(57)【要約】【課題】回転軸の外周から軸内油路へ直接潤滑油を導入して、歯車変速機の軸方向長を低減することができるとともに、既製の変速機への適用も容易な回転軸の潤滑構造を提供する。【解決手段】潤滑油が封入されたケーシングと、内部の軸内油路２１と外周面とを連通させる潤滑穴２２をもつ回転軸２と、略環状で該回転軸２の外周に相対回転変位可能に配置され、内周面と該回転軸２との間に該潤滑穴２２を略中央として周方向に延びる閉空間３３を区画し、さらに該閉空間３３の周方向の両端をそれぞれ該ケーシング内の解放空間に連通させる導入穴３５をもつ油導入ワッシャ３と、該解放空間から該閉空間３３への潤滑油の流入を許容し、逆方向への流出を規制する逆止弁部材（ボール弁４）と、該閉空間３３を二つの室（右室３３Ｒ、左室３３Ｌ）に区分するとともに、加圧された該室を選択的に該潤滑穴２２に連通させる切替弁部材（スライド弁５）と、を備える。【選択図】図１
2008190565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油が封入されたケーシングと、
該ケーシングに軸支されて回転するとともに、内部に軸内油路をもちさらに該軸内油路と外周面とを連通させる潤滑穴をもつ回転軸と、
略環状で該回転軸の外周に相対回転変位可能に配置され、内周面の周方向の一部に溝が形成されて該回転軸との間に該潤滑穴を略中央として周方向に延びる閉空間を区画し、さらに該閉空間の周方向の両端をそれぞれ該ケーシング内の解放空間に連通させる導入穴をもつ油導入ワッシャと、
該導入穴にそれぞれ設けられ、該解放空間から該閉空間への潤滑油の流入を許容し、逆方向への流出を規制する逆止弁部材と、
該閉空間の径方向にわたって配設され該閉空間を二つの室に区分するとともに、加圧された該室を選択的に該潤滑穴に連通させる切替弁部材と、
を備えることを特徴とする回転軸の潤滑構造。
【請求項２】
前記導入穴は円形断面を有し、前記逆止弁部材は該円形断面に着脱されるボール弁である、請求項１に記載の回転軸の潤滑構造。
【請求項３】
前記切替弁部材は、前記回転軸に対して相対回転変位可能で、該回転軸の加速時及び減速時に生じる慣性、あるいは前記油導入ワッシャの相対回転変位による押圧、あるいは該油導入ワッシャの相対回転変位により二つの前記室の容積が変化して生じる圧力差、のいずれか一つまたは組み合わせにより相対回転駆動されるスライド弁である、請求項１または２のいずれかに記載の回転軸の潤滑構造。
【請求項４】
前記回転軸は変速機に用いられて複数の歯車をもち、隣接する該歯車の間に形成された請求項１〜３のいずれかに記載の回転軸の潤滑構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変速機などに用いられる回転軸の潤滑構造に関し、より詳細には軸内油路への潤滑油の導入構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の回転軸と各回転軸に設けられて噛合する歯車対とを備え、アクチュエータ操作あるいは人手操作により歯車対を選択して所定の変速比を実現する車両用の歯車変速機がある。この種の変速機では、軸受部や噛合部の動作を円滑化し、また摩擦による温度上昇や摩耗を抑制するために、ケーシング内に潤滑油を封入して循環させる潤滑構造が一般的に採用されている。この潤滑油を循環供給する方式として、掻き上げ方式とポンプ方式とがある。掻き上げ方式は、歯車の回転による遠心力を利用してケーシング下部に滞留している潤滑油を掻き上げ飛散させることにより、潤滑対象部位に潤滑油を供給する方式である。ポンプ方式は、回転軸の近傍にポンプを形成して軸動力により駆動し、潤滑油を汲み上げて潤滑対象部位に圧送する方式である。
【０００３】
特許文献１に開示される変速機の潤滑構造は掻き上げ方式の一例であり、掻き上げられた潤滑油を捕集する受け皿（オイルレシーバ）と、潤滑油を貯めるオイル溜と、カウンタ軸内に軸方向油路及び径方向油路と、を備えている。そして、遠心力に抗して外周側から潤滑することが難しい潤滑対象部位に対し、軸心側から潤滑油を供給するようにしている。また、特許文献２の歯車変速機潤滑構造には、潤滑油をパイロットベアリングに圧送するオイルポンプの技術が開示されている。このオイルポンプは、ベアリングリテーナをハウジングとし、インプットシャフトによって駆動されるベーンを備えるベーンポンプである。ポンプ方式では、潤滑対象部位に合わせて、各種構造のポンプが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１００７４１号公報
