リング形状ピストン
【課題】リング形状ピストンにおいて、アルミニウムよりも強度の低い材料を用いて製造でき、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして破損する恐れをなくせること。
【解決手段】リング形状ピストン１においては、位置決めボス２が短手方向の側面２ｂにＲが付いた略直方体形状を有しており、スプリング５を従来の円柱状の位置決めボスと同様に位置決め保持できる。ＣＡＥ解析の結果、最大応力発生部位は位置決めボス２の長手方向の側面２ａの付け根部分で最大応力は５９．３ＭＰａであり、従来の円柱状の位置決めボスの場合の最大応力７１．３ＭＰａに比較して大幅に低減され、破壊強度が６５ＭＰａと仮定されるポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）によって製造しても破壊の可能性は極めて低く、リング形状ピストンとして実用化することができ、射出成形のみで完成し、従来のアルミニウム製のような後加工が不要なので、軽量化・低コスト化できる。
【解決手段】リング形状ピストン１においては、位置決めボス２が短手方向の側面２ｂにＲが付いた略直方体形状を有しており、スプリング５を従来の円柱状の位置決めボスと同様に位置決め保持できる。ＣＡＥ解析の結果、最大応力発生部位は位置決めボス２の長手方向の側面２ａの付け根部分で最大応力は５９．３ＭＰａであり、従来の円柱状の位置決めボスの場合の最大応力７１．３ＭＰａに比較して大幅に低減され、破壊強度が６５ＭＰａと仮定されるポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）によって製造しても破壊の可能性は極めて低く、リング形状ピストンとして実用化することができ、射出成形のみで完成し、従来のアルミニウム製のような後加工が不要なので、軽量化・低コスト化できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）内のディスクを作動させるためのピストンであって、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンに関するものであり、特に位置決めボス部分の強度を向上させることができるリング形状ピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴ内のディスクを作動させるためのリング形状ピストンには、一般に相手部品となるスプリングを保持するための円柱形の位置決めボスがあることが多い。リング形状ピストンの大きさや位置決めボスの個数・配置等によっては、最大応力発生部位が、この位置決めボスの位置になることがある。従来、かかるリング形状ピストンとしてはアルミニウム製のものが使用されているが、アルミニウム製のリング形状ピストンはダイキャスト成形した後に機械加工で後仕上げをしなければならないため、低コスト化することができなかった。
【０００３】
そこで、射出成形するだけで完成し、後加工の不要な合成樹脂製のリング形状ピストンを導入することによって低コスト化を図る技術が開発されている。ここで、問題となるのが、アルミニウム製から合成樹脂製に変えることによる強度の低下である。特に、上述の如く、最大応力発生部位が位置決めボスの位置になる場合には、位置決めボスが合成樹脂製になると強度が低下して最大応力に耐えられずに破損する恐れがあり、リング形状ピストンの合成樹脂化ができなくなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、合成樹脂製の部材を強度向上させるために、特許文献１に記載の発明においては、取付け部材を締結部品にて締結する樹脂成形ボスにおいて、円筒状ボスと、その周囲に配した中空円筒状リブと、円筒状ボスと中空円筒状リブとをつなぐ放射線状リブによって構成された樹脂成形ボス構造について、開示している。また、特許文献２に記載の発明においては、金属製インサートとプラスチック材料からなるインサート成形品において、金属製インサートの埋没部のプラスチック部分にウェブとリブを設けたインサート成形品について、開示している。
【０００５】
これらの発明においては、合成樹脂製の部材を周囲に中空円筒状リブ、放射状リブ、ウェブ等の補強部材を設けることによって、効果的に強度を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開昭６２−４５０９９号公報
【特許文献２】特開平１−２４２２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明においては、中空の合成樹脂製の部材を強化するものであり、円柱形の中実の位置決めボスを強化する効果は少ない上に、スプリングを保持するために外径が限定されている位置決めボスを周囲から強化する方法を採ることはできないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、合成樹脂に限らずアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造できるようにするために、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかるリング形状ピストンは、自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるためのピストンであり、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンであって、前記位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、前記位置決めボスの形状は長手方向が前記リング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向が前記リング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状であるものである。
【０００９】
請求項２の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項１の構成において、前記リング形状ピストンは耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなるものである。
【００１０】
ここで、「耐熱性・耐油性を有する合成樹脂」としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ポリスルホン（ＰＳＦ），非晶性ポリアリレート（ＰＡｒ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），液晶ポリアリレート（ＬＣＰ），ポリイミド（ＰＩ）、等がある。
【００１１】
請求項３の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項１または請求項２の構成において、前記位置決めボスの前記短手方向の幅は前記長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ前記短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であるものである。
【００１２】
請求項４の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項２または請求項３の構成において、前記耐熱性・耐油性を有する合成樹脂はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかるリング形状ピストンは、自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるためのピストンであり、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンであって、位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、位置決めボスの形状は長手方向がリング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向がリング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状である。
