JP2019198827A - エアセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】既設のオイルポンプを用いることによって低コストでオイルからエアを分離して除去することができるエアセパレータを提供すること。【解決手段】オイルポンプ２によって昇圧されたオイルを各部に供給し、各部からオイルパン７へと戻るオイルを前記オイルポンプ２によって再び昇圧する動作を繰り返してオイルを循環させる油圧回路に設けられるサイクロン式のエアセパレータ１は、前記油圧回路を流れるオイルの一部を抽出し、このオイルを漏斗状の気液分離室Ｓに接線方向から噴射して該オイルに含まれるエアを分離して除去するよう構成されている。また、前記気液分離室Ｓへのオイルの供給経路（油路Ｌ２）にオリフィス６を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、油圧回路に設けられるエアセパレータに関する。

例えば、車両のトランスミッションには油圧回路から潤滑用のオイルが供給されるが、油圧回路においては、オイルポンプによって昇圧されたオイルが各部に供給されて潤滑に供され、各部からオイルパンへと戻るオイルがオイルポンプによって再び昇圧される動作が繰り返されてオイルが循環する。

ところで、油圧回路を循環するオイルには、攪拌等によってエアが不可避的に混入するが、エアを含んだオイルは、その潤滑油としての機能（冷却性、潤滑性）が低下する他、油圧脈動などの不具合が発生する。

そこで、例えば、特許文献１，２には、オイルに含まれるエアをエアセパレータによって分離除去する技術が開示されている。このエアセパレータは、エアを含んだオイルを漏斗状の気液分離室に接線方向から噴射し、気液分離室を旋回するオイルとエアの比重の差によって両者を分離するものである。

特許第２７５７０９１号公報 特開２０１３−１８９７８１号公報

しかしながら、特許文献１，２において開示されているエアセパレータは、何れもオイルを加圧して噴射するための専用のオイルポンプを設けているため、コストアップを免れないという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、既設のオイルポンプを用いることによって低コストでオイルからエアを分離して除去することができるエアセパレータを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、オイルポンプ（２）によって昇圧されたオイルを各部に供給し、各部からオイルパン（７）へと戻るオイルを前記オイルポンプ（２）によって再び昇圧する動作を繰り返してオイルを循環させる油圧回路に設けられるエアセパレータ（１）であって、前記油圧回路を流れるオイルの一部を抽出し、このオイルを漏斗状の気液分離室（Ｓ）に接線方向から噴射して該オイルに含まれるエアを分離して除去することを特徴とする。

本発明によれば、エアセパレータにオイルを供給するためのオイルポンプとして既設のもの（油圧回路に既に組み込まれているもの）を共用するため、専用のオイルポンプを設ける必要がなく、構造の単純化とコストダウンを図ることができる。

また、本発明では、前記油圧回路の油路（Ｌ１〜Ｌ７）とこの油路（Ｌ１〜Ｌ７）に設けられる各種バルブ（８，１２）を備えるバルブボディ（１６）に、前記気液分離室（Ｓ）を形成してもよい。

また、本発明では、前記気液分離室（Ｓ）を備えるセパレータ本体（１Ａ）を前記バルブボディ（１６）に一体に形成してもよい。

あるいは、本発明では、前記気液分離室（Ｓ）を備えるセパレータ本体（１Ａ）を前記バルブボディ（１６）と別体に構成し、該セパレータ本体（１Ａ）を前記バルブボディ（１６）に取り付けてもよい。

また、本発明では、前記気液分離室（Ｓ）へのオイルの供給経路にオリフィス（６）を設けてもよい。

本発明によれば、既設のオイルポンプを用いることによって低コストでオイルからエアを分離して除去することができる。

本発明にかかるエアセパレータの基本構成を示す模式的断面図である。 本発明にかかるエアセパレータの動作原理を説明するための斜視図である。 本発明にかかるエアセパレータを備える油圧回路の構成図である。 図３に示す油圧回路に設けられたエアセパレータが取り付けられたハルブボディの部分断面図である。 本発明にかかるエアセパレータを備える別の油圧回路の構成図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明にかかるエアセパレータの基本構成を示す模式的断面図であり、図示のエアセパレータ１は、車両のトランスミッションに設けられるものである。

