JP2009138892A - 車両用歯車変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】急発進時や急加速時にケーシング内の潤滑油が揺動しても全ての歯車に安定して潤滑油を供給することのできる車両用歯車変速機を提供する。
【解決手段】潤滑油が封入されたケーシング２と、該ケーシング２に軸支されて動力を伝達する軸部材（出力軸４）と、該軸部材４に設けられ選択的に噛合することにより所定の変速比を実現するとともにその一部が該ケーシング２下部の該潤滑油中に浸漬されて該潤滑油を掻き上げる複数組の歯車対（第１歯車対５１〜第６歯車対５６、後進用歯車対５７）と、を備える車両用歯車変速機１において、前記ケーシング２内に設けられ、前記潤滑油が流れ込む開口７１を有する一端開口の油室７と、該油室７の底部７２に一端８５が開口し他端８６が該ケーシング２の上方に位置して前記歯車対（第１歯車対５１〜第４歯車対５４）に該潤滑油を供給する油路（導油管８）と、を有する脈動ポンプを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は車両用の歯車変速機に関し、より詳細には変速機の潤滑構造に関する。

複数の軸部材と各軸部材に設けられて噛合する歯車対とを備え、アクチュエータ操作あるいは人手操作により歯車対を選択して所定の変速比を実現する車両用の歯車変速機がある。この種の歯車変速機では、軸受部や噛合部の動作を円滑化し、また摩擦熱による機内温度上昇を低減し、さらには生成されたスラッジなどを取り除くために、ケーシング内に潤滑油を封入して循環させる潤滑構造が一般的に採用されている。そして、ケーシング下部に滞留する潤滑油を潤滑対象部位に供給するために掻上げ構造が多用されている。掻上げ構造は、歯車の回転により水車のように潤滑油を掻き上げ、遠心力を利用して飛散させ対象部位に供給するものである。さらに、飛散した潤滑油を効率的に受け止めるオイルレシーバや、軸心側から潤滑油を供給する軸内油路が併用される場合も多い。

ここで、ケーシング下部に滞留する潤滑油に浸漬される一部の歯車は直接的に潤滑されるが、潤滑油を掻き上げるために撹拌損失が生じる。撹拌損失は、回転動力が主に発熱として浪費されるものであり、高速走行時に増大する。本願出願人は、この撹拌損失を低減するオイルセパレータの構造を特許文献１の変速機の潤滑構造に開示している。すなわち、複数の歯車及びシャフトに近接して延在し、油滞留空間を歯車対に近接した掻上げ領域（オイルセパレータ内側）と、歯車対から離隔した貯留領域（オイルタンク）とに仕切るオイルセパレータを提案している。オイルセパレータを設けることで、撹拌される潤滑油を掻上げ領域内に限定することができ、撹拌損失を低減することができる。

以上説明したように、歯車変速機内の潤滑対象部位に確実に供給できるように、かつ撹拌損失を大きしないように、適正量の潤滑油がケーシング内に封入されている。
特開２００３−２６９５８６号公報

ところで、車両に搭載される歯車変速機では、加速走行時や減速走行時及び転回走行時には潤滑油に加速度が作用してケーシング内部を揺動し、あるいは油面が傾いて、部分的に潤滑油が行き渡らなくなり潤滑不足の生じるおそれがある。特に、軸部材を車両の前後方向に配置した縦置形の変速機では、急発進時や急加速時に潤滑油が揺動して後部側に移動し、前部側の歯車が十分に潤滑油中に浸されなくなって掻き上げる油量が減少する。この結果、歯の表面に油膜が形成されなくなり、過熱焼損を引き起こすおそれが生じる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、急発進時や急加速時にケーシング内の潤滑油が揺動しても全ての歯車に安定して潤滑油を供給することのできる車両用歯車変速機を提供する。

