(57)【要約】【課題】ポンプカバーに備えられたピストンを確実に摩擦要素方向へ摺動させることができるピストン室供給油路穴構造を提供する【解決手段】第１油穴３３や第２油穴４３のピストン室３２、４２側の開口部を長穴として、ピストン室３２、４２に供給される油の運動エネルギーがピストン３１、４１を付勢するリターンスプリング３６、４６の弾性エネルギーを超えることがないように設定することにより、第１ピストン３１の受圧面３１ｃや第２ピストン４１の受圧面４１ｃの一点に強い油圧が集中して吹き付けられることがなくなりリターンスプリング３６、４６が形状変形することが防止され、第１ピストン３１や第２ピストン４１が傾斜してしまうことを防ぐことができる。これにより第１ピストン３１や第２ピストン４１にスティックスリップなどの不具合が発生することなく、確実に第１ブレーキ３５や第２ブレーキ４５側へ摺動させることができる。【選択図】図２
2008002592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプカバーに備えられ、該ポンプカバーにピストン室を形成するピストンと、
前記ピストン室を縮小させる方向に前記ピストンを付勢するリターンスプリングと、
前記ポンプカバーに形成されて前記ピストン室に油圧を供給する油路とを備え、
前記油路における前記ピストン室側の末端開口部が前記ピストンと対向するように配設されたピストン室供給油路穴構造において、
前記ピストン室に供給される油の突入時の運動エネルギーが前記リターンスプリングの形状変形を生じさせないように、前記油路における前記ピストン室側の末端開口部の面積を設定したことを特徴とするピストン室供給油路穴構造。
【請求項２】
前記ピストン室に流れ込む油の流量をＱとし、前記ピストン室に油が流れ込む時間をｔとし、前記油の密度をδとし、前記リターンスプリングの弾性エネルギーをＫとし、前記面積をＡとして、
【数１】
2008002592.tif 000008
を満たすように設定したことを特徴とする請求項１に記載のピストン室供給油路穴構造。
【請求項３】
自動変速機に備えられたピストン室に油を供給する油路に適用したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１に記載のピストン室供給油路穴構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプカバーにピストンが備えられ、ポンプカバーとピストンとの間に形成されたピストン室に油を供給する油路穴の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４におけるオイルポンプ周りの拡大断面図に示すように、トルクコンバータ１１０と回転数の変換を行う変速機構部１２０との間に、自動変速機内で使用する油圧を生成するオイルポンプ１００が備えられたものがある。
このオイルポンプ１００は、トルクコンバータ１１０を経由して入力された図示しないエンジンの駆動力によって油圧を生成するポンプ本体部１０１と、ポンプ本体部１０１の変速機構部１２０側の面を覆うポンプカバー１０２とによって構成されている。
また、ポンプカバー１０２の変速機構部１２０側に、変速機構部１２０の摩擦要素１２１を付勢するためのピストン１０３が設けられている。
【０００３】
ピストン１０３とポンプカバー１０２との間にはピストン室１０４が形成され、ポンプカバー１０２にはポンプ本体部１０１で生成された油圧が通る油路１０５と、ピストン室１０４と油路１０５とをつなぐ横断面円形の油穴１０６が形成されている。
ピストン１０３は、自動変速機の軸方向（図４中、左右方向）に移動可能であり、油路１０５から油穴１０６を介してピストン室１０４に油圧が供給されることによって摩擦要素１２１側に移動し、摩擦要素１２１を付勢する。
【特許文献１】特開平２−４２２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ポンプカバー１０２からピストン室１０４へ油圧を供給する場合、油穴１０６が所定圧に対して穴が小さくなっているため、ピストンの始動開始直後（ピストン室１０４に油圧がない状態から油圧を供給し始めた直後）は、ピストン１０３の受圧面のうち、油穴１０６と対向する比較的小さな部分のみに集中して油圧がかかることとなる。さらには偏荷重が掛からないように油の穴を周方向にいくつか分散させた配置とすることも考えられるが、回路エリアを増やさずに油路回路を増やし油路穴を分散すると他の油路と干渉してしまい物理的に無理である。
