CN101093014A - 流体通道结构及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体通道结构及设备，其能使泵壳所设有的活塞可靠地向摩擦元件方向滑动。通过将第一油孔(33)或第二油孔(43)的活塞室(32、42)侧的开口部设为长孔、并将供给活塞室(32、42)的油的动能设定成不超过对活塞(31、41)施力的复位弹簧(36、46)的弹性势能，强的油压不会集中喷到第一活塞(31)的受压面(31c)或第二活塞(41)的受压面(41c)的一点，能防止复位弹簧(36、46)的形状变形，防止第一活塞(31)或第二活塞(41)倾斜。由此，在第一活塞(31)或第二活塞(41)上不产生粘滑现象等的问题，并使其可靠地向第一制动器(35)或第二制动器(45)侧滑动。

Description

流体通道结构及设备

技术领域

本发明涉及一种在泵壳上设有活塞并向泵壳与活塞之间形成的活塞室供给油的流体通道结构及设备。

背景技术

以往，如图4的油泵周围的剖面放大图所示，在扭矩转换器110与进行转速变换的变速机构部120之间设置有油泵100，其生成在自动变速器内使用的油压。

该油泵100由泵主体部101和泵壳102组成，泵主体部101通过经扭矩转换器110输入的未图示的发动机的驱动力而生成油压，泵壳102覆盖泵主体部101的变速机构部120侧的面。

另外，在泵壳102的变速机构部120侧设置有用于对变速机构部120的摩擦元件121施力的活塞103。

在活塞103与泵壳102之间形成活塞室104，在泵壳102上形成油路105和横截面为圆形的油孔106，油路105使泵主体部101生成的油压通过，油孔106将活塞室104和油路105连接。

活塞103能够在自动变速器的轴向(图4中的左右方向)移动，通过将油压从油路105经油孔106供给活塞室104，使活塞103向摩擦元件121侧移动，对摩擦元件121施力。

专利文献1：(日本)特开平2-42240号公报

但是，在将油压从泵壳102向活塞室104供给的情况下，由于相对规定的压力，油孔106的孔变小，活塞刚开始动作后(活塞室104从没有油压的状态到刚开始供给油压后)，活塞103的受压面中仅仅与油孔106相对的比较小的部分集中受到油压。虽然考虑在周向上分散配置几个油孔而使之不产生偏向载荷，但是若不增加回路面积而增加油路回路、分散油路孔，则与其他油路发生干涉，在物理上是行不通的。

由此，活塞103受到偏向载荷，在相对于与活塞103的移动方向垂直的直线倾斜的状态下向摩擦元件121侧滑动，容易诱发活塞103的粘滑现象等的不良问题。

发明内容

于是，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种活塞室供给油路孔结构，能够使泵壳上设有的活塞能够可靠地向摩擦元件方向滑动。

本发明的一种流体通道结构，具有：限定活塞室的活塞；复位弹簧，该复位弹簧在使所述活塞室的容积缩小的方向上对所述活塞施力；泵壳，该泵壳形成有用于向所述活塞室供给流体压力的流体供给通道，所述供给通道具有开口端，该开口端在所述活塞室中开口并且面对所述活塞，所述供给通道的开口端的面积设定成，防止所述复位弹簧由于涌入所述活塞室的操作流体的动能而产生变形。

另外，本发明的设备，具有：限定活塞室的活塞；复位弹簧，该复位弹簧在使所述活塞室的容积缩小的方向上对所述活塞施力；泵壳，该泵壳形成有用于向所述活塞室供给流体压力的流体供给通道，所述供给通道具有开口端，该开口端在所述活塞室中开口并且面对所述活塞，所述供给通道的开口端的面积设定成，保持涌入所述活塞室的操作流体的动能小于或等于所述复位弹簧的弹性势能。

根据本发明，由于设定油路的末端开口部的面积，以使供给活塞室的油压的动能不使复位弹簧的形状产生变化，因此，在将油供给活塞室时，活塞的姿势不会变形，可以防止活塞的粘滑现象等的不良问题。

