特開 2015-232381 動力伝達装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-232381(P2015-232381A)

(43)【公開日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/04 20100101AFI20151201BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20151201BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20151201BHJP

【ＦＩ】

   F16H57/04 P

   F16H57/04 J

   H02K7/116

   H02K7/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-120132(P2014-120132)

(22)【出願日】2014年6月11日

(71)【出願人】

【識別番号】592058315

【氏名又は名称】アイシン・エーアイ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100081776

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 宏

(72)【発明者】

【氏名】林 陽介

(72)【発明者】

【氏名】田中 博幸

(72)【発明者】

【氏名】林 裕人

【テーマコード（参考）】

3J063

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J063AA01

3J063AB02

3J063AC01

3J063AC11

3J063BA11

3J063BB50

3J063CA01

3J063CB01

3J063CD45

3J063CD65

3J063XD03

3J063XD16

3J063XD32

3J063XD42

3J063XD62

3J063XD72

3J063XE22

3J063XE38

5H607AA02

5H607BB01

5H607BB02

5H607CC05

5H607DD02

5H607EE34

5H607FF04

5H607FF24

(57)【要約】

【課題】過剰分の潤滑油を速やかにキャッチタンクに回収できる動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。
【解決手段】動力源２０に接続され、複数の歯車３１〜３４の組み合わせで変速する歯車機構３０と、歯車機構３０を収納し、規定量ＯＬの潤滑油を使用状態において内部に保持可能な歯車機構収納空間１０Ｃをもつケーシング１０と、静止状態において規定量の潤滑油を入れたときに潤滑油にて満たされる潤滑油連通路１３と、空気の移動が可能な空気連通路１１、１０Ａ、１２とで連結されたオイルキャッチタンク１０Ｂと、複数の歯車３１〜３４のうちの１又は２以上に連動して回転する羽根２３をもち、空気連通路１１、１０Ａ、１２をキャッチタンク１０Ｂから歯車収納空間１０Ｃに向けて送風して歯車機構収納空間１０Ｃの内圧をキャッチタンク１０Ｂの内圧よりも高くする送風機とをもつ。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動力源に接続され、前記動力源からの回転動力を複数の歯車の組み合わせで変速する歯車機構と、
前記歯車機構を収納し、規定した範囲の量である規定量の潤滑油を使用状態において内部に保持可能な歯車機構収納空間をもつケーシングと、
静止状態において前記規定量の潤滑油を入れたときに前記潤滑油にて満たされる潤滑油連通路と、空気の移動が可能な空気連通路とで連結されたオイルキャッチタンクと、
前記複数の歯車のうちの１又は２以上に連動して回転する羽根をもち、前記空気連通路を前記キャッチタンクから前記歯車収納空間に向けて送風して前記歯車機構収納空間の内圧を前記キャッチタンクの内圧よりも高くする送風機と、
をもつ動力伝達装置。

【請求項2】

前記潤滑油連通路が前記歯車収納空間にて開口する開口部の高さは前記静止状態における規定量の潤滑油の油面よりも下である請求項１に記載の動力伝達装置。

【請求項3】

前記動力源は前記ケーシング内に配設され、ロータとステータとを持つモータジェネレータで有り、
前記羽根は前記動力源の前記ロータのコイルエンドに固定されている請求項１又は２に記載の動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される動力伝達装置に関し、詳しくは潤滑が必要な歯車機構を有する動力伝達装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の歯車機構をもつ動力伝達装置はケーシング内に潤滑油を保持している。潤滑油はケーシング内に過剰に入れられており動力伝達装置の運転時には過剰分の潤滑油をキャッチタンクに回収している。

【0003】

潤滑油のキャッチタンクへの回収は動力伝達機構が有する歯車機構がもつ歯車による掻き上げにより行っている（特許文献１など）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2009-257518号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来技術の動力伝達装置では過剰分の潤滑油を歯車の掻き上げで行っているため、速やかに過剰分の潤滑油をキャッチタンクに回収することができず、回収が完了するまでの運転初期段階においては過剰分の潤滑油が存在することにより歯車による潤滑油の撹拌損失が大きくなり効率が低下する。

