JP2006112460A - 動力伝達装置およびラジアルピストンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 動力源の出力側に、専用の伝動装置を設けずに済む動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 第１の回転部材６と第２の回転部材２との相対回転に連動して駆動されるラジアルピストンポンプ７を有する動力伝達装置において、ラジアルピストンポンプ７は、第１の回転部材に取り付けられたピストン１１と、ピストン１１の動作によりオイルが吸入および吐出される油室１４とを有しており、油室１４へのオイルの吸入状態を制御する吸入状態制御弁、または油室１４からのオイルの吐出状態を制御する吐出状態制御弁の少なくとも一方が設けられており、第２の回転部材２には、ピストン１１が係合され、かつ、ピストン１１を第１の回転部材６および第２の回転部材２の半径方向に動作させるカム３６，８１が設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、動力源の出力側に配置される動力伝達装置およびラジアルピストンポンプに関するものである。

従来、車両には動力源が搭載されており、その動力源の出力側には動力伝達装置が配置されている。この動力伝達装置には、クラッチ、変速機、前後進切換装置などの要素が含まれており、各要素の種類および配置位置は、車両性能および車両仕様などの諸元により任意に選択される。このような動力伝達装置を有する車両の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された車両にはエンジンが搭載されており、エンジンの出力側に、前後進切換装置およびベルト式無段変速機および最終減速機が配置されている。この前後進切換装置は、遊星歯車装置およびクラッチおよびブレーキを有しており、クラッチおよびブレーキの係合・解放を制御する油圧制御装置が設けられている。

また、ベルト式無段変速機は、プライマリプーリおよびセカンダリプーリおよびベルトを有しており、プライマリプーリの油圧室およびセカンダリプーリの油圧室の油圧が、油圧制御装置により制御される構成となっている。さらに、エンジンのクランクシャフトと、前後進切換装置に連結されたインプットシャフトとの間の動力伝達経路には、トルクコンバータとロックアップクラッチとが並列に設けられている。このトルクコンバータは、クランクシャフトに連結されたポンプインペラと、インプットシャフトに連結されたタービンランナとを有している。このトルクコンバータに供給されるオイル量、およびロックアップクラッチの係合圧も、前記油圧制御装置により制御される構成となっている。さらに、油圧制御装置は、油圧回路およびソレノイドバルブを有しており、その油圧回路にオイルを供給するオイルポンプが設けられている。このオイルポンプは、ボデーおよびロータを有し、ボデーはトランスアクスルケースに固定され、ロータはポンプインペラと一体的に回転するように連結されている。

上記構成により、エンジンの動力がポンプインペラを経由してロータに伝達されて、オイルポンプが駆動されてオイルが吐出される。そして、ロックアップクラッチが解放されている場合は、エンジンの動力がトルクコンバータに伝達されると、流体の運動エネルギにより動力の伝達がおこなわれる。ロックアップクラッチが係合された場合は、エンジンの動力がトルクコンバータに伝達されると、摩擦力により動力の伝達がおこなわれる。このようにして、エンジンの動力が前後進切換装置に伝達される。なお、オイルポンプを有する動力伝達装置の一例は、特許文献２にも記載されている。
特開２００１−３２３９７８号公報 特開平１０−２２０５５７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されている動力伝達装置においては、エンジンの動力を車輪に伝達するためにトルクコンバータなどの伝動装置を設ける他に、トルクコンバータおよび前後進切換装置およびベルト式無段変速機に供給するオイルを吐出するオイルポンプを別途設ける必要があった。そのため、動力伝達装置の全体としての構成、あるいは動力伝達装置に付随する機器を含めた全体としての構成が大型化し、車載性を向上する場合に改善の余地があった。