附图说明

图1是表示自动变速器的油泵的周围的剖面图；

图2是表示在泵壳上形成的油路的剖面放大图；

图3是从变速机构部侧观察到的泵壳的图；

图4是表示以往的油泵周围的剖面放大图。

附图标记

1：自动变速器；10：油泵；20：泵主体；30：泵壳；31：第一活塞；31c、41c：受压面；32：第一活塞室；33：第一油孔；34：第一油路；35：第一制动器；36：第一复位弹簧；41：第二活塞；42：第二活塞室；43：第二油孔；44：第二油路；45：第二制动器；46：第二复位弹簧；50：轴；60：扭矩转换器；61：机架；70：变速机构部；71：行星齿轮机构；72：太阳齿轮；72A：延长部；73：行星齿轮；74：行星齿轮架；75：齿环

具体实施方式

接着，通过实施例对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示自动变速器的油泵周围的剖面图，图2是表示形成在泵壳上的油路的剖面放大图。

在自动变速器1的轴50上配置有传递来自未图示的发动机的动力的扭矩转换器60和进行转速变换的变速机构部70，而且，在扭矩转换器60和变速机构部70之间配置有生成在自动变速器1内使用的油压的油泵10。

传递到扭矩转换器60的发动机的动力通过扭矩转换器60进行扭矩增幅等并传递到轴50上。

另外，发动机的动力经由扭矩转换器60的机架61输入到油泵10。

油泵10由位于扭矩转换器60侧的泵主体20和覆盖泵主体20的变速机构部70侧的面的泵壳30组成，泵壳30固定在自动变速器1的变速器箱1A上。

在泵主体20，通过经扭矩转换器60的机架61输入的发动机的动力而生成油压。

由泵主体20生成的油压经由泵壳30供给未图示的阀单元。

供给阀单元的油压通过单元内的阀的切换，向变速机构部70内的规定的离合器或制动器所设有的活塞室供给，使离合器或制动器联接，得到所希望的变速级。

变速机构部70在最靠油泵10侧设置有行星齿轮机构71(参照图2)。

行星齿轮机构71具有：配置在中心位置的太阳齿轮72；齿面向内周侧的齿环75；在太阳齿轮72的周围配置有多个并且与太阳齿轮72和齿环75相啮合的行星齿轮73。

行星齿轮73的旋转轴由行星齿轮架74支承。

太阳齿轮72向泵壳30侧延伸有延长部72A。

延长部72A经由第一制动器35可以与泵壳30卡合。

当第一制动器35联接时，太阳齿轮72相对变速器箱1A而固定。

行星齿轮架74经由第二制动器45可以与变速器箱1A卡合。

在泵壳30的变速器机构部70侧的面上配置有从轴50的方向观察呈大致环形的第一活塞31和在第一活塞31的外径侧的第二活塞41。

在泵壳30的变速器机构部70侧的面上形成有在轴50附近圆筒形状地突出而形成的第一外周面30a和比第一外周面30a直径大的第二外周面30b。

第一活塞31通过使环状内侧附近向变速机构部70侧偏置，将轴向的位置在环形内径侧和外形侧错开，形成截面为阶梯状的结构。

由此，第一活塞31在内径侧形成第一内周面31a，在连接环形内径侧与外形侧的部位形成比第一内周面31a直径大的第二内周面31b。

第一活塞31的第一内周面31a相对泵壳30的第一外周面30a在轴50方向上可滑动地抵接，第一活塞31的第二内周面31b相对泵壳30的第二外周面30b在轴50方向上可滑动地抵接。

