JP2000320573A - 流体式変速機のクラッチピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流体式変速機のクラッチピストンにおいて、軽
量化を図ったうえで、十分な剛性および耐久性を確保で
きる構造とすること。 【解決手段】クラッチシリンダ３の環状空間に軸方向ス
ライド可能に収納される流体式変速機のクラッチピスト
ン１１であって、クラッチシリンダ３の環状内壁面で案
内される外筒部２０を大小２段の段付形状とし、この外
筒部２０における小径筒部２１と大径筒部２２との段差
寸法について、段付き外筒部２０に存在する２つの連接
角部Ａ，Ｂに作用する各応力が許容レベル未満となるよ
うに、特定している。これにより、クラッチピストン１
１を薄肉板材を用いて軽量化を図ったうえで十分な剛性
ならびに耐久性を確保できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車など
に装備される流体式変速機のクラッチピストンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体式変速機では、簡単に言え
ば、クラッチピストンの一側面側の油圧室に操作油が供
給されると、クラッチピストンがクラッチシリンダの案
内面に沿って移動させられ、駆動軸側のドライブプレー
トと従動軸側のドリブンプレートとを圧接させるように
なっている。

【０００３】このようなクラッチピストンについては、
油圧が印加されたときにクラッチピストンが撓まないだ
けの剛性を確保する必要がある。この剛性確保を図るに
は、クラッチピストンの板厚を厚くすればよいが、軽量
化の要求に反する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、本願出願
人は、クラッチピストンを階段状に屈曲させることによ
り剛性を高めることを考えた。具体的に、クラッチピス
トンにおいて、クラッチシリンダの環状内壁面で案内さ
れる筒部を大小２段に形成し、小径筒部の軸端に径方向
に沿う環状板部を一体に連接させた形状としている。な
お、段差を多くすると、加工コストが嵩むので、多くは
できない。

【０００５】このような形状のクラッチピストンでは、
剛性を高めることができるものの、段差寸法を適正に管
理しなければ、耐久性が低下することを知見した。すな
わち、油圧印加に伴い前記小径筒部と環状板部との連接
角部および大径筒部と環状段壁面部との連接角部に作用
する各応力に差が生じるような場合に、応力大となる側
の連接角部が早期段階で疲労破損しやすくなる。

【０００６】このような事情に鑑み、本発明は、流体式
変速機のクラッチピストンにおいて、軽量化を図ったう
えで、十分な剛性および耐久性を確保できる構造とする
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
流体式変速機のクラッチピストンは、クラッチシリンダ
の環状空間に軸方向スライド可能に収納されかつクラッ
チシリンダの内壁面との間に形成する油圧室の油圧を制
御することにより多板クラッチを動力伝達状態と動力伝
達遮断状態とに切り替え操作する流体式変速機のクラッ
チピストンであって、クラッチシリンダの環状内壁面で
案内される筒部が、大小２段に形成され、その小径筒部
の軸端に径方向に沿う環状板部が一体に連接された形状
であり、前記小径筒部の径方向での位置が、油圧印加に
伴い前記小径筒部と環状板部との連接角部および大径筒
部と環状段壁面部との連接角部に作用する各応力を許容
レベル未満にさせる条件を満たす位置に特定されてい
る。

【０００８】請求項２の発明にかかる流体式変速機のク
ラッチピストンは、上記請求項１において、前記小径筒
部の径方向での位置が、前記環状板部の面積と前記環状
段壁面部の面積との比をほぼ２対１とする位置に特定さ
れる。

【０００９】以上、本発明では、クラッチピストンにつ
いて、薄肉板材を用いて軽量化を図った上で十分な剛性
を確保するために、クラッチシリンダの環状内壁面で案
内される筒部を大小２段の段付形状とし、しかも、段付
形状の筒部の耐久性を確保するために、この筒部の小径
筒部と大径筒部との段差寸法を適正化するようにしてい
る。

【００１０】つまり、上述したようにクラッチピストン
における段付き筒部の段差寸法を特定することにより、
段付き筒部に存在する２つの連接角部に作用する各応力
を許容レベル未満に抑えることができるので、軽量化の
ために薄肉板材を用いながらも、十分な剛性ならびに耐
久性を確保できるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の詳細について図面に示す
実施形態を用いて説明する。

