JP4862058B2 - 動力伝達部の潤滑構造 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑液にて潤滑される動力伝達部の潤滑構造に関する。

自動車のエンジン油として用いられ、一般的な潤滑油と比較して冷却性が高く潤滑性が同等であるＯ／Ｗ／Ｏ型複合エマルジョン自動車用潤滑材が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２５１３７１８号明細書

しかしながら、上記の如き従来の技術では、熱力学的に不安定で凍結しやすく、腐りやすい水が含まれるエマルジョンを用いるため、潤滑、冷却の各性能を長期間に亘り安定して果たすことが困難であった。

本発明は、動力伝達要素を長期間に亘り安定して潤滑、冷却することができる動力伝達部の潤滑構造を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、動力伝達要素と、前記動力伝達要素を潤滑するための潤滑液と、該潤滑液に対する非相溶性の冷媒との複合流体と、前記動力伝達要素の潤滑に供される前記複合流体を撹拌する撹拌要素と、を備えている。

請求項１記載の動力伝達部の潤滑構造では、撹拌要素によって撹拌された複合流体が動力伝達要素に供給される。これにより、動力伝達要素は、潤滑液によって良好に潤滑されつつ、冷媒との接触よって良好に冷却される。ここで、複合流体の潤滑液と冷媒とが互いに非相溶性であるため、これらの潤滑液と冷媒とは、互い独立してそれぞれの機能を安定して果たすことができる。すなわち、本動力伝達部の潤滑構造では、例えば潤滑液と冷媒との結合、該結合の解除等に起因する性能低下の虞がない。

このように、請求項１記載の動力伝達部の潤滑構造では、動力伝達部の構成部品を長期間に亘り安定して潤滑、冷却することができる。

請求項２記載の発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、請求項１記載の動力伝達部の潤滑構造において、前記冷媒として、前記潤滑液よりも粘度の低い冷媒が用いられている。

請求項２記載の動力伝達部の潤滑構造では、複合流体の冷媒が潤滑液よりも低粘度であるため、潤滑油単体を用いる場合と比較して、複合流体の流動抵抗（せん断力）が低減される。これにより、動力伝達ロスの低減が図られる。

請求項３記載の発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、請求項１又は請求項２記載の動力伝達部の潤滑構造において、前記冷媒としてフッ素系冷媒が用いられている。

請求項３記載の動力伝達部の潤滑構造では、フッ素系冷媒は、それ自体が腐食し難く、また動力伝達要素（の構成部品）を腐食させ難く、かつ凍り難い（低流動点である）ものとすることができる。このため、本動力伝達部の潤滑構造では、動力伝達部の構成部品を一層長期間に亘り一層安定して潤滑、冷却することができる。

請求項４記載の発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の動力伝達部の潤滑構造において、前記動力伝達要素を収容し、底部に前記複合流体を貯留させるハウジングをさらに備え、前記撹拌要素は、前記ハウジングの底部に貯留された前記複合流体に浸漬され、前記動力伝達要素の一部を構成する回転部材を含んで構成されている。

請求項４記載の動力伝達部の潤滑構造では、動力伝達要素の一部を構成する回転部材によって、ハウジングの底部に貯留されている複合流体が撹拌され、この複合流体が動力伝達要素の潤滑に供される。動力伝達要素自体が撹拌要素を成すので、部品点数を増すことなく複合流体による潤滑性と冷却性の両立を図ることができる。

請求項５記載の発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、請求項１〜請求項４の何れか１項記載の動力伝達部の潤滑構造において、前記冷媒として、前記動力伝達要素の作動温度よりも沸点が低い冷媒が用いられており、気化した前記冷媒の圧力によって膨張可能な圧力調整要素と、気化した前記冷媒を冷却するための冷却要素とをさらに備えた。

請求項５記載の動力伝達部の潤滑構造では、通常の作動温度（運転温度）に達した動力伝達要素に接触した冷媒は、該動力伝達要素からの潜熱を奪いつつ蒸発する。このため、本動力伝達部の潤滑構造では、動力伝達要素の冷却性が一層高い。また、冷媒が蒸発すると圧力調整要素が膨張して内圧が過大になることが防止され、蒸発した冷媒は冷却要素に潜熱を奪われ液化する（液相に復帰する）。

