(57)【要約】【課題】歯面の磨耗を軽減すること。【解決手段】動力が伝達される少なくとも２本のシャフト（インプットシャフト１０、アウトプットシャフト２０及びリバースアイドラシャフト５０）と、その夫々のシャフトに配設されて、他方のシャフト上の歯車と噛み合い状態になる歯車（第１から第５のドライブギヤ１１〜１５、第１から第５のドリブンギヤ２１〜２５、リバースドライブギヤ１６、リバースドリブンギヤ２６、リバースアイドラギヤ５１）と、を備えた歯車式変速機において、噛み合い状態にある歯車（第１から第５のドライブギヤ１１〜１５、リバースドライブギヤ１６）に振動を発生させる振動発生装置（アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂ、電子制御装置８０）を設けること。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力が伝達される少なくとも２本のシャフトと、該夫々のシャフトに配設されて、他方のシャフト上の歯車と噛み合い状態になる歯車と、を備えた歯車式変速機において、
噛み合い状態にある前記歯車に振動を発生させる振動発生装置を設けたことを特徴とする歯車式変速機。
【請求項２】
前記振動発生装置は、前記シャフト又は前記歯車を振動させるアクチュエータを備えたことを特徴とする請求項１記載の歯車式変速機。
【請求項３】
前記振動発生装置は、前記シャフト若しくは前記歯車の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及び前記シャフト若しくは前記歯車に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の歯車式変速機。
【請求項４】
前記振動発生装置は、前記歯車の歯面がピッチ点やその付近で他の歯車と接しているときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の歯車式変速機。
【請求項５】
前記振動発生装置は、潤滑油の粘度並びに噛み合い状態にある前記各歯車の歯面間における相対すべり速度及び面圧から求めるゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していないときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の歯車式変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の組み合わせを変速段に応じて切り替えて動力の伝達を行う歯車式変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車の組み合わせを変速段に応じて切り替え、その変速段に合わせて動力源の動力を車両の駆動輪側に伝達する歯車式変速機が知られている。例えば、その歯車式変速機としては、平行に配置された２本の回転軸に夫々変速段に合わせた歯車を備え、その夫々の回転軸間の歯車の組み合わせを変速段に応じて切り替えて変速比の変更を行うものがある。この種の歯車式変速機としては、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。
【０００３】
尚、下記の特許文献３には、ウォームとウォームホイールの噛み合い部分におけるバックラッシュ量の調整により振動の発生を抑えることを目的として、そのウォームを圧電アクチュエータで軸方向に移動させるという技術が開示されている。また、下記の特許文献４には、入力ギヤと、これに噛み合う出力ギヤ及びはさみギヤと、その出力ギヤとはさみギヤの間に設けた圧電素子と、を備え、その圧電素子への印加電圧を変化させることによって入力ギヤと出力ギヤ及びはさみギヤとの間のバックラッシュ量を調整するという技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９４５６５号公報
【特許文献２】特開２００７−１３９０９７号公報
【特許文献３】特開平１１−５８１８１号公報
【特許文献４】特開２００１−１４１０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、歯車は、その構造上、噛み合い状態にある各歯車の歯面間で相対すべりが発生する。一般に、その相対すべりの速度は、歯先や歯元で最も速く、ピッチ点で０になることが知られている。これが為、その各歯車がピッチ点又はピッチ点付近で噛み合っているときには、歯面間の相対すべり速度が０又は０に近いくらいに低いので、ストライベック線図（図４）の横軸に表されるゾンマーフェルト数（＝潤滑油の粘度η×相対すべり速度Ｖ／歯面間の面圧Ｐ）が０又は０に近いくらい小さくなる。従って、このときには、その歯面間の潤滑の状態がストライベック線図の境界潤滑域となるので、歯面同士が接触して歯面に磨耗を生じさせる可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、歯面の磨耗を低減し得る歯車式変速機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する為、請求項１記載の発明では、動力が伝達される少なくとも２本のシャフトと、その夫々のシャフトに配設されて、他方のシャフト上の歯車と噛み合い状態になる歯車と、を備えた歯車式変速機において、噛み合い状態にある歯車に振動を発生させる振動発生装置を設けている。
【０００８】
この請求項１記載の歯車式変速機は、歯車を振動させることによって噛み合い状態にある各歯車の歯面間の相対すべり速度を上昇させることができる。これが為、この歯車式変速機は、潤滑油の粘度並びにその歯面間における相対すべり速度及び面圧から得られるゾンマーフェルト数が大きくなるので、ピッチ点やその付近における歯面間の潤滑の状態をストライベック線図の適切な流体潤滑域に変えることができる。従って、この歯車式変速機においては、その噛み合い状態にある各歯車の歯面の磨耗を低減することができる。
【０００９】
ここで、その振動発生装置は、請求項２記載の発明の如く、シャフト又は歯車を振動させるアクチュエータを備えている。つまり、この振動発生装置としては、シャフトを振動させることによって、このシャフト上の歯車を振動させるものもあれば、歯車自体を直接振動させるものもある。
【００１０】
また、振動発生装置は、請求項３記載の発明の如く、シャフト若しくは歯車の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及びシャフト若しくは歯車に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えていてもよい。つまり、シャフト又は歯車の回転数が所定回転数よりも低回転のときは、歯面間の相対すべり速度が低くなり易い。一方、シャフト又は歯車の回転数が所定回転数以上の高回転のときは、歯面間の相対すべり速度が高くなり易い。また、シャフト又は歯車に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいときは、歯面同士が接触して歯面に磨耗を生じさせる可能性が大きい。従って、この歯車式変速機においては、シャフト若しくは歯車の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及びシャフト若しくは歯車に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいときのみにアクチュエータを作動させることによって、常にシャフトを振動させるよりもアクチュエータを作動させるエネルギを節約できる。
【００１１】
また、その振動発生装置は、請求項４記載の発明の如く、歯車の歯面がピッチ点やその付近で他の歯車と接しているときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えていてもよい。つまり、ピッチ点やその付近においては、相対すべり速度が低くなるので、歯面の磨耗を引き起こし易い。従って、この歯車式変速機においては、歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするとき（つまり、歯車の歯面がピッチ点やその付近で他の歯車と接しているとき）にアクチュエータを作動させることによって、効果的に歯面の磨耗を低減させることができる。
【００１２】
また、その振動発生装置は、請求項５記載の発明の如く、潤滑油の粘度並びに噛み合い状態にある各歯車の歯面間における相対すべり速度及び面圧から求めるゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していないときに前記アクチュエータを作動させる制御手段を備えていてもよい。これにより、より緻密に歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにのみアクチュエータが作動させられるので、より効果的に歯面の磨耗を低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る歯車式変速機は、振動発生装置によって歯車を振動させ、これにより噛み合い状態にある各歯車の歯面間の相対すべり速度を上昇させる。従って、ピッチ点やその付近における歯面間の潤滑の状態がストライベック線図の適切な流体潤滑域となるようにゾンマーフェルト数を大きくすることができるので、この歯車式変速機においては、その噛み合い状態にある各歯車の歯面の磨耗を低減して耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る歯車式変速機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
