JP4375462B2

JP4375462B2 - アキシャルピストンポンプ及びそれを備えた動力伝達装置

Info

Publication number: JP4375462B2
Application number: JP2007225090A
Authority: JP
Inventors: 信也桑原; 直志藤吉; 広行塩入
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: CN101377189A; CN101377189B; US20090060765A1; US8523536B2; JP2009057882A

Description

本発明は、駆動軸と一体回転可能なカム手段によってシリンダ室に設けられたピストンを駆動軸の軸線方向に関して往復運動させることができるアキシャルピストンポンプ及びそれを備えた動力伝達装置に関する。

駆動軸の軸線方向に向いたカム面を有し駆動軸と一体回転するカム部材を備え、カム面を転動するローラが軸線方向に往復動するピストンに保持されている多行程型のアキシャルピストンポンプが知られている（特許文献１）。

特開２００６−２３３９７２号公報

文献１のポンプはカム部材のカム面の形状が不変であり、ピストンのストローク量が変わらないのでポンプ容量を変更することができない。そのため、文献１のようなポンプはポンプ容量を状況に応じて変更できることが望まれる用途になじみ難い。

一方、このようなポンプを自動車等の車両の自動変速機に内蔵させ、動力伝達経路上の入力側をポンプの駆動軸に、出力側をポンプの被駆動軸にそれぞれ接続して、入力側と出力側との回転差によってポンプを駆動する構成とした場合、静止から発進する際などは入力側と出力側の回転差が顕著であるため、ポンプの吸入オイル流速が増加してオイル吸入抵抗が増大し、ローラがカム面に追従できなくなるおそれがある。そこで、このような構成とした場合には、ポンプの容量を状況に応じて変更し、吸入オイル流速の増加を抑制することが望まれる。

そこで、本発明はポンプの容量を変更することができるアキシャルピストンポンプ及びそのポンプを備えた車両の動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明のアキシャルピストンポンプは、駆動軸と一体回転可能なカム手段によってシリンダ室に設けられたピストンを前記駆動軸の軸線方向に関して往復運動させることができるアキシャルピストンポンプにおいて、前記カム手段は、前記ピストンに連結されたカムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向への移動が制限された状態で前記駆動軸と一体回転できる固定カム部材と、前記カムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向に移動可能な状態で前記駆動軸と一体回転できる可動カム部材とを備え、前記固定カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差と前記可動カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差とが互いに相違することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

このアキシャルピストンポンプによれば、カム面の凹凸差が異なる固定カム部材と可動カム部材とを使い分けることによりピストンのストローク量を変えることができる。これにより、ポンプ容量を状況に応じて変更することができる。固定カム部材は軸線方向への移動が制限されているため、例えば何らかの原因で可動カム部材が移動できなくなった場合であっても、固定カム部材に設けられたカム面に応じたピストンのストロークを確保できる。

固定カム部材のカム面の凹凸差と可動カム部材のカム面の凹凸差との大小関係は、用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、前記固定カム部材の前記カム面における前記凹凸差が前記可動カム部材の前記カム面における前記凹凸差よりも小さいアキシャルピストンポンプ（請求項２）は小さいポンプ容量が大きいポンプ容量よりも積極的に要請される用途に適している。例えば、この態様のポンプを自動車等の車両の自動変速機に内蔵させた場合、エンジン始動直後などエンジントルクが安定しない状態にも可動カム部材を移動させずに小さいポンプ容量を選択することができるため、ポンプ駆動トルクが大きく得られない状態でも比較的高い油圧を得ることが可能となる。

本発明のアキシャルピストンポンプにおいて、前記カム手段は、前記カムフォロアが前記可動カム部材の前記カム面に追従可能な前記軸線方向に関する有効位置に前記可動カム部材を拘束する拘束状態と、前記可動カム部材に対する前記有効位置への拘束を解除する解除状態とを切り替えるカム有効化手段を更に備えてもよい（請求項３）。この態様によれば、有効位置に可動カムが拘束されて有効化されていた拘束状態から解除状態へ切り替えることにより、それと同時に固定カム部材を有効化することができる。

カム有効化手段は特段の制限はなく、電磁力その他の動力源を利用して拘束状態と解除状態とを切り替えられればよい。例えば、前記カム有効化手段は、前記可動カム部材を前記有効位置に移動させて拘束するために液体が導かれる制御室と、前記可動カム部材が前記拘束状態と前記解除状態との間で切り替えられるように前記制御室内の圧力を調整できる圧力調整部とを備え、前記圧力調整部は、前記シリンダ室から吐出された液体を利用して前記制御室内の圧力を調整できるように構成されていてもよい（請求項４）。この態様によれば、シリンダ室から吐出された液体を利用して拘束状態と解除状態とを切り替えることができるため、可動カム部材を動作させるために特別の動力源を要しないという利点がある。なお、液体としては、オイル等の作動媒体として機能する液体を用いることができる。