車両のトランスミッションは、上部室（動力室）Ｓ１と下部室（ストレーナ室）Ｓ２とに区画されており、下部室Ｓ２には、油圧回路に設けられるオイルポンプ２と、該オイルポンプ２の吸入側に接続されたオイルストレーナ３と、本発明にかかるエアセパレータ１が収容されている。ここで、エアセパレータ１は、サイクロン式のエアセパレータであって、漏斗状の気液分離室Ｓを備えており、この気液分離室Ｓの中心部には、エア排出管４が垂直に起立しており、このエア排出管４の上端は、大気中に開口している。

ところで、前記オイルポンプ２の吐出側から延びる油路Ｌ１は、オイルポンプ２から吐出されるオイルを上部室Ｓ１に収容された変速ギヤなどの被潤滑部へと供給するものであって、該油路Ｌ１から分岐する油路Ｌ２は、エアセパレータ１の気液分離室Ｓの上部に接続されている。また、気液分離室Ｓの下部から延びるオイル排出管５は、オイルパン７に通じている。なお、油路Ｌ２の気液分離室Ｓに近い箇所には、オイルの流れを絞るためのオリフィス６が設けられている。

以上のように構成された油圧回路において、オイルポンプ２が駆動されると、下部室Ｓ２の底部に形成されたオイルパン７に貯留されているオイルがオイルストレーナ３を通過してオイルポンプ２へと吸引され、オイルポンプ２に吸引されたオイルは、オイルポンプ２によって昇圧された後に油路Ｌ１へと吐出される。そして、油路Ｌ１へと吐出されたオイルは、上部室Ｓ１の変速ギヤなどの被潤滑部へと供給されて潤滑に供されるが、油路Ｌ１を流れるオイルの一部は、油路Ｌ２からエアセパレータ１の気液分離室Ｓの上部に接線方向から噴射される。なお、油路Ｌ２から気液分離室Ｓへと噴射されるオイルは、油路Ｌ２に設けられたオリフィス６によって流れが絞られるために流速が高められ、気液分離室Ｓの上部に接線方向から勢いよく噴射される。

上述のように、オイルがエアセパレータ１の気液分離室Ｓの上部に接線方向から噴射されると、エアを含むオイルが気液分離室Ｓで旋回しながら下方へと進むが、その過程で、後述の原理によってエアがオイルから分離され、分離されたエアは、エア排出管４から大気中へと放出され、エアが除去されたオイルは、オイル排出管５からオイルパン７へと排出される。オイルパン７内のオイルは、オイルストレーナ３を介してオイルポンプ２に吸引されて該オイルポンプ２によって再び昇圧された後に油路Ｌ１へと吐出される。以後、同様の作用が繰り返されてエアセパレータ１によってオイルからエアが分離除去される。なお、前述のように気液分離室Ｓに供給されるオイルの流速がオリフィス６によって高められるため、気液分離室Ｓにおけるオイルの旋回流速も高められ、サイクロン方式によるエアのオイルからの分離が効率よく行われる。

なお、図１では、オイル排出管５から排出されたオイルはオイルパン７へと戻され、オイルパン７からオイルストレーナ３を経てオイルポンプ２に流入するように構成した場合を示したが、これ以外にも、図示は省略するが、オイル排出管５から排出されたオイルをストレーナ３とオイルポンプ２の間の油路に導くように構成することで、オイルパン７及びオイルストレーナ３を介さず直接オイルポンプ２に流入させるようにしてもよい。

ここで、エアセパレータ１の動作原理を図２に基づいて説明する。

すなわち、図２はエアセパレータの動作原理を説明するための斜視図であり、図示例では、横置きされたエアセパレータ１の円錐台状のセパレータ本体１Ａには、漏斗状の気液分離室Ｓが形成されており、セパレータ本体１Ａの大径側（図２の右側）の端部の相対向する箇所には、油路Ｌ２が接線方向に接続されている。また、セパレータ本体１Ａの大径側端面の中心部には、小径のエア排出管４が接続されており、同セパレータ本体１Ａの小径側（図２の左側）の端部には、大径（同径）のオイル排出管５が接続されている。

