JP6863810B2 - オイルの昇温装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両などで用いられるオイルの昇温装置に関する。
例えば、車両では、各種ギヤを介して動力を伝達する。特許文献１には、電動機のロータ軸とスプライン結合される駆動はすば歯車と、この駆動はすば歯車に噛み合わされている従動はすば歯車とからなる減速機を備え、この減速機を介して電動機で発生した動力を駆動輪に伝達する電気自動車が開示されている。車両の減速機などの潤滑は、例えば、減速機などを構成するギヤがオイル（潤滑油）に浸漬され、ギヤの回転によってオイルが掻き上げられて飛散することで行われる。
特開２００４−５０８８６号公報
ところで、車両の冷態時は、オイルの温度が低く、オイルの粘度が高くなる。高粘度のオイルが潤滑に用いられると、摩擦損失が増大し（例えば、ギヤがオイルを掻き上げる際の撹拌抵抗が増大し）、車両の燃費が低下する。そのため、オイルを昇温する必要がある。特に、特許文献１に開示されるような電気自動車の場合、エンジンで発生した熱を利用してオイルを昇温できないので、エンジンを搭載した車両に比べてオイルの昇温に時間を要する。そのため、オイルの昇温を促進することが望まれている。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、オイルの昇温を促進させることが可能なオイルの昇温装置を提供することを目的とする。
本発明に係るオイルの昇温装置は、ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、ギヤの回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、ギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに非回転部に接触する接触部材と、を備え、ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、ギヤのスラスト力は、ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に非回転部側の方向に発生し、ケースは、回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも回転軸の軸方向において回転軸よりも膨張することを特徴とする。
本発明に係るオイルの昇温装置では、回転軸（ギヤ）が一方の方向に回転中に、ギヤには非回転部側の方向にスラスト力が発生するので、このスラスト力によって接触部材が非回転部に押し付けられ、この押し付けられた接触部材が非回転部に接触する。これにより、ギヤと共に回転する接触部材と非回転部との間で差回転が発生し、摩擦熱が発生する。この発生した熱により、オイルが昇温する。これにより、オイルの粘度が低くなり、例えば、ギヤがオイルを掻き上げる際の撹拌抵抗を低減することができる。また、この発生した熱により、ケースや回転軸などが昇温すると、線膨張係数の大きいケースが回転軸よりも軸方向に膨張する。この膨張差が大きくなると、ギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔よりも大きくなり、接触部材が非回転部に接触しなくなる。このように、本発明に係るオイルの昇温装置によれば、温度が低いときに、オイルの昇温を促進させることができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、ギヤの一方側の側部と回転軸に伴って回転する回転部との間に設けられ、所定の温度以上になると少なくとも回転軸の軸方向に大きくなる温度感応変形部材を備え、温度感応変形部材が回転軸の軸方向に大きくなった場合に、温度感応変形部材によってギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔よりも大きくなることが好ましい。このように構成することで、上述した摩擦熱によって温度感応変形部材の温度が所定の温度以上になった場合、温度感応変形部材が回転軸の軸方向に大きくなることでギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔よりも大きくなるので、接触部材が非回転部に確実に接触しなくなる。