また、前記カム有効化手段は、前記有効位置に拘束された前記可動カム部材の前記カム面の最後退部の位置が前記固定カム部材の前記カム面の最後退部の位置と同一又は当該最後退部の位置よりも前記ピストンに近い位置となるように前記可動カム部材の移動を規制するストッパを更に備えてもよい（請求項５）。この態様によれば、ストッパによって可動カム部材を確実に有効位置に保持することができ、かつ可動カム部材が拘束されたときに固定カム部材の影響を受けないためカム有効化手段の信頼性が向上する。

本発明のアキシャルピストンポンプにおいて、前記可動カム部材は、前記軸線方向に関する剛性が前記固定カム部材の前記軸線方向に関する剛性よりも低くなるように構成されていてもよい（請求項６）。固定カム部材から可動カム部材へ有効化するカムを切り替える場合、その切り替えの過程でピストンが固定カム部材及び可動カム部材のそれぞれのカム面に沿ってストロークすることによってシリンダ内で油圧変動が発生する可能性がある。この態様によれば、可動カム部材の軸線方向に関する剛性が固定カム部材の軸線方向に関する剛性よりも低くなっているので、固定カム部材から可動カム部材へカムを切り替える過程でこれらのカム部材の各カム面に沿ってストロークすることが抑制される。これにより、カムの切り替え時におけるシリンダ内での油圧変動を抑制することができる。

本発明の動力伝達装置は、車両の走行用動力源から駆動輪までの動力伝達経路内に設けられた動力伝達装置において、前記動力伝達経路の出力側又は入力側のいずれか一方が接続される駆動軸と、前記駆動軸と同軸に配置されて前記動力伝達経路の出力側又は入力側のいずれか他方が接続される被駆動軸と、前記駆動軸と一体回転可能なカム手段と、前記駆動軸の軸線方向に延びるシリンダ室が形成されて前記被駆動軸と一体回転可能なシリンダボディと、前記シリンダ室に往復動可能な状態で挿入されたピストンとを有し、前記カム手段によって前記ピストンを前記軸線方向に関して往復運動させて前記シリンダ室に吸入した液体を前記シリンダ室から吐出させることができるアキシャルピストンポンプを備え、前記カム手段は、前記ピストンに連結されたカムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向への移動が制限された状態で前記駆動軸と一体回転できる固定カム部材と、前記カムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向に移動可能な状態で前記駆動軸と一体回転できる可動カム部材と、前記カムフォロアが前記可動カム部材の前記カム面に追従可能な前記軸線方向に関する有効位置に前記可動カム部材を拘束する拘束状態と前記可動カム部材に対する前記有効位置への拘束を解除する解除状態とを前記シリンダ室から吐出される液体を利用して切り替えるカム有効化手段とを有し、前記固定カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差が前記可動カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差よりも小さいことにより、上述した課題を解決する（請求項７）。

この動力伝達装置によれば、動力伝達経路の出力側と入力側との間にアキシャルピストンポンプが介在するため、入力側と出力側との回転差によってポンプを駆動させてオイルを吸入及び吐出させることが可能となる。このポンプに設けられたカム手段は、カム面の凹凸差が異なる固定カム部材と可動カム部材とを有しているので、車両の走行状態や走行用動力源の状態に応じてこれらのカム部材を使い分けることができる。例えば、車両の発進時のように入力側と出力側との回転差が大きい状況においては、ポンプ容量を小さくすることによってポンプの吸入オイル流速の増加を抑制してカムフォロアのカム面に対する追従性を確保することができる。また、定常走行時においては、ポンプ容量を大きくすることによって入力側と出力側との回転差を小さくしてポンプでのエネルギー損失を抑制することができる。更に、動力源の始動直後などカム有効化手段が利用する油圧を得難い状況であってもカム面の凹凸差が小さい固定カム部材が自動的に有効化される。このような油圧を得難い状況は、車両停止時のような入力側と出力側との回転差が大きい状況であるためカム面の凹凸差が小さい固定カム部材が有効化されることによって、そのような状況でもカムフォロアのカム面に対する追従性を確保することができる。

動力伝達経路には、アキシャルピストンポンプの他に種々の装置が設けられていてもよい。例えば、本発明の動力伝達装置の一態様としては、前記動力伝達経路に設けられ、かつベルトを利用した無段変速機を更に備えてもよい（請求項８）。この態様によれば、ベルトを利用した無段変速機において、車両の発進時のように入力側と出力側との回転差が大きい状況においてもカムフォロアのカム面に対する追従性を確保することができるとともに、ポンプでのエネルギー損失を抑制することができる。

