JP2006242180A - 微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング、該流体ハウジングを用いたトランスミッションシステム、流体ハウジング内に設置されるシート、流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法及びそのシステム - Google Patents

微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング、該流体ハウジングを用いたトランスミッションシステム、流体ハウジング内に設置されるシート、流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法及びそのシステム Download PDF

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Abstract

【課題】トランスミッションパンやエンジンパンの底に沈降する不純物を濾過して取り除き、及びトランスミッションフィルタの詰まりを防止する簡易且つ費用効果に優れた装置及びその方法を提供する。
【解決手段】トランスミッション又はエンジンを含む流体ハウジング内の流体に存在する微粒子や細片を捕捉して保持する装置及びその方法は、そのトランスミッションパン、エンジンパン、その他の流体ハウジングの内表面に、格子を形成する一連の凹部又はリブを含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に自動車の流体フィルタに関し、特に、混在物や不純物を捕捉（キャプチャ）するトランスミッションパン（transmission pan）又はエンジンパン（engine pan）に関する。
自動車のトランスミッションは、その第１の目的は、広範囲にわたるアウトプットスピードを提供することであり、精密なＲＰＭ（毎分回転数）に基づいてエンジンを作動させる圧縮油圧回路である。このトランスミッションは、通常、潤滑を提供する軽質油などの流体を必要とする。トランスミッションを循環する流体には、損傷を与える微粒子や異物が含まれているため、その循環前に、微粒子（particle）を取り除くフィルタにかけられる（濾過される）ことが望ましい。
一般に、流体の濾過は、流体がサンプ又はリザーバから循環に戻されるたびに行われる。トランスミッション流体フィルタは、自動車のオートマチックトランスミッションを循環している流体から、微粒子／細片（異物）や屑を除去するために使用される。流体は、沈澱物、細片（debris）、異物、不純物などの微粒子を除去するフィルタ媒体を介してから流れる。
従来技術のフィルタは、サンプとポンプとの間に配置されて、流体を濾過する多孔性のフィルタ媒体を利用する。しかし、従来技術によるフィルタシステムには、幾つかの不具合が存在する。まず、第１に、流体を循環に戻す場合に、小さい微粒子を濾過すると、流体圧力の低下を招くボトルネック効果（bottle neck effect）を引き起こすことがある。これは、流体が冷間状態にある間に生じる特定の懸念事項（技術課題）である。第２に、このフィルタは、要求される全ての濾過機能を提供するので、流体から不純物等を除去した場合に単一の供給フィルタが詰まると、その濾過機能が低下する。このため、費用のかかるフィルタ交換を頻繁に行う必要がある。
多数の切粉（チップ）の存在は、流体フィルタに付きものの問題である。これらチップは、初期動作後にオイル内へ伴出するため、バルブに引っ掛かって該バルブを作動させなくし、プラグオイルを詰まらせ、及び所々で沈降する。従って、バルブに悪影響を及ぼさないようにするアプローチ、すなわち、チップをトランスミッションへ入り込ませないアプローチとして、カプセル化スクリーン（encapsulated screen）を、バルブに取り付ける手法が採られている。しかし、この手法も効果的ではない。つまり、スクリーンが、チップや細片によって詰まるので、システムを通じた充分な流体流れを妨げてしまい、結局は高価な修理を招くことになるからである。これは、エンジンや吸引側のエンジンフィルタにおいても同様のことが言える。
従って、トランスミッションパンやエンジンパンの底に沈降する不純物を濾過して取り除き、及びトランスミッションフィルタの詰まりを防止する簡易且つ費用効果に優れた手段を提供する。また、トランスミッションオイルを濾過するフィルタの使用に加えて、トランスミッションやエンジン等の流体ハウジング内に存在する沈殿物の沈降及びトラッピング現象を最大にする装置及びその方法をも提供する。すなわち、フィルタに詰まりを生じさせないようにする、沈殿物を捕らえて離さない費用効果に優れた手段を提供する。
このような課題を解決する本発明に従う装置は、重力によって自然に生じる沈殿物の沈降及びトラッピング現象を利用する。
また、本発明では、細片／微粒子が重力の作用で底に沈むと、トランスミッション流体及びエンジン流体などの流体中に存在する強磁性微粒子を引き寄せ及びキャプチャする磁石を利用する。この磁石は、増加する不純物を捕捉して保持するので、装置底部に設けられるとよい。
本発明に従う微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジングは、ハウジングに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部（depression）の集合を備える内表面を含んで構成されたことを特徴とする。
