カップシール
【課題】カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保されるカップシールを提供すること。
【解決手段】Ａ：カップシール３の内径；Ｂ：シリンダ室４の内筒面４ａの外径；Ｃ：一対のリップ部３ｄ，３ｅの内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；Ｄ：シリンダ室４の内筒面４ａと外筒面４ｂの間の距離であるシリンダ幅；Ｅ：ヘッド部３ｃ及び首部３ｂの合計軸長；Ｆ：首部３ｂの半径方向幅；と定義すると、Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、である。
【解決手段】Ａ：カップシール３の内径；Ｂ：シリンダ室４の内筒面４ａの外径；Ｃ：一対のリップ部３ｄ，３ｅの内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；Ｄ：シリンダ室４の内筒面４ａと外筒面４ｂの間の距離であるシリンダ幅；Ｅ：ヘッド部３ｃ及び首部３ｂの合計軸長；Ｆ：首部３ｂの半径方向幅；と定義すると、Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップシールに関し、特に、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に適用されるカップシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１又は特許文献２には、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に適用されるカップシールが開示されている。
【特許文献１】ＵＳ６，０７６，６４５
【特許文献２】ＤＥ１９６８１３２４Ｃ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１又は特許文献２に開示されているカップシールの形状によれば、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保されていないため、ピストン作動時或いはカップシールに負圧が印加された際に、カップシールが軸方向に対して大きく傾き、カップシールがピストンやシリンダと過度に干渉するおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保されるカップシールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の視点において、環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
Ａ：前記カップシールの内径；
Ｂ：前記シリンダ室の内筒面の外径；
Ｃ：前記一対のリップ部の内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：前記シリンダ室の内筒面と外筒面の間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：前記ヘッド部及び前記首部の合計軸長；
Ｆ：前記首部の半径方向幅；
と定義すると、
Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、であるカップシールを提供する。
【０００６】
本発明は、第２の視点において、環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、前記ベース部、前記首部及びヘッド部が軸対称な形状を有し、前記一対のリップ部の厚みが同一であり、前記ベース部は、前記首部の周囲において該首部と前記肩部の間に形成され前記ピストンの端部に形成され前記ヘッド部が嵌合する環状溝の周囲の端面と当接自在な第１の窪みを有し、前記一対のリップ部は、前記肩部の周囲に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動自在な第２の窪みを有する、カップシールを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上述したように形状を特定することによって、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保される。かくして、ピストン作動時或いはカップシールに負圧が印加された際に、カップシールが軸方向に対して傾く現象が高度に防止され、カップシールの耐久性が向上される。
【０００８】
本発明によれば、上述したように形状を規定し、或いは、第１の窪みを設けることによって、カップシールの端部がピストンの端部に密着することができる。これによって、カップシールとピストンの間からの油漏れが防止される。
【０００９】
本発明によれば、上述したように形状を規定し、或いは、第２の窪みを設けることによって、カップシールの一対のリップ部が前記シリンダ室の内筒面及び外筒面にそれぞれ密着することができる。これによって、カップシールとシリンダ室の内筒面及び外筒面間からの油漏れが防止される。
【００１０】
本発明によれば、第１及び第２の窪みによって、カップシールとピストンとの当接状態、並びにカップシールとシリンダ室の内筒面及び外筒面との当接状態が安定する。これは、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によれば、Ａ（カップ内径）／Ｂ（インナ外径）を所定値以下の範囲に設定することにより、カップシール内側の接触面圧を安定させる。なお、カップシールには、ある程度の半径方向の大きさが要求されるため、Ａ／Ｂは０．７以上が好ましい。
【００１２】
本発明によれば、Ｃ（カップ幅）／Ｄ（シリンダ幅）を所定値以上の範囲に設定することにより、カップシールの十分な接触面圧を確保することができる。なお、カップシールが過度に圧縮されることを防止するためには、Ｃ／Ｄは１．６以下が好ましい。
【００１３】
本発明によれば、Ｅ（ヘッド部及び首部の合計軸長）／Ｆ（ヘッド部幅）を所定値以下の範囲に設定することにより、ヘッド部の座屈を防止する。なお、カップシールとピストンの軸方向の嵌合長さを確保するために、ヘッド部にはある程度の軸方向長さが要求されるため、Ｅ／Ｆは１．２以上が好ましい。
【００１４】
以上のように、カップシールの各諸元を設定することにより、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が高度に確保される。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ａ／Ｂは０．７〜０．９５の範囲；Ｃ／Ｄは１．３０〜１．６の範囲；Ｅ／Ｆは１．２〜１．５の範囲；である。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ｇ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分の軸方向長さである前記一対のリップ部の軸長；Ｈ：前記ベース部の軸長；と定義すると、Ｇ／Ｈは１以下である。この形態によれば、リップ部が過度に折れ曲がることが防止される。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記一対のリップ部の先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部である。このように直進部を設けることによって、カップシールの製作時、型抜けが良くなり、カップシールの寸法精度が向上される。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ｉ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分と、前記直進部と、を接続する部分の曲率、と定義すると、Ｉは１以下である。この形態によれば、リップ部の周面とシリンダ室の内筒面及び外筒面が密着し易くなり、内外の面圧の均一性の確保に貢献する。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記一対のリップ部はそれぞれ、前記ヘッド部の周囲に、前記ベース部よりも軸方向に沿って前記ヘッド部側に突出している肩部を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態において、本発明のカップシール形状は、連続的かつ軸対称であって環状に形成される。本発明の別の好ましい実施の形態において、本発明のカップシール形状は、周方向に沿って不連続的に、すなわち、周方向に沿って所定間隔毎に複数個所形成される。