以上説明したように本発明に係る動力伝達部の潤滑構造は、動力伝達要素を長期間に亘り安定して潤滑、冷却することができるという優れた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造の概略構成を模式的に示す図であって、（Ａ）は動力伝達要素の模式的な断面図、（Ｂ）は複合液体の静止時の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を評価するのに用いたブロックオンリング摩擦摩耗試験機を模式的に示す正面図である。 上記ブロックオンリング摩擦摩耗試験機によるブロック３４の摩耗評価結果を示す図であって、（Ａ）は潤滑油のみを用いた場合の摩耗状態を示す写真、（Ｂ）は冷媒のみを用いた場合の摩耗状態を示す写真、（Ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を用いた場合の摩耗状態を示す写真である。 本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を評価するのに用いた放熱能力試験機を模式的に示す側面図である。 （Ａ）は、上記放熱能力試験機の計測結果より算出した被試験液体ごとの放熱性能と撹拌速度との関係を示す線図、（Ｂ）は、上記放熱能力試験機での鉄塊の温度変化から放熱性能を算出し得ることを説明するための線図である。 上記ブロックオンリング摩擦摩耗試験機による各部の温度計測結果を示す図であって、（Ａ）は潤滑油のみを用いた場合の結果を示す線図、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を用いた場合の結果を示す線図である。 本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を評価するのに用いた負荷試験装置を模式的に示す側面図である。 上記負荷試験装置による回転円板の回転に伴う引き摺りトルク計測結果について、潤滑油のみを用いた場合と、本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を用いた場合とを比較して示すグラフである。 上記負荷試験装置による回転円板への流体引き摺り状態を示す図であって、（Ａ）は潤滑油のみを用いた場合の写真、（Ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造を構成する複合液体を用いた場合の写真である。 本発明の第２の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造の概略構成を模式的に示す断面図である。

本発明の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造１０について図面に基づいて説明する。図１（Ａ）には、動力伝達部の潤滑構造１０の概略全体構成が、模式的な断面図にて示されている。この図に示される如く、動力伝達部の潤滑構造１０は、動力伝達要素１２の潤滑、冷却に適用されている。

図１（Ａ）に例示する動力伝達要素１２は、ハウジング１４と、該ハウジング１４内に配設された歯車列１６とを含んで構成されている。ハウジング１４の底部には、後述する複合流体２２が貯留される液溜り部１８が形成されている。歯車列１６の一部を成す歯車２０は、少なくとも重力方向の下部が液溜り部１８に浸漬されている。したがって、動力伝達部の潤滑構造１０では、歯車２０が自軸廻りに回転すると、複合流体２２が撹拌される構成である。すなわち、図１の例では、歯車２０が本発明における撹拌要素、回転部材に相当する。

そして、この実施形態では、歯車２０の回転によって複合流体２２は、撹拌されると共にハウジング１４内で撒き上げられ（飛散され）、歯車列１６を構成する他の歯車、歯車列１６のシャフト１６Ａの軸受部１６Ｂ等に供給されるようになっている。また、歯車列１６の潤滑に供された複合流体２２は、重力によって液溜り部１８に戻されるようになっている。

複合流体２２は、図１（Ｂ）に示される如く、潤滑液としての潤滑油２４と、冷媒２６とが混合されて構成されている。潤滑油２４は、例えば鉱油や合成油をベースにした用途（動力伝達要素１２の種類）に応じた一般的な潤滑油とされている。冷媒２６は、潤滑油２４に対し非相溶性（非溶解性）とされており、溶け合うことがない（機械的に分離可能で、分離状態では界面が形成される）ものが採用されている。

複合流体２２は、無負荷（歯車２０による撹拌のない）状態では、図１（Ｂ）に示される如く、重力によって上下に分離されるようになっている。この実施形態では、冷媒２６は潤滑油２４よりも密度が高い。このため、静止状態の複合流体２２は、冷媒２６の界面が潤滑油２４にて覆われる構成である。