【００１４】
位置決めボスの形状をこのようにすることによって、リング形状ピストンが作動する際に、従来の円柱状の位置決めボスにおいては、円柱状の外周面のうちリング形状についての放射線を引いた場合に放射線が接する二点の近傍の付け根部分に最大応力が掛かっていたのを、この付け根部分の外周を両側から直線状に削ったような略直方体形状とすることによって、略直方体形状の長手方向の側面の付け根に掛かる最大応力を大幅に低減することができる。
【００１５】
なお、位置決めボスの付け根部分をＣ面及び／またはＲ面とすることは、位置決めボスの付け根部分に応力が集中するのを緩和するために、従来の位置決めボスにおいても実施されていたものである。
【００１６】
円柱状の外周を両側から直線状に削った形状とした場合には、短手方向の両側面に円柱状の外周面と同じ大きさのＲが付けられた略直方体形状となるが、この短手方向の両側面のＲの一方または両方を無くして平面状とした略直方体形状または直方体形状としても、同様に長手方向の側面の付け根に掛かる最大応力を大幅に低減することができる。そして、これらの略直方体形状または直方体形状とした場合でも、従来の円柱状の位置決めボスと同様に、相対するスプリングを位置決めすることができる。
【００１７】
これによって、従来のアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造した場合においても、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れがなく、信頼性の高いリング形状ピストンを低コストで製造することができる。
【００１８】
このようにして、合成樹脂に限らずアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造できるようにするために、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００１９】
請求項２の発明にかかるリング形状ピストンは、リング形状ピストンが耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなる。ここで、「耐熱性・耐油性を有する合成樹脂」としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、非晶性ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリアリレート、ポリイミド、等がある。
【００２０】
リング形状ピストンは、自動車等のＡＴ内のディスクを作動させるためのピストンであり、ＡＴ内に設置されるため、ＡＴ内の高温（約１５０℃）及びＡＴ内で使用される潤滑油（Automatic Transmission Fluid，自動変速機潤滑油、以下「ＡＴＦ」とも略する。）に対する耐性が必要とされる。
【００２１】
従って、耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からリング形状ピストンを製造することによって、請求項１に記載の効果に加えて、射出成形を始めとする加熱・加圧成形をするのみでリング形状ピストンを完成することができ、後加工が必要なくなるので、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて低コスト化することができ、ＡＴ内の環境にも十分耐えることができ、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れもない。更に、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて軽量化できる。
【００２２】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い合成樹脂材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、軽量化・低コスト化することができるとともに、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００２３】
請求項３の発明にかかるリング形状ピストンにおいては、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ短手方向の幅が１．５ｍｍ以上である。
【００２４】
本発明者らが、位置決めボスの付け根部分に掛かる最大応力と位置決めボスの短手方向の幅と長手方向の幅との関係について、鋭意実験研究を重ねた結果、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内である場合に、位置決めボスの付け根部分に掛かる最大応力が効果的に低減されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００２５】
なお、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であっても、短手方向の幅が１．５ｍｍ未満であると、スプリングが撓んだりした場合に折れてしまう恐れがあるため、短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００２７】
請求項４の発明にかかるリング形状ピストンにおいては、耐熱性・耐油性を有する合成樹脂がポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）である。ポリフェニレンスルフィドは、耐熱性・耐油性を有するとともに強度的にも優れたエンジニアリング・プラスチックの中でも、安価であり、射出成形も容易である。従って、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて確実に低コスト化することができるとともに軽量化することができ、ＡＴ内の環境にも十分耐えることができ、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れもない。
【００２８】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い合成樹脂材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、より確実に低コスト化することができるとともに軽量化することができ、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態にかかるリング形状ピストンについて、図１乃至図５を参照して説明する。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。図２は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を含む自動変速機内部を示す断面図である。
【００３１】
図３（ａ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【００３２】
図４（ａ），（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｃ），（ｄ）は比較例２にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｅ），（ｆ）は比較例３にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｇ），（ｈ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図である。図５（ａ）は図４に示される簡易モデルにおける位置決めボスの幅を示す説明図、（ｂ）は図４に示される簡易モデルにおける応力の解析結果をまとめて示すグラフである。
【００３３】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を射出成形してなるリング形状の部品であり、リング形状基部４の上に、ＡＴ内部においてスプリングの位置決めをする４個の位置決めボス２と、ＡＴ内部において摩擦材と金属プレートとを押圧する突出部３とが、交互にリング形状基部４と一体に形成されてなるものである。
