JP3588729B2 - 変速機のガス抜きを行う方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両変速機のガス抜きを行う方法及び装置に関し、特に、変速機内の圧力を調整し、油漏れを防ぐブリーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多段変速比の機械式変速機は、手動、自動または半自動式のいずれでも、様々な機能を行うために変速機内に収容された流体を利用している。例えば、手動機械式変速機は、回転及び噛み合い部材の潤滑用に流体を用いている。自動変速機は、回転部材の潤滑を行うのに加えて、油圧動力を発生して伝達するために流体を用いている。変速機流体の特定の組成及び特性は、一般的にその用途に合わせられる。しかし、用途に無関係に、様々な種類の変速機流体には幾つかの共通した特性がある。
【０００３】
トラクタ・セミトレーラトラック等の車両は極端な温度変化を受けることが多いので、変速機流体が車両の作動範囲全体に渡ってある程度一様に機能することが望ましい。周囲作動温度の変化に加えて、変速機流体は様々な回転部材間の摩擦によって発生する熱の影響も受ける。この温度変動は、変速機流体の粘度の変化として現れる。一般的に、流体は低温ほど粘度が高く（濃く）、高温ほど粘度が低い（薄い）。作動範囲の大部分に渡って粘度の変化が小さくなるように組成された多粘度形流体でも、極端な温度にさらされた時には粘度が目立った変化を示す。粘度の変化は、機械式変速機を一般的な作動範囲全体で一様の性能が得られるように設計する際に多くの難問を提起する。
【０００４】
一旦変速機流体を変速機に加えれば、それを変速機内に保持することが望ましい。これは、２つの非回転変速機部材間、例えば変速機ケースと底部パンとの間に配置された固定シールを含む様々なシールを用いることによって達成される。回転シールが、回転部材と固定部材との間に配置され、例えば入力軸または出力軸シールがある。シールは、変速機流体を変速機内に保持する機能を持つ一方で、混入すれば変速機部材の摩耗を早める原因になり得る外部汚染物が変速機内部に入らないようにする。シールは、温度変動及びその結果として生じる変速機流体粘度の変化にさらされた時にも、変速機の保全性を維持しなければならない。
【０００５】
周囲及び作動温度の変化は、変速機部材の膨張及び収縮も引き起こす。もちろん、変速機流体の膨張及び収縮の結果として、変速機流体の体積も変化する。その結果、変速機の内部と、大気圧を受けている外部との間に圧力差が生じる。このため、変速機内の圧力が変速機の外部の圧力より高い場合、様々なシールは、変速機から流体を押し出そうとする力を受ける。圧力変化が非常に急激な場合、これによってシールが破損するであろう。同様に、変速機内の圧力が大気圧より低い場合、シールが反対方向の応力を受けて、ごみや水や他の汚染物が変速機内へ引き込まれるであろう。このため、変速機の内部と外部との間の圧力差を調整することが望ましい。
【０００６】
車両が低地から高地へ走行する時も、大気圧の変化によって圧力差が発生するであろう。この変化は些細であるように思われるであろうが、海面以下から１０，０００フィート（３０４８ｍ）を越える海抜までの範囲では大気圧が相当に変化する。
【０００７】
重量及びパッケージングの点から、ほとんどの機械式変速機は所定の限界流体体積を設けて設計されている。変速機に設計限界を越える量の流体が過剰充填された場合、多くの作動上の問題が生じるであろう。過剰充填状態によって内圧が過大となり、そのためにシール破損が早まるであろう。変速機が過剰充填されている場合、通常はパンまたはタンクに回収される流体が、作動中はいつも変速機の回転部材に接触するであろう。これによってエアレーション（空気混入）が過剰になる結果、流体が蒸発したり、泡立つ。それに関連した圧力上昇や流体特性の劣化は、変速機の性能及び耐久性に悪影響を与えるであろう。
【０００８】
このため、多くの変速機の製造者は、内外の圧力を等しくするために変速機にベント管またはブリーザ（ｂｒｅａｔｈｅｒ）を付け加えている。このブリーザは、変速機内部の空気を外部へ放出して圧力差をなくして油漏れを防ぎ、外部からの異物の侵入を阻止するように作られている。多くの用例に対して、効果的な位置に設けられた小さいベント管がこの機能を果たす。
【０００９】
