JP2006226463A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オイルポンプから吐出されたオイルを有効に活用することの可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 第１の回転部材８と第２の回転部材９との相対回転により駆動されるオイルポンプ７を備え、オイルポンプ７は、第１の回転部材８に設けられた動作部材１１，１３と、第２の回転部材２に形成され、かつ、動作部材１３が接触するカム３６と、動作部材１１，１３に加わる力を制御する油室１４とを有し、油室１４に吸入・吐出されるオイル量を制御する制御弁が設けられている動力伝達装置において、油室１４から吐出されたオイルを、油室１４および吸入制御弁および吐出制御弁を含む油圧回路以外の油圧系統に供給する接続油路が設けられており、第１の回転部材８の回転数、または油室１４におけるオイルの吸入・吐出量によらず、動作部材１３をカム３６に接触させる付勢機構１５を有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、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オイルポンプを有する動力伝達装置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。この動力伝達装置としては、油圧制御式の動力伝達装置および電磁制御式の動力伝達装置が知られており、油圧制御式の動力伝達装置の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された動力伝達装置の構成を説明すると、動力源により駆動される入力軸と、入力軸から動力が伝達される出力軸とが設けられている。また、入力軸と一体回転する取り付けプレートが設けられており、取り付けプレートにはカム部材が設けられている。このカム部材は、円筒状のカムリングと、カムリングに取り付けられた取り付けプレートと、オイルタンクを形成するタンク壁とを有している。そして、カムリングの内周面にはカム面が形成されている。

一方、出力軸にはシリンダ部材がスプライン結合されており、シリンダ部材には複数のピストン室が放射状に設けられている。このピストン室にはピストンが往復動自在に配置されており、ピストンの頭部にはボールが回転自在に取り付けられている。このボールがカム面に転動自在に摺接する。カム面は半径方向の凹凸を繰り返しながら周方向に延びている。そして、カムリングの内側に、カムリング、シリンダ部材、取り付けプレート、カバー部材により包囲された空間、すなわちシリンダ室が形成されている。また、シリンダ室は連通孔を介してオイルタンクに連通している。オイルタンクにはオイルが充填されるが、シリンダ室、オイルタンクは完全な密閉構造をなしているので、充填されたオイルは他の油圧回路とは切り離され、これ自体で独立の油圧システムを構成している。

さらに、ピストン室は吸入口および吐出口を介してシリンダ室に通じており、吸入口には吸入用一方向弁が設けられている。また、吐出口には油圧設定装置が設けられている。この油圧設定装置は、主リリーフ弁と、主リリーフ弁を押すスプリングと、シリンダ室に連通された案内孔と、案内孔の油圧が作用する弁体と、弁体を押すスプリングとを有している。そして、主リリーフ弁の凸部が、吐出口に配置されている。

そして、入力軸と出力軸とが相対回転すると、ボールがカム面に沿って摺動し、カム面の形状に沿ってピストンがピストン室内を往復動する。ピストンがピストン室から抜け出す吸入行程時には、吸入用一方向弁が開いてシリンダ室内のオイルが吸入口を経てピストン室内に吸入される。続いて吐出行程になると、吸入用一方向弁は閉じ、一方、ピストン室内の圧力が一定圧に達するまでは、油圧設定装置により吐出口が閉塞されているので、ピストン室内のオイルは該設定圧まで加圧される。ピストン室内の油圧は案内孔を経由して弁体に伝達され、ピストン室内の油圧が設定圧以上まで上昇すると、弁体がスプリングに抗して動作し、ピストン室内の油圧により、主リリーフ弁がスプリングの押圧力に抗して動作し、吐出口が開く。

