JP2017150581A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動力伝達機構で使用されるオイルを保温する。
【解決手段】車両用動力伝達機構は、車両の動力源から入力される動力を所定の出力側部材に伝達する動力伝達機構1と、動力伝達機構1および当該機構に供給されるオイルを内部に収容する内側ケース3と、内側ケース3をさらに外側から覆うように設けられ、内側ケース3との間に気密空間Xを形成する外側ケース4と、気密空間X内の圧力を変更可能な圧力変更手段(30)とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】車両用動力伝達機構は、車両の動力源から入力される動力を所定の出力側部材に伝達する動力伝達機構1と、動力伝達機構1および当該機構に供給されるオイルを内部に収容する内側ケース3と、内側ケース3をさらに外側から覆うように設けられ、内側ケース3との間に気密空間Xを形成する外側ケース4と、気密空間X内の圧力を変更可能な圧力変更手段(30)とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両の駆動源の動力を伝達する動力伝達装置に関する。
エンジン等の動力源から動力の供給を受けて走行する車両には、変速機を含む種々の動力伝達装置が用いられる。動力伝達装置では、一般に、内部の要素部品の潤滑や駆動のためにオイルが用いられる。オイルは、温度が低下すると粘性が増すという性質を有しているが、粘性が増すと潤滑等の性能が悪化するので、オイルの温度はある程度高い温度に維持することが望ましい。
例えば、下記特許文献1には、自動変速機の1種であるトロイダル型無段変速機が開示されている。この無段変速機では、変速機構およびオイル(作動油)を内部に収容するケースの外側にジャケットが形成され、ヒータで加熱された高温の熱媒体液が当該ジャケットに供給されるようになっている。
上記特許文献1の無段変速機によれば、高温の熱媒体液によってケースが暖められることにより、ケース内で使用されるオイルが間接的に暖められるので、例えば寒冷地での始動時にオイルの温度を速やかに上昇させることができる等の利点がある。
しかしながら、上記特許文献1の技術では、熱媒体液を加熱するヒータや、熱媒体液を給排するポンプ等の部品を別途設ける必要があり、構造の複雑化やコストアップが避けられないという問題があった。また、ヒータによる加熱が完了していない始動直後においては、オイルの温度が低く、無段変速機の性能が低下するという問題があった。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でオイルの保温を図ることが可能な車両用動力伝達装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するためのものとして、本発明の車両用動力伝達装置は、車両の動力源から入力される動力を所定の出力側部材に伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構および当該機構に供給されるオイルを内部に収容する内側ケースと、前記内側ケースをさらに外側から覆うように設けられ、当該内側ケースとの間に気密空間を形成する外側ケースと、前記気密空間内の圧力を変更可能な圧力変更手段とを備えた、ことを特徴とするものである(請求項1)。
なお、本発明において、オイルとは、種々の目的で使用され得るものであり、例えば、動力伝達機構に含まれる種々の要素部品を潤滑するためのオイル(潤滑油)であってもよく、要素部品を油圧により駆動するためのオイル(作動油)であってもよい。
本発明によれば、内側ケースと外側ケースとの間に気密空間が形成されるとともに、当該気密空間内の圧力が圧力変更手段によって変更可能であるので、例えば車両の駐車時に気密空間内の圧力を低下させることにより、気密空間を介した熱伝達を阻害することができ、動力伝達機構およびオイルの温度が外気の影響で低下するのを抑制することができる。これにより、例えば駐車した翌日に車両を走行させたような場合であっても、走行開始の時点で既にオイルの温度が外気に比べて高くなっているので、オイルを適正温度(つまり潤滑油や作動油として使用するのに適した温度)まで上昇させる時間が短時間で済み、動力伝達装置の性能を良好に確保することができる。
しかも、気密空間内の圧力調整により温度低下を抑制する本発明によれば、例えば一旦冷えたオイルをヒータにより加熱するような場合と異なり、車両の走行開始直後のオイルの温度をそもそも高温に維持できるので、熱的なロスの少ない合理的な保温構造を簡単な構成で構築できるという利点がある。
本発明において、好ましくは、前記圧力変更手段は、前記気密空間の温度が低下するのに伴い当該気密空間内の圧力を低下させる機能を有する(請求項2)。さらに、このような機能を有する圧力変更手段の具体例として、前記気密空間内の圧力が所定値より大きいときに当該気密空間と前記外側ケースの外部空間とを互いに連通させる(開弁する)とともに、前記圧力が前記所定値以下のときに前記気密空間と前記外部空間との連通を遮断する(閉弁する)逆止弁を用いることが好ましい(請求項3)。
