JP7462462B2 - 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。

このキャンセラーは、ピストン－キャンセラー間に油室を設け、Ａｓｓｙ高回転時に油室に発生する遠心油圧を相殺させる目的で設置されている。

そして、キャンセラーには、油室内の油を密封するためにリップが焼付けられており、このキャンセラーの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）。

特表２０１８－１１５６８９号公報

この密封装置は、更に小型にするという要望があり、この点において特許文献１に記載の密封装置は、未だ改良の余地があった。

ここで、特許文献１に記載の密封装置や図７に示す従来の密封装置２００を更に小型化する場合、単に厚さを薄くしてピストンの摺動幅Ｈ（図７参照）を小さくすると、ピストンプレート１１とキャンセラープレート１２が摺動した際に、キャンセラープレート１２のキャンセラーリップ３０がピストンプレート１１の内周面２５におけるＲ面（湾曲面）２９に接触してしまい、即ち、キャンセラープレート１２のキャンセラーリップ３０がＲ面２９と干渉してしまい、ピストンプレート１１がクラッチ面に締結できない可能性、及びキャンセラーリップ３０が破損する可能性がある。なお、キャンセラープレート１２のキャンセラーリップ３０は、耐圧性を確保するため、その先端がキャンセラープレート１２よりもキャンセラ油圧室２３側に配置するように設計されている。

そこで、ピストンプレート１１の摺動幅Ｈを確保するため、ピストンプレート１１の内周面２５におけるＲ面２９の曲率半径を小さくすることが考えられる。しかしながら、この場合には、油圧印加時にピストンプレート１１の内周面２５のＲ面２９に発生する応力が大きくなる傾向があり、油から受ける高圧に耐えるための耐圧性能が低下する傾向がある。

また、従来の密封装置２００のようにキャンセラープレート１２にキャンセラーリップ３０を有すると、キャンセラープレート１２の装着時にキャンセラーリップ３０のめくれが生じてしまいキャンセラープレート１２の装着に手間がかかる傾向があった。

このようなことから、耐圧性能を維持しつつ（即ち、ピストンプレートの内周面のＲ面の曲率半径を小さくすることなく）、遠心油圧を相殺することができ、キャンセラープレートの装着に手間が掛からず、更に小型な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、耐圧性能を維持しつつ、遠心油圧を相殺することができ、キャンセラープレートの装着に手間が掛からず、更に小型な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中心軸に沿って延びる内周面上に配置された弾性部材からなるシート体と、
前記ピストンプレート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、
前記キャンセラ油圧室内に設けられ、前記ピストンプレートを前記キャンセラープレートから離れるように付勢する付勢部材と、を備え、
前記キャンセラープレートは、外周端面において曲面を有し、
前記キャンセラープレートの外周端部は、その延びる方向が前記ピストンプレート側に傾斜しており、
前記キャンセラープレートの前記外周端面が前記シート体と接触し、前記キャンセラープレートが前記シート体と密封摺動する、密封装置。

［２］ 前記シート体の表面は、粗面状である、前記［１］に記載の密封装置。

［３］ 前記キャンセラープレートは、金属製である、前記［１］または［２］に記載の密封装置。

［４］ 前記キャンセラープレートの外周端面には、表面コート層が設けられている、前記［１］～［３］のいずれかに記載の密封装置。

［５］ 前記キャンセラープレートの外周端面の形状は、前記キャンセラープレートの厚さ方向の断面において、円弧状、半楕円形状、または、直線と当該直線の両端に円弧が連なる形状である、前記［１］～［４］のいずれかに記載の密封装置。