この発明は上記事情を背景としてなされたものであって、トルクコンバータなどの伝動装置とオイルポンプとを個別に設けずに済むようにして、全体としての小型化を図り、ひいては車両への搭載性を向上させることのできる動力伝達装置およびラジアルピストンポンプを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、動力伝達がおこなわれる第１の回転部材および第２の回転部材と、この第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転に連動して駆動されるラジアルピストンポンプとを有する動力伝達装置において、前記ラジアルピストンポンプは、前記第１の回転部材に取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作するピストンと、このピストンの動作によりオイルが吸入および吐出され、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との間における動力伝達状態を制御する油室とを有しており、前記油室へのオイルの吸入状態を制御する吸入状態制御弁、または前記油室からのオイルの吐出状態を制御する吐出状態制御弁の少なくとも一方が設けられているとともに、前記第２の回転部材には、前記ピストンと一体的に半径方向に動作する部材が係合され、かつ、このピストンを前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作させるカムが設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記ピストンと一体的に半径方向に動作する部材は、このピストンに取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、前記カムに接触した状態で転動するローラであることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成に加えて、前記ローラは、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材の回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能に前記ピストンに取り付けられており、前記カムは、前記回転軸線を中心として半径方向に変位する波形形状の外側カム面と、この外側カム面よりも内側に形成され、かつ、この外側カム面と相似する波形形状を有する内側カム面とを有しており、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転にともない、前記ピストンが前記外側カム面に接触して転動する動作と、前記ピストンが前記内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すように構成されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、第１の回転部材および第２の回転部材と、この第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転に連動して駆動されるラジアルピストンポンプにおいて、前記第１の回転部材に取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作するピストンと、このピストンの動作によりオイルが吸入および吐出される油室とが設けられており、前記油室へのオイルの吸入状態を制御する吸入状態制御弁、または前記油室からのオイルの吐出状態を制御する吐出状態制御弁の少なくとも一方が設けられているとともに、前記第２の回転部材に形成されたカムと、前記ピストンに取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、前記カムに接触した状態で転動することにより、前記ピストンを前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作させるローラとを有することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４の構成に加えて、前記ローラは、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材の回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能に前記ピストンに取り付けられており、前記カムは、前記回転軸線を中心として半径方向に変位する波形形状の外側カム面と、この外側カム面よりも内側に形成され、かつ、この外側カム面と相似する波形形状を有する内側カム面とを有しており、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転にともない、前記ピストンが前記外側カム面に接触して転動する動作と、前記ピストンが前記内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すように構成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１の回転部材と第２の回転部材とが相対回転すると、ピストンが動作してオイルが油室に吸入され、かつ、油室からオイルが吐出される。また、吸入状態制御弁または吐出状態制御弁により、油室に吸入されるオイルの吸入状態およびオイルの吐出状態を制御することにより、第１の回転部材と第２の回転部材との間における動力伝達状態を制御することが可能である。このように、ラジアルピストンポンプが伝動装置としての機能をも兼備しているため、クラッチなどの伝動装置を新たに用いずに済む。また、ピストンがカムに沿って動作するため、第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転と、ピストンの動作との連動が確実におこなわれる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、ローラがカムに接触して転動し、転がり摩擦状態となるため、第１の回転部材と第２の回転部材との間で伝達される動力が、カムとローラとの滑りにより損失されることを抑制できる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同様の効果を得られる他に、第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、ピストンが外側カム面に接触して転動する動作と、ピストンが内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すことにより、ピストンが半径方向に動作する。

請求項４の発明によれば、第１の部材と第２の部材との相対回転にともない、ローラがカムに接触して転動することにより、ピストンが第１の部材および第２の部材の半径方向に動作して、オイルが油室に吸引され、かつ、油室からオイルが吐出される。また、ローラがカムに接触して転動するため、第１の部材と第２の部材とを相対回転させる動力が、カムとローラとの滑りにより損失されることを抑制できる。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明と同様の効果を得られる他に、第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、ピストンが外側カム面に接触して転動する動作と、ピストンが内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すことにより、ピストンが半径方向に動作する。

つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図２には、この発明の動力伝達装置を有する車両Ｖｅのパワートレーンおよび制御系統の一例が、模式的に示されている。まず、車両Ｖｅのパワートレーンについて説明すれば、動力源としてのエンジン１が設けられており、エンジントルクが、インプットシャフト２およびベルト式無段変速機３およびデファレンシャル４を経由して車輪５に伝達される構成となっている。前記インプットシャフト２およびベルト式無段変速機３およびデファレンシャル４は、ケーシング６０内に配置されている。

また、エンジン１のクランクシャフト６とインプットシャフト２とが回転軸線Ａ１を中心として配置されているとともに、クランクシャフト６からインプットシャフト２に至る動力伝達経路に、ラジアルピストンポンプ７が設けられている。このラジアルピストンポンプ７の構成例を図１および図３に基づいて説明する。図１は、回転軸線Ａ１を含む平面における断面図であり、図３は、回転軸線Ａ１に直交する平面における断面図である。このラジアルピストンポンプ７は、クランクシャフト６に設けられたインナーレース８と、インプットシャフト２に設けられたアウターレース９とを有している。

まず、インナーレース８はクランクシャフト６におけるインプットシャフト２側の端部に形成されており、インナーレース８は、回転軸線Ａ１を中心とする円板形状を有している。また、インナーレース８には、円周方向に所定間隔をおいて複数のシリンダ１０が形成されている。各シリンダ１０は、インナーレース８の外周面に開口された略円筒形状の凹部であり、図１に示すように、各シリンダ１０の軸線Ｂ１と、回転軸線Ａ１とが略直交する構成となっている。さらに、図３に示すように、軸線Ｂ１の延長上に回転軸線Ａ１が位置する。

そして、各シリンダ１０内にはピストン１１が各々配置されており、各ピストン１１は軸線Ｂ１方向に往復移動自在に構成されている。つまり、ピストン１１は、インナーレース８の半径方向に移動可能である。また各ピストン１１には円柱形状のローラ１２が取り付けられている。ローラ１２は、回転軸線Ａ１と平行な軸線（図示せず）を中心として回転可能となるように、ピストン１１により支持されている。また、各ピストン１１の外側には、円柱形状のピン１３が設けられている。このピン１３はインプットシャフト２側に向けて突出されており、ピン１３の軸線（図示せず）は回転軸線Ａ１と平行になっている。このピン１３は、回転不可能に構成されていてもよいし、軸線を中心として回転可能に構成されていてもよい。さらに、シリンダ１０の奥端にはプレート１５が取り付けられており、シリンダ１０内であって、プレート１５とピストン１１との間に油室１４が形成されている。

