(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四輪駆動用駆動連結装置に組み込まれる油圧ポンプ内に封入する作動油を攪拌させ、前記作動油中に含まれるエアを強制的に除去する脱泡装置と、
前記脱泡装置により脱泡された脱泡作動油を加圧し、前記脱泡作動油中に含有する発泡分子を該脱泡作動油内に溶融させる安定化装置と、
前記安定化装置によって得られた脱泡作動油を前記四輪駆動用駆動連結装置の油圧ポンプ内に封入する封入装置と、
前記四輪駆動用駆動連結装置から余剰作動油を回収し、前記回収された余剰作動油を再び脱泡装置に送給する回収装置と、
を備えることを特徴とする油圧ポンプにおける作動油封入システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記四輪駆動用駆動連結装置は、該四輪駆動用駆動連結装置と回収装置との間を連通する通路内に油溜まりが発生することを阻止するために、前記回収装置よりも上方位置にセットされることを特徴とする油圧ポンプにおける作動油封入システム。
【請求項３】
密封容器内に充填された作動油を真空引きした状態で攪拌させ、前記作動油中に含まれるエアを強制的に除去する脱泡工程と、
前記脱泡工程により得られた脱泡作動油を加圧し、前記脱泡作動油中に含有する発泡分子を該脱泡作動油内に溶融させる安定化工程と、
前記安定化工程によって得られた脱泡作動油を前記四輪駆動用駆動連結装置に組み込まれた油圧ポンプ内に封入する封入工程と、
前記四輪駆動用駆動連結装置から余剰作動油を回収し、前記回収された余剰作動油を再び脱泡工程に戻す回収工程と、
を有することを特徴とする油圧ポンプにおける作動油封入方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記脱泡工程では、真空引きした状態を保持しながら作動油の攪拌を停止し、前記作動油中に含まれる気泡の成長を促進させ、前記成長が促進されて浮力によって上昇した気泡を強制的に吸引する工程が含まれることを特徴とする油圧ポンプにおける作動油封入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンの駆動力を前輪および後輪の双方に伝達する四輪駆動用駆動連結装置等に用いられる油圧ポンプにおける作動油封入システムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンの駆動力を前輪および後輪の双方に伝達する四輪駆動用駆動連結装置が知られている。この四輪駆動用駆動連結装置は、内部に作動油が封入された油圧ポンプの油圧を利用して、前輪と後輪との間に発生する回転速度差に応じて駆動力を前輪と後輪にそれぞれ配分するものである。
【０００３】
油圧ポンプの内部に作動油を封入する際、その内部に空気が残存すると前記空気がダンパとして作用して油圧ポンプ内における油圧の発生を阻害し、駆動力の伝達特性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００４】
そこで、特公平７−３５８２０号公報では、封入タンクおよび油圧ポンプの内部に作動油を封入する際、吸気路の外部への開口端を真空源に連結するとともに、注油路の外部への開口端を注油源に連結し、前記封入タンクおよび油圧ポンプの内部の空気を前記吸気路を介して吸気しつつ、該空気を前記注油路を介して導入される作動油に置換する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る前記特公平７−３５８２０号公報に開示された技術的思想では、封入タンクおよび油圧ポンプの内部に含有する空気を除去することができるが、作動油自体に溶け込んでいる空気を除去することができないという問題がある。
【０００６】