［６］ 自動変速機のクラッチ切替え部に用いられる、前記［１］～［５］のいずれかに記載の密封装置。

本発明の密封装置は、耐圧性能を維持しつつ、遠心油圧を相殺することができ、キャンセラープレートの装着に手間が掛からず、更に小型であ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。 本発明の密封装置の一の実施形態におけるキャンセラープレートの外周端部を拡大して模式的に示す断面図である。 本発明の密封装置の他の実施形態における図２に対応する状態を模式的に示す断面図である。 本発明の密封装置の更に他の実施形態におけるキャンセラープレートの外周端部を拡大して模式的に示す断面図である。 本発明の密封装置の更に他の実施形態におけるキャンセラープレートの外周端部を拡大して模式的に示す断面図である。 従来の密封装置について図２に対応する状態を模式的に示す断面図である。

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、ハウジング２０とともにピストン圧力室２１を形成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の中心軸に沿って延びる内周面２５上に配置された弾性部材からなるシート体１０を有している。そして、密封装置１００は、ピストンプレート１１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の中心軸に沿って往復運動する環状のキャンセラープレート１２を有している。更に、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。そして、密封装置１００におけるキャンセラープレート１２は、外周端面２７において曲面を有し、キャンセラープレート１２の外周端面２７がシート体１０と接触し、キャンセラープレート１２がシート体１０と密封摺動するものである。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。

密封装置１００は、従来公知の密封装置が有しているキャンセラーリップ３０を設けないもの（キャンセラーリップ３０の焼付けを行わないもの）であり、一方で、ピストンプレート１１の所定の位置に弾性部材からなるシート体１０を設け、更に、このシート体１０に密封摺動するキャンセラープレート１２の外周端面２７について曲面を有する面としたものである。このような構成を採用することによって、耐圧性能を維持しつつ、遠心油圧を相殺することができ、キャンセラープレートの装着に手間が掛からず、従来の密封装置に比べて更に小型なものである。

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を形成する環状のものである。このピストンプレート１１は、従来公知のものを適宜採用することができ、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。

このピストンプレート１１は、具体的には、図２に示すように、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からなるものを挙げることができる。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。

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。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は、その中央部に凹部が形成されており、この凹部の外周側の角部にＲ面が形成されている。このＲ面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。

（１－２）シート体：
シート体１０は、ピストンプレート１１の中心軸に沿って延びる内周面２５（外筒部３４の内側表面）上に配置された弾性部材からなるものである。このシート体１０は、ピストンプレート１１の内周面２５の全体に連続して配置されていることができる。

シート体１０は、キャンセラープレート１２の摺動領域よりも広い範囲で形成することができる。

なお、シート体１０は、外筒部３４の内側表面（即ち、ピストンプレート１１の中心軸に沿って延びる内周面２５上）のみに設けることに限らず、図２に示すように、外筒部３４とクラッチ押圧部３５とが交差するＲ形状の角部にも連続して形成されていてもよい。このようにすると、キャンセラープレート１２をピストンプレート１１に装着する際において、キャンセラープレート１２がシート体１０に接触してシート体１０が捲れてしまうことを防止することができる。なお、シート体１０は、クラッチ押圧部３５上には配置しないことがよい。クラッチ押圧部３５の平面部でクラッチ板を押すので、弾性部材からなるシート体１０が当該平面部に配置されると、クラッチ板を押す操作に影響を与えるおそれがあるためである。

シート体１０の表面は、粗面状であること、別言すれば、シート体１０の表面には梨地処理がなされていることでもよい。このように粗面状であると、軸方向の摺動抵抗を低減させることができる。

シート体１０の表面が粗面状である場合、その表面粗さについては特に制限はなく適宜決定することができる。なお、梨地処理は、従来公知の方法を適宜採用することができる。

シート体１０の材質は、弾性部材からなるものである限り特に制限はなく、具体的には、ゴム、弾性プラスチックなどを挙げることができる。

シート体１０の厚さは、特に制限はなく、適宜設定することができ、キャンセラープレート１２との関係で締め代による変形をして追随できる厚みとすることができる。

（１－３）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の中心軸に沿って往復運動する環状のものである。この往復運動する際に、キャンセラープレート１２の外周端面２７がシート体１０と接触し、キャンセラープレート１２がシート体１０と密封摺動することになる。

