JP2006038065A - 自動変速機トルクコンバータの油抜け防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油供給停止状態にあるトルクコンバータからの油抜けを防ぎ、運転開始時のトルク伝達の遅れを防ぐ。
【解決手段】自動変速機はオイルポンプ１から供給される油を介して変速機２にトルクを伝達するトルクコンバータ３と、その油を変速機に戻すドレン油路４を備える。ドレン油路における少なくとも排出口に隣接する側にドレン油を保持させる吸気防止手段４１を設け、排出口からの空気の吸込みを防ぐ。これにより油抜けによる運転開始時のトルク伝達の遅れが防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータを備える自動変速機に関し、特に、オイル供給停止時にトルクコンバータからの油抜けを防ぐ技術に関する。

車両に搭載される自動変速機は、発進装置としてトルクコンバータを備える。トルクコンバータは、その内部の油を介してポンプインペラからタービンランナにトルクを伝達するものであるが、自動変速機のトルクコンバータは、その油の冷却やロックアップクラッチ操作のために、油を変速機側から供給され、変速機側に戻すように自動変速機の油圧回路に接続されている。油圧回路上では、トルクコンバータは、オイルパンに溜められた自動変速機作動油（ＡＴＦ：オートマチックトランスミッションフルイド、本明細書において油という）をオイルポンプにより吸い上げ、バルブボディを介して供給する油路中に介挿されている。

トルクコンバータは、機構上は、自動変速機ケースの前側に付設されたコンバータハウジング内に収容され、自動変速機ケースとコンバータハウジングを隔てる隔壁として機能するオイルポンプボディに支持して配置されている。こうした位置関係の基に、トルクコンバータのポンプインペラのハブは、オイルポンプを駆動すべくオイルポンプのギヤに連結され、タービンランナのハブは、トルクコンバータ内に挿入された変速機の入力軸に連結され、ステータは変速機に固定されたステータシャフトに連結されている。

上記のように油の循環路中にあるトルクコンバータは、オイルポンプボディ内に自身のドレン油路を備えており、この油路がコンバータハウジング内の空間と接する部分、すなわちインペラハブの外周とオイルポンプボディの軸挿入孔内周との間は、オイルシールにより封止されている。このドレン油路の排出口は、オイルポンプボディにおける上方部分で変速機ケース内空間に開放されている。このようにドレン油路を上向きに開口させた例として、特許文献１記載の技術がある。
特開平８−１２１５６７号公報

ところで、トルクコンバータは、そのポンプインペラが回転駆動され、それによりオイルポンプが駆動されている限り油の循環供給を受けるため、油を介してポンプインペラとタービンランナとの間でトルクを伝達することができるが、車両のエンジン停止によりポンプインペラの回転が停止し、それによりオイルポンプによる油供給がなされない状態でも、トルクコンバータ内にトルク伝達に備えて必要な所定量の油を保持していなければならない。こうした意味から、前記のようにトルクコンバータのドレン油路の排出口は高いレベルに置かれ、排出口からの油の流出によるトルクコンバータからの油抜けが防がれている。

しかしながら、従来のドレン油路は、前記オイルシール部分から径方向上方に延びる直線的油路とされているため、油路長が短く、温度低下による油の体積収縮やドレン油路にトルクコンバータを介してつながる他の油路で微細な漏れ等が生じていることで、負圧により空気を吸込み易い状態にあるときに、ドレン油路が通気状態となって、トルクコンバータ内の油がそれよりオイルレベルの低い変速機側の他の油路から流出してしまい、保持量が不足することがあった。

そして、このように油の保持量が不足すると、車両において、エンジン始動直後に発進を行う場合のように、十分な油の供給が開始されない状態では、エンジン回転の立ち上がりに対する入力回転の立ち上がりが遅れることで、運転者にトルク抜けのような違和感を感じさせる現象（ロストドライブ）が生じることになる。