このため、油圧ポンプ等に封入された作動油内に残存する空気量を最小とするために真空源として吸引能力が優れた真空ポンプを使用した場合であっても、前記油圧ポンプ内で生起する微細発泡現象によって気泡が発生し、その発生した気泡を除去するために作動油の封入作業に多大な時間を要する。また、前記油圧ポンプに封入された作動油の流れが滞る部分では、発泡した作動油として残存するという不具合がある。
【０００７】
さらに、内蔵される焼結部品（例えば、ロータ）等は予め含油処理をして組み立てられるが、作動油の真空吸引された封入工程で自然発泡し、気泡が発生する。この気泡によって、真空源として真空ポンプが作動する際、異常な振動や異音を発生させ、駆動力の伝達特性に悪影響を及ぼすという難点がある。
【０００８】
本発明は、前記の問題等を考慮してなされたものであり、発泡現象を抑制し、短時間で高い充填率による作動油の封入作業を可能とし、しかも、ワークの内部を循環する作動油の発泡を抑制することが可能な油圧ポンプにおける作動油封入システムおよび方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、四輪駆動用駆動連結装置に組み込まれる油圧ポンプ内に封入する作動油を攪拌させ、前記作動油中に含まれるエアを強制的に除去する脱泡装置と、
前記脱泡装置により脱泡された脱泡作動油を加圧し、前記脱泡作動油中に含有する発泡分子を該脱泡作動油内に溶融させる安定化装置と、
前記安定化装置によって得られた脱泡作動油を前記四輪駆動用駆動連結装置の油圧ポンプ内に封入する封入装置と、
前記四輪駆動用駆動連結装置から余剰作動油を回収し、前記回収された余剰作動油を再び脱泡装置に送給する回収装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、先ず、脱泡装置によって作動油を攪拌して前記作動油中に含まれるエアを強制的に除去し、続いて、安定化装置によって脱泡作動油を加圧することにより前記脱泡作動油中に含有する発泡分子が該脱泡作動油内に溶融され、封入装置によって前記脱泡作動油が四輪駆動用駆動連結装置の油圧ポンプ内に封入される。
【００１１】
なお、回収装置によって余剰作動油が回収され、前記脱泡装置に再び送給されて脱泡される。
【００１２】
このように請求項１記載の本発明では、脱泡装置、安定化装置、封入装置および回収装置を用いて循環システムを構築することにより、作動油自体に溶け込んでいるエアを除去することができるとともに、油圧ポンプ内での発泡を抑制することができる。
【００１３】
この場合、前記四輪駆動用駆動連結装置は、前記回収装置よりも上方位置にセットされることにより、該四輪駆動用駆動連結装置と回収装置との間を連通する通路内に油溜まりが発生することを阻止され、油圧ポンプに対する真空引きが容易になされて好適である（請求項２記載の本発明）。
【００１４】
さらに、請求項３記載の本発明では、密封容器内に充填された作動油を真空引きした状態で攪拌させ、前記作動油中に含まれるエアを強制的に除去した後、脱泡作動油を加圧し、前記脱泡作動油中に含有する発泡分子を該脱泡作動油内に溶融させる。このようにして得られた脱泡作動油を四輪駆動用駆動連結装置に組み込まれた油圧ポンプ内に封入する。なお、前記四輪駆動用駆動連結装置から回収された余剰作動油は、再び脱泡工程に戻されて強制脱泡される。
【００１５】
このように請求項３記載の本発明によれば、油圧ポンプ内での発泡現象を抑制して作動油の封入作業の時間短縮化と、作動油の高い充填率の安定化とを図ることができる。
【００１６】
なお、真空引きした状態を保持しながら作動油の攪拌を停止し、前記作動油中に含まれる気泡の成長を促進させ、前記成長が促進され浮力によって上昇した気泡を強制的に吸引することにより、作動油中に含まれるエアの除去をより一層効率的に遂行することができる（請求項４記載の本発明）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る油圧ポンプにおける作動油封入システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係る作動油封入システムを示す。
【００１９】