また、本発明の動力伝達装置の一態様としては、前記シリンダ室から吐出される液体の流量を調整できる調整手段と、前記走行用動力源の運転状態及び前記車両の走行状態に基づいて前記調整手段を制御する制御手段とを更に備えてもよい（請求項９）。この態様によれば、調整手段を制御することによりポンプの吐出流量を制御することができ、動力伝達装置の入力側と出力側との回転差を制御することが可能となり、アキシャルピストンポンプを発進装置として機能させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、カム面の凹凸差が異なる固定カム部材と可動カム部材とを使い分けることによりピストンのストローク量を変えることができる。これにより、ポンプ容量を状況に応じて変更することができる。

図１は本発明の一形態に係るアキシャルピストンポンプを内蔵する動力伝達装置が設けられた車両の動力伝達経路や各要素等を簡略化して図示したスケルトン図である。車両１にはその走行用動力源として内燃機関２が設けられている。内燃機関２の出力トルクはケーシング３内に収められた動力伝達装置４に入力され変速等の各種操作が行われてから駆動輪１２に伝達される。動力伝達装置４は、ダンパ機構５を介して入力軸６に伝達されたトルクがポンプ７、前後進切替装置８、無段変速機９、伝動装置１０及び最終減速機１１を経由して駆動輪１２に伝達されるように構成されている。また、車両１には、車両１の全体を制御するために設けられたコンピュータである電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１１０と、ＥＣＵ１１０からの出力信号に基づいて動力伝達装置４の各部の油圧を制御する油圧制御装置１２０とが設けられている。

ポンプ７は油圧源としてのオイルポンプ機能と車両１の発進装置としての動力伝達機能とを兼備している。ポンプ７は駆動軸としての入力軸６と一体回転可能なカム手段としてのカムユニット１３によってピストン１４を入力軸６の軸線Ａｘ１の方向に関して往復運動させ、かつカムユニット１３の一回転によってピストン１４を２回以上往復運動させることができる多行程型のアキシャルピストンポンプとして構成されている。ピストン１４側の回転は入力軸６の外側に同軸に設けられた中空状のコネクティングドラム１５に伝達される。

前後進切替装置８はコネクティングドラム１５と無段変速機９のプライマリ軸１６との間に介在し、プライマリ軸１６の回転方向を正転方向と逆転方向とに切り替える。前後進切替装置８は遊星歯車機構１７を備えており、その遊星歯車機構１７はプライマリ軸１６と一体回転するサンギア１７ａと、サンギア１７ａと同軸に設けられたリングギア１７ｂと、これらのギア１７ａ、１７ｂのそれぞれと噛み合うプラネタリギア１７ｃをサンギア１７ａの回りに公転かつ自転可能な状態で保持するキャリア１７ｄとを有する。また、前後進切替機構８はサンギア１７ａとリングギア１７ｂとの結合及びその結合を解除するクラッチ２０と、キャリア１７ｄの回転の阻止及びその阻止を解除する制動装置２１とを更に備えている。前後進切替機構８は、キャリア１７ｄの回転を制動装置２１にて許容した状態でサンギア１７ａとリングギア１７ｂとをクラッチ２０にて結合することによりプライマリ軸１６の回転方向を正転方向に切り替えるとともに、キャリア１７ｄの回転を制動装置２１にて阻止した状態でサンギア１７ａとリングギア１７ｂとの結合をクラッチ２０にて解除することによりプライマリ軸１６の回転方向を逆転方向に切り替える。

無段変速機９はベルトを利用した周知の無段変速機として構成されている。無段変速機９は、プライマリ軸１６と一体回転するプライマリプーリ２３及び伝動装置１０に接続されるセカンダリ軸２４と一体回転するセカンダリプーリ２５のそれぞれの溝幅を変化させることにより、各プーリ２３、２５に巻き掛けられるベルト２６の巻き掛け径を変化させて、プライマリ軸１６とセカンダリ軸２４との回転速度比を無段階に変更することができる。無段変速機９から出力された回転は、伝動装置１０にて減速されてから最終減速機１１で更に減速されて駆動輪１２に連結された駆動軸２７に出力される。

次に、図２〜図１２を参照して図１に示したポンプ７の詳細を説明する。図２はポンプ７の要部を示した縦断面図である。なお、図２においては、ポンプ７の各要素の特徴部分が現れる断面が図示されており、かつ軸線Ａｘ１の方向に関するポンプ７の可動要素の位置についても一枚の図面で表現するため上下で相違する箇所がある。

