との締め代が小さいか、或いは、締め代が無くても良い。なお、本明細書において「ストレート面」は、中心軸Ｏに平行な面以外に、中心軸Ｏに対して僅かな正テーパー面または逆テーパー面（即ち、略平行面）であることを包含する概念である。

作動距離Ｓの部分以外の面にストレート面６１を有する場合、上述した図５に示すように、拡径テーパー面４０とストレート面６１との間（境界）に段差が無く、拡径テーパー面４０とストレート面６１とが連続した面であってもよいし、図６に示すように、拡径テーパー面４０とストレート面６１との間に段差６２を有する態様であってもよい。この態様では、ストレート面６１は、拡径テーパー面４０よりも中心軸Ｏ側に位置することがよい。図６に示す態様であると、ピストンプレート１１の外筒部３４が厚いので、ピストン油圧室２１の圧力が高くなった場合にも耐圧性が更に発揮される。また、拡径テーパー面４０を有するピストンプレート１１を作製する際に、通常のピストンプレートを作製した後、拡径テーパー面４０に該当する部分を切削加工すればよいため、その作製が容易である。

ピストンプレート１１は、その内周鍔部３１には、ハウジング２０の内周筒部４１の表面と摺動可能に密接されたゴム状弾性材料からなる環状の内周シールリップ３７が配置されている。更に、ピストンプレート１１の受圧盤部３３の外周部には、ハウジング２０の外周筒部４２の表面と摺動可能に密接されたゴム状弾性材料からなる環状の外周シールリップ３８が配置されている。これらの内周シールリップ３７と外周シールリップ３８は、ハウジング２０との間の密封性を確保するものである。なお、ハウジング２０の内周筒部４１には、ピストン圧力室２１に油圧を導入するための油通路４１ａが形成されている。

ピストンプレート１１は、外筒部３４の根元部分、即ち、受圧盤部３３と外筒部３４との交差部分の内側表面に曲面（Ｒ面２９）が形成されている。即ち、ピストンプレート１１の中央部に形成された凹部１０の角部にＲ面が形成されている。このＲ面２９を設けることによって、ピストン圧力室２１内が高圧になった際にもピストンプレート１１がその高圧の状態に耐えることができ、破損し難くなる。このＲ面の曲率半径は、従来公知の範囲とすることができる。

内周シールリップ３７と外周シールリップ３８は、ピストンプレート１１に一体に架橋接着されることができる。

ピストンプレート１１は、上述したように凹部１０の開口１８側から底面１９側に向かって拡径する拡径テーパー面４０を有していればよい。即ち、図３に示すように、外筒部３４の内周面３４ａだけが傾斜し、外周面は傾斜しない（中心軸Ｏと平行である）ものであってもよいし、図４に示すように、外筒部３４自体が受圧盤部３３（凹部１０の底面１９）に向かって拡径するように傾斜していてもよい。

図３に示すような態様のピストンプレート１１は、以下のように作製することができる。即ち、従来と同様にピストンプレートをプレス加工した後、その凹部の内面を切削加工する方法を挙げることができる。また、図４に示すような態様のピストンプレート１１は、以下のように作製することができる。即ち、外筒部３４自体が受圧盤部（凹部１０の底面１９）に向かって拡径するように傾斜させてピストンプレートをプレス加工する方法を挙げることができる。

ピストンプレート１１は、例えば、鋼板などの金属製とすることができ、金属板の打ち抜きプレス成形等によって作製することができる。

（１－２）キャンセラープレート：
キャンセラープレート１２は、ピストンプレート１１の凹部１０とともにキャンセラ油圧室２３を形成し、ピストンプレート１１の中心軸Ｏに沿って往復運動する環状のものである。

このようなキャンセラープレート１２は、従来公知のものを適宜採用することができる。キャンセラープレート１２としては、例えば、鋼板などの金属製とすることができ、金属板の打ち抜きプレス成形等によって作製することができる。

キャンセラープレート１２は、その中央部に貫通孔１２ａが形成されており、外周部には外環部１２ｂを有している。

（１－３）キャンセラーシール：
キャンセラーシール３０は、キャンセラープレート１２の外周部に配置されるものであり、ピストンプレート１１の凹部１０の側面１０ａと軸方向に摺動可能に接触して配置されている。このキャンセラーシール３０は、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２との間の密封性を確保するためのものである。