この構成によれば、例えば車両の走行に伴い気密空間の温度が上昇したときに、開弁した逆止弁を通じて気密空間から外部空間に空気が流れる結果、気密空間内の圧力は温度上昇にかかわらず一定値に維持される。一方、走行後の駐車中は気密空間の温度が低下することになるが、このときは外部空間から気密空間に空気が入り込まないように逆止弁が閉弁されるので、気密空間内の圧力は温度低下とともに徐々に低下する。このように、気密空間内が減圧されると、気密空間を介して行われる動力伝達機構と外気との間の熱伝達が阻害されるので、外気の温度がかなり低かったとしても、動力伝達機構およびオイルの温度は比較的長期間に亘って高い温度に維持される。
また、逆止弁を設けるだけでよいので、特別に電力を消費することもなく、簡単かつ低コストな構成で動力伝達機構およびオイルの保温を図ることができる。
前記圧力変更手段は、前記オイルの温度が低いときは高いときに比べて前記気密空間内の圧力が低下するように当該気密空間から空気を吸引するエアポンプであってもよい(請求項4)。
この構成によれば、オイルの温度が低下するのに伴ってエアポンプにより気密空間内が減圧されるので、気密空間を介した熱伝達を阻害することができ、上記と同様に、例えば寒冷地での駐車中に動力伝達機構およびオイルの温度を比較的高い温度に維持することができる。
本発明において、好ましくは、前記オイルの温度を調整するための熱交換器が前記気密空間内に配設される(請求項5)。
この構成によれば、気密空間を有効利用して熱交換器を配設することができ、気密空間を形成するための外側ケースを追加で設けながらも、動力伝達装置が大型化するのを抑制することができる。
前記構成において、より好ましくは、前記内側ケースは、前記動力伝達機構の軸方向に沿って延びる筒状に形成され、前記熱交換器に熱交換用の媒体を供給する配管が、前記内側ケースの軸方向端部から外部に導出されるように配設される(請求項6)。
この構成によれば、外側ケースを貫通するように配管を配設する必要がないので、当該貫通部にシール部材等を追設するといった措置を不要にでき、構造を簡素化することができる。
また、前記内側ケース内の部品を外部と連絡する連絡部材が存在する場合、この連絡部材も前記内側ケースの軸方向端部から外部に導出されるように配設することが好ましい(請求項7)。
この構成によれば、連絡部材が外側ケースを貫通しないので、構造を簡素化することができる。
本発明は車両用の種々の動力伝達装置に適用可能であるが、その好適例として、自動変速機または手動変速機が挙げられる。この場合、前記動力伝達機構は、前記動力源から入力された動力を変速しつつ車輪側の出力軸に伝達する変速機構である(請求項8)。
また、本発明は差動装置にも適用可能である。この場合、前記動力伝達機構は、前記動力源から入力された動力を左右の車輪に伝達するディファレンシャル機構である(請求項9)。
以上説明したように、本発明の車両用動力伝達装置によれば、簡単な構成でオイルの保温を図ることができる。
<第1実施形態>
まず、車両用動力伝達装置の1つである自動変速機に本発明を適用した例を第1実施形態として説明する。図1は、この第1実施形態にかかる自動変速機の側面断面図である。本図に示される自動変速機は、車両の動力源として設けられた図外のエンジンから入力される動力を変速しつつ車輪側に伝達するものである。具体的に、自動変速機は、エンジンのクランク軸である入力軸100とこれと同軸に配設された車輪側の出力軸101との間で動力を伝達する変速機構1と、変速機構1に対する各種オイル(作動油、潤滑油等)の給排を行うために変速機構1の下方に配設されたバルブボディ2と、変速機構1およびバルブボディ2を内部に収容する内側ケース3と、内側ケース3をさらに外側から覆うように設けられた外側ケース4とを備えている。なお、以下の説明では、入力軸100に近い側を自動変速機の「前」、出力軸101に近い側の自動変速機の「後」とする。
まず、車両用動力伝達装置の1つである自動変速機に本発明を適用した例を第1実施形態として説明する。図1は、この第1実施形態にかかる自動変速機の側面断面図である。本図に示される自動変速機は、車両の動力源として設けられた図外のエンジンから入力される動力を変速しつつ車輪側に伝達するものである。具体的に、自動変速機は、エンジンのクランク軸である入力軸100とこれと同軸に配設された車輪側の出力軸101との間で動力を伝達する変速機構1と、変速機構1に対する各種オイル(作動油、潤滑油等)の給排を行うために変速機構1の下方に配設されたバルブボディ2と、変速機構1およびバルブボディ2を内部に収容する内側ケース3と、内側ケース3をさらに外側から覆うように設けられた外側ケース4とを備えている。なお、以下の説明では、入力軸100に近い側を自動変速機の「前」、出力軸101に近い側の自動変速機の「後」とする。
変速機構1は、入力軸100の回転をATFオイル(作動流体)を介して伝達するトルクコンバータ10と、トルクコンバータ10の出力軸として前後方向に延びるタービン軸11と、タービン軸11の周囲に配設され、タービン軸11から入力される回転を変速しつつ出力軸101に伝達する遊星歯車機構12とを有している。