【実施例１】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置の構成を模式的に示した断面図である。
【００２２】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置は、内側ハウジング１と外側ハウジング２との間にシリンダ室４を形成し、シリンダ室４内の油圧によって第１及び第２環状ピストン６，７、及びレリーズベアリング５を軸方向に沿って移動させることにより、不図示のクラッチの係合・非係合状態を制御する装置である。
【００２３】
油圧式クラッチレリーズ装置は、内側ハウジング１と、外側ハウジング２と、カップシール３と、シリンダ室４と、レリーズベアリング５と、第１環状ピストン６と、第２環状ピストン７と、皿バネ８と、コイルスプリング９と、シート部材１０と、カバー部材１１と、止め輪１２と、シール１３と、ストッパ部材１４と、を有している。
【００２４】
内側ハウジング１は、環状の部材であって、筒状部１ａと、筒状部１ａの一端から外周方向に延在したフランジ部１ｂと、を有している。
【００２５】
外側ハウジング２は、環状の部材であって、油ポート２ａと、取付フランジ２ｂと、段差部２ｃと、を有している。取付フランジ２ｂは、本装置を変速機等に取り付けるためのフランジ形状部分である。段差部２ｃは、外側ハウジング２のフランジ部１ｂ側の面に形成された凹部であり、シリンダ室４の外周にて環状に形成されている。
【００２６】
カップシール３は、弾性材料よりなり、シリンダ室４を密封する環状のシール部材である。カップシール３は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間に配され、第２環状ピストン７の環状溝７ａに装着されている。
【００２７】
シリンダ室４は、内側ハウジング１、外側ハウジング２、及び第２環状ピストン７に囲まれた環状のシリンダ室である。シリンダ室４は、段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路、及び油ポート２ａを介して不図示のクラッチマスタシリンダ等に接続されて、圧油が供給される。
【００２８】
レリーズベアリング５は、保持部材５ｃに取り付けられたボールベアリングである。レリーズベアリング５の内輪５ａは、ボールを介して外輪５ｂに回動可能に支持されており、クラッチ側（図１の右側）の端部にて不図示のダイヤフラムスプリングと常時接合している。したがって、内輪５ａは、不図示のダイヤフラムスプリングと一体的に回転する。レリーズベアリング５の外輪５ｂは、保持部材５ｃを介して第１環状ピストン６に固定された非回転輪である。レリーズベアリング５の保持部材５ｃは、第１環状ピストン６の取付部６ａに対して、皿バネ８により調芯可能に取り付けられており、コイルスプリング９側の面にてシート部材１０を介してコイルスプリング９の付勢力を受けている。皿バネ８は、レリーズベアリング５を半径方向に調心移動可能に支持している。
【００２９】
なお、不図示のダイヤフラムスプリングは、不図示のプレッシャプレートを介して、不図示のクラッチディスクを不図示のフライホイールに圧接させる。
【００３０】
第１環状ピストン６は、シリンダ室４側の端部にて第２環状ピストン７と接離可能に当接している。第１環状ピストン６は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間において第２環状ピストン７の摺動に伴って、軸方向（図１の左右方向）に沿って摺動自在である。
【００３１】
第２環状ピストン７は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間において油圧により軸方向（図１の左右方向）に沿って摺動自在である。第２環状ピストン７は、シリンダ室４側の端部にカップシール３を装着するための環状溝（凹部）７ａを有している。
【００３２】
皿バネ８は、第１環状ピストン６の取付部６ａにレリーズベアリング５の保持部材５ｃを取り付けるためのばね弾性を有する環状の部材である。
【００３３】
コイルスプリング９は、本装置の軸方向（図１の左右方向）に沿って延在し、シート部材１０とカバー部材１１のシート部１１ａとの間に介装されている。コイルスプリング９は、シート部材１０を介してレリーズベアリング５を不図示のダイヤフラムスプリング側に付勢している。
【００３４】
シート部材１０は、コイルスプリング９の一端を支持するための部材であり、レリーズベアリング５の保持部材５ｃに取り付けられている。
【００３５】
カバー部材１１は、コイルスプリング９の外周をカバーする円筒状の部材である。カバー部材１１は、第１及び第２環状ピストン６，７がシリンダ室４側にスライドしたときにもレリーズベアリング５と接触しないように設定されている。カバー部材１１は、変速機側（図１の左側）の端部にて内周側に延在したシート部１１ａを有している。シート部１１ａは、コイルスプリング９の他端を支持し、外側ハウジング２に当接している。
【００３６】
止め輪１２は、環状ピストン６、７のクラッチ側（図１の右側）へのスライドを規制する環状部材である。止め輪１２は、内側ハウジング１の外周面のクラッチ側（図１の右側）の端部の近傍に形成された溝に取り付けられている。
【００３７】
シール１３は、内側ハウジング１のフランジ部１ｂと外側ハウジング２との接合面を封止するための弾性材料よりなる環状部材である。シール１３は、シリンダ室４及び油ポート２ａよりも外周側に配されている。
【００３８】
ストッパ部材１４は、カップシール３の変速機側（図１の左側）へのスライドを規制する環状部材である。ストッパ部材１４は、不図示のエンジンの不図示のクランクシャフトによってもたらされる軸方向振動が油圧系へ伝播することを遮断するためにピストンを完全分離した際に、カップシール３が段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路で傷付かないようにするためのものである。ストッパ部材１４は、内側ハウジング１の円筒部１ａの外周にて、シリンダ室４のフランジ部１ｂ近傍の部分から段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路において、回動可能に配置されている。
【００３９】
以上説明した油圧式クラッチレリーズ装置の基本的な動作を説明する。操作者が不図示のクラッチペダルを踏み込んだときは、不図示のクラッチマスタシリンダからシリンダ室４に圧油が供給され、これによって、第１及び第２環状ピストン６、７、及びレリーズベアリング５がクラッチ側（図１の右側）に移動して、不図示のクラッチは遮断状態となる。
【００４０】
操作者が不図示のクラッチペダルを解放したときは、シリンダ室４内の圧油は油ポート２ａから排出され、これによって、第１及び第２環状ピストン６、７、レリーズベアリング５がシリンダ室４側に移動し、不図示のクラッチは係合状態となる。
【００４１】
次に、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造の部分断面を示す分解図である。図３は、図２に示したカップシールとピストンの部分断面を示す組立図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線全体断面を模式的に示す図である。なお、図２等に記載した中心線は、カップシールが環状であることを示すためのものであって、図１に示したカップシールの寸法とは対応していない。