また、この実施形態では、冷媒２６としてフッ素系冷媒が用いられている。このようにフッ素系冷媒である冷媒２６は、例えば水等の冷媒と比較して、化学的に安定で腐食し難く、鋼製の歯車列１６やハウジング１４を劣化（錆発生等）させ難く、かつ流動点が低く凍り難い構成とされている。また、この冷媒２６は、潤滑油２４よりも低粘度のものとされている。

より具体的には、この実施形態（後述の実験例）では、冷媒２６として、住友３Ｍ（株）製のフロリナートＦＣ−８４が採用されている。このフロリナートＦＣ−８４は、その流動点が−９５［℃］とされ、２５［℃］での粘度が略０．０００９５１５［Ｐａ・ｓ］、２５［℃］での密度が略１７３０［ｋｇ／ｍ^３］とされている。フロリナートＦＣ−８４の粘度について補足すると、粘度μ＝密度ρ×動粘度νであるところ、フロリナートＦＣ−８４の動粘度は略０．５５×１０^−６［ｍ^２／ｓ］であるから、
μ ＝ ρ × ν
＝ １７３０［ｋｇ／ｍ^３］ × ０．５５×１０^−６［ｍ^２／ｓ］
＝ ０．０００９５１５［Ｐａ・ｓ］
とされる。なお、この実施形態に係る潤滑油２４の２５［℃］での粘度、密度は、それぞれ略０．０４３［Ｐａ・ｓ］、略８４４．７［ｋｇ／ｍ^３］である。また、この実施形態に係る冷媒２６の沸点は、大気圧で略８０［℃］とされている。

以上説明した動力伝達部の潤滑構造１０は、例えば、動力伝達要素１２としての内燃機関及び外燃機関の軸受やクランク軸や動弁系、自動車用の変速機（手動変速機、自動変速機、無段変速機を含む）、一般機械のギヤボックス等に適用される。また例えば、自動車用変速機に動力伝達部の潤滑構造１０が適用された例では、撹拌要素である歯車２０として、ファイナルギヤやディファレンシャルギヤ（ＦＦ車用変速機の場合）を採用することができる。

次に、本実施形態の作用を説明する。

上記構成の動力伝達部の潤滑構造１０が適用された動力伝達要素１２では、その動作に伴って歯車列１６の歯車２０が回転されることで、複合流体２２が撹拌され、潤滑油２４と冷媒２６とが溶け合うことなく混ぜられる（混濁される）。このように潤滑油２４と冷媒２６とが混濁された複合流体２２は、ハウジング１４内で飛散され（撒き上げられ）、歯車２０以外の歯車列１６にも供給され、該歯車列１６の潤滑、冷却に供される。

ここで、動力伝達部の潤滑構造１０では、潤滑油２４と冷媒２６との複合流体２２を用いているため、例えば潤滑油２４のみで潤滑を行う構成と比較して、同等の潤滑性能を確保しながら、冷却性が向上する。また、動力伝達部の潤滑構造１０では、潤滑油２４よりも低粘度の冷媒２６と潤滑油２４との複合流体２２を用いているため、例えば潤滑油２４のみで潤滑を行う構成と比較して、潤滑剤の流動抵抗が低く、伝達動力ロスの低減に寄与する。

以下、これらの効果について、実験結果を参照しつつ説明する。図２には、ＡＳＴＭ Ｄ２７１４に記載されているブロックオンリング摩擦摩耗試験機（ＬＦＷ−１）３０が模式的な側面図にて示されている。ブロックオンリング摩擦摩耗試験機３０は、自軸周りに所定の周速ｖで回転するリング３２に、ブロック３４を所定の加重（面圧）Ｆで押し付けながら、リング３２の回転トルクを測定するものである。リング３２は、その下部が被試験液体に浸漬されており、該リング３２とブロック３４との摺動部が被試験液体にて潤滑される。