【００３４】
本実施の形態にかかるリング形状ピストン１は、リング形状基部４の上に合計１６個の位置決めボス２と４個の突出部３とを有しており、リング形状基部４の裏側はほぼ平坦となっている。また、リング形状基部４の外周面と内周面とには、後で図２において説明するＯリング等のシール部材が嵌め込まれる図示しないシール部材溝が、それぞれ設けられている。１６個の位置決めボス２は、略直方体形状をしており、いずれも長手方向がリング形状ピストン１のリング形状の中心に向いている。
【００３５】
なお、図１（ａ）に示される本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１は、本発明にかかるリング形状ピストンの一実施例を示したものであり、位置決めボス２の数や配置及び突出部３の形状や数や配置については、本実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１における位置決めボス２は、短手方向の側面２ｂにＲが付いた略直方体形状を有しており、スプリング５を従来の円柱状の位置決めボスと同様に位置決め保持することができる。なお、短手方向の一方または両方の側面２ｂのＲを落として、長手方向の側面２ａと同様に平面状（上から見た場合には直線状）として、略直方体形状または直方体形状の位置決めボスとしても、スプリング５の位置決め保持には差し支えない。
【００３７】
本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１における位置決めボス２は、短手方向の側面２ｂにＲが付いているために、スプリング５の位置決め保持がよりスムーズにできるという利点がある。
【００３８】
図１（ｃ）は、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１について、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析を用いて、リング形状ピストン１全体についての応力解析を行った結果を示すものである。図１（ｃ）に示されるように、最大応力発生部位は位置決めボス２の長手方向の側面２ａの付け根部分であり、最大応力は５９．３ＭＰａであった。これに比較して、位置決めボス２から離れた位置におけるリング形状基部４の表面に掛かる応力は４２．３ＭＰａと小さかった。
【００３９】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなるリング形状ピストン１における破壊強度は、６５ＭＰａと仮定しており、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１においては、最大応力発生部位における最大応力が５９．３ＭＰａであるため、破壊の恐れは極めて低く、実用化に耐え得ることが判明した。これによって、リング形状ピストン１は、従来のアルミニウム製リング形状ピストンよりも軽量化かつ低コスト化することができる。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１のＡＴ内における使用状態について、図２を参照して説明する。
【００４１】
図２の断面図に示されるように、ＡＴにおけるクラッチ機構１１は、アルミニウム製のＡＴハウジング１１Ａ内に、リング形状ピストン１を始めとする種々の部材が組み込まれて構成されている。リング形状ピストン１のリング形状基部４の外周面及び内周面に設けられたシール部材溝には、それぞれシール部材４ａ，４ｂが嵌め込まれており、油圧によってリング形状ピストン１を図示左方向へスライドさせるＡＴＦの漏れを防止している。
【００４２】
スプリング５は、平板リング形状のスプリング固定盤６に固定されており、リング形状ピストン１に設けられた位置決めボス２の数（１６個）が、位置決めボス２に対応する位置に固定されている。これらのスプリング５が位置決めボス２に嵌合することによって、スプリング固定盤６とリング形状ピストン１の相対位置が位置決めされる。スプリング固定盤６は、ＡＴハウジング１１Ａの内周に固定されたスナップリング７に当接すると、それ以上は図示左方向へスライドすることができない。
【００４３】
一方、図２に示されるように、リング形状ピストン１の４個の突出部３が設けられている位置においては、スプリング固定盤６に貫通孔６ａが設けられており、突出部３はこの貫通孔６ａを貫通して、４枚の平板リング形状の金属プレート８のうち最も右側の金属プレート８を押圧することによって、４枚の金属プレート８とその間に挟まれた３枚の平板リング形状の摩擦材９とを互いに密着させて、４枚の金属プレート８と３枚の摩擦材９との間に摩擦を発生させる。
【００４４】
なお、４枚の金属プレート８のうち最も左側の金属プレート８も、ＡＴハウジング１１Ａの内周に固定されたスナップリング１０によって、リング形状ピストン１の４個の突出部３による押圧力を逃がさないように、動きを規制されている。このように、図２においては、ＡＴＦの油圧によって、リング形状ピストン１がスプリング５の弾性力に抗して最も左側によって、クラッチが係合した状態が示されている。
【００４５】
ＡＴＦの油圧が掛からなくなると、リング形状ピストン１は１６個のスプリング５の弾性力によって図示右側へスライドし、４個の突出部３による押圧力が掛からなくなるため、４枚の金属プレート８と３枚の摩擦材９とは互いに離れて、クラッチの係合が解除された状態となる。
【００４６】
次に、従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａについて、図３を参照して説明する。図３（ａ）に示されるように、従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａは、位置決めボス２Ａの形状が円柱状である点を除いて、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１と同様であるため、同一の部分には同一の符号を付して、一部説明を省略する。
【００４７】
比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａも、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１と同様に、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を射出成形してなるリング形状の部品であり、リング形状基部４の上に、ＡＴ内部においてスプリングの位置決めをする４個の位置決めボス２Ａと、ＡＴ内部において摩擦材と金属プレートとを押圧する突出部３とが、交互に一体に形成されてなるものである。
【００４８】
図３（ｂ）に示されるように、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａにおける位置決めボス２Ａは、円柱状の形状を有しており、スプリング５を位置決め保持することができる。
【００４９】
図３（ｃ）は、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａについて、ＣＡＥ解析を用いて、リング形状ピストン１Ａ全体についての応力解析を行った結果を示すものである。図３（ｃ）に示されるように、最大応力発生部位は位置決めボス２Ａの円柱状の外周面のうち、リング形状についての放射線を引いた場合に放射線が接する二点の近傍の付け根部分であり、最大応力は７０．１ＭＰａ，７１．３ＭＰａであった。これに比較して、位置決めボス２Ａから離れた位置におけるリング形状基部４の表面に掛かる応力は４２．１ＭＰａと小さかった。
【００５０】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなるリング形状ピストンにおける破壊強度は、６５ＭＰａと仮定しており、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａにおいては、最大応力発生部位における最大応力が７０．１ＭＰａ，７１．３ＭＰａであるため、破壊する可能性が高く、実用化には耐え得ないことが判明した。