図２に示すように、ポンプ７はカムユニット１３やピストン１４等の各要素を収容するポンプハウジング３０を有しており、そのポンプハウジング３０には入力軸６及びコネクティングドラム１５が同軸状態で回転自在にそれぞれ支持されている。入力軸６とコネクティングドラム１５とは図２の右方においてベアリング３１を介在させて相対回転可能な状態で同軸に組み合わされている。コネクティングドラム１５にはその外周にスプライン結合された介在部材３２が一体回転可能に装着されており、その介在部材３２はベアリング３３を介してポンプハウジング３０の開口部３０ａに回転自在に支持されている。入力軸６は図２の左方に向かって外径が階段状に拡大する段付き軸として構成されており、入力軸６の中央部には軸線Ａｘ１の方向（以下、軸線方向という）に延びて左方に開口する油穴部３５が形成されている。その油穴部３５には液体としてのオイルを所定位置に案内するための段付き軸状のガイドピース３６が同軸に嵌め込まれている。なお、入力軸６とコネクティングドラム１５との間にはオイルが潤滑油として供給通路１０１にて供給される。供給油路１０１はガイドピース３６の中央に挿入された供給パイプ１００及び入力軸６の油穴部３５のそれぞれにて構成されている。潤滑油として供給されたオイルは動力伝達装置４の各部に導かれる。

入力軸６の外周にはカムユニット１３が一体回転可能な状態で設けられている。カムユニット１３にて駆動されるピストン１４は入力軸６と同軸に配置されたシリンダボディ４０のシリンダ室４１に往復動可能な状態で挿入されている。カムユニット１３とシリンダボディ４０との間には、シリンダ室４１へオイルの吸入と排出とを切り替えるためのロータリーバルブ４７が入力軸６の外周に装着されている。シリンダボディ４０と入力軸６との間には半径方向の荷重を負担するベアリング４３が介在する。入力軸６にはシリンダボディ４０の側面の一部まで突出するカラー４４が装着されており、そのカラー４４とシリンダボディ４０の側面との間に軸線方向の荷重を負担するベアリング４５が介在する。シリンダボディ４０はこれらのベアリング４４、４５により入力軸６に対して相対回転できる。シリンダボディ４０はその側面から図２の右方に突出する突出部４６を有しており、その突出部４６はコネクティングドラム１５と一体回転する介在部材３２にスプライン結合されている。これにより、シリンダボディ４０は入力軸６と相対回転可能な状態でコネクティングドラム１５と一体回転できる。

図３は図２の矢印IIIの方向から見た状態を示した説明図である。図２及び図３に示すように、カムユニット１３は、ピストン１４に回転可能な状態で連結されたカムフォロアとしてのローラ５０と接触し得るカム面５２を持ち軸線方向への移動が制限された固定カム部材５１と、ローラ５０と接触し得るカム面５４を持ち軸線方向へ移動可能な第１可動カム部材５３と、ローラ５０と接触し得るカム面５６を持ち軸線方向へ移動可能な第２可動カム部材５５と、二つの可動カム部材５５を軸線方向の所定位置に別々に移動して当該位置で拘束できる移動装置５７とを備えている。また、ローラ５０を各カム部材５１、５３、５５に追従させるため、ローラ５０をカム面５２、５４、５５側に付勢するコイルスプリング等の付勢部材５８がシリンダ室４１内に設けられている。これらのカム部材５１、５３、５５は、固定カム部材５１が最も内側に、第２可動カム部材５５が最も外側に、第１可動カム部材５３がそれらの間にそれぞれ位置するようにして互いに同軸に配置されている。

図２に示すように、固定カム部材５１は入力軸６の外周にスプライン結合されることにより入力軸６に対して相対回転不能に連結されており入力軸６と一体回転する。更に、固定カム部材５１は入力軸６の半径方向外側に突出する突部６ａによって軸線方向におけるピストン１４から遠ざかる方向、即ち図２における左方向への移動が制限されている。更に、固定カム部材５１は入力軸６の外周に圧入されており図２における右方向への移動も制限されている。なお、入力軸６にスナップリングやカラーを設けることで固定カム部材５１の軸線方向への移動を制限しても構わない。第１可動カム部材５３は固定カム部材５１に対して軸線方向への移動が許容された状態でスプライン結合されることにより入力軸６と一体回転する。また、第２可動カム部材５５は第１可動カム部材５３に対して軸線方向への移動が許容された状態でスプライン結合されることにより入力軸６と一体回転する。

図３に示すように、固定カム部材５１のカム面５２の軸線方向に関する凹凸差、即ちリフトＬ１は他のカム部材５３、５５のリフトＬ２、Ｌ３よりも小さい。更に、第１可動カム部材５３のリフトＬ２は第２可動カム部材５５のリフトＬ３よりも小さい。従って、これらのリフトＬ１〜Ｌ３には、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３という関係が成り立っている。これにより、ローラ５０（ピストン１４）を押し込むカム部材をこれら３種類のカム部材５１、５３、５５の中から適宜選択することによって、ピストン１４のストローク量を変更することができる。つまり、ポンプ７の容量を変更することができる。