先ず、このブロックオンリング摩擦摩耗試験機３０を用いた各被試験液体の潤滑特性を説明する。具体的には、ブロック３４の押し付け荷重とリング３２の回転トルクの測定値とに基づいて摩擦係数を算出し、また、試験後のブロック３４の摩耗状況を確認した。被試験液体としては、潤滑油２４単体、冷媒２６単体、及び複合流体２２（潤滑油２４と冷媒２６との混合比は体積比で５０％ずつとした）の３種類を用いた。

各被試験液体を用いた場合の摩擦係数、摩耗深さ（最大）を表１に示す。また、各被試験液体を用いたブロック３４の摩耗状況を図３に示す。図３（Ａ）は被試験液体として潤滑油２４単体を用いた場合、図３（Ｂ）は被試験液体として冷媒２６単体を用いた場合、図３（Ｃ）は被試験液体として複合流体２２を用いた場合をそれぞれ示している。なお、試験条件は、ブロック３４の押し付け荷重Ｆ＝４４４［Ｎ］、リング３２の周速ｖ＝１．２［ｍ／ｓ］、液体総量５０［ｍｌ］、測定時間３０［ｍｉｎ］とした。また、摩擦係数は、測定終了直前の１［ｍｉｎ］の平均値とした。

表１及び図３から、複合流体２２を用いた場合、潤滑油２４単体の場合に対し少なくとも同等の潤滑性能が得られることが確かめられた。

次に、図４に示す放熱能力試験機４０を用いた各被試験液体の冷却特性を説明する。放熱能力試験機４０は、スターラ４２にて容器４４内の被試験液体を撹拌しつつ、該被試験液体中に降温に熱した鉄塊４６を浸漬し、該鉄塊４６の内部温度の時間変化を熱電対４８にて計測するものである。図５（Ａ）は、放熱能力試験機４０による計測結果より求めた被試験液体ごとの放熱性能Ｐｈｒ［Ｗ／Ｋ］とスターラ４２による撹拌速度（撹拌子４２Ａの回転数［ｒｐｍ］）との関係を示す線図である。この図５（Ａ）から、複合流体２２を用いた場合は、潤滑油２４単体を用いた場合と比較して、各撹拌速度において（撹拌速度０として示す自然対流の条件、及び、強制対流の各条件で）、放熱性能Ｐｈｒが高いことが解る。これは、複合流体２２を用いた場合には、鉄塊４６に潤滑油２４よりも熱伝達率が高い冷媒２６が流動接触することによる該冷媒２６への放熱効果が得られるためと推定される。なお、放熱能力試験機４０による計測では、複合流体２２（潤滑油２４及び冷媒２６）、潤滑油２４単体の沸騰は観測されていない。

放熱性能Ｐｈｒについて補足すると、放熱性能Ｐｈｒは、被試験液体の熱伝達係数α［Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）］と放熱面積Ａ［ｍ^２］との積（α×Ａ）として算出される。一方、被試験液体中での鉄塊４６の温度変化は、図５（Ｂ）の如くなる。ここで、図５（Ｂ）に示す温度変化を質点系（鉄塊４６の熱伝導大、比熱、質量は有限）のものと仮定すると、被試験液体中での鉄塊４６の温度変化は、
Ｔ’＝ ｅｘｐ（−τ）
の関係を満たす。そして、鉄塊４６の温度（変数）をＴ、初期温度をＴ０、飽和温度をＴｓａｔとすると、
Ｔ’＝ （Ｔ−Ｔ０）／（Ｔｓａｔ−Ｔ０）
であるから、鉄塊４６の温度Ｔは、
Ｔ ＝ Ｔ０＋（Ｔｓａｔ−Ｔ０）×ｅｘｐ（−τ）
となる。

また、鉄塊４６の比熱をＣ、密度をρ、体積をＶ、時間をｔとすると、
τｃ＝ Ｃ×ρ×Ｖ／（α×Ａ）
として、
τ ＝ ｔ／τｃ
となるので、鉄塊４６の温度Ｔは、
Ｔ ＝ Ｔ０＋（Ｔｓａｔ−Ｔ０）×ｅｘｐ（−ｔ／τｃ）
となることが解る。