また、本発明に従う流体ハウジングは、ハウジングに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備える内表面と、前記微粒子を引き寄せる磁石と、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらに、本発明に従うトランスミッションシステムは、凹部の集合が形成された内表面を備える流体ハウジングと、前記流体ハウジング内に設けられた吸引側のトランスミッションフィルタと、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従うトランスミッション流体に用いるトランスミッションシステムは、該トランスミッションシステムに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備える内表面と、流体に存在する微粒子を捕捉する、前記凹部の集合に取り付けられる磁石と、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従うエンジンオイルに用いるエンジンシステムは、該エンジンシステムに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備えるエンジンパンと、前記エンジンパンに設けられる吸引側のエンジンフィルタと、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従うエンジンシステムは、該エンジンシステムに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備える内表面と、流体に存在する微粒子を捕捉する、前記凹部の集合に取り付けられる磁石と、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従う流体ハウジング内に設置されるシートは、ハウジングに形成された一連の凹部を有する頂面と、流体ハウジングの内表面に取り付けるために適合させた底面と、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従う流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法は、流体ハウジングの底パンに凹部の集合を設けること、トランスミッションに前記底パンを固定すること、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従う流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法は、ハウジングの内表面に設けた凹部の集合を覆って流体を流すこと、前記凹部の集合に微粒子を捕捉すること、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉するシステムは、流体ハウジングの底パンに凹部の集合を設ける手段と、トランスミッションに前記底パンを固定する手段と、前記凹部の集合に微粒子を引き寄せる磁石手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
さらにまた、本発明に従う流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉するシステムは、凹部の集合上に流体を流す手段と、前記凹部の集合に微粒子を捕捉する手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
以上の説明は、本発明をより適切に理解することを目的としており、また、技術に対する現在の貢献が評価されることをも目的とする。なお、後述の説明は、追加の発明を説明し及び追加の請求項の主題を形成する。
この点に関し、以上で説明した本発明は、以下で説明する各実施形態の記載において、その構造、構成要素の配置、これに対応する図面によって、限定されないことを理解すべきである。また、本発明は、以上の記載のほか、修正や変更を以下に詳述する各実施形態に加えることが可能であり、これは当業者であれば実施可能であり、かつ、様々な装置及び方法で実現することができる。さらに、本明細書や要約書で使用されている言い回し、用語は、本発明を説明するためのものであり、これらに限定されないことを理解すべきである。
当業者は、本発明の幾つかの目的を達成するために、本発明を基礎として、その他の構造や方法を用いたり、及びシステムを設計することが、本明細書に開示の概念を容易に利用することになる点を理解すべきである。従って、重要な点は、特許請求の範囲には、本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない限り、均等物及び均等な構造が含まれる。
以下、本発明に従う実施形態を説明する。各実施形態では、重力の作用によって自然に生じる沈殿物の沈降及びトラッピング現象を利用する装置を提供する。この一実施形態では、流体ハウジング（例えば、トランスミッションパン）の底に、格子（グリッド）を形成する一連の凹部（depression）又はリブ（つらなり、集合）を提供する。これは、濾過（フィルタ）の追加手段として、細片（debris）や微粒子（particle）を、引き寄せ、捕捉し及び保持するものであり、「ワッフルの焼き型（waffle iron）」のように見える形状を備えている。これにより、流体フィルタは、多数の細片が詰まることなく効率的に濾過を実行することができる。従って、一連の凹部や、グリッドは、粗めの濾過機能を提供する粗製流体フィルタとして作動し、これを受けた吸引側のフィルタは、多数の不純物が除去された状態の流体を濾過するので、良好な濾過が可能となり、微細流体フィルタとして作動するようになる。
