特許 7216573 気液分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-24

(45)【発行日】2023-02-01

(54)【発明の名称】気液分離装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 9/18 20060101AFI20230125BHJP

【ＦＩ】

F16H9/18 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019037278

(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公開番号】P2020139604

(43)【公開日】2020-09-03

【審査請求日】2022-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 義暢

(72)【発明者】

【氏名】大川原 翔吾

(72)【発明者】

【氏名】水島 森

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２５１６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－４８８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無段変速機の固定シーブの背面側に形成された分離室と、
前記無段変速機を潤滑したオイルを前記分離室にガイドするガイド部と、
前記分離室に連通し、前記オイルが排出されるオイル排出口と、
前記分離室に連通し、前記オイル排出口よりも径方向内側に設けられ、空気が排出される空気排出口と、
を備える気液分離装置。

【請求項2】

前記分離室は、前記固定シーブの背面、および、前記固定シーブの背面に対向して設けられた分離室形成部によって囲繞された空間である請求項１に記載の気液分離装置。

【請求項3】

前記固定シーブの背面には、
前記径方向外側に向かって、前記固定シーブの回転方向とは反対側に延びる溝または突起が形成される請求項２に記載の気液分離装置。

【請求項4】

前記分離室形成部の対向面には、
前記径方向外側に向かって、前記分離室形成部の回転方向に延びる溝または突起が形成される請求項２または３に記載の気液分離装置。

【請求項5】

前記ガイド部は、
前記径方向において、前記固定シーブよりも外側まで延在する請求項１から４のいずれか１項に記載の気液分離装置。

【請求項6】

前記ガイド部の内周面には、
前記径方向外側に向かって、回転方向に延びる溝または突起が形成される請求項１から５のいずれか１項に記載の気液分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気液分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両には、無段で変速比を切り換える無段変速機（ＣＶＴ）等の変速機が設けられている。こうした変速機では、潤滑および冷却のために、オイルポンプによって可動部位にオイル（潤滑油）が供給される（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１４５１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無段変速機では、可動シーブおよび固定シーブの間に挟持されたベルトに対してオイルが供給される。供給されたオイルは、可動シーブ、固定シーブおよびベルトの回転による遠心力により飛散する。飛散した潤滑油には、気泡が含まれる。

【0005】

そして、オイルに気泡が含まれると、オイルポンプによってオイルを汲み上げまたは吐出する際にキャビテーションが発生し、音振が悪化してしまうおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、音振を抑制することができる気液分離装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の気液分離装置は、無段変速機の固定シーブの背面側に形成された分離室と、前記無段変速機を潤滑したオイルを前記分離室にガイドするガイド部と、前記分離室に連通し、前記オイルが排出されるオイル排出口と、前記分離室に連通し、前記オイル排出口よりも径方向内側に設けられ、空気が排出される空気排出口と、を備える。

【0008】

前記分離室は、前記固定シーブの背面、および、前記固定シーブの背面に対向して設けられた分離室形成部によって囲繞された空間であるとよい。

【0009】

前記固定シーブの背面には、前記径方向外側に向かって、前記固定シーブの回転方向とは反対側に延びる溝または突起が形成されるとよい。

【0010】

前記分離室形成部の対向面には、前記径方向外側に向かって、前記分離室形成部の回転方向に延びる溝または突起が形成されるとよい。

【0011】

前記ガイド部は、前記径方向において、前記固定シーブよりも外側まで延在するとよい。

【0012】

前記ガイド部の内周面には、前記径方向外側に向かって、回転方向に延びる溝または突起が形成されるとよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、音振を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】車両の構成を説明する図である。

【図2】セカンダリプーリの構成を示す図である。

【図3】固定シーブおよび分離室形成部の構造を説明する図である。

【図4】ガイド部の構造を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0016】

図１は、車両１の構成を説明する図である。図１に示すように、車両１には、動力源としてエンジン１０が設けられる。なお、車両１は、動力源としてエンジン１０に加えてモータが設けられる所謂ハイブリッド車であってもよい。

【0017】

エンジン１０は、例えば、ガソリンエンジンである。エンジン１０は、燃焼室における爆発圧力でピストンを往復動させてクランクシャフト１０ａを回転させる。エンジン１０のクランクシャフト１０ａには、トルクコンバータ１２を介して無段変速機１４が接続される。

【0018】

無段変速機１４は、プライマリプーリ３０、セカンダリプーリ３２およびベルト３４を含んで構成される。プライマリプーリ３０は、トルクコンバータ１２を構成するタービンシャフト１２ａに設けられる。セカンダリプーリ３２は、タービンシャフト１２ａに対して平行に配置された回転軸１６に設けられる。