本発明に係るオイルの昇温装置は、ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、ギヤの回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、ギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに非回転部に接触する接触部材と、ギヤの一方側の側部と回転軸に伴って回転する回転部との間に設けられ、所定の温度以上になると少なくとも前記回転軸の軸方向に大きくなる温度感応変形部材と、を備え、ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、ギヤのスラスト力は、ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に非回転部側の方向に発生し、温度感応変形部材が回転軸の軸方向に大きくなった場合に、温度感応変形部材によってギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔よりも大きくなることを特徴とする。
本発明に係るオイルの昇温装置では、回転軸（ギヤ）が一方の方向に回転中に、ギヤには非回転部側の方向にスラスト力が発生するので、このスラスト力によって接触部材が非回転部に押し付けられ、この押し付けられた接触部材と非回転部との差回転により摩擦熱が発生する。この発生した熱により、オイルが昇温する。また、この発生した熱により、温度感応変形部材の温度が所定の温度以上になると、温度感応変形部材が軸方向に大きくなる。この大きくなった温度感応変形部材によってギヤの一方側の側部とケース内の非回転部との間隔が所定の間隔よりも大きくなると、接触部材が非回転部に接触しなくなる。このように、本発明に係るオイルの昇温装置によれば、温度が低いときに、オイルの昇温を促進させることができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、接触部材は、弾性部材であることが好ましい。特に、接触部材は、皿ばねであることが好ましい。荷重（ギヤのスラスト力）に対して弾性変形する接触部材を用いることにより、スラスト力によって接触部材が非回転部に押し付けられ、この押し付けられた接触部材が弾性変形しつつ非回転部に接触することができる。特に、皿ばねを用いることにより、荷重に対して非線形に弾性変形するので、非回転部に対して接触状態から非接触状態になる接触部材の軸方向の長さ調整を容易に行うことができる。
本発明に係るオイルの昇温装置は、車両に設けられ、ギヤのスラスト力は車両のコースティング走行時に非回転部側の方向に発生することが好ましい。このように構成することで、車両のコースティング走行時に、オイルの昇温を促進することでフリクションを低下させることができる。車両のドライブ走行時には、ギヤのスラスト力は非回転部とは反対側の方向に発生するので、接触部材が非回転部に接触せず、駆動トルクをロスするようなことはない。
本発明に係るオイルの昇温装置では、車両は、電気自動車であることが好ましい。このように構成することで、エンジンを備えない電気自動車においてオイルの昇温を促進することができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、非回転部には、摩擦材が設けられ、接触部材は、非回転部に設けられた摩擦材に接触することが好ましい。このように構成することで、接触部材が摩擦材に接触することで摩擦によって効率良く熱を発生させることができ、オイルの昇温を促進させることができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、非回転部は、ベアリングのアウターレースであることが好ましい。このようにベアリングの一部を利用して非回転部を構成でき、ギヤと共に回転する接触部材と回転しないアウターレースとの間で差回転を発生させることができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、回転部は、ベアリングのインナーレースであることが好ましい。このようにベアリングの一部を利用して回転部を構成でき、回転軸と共に回転するインナーレースとギヤの一方側の側部との間には差回転が発生せず、その間に温度感応変形部材を配置させることができる。
本発明に係るオイルの昇温装置では、温度感応変形部材は、形状記憶合金であることが好ましい。形状記憶合金を用いることにより、所定の温度以上になると形状記憶合金が元の形状に戻る（大きくなる）ことで接触部材が非回転部に接触しなくなる。
本発明によれば、オイルの昇温を促進させることが可能となる。
第１実施形態に係るオイルの昇温装置の断面図である。 第１実施形態に係るオイルの昇温装置の皿ばねの斜視図である。 第１実施形態に係るオイルの昇温装置の皿ばねの弾性変形特性を示すグラフである。 第１実施形態に係るオイルの昇温装置による昇温中の状態を模式的に示す図である。 第１実施形態に係るオイルの昇温装置による昇温後の状態を模式的に示す図である。 第２実施形態に係るオイルの昇温装置の断面図である。 第２実施形態に係るオイルの昇温装置の接触部材の斜視図である。 オイルの昇温装置の他の形態の一例を示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図１〜図３を参照して、第１実施形態に係るオイルの昇温装置１（以下、「昇温装置１」と記載）について説明する。図１は、第１実施形態に係る昇温装置１の断面図である。図２は、第１実施形態に係る昇温装置１の皿ばね１０の斜視図である。図３は、第１実施形態に係る昇温装置１の皿ばね１０の弾性変形特性を示すグラフである。