ローラ５０がカム部材にて押し込まれる状態にするためには、つまりカム部材を有効化するためには、特定のカム部材が軸線方向に対して所定位置で拘束されていなければならない。この点、固定カム部材５１は、軸線方向への移動が制限されているため、他の可動カム部材５３、５５が位置拘束されないことにより自動的に有効化される（図２の軸線Ａｘ１よりも下側部分を参照）。

第１可動カム部材５３は、そのカム面５４の頂点５４ａが固定カム部材５１のカム面５２の頂点５２ａの位置Ｐ２と同位置又はそれよりも後退した想像線の位置と、カム面５４の最後退部５４ｂがカム面５２の最後退部５２ｂの位置Ｐ１と同位置又はそれよりも前進した実線の位置との間で移動できるように移動範囲が設定されている。図２に示すように、第１可動カム部材５３の移動範囲のうち、後退側の規制は軸線方向に移動不能な状態で入力軸６と同軸に設けられたストッパ６１にて行われ、前進側の規制は固定カム部材５１にて行われている。また、図３に示すように、第２可動カム部材５５も同様に、カム面５６の頂点５６ａが位置Ｐ２と同位置又はそれよりも後退した想像線の位置と、カム面５６の最後退部５６ｂが位置Ｐ１と同位置又はそれよりも前進した実線の位置との間で移動できるように移動範囲が設定されている。図２に示すように、第２可動カム部材５５の移動範囲のうち、後退側の規制は軸線方向に移動不能な状態で入力軸６と同軸に設けられたストッパ６２にて行われ、前進側の規制はストッパ６１とストッパ６２との間に設けられて軸線方向に移動不能な状態で入力軸６と同軸に設けられたストッパ６３にて行われる。これらのストッパ６１〜６３は入力軸６の突部６ａと入力軸６に装着されたカラー６４とに挟まれることにより軸線方向への移動が阻止されている。

移動装置５７は油圧を利用して動作するように構成されており、第１可動カム部材５３を移動して図３の実線の位置で拘束するための第１制御室７１と、第２可動カム部材５５を移動して図３の実線の位置で拘束するための第２制御室７２と、各制御室７１、７２に導かれた作動油としてのオイルの油圧（圧力）を調整する油圧調整部７３（図１参照）とを備えている。ここで、オイルは本発明に係る液体に、油圧調整部７３は本発明に係る圧力調整部にそれぞれ相当する。第１制御室７１は第１可動カム部材５３とストッパ６１と入力軸６とによって囲まれた領域に設けられ、第２制御室７２は第２可動カム部材とストッパ６２とストッパ６３とによって囲まれた領域に設けられている。図１に示すように、油圧調整部７３は動力伝達装置４の各部の油圧制御を行う油圧制御装置１２０にその構成要素の一部として設けられている。油圧制御装置１２０に設けられた油圧調整部７３が適宜操作されることにより各制御室７１、７２に導かれるオイルの油圧は個別に調整される。油圧調整部７３を備えた移動装置５７のオイルの流れに関しては、ポンプ７にて吸入及び吐出されるオイルの流れの説明と併せて以下に説明する。

図４はオイルの流れに関連するポンプ７の要素を図２から抜き出して示した縦断面図である。図５〜図１２は図４のV−V線、VI−VI線、VII−VII線、VIII−VIII線、IX−IX線、X−X線、XI−XI線、XII−XII線に関する断面を示した横断面図である。なお、これらの図においてはオイルの流れが矢印線で示されている。

図４及び図５に示すように、シリンダボディ４０には周方向に等間隔で１２個のシリンダ室４１が形成されていて、各シリンダ室４１にはピストン１４が一つずつ挿入されている。シリンダボディ４０にはシリンダ室４１と連通しかつ軸線方向に開口する開口部８１ａを有した油路８１が形成されている。図４及び図６〜図９に示すように、ロータリーバブル４７には吸入ポート８２と吐出ポート８３とが周方向に等間隔で交互に１０個ずつ形成されている。本実施形態では各カム面５２、５４、５６が１０個ずつの凹部と凸部とを有しており、これらの個数は吸入ポート８２及び吐出ポート８３のそれぞれの個数に対応している。吸入ポート８２は軸線方向に開口する開口部８２ａと、半径方向に開口する開口部８２ｂとをそれぞれ有し、吐出ポート８３も軸線方向に開口する開口部８３ａと、半径方向に開口する開口部８３ｂとをそれぞれ有している。吸入ポート８２の開口部８２ａ及び吐出ポート８３の開口部８３ａはシリンダボディ４０の油路８１の開口部８１ａと通じることができるように半径方向に関して開口部８１ａと同一位置に配置されている。吸入ポート８２の開口部８２ｂ及び吐出ポートの開口部８３ｂは、図４、図７及び図９からも明らかなように、軸線方向に関して互いに異なる位置に配置されている。即ち、吸入ポート８２の開口部８２ｂは、ガイドピース３５及び入力軸６に形成された吸入通路８４と連通できる位置に設けられ、吐出ポート８３の開口部８３ｂは入力軸６及びガイドピース３５に形成されて吐出通路８５と連通できる位置に設けられている。