キャンセラーシール３０の材質は、特に制限はなく従来公知のキャンセラーシール（即ち、シールリップ）の材質と同じものを適宜選択して使用することができる。キャンセラーシール３０の材料としては、例えば、ゴム状弾性材料などを挙げることができ、特に、架橋接着されたゴム状弾性材料を挙げることができる。

キャンセラーシール３０は、キャンセラープレート１２に一体に架橋接着されることができる。

（１－４）付勢部材：
密封装置１００は、キャンセラ油圧室２３内に設けられ、ピストンプレート１１をキャンセラープレート１２から離れるように付勢する付勢部材１５を有している。この付勢部材１５としては、従来公知のものを適宜採用することができ、例えば、スプリングなどを挙げることができる。

付勢部材１５は、その反発力によってピストンプレート１１がピストン圧力室２１の容積を縮小させるように移動する。

（２）密封装置の使用方法：
本発明の密封装置の使用方法について、密封装置１００に基づいて以下に説明する。まず、この密封装置１００は、車両の自動変速機のクラッチを作動させる油圧アクチュエータとして車両に配置して使用することができる。そして、この密封装置１００は、ピストン圧力室２１への自動変速機用潤滑油（ＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード））による油圧の印加及びこの油圧の解放によって、ピストンプレート１１がその軸方向に変位し、クラッチ５０を接続動作または遮断動作させるものである。

より具体的には、油通路４１ａを介して供給されるＡＴＦの油圧でピストン圧力室２１が加圧されると、ピストンプレート１１が付勢部材１５を圧縮しながらキャンセラープレート１２側に変位する。その際、ピストンプレート１１のクラッチ押圧部３５がクラッチ５０のドライブプレート５１を押圧して、このドライブプレート５１をドリブンプレート５２と摩擦係合させる。このような状態となることで、クラッチ５０が接続状態となる。

そして、このクラッチ５０の接続状態において、ピストン圧力室２１の油圧を解放すると、圧縮された付勢部材１５の反発力によって、ピストンプレート１１は、ピストン圧力室２１の容積を縮小させるように変位する。これによって、クラッチ押圧部３５がドライブプレート５１から離れ、ピストンプレート１１によるクラッチ５０への押圧が解除され、クラッチ５０の遮断動作がなされる。

ここで、ピストンプレート１１及びキャンセラープレート１２は、駆動軸と共に回転しており、ピストン圧力室２１内に導入されたＡＴＦは遠心力によって外周側へ押し付けられる。したがって、ピストン圧力室２１内には、遠心油圧が発生し、この遠心油圧は、付勢部材１５によるピストンプレート１１の復帰動作を妨げるように作用する。

このとき、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２の間のキャンセラ油圧室２３に、油通路４１ｂを介して導入されたＡＴＦにも同様に遠心油圧が発生している。そして、キャンセラ油圧室２３内の遠心油圧と、ピストン圧力室２１内の遠心油圧とは、ほぼ均衡する。そのため、ピストン圧力室２１への油圧の印加を解放したときに、ピストン圧力室２１内の遠心油圧によるピストンプレート１１の復帰動作が妨げられることを回避でき、付勢部材１５によるピストンプレート１１の復帰動作（即ち、クラッチ５０の切断）が円滑に行われる。

上述のように、ピストンプレート１１がその軸方向に変位し、クラッチ５０を接続動作または遮断動作する。このようにピストンプレート１１が作動するとき、ピストンプレート１１の凹部１０の側面１０ａに拡径テーパー面４０が形成されているので、キャンセラープレート１２の摺動抵抗が低減されることになる。その結果、密封装置１００は、ピストンプレート１１の作動性が向上する。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示すような円盤状の密封装置を作製した。この密封装置は、ピストンプレート、キャンセラープレート、及び、キャンセラーシールを備えていた。そして、ピストンプレートの中央部に形成された凹部の側面には、凹面の開口側から底面側に向かって拡径するテーパー面を有していた。このテーパー面（拡径テーパー面）には、キャンセラーシールが摺動可能に接触していた。具体的には、拡径テーパー面の作動距離Ｓの範囲では、キャンセラーシールが摺動可能に接触していた。つまり、ピストンプレートのこの拡径テーパー面の作動距離Ｓの範囲では、凹部の開口側ではキャンセラーシールとの締め代が大きく、底面側ではキャンセラーシールとの締め代が小さかった。