本発明は、上記のような事情に鑑み案出されたものであり、トルクコンバータのオイルレベルより上方に開口するドレン油路からの空気の吸込みを防ぐことで、油供給停止状態にあるトルクコンバータからの油抜けを防ぐことを主たる目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、オイルポンプ（１）から供給される油を介して変速機（２）にトルクを伝達するトルクコンバータ（３）と、該トルクコンバータの油を変速機に戻すドレン油路（４）を備える自動変速機において、前記ドレン油路における少なくとも排出口（４ｆ）に隣接する側にドレン油を保持させる吸気防止手段（４１〜４５）が設けられたことを基本的特徴とする。
より具体的には、前記吸気防止手段は、前記排出口を変速機内の上部に有し、変速機内の外周部を変速機軸回りに少なくともほぼ一巡する環状油路（４１）で構成される。
また、前記吸気防止手段は、前記ドレン油路からオイルパン（６）のオイルレベル下に延びるパイプ（４２）で構成することもできる。
また、前記吸気防止手段は、前記排出口に配置され、ドレン油の排出を許容し、空気の吸込みを阻止する逆止弁（４３）で構成することもできる。
また、前記吸気防止手段は、前記排出口の近傍に配置され、ドレン油の粘性により網目を塞いで空気の吸込みを阻止する細かいメッシュの網（４４）で構成することもできる。
また、前記吸気防止手段は、ドレン油による封止により空気の流入を阻止するトラップ状の油溜め（４５）で構成することもできる。

前記本発明の構成では、トルクコンバータのドレン油路における排出口からの空気の吸込みが、吸気防止手段により保持される排出口に隣接する側のドレン油を封止手段として阻止される。したがって、トルクコンバータに連通する他の油路からの微細な油漏れが生じた場合でも、トルクコンバータ内の空間が外気と通気状態となるのを防ぐことができ、それによりトルクコンバータの油抜けが助長されるのを防ぐことができる。
したがって、本発明によれば、トルクコンバータが長時間運転停止状態におかれた場合でも、トルクコンバータの油抜けによる運転開始直後の油不足によるトルク伝達の遅れの発生を防ぐことができる。

本発明における吸気防止手段は、種々の形態のものとすることができるが、特に変速機内の最上部を排出口として変速機内の外周を少なくともほぼ一巡する環状油路で構成するのが有効である。この構成によると、特に吸気防止手段を設けることによる格別のスペースが不要となるほか、環状油路にドレン油を封止手段とするエアトラップとしての機能を持たせることができ、更に、長い油路構成によりドレン油による空気封止距離を長くすることができるため、排出口からドレン油路を介するトルクコンバータ内への空気の吸い込みの可能性を極めて低くすることができる。

図１及び図２は、本発明の油抜け防止装置の実施例１を示す。図１に自動変速機の軸方向部分断面、図２にオイルポンプカバー合わせ面側からみた図１のＡ−Ａ端面を示すように、ドレン油路４における排出口４ｆに隣接する側にドレン油を保持させる吸気防止手段が設けられている。この例における吸気防止手段は、排出口４ｆを変速機２内の上部に有し、変速機２内の外周部を変速機軸（変速機の入力軸を符号２１で示す）回りにほぼ一巡する環状油路４１で構成される。

この例におけるドレン油路４は、図１に示すように、トルクコンバータ３のインペラハブ３１とステータシャフト３２との間の軸間油路４ａから油を排出すべく、オイルポンプボディ１１内の油路として構成されている。オイルポンプボディ内の油路は、インペラハブ３１の外周をニードルベアリングを介して支持するオイルポンプボディ１１の軸挿通孔と、オイルポンプボディ１１内を径方向に延び両端が軸線方向に延びる鋳抜き孔４ｄとを連通する斜めの油孔４ｃと、オイルポンプボディ１１の中径部から外径部方向に延びる鋳抜き孔４ｄと、この鋳抜き孔４ｄに径方向の溝４ｅを介して連通する環状油路４１とから構成されている。

図２に示すように、環状油路４１は、鋳抜き孔４ｄにつながる径方向溝４ｅを始端として、変速機後部方向からみて反時計回りに概ねオイルポンプボディ１１の外周を一巡する溝で構成されている。この溝の終端は、始端と同様に径方向溝４ｆを介してオイルポンプボディ１１の凹部に連通し、該凹部により変速機ケース２０内に開放されている。なお、図２に示す矢印は、ドレン油の排出方向を示すもので、環状油路の位置を示すものではない。

このように外周面が開いた溝として構成される環状油路４１は、オイルポンプボディ１１が変速機ケース２０の開口側段差部に嵌め込み固定されることで、外周面を変速機ケース２０の内周面で閉じられて油路を構成する。また、オイルポンプボディ１１の鋳抜き孔４ｄの径方向両端の軸線方向開口部は、内側のものはオイルポンプボディ１１にボルト止め固定されるオイルポンプカバー１２により閉鎖され、外側のものは、変速機ケース２０の端面又は適宜の閉鎖手段で閉じられる。