以上のようにロータリーバルブ４７の吸入ポート８２が吸入通路８４に連通し、かつ吐出ポート８３が吐出通路８５に連通しているため、シリンダボディ４０とカムユニット１３との回転差に伴ってシリンダボディ４０がロータリーバルブ４７に対して相対回転すると、シリンダボディ４０の油路８１の開口部８１ａに連通するポートが吸入ポート８２と吐出ポート８３との間で順次切り替わる。これにより、図示の矢印線に示すようにオイルは吸入通路８４及び吸入ポート８２を通じて吸入行程にあるシリンダ室４１に導かれるとともに、吐出行程にあるシリンダ室４１のオイルは吐出ポート８３及び吐出通路８５を通じて吐出される。

次に、移動装置５７におけるオイルの流れについて説明する。図４及び図１０〜図１２に示すように、移動装置５７には、第１制御室７１に潤滑油を導くための第１導入通路９１と、第２制御室７２に潤滑油を導くための第２導入通路９２とが更に設けられている。図４及び図１１に示すように、第１導入通路９１は、ガイドピース３６に形成されて軸線方向に延びる縦通路９１ａと、半径方向に延びて縦通路９１ａ及び第１制御室７１にそれぞれ連通する横通路９１ｂとを有している。縦通路９１ａはガイドピース３６の左端において開口し、ハウジング３０の内面に形成された第１制御通路９３と連通している。横通路９１ｂはガイドピース３６及び入力軸６にそれぞれ形成される。一方、図４及び図１２に示すように、第２導入通路９２は、ガイドピース３６に形成されて軸線方向に延びる縦通路９２ａと、半径方向に延びて縦通路９２ａ及び第２制御室７２にそれぞれ連通する横通路９２ｂとを有している。縦通路９２ａはガイドピース３６の左端において開口し、ハウジング３０の内面に形成された第２制御通路９４と連通している。なお、ガイドピース３６の左端における、第２導入通路９２の縦通路９２ａ及び第１導入通路９１の縦通路９１ａのそれぞれの開口位置は周方向に関して異なっており、これら縦通路９１ａ、９２ａはＯリング等のシール手段にてそれぞれシールされた状態で第１制御通路７３及び第２制御通路９４に連通している。そのため、第１導入通路９１の縦通路９１ａは第１制御通路９３のみに、第２導入通路９２の縦通路９２ａは第２制御通路９４のみにそれぞれ連通できる。

図１及び図４に示すように、油圧調整部７３は第１制御通路９３における油圧と第２制御通路９４における油圧とをそれぞれ独立に調整するための第１制御弁９６及び第２制御弁９７を有している。第１制御弁９６は第１制御通路９３と吐出通路８５とを連通させる状態と第１制御通路９３をオイルパン１１５（図１）に開放させる状態とを切り替えできるように構成されている。第２制御弁９７は第２制御通路９４と吐出通路８５とを連通させる状態と第２制御通路９４をオイルパンに開放させる状態とを切り替えできるように構成されている。そのため、第１制御弁９６により第１制御通路９３と吐出通路８５とを連通させると、第１制御通路９３の油圧が上昇して第１導入通路９１及び第１制御室７１にオイルが満たされる。その結果、第１制御室７１の容積が拡大して第１可動カム部材５３が有効位置に拘束される（図２の軸線Ａｘ１より上方及び図３を参照）。この状態が本発明に係る拘束状態に相当する。逆に、第１制御弁９６により第１制御通路９３をオイルパン１１５に開放させると、第１制御通路９３の油圧が低下する。その結果、第１制御室７１の油圧が低下して第１可動カム部材５３の有効位置における拘束が解除される（図２の軸線Ａｘ１より下方及び図３を参照）。この状態が本発明に係る解除状態に相当する。第２制御通路９４についても同様に、第２制御弁９７により第２制御通路９４と吐出通路８５とを連通させると、第２制御通路９４の油圧が上昇して第２導入通路９２及び第２制御室７２にオイルが満たされる。その結果、第２制御室７２の容積が拡大して第２可動カム部材５５が有効位置に拘束される（図２の軸線Ａｘ１より上方及び図３を参照）。逆に、第２制御弁９７により第２制御通路９４をオイルパン１１５に開放させると第２制御通路９４の油圧が低下する。その結果、第２制御室７２の油圧が低下して第２可動カム部材５５の有効位置における拘束が解除される（図２の軸線Ａｘ１より下方及び図３を参照）。