【００４２】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造においては、環状のシリンダ室４内をストローク自在な第２環状ピストン（以下単に「ピストン」という）７の端部に、ピストン７がストロークする際にシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂと摺動する環状で弾性を有するカップシール３が結合される。カップシール３は、ピストン７とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂの間を液密にシールする。
【００４３】
カップシール３は、ベース部３ａと、ベース部３ａの軸方向一側に形成された首部３ｂと、首部３ｂの軸方向一側に形成され首部３ｂよりも径大であってピストン７に嵌合ないし緊迫されるヘッド部３ｃと、ベース部３ａの他側且つ半径方向両側に形成されシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂとそれぞれ摺接する一対のリップ部３ｄ，３ｅと、ベース部３ａ上で首部３ｂの半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部３ｇ，３ｇと、を有している。ベース部３ａ、首部３ｂ及びヘッド部３ｃは軸対称な形状を有し、一対のリップ部３ｄ，３ｅの厚みは略同一である。
【００４４】
ベース部３ａは、首部３ｂの周囲において首部３ｂと肩部３ｇの間に形成され、ピストン７の環状溝７ａ周囲の端面７ｉと当接自在な第１の窪み３ｈを有している。一対のリップ部３ｄ，３ｅは、一対の肩部３ｇの周囲に形成されシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂと摺動自在な第２の窪み３ｉを有している。一対のリップ部３ｄ，３ｅの先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部３ｋ，３ｌである。
【００４５】
ピストン７は、首部３ｂ及びヘッド部３ｃが挿入される環状溝７ａと、環状溝７ａの入口に位置する一対の顎部７ｂ，７ｃと、一方の顎部（外側の顎部）７ｃに形成され環状溝７ａ内に向かって突出する突起部７ｄと、突起部７ｄよりも環状溝７ａの奥側に配置され環状溝７ａに挿入されたヘッド部３ｃを圧縮自在な緊迫部７ｅと、を有している。突起部７ｄの内周面は、首部３ｂの半径方向外側の面に当接している。
【００４６】
図３及び図４を参照すると、ヘッド部３ｃが緊迫部７ｅに圧縮された状態で、第１の窪み３ｈによって、カップシール３がピストン７の環状溝７ａ周囲の端面７ｉに密着することができる。これによって、カップシール３とピストン７の間からの油漏れが防止される。さらに、第２の窪み３ｉによって、カップシール３の一対のリップ部３ｄ，３ｅがシリンダ室４の外筒面４ｂ及び内筒面４ａにそれぞれ密着することができる。これによって、カップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂ間からの油漏れが防止される。
【００４７】
さらに、第１及び第２の窪み３ｈ，３ｉによって、カップシール３とピストン７との当接状態、並びにカップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂとの当接状態が安定する。これは、カップシール３の内周面とシリンダ内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ外筒面４ｂ間の外周側面圧と、の均一性に寄与する。
【００４８】
また、図３及び図４を参照すると、ヘッド部３ｃが緊迫部７ｅに圧縮された状態で、一方の顎部（外側の顎部）７ｃは突起部７ｄを介して首部３ｂに当接しているが、他方の顎部（内側の顎部）７ｂと首部３ｂの間には隙間２０が形成されている。かくして、首部３ｂは環状溝７ａの入口に位置する一対の顎部７ｂ，７ｃからは遊嵌され、ヘッド部３ｃが環状溝７ａの一対の顎部７ｂ，７ｃよりも奥側に位置する緊迫部７ｅで圧縮されることにより、カップシール３がピストン７に結合されている。なお、突起部７ｄが首部３ｂに当接することにより、カップシール３の位置決めが容易となり、カップシール３の捩れが防止される。
【００４９】
このようにカップシール３が緊迫される箇所が少ないこと、すなわち、カップシール３が緊迫される箇所が緊迫部７ｅに限定されていることにより、多数の箇所で、カップシール３がピストン７側から緊迫される場合に比べて、カップシール３に対する緊迫力が安定する。この結果、ロット間における緊迫力のバラツキが減少する。
【００５０】
カップシール３は、一般的にゴム等の弾性部材から形成され、一般的に剛体から形成されるピストンに比べて、加工による寸法のバラツキが不可避的に大きくなる。このバラツキは、カップシール３の形状が複雑であるほど大きくなる。仮に、環状溝７ａの入口と内側ないし奥側の二箇所においてカップシール３を緊迫すると、カップシール３の寸法のバラツキの影響により、カップシール３に対する緊迫力のロット間におけるバラツキが大きくなる。すなわち、首部３ｂに対する一対の顎部７ｂ，７ｃの緊迫度合いによって、緊迫力が大きく変動してしまう。
【００５１】
本実施例によれば、緊迫部７ｅの位置を環状溝７ａの内側ないし奥側に限定することにより、カップシール３の寸法のバラツキを吸収し、アセンブリ時には嵌め易く、作動時には抜け難いカップシール結合構造が提供される。
【００５２】
次に、本実施例に係るカップシールの諸元、本実施例に係る試料１及び２のカップシールの諸元、並びに試料１のカップシールを用いて測定したカップシールのリップ部の接触面圧について説明する。図５は、本発明の一実施例に係るカップシールの諸元図である。
【００５３】
図２及び図５を参照して、本実施例に係るカップシールの諸元を下記のとおり定義する：
Ａ：カップシール３の内径；
Ｂ：シリンダ室４の内筒面４ａの外径；
Ｃ：一対のリップ部３ｄ，３ｅの内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：シリンダ室４の内筒面４ａと外筒面４ｂの間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：ヘッド部３ｃ及び首部３ｂの合計軸長；
Ｆ：首部３ｂの半径方向幅；
Ｇ：一対のリップ部３ｄ，３ｅが半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分（第２の窪み３ｉ）の軸方向長さである一対のリップ部３ｄ，３ｅの軸長；
Ｈ：ベース部３ａの軸長；
Ｉ：一対のリップ部３ｄ，３ｅが半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分（第２の窪み３ｉ）と、直進部３ｋ，３ｌと、を接続する部分３ｊの曲率。
【００５４】
試料１のカップシールの諸元：
Ａ／Ｂ＝０．９４；
Ｃ／Ｄ＝１．３８；
Ｅ／Ｆ＝１．４５；
Ｇ／Ｈ＝１；
Ｉ＝０．１Ｒ。
【００５５】
試料２のカップシールの諸元：
Ａ／Ｂ＝０．９３；
Ｃ／Ｄ＝１．３６；
Ｅ／Ｆ＝１．４５；
Ｇ／Ｈ＝１；
Ｉ＝０．１Ｒ。
【００５６】
図６は、本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、組み付け時すなわち無負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。図７は、本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【００５７】
図６及び図７中、矢線の長さが、接触面圧（反力）の大きさを示し、矢線の先端を結んだ不図示の包絡線が囲む面積が接触面圧の合計を示している。図２、図６及び図７を参照すると、カップシール３の内周面とシリンダ室４の内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ室４の外筒面４ｂ間の外周側面圧とは、組み付け時においても負荷時においても、ほとんど同一であることが分かる。さらに、内周側及び外周側とも、面圧は明確なピークを有し、カップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂ間から油が漏れにくくなっていることが分かる。