一方、クランクシャフト６には回転軸線方向に吸入油路１６および吐出油路１７が設けられているとともに、クランクシャフト６の外周面には、２条の環状溝１６Ａ，１７Ａが形成されている。この環状溝１６Ａ，１７Ａは回転軸線方向の異なる位置に配置されている。そして、吸入油路１６と環状溝１６Ａとが接続され、吐出油路１７と環状溝１７Ａとが接続されている。ところで、ケーシング６０内には、前記回転軸線Ａ１の半径方向に延ばされた隔壁６１が設けられており、この隔壁６１には軸孔２０が形成されている。この隔壁６１は、回転軸線方向においてエンジン１とラジアルピストンポンプ７との間に配置されており、隔壁６１には、吸入油路１８および吐出油路１９が設けられている。また隔壁６１は、回転軸線Ａ１に交差する方向に延ばされており、隔壁６１の軸孔２０内にクランクシャフト６が回転可能に配置されている。吸入油路１８および吐出油路１９は軸孔２０に開口されており、吸入油路１８と環状溝１６Ａとが接続され、吐出油路１９と環状溝１７Ａとが接続されている。

このように、クランクシャフト６が回転している場合、または停止している場合のいずれにおいても、吸入油路１６と吸入油路１８とが連通され、吐出油路１７と吐出油路１９とが連通される構成となっている。さらに、吸入油路１８および吐出油路１９および環状溝１６Ａ，１７Ａのオイルが軸孔２０から漏れることを防止する密封装置２０Ａが設けられている。

さらに、吸入油路１６と油室１４とを連通する油路２２が設けられ、吐出油路１７と油室１４とを連通する油路２３が設けられており、油路２２には逆止弁２４が設けられており、油路２３には逆止弁２５が設けられている。逆止弁２４は、吸入油路１６のオイルが油室１４に吸入されることを許容し、油室１４のオイルが吸入油路１６に逆流することを防止する機能を有している。これに対して、逆止弁２５は、油室１４のオイルが吐出油路１７に吐出されることを許容し、吐出油路１７のオイルが油室１４に逆流することを防止する機能を有している。

前記吸入油路１８とオイルパン２１とを接続する経路には、制御弁７０が設けられている。制御弁７０は図４に示すように、略直線状に往復移動可能なスプール７１と、スプール７１に図４で上向きの付勢力を与える弾性部材７２と、通電により磁気吸引力を生じるソレノイド７３と、磁気吸引力により動作するプランジャ７４とを有している。このソレノイド７３に電力を供給すると磁気吸引力が生じて、プランジャ７４を弾性部材７２の力とは逆向きに付勢する。さらに、スプール７１にはランド７５，７６が形成されているとともに、制御弁７０は吸入ポート７７および吐出ポート７８を有している。吸入ポート７７は油路７９を経由してオイルパン２１に接続され、吐出ポート７８は吸入油路１８に接続されている。そして、弾性部材７２からスプール７１に加えられる力と、プランジャ７４からスプール７１に加えられる力との対応関係により、スプール７１の動作が制御される。このスプール７１の動作により、オイルパン２１から油路７９を経由して吸入油路１８に供給されるオイルの流量が制御される。

一方、前記吐出油路１９と油圧制御装置２６とを接続する油路には、制御弁２７が設けられている。制御弁２７は図５に示すように、略直線状に往復移動可能なスプール２８と弾性部材２９とソレノイド３０とプランジャ３０Ａとを有している。弾性部材２９からは、スプール２８を所定の向き、例えば、図５で上向きに付勢する力が加えられる。また、ソレノイド３０に電力を供給すると磁気吸引力が生じて、プランジャ３０Ａを弾性部材２９の力とは逆向きに付勢する。さらに、スプール２８にはランド３１が形成されているとともに、制御弁２７は吸入ポート３２および吐出ポート３３を有している。吸入ポート３２は吐出油路１９に接続され、吐出ポート３３は、油路３４を経由して油圧制御装置２６に接続されている。さらに、バルブボデーとランド３１の外周面との間にポートＣ１が形成される。そして、弾性部材２９からスプール２８に加えられる力と、プランジャ３０Ａからスプール２８に加えられる力との対応関係により、スプール２８の動作が制御される。このスプール２８の動作により、ポートＣ１の断面積が制御されて、吸入ポート３２から吐出ポート３３に吐出されるオイルの流量が制御される。

前記アウターレース９は、図１および図３に示すように、インプットシャフト２に形成された外向きフランジ３５と、外向きフランジ３５に連続する円筒部３５Ａとを有している。円筒部３５Ａはインナーレース８の外側を取り囲むように配置されているとともに、円筒部３５Ａの内周にはカム面３６が形成されている。このカム面３６は回転軸線Ａ１を中心とする環状に構成されているとともに、略波形に構成されている。つまり、半径方向の外側に向けて突出するように湾曲した凸部と、半径方向の内側に向けて突出するように湾曲した凹部とが、円周方向で交互に、かつ、連続して配置されている。そして、このカム面３６と、ピストン１１に取り付けられたローラ１２の外周面とが接触可能であるるとともに、ローラ１２はカム面３６に沿って転動可能である。