【0006】

本発明は上記課題に鑑み完成したものであり、過剰分の潤滑油を速やかにキャッチタンクに回収できる動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）上記課題を解決する本発明の動力伝達装置は、動力源に接続され、前記動力源からの回転動力を複数の歯車の組み合わせで変速する歯車機構と、
前記歯車機構を収納し、規定した範囲の量である規定量の潤滑油を使用状態において内部に保持可能な歯車機構収納空間をもつケーシングと、
静止状態において前記規定量の潤滑油を入れたときに前記潤滑油にて満たされる潤滑油連通路と、空気の移動が可能な空気連通路とで連結されたオイルキャッチタンクと、
前記複数の歯車のうちの１又は２以上に連動して回転する羽根をもち、前記空気連通路を前記キャッチタンクから前記歯車収納空間に向けて送風して前記歯車機構収納空間の内圧を前記キャッチタンクの内圧よりも高くする送風機と、
をもつ。

【0008】

歯車の形状は必ずしも潤滑油の掻き上げに特化して形成できない。特に潤滑油は必要最小限の量を保持するものであるために潤滑油を掻き上げさせる歯車は潤滑油の油面から大きく露出しており掻き上げの効率も低下せざるを得ない。また、キャッチタンクへの潤滑油回収の進行や、動力伝達装置を搭載した車両の移動によっても油面の位置が大きく変動することになるから、潤滑油の掻き上げに特化することが困難な歯車では潤滑油を効果的にキャッチタンクに回収することは困難である。

【0009】

それに対して送風機による差圧発生を行うと、発生した差圧の大きさに応じた潤滑油の移動が速やかに行われる。送風機の羽根は常に空気中に存在させることが可能であり効果的に送風できる。潤滑油を直接的に移動させるために油ポンプを設けることも考えられるがもともと回転する歯車機構に連動する羽根や歯車に比べて構成要素が多くなってしまう。

【0010】

以上説明した通り歯車による潤滑油の掻き上げに比べて送風機による差圧発生の方が速やかに潤滑油をキャッチタンクに回収することが可能である。
上述の（１）に記載の動力伝達装置は以下の（２）及び（３）のうちの一方又は両方の構成を採用することができる。

【0011】

（２）前記潤滑油連通路が前記歯車収納空間にて開口する開口部の高さは前記静止状態における規定量の潤滑油の油面よりも下である。潤滑油連通路が歯車機構収納空間に開口する開口部の高さを静止状態における油面よりも下にすることにより潤滑油連通路に空気が侵入して潤滑油の回収効率が落ちることを防止できる。ここで潤滑油連通路に空気が入ると、それ以上の潤滑油の回収は進行し難くなる。従って開口部の高さが最終的に目的とする油面の高さと積極的に一致させることで動作中における油面の高さを安定させることができる。特に発生する差圧が大きくなり過ぎても潤滑油の回収はそれ以上進行しないため、潤滑油の回収のし過ぎを生起することなく送風機の容量を大きくして速やかに潤滑油を回収させることができる。

【0012】

（３）前記動力源は前記ケーシング内に配設され、ロータとステータとを持つモータジェネレータで有り、前記羽根は前記動力源の前記ロータのコイルエンドに固定されている。通常、モータジェネレータにおけるロータのコイルエンド近傍は死空間になっているため空間の有効利用を図ることができる。

【発明の効果】

【0013】

上述の（１）の発明によれば、キャッチタンクへの潤滑油の回収を速やかに行うことができる。上述の（２）の構成を採用すると、潤滑油の回収効率の低下を抑制できるほか、油面の位置が安定するという付随的な効果を発揮できる。上述の（３）の構成を採用すると、動力伝達装置の空間効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例の動力伝達装置の概要を示すスケルトン図である。

【図2】図２に示す動力伝達装置における羽根２３を示す一部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の動力伝達装置について以下、実施例に基づき説明する。本実施例の動力伝達装置は車両に搭載される動力源に接続され、その動力源からの回転出力を歯車機構により変速して車輪に伝達する装置である。動力源としてはモータジェネレータ、内燃機関、及びそれらの組み合わせなど特に限定しない。更に動力伝達装置と動力源とを一体化することもできる。

