(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
噛み合った歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルと、
該歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の反噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルと、
少なくとも一方の歯車の回転数を検出する回転数検出手段と、
該歯車の回転数に応じて前記第１潤滑油供給ノズルと前記第２潤滑油供給ノズルに供給する潤滑油の供給量を調整する供給量調整手段と、
を備えた歯車の潤滑装置において、
前記供給量調整手段は、前記検出された歯車の回転数が上昇するにつれ、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を少なくすると共に前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を多くするよう、また、前記検出された歯車の回転数が低回転域であるとき、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量よりも多くするよう、前記第１潤滑油供給ノズルおよび第２潤滑油供給ノズルの潤滑油供給量を調整することを特徴とする歯車の潤滑装置。
【請求項２】
噛み合った大小の歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルと、
該歯車の反噛み込み側における噛み合いピッチ円接線上から小歯車の中心方向に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルと、
少なくとも一方の歯車の回転数を検出する回転数検出手段と、
該歯車の回転数に応じて前記第１潤滑油供給ノズルと前記第２潤滑油供給ノズルに供給する潤滑油の供給量を調整する供給量調整手段と、
を備えた歯車の潤滑装置において、
前記供給量調整手段は、前記検出された歯車の回転数が上昇するにつれ、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を少なくすると共に前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を多くするよう、また、前記検出された歯車の回転数が低回転域であるとき、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量よりも多くするよう、前記第１潤滑油供給ノズルおよび第２潤滑油供給ノズルの潤滑油供給量を調整することを特徴とする歯車の潤滑装置。
【請求項３】
前記供給量調整手段は、前記歯車が所定の回転数になるまでは前記第１潤滑油供給ノズルからのみ潤滑油を供給し、
所定の回転数を超えてからは歯車の回転数が高いほど、前記第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量を少なくし、前記第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量を多くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車の潤滑装置。
【請求項４】
歯車の回転数が所定の回転数になるまでは、前記第１潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が歯車の噛み合いピッチ円周速よりも速くなるように、供給油量を設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の歯車の潤滑装置。
【請求項５】
歯車の回転数が所定の回転数以上のときは、前記第２潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が歯車の噛み合いピッチ円周速よりも速くなるように、供給油量を設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の歯車の潤滑装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯車の潤滑装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、歯車の回転が低速のときには歯の噛み込み側から噛合い部に向けて給油したほうが潤滑および冷却効果が高いことや、歯車の回転が高速のときは歯の反噛み込み側から潤滑油を供給することで歯面の冷却をはかれるとともに歯面に付着した油霧である程度潤滑が可能であることが知られている。
【０００３】