従って、第１制御弁９６及び第２制御弁９７により第１制御通路９３及び第２制御通路９４をともにオイルパン１１５に開放させることにより、図２及び図３に示す固定カム部材５１が有効化される。また、第１制御弁９６により第１制御通路９３と吐出通路８５とを連通させ、かつ第２制御弁９７により第２制御通路９４をオイルパン１１５に開放させることにより、第１可動カム部材５３が有効化される。更に、第１制御弁９６により第１制御通路９３をオイルパン１１５に開放させ、かつ第２制御弁９７により第２制御通路９４と吐出通路８５とを連通させることにより、第２可動カム部材５５が有効化される。なお、図３に示した形態では、拘束時における第２可動カム部材５５のカム面５６の最後退部５６ｂの位置が拘束時における第１可動カム部材５３のカム面５４の最後退部５４ｂの位置と同一又はそれよりも前進した位置に設定されている。このため、第１制御弁９６及び第２制御弁９７により第１制御通路９３及び第２制御通路９４をともに吐出通路８５と連通させることよっても、第２可動カム部材５５を有効化することが可能である。従って、例えば第１可動カム部材５３が有効化されている状況で、そのまま第２制御通路９４と吐出通路８５とを第２制御弁９７にて連通させることにより、第２可動カム部材５５が有効化される。それにより、これらの可動カム部材５３、５５の有効化の切り替えに関し、その切り替え過渡時の制御が容易になる。

有効化するカムを切り替える際に、その切り替えの過程でピストン１４が二つ以上のカムのカム面に沿ってストロークすることを抑制するため、図２に示した固定カム部材５１、第１可動カム部材５３及び第２可動カム部材５５は、可動カム部材５３、５５の軸線方向に関する剛性が固定カム部材５１の軸線方向に関する剛性よりも低くなるように構成されている。この軸線方向に関する剛性とは、ピストン１４から受けた荷重による各カム部材５１、５３、５５の軸線方向への寸法変化の程度を意味する。つまり、図示の形態の各可動カム部材５３、５５は固定カム部材５１よりもその寸法変化が大きくなるように構成されている。具体的には、各カム部材５１、５３、５５は以下のように構成されている。

図２に示すように、第１可動カム部材５３は、ピストン１４からの荷重と第１制御室７１からの荷重とをそれぞれ負担する荷重負担部５３ａを有しており、その荷重負担部５３ａは固定カム部材５１の荷重負担部５１ａよりもヤング率が低い材料で構成されている。荷重負担部５１ａはピストン１４からの荷重と、入力軸６の突部６ａからの荷重（支持反力）をそれぞれ負担する。また、第１可動カム部材５３は、その荷重負担部５３ａの軸線方向に関する肉厚が固定カム部材５１の荷重負担部５１ａの軸線方向の肉厚よりも薄くなるように構成されている。更に、第１可動カム部材５３は、その荷重負担部５３ａのモーメントアームが固定カム部材５１の加重負担部５１ａのモーメントアームよりも長くなるように構成されている。荷重負担部５３ａのモーメントアームは半径方向に関する第１制御室７１からカム面５４までの距離であり、荷重負担部５１ａのモーメントアームは半径方向に関する突部６ａからカム面５２までの距離である。このようにして、第１可動カム部材５３はその剛性が固定カム部材５１の剛性よりも低くなるように構成されている。なお、他の形態として、固定カム部材５１に対して材料を低ヤング率にすること、肉厚を薄くすること及びモーメントアームを長くすることの少なくとも一つの手段を第１可動カム部材５３に適用して、第１可動カム部材５３の剛性を固定カム部材５１の剛性よりも低くすることも可能である。

また、第２可動カム部材５５は、ピストン１４からの荷重と第２制御室７２からの荷重とをそれぞれ負担する荷重負担部５５ａを有しており、その荷重負担部５５ａは固定カム部材５１の荷重負担部５１ａよりもヤング率が低い材料で構成されている。これにより、第２可動カム部材５５はその剛性が固定カム部材５１の剛性よりも低くなるように構成される。なお、上記の場合と同様に、荷重負担部５５ａの軸線方向の肉厚を荷重負担部５１ａの軸線方向の肉厚よりも薄くすること及び荷重負担部５５ａのモーメントアームを荷重負担部５１ａのモーメントアームよりも長くすることの少なくとも一つの手段を第２可動カム部材５５に適用して、第２可動カム部材５５の剛性を固定カム部材５１の剛性よりも低くすることも可能である。

これにより、有効化するカムを切り替える過程で、ピストン１４が二つ以上のカムのカム面に沿ってストロークすることが抑制されるので、シリンダ４１内の油圧変動を抑制することができるようになる。