【特許文献２】特開平８−２００４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、軸内油路をもつ回転軸では、掻き上げ方式とポンプ方式のどちらも軸端の開口部から軸内油路に潤滑油を導入する構造が、従来一般的となっていた。このため、軸端付近には潤滑油を導くための部材が配設され、その分だけ歯車変速機の軸方向長が大きくなっていた。したがって、軸端からではなく、回転軸の外周から軸心に向けて直接潤滑油を導入することができれば、変速機を小形化することができる。また、既設計の変速機において、潤滑油の導入量を増加させようとする場合、従来技術で対応すると変速機全体の再設計が必要となり、再設計の手間と部品製作型の無駄などにより大きな損失が発生する。そこで、既製の変速機の主要構造を変えることなく、例えば回転軸に設けられた複数の歯車の間に部材を追加して潤滑油の導入構造を形成できれば望ましい。
【０００５】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、回転軸の外周から軸内油路へ直接潤滑油を導入して、歯車変速機の軸方向長を低減することができるとともに、既製の変速機への適用も容易な回転軸の潤滑構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の回転軸の潤滑構造は、潤滑油が封入されたケーシングと、該ケーシングに軸支されて回転するとともに、内部に軸内油路をもちさらに該軸内油路と外周面とを連通させる潤滑穴をもつ回転軸と、略環状で該回転軸の外周に相対回転変位可能に配置され、内周面の周方向の一部に溝が形成されて該回転軸との間に該潤滑穴を略中央として周方向に延びる閉空間を区画し、さらに該閉空間の周方向の両端をそれぞれ該ケーシング内の解放空間に連通させる導入穴をもつ油導入ワッシャと、該導入穴にそれぞれ設けられ、該解放空間から該閉空間への潤滑油の流入を許容し、逆方向への流出を規制する逆止弁部材と、該閉空間の径方向にわたって配設され該閉空間を二つの室に区分するとともに、加圧された該室を選択的に該潤滑穴に連通させる切替弁部材と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、例えば掻き上げ方式の潤滑構造を有する歯車変速機を対象とし、ケーシング、回転軸、油導入ワッシャ、逆止弁部材、切替弁部材、で構成することができる。ケーシングには一般的な変速機ケースを用いることができる。回転軸はケーシングに軸支されて回転する部材であり、入力軸と出力軸のうちどちらを適用することもできる。回転軸には、内部に軸内油路、例えば軸心に延びる軸方向油路を形成することができる。さらに、軸内油路から径方向に向かい外周面に連通する潤滑穴を穿鑿して形成することができる。
【０００８】
油導入ワッシャは略環状とし、回転軸の潤滑穴が設けられた箇所の外周に相対回転変位可能に配置することができる。さらに、油導入ワッシャは、回転軸が定速で回転している間は共に回転し、回転速度が変化したときに慣性が作用して相対回転変位するように構成することができる。油導入ワッシャを歯車などの部材に接触するように配置した場合には、慣性だけでなくこれらの部材との摩擦力も作用して、相対回転変位が定まる。また、油導入ワッシャの内周面の周方向の一部に溝を形成することにより、回転軸との間に潤滑穴を略中央として周方向に延びる閉空間を区画することができる。さらに、閉空間の周方向の両端をそれぞれケーシング内の解放空間に連通させる導入穴を、合計２個形成することができる。油導入ワッシャの形状は多少複雑であり、単一の部材を加工して形成することもできるが、複数の部材を適宜軸方向に重ね合わせて形成するほうが製作の手間を省けて好ましい。さらに、以降で詳述する逆止弁部材や切替弁部材を容易に組み付けられるというメリットもある。
【０００９】