【００５８】
図８は、図６に示したカップシールを用いて、シリンダ室４内の圧力を変えて測定した内側リップ３ｄと外側リップ３ｅの接触面圧比較図である。図２及び図８を参照すると、内側リップ３ｄと外側リップ３ｅのシリンダ室４に対する接触面圧（反力）は、広い圧力範囲に亘ってほとんど同一である。よって、本実施例に係るカップシール３の形状によれば、カップシール３の内周面とシリンダ室４の内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ室４の外筒面４ｂ間の外周側面圧と、の均一性が高度に確保されることが分かった。
【００５９】
続いて、本実施例に係るカップシール３及びピストン７のその他の部分の形状について説明する。
【００６０】
図２を参照すると、環状溝７ａの内面において、突起部７ｄに対向する方の壁面７ｆが、径方向断面上でピストン７の軸線方向に沿ってストレートに形成されている。或いは、環状溝７ａの内面において、突起部に対向する壁面７ｆが、軸方向に沿って同一径上に形成されている。このような形態によれば、組立時、ヘッド部３ｃが環状溝７ａに挿入し易くなる。
【００６１】
図２及び図３を参照すると、環状溝７ａの底面は、ピストン７の径方向に沿って直線上に形成された直線部７ｇと、直線部７ｇの両側に曲面上にそれぞれ形成された第１のＲ部７ｈ，７ｈと、を有する。この形態によれば、環状溝７ａの開口部に突起部７ｄがあっても、環状溝７ａの切削加工が容易となる。
【００６２】
図２及び図３を参照すると、ヘッド部３ｃは、その先端部の半径方向両側に曲面状にそれぞれ形成された第２のＲ部３ｆ，３ｆを有する。この形態によれば、ヘッド部３ｃと環状溝７ａの接触面積が増大し、カップシール３に対する緊迫力を高めることができる。
【００６３】
図２を参照すると、環状溝７ａの開口径Ｌ１に対する突起部７ｄの半径方向に沿った突起長さＬ２の割合Ｌ２／Ｌ１（％）は、５〜２０％程度が好ましい。突起長さは、通常、０．１ｍｍ以上であれば十分である。
【００６４】
本発明の一実施例においては、ヘッド部３ｃ先端と、環状溝７ａの底部との間には、スペース２１が形成されることを許容する。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のカップシールは、環状ピストンに結合される環状カップシールに適用され、特に、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るカップシール結合構造の部分断面を示す分解図である。
【図３】図２に示したカップシールとピストンの部分断面を示す組立図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線全体断面を模式的に示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係るカップシールの諸元図である。
【図６】本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、組み付け時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【図７】本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、圧力負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【図８】図６に示したカップシールを用いて、シリンダ室の圧力を変えて測定した内側リップと外側リップの接触面圧比較図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 内側ハウジング
１ａ 筒状部
１ｂ フランジ部
２ 外側ハウジング
２ａ 油ポート
２ｂ 取付フランジ
２ｃ 段差部
３ カップシール
３ａ ベース部
３ｂ 首部
３ｃ ヘッド部
３ｄ，３ｅ 一対のリップ部（内側リップ３ｄ，外側リップ３ｅ）
３ｆ，３ｆ 第２のＲ部
３ｇ，３ｇ 一対の肩部
３ｈ 第１の窪み
３ｉ 第２の窪み
３ｊ 第２の窪みと直進部を接続する部分
３ｋ，３ｌ 直進部
４ シリンダ室
４ａ 内筒面
４ｂ 外筒面
５ レリーズベアリング
５ａ 内輪
５ｂ 外輪
５ｃ 保持部材
６ 第１環状ピストン
６ａ 取付部
７ 第２環状ピストン，ピストン
７ａ 凹部，環状溝
７ｂ，７ｃ 一対の顎部（一方の顎部７ｃ，他方の顎部７ｂ）
７ｄ 突起部
７ｅ 緊迫部
７ｆ 壁面（半径方向内側の壁面）
７ｇ 直線部
７ｈ，７ｈ 第１のＲ部
７ｉ 環状溝周囲の端面
８ 皿バネ
９ コイルスプリング
１０ シート部材
１１ カバー部材
１１ａ シート部
１２ 止め輪
１３ シール
１４ ストッパ部材
２０ 隙間、クリアランス
２１ スペース
Ｌ１ 環状溝の開口径
Ｌ２ 突起部の半径方向に沿った突起長さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップシールに関し、特に、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に適用されるカップシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１又は特許文献２には、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に適用されるカップシールが開示されている。
【特許文献１】ＵＳ６，０７６，６４５
【特許文献２】ＤＥ１９６８１３２４Ｃ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１又は特許文献２に開示されているカップシールの形状によれば、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保されていないため、ピストン作動時或いはカップシールに負圧が印加された際に、カップシールが軸方向に対して大きく傾き、カップシールがピストンやシリンダと過度に干渉するおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保されるカップシールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の視点において、環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
Ａ：前記カップシールの内径；
Ｂ：前記シリンダ室の内筒面の外径；
Ｃ：前記一対のリップ部の内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：前記シリンダ室の内筒面と外筒面の間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：前記ヘッド部及び前記首部の合計軸長；
Ｆ：前記首部の半径方向幅；
と定義すると、
Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、であるカップシールを提供する。
【０００６】
本発明は、第２の視点において、環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、前記ベース部、前記首部及びヘッド部が軸対称な形状を有し、前記一対のリップ部の厚みが同一であり、前記ベース部は、前記首部の周囲において該首部と前記肩部の間に形成され前記ピストンの端部に形成され前記ヘッド部が嵌合する環状溝の周囲の端面と当接自在な第１の窪みを有し、前記一対のリップ部は、前記肩部の周囲に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動自在な第２の窪みを有する、カップシールを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上述したように形状を特定することによって、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が十分に確保される。かくして、ピストン作動時或いはカップシールに負圧が印加された際に、カップシールが軸方向に対して傾く現象が高度に防止され、カップシールの耐久性が向上される。