この作動油封入システム１０は、油、特に、四輪駆動用駆動連結装置（ワーク）に充填される作動油（潤滑油）が貯留された貯留槽１２と、管路１３を介して前記貯留槽１２から供給された作動油を攪拌する真空攪拌脱泡装置（脱泡装置）１４と、前記真空攪拌脱泡装置１４から送給された脱泡作動油１６を加圧して安定化を図る安定化装置１８と、前記安定化装置１８によって安定化された脱泡作動油１６が送給されるワーク２０と、前記ワーク２０から導出された作動油を回収する回収用タンク（回収装置）２２とを含む。
【００２０】
前記真空攪拌脱泡装置１４と前記安定化装置１８との間には、通路２４を介して真空攪拌脱泡装置１４内の作動油を安定化装置１８側に送給する第１圧送ポンプ２６が配設される。前記第１圧送ポンプ２６の下流側の通路２４には、安定化装置１８に送給される脱泡作動油１６を冷却するオイルクーラ２８と、前記脱泡作動油１６中に含有される微細な固定物を分離除去するフィルタ３０とが設けられている。
【００２１】
また、安定化装置１８とワーク２０との間には、通路３２を介して前記安定化装置１８内の脱泡作動油１６をワーク２０に対して送給する第２圧送ポンプ（封入装置）３４が配設されている。さらに、真空攪拌脱泡装置１４と回収用タンク２２との間には、通路３６を介して前記回収用タンク２２に回収された作動油を再び真空攪拌脱泡装置１４に戻すための第３圧送ポンプ３８が配設されている。
【００２２】
この真空攪拌脱泡装置１４は、貯留槽１２から作動油が供給されて該作動油が封入される密封容器４０と、前記密封容器４０内の前記作動油中に浸漬され、該作動油を強制的に攪拌流動させる攪拌機構４２と、前記密封容器４０内の室４４に管路４５を介して連通し前記室４４内のエアを真空引きする第１真空ポンプ４６と、前記密封容器４０内に封入された作動油を加熱することにより、作動油の攪拌による発泡を促進するオイルヒータ（図示せず）とを備える。なお、前記第１真空ポンプ４６と密封容器４０との間には、第１オイル分離器４８が介装される。
【００２３】
図２に示されるように、前記密封容器４０は透明アクリル製または強化ガラス製の円筒体５０を備え、この円筒体５０の下部側には円盤状の下カバー部材５２が配置されるとともに、前記円筒体５０の上部には円盤状の上カバー部材５４が配置される。前記下カバー部材５２および上カバー部材５４には、リング状の溝部５６ａ、５６ｂが形成されており、前記溝部５６ａ、５６ｂにはシールリング５８ａ、５８ｂを介装して円筒体５０の上下両端が挿入される。
【００２４】
上カバー部材５４から下カバー部材５２にわたって複数本の締め付けボルト６０が設けられ、前記締め付けボルト６０の締め付け作用下に、前記上カバー部材５４、下カバー部材５２および円筒体５０が一体的に組み付けられる。
【００２５】
攪拌機構４２は、密封容器４０内の室４４に配置され、前記攪拌機構４２を構成する回転軸６２の下端が、ベアリング６４ａを介して下カバー部材５２に軸支される。前記回転軸６２の上部側には大径部６２ａが設けられ、この大径部６２ａが上カバー部材５４にベアリング６４ｂ、６４ｃを介して回転自在に支持されるとともに、前記大径部６２ａの端部には、回転駆動源６６に連結される連結部６２ｂが一体的に設けられている。
【００２６】
前記回転軸６２の下部側には、１枚以上、例えば、３枚の攪拌羽根６８ａ〜６８ｃが一体的に設けられている（図３参照）。この攪拌羽根６８ａ〜６８ｃに捻りを与えてもよく、また、前記攪拌羽根６８ａ〜６８ｃに代替して、回転翼、スクリュー、または水車を用いるようにしてもよい。
【００２７】
前記安定化装置１８の上部には、図１に示されるように、エア供給源８０から供給されたエアによって作動するエアシリンダ８２が配設され、前記エアシリンダ８２は、エアの押圧作用下にシリンダ室に沿って摺動変位する図示しないピストンと、前記ピストンに連結され、一端部が安定化装置１８の密封容器８４内の室８６に臨むピストンロッド８８と、前記ピストンロッド８８の一端部に連結され、前記室８６内に封入された脱泡作動油１６の表面に接触して前記脱泡作動油１６に対して所定の加圧力を付与する押圧プレート９０とを備える。