由此，在泵壳30和第一活塞31之间形成容积可以变化的第一活塞室32。

在连接泵壳30的第一外周面30a与第二外周面30b的面上形成第一油孔33，将由未图示的控制阀经由第一油路34供给的油压从第一油孔33供给到第一活塞室32内。

另外，第一油路34从与第一油孔33连接的部位延伸到泵壳30的外径侧端部附近，从未图示的控制阀供给的油压从第一油路34的泵壳30的外径侧端部供给第一油孔33。

在第一活塞31上，连接第一内周面31a与第二内周面31b的面成为受压面31c，承受从第一油孔33供给第一活塞室32的油的压力。

当向第一活塞室32供给油压时，第一活塞31向图1中的右侧移动，通过利用第一活塞31的外形侧端部对第一制动器35施力，第一制动器35联接，太阳齿轮72相对泵壳30(变速器箱1A)而固定。

第一活塞31通过第一复位弹簧36向使第一活塞室32的容积变小的一侧(图2中的左侧)被施力，在未向第一活塞室32供给油压的状态下，使第一制动器35处于可靠的释放状态。

在泵壳30的变速机构部70侧的面上，从轴50方向观察时形成有环状的凹部30c，在该凹部30c上，从轴50方向观察时在轴50方向可以滑动地嵌入有环状的第二活塞41。

通过将第二活塞41嵌入到凹部30c，在第二活塞41与凹部30c之间形成容积可以变化的第二活塞室42。

在凹部30c的槽底面形成有第二油孔43，可以将由未图示的控制阀经第二油路44供给的油压从第二油孔43供给到第二活塞室42内。

另外，第二油路44从与第二油孔43连接的部位延伸到泵壳30的外径侧端部附近，从未图示的控制阀供给的油压从第二油路44的泵壳30的外径侧端部向第二油孔43供给。

在第二活塞41上，凹部30c的槽底面侧的面(图2中的左侧的端面)成为受压面41c，承受从第二油孔43供给第二活塞室42的油的压力。

当向第二活塞室42供给油压时，第二活塞41向图2中的右侧移动，通过利用第二活塞41的变速机构部70侧的端部对第二制动器45施力，第二制动器45联接，行星齿轮架74相对变速器箱1A而固定。

第二活塞41通过第二复位弹簧46被向使第二活塞室42的容积变小的一侧(图2中的左侧)施力，在未向第二活塞室42供给油压的状态下，使第二制动器45处于可靠的释放状态。

图3是表示从变速机构部70侧观察到的泵壳30的图。

用于将油压供给第一活塞室32的第一油孔33形成为在周向延伸的长孔，在第一油孔33上连接有朝向泵壳30的外径侧延伸的第一油路34。

同样地，用于将油压供给第二活塞室42的第二油孔43形成为在周向延伸的长孔，在第二油孔43上连接有朝向泵壳30的外径侧延伸的第二油路44。

通过第一油路34或第二油路44的油压在第一油孔33或第二油孔43暂时膨胀后，向第一活塞室32或第二活塞室42供给。

通过使第一油孔33或第二油孔43的活塞室32、42侧的开口部为长孔，防止强的油压集中喷到第一活塞31的受压面31c或第二活塞41的受压面41c的一点，可以防止第一活塞31或第二活塞41倾斜。

接着，对第一油孔33及第二油孔43的孔形状进行详细说明。

首先，对第一油孔33的截面积进行说明。

第一活塞31在未向第一活塞室32供给油压的状态下，被第一复位弹簧36按压到泵壳30上。

另外，设有多个第一复位弹簧36，以相对于轴50的垂线不倾斜的方式将第一活塞31向泵壳30侧按压(以下，也将第一活塞31相对于轴50的垂线倾斜的状态称为第一活塞31的姿势变形)

因此，在向第一活塞室32供给油压时，相对推压第一活塞31的第一复位弹簧36的弹性势能，只要流入到第一活塞室32的油的动能小就能够使第一活塞31的姿势不变形，可以将油供给到第一活塞室32内。

该第一复位弹簧36的弹性势能与油的动能的关系可以由下式表示。

$\frac{1}{2}{\mathrm{kx}}^2\≥\frac{1}{2}{\mathrm{mv}}^2$ (式1)

