(57)【要約】【課題】外形寸法、特に高さ寸法の小型化を図ることができる構造でありながら、オイルからエアを分離する機能を十分に発揮することができるエアセパレータを提供する。【解決手段】ケース（１０）内で横向きの回転軸（Ｌ）周りに回転自在に支持された中空筒状の回転体（３０）と、回転体（３０）に回転力を付与するモータ（４０）と、回転体（３０）の外周に設置されて該回転体（３０）と一体に回転するファン（５０）と、を備え、モータ（４０）による回転体（３０）及びファン（５０）の回転で、オイル流入口（２１）から流入したオイルが回転体（３０）の内部を通ってオイル流出口（２３）から流出すると共に、回転体（３０）の内部を通るオイルから分離されたエアがエア流出口（２２）から流出するように構成したエアセパレータ（１）である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内にオイルを流入させるオイル流入口と、前記ケース内からオイルを流出させるオイル流出口と、前記ケース内で前記オイルから分離したエアを該ケース内から流出させるエア流出口と、
前記ケース内で横向きの回転軸周りに回転自在に支持された中空筒状の回転体と、
前記回転体の一方の端部に設けた入口及び他方の端部に設けた出口と、
前記回転体に回転力を付与する動力源と、
前記回転体の外周に設置されて該回転体と一体に回転するファンと、を備え、
前記動力源による前記回転体及び前記ファンの回転で、前記オイル流入口から流入したオイルが前記回転体の内部を通って前記オイル流出口から流出すると共に、前記回転体の内部を通るオイルから分離されたエアが前記エア流出口から流出するように構成した
ことを特徴とするエアセパレータ。
【請求項２】
前記動力源は、モータであり、
前記モータは、前記回転体の外周に取り付けたロータと、前記ケースの内周に取り付けたステータとを備える
ことを特徴とする請求項１に記載のエアセパレータ。
【請求項３】
前記回転体の前記出口の近傍に設けられてオイルの流路と該オイルから分離されたエアの流路とを仕切る仕切部材を備え、
前記仕切部材で仕切られたオイルの流路は、前記オイル流出口に通じており、オイルから分離されたエアの流路は、前記エア流出口に通じている
ことを特徴とする請求項２に記載のエアセパレータ。
【請求項４】
前記仕切部材で仕切られたエアの流路と前記エア流出口との間に前記ファンと前記モータとが設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載のエアセパレータ。
【請求項５】
前記エア流出口は、前記回転軸よりも上側に配置されており、
前記オイル流出口は、前記回転軸よりも下側に配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両が備える変速機や減速機など動力伝達装置のケーシング内のオイルに含まれるエアを分離するためのエアセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が備える変速機や減速機など動力伝達装置のケーシング内には、動力伝達装置のギヤや回転軸などを潤滑するためのオイルが収容されている。このオイルは、ケーシング底部のオイル溜り（オイルパン）に溜まっているものがギヤなど回転部品の回転に伴う掻き上げでケーシング内の上方へ導かれ、ケーシング内で動力伝達装置のギヤや回転軸を支持するベアリングなどの各部に供給されて潤滑に供され、オイル溜りへと戻ることで循環する。あるいは、ケーシング内に設置した回転軸の軸心から供給されたオイルがギヤやベアリングなどの各部の潤滑及び冷却に用いられてオイル溜りに流下するように構成する場合もある。
【０００３】
ところで、動力伝達装置のケーシング内に収容されているオイルには、攪拌等によってエア（気泡）が混入するが、過剰にエアを含んだオイルは、その潤滑油としての機能が低下したり冷却媒体としての性能が低下したりする原因となる。
【０００４】
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。また、特許文献３には、エアに含まれるオイルを分離するためのオイルセパレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７５７０９１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８９７８１号公報