本発明の車両用歯車変速機は、潤滑油が封入されたケーシングと、該ケーシングに軸支されて動力を伝達する軸部材と、該軸部材に設けられ選択的に噛合することにより所定の変速比を実現するとともにその一部が該ケーシング下部の該潤滑油中に浸漬されて該潤滑油を掻き上げる複数組の歯車対と、を備える車両用歯車変速機において、前記ケーシング内に設けられ、前記潤滑油が流れ込む開口を有する一端開口の油室と、該油室の底部に一端が開口し他端が該ケーシングの上方に位置して前記歯車対及び／または前記軸部材に該潤滑油を供給する油路と、を有する脈動ポンプを備えることを特徴とする。

さらに、前記油室は横向き筒状で、前記開口から前記底部へ進むにつれて徐々に狭小となっている、ことが好ましい。

また、前記油路は、前記歯車対及び／または前記軸部材に向けて前記潤滑油を噴出する噴出孔をもつ導油管により形成されている、ことが好ましい。

本発明は掻上げ潤滑構造の車両用歯車変速機に関わり、急発進時や急加速時における潤滑油の揺動で懸念される局部的な潤滑不足を、揺動時の油圧変化を利用した脈動ポンプにより解消したことを要旨としている。ケーシングに軸支される軸部材には、一般的な入力軸及び出力軸を用いることができ、加えて動力を中継するカウンター軸を用いるようにしてもよい。歯車対は、例えば、入力軸と出力軸とにそれぞれ設けられて常時は一方が遊転する２個の歯車とし、周知のシンクロメッシュ機構により選択的に噛合して動力を伝達する構成とすることができる。

さらに、本発明では、油室と油路とを有する脈動ポンプをケーシング内に備える。一端開口の油室は、ケーシング内下部の潤滑油が滞留する領域に設けることができ、開口から潤滑油が流れ込むように形成することができる。さらに、油室は横向き筒状とし、開口から底部へ進むにつれて徐々に狭小に、つまり徐々に断面積が減少するように形成することができる。油路は、油室の底部から歯車対及び／または軸部材まで潤滑油を供給する経路として形成することができる。歯車対及び軸部材は、潤滑油を供給する必要のある代表的な潤滑対象部位である。油路には、一端が油室の底部に連通される導油管を用いることができる。さらに、導油管を潤滑対象部位まで延設し、潤滑油を噴出して供給する噴出孔を形成することができる。なお、導油管は、金属製や樹脂製とすることができる。

以上のように形成された本発明の車両用歯車変速機では、ケーシング内を潤滑油が揺動すると、潤滑油が油室の開口から流れ込んで底部方向に移動する。これにより、底部に連通する導油管の管内油圧が高まり、噴出孔から潤滑対象部位に向けて潤滑油が噴出され供給される。揺動の次のタイミングでは潤滑油は油室から流れ出すが、さらに次のタイミングで潤滑油は再度油室に流れ込み導油管を経由して噴出孔から潤滑対象部位に向けて噴出される。つまり、間欠的に潤滑油を供給する脈動ポンプとして作用する。

前記軸部材は車両前後方向に配置されて複数組の前記歯車対が車両前後方向に列設され、前記油室は車両後方側に設けられ、前記導油管は前側の前記歯車対に向けられた噴出孔をもつ、ことが好ましい。

本発明は、軸部材が車両前後方向に配置される縦置形変速機に好適である。縦置形変速機の車両後方側に油室を設けることができ、前側の歯車対まで導油管を延設しかつ前側の歯車対に向けて噴出孔を設けることができる。縦置形変速機では、急発進時や急加速時に潤滑油が後部側に移動して前部側の油面が低下し、前部側の歯車対が気中に露出して潤滑油を掻き上げられなくなる場合が生じ得る。一方、後部側に移動した潤滑油は油室に流れ込み、前述の脈動ポンプの作用により噴出孔から潤滑油が噴出される。したがって、前側の歯車対では、掻上げ作用ではなく脈動ポンプの作用により潤滑油が供給される。当然ながら、後側の歯車対では掻上げ作用により潤滑油が供給される。この脈動ポンプによる潤滑作用は、潤滑油が変速機内を前後に揺動している間は間欠的に繰り返される。車両が定常走行に移行すると、潤滑油の揺動が徐々に鎮まり脈動ポンプの作用が消えるが、同時に全ての歯車対の一部が潤滑油中に浸漬されて掻上げ作用が再開される。結局、脈動ポンプの作用と従来の掻上げ作用との協働により全ての歯車対で常に安定して潤滑油が供給される。

