JP2013160240A - 動力伝達装置の潤滑油冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】外気を積極的に利用して潤滑油の冷却を促進するとともに、潤滑油の冷却に要する機器や設備を簡素化あるいは小型化し、かつ消費動力を削減する。
【解決手段】外部に放熱する側壁部２とその側壁部２に繋がっている底壁部３とを備えているケーシング１の内部に、回転することにより動力を伝達する回転体４と、その回転体４によって掻き上げられる潤滑油１０とが封入されている動力伝達装置の冷却構造であって、前記側壁部２の内面および前記底壁部３の内面との間に所定の間隔を空けかつこれらの内面に対向した隔壁部１４が前記ケーシング１の内部に設けられて前記各内面と前記隔壁部１４との間が、前記回転体４によって掻き上げられた潤滑油１０を捕捉して流れ落とす誘導路１２とされ、その誘導路１２の下端側の開口部が、前記回転体４の底部側でかつ回転方向での後方側に開口している。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両におけるトランスミッションやトランスアクスルあるいはデファレンシャルなどの動力伝達装置に関し、特にその内部に収容されている潤滑油を冷却する構造に関するものである。

この種の動力伝達装置は、入力側の部材の回転数と出力側の回転部材の回転数とを所定の比率で異ならせたり、あるいは回転方向を変換するなどの作用を行うものであるから、歯車やローラあるいは軸受などの相対回転する複数の部材を有している。それらの相対回転する部材同士の間には不可避的な滑りが生じるから、その滑りの生じる箇所に、摩耗の抑制や冷却などのために潤滑油を供給するのが一般的である。潤滑の方式として、オイルポンプで加圧した潤滑油を、予め設けられている油路を介して潤滑対象部位に供給するいわゆる強制潤滑や、歯車などの回転部材によって掻き上げた潤滑油をその飛散方向に配置されている潤滑部位に供給し、あるいは掻き上げられた後に自然落下する潤滑油を所定の潤滑部位に導くいわゆる掻き上げ潤滑などが知られている。

特許文献１には、ハイブリッド車のトランスアクスルにおいて、デフリングギヤなどの回転部材によって掻き上げた潤滑油（Automatic Transmission Fluid：ＡＴＦ)を、ケーシングの上部に形成されているオイル受けに、ガイド部材によって導き、そのオイル受けから軸受に向けて潤滑油を流下させるように構成された装置が記載されている。そのガイド部材は、回転部材から飛散した潤滑油を上方向に誘導するためのものであり、オイル受けにまで到達しなかった潤滑油が自然落下によって逆流し、これが上方向に向けた潤滑油の流れに対して抵抗となることを抑制するために、ガイド部材の途中に開口部が形成されている。

また、特許文献２には、掻き上げた潤滑油を冷却部に誘導する誘導路を、ケーシングの内面に仕切り板状の部材を対向させて配置することにより形成した装置が記載されている。その冷却部は、ラジエータによって冷却された冷却水が供給される冷却ジャケットが設けられている部分であり、特許文献２にはその冷却ジャケットをケーシングの一部の外面に接触させ、冷却ジャケットが接触させられている部分を冷却部とした例が記載されている。

特開２０１０−１５１２６１号公報 特開２００８−１１６０１８号公報

特許文献１に記載されている構造では、オイル受けに貯留した潤滑油は重力によって流下するので、オイル受けより低い箇所に潤滑部位があれば、オイル受けからその潤滑部位に到る油路を設けることにより適宜に潤滑を行うことができる。しかし、潤滑油を供給することは相対的な滑りが生じる箇所に油膜を形成する以外に、熱を奪って冷却を行うためでもあり、したがって潤滑油の温度が次第に上昇するが、特許文献１に記載された構成では、潤滑油を冷却する作用が生じにくく、潤滑油の劣化が進行する可能性がある。また、従来知られているオイルクーラーを使用するとすれば、必要とする部品点数が多くなるだけでなく、オイルクーラーとの間で潤滑油を循環させるための動力を消費し、エネルギ効率が悪化する可能性がある。