【0016】

（実施態様１）
・構成
本実施例の動力伝達装置は動力源としてのモータジェネレータを内蔵する装置である。本実施形態の動力伝達装置１は、図１に示すように、ケーシング１０とモータジェネレータ２０と歯車機構３０とをもつ。ケーシング１０はオイルキャッチタンク１０Ｂが一体化されている。更にケーシング１０はモータジェネレータ２０を収納するモータジェネレータ収納室１０Ａと歯車機構収納空間１０Ｃとをもつ。

【0017】

モータジェネレータ収納室１０Ａはオイルキャッチタンク１０Ｂの上方に配設され、歯車機構収納空間１０Ｃはモータジェネレータ収納室１０Ａ及びオイルキャッチタンク１０Ｂの側方に配置され、内部に潤滑油を保持可能である。モータジェネレータ収納室１０Ａ及びオイルキャッチタンク１０Ｂの間には空気が流通可能な空気連通路１２が、モータジェネレータ収納室１０Ａ及び歯車機構収納空間１０Ｃの間には空気が流通可能な空気連通路１１が、キャッチタンク１０Ｂ及び歯車機構収納空間１０Ｃの間には潤滑油が流通可能な潤滑油連通路１３がそれぞれある。

【0018】

潤滑油は使用状態で歯車機構収納空間の内部に保持されている。潤滑油を入れる量は動力伝達装置１が動作していない静止状態で油面ＯＬ（規定量の潤滑油が入ったときの油面）になるように入れられている。潤滑油連通路１３の歯車機構収納空間１０Ｃでの開口部の上端位置は油面ＯＬよりも下（油面ＯＬ１）になっており静止状態では、常に潤滑油が潤滑油連通路１３内を満たしている。潤滑油の量は潤滑に必要な量の範囲で任意に決定できる（規定した範囲の量に相当）。

【0019】

モータジェネレータ２０は、ロータ２１とステータ２２と羽根２３とからなる。ロータ２１は回転軸方向の一端部２１ａと他端部２１ｂとの間で空気が流通可能な連通路２１ｃを中心軸部分にもつ。ステータ２２はロータ２１の外側に配設される。羽根２３はロータ２１の回転軸方向の一端部２１ａに一体化され、ロータ２１の順回転により他端部２１ｂから一端部２１ａに向けて連通路２１ｃを通じて送風する送風機として作用する。

【0020】

モータジェネレータ２０は電力を回転動力に変換して出力軸２１１から歯車機構３０に出力したり、反対に歯車機構３０から逆の経路にて伝達されてきた回転動力を電力に変換したりできる。それら電力と回転動力との変換は図示しない制御装置により制御される。従って羽根２３は出力軸２１１を通じて歯車３１〜３４と連動する。

【0021】

モータジェネレータ２０はロータ２１と一体回転する出力軸２１１が歯車機構収納空間１０Ｃに突出するように配設される。出力軸２１１はロータ２１の一端部２１ａ、他端部２１ｂのうち羽根２３が一体化された側２１ａに設けられる。羽根２３が設けられた側と反対側である、ロータ２１の他端部２１ｂの近傍には整流板１５が設けられている。整流板１５はモータジェネレータ収納室１０Ａの内壁に固定されている。整流板１５は空気の流れが他端部２１ｂと干渉することを抑制してロータ２１の回転抵抗を減少させる働きも期待できるし、モータジェネレータ収納室１０Ａの内壁との間隔の大きさによって空気の流れを調節することも期待できる。

【0022】

モータジェネレータ２０は、モータジェネレータ収納室１０Ａ内に収納されるが、一端部２１ａ、他端部２１ｂ側以外は、ほぼ隙間がない。そのため、ロータ２１の他端部２１ｂ側から空気を吸って、一端部２１ａ側に空気を流通させる。モータジェネレータ収納室１０Ａはキャッチタンク１０Ｂとの間の空気連通路１２が他端部２１ｂ側に開口し、歯車機構収納空間１０Ｃとの間の空気連通路１１が一端部２１ａ側に開口する。そのため、羽根２３により生起された他端部２１ｂから一端部２１ａへの空気の流れはキャッチタンク１０Ｂから歯車機構収納空間１０Ｃへの空気の流れになる。つまり、羽根２３はロータ２１とモータジェネレータ収納室１０Ａの内壁と相俟って送風機を形成する。