昇温装置１は、電気自動車に備えられる減速機を構成するギヤなどの被潤滑部の潤滑用のオイルを昇温する。電気自動車は、駆動源として電動モータ（図示省略）を備えている。電動モータは、電動機として機能するとともに、発電機として機能する。電動モータは、例えば、三相交流タイプのモータ・ジェネレータである。電動モータで発生した動力は、減速機３を介して駆動輪（図示省略）に伝達される。
減速機３は、ドライブギヤ４と、このドライブギヤ４に噛み合うドリブンギヤ５とを備える。ドライブギヤ４は、例えば、電動モータの出力軸に取り付けられている。ドリブンギヤ５は、回転軸６（例えば、プロペラシャフト）にスプライン嵌合により取り付けられている。ドリブンギヤ５は、回転軸６の軸方向に摺動可能かつ回転軸６に対して相対回転不能である。ドリブンギヤ５は、例えば、プロペラシャフト、ディファレンシャルギヤ、ドライブシャフトなどを介して駆動輪に連結される。
減速機３の各ギヤ４，５は、ヘリカルギヤであり、トルクが加わったときにスラスト力が発生する。ドライブギヤ４は、電気自動車の電動モータが駆動輪を駆動させる時（以下、「ドライブ走行時」と記載）に第１方向Ｄ１にスラスト力（ギヤ反力）が発生し、慣性力により電動モータが逆駆動される時（コースティング走行（以下、「コースト走行」と記載）時）に第２方向Ｄ２にスラスト力が発生する。一方、ドリブンギヤ５は、電気自動車のドライブ走行時に第２方向Ｄ２にスラスト力が発生し、コースト走行時に第１方向Ｄ１にスラスト力が発生する。
回転軸６の軸方向の一方側の端部は、ベアリング７によって支持されている。ベアリング７のアウターレース７ａは、減速機３などを収納するケース９に取り付けられている。ベアリング７のインナーレース７ｂは、回転軸６に取り付けられている。ベアリング７は、アウターレース７ａ（特許請求の範囲に記載の非回転部に相当）がケース９に固定されており、インナーレース７ｂ（特許請求の範囲に記載の回転部に相当）が回転軸６と共に回転する。なお、回転軸６の軸方向の他方側の端部は、ベアリング８によって支持されている（図４参照）。
ケース９内に収容される減速機３（各ギヤ４，５）、ベアリング７などの被潤滑部は、オイルによって潤滑される。この潤滑は、例えば、減速機３のドリブンギヤ５がオイルに浸漬されており、ドリブンギヤ５の回転によってオイルが掻き上げられて飛散することで行われる。
昇温装置１は、減速機３のドリブンギヤ５とベアリング７との間に構成され、ドリブンギヤ５の回転を利用する。昇温装置１は、温度が低いときにドリブンギヤ５に取り付けられた接触部材と非回転部材とを接触させることで摩擦熱によってオイルを昇温し、温度が高くなると接触部材と非回転部材とを接触させない。昇温装置１は、皿ばね１０（特許請求の範囲に記載の接触部材に相当）と、摩擦材１１と、形状記憶合金１２（特許請求の範囲に記載の温度感応変形部材に相当）と、を備えている。
皿ばね１０は、摩擦材１１と接触させる部材である。皿ばね１０は、図３に示すように、荷重に対して非線形に弾性変形する弾性部材である。図３では、横軸が皿ばね１０の潰し代（回転軸６の軸方向の変形量）であり、縦軸が皿ばね１０が受ける荷重である。
皿ばね１０は、中心部に穴が開いた円環状の板を略円錐台状に形成された形状である。皿ばね１０の中心部の穴１０ａの最小部の径（ベアリング７側の径）は、例えば、ベアリング７のアウターレース７ａの内径と略同じである。皿ばね１０の略円錐台状の上部部分１０ｂは、摩擦材１１に接触する部分である。皿ばね１０の略円錐台状の底部部分１０ｃは、ドリブンギヤ５の側部（回転軸６の軸方向における一方側の側部）の所定の箇所（ベアリング７のアウターレース７ａよりも径方向において外側の箇所）５ａに取り付けられる。したがって、皿ばね１０は、ドリブンギヤ５（回転軸６）と共に回転する。皿ばね１０は、上部部分１０ｂが摩擦材１１（ベアリング７のアウターレース７ａの側面７ｃ）に対向するように配置されている。
弾性変形していない状態の皿ばね１０の回転軸６の軸方向の長さ（皿ばね１０の高さ）は、電気自動車の冷態時におけるドリブンギヤ５の側部の所定の箇所５ａとベアリング７のアウターレース７ａに取り付けられた摩擦材１１との間隔（回転軸６の軸方向の間隔）よりも少し長い。したがって、冷態時には、皿ばね１０は、弾性変形した状態で、上部部分１０ｂが摩擦材１１に接触する。
摩擦材１１は、皿ばね１０と接触する部材である。摩擦材１１は、例えば、自動車に備えられるクラッチで用いられる摩擦材と同じ材料により形成される。摩擦材１１は、ケース９に固定されたベアリング７のアウターレース７ａの側面７ｃに取り付けられる。