さらに、外向きフランジ３５であって、回転軸線Ａ１と直交する端面７９には、回転軸線方向に突出した突条８０が形成されている。この突条８０は、回転軸線Ａ１を中心として環状に形成されているとともに、突条８０の外周にはカム面８１が形成されている。カム面８１は略波形に構成されている。つまり、半径方向の外側に向けて突出するように湾曲した凸部と、半径方向の内側に向けて突出するように湾曲した凹部とが、円周方向で交互に、かつ、連続して配置されている。言い換えれば、カム面８１とカム面３６とが相似形状に構成されている。また、円周方向における凹部の位相および凸部の位相は、カム面３６とカム面８１とで一致している。そして、カム面８１にピン１３が接触可能である。ピン１３が回転可能に構成されていれば、ピン１３はカム面８１に沿って転動することが可能である。

前記エンジン１は、燃料の燃焼による熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、エンジン１としては、例えば内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。エンジン１は吸排気装置および燃料噴射装置などを有している。

前記インプットシャフト２からベルト式無段変速機３に至る経路には、前後進切換装置３７が設けられている。前後進切換装置３７は、エンジン１の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、インプットシャフト２の回転方向に対するプライマリシャフト３８の回転方向を切り換える機能を備えている。図１に示す例では、前後進切換装置３７としてダブルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。すなわち、インプットシャフト２と一体回転するサンギヤ３９と、サンギヤ３９と同心状に配置されたリングギヤ４０と、サンギヤ３９に噛合したピニオンギヤ４１と、ピニオンギヤ４１およびリングギヤ４０に噛合した他のピニオンギヤ４２とが設けられ、ピニオンギヤ４１，４２がキャリヤ４３によって、自転かつ公転自在に保持されている。このキャリヤ４３とプライマリシャフト３８とが一体回転するように連結されている。

さらに、インプットシャフト２と、キャリヤ４３とを選択的に連結・解放する前進用クラッチ４４が設けられている。またリングギヤ４０を選択的に固定することにより、インプットシャフト２の回転方向に対するプライマリシャフト３８の回転方向を反転する後進用ブレーキ４５が設けられている。上記前進用クラッチ４４および後進用ブレーキ４５の係合・解放は、油圧制御装置２６により制御される構成となっている。

前記ベルト式無段変速機３は、互いに平行に配置されたプライマリプーリ４６とセカンダリプーリ４７とを有するとともに、プライマリプーリ４６およびセカンダリプーリ４７にはベルト４８が巻き掛けられている。また、プライマリプーリ４６からベルト４８に加えられる挟圧力を制御する油圧サーボ機構４９と、セカンダリプーリ４７からベルト４８に加えられる挟圧力を制御する油圧サーボ機構５０とが設けられている。この油圧サーボ機構４９，５０に供給される圧油の油圧が油圧制御装置２６により制御される構成となっている。

前記プライマリプーリ４６はプライマリシャフト３８と一体回転するように構成され、セカンダリプーリ４７はセカンダリシャフト５１と一体回転するように構成されている。プライマリシャフト３８とセカンダリシャフト５１とは相互に並行に配置され、セカンダリシャフト５１のトルクが、伝動機構５２およびデファレンシャル４を経由して車輪５に伝達される構成となっている。

つぎに、図２に示された車両Ｖｅの制御系統を説明すれば、車両Ｖｅの全体を制御するコントローラとしての電子制御装置５３が設けられている。これらの電子制御装置５３は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）と、記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）と、入出力インターフェースとを有するマイクロコンピュータにより構成されており、電子制御装置５３には、加速要求、制動要求、エンジン回転数、スロットル開度、インプットシャフト２の回転数、プライマリシャフト３８の回転数、セカンダリシャフト５１の回転数、シフトポジションなどの信号が入力される。これに対して、電子制御装置５３からは、油圧制御装置２６を制御する信号、制御弁２７，７０を制御する信号、エンジン１を制御する信号などが出力される。

まず、エンジン１が運転されると、クランクシャフト６のトルクはラジアルピストンポンプ７を経由してインプットシャフト２に伝達される。なお、ラジアルピストンポンプ７を介在させたトルクの伝達原理は後述する。ここで、シフトポジションとしてドライブポジションが選択された場合は、前後進切換装置３７において、前進用クラッチ４４が係合され、かつ後進用ブレーキ４５が解放される。その結果、インプットシャフト２およびキャリヤ４３が一体回転可能に連結されて、インプットシャフト２のトルクがプライマリシャフト３８に伝達される。この場合、インプットシャフト２の回転方向とプライマリシャフト３８の回転方向とが同じになる。これに対して、シフトポジションとしてリバースポジションが選択された場合は、後進用ブレーキ４５が係合されて、前進用クラッチ４４が解放される。その結果、リングギヤ４０が反力要素となり、インプットシャフト２のトルクがプライマリシャフト３８に伝達される。この場合、プライマリシャフト３８の回転方向は、インプットシャフト２の回転方向とは逆になる。

一方、ベルト式無段変速機３においては、油圧サーボ機構４９，５０における圧油の供給状態が油圧制御装置２６により制御される。具体的には、油圧サーボ機構４９に供給される圧油の流量が制御されて、プライマリプーリ４６におけるベルト４８の巻き掛け半径、およびセカンダリプーリ４７におけるベルト４８の巻き掛け半径が制御され、ベルト式無段変速機３の変速比、つまり、プライマリシャフト３８の回転速度と、セカンダリシャフト５１の回転速度との比を無段階（連続的）に制御することができる。また、この変速制御に加えて、セカンダリプーリ４７からベルト４８に加える挟圧力が調整されて、ベルト式無段変速機３のトルク容量が制御される。

