JP2011196524A - 伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝動装置の既存の部材を利用して、潤滑油内に気泡や気膜を発生させ、攪拌損失や引き摺り損失を低減することのできる伝動装置を提供する。
【解決手段】液体に下部が浸漬して回転する回転体１を備えた伝動装置において、前記液体外で空気を取り込み、該液体内で該液体の剪断力により、前記空気を剪断して気泡もしくは気膜を発生させる凹部２，７が前記回転体１に設けられている。この気泡もしくは気膜により、液体と回転体１との接触面での摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、潤滑油に浸されて動作をする伝動装置に関するものである。

従来、伝動装置内の伝達部材同士の摩擦を低減させて伝達効率を向上させるために、潤滑油に伝達部材を浸した状態で伝動装置を動作させる製品が種々知られている。これらの伝動装置では、伝達部材同士の摩擦を潤滑油により低減させることが可能だが、それとは反対に、潤滑油と伝達部材との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失により伝達効率が低下する場合もある。特に、伝動装置が低温下で利用される場合や伝動装置の運転開始時などでは、潤滑油の温度が低いために粘度が高く、潤滑油と伝達部材との接触面での摩擦による攪拌損失や引き摺り損失が大きくなる。

したがって、潤滑油と伝動装置との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減されるために、特許文献１には、潤滑油内にマイクロバブルなどの気泡を混入させることにより、潤滑油の密度を下げて潤滑油の粘性を下げることができ、潤滑油と伝動装置との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させるマイクロバブル発生装置が記載されている。また、特許文献２には、潤滑油内の気泡によりキャビテーションが発生して伝動装置の壊食が生じることを抑制するために、上述したようにマイクロバブルを潤滑油内に発生させることとは反対に、潤滑油内のマイクロバブルを排出する装置が記載されている。さらに、特許文献３には、車両の燃料の導入管路に空気管路を接続し、一旦、燃料内に気泡を混入させて、その気泡が混入された燃料を給油するときに、燃料の流路構造を利用して気泡をより小径なマイクロバブルにすることができるマイクロバブル発生装置が記載されている。

特開２００７−０２４０１１号公報 特開２００５−０７６５４２号公報 特開２００９−０８５０４８号公報

上述したように伝動装置と潤滑油との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させるために、特許文献１や特許文献３に記載された発明は、マイクロバブル発生装置を伝動装置に設けている。言い換えれば、特許文献１や特許文献３に記載された発明は、攪拌損失や引き摺り損失を低減させるために、マイクロバブル発生装置を伝動装置に設けなければならない。したがって、伝動装置の搭載性やコストの点において改善の余地がある。

この発明は、伝動装置の既存の部材を利用して、潤滑油内に気泡や気膜を発生させることのできる伝動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、液体に下部が浸漬して回転する回転体を備えた伝動装置において、前記液体外で空気を取り込み、該液体内で該液体の剪断力により、前記空気を剪断して気泡もしくは気膜を発生させる凹部が前記回転体に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記凹部は、前記回転体の側面から内側へ向けて断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする伝動装置である。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記凹部は、前記回転体の半径方向に所定の長さを有していることを特徴とする伝動装置である。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記回転体の同心円上に設けられた第１の凹部と、前記第１の凹部と比較して前記回転体の半径方向に長く、前記第１の凹部の非同心円上に設けられた第２の凹部とを備えていることを特徴とする伝動装置である。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記第１の凹部が、前記回転体の外周側に形成され、前記第２の凹部が、前記回転体の内周側に形成されていることを特徴とする伝動装置である。

請求項１の発明によれば、下部が液体に浸漬している回転体に凹部が設けられているので、回転体の回転に伴い、その凹部が液体中以外の箇所で空気を取り込み、液体中では該取り込んだ空気を液体の剪断力により気泡もしくは気膜として液体中に混入できる。したがって、気泡もしくは気膜により、液体と回転体との接触面での摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果に加え、前記凹部は、回転体の側面から内側に向けて断面積が小さくなる形状なので、液体中で凹部内に進入した液体を液体外で回転体の遠心力により容易に排出することができる。また、液体中では、液体による剪断力を受けやすくなる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果に加え、前記凹部は、回転体の半径方向もしくは放射線方向に向けて所定の長さを有しているので、回転体が低回転で回転している場合に、気膜として液体中に混入させることができる。