これにより、ピストン１０３に偏荷重がかかり、ピストン１０３の移動方向と直交する線に対して傾いた状態で摩擦要素１２１側へ摺動し、ピストン１０３のスティクスリップなどの不具合を誘発しやすくなるといった問題があった。
そこで本発明はこのような問題点に鑑み、ポンプカバーに備えられたピストンを確実に摩擦要素方向へ摺動させることができるピストン室供給油路穴構造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】
【０００５】
本発明は、ポンプカバーに備えられ、該ポンプカバーにピストン室を形成するピストンと、ピストン室を縮小させる方向にピストンを付勢するリターンスプリングと、ポンプカバーに形成されてピストン室に油圧を供給する油路とを備え、油路におけるピストン室側の末端開口部がピストンと対向するように配設されたピストン室供給油路穴構造において、ピストン室に供給される油の突入時の運動エネルギーがリターンスプリングの形状変形を生じさせないように、油路におけるピストン室側の末端開口部の面積を設定するものとした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ピストン室に供給される油圧の運動エネルギーによってリターンスプリングの形状変形を生じさせることがないように、油路の末端開口部の面積が設定されているため、ピストン室への油の供給時にもピストンの姿勢が崩れることがなく、ピストンのスティックスリップなどの不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、自動変速機のオイルポンプ周りを示す断面図であり、図２は、ポンプカバーに形成された油路を示す拡大断面図である。
自動変速機１の軸５０上に、図示しないエンジンからの動力が伝達されるトルクコンバータ６０と、回転数の変換を行う変速機構部７０とが配置され、さらにトルクコンバータ６０と変速機構部７０との間に自動変速機１内で用いられる油圧を生成するオイルポンプ１０が配置される。
トルクコンバータ６０に伝達されたエンジンの動力は、トルクコンバータ６０によってトルク増幅などが行われて軸５０に伝達される。
またエンジンの動力は、トルクコンバータ６０のハウジング６１を介してオイルポンプ１０に入力される。
【０００８】
オイルポンプ１０は、トルクコンバータ６０側に位置するポンプ本体２０と、ポンプ本体２０の変速機構部７０側の面を覆うポンプカバー３０とより構成され、ポンプカバー３０が自動変速機１の変速機ケース１Ａに固定されている。
ポンプ本体２０では、トルクコンバータ６０のハウジング６１を介して入力されたエンジンの動力によって油圧を生成する。
ポンプ本体２０で生成された油圧はポンプカバー３０を経由して図示しないバルブユニットへ供給される。
バルブユニットへ供給された油圧は、ユニット内のバルブの切り替えによって、変速機構部７０内の所定のクラッチやブレーキに備えられたピストン室に供給されて、クラッチやブレーキを締結させ、所望の変速段を得る。
【０００９】
変速機構部７０は、最もオイルポンプ１０側に遊星歯車機構７１を備える（図２参照）。
遊星歯車機構７１は、中心位置に配置されたサンギヤ７２と、歯が内周側を向いたリングギヤ７５と、サンギヤ７２の周りに複数個配置されてサンギヤ７２とリングギヤ７５とに噛み合うピニオンギヤ７３とを備える。
ピニオンギヤ７３は、その回転軸がキャリヤ７４によって支持されている。
【００１０】
サンギヤ７２は、ポンプカバー３０側に延長部７２Ａが延びている。
延長部７２Ａは、ポンプカバー３０と第１ブレーキ３５を介して係合可能となっている。
第１ブレーキ３５が締結するとサンギヤ７２が変速機ケース１Ａに対して固定される。
キャリヤ７４は、変速機ケース１Ａと第２ブレーキ４５を介して係合可能となっている。
【００１１】
ポンプカバー３０の変速機構部７０側の面には、軸５０方向から見たときに略リング形状となる第１ピストン３１と、第１ピストン３１よりも外径側に第２ピストン４１とが配置されている。
ポンプカバー３０の変速機構部７０側の面には、軸５０の近傍において円筒形状に突出することによって形成された第１外周面３０ａと、第１外周面３０ａよりも大径の第２外周面３０ｂとが形成されている。
