JP3120288B2 - 複容積流体ポンプ - Google Patents

複容積流体ポンプ

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JP3120288B2
JP3120288B2 JP03127855A JP12785591A JP3120288B2 JP 3120288 B2 JP3120288 B2 JP 3120288B2 JP 03127855 A JP03127855 A JP 03127855A JP 12785591 A JP12785591 A JP 12785591A JP 3120288 B2 JP3120288 B2 JP 3120288B2
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ボーグワーナー・インコーポレーテッド
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/02—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations specially adapted for several machines or pumps connected in series or in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/0021—Generation or control of line pressure
    • F16H61/0025—Supply of control fluid; Pumps therefore

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に自動変速機に使用
するようになっている定容積歯車ポンプに関し、そこに
おいて、ポンプの動作速度範囲がエンジンのアイドル状
態に相当する低速度値から高速運転状態の下での自動車
エンジンの運転に相当する高速度値にわたるポンプに関
する。この開示は本出願人と同じ出願人に譲り渡された
１９８９年１０月３１日に出願された特許出願継続番号
第４２９，５９５号の一部継続出願である。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、液体トルクコンバータ及び多
変速比複合遊星歯車を有する変速機を備えた、米国特許
第４，３４７，７６５号に記載されたような構造的環境
に使用されるようになっている。歯車装置の要素の相対
運動は、流体圧で作動されるクラッチ及びブレーキによ
って制御される。流体圧で作動されるサーボは比率を変
えるようにクラッチ及びブレーキを選択的に係合しかつ
解放するために使用される。
【０００３】上記米国特許に示された変速機において、
最も低い比率は停止始動（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｓｔａｒ
ｔ）から加速するために使用される。変速機の全体のト
ルク増幅比率はオーバドライブ比率である最終の第４比
率が得られるまで減少する。比率の変更は自動制御弁装
置によって達成される。その装置は、クラッチ及びブレ
ーキを係合しかつ解放するために流体圧ポンプからの圧
力を流体圧作動サーボに選択的に分配する。
【０００４】前記米国特許に示されている変速機のポン
プは液体トルクコンバータと多段比率歯車装置との中間
の変速機ハウジングに固定されたポンプ本体内に配置さ
れた定容積（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅ
ｎｔ）歯車ポンプである。定容積ポンプのトルク入力要
素は液体トルクコンバータのインペラに接続されてい
る。そのトルク入力要素は定容積ポンプの第２の歯車要
素と駆動係合する。
【０００５】前記米国特許の変速機に対する動作速度範
囲はエンジンのアイドル速度から高速まで変化し、その
高速はアイドル速度の１０倍以上に増大される。車両が
低速で運転されかつ車両が停止始動から加速するにした
がって車両に対するエンジンのスロットルが進められた
とき、トルクコンバータのインペラ速度はアイドリング
速度より高いが、定常状態の高速駆動状態の下で経験さ
れるエンジンの最終の巡航速度よりまだ実質的に低い。
【０００６】特にスロットルをきかせて停止始動から加
速中に、比較的高い制御回路圧力がポンプによって維持
されなければならない。歯車装置及び流体圧被作動サー
ボに対するトルク伝達要件が最大になるのはこの状態の
下であり、かなりのエネルギがポンプを駆動するために
要求される。これはじばしは寄生的損失と呼ばれる。そ
れ故、ポンプの容量は、ポンプに対する要求が最大のと
き最大流量及び圧力要件に適合するのに十分大きくなる
ように、設計される。これは、車両が巡航運転状態の下
で高速で動作しかつサーボの流体流量の要件が低いと
き、必然的にポンプの容量が過剰になる。
【０００７】自動変速機用の変速機ポンプにおける過剰
な汲み上げ容量の問題を解決した試みがある。その一例
は、多段歯車ポンプ及び制御弁装置が設けられた米国特
許第４，５０２，８４５号に示されている。その歯車ポ