逆止弁部材は、２個の導入穴にそれぞれ１個ずつ設けることができる。逆止弁部材は、回転軸の外側の解放空間から閉空間への潤滑油の流入を許容し、逆方向への流出を規制する部材である。
【００１０】
前記導入穴は円形断面を有し、前記逆止弁部材は該円形断面に着脱されるボール弁である、ことが好ましい。
【００１１】
導入穴を円形断面とし、閉空間に開く箇所にボール弁を配して、逆止弁部材を形成することができる。すると、閉空間が解放空間よりも低圧の状態では、潤滑油は解放空間から導入穴を経由して閉空間に吸入されて、導入される。逆に、閉空間が解放空間よりも高圧の状態では、ボール弁が導入穴の円形断面に圧接されて、閉空間から解放空間への逆流が規制される。
【００１２】
切替弁部材は、閉空間内の径方向にわたって配設される部材であり、閉空間を周方向の略中央で二つの室に区分することができる。さらに、弁の機能を付加することにより、加圧された側の室を潤滑穴に連通させることができる。
【００１３】
前記切替弁部材は、前記回転軸に対して相対回転変位可能で、該回転軸の加速時及び減速時に生じる慣性、あるいは前記油導入ワッシャの相対回転変位による押圧、あるいは該油導入ワッシャの相対回転変位により二つの前記室の容積が変化して生じる圧力差、のいずれか一つまたは組み合わせにより相対回転駆動されるスライド弁である、ことが好ましい。
【００１４】
切替弁部材は、閉空間内の径方向にわたって配設され、回転軸に対して相対回転変位するスライド弁とすることが好ましい。スライド弁の相対回転は、次の３方法のいずれかによって駆動するように構成することができ、複数の方法を併用するようにしてもよい。第１は、回転軸の加速時及び減速時に生じる慣性を利用する方法である。スライド弁が閉空間内を周方向に自由に摺動する構造としておけば、回転軸が加速したとき慣性によって後方に取り残され、回転軸が減速したときに先行し、自動的に前後に相対回転変位する。第２は、油導入ワッシャの相対回転変位による押圧を利用する方法である。油導入ワッシャが相対回転変位する角度範囲の途中で、スライド弁に当接してこれを押圧する構造とすることができる。第３は、二つの室の圧力差を利用する方法である。いま、回転軸に対して油導入ワッシャとスライド弁とが静止した状態から、油導入ワッシャが相対回転変位する場合を考える。油導入ワッシャが相対回転変位すると閉空間も相対回転変位するので、静止したスライド弁に区分された室は、一方で容積が増加して負圧となり、他方で容積が減少して加圧される。すると、生じた圧力差によりスライド弁は負圧側の室の方向に付勢されて相対回転駆動される。
【００１５】
いずれの方法を用いても、スライド弁の相対回転変位の方向は油導入ワッシャと同じになる。また、スライド弁は、両回転方向に変位して潤滑穴の入口を往復通過するので、潤滑穴に連通する室を切り替える弁の機能を有している。
【００１６】
前記回転軸は変速機に用いられて複数の歯車をもち、隣接する該歯車の間に形成された回転軸の潤滑構造とすることができる。
【００１７】
本発明の回転軸の潤滑構造は、歯車変速機の入力軸や出力軸の隣接する歯車の間を利用して形成することができ、必要に応じて複数箇所とすることもできる。この態様では、油導入ワッシャの相対回転変位は、回転軸の速度や加速度変化だけでなく、接触する両隣の歯車との摩擦にも影響される。さらに、シンクロメッシュ機構を備えて歯車が遊転している場合には、回転軸と歯車とで速度差があるため油導入ワッシャの挙動は複雑化するが、回転軸との相対回転変位を利用する方式は同一とすることができる。なお、対象となる回転軸の一部が潤滑油中に浸されるか、あるいは別の回転軸に設けられた歯車の掻き上げによって油導入ワッシャに潤滑油が供給されることが好ましい。
【００１８】
次に、上述のように構成された回転軸の潤滑構造の作用について説明する。まず、初期状態として、ケーシング内の潤滑油中に回転軸の一部が浸され、静止している状態を考える。静止状態においては、油導入ワッシャも静止しており、また二つの室の室内圧力は、ケーシング内の解放空間の圧力に一致している。ここで、回転軸が時計回りに回転を始めると、油導入ワッシャは慣性によって取り残されるので、反時計回りに相対回転変位する。すると、閉空間も反時計回りに相対回転変位して、時計回りの後方の室は容積が増加して減圧され、前方の室は容積が減少して加圧される。