【特許文献３】特開２０１７−９４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１、２に示すエアセパレータ、あるいは特許文献３に示すオイルセパレータは、いずれも気液分離室内でエアが混合したオイル（あるいはオイルが混合したエア）を回転軸周りに高速で回させて遠心分離作用によりオイルとエアを分離させるものであるが、その回転軸が垂直に配置されており、導入したオイル又はエアを気液分離室内で上下方向に流通させる構造を有している。そのため、気液分離室を含む装置全体の外形が縦長の構造となる。しかしながら、このような縦長の構造のオイルセパレータ又はエアセパレータは、変速機や減速機など高さ寸法に制限がある装置に取り付けると、高さ寸法の制限を超えてしまうおそれがあるため採用できない場合がある。また、縦長の構造のオイルセパレータ又はエアセパレータの気液分離室を横向きに配置して取り付けることも考えられるが、例えば特許文献３に示すオイルセパレータの気液分離室を横向きに配置し、その下部に溜まったオイルをポンプを用いて吸い出す場合、ポンプによる負圧が強いとオイルにエアが混入する可能性がある。したがって、縦長の構造のオイルセパレータ又はエアセパレータの気液分離室を横向きに配置して取り付けることはあまり望ましくない。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、外形寸法、特に高さ寸法の小型化を図ることができる構造でありながら、オイルからエアを分離する機能を十分に発揮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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明にかかるエアセパレータは、ケース（１０）と、前記ケース（１０）内にオイルを流入させるオイル流入口（２１）と、前記ケース（１０）内からオイルを流出させるオイル流出口（２３）と、前記ケース（１０）内で前記オイルから分離したエアを該ケース（１０）内から流出させるエア流出口（２２）と、前記ケース（１０）内で横向きの回転軸（Ｌ）周りに回転自在に支持された中空筒状の回転体（３０）と、前記回転体（３０）の一方の端部（３０ａ）に設けた入口（３２ａ）及び他方の端部（３０ｂ）に設けた出口（３２ｂ）と、前記回転体（３０）に回転力を付与する動力源（４０）と、前記回転体（３０）の外周に設置されて該回転体（３０）と一体に回転するファン（５０）と、を備え、前記動力源（４０）による前記回転体（３０）及び前記ファン（５０）の回転で、前記オイル流入口（２１）から流入したオイルが前記回転体（３０）の内部を通って前記オイル流出口（２３）から流出すると共に、前記回転体（３０）の内部を通るオイルから分離されたエアが前記エア流出口（２２）から流出するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかるエアセパレータによれば、中空筒状の回転体をケース内で横向きの回転軸周りに回転自在に支持された構造とし、動力源による回転体及びファンの回転で、オイル流入口から流入したオイルが回転体の内部を通ってオイル流出口から流出すると共に、回転体の内部を通るオイルから分離されたエアがエア流出口から流出するように構成したことで、回転体をケース内で横向きの回転軸周りに回転させることでオイルに含まれるエアを分離することができるエアセパレータとなる。したがって、エアセパレータの外形寸法、特に高さ寸法の小型化を図ることができる構造でありながら、オイルからエアを分離する機能を十分に発揮することができるエアセパレータとなる。
【００１０】
また、本発明のエアセパレータでは、前記動力源（４０）は、モータ（４０）であり、前記モータ（４０）は、前記回転体（３０）の外周に取り付けたロータ（４１）と、前記ケース（１０）の内周に取り付けたステータ（４２）とを備えるようにしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、回転体に回転力を付与する動力源としてのモータを回転体の外周に直接取り付けた構造を採用したことで、回転体の安定した動作を確保してエアセパレータによるエアの分離性能を確保しながらも、エアセパレータの小型化・軽量化を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のエアセパレータでは、前記回転体（３０）の前記出口（３２ｂ）の近傍に設けられてオイルの流路と該オイルから分離されたエアの流路とを仕切る仕切部材（２７）を備え、前記仕切部材（２７）で仕切られたオイルの流路は、前記オイル流出口（２３）に通じており、オイルから分離されたエアの流路は、前記エア流出口（２２）に通じていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、仕切部材を備えることで、回転体の回転で分離されたオイルとエアのそれぞれをオイル流出口とエア流出口とに分けて導くことができるので、エアセパレータの性能を効果的に高めることができる。
【００１４】
また、本発明のエアセパレータでは、前記仕切部材（２７）で仕切られたエアの流路と前記エア流出口（２２）との間に前記ファン（５０）と前記モータ（４０）とが設置されていてもよい。
【００１５】