【０００８】
本発明によれば、上述したように形状を規定し、或いは、第１の窪みを設けることによって、カップシールの端部がピストンの端部に密着することができる。これによって、カップシールとピストンの間からの油漏れが防止される。
【０００９】
本発明によれば、上述したように形状を規定し、或いは、第２の窪みを設けることによって、カップシールの一対のリップ部が前記シリンダ室の内筒面及び外筒面にそれぞれ密着することができる。これによって、カップシールとシリンダ室の内筒面及び外筒面間からの油漏れが防止される。
【００１０】
本発明によれば、第１及び第２の窪みによって、カップシールとピストンとの当接状態、並びにカップシールとシリンダ室の内筒面及び外筒面との当接状態が安定する。これは、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によれば、Ａ（カップ内径）／Ｂ（インナ外径）を所定値以下の範囲に設定することにより、カップシール内側の接触面圧を安定させる。なお、カップシールには、ある程度の半径方向の大きさが要求されるため、Ａ／Ｂは０．７以上が好ましい。
【００１２】
本発明によれば、Ｃ（カップ幅）／Ｄ（シリンダ幅）を所定値以上の範囲に設定することにより、カップシールの十分な接触面圧を確保することができる。なお、カップシールが過度に圧縮されることを防止するためには、Ｃ／Ｄは１．６以下が好ましい。
【００１３】
本発明によれば、Ｅ（ヘッド部及び首部の合計軸長）／Ｆ（ヘッド部幅）を所定値以下の範囲に設定することにより、ヘッド部の座屈を防止する。なお、カップシールとピストンの軸方向の嵌合長さを確保するために、ヘッド部にはある程度の軸方向長さが要求されるため、Ｅ／Ｆは１．２以上が好ましい。
【００１４】
以上のように、カップシールの各諸元を設定することにより、カップシールの内周面とシリンダ内筒面間の内周側面圧と、カップシールの外周面とシリンダ外筒面間の外周側面圧と、の均一性が高度に確保される。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ａ／Ｂは０．７〜０．９５の範囲；Ｃ／Ｄは１．３０〜１．６の範囲；Ｅ／Ｆは１．２〜１．５の範囲；である。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ｇ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分の軸方向長さである前記一対のリップ部の軸長；Ｈ：前記ベース部の軸長；と定義すると、Ｇ／Ｈは１以下である。この形態によれば、リップ部が過度に折れ曲がることが防止される。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記一対のリップ部の先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部である。このように直進部を設けることによって、カップシールの製作時、型抜けが良くなり、カップシールの寸法精度が向上される。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、Ｉ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分と、前記直進部と、を接続する部分の曲率、と定義すると、Ｉは１以下である。この形態によれば、リップ部の周面とシリンダ室の内筒面及び外筒面が密着し易くなり、内外の面圧の均一性の確保に貢献する。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記一対のリップ部はそれぞれ、前記ヘッド部の周囲に、前記ベース部よりも軸方向に沿って前記ヘッド部側に突出している肩部を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態において、本発明のカップシール形状は、連続的かつ軸対称であって環状に形成される。本発明の別の好ましい実施の形態において、本発明のカップシール形状は、周方向に沿って不連続的に、すなわち、周方向に沿って所定間隔毎に複数個所形成される。
【実施例１】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置の構成を模式的に示した断面図である。
【００２２】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置は、内側ハウジング１と外側ハウジング２との間にシリンダ室４を形成し、シリンダ室４内の油圧によって第１及び第２環状ピストン６，７、及びレリーズベアリング５を軸方向に沿って移動させることにより、不図示のクラッチの係合・非係合状態を制御する装置である。
【００２３】
油圧式クラッチレリーズ装置は、内側ハウジング１と、外側ハウジング２と、カップシール３と、シリンダ室４と、レリーズベアリング５と、第１環状ピストン６と、第２環状ピストン７と、皿バネ８と、コイルスプリング９と、シート部材１０と、カバー部材１１と、止め輪１２と、シール１３と、ストッパ部材１４と、を有している。
【００２４】
内側ハウジング１は、環状の部材であって、筒状部１ａと、筒状部１ａの一端から外周方向に延在したフランジ部１ｂと、を有している。
【００２５】
外側ハウジング２は、環状の部材であって、油ポート２ａと、取付フランジ２ｂと、段差部２ｃと、を有している。取付フランジ２ｂは、本装置を変速機等に取り付けるためのフランジ形状部分である。段差部２ｃは、外側ハウジング２のフランジ部１ｂ側の面に形成された凹部であり、シリンダ室４の外周にて環状に形成されている。
【００２６】
カップシール３は、弾性材料よりなり、シリンダ室４を密封する環状のシール部材である。カップシール３は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間に配され、第２環状ピストン７の環状溝７ａに装着されている。
【００２７】
シリンダ室４は、内側ハウジング１、外側ハウジング２、及び第２環状ピストン７に囲まれた環状のシリンダ室である。シリンダ室４は、段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路、及び油ポート２ａを介して不図示のクラッチマスタシリンダ等に接続されて、圧油が供給される。
【００２８】
レリーズベアリング５は、保持部材５ｃに取り付けられたボールベアリングである。レリーズベアリング５の内輪５ａは、ボールを介して外輪５ｂに回動可能に支持されており、クラッチ側（図１の右側）の端部にて不図示のダイヤフラムスプリングと常時接合している。したがって、内輪５ａは、不図示のダイヤフラムスプリングと一体的に回転する。レリーズベアリング５の外輪５ｂは、保持部材５ｃを介して第１環状ピストン６に固定された非回転輪である。レリーズベアリング５の保持部材５ｃは、第１環状ピストン６の取付部６ａに対して、皿バネ８により調芯可能に取り付けられており、コイルスプリング９側の面にてシート部材１０を介してコイルスプリング９の付勢力を受けている。皿バネ８は、レリーズベアリング５を半径方向に調心移動可能に支持している。
【００２９】
なお、不図示のダイヤフラムスプリングは、不図示のプレッシャプレートを介して、不図示のクラッチディスクを不図示のフライホイールに圧接させる。
【００３０】
第１環状ピストン６は、シリンダ室４側の端部にて第２環状ピストン７と接離可能に当接している。第１環状ピストン６は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間において第２環状ピストン７の摺動に伴って、軸方向（図１の左右方向）に沿って摺動自在である。