［実施例１］
本発明に係る歯車式変速機の実施例１を図１から図６に基づいて説明する。
【００１６】
最初に、この歯車式変速機の主要部の構成について説明する。
【００１７】
本実施例１においては、動力源の動力を駆動輪側に伝達すべく車両に搭載された歯車式変速機であって、その車両の運転者が手動操作によって変速段の切り替えを行う所謂手動変速機を例に挙げる。
【００１８】
図１には、その歯車式変速機（手動変速機）の一例を示している。この図１に例示した歯車式変速機は、前進用の５つの変速段と後退用の１つの変速段を有する５速手動変速機である。
【００１９】
この歯車式変速機は、図示しない動力源としてのエンジンの出力側に固定されたトランスミッションケースＴＭＣ内に配置され、そのエンジンの出力軸たるクランクシャフトＣＳにクラッチＣＬを介して取り付けられている。そのクラッチＣＬはクランクシャフトＣＳから出力された動力の歯車式変速機側への伝達を実行又は遮断する役割を果たしており、この歯車式変速機は、エンジンの動力が伝達された際に、その動力を下流の差動装置ＤＦに伝えるように構成する。尚、図示しない駆動輪には、その差動装置ＤＦを介してエンジンの動力が伝えられる。
【００２０】
具体的に、この歯車式変速機は、互いに間隔を空けて平行に配置されたインプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０を備える。
【００２１】
先ず、インプットシャフト１０は、クランクシャフトＣＳと同軸上に配置され、そのクランクシャフトＣＳにクラッチＣＬを介して連結されている。このインプットシャフト１０の両端近くの各所定位置には夫々シャフト支持ベアリング３１，３２が配備されており、インプットシャフト１０は、その夫々のシャフト支持ベアリング３１，３２によってトランスミッションケースＴＭＣ内に回転可能な状態で軸支されている。この歯車式変速機においては、そのシャフト支持ベアリング３１としてボールベアリングを用いる一方、シャフト支持ベアリング３２としてローラベアリングを用いる。
【００２２】
また、アウトプットシャフト２０は、インプットシャフト１０に対して間隔を設け、軸線方向を同一にして並列に配置されている。このアウトプットシャフト２０の両端近くの各所定位置には夫々シャフト支持ベアリング３３，３４が配備されており、アウトプットシャフト２０は、その夫々のシャフト支持ベアリング３３，３４によってトランスミッションケースＴＭＣ内に回転可能な状態で軸支されている。この歯車式変速機においては、そのシャフト支持ベアリング３３としてボールベアリングを用いる一方、シャフト支持ベアリング３４としてローラベアリングを用いる。
【００２３】
更に、この歯車式変速機には、そのインプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の間に変速ギヤ列が配備される。その変速ギヤ列とは、この歯車式変速機における前進５段で且つ後退１段の変速段を構成する歯車群のことであって、インプットシャフト１０上に設けた第１から第５のドライブギヤ１１〜１５とアウトプットシャフト２０上に設けた第１から第５のドリブンギヤ２１〜２５とで構成されている。
【００２４】
１速ギヤ列は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０と一体になって回転するように設けた第１ドライブギヤ１１と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０との間で相対回転できるように設けた第１ドリブンギヤ２１と、で構成する。これら第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１は、１速以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。
【００２５】
２速ギヤ列は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０と一体になって回転するように設けた第２ドライブギヤ１２と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０との間で相対回転できるように設けた第２ドリブンギヤ２２と、で構成する。これら第２ドライブギヤ１２と第２ドリブンギヤ２２は、２速以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。ここで、その第２ドライブギヤ１２は、第１ドライブギヤ１１よりも大径に形成する。一方、第２ドリブンギヤ２２は、第１ドリブンギヤ２１よりも小径に形成する。
【００２６】
その第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２との間には、これらの回転を合わせる第１シンクロメッシュ４１が配備されている。その第１シンクロメッシュ４１とは、回転数の異なる第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２を変速時に摩擦力で同期させる機構のことであって、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設けられたものである。
【００２７】
また、この第１シンクロメッシュ４１には、選択された変速段に応じて第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２のアウトプットシャフト２０に対する結合又は空転の状態を作り出すように、そのアウトプットシャフト２０に対して軸線方向に摺動できるスリーブが設けられている。この第１シンクロメッシュ４１は、変速段として１速が選択された場合、スリーブを第１ドリブンギヤ２１に向けて摺動させ、そのスリーブを介して第１ドリブンギヤ２１と結合する。これが為、この場合には、第１ドリブンギヤ２１がアウトプットシャフト２０と一体になって回転する一方、第２ドリブンギヤ２２がアウトプットシャフト２０に対して空転（相対回転）状態になる。また、変速段として２速が選択された場合、第１シンクロメッシュ４１は、スリーブを第２ドリブンギヤ２２に向けて摺動させ、そのスリーブを介して第２ドリブンギヤ２２と結合する。これが為、この場合には、第２ドリブンギヤ２２がアウトプットシャフト２０と一体になって回転する一方、第１ドリブンギヤ２１がアウトプットシャフト２０に対して空転状態になる。更に、この第１シンクロメッシュ４１は、それ以外の変速段が選択された場合、第１ドリブンギヤ２１と第２ドリブンギヤ２２をアウトプットシャフト２０に対して空転させる。
【００２８】
３速ギヤ列は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０との間で相対回転できるように設けた第３ドライブギヤ１３と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設けた第３ドリブンギヤ２３と、で構成する。これら第３ドライブギヤ１３と第３ドリブンギヤ２３は、３速以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。ここで、その第３ドライブギヤ１３は、第２ドライブギヤ１２よりも大径に形成する。一方、第３ドリブンギヤ２３は、第２ドリブンギヤ２２よりも小径に形成する。
【００２９】
４速ギヤ列は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０との間で相対回転できるように設けた第４ドライブギヤ１４と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設けた第４ドリブンギヤ２４と、で構成する。これら第４ドライブギヤ１４と第４ドリブンギヤ２４は、４速以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。ここで、その第４ドライブギヤ１４は、第３ドライブギヤ１３よりも大径に形成する。一方、第４ドリブンギヤ２４は、第３ドリブンギヤ２３よりも小径に形成する。
【００３０】
その第３ドライブギヤ１３と第４ドライブギヤ１４との間には、これらの回転を合わせる第２シンクロメッシュ４２が配備されている。その第２シンクロメッシュ４２とは、回転数の異なる第３ドライブギヤ１３と第４ドライブギヤ１４を変速時に摩擦力で同期させる機構のことであって、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０と一体になって回転するように設けられたものである。
【００３１】
また、この第２シンクロメッシュ４２には、選択された変速段に応じて第３ドライブギヤ１３と第４ドライブギヤ１４のインプットシャフト１０に対する結合又は空転の状態を作り出すように、そのインプットシャフト１０に対して軸線方向に摺動できるスリーブが設けられている。この第２シンクロメッシュ４２は、変速段として３速が選択された場合、スリーブを第３ドライブギヤ１３に向けて摺動させ、そのスリーブを介して第３ドライブギヤ１３と結合する。これが為、この場合には、第３ドライブギヤ１３がインプットシャフト１０と一体になって回転する一方、第４ドライブギヤ１４がインプットシャフト１０に対して空転（相対回転）状態になる。また、変速段として４速が選択された場合、第２シンクロメッシュ４２は、スリーブを第４ドライブギヤ１４に向けて摺動させ、そのスリーブを介して第４ドライブギヤ１４と結合する。これが為、この場合には、第４ドライブギヤ１４がインプットシャフト１０と一体になって回転する一方、第３ドライブギヤ１３がインプットシャフト１０に対して空転状態になる。更に、この第２シンクロメッシュ４２は、それ以外の変速段が選択された場合、第３ドライブギヤ１３と第４ドライブギヤ１４をインプットシャフト１０に対して空転させる。