請求項４の発明によれば、前記回転体の側面には、第１の凹部と、第１の凹部と比較して回転体の半径方向に長い第２の凹部とが非同心円上に設けられている。したがって、一方の凹部で発生した気泡もしくは気膜の移動軌跡上に他方の凹部がないので、それぞれの凹部で発生した気泡もしくは気膜の影響がなく、各凹部での気泡もしくは気膜の発生効率を維持することができる。

請求項５の発明によれば、第１の凹部が乱流が生じやすい回転体の外周側に形成され、第２の凹部が層流が生じやすい回転体の内周側に形成されているので、回転体の回転速度が速くなり乱流が生じた場合も、瞬時に気泡を発生させることができ、液体と回転体との摩擦を低減させることができる。

この発明に係る伝動装置に適用することができるギアの第３の構成例を示す平面図である。 この発明に係る伝動装置に適用することができるギアの第１の構成例を示す斜視図である。 そのIII部の拡大図である。 そのIV-IV断面を示す断面図である。 第１の凹部の他の形状を示す断面図である。 ここの発明に係る伝動装置に適用することができるギアの第２の構成例を示す平面図である。 第２の構成例の他の形状を説明するための平面図である。

つぎに、この発明を図を参照しつつ説明する。この発明に係る伝動装置は、複数の歯車あるいはプーリなどの回転体や、その回転体を回転させかつ支持するシャフトなどで構成され、それらの部材は、潤滑油を注入されているケースに収容されている。図２は、その伝動装置に適用することのできるギア１の第１の構成例を示す斜視図である。なお、図には「はずば歯車」を示しているが、「平歯車」もしくは「やまば歯車」あるいは「かさ歯車」など種々の歯車でもよい。この図に示すギア１の側面には、同心円上に複数の溝もしくは窪み（以下、第１の凹部２と記す。）が形成されている。この第１の凹部２は、ギア１の側面からギア１の厚み方向に向けて所定の深さに窪んだ円筒状の部分である。また、このギア１は、図示しないシャフトにより、図示しないケースに注入された潤滑油３に略半浴状態もしくは部分的に浸された状態で保持されて、第１の凹部２はギア１の回転に応じて潤滑油３内と潤滑油３がない箇所すなわち空気層４とを交互に通過する。なお、図３は図２のIII部を拡大して示した拡大図である。

したがって、このギア１が回転した場合には、第１の凹部２が潤滑油３と空気層４とを通過するので、空気層４で第１の凹部２に空気５を取り込み、その状態で潤滑油３内に第１の凹部２が浸されると、第１の凹部２内の空気５が潤滑油３内に供給される。より具体的に空気５が潤滑油３に供給される状況を説明する。図４には、第１の凹部２に取り込まれた空気５が潤滑油３内に供給されている過程を示してある。例えば、ギア１が回転することにより、凹部が図における左から右へ移動する場合には、第１の凹部２から潤滑油３内に突出した空気５に対して潤滑油３が剪断力として作用する。したがって、潤滑油３内に突出した空気５を剪断することができ、剪断された空気５は気泡６となり潤滑油３内に混入される。

上述したように部分的に潤滑油３に浸されたギア１の側面に第１の凹部２を設けることにより、潤滑油３内に微細な気泡６を混入することができる。また、それらの微細な気泡６はギア１の側面で形成されるので、微細な気泡６はギア１の側面に多く点在することとなり、ギア１と潤滑油３との接触面における摩擦による攪拌損失もしくは引き摺り損失を低減させることができる。

つぎに、上述した第１の構成例の第１の凹部２の形状を変更した例について説明する。この形状は、ギア１の側面に開口している開口面積より、ギア１の厚み方向の内側に向けて第１の凹部２の断面積が減少するような形状、例えば、錐体形状であり、その断面が図５に示すような形状である。第１の凹部２をこのように錐体状の形状とすることにより、第１の凹部２が潤滑油３内から空気層４に移動したときに、潤滑油３内で第１の凹部２に進入した潤滑油３を、ギア１の回転による遠心力で排出することができる。そして、再度、空気５を第１の凹部２に取り込むことが容易となる。また、潤滑油３内では、潤滑油３に第１の凹部２から突出した空気５が潤滑油３による剪断力を受けやすくなる。したがって、微細な気泡６の発生効率を向上させることができる。なお、図５は、第１の凹部２に進入した潤滑油３を排出している過程を示したものである。