ンプは二つの汲み上げステージを限定するように二つの
副歯車とかみ合っている主駆動歯車を備えている。副ポ
ンプは、副ポンプを調整弁を介して低圧溜め領域に接続
することによって供給回路圧力の負担から解放されてい
る。ポンプの流量要件が少ないとき、弁は制御オリフィ
スの下流側で生起した圧力に応答する。ポンプ速度が増
加すると、弁は排出通路内の圧力を調節して副ポンプの
排出側を共通ポンプに排出させ、それによって流量要件
が減少したとき汲み上げ馬力を減少している。
【０００８】他の従来技術の教示が米国特許第４，２０
４，８１１号に示され、その米国特許は二つの独立の歯
車ポンプ及び共通の駆動装置を有する複合ポンプを示し
ている。ポンプは低い流量要件を有する高圧回路及び高
い流量要件を有する低圧回路の両者に供給可能である。
ポンプ組立体の高圧側からのバイパス流路内の優先弁は
低圧負荷の流量要件を補足する。ポンプそれ自身は米国
特許第４，５０２，８４５号のポンプの場合におけると
同様に共通の駆動装置を有する一対の歯車ポンプを備え
ている。
【０００９】他の従来技術は一対のポンプ歯車の一方に
対するバイパス弁を提供することによって減少した汲み
上げ要件を補償している。バイパス弁は、ポンプの一つ
が回路圧力に対抗してよりもゼロ圧力に対抗して動作す
るとき減少したポンプ動力の要求があるように、配送圧
力信号に応答して作用する。この装置の例は米国特許第
４，２４５，９６４号に示されている。
【００１０】従来のドイツ特許公報ＤＥ３４０２４４８
において、複合ポンプは二つの汲み上げ段を有してい
る。配送量は、各汲み上げ段の出力を汲み上げ段が並列
に動作するように低い汲み上げ速度において共通の配送
ラインに接続する流量制御弁によって制御される。高い
汲み上げ速度において、弁は一つの段の出力が他の段の
入力に供給するように汲み上げ段を直列に接続する。
【００１１】従来技術の特許第３，６９２，４３２号は
従来技術の複合ポンプを示し、そのポンプにおいて、一
つの汲み上げ段の出口側における調整弁は入口側で圧力
を生起し、これによってその段を動作不能にし同時に負
荷の圧力及び流量要件が他の汲み上げ段によって満たさ
れる。
【００１２】従来技術の特許第４，８５０，８１３号
は、種々の圧力レベルの別個の領域を有する回路を供給
するようになっている多段ポンプ装置を開示する。一つ
の回路領域の流量要件が満たされると、一つの又はそれ
以上の汲み上げ段は、その汲み上げ機能が他の汲み上げ
段によって引き継がれるので動作されない。このよう
に、各回路領域は最も少ない可能な数の汲み上げ段で加
圧流体が連続的に供給される。
【００１３】フランス特許第９０４，７５７号は、アク
チュエータが２位置流量制御弁を制御し、その流量制御
弁はアクチュエータがポンプ出力圧力の増加に応答した
とき一つの汲み上げ段の出力をポンプ供給部にバイパス
する複合ポンプを記載している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような従来の流体ポンプが有する問題を解決し得る改
良された複容積（ｄｕａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ）流体ポ
ンプを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願の一つの発明は、速
度範囲に亙って動作するようになっている第１及び第２
の対の定容積汲み上げ要素と、前記対の要素の各々に対
する流体入口ポートと流体出口ポートとを有していて第
１の対の要素に対する出口ポートがポンプ用の流れ配送
通路と通じることと、低いポンプ速度において前記出口
ポート間を一方向に連通し、それによって前記他方の対
の要素に対する出口ポートからの流れを前記配送通路に
送る一方向流れ弁装置と、高いポンプ速度において他の
対の汲み上げ要素に対する入口ポートと出口ポートとの
間を連通するためのかつ低いポンプ速度において前記連
通を阻止するための流量制御弁装置と、流体出口ポート
を有する流量制御ポンプを備えている、ポンプ被駆動速
度圧力信号発生装置と、前記流量制御ポンプの出口ポー
トと連通する信号通路及び前記信号通路内で速度圧力を
発生するために前記信号通路と連通する制御オリフィス
装置と、を備え、前記流量制御弁装置が前記速度圧力信
号の増加に応答して前記他の対の汲み上げ要素に対する
入口ポートと出口ポートとの間を連通するために前記信
号通路と連通するように構成されている。本願の他の発
明は、速度範囲内の速度で駆動されるようになっている
複容積流体ポンプ組立体において、第１及び第２の定容
積ポンプであって、各々が一対の汲み上げ要素並びに入
口ポート及び出口ポート、前記ポンプの一方のポンプの
出口ポートと連通するポンプ配送通路、及び速度範囲の
低速において前記ポンプの他方のポンプの出口ポートを
配送通路と接続する一方向流れ弁装置を有し、それによ
って前記ポンプの両方の流れ出力が前記速度範囲におい
て供給される第１及び第２の定容積ポンプと、前記速度
範囲の高い駆動速度において前記他のポンプの入口及び
出口ポートを接続するためのポンプ被駆動速度に応答す