トルクコンバータ10は、入力軸100と一体に回転するポンプケース10aを有するとともに、当該ポンプケース10aの内部に、ポンプケース10aと一体に形成されたポンプインペラと、ポンプインペラと前後方向に対向配置されたタービンランナと、これらポンプインペラおよびタービンランナの間に配置されたステータ(いずれも図示省略)とを有した従来周知の構造を有している。タービンランナはタービン軸11に結合され、タービン軸11はポンプケース10aから出力軸101に向けて後方に延びるように配設されている。ポンプケース10aの内部にはATFオイルが充填されており、入力軸100が回転するエンジンの運転中は、ポンプケース10aおよびポンプインペラの回転がATFオイルを介してタービンランナおよびタービン軸11に伝達されるようになっている。
遊星歯車機構12は、詳細な図示は省略するが、複数のプラネタリギヤセット(サンギヤ、プラネタリギヤ、リングギヤ)と、各プラネタリギヤセットの特定の要素どうしを連結する複数の連結部材と、これらプラネタリギヤセットおよび連結部材により実現される動力伝達経路を切り替えるために締結または解放される複数の摩擦締結要素(クラッチおよびブレーキ)とを有している。そして、各摩擦締結要素の断続がバルブボディ2から供給される作動油の油圧により制御されることで、車両の速度等に応じた所望の変速比が達成されるようになっている。
内側ケース3は、鋳鉄または鋳鋼などの金属から構成されており、全体として、前後方向(変速機構1の軸方向)に沿って延びる中空筒状に形成されている。具体的に、内側ケース3は、遊星歯車機構12の外周を囲むように形成された本体部21と、本体部21の前端から拡径しつつさらに前方に延びるように形成され、内部にトルクコンバータ10が収容される前側延設部22と、本体部21の下面に形成された開口を塞ぐとともにバルブボディ2を下から覆うように取り付けられた下カバー部23とを有している。
前側延設部22の前端は大きな開口Sを有する開放端とされ、当該開口Sの周りには前端フランジ22aが形成されている。自動変速機は、この前端フランジ22aがエンジンのシリンダブロック等と結合されることにより、エンジンに固定される。
前側延設部22と本体部21の境界部には、前方から前側隔壁25が取り付けられており、この前側隔壁25により、トルクコンバータ10の配設空間と遊星歯車機構12の配設空間とが前後方向に仕切られている。
本体部21の後端には、出力軸101が貫通する孔Hを有する後側隔壁26が一体に形成されている。また、この後側隔壁26よりも若干前方に位置する本体部21の外周には、後述する外側ケース4の第2フランジ4bを結合するための後端フランジ21aが形成されている。
本体部21の後端下部には切欠きCが形成されている。この切欠きCは、出力軸101よりも下方において、本体部21の壁面を部分的に(後側隔壁26の一部を含めて)除去するように形成されている。
本体部21の後端下部には、切欠きCを塞ぐようにコネクタ40が取り付けられている。すなわち、コネクタ40は、その一部が切欠きCを通じて内側ケース3の内部に入り込むような状態で、本体部21の後端下部に取り付けられている。このコネクタ40には、種々の電気配線41が自動変速機の内外から接続されており(ただし図1では自動変速機の外側の配線のみを図示している)、これら電気配線41およびコネクタ40を介して、自動変速機を制御するための制御信号の送受信や給電が行われるようになっている。なお、電気配線41は、請求項にいう「連絡部材」の一例に相当する。
出力軸101は、タービン軸11の後側において当該タービン軸11と同軸に延びるように配設されており、後側隔壁26の孔Hを通じて内側ケース3の内外に亘って延びている。出力軸101の前端部は、内側ケース3の内部において、遊星歯車機構12の後端部に備わる所定の出力部材(図示省略)に結合されている。タービン軸11から遊星歯車機構12に入力された回転は、遊星歯車機構12により変速されつつ上記出力部材に出力され、出力軸101に伝達される。
出力軸101の前端部にはパーキングギヤ101aが外嵌されている。このパーキングギヤ101aは、車室内に設けられた図外のシフトレバーのポジション(シフトポジション)がPレンジ(パーキングレンジ)であるときに出力軸101をロックするためのものである。
パーキングギヤ101aは、内側ケース3の外部から導入されたロックレバー42と係合可能とされている。ロックレバー42は、内側ケース3の後方から切欠きCを通じてパーキングギヤ101aの近傍まで延びるように配設され、パーキングギヤ101aに対し径方向に離接可能に取り付けられている。上記シフトポジションがPレンジに切り替わると、これに応じてロックレバー42が駆動されてパーキングギヤ101aと係合することにより、出力軸101がロックされるようになっている。なお、ロックレバー42は、請求項にいう「連絡部材」の一例に相当する。
外側ケース4は、例えば合成樹脂からなる一体の成形品であり、全体として、内側ケース3よりもひと回り大きい外径を有する中空筒状に形成されている。具体的に、外側ケース4は、内側ケース3の外径に合わせて前側ほどやや外径が大きくなるように形成されており、径方向外側に張り出す第1フランジ4aを前端に有するとともに、径方向内側に張り出す第2フランジ4bを後端に有している。