【００１９】
油導入ワッシャに続いてスライド弁も反時計回りに相対回転変位する。すると、減圧された後方の室では、スライド弁により潤滑穴との連通が閉じられ、解放空間から導入穴を経由して潤滑油が導入される。また、加圧された前方の室では、ボール弁が作用して解放空間との連通が閉じられ、潤滑穴から軸内油路へ潤滑油を供給することができる。
【００２０】
回転軸が加速された後の定速回転状態では、油導入ワッシャ及びスライド弁は回転軸と同期回転するため、潤滑油の導入作用は期待できない。回転軸が時計回りで減速すると、油導入ワッシャは慣性によって先行して時計回りに相対回転変位するので、室の作用が入れ替わって、減圧された前方の室には解放空間から潤滑油が導入され、加圧された後方の部屋から軸内油路へ潤滑油が供給される。以上説明したように、回転軸の加速と減速とによって、二つの室から交互に軸内油路へ潤滑油が供給される。
【００２１】
車両用の変速機においては、回転軸が長時間にわたって等速で運転されることは希で、通常は頻繁に加速及び減速が行われるので、実用的に十分な潤滑油量を確保することができる。
【発明の効果】
【００２２】
上述の本発明の回転軸の潤滑構造によれば、回転軸加速時及び減速時に油導入ワッシャが相対回転変位して、回転軸の外周から軸内油路へ直接潤滑油を導入することができるので、回転軸の軸端に潤滑油を導くための部材を配設する必要がなくなり、歯車変速機の軸方向長を低減することができる。また、本発明の潤滑構造は、変速機の回転軸の隣接する該歯車の間に形成することができ、既製の変速機への適用も容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図３を参考にして説明する。図１は、本発明の実施例で車両用歯車変速機の入力軸の潤滑構造を説明する図であり、（１）は側面部分断面図、（２）は軸方向Ａ−Ａからみた断面図である。実施例の潤滑構造１は、図略のケーシングに軸支され一部が潤滑油中に浸された入力軸２の歯車９１、９２の間に形成されている。複数の歯車９１、９２は、ニードルベアリング９３、９４を介して入力軸２に保持され、ケーシング上側に配設された図略の出力軸の従動歯車と噛合して遊転しており、いずれかの歯車９１、９２がシンクロメッシュ機構９５、９６によって入力軸２に嵌合され動力を伝達するように構成されている。本発明の実施例の回転軸の潤滑構造１は、入力軸２と、油導入ワッシャ３と、ボール弁４と、スライド弁５と、で構成されている。
【００２４】
図１（１）及び（２）に示されるように、入力軸２の内部には軸心ＣＬを中心として軸方向に延びる軸内油路２１が形成されている。また、二つの歯車９１、９２の間には軸内油路２１と外周面とを連通させるように径方向の潤滑穴２２が穿鑿されて形成されている。さらに、潤滑穴２２の外周面側の入口２３を中央として、周方向の一部にスライド溝２４が形成されている。なお、入力軸２は、動力源に連結され、図中時計回りに回転するようになっている。
【００２５】
油導入ワッシャ３は略環状に形成され、入力軸２の潤滑穴２２の外周に相対回転変位可能に配置されている。油導入ワッシャ３は、中板３１と２枚の側板３２、３２の計３枚の環状の板材が軸方向に重ね合わせて形成されている。中板３１は、図１（２）に示されるように左右対称に加工が施されて形成されている。詳述すると、中板３１の内周側の潤滑穴２２に対向する箇所は、周方向にスライド溝２４より長く切り欠かれており、側板３２、３２と入力軸２との間に閉空間３３が区画されている。閉空間３３の周方向の両端にはそれぞれ、断面矩形の弁室３４が形成され、さらに弁室３４から外周に向かって斜めに連通する断面円形の導入穴３５が形成されている。導入穴３５がケーシングの解放空間に開く入口は楔形に切り欠かれて油受け部３６とされている。
【００２６】
ボール弁４は、左右の弁室３４内にそれぞれ、移動可能に設けられている。ボール弁４の外径は導入穴３５の内径よりも大とされ、圧接されることで導入穴３５を閉じ、解放されることで導入穴３５を開く弁機能を有している。
【００２７】