【００５１】
次に、略直方体形状の位置決めボスの幅を変化させた場合の簡易モデルによるＣＡＥ解析を用いた応力解析結果について、図４及び図５を参照して説明する。図４（ａ）〜（ｈ）に示されるように、ここでは直方体の土台１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６の上に、それぞれ形状の異なる位置決めボス２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２が設けられた簡易モデル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５について、ＣＡＥ解析を用いた応力解析を行った。
【００５２】
その結果、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａを有する簡易モデル１５Ａにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａの直径が５ｍｍであり、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｂ）に示されるように、位置決めボス２ＡのＣ面と直方体の土台１６Ａとの境界において最大応力２９．５ＭＰａが発生するという解析結果となった。
【００５３】
また、比較例２にかかる位置決めボス２Ｂを有する簡易モデル１５Ｂにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を４ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｄ）に示されるように、位置決めボス２ＢのＣ面と直方体の土台１６Ｂとの境界において最大応力３２．７ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合よりも却って最大応力が増大するという解析結果が得られた。
【００５４】
さらに、比較例３にかかる位置決めボス２Ｃを有する簡易モデル１５Ｃにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を３ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｆ）に示されるように、位置決めボス２ＣのＣ面と直方体の土台１６Ｃとの境界において最大応力２９．３ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合とほぼ同等の最大応力となるという解析結果が得られた。
【００５５】
そして、本実施の形態の実施例にかかる位置決めボス２を有する簡易モデル１５においては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を２ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｈ）に示されるように、位置決めボス２のＣ面と直方体の土台１６との境界において最大応力２５．３ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合よりも最大応力が低減されるという解析結果が得られた。
【００５６】
以上の解析結果をまとめたのが、図５（ｂ）のグラフである。図５（ｂ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削った幅Ｗが３ｍｍ以下となると、ＣＡＥ解析による最大発生応力が従来技術の円柱状の位置決めボス２Ａの場合よりも小さくなることが分かる。
【００５７】
従って、略直方体形状の位置決めボスにおいて、短手方向の幅を長手方向の幅（円柱状の位置決めボス２Ａの直径）の６０％以下にした場合に、最大発生応力を低減する効果が得られることになる。今回のＣＡＥ解析においては、幅Ｗが２ｍｍ未満の場合については解析を行っていないが、幅Ｗが１．５ｍｍや１ｍｍの場合にも、同様に最大発生応力を低減する効果が得られることが予想される。
【００５８】
但し、略直方体形状の位置決めボスの短手方向の幅Ｗが１．５ｍｍ未満になった場合には、リング形状ピストンとして使用した場合にスプリングの撓み等によって折れてしまう恐れがあるので、実用的には位置決めボスの短手方向の幅Ｗが１．５ｍｍ以上であることが必要であると思われる。勿論、位置決めボスの長手方向の幅が５ｍｍよりももっと大きい場合には、短手方向の幅を長手方向の幅の２０％にした場合にも位置決めボスの短手方向の幅が１．５ｍｍ以上になり得る。
【００５９】
従って、直方体形状または略直方体形状の位置決めボスにおいて、短手方向の幅は長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
本実施の形態のリング形状ピストン１においては、合成樹脂材料としてポリフェニレンスルフィドを用いた例について説明したが、耐熱性・耐油性を有するエンジニアリング・プラスチックであれば、ポリフェニレンスルフィドに限られず、ポリスルホン（ＰＳＦ），非晶性ポリアリレート（ＰＡｒ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），液晶ポリアリレート（ＬＣＰ），ポリイミド（ＰＩ）を始めとして、他の合成樹脂を用いることもできる。
【００６１】
また、合成樹脂材料以外にも、アルミニウムより強度が低く、コストが低い他の材料からリング形状ピストンを製造しても良い。
【００６２】
本発明を実施するに際しては、リング形状ピストンのその他の部分の構成、形状、配置、数量、材質、厚さ、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を含む自動変速機内部を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｃ），（ｄ）は比較例２にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｅ），（ｆ）は比較例３にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｇ），（ｈ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は図４に示される簡易モデルにおける位置決めボスの幅を示す説明図、（ｂ）は図４に示される簡易モデルにおける応力の解析結果をまとめて示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ リング形状ピストン
２ 位置決めボス
２ａ 長手方向の側面
２ｂ 短手方向の側面
３ 突出部
５ スプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の自動変速機（Automatic Transmission、以下「ＡＴ」とも略する。）内のディスクを作動させるためのピストンであって、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンに関するものであり、特に位置決めボス部分の強度を向上させることができるリング形状ピストンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴ内のディスクを作動させるためのリング形状ピストンには、一般に相手部品となるスプリングを保持するための円柱形の位置決めボスがあることが多い。リング形状ピストンの大きさや位置決めボスの個数・配置等によっては、最大応力発生部位が、この位置決めボスの位置になることがある。従来、かかるリング形状ピストンとしてはアルミニウム製のものが使用されているが、アルミニウム製のリング形状ピストンはダイキャスト成形した後に機械加工で後仕上げをしなければならないため、低コスト化することができなかった。
【０００３】
そこで、射出成形するだけで完成し、後加工の不要な合成樹脂製のリング形状ピストンを導入することによって低コスト化を図る技術が開発されている。ここで、問題となるのが、アルミニウム製から合成樹脂製に変えることによる強度の低下である。特に、上述の如く、最大応力発生部位が位置決めボスの位置になる場合には、位置決めボスが合成樹脂製になると強度が低下して最大応力に耐えられずに破損する恐れがあり、リング形状ピストンの合成樹脂化ができなくなるという問題点があった。
