JP2010507768A - 潤滑装置、ギヤボックス、およびギヤボックスの潤滑方法 - Google Patents

Abstract

常時噛合する複数歯車対とオイルポンプ５０とを有するギヤボックスを作動時に潤滑する装置６０を提供する。該潤滑装置は、オイル源からポンプにより歯車に給油する複数ノズル６６を有する。ポンプ動力を節減するために、互いに噛合する歯車に働く異なる荷重に応じて歯車への給油を調節することのできる制御可能な弁６４が各ノズル６６に設けられる。

Description

本発明は、ギヤボックス用潤滑装置に係り、該潤滑装置は、ギヤボックス内の互いに噛合する歯車対に対し、オイル源からオイルポンプを通して局所給油するための複数ノズルを含む。また、本発明は、斯かる前記潤滑装置を備えたギヤボックスと、作動時にギヤボックスを潤滑する方法とに関するものである。

ギヤボックス（例えば、自動車用のギヤボックス）には、通常、荷重を受けた歯車の十分な潤滑と冷却が保証される水準まで、潤滑油が充填される。しかしながら、オイルが歯車の回転に対して抵抗になると、動力損が生じる。したがって、潤滑油水準を下げ、しかも、それによって歯車への給油が損なわれることがないようにして、動力損を低減化する必要がある。
冒頭に挙げた種類の潤滑装置を有するギヤボックスは、ＵＳ−Ａ−５０９９７１５により公知である。この装置は、ギヤボックス内のオイル水準を下げ、かつギヤボックス内の複数領域に局所的にポンプで給油することで動力損を低減化できる。該複数領域は複数ノズルを通じて潤滑される。だが、回収される動力損の一部は、必要なポンプ動力のために失われることは避けられない。

かくして、本発明の目的は、ノズルを通じて局所給油するために必要なポンプ動力を低減化することによって技術の現状を更に発展させることである。

本発明の一形式によれば、作動中に、歯車対が受ける荷重に応じて歯車対に対する給油を個々に調節するために、各ノズル用に設けた制御可能な弁を、潤滑装置が有する。
したがって、その時に受けている荷重が僅かであるか、または、無荷重である歯車対に対するオイル流量を減らすことで、ノズル間のオイル流量を相互調節できない技術の現状に比して、オイルポンプに要する全動力を低減化できる。
本発明の一実施形態によれば、ギヤボックス内でのギヤ切替え時に、制御ユニットが、荷重に応じて弁を制御するようになされている。
別の実施形態では、前記制御ユニットが電子制御ユニットである。
更に別の実施形態では、前記制御ユニットが機械式制御ユニットである。

ギヤボックス内の互いに噛合する歯車対に局所的に給油を行なって、作動時にギヤボックスを潤滑するための本発明方法は、歯車対に対する給油が、歯車対に働く荷重に応じて個々に調節されることを提案するものである。
荷重を受けた歯車対は、ギヤボックス内でのギヤ位置を検出することによって確認できる。センサによって検出されるギヤ位置と、関連する荷重を受けた歯車対との関係が、コンピュータのプログラムに設定され、該コンピュータによって、ギヤボックスと給油の個別調節とが制御される。また、コンピュータは、本発明の範囲内で、歯車対に対する荷重または伝達されるトルクの程度に応じて、歯車対に対する給油を調節するように構成できる。このことは、機械式制御ユニットを有する実施形態の場合にも同様に適用できる。トルクは、各種センサによって検出可能であり、センサは、ギヤボックス内に配置するか、または、ギヤボックスが組み込まれている動力伝達装置のその他の構成部品と組み合わせる。

しかしながら、特に、駆動噛合によって、その時点に荷重を受けている歯車対（すなわち、ギヤボックス内で現にトルクを伝達している歯車対）にのみ給油が行なわれるように、弁を調節することができる。
この調節は、給油用の電子制御ユニットによって行うことができる。その場合、荷重を受けている歯車対に給油を行なう弁を、電子制御ユニットが切替える。
代替的に、前記調節は、ギヤボックス内におけるギヤ位置を設定することによって行うこともできる。ギヤ位置の設定は、荷重を受けている歯車対に給油を行なう弁の機械的切替えを伴なう。
本発明のその他の特徴および利点は、特許請求の範囲および以下の具体例の説明によって明らかになされるだろう。

本発明による潤滑装置を備えたギヤボックスを、一部を除去し、一部を断面として示す模式図。 図１の２−２線に沿う断面図。 本発明による別の潤滑装置を有するギヤボックスの一部を図３Ｂとは異なる状態で示す模式図。 前記別の潤滑装置を有するギヤボックスの一部を図３Ａとは異なる状態で示す模式図。 本発明による機械式制御ユニットの一部を示す詳細図。