これに対して、特許文献２に記載された構成では、掻き上げられた潤滑油を、冷却水が循環させられる冷却ジャケットによって冷却されている箇所に、誘導路によって積極的に導くから、潤滑油を冷却することができる。しかしながら、冷却水をポンプによって潤滑させる必要があるうえに、ラジエータを必要とするから、装置が大型化し、またエネルギ消費が不可欠になってしまう。さらに、特許文献２に記載された装置は、潤滑油を誘導路を介して冷却部に対して誘導するとしても、潤滑油は自然落下させるので、潤滑油が冷却部に対して必ずしも積極的には接触せず、したがって両者の間の熱交換を促進するためには未だ改善の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、掻き上げられた潤滑油を、外部に放熱の生じる箇所に積極的に流すことにより潤滑油の冷却を促進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、外部に放熱する側壁部とその側壁部に繋がっている底壁部とを備えているケーシングの内部に、回転することにより動力を伝達する回転体と、その回転体によって掻き上げられる潤滑油とが封入されている動力伝達装置の冷却構造において、前記側壁部の内面および前記底壁部の内面との間に所定の間隔を空けかつこれらの内面に対向した隔壁部が前記ケーシングの内部に設けられて前記各内面と前記隔壁部との間が、前記回転体によって掻き上げられた潤滑油を捕捉して流れ落とす誘導路とされ、その誘導路の下端側の開口部が、前記回転体の底部側でかつ回転方向での後方側に開口していることを特徴とするものである。

この発明における前記側壁部は、外気の流れを受けて空冷される前壁部をであってよく、また前記底壁部は、外気によって空冷されるように構成されていてよい。

この発明においては、回転体によって掻き上げられた潤滑油の少なくとも一部は、誘導路に捕捉されてその誘導路の内部を流れ落ち、その過程で放熱の生じる側壁部の内面に接触することにより熱を奪われて冷却される。また、その誘導路の下端側の開口部が、回転体の底部で回転方向での後方側に開口しているので、回転体がその底部側の潤滑油を掻き上げることによる吸引作用が誘導路の開口部にまで及び、その結果、誘導路内での潤滑油の流動が促進され、それに伴って潤滑油の冷却が促進される。さらにこの発明では、誘導路によって潤滑油が導かれる側壁部を外気の流れを受ける前壁部とすれば、潤滑油を外気によって積極的に冷却することができ、潤滑油あるいは動力伝達装置を冷却することに要する機器を削減し、また冷却のための動力の消費を抑制することができる。

この発明に係る冷却構造の一例を示す断面図である。

つぎにこの発明をより具体的に説明する。この発明で対象とする動力伝達装置は、要は、歯車やローラあるいはチェーンなどの回転伝動部品によって動力を伝達するように構成されていればよく、車両や各種の産業機械などに用いられている動力伝達装置であってよい。またこの発明で対象とする動力伝達装置はいわゆる掻き上げ潤滑を行うように構成されており、したがって歯車などの回転体と共に潤滑油がケーシングの内部に封入されている。その潤滑油は、必要に応じてケーシングの外部に導き出してもよいが、潤滑油の放熱による冷却は基本的にはケーシングの内部で行うように構成されている。その潤滑油の放熱による冷却を含めて潤滑油の流動をコントロールするように構成されており、そのためにケーシングの内部には誘導路が形成されている。その誘導路で潤滑油を捕捉する必要があるので、上記の回転体によって掻き上げられた潤滑油を誘導路に導き入れるようになっている。したがって、誘導路の導入側の開口端は、ケーシングの上部に設けられていて潤滑油の飛翔方向に向かって開口している。また、誘導路の上端部は、潤滑油を一時的に貯留するいわゆるキャッチタンクとして構成されていてもよく、あるいはキャッチタンクに連通して誘導路が形成されていてもよい。

図１に示す例は、この発明をハイブリッド車のトランスアクスルに適用した例を示しており、特に２モータタイプのハイブリッド車におけるトランスアクスルのうちフロントデファレンシャルの近傍の構造を示している。図１における左右方向が車両の前後方向であって、左側が車両の前方側であり、右側が車両の後方側である。したがって、トランスアクスルケース（以下、ケーシングと記す）１の左側の壁部が前壁部２となり、その下側に底壁部３が繋がっていて、ケーシング１は全体として液密状態に封止された構造になっている。このケーシング１の内部で車両の前後方向での後方側の下側コーナー部にデフリングギヤ４が、その回転中心軸線を車両の左右方向（図１では紙面に垂直な方向）に向けて配置されている。このデフリングギヤ４は、駆動トルクを左右の車軸もしくは車輪（それぞれ図示せず）に分配して伝達するための終減速機にトルクを入力するためのギヤである。

このデフリングギヤ４の斜め上方（車両の前方側への斜め上方）にカウンタドライブギヤ軸が配置され、そのカウンタドライブギヤ軸に取り付けられているドライブピニオン５がデフリングギヤ４に噛み合っている。また、カウンタドライブギヤ軸にはドライブピニオン５より大径のカウンタドリブンギヤ６が取り付けられており、このカウンタドリブンギヤ６には出力ギヤ７が噛み合っている。この出力ギヤ７はハイブリッドシステムによる動力をカウンタドリブンギヤ６に出力するためのものであり、例えばモータ・ジェネレータ８の出力軸に取り付けられている。このモータ・ジェネレータ８は、２モータタイプのハイブリッドシステムを構成しているモータの一つであり、定常走行時には図示しない他のモータ・ジェネレータから電力を供給されてモータとして機能する。