る流量制御弁装置と、流体出口ポートを有する流量制御
ポンプを含むポンプ被駆動速度圧力信号発生装置と、前
記流量制御ポンプの出口ポートと連通する信号通路及び
前記信号通路内に速度信号を発生するために前記信号通
路と連通する制御オリフィス装置と、を備え、前記流量
制御弁装置が前記速度圧力信号の増加に応答して前記他
の対の汲み上げ要素に対する入口ポートと出口ポートと
の間を連通するために前記信号通路と連通するように構
成されている。本願の別の発明は、車両のドライブライ
ンのけん引車輪にエンジンからトルクを分配するように
なっている動力伝達機構のための流体圧制御システムに
使用するための複容積流体ポンプにおいて、速度範囲に
亙って動作するようになっている第１及び第２の対の定
容積汲み上げ要素と、前記汲み上げ要素の対の各々に対
する流体入口ポートと流体出口ポートとがあって、第１
の対の要素に対する出口ポートがポンプの流れ配送通路
と通じることと、ポンプ流体の配送に独立している前記
ドライブラインのための動作変数の大きさに依存する圧
力信号を発生するための装置と、前記出口ポート間を一
方向に連通し、それによって前記他方の対の要素に対す
る出口ポートからの流れを前記配送通路に送る一方向流
れ弁装置と、前記動作変数が一つの調整された値を有す
るとき前記他の対の汲み上げ要素に対する入口ポートと
出口ポートとの間を連通するためにかつ前記動作変数が
他の調整された値を有するときに前記連通を阻止するた
めに前記動作変数の大きさの変化に応答する流量制御弁
装置と、を備えて構成されている。本願の更に別の発明
は、速度範囲内の速度で駆動されるべきけん引車輪にエ
ンジンからトルクを分配するようになっているドライブ
ラインに使用するための複容積流体ポンプにおいて、ポ
ンプ流体の分配に独立した前記ドライブラインのための
動作変数の大きさに依存する圧力信号を発生するための
装置と、第１及び第２の定容積ポンプであって、各々が
一対の汲み上げ要素並びに入口及び出口ポート、前記ポ
ンプの一方ポンプの出口ポートと連通するポンプ配送通
路、及び前記動作変数が一つの調整された値を有すると
き前記ポンプの他方ポンプのための出口ポートを配送通
路と接続する一方向流れ弁装置を有し、それによって前
記ポンプの両方の流れ出力が前記配送通路に供給される
第１及び第２の定容積ポンプと、前記動作変数が他の調
整された値を有するとき前記他のポンプの入口ぽーと出
口ポートとを接続するための流量制御弁装置と、を備え
て構成されている。
【００１６】
【作用】本発明は、簡素化した流量制御弁と、一つのポ
ンプの排出側が低い車両速度において第２のポンプの吐
出し側に接続されるようになっている２ステージ定容積
ポンプ組立体とを有するので、前述の従来技術の開示と
は区別される。しかしながら、流量制御弁が一つの位置
から他の位置に動かされたとき、第２のポンプの吐出し
側は入口側に接続されるようになっている。ポンプの駆
動速度が増加すると、第２のポンプはゼロ正味圧力差に
対して動作し、それによってポンプ組立体を駆動するの
に必要な馬力を減少する。
【００１７】高圧に対抗する高いポンプ速度において過
剰な流体が汲み上げられないので流体通路は下流側でよ
い。この特徴により、スペースを節約できかつ製造コス
トを減少できる。
【００１８】本発明はポンプ速度信号を得るための簡素
化した装置を提供する。本発明の一つの実施例によれ
ば、この装置は最小の動力を必要とする一対の簡単な流
量制御ポンプ歯車を備えている。これらのポンプ歯車
は、入口側において主定容積汲み上げステージの取入れ
側に連通する小容量のポンプを形成している。流量制御
ポンプ歯車の出口側は流量制御弁と連通すると共に流量
制御ポンプ歯車の吐出し側と排出区域との間の制御可能
なオリフィスと連通する。このように、流量制御ポンプ
歯車の吐出し側に生起される圧力は、制御可能なオリフ
ィスを横切る圧力差が流量制御ポンプ歯車の速度の増加
と共に増加するので、駆動速度に依存する。もし流量制
御ポンプ歯車の速度が所定の値を超えていると、流量制
御弁は、主歯車汲み上げステージの一つの吐出し側が主
汲み上げステージに対する共通の入口に接続される位置
に移動される。流量制御ポンプ歯車は主ポンプ歯車の速
度に比例した速度で駆動される。
【００１９】ポンプ速度が測定された値を超えて増加し
たとき、流量制御弁は増加した流量に応答し、単に一つ
の汲み上げステージが圧力の要求を満たすように主汲み
上げ歯車の組の一つに組の一方の側を排出する。
【００２０】本発明の簡素化した弁装置は、従来技術と
して知られている複雑な速度センサ及び回路バイパス弁
構造を設ける必要をなくしている。流量制御ポンプ歯車
は最小の流量要件を有し、かつ主汲み上げ歯車ステージ
の一つを移行速度値をこえる高速で不動作にすることに
よって得られる動力の節約に比較して最小の汲み上げ損
失を有する。
【００２１】本発明のこの実施例の改良した複容積ポン
プは、油温の変化に起因する粘度の変化に対して自己補
償を行う。通常この種の変速機において、変速機ポンプ
に取り付けられている弁回路における流体の漏れは動作
温度が上昇すると増加する。そのうえ、ポンプ歯車の回