外側ケース4の第1フランジ4aは、内側ケース3の前端フランジ22aにボルト等の締結部材を介して後方から結合されている。第1フランジ4aと前端フランジ22aとの結合面には、Oリング等からなるシール部材31が取り付けられている。
外側ケース4の第2フランジ4bは、内側ケース3の後端フランジ21aにボルト等の締結部材を介して後方から結合されている。第2フランジ4bと後端フランジ21aとの結合面には、Oリング等からなるシール部材32が取り付けられている。
ここで、外側ケース4と内側ケース3との結合面に上記シール部材31,32が用いられているのは、外側ケース4と内側ケース3との間の隙間空間に外部から空気が入り込なないようにするためである。すなわち、当実施形態において、外側ケース4と内側ケース3との間の隙間空間は、外気が入り込まないように密閉された気密空間Xとされている。
外側ケース4の下壁部には、圧力変更手段としての逆止弁30が取り付けられている。逆止弁30は、気密空間X内の圧力が大気圧より大きいときに開弁し、大気圧以下のときに閉弁するように構成されている。すなわち、気密空間X内の圧力が大気圧を超えて逆止弁30が開弁されると、気密空間Xと外側ケース4の外部の空間Y(以下、外部空間Yという)とが連通する一方、気密空間X内の圧力が大気圧以下となって逆止弁30が閉弁されると、気密空間Xと外部空間Yとの連通が遮断されるようになっている。
外部空間Yの圧力は通常は大気圧であるから、気密空間X内の圧力が大気圧を超えたときは、これに応じて逆止弁30が開弁される(気密空間Xと外部空間Yとが連通する)ことにより、相対的に圧力の高い気密空間Xから逆止弁30を通じて外部空間Yへと空気が流れ、気密空間X内の圧力が大気圧まで低下する。そして、大気圧まで低下した時点で、自ずと空気の流れが止まるとともに、逆止弁30が閉弁される。ただし、逆止弁30は大気圧以下において閉弁を維持するので、その後仮に気密空間X内の圧力が大気圧未満にまで低下したとしても(つまり圧力の大小関係が逆転したとしても)、外部空間Yから気密空間Xへと空気が流れることはなく、気密空間X内の圧力は大気圧未満のまま維持される。このように、当実施形態では、外側ケース4に逆止弁30が設けられていることで、気密空間X内の圧力が大気圧を超えることは禁止されるが、気密空間X内の圧力が大気圧未満になることは許容されるようになっている。
気密空間Xにおける逆止弁30の近傍部には、トルクコンバータ10に供給されるATFオイルの温度を調整するためのATFクーラ45(請求項にいう「熱交換器」に相当)が配設されている。ATFクーラ45には、エンジンの冷却水を熱交換用の媒体としてATFクーラ45に対し給排するための冷却水配管46が接続されている。ATFクーラ45では、当該冷却水との熱交換によってATFオイルが一定の温度範囲に収まるように温度調節が行われる。
冷却水配管46は、内側ケース3における前側延設部22の下部に形成された取付部22bを貫通するように配設されており、貫通した先端部がATFクーラ45に接続されている。冷却水配管46とATFクーラ45との接続部には、気密空間Xへの空気漏れを防ぐためのゴム製のシートパッキン等からなるシール部材47が取り付けられている。このような冷却水配管46は、内側ケース3の前端の開口Sを通じて外部に導出され、図外の冷却水の供給源に接続されている。
以上説明したように、第1実施形態の自動変速機では、内側ケース3と外側ケース4との間に気密空間Xが形成されるとともに、当該気密空間X内の圧力が大気圧よりも大きいときに開弁しかつ大気圧以下のときに閉弁する逆止弁30が外側ケース4に取り付けられている。このような構成によれば、温度低下に伴って気密空間X内を減圧することができるので、低温環境下において変速機構1およびオイルの保温を図ることができるという利点がある。
すなわち、自動変速機は、変速機構1に使用されるオイルが適正温度(例えば80℃前後)まで上昇した状態で、最も良好な性能を発揮することができる。しかしながら、車両の走行(エンジンおよび自動変速機の作動)に伴いオイルの温度が十分に上昇したとしても、その後に車両が駐車された場合(つまりイグニッション・オフの状態で車両が放置された場合)には、時間経過とともにオイルの温度は徐々に低下していく。特に、外気温が氷点下になるような寒冷地では、例えば車両を使用しない夜間の間にオイルの温度が大幅に低下してしまう。このことは、オイルの粘性が上昇してその求められる機能(作動油あるいは潤滑油としての機能)が低下することを意味する。もちろん、車両が再び走行することによりオイルの温度は再び上昇するが、一旦大幅に低下したオイルの温度を適正温度まで上昇させるにはかなりの時間を要するので、その間は自動変速機の性能を十分に確保することができない。