そして、ピストン室のオイルがシリンダ室に吐出されて、ピストン室の油圧が低下すると、案内孔を経由して弁体に伝達される油圧が低下して、スプリングの押圧力により弁体が元の位置に戻る。このため、主リリーフ弁に加えられるスプリングの押圧力が高まり、主リリーフ弁が前記とは逆の方向に動作して、吐出口が閉じられる。このようにして、吐出行程状態にあるピストン室の内圧は、弁体を押圧するスプリングにより定まる所定の圧力値に設定される。なお、この他にラジアルピストンポンプを有するデファレンシャル装置およびクラッチ装置の一例が、特許文献２に記載されている。
特開平８−２８４９７７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、ピストン室から吐出されたオイルは、シリンダ室およびオイルタンクを含む完全な密閉構造の油圧回路に供給される構成となっており、ピストン室から吐出されたオイルを有効に利用するという観点で、未だ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、第１の回転部材と第２の回転部材との間で動力を伝達する機能を有するオイルポンプから吐出されたオイルを、有効に利用することの可能な動力伝達装置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、動力伝達経路に配置された第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転により駆動されるオイルポンプが設けられており、このオイルポンプは、前記第１の回転部材に半径方向に往復移動可能に取り付けられた動作部材と、前記第２の回転部材に円周方向に形成され、かつ、前記動作部材が接触して、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とを動力伝達可能に連結するカムと、前記動作部材に加わる力を制御する油室とを有しているとともに、この油室に吸入されるオイルの吸入状態を制御する吸入制御弁と、前記油室から吐出されるオイルの吐出状態を制御する吐出制御弁とが設けられている動力伝達装置において、前記油室から吐出されたオイルを、前記油室および前記吸入制御弁および前記吐出制御弁を含む油圧回路以外の油圧系統に供給する接続油路が設けられているとともに、前記第１の回転部材の回転数、または前記油室におけるオイルの吸入状態、または前記油室におけるオイルの吐出状態に関わりなく、前記動作部材を前記カムに接触させた状態を維持できるような力を前記動作部材に与える付勢機構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、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で動力伝達をおこなう条件が成立し、かつ、前記油室から吐出されるオイル量を減少させる条件が成立した場合に、前記吐出制御弁の開度を減少させる吐出量制御手段が、更に設けられてい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１または２の構成に加えて、前記油圧系統には、前記動力伝達経路に設けられたオイル必要部が含ま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の回転部材が相対回転すると、動作部材がカムに沿って第１の回転部材の半径方向に動作する。ここで、動作部材の動作により油室の容積が拡大すると油室にオイルが吸入され、かつ、油室の容積が縮小すると、油室からオイルが吐出される。また、動作部材とカムとの接触部分で生じる力に応じて、第１の回転部材と第２の回転部材との間で動力伝達がおこなわれる。さらに、油室から吐出されたオイルが、接続油路を経由して油圧系統に供給されるため、そのオイルを油圧系統で有効に利用することが可能である。また、吸入制御弁および吐出制御弁により、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できる。

さらに、第１の回転部材の回転数、または油室におけるオイルの吸入状態、または油室におけるオイルの吐出状態などの条件に関わりなく、動作部材をカムに接触させた状態を維持できる。したがって、動作部材を動作させて油室の容積を拡大させ、油室にオイルを吸入する場合に、付勢機構から動作部材に与えられる力により、油室の容積が拡大しやすくなり、各種の条件に関わりなく、オイルを油室に確実に吸入できる。

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、第１の回転部材と第２の回転部材との間で動力伝達をおこなう条件が成立し、かつ、油室から吐出されるオイル量を減少させる条件が成立した場合は、吐出制御弁の開度が狭められて、油室の容積が縮小することが抑制される。したがって、動作部材とカムとの接触部分で生じる力が増加して、第１の回転部材と第２の回転部材との間におけるオイルポンプの動力伝達効率が向上する。また、第１の回転部材と第２の回転部材との回転数の差の増加が抑制されて、付勢機構の動作量および動作回数が減少し、付勢機構の耐久性が向上する。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、オイルポンプの油室から吐出されたオイルを、動力伝達経路に設けられたオイル必要部で有効に利用することが可能である。