【０００４】
そこで、合成樹脂製の部材を強度向上させるために、特許文献１に記載の発明においては、取付け部材を締結部品にて締結する樹脂成形ボスにおいて、円筒状ボスと、その周囲に配した中空円筒状リブと、円筒状ボスと中空円筒状リブとをつなぐ放射線状リブによって構成された樹脂成形ボス構造について、開示している。また、特許文献２に記載の発明においては、金属製インサートとプラスチック材料からなるインサート成形品において、金属製インサートの埋没部のプラスチック部分にウェブとリブを設けたインサート成形品について、開示している。
【０００５】
これらの発明においては、合成樹脂製の部材を周囲に中空円筒状リブ、放射状リブ、ウェブ等の補強部材を設けることによって、効果的に強度を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特開昭６２−４５０９９号公報
【特許文献２】特開平１−２４２２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明においては、中空の合成樹脂製の部材を強化するものであり、円柱形の中実の位置決めボスを強化する効果は少ない上に、スプリングを保持するために外径が限定されている位置決めボスを周囲から強化する方法を採ることはできないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、合成樹脂に限らずアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造できるようにするために、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかるリング形状ピストンは、自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるためのピストンであり、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンであって、前記位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、前記位置決めボスの形状は長手方向が前記リング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向が前記リング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状であるものである。
【０００９】
請求項２の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項１の構成において、前記リング形状ピストンは耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなるものである。
【００１０】
ここで、「耐熱性・耐油性を有する合成樹脂」としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ），ポリスルホン（ＰＳＦ），非晶性ポリアリレート（ＰＡｒ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），液晶ポリアリレート（ＬＣＰ），ポリイミド（ＰＩ）、等がある。
【００１１】
請求項３の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項１または請求項２の構成において、前記位置決めボスの前記短手方向の幅は前記長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ前記短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であるものである。
【００１２】
請求項４の発明にかかるリング形状ピストンは、請求項２または請求項３の構成において、前記耐熱性・耐油性を有する合成樹脂はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかるリング形状ピストンは、自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるためのピストンであり、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有するリング形状のピストンであって、位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、位置決めボスの形状は長手方向がリング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向がリング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状である。
【００１４】
位置決めボスの形状をこのようにすることによって、リング形状ピストンが作動する際に、従来の円柱状の位置決めボスにおいては、円柱状の外周面のうちリング形状についての放射線を引いた場合に放射線が接する二点の近傍の付け根部分に最大応力が掛かっていたのを、この付け根部分の外周を両側から直線状に削ったような略直方体形状とすることによって、略直方体形状の長手方向の側面の付け根に掛かる最大応力を大幅に低減することができる。
【００１５】
なお、位置決めボスの付け根部分をＣ面及び／またはＲ面とすることは、位置決めボスの付け根部分に応力が集中するのを緩和するために、従来の位置決めボスにおいても実施されていたものである。
【００１６】
円柱状の外周を両側から直線状に削った形状とした場合には、短手方向の両側面に円柱状の外周面と同じ大きさのＲが付けられた略直方体形状となるが、この短手方向の両側面のＲの一方または両方を無くして平面状とした略直方体形状または直方体形状としても、同様に長手方向の側面の付け根に掛かる最大応力を大幅に低減することができる。そして、これらの略直方体形状または直方体形状とした場合でも、従来の円柱状の位置決めボスと同様に、相対するスプリングを位置決めすることができる。
【００１７】
これによって、従来のアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造した場合においても、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れがなく、信頼性の高いリング形状ピストンを低コストで製造することができる。
【００１８】
このようにして、合成樹脂に限らずアルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造できるようにするために、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００１９】
請求項２の発明にかかるリング形状ピストンは、リング形状ピストンが耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなる。ここで、「耐熱性・耐油性を有する合成樹脂」としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、非晶性ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリアリレート、ポリイミド、等がある。
【００２０】
リング形状ピストンは、自動車等のＡＴ内のディスクを作動させるためのピストンであり、ＡＴ内に設置されるため、ＡＴ内の高温（約１５０℃）及びＡＴ内で使用される潤滑油（Automatic Transmission Fluid，自動変速機潤滑油、以下「ＡＴＦ」とも略する。）に対する耐性が必要とされる。
【００２１】