【0019】

ベルト３４は、リンクプレートをピンで連結したチェーンベルトで構成される。ベルト３４は、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２との間に掛け渡され、プライマリプーリ３０とセカンダリプーリ３２との間で動力を伝達する。ここでは、ベルト３４がチェーンベルトで構成される場合について説明したが、ベルト３４は、例えば、２つのリングで複数のコマ（エレメント）を挟持して構成される金属ベルトであってもよい。

【0020】

プライマリプーリ３０は、固定シーブ４０および可動シーブ４２が設けられる。固定シーブ４０および可動シーブ４２は、タービンシャフト１２ａの軸方向に対向して設けられる。固定シーブ４０および可動シーブ４２の対向面は、略円錐形状のコーン面４４となっている。プライマリプーリ３０は、コーン面４４によって、ベルト３４を挟持する溝が形成される。

【0021】

同様に、セカンダリプーリ３２は、固定シーブ５０および可動シーブ５２が設けられる。固定シーブ５０および可動シーブ５２は、回転軸１６の軸方向に対向して設けられる。固定シーブ５０および可動シーブ５２の対向面は、略円錐形状のコーン面５４となっている。セカンダリプーリ３２は、コーン面５４によって、ベルト３４を挟持する溝が形成される。なお、セカンダリプーリ３２の構成について、詳しくは後述する。

【0022】

プライマリプーリ３０の可動シーブ４２は、不図示のオイルポンプから供給されるオイル（潤滑油）の油圧により、タービンシャフト１２ａの軸方向の位置が可変する。また、セカンダリプーリ３２の可動シーブ５２は、オイルポンプから供給されるオイルの油圧により、回転軸１６の軸方向の位置が可変する。

【0023】

このように、プライマリプーリ３０は、固定シーブ４０および可動シーブ４２の対向間隔が可変である。また、セカンダリプーリ３２は、固定シーブ５０および可動シーブ５２の対向間隔が可変である。そして、ベルト３４が掛け渡される溝は、固定シーブ４０および可動シーブ４２、固定シーブ５０および可動シーブ５２の径方向内方が狭く、径方向外方が広い。そのため、無段変速機１４では、コーン面４４、５４の対向間隔が変わると、ベルト３４が掛け渡される溝幅が変更され、ベルト３４の掛け渡される位置が変わる。

【0024】

プライマリプーリ３０を例に挙げると、コーン面４４の対向間隔が広くなり、ベルト３４が掛け渡される溝の幅が広くなると、コーン面４４のうち、ベルト３４の張架される位置が内径側となり、ベルト３４の巻き付け径が小さくなる。一方、コーン面４４の対向間隔が狭くなり、ベルト３４が掛け渡される溝の幅が狭くなると、コーン面４４のうち、ベルト３４の張架される位置が外径側となり、巻き付け径が大きくなる。こうして、無段変速機１４は、タービンシャフト１２ａと回転軸１６との間の伝達動力を無段変速する。

【0025】

回転軸１６は、ギヤ機構１８を介して、車輪２２が連結された出力軸２０に接続される。回転軸１６は、無段変速機１４によって変速された伝達動力を、ギヤ機構１８および出力軸２０を介して車輪２２に伝達する。

【0026】

図２は、セカンダリプーリ３２の構成を示す図である。なお、図２では、中心軸よりも図中上側に、固定シーブ５０と可動シーブ５２とが最も離隔した状態を示す。また、図２では、中心軸よりも図中下側に、固定シーブ５０と可動シーブ５２とが最も近接した状態を示す。

【0027】

上記したように、セカンダリプーリ３２は、固定シーブ５０および可動シーブ５２が設けられる。固定シーブ５０は、不図示の軸受に回転可能に支持される回転軸１６と一体的に回転する。可動シーブ５２は、回転軸１６に相対回転不能かつ軸方向に移動可能に設けられる。

【0028】

セカンダリプーリ３２は、油圧シリンダ５６が設けられる。油圧シリンダ５６は、オイルポンプによって供給される油圧に応じて可動シーブ５２を軸方向に移動させる。これにより、固定シーブ５０および可動シーブ５２のコーン面５４の対向間隔は変化する。

【0029】

可動シーブ５２は、内側筒部６０、本体部６２および外周筒部６４が一体形成される。内側筒部６０は、回転軸１６にスプライン嵌合される。本体部６２は、内側筒部６０よりも固定シーブ５０側であってコーン面５４を有する。外周筒部６４は、本体部６２の外周において固定シーブ５０から遠ざかる方向に延在する。

【0030】

油圧シリンダ５６は、シリンダ部材７０、弾性部材７２、スペーサ７４およびオイルシール７６が設けられる。シリンダ部材７０は、有底円筒状に形成され、可動シーブ５２の軸方向においてコーン面５４に対して背面側に配置される。弾性部材７２は、シリンダ部材７０と可動シーブ５２との間に介挿されて可動シーブ５２を固定シーブ５０側に付勢する。スペーサ７４は、円筒状に形成され、シリンダ部材７０の軸方向への移動を規制する。