以上の構成からなる油抜け防止装置において、トルクコンバータ３の作動時は、トルクコンバータ３に供給される油の余剰分としてのドレン油が、軸間油路４ａから軸支持部に流れ出し、斜め油路４ｃ、鋳抜き油路４ｄを経て環状油路４１に流れ、最終的に排出口４ｆから変速機ケース２０内に流れ出す。

これに対して、トルクコンバータ３の回転停止時は、トルクコンバータ３への油の供給がなくなるため、ドレン油路４からの油の排出も止まり、環状油路４１内は排出口４ｆに至るまで油が満たされた状態が維持させることになる。しかしながら、実際には、ドレン油路４につながる油の供給・排出の切り換え側バルブボディ回路において、バルブ隙間、油路接続部の微小隙間等の微細な漏れ部分があるため、長時間トルクコンバータ３への油の供給がない状態では、ドレン油路４への空気の吸い込みが許容されると、トルクコンバータ３からの油の排出が前記の漏れ部分を経て生じることになる。

前記のような油漏れで、トルクコンバータ３内のオイルレベルがトルク伝達に必要な最小量を下回ってしまうと、車両のエンジン始動直後の発進（通常はあまり想定できない稀な場合であるが、エンジン始動後、油が変速機の機構各部に行き渡らないうちの発進）において、トルク抜けのような違和感が運転者に体感される。この現象は、油の行き渡りにより自ずと程なく解消するものであり、実害のないものではあるが、運転者にとって、何らかの故障を疑わせる不安要因となる。

本発明は、こうした不安要因を取り除くことを意図するものであり、この趣旨に沿って本実施例では、ドレン油路４の排出口４ｆ側に環状油路４１内のドレン油による封止を行うことで、長時間運転停止時のトルクコンバータ３の油抜けを防止するものである。

具体的には、図１を参照して分かるように、トルクコンバータ３の最上部とほぼ同位置に排出口４ｆを有する環状油路４１内にドレン油が保持されることで、これよりレベルが低い位置で油漏れが生じたとしても、それによるトルクコンバータ３内の減圧でドレン油が引き込まれ、空気が吸い込まれる現象が生じるが、この空気の吸い込みが環状油路を一巡するまでは、空気のドレン油路４内への進入が阻止され、油漏れ側に対して空気吸い込みが阻止された状態が続くことになる。

以上詳述したように、この実施例１によれば、吸気防止手段をドレン油路４の延長としての環状油路４１で構成しているため、格別の機構を用いることなく吸気防止手段を構成することができる利点が得られる。また、環状油路４１が変速機の外周内部を周回する構成としているため、吸気防止手段の設置に伴うスペース増加も避けることができる。

なお、この実施例１において、環状油路４１をオイルポンプボディ１１の外周を一巡するものとしたが、この油路長は例えば油の冷却による体積収縮分を考慮して決定されればよく、この油路を長くする意味では、環状油路４１の周回数を二重あるいはそれ以上の多重とするのも有効である。ただし、油路長の延長はドレン油路の管路抵抗を増すことになり、それによりオイルシールの負荷を増すことになるため、管路抵抗やオイルシールの耐圧性との兼ね合いにより設定される。

次に図３に先の図１と同様の断面を示し、図４に同じく先の図２と同様の端面を示す実施例２は、先の実施例と同様に吸気防止手段をドレン油とするものであるが、先の実施例と異なり、排出口４ｆも油で封止する例である。この例では、排出口４ｆにパイプ４２を付設し、その先端をオイルパン５のオイルレベル下に開口させたものである。この実施例２におけるその他の構成は、全て実施例１の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代え、以下この例に特有の相違点のみ説明する。