さらに、前記油噴出孔は前記歯車対の噛合直前位置の歯面に向けられている、ことが好ましい。

つまり、導油管の噴出孔は、２つの歯車が噛合する手前側直前の歯面に向けられていることが好ましい。この態様によれば、噴出された潤滑油の大部分が噛合位置にまで到達するので、噛合時のストレス緩和に有効利用される。

さらに、前記ケーシングと前記歯車対との間に配置されて該ケーシング下部空間を該歯車対に近接した掻上げ領域と該歯車対から離隔した貯留領域とに区画するオイルセパレータを備える、ことが好ましい。

本発明は、オイルセパレータを備える変速機に好適である。オイルセパレータは、複数の歯車対の大小に合わせて起伏を有する容器状に形成されているのが一般的である。したがって、オイルセパレータ内の一部の掻上げ領域の潤滑油が揺動して流出してしまうと、掻上げ領域が再度潤滑油で満たされて掻上げ作用が復旧するまでに時間を要しがちである。本発明の油室と油路を有する脈動ポンプは、歯車対の掻上げ作用が機能しない時間帯においても、潤滑油を供給することができる。

本発明の車両用歯車変速機では、一端開口の油室と、油室の底部から歯車対及び／または軸部材に潤滑油を供給する油路と、を有する脈動ポンプを設けたので、潤滑油が揺動して油面が低下して掻き上げ作用が機能しない歯車対に代わり、脈動ポンプの作用により潤滑油を供給することができる。

また、軸部材が車両前後方向に配置される縦置形変速機の車両後方側に油室を設け、前側の歯車対に向けられた噴出孔をもつ導油管を設けた態様では、急発進時や急加速時に潤滑油が後部側に移動して前部側の歯車対が気中に露出したときに、脈動ポンプの作用により油室から導油管を経由して噴出孔から潤滑油が供給される。したがって、従来の掻上げ作用との協働により全ての歯車対で常に安定して潤滑油を供給することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は、本発明の実施例の車両用歯車変速機を説明する側面断面図である。実施例の車両用歯車変速機１は、軸部材が車両前後方向に配置される縦置形であり、図１の右側が車両前方、左側が車両後方である。実施例の変速機１は、ケーシング２、軸部材である入力軸３及び出力軸４、前進６速後進１速を実現する７組の歯車対５１〜５７、オイルオイルセパレータ６、油室７、本発明の油路を形成する導油管８、を備えている。

ケーシング２には、堅牢な金属製の密封容器が用いられている。また、ケーシング２内には、底面から約（１／４）の高さの静止油面ＳＬまで潤滑油が封入されている。なお、変速機１が作動すると潤滑油の一部は掻き上げられるので、油面レベルは静止油面ＳＬよりも低下し、また車両の加減速に伴い油面レベルは揺動し、あるいは傾くことも生じ得る。

入力軸３及び出力軸４は、ケーシング２に軸支されて、回転動力を伝達する部材である。ケーシング２内の上側に配置される入力軸３は、車両後方（図中左方）に配置される図略のエンジンにクラッチを介して係合され、回転動力が入力されるようになっている。また、ケーシング２内の下側に配置される出力軸４は、回転動力を出力するようになっている。

７組の歯車対は、入力軸３と出力軸４とにそれぞれ列設された歯車同士が向かい合い噛合して形成されている。便宜上、変速比とは無関係に図中右側から順番に前進用の第１歯車対５１〜第６歯車対５６と名付けるものとし、最も左側は後進用歯車対５７となっている。前進走行では、シンクロメッシュ機構５９１、５９２、５９３により、第１歯車対５１〜第６歯車対５６のうちいずれか１組が選択されて動力を伝達し、残りは遊転するようになっている。また、全ての歯車対５１〜５７の出力軸４側に列設された歯車は、一部が静止油面ＳＬよりも下側に浸漬されて、回転時に潤滑油を掻き上げるようになっている。つまり、歯面に潤滑油が付着して油膜が形成され、また遠心力によりケーシング２内に潤滑油が飛散して軸受部などの潤滑対象部位が潤滑されるようになっている。

