(57)【要約】【課題】潤滑油内にその一部を浸漬し、回転動作によって潤滑油を跳ね上げるように設置される歯車において、潤滑油による回転動作の抵抗を抑制する。【解決手段】潤滑油Ｗ内にその一部を浸漬し、回転動作によって潤滑油Ｗを跳ね上げるように設置されたリングギヤ１０（歯車）において、潤滑油Ｗ内に多数の気泡を発生させる多数の空隙１２ａが設けられていることを特徴とする。リングギヤ１０の多数の空隙１２ａは、リングギヤ本体１１に圧入固定された気泡発生部材１２の表面に形成されている。【選択図】図１
2010101368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油内にその一部を浸漬し、回転動作によって潤滑油を跳ね上げるように設置された歯車において、
前記潤滑油内に多数の気泡を発生させる気泡発生部が設けられたことを特徴とする歯車。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車において、
前記気泡発生部は、表面に形成された多数の空隙であることを特徴とする歯車。
【請求項３】
請求項１に記載の歯車において、
前記気泡発生部は、表面に形成された多数の凹部であることを特徴とする歯車。
【請求項４】
請求項１に記載の歯車において、
前記気泡発生部は、表面に形成された多数の凸部であることを特徴とする歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に使用される歯車に関する。特に、潤滑油内にその一部を浸漬し、回転動作によって潤滑油を跳ね上げるように設置される歯車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のマニュアルトランスミッションやデファレンシャルなどの駆動ギヤユニットでは、駆動ギヤユニット内での潤滑を行うために、ギヤケースの底部に潤滑油を貯留し、その潤滑油に歯車の一部が浸漬するように構成したものが多い。この駆動ギヤユニットでは、歯車の回転動作によって、ギヤケースの底部に溜まった潤滑油が掻き上げられて駆動ギヤユニット内の全体に潤滑油が供給されるようになっている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００３】
特許文献１，２には、変速ギヤの一部がオイルパン内の潤滑油に浸漬した状態で配設されており、そのギヤの回転動作によって潤滑油を掻き上げて変速ギヤ全体に潤滑油を拡散供給するようになっている。
【０００４】
なお、歯車の回転動作によって潤滑油を掻き上げる構造を有するものではないが、特許文献３には、多板クラッチ装置に関する発明が開示されており、その多板クラッチ装置は、内周側から外周側に放出される潤滑油をドライブプレートの摩擦材の内周側に設けられた切欠きにより攪拌し、潤滑油に気泡を巻き込むことによりドラグトルクの低減を図っている。
【特許文献１】特開２００２−２００９２８号公報
【特許文献２】特許第３６９１７７９号公報
【特許文献３】特開２００７−１４６９００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、上記従来の歯車では、ギヤユニット等の潤滑のために、その一部が潤滑油に浸漬した状態で回転動作を行うことから、潤滑油が歯車の回転動作の抵抗として働くこととなる。すなわち、潤滑油の粘性や密度の影響で歯車の歯面に生じる圧力やギヤ全体に生じるオイルのせん断力が歯車に対して回転抵抗として働くため、これが動力損失や燃費悪化を招くこととなる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであり、潤滑油内にその一部を浸漬し、回転動作によって潤滑油を跳ね上げるように設置される歯車において、潤滑油による回転動作の抵抗を抑制することを可能とした歯車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の歯車は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の歯車は、潤滑油内にその一部を浸漬し、回転動作によってその潤滑油を跳ね上げるように設置された歯車を前提とし、前記潤滑油内に多数の空気溜まりを没入することにより気泡を発生させる気泡発生部が設けられたことを特徴としている。
【０００８】
かかる構成を備える歯車によれば、潤滑油内に気泡が発生するので、潤滑油に対する空気の体積割合であるボイド率が増加することとなる。ボイド率が増加すると、潤滑油の平均密度が減少するとともに、実効粘性が増加することとなり、その結果、歯車の浸漬部位に回転抵抗（回転動作の抵抗）として作用する潤滑油の摩擦抵抗を減少させることができる。
【０００９】
また、本発明の歯車は、以下のように構成されていてもよい。すなわち、本発明の歯車は、既述の構成において、前記気泡発生部は、表面に形成された多数の空隙であることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成を備える歯車によれば、歯車回転時に、上記多数の空隙は、潤滑油の中に空気を巻き込んで気泡を発生させたり、その空隙内の空気を潤滑油中に気泡として放出したりするので、潤滑油のボイド率が増加する。その結果、歯車の浸漬部位に回転抵抗（回転動作の抵抗）として作用する潤滑油の摩擦抵抗を減少させることができる。