以上のように構成されたエアセパレータ１において、２つの油路Ｌ２から気液分離室Ｓの大径側にオイルが接線方向から噴射されると、このエアを含んだオイルは、気液分離室Ｓを旋回しながら小径側に向かって進むが、その過程で、エアよりも比重が大きなオイルは、これに作用する遠心力によって気液分離室Ｓの外周部に集積され、比重の小さなエアは、気液分離室Ｓの中心部に集積される。

ここで、オイルの比重をγ_ｏ、エアの比重をγ_ａ、旋回半径をｒ、旋回角速度をωとすると、オイルに作用する遠心力Ｆ_ｏとエアに作用する遠心力Ｆ_ａは、それぞれ次式によって表される。

Ｆ_ｏ＝γ_ｏ・ｒ・ω^２ …（１）
Ｆ_ａ＝γ_ａ・ｒ・ω^２ …（２）
オイルの比重γ_ｏはエアの比重γ_ａよりも大きく、両者間には次式の大小関係が成立する。

γ_ｏ＞γ_ａ …（３）
したがって、式（１）〜（３）式より、
Ｆ_ｏ＞Ｆ_ａ …（４）
となり、オイルに作用する遠心力Ｆ_ｏの方がエアに作用する遠心力Ｆ_ａよりも大きいため、前述のようにオイルが遠心力Ｆ_ｏによって気液分離室Ｓの外周部に集積され、エアは気液分離室Ｓの中心部に集積され、この結果、エアがオイルから分離される。

次に、本発明にかかるエアセパレータ１が組み込まれた油圧回路とエアセパレータ１の実際の構成を図３および図４に基づいて説明する。

図３は油圧回路の構成図、図４は図３に示す油圧回路に設けられたエアセパレータが取り付けられたハルブボディの部分断面図である。

図３に示す油圧回路には、２ポートベーン式のオイルポンプ２が設けられており、このオイルポンプ２には各２つの吸入ポート２ａと吐出ポート２ｂがそれぞれ設けられている。そして、一方の吸入ポート２ａには、オイルパン７とオイルストレーナ３が油路Ｌ３を介して接続されており、他方の吸入ポート２ａには、油路Ｌ３から分岐する油路Ｌ４が接続されている。また、オイルポンプ２の一方の吐出ポート２ｂは、油路Ｌ５を介してポンプシフトバルブ８の吸入ポート８ａに接続されており、他方の吐出ポート２ｂは、油路Ｌ６を介してポンプシフトバルブ８の吸入ポート８ｂに接続されている。

ここで、ポンプシフトバルブ８は、シリンダ９内にスプール１０を摺動可能に嵌装するとともに、該スプール１０を図３の左方に付勢するスプリング１１を収容して構成されており、これに形成された吐出ポート８ｃには、前記油路Ｌ４が接続されている。そして、この油路Ｌ４からは油路Ｌ７が分岐しており、この油路Ｌ７は、本発明にかかるエアセパレータ１のセパレータ本体１Ａの大径側の端部（図３の上端）に接線方向に接続されている。また、セパレータ本体１Ａの内部に形成された漏斗状の気液分離室Ｓの中心にはエア排出管４が挿通しており、セパレータ本体１Ａの小径側端部（図３の下端）からはオイル排出管５が延びており、このオイル排出管５は、オイルパン７の上方に開口している。なお、油路Ｌ７のエアセパレータ１に近い箇所には、オイルの流れを絞るためのオリフィス６が設けられている。なお、図３に示す２つのオイルパン７は同じものであり、図３においては、便宜上、オイルパン７を２つに分けて図示している。

また、図３に示す油圧回路には、リリーフバルブ１２が設けられており、このリリーフバルブ１２は、シリンダ１３内にスプール１４を摺動可能に嵌装するとともに、該スプール１４を図３の左方に付勢するスプリング１５を収容して構成されている。