従って、耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からリング形状ピストンを製造することによって、請求項１に記載の効果に加えて、射出成形を始めとする加熱・加圧成形をするのみでリング形状ピストンを完成することができ、後加工が必要なくなるので、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて低コスト化することができ、ＡＴ内の環境にも十分耐えることができ、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れもない。更に、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて軽量化できる。
【００２２】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い合成樹脂材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、軽量化・低コスト化することができるとともに、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００２３】
請求項３の発明にかかるリング形状ピストンにおいては、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ短手方向の幅が１．５ｍｍ以上である。
【００２４】
本発明者らが、位置決めボスの付け根部分に掛かる最大応力と位置決めボスの短手方向の幅と長手方向の幅との関係について、鋭意実験研究を重ねた結果、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内である場合に、位置決めボスの付け根部分に掛かる最大応力が効果的に低減されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００２５】
なお、位置決めボスの短手方向の幅が長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であっても、短手方向の幅が１．５ｍｍ未満であると、スプリングが撓んだりした場合に折れてしまう恐れがあるため、短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【００２７】
請求項４の発明にかかるリング形状ピストンにおいては、耐熱性・耐油性を有する合成樹脂がポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）である。ポリフェニレンスルフィドは、耐熱性・耐油性を有するとともに強度的にも優れたエンジニアリング・プラスチックの中でも、安価であり、射出成形も容易である。従って、従来のアルミニウム製のリング形状ピストンに比べて確実に低コスト化することができるとともに軽量化することができ、ＡＴ内の環境にも十分耐えることができ、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスの部分が破損する恐れもない。
【００２８】
このようにして、アルミニウムよりも強度の低い合成樹脂材料を用いてリング形状ピストンを製造することができ、より確実に低コスト化することができるとともに軽量化することができ、位置決めボス部分に掛かる最大応力を小さくして位置決めボスが破損する恐れをなくすることができるリング形状ピストンとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態にかかるリング形状ピストンについて、図１乃至図５を参照して説明する。
【００３０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。図２は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を含む自動変速機内部を示す断面図である。
【００３１】
図３（ａ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【００３２】
図４（ａ），（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｃ），（ｄ）は比較例２にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｅ），（ｆ）は比較例３にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｇ），（ｈ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図である。図５（ａ）は図４に示される簡易モデルにおける位置決めボスの幅を示す説明図、（ｂ）は図４に示される簡易モデルにおける応力の解析結果をまとめて示すグラフである。
【００３３】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１は、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を射出成形してなるリング形状の部品であり、リング形状基部４の上に、ＡＴ内部においてスプリングの位置決めをする４個の位置決めボス２と、ＡＴ内部において摩擦材と金属プレートとを押圧する突出部３とが、交互にリング形状基部４と一体に形成されてなるものである。
【００３４】
本実施の形態にかかるリング形状ピストン１は、リング形状基部４の上に合計１６個の位置決めボス２と４個の突出部３とを有しており、リング形状基部４の裏側はほぼ平坦となっている。また、リング形状基部４の外周面と内周面とには、後で図２において説明するＯリング等のシール部材が嵌め込まれる図示しないシール部材溝が、それぞれ設けられている。１６個の位置決めボス２は、略直方体形状をしており、いずれも長手方向がリング形状ピストン１のリング形状の中心に向いている。
【００３５】
なお、図１（ａ）に示される本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１は、本発明にかかるリング形状ピストンの一実施例を示したものであり、位置決めボス２の数や配置及び突出部３の形状や数や配置については、本実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
図１（ｂ）に示されるように、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１における位置決めボス２は、短手方向の側面２ｂにＲが付いた略直方体形状を有しており、スプリング５を従来の円柱状の位置決めボスと同様に位置決め保持することができる。なお、短手方向の一方または両方の側面２ｂのＲを落として、長手方向の側面２ａと同様に平面状（上から見た場合には直線状）として、略直方体形状または直方体形状の位置決めボスとしても、スプリング５の位置決め保持には差し支えない。
【００３７】
本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１における位置決めボス２は、短手方向の側面２ｂにＲが付いているために、スプリング５の位置決め保持がよりスムーズにできるという利点がある。
【００３８】
図１（ｃ）は、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１について、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）解析を用いて、リング形状ピストン１全体についての応力解析を行った結果を示すものである。図１（ｃ）に示されるように、最大応力発生部位は位置決めボス２の長手方向の側面２ａの付け根部分であり、最大応力は５９．３ＭＰａであった。これに比較して、位置決めボス２から離れた位置におけるリング形状基部４の表面に掛かる応力は４２．３ＭＰａと小さかった。
【００３９】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなるリング形状ピストン１における破壊強度は、６５ＭＰａと仮定しており、本実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストン１においては、最大応力発生部位における最大応力が５９．３ＭＰａであるため、破壊の恐れは極めて低く、実用化に耐え得ることが判明した。これによって、リング形状ピストン１は、従来のアルミニウム製リング形状ピストンよりも軽量化かつ低コスト化することができる。
