(57)【要約】【課題】  転動体を有する軸受に潤滑油を供給する際に、潤滑油の供給に伴う動力損失および軸受の転がり粘性抵抗を低減することができる軸受の潤滑装置を提供する。【解決手段】  転動体（４）を有する軸受（１）の転がり接触部に潤滑油を供給する軸受の潤滑装置において、前記転動体（４）の公転を検出する公転検出手段（１０，１２）と、前記軸受（１）が受ける荷重（Ｆ）を検出してその荷重（Ｆ）が前記軸受（１）に作用する負荷圏（Ｌ）を判定する負荷圏判定手段（１０，１１）と、前記公転検出手段（１０，１２）によって検出された前記転動体（４）の公転と、前記負荷圏判定手段（１０，１１）によって判定した前記負荷圏（Ｌ）とに基づいて、前記負荷圏（Ｌ）を前記転動体（４）が通過する周期に同期して間欠的に前記転がり接触部に対して潤滑油を噴射する潤滑油噴射手段（６，７，１０）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動体を有する軸受の転がり接触部に潤滑油を供給する軸受の潤滑装置において、
前記転動体の公転を検出する公転検出手段と、
前記軸受が受ける荷重を検出してその荷重が前記軸受に作用する負荷圏を判定する負荷圏判定手段と、
前記公転検出手段によって検出された前記転動体の公転と、前記負荷圏判定手段によって判定した前記負荷圏とに基づいて、前記負荷圏を前記転動体が通過する周期に同期して間欠的に前記転がり接触部に対して潤滑油を噴射する潤滑油噴射手段と
を備えていることを特徴とする軸受の潤滑装置。
【請求項２】
前記潤滑油噴射手段は、前記負荷圏もしくはその近傍における前記転動体に、前記転動体の公転方向の後側から潤滑油を噴射する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の軸受の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転動体を有する軸受の潤滑油が必要な部位に潤滑油を供給する軸受の潤滑装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両の駆動力源から車輪に至る動力の伝達経路には、各種の回転部材が設けられており、これらの回転部材は軸受により支持されている。このような回転部材を支持するための軸受は、回転部材から荷重を受けた状態で、かつ高速で回転されるため、軸受の内輪および外輪と転動体との間などでは、相対回転する回転部材同士の発熱、焼き付き、摩耗などを抑制するために、その発熱・摩耗部位に潤滑油を供給して、その部位を潤滑および冷却している。
【０００３】
このとき、例えば車両の走行状態や、回転部材の運転状態が変化することによって、軸受の回転速度や軸受が受ける荷重は変化するが、その回転速度の変化に対応して、潤滑油の供給量を調整するように構成された回転部支持体（転がり軸受）の潤滑装置の一例が、特許文献１に記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載されている転がり軸受の潤滑装置では、所定時間間隔毎に、所定量の潤滑油を軸受に供給する場合、軸受の回転速度に応じて、潤滑油を供給する時間間隔、あるいは潤滑油の供給量、あるいはその時間間隔と供給量の両方が調整されて、軸受に潤滑油が供給される。そのため、軸受の回転速度の変化に対応して、適切な量の潤滑油を軸受に供給することができるとされている。
【０００５】
また、軸受が受ける荷重を検出して、その検出した荷重に対応して、潤滑油の供給量を調整するように構成された滑り軸受の潤滑装置の一例が、特許文献２に、さらに、軸受が受ける荷重の支持領域（負荷圏）の回転方向の始点となる位置に、潤滑油を供給するように構成された滑り軸受の潤滑装置の一例が、特許文献３に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−４２３９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７４５５号公報
【特許文献３】特開平１０−８９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転部材を支持する転がり軸受は、軸受が受ける荷重の大きさ、位置、方向などにより定まる、荷重の影響を受ける領域である負荷圏と、その負荷圏以外の領域すなわち荷重の影響を受けない領域である反負荷圏とが存在する。転がり軸受の場合、反負荷圏では、転動体と外輪の内周面、あるいは転動体と内輪の外周面との隙間が増加し、その部分に作用する負荷が大幅に低下する。
【０００７】