図１に、車両用ギヤボックス１０の一部が模式的に示されている。ギヤボックス１０は、主軸１４，１６および副軸３０を支持するギヤボックス・ハウジング１２を有する。主軸１４，１６上の多数の歯車２０，２２，２４，２６，２８が、副軸３０上の対応数の歯車３２，３４，３６，３８，４０と、常時噛合状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにある。主軸１４，１６の出力軸部１６は、詳細には示されていない形式で、ギヤ切替え機構１８の接続装置を介して入力軸部１４と係脱可能に連結される。また、ギヤ切替え機構１８は、ギヤボックス内でのギヤ切替えを行うために、在来形式で選択的に、主軸１４，１６に対して歯車２０，２２，２４，２６，２８を係脱させることができる。

図１に模式的に示す実施例において、ギヤボックス１０は、副軸が不動で、主軸の出入力軸部１４，１６が互いに接続されず、かつ、歯車２０〜２８のいずれもが出入力軸部１４，１６と接続されない段の他に、４つのギヤ段を有する。これら４つのギヤ段の各ギヤ段で、２つの歯車対（すなわち、Ａ＋ＢまたはＡ＋ＣまたはＡ＋ＤまたはＡ＋Ｅ）が、常に、互いに噛合状態にある。ギヤボックスは、本発明の範囲内で、多くの異なる形式（図示せず）で構成可能である。例えば、ギヤボックスは、通常どおり、後退ギヤを有することができ、同ギヤに対しても、同様に本発明を適用できる。

本発明によれば、ギヤボックス１０は、互いに噛合状態にある各歯車対に対して、それら歯車対の加わる荷重の変化に応じて選択的に給油するための潤滑装置６０を有する。以下に示す複数の実施例では、その時点で荷重を受けている歯車対にのみ給油が行なわれ、その他の歯車対には給油が行なわれない。本発明は、特許請求の範囲で規定した範囲内で、各種態様で変形可能である。例えば、荷重を受けていない歯車対、つまり、実際にはアイドリング摩擦による荷重のみを受け、最小限または少量の給油を受ける歯車対を有するようにすることは、常に可能である。この構成は、例えば、ギヤボックス１０のオイルパン５４内にある潤滑油の水準５６が、部分的に歯車に達するか、または、複数歯車または１つ以上の歯車に全く達していない状態である完全「ドライサンプ」または部分的「ドライサンプ」の場合に適用される。また、特に以下で説明する電子制御ユニット７０（図１）を備えた実施例では、荷重を受けた歯車対を経て伝達されるトルクに応じて、以下で説明する弁６４の開度変更により、給油を変更できる。伝達されるトルクは、各種センサ、例えば、ギヤボックス内の軸、または、車両駆動ライン内のその他の構成部品に設けたパワーセンサ（図示せず）によって検出可能である。

潤滑装置６０は、オイルポンプ５０から潤滑油を供給され、オイルポンプは、吸込み管路５２を通してギヤボックス１０のオイルパン５４から潤滑油を吸入する。オイルポンプ５０は、例えば副軸３０によって在来方法で駆動され、図示されない公知の方法でギヤ切替え機構１８および歯車２０〜２８の内部軸受に潤滑油を供給するようにすることができる。
潤滑装置６０は管路６２を有し、該管路は、ポンプ５０の圧力側に接続されて、給油すべき歯車対の全てに亘って延在している。

図２に、詳しく示されているとおり、例えば電磁式の弁６４は、管路６２と噴射ノズル６６との間の、各歯車対の領域に配置されている。弁６４が開閉して各ノズルに対する給油が制御され、各ノズルは、各歯車噛合箇所Ａ〜Ｅに向って、または、その近くに局所的に噴射できる。図２に示すように、ノズル６６は、例えば、この場合は歯車２８の歯に向って潤滑油を噴射し、潤滑油は、直ちに荷重を受けている噛合箇所Ｅ内に至る。

図１、図２に示す実施例では、各弁６４は、信号線６８を介して電子制御ユニット７０によって制御される。制御ユニット７０は、信号線７２を介して送信器７４と接続されており、送信器７４は、ギヤボックス１０が装備されている車両のコンピュータ７６の一部であってよい。送信器７４は、ギヤ切替え機構１８の１つ以上の位置センサから送信線７９を介して現在のギヤ位置を検出する車両コンピュータ７６から連続的に情報を受け取る。コンピュータ７６は、その時のギヤ位置で荷重を受けていて給油を要するギヤの噛合いをプログラムにより確認する。例えば噛合箇所Ａ＋Ｅが荷重を受けて給油を要する場合、制御ユニット７０は、送信線６８の適当な対が信号を受けて適当な対の弁６４を開く一方、その他の弁は信号を受けず、閉じたままであるように、確実に制御する。

前記のとおり、また図１に示すように、オイルパン５４のオイル水準は、副軸の歯車が潤滑油に接するほどに高くする必要はない。本発明の範囲内で、オイル水準は、副軸の１つ以上の歯車が少なくとも部分的に潤滑油に接するだけあれば十分であり、その場合、該歯車は、潤滑装置６０から少量の潤滑油を供給されてもよく、または、全く供給されなくてもよい。