第１ピストン３１は、リング形状内側近傍を変速機構部７０側にオフセットさせることによってリング形状内径側と外形側とで軸方向の位置をずらし、断面が階段状となるように形成されている。
これにより第１ピストン３１は内径側に第１内周面３１ａが形成され、リング形状内径側と外形側とをつなぐ部位に第１内周面３１ａよりも大径の第２内周面３１ｂが形成される。
【００１２】
第１ピストン３１の第１内周面３１ａは、ポンプカバー３０の第１外周面３０ａ対して軸５０方向に摺動可能に当接し、第１ピストン３１の第２内周面３１ｂは、ポンプカバー３０の第２外周面３０ｂに対して軸５０方向に摺動可能に当接している。
これによりポンプカバー３０と第１ピストン３１との間に容積が可変する第１ピストン室３２が形成される。
ポンプカバー３０の第１外周面３０ａと第２外周面３０ｂとをつなぐ面に第１油穴３３が形成され、図示しないコントロールバルブより第１油路３４を介して供給された油圧を第１油穴３３から第１ピストン室３２内に供給可能となっている。
なお、第１油路３４は、第１油穴３３と接続された部位からポンプカバー３０の外径側端部近傍まで伸びており、図示しないコントロールバルブから供給される油圧は、第１油路３４のポンプカバー３０の外径側端部から第１油穴３３に向けて供給される。
【００１３】
第１ピストン３１において、第１内周面３１ａと第２内周面３１ｂとをつなぐ面が、第１油穴３３から第１ピストン室３２へ供給された油の圧力を受ける受圧面３１ｃとなっている。
第１ピストン室３２に油圧が供給されると、第１ピストン３１が図１中の右側へ移動し、第１ピストン３１の外形側の端部によって第１ブレーキ３５を付勢することによって第１ブレーキ３５が締結し、サンギヤ７２がポンプカバー３０（変速機ケース１Ａ）に対して固定される。
第１ピストン３１は、第１リターンスプリング３６によって第１ピストン室３２の容積を小さくする側（図２中の左側）に付勢され、第１ピストン室３２に油圧が供給されていない状態では第１ブレーキ３５を確実に解放状態としている。
【００１４】
ポンプカバー３０の変速機構部７０側の面において、軸５０方向から見たときにリング状となる凹部３０ｃが形成され、該凹部３０ｃに、軸５０方向から見たときにリング状となる第２ピストン４１が軸５０方向に摺動可能に嵌め込まれている。
第２ピストン４１を凹部３０ｃに嵌め込むことによって、第２ピストン４１と凹部３０ｃとの間に容積が可変する第２ピストン室４２が形成される。
凹部３０ｃの溝底面には第２油穴４３が形成され、図示しないコントロールバルブより第２油路４４を介して供給された油圧を第２油穴４３より第２ピストン室４２内に供給可能となっている。
【００１５】
なお第２油路４４は、第２油穴４３と接続された部位からポンプカバー３０の外径側端部近傍まで伸びており、図示しないコントロールバルブから供給される油圧は、第２油路４４のポンプカバー３０の外径側端部から第２油穴４３に向けて供給される。
第２ピストン４１において、凹部３０ｃの溝底面側の面（図２中、左側の端面）が、第２油穴４３から第２ピストン室４２へ供給された油の圧力を受ける受圧面４１ｃとなっている。
【００１６】
第２ピストン室４２に油圧が供給されると、第２ピストン４１が図２中の右側へ移動し、第２ピストン４１の変速機構部７０側の端部によって第２ブレーキ４５を付勢することによって第２ブレーキ４５が締結し、キャリヤ７４が変速機ケース１Ａに対して固定される。
第２ピストン４１は、第２リターンスプリング４６によって第２ピストン室４２の容積を小さくする側（図２中の左側）に付勢され、第２ピストン室４２に油圧が供給されていない状態では第２ブレーキ４５を確実に解放状態としている。
【００１７】
図３に、ポンプカバー３０を変速機構部７０側から見た図を示す。
第１ピストン室３２に油圧を供給するための第１油穴３３は、周方向に延びる長穴となるように形成され、第１油穴３３にポンプカバー３０の外径側に向かって延びる第１油路３４が接続されている。
同様に、第２ピストン室４２に油圧を供給するための第２油穴４３は、周方向に延びる長穴となるように形成され、第２油穴４３にポンプカバー３０の外径側に向かって延びる第２油路４４が接続されている。
第１油路３４または第２油路４４を通ってきた油圧は、第１油穴３３または第２油穴４３において一度膨張された後、第１ピストン室３２または第２ピストン室４２へ供給される。
