JP2013164131A - アクスル装置の潤滑油の循環構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前後進を低速で行う車両のアクスル装置に対して、油圧ポンプを使用せずに、アクスル装置内の摩擦部分に冷却した潤滑油を十分に供給することができるアクスル装置の潤滑油の循環構造を提供する。
【解決手段】アクスル装置１の潤滑油９の循環構造は、ピニオンギヤ２と、リングギヤ３と、ハウジング８と、循環配管とを備えている。ハウジング８の底部８０には、リングギヤ３の下部３１と対向する部分に排出口８ａが設けられている。ハウジング８の底部８０とリングギヤ３の下部３１との間には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、車両前方側と車両後方側とから排出口８ａに向けて徐々に狭くなるように形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、フォークリフトやホイールローダのように前後進を低速で行う車両に用いられるアクスル装置の潤滑油の循環構造に関する。

従来から車両にはアクスル装置が設けられている（特許文献１参照）。このアクスル装置はプロペラシャフトと左右の駆動輪とを接続し、エンジンからの動力を左右の駆動輪に伝えたり、左折や右折をスムーズにするものである。

アクスル装置の構成について簡単に説明する。アクスル装置は、周知のように、プロペラシャフトの先端部に回転中心が結合したピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合したリングギヤと、リングギヤに固定されたディファレンシャルギヤと、ディファレンシャルギヤの左右端にそれぞれ接続された左右のアクスルシャフトとを備えている。左右のアクスルシャフトにはそれぞれ駆動輪が接続される。

リングギヤは、プロペラシャフトの正逆回転によりピニオンギヤが車両左右方向に回転することによって車両前後方向に回転する。このリングギヤの回転によりディファレンシャルギヤは作動する。ディファレンシャルギヤは、直進時には左右のアクスルシャフトを同じ速度で回転させるが、左折時には右側のアクスルシャフト（右側の駆動輪）を速く回転させ、右折時には左側のアクスルシャフト（左側の駆動輪）を速く回転させる。このようにディファレンシャルギヤは、左右の駆動輪の回転に差をつけることにより左折または右折をスムーズにしている。

また、アクスル装置はハウジングを備えている。このハウジング内には、上記のピニオンギヤ、リングギヤ、ディファレンシャルギヤ、アクスルシャフト等が配置されている。ハウジング内の下部には潤滑油が貯留されている。リングギヤは潤滑油に浸漬されてハウジング内に配置されている。リングギヤは回転することにより潤滑油を掻き上げてハウジング内の摩擦部分（ギヤ、ギヤの噛合等）に供給し、摩擦部分の潤滑を行っている。

しかし、アクスル装置の駆動時間が長くなると潤滑油の温度が上昇するため、潤滑油の粘度が低下して潤滑不足が発生する。その結果、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生してしまう。

そこで、従来では、特許文献１のような潤滑油の循環構造が提案されている。この循環構造では、ハウジングの底部に潤滑油の排出口が設けられており、ハウジングの上部に潤滑油の供給口が設けられている。この供給口と排出口とは循環配管で接続されている。

この循環構造では、油圧ポンプを使用せずに、リングギヤが回転することにより潤滑油が掻き上げられる時の運動エネルギーを利用して、潤滑油を排出口から循環配管を介して供給口へ送るものである。これが繰り返されることにより潤滑油はハウジング内部と外部との間で循環される。また、潤滑油は循環配管を通ることにより冷却されてアクスル装置内の摩擦部分に供給されるため、摩擦部分の潤滑を十分に行うことが可能になっている。

特開昭５９−１８７０号公報

しかしながら、上記の循環構造では、リングギヤの回転速度が遅くなるとリングギヤが回転により潤滑油に与える運動エネルギーも小さくなるので潤滑油を排出口にスムーズに送ることができない。そのため、潤滑油の循環が十分に行われず、潤滑油を十分に冷却できない。

したがって、上記の循環構造を、フォークリフトやホイールローダのように前後進を低速で行う車両に使用しても、リングギヤの回転速度が遅いために潤滑油の循環効率が低下して潤滑油を十分に冷却できない。その結果、アクスル装置内の摩擦部分に冷却した潤滑油を十分に供給できず、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するおそれがある。