摩擦材１１は、所定の厚みを有する円環状である。摩擦材１１の内径は、例えば、ベアリング７のアウターレース７ａの内径と略同じである。摩擦材１１の外径は、例えば、アウターレース７ａの外径と略同じである。
形状記憶合金１２は、温度が上昇したときに、ドリブンギヤ５とベアリング７との間を広げる部材である。形状記憶合金１２は、所定の温度以上になると、元の形状に戻り、少なくとも回転軸６の軸方向に大きくなる。形状記憶合金１２としては、所定の温度（変態温度）が潤滑用のオイルの粘度が十分に低くなる温度（例えば、６０〜８０℃）となる合金が用いられる。
形状記憶合金１２は、例えば、中心部に穴が開いた円筒状である。形状記憶合金１２の内径（中心部の穴の径）は、例えば、ベアリング７のインナーレース７ｂの内径と略同じである。形状記憶合金１２の外径は、例えば、インナーレース７ｂの外径と略同じである。形状記憶合金１２の軸方向の一端部は、ドリブンギヤ５の側部の所定の箇所（ベアリング７のインナーレース７ｂに対向する箇所）５ｂに取り付けられる。これにより、形状記憶合金１２は、回転軸６と共に回転する（差回転が発生しない）ドリブンギヤ５とベアリング７のインナーレース７ｂとの間に、他端部がインナーレース７ｂの側面７ｄに対向するように配置される。所定の箇所５ｂは、皿ばね１０が取り付けられる箇所５ａよりも内周側の箇所である。
変形している状態（元の形状に回復する前）の形状記憶合金１２の回転軸６の軸方向の長さは、電気自動車の冷態時におけるドリブンギヤ５の側部の所定の箇所５ｂとベアリング７のインナーレース７ｂの側面７ｄとの間隔よりも短い。したがって、冷態時には、形状記憶合金１２は、インナーレース７ｂと接触しない。一方、元の形状に回復した形状記憶合金１２０の回転軸６の軸方向の長さは、電気自動車の冷態時におけるドリブンギヤ５の側部の所定の箇所５ｂとインナーレース７ｂとの間隔よりも長くなる。したがって、形状記憶合金１２の温度が所定の温度以上になると、形状記憶合金１２は、復元力によりドリブンギヤ５とベアリング７との間を広げる。
特に、昇温装置１では、ケース９の線膨張係数（線膨張率）と回転軸６の線膨張係数との差に応じた温度上昇に伴う膨張差を利用して、ドリブンギヤ５とベアリング７との間を広げる。例えば、回転軸６が鉄製であり、ケース９がアルミニウム製の場合、回転軸６の線膨張係数が１２．１（１０−６／Ｋ）であり、ケース９の線膨張係数が２３（１０−６／Ｋ）である。
つまり、ケース９の線膨張係数が回転軸６の線膨張係数よりも大きいので、暖機によって温度が上昇すると、線膨張係数差に応じてケース９が回転軸６よりも膨張し、回転軸６の軸方向においてケース９が回転軸６よりも伸びる。ベアリング７はケース９に取り付けられ、ドリブンギヤ５は回転軸６に取り付けられているので、ケース９が回転軸６よりも伸びると、ケース９に伴ってベアリング７がドリブンギヤ５よりも軸方向に移動し、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広がる。
図４および図５を参照して、昇温装置１の作用について説明する。図４は、第１実施形態に係る昇温装置１による昇温中の状態を模式的に示す図である。図５は、第１実施形態に係る昇温装置１による昇温後の状態を模式的に示す図である。
まず、図４を参照して、昇温装置１による昇温中（暖機中）の動作について説明する。例えば、電気自動車の冷態時には温度が低いので、形状記憶合金１２は、変形した状態（収縮した状態）であり、ベアリング７のインナーレース７ｂに接触していない。したがって、形状記憶合金１２によって、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広げられていない。また、温度が低いので、ケース９と回転軸６との線膨張係数差に応じたケース９と回転軸６との膨張差が小さい。したがって、ドリブンギヤ５に取り付けられた皿バネ１０が、ベアリング７のアウターレース７ａに取り付けられた摩擦材１１に接触している。
特に、電気自動車のコースト走行時には、ドリブンギヤ５に一方向のトルクが加わり、ドリブンギヤ５にはベアリング７側の方向Ｄ１にスラスト力が発生する。したがって、摩擦材１１に接触している皿ばね１０は、スラスト力による荷重を受ける。これにより、皿ばね１０は、この荷重によって摩擦材１１に押し付けられて、変形する。なお、電気自動車のドライブ走行時には、ドリブンギヤ５に他方の方向にトルクが加わり、ドリブンギヤ５にはベアリング８側の方向Ｄ２にスラスト力が発生する。これにより、ドリブンギヤ５がベアリング８側に摺動し、皿ばね１０が摩擦材１１に接触しない。したがって、電動モータで発生した駆動トルクをロスするようなことはない。