【００３２】
５速ギヤ列は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０との間で相対回転できるように設けた第５ドライブギヤ１５と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設けた第５ドリブンギヤ２５と、で構成する。これら第５ドライブギヤ１５と第５ドリブンギヤ２５は、５速以外の変速段が選択されているときにおいても互いに噛み合い状態にある。ここで、その第５ドライブギヤ１５は、第４ドライブギヤ１４よりも大径に形成する。一方、第５ドリブンギヤ２５は、第４ドリブンギヤ２４よりも小径に形成する。
【００３３】
インプットシャフト１０上には、第３シンクロメッシュ４３がインプットシャフト１０と一体になって回転するように設けられている。その第３シンクロメッシュ４３は、選択された変速段に応じて第５ドライブギヤ１５のインプットシャフト１０に対する結合又は空転の状態を作り出すように構成されたものである。変速段として５速が選択された場合には、第５ドライブギヤ１５が第３シンクロメッシュ４３を介してインプットシャフト１０に一体となって回転するよう結合される。一方、この第３シンクロメッシュ４３は、５速以外の変速段が選択された場合、第５ドライブギヤ１５をインプットシャフト１０に対して空転させる。
【００３４】
後退ギヤ列（リバースギヤ列）は、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０と一体になって回転するように設けたリバースドライブギヤ１６と、アウトプットシャフト２０上に設けたリバースドリブンギヤ２６と、図２に示すリバースアイドラシャフト５０上に設けたリバースアイドラギヤ５１と、で構成する。そのリバースドリブンギヤ２６は、第１シンクロメッシュ４１のスリーブと一体に形成したものであり、これが為、アウトプットシャフト２０と一体になって回転すると共に、そのアウトプットシャフト２０の軸線方向へと摺動できる。また、リバースアイドラギヤ５１は、リバースアイドラシャフト５０の軸線方向へと摺動できるように構成する。
【００３５】
このリバースギヤ列においては、リバースアイドラギヤ５１の軸線方向への摺動動作によってリバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６との間の結合が断続される。また、アウトプットシャフト２０上には、図１に示すアウトプットギヤ２７をアウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設ける。そのアウトプットギヤ２７は、差動装置ＤＦと一体のリングギヤ２８と噛み合い状態になっている。
【００３６】
ところで、夫々の歯車の噛み合いの状態は、図３に示すＡ１の状態からＡ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６へと移り変わっていく。尚、その図３における各歯車の歯面の太線は夫々の状態でのすべりの大きさを表しており、その差（例えばＢ１−Ｄ１間の大きさとＢ１−Ｃ１間の大きさの差）が相対すべり速度となる。また、その図３の矢印は、各々歯車の回転方向を示す。前述したように、その歯面間の相対すべり速度は、歯先や歯元で最も速くなり（Ａ１やＡ６の状態）、ピッチ点Ｐで０になる（Ａ３の状態）。つまり、その相対すべり速度は、Ａ１の状態からＡ３の状態へと移り変わるにつれて遅くなっていき、そのＡ３の状態からＡ６の状態へと移り変わるにつれて速くなっていく。従って、各歯車がピッチ点Ｐ又はピッチ点Ｐ付近で噛み合っているときには、図４に示すストライベック線図の横軸に表されるゾンマーフェルト数（＝潤滑油の粘度η×相対すべり速度Ｖ／歯面間の面圧Ｐ）が０又は０に近いくらい小さくなるので、歯面間の潤滑の状態が境界潤滑域になってしまい、歯面同士が接触して歯面を磨耗させてしまう可能性がある。
【００３７】
そこで、本実施例１の歯車式変速機には、歯面間の相対すべり速度を上げて歯面の磨耗を抑える歯面磨耗低減装置が用意されている。この歯面磨耗低減装置は、噛み合い状態にある各歯車（上述した第１から第５のドライブギヤ１１〜１５と第１から第５のドリブンギヤ２１〜２５、リバースドライブギヤ１６とリバースドリブンギヤ２６とリバースアイドラギヤ５１）の歯面間の相対すべり速度を上げてゾンマーフェルト数を大きくし、その歯面間の潤滑の状態がストライベック線図の流体潤滑域となるように調整するものである。ここで、流体潤滑域であっても、ゾンマーフェルト数が大きくなりすぎると摩擦係数も大きくなってしまう。これが為、この歯面磨耗低減装置には、流体潤滑域の中でも摩擦係数の小さい部分のゾンマーフェルト数となるように歯面間の相対すべり速度を上昇させる。
【００３８】
具体的に、本実施例１においては、その相対すべり速度の上昇を図るべく、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方に対して微小な振動を発生させる。つまり、ここで言う歯面磨耗低減装置とは、その微小な振動を発生させる振動発生装置のことであり、その振動の発生源たるアクチュエータと当該アクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えている。以下、その歯面磨耗低減装置のことを振動発生装置と称する。
【００３９】
ここでは、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方をその軸線方向に振動させるものとする。この場合の振動発生装置の一例について図５に示す。その図５の例示は、インプットシャフト１０を軸線方向に振動させる振動発生装置であり、この振動発生装置のアクチュエータについて符号６１Ａ，６１Ｂで表している。
【００４０】
そのインプットシャフト１０は、一端がシャフト支持ベアリング３１（ボールベアリング）で軸支されている。これが為、この振動発生装置は、そのシャフト支持ベアリング３１にアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂで軸線方向の力を加えることによって、インプットシャフト１０が軸線方向へと振動されるように構成する。
【００４１】
そのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂについては、インプットシャフト１０と共に回転するシャフト支持ベアリング３１の内輪によりも、トランスミッションケースＴＭＣに保持されて内輪に対して回転しない外輪に配設する。これは、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを内輪に配設すると、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂが電気式であれば、回転しているアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの電力供給の為にスリップリング等が必要となり、また、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂが液体や気体の圧力を利用するものであれば、回転しているアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの圧力の供給の為に何らかの圧力供給手段が必要になるからである。つまり、ここでは、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを安価且つ簡易な構成で作動させるべく、シャフト支持ベアリング３１の外輪に配設する。
【００４２】
ここで、そのシャフト支持ベアリング３１は、その径方向の外周面（つまり外輪の外周面）においてトランスミッションケースＴＭＣに固定される。従って、ここでは、その外周面とトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面との間に環状の空間部Ｓを設け、その空間部Ｓに環状のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを配設する。その空間部Ｓとは、例えば、そのトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面の一部分に径方向外側に向けて環状の溝を形成し、これによりシャフト支持ベアリング３１の外周面との間にできた空間である。ここでは、その環状のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの空間部Ｓへの挿入を容易にするべく、上記の固定部分における軸線方向の一方の端面で上記の内周面を内径部分とする環状の開口ができるようにその溝を形成する。つまり、その溝は、シャフト支持ベアリング３１がトランスミッションケースＴＭＣに取り付けられる際に、その環状の開口からアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂが挿入できるように形成しておく。
【００４３】
また、シャフト支持ベアリング３１の外周面（外輪の外周面）には、径方向外側に向けて立設させ、これにより環状の空間部Ｓ内に配置させる環状部材３５を設ける。その環状部材３５は、スナップリング等のようなシャフト支持ベアリング３１とは別体のものであってもよく、また、外輪に一体成形したものであってもよい。その環状部材３５の軸線方向の厚さは、空間部Ｓの軸線方向の長さよりも薄くする。
【００４４】