ところで、上記の特許文献１に記載されている軸受の潤滑装置は、軸受の回転速度に応じた適切な量の潤滑油を供給することができるが、上述したような軸受の負荷圏と反負荷圏とにおける潤滑油の必要性の違いについては考慮されておらず、負荷圏、反負荷圏にかかわらず、軸受の全ての領域に潤滑油が供給されて、潤滑油を必要としない部分まで潤滑油が供給されることになる。その結果、潤滑油が過剰に供給されることになり、そのことなどに起因して潤滑油の供給に伴う動力損失や転がり粘性抵抗などが増大してしまう可能性があった。
【０００８】
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、転動体を有する軸受に潤滑油を供給する際に、潤滑油の供給に伴う動力損失および軸受の転がり粘性抵抗を低減することができる軸受の潤滑装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、転動体を有する軸受の転がり接触部に潤滑油を供給する軸受の潤滑装置において、前記転動体の公転を検出する公転検出手段と、前記軸受が受ける荷重を検出してその荷重が前記軸受に作用する負荷圏を判定する負荷圏判定手段と、前記公転検出手段によって検出された前記転動体の公転と、前記負荷圏判定手段によって判定した前記負荷圏とに基づいて、前記負荷圏を前記転動体が通過する周期に同期して間欠的に前記転がり接触部に対して潤滑油を噴射する潤滑油噴射手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記潤滑油噴射手段は、前記負荷圏もしくはその近傍における前記転動体に、前記転動体の公転方向の後側から潤滑油を噴射する手段を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、転動体を有する軸受の転がり接触部に潤滑油が供給される場合、転動体の公転と、軸受が受ける荷重とが検出され、その荷重が軸受に作用する領域である負荷圏が判定される。そしてそれらの検出あるいは判定された転動体の公転と負荷圏との情報に基づいて、転動体が負荷圏もしくはその近傍を通過する周期に同期させられて、間欠的に、潤滑油が転動体に噴射される。そのため、潤滑を必要とする負荷圏において、転動体と軸受の内輪および外輪との間に油膜を形成し得る最少限の量となるように潤滑油を供給することができ、潤滑油が過剰に供給されることなどに起因する潤滑油の供給に伴う動力損失や、転がり粘性抵抗の増大を抑制し、全体としての動力損失を低減することができる。
【００１２】
また、請求項２の発明によれば、転動体を有する軸受の転がり接触部に潤滑油が供給される場合、転動体の公転方向の後側から、潤滑油が転動体に噴射される。そのため、噴射される際に潤滑油が有する運動エネルギを、転動体の公転方向の回転力を補助するように機能させることができ、その結果、全体としての動力損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明による軸受の潤滑装置の構成を説明するための模式図である。図１において、軸受１は、内輪２と外輪３との間に複数の転動体４を有する転がり軸受であって、主として軸心に直角な荷重を受けるラジアル軸受である。そして、この軸受１は、例えば車両に搭載されるトランスミッションの入力軸あるいは出力軸などの軸５の支持部分に用いられる軸受である。そのため、外輪３はトランスミッションケース（図示せず）に固定されて、内輪２が軸５と一体回転するように構成されている。なお、ここでの内輪２の回転方向は、図１での反時計回りの方向である。
【００１４】
また、複数の転動体４は保持器（図示せず）により円周方向で一定の間隔に保持されている。したがって、これらの複数の転動体４は、自転（スピン）しながら保持器と共に公転する。この具体例のように、外輪３が固定されていて、内輪２が反時計回りの方向に回転する場合、転動体４は、内輪２の回転方向と同じ反時計回りの方向に公転する。その公転速度は、内輪２の回転速度と、転動体４の直径やピッチ径などの軸受１の形状とによって求めることができる。
【００１５】
後述する軸受１の負荷圏Ｌ（図１の斜線部分）において、その始点Ａ側の所定の位置に、噴射ノズル６が設けられている。この噴射ノズル６は、転動体４が負荷圏Ｌもしくはその近傍を通過する際に、後述する油圧制御装置７から供給される所定の噴射圧力に調圧された潤滑油を、転動体４の公転方向の後側から転動体４へ噴射させるためのノズルである。言い換えると、噴射ノズル６は、負荷圏Ｌもしくはその近傍における転動体４に、転動体４の公転方向の後側から潤滑油を噴射させるためのノズルである。
【００１６】
また、噴射ノズル６は、転動体４への潤滑油の噴射位置および噴射角度が適宜に調整されて、例えばトランスミッションケースの所定位置に固定されている。適切な噴射位置とは、例えば、噴射のノズル６の先端が、軸受１、軸５、あるいは軸５に連結された歯車などの回転を妨げない範囲で、負荷圏Ｌでの始点Ａで示される地点もしくはその近傍における転動体４に可及的に近づけられた位置である。また適切な噴射角度とは、例えば、噴射ノズル６からの負荷圏Ｌでの始点Ａで示される地点もしくはその近傍における転動体４への潤滑油の噴射が、その噴射される転動体４以外の他の転動体などに干渉されない範囲で、潤滑油の噴射方向が噴射時における転動体４の公転半径の接線方向と、好ましくは平行になる角度である。