このような歯車の潤滑特性を利用した歯車の潤滑装置として、特開平１０−１２２３１０号公報に記載された技術がある。
【０００４】
当該技術は、歯車の反噛み込み側から噛合い部を冷却する潤滑油供給管以外に、歯車の噛み込み側噛合い部や歯車周上に潤滑油を供給する潤滑油供給管を設けており、高速、低速等の如何なる条件下においても、一定量の潤滑油を供給することで、歯車の潤滑および冷却能力を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、歯車が低速回転の場合には歯車の噛み込み側から潤滑油を供給するだけで十分に潤滑および冷却効果を得ることができるのに対し、従来技術のように反噛み込み側から給油することは、本来不要である潤滑油を供給することになり、ポンプの効率を悪化させるばかりでなく、このように不要な潤滑油までも供給しなければならず、その分ポンプも大きくする必要がある。
【０００６】
一方、歯車が高速回転の場合には、噛み込み側からの潤滑油の供給は、歯の頂、背隙に油を閉じ込めるポンプ仕事や、噴射した潤滑油を周速にまで加速する潤滑油加速仕事などの、いわゆる撹拌損失が大きくなり、歯車装置の効率が低下するばかりでなく、発熱量の増加による歯面焼き付き限界の低下などの問題が起きるため好ましくない。
【０００７】
本発明はこれらの問題に鑑み、低速から高速にわたる幅広い運転領域において、潤滑油の攪拌損失を増大させることなく歯車を効率よく潤滑する歯車装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る歯車の潤滑装置は、
噛み合った歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルと、
該歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の反噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルと、
少なくとも一方の歯車の回転数を検出する回転数検出手段と、
該歯車の回転数に応じて前記第１潤滑油供給ノズルと前記第２潤滑油供給ノズルに供給する潤滑油の供給量を調整する供給量調整手段と、
を備えた歯車の潤滑装置において、
前記供給量調整手段は、前記検出された歯車の回転数が上昇するにつれ、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を少なくすると共に前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を多くするよう、また、前記検出された歯車の回転数が低回転域であるとき、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量よりも多くするよう、前記第１潤滑油供給ノズルおよび第２潤滑油供給ノズルの潤滑油供給量を調整することを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る歯車の潤滑装置は、
噛み合った大小の歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルと、
該歯車の反噛み込み側における噛み合いピッチ円接線上から小歯車の中心方向に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルと、
少なくとも一方の歯車の回転数を検出する回転数検出手段と、該歯車の回転数に応じて前記第１潤滑油供給ノズルと前記第２潤滑油供給ノズルに供給する潤滑油の供給量を調整する供給量調整手段と、
を備えた歯車の潤滑装置において、
前記供給量調整手段は、前記検出された歯車の回転数が上昇するにつれ、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を少なくすると共に前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を多くするよう、また、前記検出された歯車の回転数が低回転域であるとき、前記第１潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量を前記第２潤滑油供給ノズル側の潤滑油供給量よりも多くするよう、前記第１潤滑油供給ノズルおよび第２潤滑油供給ノズルの潤滑油供給量を調整することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る歯車の潤滑装置は、前記供給量調整手段は、前記歯車が所定の回転数になるまでは前記第１潤滑油供給ノズルからのみ潤滑油を供給し、