この構成によれば、ファンの回転による送風で仕切部材におけるエアの流路からエア流出口へ流れるエアがモータを通過することで、当該エアでモータが冷却される。したがって、オイルから分離したエアの流れを利用してモータの冷却を行うことができるので、別途の冷却機能を設けることなく簡単な構成でありながら、エアセパレータの性能の維持を図ることができる。
【００１６】
また、本発明のエアセパレータでは、前記エア流出口（２２）は、前記回転軸（Ｌ）よりも上側に配置されており、前記オイル流出口（２３）は、前記回転軸（Ｌ）よりも下側に配置されていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、回転軸よりも上側にエア流出口を配置し、下側にオイル流出口を配置したことで、簡単な構成でありながら、回転体の回転による遠心分離機能で分離したオイルとエアをそれぞれスムーズかつ確実にエア流出口とオイル流出口に導くことができる。したがって、エアセパレータの性能を高めることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の図面参照番号を参考のために示すものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかるエアセパレータによれば、外形寸法、特に高さ寸法の小型化を図ることができる構造でありながら、オイルからエアを分離する機能を十分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態にかかるエアセパレータを取り付けた車両の減速機を示す斜視図である。
【図２】エアセパレータの内部構造を示す断面図である。
【図３】エアセパレータの内部構造を示す断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）である。
【図４】エアセパレータを背面側から見た斜視図である。
【図５】エアセパレータのケーシング内に設置した回転部品及びその周辺の部品を示す斜視図である。
【図６】エアセパレータ内のオイルとエアの流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明にかかるエアセパレータを取り付けた車両の減速機を示す斜視図である。また、図２及び図３は、エアセパレータの内部構造を示す断面図である。また、図４は、エアセパレータを背面側から見た斜視図である。図１に示すように、本実施形態のエアセパレータ１は、エンジン（内燃機関）やモータ（電気モータ）など動力源からの動力を車両の駆動輪（図示せず）に繋がるドライブシャフト１２０に減速して伝達する減速機１００に取り付けられる。
【００２１】
図２に示すように、エアセパレータ１のケース１０の本体部１１は、後述する回転体３０の回転軸（中心軸）Ｌが横向き（水平方向）に延びる横長の筒型の外形を有する中空の略円筒状の容器であり、回転軸Ｌの軸方向における一方の端部（図２の左側の端部）１１ａ側の小径部１２ａと、他方の端部（図２の右側の端部）１１ｂ側の大径部１２ｂとを有し、軸方向の中間部における小径部１２ａと大径部１２ｂと境目で径寸法が大きく変化する構造となっている。また、図４などに示すように、ケース１０の本体部１１の背面側には、平板状の取付板（取付部）１３が一体に設けられている。取付板１３は、横長の略長方形状の板状で、その四隅の近傍には、エアセパレータ１（ケース１０）を減速機１００のケーシング１１０の側面に取り付けるためのボルト（固定具）１８（図１参照）を挿通する貫通孔１３ａが形成されている。
【００２２】
また、本体部１１の大径部１２ｂの上端には、ケース１０内のエア（オイルに含まれる空気（気体）あるいは気泡）を排出するためのエア流出口（気体流出口）２２が設けられている。エア流出口２２は、大径部１２ｂにおける小径部１２ａ側の端部の近傍に設けられている。このエア流出口２２は、図１に示すように、中空筒状の配管部材２４を介して減速機１００のケーシング１１０内に連通している。また、図４などに示すように、ケース１０（取付板１３）の背面側には、ケース１０内にオイル（エアが分離される前のオイル）が流入するオイル流入口２１と、ケース１０からオイル（エアが分離された後のオイル）が流出するオイル流出口２３とが設けられている。オイル流入口２１は、本体部１１の一方の端部１１ａの近傍に対応する位置に設けられており、オイル流出口２３は、本体部１１の他方の端部１１ｂの近傍に対応する位置、より詳細には、後述する固定壁２５の仕切部（仕切部材）２７の外径側に対応する位置に設けられている。これにより、オイル流入口２１からエアセパレータ１のケース１０内に流入したオイルは、オイル流出口２３から流出するように構成されている。また、エアセパレータ１のケース１０内でオイルから分離されたエア（気泡）は、エア流出口２２から流出するように構成されている。
【００２３】