【0023】

歯車機構３０はモータジェネレータ２０の出力軸２１１に連結された第１歯車３１，第１歯車３１に噛合する第２歯車３２、第２歯車３２と同軸で回転する第３歯車３３、第３歯車３３に噛合する第４歯車とから構成される。第４歯車３４はデファレンシャル装置３５のリングギヤであり、その一部が潤滑油に浸漬されることで潤滑油を他の歯車３１〜３３に掻き上げて潤滑を行う。デファレンシャル装置３５はそのまま図示しないドライブシャフトに連結されている。

【0024】

歯車収納空間１０Ｃ内には潤滑油が保持されるが、その油面ＯＬ（動力伝達装置１が静止しているときの静止油面）はキャッチタンク１０Ｂとの間の潤滑油連通路１３の開口の上端よりも上で、モータジェネレータ収納室１０Ａとの間の空気連通路１１の開口よりも下に設定される。潤滑油連通路１３の開口の上端よりも上にすることにより潤滑油を速やかにキャッチタンク１０Ｂに回収できる。空気連通路１１の開口よりも下にすることによりモータジェネレータ収納室１０Ａへの潤滑油の浸入が防止できる。モータジェネレータ収納室１０Ａへの潤滑油の浸入を意図する場合には空気連通路１１の開口よりも上に油面ＯＬを設定することもできる。キャッチタンク１０Ｂ内には潤滑油をろ過するストレーナ１４をもつ。

【0025】

・作用効果
本実施形態の動力伝達装置１は上述の構成をもつことから以下の作用効果を発現する。
以下、動力伝達装置１内における潤滑油や空気の流れに着目して説明を行う。動力伝達装置１が静止しているときには潤滑油は歯車機構収納空間１０Ｃ及びキャッチタンク１０Ｂ内にて油面ＯＬにて存在する。モータジェネレータ２０が順方向に回転し始めるとロータ２１の一端部２１ａに一体化された羽根２３も回転する。

【0026】

羽根２３をロータ２１の一端部２１ａ側から記載した図２に示すように、羽根２３が順方向（図２における時計回り）に回転すると、空気が羽根２３により外側ｆ１に押しやられて、結果、連通路２１ｃ内から空気を吸い出すことになる。

【0027】

そうすると、動力伝達装置１内の全体としては空気の流れＦが生じることになる。つまり、モータジェネレータ収納室１０Ａでは羽根２３の周囲の圧力が高まるため、空気連通路１１を通じてモータジェネレータ収納室１０Ａとから歯車機構収納空間１０Ｃへの空気の流れと、他端部２１ｂ側の圧力が低下するためキャッチタンク１０Ｂからモータジェネレータ収納室１０Ａへの空気の流れが生じる。

【0028】

従って、全体としてはキャッチタンク１０Ｂから歯車機構収納空間１０Ｃへの空気の流れＦが生じる。つまり、空気連通路１２からモータジェネレータ収納室１０Ａを通じ空気連通路１１への流路は、本発明における空気連通路（キャッチタンク１０Ｂと歯車機構収納空間１０Ｃとの連通路）に相当する。

【0029】

空気の流れＦが発生するとキャッチタンク１０Ｂの内圧が低下し歯車機構収納空間１０Ｃの内圧が上昇する。結果、キャッチタンク１０Ｂの内圧が歯車機構収納空間１０Ｃの内圧より低くなる。この内圧差によってキャッチタンク１０Ｂ内の潤滑油の油面に加わる圧力が歯車機構収納空間１０Ｃ内の潤滑油の油面に加わる圧力に比べて相対的に小さくなる。結果、圧力差により潤滑油は圧力差を解消できるまで潤滑油通路１３を通じて歯車機構収納空間１０Ｃからキャッチタンク１０Ｂへと流れていき（流れＢ）、キャッチタンク１０Ｂ内での油面は上昇（Ｃ方向）し、歯車機構収納空間１０Ｃ内での油面は低下（方向Ａ）する。

【0030】

送風機による差圧発生を行うと、発生した差圧の大きさに応じた潤滑油の移動が速やかに行われる。送風機の羽根２３は常に空気中に存在させることが可能であり効果的に送風でき、結果、潤滑油のキャッチタンク１０Ｂへの回収を速やかに行うことができる。