皿ばね１０は、ドリブンギヤ５（回転軸６）の回転に伴って回転している。一方、摩擦材１１は、ケース９に取り付けられたアウターレース７ａに設けられているので、回転していない。したがって、接触している皿ばね１０と摩擦材１１との間で差回転が発生し、摩擦熱が発生する。この発生した熱により、潤滑用のオイルの温度が上昇する。これにより、オイルの粘度が低くなり、例えば、ドリブンギヤ５がオイルを掻き上げる際の撹拌抵抗が低減する。
次に、図５を参照して、昇温装置１による昇温の終了時（暖機の終了時）の動作について説明する。上述した摩擦によって発生する熱により、ケース９や回転軸６の各温度が上昇すると、線膨張係数の大きいケース９が回転軸６よりも膨張する。温度が上昇するほど、このケース９と回転軸６との膨張差（回転軸６の軸方向の伸びの差）が大きくなる。ベアリング７はケース９に取り付けられ、ドリブンギヤ５は回転軸６に取り付けられているので、ケース９と回転軸６との膨張差に応じて、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広がる。
また、上述した摩擦によって発生する熱により、形状記憶合金１２の温度が上昇する。形状記憶合金１２の温度が所定の温度（変態温度）以上になると、形状記憶合金１２は、元の形状に戻る（膨張する）。これにより、形状記憶合金１２の回転軸６の軸方向の長さが長くなり、形状記憶合金１２が、ベアリング７のインナーレース７ｂの側面７ｄに接触して、ドリブンギヤ５とベアリング７との間を広げる。この際、形状記憶合金１２の復元力がドリブンギヤ５のスラスト力を上回って、ドリブンギヤ５をベアリング８側に摺動させる。上述したケース９と回転軸６との膨張差による作用に加えてこの形状記憶合金１２による作用により、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が確実に広がる。
ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広がることで、ドリブンギヤ５の側部の所定箇所５ａと摩擦材１１（ベアリング７のアウターレース７ａ）との間隔が大きくなる。この間隔が皿ばね１０の回転軸６の軸方向の長さ（皿ばね１０の高さ）よりも大きくなると、皿ばね１０が摩擦材１１に接触しなくなる。これによって、昇温装置１によるオイルの昇温が終了する。
なお、電気自動車のコースト走行中、昇温装置１によるオイルの昇温時には、駆動輪からの動力による運動エネルギが、皿ばね１０と摩擦材１１との摩擦による熱エネルギに変換されて、オイルの昇温に活用される。
上述したケース９と回転軸６との温度上昇に伴う膨張差の一例を示す。物体の伸び（回転軸６の軸方向の伸び）をΔＬ（ｍｍ）とし、線膨張係数をα（１０−６／Ｋ）とし、物体の長さをＬ（ｍｍ）とし、温度の上昇をΔＴ（Ｋ）とした場合、ΔＬ＝α×Ｌ×ΔＴである。ここで示す例では、昇温装置１による温度の上昇ΔＴを５０（Ｋ）とし、冷態時の回転軸６の長さＬ１（図４参照）を２５０ｍｍとし、ケース９の長さＬ２（図４参照）を３００ｍｍとする。この場合、温度の上昇後、回転軸６の伸びΔＬは、約０．１５（ｍｍ）となる。一方、ケース９の伸びΔＬは、約０．３４（ｍｍ）となる。したがって、ケース９と回転軸６との伸びの差（膨張差）は、約０．１９（ｍｍ）となる。
この例の場合、弾性変形していない状態の皿ばね１０の回転軸６の軸方向の長さを、例えば、冷態時におけるドリブンギヤ５の側部の所定の箇所５ａと摩擦材１１との間隔よりも所定の長さ（０．０５（ｍｍ）〜０．１９（ｍｍ）の間の任意の長さ）長くなるように設定する。このように設定することで、冷態時には弾性変形した状態で皿ばね１０を摩擦材１１に接触させることができ、温度の上昇によってケース９と回転軸６との膨張差が大きくなると皿ばね１０を摩擦材１１に接触させない状態に移行させることができる。
第１実施形態に係る昇温装置１によれば、温度が低くかつコースト走行時に皿ばね１０を摩擦材１１に接触させることにより、被潤滑部を潤滑するオイルの昇温を促進させることができる。これにより、電気自動車において、オイルの昇温が早まり、高粘度のオイルによる摩擦損失を早く低減させることができる。
第１実施形態に係る昇温装置１によれば、皿ばね１０の弾性特性と、ケース９と回転軸６との線膨張係数差に応じた温度上昇に伴うケース９と回転軸６との膨張差を利用することにより、温度が低いときには皿ばね１０を摩擦材１１に接触させることができ、温度が高くなると皿ばね１０を摩擦材１１に接触しないようにすることができる。特に、荷重（スラスト力）に対して非線形に弾性変形する皿ばね１０を接触部材として用いることにより、摩擦材１１に対して接触状態から非接触状態になる接触部材（皿ばね１０）の軸方向の長さ調整（摩擦材１１と接触部材とのクリアランス調整）を容易に行うことができる。
第１実施形態に係る昇温装置１によれば、回転軸６と共に回転するドリブンギヤ５とベアリング７のインナーレース７ｂとの間に形状記憶合金１２を設けることにより、所定の温度以上になると形状記憶合金１２が元の形状に戻ることで皿ばね１０を摩擦材１１に確実に接触しないようにすることができる。