【0031】

シリンダ部材７０は、外周部が可動シーブ５２の外周筒部６４の内周面にオイルシール７６を介して当接される。これにより、シリンダ部材７０と可動シーブ５２との間に、油密な油圧室７８が形成される。油圧室７８には、回転軸１６に形成された中空穴１６ａ、および、中空穴１６ａから回転軸１６の外周面まで貫通した貫通孔１６ｂを介して、オイルポンプからオイル（油圧）が供給される。

【0032】

そして、セカンダリプーリ３２では、油圧室７８に供給されるオイルの油圧によって可動シーブ５２が軸方向に移動される。

【0033】

ここで、可動シーブ５２の本体部６２における回転軸１６と対向する内周面６２ａと、回転軸１６の外周面との間には、クリアランス８０が形成される。このクリアランス８０には、油圧室７８に供給されたオイルが、可動シーブ５２の貫通孔６６を介して供給される。

【0034】

そして、油圧室７８から供給されクリアランス８０を通過したオイルは、固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４に供給される。そして、供給されたオイルは、固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４を潤滑および冷却する。

【0035】

固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４を潤滑および冷却したオイルは、固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４の回転による遠心力により飛散する。飛散したオイルは、自重により落下し、オイルパンに戻される。このとき、飛散したオイルには、気泡が含まれる。

【0036】

そして、気泡が含まれたオイルがオイルパンに戻されると、オイルポンプは、気泡が含まれたオイルを吸い込み、吐出することになる。このとき、オイルポンプでは、キャビテーションが発生しやすくなり、音振が悪化してしまうおそれがある。

【0037】

そこで、本実施形態の無段変速機１４（セカンダリプーリ３２）には、気液分離装置１００が設けられる。

【0038】

気液分離装置１００は、固定シーブ５０、分離室形成部１０２およびガイド部１０４を含んで構成される。

【0039】

図３は、固定シーブ５０および分離室形成部１０２の構造を説明する図である。図２および図３に示すように、固定シーブ５０は、コーン面５４とは反対側の背面５８が軸方向における可動シーブ５２側に窪むように形成される。具体的には、固定シーブ５０は、コーン面５４と平行または略平行な分離室形成背面５８ａが形成されるとともに、分離室形成背面５８ａよりも径方向外側において、コーン面５４から背面５８に向かう方向に突出した突出部５８ｂが形成される。

【0040】

また、分離室形成背面５８ａには、径方向内側から外側に向かって、固定シーブ５０の回転方向（図３において、矢印線で示す）とは反対側に延びる螺旋状の突起５８ｃが複数形成される。突起５８ｃは、周方向において等間隔に配置される。

【0041】

分離室形成部１０２は、中央が開口し、径方向内側から径方向外側に向かって傾斜した略円錐形状に形成される。分離室形成部１０２は、固定シーブ５０のコーン面５４から背面５８に向かう方向に先端が窄むように、固定シーブ５０の背面５８側から回転軸１６に挿入される。

【0042】

分離室形成部１０２は、径方向外側の先端部が固定シーブ５０の突出部５８ｂに固定されるとともに、径方向内側の開口部が回転軸１６に固定される。分離室形成部１０２は、回転軸１６と一体的に回転する。分離室形成部１０２の内周面１０２ａには、径方向内側から外側に向かって、分離室形成部１０２の回転方向（図３中、矢印線で示す）に延びる螺旋状の突起１０２ｂが複数設けられる。突起１０２ｂは、周方向において等間隔に配置される。

【0043】

気液分離装置１００は、コーン面５４と分離室形成部１０２とによって囲繞された空間が分離室１０６として形成される。回転軸１６には、分離室１０６に連通する空気排出口１６ｃが形成される。空気排出口１６ｃは、一端が分離室１０６に連通し、他端が無段変速機１４のケース内に連通する。また、空気排出口１６ｃは、後述するオイル排出口１０２ｄよりも径方向内側に形成される。

【0044】

分離室形成部１０２は、分離室１０６に連通するオイル導入口１０２ｃおよびオイル排出口１０２ｄが周方向に等間隔に例えば４つ設けられる。オイル導入口１０２ｃは、オイル排出口１０２ｄよりも相対的に径方向内側に設けられる。オイル排出口１０２ｄは、オイル導入口１０２ｃよりも相対的に径方向外側に設けられる。

【0045】

図４は、ガイド部１０４の構造を説明する図である。図２および図４に示すように、ガイド部１０４は、中央が開口し、径方向外側から径方向内側に向かって傾斜した略円錐形状に形成される。ガイド部１０４は、分離室形成部１０２に対して軸方向に離隔して設けられる。