りの漏洩バイパス流は動作温度が上昇すると増加する。
本発明の流量制御ポンプ歯車は、流量制御ポンプ歯車が
形成されている材料の熱膨張係数が主歯車の熱膨張係数
と一致するように設計されている。例えば、適当な成形
樹脂又はプラスチックが使用され得る。このように、温
度の上昇は流量制御ポンプ歯車の速度の増加に対する流
量制御弁の応答を遅らせる。これは好ましい特性であ
る。なぜならば、流量制御ポンプ歯車を横切るバイパス
流の増加に起因する流量制御弁の応答の遅れは、変速機
回路自身の流量要件及び主ポンプ歯車の漏洩流量の増加
を引き起こす同じ条件の下で起こる。流量制御弁が一方
の位置から他方の位置に動かされる切換え点の変化は、
流体の粘度が変化するため流量要件の変化を本来的に補
償する。
【００２２】移行状況において流量制御ポンプ歯車に対
する出口ポートに非常に小さな出口圧力のみがが要求さ
れる。自動車変速機に対して圧力は約０．７ないし１．
０５ｋｇ／ｃｍ２（１０ないし１５ｐｓｉ）である。そ
れ故、流量制御ポンプ歯車を駆動するのに要求される馬
力は非常に小さい。
【００２３】ポンプ組立体の不調の機会は、従来技術の
複雑な回路設計に比較して設計自体が簡素化しているの
で減少される。
【００２４】本発明の別の実施例において、一つの汲み
上げモードからの他の汲み上げモードへの移行を行う制
御信号はソレノイドで制御されるオリフィス弁によって
得られ、そのオリフィス弁は移行弁と連通している単一
の通路内の圧力の生起を制御し、その移行弁は出力ポン
プ流れを一つのポンプステージから共通の出口流路又は
そのポンプステージの入口側に向ける。第１の実施例の
場合のように、信号通路内の圧力信号はポンプの流れそ
れ自身とは独立にトリガーされる。例えば、弁は車両速
度測定機構又はエンジン駆動車両の場合にはエンジン速
度センサに応答する。もしポンプがエンジン駆動車両の
多段変速機構に使用されるなら、オリフィス弁は、単に
一つのポンプステージが高い速度比で動作中に作用しか
つ両ステージが低い速度比で動作中に作用するように、
変速機の比率の変化に感応するようにつくられる。いず
れの場合にも、一つのモードから他のモードへの移行
は、ポンプステージの出力流量及び出力圧力に基本的に
独立している異質の動作変数に依存する。これは二つの
実施例に共通する特徴である。
【００２５】
【実施例】図１及び図２の番号１０は全体にポンプハウ
ジングを示す。図１及び図２は米国特許第４，３４７，
７６５号に示される種類の変速機用のポンプハウジング
を概略的に示し、その米国特許のポンプは図に示される
ように外部歯車ポンプと言うよりはむしろ内部及び外部
ポンプ歯車を有する三日月型（ｃｒｅｓｃｅｎｔ）歯車
ポンプである。ポンプのハウジングは三つのポンプ歯車
開口１２、１４及び１６が形成され、それらは中心軸線
が平行に隔てられた円筒状の開口である。開口は、開口
１４と開口１２とが共通の部分を有するように、図示の
ごとく重ね合わされる。一対の開口１４及び１６につい
ても同じことが言え、共通部分で重ね合わされる。
【００２６】開口１４は外部歯車ポンプ要素すなわち汲
み上げ要素１８を受ける。対応する外部歯車ポンプ要素
すなわち汲み上げ要素２０及び２２はそれぞれ開口１２
及び１６に受けられている。要素１８は、例えばトルク
コンバータのインペラのような変速機のトルク入力要素
に接続されているポンプ駆動要素として作用し、そのイ
ンペラは内燃機関によって駆動される。
【００２７】ポンプ要素すなわち歯車要素１８はポンプ
要素すなわち歯車要素２０及び２２と駆動的に係合して
汲み上げ作用を行う。要素１８は第１図及び第２図で矢
印の方向に駆動される。各対の歯車１８、２０及び２２
はポンプ入口及びポンプ出口を有する。対の歯車要素１
８及び２２に対するポンプ入口は２４で示されかつ対の
歯車１８及び２０に対する対応するポンプ入口は２６で
示されている。
【００２８】低圧溜め２８は通路３０を介して入口２４
と通じ、その入口２４は通路３２を介して入口２６と通
じる。
【００２９】対の歯車要素１８及び２２に対する高圧流
体配送ポートは３４で示されている。対の歯車要素２０
及び１８に対する対応する高圧配送ポートは３６で示さ
れている。配送ポート３４は圧力配送通路３８と連通
し、その配送通路は自動変速機その他のための制御弁装
置と連通してもよい。対の歯車要素１８及び２０に対す
る配送ポート３６は通路４０及び一方向流れチェック弁
４２を介して通路３８に連通している。この弁は、通路
４０から通路３８への流れは許容されるが、通路３８か
ら通路４０への逆の流れが阻止されるように環状のシー
トに着座する弁要素を備えている。
【００３０】通路４０は、４６で示される流量制御弁の
弁室４４と連通する。弁４６は隔てられた弁ランド部５
０及び５２を有する弁スプール４８を備えている。弁開
口４４と通路４０との連通は枝通路５４によって与えら
れる。
【００３１】弁スプール４８は弁ばね５６によって図に
示されるように上方向に偏倚される。弁スプールが図１
に示される位置にあるとき、低圧供給通路３２は弁ラン
ド部５２によって阻止される。このように対の歯車ポン
プ要素１８及び２０の供給側と通路５４との間の連通は