各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、環状部材３５の軸線方向における夫々の端面に接するように配置し、その夫々の端面に軸線方向の力を加えるものとする。つまり、このアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、その環状部材３５の端面を介してシャフト支持ベアリング３１に軸線方向の力を加え、これによりインプットシャフト１０を軸線方向に振動させるものである。
【００４５】
例えば、ここでは、そのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂとして、印加された電圧を力に変換する圧電素子を用いる。この場合、この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、電圧を印加した際に軸線方向への力が発生されるように形成し且つ配置する。また、この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、各々の軸線方向の厚さの合計が空間部Ｓの軸線方向の長さと環状部材３５の軸線方向の厚さの差よりも僅かに大きくなるように形成する。そして、ここでは、空間部Ｓにおける上記の環状の開口を塞ぐことの可能な内径を有する図５に示す環状のアクチュエータ保持部材７１を用意し、そのアクチュエータ保持部材７１によってアクチュエータ６１Ａの開口からの脱落を防ぐと共に夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを空間部Ｓ内で挟み込む。
【００４６】
この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、同時期に同じ方向への力を発生させるものとする。例えば、この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、正電圧が印加された際に図５の紙面右方向への力を発生させ、負電圧が印加された際に図５の紙面左方向への力を発生させるものとする。従って、この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに対して図６に示す正負が交互に切り替わる正弦波の電圧を印加することによって、各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、環状部材３５の端面を介してシャフト支持ベアリング３１を軸線方向に振動させる。そのシャフト支持ベアリング３１の振動は内輪を介してインプットシャフト１０に伝わり、そのインプットシャフト１０が軸線方向へと振動するようになる。
【００４７】
この夫々のアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの電力は、上述した制御手段を介して供給する。その制御手段は、例えば、この歯車式変速機の動作を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）８０の一制御機能として用意すればよい。
【００４８】
ここで、インプットシャフト１０の振動が小さすぎた場合には、相対すべり速度も必要な速さにまで上昇せず、ピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態が歯面の磨耗を低減できるストライベック線図の流体潤滑域（以下、「ストライベック線図の適切な流体潤滑域」とも言う。）にならない。また、その振動が大きすぎた場合には、相対すべり速度が上昇しすぎて、たとえ流体潤滑域に入れることができたとしても摩擦係数が大きくなってしまう。これが為、インプットシャフト１０の振動の大きさは、ピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態をストライベック線図の適切な流体潤滑域とする相対すべり速度が実現されるように調整する。例えば、その振動の大きさはアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの印加電圧の大きさによって変化させることができるので、電子制御装置８０には、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに適切な印加電圧を供給させる。その印加電圧は、例えば、インプットシャフト１０上の歯車（第１から第５のドライブギヤ１１〜１５、リバースドライブギヤ１６）のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態がストライベック線図の適切な流体潤滑域となるような相対すべり速度（換言するならばインプットシャフト１０の振動の大きさ）を実験やシミュレーションによって求め、その相対すべり速度（インプットシャフト１０の振動の大きさ）を実現させる大きさに予め設定しておく。
【００４９】
例えば、その電子制御装置８０には、この歯車式変速機が動作している間、常にその印加電圧を各アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに供給させる。これにより、噛み合い状態にあるインプットシャフト１０上の歯車（第１から第５のドライブギヤ１１〜１５、リバースドライブギヤ１６）のピッチ点Ｐやその付近における相手側の歯車との間の歯面の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。従って、この歯車式変速機においては、噛み合い状態にある各歯車の歯面の磨耗を低減することができるので、耐久性の向上を図れる。
【００５０】
ところで、歯面間の相対すべり速度は、厳密に言えば、インプットシャフト１０の回転数によって変わる。例えば、インプットシャフト１０が低回転のときには、歯面間の相対すべり速度が低くなり易い。一方、インプットシャフト１０が高回転のときには、歯面間の相対すべり速度が高くなり易い。つまり、インプットシャフト１０が高回転のときには、そのインプットシャフト１０を振動させることによって、ストライベック線図の流体潤滑域の中でも摩擦係数の高い状態になってしまう虞がある。また、インプットシャフト１０に働く回転方向の荷重の大きさが小さいときには、そのインプットシャフト１０を振動させることによって、ストライベック線図の流体潤滑域の中でも摩擦係数の高い状態になってしまう虞がある。
【００５１】
そこで、電子制御装置８０は、そのインプットシャフト１０の回転数の大きさを考慮して、無用なインプットシャフト１０の振動を生じさせないように構成することが望ましい。
【００５２】
例えば、予め実験やシミュレーションを行い、歯面の磨耗を引き起こす可能性のあるインプットシャフト１０の回転数（所定回転数）やインプットシャフト１０への荷重の大きさ（所定値）を求める。そして、電子制御装置８０には、その求めたインプットシャフト１０の回転数やインプットシャフト１０への荷重の大きさに該当しているときにのみ、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させる。例えば、ここでは、インプットシャフト１０の回転数が上記の所定回転数よりも低回転のとき又は／及びインプットシャフト１０への荷重が上記の所定値よりも大きいときをアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂの作動条件（以下、「アクチュエータ作動条件」という。）として設定し、そのアクチュエータ作動条件が成立した場合にアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに対して上記の印加電圧を供給する。
【００５３】
その際、インプットシャフト１０の回転数は、例えばクランク角センサ等で検出されたエンジン回転数に基づいて推定させればよい。一方、インプットシャフト１０への荷重の大きさについては、エンジン出力トルクから判断させればよい。尚、アウトプットシャフト２０の回転数については、そのエンジン回転数と現在の変速段における変速比に基づいて推定させればよい。その現在の変速段については、所謂シフトポジションセンサを備えているならばその検出信号から判断させればよく、それを備えていなければエンジン回転数やエンジン出力トルク等の情報に基づいて推定させればよい。また、アウトプットシャフト２０に働く回転方向の荷重の大きさについては、エンジン出力トルクと現在の変速段における変速比に基づいて判断させればよい。
【００５４】
従って、この場合には、大別すると、インプットシャフト１０が低回転のとき又は／及びインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が大きいときであれば、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの印加電圧の供給によってインプットシャフト１０を振動させる一方、インプットシャフト１０が高回転のときやインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が小さいときであれば、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの印加電圧の供給を行わずにインプットシャフト１０を振動させない。これにより、インプットシャフト１０が低回転の場合又は／及びインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が大きい場合、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の噛み合い状態にある各歯車においては、歯面の磨耗を低減することができる。一方、インプットシャフト１０が高回転の場合やインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が小さい場合、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。これが為、この場合の歯車式変速機においては、常にインプットシャフト１０を振動させるときよりもアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを作動させるエネルギを節約できる。