トランスミッションパン又はエンジンパンの底に、例えば、プレス加工（stamping）などによって形成される、「ワッフル焼き型」状に見える格子によって形成される一連の凹部又はリブは、流体が流れると、不純物をパンの底に沈降させる。すなわち、格子形状を形成する一連の凹部又はリブが、流体中の不純物を捕捉する。格子は、例えば、パンの底で、上方に延びる複数のリブが格子状に形成されるか、又は、下方に押圧されて形成された複数の凹部と共に形成される。凹部の連続は、重力の作用による沈殿物の沈降及びトラッピング現象を利用する。多くの場合、トランスミッション又はエンジンを循環する流体は、異物、不純物などの細片や微粒子（debris/particle）を含んでいる。このような細片等は、バルブやプラグオイル流路を詰まらせる。また、細片は、トランスミッションやエンジンの初期動作後、オイルに混入するので、様々な箇所に沈降する。
以下、本発明に従う実施形態を、添付図面に基づき説明する。各図における参照符合は、各構成要素を意味する。
図１は、流体ハウジング１０の斜視図である。図１の本発明に従う一実施形態では、該流体ハウジング１０は、トランスミッションパン１２を考慮したものである。トランスミッションパン１２は、トランスミッション取付フランジ１４を含んで構成される。該トランスミッション取付フランジ１４は、ボルトによって、パン１２をトランスミッションに取り付ける孔１６を備えている。また、トランスミッションパン１２は、トランスミッション底１８と、パンドレインホール２２と、を含んで構成される。トランスミッション底１８には、格子２０を形成する一連のリブ又は凹部が提供されている。本発明の一実施形態に従うハウジング１０、すなわち、低速流の停滞したオイルが流入する、格子を備えたトランスミッションパン又はエンジンパンは、格子を形成する一連の凹部を備えていないパンやフィルタよりも、良好に細片等を引き寄せる。また、本発明の一実施形態に従うトランスミッションパン又はエンジンパンは、あらゆるトランスミッション又はエンジンに対して、容易に適合させることができる。一般に、トランスミッションには、底パンを備えるタイプと、底パンの不要なスピリットケース（split case）タイプとがある。
図２は、トランスミッションケース２４の斜視図である。トランスミッションケース２４は、該トランスミッションケース２４にトランスミッションパン１２を取り付けるための孔２６を備えている。該孔２６は、トランスミッションパン１２のトランスミッション取付フランジ１４に設けられた孔１６と合わさり、その孔１６、２６にボルトが挿通される。また、トランスミッションパン１２は、図１と同様に、トランスミッションパン底１８に、パンドレインホール２２を有している。
図３は、本発明に従う他の実施形態であり、磁性材料で形成された、格子３０を有するシート状の挿入要素２８の斜視図である。挿入要素２８は、トランスミッションパンやエンジンパンなど、あらゆる流体ハウジング内に設置可能である。本実施形態では、単体のプラスチックシート又は金属シートをプレス加工などして、格子を形成する凹部又はリブの連続を設け、これをトランスミッションパン又はエンジンパンに設置する。この実施形態は、特に、スピリットケースタイプのトランスミッションパンに有効である。また、シートは、成形セラミックを含む磁性材料で形成することができる。
図４Ａは、他のタイプの流体ハウジング、すなわち、吸引側の流体フィルタ３２の斜視図である。この吸引側の流体フィルタ３２は、トランスミッションパンまたはエンジンパンの内部に配置されて、流体を濾過する。このフィルタは、上部ハウジング３４と、下部ハウジング３６と、を含んで構成され、上部ハウジング３４と下部ハウジング３６との間に、フィルタ媒体（図示略）が配置されている。流体が、フィルタに入ると、循環を通じてフィルタ媒体により細片や微小物質が除去され、トランスミッション又はエンジンを循環するために排出される。また、図４Ａに示した他の実施形態である流体ハウジング３２には、磁石３８が取り付けられている。図４Ｂは、図４Ａの磁石３８を取り付けた流体フィルタ３２を、底面方向から見た斜視図である。図４Ｂでは、磁石３８を、流体ハウジングの外側に取り付けているが、流体ハウジングの内表面（内底）に配置することも容易である。また、図示した磁石３８は、環状であるが、これは、あらゆる形状又はサイズにすることができる。
図５は、一連の凹部又はリブ４０を備えた、吸引側の流体フィルタ３２における下部ハウジング３６の底を示した図である。この図は、あくまでも格子の一実施形態を示したものであり、該格子は、あらゆる形状、サイズ又はパターンにすることができ、様々な大きさに変更可能である。本図では、各々のリブ４０が４５°の角度をなして放射状に延びた放射円の連続を示している。
図６は、本発明に従う他の実施形態を説明する図である。本図では、凹部又はリブ４４が、エンジンパン４２の内表面（内底）上に形成されている。加えて、図６のエンジンパン４２は、その内表面に磁石４６が設けられている。磁石４６は、格子４４における表面領域の一部にかぶせてあり、磁石４８は、凹部又はリブ内に載置されている。これら磁石４６、４８は、流体流れに含まれる強磁性微粒子を捕捉する。また、磁石４６、４８は、流体ハウジングの内側だけでなく、外側に取り付けるようにしてもよい。流体ハウジングが金属で形成されている場合は、流体ハウジング内側に磁石を設置するとよい。一方、非金属流体ハウジングの場合には、磁石を、流体ハウジングの内側又は外側に設けるようにする。また、磁石は、一連の凹部又はリブにかぶせる単一シートでもよく、一連の凹部又はリブに固定される複数の小さな磁石であってもよい。さらに、単一シートの挿入要素は、磁性材料、例えばセラミック成形された磁石で形成することができる。