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、駆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（前輪）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を中心として同軸上に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３は、回転軸線Ａ１を含む平面における断面図であり、図１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３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１に示すように、軸線Ｂ１の延長上に回転軸線Ａ１が位置する。この実施例では、インナーレース８の円周方向に８個のシリンダ１０が設けられているとともに、円周方向で隣りに配置されているシリンダ１０の軸線Ｂ１同士のなす角度が略４５度に設定されている。

そして、８個のシリンダ１０内にはピストン１１が各々配置されており、８個のピストン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、各ピストン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における外側の端面に凹部１２が形成されている。この凹部１２により転動体１３が保持されている。この転動体１３はボールまたはローラを用いることが可能である。一方、シリンダ１０の奥端面１０Ａとピストン１１との間には油室１４が形成されている。この油室１４には、金属製の圧縮コイルばね１５が設けられており、ピストン１１をシリンダ１０の外に押し出す向きの力が、圧縮コイルばね１５からピストン１１に加えられる。この実施例においては、各種の条件に関わりなく、転動体１３を常時カム面（後述）に接触させた状態を維持できるように、圧縮コイルばね１５の機械的特性が設定されている。なお、各種の条件および圧縮コイルばね１５の機械的特性については後述する。

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、オイルパン２１が設けられており、オイルパン２１から吸入油路１８に至る経路に吸入制御弁７０が設けられている。

この吸入制御弁７０の構成例を、図４に基づいて説明する。吸入制御弁７０は、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。弾性部材７２として、例えば金属製の圧縮コイルばねを用いることが可能である。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、吸入制御弁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、吸入ポート７７と吐出ポート７８との連通面積（開度）が調整されて、オイルパン２１から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の流量が制御される。

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構成を有している。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構成を有している。

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、吐出制御弁２７が設けられている。吐出制御弁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として、例えば金属製の圧縮コイルばねを用いることが可能である。この弾性部材２９からは、スプール２８を図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、吐出制御弁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（開度）が制御されて、油室１４から油路３４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、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、半径方向の内側に向けて突出するように湾曲した凸部３６Ａと、半径方向の外側に向けて突出するように湾曲した凹部３６Ｂ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、インナーレース８に取り付けられた転動体１３とが接触されているとともに、転動体１３はカム面３６に沿って転動可能である。この実施例においては、凸部３６Ａが円周方向で６箇所形成され、凹部３６Ｂが円周方向で６箇所形成されている。そして、円周方向で隣りに配置された凹部３６Ｂの中心Ｅ１と、凸部３６Ａの中心Ｄ１とのなす角度が略３０度に設定されている。つまり、凹部３６Ｂの中心Ｅ１同士のなす角度、および凸部３６Ａの中心Ｄ１同士のなす角度が、共に略６０度に設定されている。

前記の図２に示すエンジン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、例えば外燃機関および内燃機関が挙げられる。この実施例では、エンジン１として内燃機関、例えば、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場合について説明する。このエンジン１の出力を制御する装置として、吸入空気量制御装置（電子スロットルバルブ）、燃料噴射量制御装置などが設けられている。

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２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。そして、前進用クラッチ４４の係合圧を制御する油圧室４４Ａが設けられ、後進用ブレーキ４５の係合圧を制御する油圧室４５Ａが設けられている。これらの油圧室４４Ａ，４５Ａの油圧は、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の油圧室４９Ａ、および油圧サーボ機構５０の油圧室５０Ａに供給される圧油の流量および油圧が、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。伝動機構５２は、例えば、歯車伝動機構により構成されている。このように、エンジン１から車輪５に至る動力伝達経路Ｇ１に、クランクシャフト６、ラジアルピストンポンプ７、インプットシャフト２、前後進切換装置３７、ベルト式無段変速機３、伝動機構５２、デファレンシャル４が配置されている。

