JP2014152907A - リザーバタンク - Google Patents

Abstract

【課題】砂が流出口へ流出しないようにするとともに、低温時に必要な流量を確保できるリザーバタンクを提供する。
【解決手段】作動油を注油する注油口５ｃ、作動油を流出させる流出口１３ａ、作動油を流入させる流入口５ｂをそれぞれ形成したタンク本体５、８と、注油口５ｃを閉塞するキャップ１６と、流出口１３ａおよび流入口５ｂ間に配置されたフィルタ３と、内部に通孔４ａを有し、一端が流入口５ｂに開口し、他端がフィルタ３に開口するバッフラ４とを有するリザーバタンクにおいて、フィルタ３は、通孔４ａに通じる加圧室フィルタ３ｄと、通孔４ａに通じない加圧室外フィルタ３ｅとからなり、加圧室外フィルタ３ｅは、砂を除去できる目粗さを有し、加圧室フィルタ３ｄは、加圧室外フィルタ３ｅより目粗さが粗く、作動油内のスラッジを除去できる目粗さを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば油圧式パワーステアリング装置に用いられ、作動油の蓄積、ろ過等を行う加圧式のリザーバタンクに関する。

従来、この種のリザーバタンクとしては、例えば特許文献１に記載されたリザーバタンクが知られている。図９に、この文献に記載されているリザーバタンクの構造を示す。リザーバタンク１０１は、流入パイプ１０２から流入する作動油を加圧し、作動油をろ過するフィルタ１０３を透過し易くするバッフラ１０４を備えた加圧式リザーバタンクである。

流入パイプ１０２から流入される作動油は、バッフラ１０４の加圧室１０７内に圧送されることによって流速が減少し、流速エネルギが圧力エネルギに変換されて加圧される。そして、加圧室１０７内は正圧となる。これに対して、漏斗部１０６の漏斗室１０８は、流出パイプ１０５を介して図示しないオイルポンプの吸入側に接続されているので、オイルポンプの吸引力が作用し、負圧となる。

これにより、タンク本体１０９内の作動油は、フィルタ１０３を挟んで正圧と負圧とが間近で対向することとなる。そして、このような圧力差が生じることによって、例え粘性の高い状態の作動油であっても円滑にフィルタ１０３を通過できるようになる。従って、作動油がオイルポンプの吸引力に応じて円滑に流れることで、作動油の粘性が高い低温時等においても、オイルポンプの吸込み不良に起因したキャビテーションの発生を抑制することができる。

特許２００１−１３８９３４号公報

新興国等の未舗装路が多い地域で自動車を走行させると、リザーバタンク１０１の外周に多数の砂が付着し、キャップ１１０内の図略の通路を経てタンク本体１０９内へ砂が流入する。この砂は、フィルタ１０３を通過し、流出パイプ１０５を経て図略のオイルポンプへ流入し、オイルポンプのカム面を損傷させる恐れがあった。

フィルタ１０３を砂を捕捉できる程度に目粗さを細かくすると、低温時に作動油の粘性が高くなったときに、フィルタ１０３の流路抵抗が増大し、オイルポンプに対し必要な流量を確保できなくなる問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的するところは、砂が流出口へ流出しないようにするとともに、低温時に必要な流量を確保できるリザーバタンクを提供することである。

上記課題を解決するためのリザーバタンクは、作動油を注油する注油口、作動油を流出させる流出口、作動油を流入させる流入口をそれぞれ形成したタンク本体と、前記注油口を閉塞するキャップと、前記流出口および前記流入口間に配置されたフィルタと、内部に通孔を有し、一端が前記流入口に開口し、他端が前記フィルタに開口するバッフラとを有するリザーバタンクにおいて、前記フィルタは、前記通孔に通じる加圧室フィルタと、前記通孔に通じない加圧室外フィルタとからなり、前記加圧室外フィルタは、砂を除去できる目粗さを有し、前記加圧室フィルタは、前記加圧室外フィルタより目粗さが粗く、作動油内のスラッジを除去できる目粗さを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、加圧室フィルタによって作動油内のスラッジを捕捉できるとともに低温時に必要な流量を確保でき、加圧室外フィルタによって砂を捕捉できるので、流出口から砂が流出するのを防止することができる。

本発明の一実施形態にかかるリザーバタンクの構造を示し、一部断面側面図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンクの構造を示した断面図である。 本発明の一実施形態にかかる図２の領域Ｚの拡大断面図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンクに設けられた中間部材の概略構造を示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンクの下面図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンクの中間部材辺りで断面した上面図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンク内における作動油の低温時の流れ解析図である。 本発明の一実施形態にかかるリザーバタンク内における作動油の高温時の流れ解析図である。 従来のリザーバタンクの構造を示した断面図である。