【００５５】
また、インプットシャフト１０の振動は、更に厳密に言えば、上述したアクチュエータ作動条件の中でも各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているときにのみ実行すればよい。そこで、ここではそのときをアクチュエータ作動条件として設定し、電子制御装置８０には、そのアクチュエータ作動条件に該当したときにのみアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させることが望ましい。
【００５６】
その際、各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているのか否かについては、例えば、インプットシャフト１０に一体化された歯車（第１ドライブギヤ１１，第２ドライブギヤ１２，リバースドライブギヤ１６）の回転角を検出する回転角センサを各々設け、その回転角センサの検出信号から判断させればよい。その回転角センサは、検出対象の歯車の所定位置からの回転角が検出できるものとする。また、各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているのか否かについては、その歯車の回転角に替えて、インプットシャフト１０の回転角を利用してもよい。この場合、そのインプットシャフト１０の回転角については、その回転角の検出を行う回転角センサを用意し、その検出信号に基づいて判断させればよい。この場合の回転角センサは、インプットシャフト１０の所定位置からの回転角が検出できるものとする。尚、アウトプットシャフト２０を振動させるならば、このアウトプットシャフト２０に一体化された歯車（第３ドリブンギヤ２３，第４ドリブンギヤ２４，第５ドリブンギヤ２５）の回転角又はアウトプットシャフト２０の回転角を利用して、各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているのか否かの判断を実行させればよい。
【００５７】
このように電子制御装置８０を構成することによって、そのアクチュエータ作動条件が成立したならば（インプットシャフト１０が低回転のとき又は／及びインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が大きいときで、且つ、各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているとき）、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の噛み合い状態にある各歯車においては、歯面の磨耗を低減することができる。一方、そのアクチュエータ作動条件が成立しなかった場合、その際に噛み合い状態にある各歯車の歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。これが為、この場合には、噛み合い状態にある各歯車について歯面の磨耗が起こり難い状態が保たれる。つまり、かかる構成によれば、歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを作動させることになるので、効果的に歯面の磨耗を低減させて耐久性の向上を図ることができ、更に、無駄な電力消費を抑えることもできるようになる。ここで、ピッチ点Ｐやその付近で歯車が噛み合っているときのみをアクチュエータ作動条件の成立としてもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００５８】
更に、電子制御装置８０は、潤滑油の粘度η並びに噛み合い状態にある各歯車の歯面間における相対すべり速度Ｖ及び面圧Ｐを演算し、これらからゾンマーフェルト数（＝η×Ｖ／Ｐ）を求めるように構成する。そして、この電子制御装置８０は、そのゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していなければ、ゾンマーフェルト数をその適切な流体潤滑域にするべく相対すべり速度を上昇させるように構成してもよい。この場合には、ゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していないときをアクチュエータ作動条件として設定する。電子制御装置８０は、現状のゾンマーフェルト数と目標ゾンマーフェルト数との比較を行い、その不足分を補う相対すべり速度を求め、その相対すべり速度となるようにアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂに電圧を印加する。
【００５９】
潤滑油の粘度ηは、その潤滑油の温度との間に所定の関連性を持っている。これが為、その潤滑油の粘度ηについては、例えば潤滑油の温度を計測する温度センサを歯車式変速機に備えておき、その温度センサの検出信号を予め用意してあるマップデータに照らし合わせて推定させればよい。
【００６０】
相対すべり速度Ｖは、インプットシャフト１０の回転数とインプットシャフト１０上に一体化された歯車又はインプットシャフト１０の回転角とシフトポジションとに基づいて、予め用意してあるマップデータから推定させる。そのインプットシャフト１０の回転数については、エンジン回転数から推定させればよい。その歯車又はインプットシャフト１０の回転角は、上述した回転角センサの検出信号を利用して求めればよい。
【００６１】
面圧Ｐについては、インプットシャフト１０への入力トルク又はインプットシャフト１０の回転数とインプットシャフト１０上に一体化された歯車又はインプットシャフト１０の回転角とシフトポジションとに基づいて、予め用意してあるマップデータから推定させる。
【００６２】
このように電子制御装置８０を構成したならば、より緻密に歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにのみアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを作動させることができるので、より効果的に歯面の磨耗を低減させて耐久性の向上を図ることができ、且つ、無駄な電力消費をより抑えることができるようになる。
【００６３】
ここで、振動発生装置をアウトプットシャフト２０に設ける場合、この場合の振動発生装置は、上述したインプットシャフト１０のときと同様に構成すればよく、そのときと同様の効果を得ることができる。
【００６４】
ところで、上述した例示においては２つのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂで振動を発生させているが、この振動発生装置においては、必ずしも２つに限らず、所望の大きさの振動を発生させる１つ以上のアクチュエータが用意されていればよい。また、そのアクチュエータ６１Ａ（６１Ｂ）については、環状のものとして例示したが、例えば空間部Ｓに所定の間隔を空けて放射状に複数設ける形態のものにしてもよい。また、そのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂは、上記においてボールベアリング（シャフト支持ベアリング３１）の外輪に力を働かせるものとして例示したが、軸線方向への力を働かせることができる構造のものであれば、ボールベアリングに限定しない。
【００６５】
また、この例示においてはシャフト支持ベアリング３１を介してインプットシャフト１０を振動させているが、この振動発生装置においては、アクチュエータ６１Ａ，６１Ｂがインプットシャフト１０を直接振動させるように構成してもよい。例えば、この場合には、インプットシャフト１０の外周面に上述した環状部材３５と同様の物を配設し、これを挟み込むようにアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂを配設すればよい。この場合、インプットシャフト１０は回転体であるので、そのアクチュエータ６１Ａ，６１Ｂへの電力供給の為にスリップリングを設ける必要がある。
【００６６】
また、この例示においてはインプットシャフト１０のみを振動させるものとしたが、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の双方を振動させる場合には、上述した印加電圧の大きさをインプットシャフト１０のみ又はアウトプットシャフト２０のみの振動のときよりも小さくし、歯面間の相対すべり速度が過度に大きくならないように調整する。
【００６７】
［実施例２］
次に、本発明に係る歯車式変速機の実施例２を図７及び図８に基づいて説明する。
【００６８】
前述した実施例１の振動発生装置は、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方を軸線方向に振動させるように構成した。本実施例２は、その実施例１の歯車式変速機において、振動発生装置を下記に示すものへと置き換えたものである。
【００６９】
本実施例２の振動発生装置は、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方に対してその径方向へと微小な振動を発生させるように構成したものであり、その振動の発生源たるアクチュエータと当該アクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えている。