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。この電子制御装置５３には、イグニッションスイッチ、加速要求を（例えば、アクセルペダルの操作状態）検知するセンサ、制動要求（例えば、ブレーキペダルの操作状態）を検知するセンサ、エンジン回転数を検知するセンサ、スロットル開度を検知するセンサ、インプットシャフト２の回転数を検知するセンサ、プライマリシャフト３８の回転数を検知するセンサ、セカンダリシャフト５１の回転数を検知するセンサ、シフトポジションを検知するセンサ、道路勾配センサ、車速を検知するセンサ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、吐出制御弁２７および吸入制御弁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。また、油圧制御装置２６から潤滑系統８０にオイルが供給されるように構成されている。ここで、潤滑系統８０としては、例えば、前後進切換装置３７を構成するギヤの噛み合い部分、伝動機構５２を構成するギヤの噛み合い部分、ベルト式無段変速機３におけるプーリとベルト４８との接触部分などが挙げられる。

まず、エンジン１が運転されると、クランクシャフト６から、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に伝達されるトルクを制御可能である。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、クランクシャフト６のトルクがインプットシャフト２に伝達され、かつ、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。

このように、ドライブポジションまたはリバースポジションが選択された場合は、前後進切換装置３７が、動力伝達をおこなうことが可能な状態となる。これに対して、ニュートラルポジションまたはパーキングポジションが選択された場合は、前進用クラッチ４４および後進用ブレーキ４５が、共に解放されて、前後進切換装置３７が、動力伝達をおこなうことが不可能な状態となる。

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、ベルト式無段変速機３の変速比の制御と並行して、電子スロットルバルブの制御などにより、実エンジントルクが目標エンジントルクに近づけられる。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のオイル吸入量および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、インナーレース８を、図１で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に取り付けられているピストン１１および転動体１３には、油室１４の油圧および圧縮コイルばね１５の付勢力に応じた力が加えられ、転動体１３がカム面３６に接触されている。油室１４が低圧である場合は、インナーレース８が回転すると、転動体１３がアウターレース９のカム面３６に沿って転動し、転動体１３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。ピストン１１の往復動により圧縮コイルばね１５が伸縮する。

ピストン１１がシリンダ１０内を往復移動することにより、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、インナーレース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、吐出制御弁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。前記吸入制御弁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、吸入制御弁７０の開度が増加し、吸入制御弁７０および吸入油路１８を経由して油室１４に吸入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、吸入制御弁７０の開度が減少し、油室１４に吸入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。このように、吸入ポート７７と吐出ポート７８との連通開度を制御することにより、油室１４に吸入されるオイル量を調整可能である。

一方、吐出制御弁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（開度）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のオイル量および油圧を調整可能であり、油室１４の油圧は、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に影響を及ぼす。

ここで、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について、図６を参照しながら説明する。油室１４の油圧および圧縮コイルばね１５の弾性力に応じて、転動体１３の中心Ｈ１に向けて力Ｆ１が加わる。転動体１３とカム面３６とが接触点Ｊ１で接触している場合、接触点Ｊ１に対応する接線Ｋ１と直角な力Ｆ２が接触点Ｊ１で生じる。この図６では、便宜上、カム面３６および接線Ｋ１を共通の直線で示している。そして、クランクシャフト６のトルクに応じて、この接触点Ｊ１から円周方向の力Ｆ３がアウターレース９に伝達される。また、接触点Ｊ１からカム面３６の形状に沿って、クランクシャフト６のトルクに応じた分力Ｆ４が生じる。

上記のように、油室１４のオイル量が減少して、油室１４の油圧が低下した場合は、転動体１３の中心点Ｈ１に向けて加えられる力Ｆ１が小さくなり、かつ、力Ｆ２が小さくなる。このため、分力Ｆ４が大きくなり、力Ｆ３が相対的に小さくなる。すなわち、エンジントルクが低下した場合は、ラジアルピストンポンプ７の伝達トルクが低下するため、油室１４の油圧を低下させる制御が実行される。