【００１１】
また、本発明の歯車は、以下のように構成されていてもよい。すなわち、本発明の歯車は、既述の構成において、前記気泡発生部は、表面に形成された多数の凹部であることを特徴としている。
【００１２】
かかる構成を備える歯車によれば、歯車回転時に、上記多数の凹部は、潤滑油の中に空気を巻き込んで気泡を発生させるので、潤滑油のボイド率が増加する。その結果、歯車の浸漬部位に回転抵抗（回転動作の抵抗）として作用する潤滑油の摩擦抵抗を減少させることができる。
【００１３】
また、本発明の歯車は、以下のように構成されていてもよい。すなわち、本発明の歯車は、既述の構成において、前記気泡発生部は、表面に形成された多数の凸部であることを特徴としている。
【００１４】
かかる構成を備える歯車によれば、歯車回転時に、上記多数の凸部は、潤滑油の中に空気を巻き込んで気泡を発生させるので、潤滑油のボイド率が増加する。その結果、歯車の浸漬部位に回転抵抗（回転動作の抵抗）として作用する潤滑油の摩擦抵抗を減少させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る歯車によれば、歯車の浸漬部位に回転動作の抵抗として作用する潤滑油の摩擦抵抗を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１に本発明の実施の形態に係る歯車の一例として自動車等の車両のデファレンシャルギヤに使用されるリングギヤ１０を示す。なお、図１ではリングギヤ１０のみを示し、その他のギヤ、軸受、デファレンシャルケース等については図示を省略している。
【００１７】
このリングギヤ１０は、リングギヤ本体１１と、この片側面に固設された気泡発生部材１２を備えている。
【００１８】
リングギヤ本体１１は、図示しないドライブピニオンギヤと噛合う歯部１１ａ、この歯部１１ａと一体に設けられた軸部１１ｂから構成される。
【００１９】
図示する気泡発生部材１２は、円環状の部材であり、リングギヤ本体１１の一方の側面（歯が形成されていない側の面）に圧入固定されている。例えば、リングギヤ本体１１の上記一方の側面に軸方向に窪んだ環状溝（不図示）を形成し、この環状溝の溝幅に対応した形状の気泡発生部材１２を圧入固定することにより製作することができる。なお、気泡発生部材１２の形状は、後述するように潤滑油内で気泡を発生させることができるものであればよく、上記円環状に限るものではない。
【００２０】
また、気泡発生部材１２は、例えば、多数の空隙１２ａを有する多孔質体からなる。多数の空隙１２ａは、潤滑油Ｗ内に気泡を発生させる気泡発生部として機能する。本実施形態では、多孔質体である気泡発生部材１２は、母材金属の球状粒子を焼結することにより製作されている。なお、図１においては、空隙１２ａを規則的に並んだ微小正方形状の塗りつぶしによって表現しているが、実際の空隙１２ａは不規則かつ不特定形状となっている。
【００２１】
デファレンシャルギヤ、軸受等の潤滑対象部位に潤滑油を供給するために、リングギヤ１０の一部はデファレンシャルケースの底部に溜まった潤滑油Ｗに浸漬している。リングギヤが回転すると、デファレンシャルケースの底部に溜まった潤滑油Ｗが主に歯部１１ａによって掻き上げられてデファレンシャルケース内の潤滑対象部位に潤滑油が供給される。このとき、気泡発生部材１２の多数の空隙１２ａは、潤滑油Ｗ内に没入する際に空気を巻き込んで潤滑油中に多数の気泡を発生させ、あるいは、潤滑油Ｗ中において、その空隙１２ａ内の空気を気泡として放出する。また、空隙１２ａが潤滑油Ｗ内に没入するときに、空隙１２ａ内に潤滑油Ｗが取り込まれ、潤滑油Ｗの外で、取り込まれた潤滑油は、遠心力により拡散放出され、潤滑対象部位に潤滑油が供給される。
【００２２】
上記のようにして、潤滑油Ｗ内に多数の気泡が発生すると、潤滑油Ｗに対する空気の体積割合として示されるボイド率が増加する。そうなると、潤滑油Ｗの平均密度が減少するとともに、実効粘性が増加することとなり、リングギヤ１０の浸漬部位に回転抵抗として作用する潤滑油の摩擦抵抗が減少する。このことは、公表された論文（川村隆文、“マイクロバブルによる抵抗低減メカニズムに関する数値的・実験的解明”、ながれ２５、日本流体力学会誌、２００６、１９９−２０８、第１図を参照。）が根拠となる。すなわち、上記論文には、図２に示すような計測結果が示されている（図２は上記論文に掲載された計測結果を簡略化して示している。）。この計測結果は、完全発達したチャネル流における平均ボイド率と抵抗低減率との関係の一例を示したものである。縦軸は抵抗低減率を示し、横軸は平均ボイド率を示している。
【００２３】
図２の計測結果から、ボイド率が高くなると流体の摩擦抵抗が低減することが分かり、このことから、リングギヤ１０の回転により、潤滑油Ｗ内に多数の気泡が発生し、ボイド率が増加することによって、リングギヤ１０の浸漬部に回転抵抗として作用する潤滑油の摩擦抵抗が減少するといえる。