第１実施形態に係る昇温装置１によれば、皿ばね１０を接触させる箇所に摩擦材１１を設けることにより、皿ばね１０と摩擦材１１との摩擦によって効率良く熱を発生させることができ、オイルの昇温を促進させることができる。
第１実施形態に係る昇温装置１によれば、電気自動車におけるコースト走行時に、温度が低いと通常回生に用いられる運動エネルギを活用することでオイルの昇温を促進でき、温度が高くなると回生によって運動エネルギを電気エネルギとして回収させることができる。なお、電気自動車のドライブ走行時には、昇温装置１では皿ばね１０を摩擦材１１に接触させない構成となっているので、電動モータで発生した駆動トルクをロスさせるようなことはない。
なお、上述したように、昇温装置１では、皿ばね１０の弾性特性と、ケース９と回転軸６との線膨張係数差に応じたケース９と回転軸６との膨張差を利用することにより、皿ばね１０が摩擦材１１に接触する状態から接触しない状態にすることができるので、形状記憶合金１２を設けない構成としてもよい。
図６および図７を参照して、第２実施形態に係る昇温装置２について説明する。図６は、第２実施形態に係る昇温装置２の断面図である。図７は、第２実施形態に係る昇温装置２の接触部材２０の斜視図である。
昇温装置２は、第１実施形態に係る昇温装置１と比較すると、皿ばね１０の代わりに接触部材２０を用いる点が異なる。昇温装置２は、接触部材２０と、摩擦材１１と、形状記憶合金１２と、を備えている。
接触部材２０は、摩擦材１１と接触させる部材である。接触部材２０は、例えば、鉄などの金属で形成される。接触部材２０は、例えば、中心部に穴が開いた円筒状である。接触部材２０の内径（中心部の穴２０ａの径）は、例えば、ベアリング７のアウターレース７ａの内径と略同じである。接触部材２０の外径は、例えば、アウターレース７ａの外径と略同じである。接触部材２０の一端部は、ドリブンギヤ５の側部の所定の箇所（ベアリング７のアウターレース７ａに対向する箇所）５ｃに取り付けられる。
接触部材２０の回転軸６の軸方向の長さ（接触部材２０の高さ）は、電気自動車の冷態時におけるドリブンギヤ５の側部の所定の箇所５ｃとベアリング７のアウターレース７ａに取り付けられた摩擦材１１との間隔（回転軸６の軸方向における間隔）と略同じかあるいは少し短い。
次に、昇温装置２の作用について説明する。ここでは、第１実施形態に係る昇温装置１の作用の説明と異なる点について説明する。例えば、電気自動車の冷態時には温度が低いので、形状記憶合金１２は、変形した状態であり、ベアリング７のインナーレース７ｂに接触していない。したがって、形状記憶合金１２によって、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広げられていない。特に、電気自動車のコースト走行時には、ドリブンギヤ５にはベアリング７側の方向Ｄ１にスラスト力が発生しているので、昇温装置２では、そのスラスト力によって接触部材２０が摩擦材１１に押し付けられる。この接触している接触部材２０と摩擦材１１との間で差回転が発生し、摩擦熱が発生する。この発生した熱により、潤滑用のオイルの温度が上昇する。この際、接触部材２０は、第１実施形態に係る皿ばね１０のようにスラスト力に応じて弾性変形しない。
温度が上昇すると、昇温装置２では、所定の温度以上になった形状記憶合金１２が元の形状に戻って膨張する。この膨張した形状記憶合金１２によって、ベアリング７とドリブンギヤ５との間が広がり、接触部材２０が摩擦材１１に接触しなくなる。なお、接触部材２０は第１実施形態に係る皿ばね１０のようにスラスト力に応じて弾性変形しないので、摩擦材１１に対して接触状態から非接触状態になる接触部材２０の軸方向の長さ調整（摩擦材１１と接触部材２０とのクリアランス調整）を容易に行うことができない。そのため、昇温装置２では、第１実施形態のようにケース９と回転軸６との線膨張係数差に応じたケース９と回転軸６との膨張差を利用せずに、形状記憶合金１２による作用のみで皿ばね１０と摩擦材１１とを接触状態から非接触状態に移行させる構成である。
このように昇温装置２ではケース９と回転軸６との膨張差を利用しないので、第２実施形態に係る電気自動車ではケース９の線膨張係数が回転軸６の線膨張係数よりも大きくなくてもよく、例えば、回転軸６とケース９とが同じ材料（同じ線膨張係数を有する材料）で形成されてもよい。
第２実施形態に係る昇温装置２によれば、温度が低くかつコースト走行時に接触部材２０を摩擦材１１に接触させることにより、被潤滑部を潤滑するオイルの昇温を促進させることができる。特に、第２実施形態に係る昇温装置２によれば、回転軸６と共に回転するドリブンギヤ５とベアリング７のインナーレース７ｂとの間に形状記憶合金１２も設けることにより、所定の温度以上になると形状記憶合金１２が元の形状に戻ることで接触部材２０を摩擦材１１に接触しないようにすることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では昇温装置１，２を電気自動車に適用したが、駆動源としてエンジンを備える自動車にも適用することができる。また、オイルの昇温を必要とするものであれば、自動車以外に適用することもできる。