形成されない。もし弁スプールが図２に示されるように
下方向に移動されると、歯車ポンプ要素１８及び２０の
供給側と通路５４との間で連通する。このように、歯車
ポンプ要素１８及び２０の高圧側は低圧溜めと連通し、
歯車ポンプ要素１８及び２０によって汲み上げられた流
体は低い圧力の下でポート３６からポート２６に循環さ
れる。歯車ポンプ要素１８及び２０の汲み上げ作用によ
り小さな圧力差だけが生起される。
【００３２】一対の流量制御ポンプ歯車５８及び６０が
トルクコンバータのインペラ又は駆動ポンプ歯車要素
に、エンジン速度に比例して駆動されるように、駆動的
に接続されている。これらのポンプ歯車は協働するポン
プ歯車空洞６２及び６３内に置かれている。流量制御ポ
ンプ歯車が矢印で示される方向に回転するとき、流体が
ポンプ出口ポート６４及び制御圧力通路６６に配送され
る。流量制御ポンプ歯車のための入口ポート６８は溜め
２８に通じている低圧通路３２と連通する。制御圧力通
路６６はポンプ配送通路３８から隔離されかつ流量制御
弁４６によって受けられる圧力信号で別個に加圧され
る。
【００３３】制御圧力通路６６はランド部５０の上側で
弁室４４と通じそれによってばね５６の力に対抗する制
御圧力の力を確立する。制御圧力通路６６は調整可能な
制御オリフィス６９と通じる。調整可能な弁要素７０は
オリフィスの有効寸法が制御されるようにオリフィス６
９と協働する。
【００３４】流量制御ポンプ歯車の被駆動速度が増加す
ると、制御圧力通路６６を通る流れが増加する。通路６
６内の流量が増加すると、調整可能な流量制御オリフィ
ス６９における流量制限のために通路６６内の圧力は増
加する。圧力が増加すると、弁要素に作用する力は増加
する。ばね５６の力が制限圧力通路６６内の圧力により
打ち負かされると、ばねは圧縮されてそれによって圧力
供給通路３２と通路５４との間が連通される。これは対
の歯車ポンプ要素によって配送される流体を１８及び２
０によってバイパスする。
【００３５】通路５４が低圧通路３２と連通するやいな
や、チェック弁４２は流体が単に一対の歯車ポンプ要素
１８及び２２によってのみ加圧された配送通路に供給さ
れるように閉じられる。この状態は図２に示される。
【００３６】流量制御弁要素４８が切り換えられる前
に、両対の歯車ポンプ要素は通路３８において流れを配
送する。弁要素４８が切り換えられる移行点に達した
後、対のポンプ歯車要素１８及び２０を駆動するのに要
求される汲み上げ馬力はほぼゼロに減少される。これは
図２に示される状態である。移行が起こる点は流れ制御
オリフィス６９の大きさを変えるように弁要素７０を適
切に調整することによって制御され得る。
【００３７】もし油の温度が高いと、流量制御ポンプ歯
車の回りの漏れは油が冷たいときの漏れよりも高い。こ
のように、流量制御ポンプ歯車は高速で回転されて流量
制御弁において十分な圧力を与え弁要素４８を図２に示
される位置において移動する。流量制御ポンプ歯車によ
って汲み上げられる流体の有効温度は主ポンプ歯車にお
ける流体の有効温度とほぼ同じである。このように、高
温において、ポンプ歯車要素１８、２０及び２２の回り
をバイパスする流れは増加する。更に、変速機からの弁
回路における漏れは温度が高いときは高く、温度が高い
方が温度が低いよりも多量の流体が通路３８に配送され
る。それ故、温度が高いとき弁要素４８が高いほうに切
り換えられる移行点にとっては好ましい。前述のよう
に、高温においてタンデム汲み上げモードから単一ステ
ージ汲み上げモードへの移行を行うために流量制御ポン
プ歯車が高速で回転されることで、それが達成されるの
が確かに有効である。
【００３８】理想的には流量制御ポンプ歯車を形成して
いる材料の熱膨張係数は主ポンプ歯車を形成している材
料の熱膨張係数より僅かに大きくなければならない。そ
こで、温度の上昇につれて制御弁装置における増加した
漏洩に調和するために温度変化に対して過剰補償があ
る。流量制御ポンプ歯車は、そのポンプ歯車に作用する
圧力差がむしろ小さいので、安価な方法で作られ得る。
例えば、流量制御ポンプ歯車によって生起される最大圧
力は約０．７ないし１．０５ｋｇ（１０ないし１５ｐｓ
ｉ）であり、しかるに主ポンプ歯車によって生起される
最大圧力は約２１ｋｇ（３００ｐｓｉ）にもなる。
【００３９】図４及び図５の実施例は流量制御歯車５８
及び６０を備えていない。図１及び図２の実施例のポン
プ歯車５８及び６０によって得られた圧力信号は図４及
び図５において全体を７２で示されたソレノイド作動弁
によって得られる。
【００４０】図４及び図５の実施例において、圧力信号
通路７４は流量制御弁室４４’の上端から流量制御オリ
フィス７６の一方の側に伸びていて、そのオリフィスは
ポンプ出力配送通路３８’に通じている。図１及び図２
の実施例の対応要素を有する図４及び図５の実施例の構
造上の特徴は、図１及び図２の記載に使用された参照番
号と同じ参照番号にダッシュを付けて示されている。
【００４１】図４及び図５の実施例において、圧力信号
はソレノイド弁７２が排出ポート７７を閉じたとき通路
７４内に生起される。ソレノイド弁７２は排出ポート７
７と整合されかつばね８０によって図４及び図５で見て
