JP2010053880A - 動力伝達装置、及び動力伝達装置を備える流体圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】蓄えたエネルギを回収することが可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するための動力伝達装置１００であって、流体圧ポンプの駆動軸１に連結され駆動力源１の動力が伝達される回転体２と、回転体２にワンウェイベアリング３を介して連結され回転エネルギを蓄えるフライホイール４と、流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴ってフライホイール４を駆動軸１に連結する連結手段１０とを備え、ワンウェイベアリング３は、回転体２の回転速度がフライホイール４の回転速度よりも大きい場合にのみ回転体２の回転をフライホイール４に伝達する。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するための動力伝達装置、及び動力伝達装置を備える流体圧ポンプに関するものである。

流体圧機器を駆動するための流体圧ポンプとして、パワーステアリング装置を駆動するためのベーンポンプがある。

ベーンポンプは、駆動軸に駆動力源であるエンジンの動力が伝達され、駆動軸に連結されたロータが回転するものである。駆動軸にはプーリが連結され、プーリはベルトを介してエンジンと連結される。このように、駆動軸には、プーリ及びベルトを介してエンジンの動力が伝達される（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−０８８８４７号公報

駆動軸に連結されたプーリは、ベルトを介してエンジンとつながっているため、エンジン回転数が上昇すれば、それに伴ってプーリの回転数も上昇する。このように、エンジン回転数の上昇に伴ってプーリにはエネルギが蓄えられる。

しかし、エンジン回転数が低下すると、それに伴ってプーリの回転数も低下する。このように、プーリに蓄えられたエネルギは、エンジン回転数の低下に伴って消費され、有効に利用されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蓄えたエネルギを回収することが可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するための動力伝達装置であって、流体圧ポンプの駆動軸に連結され、前記駆動力源の動力が伝達される回転体と、前記回転体に第一ワンウェイベアリングを介して連結され、回転エネルギを蓄えるフライホイールと、前記流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って前記フライホイールを前記駆動軸に連結する連結手段と、を備え、前記第一ワンウェイベアリングは、前記回転体の回転速度が前記フライホイールの回転速度よりも大きい場合にのみ前記回転体の回転を前記フライホイールに伝達することを特徴とする。

本発明によれば、ワンウェイベアリングの作用によって、回転体の回転速度がフライホイールの回転速度よりも大きい場合にのみ回転体の回転がフライホイールに伝達されるため、フライホイールの回転速度が回転体の回転速度よりも大きい場合には、フライホイールは回転体の回転速度に関係なく回転する。したがって、駆動力源の回転速度の上昇に伴って回転体を通じてフライホイールに回転エネルギが蓄えられた後、駆動力源の回転速度が低下し回転体の回転速度が低下しても、フライホイールの回転速度は低下することがなく、フライホイールは回転エネルギを蓄えた状態を保つ。そして、流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴ってフライホイールは駆動軸に連結されるため、フライホイールに蓄えられた回転エネルギは駆動軸を回転するための駆動力として利用される。このように、回転体が蓄えたエネルギをフライホイールを通じて回収することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る動力伝達装置１００について説明する。

図１は動力伝達装置１００の側面図であり、図２は動力伝達装置１００の正面図であり、図３は動力伝達装置１００の背面図であり、図４は図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

動力伝達装置１００は、流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するためのものである。本実施の形態では、流体圧ポンプが、車両に搭載される流体圧機器、例えば、パワーステアリング装置や変速機等を駆動するための流体圧供給源として用いられるベーンポンプである場合について説明する。

動力伝達装置１００は、ベーンポンプ（図示せず）の駆動軸１に連結され、エンジンの動力を駆動軸１に伝達する。

ベーンポンプは、駆動軸１に連結されたロータと、ロータに対して径方向に往復動可能に設けられる複数のベーンと、ロータを収容すると共にロータの回転に伴って内周面にベーンが摺動するカムリングとを備え、隣り合うベーン間によって仕切られたポンプ室がロータの回転に伴い拡縮し、作動油（作動流体）を吐出する。このように、ベーンポンプは、駆動軸１に連結されたロータが回転することによって駆動し、作動油を吐出する。

駆動軸１の端部には、円盤状のプーリ２が連結される。プーリ２には、外周に掛け回されたベルト（図示せず）を介してエンジンの動力が伝達されるため、プーリ２は、エンジン回転数と同等の回転数で回転する。このプーリ２が回転体に該当する。なお、プーリ２は、図２において時計周りに回転する。