例えば、車速および加速要求（例えばアクセル開度）などに基づいて、車両における必要駆動力が判断され、その判断結果に基づいて目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。具体的には、必要駆動力に応じて、目標エンジン出力が求められ、その目標エンジン出力を最適燃費で達成する目標エンジン回転数が求められ、その目標エンジン回転数に応じて目標エンジントルクが求められる。そして、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、ベルト式無段変速機３の変速比が制御される。また、実エンジントルクを目標エンジントルクに近づけるように、吸排気装置および燃料噴射装置などが制御される。上記のようにして、インプットシャフト２のトルクが、前後進切換装置３７およびベルト式無段変速機３を経由して伝動機構５２に伝達されるとともに、伝動機構５２のトルクがデファレンシャル４を経由して車輪５に伝達される。

つぎに、インプットシャフト２とクランクシャフト６との間におけるトルクの伝達原理およびトルク制御方法、言い換えれば、ラジアルピストンポンプ７におけるトルクの伝達原理、およびラジアルピストンポンプ７における伝達トルクの制御方法を説明し、かつ、ラジアルピストンポンプ７におけるオイル吸入量の制御、およびラジアルピストンポンプ７におけるオイル吐出量の制御について説明する。エンジン１が運転されると、インナレース８を図３の所定方向、例えば、時計方向に回転させる向きのトルクが発生する。この実施例においては、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で伝達されるトルクの容量、ラジアルピストンポンプ７におけるオイル吸入量およびオイル吐出量が、以下のようにして制御される。

まず、インナーレース８とアウターレース９とが相対回転すると、ローラ１２がカム面３６，８１に沿って転動し、かつ、カム面３６，８１の半径方向の凹凸形状により、ローラ１２およびピストン１１が、シリンダ１０内を軸線Ｂ１方向に往復移動する。具体的に説明すると、円周方向の位相において、カム面８１が外側に突出している領域では、カム面８１に沿ってピン１３が移動することで、ローラ１２およびピストン１１が一体的に外側に付勢される。これに対して、円周方向の位相において、カム面３６が内側に窪んでいる領域では、ローラ１２がカム面３６に沿って転動することにより、ローラ１２およびピストン１１が一体的に内側に付勢される。このようにして、カム面３６およびカム面８１から、ピストン１１に対して、内向きの力と外向きの力値と交互に加えられることにより、ピストン１１がシリンダ１０内を往復移動する。

このようなピストン１１の動作により、油室１４の容積が変化する。すなわち、ピストン１１が、軸線Ｂ１に沿って外側に動作すると油室１４の容積が拡大され、ピストン１１が、軸線Ｂ１に沿って内側に動作すると油室１４の容積が縮小される。油室１４の容積が拡大される場合は、油室１４が負圧となる。すると、逆止弁２４が開いて、オイルパン２１のオイルが、吸入油路１８および吸入油路１６を経由して油室１４に吸引される。この場合、逆止弁２５が閉じられるため、吐出油路１７のオイルが油室１４に逆流することはない。

ついで、インナレース８とアウターレース９との相対回転に連動して、ピストン１１が内側に動作すると、油室１４の容積が縮小されて、その内部の油圧が上昇する。そして、油室１４の油圧が吸入油路１６の油圧よりも高圧となった場合は、逆止弁２４が閉じられる。その結果、吸入油路１６のオイルが油室１４に吸入されなくなるとともに、油室１４のオイルが吸入油路１６に逆流することが防止される。一方、油室１４の容積の縮小により、その内部の油圧が吐出油路１７の油圧よりも高圧になると、逆止弁２５が開く。その結果、油室１４のオイルは、吐出油路１７および吐出油路１９を経由して、制御弁２７に供給される。以後、ピストン１１が往復運動を繰り返すことにより、ラジアルピストンポンプ７へのオイルの吸入と、ラジアルピストンポンプ７からのオイルの吐出とが、交互に繰り返される。

この実施例においては、ラジアルピストンポンプ７に吸入されるオイル量およびラジアルピストンポンプ７から吐出されるオイル量を、つぎのようにして制御することが可能である。まず、ラジアルピストンポンプ７の油室１４に吸入されるオイル量を制御する場合を説明する。前記制御弁７０において、図４の右半分に示すように、スプール７１が上向きに動作した場合は、吸入ポート７７と吐出ポート７８とが連通し、油路７９から制御弁７０を経由して吸入油路１８に供給されるオイルの流量が増加する。これに対して、図４でスプール７１が下向きに動作した場合は、油路７９から制御弁７０を経由して吸入油路１８に供給されるオイルの流量が減少する。なお、図４で左半分に示すように、吸入ポート７７と吐出ポート７８とが遮断された場合は、油室１４にはオイルが吸入されなくなる。

一方、制御弁２７においては、吸入ポート３２と吐出ポート３３との間に形成されたポートＣ１の断面積が制御され、ポートＣ１の断面積に応じて、ラジアルピストンポンプ７におけるオイル吐出量、具体的には、ラジアルピストンポンプ７から油圧制御装置２６に供給されるオイル量が制御される。