実施例１の密封装置は、ピストンプレートにおいて、上記のようなテーパー面が形成されていることよって、ピストンプレートの作動時にキャンセラープレートの摺動抵抗を低減し、ピストンプレートの作動性が向上する。

本発明の密封装置は、例えば自動変速機のクラッチ切替え部に用いられる密封装置として採用することができる。

１０，１１０：凹部、１０ａ，１１０ａ：凹部の側面、１１，１１１：ピストンプレート、１１ａ，１２ａ：貫通孔、１２ｂ：外環部、１２：キャンセラープレート、１５：付勢部材、１８：開口、１９：底面、２０：ハウジング、２１：ピストン圧力室、２３：キャンセラ油圧室、２９：Ｒ面、３０：キャンセラーシール、３１：内周鍔部、３２：内筒部、３３：受圧盤部、３４：外筒部、３４ａ：内周面、３５：クラッチ押圧部、３７：内周シールリップ、３８：外周シールリップ、４０：拡径テーパー面、４１：内周筒部、４１ａ，４１ｂ：油通路、４２：外周筒部、５０：クラッチ、５１：ドライブプレート、５２：ドリブンプレート、６１：ストレート面、６２：段差、１００，２００：密封装置、Ｌ：中心軸Ｏに平行な直線、Ｏ：中心軸、Ｓ：作動距離。

Claims (6)

1. ハウジング内に配置され、前記ハウジングとともにピストン圧力室を形成し、有底の凹部を有する環状のピストンプレートと、
   前記ピストンプレートの前記凹部とともにキャンセラ油圧室を形成し、前記ピストンプレートの中心軸に沿って往復運動する環状のキャンセラープレートと、
   前記キャンセラープレートの外周部に、前記ピストンプレートの前記凹部の側面と軸方向に摺動可能に接触して配置されたキャンセラーシールと、を備え、
   前記ピストンプレートは、当該ピストンプレートの前記凹部の前記側面に、前記凹面の開口側から底面側に向かって拡径するテーパー面を有し、当該テーパー面に前記キャンセラーシールが摺動可能に接触しており、
   前記テーパー面は、少なくとも前記ピストンプレートの作動距離である前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する全部に形成されている、密封装置。
2. 前記ピストンプレートの前記凹部の前記側面は、前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する部分が前記テーパー面であり、その他の部分には、前記ピストンプレートの前記中心軸方向の断面において、当該中心軸に平行な面を有する、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面との間には、段差がある、請求項２に記載の密封装置。
4. 前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面とは、連続した面である、請求項２に記載の密封装置。
5. 自動変速機のクラッチ切替え部に用いられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の密封装置。
6. ハウジング内に配置され、前記ハウジングとともにピストン圧力室を形成し、有底の凹部を有する環状のピストンプレートと、
   前記ピストンプレートの前記凹部とともにキャンセラ油圧室を形成し、前記ピストンプレートの中心軸に沿って往復運動する環状のキャンセラープレートと、
   前記キャンセラープレートの外周部に、前記ピストンプレートの前記凹部の側面と軸方向に摺動可能に接触して配置されたキャンセラーシールと、を備え、
   前記ピストンプレートは、当該ピストンプレートの前記凹部の前記側面に、前記凹面の開口側から底面側に向かって拡径するテーパー面を有し、当該テーパー面に前記キャンセラーシールが摺動可能に接触しており、
   前記ピストンプレートの前記凹部の前記側面は、前記キャンセラーシールが摺動可能に接触する部分が前記テーパー面であり、その他の部分には、前記ピストンプレートの前記中心軸方向の断面において、当該中心軸に平行な面を有し、
   前記テーパー面と前記ピストンプレートの前記中心軸に平行な面との間には、段差がある、密封装置。
   

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