プーリ２の内側には、ワンウェイベアリング３を介して円盤状のフライホイール４が連結される。

フライホイール４は、プーリ２の回転に伴って回転し、回転エネルギを蓄える。

ワンウェイベアリング３は、プーリ２の回転速度がフライホイール４の回転速度よりも大きい場合にのみプーリ２の回転をフライホイール４に伝達する。換言すれば、フライホイール４の回転速度がプーリ２の回転速度より大きい場合には、フライホイール４はプーリ２の回転速度に関係なく自由に回転する。

具体的に説明すると、プーリ２の回転速度がフライホイール４の回転速度よりも大きい場合には、ワンウェイベアリング３の転動体３ａは、プーリ２内周のくさび部２ａに乗り上げロックされる。これにより、プーリ２の回転がフライホイール４に伝達され、フライホイール４はプーリ２と共に回転する。

また、フライホイール４の回転速度がプーリ２の回転速度より大きい場合には、転動体３ａはロックされず、フライホイール４はプーリ２の回転速度に関係なく自由に回転する。

このようなワンウェイベアリング３の機能によって、エンジン回転数が上昇しプーリ２の回転速度が上昇するのに伴ってフライホイール４の回転速度は上昇し、フライホイール４には回転エネルギが蓄えられる。その後、エンジン回転数が低下しプーリ２の回転速度が低下しても、フライホイール４は、プーリ２の回転速度に関係なく回転するため、回転エネルギを蓄えた状態を保つ。

フライホイール４に蓄えられた回転エネルギは、フライホイール４を駆動軸１に連結するための連結手段としての連結機構１０によって、駆動軸１を回転するための駆動力として利用される。以下に、主に図２及び図４を参照して、連結機構１０について説明する。

駆動軸１の外周には環状のボス１１が嵌挿され、ボス１１は駆動軸１と共に回転する。図４に示すように、ボス１１は、フライホイール４の内側に配置され、かつフライホイール４の内周面と所定の隙間１２を持って配置される。

ボス１１には、内周面と外周面とに開口部を有する貫通孔１１ａが放射状に形成される。本実施の形態では、貫通孔１１ａは、１２０度間隔で３つ形成される。

貫通孔１１ａには、内周面に沿って摺動自在なピストン１３が収装される。これにより、ピストン１３の先端面１３ａはフライホイール４の内周面に対向し、ピストン１３の背面１３ｂは駆動軸１の外周面に対向する。ピストン１３は、図２に示すように、１２０度間隔で放射状に配置される。

貫通孔１１ａの内周面、駆動軸１の外周面、及びピストンの背面１３ｂによって、ベーンポンプが吐出する作動油が導かれる流体圧室としての油室１４が画成される。油室１４は、３つのピストン１３のそれぞれの背面側に設けられ、各油室１４は、ボス１１の内周面に形成されるＶ字状の溝１１ｂによって連通している。

ベーンポンプが吐出する作動油は、駆動軸１に形成された第一流路１ａと第二流路１ｂを通じて油室１４に導かれる。第一流路１ａは、駆動軸１の軸中心に沿って形成され、第二流路１ｂは、駆動軸１の径方向に形成され、第一流路ａと油室１４をつなぐ。

第二流路１ｂは、駆動軸１の外周面に開口する開口部が、ボス１１の内周面の溝１１ｂに連通するように形成される。そのため、第二流路１ｂから流出した作動油は、溝１１ｂを通じて３つの油室１４に導かれる。このように、ボス１１の内周面に溝１１ｂを形成することによって、第二流路１ｂを各油室１４に対応するように複数形成する必要がなく、かつ駆動軸１に対するボス１１の相対回転位置の位置決めも不要となるため、動力伝達装置１００の成形性、組立性が向上する。

このように、ベーンポンプが吐出する作動油は常時油室１４に導かれているため、ピストン１３の背面１３ｂには常時油室１４の圧力が作用している。したがって、ピストン１３は、ボス１１の貫通孔１１ａから隙間１２に突出し、先端面１３ａがフライホイール４の内周面に摺接した状態（図４に示す状態）で駆動軸１と共に回転する。ピストン１３の先端面１３ａがフライホイール４の内周面に摺接した状態でも、油室１４の圧力が低いうちは、フライホイール４が駆動軸１に連結されることはない。