この実施例２においては、実施例１と同様に斜め油孔４ｃに連通する油路４ｄの先端を径方向溝４ｅを介してオイルポンプボディ１１外周の周回溝４ｇに連通しているが、実施例１とは異なり、該周回溝４ｇをオイルポンプボディ１１の外周に沿ってほぼ半周周回させてオイルポンプボディ１１の最下方に導き、この溝の端部にパイプ４２の先端を接続した構成が採られている。パイプ４２は、オイルポンプボディ１１と変速機ケース２０の合わせ面位置で下方に延び、途中で屈曲してバルブボディ６の下面とオイルパン５の間の空間を概ね水平に後方に延び、終端部を下方に屈曲させてオイルレベル下に浸かるように、前傾状態傾斜したオイルパン５の前側まで延ばしたものである。

この実施例によると、ドレン油の排出路４の先端が常時オイルレベル下にあるため、ドレン油路に負圧が生じた場合でも、パイプ４２の先端で構成される排出口からは油が吸い込まれることになり、空気の吸い込みを完全に防ぐことができる利点が得られる。

ただし、この実施例の場合、トルクコンバータ３内のオイルレベルに対してパイプ４２の先端のレベルが下方にあることになるため、万一、本発明が対象とするドレン油路４以外の油路部分からの空気吸い込みが生じた場合、トルクコンバータ３内の軸より上方部分の油が全て排出してしまう可能性がある。したがって、この実施例２と先の実施例１との利害得失は一概にはいえない。

次に図５に先の図１と同様の断面を示す実施例３は、吸気防止手段を逆止弁４３とした例である。この例では、チェックボール４３ａを弁体とする逆止弁４３がドレン油路４の排出口４ｆ部に嵌め込み固定されている。チェックボール４３ａは、筒状の弁本体４３ｂ内に可動に配置され、ドレン油路４側に狭まる弁本体４３ｂのテーパ状の弁座に着座する構成とされ、弁本体４３ｂから内径方向に張出す鍔部により抜止めされている。この実施例３におけるその他の構成は、全て実施例１の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。

この実施例の場合、斜め油孔４ｃからのドレン油は油路４ｄ内を満たすことでチェックボール４３ａを押し開き、逆止弁４３を経て排出される。これに対して、ドレン油路４側が他の油路からの油漏れで減圧された場合、チェックボール４３ａが吸引されて弁座に着座することで、変速機ケース２０内の空気がドレン油路４内に吸引されることが防止される。

図６はこの実施例による効果を示す。図の横軸は時間、縦軸は油の漏れ量を表す。図の実線Ｄは、排出口に逆止弁を設けない場合の特性を示し、実線Ｅは、実施例３の特性を示す。また、白抜き矢印は、逆止弁の付設による漏れ量の低減効果を示す。この特性の比較から分かるように、実施例３によれば単位時間当たりの漏れ量を数分の１に減少させることができる。

かくして、この実施例３によっても、先の各実施例と同様に吸気防止効果を達成することができる。特にこの実施例によれば、逆止弁４３はその逆止作用によりドレン油路４に油を保持する機能を果たすとともに、排出口４ｆからの空気の吸い込みを積極的に阻止する機能を果たすため、他の油路からの漏れ量が多い場合でもドレン油路が完全に通気状態となってしまうのを防ぐことができる。

なお、この実施例３では、逆止弁４３をチェックボール形のものとしたが、弁形式は特にこの形式に限るものではなく、例えば、図７に示すように、通常のばね負荷形のチェック弁４３’を用いても同様の効果を達成することができる。こうした場合、チェックボール４３と同様に、斜め油孔からのドレン油が油路内を満たすことで、チェック弁を押し開き、逆止弁を経て排出される。ドレン油路が減圧された場合には、ばね負荷によりチェック弁が閉じられることで、変速機ケース２０内の空気がドレン油路内に吸引されることことが防止される。

次に図８に図１と同様の断面を示す実施例４は、吸気防止手段を細かいメッシュの網４４とした例である。この例では、オイルポンプボディ１１の油路４ｄの外端に変速機ケース２０側に開口する吸気防止手段の収容空間が形成され、その中に円筒形フィルタ状の網が配置されている。この実施例４においてもその他の構成は、全て実施例１の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。

この例の場合、ドレン油は油路４ｄから円筒状の網の内側に入り、網目を経て変速機ケース２０の切欠き部から排出される。これに対して、ドレン油路４側が他の油路からの油漏れで減圧された場合、空気の吸引に対しては網目に付着した油が、その粘性による表面張力で油膜を形成して網目を塞いだ状態を維持するため空気の吸引が防止される。