図７は、磁石５０が内表面（内底）に取り付けられた、格子２０を備えるトランスミッションパン１２の他の実施形態である。本実施形態では、内表面に磁石が取り付けられているが、この磁石は、トランスミッションパンの外表面にも容易に取付可能である。
本発明に従う実施形態では、凹部の連続を形成するために、トランスミッションパン又はエンジンパンをプレス加工することが含まれる。この一連の凹部は、あらゆる形状又はサイズにすることができる。また、その形状は、矩形、正方形、円形又は放射状などのパターンを繰り返して形成することができる。さらに、１以上の多数の凹部で構成することができる。さらにまた、凹部を形成するだけでなく、細片を捕獲するために、上方に延びる一連のリブを形成することもできる。同様に、これらリブも、あらゆる形状、サイズ、放射状のパターンで形成することができる。
トランスミッションパン又はエンジンパンにおける凹部又はリブは、本発明の幾つかの実施形態において、不純物に重力が作用することを可能にし、その作用によって不純物が、一連の凹部又はリブが形成する溝（窪み）に落下することを可能にするために、パンの底に配置される。この場合、さらに磁石を設けることで、強磁性微粒子が捕捉され、及び捕捉後の保持性能が向上する。また、本発明に従う一実施形態では、一連の凹部又はリブを有するように、磁気シートをプレス加工し、該磁気シートを、既存のエンジンパンや、スピリットケーストランスミッションを含むトランスミッションパン等の内部に設置することができる。
本発明の他の実施形態では、トランスミッションパンが、その内部に一連の凹部又はリブを備えて構成される。これは、トランスミッションパンだけでなく、エンジンパンにも、同様に、一連の凹部又はリブを設けることができる。
また、スピリットケーストランスミッションに対しては、一連の凹部を含んで構成されるようにプレス加工されたシートを、その内底を覆って配置する。これは、スピリットケーストランスミッションが、底パンを構成要素としないためである。また、磁石は、細片を引き寄せ及び保持を向上させるために用いられ、凹部又はリブが連続する内側（内底）、その頂面、頂部や、ケース外側に取り付けることができる。
以上説明したように、本発明は、自動車のトランスミッション又はエンジンに関するものであり、流体フィルタが必要なこの種の装置及び方法に適用することができる。
以上では、格子を、トランスミッションパンの内表面に設けた図に基づいて実施形態を説明したが、該格子は、他の流体ハウジングにおいても、同様に、凹部として利用することができる。また、装置は、トランスミッション及びエンジンにおけるフィルタ流体に用いることができ、例えば、トランスミッション又はエンジンの吸引側のフィルタとして適用することも可能である。
特に、本発明は、自動車産業において、一連の凹部や格子を、トランスミッションやエンジンに広く適用可能である。加えて、本発明は、既存のトランスミッションパンやエンジンパンの底を改造することで、一連の凹部又は格子を設けることができるので、既存のトランスミッション又はエンジンにも容易に適用可能である。
本発明の多くの特徴と有利な効果は、本明細書から明らかである。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の趣旨と範囲に該当する全ての特徴や有利な効果を包含することを意図している。また、本発明の様々な修正及び変形は、当業者であれば容易に可能であり、さらに、本発明は、以上に詳述及び図示した構成や機能に制限されるものではない。従って、本発明の範囲内には、適切な修正及び均等物が含まれる。
本発明の一実施形態に従うトランスミッションパンの斜視図。 トランスミッションケースの切欠図。 本発明の一実施形態に従うシート状の挿入要素の斜視図。 Ａは、磁石が取り付けられた流体ハウジングの斜視図、Ｂは、Ａを底部方向から見た斜視図。 格子を備えた下部ハウジングの内側（内底）を示した斜視図。 磁石が取り付けられた格子を有するエンジンパンの斜視図。 磁石が取り付けられたトランスミッションパンの斜視図。
符合の説明
１０ 流体ハウジング
１２ トランスミッションパン
１４ トランスミッション取付フランジ
１６、２６ 孔
１８ トランスミッション底
２０、３０ 格子
２２ パンドレインホール
２４ トランスミッションケース
２８ 挿入要素

Claims (30)

  1. ハウジングに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備える内表面を含んで構成されたことを特徴とする、微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  2. 前記凹部の集合は、一定の繰り返し形状を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  3. 前記凹部の集合の形状は、複数の第１並行溝を含んで構成されたことを特徴とする請求項２に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  4. 前記凹部の集合の形状は、複数の第１並行溝に対して角度をなして設けられた複数の第２並行溝を含んで構成されたことを特徴とする請求項３に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  5. 前記流体ハウジングが、トランスミッションパンであることを特徴とする請求項１に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  6. 前記流体ハウジングが、エンジンパンであることを特徴とする請求項１に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  7. ハウジングに形成され、流体に存在する微粒子を捕捉する凹部の集合を備える内表面と、