【００１７】
したがって、噴射ノズル６は、潤滑油を噴射する際の噴射方向が、噴射時における転動体４の公転半径の接線方向にほぼ平行となることによって、潤滑油が転動体４に衝突する際に発生する衝撃力の前記接線方向に平行な方向以外の分力が、可及的に小さくなるように、その噴射角度、位置等が設定されている。そのため、噴射の際に潤滑油の有する運動（噴射）エネルギが、効率よく転動体４の公転における回転エネルギに付加される。
【００１８】
上記の噴射ノズル６から転動体４への、潤滑油の噴射を制御するための油圧制御装置７が設けられている。この油圧制御装置７には、例えばトランスミッションケースの下部に設けられているオイル溜まり部８の潤滑油を、オイルポンプ９で汲み上げることによって、潤滑油が供給されている。なお、このオイルポンプ９は、例えば、トロコイド式ポンプ、あるいはギヤ式ポンプなどであって、エンジンやモータなどの動力源によって駆動されるポンプである。
【００１９】
この油圧制御装置７は、電気信号によって動作して油圧の給排や調圧をおこなうように構成されている。具体的には、オイルポンプ９から供給された潤滑油を、例えば調圧バルブ（図示せず）により、潤滑油を噴射するのに適当な所定圧に潤滑油の圧力を調整し、例えばソレノイドバルブ（図示せず）の開閉を制御することにより、噴射ノズル６へ、所定の噴射圧力に調圧された潤滑油の供給をおこなうように構成されている。
【００２０】
また、油圧制御装置７には、電子制御装置（ＥＣＵ）１０から指令信号が入力されている。すなわち、この電子制御装置（ＥＣＵ）１０は、噴射ノズル６から噴射される潤滑油の噴射時期（タイミング）、噴射量などを設定して、油圧制御装置７を制御するように構成されている。さらに、これらの制御装置７，１０による制御をおこなうためのデータを検出するセンサとして、軸受１が受ける荷重を検出する負荷センサ１１、内輪２の回転数と回転角、もしくは転動体４の公転の回転数と回転角を検出する回転センサ１２、油圧制御装置７における油圧を検出する油圧センサ（図示せず）などが設けられている。
【００２１】
負荷センサ１１としては、例えばロードセルなどの公知のセンサ類を適用することができ、回転センサ１２としては、例えばロータリエンコーダなどの公知のセンサ類を適用することができる。また、回転センサ１２により、例えば内輪２の回転数、回転角度を検出する場合は、その検出した内輪２の回転に関するデータに基づいて、転動体４の公転の回転速度、回転角を算出することができる。そのため、回転センサ１２により検出する回転の対象は、内輪２の回転であっても、転動体４の公転であってもよい。あるいはその両方の回転を対象としてもよい。
【００２２】
それらの各センサ１１，１２などからのデータを基に、電子制御装置（ＥＣＵ）１０で演算処理がおこなわれ、油圧制御装置７への指令信号が出力される。具体的には、まず、負荷センサ１１からのデータに基づいて、軸受１の負荷圏Ｌが判定される。負荷圏Ｌとは、軸受１が荷重を受ける場合に、その荷重が軸受１に作用する領域である。言い換えると、例えば、軸受１が負荷Ｆの荷重（図１での上方向への荷重）を受ける場合に、その荷重Ｆの影響を受け、軸受１の転がり接触部に潤滑油が必要とされる領域であって、図１では斜線を引いた範囲Ｌとして示している。またその負荷圏Ｌの判定は、負荷Ｆの方向、大きさ、最大負荷点の位置が検出もしくは設定されることによっておこなうことができる。なお、図１の点Ａは、転動体４が反時計回りの方向に公転する場合に、最初に負荷圏Ｌへ進入する位置として示した始点Ａであり、図１の点Ｂは、反時計回りで公転し、負荷圏Ｌに進入した転動体４が、最後に負荷圏Ｌを脱出する位置として示した終点Ｂである。
【００２３】
つぎに、内輪２の回転あるいは転動体４の公転の回転数や回転角度などのデータに基づいて、公転している転動体４が、負荷圏Ｌの始点Ａ部もしくはその周辺に設定された、所定の噴射位置を通過する周期が求められる。そして、その周期に同期させて、潤滑油を噴射ノズル６から噴射させるための指令信号が油圧制御装置７へ伝送される。また、軸受１が受ける荷重のデータ、あるいは、内輪２の回転あるいは転動体４の公転における回転数のデータに基づいて、噴射ノズル６から噴射される潤滑油の噴射量、噴射圧力などが求められ、それらに関する指令信号が油圧制御装置７へ伝送される。
【００２４】