これに対し、上記第1実施形態では、例えば車両の走行に伴い気密空間Xの温度が十分に(例えば80℃前後にまで)上昇したときに、大気圧よりも高い圧力を受けて開弁する逆止弁30を通じて気密空間Xから外部空間Yに空気が流れる結果、気密空間X内の圧力は温度上昇にかかわらず一定値(大気圧)に維持される。一方、走行後の駐車中は気密空間Xの温度が低下することになるが、このときは外部空間Yから気密空間Xに空気が入り込まないように逆止弁30が閉弁されるので、気密空間X内の圧力は温度低下とともに徐々に低下し、負圧(大気圧未満)にまで減圧される。特に、上記のような寒冷地での駐車中であれば、気密空間X内に含まれる水蒸気が凝縮あるいは凍結することにより、気密空間X内の負圧の程度はさらに強くなる。このように、気密空間X内が負圧になると、気密空間Xを介して行われる変速機構1と外気との間の熱伝達が阻害されるので、外気の温度がかなり低かったとしても、変速機構1およびオイルの温度は比較的長期間に亘って高い温度に維持される。これにより、例えば駐車した翌日に車両を走行させたような場合であっても、その走行開始の時点で既にオイルの温度が外気に比べて十分に高くなっているので、オイルを適正温度にまで上昇させる時間が短時間で済み、自動変速機の性能を良好に確保することができる。
しかも、外側ケース4に逆止弁30を設けるだけでよいので、例えば電気ヒータによりオイルを昇温させたような場合と異なり、特別に電力を消費することもなく、簡単かつ低コストな構成で変速機構1およびオイルの保温を図ることができる。
一方、車両の走行開始後に十分な時間が経過して自動変速機の暖機(オイルの昇温)が完了すると、気密空間X内の圧力は再び大気圧付近まで上昇する。このように圧力が回復した状態では、変速機構1と外気との間での熱伝達(変速機構1からの放熱)が行われ易くなるので、変速機構1およびオイルを適度に冷却することができる。したがって、上記第1実施形態による保温構造は、例えば単に変速機ケースに断熱材を貼り付けたような場合と異なり、高温時の冷却性の面で有利である。
また、上記第1実施形態では、気密空間XにATFオイルを調温するためのATFクーラ45が配設されているので、気密空間Xを有効利用することができ、気密空間Xを形成するための外側ケース4を追加で設けながらも、自動変速機が大型化するのを抑制することができる。
また、上記第1実施形態では、ATFクーラ45に熱交換用の媒体である冷却水を供給する冷却水配管46が、内側ケース3の前端(軸方向端部)の開口Sを通じて外部に導出されているので、例えば冷却水配管46を下方から外部に導出した場合(後述する図2の変形例を参照)と異なり、外側ケース4を貫通するように冷却水配管46を配設する必要がなく、当該貫通部にシール部材等を追設するといった措置を不要にでき、構造を簡素化することができる。
また、上記第1実施形態では、シフトレンジがPレンジであるときに出力軸101をロックするためのロックレバー42が、内側ケース3の後端(軸方向端部)の切欠きCを通じて外部に導出されるとともに、制御信号の送受信や給電のための電気配線41が、同じく切欠きCを通じて外部に導出されているので、これらロックレバー42および電気配線41を外側ケース4を貫通するように配設する必要がなく、構造を簡素化することができる。
なお、上記第1実施形態では、ATFクーラ45の冷却水配管46を内側ケース3の前端の開口Sを通じて外部に導出したが、例えば図2に示すように、内側ケース3における前側延設部22を除く範囲を覆うように外側ケース4を取り付けた上で、外側ケース4に覆われていない前側延設部22を貫通するように冷却水配管46’を配設してもよい。すなわち、図2の例では、前側延設部22の後部に径方向外側に張り出す取付フランジ22cが形成されるとともに、当該取付フランジ22cに、外側ケース4の前端の第1フランジ4a’が、シール部材31’を間に挟む状態で後方から結合されている。これにより、外側ケース4は、取付フランジ22cより前方の部分の前側延設部22を覆わない状態で内側ケース3に取り付けられる。そして、前側延設部22の内部にATFクーラ45が配設されるとともに、このATFクーラ45から下方に(径方向外側に)延びて前側延設部22の周壁を貫通するように冷却水配管46’が配設されている。このようにした場合でも、冷却水配管46’が外側ケース4を貫通しないので、気密空間Xの気密性を簡単な構成で確保することができる。
もちろん、第1実施形態(図1)または図2の変形例のようなレイアウトでは、トルクコンバータ10が収容される前側延設部22の内部に冷却水配管46(46’)もしくはATFクーラ45が配設されるので、場合によっては、冷却水配管46(46’)もしくはATFクーラ45とトルクコンバータ10との干渉が不可避になる可能性がある。そこで、このような場合には、図3に示すように、冷却水配管46”を、ATFクーラ45から下方に(径方向外側に)延びて外側ケース4の周壁を貫通するように配設するとよい。ただし、この場合は、気密空間Xの気密性を確保するために、冷却水配管46”の貫通部にシール部材48を取り付けることが望まれる。
<第2実施形態>
上記第1実施形態では、内側ケース3よりもひと回り大きい中空筒状の一体成形品からなる外側ケース4を用意し、この外側ケース4を内側ケース3に対し後方から外挿するように取り付けたが、外側ケース4の構造はこれに限らず、例えば2分割構造としてもよい。次に、その一例を第2実施形態として説明する。