そして、運転者がステアリングホイールを素早く操作した場合等、ベーンポンプの吐出圧が上昇した場合には、油室１４の作動油の圧力が上昇する。油室１４の圧力が上昇すれば、ピストン１３の先端面１３ａはフライホイール４の内周面に押し付けられる。これにより、ピストン１３の先端面１３ａとフライホイール４の内周面との間の摩擦力によって、ピストン１３はフライホイール４に接続されるため、フライホイール４は、ピストン１３及び油室１４の作動油を介して駆動軸１に連結される。そして、フライホイール４に蓄えられた回転エネルギは、駆動軸１を回転するための駆動力として利用される。

なお、ピストン１３の先端面１３ａがフライホイール４の内周面に摺接した状態から、フライホイール４は駆動軸１に連結されるため、フライホイール４と駆動軸１が急激に連結されることはなく、油室１４の圧力上昇に伴って滑らかに連結される。

連結機構１０は以上のように構成され、連結機構１０は、ベーンポンプの吐出圧の上昇に伴って、フライホイール４を、ベーンポンプが吐出する作動油を媒介として駆動軸１に連結する。このように、フライホイール４に蓄えられた回転エネルギは、ベーンポンプの負荷が上昇した際に利用され、ベーンポンプが必要とする時に回収されるようになっている。

プーリ２とフライホイール４と同様に、プーリ２と駆動軸１も、ワンウェイベアリング２０を介して連結される。

ワンウェイベアリング２０は、プーリ２の回転速度が駆動軸１の回転速度よりも大きい場合にのみプーリ２の回転を駆動軸１に伝達する。換言すれば、駆動軸１の回転速度がプーリ２の回転速度より大きい場合には、駆動軸１はプーリ２の回転速度に関係なく自由に回転する。

ワンウェイベアリング２０の構成は、ワンウェイベアリング３の構成と同様であるため、説明を省略する。

ワンウェイベアリング２０の機能によって、エンジン回転数が上昇しプーリ２の回転速度が上昇するのに伴って駆動軸１の回転速度は上昇する。その後、エンジン回転数が低下しプーリ２の回転速度が低下しても、駆動軸１は、プーリ２の回転速度に関係なく回転する。

次に、動力伝達装置１００の動作について説明する。

ベーンポンプの吐出圧が低圧で変化がない状態で、プーリ２が高速状態である場合には、フライホイール４も高速で回転し、回転エネルギを蓄えた状態となり、また、駆動軸１も高速状態となる。この状態からエンジン回転数の低下に伴ってプーリ２が低速状態になった場合には、フライホイール４は高速回転を維持し、回転エネルギを蓄えた状態を保ち、また、駆動軸１も高速回転を維持する。

その後、プーリ２が低速状態で、運転者がステアリングホイールを素早く操作した場合等、ベーンポンプの吐出圧が高圧になった場合には、油室１４の圧力が上昇し、ピストン１３の先端面１３ａがフライホイール４の内周面に押し付けられる。これにより、フライホイール４は駆動軸１に連結され、フライホイール４に蓄えられた回転エネルギは駆動軸１を回転するための駆動力として、つまり操舵を補助する力として利用される。したがって、フライホイール４は、回転エネルギを放出するため低速状態となる。また、駆動軸１もベーンポンプの負荷が上昇することによって低速状態となる。

その後、低速状態のプーリ２が、エンジン回転数の上昇に伴って再び高速状態になった場合には、プーリ２の回転は、ワンウェイベアリング３及びワンウェイベアリング２０を介して、それぞれフライホイール４及び駆動軸１に伝達される。そのため、フライホイール４及び駆動軸１も高速状態となる。

このように、エンジン回転数が低下する車両の減速時には、プーリ２の回転はフライホイール４及び駆動軸１に伝達されず、エンジン回転数が上昇する車両の加速時には、プーリ２の回転はフライホイール４及び駆動軸１に伝達される。