ここで、図３に示す油圧回路に組み込まれたエアセパレータ１の実際の構造を図４に基づいて説明する。

図３に示すエアセパレータ１は、実際には図４に示すように、バルブボディ１６に横置き状態で取り付けられており、その円筒状のセパレータ本体１Ａ内には、漏斗状の気液分離室Ｓが形成されている。そして、気液分離室Ｓの中心部にはエア排出管４が挿通しており、気液分離室Ｓの小径側の端部には、図３に示すオイル排出管５が接続されている。

ところで、バルブボディ１６は、図３に示す油圧回路を内部に組み込んだものであって、これに形成された油路Ｌ７は、エアセパレータ１の気液分離室Ｓの大径側端部に接線方向に開口している。

以上のように構成されたエアセパレータ１においても、油路Ｌ７から気液分離室Ｓに接線方向に噴射されるオイルは、気液分離室Ｓ内で旋回する過程で、図２において説明した原理によってエアが分離され、分離されたエアは、エア排出管４から大気中へと放出され、エアが分離除去されたオイルは、オイル排出管５からオイルパン７（図３参照）へと排出されて再び図３に示す油圧回路を循環して被潤滑部の潤滑に供される。

以上のように、本実施の形態においては、エアセパレータ１にオイルを供給するためのオイルポンプ２として既設のもの（油圧回路に既に組み込まれているもの）を共用するため、専用のオイルポンプを設ける必要がなく、構造の単純化とコストダウンを図ることができる。

また、エアセパレータ１のセパレータ本体１Ａをバルブボディ１６に取り付けて両者を一体化したため、当該エアセパレータ１の設置スペースを縮小して小型化を図ることができる。なお、本実施の形態では、エアセパレータ１のセパレータ本体１Ａをバルブボディ１６とは別体に構成し、このセパレータ本体１Ａをバルブボディ１６に取り付けるようにしたが、このセパレータ本体１Ａをバルブボディ１６と一体に形成してもよい。

次に、本発明にかかるエアセパレータが組み込まれた他の油圧回路の例を図５に示す。

図５は本発明にかかるエアセパレータを備える別の油圧回路の構成図であり、図示の油圧回路には、車両の動力伝達装置に潤滑油を供給するものであって、エンジンの動力の一部で駆動されるオイルポンプ２と、メイン制御バルブ１７と、第１潤滑圧調整バルブ１８と、第２潤滑圧調整バルブ１９と、低圧流体排出バルブ２０と、本発明にかかる２つのエアセパレータ１などが設けられている。

また、油圧回路には、オイルを貯留するオイルパン７と、該オイルパン７からのオイルに含まれる異物を除去するオイルストレーナ３が設けられており、オイルストレーナ３は、油路Ｌ１１を介してオイルポンプ２の吸入側に接続されている。そして、オイルポンプ２の吐出側から延びる油路Ｌ１２は、不図示の作動部に接続されており、この油路Ｌ１２から分岐する油路Ｌ１３は、メイン制御バルブ１７に接続されている。また、メイン制御バルブ１７から延びる油路Ｌ１４，Ｌ１５は、不図示の第１および第２潤滑部にそれぞれ接続されている。

ここで、前記第１潤滑圧調整バルブ１８は、油路Ｌ１５を流れるオイルの圧力が所定値以上となった場合に該油路Ｌ１５を流れるオイルを油路Ｌ１１に逃がすためのものである。また、第２潤滑圧調整バルブ１９は、油路Ｌ１４を流れるオイルの圧力が油路Ｌ１５を流れるオイルの圧力との差よりも所定圧以上高くなった場合に油路Ｌ１４を流れるオイルを油路Ｌ１５へ逃がすためのものである。そして、低圧流体排出バルブ２０は、油路Ｌ１３を流れるオイルの圧力が所定値以上となった場合に油路Ｌ１５から油路Ｌ１１へのオイルの流れを遮断するためのものである。この低圧流体排出バルブ２０には、オイルを油路Ｌ１１を介してオイルポンプ２の吸入側へ戻す油路Ｌ１６と、オイルポンプ２から吐出されるオイルを油路Ｌ１３を介して当該低圧流体排出バルブ２０に導く油路Ｌ１７が接続されている。