そして、この鉄塊４６の温度Ｔの時間変化は、放熱能力試験機４０を用いて計測することで図５（Ｂ）に示す如く得られるので、各被試験液体の撹拌速度ごとの放熱性能Ｐｈｒ＝（α×Ａ）を算出することができる。

さらに、ブロックオンリング摩擦摩耗試験機３０（図２参照）を用いた各被試験液体の冷却特性について説明する。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、ブロックオンリング摩擦摩耗試験機３０の運転中において、被試験液体の温度を測定する液温計３６、ブロック３４の温度を測定するブロック温度計３８、及び図示しない室温計による各測定温度を示している。ブロック温度計３８は、リング３２とブロック３４との接触点からの間隔Ｄが略１ｍｍの位置に配置されている。図５（Ａ）は、被試験液体として潤滑油２４単体を用いた場合、図５（Ｂ）は被試験液体として複合流体２２単体を用いた場合の結果をそれぞれ示している。

これらの図から解るように、両被試験流体の試験時の室温は一定とされている。また、上記の通り両被試験流体の摩擦係数は同等であるから、試験時のリング３２とブロック３４との摩擦に発熱量は略一定であると推定される。なお、ブロック３４の温度が段階的に変化しているのは、ブロック３４の押し付け荷重Ｆを段階的に増しているためであり、試験開始から略６００秒経過後にはブロック３４の押し付け荷重Ｆ＝４４４［Ｎ］の定常試験状態とされている。

そして、これら図６（Ａ）と図６（Ｂ）との比較から、複合流体２２を用いた場合は、潤滑油２４単体を用いた場合と比較して、定常試験状態において、液温、ブロック３４の温度の両者とも低くなることが確かめられた。この実験において複合流体２２を用いた場合に潤滑油２４単体の場合よりもブロック３４の温度が低くなるのは、ブロック３４に潤滑油２４よりも熱伝達率が高い冷媒２６が流動接触することによる該冷媒２６への放熱効果（図５（Ａ）で説明した）、及び沸点が８０℃である冷媒２６が８０℃を超える温度のブロック３４との接触で気化（蒸発）されたことによる沸騰冷却効果の何れ一方又は組み合わせ効果によるものである。

また、複合流体２２の液温が潤滑油２４単体の液温よりも低くなるのは、試験機のハウジング等との接触によって冷媒２６が（潤滑油２４よりも良好に）冷却されることによるものと考えられる。

以上（図３、図５、及び図６の結果）により、複合流体２２を用いた場合、潤滑油２４単体を用いる場合と比較して、同等の潤滑性を確保しつつ、冷却性能が向上されることが確かめられた。したがって、複合流体２２を用いた動力伝達部の潤滑構造１０では、潤滑油２４のみで潤滑を行う構成と比較して、同等の潤滑性能を確保しながら、歯車列１６等の冷却性が向上する。なお、冷媒２６の流動接触による冷却効果に対し冷媒２６の沸騰冷却による冷却効果は大きいので、冷媒２６の沸騰冷却が生じやすい設定とすることで、一層大きな冷却効果を得ることができる。

さらに、図７に示す負荷試験装置５０を用いて、各被試験液体の流動抵抗について説明する。負荷試験装置５０は、下部に被試験液体が貯留された透明ハウジング５２内でアルミ製の回転円板５４を回転させ、該回転円板５４の負荷トルク（流体の引き摺りトルク）をシャフト５４Ａに設けた歪ゲージ５４Ｂによる測定するものである。

図８は、各被試験液体を用いた場合の引き摺りトルクをアルミ製の回転円板５４の回転速度ごとにプロット（複数回測定した最小値、最大値、及び平均値を示す）したものである。この図から、複合流体２２を用いた場合は、潤滑油２４単体の場合と比較して、各回転速度において引き摺りトルクが低減されることが確かめられた。引き摺りトルクの低減率は回転速度により異なる（回転速度が高いほど小さくなる）が、図８の結果では、平均的には引き摺りトルクが略３０％低減されている。