【００１８】
第１油穴３３や第２油穴４３のピストン室３２、４２側の開口部を長穴とすることにより、第１ピストン３１の受圧面３１ｃや第２ピストン４１の受圧面４１ｃの一点に強い油圧が集中して吹き付けられることが防止され、第１ピストン３１や第２ピストン４１が傾斜してしまうことを防ぐことができる。
【００１９】
次に、第１油穴３３および第２油穴４３の穴形状の詳細について説明する。
まず第１油穴３３の断面積について説明する。
第１ピストン３１は、第１ピストン室３２に油圧が供給されていない状態では第１リターンスプリング３６によってポンプカバー３０に押し付けられている。
なお第１リターンスプリング３６は複数備えられており、軸５０の垂線に対して傾斜することがないように第１ピストン３１をポンプカバー３０側に押し付けている。（以下、第１ピストン３１が軸５０の垂線に対して傾斜することを、第１ピストン３１の姿勢が崩れるとも呼ぶ。）
したがって、第１ピストン室３２に油圧を供給する場合、第１ピストン３１を押している第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーに対し、第１ピストン室３２に流れ込む油の運動エネルギーが小さければ、第１ピストン３１の姿勢が崩れることなく第１ピストン室３２内に油を供給することができる。
【００２０】
この第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーと油の運動エネルギーとの関係を次式によって表すことができる。
【数１】
2008002592.tif 000003
なお、式（１）中、左辺が第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーを表し、右辺が油の運動エネルギーを表す。
ここで、
ｋ：第１リターンスプリング３６のバネ定数（Ｎ／ｍｍ）
ｘ：第１リターンスプリング３６セット時の自由長からの変位（ｍｍ）
ｍ：流れ込む油の質量（ｋｇ）
ｖ：流れ込む油の流速（ｍｍ／ｓｅｃ）
とする。
なお以下において、式（１）中の左辺である第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーをＫで示す。
【００２１】
ここで、油の質量は、流量と密度より、次式によって表すことができる。
【数２】
2008002592.tif 000004
ここで、
Ｑ：流れ込む油の流量（ｍｍ３／ｓｅｃ）
ｔ：油が流れ込む時間（ｓｅｃ）
δ：油の密度（ｋｇ／ｍｍ３）
とする。
【００２２】
また油の流速は、流量と回路断面積（ここでは第１油穴３３の断面積）より次式によって表すことができる。
【数３】
2008002592.tif 000005
ここで、
Ａ：回路断面積（ｍｍ２）
とする。
回路断面積が大きければ油の流速は小さくなり運動エネルギーも小さくなる。
【００２３】
式（２）、（３）を、式（１）に代入すると、次式が成立する。
【数４】
2008002592.tif 000006
第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーと断面積の関係は、式（４）より次式によって表すことができる。
【数５】
2008002592.tif 000007
以上により、第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーＫに対し、式（５）を満たす回路断面積Ａを確保できれば、第１ピストン３１の姿勢が崩れることがない。
【００２４】
次に、第１油穴３３の断面積の上限値と下限値について説明する。
まず、断面積の下限値について説明する。
式（５）より、第１リターンスプリング３６の弾性エネルギー≧油の運動エネルギーを満たす最小断面積を求める。
ここで、第１リターンスプリング３６のバネ定数（ｋ）を７．５Ｎ／ｍｍと仮定し、第１リターンスプリング３６セット時の自由長からの変位（ｘ）を４．３ｍｍと仮定し、第１リターンスプリング３６は１６個備えられているものとする。
【００２５】
第１リターンスプリング３６の弾性エネルギー（Ｋ）は、式（１）の左辺より、
Ｋ＝（１／２）×７．５×（４．３）２×１６＝１１０９．４Ｎｍｍ
となる。
【００２６】
また、油の流量（Ｑ）を２０００ｍｍ３／ｓｅｃとし、油が第１ピストン室３２に１秒間流れ込んだものとして仮定する（ｔ＝１ｓｅｃ）。また、油の密度（δ）を０．８６５×１０−６ｋｇ／ｍｍ３と仮定し、式（５）に代入すると、