しかし、従来装置の多くは、変速機流体のブリッジング（ｂｒｉｄｇｉｎｇ）を生じるため、不必要に流体が排除される。このブリッジングは、変速機流体が粘性流体の凝集張力によってベント管またはブリーザの開口部に広がった時に発生する。この現象は、粘性が強い流体ほど、すなわち流体が低温である時に特に顕著である。変速機が暖まると、変速機内の圧力が上昇して、ベント管またはブリーザ内に気泡が発生し、それが変速機から不必要に流体を押し出す。このため、変速機の通常作動中におけるブリーザからの不必要な変速機流体の排除を減少させるか、なくす一方で、圧力の等化を行うことが望ましい。また、蒸気として流体が逃げるのを減少させるか、なくすことが望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の目的は、変速機のガス抜きを行うために、通常作動中における不必要な変速機流体の排除を減少させる一方で、圧力の等化を保つ変速機ブリーザを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、変速機ブリーザを収容するシフトバーハウジングを設けて、本発明に従って流体のブリッジングを阻止できる大きさの開口部をそのハウジングに形成しているガス抜き装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、変速機からの流体の排除を減少させるか、なくすために変速機流体のブリッジングを阻止する変速機用のガス抜き装置を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、変速機からの変速機流体蒸気の逃げを減少させる変速機ブリーザを提供することである。
【００１４】
本発明のさらに別の目的は、変速機流体の蒸気及び霧を捕らえて合体させ、その流体を変速機へ戻す変速機ブリーザを提供することである。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、不必要な流体排除を減少させる変速機のガス抜き方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的及び他の目的及び特徴を実行するため、潤滑流体を包含する変速機のガス抜きを行う装置であって、
前記潤滑流体の膜が形成されない約 12.7 ｍｍ（約 1 ／ 2 インチ）の寸法を有して変速機に係合されるねじ部を有するベース部分と、一端部が前記ベース部分に固定されるとともに、内部にフィルタを収容し、かつ周囲に少なくとも１つの開口を有する円筒部と、前記円筒部の他端部を覆いかつ前記円筒部に固定されるカバーと、前記ベース部分内に配置されかつこのベース部分に固定される第１端部、及び前記円筒部に設けた少なくとも１つの開口を越えて延出する第２端部を有する垂直管と、前記円筒部内に配置されかつ前記垂直管の第２端部を覆って配置されるフィルタと、を含み、
第１流路は、変速機の内側と外側の間の圧力を等しくするために設けられ、第２流路は、前記垂直管から排出された潤滑流体の少なくとも一部分が、前記垂直管と前記ベース部分の間に設けられた空間を介して前記変速機に戻るように形成されていることを特徴としている。
【００１９】
こうして、変速機のガス抜きを行うブリーザは、フィルタを収容するハウジング内に垂直管を有し、この管内を空気、変速機流体、霧及び蒸気が通り、さらにフィルタを通って流れる。フィルタは、流体、霧及び蒸気を捕らえる一方、ろ過した空気をハウジングの少なくとも１つの開口から周囲環境へ流出させる。また、変速機流体は、垂直管とハウジングとの間に形成された少なくとも１つの空間を介して変速機へ戻る。この結果、変速機のガス抜きを行って圧力を等化し、ブリーザは、それを覆う流体膜のブリッジングによる変速機からの流体排除を減少させるか、なくすことができる。
【００２０】
本発明の上記目的及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照した以下の本発明の好適な実施例の説明を読めば、当業者には容易に理解されるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、図１を参照しながら説明すると、多段変速機１０は、変速機ブリーザ１２を備えている。変速機１０は、様々な公知の潤滑流体（図示せず）のいずれか、一般的に変速機流体と呼ばれるものを含んでいる。公知のように、変速機１０は、変速機内に流体を保持するために多数の様々なシールを設けている。シールには、回転シール１５と共に固定シール１４も含まれる。好ましくは、ブリーザ１２は、変速機１０の上表面（車両に取り付けた時の位置で）にほぼ垂直に配置される。
【００２２】
好適な実施例では、ブリーザ１２は、シフトバーハウジング１６の上表面に配置されている。シフトバーハウジング１６は、以下の詳細に説明するように、変速機１０内に入った環状突出部４２（図４を参照）を設けている。ブリーザ１２が過剰量の変速機流体に触れないようにするため、ブリーザ１２の位置も、内部変速機部材に応じて選択されることが好ましい。図１には手動機械式変速機が示されているが、本発明は、様々な作動様式を用いた様々な変速機、例えば自動変速機及び半自動変速機にも等しく適用可能である。
【００２３】