そして、この実施例においては、ソレノイド３０に供給される電力の電流値により、スプール２８の動作が制御され、ポートＣ１の断面積が調整される。このポートＣ１の断面積に応じて、吐出油路１９から油路３４に吐出されるオイルの流通抵抗が変化する。具体的には、ポートＣ１の断面積が拡大されるほど、オイルの流通抵抗が低下し、油室１４のオイル量が減少しやすくなる。これに対して、ポートＣ１の断面積が縮小されるほど、オイルの流通抵抗が増加して、油室１４のオイル量が減少しにくくなる。

このようにして、油室１４のオイル量を調整可能であり、油室１４のオイル量は、シリンダ１０におけるピストン１１の動作特性に影響を及ぼす。つまり、ピストン１１を内側に押圧する力が同じであった場合、油室１４の流量が多く油圧が高いほど、ピストン１１を内側に動作させるために必要な荷重が増加する。一方、油室１４のオイル量が少なく、油室１４の油圧が低いほど、ピストン１１を内側に動作させるために必要な荷重が低下する。この実施例においては、インナーレース８とアウターレース９とが相対回転することにより、ローラ１２がカム面３６を転動して、アウターレース９からピストン１１を内側に押圧する荷重が加えられる構成となっている。

したがって、ピストン１１を内側に動作させるために必要な荷重が高くなるほど、インナーレース８とアウターレース９とを相対回転させるために必要な円周方向の荷重が高くなる。つまり、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で、ラジアルピストンポンプ７を経由して伝達されるトルクの容量が増加する。これに対して、ピストン１１を内側に動作させるために必要な荷重が低下するほど、インナーレース８とアウターレース９とを相対回転させるために必要な円周方向の荷重が低くなる。つまり、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で、ラジアルピストンポンプ７を経由して伝達されるトルクの容量が低下する。なお、ラジアルピストンポンプ７のトルク容量を制御可能であるということは、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間の相対回転数差を制御可能であるともいえる。さらに、油室１４のオイル量は、制御弁２７または制御弁７０のうちの少なくとも一方を制御すれば調整可能である。

以上のように、図１ないし図５に示された構成によれば、制御弁２７，７０によりラジアルピストンポンプ７のオイル吐出量を制御することにより、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で伝達されるトルクの容量を制御することが可能である。つまり、ラジアルピストンポンプ７は、油圧制御装置２６にオイルを供給する機能と、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間におけるトルク容量を制御する機能（発進装置としての機能）とを兼備している。つまり、単一の機器が、複数の機能を有しているため、動力伝達装置の部品点数の低減および小型化に寄与することが可能であり、ひいては、動力伝達装置の車載性が向上する。また、クランクシャフト６とインプットシャフト２とが相対回転すると、ピン１３がカム面３６，８１に沿って転動して、そのカム面３６，８１からピストン１１に動作力が加えられるため、クランクシャフト６とインプットシャフト２との相対回転と、ピストン１１の動作との連動が一層確実となる。

また、図１および図３に示されたラジアルピストンポンプ７においては、カム面８１に沿ってピン１３を移動させることにより、ピストン１１を外側に向けて動作させる構成となっているため、ピストン１１を内側に移動させるために必要な荷重は、専ら油室１４の油圧に基づいた値となる。例えば、ニュートラルポジションまたはパーキングポジションが選択された場合のように、駆動力が不要である場合は、油室１４のオイル量を調整して油室１４の油圧を低下させることにより、クランクシャフト６からインプットシャフト２にトルクが伝達されないようにすることが可能である。これにより、ニュートラルポジションまたはパーキングポジションが選択され、かつ、加速要求が発生しておらず、かつ、エンジン１がアイドリング状態にある場合において、エンジントルクの変動がインプットシャフト２よりも下流側に伝達されて振動が発生することを抑制できる。

また、ニュートラルポジションまたはパーキングポジションからドライブポジションに変更された場合でも、加速要求が所定値以下であれば、油室１４の油圧を制御してクランクシャフト６からインプットシャフト２にトルクが伝達されないように制御することが可能である。したがって、ニュートラルポジションまたはパーキングポジションからドライブポジションに変更された時点で、車輪５に急激にトルクが伝達されてショックが生じることを未然に回避することができる。

さらに図１および図３に示されたラジアルピストンポンプ７によれば、アウターレース９が金属材料で構成されており、ローラ１２が接触するカム面３６、およびピン１３が接触するカム面８１は、いずれも剛体であり、ピストン１１が往復動する場合に、ピストン１１の動作力でカム面３６，８１がばねのように弾性変形することはない。このため、ピストン１１が内側に向けて動作し、ついで、ピストン１１が外側に向けて動作する切り換え点（下死点）を経由し、ピストン１１が外側に向けて動作する場合に、ローラ１２がカム面３６から離れることを回避することができ、カム面３６に対するローラ１２の追従性が向上する。つまり、ローラ１２の外周面がカム面３６に常時接触した状態で、ローラ１２が転動することが可能である。したがって、「ピストン１１が往復移動する切り換え点で、ローラ１２がカム面３６から一旦離れて、その後にカム面３６にローラ１２が衝突して異音が生じる。」という不具合を未然に防止することが可能である。さらにローラ１２とカム面３６との接触状態は転がり摩擦状態となるため、クランクシャフト６からインプットシャフト２に伝達される動力の損失を抑制することが可能である。