其中，式(1)中，左边表示第一复位弹簧36的弹性势能，右边表示油的动能。

在此，k：第一复位弹簧36的弹簧常数(N/mm)

x：第一复位弹簧36设置时的从自由长度开始的变形量(mm)

m：流入的油的质量(kg)

v：流入的油的流速(mm/sec)

另外，以下，式(1)中左边的第一复位弹簧36的弹性势能用K表示。

在此，油的质量根据流量和密度可以由下式表示。

m＝Q·t·δ    (式2)

在此，Q：流入的油的流量(mm³/sec)

t：油流入的时间(sec)

δ：油的密度(kg/mm³)

另外，油的流速可根据流量和回路截面积(这里指第一油孔33的截面积)可以通过下式表示。

$v$ $=$ $\frac{Q}{A}$ (式3)

在此，A：回路截面积(mm²)

若回路截面积变大，则油的流速变小，动能也变小。

将式(2)、式(3)代入到式(1)中，下式成立。

$K\≥\frac{1}{2}{Q}^3\·t\·\mathrm{\δ}\·\frac{1}{A^2}$ (式4)

第一复位弹簧36的弹性势能与截面积的关系从式(4)可以通过下式表示。

$A\≥\sqrt{\frac{Q^3\·t\·\mathrm{\δ}}{2K}}$ (式5)

如上所述，相对第一复位弹簧36的弹性势能K，只要确保满足式(5)的回路截面积A，第一活塞31的姿势就不变形。

下面，对第一油孔33的截面积的上限值和下限值进行说明。

首先，对截面积的下限值进行说明。

通过式(5)计算出满足第一复位弹簧36的弹性势能大于等于油的动能的最小截面积。

在此，假设第一复位弹簧36的弹簧常数k为7.5N/mm，假定第一复位弹簧36设置时的从自由长度开始的变形量x为4.3mm，假设具有16个第一复位弹簧36。

第一复位弹簧36的弹性势能K根据式(1)的左边变为：

K＝(1/2)×7.5×(4.3)²×16＝1109.4N·mm

另外，假设油的流量Q为2000mm³/sec，即油1秒中流入到第一活塞室32的量(t＝1sec)。另外，假设油的密度δ为0.865×10^-6kg/mm³，代入式(5)，就变为：

A≥55.8mm²

在第一复位弹簧36或油的流量等的条件为以上的情况下，只要第一油孔33的截面积A为55.8mm²以上，由于与第一复位弹簧36的弹性势能相比，油的动能不变大，故即使油朝向第一活塞31的受压面31c流入，第一活塞31也不会倾斜。

接着，对截面积的上限值进行说明。

在此，假定发动机怠速转速为500rpm，油泵10的固有排出量为15.5cc/rev。

另外，假定发动机怠速时油泵10排出的油全部供给第一活塞室32，则流入到第一活塞室32的油的量Q为：

Q＝15.5cc/rev×500rpm

＝7750cc/min

＝129166.7mm³/sec

在此，假设油1秒中流入到第一活塞室32中(t＝1sec)，假设油的密度δ为0.865×10^-6kg/mm³，与算出的油的流量Q为129166.7mm³/sec一起代入式(5)，就变为：

A≥916.6mm²

在发动机怠速时油泵10排出的油全部供给第一活塞室32时，如果第一油孔33的截面积A为916.6mm²，即使油朝向第一活塞31的受压面31c流入，第一活塞31也不会倾斜。