かくして、この実施例４によっても、先の各実施例と同様に吸気防止効果を達成することができる。

次に図９に先の図１と同様の断面を示し、図１０に先の図２と同様の端面を示す実施例５は、吸気防止手段をトラップ状の油溜め４５とした例である。この例では、オイルポンプボディ１１のオイルポンプカバー１２との合わせ面側にＵ字状の溝が形成され、この溝の開放面側をオイルポンプカバー１２で覆うことで、Ｕ字路状のトラップを構成する油溜め４５が形成されている。Ｕ字溝の一方の上部は、軸方向油孔４ｈを介して斜め油孔４ｃに接続され、他方の上部はオイルポンプカバー１２の軸方向油孔４ｉを介して変速機ケース２０内空間に開口する構成とされている。この実施例５におけるその他の構成は、全て実施例１の場合と同様であるので、対応する部材に同様の参照符号を付して説明に代える。

この実施例の場合、オイルポンプカバー１２の軸方向油孔４ｉより下方に常に油が溜められていることになるので、油孔４ｈと油孔４ｉ間は油により封止されていることになる。したがって、この実施例によれば、斜め油孔４ｃからのドレン油は油孔４ｈから油溜め４５に流れ込むことで油溜め４５のオイルレベルが上昇し、油孔４ｉのレベルを越えた油が油孔４ｉから変速機ケース２０内に排出される。また、油孔４ｈ側が減圧され油溜め４５の油が斜め孔４ｃ側に吸引されない限り、このトラップの封止を破って油孔４ｈ側から斜め油孔４ｃに空気が入り込むことはない。

かくして、この実施例５によっても、先の各実施例と同様に吸気防止効果を達成することができる。

以上本発明を５つの実施例に基づき詳述したが、本発明はこれらの実施例に限るものではなく、種々の形態で実施可能なものである。

本発明の適用に係る実施例１の自動変速機の軸方向部分断面図である。 図１の変速機ケースとオイルポンプカバーを除去して示すＡ−Ａ矢視端面図である。 実施例２に係る自動変速機の軸方向部分断面図である。 図３の変速機ケースとオイルポンプカバーを除去して示すＢ−Ｂ矢視端面図である。 実施例３に係る自動変速機の軸方向部分断面図である。 実施例３による油抜け防止効果を示すグラフである。 実施例３に逆止弁部分を変更した例の自動変速機の軸方向部分断面図である。 実施例４に係る自動変速機の軸方向部分断面図である。 実施例５に係る自動変速機の軸方向部分断面図である。 図８の変速機ケースとオイルポンプカバーを除去して示すＣ−Ｃ矢視端面図である。

符号の説明

１ オイルポンプ
２ 変速機
３ トルクコンバータ
４ ドレン油路
４ｆ 排出口
５ オイルパン
４１〜４５ 吸気防止手段
４１ 環状油路
４２ パイプ
４３ 逆止弁
４４ 網
４５ 油溜め

Claims (6)

1. オイルポンプ（１）から供給される油を介して変速機（２）にトルクを伝達するトルクコンバータ（３）と、該トルクコンバータの油を変速機に戻すドレン油路（４）を備える自動変速機において、
   前記ドレン油路における少なくとも排出口（４ｆ）に隣接する側にドレン油を保持させる吸気防止手段（４１〜４５）が設けられたことを特徴とする自動変速機トルクコンバータの油抜け防止装置。
2. 前記吸気防止手段は、前記排出口を変速機内の上部に有し、変速機内の外周部を変速機軸回りに少なくともほぼ一巡する環状油路（４１）で構成される、請求項１記載の油抜け防止装置。
3. 前記吸気防止手段は、前記ドレン油路からオイルパン（６）のオイルレベル下に延びるパイプ（４２）で構成される、請求項１記載の油抜け防止装置。
4. 前記吸気防止手段は、前記排出口に配置され、ドレン油の排出を許容し、空気の吸込みを阻止する逆止弁（４３）で構成される、請求項１記載の油抜け防止装置。
5. 前記吸気防止手段は、前記排出口の近傍に配置され、ドレン油の粘性により網目を塞いで空気の吸込みを阻止する細かいメッシュの網（４４）で構成される、請求項１記載の油抜け防止装置。
6. 前記吸気防止手段は、ドレン油による封止により空気の流入を阻止するトラップ状の油溜め（４５）で構成される、請求項１記載の油抜け防止装置。

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