このようなキャンセラープレート１２は、その外周部にキャンセラーリップ３０（図７参照）を設けないこと、及び、その外周端面２７を上記のように所定の状態とすること以外は、従来公知のものを適宜採用することができ、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。

キャンセラープレート１２は、外周端面２７において曲面を有している。この外周端面２７の形状は、曲面を有する限り特に制限はなく、例えば、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面における形状が、半円状などの円弧状、半楕円形状、直線と当該直線の両端に円弧が連なる形状（以下、「両端円弧形状」と記す場合がある）（図３参照）などとなるようにすることができる。上記両端円弧形状の外周端面２７を有するキャンセラープレート１２は、円盤状であるキャンセラープレート１２の角部が面取りされ、この角部に曲面を有するものである。

図５は、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面における外周端部１７を拡大して示しており、キャンセラープレート１２の外周端面２７が、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面において円弧状である例を示している。図６は、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面における外周端部１７を拡大して示しており、キャンセラープレート１２の外周端面２７が、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面において半楕円状である例を示している。なお、図２に示すキャンセラープレート１２は、その外周端面２７の形状が、キャンセラープレート１２の厚さ方向の断面において上記両端円弧形状である例を示し、図３は、図２のキャンセラープレート１２の外周端部１７を拡大して示している。

「外周端面」は、キャンセラープレートの厚さ方向に延びる面であり、キャンセラープレートの外環部における厚さが薄くなり始めの位置Ｋ（図３，図５参照）を両端（上端辺及び下端辺）とする面である。

キャンセラープレート１２の外周端部１７は、図４に示すように、その延びる方向がピストンプレート１１側に傾斜している。このような構成とすると、キャンセラ油圧室２３がより高圧になったとしても密封状態が維持されることになる。

キャンセラープレート１２の外周端部１７が傾斜する場合、その傾斜角度は特に制限はなく適宜設定することができる。

キャンセラープレート１２の外周端面２７は、単に金属加工面としてもよいが、外周端面２７には、この外周端面２７を被覆するように表面コート層が設けられていてもよい。この表面コート層は、外周端面２７を低摩擦状態とするものである。表面コート層の材料としては、外周端面２７を低摩擦状態とすることができる限り特に制限はなく、従来公知のものを適宜採用することができる。

また、表面コート層を設けるのではなく、梨地処理を行ってもよい。

キャンセラープレート１２の厚さは、特に制限はなく従来公知の厚さとすることができるが、外周端部１７の厚さは、キャンセラ油圧室２３内の圧力に耐えることができるように設定すればよく、従来の密封装置のキャンセラープレートの外周端部の厚さよりも薄くすることができる。

（１－４）付勢部材：
付勢部材１５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ものである。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がドライブプレート（不図示）を押圧して、ドライブプレートをドリブンプレート（不図示）と摩擦係合させる。このような状態となることで、クラッチが接続状態となる。

そして、このクラッチ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から離れ、ピストンプレート１１によるクラッチへの押圧が解除され、クラッチ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（油通路４１ａとは異なる流路）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、クラッチの切断）が円滑に行われる。

キャンセラープレート１２は、その外周端面２７がピストンプレート１１（シート体１０とも言える）と接触しており、クラッチの接続動作及び遮断動作によって、その軸方向に変位し、更に、キャンセラ油圧室２３内に導入されたＡＴＦの密封状態を維持することができる。

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。

（参考例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、ピストンプレートの中心軸に沿って延びる内周面上に配置された弾性部材からなるシート体を有し、キャンセラープレートは、外周端部の角部にＲ形状の曲面（図３参照）を有していた。即ち、キャンセラープレートの外周端面は、当該キャンセラープレートの厚さ方向の断面における形状が、図３に示すような両端円弧形状であった。そして、この密封装置は、キャンセラープレートの外周端面がシート体と接触し、キャンセラープレートがシート体と密封摺動するものであった。