図２は、本発明による変速機ブリーザ12の側面図である。ブリーザ12には、変速機10に係合させるねじ部20を備えたベース部分18が設けられている。好適な実施例では、ねじ部20は、3/8 インチテーパパイプねじ、例えば3/8ー18NPTF-1ねじを介してシフトバーハウジング16に係合させる。ブリーザ12はまた、ブリーザ12を変速機10に取り付けた時に確実なストッパとして機能するフランジ22を備えている。ベース部分18の六角部分24が、変速機10へのブリーザ12の着脱を容易にしている。
【００２４】
図２に示されているように、ブリーザ１２には、円筒部２６と、それに固定されたキャップとしてのカバー２８とが設けられている。円筒部２６は、変速機１０の内部と外部との間の圧力を等化するための少なくとも１つの開口３０を設けている。ブリーザ１２には、以下に詳細に説明するフィルタと共に用いた時に、１平方インチ当たり５ポンド（ｐｓｉ）の公称圧力差で１０標準立方フィート／分の最小流量を与えることができる数の開口を設けることが好ましい。
【００２５】
好適な実施例では、ブリーザ１２は、図３に示されているように、カバー（閉鎖端部）２８のすぐ下側の位置で円筒部２６の周囲に等間隔に６個の開口を設けている。ブリーザ１２はまた、図３及び図４に示されているように、ほぼベース部分１８及び円筒部２６で構成される第１管の中に、第２管としての垂直管３２を備えている。また、第１管（１８，２６） はその機能の面からハウジングとして構成されている。
【００２６】
図３は、変速機ブリーザ１２の底面図である。垂直管３２は、ベース部分１８の内側表面３６に溶接、ろう付けまたは同様な作業によって多数の接点３４で固定されている。好適な実施例では、垂直管３２は、外側表面がほぼ正方形で、内側表面がほぼ円形であることを特徴としている。組み付けを容易にし、またろう付け作業中に部品を保持するため、垂直管３２は内径３６内に軽く圧入される大きさであることが好ましい。このように、垂直管３２とベース部分１８とを異なった形状にすることによって、垂直管３２の一部分がベース部分１８から離れた状態に維持されるため、変速機へ流体を戻すための流路を形成することができる。図示の形状は、本発明によるそのような流路を形成するための様々な可能な組み合わせの１つを示しているだけであることを理解されたい。この機能を達成する別の形状例として、一般的な多角形を円形または適当な向きに配置された第２の多角形内に配置するものがある。
【００２７】
さらに、図３を参照しながら説明すると、ベース部分１８及びねじ部２０の直径は、それらの表面を覆う流体膜の形成を阻止するために、様々な用途に合わせて適当な大きさに定められる。図３にも示されているが、図４に最もわかりやすく示されているように、以下に詳細に説明するように流体の蒸気及び霧を捕らえるために、フィルタ（分離手段）３８が垂直管３２の上部を覆うように配置されている。
【００２８】
図４は、変速機１０のシフトバーハウジング１６内に設置された状態にある変速機ブリーザ１２の断面図である。環状突出部４２が変速機１０の内部へ延出して、ブリーザ１２を通常の作動中に変速機流体のしぶき等の流体に過剰に触れないように遮蔽している。環状突出部４２の内径４４は、前述したように不必要な流体排除を避けるために流体膜の初期ブリッジを阻止する大きさになっている。好適な実施例では、内径４４は約１／２ インチであり、これは多くの用例でブリッジを阻止するのに十分である。ブリッジが発生して、流体膜が環状突出部４２内を上方へ移動する場合、垂直管３２が流体膜の破裂を促進する。
【００２９】
図４に示されているように、円筒部２６は、ベース部分１８に多くの従来形固着技法のいずれか、たとえばかしめ、ろう付け、溶接等によって固定されている。同様にして、カバー２８が円筒部２６に固定されている。フィルタ３８が、垂直管３２と円筒部２６との間の環状領域に充填されている。フィルタ３８は、垂直管３２の上部とカバー２８の間の領域にも充填されている。フィルタ３８用に選択される素材は、変速機の作動温度範囲に耐える多数の適当な素材のいずれでもよい。フィルタ３８用の素材は、変速機１０からの流体の霧または蒸気の逃げを減少させるか、なくすように選択されなければならない。さらに、フィルタ３８は、変速機へ戻すために流体の霧を凝縮または合体させなければならない。多くの用途でアルミニウムメッシュフィルタまたはポリエステルフィルタが適しているであろう。
【００３０】
さらに、図４を参照しながら説明すると、好適な実施例では、 ２５０°Ｆの連続温度に耐え、所望の凝縮及び集合特性を備えたポリエステル素材が使用されている。ブリーザ１２に許容可能な流量を得るため、フィルタ材は、少なくとも１つの開口３０の適当な大きさと関連させて選択する必要もある。そうしないと、ブリーザ１２を通る流れが大幅に制限されるため、変速機の内部と外部との間に望ましくない圧力差が生じる。
【００３１】
図４に示されているように、ブリーザ１２の構造によって２つの流路が形成されている。それらの流路が矢印５０、５２及び５４で概略的に示されている。第１流路は、矢印５０で始まって、垂直管３２の内部を進み、フィルタ３８を通過して、最終的に少なくとも１つの開口３０から出る。第２の流路も、矢印５０で始まって、垂直管３２の内部を進み、フィルタ３８を通過して、垂直管３２とベース部分１８との間の空間を通った後、矢印５４で示されているように変速機に戻る。