所定の回転数を超えてからは歯車の回転数が高いほど、前記第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量を少なくし、前記第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量を多くすることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る歯車の潤滑装置は、
歯車の回転数が所定の回転数になるまでは、前記第１潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が歯車の噛み合いピッチ円周速よりも速くなるように、供給油量を設定したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る歯車の潤滑装置は、歯車の回転数が所定の回転数以上のときは、前記第２潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が歯車の噛み合いピッチ円周速よりも速くなるように、供給油量を設定したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１に係る歯車の潤滑装置は、
歯車の回転数が低回転域であるとき、歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量が、歯車の反噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量よりも多いことから、
当該低回転域において、噛み込み側からの潤滑油の供給で歯車の潤滑をしつつ、反噛み込み側からの余分な供給がなくなりポンプ効率の向上およびポンプの小型化を図ることができる。
【００１４】
一方で歯車の回転数が上昇するにつれ、歯車の反噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量は多く、歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量は少なくすることから、
当該回転上昇時に、反噛み込み側からの潤滑油の供給で歯車を潤滑および冷却しつつ、噛み込み側に潤滑油を供給することによる歯の頂、背隙に油を閉じ込めるポンプ仕事や、噴射した潤滑油を周速にまで加速する潤滑油加速仕事などの撹拌損失を低減できる。
【００１５】
本発明のうち請求項２に係る歯車の潤滑装置は、
歯車の回転数が低回転域であるとき、歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量が、歯車の反噛み込み側で小歯車の中心方向に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量よりも多いことから、
当該低回転域において、噛み込み側からの潤滑油の供給で歯車の潤滑をしつつ、歯車の反噛み込み側での小歯車の中心方向に向けた余分な潤滑油の供給がなくなりポンプ効率の向上およびポンプの小型化を図ることができる。
【００１６】
一方で歯車の回転数が上昇するにつれ、歯車の反噛み込み側で小歯車の中心方向に向けて潤滑油を供給する第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量は多く、歯車の噛み込み側の噛合い部に向けて潤滑油を供給する第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油供給量は少なくすることから、
当該回転上昇時に、歯車の反噛み込み側で小歯車の中心方向に向けて供給される潤滑油で歯車の冷却および潤滑を行いながら、歯車の噛み込み側に潤滑油を供給することによる歯の頂、背隙に油を閉じ込めるポンプ仕事や、噴射した潤滑油を周速にまで加速する潤滑油加速仕事などの撹拌損失を低減できる。
【００１７】
本発明のうち請求項３に係る歯車の潤滑装置は、
歯車の回転数が所定の回転数になるまでは第１潤滑油供給ノズルからのみ潤滑油を供給し、所定の回転数を超えてからは回転数が高いほど第１潤滑油供給ノズルの供給油量を減じると共に第２潤滑油供給ノズルからの供給量を増加しているので、
歯車の回転数が低いときには第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油のみで歯車の噛合い部を潤滑し、第２潤滑油供給ノズルからの潤滑油の余分な供給をなくすことにより、ポンプ効率の向上およびポンプの小型化を図ることができる。
【００１８】
一方、歯車の回転数が所定の回転数を超えてからは回転数が高いほど第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油を減量すると共に第２潤滑油供給ノズルからの供給油量を増加することで、