下方に偏倚されたときポートを閉じる弁要素７８を備え
ている。弁要素はソレノイド巻線によって発生される電
磁力によって引っ込められる。
【００４２】弁７２がポート７７を開くと、通路７４内
の圧力は逃がされる。したがって、ばね５６’はシャト
ル弁４６’を上方向に移動し、それによって通路３２’
と５４’との連通を阻止する。ポンプステージ１８’及
び２０’の吐出し側はそれから加圧流体を通路４０’を
通しかつチェック弁４２’を通過して共通の配送通路３
８’に配送する。例えば、エンジン速度が低いか又は車
両速度が低いとき、この状態は存在する。ポンプの流量
要件が他の理由により減少したときこの状態は存在す
る。
【００４３】弁７２がポート７７を閉じると通路７４内
で圧力が生起される。これにより、流量制御弁４６’の
ランド５０’の上側で圧力が生起され、それによって弁
４６’をばね５６’の力に抗して下方向に移動する。こ
れにより通路３２’が通路５４’と通じる。このよう
に、逆止弁すなわちチェック弁４２’の左側の圧力は降
下され、それによって弁４２’を閉じる。第２の汲み上
げステージ１８’２０’を横切る圧力差は、それから除
去されかつ圧力は汲み上げステージ１８’２０’によっ
てのみ出力通路３８’に配送される。
【００４４】一方では図１及び図２の実施例において、
かつ他方では図４及び図５の実施例において、一つの汲
み上げモードから他の汲み上げモードへの移行は動作状
態に依存する信号によって得られる。それらの動作状態
はエンジン速度又は車両速度でよい。エンジン駆動車両
の場合において、図４及び図５の実施例における一方の
ステージから他方のステージへの移行は、多段動力変速
機構を有する車両の場合の比率の変化に応答して行われ
る。このように、ソレノイド弁は変速機で得られる比率
の範囲で最も高い比率に変速機が切り換えられたとき閉
じるように動作され、かつ変速機が最も低い比率又は最
も低い比率と最も高い比率との間の他のアンダードライ
ブ比で動作されているとき開かれ得る。これらの動作条
件は二つの汲み上げステージの流体配送特性と独立して
いる。
【００４５】共通の出力通路３８’に送られる流体の圧
力は制御弁回路における漏れのような変数に依存し、そ
のポンプ装置はポンプ装置によって供給される種々の圧
力負荷の一部又は大きさである。しかしながら、一つの
汲み上げステージから他のステージへの移行はポンプに
直接影響する変数から独立している。一方のステージか
ら他方のステージへの移行は、本発明の各実施例におい
て、全体のドライブラインの動作変数に依存する。移行
点は通路３８’又は３８を通してポンプ出力回路に送ら
れる流れと独立している。
【００４６】第３図において、10気圧に等しい圧力にお
いて全体のポンプ効率が50%と仮定して本発明の改良し
た複容積ポンプ組立体の動力要件の見積もりを示す。第
３図はキロワットで測定された汲み上げ馬力とエンジン
速度との間の関係を示す。両汲み上げステージが有効な
とき線Ａは直線汲み上げ特性を示す。複汲み上げモード
から単一汲み上げモードへの変化に対する移行点はＢで
示される。点Ｂに達した後汲み上げ馬力はＣで示される
値に降下する。その後、単一の汲み上げステージが有効
な場合の速度の増加は線Ｄで示される。再び、この関係
はほぼ直線であるが、線Ａの対応する部分より実質的に
低く降下する。このように、有効動力の節節約は第３図
において斜線表示区域Ｅで示される。
【００４７】本発明を実施するための最適のモードが詳
細に示されたが、当業者は特許請求の範囲に記載の本発
明を実施するための種々の変更、改良を行うことができ
る。
【００４８】
【効 果】本発明の簡素化した弁装置は、従来技術とし
て知られている複雑な速度センサ及び回路バイパス弁構
造を設ける必要をなくしている。流量制御ポンプ歯車は
最小の流量要件を有し、かつ主汲み上げ歯車ステージの
一つを移行速度値をこえる高速で不動作にすることによ
って得られる動力の節約に比較して最小の汲み上げ損失
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】特に参照特許第４，３７４，７６５号に示され
た種類の、変速機回路に使用される種類の２段ポンプ組
立体のポンプ歯車を備えている本発明の第１の実施例を
示す概略図であって、図１の流量制御弁低速状態にある
のを示す図である。
【図２】流量制御弁が高速位置に移された、図１と同様
の図である。
【図３】１０気圧で５０％の全体のポンプ効率を確保す
る複容積ポンプのための予測された動力要件を示す図で
ある。
【図４】移行弁用のオリフィス弁操作装置によって制御
される二つの汲み上げステージを含む本発明の第２の実
施例を示す形状の概略断面図であって、流量制御弁が低
速位置で示されている図である。
【図５】流量制御弁が高速位置に動かされた図４と同様
の図である。
【符号の説明】
１０ ポンプハウジング １２、１４、１
６ ポンプ歯車開口 １８、２０、２２ 汲み上げ要素 ２４ 入口 ３６ 配送ポート ３８、４０ 通
路 ４８ 弁スプール ５８、６０ ポ
ンプ歯車 ７４ 圧力信号通路 ７６ 流量制御
オリフィス １８’、２０’ ポンプステージ ３８’ 配送通