そこで、従来のように油圧ポンプを使用せずに、アクスル装置内の摩擦部分に冷却した潤滑油を十分に供給することができる潤滑油の循環構造が要求されている。

本発明は以上の問題を鑑みて成されたものであり、前後進を低速で行う車両のアクスル装置に対して、油圧ポンプを使用せずに、アクスル装置内の摩擦部分に冷却した潤滑油を十分に供給することができるアクスル装置の潤滑油の循環構造を提供することを目的とする。

本発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のようなアクスル装置の潤滑油の循環構造を採用した。

本発明のアクスル装置の潤滑油の循環構造では、内部の下部に潤滑油が貯留されたハウジングと、プロペラシャフトの先端部に回転中心が結合して車両左右方向に回転可能なピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合して前記ハウジング内で前記潤滑油に浸漬されて車両前後方向に回転可能なリングギヤとを備え、前記ハウジングの底部には前記潤滑油の排出口が設けられ、前記ハウジングの底部以外の部分には前記潤滑油の供給口が設けられ、前記排出口と前記供給口とが循環配管で接続されているアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
前記排出口の位置を前記ハウジングの底部で前記リングギヤの下部と対向する部分に設定し、当該対向する部分と前記リングギヤの下部との間に形成されている隙間を車両前方側と車両後方側とから前記排出口に向けて徐々に狭くなるように形成したことを特徴としている。

本発明のアクスル装置の潤滑油の循環構造では、潤滑油の排出口の位置をハウジングの底部でリングギヤの底部と対向する部分に設定し、当該対向する部分とリングギヤの下部との間に形成されている隙間を排出口に向けて徐々に狭くなるように形成した。これにより、リングギヤが低速で回転してもくさび効果によりリングギヤの下部には動圧が発生する。この動圧により、ハウジング内では潤滑油は排出口から循環配管へとスムーズに送られ、潤滑油の循環効率が上がる。よって、本発明のアクスル装置の潤滑油の循環構造では、前後進を低速で行う車両のアクスル装置に対して、油圧ポンプを使用せずに、アクスル装置の摩擦部分に冷却した潤滑油を十分に供給することができる。

本発明の一実施の形態を示すホイールローダの側面図である。 同実施の形態の車体前部側のアクスル装置の横断面図である。 図２のアクスル装置の潤滑油の循環構造の内部を示す模式図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 同実施の形態のアクスル装置の潤滑油の循環構造の全体を示す模式図である。 他の実施の形態のアクスル装置の潤滑油の循環構造の全体を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図にしたがって説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示すホイールローダ１０１の側面図である。このホイールローダ１０１に用いられるアクスル装置１は、車体の前部と後部にそれぞれ配置される。

具体的に説明すると、車体前部側のアクスル装置１は、車体前部に配置されたプロペラシャフト１０４と前輪１０５とを接続している。車体後部側のアクスル装置１は、車体後部に配置されたプロペラシャフト１０４と後輪１０６とを接続している。

双方のアクスル装置１，１は、エンジン１０３からトルクコンバータ（図示せず）、トランスミッション１０２、プロペラシャフト１０４を介して伝達されてきた動力をそれぞれ前輪１０５と後輪１０６に伝えたり、左折や右折をスムーズに行うものである。

図２は、車体前部側のアクスル装置１の横断面図である。このアクスル装置１は、プロペラシャフト１０４の先端部に回転中心が結合したピニオンギヤ２と、ピニオンギヤ２に噛合したリングギヤ３と、リングギヤ３に固定されたディファレンシャルギヤ４と、ディファレンシャルギヤ４の左右端に接続された左右のアクスルシャフト５，５とを備えている。左右のアクスルシャフト５，５にはそれぞれ駆動輪（図示せず）が接続される。さらに、ディファレンシャルギヤ４の左右側には、それぞれプラネタリーギヤ６およびサービスブレーキ７が接続されている。

リングギヤ３は、プロペラシャフト１０４の正逆回転によってピニオンギヤ２が車両左右方向に回転することにより車両前後方向に回転する。ディファレンシャルギヤ４は、リングギヤ３の回転により作動する。具体的に説明すると、ディファレンシャルギヤ４は、直進時には左右のアクスルシャフト５，５を同じ速度で回転させる。しかし、左折時には右側のアクスルシャフト５（右側の駆動輪）を速く回転させ、右折時には左側のアクスルシャフト５（左側の駆動輪）を速く回転させる。このようにディファレンシャルギヤ４は、左右の駆動輪の回転に差をつけることにより左折または右折をスムーズにしている。