このような引き摺りトルクの低減効果は、図９に示す実験状況から視覚的にも確認される。図９（Ａ）は、アルミ製の回転円板５４が矢印方向に回転した場合の潤滑油２４単体の流動状態を示しており、図９（Ｂ）は、アルミ製の回転円板５４が矢印方向に回転した場合の複合流体２２の流動状態を示している。これらの図の比較から、複合流体２２を用いた場合は、潤滑油２４単体を用いた場合と比較して、アルミ製の回転円板５４の回転に伴う液位の変化が小さいことが解る。

以上により、複合流体２２を用いた場合、回転円板５４の回転に伴う負荷が低減されることが解る。したがって、複合流体２２を用いた動力伝達部の潤滑構造１０では、潤滑油２４のみで潤滑を行う構成と比較して、歯車列１６（特に歯車２０）の回転に伴う負荷が低減され、伝達動力のロス低減に寄与することが解る。

そして、動力伝達部の潤滑構造１０では、潤滑油２４と、該潤滑油２４に対し非相溶性の冷媒２６との複合流体２２を用いるため、長期間に亘り安定して上記の各効果を得ることができる。例えば、水とオイルとを乳化分散させたエマルジョンを潤滑剤として用いた場合、以下に示す問題が懸念される。第１に、エマルジョンは熱力学的に不安定であるため、乳化分散状態が経時劣化しやすい。第２に、水とオイルとを均一に分散させたエマルジョンでは、冷媒成分である水分が大気に曝され、気化により消失しやすい。第３に、エマルジョン中の水分が氷点下では凍ってしまう。第４に、エマルジョン中の水分が経時劣化（腐食）しやすい。第５に、エマルジョン中の水分が動力伝達要素１２の構成部品（鋼製の部品）を腐食させてしまう。

これらに対して動力伝達部の潤滑構造１０では、互いに非相溶性の潤滑油２４と冷媒２６との複合流体２２を、動力伝達要素１２の運転に際してこれらを歯車２０にて撹拌、混合して用いているため、エマルジョンにおける第１の問題の如く複合流体として経時劣化することがない。また、動力伝達要素１２の停止状態において液溜り部１８内の複合流体２２は、相対的に高密度である冷媒２６の界面が潤滑油２４にて覆われるため、冷媒２６が気化により消失されることが防止又は効果的に抑制される。

さらに、フッ素系冷媒である冷媒２６は、上記の通り流動点が−９５℃であるため、想定される動力伝達要素１２の使用環境下（設計上の下限温度）では凍結することがない。また、この冷媒２６は、フッ素系冷媒であるため、それ自身が腐食することがなく、さらに動力伝達要素１２の構成部品（歯車列１６、ハウジング１４等の鋼製の部品）を腐食させ難い。

以上により、複合流体２２を用いた動力伝達部の潤滑構造１０では、上記した潤滑性能を確保しながらの冷却性能の向上効果、流動抵抗の低減効果を、長期間に亘り安定して発揮することができる。

このように、第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造１０では、動力伝達要素１２の歯車列１６を含む構成部品を長期間に亘り安定して潤滑、冷却することができる。

なお、第１の実施形態では、冷媒２６の沸騰冷却効果を奏し得る例を示したが、本発明はこれに限定されず、冷媒２６としてより沸点の高い冷媒（例えば、沸点が１７４℃である住友３Ｍ（株）製のフロリナートＦＣ−４３等）を用いて、沸騰冷却に依らず流動接触による冷却効果（図４参照）を奏する構成としても良い。

一方、沸騰冷却を利用する場合、例えば、気化された冷媒２６をハウジング１４との熱交換によって凝縮させるために、ハウジング１４の外面に放熱フィンを設ける構成としても良い。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、上記第１の実施形態と基本的に同一の部分等については、上記第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。図１０には、本発明の第２の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造６０が図１に対応する模式的な断面図にて示されている。この図に示される如く、動力伝達部の潤滑構造６０は、ハウジング１４に連通した圧力調整要素としてのバッファ部６２を備えている点で、第１の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造１０とは異なる。

