JP2010190370A - 自動変速機におけるエア分離構造 - Google Patents

Abstract

【課題】連通管を流れるオイル内のエアのかたまりが、変速機構に供給されないようにする。
【解決手段】トルクコンバータ１１と変速機構２１とが切り離して設けられており、トルクコンバータ１１側に設けられたオイルポンプ１２が、変速機構２１側のオイルパン２４から、連通管１４（１４ａ、１４ｂ）を介してオイルを吸引するようにした自動変速機１において、オイルポンプ１２とオイルパン２４との間の連通管１４の途中に、エアと油とを分離する分離室３０を介在させ、分離室３０は、分離室３０内のエアを排出させる電動ポンプ６０と連結されている構成のエア分離構造とし、オイルポンプ１２に供給されるオイルからエアを除去することで、オイルポンプ１２から、エアのかたまりを含まないオイルが変速機構に供給されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクコンバータと変速機構とが切り離されて別々に設けた自動変速機におけるエア分離構造に関する。

自動変速機のトルクコンバータと変速機構とが切り離されて、トルクコンバータがエンジンと共に車両前部に、変速機構が差動装置と共に車両後部に設けられて、トルクコンバータから変速機構への動力の伝達を、トルクコンバータと変速機構とを繋ぐプロペラシャフトを介して行うようにした自動変速機が、特許文献１に開示されている。

この特許文献１に開示された自動変速機では、トルクコンバータ側に設けられたオイルポンプが、連通管を介して、変速機構側にあるオイルパン内のオイルを吸引し、吸引したオイルを加圧した後に、別の連通管を介して、変速機構の締結要素に作動オイルとして供給するようになっている。

特開２００５−８８７９５号公報

この自動変速機では、オイルポンプとオイルパンとが離れて位置しているため、オイルパンから吸引したオイルをオイルポンプに供給するための連通管の長さが長くなっており、さらに連通管の途中には複数の曲がり部分が存在している。
そのため、連通管内を流れるオイルに含まれている微細な気泡（エア）が、オイルポンプに向けて連通管内を流れている間に徐々に集まって、大きなエアのかたまりを形成し、連通管の曲がり部分や上部に滞留することがある。

この連通管内で滞留したエアのかたまりは、連通管内を流れるオイルの流速が早くなると、オイルポンプ内に引き込まれることがある。このオイルポンプ内に引き込まれたエアのかたまりが、変速機構の締結要素に供給されると、例えば締結油圧が確保されなくなって、ショックを発生することがあった。

よって、本発明は、連通管を流れるオイル内のエアのかたまりが、変速機構に供給されないようにすることを目的とする。

本発明は、トルクコンバータと変速機構とが切り離して設けられており、トルクコンバータ側に設けられたオイルポンプが、変速機構側のオイルパンから、連通管を介してオイルを吸引するようにした自動変速機において、オイルポンプとオイルパンとの間の連通管の途中に、エアとオイルとを分離させる分離室を介在させ、分離室は、分離室内のエアを排出させる排出ポンプと連結されている構成とした。

本発明によれば、連通管を流れるオイル内のエアのかたまりは、分離室内でオイルから分離されるので、エアのかたまりが、オイルポンプを経てオイルと共に変速機構に供給されない。また、オイルから分離されて分離室内に集積されたエアは排出ポンプにより排出されるので、連通管を流れるオイルの流速が速くなっても、オイルポンプに引き込まれることがない。
よって、エアのかたまりが変速機構に供給されることが防止できるので、エアのかたまりに起因するショックの発生を好適に防止できる。

実施形態にかかるエア分離構造を採用した自動変速機１の概略構成図である。 連通管に設けられた分離室を説明する図である。

以下、本発明に係る自動変速機におけるエア分離構造を、トルクコンバータと変速機構とが切り離されて別々に設けられた自動変速機１に採用した場合を例に挙げて説明する。
図１は、実施形態にかかるエア分離構造を採用した自動変速機１の概略構成図である。図２は、連通管１４に設けられた分離室３０を説明する図である。

実施形態に係る自動変速機１は、エンジン２と共に車両前部に設けられたフロントユニット１０と、図示しない差動装置と共に車両後部に設けられたリアユニット２０とから構成され、フロントユニット１０からリアユニット２０への動力伝達が、フロントユニット１０とリアユニット２０とを接続する図示しないプロペラシャフトを介して行われるようになっている。