また、アクスル装置１はハウジング８を備えている。このハウジング８内には、上記の部品（ピニオンギヤ２、リングギヤ３、ディファレンシャルギヤ４、アクスルシャフト５，５、プラネタリーギヤ６、サービスブレーキ７）が配置されている。

図３に示すようにハウジング８内の下部には潤滑油９が貯留されている。リングギヤ３の下部３１は潤滑油９に浸漬されている。これによりリングギヤ３は、車両前方向または車両後方向に回転することにより潤滑油９を掻き上げてハウジング８内の摩擦部分（ギヤ、ギヤの噛合等）に供給し、摩擦部分の潤滑を行う。

次に、本実施の形態のアクスル装置１の潤滑油９の循環構造について説明する。この循環構造は、図３と図５に示すように、ピニオンギヤ２、リングギヤ３、ハウジング８、循環配管１０を備えている。なお、図３と図５では、車体前部側のアクスル装置１の潤滑油９の循環構造を示しているが、車体後部側のアクスル装置１の潤滑油９の循環構造も同様の構造である。

ハウジング８の底部８０には潤滑油９の排出口８ａが設けられている。排出口８ａの具体的な位置を説明すると、図４に示すようにハウジング８の内底面８０ａにおいてリングギヤ３の下部３１と対向する部分には溝８１が設けられており、この溝８１内の底面８１ａ上に排出口８ａが設けられている。また、リングギヤ３の下部３１は溝８１内に配置されている。

溝８１内の底面８１ａとリングギヤ３の下部３１との間には隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓは、図３に示すように排出口８ａを中心として車両前後方向で対称となるように形成されている。さらに、この隙間Ｓは、車両前方側と車両後方側とから排出口８ａに向けて徐々に狭くなるように形成されている。

また、図３に示すようにハウジング８の上面には、潤滑油９の供給口８ｂが設けられている。この供給口８ｂと排出口８ａとは、図５に示すように循環配管１０で接続されている。この循環配管１０には、複数のフィン１１が長さ方向に並んで取り付けられている。

以上のように構成されているアクスル装置１の潤滑油９の循環構造では、プロペラシャフト１０４の回転によってリングギヤ３の下部に動圧（潤滑油９の流れ）を発生させ、この動圧を利用して潤滑油９を排出口８ａから循環配管１０を介して供給口８ｂに送る。これが繰り返されることにより潤滑油９が循環される。潤滑油９は循環配管１０を通っているときに冷却される。

ここで、リングギヤ３の下部３１とハウジング８の底部８０との間に形成されている隙間Ｓは、車両前方側と車両後方側とから排出口８ａに向けて徐々に狭くなっている。このため、リングギヤ３が低速で回転しても、排出口８ａの近傍Ｂ（図３参照）ではくさび効果により動圧が発生する。

このように、本実施の形態のアクスル装置１の潤滑油９の循環構造では、ホイールローダ１０１のように前後進を低速で行う車両に対して、潤滑油９の循環効率を上げることが可能になる。よって、油圧ポンプを使用せずに、アクスル装置１の摩擦部分に冷却した潤滑油９を十分に供給することができる。その結果、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのを防止することができる。

また、本実施の形態では、隙間Ｓを排出口８ａを中心として車両前後方向で対称となるように形成した。これにより、リングギヤ３が車両前方向または車両後方向のいずれの方向に回転しても、排出口８ａの近傍Ｂに発生する負圧の大きさは同じになる。したがって、前進または後進いずれの場合において潤滑油９の循環効率を上げることが可能になる。よって、本実施の形態のアクスル装置１の潤滑油９の循環構造では、前後進に関わらず、アクスル装置１の摩擦部分に冷却した潤滑油９を十分に供給することができる。

さらに、本実施の形態では、ハウジング８の内底面８０ａでリングギヤ３の下部３１と対向する部分に溝８１を設けて、この溝８１内の底面８１ａ上に排出口８ａを設け、溝８１内の底面８１ａとリングギヤ３の下部３１との間に形成されている隙間Ｓを排出口８ａに向けて徐々に狭くなるように形成した。

このように構成したことにより、リングギヤ３の回転により発生した動圧を溝８１の左右方向に逃がすことなく、排出口８ａ付近の圧力を高めることができる。したがって、潤滑油９を排出口８ａへさらにスムーズに送ることが可能になり、潤滑油９の循環効率がさらに上がる。よって、アクスル装置１の摩擦部分への潤滑油９の供給効率を上げることができ、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのを確実に防止することができる。