スライド弁５は、閉空間３３のスライド溝２４内に径方向にわたって配設されており、閉空間３３を図１（２）中の右側の右室３３Ｒと左側の左室３３Ｌとに区分している。また、スライド弁５は、スライド溝２４内を周方向にスライドするように、すなわち入力軸２に対して相対回転変位するように形成されている。スライド弁５のスライド動作により、図１（２）では塞いだ状態の潤滑穴２２の入口２３を、右室３３Ｒまたは左室３３Ｌに連通させることができるようになっている。
【００２８】
次に、上述の実施例の潤滑構造１の作用について、図２及び図３を参考にしながら説明する。図２は入力軸２が時計回りに加速された状態を示す軸方向からみた断面図であり、図３は、入力軸２が時計回りに加速された状態を示す軸方向からみた断面図である。まず初期状態として、回転軸２が静止した図１（２）の静止状態を考える。静止状態においては、油導入ワッシャ３及びスライド弁５も静止しており、相対回転変位は不定となっている。また、右室３３Ｒ及び左室３３Ｌの室内圧力は、ケーシング内の解放空間の圧力に一致している。
【００２９】
ここで、図２に示されるように、入力軸２が白抜き矢印の時計回りに回転を始めると加速度が生じ、油導入ワッシャ３は慣性によって取り残されるので、反時計回りに相対回転変位する。すると、閉空間３３も反時計回りに相対回転変位して、左室３３Ｌの容積が増加して減圧され、右室３３Ｒは容積が減少して加圧される。スライド弁５は、慣性だけでなく左室３３Ｌと右室３３Ｒとの圧力差によっても駆動され、スライド溝２４の図中左端まで相対回転し、潤滑穴２２の入口２３を右室３３Ｒに連通させる。減圧された左室３３Ｌでは、ボール弁４が解放され、油受け部３６から導入穴３５を経由して潤滑油が導入される。また、加圧された右室３３Ｒでは、ボール弁４が導入穴３５に圧接されて油受け部３６との連通が閉じられ、潤滑穴２２から軸内油路２１へ潤滑油を供給することができる。
【００３０】
回転軸２が定速回転している状態では、油導入ワッシャ３及びスライド弁５は図２の状態で回転軸２と同期回転するため、潤滑油の導入作用は期待できない。図３に示されるように、回転軸が白抜き矢印の時計回りで減速されると、油導入ワッシャ３は慣性によって先行して時計回りに相対回転変位する。図３では、左右の室の作用が入れ替わり、右室３３Ｒが減圧されて油受け部３６から潤滑油が導入され、左室３３Ｌが加圧されて潤滑穴２２から軸内油路２１へ潤滑油を供給することができる。
【００３１】
なお、回転軸２は図２及び図３の状態を遷移しつつ高速で回転しており、２つの油受け部３６は下方に来るたびに潤滑油中に浸され、十分な潤滑油が供給される。また、油導入ワッシャ３は両側の歯車９１、９２からスラスト荷重を受け、特にはす歯歯車ではスラスト荷重が大きいため、複雑に挙動して相対回転の往復頻度が増加し、潤滑油が効率的に導入されるようになっている。
【００３２】
実施例の潤滑構造１は、従来から歯車９１、９２の間に挿入されていたスラストワッシャに代えて配設することができ、変速機の他の部分の構造を一切変更する必要がない。したがって、既製の変速機へ容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例で車両用歯車変速機の入力軸の潤滑構造を説明する図であり、（１）は側面部分断面図、（２）は軸方向からみた断面図である。
【図２】図１の実施例において、入力軸が時計回りに加速された状態を示す軸方向からみた断面図である。
【図３】図１の実施例において、入力軸が時計回りに減速された状態を示す軸方向からみた断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：入力軸の潤滑構造
２：入力軸
２１：軸内油路      ２２：潤滑穴      ２３：潤滑穴の入口
３：油導入ワッシャ
３１：中板          ３２：側板
３３：閉空間        ３３Ｒ：右室      ３３Ｌ：左室
３４：弁室          ３５：導入穴      ３６：油受け部
４：ボール弁（逆止弁部材）
５：スライド弁（切替弁部材）
９１、９２：歯車          ９３、９４：ニードルベアリング
９５、９６：シンクロメッシュ機構
【図１】
2008190565.tif 000003
【図２】
2008190565.tif 000004
【図３】
2008190565.tif 000005