これに対して、油室１４のオイル量が増加して、油室１４の油圧が上昇した場合は、転動体１３の中心点Ｈ１に向けて加えられる力Ｆ１が大きくなり、かつ、力Ｆ２が大きくなる。このため、分力Ｆ４が小さくなり、力Ｆ３が相対的に大きくなる。すなわち、油室１４の油圧が上昇した場合は、ラジアルピストンポンプ７のトルク容量が増加して、クランクシャフト６からインプットシャフト２に伝達されるトルクが上昇する。

以上のように、図１ないし図５に示された構成によれば、吐出制御弁２７または吸入制御弁７０の少なくとも一方の開度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。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、または、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間における動力伝達効率を制御可能であるともいえる。このように、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との間における動力伝達状態を制御する機能（クラッチとしての機能）とを兼備している。

つぎに、図１ないし図５に示された構成で実行可能な制御例を、図７に基づいて説明する。まず、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で動力伝達をおこなう条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１）。例えば、シフトポジションとして、ドライブポジションまたはリバースポジションが選択されている場合は、前記条件が成立しているものとして処理され、ステップＳ１で肯定的に判断されてステップＳ２に進む。このステップＳ２では制動要求があるか否かが判断される。例えば、ブレーキスイッチがオンされており、運転者が車両Ｖｅを停止させようとする意図がある場合は、ステップＳ２で肯定的に判断され、ついで、実車速が所定車速以下であるか否かが判断される（ステップＳ３）。ここで、所定車速とは、車両Ｖｅが略停止する車速である。このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、吸入制御弁７０の吐出ポート７８の開度を減少させる、具体的には吐出ポート７８を閉じる制御を実行するとともに、吐出制御弁２７のポートＣ１を開放する制御を実行し（ステップＳ４）、この制御ルーチンを終了する。

このステップＳ４の処理が実行された場合は、油路７９からはラジアルピストンポンプ７の油室１４にはオイルが供給されなくなるとともに、以下のような作用が生じる。ラジアルピストンポンプ７においては、圧縮コイルばね１５の力でピストン１１がカム面３６に向けて常時押圧されており、油室１４が負圧となって逆止弁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。このため、クランクシャフト６とインプットシャフト２とが相対回転して、転動体１３がカム面３６の凹部３６Ｂに相当する位相に至った場合でも、ピストン１１がカム面３６に向けて動作せず、油室１４の容積は拡大しない。その結果、クランクシャフト６とインプットシャフト２との相対回転にともない、転動体１３がカム面３６から離れる可能性がある。

これに対して、この実施例では、ステップＳ４の処理が実行されて、吸入制御弁７０の吐出ポート７８が閉じられて、油室１４にオイルが吸入されなくなり、油室１４が負圧となった場合でも、転動体１３がカム面３６に接触した状態が常時維持されるように、圧縮コイルばね１５の機械的特性が設定されている。

この実施例において、圧縮コイルばね１５からピストン１１に加えられる力は、各種の条件、例えば、カム面３６の形状、より具体的には、凹部３６Ｂの内接円（図示せず）と凸部３６Ａの外接円（図示せず）との差、凹３６Ｂおよび凸部３６Ａの曲率、円周方向における凹部３６Ｂおよび凸部３６Ａの位置および数などを考慮して設定することが可能である。また、圧縮コイルばね１５からピストン１１に加えられる力は、クランクシャフト６とインプットシャフト２との回転数差の許容値、油室１４が負圧となった場合におけるピストン１１の動作抵抗などを考慮して設定することも可能である。ここで、圧縮コイルばね１５からピストン１１に加えられる力は、圧縮コイルばね１５の機械的特性、具体的には、ばね定数、自由高さなどを調整することにより設定可能である。ここで、自由高さとは、無荷重の状態における圧縮コイルばね１５の高さを意味する。