本発明の一例である実施形態を、図１乃至図６にもとづいて説明する。図１は、リザーバタンクの構造を示し、一部断面側面図、図２は、リザーバタンクの構造を示した断面図、図３は、図２の領域Ｚの拡大断面図、図４は、リザーバタンクに設けられた中間部材の概略構造を示す平面図、図５は、リザーバタンクの下面図、図６は、リザーバタンクの中間部材辺りで断面した上面図、図７は、リザーバタンク内における作動油の低温時の流れ解析図、図８は、リザーバタンク内における作動油の高温時の流れ解析図である。

図１および図２に示されるように、リザーバタンク１は、自動車のエンジンルーム内に配設され、ゴムホース、金属チューブ等の配管によって、流入パイプ２はアクチュエータであるパワーアシスト機構部の排出側に、流出パイプ７は油圧源であるオイルポンプの吸入側にそれぞれ接続される。リザーバタンク１は、流入パイプ２から流入する作動油を蓄積する機能を有し、作動油のろ過を行うフィルタ３を有する。リザーバタンク１は、作動油を注油する注油口５ｃを有し、この注油口５ｃは、オイルキャップ１６によって、わずかな大気連通状態を保って閉塞されている。リザーバタンク１は、流入パイプ２から流入する作動油を加圧し、フィルタ３を透過し易くするバッフラ４を備えた加圧式のリザーバタンクである。

リザーバタンク１は、流入パイプ２を有し、作動油を蓄積するタンク部５と、作動油を加圧するバッフラ４と、フィルタ３を配設した中間部材６と、流出パイプ７を有する漏斗部８とを備えている。リザーバタンク１は、タンク部５、中間部材６、漏斗部８の順に積み重ね、互いに溶着することによって一体的に構成されている。バッフラ４はタンク部５内に配置され、流入パイプ２に接続されている。

タンク部５は、略円筒形状をした例えば合成樹脂製の成形体であり、上端部には油を注入する注油口５ｃが形成され、下端部にはつば状に張り出したフランジ部５ａが形成されている。このフランジ部５ａの下面には、溶着の際に用いられる環状に隆起した溶着部（図示略）が設けられている。また、タンク部５の下端部に、流入口５ｂが形成され、この流入口５ｂに通じる流入パイプ２が溶着されている。なお、この流入パイプ２は射出成形によってタンク部５と一体成形されてもよい。

中間部材６は、図４に示されるように、略リング形状をした例えば合成樹脂製の成形体であり、その外周にリング部３ｃを有し、内周に隔壁１０を有している。中間部材６の内周は円孔３ａとなっており、この円孔３ａの周囲には、まゆ型形状のまゆ型孔３ｂが円周上に複数配置されている。円孔３ａおよびまゆ型孔３ｂは、円筒形状の隔壁１０によって隔てられ、隔壁１０はバッフラ４に接する位置まで延びている。これら円孔３ａ、まゆ型孔３ｂには、例えばナイロン製のフィルタ３が設けられている。なお、このフィルタ３は、作動油をろ過するためのものであり、その材質や中間部材６への取り付け方法は任意である。また、リング部３ｃの上面および下面の周縁には、溶着の際に用いられる、溶着部（図示略）がそれぞれ設けられている。

フィルタ３は、円孔３ａに設けられた加圧室フィルタ３ｄと、まゆ型孔３ｂに設けられ加圧室外フィルタ３ｅとから構成されている。加圧室フィルタ３ｄは、作動油をバッフラ４の加圧室１１から漏斗部８の漏斗室１２へ流出させるときにろ過する機能を有し、作動油内のスラッジを捕捉する。加圧室外フィルタ３ｅは、作動油をタンク部５から漏斗室１２へ流出させるときにろ過する機能を有し、外部からオイルキャップ１６の後述する連通通路を経てタンク部５へ流入した砂を捕捉する。砂は作動油内のスラッジよりも粒径が小さいので、加圧室外フィルタ３ｅの目粗さは、加圧室フィルタ３ｄの目粗さよりも細かい。加圧室フィルタ３ｄおよび加圧室外フィルタ３ｅは、射出成形によって形成された網目を有する。

バッフラ４は、図１乃至図３に示すように、内部に通孔４ａが形成され、通孔４ａの一端はタンク部５の流入口５ｂに連通し、通孔４ａの他端はバッフラ４の凹部９に連通している。凹部９は、フィルタ３の円孔３ａの外径（壁部１０の内径）と略同一の内径を有する。バッフラ４は、通孔４ａの一端がタンク部５の流入口５ｂに連通する位置で、タンク部５に対して取り付けられている。そして、バッフラ４の凹部９と中間部材の隔壁１０とフィルタ３とにより加圧室１１が区画形成されている。この加圧室１１はバッフラ４に形成された通孔４ａによって流入口５ｂを介して流入パイプ２と連通され、流入パイプ２から流入する作動油の略全量が加圧室１１内に流入するようになっている。