上記第1実施形態では、内側ケース3よりもひと回り大きい中空筒状の一体成形品からなる外側ケース4を用意し、この外側ケース4を内側ケース3に対し後方から外挿するように取り付けたが、外側ケース4の構造はこれに限らず、例えば2分割構造としてもよい。次に、その一例を第2実施形態として説明する。
図4は、本発明の第2実施形態にかかる自動変速機に用いられる内側ケース3および外側ケース54を示している(変速機構の図示は省略している)。本図に示すように、第2実施形態の外側ケース54は、上下方向に脱着可能に結合される第1分割体54Aおよび第2分割体54Bを有している。各分割体54A,54Bは、断面視でほぼ半円弧状に形成されており、内側ケース3の上半分が第1分割体54Aにより覆われるとともに、内側ケース3の下半分が第2分割体54Bにより覆われている。第1分割体54Aおよび第2分割体54Bの左右の側辺部にはそれぞれフランジ54c,54dが形成されており、これらフランジ54c,54dが互いに突き合わせられてボルト等の締結部材により結合されることにより、全体として内側ケース3よりもひと回り大きいほぼ円筒状の外側ケース54が形成されている。
また、外側ケース54と内側ケース3との間に形成される気密空間Xの気密性を確保するために、フランジ54c,54dの間にはゴム製のシートパッキン等からなるシール部材(図示省略)が取り付けられるとともに、外側ケース54の前端部の内周面と内側ケース3(前側延設部22)の外周面との接触部、および外側ケース54の後端部の内周面と内側ケース3(本体部21)の外周面との接触部には、それぞれOリング等からなるシール部材55,56が取り付けられている。そして、温度低下時の気密空間Xを負圧にするために、外側ケース4の第2分割体4Bには、上記第1実施形態と同様の逆止弁30が取り付けられている。
<第3実施形態>
上記第1実施形態では、温度低下時の気密空間Xの圧力が低下するように外側ケース4に逆止弁30を設け、それによって変速機構1およびオイルの保温を図るようにしたが、温度低下時に気密空間Xを負圧にするための圧力変更手段は、逆止弁30に限らず種々の代替が可能である。次に、その一例を第3実施形態として説明する。
上記第1実施形態では、温度低下時の気密空間Xの圧力が低下するように外側ケース4に逆止弁30を設け、それによって変速機構1およびオイルの保温を図るようにしたが、温度低下時に気密空間Xを負圧にするための圧力変更手段は、逆止弁30に限らず種々の代替が可能である。次に、その一例を第3実施形態として説明する。
図5は、本発明の第3実施形態にかかる自動変速機を示している。本図に示すように、
第3実施形態では、外側ケース4の周壁(ここでは下壁部)に、エアポンプ60から延びるエア配管61が接続されている。エアポンプ60は、例えば電動モータにより正方向または逆方向に回転駆動される回転要素(インペラ等)を有しており、その回転方向に応じてエアの吸引およびエアの吐出のいずれかを選択的に実行可能な圧力変更手段である。エア配管61は、エアポンプ60から延びて外側ケース4の下壁部を貫通するように配設され、外側ケース4と内側ケース3との間の気密空間Xにエア配管61の先端が入り込んでいる。エア配管61の貫通部には、気密空間Xの気密性を確保するためのシール部材63が取り付けられている。
第3実施形態では、外側ケース4の周壁(ここでは下壁部)に、エアポンプ60から延びるエア配管61が接続されている。エアポンプ60は、例えば電動モータにより正方向または逆方向に回転駆動される回転要素(インペラ等)を有しており、その回転方向に応じてエアの吸引およびエアの吐出のいずれかを選択的に実行可能な圧力変更手段である。エア配管61は、エアポンプ60から延びて外側ケース4の下壁部を貫通するように配設され、外側ケース4と内側ケース3との間の気密空間Xにエア配管61の先端が入り込んでいる。エア配管61の貫通部には、気密空間Xの気密性を確保するためのシール部材63が取り付けられている。
バルブボディ2には、作動油や潤滑油などとして変速機構1に供給されるオイルの温度を検出する油温センサSN1が取り付けられている。また、外側ケース4の内壁には、気密空間X内の圧力を検出する圧力センサSN2が取り付けられている。これら油温センサSN1および圧力センサSN2による検出値は、バルブボディ2に設けられた制御ユニット70(いわゆるTCM;Transmission Control Module)に電気信号として入力される。このような信号の送受信のために、バルブボディ2の内部に配索された電気配線64を介して油温センサSN1とTCM70とが互いに接続されるとともに、電気配線65,66とコネクタ40とを介して圧力センサSN2とTCM70とが互いに接続されている。また、エアポンプ60を制御するために、TCM70は、電気配線65,67とコネクタ40とを介してエアポンプ60と接続されている。
TCM70は、油温センサSN1により検出されるオイルの温度が低いほど気密空間Xから多くの空気が吸引されるようにエアポンプ60を制御し、気密空間X内を減圧する。逆に、上記オイルの温度が上昇した場合には、エアポンプ60から空気を送り出して気密空間X内を増圧する。