【００３１】
第２環状ピストン７は、内側ハウジング１と外側ハウジング２の間において油圧により軸方向（図１の左右方向）に沿って摺動自在である。第２環状ピストン７は、シリンダ室４側の端部にカップシール３を装着するための環状溝（凹部）７ａを有している。
【００３２】
皿バネ８は、第１環状ピストン６の取付部６ａにレリーズベアリング５の保持部材５ｃを取り付けるためのばね弾性を有する環状の部材である。
【００３３】
コイルスプリング９は、本装置の軸方向（図１の左右方向）に沿って延在し、シート部材１０とカバー部材１１のシート部１１ａとの間に介装されている。コイルスプリング９は、シート部材１０を介してレリーズベアリング５を不図示のダイヤフラムスプリング側に付勢している。
【００３４】
シート部材１０は、コイルスプリング９の一端を支持するための部材であり、レリーズベアリング５の保持部材５ｃに取り付けられている。
【００３５】
カバー部材１１は、コイルスプリング９の外周をカバーする円筒状の部材である。カバー部材１１は、第１及び第２環状ピストン６，７がシリンダ室４側にスライドしたときにもレリーズベアリング５と接触しないように設定されている。カバー部材１１は、変速機側（図１の左側）の端部にて内周側に延在したシート部１１ａを有している。シート部１１ａは、コイルスプリング９の他端を支持し、外側ハウジング２に当接している。
【００３６】
止め輪１２は、環状ピストン６、７のクラッチ側（図１の右側）へのスライドを規制する環状部材である。止め輪１２は、内側ハウジング１の外周面のクラッチ側（図１の右側）の端部の近傍に形成された溝に取り付けられている。
【００３７】
シール１３は、内側ハウジング１のフランジ部１ｂと外側ハウジング２との接合面を封止するための弾性材料よりなる環状部材である。シール１３は、シリンダ室４及び油ポート２ａよりも外周側に配されている。
【００３８】
ストッパ部材１４は、カップシール３の変速機側（図１の左側）へのスライドを規制する環状部材である。ストッパ部材１４は、不図示のエンジンの不図示のクランクシャフトによってもたらされる軸方向振動が油圧系へ伝播することを遮断するためにピストンを完全分離した際に、カップシール３が段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路で傷付かないようにするためのものである。ストッパ部材１４は、内側ハウジング１の円筒部１ａの外周にて、シリンダ室４のフランジ部１ｂ近傍の部分から段差部２ｃとフランジ部１ｂの間の油路において、回動可能に配置されている。
【００３９】
以上説明した油圧式クラッチレリーズ装置の基本的な動作を説明する。操作者が不図示のクラッチペダルを踏み込んだときは、不図示のクラッチマスタシリンダからシリンダ室４に圧油が供給され、これによって、第１及び第２環状ピストン６、７、及びレリーズベアリング５がクラッチ側（図１の右側）に移動して、不図示のクラッチは遮断状態となる。
【００４０】
操作者が不図示のクラッチペダルを解放したときは、シリンダ室４内の圧油は油ポート２ａから排出され、これによって、第１及び第２環状ピストン６、７、レリーズベアリング５がシリンダ室４側に移動し、不図示のクラッチは係合状態となる。
【００４１】
次に、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造の部分断面を示す分解図である。図３は、図２に示したカップシールとピストンの部分断面を示す組立図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線全体断面を模式的に示す図である。なお、図２等に記載した中心線は、カップシールが環状であることを示すためのものであって、図１に示したカップシールの寸法とは対応していない。
【００４２】
図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例に係るカップシール結合構造においては、環状のシリンダ室４内をストローク自在な第２環状ピストン（以下単に「ピストン」という）７の端部に、ピストン７がストロークする際にシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂと摺動する環状で弾性を有するカップシール３が結合される。カップシール３は、ピストン７とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂの間を液密にシールする。
【００４３】
カップシール３は、ベース部３ａと、ベース部３ａの軸方向一側に形成された首部３ｂと、首部３ｂの軸方向一側に形成され首部３ｂよりも径大であってピストン７に嵌合ないし緊迫されるヘッド部３ｃと、ベース部３ａの他側且つ半径方向両側に形成されシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂとそれぞれ摺接する一対のリップ部３ｄ，３ｅと、ベース部３ａ上で首部３ｂの半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部３ｇ，３ｇと、を有している。ベース部３ａ、首部３ｂ及びヘッド部３ｃは軸対称な形状を有し、一対のリップ部３ｄ，３ｅの厚みは略同一である。
【００４４】
ベース部３ａは、首部３ｂの周囲において首部３ｂと肩部３ｇの間に形成され、ピストン７の環状溝７ａ周囲の端面７ｉと当接自在な第１の窪み３ｈを有している。一対のリップ部３ｄ，３ｅは、一対の肩部３ｇの周囲に形成されシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂと摺動自在な第２の窪み３ｉを有している。一対のリップ部３ｄ，３ｅの先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部３ｋ，３ｌである。
【００４５】
ピストン７は、首部３ｂ及びヘッド部３ｃが挿入される環状溝７ａと、環状溝７ａの入口に位置する一対の顎部７ｂ，７ｃと、一方の顎部（外側の顎部）７ｃに形成され環状溝７ａ内に向かって突出する突起部７ｄと、突起部７ｄよりも環状溝７ａの奥側に配置され環状溝７ａに挿入されたヘッド部３ｃを圧縮自在な緊迫部７ｅと、を有している。突起部７ｄの内周面は、首部３ｂの半径方向外側の面に当接している。
【００４６】
図３及び図４を参照すると、ヘッド部３ｃが緊迫部７ｅに圧縮された状態で、第１の窪み３ｈによって、カップシール３がピストン７の環状溝７ａ周囲の端面７ｉに密着することができる。これによって、カップシール３とピストン７の間からの油漏れが防止される。さらに、第２の窪み３ｉによって、カップシール３の一対のリップ部３ｄ，３ｅがシリンダ室４の外筒面４ｂ及び内筒面４ａにそれぞれ密着することができる。これによって、カップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂ間からの油漏れが防止される。
【００４７】
さらに、第１及び第２の窪み３ｈ，３ｉによって、カップシール３とピストン７との当接状態、並びにカップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂとの当接状態が安定する。これは、カップシール３の内周面とシリンダ内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ外筒面４ｂ間の外周側面圧と、の均一性に寄与する。
【００４８】
また、図３及び図４を参照すると、ヘッド部３ｃが緊迫部７ｅに圧縮された状態で、一方の顎部（外側の顎部）７ｃは突起部７ｄを介して首部３ｂに当接しているが、他方の顎部（内側の顎部）７ｂと首部３ｂの間には隙間２０が形成されている。かくして、首部３ｂは環状溝７ａの入口に位置する一対の顎部７ｂ，７ｃからは遊嵌され、ヘッド部３ｃが環状溝７ａの一対の顎部７ｂ，７ｃよりも奥側に位置する緊迫部７ｅで圧縮されることにより、カップシール３がピストン７に結合されている。なお、突起部７ｄが首部３ｂに当接することにより、カップシール３の位置決めが容易となり、カップシール３の捩れが防止される。