【００１２】図１ないし図３に本発明の一実施形態を示
している。図１は、流体式変速機の要部を示す断面図、
図２は、クラッチピストン単体の上半分の断面図、図３
は、クラッチピストンにおける小径筒部の半径寸法と各
連接角部に作用する応力との関係を示すグラフである。

【００１３】図中、１は駆動軸、２は従動軸である。駆
動軸１にはクラッチシリンダ３が、従動軸２にはクラッ
チハブ４がそれぞれ連結されており、クラッチシリンダ
３の内周面には複数枚のドリブンプレート５および１枚
のリテーナプレート６が、クラッチハブ４の外周面には
複数枚のドライブプレート７がそれぞれ取り付けられて
いる。これらのプレート５〜７により多板クラッチが構
成される。

【００１４】また、クラッチシリンダ３は、径方向に沿
う環状板部８の内外周に同心状の内筒部９と外筒部１０
とを設けたものであり、この内筒部９と外筒部１０との
間に形成される環状空間に、クラッチピストン１１が軸
方向スライド可能に収納されている。このクラッチピス
トン１１と、クラッチシリンダ３の内筒部９に係止して
あるスナップリング１２により抜け止めされたスプリン
グ受け板１３との間には、コイルスプリング１４が圧縮
状態で介装されており、このコイルスプリング１４によ
りクラッチピストン１１が環状板部８側へ弾発付勢され
るようになっている。

【００１５】そして、クラッチピストン１１の一側面と
クラッチシリンダ３の内面との間には環状空間からなる
油圧室１５が形成されており、この油圧室１５には、ク
ラッチシリンダ３の内筒部９に設けられている通孔１６
を介して駆動軸１に設けられている給油路１７に連通連
結されている。つまり、油圧室１５に対する操作油の供
給あるいは回収を制御することにより、クラッチピスト
ン１１を図１の右側あるいは左側へスライドさせて、ド
リブンプレート５とドライブプレート７とを圧接状態あ
るいは分離状態とし、駆動軸１から従動軸２へ動力を伝
達する状態あるいは動力伝達を遮断する状態とするよう
になっている。

【００１６】次に、上記クラッチピストン１１について
詳細に説明する。クラッチピストン１１は、径方向に沿
う環状板部１８の内外周に内筒部１９と外筒部２０とを
同心状に設けた形状になっている。

【００１７】そして、外筒部２０は、小径部２１と大径
部２２との大小２段に形成されており、小径部２１が環
状板部１８側に位置している。このように外筒部２０を
大小２段にしているのは、板厚を厚くせずに剛性を高め
るためであるが、この外筒部２０における小径筒部２１
の径方向での位置については、油圧印加に伴い小径筒部
２１と環状板部１８との連接角部Ａおよび大径筒部２２
と環状段壁面部２３との連接角部Ｂに集中する各応力を
ほぼ同一にさせる条件を満たす位置に特定するのが好ま
しい。というのは、小径筒部２１の径方向での位置によ
っては、前記２つの連接角部Ａ，Ｂの一方に集中する応
力が過大になり、そこが疲労破損しやすくなるからであ
る。そこで、小径筒部２１の径方向の位置をいろいろ変
えて、２つの連接角部Ａ，Ｂに作用する応力を調べたの
で、図３のグラフに示して説明する。

【００１８】つまり、小径筒部２１の径方向での位置、
つまり小径筒部２１の半径寸法ｒ３を大きくするにつれ
て、連接角部Ａに作用する応力が漸次増加する一方、連
接角部Ｂに作用する応力が漸次減少するようになる。

【００１９】ここで、図３のグラフより明らかなよう
に、両連接角部Ａ，Ｂに作用する応力がほぼ同一となる
ところを目安とすれば、小径筒部２１の径方向での最適
位置を特定することができる。

【００２０】この小径筒部２１の径方向での最適位置
は、内筒部１９から小径筒部２１までの径方向幅Ｈ１を
有する環状板部のドーナツ状の正面投影面積と、小径筒
部２１から大径筒部２２までの径方向幅Ｈ２（段差寸
法）を有する環状段壁面部のドーナツ状の正面投影面積
との比をほぼ２対１とする位置であると言える。