【００７０】
ここで、その径方向とは、インプットシャフト１０やアウトプットシャフト２０の径方向であれば何れの方向であってもよい。ここでの例示では、インプットシャフト１０を振動させるのであればアウトプットシャフト２０との軸間距離を近づけたり離したりする方向、アウトプットシャフト２０を振動させるのであればインプットシャフト１０との軸間距離を近づけたり離したりする方向に振動させる。尚、歯車（第１から第５のドライブギヤ１１〜１５，第１から第５のドリブンギヤ２１〜２５，リバースドライブギヤ１６，リバースドリブンギヤ２６及びリバースアイドラギヤ５１）の歯面はインボリュート曲線を描くので、その軸間距離（インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の間の距離）が変化しても歯車間の噛み合いに対する影響は少ない。
【００７１】
また、ここでは、インプットシャフト１０を径方向に振動させる振動発生装置について図７に例示する。その図７においては、２つのアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂと制御手段（実施例１と同様に電子制御装置８０の一制御機能として用意する）とで構成された振動発生装置を示している。
【００７２】
本実施例２の振動発生装置は、図５に示す実施例１と同様に、シャフト支持ベアリング３１（ボールベアリング）を介してアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂでインプットシャフト１０を振動させるように構成する。
【００７３】
具体的に、そのアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、シャフト支持ベアリング３１の外輪の外周面にインプットシャフト１０の径方向に向けた力を加えるものであり、そのインプットシャフト１０（シャフト支持ベアリング３１）を中心にして各々上下に対向させて配設する。ここで言う上とはシャフト支持ベアリング３１の外輪におけるアウトプットシャフト２０に対して反対側の位置のことであり、下とはその外輪におけるアウトプットシャフト２０側の位置のことである。この図７の例示においては、上方にアクチュエータ６２Ａを配設し、下方にアクチュエータ６２Ｂを配設している。
【００７４】
シャフト支持ベアリング３１はその外輪の外周面においてトランスミッションケースＴＭＣに固定されるので、ここでは、その外周面の上側とトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面との間に図７に示す空間部Ｓ１を設けると共に、その外周面の下側とトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面との間に図７に示す空間部Ｓ２を設け、その空間部Ｓ１，Ｓ２にアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂを夫々配設する。その空間部Ｓ１とは、例えば、そのトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面の一部分に上方且つ径方向外側に向けて溝を形成し、これによりシャフト支持ベアリング３１の外周面との間にできた空間である。一方、空間部Ｓ２とは、例えば、そのトランスミッションケースＴＭＣの固定部分における内周面の一部分に下方且つ径方向外側に向けて溝を形成し、これによりシャフト支持ベアリング３１の外周面との間にできた空間である。ここでは、そのアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂの空間部Ｓ１，Ｓ２への挿入を容易にするべく、上記の固定部分における軸線方向の一方の端面において開口ができるようにその溝を形成する。つまり、その溝は、シャフト支持ベアリング３１がトランスミッションケースＴＭＣに取り付けられる際に、その開口からアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂが挿入できるように形成しておく。
【００７５】
本実施例２のアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂとして圧電素子を用いる場合、各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、その径方向の厚さがシャフト支持ベアリング３１の外周面と空間部Ｓ１，Ｓ２の底面との間の距離よりも僅かに大きくなるように形成し、夫々がその空間部Ｓ１，Ｓ２において径方向で挟み込まれるようにする。そして、夫々のアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、電圧を印加した際にインプットシャフト１０（シャフト支持ベアリング３１）の径方向への力を発生させるように形成し且つ配置する。尚、本実施例２においては、実施例１と同様の環状のアクチュエータ保持部材７１で各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂの開口からの脱落を防いでいる。
【００７６】
ここで、夫々のアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂを同一品とし、その各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂに対して実施例１と同様に同じ波形の電圧を同時に印加した場合、インプットシャフト１０においては、夫々のアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂの力が相殺されて振動が起こらない。これが為、本実施例２においては、一方のアクチュエータ６２Ａに対して例えば図６と同様の波形の電圧を印加し、これと同時にその波形の位相が１８０度ずらされた電圧を他方のアクチュエータ６２Ｂに対して印加する。つまり、夫々のアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、そのような電圧の印加によって互いに同じ方向への力を発生させるので、その夫々の力がシャフト支持ベアリング３１を加わって、インプットシャフト１０を上下に振動させる。
【００７７】
本実施例２においても、インプットシャフト１０の振動の大きさは、ピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態をストライベック線図の適切な流体潤滑域とする相対すべり速度が実現されるように調整する。従って、電子制御装置８０により供給される各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂへの印加電圧は、実施例１と同様の実験やシミュレーションを行い、その相対すべり速度（インプットシャフト１０の振動の大きさ）を実現させる大きさに予め設定しておく。そして、その電子制御装置８０には、この歯車式変速機が動作している間、常にその印加電圧を各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂに供給させる。これにより、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。従って、この歯車式変速機においては、噛み合い状態にある各歯車の歯面の磨耗を低減することができるので、耐久性の向上を図れる。
【００７８】
また、その電子制御装置８０には、実施例１での説明と同様に、そのインプットシャフト１０の回転数やインプットシャフト１０への荷重の大きさを考慮して、実施例１で説明したアクチュエータ作動条件が成立したとき（インプットシャフト１０の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及びインプットシャフト１０への荷重が所定値よりも大きいとき）にのみ、アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、無用なインプットシャフト１０の振動の発生が回避され、インプットシャフト１０が低回転の場合又は／及びインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が大きい場合、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の噛み合い状態にある各歯車においては、歯面の磨耗を低減することができる。一方、インプットシャフト１０が高回転の場合やインプットシャフト１０に働く回転方向の荷重が小さい場合、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。これが為、この場合の歯車式変速機においては、常にインプットシャフト１０を振動させるときよりもアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂを作動させるエネルギを節約できる。
【００７９】