【００３２】
このように、ブリーザ１２は、垂直管３２で形成された第２管を特徴としており、この垂直管３２は、閉鎖端部を備えた第１管内に配置されている。第１管は、ベース部分１８と、円筒部２６と、カバー２８を備えている。２本の管によって、流体の霧及び蒸気の逃げを減少させるか、なくす一方で、圧力の等化を行うことができる第１通路と、集合した流体を変速機へ戻す第２通路とが形成されている。
【００３３】
図４を参照しながら作用を説明すると、変速機内の圧力が（外側の大気圧に対比して）上昇した時、変速機内の空気、蒸気及び流体霧が垂直管３２の内部を押し進められて、フィルタ３８に入る。変速機からの流体の排除を減少させるか、なくす一方で、内外の圧力を等化するため、正圧によって、流体霧及び蒸気をフィルタ３８内に捕らえながら空気を少なくとも１つの開口３０から逃がす。フィルタ３８は、流体霧及び蒸気の集合を促進し、その流体は、垂直管３２とベース部分１８との間の空間を介して変速機へ戻る。
【００３４】
以上に本発明の好適な実施例を説明してきたが、それらは本発明を制限するものではないことは、理解されるであろう。発明の精神の範囲内で様々な変更を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブリーザを含む変速機の斜視図である。
【図２】本発明による変速機ブリーザの側面図である。
【図３】本発明による変速機ブリーザの底面図である。
【図４】本発明によるシフトバーハウジング突出部を示している、取り付けられた変速機ブリーザの図３の４−４線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 変速機
１２ ブリーザ
１８ ベース部分
２６ 円筒部
２８ カバー
３０ 開口
３２ 垂直管

Claims (11)

1. 潤滑流体を包含する変速機(10)のガス抜きを行う装置(12)であって、
   前記潤滑流体の膜が形成されない約 12.7 ｍｍ（約 1 ／ 2 インチ）の寸法を有して変速機(10)に係合されるねじ部(20)を有するベース部分(18)と、
   一端部が前記ベース部分(18)に固定されるとともに、内部にフィルタ（38）を収容し、かつ周囲に少なくとも１つの開口（30）を有する円筒部（26）と、
   前記円筒部(26)の他端部を覆いかつ前記円筒部に固定されるカバー(28)と、
   前記ベース部分（18）内に配置されかつこのベース部分に固定される第１端部、及び前記円筒部（26）に設けた少なくとも１つの開口（30）を越えて延出する第２端部を有する垂直管（32）と、
   前記円筒部（26）内に配置されかつ前記垂直管（32）の第２端部を覆って配置されるフィルタ（38）と、を含み、
   第１流路（50,52）は、変速機の内側と外側の間の圧力を等しくするために設けられ、第２流路（50,54）は、前記垂直管（ 32 ）から排出された潤滑流体の少なくとも一部分が、前記垂直管（ 32 ）と前記ベース部分（ 18 ）の間に設けられた空間を介して前記変速機に戻るように形成されていることを特徴とする装置。
2. 前記垂直管（32）は、潤滑流体の膜が破れやすくなるように、前記ベース部（18）のねじ部を越えて延出していることを特徴とする請求項１の装置。
3. 前記ベース部分（18）は、潤滑流体の流路を与えるために、前記垂直管（32）と前記ベース部分（18）との間に空間を維持するように、前記垂直管（32）の外形状とは異なる内形状を有することを特徴とする請求項２の装置。
4. 前記ベース部分（18）は、ほぼ円形の内側形状を有し、前記垂直管（32）は、多角形の外側形状を有することを特徴とする請求項３の装置。
5. 前記垂直管（32）は、ほぼ正方形の外形状を有することを特徴とする請求項４の装置。
6. 前記垂直管（32）の角部は、前記ベース部分（18）の内側表面にろう付けされることを特徴とする請求項５の装置。
7. 前記垂直管（32）は、前記ベース部分（18）内に圧入される大きさとなっていることを特徴とする請求項３の装置。
8. 前記ベース部分（18）は、ねじ部（20）に隣接して確実なストッパとして機能するフランジ（22）と、装置の設置および取り外しを容易にするために、前記フランジに隣接する多角形部分（24）とを含んでいることを特徴とする請求項３の装置。
9. 前記カバー（28）は、少なくとも１つの前記開口（30）の一部分を越えて延出していることを特徴とする請求項８の装置。
10. フィルタ（38）は、金属メッシュフィルタであることを特徴とする請求項９の装置。
11. フィルタ（38）は、ポリエステルフィルタであることを特徴とする請求項９の装置。

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