これを具体的に説明すると、２モータタイプのハイブリッドシステムは、内燃機関と第１のモータ・ジェネレータとが遊星歯車機構などの三要素の差動機構における入力要素と反力要素とに連結されており、出力要素から駆動輪に動力を出力するように構成されている。したがって、内燃機関が出力した動力は、第１のモータ・ジェネレータと出力側とに分配され、第１のモータ・ジェネレータの回転数を変えることにより内燃機関の回転数を変えることができる。その場合、第１のモータ・ジェネレータを発電機として機能させることになり、その際に発電された電力が、第２のモータである上記のモータ・ジェネレータ８に供給される。なお、このモータ・ジェネレータ８は要は、車輪に駆動力を出力できるように構成されていればよく、したがって上記の出力要素に連結されていればよく、あるいは出力要素から動力が伝達される車輪以外の車輪に連結されていてもよい。

図１に示す構成では、図示しない内燃機関の出力軸にオイルポンプ９が連結されている。このオイルポンプ９は、内燃機関の出力軸の回転に連動することにより、ケーシング１の内部に封入されている潤滑油１０を汲み上げてケーシング１の上部からその内部に供給し、あるいはケーシング１の内部の適宜な箇所に潤滑油１０を供給するように構成されている。なお、潤滑油１０は、ケーシング１の底部にオイル溜まりを形成する程度にケーシング１の内部に封入されている。したがって、上記のデフリングギヤ４、ドライブピニオン５およびカウンタドリブンギヤ６、出力ギヤ７などがこの発明における回転体に相当し、特に下部をオイル溜まりに浸漬しているデフリングギヤ４がこの発明における回転体に相当している。

上記のトランスアクスルを搭載している車両が前進走行している場合のデフリングギヤ４の回転方向は図１に矢印で示す方向であり、したがってデフリングギヤ４が回転することに伴って潤滑油１０が掻き上げられ、その多くはケーシング１における後壁部１１の内面に沿って上方に飛散する。このようにして飛散する潤滑油１０を流入させて捕捉する誘導路１２がケーシング１内の上部に開口して形成されている。図１に示す例では、誘導路１２の一部がキャッチタンクを兼ねるように構成されている。具体的に説明すると、ケーシング１の上壁部１３の内面からこれに続く前記前壁部２ならびに底壁部３の内面に亘って、これらの内面との間に所定の間隔を空けかつこれらの内面に対向している隔壁部１４が設けられており、これらの内面と隔壁部１４との間が誘導路１２となっている。

隔壁部１４の上壁部１３側の端部は後壁部１１の内面から所定の間隔を空けて離れており、この部分が誘導路１２の開口端を形成している。隔壁部１４はこの開口端側の端部から前壁部２に向けて下向きに傾斜し、かつ複数箇所で上下方向に曲がっていて凹凸部が形成されている。これは潤滑油１０を溜めるための部分であり、したがって上壁部１３とこの凹凸部もしくは隔壁部１４との間がキャッチタンクとなっている。そして、このキャッチタンクの部分に開口している複数の油孔１５が形成され、これらの油孔１５を介して図示しない所定の軸受に潤滑油１０を供給するように構成されている。

隔壁部１４のうち上記のキャッチタンクの部分に続く部分は前壁部２に対向して上下方向に延びており、したがって誘導路１２は、キャッチタンクの部分に捕捉した潤滑油１０をキャッチタンクの部分から前壁部２の内面に沿って流れ落ちるように構成されている。そして、隔壁部１４のうち底壁部３の内面に対向している部分は、底壁部３の内面に沿ってデフリングギヤ４の下部に接近した位置にまで延びており、したがって誘導路１２はデフリングギヤ４の下部に接近した位置でデフリングギヤ４に向けて開口し、その部分が誘導路１２の開口端となっている。なお、その下側の開口端は、通常の走行状態では、ケーシング１の底部におけるオイル溜まりに沈んだ状態になっている。

また、隔壁部１４のデフリングギヤ４側の先端部には、デフリングギヤ４の外周部に対向して円弧状に立ち上がっている油切り壁部１６が一体に形成されている。この油切り壁部１６は、その背面側（デフリングギヤ４とは反対側）に潤滑油１０を一時的に貯留するためのものであって、前述したオイルポンプ９やドライブピニオン５などから滴下してきた潤滑油１０を一旦貯留することにより、デフリングギヤ４が浸漬しているオイル溜まりを浅くし、潤滑油１０を過度に撹拌することやそれに伴う動力損失を低減するために設けられている。なお、図１において符号１７は、前述したオイルポンプ９に連通している油路である。