【００４９】
このようにカップシール３が緊迫される箇所が少ないこと、すなわち、カップシール３が緊迫される箇所が緊迫部７ｅに限定されていることにより、多数の箇所で、カップシール３がピストン７側から緊迫される場合に比べて、カップシール３に対する緊迫力が安定する。この結果、ロット間における緊迫力のバラツキが減少する。
【００５０】
カップシール３は、一般的にゴム等の弾性部材から形成され、一般的に剛体から形成されるピストンに比べて、加工による寸法のバラツキが不可避的に大きくなる。このバラツキは、カップシール３の形状が複雑であるほど大きくなる。仮に、環状溝７ａの入口と内側ないし奥側の二箇所においてカップシール３を緊迫すると、カップシール３の寸法のバラツキの影響により、カップシール３に対する緊迫力のロット間におけるバラツキが大きくなる。すなわち、首部３ｂに対する一対の顎部７ｂ，７ｃの緊迫度合いによって、緊迫力が大きく変動してしまう。
【００５１】
本実施例によれば、緊迫部７ｅの位置を環状溝７ａの内側ないし奥側に限定することにより、カップシール３の寸法のバラツキを吸収し、アセンブリ時には嵌め易く、作動時には抜け難いカップシール結合構造が提供される。
【００５２】
次に、本実施例に係るカップシールの諸元、本実施例に係る試料１及び２のカップシールの諸元、並びに試料１のカップシールを用いて測定したカップシールのリップ部の接触面圧について説明する。図５は、本発明の一実施例に係るカップシールの諸元図である。
【００５３】
図２及び図５を参照して、本実施例に係るカップシールの諸元を下記のとおり定義する：
Ａ：カップシール３の内径；
Ｂ：シリンダ室４の内筒面４ａの外径；
Ｃ：一対のリップ部３ｄ，３ｅの内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：シリンダ室４の内筒面４ａと外筒面４ｂの間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：ヘッド部３ｃ及び首部３ｂの合計軸長；
Ｆ：首部３ｂの半径方向幅；
Ｇ：一対のリップ部３ｄ，３ｅが半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分（第２の窪み３ｉ）の軸方向長さである一対のリップ部３ｄ，３ｅの軸長；
Ｈ：ベース部３ａの軸長；
Ｉ：一対のリップ部３ｄ，３ｅが半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分（第２の窪み３ｉ）と、直進部３ｋ，３ｌと、を接続する部分３ｊの曲率。
【００５４】
試料１のカップシールの諸元：
Ａ／Ｂ＝０．９４；
Ｃ／Ｄ＝１．３８；
Ｅ／Ｆ＝１．４５；
Ｇ／Ｈ＝１；
Ｉ＝０．１Ｒ。
【００５５】
試料２のカップシールの諸元：
Ａ／Ｂ＝０．９３；
Ｃ／Ｄ＝１．３６；
Ｅ／Ｆ＝１．４５；
Ｇ／Ｈ＝１；
Ｉ＝０．１Ｒ。
【００５６】
図６は、本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、組み付け時すなわち無負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。図７は、本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【００５７】
図６及び図７中、矢線の長さが、接触面圧（反力）の大きさを示し、矢線の先端を結んだ不図示の包絡線が囲む面積が接触面圧の合計を示している。図２、図６及び図７を参照すると、カップシール３の内周面とシリンダ室４の内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ室４の外筒面４ｂ間の外周側面圧とは、組み付け時においても負荷時においても、ほとんど同一であることが分かる。さらに、内周側及び外周側とも、面圧は明確なピークを有し、カップシール３とシリンダ室４の内筒面４ａ及び外筒面４ｂ間から油が漏れにくくなっていることが分かる。
【００５８】
図８は、図６に示したカップシールを用いて、シリンダ室４内の圧力を変えて測定した内側リップ３ｄと外側リップ３ｅの接触面圧比較図である。図２及び図８を参照すると、内側リップ３ｄと外側リップ３ｅのシリンダ室４に対する接触面圧（反力）は、広い圧力範囲に亘ってほとんど同一である。よって、本実施例に係るカップシール３の形状によれば、カップシール３の内周面とシリンダ室４の内筒面４ａ間の内周側面圧と、カップシール３の外周面とシリンダ室４の外筒面４ｂ間の外周側面圧と、の均一性が高度に確保されることが分かった。
【００５９】
続いて、本実施例に係るカップシール３及びピストン７のその他の部分の形状について説明する。
【００６０】
図２を参照すると、環状溝７ａの内面において、突起部７ｄに対向する方の壁面７ｆが、径方向断面上でピストン７の軸線方向に沿ってストレートに形成されている。或いは、環状溝７ａの内面において、突起部に対向する壁面７ｆが、軸方向に沿って同一径上に形成されている。このような形態によれば、組立時、ヘッド部３ｃが環状溝７ａに挿入し易くなる。
【００６１】
図２及び図３を参照すると、環状溝７ａの底面は、ピストン７の径方向に沿って直線上に形成された直線部７ｇと、直線部７ｇの両側に曲面上にそれぞれ形成された第１のＲ部７ｈ，７ｈと、を有する。この形態によれば、環状溝７ａの開口部に突起部７ｄがあっても、環状溝７ａの切削加工が容易となる。
【００６２】
図２及び図３を参照すると、ヘッド部３ｃは、その先端部の半径方向両側に曲面状にそれぞれ形成された第２のＲ部３ｆ，３ｆを有する。この形態によれば、ヘッド部３ｃと環状溝７ａの接触面積が増大し、カップシール３に対する緊迫力を高めることができる。
【００６３】
図２を参照すると、環状溝７ａの開口径Ｌ１に対する突起部７ｄの半径方向に沿った突起長さＬ２の割合Ｌ２／Ｌ１（％）は、５〜２０％程度が好ましい。突起長さは、通常、０．１ｍｍ以上であれば十分である。
【００６４】
本発明の一実施例においては、ヘッド部３ｃ先端と、環状溝７ａの底部との間には、スペース２１が形成されることを許容する。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のカップシールは、環状ピストンに結合される環状カップシールに適用され、特に、車両等に搭載される油圧式クラッチレリーズ装置に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例に係るカップシールが適用される油圧式クラッチレリーズ装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係るカップシール結合構造の部分断面を示す分解図である。
【図３】図２に示したカップシールとピストンの部分断面を示す組立図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線全体断面を模式的に示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係るカップシールの諸元図である。
【図６】本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、組み付け時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【図７】本発明の一実施例に係るカップシールを用いて測定した、圧力負荷時におけるカップシールのリップ部の接触面圧分布図である。
【図８】図６に示したカップシールを用いて、シリンダ室の圧力を変えて測定した内側リップと外側リップの接触面圧比較図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 内側ハウジング
１ａ 筒状部
１ｂ フランジ部
２ 外側ハウジング
２ａ 油ポート
２ｂ 取付フランジ
２ｃ 段差部
３ カップシール
３ａ ベース部
３ｂ 首部
３ｃ ヘッド部
３ｄ，３ｅ 一対のリップ部（内側リップ３ｄ，外側リップ３ｅ）