また、バッフラ４は、図６に示すようにタンク部５の内周面に向かって四方に延びるつば状のバッフラフランジ部１５を有し、前記タンク部５と前記中間部材６との間に挟み込まれる態様で配設されている。バッフラ４の注油口５ｃ側の上壁には、タンク部５内の空間および通孔４ａの間を上下方向に連通する空気抜き孔４ｃが形成されている。空気抜き孔４ｃは、オイルキャップ１６の後述する加圧ロッド１６ａによって閉塞されるようになっている。

漏斗部８は、図２および図６に示すように略漏斗形状をした例えば合成樹脂製の成形体であり、この漏斗部８には流出パイプ７が一体形成されている。なお、流入パイプ２とバッフラ４は別体に設け、溶着等によって一体化してもよい。

漏斗部８の上部には、有底円筒状の皿状部１３が設けられている。該皿状部１３に、流出口１３ａが形成され、流出口１３ａで流出パイプ７が一体的に接続されている。流出パイプ７はリザーバタンク１の径方向に延びている。皿状部１３と流出パイプ７は、該皿状部１３の内部と流出パイプ７の内部とが連通するように接続され、その接続部分は略漏斗形状に形成されている。そして、この皿状部１３の上端は、前記中間部材６に溶着される溶着部（図示略）が設けられている。なお、このタンク部５と漏斗部８とは、製造工程において中間部材６を挟んで回転可能に組み付けられ、後述する通孔４ａと流出パイプ７とが成す角度が所定の鋭角を成すように決定した後に溶着される。

漏斗部８の内部には、フィルタ３、皿状部１３、流出パイプ７によって区画された漏斗室１２が形成されている。漏斗室１２は、フィルタ３の直下に配置され、フィルタ３を通過した作動油が導かれる。そして、皿状部１３は、フィルタ３の漏斗室側のフィルタ面と前記皿状部１３の底面との間が所定距離離間するように形成され、それによって所定の高さαを有する空間が形成されている。なお、本実施形態では、この空間の高さαが加圧室１１の高さβと同程度に設定されている。

通孔４ａに沿って流れる作動油は、バッフラ４の奥壁部４ｂに当たり、フィルタ３側へ流れの向きが変えられるようになっている。バッフラ４の奥壁部４ｂの下側には、前記皿状部１３と流出パイプ７の接続部分であり、該流出パイプ７に向けて湾曲する曲線の開始端部（湾曲端部１４）が設けられている。この湾曲端部１４は、バッフラ４の奥壁部４ｂによって流れの方向が変えられた作動油があたる位置に形成されている。つまり、図３に示す矢印ｆ２に沿って流れる作動油は、湾曲端部１４によって、流出パイプ７に向かう流れ（本流ｆ３）と、タンク部５に向かう流れ（支流ｆ４）とに分流される。この湾曲端部１４は、図５に示されるように、リザーバタンク１を下面から見て、図示の態様で半円型に端部が配設されている。

なお、作動油の流れがあたる奥壁部４ｂの壁面は、フィルタ３の平面に対して、垂直に形成され、前記流出パイプ７は、前記通孔４ａと成す角度が所定の鋭角になるように配設されている。なお、ここで所定の鋭角とは、流出パイプ７の配設位置が、通孔４ａの軸線方向を中心に正方向に０度から９０度までの角度、あるいは負方向に０度から９０度の範囲の位置にある角度のことをいう。正方向とは図６において、時計回り方向であり、負方向とは同図６において、反時計回り方向である。

タンク部５と、漏斗部８とによって、作動油を蓄積するタンク本体が構成される。タンク本体は、注油口５ｃ、流入口５ｂ、流出口１３ａを有する。

注油口５ｃにはオイルキャップ１６が着脱可能に取り付けられ、オイルキャップ１６には、タンク本体内と外部とを連通する図略の連通通路が形成されている。タンク本体内の空気は、連通通路を経て外部へ流出するようになっている。オイルキャップ１６の下部には、加圧ロッド１６ａが上下方向に延びており、加圧ロッド１６ａによってバッフラ４の空気抜き孔４ｃが閉塞されるようになっている。

このような構成とすることで、前記リザーバタンク１は次のように作用する。
まず、流入パイプ２から流入される作動油は、前記バッフラ４の加圧室１１内に圧送されることによって流速が減少し、流速エネルギが圧力エネルギに変換されて加圧がなされる。そして、加圧室１１内は正圧となる。これに対して、漏斗部８の漏斗室１２は、流出パイプ７を介してオイルポンプの吸入側に接続されているので、オイルポンプの吸引力が作用し、負圧となる。