オイルオイルセパレータ６は、上方に開いた容器状の部材であり、歯車対５１〜５７の下方を取り囲むように凹凸しながら軸方向に延在している。オイルセパレータ６により、ケーシング２下部空間は、歯車対５１〜５７に近接した内側の掻上げ領域ＶＲと、歯車５１〜５７から離隔してケーシング２に近接した外側の貯留領域ＶＳとに区画されている。また、オイルセパレータ６には図略の適当数の連通穴が形成されており、潤滑油が掻上げ領域ＶＲと貯留領域ＶＳとを往き来できるようになっている。

油室７は、図１に示されるように、貯留領域ＶＳすなわちオイルセパレータ７とケーシング２との間の車両後方側に形成されている。詳述すると、油室７は横向き筒状に形成され、図中右側の開口７１は貯留領域ＶＳに開口しており、図中左方へ進むにつれて徐々に狭小となり、図中左側は底部７２となっている。底部７２の略中央には導油孔７３が設けられている。

導油管８は、管材を加工して形成されている。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、導油管８と第１歯車対５１との配置を説明する図（歯車は簡略表示）である。図１及び図２に示されるように、導油管８の一端８５は油室７底部７２の導油孔７３に連通され、歯車対５１〜５７の略中間高さまで立ち上がった後、後進歯車対５７〜第１歯車対５１の側方（図中手前側）を通り、他端８６が車両前方へ延設されている。導油管８の第１歯車対５１〜第４歯車対５４の近傍には、各噛合部に向いた第１噴出孔８１〜第４噴出孔８４がそれぞれ設けられている。図２において、矢印Ｂ及びＣは第１歯車対５１の回転方向を示しており、各噴出孔８１〜８４は噛合直前位置の歯面に向けて形成されている。なお、導油管８の他端８６は袋小路状に封じ切られている。

次に、上述のように構成された実施例の変速機１の作用、効果を従来構成と比較しながら説明する。図３は油室７及び導油管８を有しない従来の車両用歯車変速機９における急発進時の潤滑油の様子を説明する図である。車両が図中右方に急発進すると、潤滑油には慣性があるので図中左方に取り残されて相対的に移動し、ある瞬間には図示されるように傾斜油面ＤＬとなる。このとき、ケーシング２の前方側の油面が低下して、前側の第１歯車対５１〜第４歯車対５４ではオイルセパレータ７内の掻上げ領域ＶＲ内の潤滑油が流出し、歯面が気中に露出する。すると、掻き上げられる潤滑油がなくなりまたは減少して、潤滑不足が生じる。掻上げ領域ＶＲと外側の貯留領域ＶＳとの間は連通穴で連通しているだけなので、貯留領域ＶＳ内で潤滑油が前後に（図中左右に）揺動しても、掻上げ領域ＶＲに潤滑油が戻るのには時間を要する。したがって、潤滑不足が継続し、過熱焼損のおそれが生じていた。

これに対して、図４は、実施例の変速機１における急発進時の潤滑油の様子を説明する図である。本実施例においても、傾斜油面ＤＬが発生することは従来と変わりなく、前側の第１歯車対５１〜第４歯車対５４で歯面が気中に露出して、掻き上げられる潤滑油がなくなる点までは同様である。ところが、本実施例では以降に説明するように、脈動ポンプの作用で第１歯車対５１〜第４歯車対５４に潤滑油を供給することができる。