図５は、エアセパレータ１のケース１０内に設置した回転部品（回転体３０、モータ４０、ファン５０）及びその周辺の部品を示す斜視図である。ケース１０内には、回転軸Ｌ周りで回転自在に支持された中空略円筒状の回転体（コーン）３０が設置されている。回転体３０は、軸方向における一方の端部（図２の左側の端部）３０ａの近傍から中央付近までの拡径部３１ａが次第に拡径する略円錐型で、中央付近から他方の端部（図２の右側の端部）３０ｂまでの定径部３１ｂは略一定の径寸法を有する円筒型である。また、両方の端部３０ａ，３０ｂにはそれぞれ開口からなる入口３２ａと出口３２ｂとが設けられており、他方の端部３０ｂは、その手前側よりも拡径した開口端となっている。一方の端部３０ａの近傍の外周面は、ケース１０の内周面に対してニードルベアリング３３で回転自在に支持されており、一方の端部３０ａの外周とそれに対向するケース１０の内周との間には、それらの隙間をシールするためのシールリング（シール部材）３４が取り付けられている。また、回転体３０の他方の端部３０ｂ近傍の外周面は、ケース１０の内周面に一体に形成された固定壁２５（図２参照）に対してボールベアリング（深溝ボールベアリング）３５で回転自在に支持されており、他方の端部３０ｂの外周とそれに対向する固定壁２５の内周との隙間には、それらの隙間をシールするためのシールリング（シール部材）３６が取り付けられている。
【００２４】
図２に示すように、固定壁２５は、回転体３０の端部３０ｂの外径側を囲む筒状の支持部２６と、支持部２６の一端側から内径側に延びてその先端が回転体３０の端部３０ｂの内部に挿入された円筒状の仕切部（仕切部材）２７とを一体に備えている。仕切部２７は、回転体３０の内部を流れるオイル（エアが混入しているオイル）からエアとオイルを分離してそれぞれを仕切部２７の内側と外側に流すための部材として機能する。このエアとオイルの流れについては後述する。
【００２５】
また、回転体３０の定径部３１ｂの外周には、回転体３０を回転させるためのモータ（電磁石）４０が設けられている。モータ４０は、回転体３０（定径部３１ｂ）の外周に固定した永久磁石からなるロータ４１と、ケース１０（大径部１２ｂ）の内周に固定したステータ４２とを備える。ステータ４２は、複数のコア４２ａに巻き回した複数のコイル４２ｂとを備えて構成されている。このモータ４０は、コイル４２ｂへの通電により回転体３０に回転力を付与するように構成されている。
【００２６】
また、回転体３０の定径部３１ｂの外周におけるモータ４０に隣接する位置には、複数の羽根５１を有するファン５０が設置されている。複数の羽根５１は、回転体３０（定径部３１ｂ）の外周に固定されており、回転体３０の回転に伴い該回転体３０と一体に回転することで、周囲のエアを軸方向に沿ってケース１０内のエア流出口２２から端部１１ａに向かう向きに送るように構成されている。上記の回転体３０とモータ４０とファン５０とでエアセパレータ１のケース１０内で回転する回転部品が構成されている。
【００２７】
上記構成のエアセパレータ１は、図１に示すように、ケース１０の取付板１３がボルト１８の締結で減速機１００のケーシング１１０の側面に取り付けられている。この状態で、回転体３０の回転軸Ｌがケース１０内で横向き（水平向き）に配置された状態となる。また、エア流出口２２は、回転体３０の回転軸Ｌよりも上側に配置されており、オイル流出口２３は、回転軸Ｌよりも下側に配置されている。また、エアセパレータ１のオイル流入口２１とオイル流出口２３、及びエア流出口２２は、いずれも減速機１００のケーシング１１０内に開口している。オイル流入口２１とオイル流出口２３は、ケーシング１１０の下部（下方）に開口しており、エア流出口２２は、ケーシング１１０の上部（上方）に開口している。
【００２８】
なお、図示及び詳細な説明は省略するが、エアセパレータ１のオイル流入口２１に流入するオイルを送るためのオイルポンプと、エアセパレータ１のオイル流出口２３から流出するオイルを送る（吸引する）ためのオイルポンプが設けられており、エアセパレータ１のオイル流入口２１に流入するオイル及びオイル流出口２３から流出するオイルは、これらのオイルポンプによって送られるようになっている。
【００２９】
次に、上記構成のエアセパレータ１の動作について説明する。図６は、エアセパレータ１のケース１０内を流れるオイルとエアの流れを説明するための図である。同図では、エアが混入したオイル（エアが分離される前のオイル）の流れを実線で示し、エアが分離された後のオイルの流れを一点鎖線で示し、オイルから分離されたエアの流れを点線で示している。同図に示すように、オイル流入口２１からエアセパレータ１のケース１０内に導入されたオイルは、モータ４０の駆動による回転体３０及びファン５０の回転によって、回転体３０の内部を一方の端部３０ａから他方の端部３０ｂに向けて流れる。このとき、回転体３０の回転による遠心力がオイルにかかることで、オイルは径方向の外側に集まり、オイルに含まれるエア（気泡）は径方向の内側（中心側）に集まる（遠心分離作用）。これにより、仕切部２７の外側（外径側）にオイルが流れる一方、仕切部２７の内側（内径側）にエアが流れる。