また、その電子制御装置８０には、実施例１で説明したアクチュエータ作動条件が成立したとき（インプットシャフト１０の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及びインプットシャフト１０への荷重が所定値よりも大きいときで、且つ、各歯車の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているとき）にのみアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、そのアクチュエータ作動条件が成立した場合、噛み合い状態にある各歯車のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の噛み合い状態にある各歯車においては、歯面の磨耗を低減することができる。一方、そのアクチュエータ作動条件が成立しなかった場合、その際に噛み合い状態にある各歯車の歯面間の潤滑の状態は、インプットシャフト１０を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。つまり、この場合には、歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするピッチ点Ｐやその付近においてアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂを作動させることになるので、効果的に歯面の磨耗を低減させて耐久性の向上を図ることができ、更に、無駄な電力消費を抑えることもできるようになる。ここで、ピッチ点Ｐやその付近で歯車が噛み合っているときのみをアクチュエータ作動条件の成立としてもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００８０】
更に、その電子制御装置８０は、ゾンマーフェルト数（＝η×Ｖ／Ｐ）を演算させ、実施例１で説明したアクチュエータ作動条件が成立したとき（そのゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していないとき）にのみアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂへの印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、より緻密に歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにのみアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂが作動させられるので、より効果的に歯面の磨耗を低減させて耐久性の向上を図ることができ、無駄な電力消費をより抑えることができるようになる。
【００８１】
ここで、振動発生装置をアウトプットシャフト２０に設ける場合、この場合の振動発生装置は、上述したインプットシャフト１０のときと同様に構成すればよく、そのときと同様の効果を得ることができる。
【００８２】
ところで、上述した例示においては２つのアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂで振動を発生させているが、この振動発生装置においては、必ずしもその２つに限らず、その内の１つのみで振動を発生させるように構成してもよい。また、そのアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、上記においてボールベアリング（シャフト支持ベアリング３１）の外輪に力を働かせるものとして例示したが、軸線方向への力を働かせることができる構造のものであれば、ボールベアリングに限定しない。また、上記においてはアクチュエータ６２Ａ，６２Ｂを上下に配置してインプットシャフト１０が上下に振動されるように構成しているが、そのインプットシャフト１０については上下以外にも左右等の３６０度各方向に振動させてもよく、これが為、その各アクチュエータ６２Ａ，６２Ｂは、所望の振動方向が実現できる場所に配置すればよい。
【００８３】
また、この例示においてはインプットシャフト１０のみを振動させるものとしたが、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の双方を振動させる場合には、上述した印加電圧の大きさをインプットシャフト１０のみ又はアウトプットシャフト２０のみの振動のときよりも小さくし、歯面間の相対すべり速度が過度に大きくならないように調整する。
【００８４】
［実施例３］
次に、本発明に係る歯車式変速機の実施例３を図９に基づいて説明する。
【００８５】
前述した実施例１又は実施例２の振動発生装置は、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方を軸線方向又は径方向に振動させ、これにより噛み合い状態にある各歯車の歯面間の相対すべり速度を上昇させるように構成した。本実施例３の振動発生装置は、その各実施例１，２の歯車式変速機において、その歯車自体を直接振動させるべく振動発生装置を下記のように構成したものである。
【００８６】
本実施例３においては、インプットシャフト１０上に当該インプットシャフト１０と一体になって回転するように設けた歯車（第１ドライブギヤ１１，第２ドライブギヤ１２，リバースドライブギヤ１６）と、アウトプットシャフト２０上に当該アウトプットシャフト２０と一体になって回転するように設けた歯車（第３ドリブンギヤ２３，第４ドリブンギヤ２４，第５ドリブンギヤ２５）と、をその軸線方向に振動させる。従って、本実施例３の振動発生装置は、そのインプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０に各々一体化されている歯車に対してその軸線方向へと微小な振動を発生させるように構成したものであり、その振動の発生源たるアクチュエータと当該アクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えている。
【００８７】
ここでは、図９に示す如く、インプットシャフト１０に一体化された第１ドライブギヤ１１を例に挙げて説明する。その図９においては、２つのアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂと制御手段（実施例１，２と同様に電子制御装置８０の一制御機能として用意する）とで構成された振動発生装置を示している。
【００８８】
そのアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂは、第１ドライブギヤ１１の軸線方向の夫々の端面に接するよう配設し、その端面に対して軸線方向の力を発生させるものである。例えば、そのアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂとしては圧電素子を用いる場合、各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂは、電圧を印加した際にその端面に対して軸線方向への力を発生させるように、環状に形成して第１ドライブギヤ１１と同心円上に配置する。ここで例示している夫々のアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂは、例えば、正電圧を印加した際に図９の紙面右方向への力を発生させる一方、負電圧を印加した際に図９の紙面左方向への力を発生させるものとする。
【００８９】
この振動発生装置においては、その各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂを夫々に接する端面との間で挟み込む環状部材７２，７３が用意されている。例えば、その環状部材７２，７３は、インプットシャフト１０と一体になって回転するようインプットシャフト１０上に配設し、各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂとも一体になって回転させる。また、この環状部材７２，７３は、夫々のアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂが発生させた力を逃がさないように、インプットシャフト１０に対して軸線方向へと動かないように配設している。
【００９０】
本実施例３においては、各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂに対して例えば図６と同様の波形の電圧を印加する。これにより、夫々のアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂが交互に第１ドライブギヤ１１の端面に対して力を加えるので、その第１ドライブギヤ１１は、軸線方向へと振動する。ここで、その第１ドライブギヤ１１は回転体なので、各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂに対して電力を供給する為に図示しないスリップリングを利用する。尚、そのスリップリングを構成する部品として、上述した環状部材７２，７３を利用してもよい。
【００９１】
その第１ドライブギヤ１１の軸線方向の振動の大きさは、実施例１，２と同様の考えに基づいて、第１ドライブギヤ１１のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態をストライベック線図の適切な流体潤滑域とする相対すべり速度が実現されるように調整する。従って、電子制御装置８０により供給される各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂへの印加電圧は、実施例１と同様の実験やシミュレーションを行い、その第１ドライブギヤ１１における相対すべり速度（第１ドライブギヤ１１の振動の大きさ）を実現させる大きさに予め設定しておく。そして、その電子制御装置８０には、この歯車式変速機が動作している間、常にその印加電圧を各アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂに供給させる。これにより、噛み合い状態にある第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１との間のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、その第１ドライブギヤ１１の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。従って、その噛み合い状態にある第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１においては、夫々に歯面の磨耗を低減することができ、耐久性が向上される。