上述した構成例は、微細な気泡６によりギア１と潤滑油３との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させるものであり、ギヤ１の周辺での潤滑油３の流れが乱流である場合は、微細な気泡６により攪拌損失や引き摺り損失を低減することができるが、例えば、ギヤ１が低回転で回転している場合は、ギヤ１の周辺での潤滑油３の流れは層流となり、微細な気泡６により攪拌損失や引き摺り損失を低減することができない。したがって、、ギア１が低回転で回転している場合にギア１と潤滑油３との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させる第２の構成例を説明する。図６および図７は、その第２の構成例を示したものであり、ギア１の内周側から半径方向もしくは放射線方向に所定の長さを有した溝部もしくは凹部（以下、第２の凹部７と記す。）が形成されている。そのため、この第２の凹部７に空気層４で取り込まれた空気５が、上述した気泡６とは異なり、潤滑油３内に気膜８として混入される。その結果、潤滑油３と空気５との接触面の近傍の見かけの粘度を低下させることができるので、ギア１が低回転で回転している場合においての、潤滑油３とギア１との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させることができる。

さらに、ギア１の広域な回転速度に応じて潤滑油３とギア１との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させるために、上述した構成例を合わせた構成、すなわち微細な気泡６を形成するための第１の凹部２と気膜８を形成するための第２の凹部７とを共に有した第３の構成例を説明する。図１は、第３の構成例を示したものであり、ギア１の内周側に第２の凹部７が設けられ、外周側に第１の凹部２が設けられている。このように構成することにより、気泡６と気膜８とを同時に形成することができる。また、第１の凹部２と第２の凹部７とが同心円上に配置されていないことにより、先に形成された気膜８もしくは径の大きい気泡が第１の凹部２を覆ってしまい、第１の凹部２での剪断力が低下してしまうことを防止もしくは抑制することができる。さらに、ギア１は外周側の方が乱流となる可能性が高いので、第１の凹部２を外周側に設けることにより、乱流に対して直接的に微細な気泡６を作用させることができ、ギア１が高回転で回転している場合でも瞬時に摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減することができる。

なお、この発明は気泡６もしくは気膜８を発生させて、液体と回転体との摩擦による攪拌損失や引き摺り損失を低減させるために、回転体の側面に凹部２，７を形成して、その凹部２，７に空気６を取り込み、液体中にその空気６を剪断して混入できればよく、上述した構成例に限定されない。したがって、例えば、回転体がプーリでもよく、また、液体が冷却水などでもよい。さらに、上述した構成例では、第１の凹部２や第２の凹部７がそれぞれ同心円上に形成されているが、それに限定されず、例えば、ギア１の最内周側に第１の凹部２を設けて、それより外周側に第２の凹部７を設けて、さらに外周側に第１の凹部２を設けてもよい。

１…ギア、 ２…第１の凹部、 ３…潤滑油、 ４…空気層、 ５…空気、 ６…気泡、 ７…第２の凹部、 ８…気膜。

Claims (5)

1. 液体に下部が浸漬して回転する回転体を備えた伝動装置において、
   前記液体外で空気を取り込み、該液体内で該液体の剪断力により、前記空気を剪断して気泡もしくは気膜を発生させる凹部が前記回転体に設けられていることを特徴とする伝動装置。
2. 前記凹部は、前記回転体の側面から内側へ向けて断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の伝動装置。
3. 前記凹部は、前記回転体の半径方向に所定の長さを有していることを特徴とする請求項１に記載の伝動装置。
4. 前記回転体の同心円上に設けられた第１の凹部と、
   前記第１の凹部と比較して前記回転体の半径方向に長く、前記第１の凹部の非同心円上に設けられた第２の凹部と
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の伝動装置。
5. 前記第１の凹部が、前記回転体の外周側に形成され、
   前記第２の凹部が、前記回転体の内周側に形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の伝動装置。

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