【００２８】
また、安定化装置１８には、脱泡作動油１６と空気との接触を防止するために、前記密封容器８４内の室８６に管路９２を介して連通し前記室８６内のエアを真空引きする第２真空ポンプ９４が設けられる。前記第２真空ポンプ９４と密封容器８４との間には、第２オイル分離器９６が介装される。
【００２９】
前記ワーク２０である四輪駆動用駆動連結装置には、注入ポート９８と吸引ポート１００とがそれぞれ設けられ、前記注入ポート９８は、通路３２を介して第２圧送ポンプ３４に連通し、前記吸引ポート１００は通路１０２を介して回収用タンク２２に連通するように設けられている。前記注入ポート９８と吸引ポート１００との間には、図示しない密封型の油圧ポンプが設けられている。前記吸引ポート１００は、後述するように第２真空ポンプ９４の吸引作用下に真空引きされるように設けられている。
【００３０】
前記ワーク２０は、図１に示されるように、回収用タンク２２よりも上方側の位置にセットされている。ワーク２０を回収用タンク２２よりも上方側の位置にセットすることにより、通路１０２および通路１０４内に作動油が残存することなく、油溜まり部が発生することを阻止することができる。また、ワーク２０に対する真空引きを容易且つ短時間で遂行することができる。
【００３１】
なお、前記通路３２の途中には、回収用タンク２２に連通する通路１０４が設けられ、例えば、ワーク２０に対する脱泡作動油の供給を停止したい場合、切換弁１０６の切換作用下に通路３２と通路１０４とが連通するように設けられている。
【００３２】
本発明の実施の形態に係る作動油封入システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００３３】
先ず、第１真空ポンプ４６を付勢し、前記第１真空ポンプ４６を介して真空攪拌脱泡装置１４の密封容器４０内の室４４を真空引きする。このため、貯留槽１２に貯留されている作動油が、管路１３を介して密封容器４０内の室４４に供給され、この作動油が所定量だけ充填される。
【００３４】
なお、真空吸引された作動油は、密封容器４０の上部側に設けられた図示しないノズルから室４４内に吐出されるため、前記作動油中に混入された気体の大半が除去された状態で前記室４４内に充填される。
【００３５】
続いて、図４Ａに示されるように第１真空ポンプ４６の吸引作用下に室４４内が所定の負圧状態となるまで真空引きされた後、攪拌機構４２を構成する回転駆動源６６が駆動され、この回転駆動源６６に連結されている回転軸６２が所定の方向に回転を開始する（図４Ｂ参照）。このため、密封容器４０内に充填されている作動油に浸漬されている複数の攪拌羽根６８ａ〜６８ｃは、回転軸６２と一体的に所定方向に回転して前記作動油が強制的に攪拌流動される。
【００３６】
攪拌機構４２を構成する攪拌羽根６８ａ〜６８ｃが回転することによって発生する遠心力作用により、図４Ｂに示されるように、密封容器４０内の中央部には減圧空間１０８が形成される。このため、密封容器４０内に充填された作動油の表面面積が増大し、前記密封容器４０内の中央部側に混在している気体が気泡となって作動油中から抜け易くなる。
【００３７】
その際、図示しないオイルヒータを駆動させて作動油を所定の温度（例えば、約摂氏４０度）に加熱することにより、作動油の攪拌が容易となるとともに、脱泡を促進させる機能が営まれる。
【００３８】
従って、作動油には、攪拌羽根６８ａ〜６８ｃとの接触や衝突による衝撃が付与され、前記作動油中に混在する気体（エア）は、強制的に気泡化され、前記気泡が作動油中から確実に分離除去される。この結果、作動油中に溶融していた気体が分離され微細発泡を起こしながら徐々に取り除かれる。
【００３９】
続いて、図４Ｃに示されるように、所定の真空圧によって真空引きが継続された状態において、十分に発泡させた作動油の攪拌を中止し、浮力で気泡を上昇させて自然消滅（自然消泡）させる。なお、作動油の攪拌を停止した後、貯留槽１２内の作動油を再び密封容器４０内に供給し、作動油中に含まれる気泡を新たに供給される作動油の流れと真空引きとによって強制的に吸引するようにしてもよい。