以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

ワンウェイベアリング３の作用によって、プーリ２の回転速度がフライホイール４の回転速度よりも大きい場合にのみプーリ２の回転がフライホイール４に伝達されるため、フライホイール４の回転速度がプーリ２の回転速度よりも大きい場合には、フライホイール４はプーリ２の回転速度に関係なく回転する。したがって、エンジン回転数の上昇に伴ってプーリ２を通じてフライホイール４に回転エネルギが蓄えられた後、エンジン回転数が低下しプーリ２の回転速度が低下しても、フライホイール４の回転速度は低下することがなく、フライホイール４は回転エネルギを蓄えた状態を保つ。そして、ベーンポンプの吐出圧の上昇に伴ってフライホイール４は駆動軸１に連結されるため、フライホイール４に蓄えられた回転エネルギは駆動軸１を回転するための駆動力として利用される。このように、プーリ２が蓄えたエネルギをフライホイール４を通じて回収することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、上記実施の形態では、ピストン１３は、フライホイール４が駆動軸１と連結される際のバランスを考慮して、１２０度間隔で放射状に配置されると説明した。しかし、ピストン１３の配置する位置及び個数は、どのように設定してもよい。

本発明に動力伝達装置は、流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するため装置として用いることができる。

本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の側面図である。 本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の正面図である。 本発明の実施の形態に係る動力伝達装置の背面図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１００ 動力伝達装置
１ 駆動軸
１ａ 第一流路
１ｂ 第二流路
２ プーリ（回転体）
２ａ くさび部
３ ワンウェイベアリング
３ａ 転動体
４ フライホイール
１０ 連結機構（連結手段）
１１ ボス
１１ａ 貫通孔
１１ｂ 溝
１２ 隙間
１３ ピストン
１３ａ ピストンの先端面
１３ｂ ピストンの背面
１４ 油室
２０ ワンウェイベアリング

Claims (8)

1. 流体圧ポンプに駆動力源の動力を伝達するための動力伝達装置であって、
   流体圧ポンプの駆動軸に連結され、前記駆動力源の動力が伝達される回転体と、
   前記回転体に第一ワンウェイベアリングを介して連結され、回転エネルギを蓄えるフライホイールと、
   前記流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って前記フライホイールを前記駆動軸に連結する連結手段と、を備え、
   前記第一ワンウェイベアリングは、前記回転体の回転速度が前記フライホイールの回転速度よりも大きい場合にのみ前記回転体の回転を前記フライホイールに伝達することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記回転体は、第二ワンウェイベアリングを介して前記駆動軸に連結され、
   前記第二ワンウェイベアリングは、前記回転体の回転速度が前記駆動軸の回転速度よりも大きい場合にのみ前記回転体の回転を前記駆動軸に伝達することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記連結手段は、前記流体圧ポンプが吐出する作動流体を媒介として、前記フライホイールを前記駆動軸に連結することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記連結手段は、
   両端面がそれぞれ前記駆動軸の外周面とフライホイールの内周面とに対向して配置され、流体圧ポンプの吐出圧が前記駆動軸の外周面に対向する端面に作用するピストンを備え、
   前記流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って前記ピストンが前記フライホイールの内周面押し付けられることによって、前記フライホイールが前記駆動軸に連結されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の動力伝達装置。
5. 前記駆動軸の外周に嵌挿され、前記フライホイールの内周面と所定の隙間を持って配置されたボスをさらに備え、
   前記ボスには、当該ボスの内周面と外周面とに開口部を有し、前記ピストンが摺動自在に収装される貫通孔が形成され、
   前記連結手段は、
   前記貫通孔の内周面、前記駆動軸の外周面、及び前記ピストンの端面によって画成され、前記流体圧ポンプが吐出する作動流体が導かれる流体圧室をさらに備え、
   前記流体圧ポンプの吐出圧の上昇に伴って前記流体圧室の圧力が上昇し、前記ピストンが前記フライホイールの内周面に押し付けられることによって、前記フライホイールが前記駆動軸に連結されることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
6. 前記駆動軸には、前記流体圧室に作動流体を導く流路が形成されることを特徴とする請求項５に記載の動力伝達装置。
7. 前記貫通孔が前記ボスに放射状に複数形成されることによって、前記流体圧室が複数設けられ、
   前記複数の流体圧室は、前記ボスの内周面に形成された溝によって連通し、
   前記流路は、前記駆動軸の外周面に開口する開口部が前記溝に連通して形成されることを特徴とする請求項６に記載の動力伝達装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の動力伝達装置を備える流体圧ポンプ。

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