本実施例では、急発進により相対的に後方に移動する潤滑油の一部は、図中矢印Ｘで示されるように、油室７の開口７１から底部７２に向けて流れ込む。油室７は徐々に狭小となっているので、底部７２に進むにつれて油圧が徐々に高まる。そして、この底部７２の高い油圧が連通する導油管８に伝わり、矢印Ｙで示されるように潤滑油が導油管８内を流れて、第１噴出孔８１〜第４噴出孔８４から噴出される。各噴出孔８１〜８４から噴出された潤滑油は、図２に示されるように、第１歯車対５１〜第４歯車対５４の噛合直前位置の歯面に供給され、すぐに噛合位置での潤滑に有効利用される。

図４の傾斜油面ＤＬは定常的なものではなく、時間の経過とともに潤滑油はケーシング２内を前後に（図中左右に）揺動する。そして、潤滑油が後方に移動した図４の状態では前述のように、各噴出孔８１〜８４から潤滑油が噴出される。また、潤滑油が前方に移動した状態では、油室７から潤滑油が流出し、各噴出孔８１〜８４からの潤滑油の噴出は止まる。つまり、潤滑油がケーシング２内を揺動している間、脈動ポンプの作用により各噴出孔８１〜８４から間欠的に潤滑油が供給される。

以上説明したように、本実施例ではオイルセパレータ６を備える縦置形の車両用歯車変速機１に油室７及び導油管８を設けたので、急発進時に気中に露出して掻き上げ作用が機能しない前側の第１歯車対５１〜第４歯車対５４に、脈動ポンプの作用で潤滑油を供給することができる。

本発明の実施例の車両用歯車変速機を説明する側面断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、導油管と歯車対との配置を説明する図である。 従来の歯車変速機における急発進時の潤滑油の様子を説明する図である。 図１の実施例における急発進時の潤滑油の様子を説明する図である。

符号の説明

１：車両用歯車変速機
２：ケーシング
３：入力軸
４：出力軸
５１〜５６：前進用の第１歯車対〜第６歯車対 ５７：後進用歯車対
６：オイルセパレータ
７：油室 ７１：開口 ７２：底部 ７３：導油孔
８：導油管（油路） ８１〜８４：第１噴出孔〜第４噴出孔
８５：一端 ８６：他端
９：従来の車両用歯車変速機
ＳＬ：静止油面 ＤＬ：傾斜油面
ＶＲ：掻上げ領域 ＶＳ：貯留領域

Claims (6)

1. 潤滑油が封入されたケーシングと、該ケーシングに軸支されて動力を伝達する軸部材と、該軸部材に設けられ選択的に噛合することにより所定の変速比を実現するとともにその一部が該ケーシング下部の該潤滑油中に浸漬されて該潤滑油を掻き上げる複数組の歯車対と、を備える車両用歯車変速機において、
   前記ケーシング内に設けられ、前記潤滑油が流れ込む開口を有する一端開口の油室と、該油室の底部に一端が開口し他端が該ケーシングの上方に位置して前記歯車対及び／または前記軸部材に該潤滑油を供給する油路と、を有する脈動ポンプを備えることを特徴とする車両用歯車変速機。
2. 前記油室は横向き筒状で、前記開口から前記底部へ進むにつれて徐々に狭小となっている請求項１に記載の車両用歯車変速機。
3. 前記油路は、前記歯車対及び／または前記軸部材に向けて前記潤滑油を噴出する噴出孔をもつ導油管により形成されている請求項１または２のいずれかに記載の車両用歯車変速機。
4. 前記軸部材は車両前後方向に配置されて複数組の前記歯車対が車両前後方向に列設され、前記油室は車両後方側に設けられ、前記導油管は前側の前記歯車対に向けられた噴出孔をもつ請求項３に記載の車両用歯車変速機。
5. 前記油噴出孔は前記歯車対の噛合直前位置の歯面に向けられている請求項３または４のいずれかに記載の車両用歯車変速機。
6. 前記ケーシングと前記歯車対との間に配置されて該ケーシング下部空間を該歯車対に近接した掻上げ領域と該歯車対から離隔した貯留領域とに区画するオイルセパレータを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用歯車変速機。

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