【００４０】
所定の真空圧によって真空引きが継続された状態でこのような発泡工程と自然消泡工程とを繰り返すことにより微細発泡がなくなり、作動油中に溶融された気泡を含んで作動油中に混在するすべての気泡が取り除かれる。なお、脱泡装置としては真空攪拌脱泡装置１４に限定されるものではなく、例えば、超音波の作用によって脱泡する装置も含まれる。
【００４１】
次に、前記真空攪拌脱泡装置１４によって気泡が除去された脱泡作動油は、第１圧送ポンプ２６の付勢作用下に、オイルクーラ２８およびフィルタ３０を経由して安定化装置１８に供給される。
【００４２】
前記安定化装置１８では、エア供給源８０から供給される加圧エアによってエアシリンダ８２を作動させ、所定の真空圧によって真空引きが継続された状態で密封容器８４内に充填された脱泡作動油１６を直接加圧する（図４Ｄ参照）。
【００４３】
すなわち、ワーク２０に脱泡作動油１６を注入する際の発泡を抑制するために、大気に触れないような状態にして、エアシリンダ８２のピストンロッド８８に連結された押圧プレート９０を下降させ、前記押圧プレート９０を介して密封容器８４内の脱泡作動油を加圧することにより、発泡の分子（種）を脱泡作動油内に溶かし込む。このような安定化工程を経ることにより、ワーク２０に脱泡作動油１６を注入する際の発泡が抑制され、安定化した脱泡作動油１６が生成される。
【００４４】
なお、前記安定化装置１８を構成する密封容器８４は、発泡が完了していない泡の卵が成長して再び発泡して気泡にならないように、外部の空気から遮断された状態で機械的に加圧力が付与され、発泡もできず且つ空気も進入しない環境に設定されている。
【００４５】
第２圧送ポンプ３４の付勢作用下に、安定化工程を経た脱泡作動油をワーク２０に対して注入する前、回収用タンク２２の室内に連通する第２真空ポンプ９４を作動させ、前記回収用タンク２２の室内のエアを強制的に排気する。ワーク２０の注入ポート９８と吸引ポート１００にそれぞれカプラ等のジョイント（図示せず）を接続する。また、前記注入ポート９８にはリークテスタを接続してリークテストをしておく。さらに、回収用タンク２２の室内とワーク２０の吸引ポート１００とが連通状態にあるため、前記吸引ポート１００を介してワーク２０が真空引きされ、この真空引き状態を注入ポート９８に接続された図示しない負圧センサによって検出する。
【００４６】
この結果、第２真空ポンプ９４の負圧作用下にワーク２０内が高真空状態に保持され、ワーク２０内の各部のエアが排気されるとともに、焼結部品の空包部のエアも抜き出される。その際、予めワーク２０を図示しない加熱手段（例えば、ヒータ等）によって予熱したり、真空保持時間を長時間とすることにより、空包部のエアの排気が促進される。
【００４７】
このようにワーク２０に対する真空引きが完了した後、第２圧送ポンプ３４を付勢し、安定化工程を経た脱泡作動油をワーク２０に対して徐々に注入する。ワーク２０に対する脱泡作動油の注入スピードは、最初、緩やかにして発泡を抑制するとともに、脱泡作動油自体の重さ（重力）を利用して発泡を抑えるとよい。ワーク２０に対して脱泡作動油が約半分程度注入された後、第２圧送ポンプ３４の回転を上昇させ、注入スピードを増大させる。
【００４８】
注入ポート９８から注入された脱泡作動油がワーク２０内に充填され、前記脱泡作動油が吸引ポート１００から露呈した瞬間に第２圧送ポンプ３４の作動を停止させる。この場合、通路１０２を介して回収用タンク２２内に排出される作動油中に含まれる気泡の状態を観察する。脱泡作動油の注入が停止され且つ真空引きが継続されているため、作動油中に含まれる気泡の度合により内部発泡の状態を知ることができるからである。
【００４９】