第２潤滑油供給ノズルからの供給油で歯車の冷却および潤滑を行いながら、第１潤滑油供給ノズルから歯車の噛み込み側に潤滑油を供給することによる歯の頂、背隙に油を閉じ込めるポンプ仕事や、噴射した潤滑油を周速にまで加速する潤滑油加速仕事などの撹拌損失を低減できる。
【００１９】
本発明のうち請求項４に係る歯車の潤滑装置は、歯車の回転数が所定の回転数になるまでは第１潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が歯車の噛合いピッチ円周速よりも速くなるように供給油量を設定したことにより、供給された潤滑油が歯車の歯先で弾き飛ばされることなく歯元まで到達し、歯面全体を効果的に冷却することができる。
【００２０】
本発明のうち請求項５に係る歯車の潤滑装置は、歯車の回転数が前記所定回転数を超えてからは、第２潤滑油供給ノズルから供給される潤滑油の流速が小歯車の噛合いピッチ円周速よりも速くなるように供給油量を設定したことにより、高回転時にも供給された潤滑油が歯車の歯先で弾き飛ばされることなく歯元まで到達し、歯面全体を効果的に冷却することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の歯車の潤滑装置の第１実施例であり、以下に説明する。
【００２３】
小歯車１と大歯車２の噛合い部の潤滑のため、噛み込み側と反噛み込み側にそれぞれ第1および第２潤滑油供給ノズル９ａ、９ｂを設ける。
【００２４】
第1および第２潤滑油供給ノズル９ａ、９ｂはそれぞれ噛み合った歯車の噛み合いピッチ円接線方向から歯車の噛合い部に向けて潤滑油を供給するように設置される。
【００２５】
また、歯車箱等に設けられた油層３に蓄えられた潤滑油は、オイルポンプ４により吸い上げられ、クーラ５を経て供給量調整手段である流量制御弁６へ送られる。この流量制御弁６により歯車の回転数に応じて第1および第２潤潤滑油供給ノズル９ａ、９ｂへ送られる流量が制御される。
【００２６】
供給される潤滑油量の制御は、コントローラ８によって行われる。
【００２７】
小歯車１の回転数を検出する回転数検出手段７からの信号を読み取り、回転数に応じて流量制御弁６を制御する。
【００２８】
例えば、歯車の回転数を回転数検出手段７で検出し、図６（ａ）に示すように、歯車の噛み込み側である第１潤滑油供給ノズル９ａからの潤滑油供給量を歯車の回転数の上昇に応じて減量し、歯車の反噛み込み側である第２潤滑油供給ノズル９ｂからの潤滑油供給量を歯車の回転数の上昇に応じて増量する。
【００２９】
また、図６（ｂ）に示すように、歯車の回転数が所定の回転数になるまで、つまり低速運転時には噛み込み側の第１潤滑油供給ノズル９ａからのみ潤滑油を供給し、それ以上の回転数では回転数の上昇に応じて第１潤滑油供給ノズルからの潤滑油の供給量を減じ、反噛み込み側の第２潤滑油供給ノズル９ｂから潤滑油の供給を開始し、増量するようにコントローラ８により流量制御弁６を制御してもよい。
【００３０】
所定の回転数を超えてからの減量および増量の仕方は、噛み込み側からの潤滑油の供給は一定量に減量してもよいが、回転数の上昇に応じて徐々に潤滑油量を減量してもよく、また反噛み込み側からの潤滑油の供給は一定量に増量してもよいが、回転数の上昇に応じて徐々に潤滑油量を増量してもよい。
【００３１】
なお、熱負荷が高い場合には歯面温度の効果的な低減のため、低回転時にも反噛み込み側の第２潤滑油供給ノズル９ｂから補助的に潤滑油を供給し、回転数の上昇に応じて噛み込み側の第１潤滑油供給ノズル９ａからの潤滑油供給量を減じて第２潤滑油供給ノズル９ｂからの潤滑油供給量を増量してもよい。
【００３２】
以上により、歯車が低回転時は、噛み込み側からの潤滑油の供給で歯車の潤滑をしつつ、反噛み込み側からの余分な供給がなくなりポンプ効率の向上およびポンプの小型化を図ることができ、
反対に歯車が高回転時は、反噛み込み側からの潤滑油の供給で歯車を潤滑および冷却しつつ、噛み込み側に潤滑油を供給することによる歯の頂、背隙に油を閉じ込めるポンプ仕事や、噴射した潤滑油を周速にまで加速する潤滑油加速仕事などの撹拌損失を低減できる。
【００３３】
図２は、本発明の歯車の潤滑装置の第２実施例であり、第１実施例と共通する箇所については説明を割愛する。
【００３４】
本第２実施例は第１実施例に対して第２潤滑油供給ノズル９ｂの向きを小歯車の中心に向けたものである。
【００３５】
そのため、歯車の回転数が高いときでも潤滑油が小歯車歯先面に衝突して弾き飛ばされにくく、供給する潤滑油で有効に小歯車を冷却することができる。
【００３６】
次に図示はしてないが、本発明の歯車の潤滑装置の第３実施例について説明する。前述の実施例と同様の箇所は説明を割愛する。
【００３７】
本第３実施例は、歯車の回転数が所定の回転数になるまで、第１潤滑油供給ノズル９ａの径ｄa(mm)と供給油量Ｑa(l/min)から次式で決まる潤滑油流速ｖa(m/sec)が、歯車の噛合いピッチ円周速よりも常に速くなるように潤滑油を第１潤滑油供給ノズル９ａから供給するようにコントローラ８により流量制御弁６を制御する。