この密封装置は、上記のような構成を採用したことによって更なる小型化が達成されていた。また、高い油圧にも耐える構造であった。更に、キャンセラープレートには、リップが形成されていないのでその装着に手間がかからず容易であった。

更に、図３に示すように角部にＲ形状の曲面を追加することにより、摺動抵抗を低減することができる。また、組付性の向上（具体的には、ピストンプレートにキャンセラープレートを入れるときのゴム剥がれ（シート体が剥がれること）の防止、組付け荷重の低下）にも寄与する。

（実施例２）
外周端部の延びる方向がピストンプレート側に傾斜しているキャンセラープレートを有すること以外は、参考例１と同様の密封装置を作製した。この密封装置は、参考例１の密封装置と同様に、更なる小型化が達成されていた。また、特に高い油圧にも耐える構造であった。更に、キャンセラープレートには、リップが形成されていないのでその装着に手間がかからず容易であった。

（参考例３）
キャンセラープレートの厚さ方向の断面において、キャンセラープレートの外周端面の形状が、図５に示すような円弧状であること以外は、参考例１と同様の密封装置を作製した。この密封装置は、参考例１の密封装置と同様に、更なる小型化が達成されていた。また、特に高い油圧にも耐える構造であった。更に、キャンセラープレートには、リップが形成されていないのでその装着に手間がかからず容易であった。

更に、図５に示すように外周端面全体を曲面にすることで、参考例１の密封装置に比べてキャンセラープレートとシート体とが接する部分の面積が減り、摺動抵抗をより低減させることができる。

（参考例４）
キャンセラープレートの厚さ方向の断面において、キャンセラープレートの外周端面の形状が、図６に示すような半楕円形状であること以外は、参考例１と同様の密封装置を作製した。この密封装置は、参考例１の密封装置と同様に、更なる小型化が達成されていた。また、特に高い油圧にも耐える構造であった。更に、キャンセラープレートには、リップが形成されていないのでその装着に手間がかからず容易であった。

更に、図６に示すように外周端面を半楕円形状にすることによりに、参考例１に比べてキャンセラープレート（特にその外周端部）の占有する体積が減るため、更なる省ペース化及び軽量化の達成に寄与する。

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：シート体、１１：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、１７：外周端部、２０：ハウジング、２１：ピストン圧力室、２３：キャンセラ油圧室、２５：内周面、２７：外周端面、２９：Ｒ面、３０：キャンセラーリップ、３１：内周鍔部、３２：内筒部、３３：受圧盤部、３４：外筒部、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、４１：内周筒部、４１ａ：油通路、４２：外周筒部、１００，１０１，２００：密封装置、Ｈ：摺動幅。

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中心軸に沿って延びる内周面上に配置された弾性部材からなるシート体と、
   前記ピストンプレート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、
   前記キャンセラ油圧室内に設けられ、前記ピストンプレートを前記キャンセラープレートから離れるように付勢する付勢部材と、を備え、
   前記キャンセラープレートは、外周端面において曲面を有し、
   前記キャンセラープレートの外周端部は、その延びる方向が前記ピストンプレート側に傾斜しており、
   前記キャンセラープレートの前記外周端面が前記シート体と接触し、前記キャンセラープレートが前記シート体と密封摺動する、密封装置。
2. 前記シート体の表面は、粗面状である、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記キャンセラープレートは、金属製である、請求項１または２に記載の密封装置。
4. 前記キャンセラープレートの外周端面には、表面コート層が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の密封装置。
5. 前記キャンセラープレートの外周端面の形状は、前記キャンセラープレートの厚さ方向の断面において、円弧状、半楕円形状、または、直線と当該直線の両端に円弧が連なる形状である、請求項１～４のいずれか一項に記載の密封装置。
6. 自動変速機のクラッチ切替え部に用いられる、請求項１～５のいずれか一項に記載の密封装置。
   

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