因此，第一油孔33的截面积A的上限值为916.6mm²。

综上所述，第一油孔33的第一活塞室32侧的开口部的面积A省略小数点以下，成为：

55mm²≤A≤917mm²

当满足以上条件时，即使油朝向第一活塞31的受压面31c流入，第一活塞31也不会倾斜。

另外，第二油孔43也与第一油孔33相同，通过将第二活塞室42侧的开口部的面积设定为55mm²以上、917mm²以下，第二活塞41也不会倾斜。

本实施例如上所述而构成，通过使第一油孔33或第二油孔43的活塞室32、42侧的开口部成为长孔、并将供给活塞室32、42的油的动能设定成不超过对活塞31、41施力的复位弹簧36、46的弹性势能，强的油压不会集中喷到第一活塞31的受压面31c或第二活塞41受压面41c的一点，能防止复位弹簧36、46的形状变形，防止第一活塞31或第二活塞41倾斜。

另外，优选将第一油孔33或第二油孔43的活塞室32、42侧的开口部的面积设定为55mm²以上、917mm²以下。

Claims (9)

1、一种流体通道结构，具有：

限定活塞室的活塞；

复位弹簧，该复位弹簧在使所述活塞室的容积缩小的方向上对所述活塞施力；

泵壳，该泵壳形成有用于向所述活塞室供给流体压力的流体供给通道，所述供给通道具有开口端，该开口端在所述活塞室中开口并且面对所述活塞，所述供给通道的开口端的面积设定成，防止所述复位弹簧由于涌入所述活塞室的操作流体的动能而产生变形。

2、如权利要求1所述的流体通道结构，其特征在于，所述供给通道的开口端的面积设定为满足下述关系式：

$A\≥\sqrt{\frac{Q^3\·t\·\mathrm{\δ}}{2K}}$

其中，A是所述供给通道的开口端的面积，Q是流入所述活塞室的操作流体的流量，t是所述操作流体流入所述活塞室的时间，δ是所述操作流体的密度，以及K是所述复位弹簧的弹性势能。

3、如权利要求2所述的流体通道结构，其特征在于，所述流量Q是由发动机驱动的流体泵的排量和所述发动机的怠速转速确定的量，所述时间t是从所述活塞室的容积最小并且基本上为空的空状态到所述活塞室的容积最小并且基本上充满所述操作液体的完全状态的时间。

4、如权利要求1所述的流体通道结构，其特征在于，所述活塞室设置在自动变速器中，所述流体通道结构是用于所述自动变速器的结构。

5、如权利要求1所述的流体通道结构，其特征在于，所述泵壳具有泵盖，在该泵盖中形成有所述流体供给通道，并且所述活塞可滑动地支承在所述泵盖中。

6、一种设备，具有：

限定活塞室的活塞；

复位弹簧，该复位弹簧在使所述活塞室的容积缩小的方向上对所述活塞施力；

泵壳，该泵壳形成有用于向所述活塞室供给流体压力的流体供给通道，所述供给通道具有开口端，该开口端在所述活塞室中开口并且面对所述活塞，所述供给通道的开口端的面积设定成，保持涌入所述活塞室的操作流体的动能小于或等于所述复位弹簧的弹性势能。

7、如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述活塞具有受压面；所述泵壳具有与所述活塞的受压面相面对的环形平整表面；所述供给通道的开口端在所述泵壳的环形平整表面中开口。

8、如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备具有包括行星齿轮组的变速机构，该行星齿轮组具有同轴布置在中心轴线上的太阳齿轮、齿环和行星齿轮架，以及接合装置，该接合装置与所述行星齿轮组的太阳齿轮、齿环和行星齿轮架其中之一连接，并且该接合装置布置成，当所述活塞室中的流体液压通过将所述操作流体供给入所述活塞室而增加时该接合装置被所述活塞接合，当所述活塞室中的流体液压减小时该接合装置通过所述复位弹簧而脱开；并且所述供给通道的开口端是围绕所述泵壳的环形平整表面的中心轴线沿周向伸长，所述中心轴线垂直于所述泵壳的环形平整表面。

9、如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供给通道的开口端是细长的，并且其尺寸设定为在所述活塞室的容积最小的状态下防止涌入所述活塞室的操作流体的动能超过所述复位弹簧的弹性势能。

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