【0031】

ここで、モータジェネレータ２０の回転数が高くなっていくと、キャッチタンク１０Ｂ及び歯車機構収納空間１０Ｃの間の内圧差も大きくなっていく。その時に歯車機構収納空間１０Ｃからキャッチタンク１０Ｂへと流れる潤滑油の量も大きくなるが歯車機構収納空間１０Ｃ内の油面が潤滑油連通路１３の開口部の上端ＯＬ１よりも低くなるとそれ以上の潤滑油の移動は進行しない。歯車機構収納空間１０Ｃ内の油面がＯＬ１よりも下回ると潤滑油連通路１３内に空気が侵入するためである。空気は潤滑油よりも移動が容易であるため、潤滑油連通路１３内に空気が侵入すると、それ以上の潤滑油の移動は進行し難くなる。このように、潤滑油連通路１３の開口部の上端の位置ＯＬ１と、歯車機構収納空間１０Ｃ内における潤滑油の油面の最低位置とは連動するため、潤滑油連通路１３の開口部の上端の位置ＯＬ１を歯車機構収納空間１０Ｃ内における適正な油面の高さに設定することにより油面を適正な位置に制御することができるという効果を生じる。ストレーナ１４はこの潤滑油の移動に伴い潤滑油が流通し潤滑油に含まれる不純物をろ別できる。

【0032】

以上、モータジェネレータ２０が順方向（前進方向）に回転するときの潤滑油の移動について説明を行った。モータジェネレータ２０を逆方向（後進方向）に回転させるときには上述した作用と反対の作用が生じることになる。すなわち、羽根２３の形状が逆回転時では効率的に送風できるものでは無いためにモータジェネレータ２０を順方向に回転した場合に生じる圧力差よりも程度は小さいものの、キャッチタンク１０Ｂと歯車機構収納空間１０Ｃとの間で圧力差が生じる。この圧力差は順方向の場合とは反対にキャッチタンク１０Ｂ内の圧力が歯車機構収納空間１０Ｃ内の圧力よりも高くなる。結果、潤滑油はキャッチタンク１０Ｂから歯車機構収納空間１０Ｃに向けて流れることになる。通常、歯車機構３０の潤滑は前進時を基準に最適化されており、後進時には必ずしも適正であるとは言えない場合も考えられる。その場合に歯車機構収納空間１０Ｃ内での潤滑油の量が増加させることができるため、潤滑油の量が少ない場合よりも潤滑性を向上できることが期待できる。ここで、後進方向へ車両を進行させる時間は前進させる時間よりも短いために撹拌抵抗の増加の影響は短時間で済む。

【0033】

（変形態様）
上述の実施例では歯車機構収納空間１０Ｃ、キャッチタンク１０Ｂ、モータジェネレータ収納室１０Ａのそれぞれは一体的なケーシング１０内に配設されていたが、それぞれを独立させることができる。その場合には空気連通路１１、１２や潤滑油連通路１３を管などにより形成し各収納室の間を連通させる。また、モータジェネレータ収納室１０Ａと歯車機構収納空間１０Ｃを一体化することもできる。

【0034】

羽根２３を一体的に固定する位置としては、キャッチタンク１０Ｂと歯車機構収納空間１０Ｃとの間で圧力差を生じさせることができるならば、ロータ２１の一端部２１ａの他の構成が採用できる。例えば、ロータ２１の反対側の他端部２１ｂにて一体化することができる。また、モータジェネレータ２０に設ける以外にも歯車機構３０を構成する歯車のうちの１つに羽根を設けることもできる。

【0035】

空気連通路１１、１２、潤滑油連通路１３のそれぞれの開口部について開口の面積を大きくしたり小さくしたりすることにより潤滑油の回収の速度や回収に要するエネルギーの大きさを制御できる。

【符号の説明】

【0036】

１…動力伝達装置
１０…ケーシング １０Ａ…モータジェネレータ収納室 １０Ｂ…キャッチタンク １０Ｃ…歯車機構収納空間 １１、１２…空気連通路 １３…潤滑油連通路 １４…ストレーナ １５…整流板
２０…モータジェネレータ ２１…ロータ ２１１…出力軸
２１ａ…ロータの一端部 ２１ｂ…ロータの他端部 ２２…ステータ
２３…羽根（送風機の一部）
３０…歯車機構 ３１〜３４…第１〜第４歯車 ３５…デファレンシャル装置

【図1】

【図2】