【0046】

ガイド部１０４は、固定シーブ５０のコーン面５４から背面５８に向かう方向に先端が窄むように、固定シーブ５０の背面５８側から回転軸１６に挿入される。ガイド部１０４は、径方向外側の先端部が固定シーブ５０よりも径方向外側に位置するとともに、径方向内側の開口部が回転軸１６に固定される。ガイド部１０４は、回転軸１６と一体的に回転する。

【0047】

ガイド部１０４の内周面１０４ａには、分離室形成部１０２のオイル排出口１０２ｄに連通するオイル排出孔１０４ｂが設けられる。オイル排出孔１０４ｂは、内周面１０４ａから、オイル排出口１０２ｄに向かって突出するように形成された貫通孔である。

【0048】

また、ガイド部１０４の内周面１０４ａには、内周面１０４ａからオイル導入口１０２ｃに向かって延びるリブ１０４ｃが設けられる。リブ１０４ｃの先端は、オイル導入口１０２ｃよりも相対的に径方向内側に位置する。

【0049】

また、ガイド部１０４の内周面１０４ａには、径方向内側から外側に向かって、回転方向（図４中、矢印線で示す）に延びる螺旋状の突起１０４ｄが複数設けられる。

【0050】

このように構成される気液分離装置１００では、固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４の回転による遠心力により飛散したオイルが、ガイド部１０４の内周面１０４ａに導かれる。そして、ガイド部１０４の内周面１０４ａに導かれたオイルは、ガイド部１０４の回転に伴い、突起１０４ｄにガイドされて、内周面１０４ａに沿って径方向内側に移動する（図２中、白抜き矢印で示す）。

【0051】

そして、リブ１０４ｃまで移動したオイルは、分離室形成部１０２に設けられたオイル導入口１０２ｃを通過して分離室１０６に導かれる。つまり、ガイド部１０４は、固定シーブ５０、可動シーブ５２およびベルト３４の回転による遠心力により飛散したオイルを分離室１０６にガイド（案内）する。

【0052】

分離室１０６に導かれたオイルは、固定シーブ５０および分離室形成部１０２の回転に伴い、固定シーブ５０の突起５８ｃ、および、分離室形成部１０２の突起１０２ｂにガイドされて、図２中、矢印線で示す方向に回転する。オイルが分離室１０６内で回転している間に、オイルに含まれている気泡が、遠心力によりオイルから分離される。つまり、分離室１０６では、オイルと気泡とが分離される。

【0053】

ここで、分離室１０６がコーン面５４の背面５８側に設けられていることにより、コーン面５４で発生した熱で、分離室１０６内のオイルが暖められ（気泡の体積が増加し）、オイルと気泡との分離が促進される。

【0054】

そして、相対的に比重が高いオイルは、遠心力により径方向外側に導かれ、相対的に比重が低い空気は、径方向内側に導かれる。

【0055】

径方向外側に導かれたオイルは、オイル排出口１０２ｄおよびオイル排出孔１０４ｂを通って分離室１０６から排出される（図２中、ハッチング矢印で示す）。このとき、オイルは、気泡が取り除かれている。また、一方、径方向内側に導かれた空気は、空気排出口１６ｃを通って分離室１０６から排出される（図２中、黒塗り矢印で示す）。

【0056】

これにより、オイルパンに戻されるオイルは、気泡が取り除かれる。したがって、オイルポンプでは、キャビテーションの発生が抑制される。かくして、気液分離装置１００は、音振を抑制することができる。

【0057】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0058】

なお、上記実施形態において、セカンダリプーリ３２に気液分離装置１００が設けられるようにした。しかしながら、気液分離装置１００は、プライマリプーリ３０に設けられていてもよい。

【0059】

また、上記実施形態において、分離室形成背面５８ａには突起５８ｃが形成されるようにした。しかしながら、分離室形成背面５８ａには、突起５８ｃに代えて溝が形成されていてもよい。

【0060】

また、上記実施形態において、分離室形成部１０２には突起１０２ｂが形成されるようにした。しかしながら、分離室形成部１０２には、突起１０２ｂに代えて溝が形成されていてもよい。

【0061】

また、上記実施形態において、ガイド部１０４には突起１０４ｄが形成されるようにした。しかしながら、ガイド部１０４には、突起１０４ｄに代えて溝が形成されていてもよい。

【0062】

また、上記実施形態において、固定シーブ５０および分離室形成部１０２により分離室１０６が形成されるようにした。しかしながら、固定シーブ５０の背面側に分離室１０６が形成されていればよく、他の部材によって分離室１０６が形成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、オイル分離装置に利用できる。

【符号の説明】

【0064】

１４ 無段変速機
１６ｃ 空気排出口
５０ 固定シーブ
１０２ｄ オイル排出口
１０４ ガイド部
１０６ 分離室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】