上述したケーシング１は外気に対して露出しており、車両が前進走行している状態では、外気との相対的な移動により少なくとも前壁部２の外面に向けて外気の流れが当たり、また底壁部３の外面に沿って外気が流れる。すなわち、これらの面が外気によって積極的に空冷される状態になる。一方、デフリングギヤ４は図１に矢印で示す方向に回転し、またその下側の一部がケーシング１の底部に溜まっている潤滑油１０に浸かっているので、潤滑油１０がデフリングギヤ４によって掻き上げられ、上方に飛散する。このようにして掻き上げられる潤滑油１０の一部は、デフリングギヤ４だけでなく前述した出力ギヤ７やドライブピニオン５およびカウンタドリブンギヤ６などに降りかかってその歯面などを潤滑し、また歯面から熱を奪って冷却する。なお、このようにしてギヤを潤滑した潤滑油１０は前述した油切り壁部１６と隔壁部１４とによって区画されている部分に落下してオイル溜まりを形成する。また、デフリングギヤ４によって掻き上げられた潤滑油１０の他の一部は後壁部１１の内面に沿って上昇するので、その上端部付近に開口している誘導路１２に捕捉される。誘導路１２はその上側の部分が前述したようにキャッチタンクを形成しているので、そのキャッチタンクの部分に潤滑油１０がある程度溜まり、その一部は油孔１５を通って所定の軸受などの潤滑部位に供給される。

キャッチタンクの部分における残余の潤滑油１０は、誘導路１２が前壁部２に向けて傾斜していることにより前壁部２の内面に向けて流れ、さらに前壁部２の内面に沿って流れ落ちる。その過程で前壁部２の内面に接触し、その前壁部２が外気によって積極的に空冷されているので、潤滑油１０が有している熱が前壁部２を介して外気に奪われ、潤滑油１０が冷却される。また、底壁部３の内面に沿う箇所に到った潤滑油１０は、底壁部３がその外面側を流れる外気によって積極的に空冷されているから、この部分においても外気に熱を奪われて冷却される。

このように潤滑油１０を前壁部２や底壁部３の内面に沿わせて流動させる誘導路１２は、デフリングギヤ４の下側の部分でかつ回転方向で後ろ側の部分に接近して開口している。したがってデフリングギヤ４が回転して潤滑油１０をその回転方向での前側に連続して運んでいるので、誘導路１２の開口端付近の潤滑油１０にはこれを誘導路１２から引き出す方向の吸引作用が生じる。そのため、誘導路１２における潤滑油１０の流速が速くなり、それに伴って潤滑油１０と前壁部２もしくは底壁部３との間の熱伝達率が増大し、潤滑油１０の冷却が促進される。

また一方、デフリングギヤ４によって一旦掻き上げられた潤滑油１０はケーシング１の下側に戻ることになるが、デフリングギヤ４の外周側には油切り壁部１６が形成されていて潤滑油１０を溜めるように構成されているので、デフリングギヤ４の下側の部分が浸漬するオイル溜まりが浅くなる。そのため、デフリングギヤ４によって撹拌される潤滑油１０の量が少なくなり、動力損失を低減することができる。

この発明に係る上記の冷却構造では、デフリングギヤ４などの回転体が掻き上げた潤滑油１０を、ケーシング１の底部に流れ落ちる過程で、外気によって冷却されるケーシングの側壁部に積極的に接触させるから、潤滑油１０を環流させるための動力を特に消費することなく潤滑油１０の冷却を促進することができる。その結果、潤滑油１０の冷却に要する機器あるいは設備を簡素化あるいは小型化することができるとともに、消費する動力を削減することができる。

なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、潤滑油を接触させて放熱を生じさせるケーシングの側壁部は、要は、外気に対して放熱する部分であればよいので、上述した前壁部２以外の部分であってもよい。

１…トランスアクスルケース（ケーシング）、 ２…前壁部、 ３…底壁部、 ４…デフリングギヤ、 １０…潤滑油、 １２…誘導路、 １４…隔壁部。

Claims (2)

1. 外部に放熱する側壁部とその側壁部に繋がっている底壁部とを備えているケーシングの内部に、回転することにより動力を伝達する回転体と、その回転体によって掻き上げられる潤滑油とが封入されている動力伝達装置の冷却構造において、
   前記側壁部の内面および前記底壁部の内面との間に所定の間隔を空けかつこれらの内面に対向した隔壁部が前記ケーシングの内部に設けられて前記各内面と前記隔壁部との間が、前記回転体によって掻き上げられた潤滑油を捕捉して流れ落とす誘導路とされ、
   その誘導路の下端側の開口部が、前記回転体の底部側でかつ回転方向での後方側に開口している
   ことを特徴とする動力伝達装置の冷却構造。
2. 前記側壁部は、外気の流れを受けて空冷される前壁部を含み、
   前記底壁部は、外気によって空冷されるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の冷却構造。

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