Ａ≧５５．８ｍｍ２
となる。
第１リターンスプリング３６や油の流量等の条件が以上の場合、第１油穴３３の断面積（Ａ）が５５．８ｍｍ２以上であれば、第１リターンスプリング３６の弾性エネルギーより油の運動エネルギーが大きくなることはないため、油が第１ピストン３１の受圧面３１ｃに向けて流入した場合でも、第１ピストン３１が傾斜してしまうことがない。
【００２７】
次に、断面積の上限値について説明する。
ここで、エンジンのアイドル回転数を５００ｒｐｍと仮定し、オイルポンプ１０の固有吐出量が１５．５ｃｃ／ｒｅｖであるものと仮定する。
また、エンジンのアイドル時にオイルポンプ１０が吐出した油のすべてが第１ピストン室３２に供給されたものと仮定すると、第１ピストン室３２に流れ込む油の量（Ｑ）は、
Ｑ＝１５．５ｃｃ／ｒｅｖ×５００ｒｐｍ
＝７７５０ｃｃ／ｍｉｎ
＝１２９１６６．７ｍｍ３／ｓｅｃ
となる。
【００２８】
ここで、油が第１ピストン室３２に１秒間流れ込んだものとして仮定（ｔ＝１ｓｅｃ）し、油の密度（δ）を０．８６５×１０−６ｋｇ／ｍｍ３と仮定して、算出された油の流量（Ｑ）＝１２９１６６．７ｍｍ３／ｓｅｃと共に式（５）に代入すると、
Ａ≧９１６．６ｍｍ２
となる。
エンジンのアイドル時にオイルポンプ１０が吐出した油のすべてが第１ピストン室３２に供給された場合、第１油穴３３の断面積（Ａ）が９１６．６ｍｍ２であれば、油が第１ピストン３１の受圧面３１ｃに向けて流入した場合でも、第１ピストン３１が傾斜してしまうことがない。
したがって、第１油穴３３の断面積（Ａ）の上限値は９１６．６ｍｍ２となる。
【００２９】
以上により、第１油穴３３の第１ピストン室３２側の開口部の面積（Ａ）は、小数点以下を省略して、
５５ｍｍ２≦Ａ≦９１７ｍｍ２
とすることにより、油が第１ピストン３１の受圧面３１ｃに向けて流入した場合でも、第１ピストン３１が傾斜してしまうことがない。
なお、第２油穴４３も第１油穴３３の場合と同様に、第２ピストン室４２側の開口部の面積を５５ｍｍ２以上、９１７ｍｍ２以下に設定することにより、傾斜してしまうことがない。
【００３０】
本実施例は以上のように構成され、第１油穴３３や第２油穴４３のピストン室３２、４２側の開口部を長穴として、ピストン室３２、４２に供給される油の運動エネルギーがピストン３１、４１を付勢するリターンスプリング３６、４６の弾性エネルギーを超えることがないように設定することにより、第１ピストン３１の受圧面３１ｃや第２ピストン４１の受圧面４１ｃの一点に強い油圧が集中して吹き付けられることがなくなりリターンスプリング３６、４６が形状変形することが防止され、第１ピストン３１や第２ピストン４１が傾斜してしまうことを防ぐことができる。
また、第１油穴３３や第２油穴４３のピストン室３２、４２側の開口部の面積を、５５ｍｍ２以上、９１７ｍｍ２以下に設定することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】自動変速機のオイルポンプ周りを示す断面図である。
【図２】ポンプカバーに形成された油路を示す拡大断面図である。
【図３】ポンプカバーを変速機構部側から見た図である。
【図４】従来のオイルポンプ周りを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    自動変速機
１０    オイルポンプ
２０    ポンプ本体
３０    ポンプカバー
３１    第１ピストン
３１ｃ、４１ｃ    受圧面
３２    第１ピストン室
３３    第１油穴
３４    第１油路
３５    第１ブレーキ
３６    第１リターンスプリング
４１    第２ピストン
４２    第２ピストン室
４３    第２油穴
４４    第２油路
４５    第２ブレーキ
４６    第２リターンスプリング
５０    軸
６０    トルクコンバータ
６１    ハウジング
７０    変速機構部
７１    遊星歯車機構
７２    サンギヤ
７２Ａ    延長部
７３    ピニオンギヤ
７４    キャリヤ
７５    リングギヤ
【図１】
2008002592.tif 000009
【図２】
2008002592.tif 000010
【図３】
2008002592.tif 000011
【図４】
2008002592.tif 000012