【００４０】
次に、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１のＡＴ内における使用状態について、図２を参照して説明する。
【００４１】
図２の断面図に示されるように、ＡＴにおけるクラッチ機構１１は、アルミニウム製のＡＴハウジング１１Ａ内に、リング形状ピストン１を始めとする種々の部材が組み込まれて構成されている。リング形状ピストン１のリング形状基部４の外周面及び内周面に設けられたシール部材溝には、それぞれシール部材４ａ，４ｂが嵌め込まれており、油圧によってリング形状ピストン１を図示左方向へスライドさせるＡＴＦの漏れを防止している。
【００４２】
スプリング５は、平板リング形状のスプリング固定盤６に固定されており、リング形状ピストン１に設けられた位置決めボス２の数（１６個）が、位置決めボス２に対応する位置に固定されている。これらのスプリング５が位置決めボス２に嵌合することによって、スプリング固定盤６とリング形状ピストン１の相対位置が位置決めされる。スプリング固定盤６は、ＡＴハウジング１１Ａの内周に固定されたスナップリング７に当接すると、それ以上は図示左方向へスライドすることができない。
【００４３】
一方、図２に示されるように、リング形状ピストン１の４個の突出部３が設けられている位置においては、スプリング固定盤６に貫通孔６ａが設けられており、突出部３はこの貫通孔６ａを貫通して、４枚の平板リング形状の金属プレート８のうち最も右側の金属プレート８を押圧することによって、４枚の金属プレート８とその間に挟まれた３枚の平板リング形状の摩擦材９とを互いに密着させて、４枚の金属プレート８と３枚の摩擦材９との間に摩擦を発生させる。
【００４４】
なお、４枚の金属プレート８のうち最も左側の金属プレート８も、ＡＴハウジング１１Ａの内周に固定されたスナップリング１０によって、リング形状ピストン１の４個の突出部３による押圧力を逃がさないように、動きを規制されている。このように、図２においては、ＡＴＦの油圧によって、リング形状ピストン１がスプリング５の弾性力に抗して最も左側によって、クラッチが係合した状態が示されている。
【００４５】
ＡＴＦの油圧が掛からなくなると、リング形状ピストン１は１６個のスプリング５の弾性力によって図示右側へスライドし、４個の突出部３による押圧力が掛からなくなるため、４枚の金属プレート８と３枚の摩擦材９とは互いに離れて、クラッチの係合が解除された状態となる。
【００４６】
次に、従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａについて、図３を参照して説明する。図３（ａ）に示されるように、従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａは、位置決めボス２Ａの形状が円柱状である点を除いて、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１と同様であるため、同一の部分には同一の符号を付して、一部説明を省略する。
【００４７】
比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａも、本実施の形態にかかるリング形状ピストン１と同様に、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を射出成形してなるリング形状の部品であり、リング形状基部４の上に、ＡＴ内部においてスプリングの位置決めをする４個の位置決めボス２Ａと、ＡＴ内部において摩擦材と金属プレートとを押圧する突出部３とが、交互に一体に形成されてなるものである。
【００４８】
図３（ｂ）に示されるように、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａにおける位置決めボス２Ａは、円柱状の形状を有しており、スプリング５を位置決め保持することができる。
【００４９】
図３（ｃ）は、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａについて、ＣＡＥ解析を用いて、リング形状ピストン１Ａ全体についての応力解析を行った結果を示すものである。図３（ｃ）に示されるように、最大応力発生部位は位置決めボス２Ａの円柱状の外周面のうち、リング形状についての放射線を引いた場合に放射線が接する二点の近傍の付け根部分であり、最大応力は７０．１ＭＰａ，７１．３ＭＰａであった。これに比較して、位置決めボス２Ａから離れた位置におけるリング形状基部４の表面に掛かる応力は４２．１ＭＰａと小さかった。
【００５０】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）からなるリング形状ピストンにおける破壊強度は、６５ＭＰａと仮定しており、比較例１にかかるリング形状ピストン１Ａにおいては、最大応力発生部位における最大応力が７０．１ＭＰａ，７１．３ＭＰａであるため、破壊する可能性が高く、実用化には耐え得ないことが判明した。
【００５１】
次に、略直方体形状の位置決めボスの幅を変化させた場合の簡易モデルによるＣＡＥ解析を用いた応力解析結果について、図４及び図５を参照して説明する。図４（ａ）〜（ｈ）に示されるように、ここでは直方体の土台１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６の上に、それぞれ形状の異なる位置決めボス２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２が設けられた簡易モデル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５について、ＣＡＥ解析を用いた応力解析を行った。
【００５２】
その結果、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａを有する簡易モデル１５Ａにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａの直径が５ｍｍであり、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｂ）に示されるように、位置決めボス２ＡのＣ面と直方体の土台１６Ａとの境界において最大応力２９．５ＭＰａが発生するという解析結果となった。
【００５３】
また、比較例２にかかる位置決めボス２Ｂを有する簡易モデル１５Ｂにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を４ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｄ）に示されるように、位置決めボス２ＢのＣ面と直方体の土台１６Ｂとの境界において最大応力３２．７ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合よりも却って最大応力が増大するという解析結果が得られた。
【００５４】
さらに、比較例３にかかる位置決めボス２Ｃを有する簡易モデル１５Ｃにおいては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を３ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｆ）に示されるように、位置決めボス２ＣのＣ面と直方体の土台１６Ｃとの境界において最大応力２９．３ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合とほぼ同等の最大応力となるという解析結果が得られた。
【００５５】
そして、本実施の形態の実施例にかかる位置決めボス２を有する簡易モデル１５においては、図５（ａ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削って幅を２ｍｍとして、付け根外周に０．５ｍｍのＣ面が設けられているものであるが、図４（ｈ）に示されるように、位置決めボス２のＣ面と直方体の土台１６との境界において最大応力２５．３ＭＰａが発生し、従来技術の比較例１にかかる位置決めボス２Ａの場合よりも最大応力が低減されるという解析結果が得られた。