また、油室１４が負圧となった場合に、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で動力伝達がおこなわれないか、またはエンジントルクに関わりなく、クランクシャフト６からインプットシャフト２に伝達されるトルクがクリープトルク以下となるように、圧縮コイルばね１５の力が設定される。したがって、クランクシャフト６が回転していても、クランクシャフト６のトルクはインプットシャフト２には伝達されず、ニュートラル状態を維持することができるか、または、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たとしても、低トルクであるため、車両Ｖｅが走行することを回避できる。

一方、図７のステップＳ３で否定判断された場合は、ステップＳ３の判断が繰り返される。また、ステップＳ２の判断時点でブレーキスイッチがオフされている場合は、そのステップＳ２で否定的に判断されて、再度ステップＳ２の判断を繰り返す。さらに、ステップＳ１の判断時点で、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ていた場合は、ステップＳ１で否定的に判断されて、ステップＳ１の判断が繰り返される。

また、車両Ｖｅが停車し、かつ、ステップＳ４の処理を実行した後に、車両Ｖｅが発進する場合は、吸入制御弁７０が開放される。このため、オイルパン２１のオイルを、油路７９および吸入油路１８を経由して油室１４に吸入することが可能になる。したがって、ピストン１１がカム面３６に向けて動作した場合に、油室１４の容積の拡大が促進される。このように、車両Ｖｅの停止から車両Ｖｅの発進に切り換わる場合に、車両Ｖｅの停止時に、予め転動体１３がカム面３６に接触しているため、「転動体１３がカム面３６から離れ、その後に転動体１３がカム面３６に衝突して衝撃が発生し、かつ、ショックや騒音が生じる。」という不具合を未然に防止することができる。また、「転動体１３がカム面３６から離れて、転動体１３がカム面３６に接触するまでの間、動力伝達がおこなわれなくなる。」という不具合を未然に回避することができる。つまり、停止している車両Ｖｅを発進する場合に、油室１４の油圧を迅速に上昇することができ、発進応答性が良好になる。

さらに、ピストン１１が動作してクランクシャフト６とインプットシャフト２との間でトルク伝達がおこなわれ、車両Ｖｅが走行する場合に、圧縮コイルばね１５の力により転動体１３がカム面３６に常時接触させられるため、ピストン１が外側に向けて動作しやすくなり、油室１４の容積の拡大が促進される。したがって、クランクシャフト６の回転数、油室１４におけるオイルの吸入状態、油室１４におけるオイルの吐出状態に関わりなく、油室１４にオイルを確実に吸入することができる。

つぎに、図１ないし図５の構成で実行可能な他の制御例を、図８に基づいて説明する。まず、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間で動力伝達をおこなう条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ１１）。このステップＳ１１の判断条件は、ステップＳ１の判断条件と同じである。このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、実車速が所定車速以上であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の判断に用いられる所定車速としては、例えば、クランクシャフト６とインプットシャフト２との一体回転が許容される車速が挙げられる。

このステップＳ１２で肯定的に判断されるということは車両Ｖｅが走行中であることを意味する。そこで、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合は、オイル必要部に供給するべきオイルの流量が所定量以下であるか否かが判断される（ステップＳ１３）。ここで、オイル必要部としては、潤滑系統８０、油圧室４４Ａ，４５Ａ，４９Ａ，５０Ａなどが挙げられる。このステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、吐出制御弁２７のポートＣ１の断面積を減少させる制御、具体的にはポートＣ１を閉じる制御を実行し、かつ、吸入制御弁７０を開放する制御を実行し（ステップＳ１４）、リターンされる。なお、ステップＳ１３またはステップＳ１２またはステップＳ１１で否定的に判断された場合は、吐出制御弁２７のポートＣ１の断面積を増加する制御、つまり、ポートＣ１を開放する制御を実行し、かつ、吸入制御弁７０を開放する制御を実行し（ステップＳ１５）、リターンされる。