なお、上記のような制御は、車両の走行中(つまりイグニッション・オンの間)だけでなく、車両の駐車中(つまりイグニッション・オフの間)にも行われる。ただし、車両の駐車中は、時間経過とともに油温が下がることを見越して、イグニッション・オフ後の限られた時間内に十分に多くの空気を気密空間Xから吸引し、その後はエアポンプ60の制御を停止することが、消費電力を低減する点で望ましい。
以上のような第3実施形態によれば、変速機構1に供給されるオイルの温度が低下するのに伴って、エアポンプ60により気密空間X内が減圧されるので、気密空間Xを負圧にして変速機構1と外気との間の熱伝達を阻害することができ、上述した第1実施形態と同様、例えば寒冷地での駐車中に変速機構1およびオイルの温度を比較的高い温度に維持することができる。
また、例えば寒冷地において車両が高速道路を巡航しているような状況では、エンジンおよび自動変速機の負荷が小さいため、冷たい外気の影響を受けてオイルの温度が適正値(80℃前後)よりも低下するおそれがある。これに対し、オイルの温度に応じてエアポンプ60が駆動される上記第3実施形態によれば、上記のような原因でオイルの温度が低下した場合であっても気密空間X内を適正に減圧し、変速機構1およびオイルの保温を図ることができる。逆に、オイルの温度が高くなると気密空間X内が増圧されるので、変速機構1およびオイルが過度に高温になるのを回避することができる。
なお、上記第3実施形態では、エアポンプ60として、空気の吸引と吐出の双方が可能なポンプを用いたが、空気の吸引のみが可能なエアポンプ(バキュームポンプ)を用いてもよい。この場合、エアポンプを用いて気密空間X内の圧力を上昇させることはできないが、気密空間Xと外部空間Yとを連通させるバルブを別途外側ケース4に設け、オイルが温度上昇したときには当該バルブを開弁させるとよい。
<第4実施形態>
上記第1〜第3実施形態では、車両用動力伝達装置の1つである自動変速機に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、自動変速機に限らず、車両に用いられる種々の動力伝達装置に適用可能である。次に、その一例を第4実施形態として説明する。
上記第1〜第3実施形態では、車両用動力伝達装置の1つである自動変速機に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、自動変速機に限らず、車両に用いられる種々の動力伝達装置に適用可能である。次に、その一例を第4実施形態として説明する。
図6に示される第4実施形態では、車両の差動装置に本発明が適用されている。具体的に、図6の差動装置は、いわゆるリヤデフであり、図外のエンジンおよび変速機(自動変速機または手動変速機)からプロペラシャフト110を介して入力される回転を、左右の車輪(後輪)に連結されたドライブシャフト111,112に伝達するものである。
より詳しくは、差動装置は、プロペラシャフト110と一体に回転するようにプロペラシャフト110と同軸に連結された前後方向に延びる中継軸81と、中継軸81の回転を左右のドライブシャフト111,112に伝達するディファレンシャル機構80と、中継軸81およびディファレンシャル機構80を収容する内側ケース83と、内側ケース83をさらに外側から覆うように設けられた外側ケース84とを有している。
ディファレンシャル機構80は、車両の旋回時などに左右のドライブシャフト111,112の間に回転差が生じるのを許容しつつ、プロペラシャフト110(中継軸81)の回転を各ドライブシャフト111,112に伝達することが可能な従来周知の構造を有しており、所定のパターンで噛み合わされた各種ギヤ(リングギヤ、ピニオンギヤ、サイドギヤ等)を有している。ディファレンシャル機構80の内部には、当該ギヤの潤滑のためにオイル(潤滑油)が充満されている。
内側ケース83は、ディファレンシャル機構80を収容可能なように中空筒状に形成されている。内側ケース83の前部には、中継軸81を導出するための開口を有する前側ボス部85が形成されており、内側ケース83の左右両側部には、左右のドライブシャフト111,112を導出するための開口を有する左側ボス部86および右側ボス部87が形成されている。
外側ケース84は、全体として内側ケース83に類似する形状を有するとともに、内側ケース83を収容可能なように当該内側ケース83よりもひと回り大きく形成されている。また、外側ケース84は、内側ケース83の前側ボス部85、左側ボス部86、および右側ボス部87にそれぞれ対応する位置に、これら各ボス部を取り囲むように形成された前側口部91、左側口部92、および右側口部93を有している。各ボス部85〜87と各口部91〜93との接触面には、Oリング等からなるシール部材94〜96が取り付けられている。また、詳細な図示は省略するが、第4実施形態の外側ケース84は、左右方向に脱着可能に結合される2つの分割体から構成されており、各分割体どうしの結合面には、シートパッキン等からなるシール部材が取り付けられている。これにより、外側ケース84と内側ケース83との間には、外気が入り込まないように密閉された気密空間X’が形成されている。
外側ケース84には逆止弁90が取り付けられている。この逆止弁90は、上述した第1実施形態の逆止弁30と同様に、気密空間X’内の圧力が大気圧を超えると開弁し、大気圧以下になると閉弁するように構成されている。