これにより、リザーバタンク１内の作動油は、前記フィルタ３を挟んで正圧（加圧室１１）と負圧（漏斗室１２）とが間近で対向することとなる。そして、このような圧力差が生じることによって、図８に示すように、たとえ粘性の高い状態の作動油であっても円滑に加圧室フィルタ３ｄを通過できるようになる。

次に、図７および図８を参照して、このような構成のリザーバタンク１の低温時（例えば−３０℃）と高温時（例えば８０℃）の流れ解析の実験結果について説明する。

低温時の作動油の流れ解析について図７に示されるように、作動油は、低温時には一般に油の粘性が高く、流動性が低いため、流入パイプ２から流入した作動油はバッフラ４にて加圧され、前記漏斗部８の流出パイプ７を通じてオイルポンプに吸入されることとなる。すなわち、作動油は、矢印ｆ１（図２も参照のこと）に沿って流れる。このようにバッフラ４によって加圧されることで作動油の流れ不良もないものとなる。また、流出パイプ７を通孔４ａに対して所定の鋭角を成すように配置したことで、通孔４ａから流出パイプ７へ作動油がスムーズに流れる。このため、作動油の流れ不良をなくすことができ、オイルポンプのキャビテーションの発生を抑制することができる。また、バッフラ４（加圧室１１）内からフィルタ３を通過した作動油の一部が湾曲端部１４付近の皿状部１３ではね返り、漏斗部８からタンク部５への流れが少量ながらでき、オイルポンプの吸引力によってタンク部５から漏斗部８への流れもできるので、タンク部５内に蓄積されている作動油に循環（流動）が生じ、作動油に混入した空気が抜けやすくなる。

高温時の作動油の流れ解析について図８に示されるように、作動油は、高温時には一般に油の粘性が低く、流動性が高い。そして、作動油の流れがあたる奥壁部４ｂの壁面は、前記フィルタ面に対して、垂直の角度であるため、作動油の流れは、バッフラ４の奥壁部４ｂにあたった後、フィルタ３ｄを勢いよく通過して湾曲端部１４にあたる。そして、この作動油の流れは湾曲端部１４にて２つの流れに分流されることとなる。すなわち、前記流出パイプ７側（オイルポンプ側）へ流れる流れ（「本流ｆ３」）と、前記湾曲端部１４付近の皿状部１３にて作動油がはね返るように方向を変え、前記所定の高さαを有する空間を通って、タンク部５へ流れる流れ（「支流ｆ４」）である。

このように、支流ｆ４ができることで、高温時、作動油はタンク部５内に流れ込むようになる。また、一般にこのようなリザーバタンク１のタンク部５内は大気開放されている。そして、タンク部５内に作動油が流れ込むことで作動油にたとえ空気が混入していたとしても空気孔を通じて外部に排出されることとなる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
上記実施形態では、加圧室フィルタ３ｄおよび加圧室外フィルタ３ｅの総称をフィルタとしたが、加圧室フィルタ３ｄ、加圧室外フィルタ３ｅおよび中間部材６を含めた全体の総称をフィルタとしても良い。

上記実施形態では、ナイロン製のフィルタ３を用いた。他の実施形態として、針金で網目を形成した金属製のフィルタを用いても良い。この場合、金属製のフィルタを射出成形型にセットし、溶融樹脂を流し込んで中間部材を成形する。こうすれば、中間部材とフィルタが一体化される。

１：リザーバタンク、２：流入パイプ、３：フィルタ、３ｄ：加圧室フィルタ、３ｅ：加圧室外フィルタ、４：バッフラ、４ａ：通孔、５：タンク部（タンク本体）、５ｂ：流入口、５ｃ：注油口、７：流出パイプ、８：漏斗部（タンク本体）、１３ａ：流出口、１６：オイルキャップ

Claims (1)

1. 作動油を注油する注油口、作動油を流出させる流出口、作動油を流入させる流入口をそれぞれ形成したタンク本体と、前記注油口を閉塞するキャップと、前記流出口および前記流入口間に配置されたフィルタと、内部に通孔を有し、一端が前記流入口に開口し、他端が前記フィルタに開口するバッフラとを有するリザーバタンクにおいて、前記フィルタは、前記通孔に通じる加圧室フィルタと、前記通孔に通じない加圧室外フィルタとからなり、前記加圧室外フィルタは、砂を除去できる目粗さを有し、前記加圧室フィルタは、前記加圧室外フィルタより目粗さが粗く、作動油内のスラッジを除去できる目粗さを有することを特徴とするリザーバタンク。

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