３ｆ，３ｆ 第２のＲ部
３ｇ，３ｇ 一対の肩部
３ｈ 第１の窪み
３ｉ 第２の窪み
３ｊ 第２の窪みと直進部を接続する部分
３ｋ，３ｌ 直進部
４ シリンダ室
４ａ 内筒面
４ｂ 外筒面
５ レリーズベアリング
５ａ 内輪
５ｂ 外輪
５ｃ 保持部材
６ 第１環状ピストン
６ａ 取付部
７ 第２環状ピストン，ピストン
７ａ 凹部，環状溝
７ｂ，７ｃ 一対の顎部（一方の顎部７ｃ，他方の顎部７ｂ）
７ｄ 突起部
７ｅ 緊迫部
７ｆ 壁面（半径方向内側の壁面）
７ｇ 直線部
７ｈ，７ｈ 第１のＲ部
７ｉ 環状溝周囲の端面
８ 皿バネ
９ コイルスプリング
１０ シート部材
１１ カバー部材
１１ａ シート部
１２ 止め輪
１３ シール
１４ ストッパ部材
２０ 隙間、クリアランス
２１ スペース
Ｌ１ 環状溝の開口径
Ｌ２ 突起部の半径方向に沿った突起長さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、
ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
Ａ：前記カップシールの内径；
Ｂ：前記シリンダ室の内筒面の外径；
Ｃ：前記一対のリップ部の内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：前記シリンダ室の内筒面と外筒面の間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：前記ヘッド部及び前記首部の合計軸長；
Ｆ：前記首部の半径方向幅；
と定義すると、
Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、
Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、
Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、
であることを特徴とするカップシール。
【請求項２】
Ａ／Ｂは０．７〜０．９５の範囲；
Ｃ／Ｄは１．３０〜１．６の範囲；
Ｅ／Ｆは１．２〜１．５の範囲；
であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項３】
Ｇ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分の軸方向長さである前記一対のリップ部の軸長；
Ｈ：前記ベース部の軸長；
と定義すると、
Ｇ／Ｈは１以下であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項４】
前記一対のリップ部の先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項５】
Ｉ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分と、前記直進部と、を接続する部分の曲率、と定義すると、
Ｉは１以下であることを特徴とする請求項４記載のカップシール。
【請求項６】
前記一対のリップ部はそれぞれ、前記ヘッド部の周囲に、前記ベース部よりも軸方向に沿って前記ヘッド部側に突出している肩部を有することを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項７】
環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、
ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
前記ベース部、前記首部及びヘッド部が軸対称な形状を有し、
前記一対のリップ部の厚みが同一であり、
前記ベース部は、前記首部の周囲において該首部と前記肩部の間に形成され前記ピストンの端部に形成され前記ヘッド部が嵌合する環状溝の周囲の端面と当接自在な第１の窪みを有し、
前記一対のリップ部は、前記肩部の周囲に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動自在な第２の窪みを有する、
ことを特徴とするカップシール。
【請求項１】
環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、
ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
Ａ：前記カップシールの内径；
Ｂ：前記シリンダ室の内筒面の外径；
Ｃ：前記一対のリップ部の内周面と外周面の半径方向距離であるカップ幅；
Ｄ：前記シリンダ室の内筒面と外筒面の間の距離であるシリンダ幅；
Ｅ：前記ヘッド部及び前記首部の合計軸長；
Ｆ：前記首部の半径方向幅；
と定義すると、
Ａ／Ｂは０．９５以下の範囲、
Ｃ／Ｄは１．３０以上の範囲、及び、
Ｅ／Ｆは１．５以下の範囲、
であることを特徴とするカップシール。
【請求項２】
Ａ／Ｂは０．７〜０．９５の範囲；
Ｃ／Ｄは１．３０〜１．６の範囲；
Ｅ／Ｆは１．２〜１．５の範囲；
であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項３】
Ｇ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分の軸方向長さである前記一対のリップ部の軸長；
Ｈ：前記ベース部の軸長；
と定義すると、
Ｇ／Ｈは１以下であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項４】
前記一対のリップ部の先端部の内周面及び外周面は、自然状態で軸方向に沿って延在している直進部であることを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項５】
Ｉ：前記一対のリップ部が半径方向及び軸方向に対して傾斜を有している部分と、前記直進部と、を接続する部分の曲率、と定義すると、
Ｉは１以下であることを特徴とする請求項４記載のカップシール。
【請求項６】
前記一対のリップ部はそれぞれ、前記ヘッド部の周囲に、前記ベース部よりも軸方向に沿って前記ヘッド部側に突出している肩部を有することを特徴とする請求項１記載のカップシール。
【請求項７】
環状のシリンダ室内をストローク自在な環状のピストンの端部に結合され、前記ピストンがストロークする際に前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する環状で弾性を有するカップシールであって、
ベース部と、前記ベース部の軸方向一側に形成された首部と、前記ベース部上で前記首部の半径方向両側にそれぞれ形成された一対の肩部と、前記首部の軸方向一側に形成され前記ピストンに嵌合されるヘッド部と、前記ベース部の半径方向両側に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動する一対のリップ部と、を有し、
前記ベース部、前記首部及びヘッド部が軸対称な形状を有し、
前記一対のリップ部の厚みが同一であり、
前記ベース部は、前記首部の周囲において該首部と前記肩部の間に形成され前記ピストンの端部に形成され前記ヘッド部が嵌合する環状溝の周囲の端面と当接自在な第１の窪みを有し、
前記一対のリップ部は、前記肩部の周囲に形成され前記シリンダ室の内筒面及び外筒面と摺動自在な第２の窪みを有する、
ことを特徴とするカップシール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８４９０６（Ｐ２０１０−８４９０６Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５６５７８（Ｐ２００８−２５６５７８）
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１日（２００８．１０．１）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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