また、本実施の形態では、潤滑油９の供給口８ｂをハウジング８内の潤滑油９の油面よりも高い位置に設けた。これにより、供給口８ｂを潤滑油９の油面よりも低い位置に設けた場合に比べて循環配管１０が長くなるので潤滑油９を十分に冷却することが可能になる。よって、アクスル装置１の摩擦部分に十分に冷却した潤滑油９を供給することができ、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのを確実に防止することができる。

また、供給口８ｂは、冷却した潤滑油９がアクスル装置１内の摩擦部分に供給されやすい箇所に設けるのが好ましい。このようにすれば、アクスル装置１の摩擦部分に冷却した潤滑油９を確実に供給することができる。また、供給口８ｂや排出口８ａの個数や循環配管１０の本数は特に限定されない。

また、本実施の形態では、循環配管１０に複数のフィン１１を取り付けたので潤滑油９の冷却面積が大きくなり、潤滑油９の冷却効率をさらに上げることが可能になる。よって、アクスル装置１の摩擦部分に、より十分に冷却した潤滑油９を供給でき、アクスル装置１内の摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのをより確実に防止することができる。

以上、本発明にかかる実施の形態を例示したが、これらの実施の形態は本発明の内容を限定するものではない。また、本発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。

例えば、図示しないが、潤滑油９の供給口８ｂをハウジング８内の潤滑油９の油面よりも低い位置に設けても良い。この場合には、供給口８ｂを潤滑油９の油面よりも高い位置に設けた場合に比べて循環配管１０を短くすることが可能になる。このため、潤滑油９の循環効率が上がるので、アクスル装置１の摩擦部分への潤滑油９の供給効率が上がり、摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのをより確実に防止することができる。

また、図６に示すように、プロペラシャフト１０４にファン１２を取り付けても良い。このファン１２を駆動することで循環配管１０を冷却することが可能になるので、循環配管１０を通る潤滑油９を効率良く冷却することができる。よって、アクスル装置１の摩擦部分に、より十分に冷却した潤滑油９を供給でき、アクスル装置１内の摩擦部分に焼き付き等の損傷が発生するのをより確実に防止することができる。

１ アクスル装置
２ ピニオンギヤ
３ リングギヤ
８ ハウジング
８ａ 潤滑油の排出口
８ｂ 潤滑油の供給口
９ 潤滑油
１０ 循環配管
３１ リングギヤの下部
８０ ハウジングの底部
８０ａ ハウジングの内底面
８１ 溝
８１ａ 溝内の底面
１０４ プロペラシャフト
Ｓ 隙間

Claims (5)

1. 内部の下部に潤滑油が貯留されたハウジングと、プロペラシャフトの先端部に回転中心が結合して車両左右方向に回転可能なピニオンギヤと、このピニオンギヤに噛合して前記ハウジング内で前記潤滑油に浸漬されて車両前後方向に回転可能なリングギヤとを備え、前記ハウジングの底部には前記潤滑油の排出口が設けられ、前記ハウジングの底部以外の部分には前記潤滑油の供給口が設けられ、前記排出口と前記供給口とが循環配管で接続されているアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
   前記排出口の位置を前記ハウジングの底部で前記リングギヤの下部と対向する部分に設定し、当該対向する部分と前記リングギヤの下部との間に形成されている隙間を車両前方側と車両後方側とから前記排出口に向けて徐々に狭くなるように形成したことを特徴とするアクスル装置の潤滑油の循環構造。
2. 請求項１に記載のアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
   前記隙間を前記排出口を中心として車両前後方向で対称となるように形成したことを特徴とするアクスル装置の潤滑油の循環構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
   前記ハウジングの内底面で前記リングギヤの下部と対向する部分に溝を設けて、当該溝内の底面上に前記排出口を設け、当該溝内の底面と前記リングギヤの下部との間に形成されている隙間を前記排出口に向けて徐々に狭くなるように形成したことを特徴とするアクスル装置の潤滑油の循環構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
   前記供給口を前記ハウジング内の前記潤滑油の油面よりも高い位置に設けたことを特徴とするアクスル装置の潤滑油の循環構造。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のアクスル装置の潤滑油の循環構造において、
   前記供給口を前記ハウジング内の前記潤滑油の油面よりも低い位置に設けたことを特徴とするアクスル装置の潤滑油の循環構造。