図１ないし図５に示された実施例は、請求項１および請求項２および請求項４の発明に対応するものであり、図１ないし図５に示された実施例の構成と、請求項１および請求項２および請求項４の発明との対応関係を説明すると、クランクシャフト６およびインナーレース８が、この発明の第１の回転部材に相当し、インプットシャフト２およびアウターレース９が、この発明の第２の回転部材に相当し、制御弁７０が、この発明の吸入状態制御弁に相当し、制御弁２７が、この発明の吐出状態制御弁に相当し、カム面３６，８１が、この発明のカムに相当する。また、ピン１３およびローラ１２が、この発明における「ピストンと一体的に動作する部材」に相当する。つまり、カムに接触する部材は、ピストン自体でもよいし、ピストンと一体的に半径方向に動作する部材のいずれでもよい。

また、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で伝達されるトルクの容量および、クランクシャフト６とインプットシャフト２との回転数差が、この発明における「第１の回転部材と第２の回転部材との間における動力伝達状態」に相当する。なお、特に図示しないが、インプットシャフトにインナーレースおよびピストンを設け、クランクシャフトにアウターレースを設ける構成も、請求項１および請求項２の発明に含まれる。この場合は、インプットシャフトおよびインナーレースが、この発明の第１の回転部材に相当し、クランクシャフトおよびアウターレースが、この発明の第２の回転部材に相当する。

なお、特に図示しないが、インプットシャフトにインナーレースおよびピストンを設け、クランクシャフトにアウターレースを設け、かつ、このアウターレースにカム面を設ける構成も、請求項１および請求項２の発明に含まれる。この場合は、インプットシャフトおよびインナーレースが、この発明の第１の部材に相当し、クランクシャフトおよびアウターレースが、この発明の第２の部材に相当する。さらに、請求項４の発明においては、第１の部材または第２の部材のいずれか一方が回転し、他方が固定されていてもよい。

つぎに、ラジアルピストンポンプ７の他の構成例を、図６に基づいて説明する。図６は、回転軸線Ａ１を含む平面における正面断面図である。図６の実施例では、ピストン１１に凹部１１Ａが形成されており、その凹部１１Ａにローラ１２が軸線Ｂ１を中心として回転可能に保持されている。軸線Ｂ１は回転軸線Ａ１と平行である。また、凹部１１Ａの内周面の周長は、ローラ１２の外周面の周長の１／２よりも長く構成されている。なお、凹部１１Ａにブッシュ（滑り軸受）を設け、このブッシュによりローラ１２を回転可能に保持してもよい。また、ローラ１２の軸線方向における長さは、ローラ１２の一端がピストン１１の外周面から突出する長さに構成されている。そして、ローラ１２の外周面が、カム面３６およびカム面８１の両方に接触することが可能となっている。また、クランクシャフト６の半径方向において、カム面３６またはカム面８１のいずれか一方にローラ１２の外周面が接触した状態で、他方のカム面とローラ１２の外周面との間に微小な隙間が形成される構成となっている。

この図６に示されたラジアルピストンポンプ７において、クランクシャフト６とインプットシャフト２とが相対回転する場合、例えば、図７でクランクシャフト６が時計方向に回転した場合について説明する。この図７においては、クランクシャフト６が時計方向に回転した場合を想定し、回転方向（円周方向）の領域を以下のように区分している。すなわち、ローラ１２の公転方向における下流に進むことにともないカム面３６，８１が小径化している部分を領域Ｘ１としている。これに対して、ローラ１２の公転方向における下流に進むことにともないカム面３６，８１が大径化している部分を領域Ｙ１としている。そして、円周方向に領域Ｘ１と領域Ｙ１とが交互に配置されている。この図６および図７のラジアルピストンポンプ７も、図２，図４，図５の構成と組み合わせて実施される。

つぎに、図６および図７に示すラジアルピストンポンプ７の動作を説明する。まず、ローラ１２の回転中心Ｃ１が領域Ｘ１の範囲にある場合は、ローラ１２がカム面３６に接触し、かつ、ローラ１２が転動して、図７で反時計方向に自転しながら時計方向に公転する。このように、ローラ１２の回転中心Ｃ１が領域Ｘ１内にある場合は、カム面３６からピストン１１に対して内側向きの力が加えられるとともに、ローラ１２の外周面とカム面８１とが非接触の状態にある。そして、ローラ１２の回転中心Ｃ１が領域Ｘ１と領域Ｙ１との境界を通過する際に、ローラ１２がカム面３６から離れてカム面８１に接触する。ついで、クランクシャフト６がさらに図７で時計方向に回転すると、ローラ１２はカム面８１に接触しながら転動して、図７で時計方向に自転しながら時計方向に公転する。

このように、ローラ１２の回転中心Ｃ１が領域Ｙ１内にある場合は、カム面８１からピストン１１に対して外側向きの力が加えられるとともに、ローラ１２の外周面とカム面３６とが非接触の状態にある。以下、クランクシャフト６の回転にともない、上記の動作を繰り返すこととなる。このように、ローラ１２がカム面３６に沿って転動する場合の自転方向と、ローラ１２がカム面８１に沿って転動する場合の自転方向とが逆となる。このように、図６および図７に示されたラジアルピストンポンプ７においては、ローラ１２自体がカム面３６，８１を転動するため、図１および図３に示したようなピン１３などを設けずに済む。したがって、部品点数の増加を抑制できるとともに、製造コストの上昇を抑制できる。また、ローラ１２とカム面３６，８１との接触状態は、転がり摩擦状態となるため、動力損失を抑制できる。図６および図７の構成において、図１および図３と同じ構成部分については、前述と同様の効果を得られる。