    前記微粒子を引き寄せる磁石と、
    を含んで構成されたことを特徴とする、微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  8. 前記磁石は、前記凹部の集合の頂部に設けられることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  9. 前記磁石は、前記凹部の集合と一体化されることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  10. 前記磁石は、前記凹部の集合の頂部の少なくとも一部を覆って設けられることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  11. 前記磁石は、前記流体ハウジングの外側に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  12. 前記流体ハウジングが、トランスミッションパンであることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  13. 前記流体ハウジングが、エンジンパンであることを特徴とする請求項７に記載の微粒子を含む流体に用いられる流体ハウジング。
  14. 凹部の集合が形成された内表面を備える流体ハウジングと、
    前記流体ハウジング内に設けられた吸引側のトランスミッションフィルタと、
    を含んで構成されたことを特徴とするトランスミッションシステム。
  15. 前記凹部の集合は、一定の繰り返し形状を含んで構成されたことを特徴とする請求項１４に記載のトランスミッションシステム。
  16. 前記凹部の集合の形状は、複数の第１並行溝を含んで構成されたことを特徴とする請求項１５に記載のトランスミッションシステム。
  17. 前記凹部の集合の形状は、複数の第１並行溝に対して角度をなして設けられた複数の第２並行溝を含んで構成されたことを特徴とする請求項１６に記載のトランスミッションシステム。
  18. ハウジングに形成された一連の凹部を有する頂面と、
    流体ハウジングの内表面に取り付けるために適合させた底面と、
    を含んで構成されたことを特徴とする流体ハウジング内に設置されるシート。
  19. 前記シートは、トランスミッションパンに設置されることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  20. 前記シートは、エンジンパンに設置されることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  21. 前記シートは、流体ハウジングに設置されることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  22. 前記シートは、スピリットケーストランスミッション（spilit case transmission）に設置されることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  23. 前記シートは、結合される磁石をさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  24. 前記シートは、金属であることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  25. 前記シートは、プラスチックであることを特徴とする請求項１８に記載の流体ハウジング内に設置されるシート。
  26. 流体ハウジングの底パンに凹部の集合を設けること、
    トランスミッションに前記底パンを固定すること、
    を含んで構成されたことを特徴とする流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法。
  27. 前記凹部の集合に磁石を取り付けるステップをさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. ハウジングの内表面に設けた凹部の集合を覆って流体を流すこと、
    前記凹部の集合に微粒子を捕捉すること、
    を含んで構成されたことを特徴とする流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉する方法。
  29. 流体ハウジングの底パンに凹部の集合を設ける手段と、
    トランスミッションに前記底パンを固定する手段と、
    前記凹部の集合に微粒子を引き寄せる磁石手段と、
    を含んで構成されたことを特徴とする流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉するシステム。
  30. 凹部の集合上に流体を流す手段と、
    前記凹部の集合に微粒子を捕捉する手段と、
    を含んで構成されたことを特徴とする流体ハウジング内の流体に含まれる微粒子を捕捉するシステム。
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