具体的には、噴射ノズル６から転動体４へ噴射される潤滑油は、転動体４が潤滑油の噴射位置を通過する周期に同期させられて、間欠的に噴射される。また、その際の噴射量あるいは噴射圧力は、負荷圏Ｌにおける軸受１の転がり接触部に適切な潤滑油の油膜が形成される所定の大きさとなるように設定される。さらに、例えば車両の走行状態が変化することなどにより、トランスミッションの運転状態が変化し、内輪２の回転数が変化した場合でも、その回転数に応じて適当な噴射圧力、噴射量に調整されて、潤滑油が噴射される。例えば、内輪２の回転数が低い場合は、転動体４に供給される潤滑油の量が少なくなるように、潤滑油の噴射圧力、噴射量が調整され、反対に内輪２の回転数が高い場合には、転動体４に供給される潤滑油の量が多くなるように、潤滑油の噴射圧力、噴射量が調整される。
【００２５】
したがって、転動体４が、負荷圏Ｌもしくはその近傍における潤滑油の噴射位置を通過する瞬間だけ、適切な量の潤滑油が転動体４へ噴射されることになり、潤滑油を必要としないタイミング、位置での潤滑油の噴射、あるいは必要量以上の潤滑油の噴射が制限される。そのため、必要な量だけ潤滑油が噴射されることになり、潤滑油が過剰に供給されることなどに起因する潤滑油の供給に伴う動力損失が低減される。
【００２６】
上記に示した潤滑油の噴射に関する制御の一例を、図２のフローチャートにより説明する。このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図２において、まず、軸受１が受ける荷重が検出される（ステップＳ１）。ついで、検出された荷重を基に、軸受１の転がり接触部における最小油膜厚さの油膜を形成するための、必要潤滑油量が求められる。このとき、検出された荷重を基に、軸受１の負荷圏Ｌが併せて求められる（ステップＳ２）。
【００２７】
また、軸回転速度すなわち内輪２の回転数、回転角度等が検出され、それらの検出されたデータを基に、転動体４の公転における回転数、回転角度等が算出され、さらにそれらの転動体４の公転についてのデータを基に、転動体４が、負荷圏Ｌの始点Ａもしくはその近傍に設定された潤滑油の噴射位置を通過するタイミングが算出される（ステップＳ３）。
【００２８】
ステップＳ３で転動体４の通過タイミングが求められると、その通過タイミングと、噴射ノズル６から潤滑油を噴射させる噴射タイミングとが一致したか否かが判断される（ステップＳ４）。通過タイミングと噴射タイミングとが一致したことによって、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進み、転動体４へ向けて潤滑油が噴射される。そしてその後、このルーチンを一旦終了（リターン）する。
【００２９】
一方、通過タイミングと噴射タイミングとが一致しないことによって、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ５を飛ばし、すなわち潤滑油の噴射はおこなわれずに、このルーチンを一旦終了（リターン）する。
【００３０】
このように、この発明に係る軸受の潤滑装置によれば、軸受１の転がり接触部に潤滑油を供給する場合、潤滑油を必要とするタイミングだけ、また必要とする量だけ、転動体４へ潤滑油を噴射して供給することができる。また、その噴射の際には、噴射される潤滑油が有する運動エネルギを、効率よく回転エネルギに変換して、軸受１の回転力に付加することができる。その結果、潤滑油の供給に伴う動力損失を低減することができる。
【００３１】
また、上記のような作用・効果を奏するこの発明に係る歯車機構の潤滑装置を、例えば具体例に例示したように、トランスミッションなどの車両の動力伝達装置における歯車機構に適用すれば、潤滑油の供給に伴う動力損失が低減されることによって、車両の動力伝達効率が向上し、燃費を低減することができる。
【００３２】
なお、この発明は、上記の具体例に限定されない。例えば、具体例では、車両に搭載されるトランスミッションに用いられる転がり軸受に対する潤滑装置を例に説明しているが、トランスミッションに限らず、例えばデファレンシャルや四輪駆動車両のトランスファなど、転がり軸受を有する他の機械、装置にも適用することができる。さらに、車両に搭載される機械、装置に限らず、転がり軸受を有する、その他の一般機械、装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明に係る軸受の潤滑装置を概略的に説明するための模式図である。
【図２】この発明に係る軸受の潤滑装置における潤滑油の噴射制御の制御例を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１…軸受、  ２…内輪、  ３…外輪、  ４…転動体、  ６…噴射ノズル、  ７…油圧制御装置、  １０…電子制御装置（ＥＣＵ）、  １１…負荷センサ、  １２…回転センサ。
【図１】
2005331029.tif 000003
【図２】
2005331029.tif 000004