【００９２】
また、その電子制御装置８０には、実施例１，２と同様の考えに基づいて、その第１ドライブギヤ１１の回転数（＝インプットシャフト１０の回転数）や第１ドライブギヤ１１への荷重の大きさ（＝インプットシャフト１０への荷重の大きさ）を考慮させてもよい。つまり、この電子制御装置８０には、実施例１，２と同様の考えに基づいて設定されたアクチュエータ作動条件が成立したとき（第１ドライブギヤ１１の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及び第１ドライブギヤ１１に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいとき）にのみ、アクチュエータ６３Ａ，６３Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、無用な第１ドライブギヤ１１の軸線方向の振動の発生が回避され、第１ドライブギヤ１１が低回転の場合又は／及び第１ドライブギヤ１１に働く回転方向の荷重が大きい場合、噛み合い状態にある第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、第１ドライブギヤ１１の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１においては、夫々に歯面の磨耗を低減することができる。一方、第１ドライブギヤ１１が高回転の場合や第１ドライブギヤ１１に働く回転方向の荷重が小さい場合、その第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、第１ドライブギヤ１１を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。これが為、この場合の歯車式変速機においては、常に第１ドライブギヤ１１を振動させるときよりもアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂを作動させるエネルギを節約できる。
【００９３】
また、その電子制御装置８０には、実施例１，２と同様の考えに基づいたアクチュエータ作動条件が成立したとき（第１ドライブギヤ１１の回転数が所定回転数よりも低回転のとき又は／及び第１ドライブギヤ１１に働く回転方向の荷重が所定値よりも大きいときで、且つ、各歯車（第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１）の歯面がピッチ点Ｐやその付近で接しているとき）にのみアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂへの上記の印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、アクチュエータ作動条件が成立した場合、第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１のピッチ点Ｐやその付近における歯面間の潤滑の状態は、第１ドライブギヤ１１の軸線方向の振動による歯面間の相対すべり速度の上昇によってストライベック線図の適切な流体潤滑域となる。これが為、この場合の第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１においては、夫々に歯面の磨耗を低減することができる。一方、そのアクチュエータ作動条件が成立しなかった場合、その際に噛み合い状態にある第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１の歯面間の潤滑の状態は、第１ドライブギヤ１１を振動させないことによって歯面間の相対すべり速度の過度の上昇を抑えることができるので、ストライベック線図の適切な流体潤滑域から大きく外れてしまうことを回避できる。つまり、この場合には、歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂを作動させることになるので、効果的に第１ドライブギヤ１１と第１ドリブンギヤ２１の歯面の磨耗を低減させることができ、更に、無駄な電力消費を抑えることもできるようになる。ここで、ピッチ点Ｐやその付近で歯車が噛み合っているときのみをアクチュエータ作動条件の成立としてもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００９４】
更に、その電子制御装置８０は、ゾンマーフェルト数（＝η×Ｖ／Ｐ）を演算させ、実施例１，２で説明したアクチュエータ作動条件が成立したとき（そのゾンマーフェルト数がストライベック線図の適切な流体潤滑域に該当していないとき）にのみアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂへの印加電圧の供給を実行させてもよい。これにより、より緻密に歯面間の相対すべり速度の上昇を必要とするときにのみアクチュエータ６３Ａ，６３Ｂが作動させられるので、より効果的に歯面の磨耗を低減させて耐久性の向上を図ることができ、無駄な電力消費をより抑えることができるようになる。
【００９５】
ここで、上述した例示においては第１ドライブギヤ１１のみを振動させたが、振動発生装置には、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０に各々一体化されている全ての歯車を上記の第１ドライブギヤ１１と同様にして振動させる。これにより、噛み合い状態にある夫々の歯車を個別に適切な印加電圧で振動させることができるので、インプットシャフト１０やアウトプットシャフト２０を振動させる実施例１，２よりも効果的な相対すべり速度の上昇を図ることができる。
【００９６】
ところで、上述した実施例１においてはインプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０の内の少なくとも何れか一方を軸線方向に振動させたが、その振動の方向は、相対すべり速度を適切な大きさに上昇させることができるのであれば如何様な方向であってもよい。また、上述した実施例３についても同様に、インプットシャフト１０とアウトプットシャフト２０に各々一体化されている歯車の振動の方向は、その歯車の相対すべり速度を適切な大きさに上昇させることができるのであれば如何様な方向であってもよい。
【００９７】
また、上述した各実施例１〜３においてはアクチュエータとして圧電素子を利用したが、そのアクチュエータには、通電させることによって磁力を発生させる電磁石、液体や気体の圧力を利用して力を発生させるもの等の別の形態のものを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、本発明に係る歯車式変速機は、歯車の歯面の磨耗を低減させる技術に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る歯車式変速機の全体構成の一例を説明する図である。
【図２】歯車の噛み合い状態について説明する概略図である。
【図３】噛み合い状態にある各歯車の歯面間の相対すべり速度について説明する図である。
【図４】ストライベック線図について説明する図である。
【図５】実施例１の振動発生装置について説明する断面図である。
【図６】振動発生装置のアクチュエータへの印加電圧の一例を示す図である。
【図７】実施例２の振動発生装置について説明する断面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ線で切った断面図である。
【図９】実施例３の振動発生装置について説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０  インプットシャフト
１１  第１ドライブギヤ
１１ａ  突出部
１２  第２ドライブギヤ
１３  第３ドライブギヤ
１４  第４ドライブギヤ
１５  第５ドライブギヤ
１６  リバースドライブギヤ
２０  アウトプットシャフト
２１  第１ドリブンギヤ
２２  第２ドリブンギヤ
２３  第３ドリブンギヤ
２４  第４ドリブンギヤ
２５  第５ドリブンギヤ
２６  リバースドリブンギヤ
２７  アウトプットギヤ
２８  リングギヤ
３１，３２，３３，３４  シャフト支持ベアリング
３５  環状部材
５０  リバースアイドラシャフト
５１  リバースアイドラギヤ
６１Ａ，６１Ｂ，６２Ａ，６２Ｂ，６３Ａ，６３Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ  アクチュエータ
７１  アクチュエータ保持部材
７２，７３  環状部材
８０  電子制御装置
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２  空間部
ＴＭＣ  トランスミッションケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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