上記実施形態では昇温装置１，２を減速機３のドリブンギヤ５側に設ける構成としたが、ドライブギヤ４側に設ける構成としてもよいし、あるいは、ドライブギヤ４とドリブンギヤ５の両側に設ける構成としてもよい。また、減速機以外のギヤに設ける構成としてもよい。
上記実施形態ではヘリカルギヤ（ドリブンギヤ５）に適用したが、軸方向にスラスト力を発生するギヤであれば、ヘリカルギヤ以外の他のギヤにも適用することができる。
上記実施形態では形状記憶合金１２を円筒形状とする例を示したが、他の形状としてもよい。例えば、コイルばね状とした場合、回転軸６よりも径が大きい１個のコイルばね状の形状記憶合金を形状記憶合金１２と同様の箇所に配置させるか、あるいは、径の小さい複数個のコイルばね状の形状記憶合金を周方向に所定間隔をあけて配置させる。
上記実施形態ではベアリング７のアウターレース７ａ（非回転部）に摩擦材１１を設け、接触部材１０，２０を摩擦材１１に接触させて摩擦熱を発生させる構成としたが、摩擦材に代えて樹脂などからなる他の部材を設ける構成としてもよいし、あるいは、摩擦材を設けずに、接触部材１０，２０をアウターレース７ａに直接接触させる構成としてもよい。また、接触部材１０，２０をケース９の所定の箇所（非回転部）に直接接触させる構成としてもよい。
上記実施形態では形状記憶合金１２をドリブンギヤ５の側部とベアリング７のインナーレース７ｂ（回転部）の側面７ｄとの間に配置し、元の形状に戻った形状記憶合金１２をインナーレース７ｂの側面７ｄに接触させる構成としたが、他の回転部との間に形状記憶合金１２を配置してもよく、例えば、回転軸６に周方向に沿って凸部（回転部）を形成し、形状記憶合金１２をドリブンギヤ５の側部とその凸部との間に配置し、元の形状に戻った形状記憶合金１２を凸部に接触させる構成としてもよい。
上記実施形態では昇温装置１，２によって潤滑用のオイルを昇温させる場合に適用したが、油圧制御などに用いられる他のオイルを昇温させる場合にも適用することができる。
上記実施形態ではドリブンギヤ５の回転軸６の軸方向における一方側の側部に接触部材（皿ばね１０、接触部材２０）を設ける構成としたが、ドリブンギヤ５にベアリング７側の方向Ｄ１にスラスト力が発生した場合にケース９内の非回転部に接触する構造であれば、ドリブンギヤ５の回転軸６の軸方向における他方側の側部にも接触部材を設ける構成としてもよい。
上記第１実施形態では接触部材（弾性部材）として皿ばね１０を用いる構成としたが、他の弾性部材を用いてもよい。例えば、弾性部材としてコイルばねを用いる場合、複数個のコイルばねを周方向に所定の間隔をあけて配置させる。
上記第２実施形態では接触部材２０をドリブンギヤ５と別部材としたが、ドリブンギヤ５の側部に接触部材２０に相当する凸部を一体で形成してもよい。
また、図８に示すように、形状記憶合金及び摩擦材を備えないオイルの昇温装置３としてもよい。このオイルの昇温装置３の場合、ケース９と回転軸６との線膨張係数差に応じた温度上昇に伴うケース９と回転軸６との膨張差を利用することにより、温度が低いときには皿ばね１０をベアリング７のアウターレース７ａに接触させることができ、温度が高くなると皿ばね１０をアウターレース７ａに接触しないようにすることができる。また、ドリブンギヤ５と共に回転する皿ばね１０がアウターレース７ａに接触することで、熱を発生させることができる。
１，２，３ 昇温装置
３ 減速機
５ ドリブンギヤ
６ 回転軸
７，８ ベアリング
７ａ アウターレース
７ｂ インナーレース
９ ケース
１０ 皿ばね
１１ 摩擦材
１２ 形状記憶合金
２０ 接触部材

Claims (14)

  1. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    前記ギヤの前記一方側の側部と前記回転軸に伴って回転する回転部との間に設けられ、所定の温度以上になると少なくとも前記回転軸の軸方向に大きくなる温度感応変形部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記ケースは、前記回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも前記回転軸の軸方向において前記回転軸よりも膨張し、
    前記温度感応変形部材が前記回転軸の軸方向に大きくなった場合に、前記温度感応変形部材によって前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が前記所定の間隔よりも大きくなることを特徴とするオイルの昇温装置。