このように、ステップＳ１４の処理により、吐出制御弁２７のポートＣ１が閉じられた場合は、油室１４から吐出されるオイル量が減少し、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。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。したがって、クランクシャフト６とインプットシャフト２との回転数の差が少なくなるか、もしくはクランクシャフト６とインプットシャフト２とが一体回転する。その結果、圧縮コイルばね１５の伸縮回数および伸縮量が減少し、圧縮コイルばね１５の耐久性が向上する。

また、ステップＳ１２で肯定的に判断され、かつ、一時的に加速または一時的に減速する場合において、ステップＳ１４の処理が実行されて、クランクシャフト６とインプットシャフト２とが一体回転すると、クランクシャフト６とインプットシャフト２との間における動力伝達効率が向上する。したがって、加速時には、クランクシャフト６から高トルクをインプットシャフト２に伝達することができ、加速性が向上する。これに対して、減速時であれば、惰力走行する車両Ｖｅの運動エネルギがエンジン１に伝達され易くなり、エンジンブレーキ力が強められる。また、ステップＳ１５の制御により、潤滑系統８０、油圧室４４Ａ，４５Ａ，４９Ａ，５０Ａなどに供給されるオイル量を増加することができ、ラジアルピストンポンプ７から吐出されたオイルを有効に利用することができる。

この実施例において、転動体１３がカム面３６に接触した状態を常時維持するにあたり、クランクシャフト６とインプットシャフト２との回転数差が零の場合、あるいは所定の回転数差がある場合のいずれであってもよい。なお、この実施例において、転動体１３をカム面３６に接触した状態に維持することに関わりのないとするパラメータは、クランクシャフト６の回転数、油室１４におけるオイルの吸入状態、油室１４におけるオイルの吐出状態のうちの少なくとも１つであればよい。

さらに、この実施例において、ピストン１１に力を加える機構としては、金属製の圧縮コイルばね１５に代えて、その他のばねを用いることも可能である。ピストン１１に力を加える機構として、ばね以外の弾性部材を用いることも可能である。このような弾性部材の場合は、その剛性や材料を選択することにより、ピストン１１に加えられる力を設定可能である。さらに、この実施例は、インプットシャフトにインナーレースおよびピストンおよびボールが設けられ、クランクシャフトにアウターレースおよびカム面が設けられている構成の動力伝達装置にも適用可能である。さらに、この実施例においては、吸入制御弁７０と吐出制御弁２７とが別々に設けられているが、油室１４におけるオイルの吸入量を制御する機能、およびオイルの吐出量を制御する機能を兼備した単一の制御弁を設けることも可能である。さらに、エンジンとラジアルピストンポンプとの間の動力伝達経路に、ダンパなどの緩衝装置が設けられている構成の動力伝達装置に対しても、この実施例を適用可能である。

また、ベルト式無段変速機３以外の無段変速機、例えば、トロイダル式無段変速機を有する動力伝達装置に、この実施例を適用することも可能である。また、駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に配置される変速機を、無段変速機に代えて有段変速機を用いることも可能である。有段変速機は、変速比を段階的に変更することの可能な変速機である。この場合は、前後進切換装置を用いなくてよい。さらに、駆動力源として、モータ・ジェネレータを用いた車両の動力伝達装置に、この実施例を適用することも可能である。また、クランクシャフト６とインプットシャフト２とが、車両の幅方向に設けられた動力伝達装置の他、クランクシャフトとインプットシャフトとが、車両の前後方向に設けられた動力伝達装置に、この実施例を適用することも可能である。また、この実施例の動力伝達装置は、前輪駆動車、後輪駆動車、四輪駆動車のいずれにも適用可能である。