こうして、オイルと該オイルに含まれるエア（気泡）とが分離される。分離されたオイルは、回転体３０の端部３０ｂと仕切部２７との間を通ってオイル流出口２３に導かれ、該オイル流出口２３から減速機１００のケーシング１１０内の底部に設けたオイル溜りに導かれる。一方、分離されたエアは、仕切部２７の内径側から仕切部２７及び支持部２６とケース１０との隙間を通ってファン５０の方へ導かれる。ファン５０を出たエアは、モータ４０の周囲を通ってエア流出口２２からケース１０の外部へ排出される。エア流出口２２から出たエアは、減速機１００のケーシング１１０内の上方に戻される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のエアセパレータ１によれば、中空筒状の回転体３０をケース１０内で横向きの回転軸Ｌ周りに回転自在に支持された構造とし、モータ４０による回転体３０及びファン５０の回転で、オイル流入口２１から流入したオイルが回転体３０の内部を通ってオイル流出口２３から流出すると共に、回転体３０の内部を通るオイルから分離されたエアがエア流出口２２から流出するように構成したことで、回転体３０をケース１０内で横向きの回転軸Ｌ周りに回転させることでオイルに含まれるエアを分離することができるエアセパレータとなる。したがって、エアセパレータ１の外形寸法、特に高さ寸法の小型化を図ることができる構造でありながら、オイルからエアを分離する機能を十分に発揮することができるエアセパレータ１となる。
【００３１】
また、本実施形態のエアセパレータ１では、回転体３０に回転力を付与する動力源としてのモータ４０を回転体３０の外周に直接取り付けた構造を採用したことで、回転体３０の安定した動作を確保してエアセパレータ１によるエアの分離性能を確保しながらも、エアセパレータ１の小型化・軽量化を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態のエアセパレータ１では、仕切部２７を備えることで、回転体３０の回転で分離されたオイルとエアのそれぞれをオイル流出口２３とエア流出口２２とに分けて導くことができるので、エアセパレータ１の性能を効果的に高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態のエアセパレータ１では、ファン５０は、回転することで回転体３０の端部３０ｂ側に負圧を作ることにより、回転体３０の端部３０ｂから積極的にエアを吸い出すとともに、モータ４０の冷却を行うことができる。この構成によれば、ファン５０の回転による送風で仕切部２７におけるエアの流路からエア流出口２２へ流れるエアがモータ４０を通過することで、当該エアでモータ４０が冷却される。したがって、オイルから分離したエアの流れを利用してモータ４０の冷却を行うことができるので、別途の冷却機能を設けることなく簡単な構成でありながら、エアセパレータ１の性能の維持を図ることができる。
【００３４】
また、本実施形態のエアセパレータ１では、回転体３０の回転軸Ｌよりも上側にエア流出口２２を配置し、下側にオイル流出口２３を配置したことで、簡単な構成でありながら、回転体の回転による遠心分離機能で分離したオイルとエアをそれぞれスムーズかつ確実にエア流出口２２とオイル流出口２３に導くことができる。したがって、エアセパレータ１の性能を高めることができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、車両の駆動源からの駆動力を駆動輪に減速して伝達する減速機１００に本発明のエアセパレータ１を取り付けた場合を説明したが、本発明のエアセパレータは、これに限らず、変速機など他の種類の動力伝達装置に取り付けるものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１ エアセパレータ
１０ ケース
１１ 本体部
１１ａ，１１ｂ  端部
１２ａ 小径部
１２ｂ 大径部
１３ 取付板
１３ａ 貫通孔
１８ ボルト（固定具）
２１ オイル流入口
２２ エア流出口
２３ オイル流出口
２４ 配管部材
２５ 固定壁
２６ 支持部
２７ 仕切部（仕切部材）
３０ 回転体
３０ａ，３０ｂ  端部
３１ａ 拡径部
３１ｂ 定径部
３２ａ 入口
３２ｂ 出口
３３ ニードルベアリング
４０ モータ（動力源）
４１ ロータ
４２ ステータ
４２ａ コア
４２ｂ コイル
５０ ファン
５１ 羽根
１００ 減速機
１１０ ケーシング
１２０ ドライブシャフト
Ｌ 回転軸（中心軸）
【図１】
2020011189.tif 000003
【図２】
2020011189.tif 000004
【図３】
2020011189.tif 000005
【図４】
2020011189.tif 000006
【図５】
2020011189.tif 000007
【図６】
2020011189.tif 000008