この図６および図７の実施例は、請求項１ないし５の発明に対応する実施例であり、ローラ１２が係合されるカム面３６，８１が、この発明のカムに相当し、カム面３６が、この発明の外側カム面に相当し、カム面８１が、この発明の内側カム面に相当する。図６および図７の実施例におけるその他の構成と、この発明の構成との対応関係は、図１および図３の実施例の構成と、この発明の構成との対応関係と同じである。なお、特に図示しないが、ローラ１２の端部にローラ１２よりも小径のピンを設け、そのピンがカム面３６，８１に沿って転動するように構成してもよい。このように構成すると、ピンがローラ１２よりも小径である分、イナーシャの低減を図ることが可能であるとともに、アウターレースに形成するカム面およびアウターレース自体の小径化および小型化を図ることが可能である。

上記の実施例に開示された特徴的な構成を記載すると、相対回転可能に設けられ、かつ、同軸上に配置された第１の部材および第２の部材と、前記第１の部材に設けられたカムと、前記第２の部材に設けられ、かつ、前記第１の部材と前記第２の部材との相対回転に連動して前記カムに沿って動作し、かつ、前記第１の部材および前記第２の部材の半径方向に動作することにより、オイルを吸入および吐出するピストンとを有するラジアルピストンポンプにおいて、前記カムに接触して転動するローラが前記ピストンに設けられており、前記ローラが前記カムに沿って転動することにより、前記第１の部材および前記第２の部材の半径方向に前記ピストンが動作する構成であることを特徴とするラジアルピストンポンプである。

この発明の動力伝達装置に用いられるラジアルピストンポンプの構成例を示す正面断面図である。 この発明の動力伝達装置を有する車両およびその制御系統を示す概念図である。 図１に示されたラジアルピストンポンプの側面断面図である。 図２に示された制御弁の構成を示す図である。 図２に示された制御弁の構成を示す図である。 この発明の動力伝達装置に用いられるラジアルピストンポンプの他の構成例を示す正面断面図である。 図６に示されたラジアルピストンポンプの側面断面図である。

符号の説明

２…インプットシャフト、 ６…クランクシャフト、 ７…ラジアルピストンポンプ、 ８…インナーレース、 ９…アウターレース、 １１…ピストン、 １２…ローラ、 １３…ピン、 １４…油室、 ２７，７０…制御弁、 ３６，８１…カム面、 Ａ１…回転軸線、 Ｂ１…軸線。

Claims (5)

1. 動力伝達がおこなわれる第１の回転部材および第２の回転部材と、この第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転に連動して駆動されるラジアルピストンポンプとを有する動力伝達装置において、
   前記ラジアルピストンポンプは、前記第１の回転部材に取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作するピストンと、このピストンの動作によりオイルが吸入および吐出され、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との間における動力伝達状態を制御する油室とを有しており、
   前記油室へのオイルの吸入状態を制御する吸入状態制御弁、または前記油室からのオイルの吐出状態を制御する吐出状態制御弁の少なくとも一方が設けられているとともに、
   前記第２の回転部材には、前記ピストンと一体的に半径方向に動作する部材が係合され、かつ、このピストンを前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作させるカムが設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記ピストンと一体的に半径方向に動作する部材は、このピストンに取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、前記カムに接触した状態で転動するローラであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記ローラは、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材の回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能に前記ピストンに取り付けられており、前記カムは、前記回転軸線を中心として半径方向に変位する波形形状の外側カム面と、この外側カム面よりも内側に形成され、かつ、この外側カム面と相似する波形形状を有する内側カム面とを有しており、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転にともない、前記ピストンが前記外側カム面に接触して転動する動作と、前記ピストンが前記内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 第１の回転部材および第２の回転部材と、この第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転に連動して駆動されるラジアルピストンポンプにおいて、
   前記第１の回転部材に取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作するピストンと、このピストンの動作によりオイルが吸入および吐出される油室とが設けられており、
   前記油室へのオイルの吸入状態を制御する吸入状態制御弁、または前記油室からのオイルの吐出状態を制御する吐出状態制御弁の少なくとも一方が設けられているとともに、
   前記第２の回転部材に形成されたカムと、前記ピストンに取り付けられ、かつ、前記第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転にともない、前記カムに接触した状態で転動することにより、前記ピストンを前記第１の回転部材および第２の回転部材の半径方向に動作させるローラとを有することを特徴とするラジアルピストンポンプ。
5. 前記ローラは、前記第１の回転部材および前記第２の回転部材の回転軸線と平行な軸線を中心として回転可能に前記ピストンに取り付けられており、前記カムは、前記回転軸線を中心として半径方向に変位する波形形状の外側カム面と、この外側カム面よりも内側に形成され、かつ、この外側カム面と相似する波形形状を有する内側カム面とを有しており、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との相対回転にともない、前記ピストンが前記外側カム面に接触して転動する動作と、前記ピストンが前記内側カム面に接触して転動する動作とを交互に繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のラジアルピストンポンプ。

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