図３Ａ、図３Ｂは、本発明による別の機械式潤滑装置を備えたギヤボックス１０の一部を模式的に示す。弁６４用の制御ユニット８０は、この場合、ギヤ切替え機構１８に接続されており、以下の例は、該切替え機構がギヤ切替え作業時に、どのように働くかを示す：
図３Ａの模式図を見ると、ギヤ切替え機構１８は、例えばギヤレバー８２によりリンク８４とギヤ切替えアーム８６とを介して動作し、ギヤ切替えアーム８６は、フォーク状セレクタ８８を介して、シフトスリーブ８６を図３Ａの位置から図３Ｂの位置に動かす。ギヤボックス１０内でのこの切替えは、副軸３０から主軸１６に伝達されるトルクが、図３Ａおよび図３Ｂの左の歯車対から右の歯車対に伝達されることを意味する。制御ユニット８０は、各弁６４（図３Ａ、図３Ｂには２つだけが示されている）と機械的に接続されており、各弁６４を同時に切替え、それによって、各ノズル６６に給油が切替えられ、各ノズルは、トルクによって荷重を受けている歯車対に油流を分配できる。

図示していないが、ギヤボックス１０内のその他のギヤ切替えアームも、類似の形式で制御ユニットに接続でき、対応するフォーク状セレクタがその他のシフトスリーブをギヤボックス内のその他のギヤ位置に移動させると、該制御ユニットによってその他の弁がその他の被荷重ギヤへ給油するように切替えられる結果、噛合い箇所に荷重がかかれば、全ての噛合い箇所に給油される。

図４に、制御ユニット９０の一部の構成原理が示されている。給油管路６２は、既に考えられているように、「コモンレール式」でよいが、その場合には、デジタルＯＮ／ＯＦＦ式の可動弁６４，６４´を用いる。ノズル６６は、適当であれば、流れ横断面および拡がり角度を互いに異なる大きさにすることで、必要に応じて、歯車に対しそれぞれ異なる距離から、それぞれ異なる流量を供給することができる。図４に示すように、制御ユニット９０のプッシュロッド９２およびプルロッド９４は、独立の弁６４またはリンク９６によって互いに連結された一対の弁６４´，６４´を切替えることができる。代替的には、これらの弁６４，６４´は、図示されない形式で、電子制御ユニット（例えば、図１に示した制御ユニット７０）を介して、別のアクチュエータ（例えば、電磁式、液圧式または空気式）によって切替えることもできる。

前記各実施例では、別体弁６４を各ノズル６６に設ているが、各ノズルに組み合わされた弁を、全ノズルに共通の単一の弁または少数の共通弁にすることもできる（図示せず）。
以上の説明は、主として理解を容易にすることを意図したものであり、それによって本発明を限定解釈すべきではない。前記説明を精読することにより、本発明の基本思想または特許請求の範囲で定義される範囲を逸脱することなく、当業者に自明な各種変更を行なうことができる。

Claims (10)

1. ギヤボックス内の互いに噛合する複数の歯車対に対し、オイル源（５４）からオイルポンプ（５０）を通して局所給油するための複数ノズル（６６）を含むギヤボックス（１０）用潤滑装置（６０）において、
   作動時に、荷重に応じて行なう個々の歯車対に対する給油を調節するために、各ノズル（６６）に設けた制御可能な弁（６４）によって特徴づけられるギヤボックス用潤滑装置。
2. 前記ギヤボックス（１０）内でのギヤ切替え時に荷重に応じて前記弁（６４）を制御するための制御ユニット（７０，８０，９０）を含む請求項１記載されたギヤボックス用潤滑装置。
3. 前記制御ユニットが電子制御ユニット（７０）を含む請求項２記載されたギヤボックス用潤滑装置。
4. 前記制御ユニットが機械式制御ユニット（８０，９０）を含む請求項２または請求項３に記載されたギヤボックス用潤滑装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項記載されたギヤボックス用潤滑装置（６０）を備えたギヤボックス。
6. 作動時に、ギヤボックス内で互いに噛合する歯車対に対して局所給油がなされる、ギヤボックスの潤滑方法において、
   複数の歯車対に対する給油を、各歯車対に働く荷重に応じて個々に調節することによって特徴づけられるギヤボックスの潤滑方法。
7. ある時点で駆動噛合によって荷重が加えられる前記歯車対のみが給油を受けるように、給油が調節される請求項６に記載されたギヤボックスの潤滑方法。
8. 前記ギヤボックス内でのギヤ位置の検出によって、荷重が加えられた歯車対の特定が行なわれる請求項６または請求項７に記載されたギヤボックスの潤滑方法。
9. 給油用の電子制御ユニットにより前記て調節が行われる請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載されたギヤボックスの潤滑方法。
10. 前記ギヤボックス内でのギヤ位置を定めることによって前記調節が行われる請求項６、請求項７、請求項９のうちのいずれか１項に記載されたギヤボックスの潤滑方法。

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