【００２４】
なお、上記論文には、「直径５０μｍ以下の超微細気泡を用いることにより摩擦抵抗低減率を大幅に向上することができるとする実験結果が発表されている」との記載がある。このことから、直径５０μｍ以下の超微細気泡が発生するように、空隙１２ａの大きさを形成することで、リングギヤ１０の回転動作の抵抗を更に低減することが可能であるといえる。
【００２５】
［他の実施形態１］
図３および図４に他の実施形態に係るリングギヤ２０を示す。このリングギヤ２０は、歯部２０ａを除いた部分に多数の凹部２０ｂが形成されている。この凹部２０ｂは、例えば円形ないし楕円形の窪みとすることができる。図３および図４に示すように、凹部２０ｂは、外径面２０Ａ、この外径面２０Ａと歯部２０ａとの間に連なって形成される傾斜面２０Ｂおよび両側面２０Ｃ，２０Ｄに形成されている。なお、一方の側面２０Ｄの凹部２０ｂの図示は省略している。
【００２６】
このような、リングギヤ２０の凹部２０ｂも既述の気泡発生部として機能する。すなわち、リングギヤ２０がデファレンシャルギヤ、軸受等の潤滑対象部位に潤滑油を供給するために、その一部がデファレンシャルケースの底部に溜まった潤滑油Ｗに浸漬した状態で配設され、リングギヤ２０が回転すると、凹部２０ｂは、潤滑油Ｗの中に没入する際に、潤滑油Ｗ中に空気を巻き込むため、潤滑油Ｗ中に気泡が発生する。この結果、潤滑油Ｗ内のボイド率が増加し、リングギヤ２０の浸漬部位に回転抵抗として作用する潤滑油の摩擦抵抗が減少する。
【００２７】
［他の実施形態２］
図５および図６に他の実施形態２に係るリングギヤ３０を示す。このリングギヤ３０も、歯部３０ａを除いた部分に多数の凹部３０ｂが形成されている。この凹部３０ｂは、例えば溝とすることができる。図示されるように、凹部３０ｂは、外径面３０Ａ、この外径面３０Ａと歯部３０ａとの間に連なって形成される傾斜面３０Ｂおよび両側面３０Ｃ，３０Ｄに形成されている。外径面３０Ａの溝（凹部３０ｂ）は軸線方向に延びており、傾斜面３０Ｂの溝（凹部３０ｂ）は当該傾斜面３０Ｂに沿って直径方向に延びている。また、両側面３０Ｃ，３０Ｄの溝（凹部３０ｂ）は直径方向に延びている。なお、一方の側面３０Ｄの凹部３０ｂの図示は省略している。
【００２８】
このような、リングギヤ３０の凹部３０ｂも既述の気泡発生部として機能する。すなわち、リングギヤ３０がデファレンシャルギヤ、軸受等の潤滑対象部位に潤滑油を供給するために、その一部がデファレンシャルケースの底部に溜まった潤滑油Ｗに浸漬した状態で配設され、リングギヤ３０が回転すると、凹部３０ｂは、潤滑油Ｗの中に没入する際に、潤滑油Ｗ中に空気を巻き込むため、潤滑油Ｗ中に気泡が発生する。この結果、潤滑油Ｗ内のボイド率が増加し、リングギヤ３０の浸漬部位に回転抵抗として作用する潤滑油の摩擦抵抗が減少する。
【００２９】
［その他の実施形態］
既述の凹部２０ａ，３０ｂの代わりに凸部（円形ないし楕円形の突起、凸条等）を設け、これを気泡発生部として、潤滑油内に気泡を発生させてもよい。
【００３０】
既述の実施形態では、本発明に係る歯車の例としてリングギヤを挙げて説明したが、本発明はリングギヤ以外の歯車、例えば平歯車、はすば歯車、かさ歯車等の種々の歯車にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係る歯車は、自動車のマニュアルトランスミッションやデファレンシャルなどの駆動ギヤユニットのように、駆動ギヤユニット内での潤滑を行うために、ギヤケースの底部に潤滑油を貯留し、その潤滑油に歯車の一部が浸漬するようにしたものに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係るリングギヤを示した図である。
【図２】完全発達したチャネル流における平均ボイド率と抵抗低減率との関係の一例を示したグラフである。
【図３】本発明の他の実施の形態１に係るリングギヤを示した正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態１に係るリングギヤを示した右側面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態２に係るリングギヤを示した正面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態２に係るリングギヤを示した右側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｗ  潤滑油
１０，２０，３０  リングギヤ（歯車）
１２  気泡発生部材
１２ａ  空隙
２０ｂ，３０ｂ  凹部
【図１】
2010101368.tif 000003
【図２】
2010101368.tif 000004
【図３】
2010101368.tif 000005
【図４】
2010101368.tif 000006
【図５】
2010101368.tif 000007
【図６】
2010101368.tif 000008