具体的には、この実施形態に係るバッファ部６２は、連通管６４を介してハウジング１４の上部空間に連通すると共に、該ハウジング１４の上部空間よりも重力方向の上側に配置されている。このバッファ部６２は、例えば蛇腹状に形成されることで、内部空間であるバッファ室の容量を拡縮し得る構成とされている。なお、バッファ部６２は、ダイヤフラムや可動蓋（ピストン）等の変位によってバッファ室の容量を変化させ得る構成としても良い。

そして、この実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造６０では、冷媒２６の沸点が動力伝達要素１２の作動温度（通常の運転温度）よりも低く設定されている。この実施形態では、動力伝達要素１２の作動温度、１４０℃（潤滑油２４のみで潤滑した場合の作動温度）に対し冷媒２６の沸点が８０℃に設定されている。これにより、動力伝達部の潤滑構造６０では、動力伝達要素１２（の歯車列１６）が主に冷媒２６の気化に伴う沸騰冷却効果により冷却される構成とされている。このような冷媒２６としては、例えば住友３Ｍ（株）製のフロリナートＦＣ−８４を用いることができる。

この動力伝達部の潤滑構造６０では、通常の運転温度で運転中の歯車列１６に接触した冷媒２６が気化され、該気化された冷媒２６が連通管６４を通じてバッファ部６２のバッファ室に導入されるようになっている。バッファ部６２は、気相の冷媒２６の圧力によってバッファ室の容量を拡大することで、ハウジング１４の内圧が所定圧力を超えて高くなることを防止するようになっている。なお、冷媒２６は、この所定圧力以下の圧力において沸点が動力伝達要素１２の作動温度に対し低くなる構成とされている。

また、動力伝達部の潤滑構造６０は、気化した冷媒２６を冷却して液化させるための冷却要素としての熱交換器（凝縮器）５６を備えている。この実施形態では、熱交換器６６は、連通管６４に設けられている。より具体的には、熱交換器６６は、連通管６４の外周部にフィン６６Ａを設けることで外気に放熱する空冷式の凝縮器として構成されている。熱交換器６６は、フィン６６Ａに冷却風を導くファンを設けても良く、例えば自動車用途では、走行風がフィン６６Ａに導かれるように構成されても良い。また、連通管６４は、液化された冷媒６を重力によってハウジング１４内の液溜り部１８に戻すべく、バッファ部６２からハウジング１４へ向けて部分的な低所のない下り勾配を成すように設けられている。

以上説明した動力伝達部の潤滑構造６０の作用について、動力伝達部の潤滑構造１０の作用と異なる部分を主に説明する。

動力伝達部の潤滑構造６０が適用された動力伝達要素１２では、その動作に伴って歯車列１６の歯車２０が回転されることで、複合流体２２が撹拌され、潤滑油２４と冷媒２６とが溶け合うことなく混ぜられる（混濁される）。このように潤滑油２４と冷媒２６とが混濁された複合流体２２は、ハウジング１４内で飛散され（撒き上げられ）、歯車２０以外の歯車列１６に供給され、該歯車列１６の潤滑、冷却に供される。

複合流体２２中の冷媒２６の沸点が動力伝達要素１２の作動温度よりも低いので、該動力伝達要素１２の歯車列１６に接触した冷媒２６は気化（蒸発）され、該歯車列１６から気化熱（潜熱）を奪う。すなわち、動力伝達部の潤滑構造６０では、歯車列１６が沸騰冷却により冷却される。

気化された冷媒２６は、連通管６４を通じてバッファ部６２のバッファ室に導かれ、該バッファ室を膨張させる、このため、冷媒２６の気化によりハウジング１４内の圧力が所定圧力を超えて高くなることが防止される。また、連通管６４の流通に伴って熱交換器６６にて冷却された冷媒２６の一部は、液化（凝縮）されて重力にて液溜り部１８に戻される。また、動力伝達要素１２の運転停止後は、バッファ室内の冷媒２６が冷却、液化されて液溜り部１８に回収される。