【００２１】ちなみに、２つの連接角部Ａ，Ｂに作用す
る応力が同一となる条件を満たすための小径筒部２１の
半径寸法ｒ３は、下記計算式で求めることができる。

【００２２】ｒ３＝√｛（ｒ１²＋２ｒ２²）／３｝ 上記計算式において、ｒ１は内筒部１９の半径寸法、ｒ
２は大径筒部２２の半径寸法である。

【００２３】図３に、ｒ１＝２０ｍｍ、ｒ２＝３５ｍｍ
のサンプルにおいて、ｒ３を種々変えた場合に、連接角
部Ａ，Ｂに作用する応力を測定した結果を示す。この場
合、両連接角部Ａ，Ｂに作用する応力値が同一となるの
は、ｒ３＝２６ｍｍの場合であり、上記計算式の結果と
ほぼ同一となった。このときに両連接角部Ａ，Ｂにかか
る応力は、約５００ＭＰａ程度である。

【００２４】但し、両連接角部Ａ，Ｂに作用する各応力
は、同一となるように管理するのが最も好ましいが、実
用上は両連接角部Ａ，Ｂに作用する応力について、疲労
破損との関係で許容レベルを規定してやれば、前記両連
接角部Ａ，Ｂに作用する応力について多少の偏差を持た
せても問題ないと言える。仮に、図３のグラフにおい
て、各応力の許容レベルを一点鎖線で示すように規定す
ると、小径筒部２１の径方向での位置すなわち半径寸法
ｒ３はｘ１（２４ｍｍ）〜ｘ２（２７ｍｍ）の範囲内に
設定できることになり、設計自由度が増やせるようにな
る。

【００２５】ところで、上記クラッチピストン１１の内
筒部１９および外筒部２０には、それぞれシールリップ
３０，３１が被着されており、クラッチピストン１１を
動作させるための油圧を確保するようになっている。

【００２６】各シールリップ３０，３１は、それぞれ、
リップ先端がクラッチシリンダ３の内筒部９の外周面お
よび外筒部１０の内周面に対して線接触あるいはそれに
近い面接触となるように締めしろが管理される。

【００２７】以上説明したように、クラッチピストン１
１について、クラッチシリンダ３の環状内壁面で案内さ
れる外筒部２０を大小２段の段付形状とし、この外筒部
２０における小径筒部２１と大径筒部２２との段差寸法
を適正化するようにしているから、薄肉板材を用いて軽
量化を図ったうえで十分な剛性ならびに耐久性を確保す
ることができるようになった。

【００２８】

【発明の効果】請求項１および２の発明では、クラッチ
ピストンについて薄肉板材を用いて軽量化を図ったうえ
で十分な剛性ならびに耐久性を確保することができる。
したがって、流体式変速機のクラッチ操作時のクラッチ
ピストンの撓みを防止できるので、クラッチピストンの
動作を安定化できて、寿命の向上にも貢献できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の流体式変速機の要部を示
す断面図

【図２】図１のクラッチピストン単体の上半分の断面図

【図３】クラッチピストンにおける小径筒部の半径寸法
と各連接角部に作用する応力との関係を示すグラフ

【符号の説明】

３ クラッチシリンダ ４ クラッチハブ ５ ドリブンプレート ７ ドライブプレート ８ クラッチシリンダの環状板部 ９ クラッチシリンダの内筒部 １０ クラッチシリンダの外筒部 １１ クラッチピストン １５ 油圧室 １８ クラッチピストンの環状板部 ２０ クラッチピストンの外筒部 ２１ 外筒部の小径筒部 ２２ 外筒部の大径筒部 ２３ 環状段壁面部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クラッチシリンダの環状空間に軸方向スラ
   イド可能に収納されかつクラッチシリンダの内壁面との
   間に形成する油圧室の油圧を制御することにより多板ク
   ラッチを動力伝達状態と動力伝達遮断状態とに切り替え
   操作する流体式変速機のクラッチピストンであって、 クラッチシリンダの環状内壁面で案内される筒部が、大
   小２段に形成され、その小径筒部の軸端に径方向に沿う
   環状板部が一体に連接された形状であり、 前記小径筒部の径方向での位置が、油圧印加に伴い前記
   小径筒部と環状板部との連接角部および大径筒部と環状
   段壁面部との連接角部に作用する各応力を許容レベル未
   満にさせる条件を満たす位置に特定されている、ことを
   特徴とする流体式変速機のクラッチピストン。
2. 【請求項２】請求項１の流体式変速機のクラッチピスト
   ンにおいて、 前記小径筒部の径方向での位置が、前記環状板部の面積
   と前記環状段壁面部の面積との比をほぼ２対１とする位
   置に特定される、ことを特徴とする流体式変速機のクラ
   ッチピストン。