フロントユニット１０は、エンジン２から回転が入力されるトルクコンバータ１１と、オイルポンプ１２とを備えて構成され、これらはコンバータケーシング１３内に収容されている。

トルクコンバータ１１は、エンジン２のクランクシャフトに連結されたポンプインペラと、これに対向配置されたタービンランナと、両者の間を循環するオイルの流れを制御するステータと、を備える。
このトルクコンバータ１１におけるポンプインペラからタービンランナへの流体的伝達により、エンジン２から入力される回転が、タービンランナにプロペラシャフトを介して連結したリアユニット２０の変速機構２１に伝達されるようになっている。

オイルポンプ１２は、連通管１４を介してリアユニット２０のコントロールバルブボディ２３と連結しており、コントロールバルブボディ２３には、図示しないオイルストレーナが付設されている。
オイルポンプ１２は、オイルストレーナを介して、オイルパン２４内のオイルを吸引し、吸引したオイルを加圧したのち、トルクコンバータ１１に作動オイルとして供給すると共に、コントロールバルブボディ２３に供給する。
コントロールバルブボディ２３に供給されたオイルは、図示しないコントロールバルブにより圧力が調圧されたのち、変速機構２１の所定の締結要素に供給される。

リアユニット２０は、変速機構２１と、差動装置（図示せず）とを備えて構成される。
変速機構２１は、フロントユニット１０側から入力される回転を変速し、差動装置は、変速された回転を駆動輪（図示せず）に伝達する。

変速機構２１は、図示しないギヤおよび締結要素などから構成され、変速機ケース２２内に収容されている。
変速機ケース２２の下面には、コントロールバルブボディ２３が固定されると共に、このコントロールバルブボディ２３を覆うように、オイルパン２４が設けられている。

変速機ケース２２の下部は開口しており、変速機構２１の締結要素の潤滑や締結に用いられたオイルが、自重によりオイルパン２４内に移動するようになっている。
コントロールバルブボディ２３の下に付設されたオイルストレーナ（図示せず）の吸入口は、オイルパン２４内に位置し、排出口は、コントロールバルブボディ２３に連結された連通管１４に連絡している。

連通管１４は、分離室３０とコントロールバルブボディ２３とを連通させる連通管１４ａと、分離室３０とオイルポンプ１２とを連通させる連通管１４ｂと、から構成され、連通管１４ａと連通管１４ｂとの間に、連通管１４内を流れるオイルからエアのかたまりを分離するための分離室３０が介在させて設けられている。

図２の（ａ）は、分離室３０の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。

分離室３０は、上下端が封止された円筒形状を有しており、上端３０ａから下端３０ｂ側に所定距離オフセットした位置に連通管１４ａが連結され、下端３０ｂの近傍に連通管１４ｂが連結されている。

図２の（ｂ）に示すように、連通管１４ａおよび連通管１４ｂは、分離室３０の上方（軸方向）から見て、分離室３０の外周がなす円の接線Ｔに平行な直線Ｘ上を、互いに反対方向に延びるように設けられている。

連通管１４ａは、その中心を通る直線Ｘが、分離室３０の中心Ｏを通る直径線Ｄに対して所定角度αで交差するように設けられている。
連通管１４ａを通って分離室３０内に供給されるオイルが、円柱形状の分離室３０内の空間Ｓに対して接線方向から流入するようにして、分離室３０内に供給されたオイルが旋回流を形成するようにするためである。

連通管１４ｂは、分離室３０と連通管１４ａとの接続位置よりも下端３０ｂ側の側面から、分離室３０内に形成される旋回流の旋回方向における下流側に延出するように設けられている。分離室３０内で旋回流を形成するオイルが、分離室３０の内周面を周方向に沿って流れながら、自重により下端３０ｂ側に移動してオイルの渦を形成したのち、下端３０ｂ側の連通管１４ｂから排出されるようにするためである。

分離室３０における連通管１４ａとの接続位置よりも上端３０ａ側は、オイルから分離したエアを捕捉する捕捉空間３１とされている。
分離室３０の上端３０ａには、電動ポンプ６０（図１参照）から延びる吸入管６１が接続しており、吸入管６１の吸入口６１ａは、分離室３０内でオイルが形成する旋回流の中心（分離室３０の中心Ｏ）の直上に位置している。