ここで、この発明の実施例で説明した構成と、この発明の構成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、ラジアルピストンポンプ７が、この発明のオイルポンプに相当し、ピストン１１および転動体１３が、この発明の動作部材に相当し、カム面３６が、この発明のカムに相当し、吸入制御弁７０が、この発明の吸入制御弁に相当し、吐出制御弁２７が、この発明の吐出制御弁に相当し、油圧制御装置２６、潤滑系統８０、油圧室４４Ａ，４５Ａ，４９Ａ，５０Ａなどが、この発明のオイル必要部および油圧系統に相当し、油路３４が、この発明の接続油路に相当し、圧縮コイルばね１５またはその他のばね、および弾性部材が、この発明の付勢機構に相当する。なお、インプットシャフトにインナーレースおよびピストンおよびボールが設けられ、クランクシャフトにアウターレースおよびカム面が設けられている構成の場合は、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。また、油室１４におけるオイルの吸入量、吸入制御弁７０の開度などが、この発明の「オイルの吸入状態」に相当し、油室１４から吐出されるオイル量、吐出制御弁２７の開度などが、この発明の「オイルの吐出状態」に相当し、力Ｆ１が、この発明の「動作部材に加わる力」に相当する。

また、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ３に進んでステップＳ３で肯定的に判断されるルーチンが、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を遮断する条件が成立した場合」に相当する。また、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１１からステップＳ１３に進んでステップＳ１３で肯定的に判断されるルーチンが、この発明における「第１の回転部材と第２の回転部材との間で動力伝達をおこなう条件が成立し、かつ、油室から吐出されるオイル量を減少させる条件が成立した場合」に相当し、ステップＳ１４が、この発明の吐出量制御手段に相当する。

また、この発明において、第１の回転部材の回転数、または油室におけるオイルの吸入状態、または油室におけるオイルの吐出状態に関わりなくとは、これらのパラメータがいかなる状態になっても、あるいはいかなる変化を示したとしても、あるいはいかなる値となったとしてもという意味である。なお、これらのパラメータの状態に関わりなくとは、パラメータの状態が、実用上、支障のない範囲内にあることが前提となる。

この発明の動力伝達装置で用いられるラジアルピストンポンプの構成例を示す断面図である。 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軸線方向における断面図である。 図２に示された吸入制御弁の構成例を示す図である。 図２に示された吐出制御弁の構成例を示す図である。 図１および図３に示されたラジアルピストンポンプにおけるトルクの伝達原理を示す概念図である。 図１の車両で実行可能な制御例を示すフローチャートである。 図１の車両で実行可能な他の制御例を示すフローチャートである。

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、 １３…転動体、 １４…油室、 １５…圧縮コイルばね、 ２７…吐出制御弁、 ３４…油路、 ３６…カム面、 ４４Ａ，４５Ａ，４９Ａ，５０Ａ…油圧室、 ７０…吸入制御弁、 ８０…潤滑系統。

Claims (3)

1. 動力伝達経路に配置された第１の回転部材と第２の回転部材との相対回転により駆動されるオイルポンプが設けられており、このオイルポンプは、前記第１の回転部材に半径方向に往復移動可能に取り付けられた動作部材と、前記第２の回転部材に円周方向に形成され、かつ、前記動作部材が接触して、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材とを動力伝達可能に連結するカムと、前記動作部材に加わる力を制御する油室とを有しているとともに、この油室に吸入されるオイルの吸入状態を制御する吸入制御弁と、前記油室から吐出されるオイルの吐出状態を制御する吐出制御弁とが設けられている動力伝達装置において、
   前記油室から吐出されたオイルを、前記油室および前記吸入制御弁および前記吐出制御弁を含む油圧回路以外の油圧系統に供給する接続油路が設けられているとともに、前記第１の回転部材の回転数、または前記油室におけるオイルの吸入状態、または前記油室におけるオイルの吐出状態に関わりなく、前記動作部材を前記カムに接触させた状態を維持できるような力を前記動作部材に与える付勢機構が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で動力伝達をおこなう条件が成立し、かつ、前記油室から吐出されるオイル量を減少させる条件が成立した場合に、前記吐出制御弁の開度を減少させる吐出量制御手段が、更に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記油圧系統には、前記動力伝達経路に設けられたオイル必要部が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置。

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