  2. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    前記ギヤの前記一方側の側部と前記回転軸に伴って回転する回転部との間に設けられ、所定の温度以上になると少なくとも前記回転軸の軸方向に大きくなる温度感応変形部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記温度感応変形部材が前記回転軸の軸方向に大きくなった場合に、前記温度感応変形部材によって前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が前記所定の間隔よりも大きくなることを特徴とするオイルの昇温装置。
  3. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記ケースは、前記回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも前記回転軸の軸方向において前記回転軸よりも膨張し、
    前記接触部材は、弾性部材であることを特徴とするオイルの昇温装置。
  4. 前記接触部材は、弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオイルの昇温装置。
  5. 前記接触部材は、皿ばねであることを特徴とする請求項３又は４に記載のオイルの昇温装置。
  6. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記ケースは、前記回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも前記回転軸の軸方向において前記回転軸よりも膨張し、
    前記ギヤのスラスト力は、車両のコースティング走行時に前記非回転部側の方向に発生することを特徴とするオイルの昇温装置。
  7. 前記オイルの昇温装置は、車両に設けられ、
    前記ギヤのスラスト力は、前記車両のコースティング走行時に前記非回転部側の方向に発生することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のオイルの昇温装置。
  8. 前記車両は、電気自動車であることを特徴とする請求項６又は７に記載のオイルの昇温装置。
  9. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記ケースは、前記回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも前記回転軸の軸方向において前記回転軸よりも膨張し、
    前記非回転部には、摩擦材が設けられ、
    前記接触部材は、前記非回転部に設けられた前記摩擦材に接触することを特徴とするオイルの昇温装置。
  10. 前記非回転部には、摩擦材が設けられ、
    前記接触部材は、前記非回転部に設けられた前記摩擦材に接触することを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載のオイルの昇温装置。
  11. ケースに収容され、当該ケースに取り付けられたベアリングによって支持される回転軸に設けられるギヤと、
    前記ギヤの前記回転軸の軸方向の少なくとも一方側の側部に設けられ、前記ギヤの前記一方側の側部と前記ケース内の非回転部との間隔が所定の間隔以下のときに前記非回転部に接触する接触部材と、
    を備え、
    前記ギヤは、トルクがかかっている状態のときにスラスト力が発生するギヤであり、
    前記ギヤのスラスト力は、前記ギヤに一方の方向にトルクが加わった場合に前記非回転部側の方向に発生し、
    前記ケースは、前記回転軸よりも大きい線膨張係数を有し、温度の上昇に伴って少なくとも前記回転軸の軸方向において前記回転軸よりも膨張し、
    前記非回転部は、前記ベアリングのアウターレースであることを特徴とするオイルの昇温装置。
  12. 前記非回転部は、前記ベアリングのアウターレースであることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のオイルの昇温装置。
  13. 前記回転部は、前記ベアリングのインナーレースであることを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載のオイルの昇温装置。
  14. 前記温度感応変形部材は、形状記憶合金であることを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか一項に記載のオイルの昇温装置。
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