図１に示すように、電動ポンプ６０は、エンジン駆動されるオイルポンプ１２と同期して駆動され、吸入管６１を介して分離室３０からエアを吸引し、排気管６２を介して変速機ケース２２内に排出する。
この際、電動ポンプ６０が、分離室３０内を大気圧よりも若干低い負圧状態にすることで、オイルに包含された比較的大きなエアのかたまりのみならず、細かな気泡もまたオイルから分離され易くなるようにしている。
負圧状態にすることで細かな気泡も体積が膨張して、分離室３０内を流れるオイルから分離され易くなるからである。

かかる構成の自動変速機１によれば、連通管１４ａから分離室３０内に接線方向から供給されて分離室３０内に旋回流を形成したオイルは、分離室３０の内周面を周方向に沿って流れながら、自重により下端３０ｂ側に移動してオイルの渦を形成し、下端３０ｂ側の連通管１４ｂから排出される。
この際、分離室３０内を流れるオイルには遠心力が作用して、オイルが分離室３０の内周面側に押しつけられるので、分離室３０の中心Ｏ側には減圧された空間が形成される。
ここで、オイルに含まれているエアは、オイルに比べて質量が無視できるので、遠心力の影響を受けず分離室３０の中心Ｏ側に集積される。
そのため、オイルに含まれたエアは、分離室３０の中心Ｏ側の減圧された空間に接する面でオイルから分離されて、分離室３０の上部にある捕捉空間３１内に捕捉される。

よって、オイルに含まれていたエアのかたまりは、オイルから分離されるので、オイルポンプを経てオイルと共に変速機構に供給されない。
さらに、オイルから分離されて捕捉空間３１内に捕捉されたエアは、電動ポンプ６０により吸引されて、変速機ケース２２内に排出されるので、連通管１４を流れるオイルの流速が速くなっても、オイルポンプに引き込まれることがない。

この際、電動ポンプ６０により負圧状態にされた分離室３０内では、オイルが渦巻き状の旋回流を形成するので、オイルが分離室内を螺旋状に旋回しながら移動する際に、オイルに含まれているエアのみならず気泡もまた、より多くオイルから分離させることができるようになる。

ここで、実施形態における連通管１４ａが、発明におけるに第１の連通管に相当し、連通管１４ｂが、発明における第２の連通管に相当し、電動ポンプ６０が、発明における排出ポンプに相当する。

以上の通り、本実施形態では、トルクコンバータ１１と変速機構２１とが切り離して設けられており、トルクコンバータ１１側に設けられたオイルポンプ１２が、変速機構２１側のオイルパン２４から、連通管１４（１４ａ、１４ｂ）を介してオイルを吸引するようにした自動変速機１において、オイルポンプ１２とオイルパン２４との間の連通管１４の途中に、エアとオイルとを分離する分離室３０を介在させ、分離室３０は、分離室３０内のエアを排出させる電動ポンプ６０と連結されている構成の自動変速機におけるエア分離構造とした。
これにより、オイル内のエアのかたまりは、分離室３０内でオイルから分離されたのち、電動ポンプ６０により、分離室３０から排出されるので、オイルポンプ１２に供給されるオイルからエアが除去される。
よって、オイルポンプ１２から、変速機構に供給されるオイルに、エアのかたまりが含まれないので、エアのかたまりに起因するショックの発生を好適に防止できる。
特に、連通管１４の長さが長くなり、連通管１４の曲がり部の数が多くなっても、好適にエアを除去できるので、自動変速機における油圧配管のレイアウトの自由度が向上する。

また、連通管１４は、分離室３０と、オイルパン２４内のオイルを吸引するオイルストレーナが付設されたコントロールバルブボディ２３とを連通する連通管１４ａと、分離室３０とオイルポンプ１２とを連通する連通管１４ｂと、から構成され、連通管１４ａは、分離室３０の上端３０ａから下端３０ｂ側にオフセットした位置で、分離室３０に連結し、連通管１４ｂは、連通管１４ａよりも下端３０ｂ側の位置で分離室３０に連結し、分離室３０では、連通管１４ａの接続位置よりも上端３０ａ側を、オイルから分離したエアの捕捉空間３１とし、捕捉空間３１と電動ポンプ６０から延びる吸入管６１とを連結した。
連通管１４ａを流れるオイル内のエアのかたまりの多くは、オイルで満たされた連通管１４ａ内の上部側を流れるので、オイルが分離室３０内に供給されると、分離室３０の上部にはオイルが満たされない捕捉空間３１が確保されているので、オイル内のエアのかたまりは、オイルから分離して、捕捉空間３１内に捕捉される。よって、オイル内のエアのかたまりが、オイルポンプ１２を経てオイルと共に変速機構２１に供給されない。
また、電動ポンプ６０が分離室３０（捕捉空間３１）内のエアを吸引して、変速機ケース２２内に排出しているので、捕捉空間３１の容積以上のエアがオイルから分離しても、捕捉空間３１らエアがあふれてオイルポンプ１２に供給されることがない。さらに、オイルが分離室３０内を上方から下方に向かって流れるので、連通管１４を流れるオイルの流速が速くなっても、捕捉空間３１内に捕捉されたエアが、オイルポンプ１２に引き込まれることがない。
よって、エアのかたまりに起因するショックの発生を好適に防止できる。