さらに、第２圧送ポンプ３４の付勢状態と滅勢状態とを複数回連続して繰り返すことにより、ワーク２０内の構成部品であるチェックボール（図示せず）が脱泡作動油の流れと重力とによって開閉動作する。このチェックボールの開閉動作と吸引ポート１００からの真空引きとワーク２０内の脱泡作動油の流れとによってワーク２０内の狭小な空間に残存した気泡を負圧によって成長させ、浮力によって上に移動させ、脱泡作動油の流れで押し出すことによってワーク２０内に残存した気泡が作動油とともに回収用タンク２２に排出される。
【００５０】
このように吸引ポート１００からの真空引きを保持しながら注入ポート９８から脱泡作動油を注入することにより、ワーク２０内での発泡を抑制して残留気泡を極めて少量に抑制することができるとともに、脱泡作動油をワーク２０内に短時間で充填することができる。
【００５１】
さらに、キャビテーションによる性能不良を防止することができるとともに、第１および第２真空ポンプ４６、９４の異常な振動や異音の発生を阻止することにより、駆動力の伝達特性に悪影響を及ぼすことがない。
【００５２】
ワーク２０の吸引ポート１００を介して排出された気泡を含む作動油は、回収用タンク２２に回収され、仮脱泡された状態で所定量蓄積される。安定化装置１８の密封容器８４内に収納されている脱泡作動油の残量が、図示しないセンサから検出信号によって所定量に到達したことが検出されると第３圧送ポンプ３８が作動するとともに第２真空ポンプ９４を介して真空引きされる。
【００５３】
従って、回収用タンク２２内に貯留されている作動油は、再び真空攪拌脱泡装置１４の密封容器４０内に戻され、前述したような攪拌機構４２を介して脱泡工程が順次遂行される。このような工程を循環させることにより脱泡作動油が自動的に製造される。
【００５４】
なお、ワーク２０に対する脱泡作動油の注入中であっても、回収用タンク２２から真空攪拌脱泡装置１４へ作動油を移動させて脱泡工程を遂行することが可能であり、脱泡工程と注入工程とを連続して行うことが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５６】
すなわち、脱泡装置、安定化装置、封入装置および回収装置を用いて循環システムを構築することにより、作動油自体に溶け込んでいるエアを除去することができるとともに、油圧ポンプ内での発泡を抑制することができる。この結果、作動油の封入作業の時間短縮化と作動油の高い充填率の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る作動油封入システムの概略構成図である。
【図２】図１の作動油封入システムを構成する真空攪拌脱泡装置の軸線方向に沿った縦断面構成図である。
【図３】図２の真空攪拌脱泡装置に設けられた攪拌機構を示す一部省略斜視図である。
【図４】図４Ａは、密封容器に充填された作動油を真空引きする状態を、
図４Ｂは、真空引きされた状態で作動油を攪拌した状態を、
図４Ｃは、作動油の攪拌を停止して浮力によって上昇する気泡を強制的に吸引する状態を、
図４Ｄは、脱泡作動油のエアシリンダによって加圧して安定化させる状態をそれぞれ示す動作説明図である。
【符号の説明】
１０…作動油封入システム                １２…貯留槽
１４…真空攪拌脱泡装置                  １６…脱泡作動油
１８…安定化装置                        ２０…ワーク
２２…回収用タンク                      ２６、３４、３８…圧送ポンプ
２８…オイルクーラ                      ３０…フィルタ
４０、８４…密封容器                    ４２…攪拌機構
４６、９４…真空ポンプ                  ６８ａ〜６８ｃ…攪拌羽根
８２…エアシリンダ                      ９０…押圧プレート
９８…注入ポート                        １００…吸引ポート
【図１】
0004073698.tif 000002
【図２】
0004073698.tif 000003
【図３】
0004073698.tif 000004
【図４】
0004073698.tif 000005