【００３８】
ｖa＝Ｑa×１０3／Ａa／６０    Ａa＝πｄa2／４
これにより、供給された潤滑油が歯車の歯先まで弾き飛ばされることなく、歯元まで到達し、歯面全体を効果的に冷却できる。
【００３９】
次に図示はしてないが、本発明の歯車の潤滑装置の第４実施例について説明する。前述の実施例と同様の箇所は説明を割愛する。
【００４０】
本第４実施例は、歯車の回転数が前記所定の回転数から歯車装置の最大回転数までの間、第２潤滑油供給ノズル９ｂの径ｄb(mm)と供給油量Ｑb(l/min)から次式で決まる潤滑油流速ｖb(m/sec)が、歯車の噛合いピッチ円周速よりも常に速くなるように潤滑油を第２潤滑油供給ノズル９ｂから供給するようにコントローラ８により流量制御弁６を制御する。
【００４１】
ｖb＝Ｑb×１０3／Ａb／６０    Ａb＝πｄb2／４
これにより、供給された潤滑油が歯車の歯先まで弾き飛ばされることなく、歯元まで到達し、歯面全体を効果的に冷却できる。
【００４２】
図５は、本発明の歯車の潤滑装置の流量制御弁の駆動制御方法を示すフローチャートである。なお、図５においてＳ１、Ｓ２等は各ステップを示している。
【００４３】
図５に示すように、歯車の潤滑装置のコントローラ８は、Ｓ１において回転検出器７により小歯車１の回転数を読み込む。
【００４４】
次いでＳ２においてＳ１で読み込んだ小歯車の回転数より歯車ピッチ円周速の演算を行う。
【００４５】
歯車の回転数が所定の回転数になるまで、第１潤滑油供給ノズル９ａから供給する潤滑油流速が、歯車のＳ２で演算した歯車ピッチ円周速よりも大となるようにコントローラ８により流量制御弁６を制御する。
【００４６】
Ｓ３においてはＳ１で読み込んだ小歯車の回転数が所定値以上か否かを判定し、所定値未満の場合にはＳ４へ進み、所定値以上の場合にはＳ５へと進む。
【００４７】
小歯車の回転数が所定値未満の場合には、潤滑油を噛み込み側から供給することとなり、Ｓ４において必要潤滑油量を演算し、必要最低限の潤滑油を供給するようにＳ７で流量制御弁の駆動電圧を出力し、流量制御弁６を制御する。
【００４８】
小歯車の回転数が所定値以上の場合には、潤滑油を噛み込み側および反噛み込み側から供給することとなり、Ｓ５において反噛み込み側からの必要潤滑油量を、Ｓ６において噛み込み側からの補助潤滑油量を演算して各演算結果により潤滑油を供給するようにＳ７で流量制御弁の駆動電圧を出力し、流量制御弁６を制御する。
【００４９】
図３は、本発明の歯車の潤滑装置の第５実施例である。前述の実施例と同様の箇所は説明を割愛する。
【００５０】
第１潤滑油供給ノズル９ａおよび第２潤滑油供給ノズル９ｂに通ずる油圧回路のそれぞれにオイルポンプ４ａ、４ｂと流量制御弁６ａ、６ｂが設置されている。
【００５１】
このように、第１潤滑油供給ノズル９ａおよび第２潤滑油供給ノズル９ｂ油圧回路のそれぞれにオイルポンプ４ａ、４ｂと流量制御弁６ａ、６ｂを２つに分けて設置することで、それぞれの潤滑油供給ノズルに応じた能力のオイルポンプを設置することができる。
【００５２】
図４は、本発明の歯車の潤滑装置の第６実施例である。前述の実施例と同様の箇所は説明を割愛する。
【００５３】
オイルポンプ４ａ、４ｂは歯車軸１０、１１に設置されている。
【００５４】
これにより、オイルポンプ４ａ、４ｂの駆動源を別に設ける必要がなく、歯車装置をコンパクトにすることができる。
【００５５】
尚、上記実施例における歯車の回転数の検出は、小歯車の回転数を測定することにより行われているが、大歯車の回転数により行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歯車の潤滑装置の第１実施例
【図２】本発明の歯車の潤滑装置の第２実施例
【図３】本発明の歯車の潤滑装置の第５実施例
【図４】本発明の歯車の潤滑装置の第６実施例
【図５】本発明の歯車の潤滑装置の制御方法を示すフローチャート
【図６】本発明の歯車の潤滑装置の潤滑油供給量を示す図
【符号の説明】
１          小歯車
２          大歯車
３          潤滑油油層
４ａ、４ｂ  オイルポンプ
５          オイルクーラ
６ａ、６ｂ  流量制御弁
７          回転検出手段
８          コントローラ
９ａ        第１潤滑油供給ノズル
９ｂ        第２潤滑油供給ノズル
１０        小歯車軸
１１        大歯車軸
【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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