さらに、連通管１４ａは、分離室３０内の円柱状の空間Ｓに、接線方向からオイルを流入させて、分離室３０内に供給されたオイルが旋回流を形成するように、分離室３０の側面に接線方向から連結している構成とした。
これにより、連通管１４ａを通って分離室３０内に導かれたオイルは、分離室３０内を、内周面に沿って旋回しながら自重により上端３０ａ側から下端３０ｂ側に移動するので、分離室３０内にはオイルにより渦巻き状の旋回流が形成される。
この際、分離室３０内を流れるオイルは、遠心力により分離室３０の内周面側に押しつけられるので、分離室３０の中心Ｏ側には減圧された空間が形成される。ここで、オイルに含まれているエアは、オイルに比べて質量が無視でき、遠心力の影響を受けず分離室３０の中心Ｏ側に集積されるので、減圧された空間に接する面でオイルから分離されて、分離室３０の上部にある捕捉空間３１内に捕捉される。
また、分離室３０内にはオイルにより渦巻き状の旋回流が形成されるので、分離室３０内でのオイルの滞留時間と移動距離が長くなり、その分だけ、エアがオイルから分離する機会が増加する。
さらに、自動変速機が搭載された車両の傾きに関係なく、分離室３０内に渦巻き状の旋回流が形成されるようになるので、車両の傾きに影響をされないで、オイルからエアを確実に分離できるようになる。
また、電動ポンプ６０が分離室３０内を負圧状態にするので、オイルに含まれる細かな気泡であっても体積が膨張して、オイルから分離され易くなる。

１ 自動変速機
２ エンジン
１０ フロントユニット
１１ トルクコンバータ
１２ オイルポンプ
１３ コンバータケーシング
１４ 連通管
１４ａ 連通管（第１の連通管）
１４ｂ 連通管（第２の連通管）
２０ リアユニット
２１ 変速機構
２２ 変速機ケース
２３ コントロールバルブボディ
２４ オイルパン
３０ 分離室
３０ａ 上端
３０ｂ 下端
３１ 捕捉空間
６０ 電動ポンプ（排出ポンプ）
６１ 吸入管
６１ａ 吸入口
６２ 排気管
Ｓ 空間
Ｔ 接線
Ｘ 直線

Claims (3)

1. トルクコンバータと変速機構とが切り離して設けられており、トルクコンバータ側に設けられたオイルポンプが、変速機構側のオイルパンから、連通管を介してオイルを吸引するようにした自動変速機において、
   前記オイルポンプと前記オイルパンとの間の前記連通管の途中に、エアとオイルとを分離する分離室を介在させ、
   前記分離室は、前記分離室内のエアを排出させる排出ポンプと連結されていることを特徴とする自動変速機におけるエア分離構造。
2. 前記連通管は、前記分離室と前記オイルパンとを連通する第１の連通管と、前記分離室と前記オイルポンプとを連通する第２の連通管と、から構成され、
   前記第１の連通管は、前記分離室の上端から下端側にオフセットした位置で、前記分離室に連結し、
   前記第２の連通管は、前記第１の連通管よりも前記下端側の位置で前記分離室に連結し、
   前記分離室では、前記第１の連通管の接続位置よりも前記上端側を、前記オイルから分離したエアの捕捉空間とし、当該捕捉空間と前記ポンプの吸入口とを連結したことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機におけるエア分離構造。
3. 前記第１の連通管は、前記分離室内に流入したオイルが旋回流を形成するように、前記分離室の側面に接線方向から連結していることを特徴とする請求項２に記載の自動変速機におけるエア分離構造。

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