路 ４０’ 通路 ４４’ 流量制
御弁室
フロントページの続き (73)特許権者 591001709 3001 ｗｅｓｔ Ｂｉｇ Ｂｅａｖｅｒ Ｒｏａｄ Ｓｕｉｔｅ 200 Ｐ．Ｏ. Ｂｏｘ 5060 Ｔｒｏｙ， Ｍｉｃｈｉ ｇａｎ 48007−5060 Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者 ウィリアム・ジェイ・ハーレイ アメリカ合衆国ニューヨーク州14850, イサカ，ウォーレン・ロード 700，ビ ルディング 24，アパートメント ２− Ｆ (56)参考文献 特開 昭58−124082（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−78282（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04C 15/04 311 F04C 11/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 速度範囲に亙って動作するようになって
    いる第１及び第２の対の定容積汲み上げ要素と、 前記対の要素の各々に対する流体入口ポートと流体出口
    ポートとを有していて第１の対の要素に対する出口ポー
    トがポンプ用の流れ配送通路と通じることと、 低いポンプ速度において前記出口ポート間を一方向に連
    通し、それによって前記他方の対の要素に対する出口ポ
    ートからの流れを前記配送通路に送る一方向流れ弁装置
    と、 高いポンプ速度において他の対の汲み上げ要素に対する
    入口ポートと出口ポートとの間を連通するためのかつ低
    いポンプ速度において前記連通を阻止するための流量制
    御弁装置と、 流体出口ポートを有する流量制御ポンプを備えている、
    ポンプ被駆動速度圧力信号発生装置と、 前記流量制御ポンプの出口ポートと連通する信号通路及
    び前記信号通路内で速度圧力を発生するために前記信号
    通路と連通する制御オリフィス装置と、 を備え、前記流量制御弁装置が前記速度圧力信号の増加
    に応答して前記他の対の汲み上げ要素に対する入口ポー
    トと出口ポートとの間を連通するために前記信号通路と
    連通する複容積流体ポンプ。
  2. 【請求項２】 速度範囲内の速度で駆動されるようにな
    っている複容積流体ポンプ組立体において、 第１及び第２の定容積ポンプであって、各々が一対の汲
    み上げ要素並びに入口ポート及び出口ポート、前記ポン
    プの一方のポンプの出口ポートと連通するポンプ配送通
    路、及び速度範囲の低速において前記ポンプの他方のポ
    ンプの出口ポートを配送通路と接続する一方向流れ弁装
    置を有し、それによって前記ポンプの両方の流れ出力が
    前記速度範囲において供給される第１及び第２の定容積
    ポンプと、 前記速度範囲の高い駆動速度において前記他のポンプの
    入口及び出口ポートを接続するためのポンプ被駆動速度
    に応答する流量制御弁装置と、 流体出口ポートを有する流量制御ポンプを含むポンプ被
    駆動速度圧力信号発生装置と、 前記流量制御ポンプの出口ポートと連通する信号通路及
    び前記信号通路内に速度信号を発生するために前記信号
    通路と連通する制御オリフィス装置と、 を備え、前記流量制御弁装置が前記速度圧力信号の増加
    に応答して前記他の対の汲み上げ要素に対する入口ポー
    トと出口ポートとの間を連通するために前記信号通路と
    連通する複容積流体ポンプ組立体。
  3. 【請求項３】 速度範囲内の速度で駆動されるようにな
    っている複容積流体ポンプ組立体において、 第１及び第２の定容積ポンプであって、各々が入口ポー
    ト及び出口ポート、前記ポンプの一方のポンプの出口ポ
    ートと連通するポンプ配送通路、及び速度範囲の低速に
    おいて前記ポンプの他方のポンプの出口ポートを配送通
    路と接続する一方向流れ弁装置を有し、それによって前
    記ポンプの両方の流れ出力が前記速度範囲内の高い被駆
    動速度において前記配送通路に供給される第１及び第２
    の定容積ポンプと、 前記速度範囲の高い駆動速度において前記他のポンプの
    ための入口及び出口ポートを接続するためのポンプ被駆
    動速度に応答する流量制御弁装置と、 流体出口ポートを有する流量制御ポンプを含むポンプ被
    駆動速度圧力信号発生装置と、 前記流量制御ポンプの出口ポートと連通する信号通路及
    び前記信号通路内に速度信号を発生するために前記信号
    通路と連通する制御オリフィス装置と、 を備え、前記流量制御弁装置が前記速度圧力信号の増加
    に応答して前記他のポンプの入口ポートと出口ポートと
    の間を連通するために前記信号通路と連通する複容積流
    体ポンプ組立体。
  4. 【請求項４】 前記流量制御ポンプが、低圧流体供給部
    と連通する入口ポートを有する一対のポンプ歯車を備
    え、前記流量制御弁装置が速度圧力区域を有するシャト