上記油路Ｌ１６は、第１潤滑圧調整バルブ１８に接続されているが、その途中から分岐する油路Ｌ１８は、一方のエアセパレータ１に接続されている。ここで、油路Ｌ１８は、エアセパレータ１の気液分離室Ｓの上端部に接線方向に接続されており、その途中にはオリフィス６が設けられている。そして、図３に示したものと同様に、気液分離室Ｓの中心部にはエア排出管４が挿通している。また、気液分離室Ｓの小径側の端部（図５の下端部）には、オイル排出管５が接続されており、このオイル排出管５は、オイルパン７の上方に開口している。

図５に示す油圧回路に設けられた油路Ｌ１９は、不図示のトルクコンバータに供給された作動油としてのオイルを戻すためのものであって、その途中にはオイルウォーマー２１やオイルフィルタ２２が設けられている。そして、この油路Ｌ１９の途中から分岐する油路Ｌ２０は、他方のエアセパレータ１に接続されている。ここで、油路Ｌ２０は、エアセパレータ１の気液分離室Ｓの上端部に接線方向に接続されており、その途中にはオリフィス６が設けられている。なお、２つのエアセパレータ１の構成と機能は同じである。また、図３に示す３つのオイルパン７は同一のものであるが、便宜上、図３においてはオイルパン７を３つに分けて図示している。

図５に示す油圧回路に組み込まれた２つのエアセパレータ１においても、油路Ｌ１８，Ｌ２０からそれぞれ気液分離室Ｓに接線方向に噴射されるオイルは、気液分離室Ｓ内で旋回する過程で、図２において説明した原理によってエアが分離され、分離されたエアは、エア排出管４から大気中へと放出され、エアが分離除去されたオイルは、オイル排出管５からオイルパン７へと排出されて再び油圧回路を循環して被潤滑部の潤滑に供される。

以上のように、図５に示す油圧回路に組み込まれた各エアセパレータ１においても、当該エアセパレータ１にオイルを供給するためのオイルポンプ２として既設のものを共用するため、専用のオイルポンプを設ける必要がなく、構造の単純化とコストダウンを図ることができる。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１ エアセパレータ
１Ａ セパレータ本体
２ オイルポンプ
３ オイルストレーナ
４ エア排出管
５ オイル排出管
６ オリフィス
７ オイルパン
８ ポンプシフトバルブ
１２ リリーフバルブ
１６ バルブボディ
１７ メイン制御バルブ
１８ 第１潤滑圧調整バルブ
１９ 第２潤滑圧調整バルブ
２０ 低圧流体排出バルブ
Ｌ１〜Ｌ７ 油路
Ｌ１１〜Ｌ２０ 油路
Ｓ 気液分離室

Claims (5)

1. オイルポンプによって昇圧されたオイルを各部に供給し、各部からオイルパンへと戻るオイルを前記オイルポンプによって再び昇圧する動作を繰り返してオイルを循環させる油圧回路に設けられるエアセパレータであって、
   前記油圧回路を流れるオイルの一部を抽出し、このオイルを漏斗状の気液分離室に接線方向から噴射して該オイルに含まれるエアを分離して除去することを特徴とするエアセパレータ。
2. 前記油圧回路の油路とこの油路に設けられる各種バルブを備えるバルブボディに、前記気液分離室を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエアセパレータ。
3. 前記気液分離室を備えるセパレータ本体を前記バルブボディに一体に形成したことを特徴とする請求項２に記載のエアセパレータ。
4. 前記気液分離室を備えるセパレータ本体を前記バルブボディと別体に構成し、該セパレータ本体を前記バルブボディに取り付けたことを特徴とする請求項２に記載のエアセパレータ。
5. 前記気液分離室へのオイルの供給経路にオリフィスを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエアセパレータ。