JPH09506414A - 多数のエラストマー的シールを有するアキュムレータ・ピストン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アキュムレータ・ピストンは、その構造を簡略化し且つコストを削減し、更に重量を軽減する目的のため、二つの部分から成るプラスチック成形品として形成される。該ピストンは、半径方向に段状の構造をしており、その段状部分の各々は、環状のエラストマー的密封要素を支承する半径方向フランジを備えている。該密封要素は、ピストンがその内部で往復運動する段状シリンダの側面と摺動可能に係合する、変形可能な弾性的なリップを備えている。主たるピストン本体の一体に形成された環状凹所内に着座する環状インサート部材にエラストマー的密封要素の一方が成形される。この二つの部分から成るピストンの構造により、金型キャビティ部材をそれぞれのエラストマー的密封要素に関して取り付け且つ取り外すことが容易となり、簡略化した経済的な構造の金型キャビティ部材とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 多数のエラストマー的シールを有する アキュムレータ・ピストン 発明の背景 発明の分野 本発明は、全体として、ピストン、具体的には、その製造を容易にすべく別個 の構成部品で製造されたプラスチック製アキュムレータ・ピストンに関する。従来技術の説明 自動車用トランスミッションは、該トランスミッション内に配置されたクラッ チ・アクチュエータに加圧された液圧液体を供給する一以上のポンプを備えるこ とが多い。かかるトランスミッション・アクチュエータは、その加圧された液体 に圧力の急激な上昇、即ち、急激な変化が生じないならば、幾分、より良好に機 能する。かかる圧力の急激な上昇が加圧液体に生じないようにすべく、加圧液体 を含む主液体通路がアキュムレータに接続されることが多い。 該アキュムレータは、遊動ピストンを収容するシリンダと、圧力が急激に上昇 する方向と反対方向に該ピストンを偏倚させる手段とを備えることができる。圧 力が急激に上昇する毎に、ピストンは偏向されて、流路と連通するシリンダの容 積を僅かに増大させる。この増大したシリンダ容積は、急激に上昇する圧力を解 放し、これにより、液体は、アキュムレータを通過した後、圧力の波動、又は圧 力の急激な上昇から比較的免れる。 公知の特定のアキュムレータの構造において、アキュムレータ・ピストン及び 関係するシリンダは、半径方向に段状の設計とされており、ピストンは、より大 径のチャンバの円筒状面上を摺動する第一の環状の密封要素と、より小径のチャ ンバの円筒状面上を摺動する第二の密封要素とを備えている。これら二つの密封 要素の間でピストンを囲繞する環状スペースに対して加圧された制御液体が供給 される。 これら二つのチャンバ間の面積の差により、加圧された制御液体は、ピストン に軸方向への偏倚力を加え、これにより、ピストンは関係する流路内における圧 力の急激な変化に対する、可動の弾性的な吸収装置として機能する。 上記のアキュムレータの設計において、ピストンは、アルミニウムの鋳造構造 であり、密封要素の各々は、Ｏリングである。比較的短い使用期間で該Ｏリング 密封要素が機能しなくなる傾向があることが確認されている。このシール効果の 喪失は、ピストンが段状シリンダ内で前後に周期的に動作することがその原因で ある。 シリンダの接触点を中心としてシール要素の材料が回転し且つ撓む結果、シー ル要素の材料は、疲労劣化する傾向となる。 発明の概要 本発明は、上記のアキュムレータ・ピストンと比べたとき、製造コストが低廉 であり且つ有効寿命が長い、半径方向に段状のアキュムレータ・ピストンに関す るものである。この改良にかかるピストンの構造体は、コストの削減及び重量の 軽減の目的のため、剛性なプラスチック又は重合体材料で出来ている。この重量 軽減の結果、慣性力が多少、軽減され、このため、圧力の急激な変化に対するピ ストンの応答性が向上する。この改良に係るアキュムレータ・ピストンにおいて 、密封要素は、エラストマー的密封リングであり、該密封リングは成形され、そ の後に、該ピストンのフランジに接着される。該密封リングの各々は、所望の流 体シールを保ちつつ、関係するシリンダ表面上を摺動し得るように設計された弾 性的な変形可能な環状フラップ又は密封リップを備えている。こうした変形可能 なシールのリップは、ピストンが往復運動する間に比較的僅かに曲がるか、又は 捩れるため、従来のＯリングと比べて、シールの寿命は延びる。 本発明は、各密封要素が成形され、その後に、別個に形成されたフランジ付き のピストン構成要素に接着された、二つの部分から成るピストン構造体を備えて いる。それぞれの密封要素を形成し且つそれぞれのピストン要素に接着した後、 その構成部品を共に組み立てて、最終的なピストン構造体にする。 エラストマー的シール要素を別個のピストン構成部品上で成形する目的は、シ ールの成形工程の終了後に、シールの金型キャビティ部材を分離させ易くするた めである。このように、金型キャビティ部材を分離させることは、単一部分から 成るピストン構造体の場合では、困難又は不可能である。 本発明は、製造コストが比較的低廉であり且つ妥当な程度シールの有効寿命が 延びた段状のピストン構造体を教示するものである。 図面の簡単な説明 添付図面において、 唯一の図面は、本発明を具体化するピストン構造体の断面図である。このピス トンは、ピストン・ハウジングと関係した状態で示されている。 好適な実施例の詳細な説明 該図面には、液体通路１２がその内部に形成された流体ハウジング１０を概略 図的に示されている。加圧された液体がこの通路を貫通し又はこの通路に沿って 左方向から右方向に流動する。流動する液体は、少なくとも、流れを生じさせる ポンプ、及びその流れを受け取る装置によって、急激に変化する性質、即ち、サ ージングの性質を持つことが有り得る。 流動する液体における圧力の急激な上昇、又は圧力の変化を最小限にすべく、 通路１２内で生じた圧力状態に応答して上下に動き得るように、円筒状チャンバ １６内に配置されたアキュムレータ・ピストン１４が提供される。このピストン の動きは、該ピストンを囲繞する環状スペース１８内の制御液体により制御され る。このスペース１８には、制御通路２０を介して比較的安定的な加圧された液 体が供給される。通路２０は、安定的な液体圧力源と連通し、このため、環状ス ペース１８内の圧力がピストンに対し制御力を加える。 チャンバ１６は、比較的大径の下方チャンバ１９と、比較的小径の上方チャン バ２１とを備える段付きのチャンバである。該アキュムレータ・ピストン１４は 、同様の段付きの形態をしており、このため、上方のエラストマー的シール要素 ４９は、チャンバ２１の円筒状面上に位置する一方、下方のエラストマー的シー ル要素５１は、チャンバ１９の円筒状面上に位置する。 ピストンに設けられたフランジ３７、４７の有効径は異なっており、このため 、環状スペース１８内の加圧された液体は、フランジ４７に対し比較的小さい上 向きの力を加える一方、フランジ３７には、比較的大きい下向きの力を加える。 環状スペース１８内の加圧された液体によりピストンに加わる純の力は下方に作 用し、このため、この純の液体力は、通路１２内の圧力の急激な変動に対向する 。該ピストンは、接続通路１７を介して通路１２と連通している。 通路１２に沿って流動する液体に瞬間的に周期的な圧力の急激な変化が生じた 場合、その増大した圧力パルスは、ピストンの下面に伝達され、ピストンをチャ ンバ１６内で瞬間的に上方に動かし、これにより、ピストンの下方のスペース内 の体積を僅かに増大させて、その急激に変化する圧力を解放する。この急激に変 化する圧力が解放されると、環状スペース１８内の液体により付与される制御力 は、通路１２内の次の圧力の急激な変化に応答すべく、ピストンをその最初の位 置に下方に戻す。 環状スペース１８内における加圧液体の復帰作用に抵抗すべく、比較的軽荷重 のコイルばね１５をピストンの下方に設けることができる。該ばね１５は、ピス トンの行程距離を制限し、また、ピストンのオーバーシュートを防止する点で多 少の利点がある。 本発明は、特に、アキュムレータ・ピストン１４の構造に関するものである。 該ピストンは、中心の垂直軸線２７の上にその中心がある管状の本体部分２５を 有する、成形による剛性なプラスチック製本体２３を備えている。図面には、垂 直方向に方向決めされた成形管状本体が図示されている。しかしながら、特定の 適用例に対応して、該管状本体は、任意の所望の方向に方向決め可能であること が理解されよう。 一体の仕切り部分２９が、本体部分２５の下端３１と上端３３との間の中間点 にて管状の本体部分２５を横断状に跨いでいる。仕切り部分２９を曲がらないよ うに強化すべく、ガゼット又はリブ３５をプラスチック製本体２３と一体に成形 することができる。かかる曲がりは、オイル・キャニングと呼ばれることがある 。 第一の半径方向フランジ３７は、その下端３１付近にて管状の本体部分２５か ら外方に伸長している。該管状の本体部分２５の上端３３には、その内面４１に 環状凹所３９が形成されている。 全体として参照符号４３で図示した別個の剛性なプラスチック・インサートが 環状凹所３９内に着座している。図面に図示するように、インサート４３は、凹 所３９内に配置された軸方向部分４５と、該軸方向部分４５から半径方向外方に 伸長する第二のフランジ４７とを含むＬ字形断面を備えている。インサート３９ は、その外周に沿って一定の断面を有する剛性な環状のリング状構造体である。 フランジ４７は、環状のエラストマー的シール要素４９に対する取り付け面を形 成する。その他方のフランジ３７は、環状のエラストマー的シール要素５１に対 する取り付け面を形成する。 環状インサート４３は、凹所３９及び軸方向部分４５における、係合する軸方 向面に溶剤を付与することにより、管状の本体部分２５に固定することができる 。この係合する軸方向面は、締まり嵌めし得るように製造されるが、溶剤の接着 性により軟化した状態であるようにされ、環状インサート４３を難なく凹所３９ まで軸方向に動かし得るようにする。 この溶剤による接着接続によりフランジ４７の位置は再現可能となる、即ち、 製造された各ピストンにおいて、フランジ４７の周端縁は比較的小さい許容範囲 内で中心軸線２７から所定の等しい距離の位置にある。このことは、関係するシ ール要素４９が再現可能な断面を有することができ、また、高度の予見可能性又 は反復可能性を伴って円筒状チャンバ２１の面に対して良好な摺動密封作用が確 保される点で有利である。 勿論、その他の方法を利用してインサート４３を本体部分２５に固着すること もできる。例えば、上記の溶剤接合の代わりに接着剤による接着、超音波溶接、 振動溶接及びスピン溶接を採用してもよい。スナップ嵌め及びねじ式相互接続と いった完全に機械的な接続手段を採用してもよい。また、電波溶接及び誘導溶接 を使用することも可能である。 プラスチック製インサート４３を環状凹所３９内に取り付ける前に、シール要 素４９をフランジ４７に成形する。このシール要素の成形工程は、フランジ４７ の上面及び下面にクランプ止めされたその対向部分を有する金型キャビティ内に 、製造したプラスチック製インサート４３を配置することを含む。この環状の金 型キャビティは、その外縁端がチャンバ２１の円筒状面と密封係合するのに適し た所望の形状にエラストマーを成形し得る断面形状を備えている。このエラスト マーは、射出成形又は圧縮成形により環状の金型キャビティ内に付勢され、エラ ストマーがフランジ４７の半径方向面、及びフランジの相互接続する周端縁の双 方に接着されるようにすることが好ましい。 シール要素５１は、シール要素４９に対して採用されると同一種類の成形工程 により成形され且つフランジ３７に接着される。フランジの直径のため、シール 要素５１の方が大径である点を除いて、これらの二つのシール要素４９、５１は 略同様である。フランジ３７、４７は、その周端縁が中心軸線２７から異なる距 離で離間されるような寸法とされており、このため、アキュムレータ・ピストン は、その所期の目的に適した半径方向に段状の形状をしている。 本発明の一つの主たる特徴は、シール要素４９、５１が異なる剛性なプラスチ ック構造体上に成形される点である。このように、シール要素４９は、プラスチ ック製インサート４３に成形される一方、シール要素５１はプラスチック製本体 ２３に成形される。このシール要素の成形工程は、別個の金型キャビティ組立体 を使用して別個に行われる。このことは、一方の工程がもう一方の工程に邪魔さ れずにシール要素の成形工程を行い得る点で有利である。 シールの成形工程に関して、プラスチック製フランジ４７を管状体２３と一体 に形成する場合、シール成形工程を行うべく全てのシール成形キャビティ部材を ピストンの周りに組み立てることは困難である。更に、成形したシール要素４９ を分離させることは不可能となる。 特に、フランジ４７の下面と接触した金型キャビティ要素が二つのシール要素 ４９、５１の間のスペースに取り込まれる。その金型キャビティ部材を二つの略 円形の半体に分離させない限り、その金型キャビティ要素を取り外したり、又は 最初に取り付けることは、容易に行い得ない。しかしながら、かかる手段により 、密封要素の端縁面の上に軸方向への金型分離傷が生じる。かかる分離傷は、シ ールの機能に悪影響を及ぼす、即ち、スペース１８から液体が漏洩する可能性が ある。 シール要素４９、５１の別個のプラスチック製部材４３、２５上に成形するこ とにより、相互に妨害したり、又は金型の分離が困難になるという問題点を伴わ ずに、シールの各成形工程を行うことが可能となる。 シール要素４９、５１の各々は、中心軸線２７から突出する密封フラップ又は 弾性的な変形リップを備えている。シール要素５１は、二つの方向に密封するこ とが必要とされるため、第二の変形リップを備えている。ピストンを段付き部材 １６に取り付けると、密封リップは半径方向内方に偏向され、これにより、該リ ップは、関係するチャンバの表面と摺動可能に押圧係合する。 図面に図示した型式のシールは、ピストンのアキュムレータの環境で使用した とき、従来のＯリングシールと比較して、優れたシール機能を発揮することが確 認されている。ピストンが比較的短い行程距離に亙って周期的に往復運動する結 果、Ｏリングシールの表面が摩耗する傾向となる。図面に示した変形リップシー ルは、Ｏリングシールと比べて、疲労破損が少ない状態で摺動し且つ摩耗し、し かも有効寿命が延びる。 管状のプラスチック製ピストン本体２３と別個に形成された環状インサート４ ３上に密封要素４９が成形されるということから、変形可能なリップシール４９ 、５１の使用が促進される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アキュムレータ・ピストンにして、 中心軸線上にその中心がある管状の本体部分であって、第一の端部と、第二の 端部とを有する前記管状の本体部分と、前記第一の端部付近にて前記管状の本体 部分から半径方向外方に伸長する第一のフランジと、前記第二の端部に形成され た環状凹所と、前記第一の端部と前記第二の端部との間の中間点にて該管状の本 体部分を横断状に跨ぐ仕切り部分とを備える、成形された剛性な環状のプラスチ ック製本体と、 前記環状凹所内に着座した軸方向部分と、該軸方向部分から半径方向外方に伸 長する第二のフランジとを備える、成形された剛性な環状のプラスチック製イン サートと、 前記第一のフランジに取り付けられた第一の環状のエラストマー的シールと、 前記第二のフランジに取り付けられた第二の環状のエラストマー的シールとを 備えることを特徴とするアキュムレータ・ピストン。 ２．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記第一及 び第二のエラストマー的シールが、それぞれ前記第一及び第二のフランジに成形 されることを特徴とするアキュムレータ・ピストン。 ３．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記フラン ジの各々が、二つの半径方向面と、相互に接続する周端縁とを備え、 前記エラストマー的シールの各々が、関係するフランジに恒久的に成形され、 エラストマー的材料から成る連続的なリングが、該半径方向面と、関係するフラ ンジの相互に接続する周端縁との双方に接着されることを特徴とするアキュムレ ータ・ピストン。 ４．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記管状の 本体部分が、内側面と、外側面とを備え、 前記環状凹所が前記管状の本体部分の前記内側面に形成されることを特徴とす るアキュムレータ・ピストン。 ５．請求の範囲第４項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記環状イ ンサートが、Ｌ字形の断面を備え、 該インサートの前記軸方向部分が、該Ｌ字形の一つの脚部を形成し、前記第二 のフランジが該Ｌ字形のもう一方の脚部を形成することを特徴とするアキュムレ ータ・ピストン。 ６．請求の範囲第５項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記環状イ ンサートの前記軸方向部分及び前記環状凹所が、恒久的に相互に接続された、か み合う軸方向面を備えることを特徴とするアキュムレータ・ピストン。 ７．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記第一の フランジが、前記中心軸線から半径方向外方に離間された第一の周端縁を備え、 前記第二のフランジが、前記中心軸線から半径方向外方に離間された第二の周 端縁を備え、 前記第一の周端縁が前記中心軸線から離間される距離が、前記第二の周端縁が 前記中心軸線から離間される対応する距離よりも長く、これにより、前記ピスト ンが段状の構造であるようにしたことを特徴とするアキュムレータ・ピストン。 ８．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記エラス トマー的シールの各々が、前記ピストンと前記シリンダ面との間に可動のシール を提供し得るように該シリンダ面と摺動可能に係合可能である弾性的な変形リッ プを備えることを特徴とするアキュムレータ・ピストン。 ９．請求の範囲第１項に記載のアキュムレータ・ピストンにして、前記第一の エラストマー的シールが、シリンダ面と摺動可能に係合して二方向へのシール動 作を提供し得るように反対方向に伸長する二つの弾性的な変形リップを備えるこ とを特徴とするアキュムレータ・ピストン。