以上により、動力伝達部の潤滑構造６０は、主に冷媒２６の沸騰冷却によって動力伝達要素１２が冷却される点で動力伝達部の潤滑構造１０とは異なり、冷却メカニズムを除く他の作用効果は動力伝達部の潤滑構造１０の作用効果と共通する。したがって、第２の実施形態に係る動力伝達部の潤滑構造６０によっても、基本的に動力伝達部の潤滑構造１０と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。

特に、動力伝達部の潤滑構造６０では、冷媒２６が沸騰冷却にて動力伝達要素１２を冷却するため、該動力伝達要素１２の冷却性能が高い。そして、動力伝達部の潤滑構造６０では、気化した冷媒２６が導入されるバッファ部６２を備えるため、ハウジング１４内の過度の圧力上昇が防止され、ハウジング１４の内圧に対し軸受部１６Ｂ等のシール性が確保される。換言すれば、バッファ部６２を備えた動力伝達部の潤滑構造６０では、冷媒２６の沸騰冷却効果を積極的に利用して冷却性能を向上することができる。

なお、第２の実施形態では、連通管６４にフィン６６Ａを設けて熱交換器６６が構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、連通管６４の外周を冷却水ジャケットで覆ったり、バッファ部６２や連通管６４内に冷却水配管を導入したりすることで熱交換器６６を構成しても良い。

また、上記した各実施形態では、複合流体２２を構成する冷媒２６としてフッ素系冷媒を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、潤滑油２４と非相溶性の各種冷媒を採用することができる。

さらに、上記した各実施形態では、潤滑、冷却対象である歯車列１６を構成する歯車２０を撹拌要素として機能させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、液溜り部１８内に撹拌（撒き上げ）専用の撹拌装置を設けても良い。さらに、本発明は、複合流体２２を撒き上げて歯車列１６に供給する構成には限定されず、例えば、液溜り部１８内の複合流体２２をオイルポンプで汲み上げて歯車列１６の上方から流下して供給するようにしても良い。この場合、オイルポンプを撹拌要素として用いる構成としても良く、またオイルポンプの下流に撹拌機等の撹拌要素を配設しても良い。後者の場合、撹拌機は、外部動力により複合流体２２を撹拌する構成としても良く、複合流体２２の流れによって該複合流体２２が撹拌される構成としても良い。

１０ 動力伝達部の潤滑構造
１２ 動力伝達要素
１４ ハウジング
１６ 歯車列（動力伝達要素）
２０ 歯車（撹拌要素、回転部材）
２２ 複合流体
２４ 潤滑油
２６ 冷媒
６０ 動力伝達部の潤滑構造
６２ バッファ部（圧力調整要素）
６６ 熱交換器（冷却要素）

Claims (5)

1. 動力伝達要素と、
   前記動力伝達要素を潤滑するための潤滑液と、該潤滑液に対する非相溶性の冷媒との複合流体と、
   前記動力伝達要素の潤滑に供される前記複合流体を撹拌する撹拌要素と、
   を備えた動力伝達部の潤滑構造。
2. 前記冷媒として、前記潤滑液よりも粘度の低い冷媒が用いられている請求項１記載の動力伝達部の潤滑構造。
3. 前記冷媒としてフッ素系冷媒が用いられている請求項１又は請求項２記載の動力伝達部の潤滑構造。
4. 前記動力伝達要素を収容し、底部に前記複合流体を貯留させるハウジングをさらに備え、
   前記撹拌要素は、前記ハウジングの底部に貯留された前記複合流体に浸漬され、前記動力伝達要素の一部を構成する回転部材を含んで構成されている請求項１〜請求項３の何れか１項記載の動力伝達部の潤滑構造。
5. 前記冷媒として、前記動力伝達要素の作動温度よりも沸点が低い冷媒が用いられており、
   気化した前記冷媒の圧力によって膨張可能な圧力調整要素と、気化した前記冷媒を冷却するための冷却要素とをさらに備えた請求項１〜請求項４の何れか１項記載の動力伝達部の潤滑構造。