【００５６】
以上の解析結果をまとめたのが、図５（ｂ）のグラフである。図５（ｂ）に示されるように、円柱状の位置決めボス２Ａを両端から直線状に削った幅Ｗが３ｍｍ以下となると、ＣＡＥ解析による最大発生応力が従来技術の円柱状の位置決めボス２Ａの場合よりも小さくなることが分かる。
【００５７】
従って、略直方体形状の位置決めボスにおいて、短手方向の幅を長手方向の幅（円柱状の位置決めボス２Ａの直径）の６０％以下にした場合に、最大発生応力を低減する効果が得られることになる。今回のＣＡＥ解析においては、幅Ｗが２ｍｍ未満の場合については解析を行っていないが、幅Ｗが１．５ｍｍや１ｍｍの場合にも、同様に最大発生応力を低減する効果が得られることが予想される。
【００５８】
但し、略直方体形状の位置決めボスの短手方向の幅Ｗが１．５ｍｍ未満になった場合には、リング形状ピストンとして使用した場合にスプリングの撓み等によって折れてしまう恐れがあるので、実用的には位置決めボスの短手方向の幅Ｗが１．５ｍｍ以上であることが必要であると思われる。勿論、位置決めボスの長手方向の幅が５ｍｍよりももっと大きい場合には、短手方向の幅を長手方向の幅の２０％にした場合にも位置決めボスの短手方向の幅が１．５ｍｍ以上になり得る。
【００５９】
従って、直方体形状または略直方体形状の位置決めボスにおいて、短手方向の幅は長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
本実施の形態のリング形状ピストン１においては、合成樹脂材料としてポリフェニレンスルフィドを用いた例について説明したが、耐熱性・耐油性を有するエンジニアリング・プラスチックであれば、ポリフェニレンスルフィドに限られず、ポリスルホン（ＰＳＦ），非晶性ポリアリレート（ＰＡｒ），ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ），ポリアミドイミド（ＰＡＩ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），液晶ポリアリレート（ＬＣＰ），ポリイミド（ＰＩ）を始めとして、他の合成樹脂を用いることもできる。
【００６１】
また、合成樹脂材料以外にも、アルミニウムより強度が低く、コストが低い他の材料からリング形状ピストンを製造しても良い。
【００６２】
本発明を実施するに際しては、リング形状ピストンのその他の部分の構成、形状、配置、数量、材質、厚さ、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を含む自動変速機内部を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの全体構成を示す平面図、（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボスがスプリングを位置決めする様子を示す平面図、（ｃ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンにおける位置決めボス近傍に掛かる応力の解析結果を示す部分斜視図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）は従来技術の比較例１にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｃ），（ｄ）は比較例２にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｅ），（ｆ）は比較例３にかかる位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図、（ｇ），（ｈ）は本発明の実施の形態の実施例にかかるリング形状ピストンの位置決めボス近傍に掛かる応力の簡易モデルによる解析結果を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は図４に示される簡易モデルにおける位置決めボスの幅を示す説明図、（ｂ）は図４に示される簡易モデルにおける応力の解析結果をまとめて示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１ リング形状ピストン
２ 位置決めボス
２ａ 長手方向の側面
２ｂ 短手方向の側面
３ 突出部
５ スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるリング形状ピストンにおいて、
前記リング形状ピストンは、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有し、
前記位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、
前記位置決めボスの形状は長手方向が前記リング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向が前記リング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状であることを特徴とするリング形状ピストン。
【請求項２】
前記リング形状ピストンは耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のリング形状ピストン。
【請求項３】
前記位置決めボスの前記短手方向の幅は前記長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ前記短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリング形状ピストン。
【請求項４】
前記耐熱性・耐油性を有する合成樹脂はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の合成樹脂製リング形状ピストン。
【請求項１】
自動車等の自動変速機内のディスクを作動させるリング形状ピストンにおいて、
前記リング形状ピストンは、スプリングを位置決めする複数の位置決めボスを有し、
前記位置決めボスの付け根部分はＣ面及び／またはＲ面となっており、
前記位置決めボスの形状は長手方向が前記リング形状の中心を向いた直方体形状または長手方向が前記リング形状の中心を向き短手方向の一方の側面若しくは両側面にＲが付けられた略直方体形状であることを特徴とするリング形状ピストン。
【請求項２】
前記リング形状ピストンは耐熱性・耐油性を有する合成樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のリング形状ピストン。
【請求項３】
前記位置決めボスの前記短手方向の幅は前記長手方向の幅の２０％〜６０％の範囲内であり、かつ前記短手方向の幅が１．５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリング形状ピストン。
【請求項４】
前記耐熱性・耐油性を有する合成樹脂はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の合成樹脂製リング形状ピストン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２３９９７２（Ｐ２００７−２３９９７２Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６７３１４（Ｐ２００６−６７３１４）
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００１５０７７４）株式会社槌屋 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１３日（２００６．３．１３）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【出願人】（０００１５０７７４）株式会社槌屋 (56)
【Ｆターム（参考）】
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