    ル弁要素及び前記速度圧力の力に対抗する力で前記シャ
    トル弁要素を偏倚するための装置を備え、 前記シャトル弁要素は、そのシャトル弁要素が前記速度
    圧力によって切り換えられたとき前記他の対のポンプ要
    素に対する前記入口ポートと出口ポートとの間を連通す
    る隔てられた弁ランドを有する請求項１に記載の複容積
    流体ポンプ。
  5. 【請求項５】 前記流量制御ポンプが、低圧流体供給部
    と連通する入口ポートを有する一対のポンプ歯車を備
    え、前記流量制御弁装置が速度圧力区域を有するシャト
    ル弁要素及び前記シャトル弁要素上に作用する弁ばねを
    備え、 前記シャトル弁要素は、そのシャトル弁要素が弁ばねの
    力に抗して前記速度圧力によって切り換えられたとき前
    記他の対のポンプ要素に対する前記入口ポートと出口ポ
    ートとの間を連通する隔てられた弁ランドを有する請求
    項３に記載の複容積流体ポンプ組立体。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２の汲み上げ要素の対が
    共通のポンプ歯車を有し、各汲み上げ要素の対の一つの
    要素が前記共通のポンプ歯車とかみ合い、それによって
    二つの汲み上げステージを形成しているポンプ歯車を有
    している請求項１に記載の複容積流体ポンプ。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２のポンプが共通のポン
    プ歯車を有し、各ポンプの一つの要素が、前記共通の歯
    車とかみ合い、それによって複数汲み上げステージを形
    成しているポンプ歯車を有している請求項２に記載の複
    容積流体ポンプ組立体。
  8. 【請求項８】 車両のドライブラインのけん引車輪にエ
    ンジンからトルクを分配するようになっている動力伝達
    機構のための流体圧制御システムに使用するための複容
    積流体ポンプにおいて、 速度範囲に亙って動作するようになっている第１及び第
    ２の対の定容積汲み上げ要素と、 前記汲み上げ要素の対の各々に対する流体入口ポートと
    流体出口ポートとがあって、第１の対の要素に対する出
    口ポートがポンプの流れ配送通路と通じることと、 ポンプ流体の配送に独立している前記ドライブラインの
    ための動作変数の大きさに依存する圧力信号を発生する
    ための装置と、 前記出口ポート間を一方向に連通し、それによって前記
    他方の対の要素に対する出口ポートからの流れを前記配
    送通路に送る一方向流れ弁装置と、 前記動作変数が一つの調整された値を有するとき前記他
    の対の汲み上げ要素に対する入口ポートと出口ポートと
    の間を連通するためにかつ前記動作変数が他の調整され
    た値を有するときに前記連通を阻止するために前記動作
    変数の大きさの変化に応答する流量制御弁装置と、 を備える複容積流体ポンプ。
  9. 【請求項９】 速度範囲内の速度で駆動されるべきけん
    引車輪にエンジンからトルクを分配するようになってい
    るドライブラインに使用するための複容積流体ポンプに
    おいて、 ポンプ流体の分配に独立した前記ドライブラインのため
    の動作変数の大きさに依存する圧力信号を発生するため
    の装置と、 第１及び第２の定容積ポンプであって、各々が一対の汲
    み上げ要素並びに入口及び出口ポート、前記ポンプの一
    方ポンプの出口ポートと連通するポンプ配送通路、及び
    前記動作変数が一つの調整された値を有するとき前記ポ
    ンプの他方ポンプのための出口ポートを配送通路と接続
    する一方向流れ弁装置を有し、それによって前記ポンプ
    の両方の流れ出力が前記配送通路に供給される第１及び
    第２の定容積ポンプと、 前記動作変数が他の調整された値を有するとき前記他の
    ポンプの入口ポートと出口ポートとを接続するための流
    量制御弁装置と、 を備えている複容積流体ポンプ。
  10. 【請求項１０】 前記圧力信号発生装置が、前記流れ配
    送通路及び前記流量制御弁装置と連通する圧力信号通路
    と、前記信号通路と連通する排出ポートと、前記排出ポ
    ートを開閉するようになっている弁要素を有するソレノ
    イド作動弁装置とを備え、前記ソレノイド作動弁装置が
    前記弁要素を動作するように前記動作変数の変化に応答
    する請求項８に記載の複容積流体ポンプ。
  11. 【請求項１１】 前記圧力信号発生装置が、前記流れ配
    送通路及び前記流量制御弁装置と連通する圧力信号通路
    と、前記信号通路と連通する排出ポートと、前記排出ポ
    ートを開閉するようになっている弁要素を有するソレノ
    イド作動弁装置とを備え、前記ソレノイド作動弁装置が
    前記弁要素を動作するように前記動作変数の変化に応答
    する請求項９に記載の複容積流体ポンプ。
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