以上のような第4実施形態によれば、気密空間X’内の空気が高温時に逆止弁90を通じて外部に排出されることにより、その後の温度低下に伴って(例えば車両の駐車中に)気密空間X’内が減圧される。これにより、気密空間Xを負圧にしてディファレンシャル機構80と外気との間の熱伝達を阻害することができ、ディファレンシャル機構80およびオイルの保温を図ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明が適用可能な車両用動力伝達装置は、実施形態で例示したような自動変速機(図1〜図5)および差動装置(図6)に限らず、例えば手動変速機であってもよい。
1 変速機構(動力伝達機構)
3 内側ケース
4 外側ケース
30 逆止弁(圧力変更手段)
41 電気配線(連絡部材)
42 ロックレバー(連絡部材)
45 ATFクーラ(熱交換器)
46 冷却水配管(配管)
54 外側ケース
60 エアポンプ(圧力変更手段)
80 ディファレンシャル機構(動力伝達機構)
X 気密空間
X’ 気密空間
Y 外部空間
3 内側ケース
4 外側ケース
30 逆止弁(圧力変更手段)
41 電気配線(連絡部材)
42 ロックレバー(連絡部材)
45 ATFクーラ(熱交換器)
46 冷却水配管(配管)
54 外側ケース
60 エアポンプ(圧力変更手段)
80 ディファレンシャル機構(動力伝達機構)
X 気密空間
X’ 気密空間
Y 外部空間
Claims (9)
- 車両の動力源から入力される動力を所定の出力側部材に伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構および当該機構に供給されるオイルを内部に収容する内側ケースと、
前記内側ケースをさらに外側から覆うように設けられ、当該内側ケースとの間に気密空間を形成する外側ケースと、
前記気密空間内の圧力を変更可能な圧力変更手段とを備えた、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1に記載の車両用動力伝達装置において、
前記圧力変更手段は、前記気密空間の温度が低下するのに伴い当該気密空間内の圧力を低下させる機能を有する、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項2に記載の車両用動力伝達装置において、
前記圧力変更手段は、前記気密空間内の圧力が所定値より大きいときに当該気密空間と前記外側ケースの外部空間とを互いに連通させるとともに、前記圧力が前記所定値以下のときに前記気密空間と前記外部空間との連通を遮断する逆止弁である、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1に記載の車両用動力伝達装置において、
前記圧力変更手段は、前記オイルの温度が低いときは高いときに比べて前記気密空間内の圧力が低下するように当該気密空間から空気を吸引するエアポンプである、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用動力伝達装置において、
前記オイルの温度を調整するための熱交換器が前記気密空間内に配設された、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項5に記載の車両用動力伝達装置において、
前記内側ケースは、前記動力伝達機構の軸方向に沿って延びる筒状に形成され、
前記熱交換器に熱交換用の媒体を供給する配管が、前記内側ケースの軸方向端部から外部に導出されるように配設された、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用動力伝達装置において、
前記内側ケースは、前記動力伝達機構の軸方向に沿って延びる筒状に形成され、
前記内側ケース内の部品を外部と連絡する連絡部材が、前記内側ケースの軸方向端部から外部に導出されるように配設された、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用動力伝達装置において、
前記動力伝達機構は、前記動力源から入力された動力を変速しつつ車輪側の出力軸に伝達する変速機構である、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用動力伝達装置において、
前記動力伝達機構は、前記動力源から入力された動力を左右の車輪に伝達するディファレンシャル機構である、ことを特徴とする車両用動力伝達装置。
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JP2002195369A (ja) * | 2000-12-26 | 2002-07-10 | Koyo Seiko Co Ltd | トロイダル型無段変速機の温度制御装置 |
JP2012172538A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Isuzu Motors Ltd | 動力装置、および、それを備えた車両 |
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