図２に示すように、第１制御室７１及び第２制御室７２は入力軸６と一体回転するように構成されているため、入力軸６の回転に伴って第１制御室７１及び第２制御室７２内のオイルには遠心力による油圧、即ち遠心油圧が発生する。そこで、移動装置５７は、この遠心油圧により第１可動カム部材５３及び第２可動カム部材５５が制御指示に反して移動してしまうことを防止するため第１キャンセル室７５及び第２キャンセル室７６を更に備えている。これら第１キャンセル室７５及び第２キャンセル室７６には図４及び図１０に示すようなガイドピース３６及び入力軸６にそれぞれ形成されたキャンセル通路９９にてオイルが供給される。

図１に戻り、動力伝達装置４の各部の制御について説明する。動力伝達装置４はＥＣＵ１１０と油圧制御装置１２０とによって制御される。ＥＣＵ１１０には内燃機関２の運転状態及び車両１の走行状態を反映する各種パラメータが入力される。例えば、内燃機関２の回転速度がクランク角センサ１１から入力され、車両１の走行速度が車速センサ１１２から入力される。ＥＣＵ１１０はこれらのパラメータ等に基づいて、内燃機関２を制御する信号を出力するとともに、油圧制御装置１２０を制御する信号を出力する。油圧制御装置１２０には、第１制御弁９６及び第２制御弁９７を持つ油圧調整部７３の他に、後述する流量調整弁１１３などが設けられている。油圧制御装置１２０はＥＣＵ１１０の出力信号に基づいてこれらの弁を制御することにより、動力伝達装置４のポンプ７、前後進切替装置８及び無段変速機９のそれぞれの動作を制御する。

ポンプ７の動作制御に関し、油圧制御装置１２０はＥＣＵ１１０からの出力信号に基づいて図４に示した第１制御弁９６及び第２制御弁９７を制御することにより状況に適したカム部材を選択する。例えば、車両１の走行中において内燃機関２の負荷に応じて第１制御弁９６及び第２制御弁９７をそれぞれ制御することにより、固定カム部材５１、第１可動カム部材５３及び第２可動カム部材５５を使い分ける。これにより、ポンプ７の容量を内燃機関２の運転状態及び車両１の走行状況に適したものに変更することができ、ポンプ７での損失エネルギーを低減することができる。また、車両１の発進時は内燃機関２に連結される入力軸６の回転速度と駆動輪１２に連結されるコネクティングドラム１５の回転速度との差（回転差）が大きいため、シリンダ室４１に吸入されるオイルの流速が増大してオイルの吸入抵抗が増大し、ローラ５０がカム面に追従できなくなる現象が発生し易い状況にある。このような状況であってもリフトが小さい固定カム部材５１を有効化することによってオイルの流速増加を抑制し、ローラ５０のカム面への追従性を確保することができる。更に、エンジン始動直後など十分な油圧を得難い状況は、車両停止時のような入力軸６とコネクティングドラム１５の回転差が大きい状況であるが、第１制御室７１及び第２制御室７２に油圧が供給されていない場合には自動的にリフトの小さい固定カム部材５１が有効化される。そのため、そのような状況でもローラ５０のカム面への追従性を確保することができる。

また、図１に示すように、ポンプ７の吐出通路８５にはポンプ７の吐出流量を調整する調整弁１１３が設けられている。車両１の発進時においては、流量調整弁１１３を操作してポンプ７の吐出流量を調整することにより、ポンプ７の出力側、即ちコネクティングドラム１５の回転速度を制御することができる。これにより、ポンプ７を発進装置として機能させる。

前後進切替装置８及び無段変速機９の制御は周知のものと同様である。即ち、前後進切替装置８の制御に関しては、ＥＣＵ１１０は車両１のシフトレバーの位置を検出するシフトポジションセンサ（不図示）からの信号に基づいて前進又は後進の要求を検出し、その要求が実現されるようにクラッチ２０及びブレーキ２１をそれぞれ制御する。また、無段変速機９の制御については、ＥＣＵ１１０は内燃機関２の回転速度と車両１の車速に見合った適正な変速比が得られるようにプライマリプーリ２３及びセカンダリプーリ２５のそれぞれの溝幅を制御する。

本発明は以上の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施してよい。本発明の一形態に係るポンプの適用対象は動力伝達装置に限られるものではない。従って、本発明に係るポンプは種々の用途に供されてもよい。上記の形態では、カムユニット１３が入力側に、シリンダボディ４０（ピストン１４）が出力側にそれぞれ設けられているが、これらを置き換えてカムユニット１３が出力側に、シリンダボディ４０（ピストン１４）が入力側にそれぞれ設けられた形態で本発明を実施することも可能である。

また、本発明に係る可動カム部材の一例として、二つの可動カム部材５３、５５を示したが、可動カム部材の個数に制限はない。従って、１つの可動カム部材又は３以上の可動カム部材を持つポンプとして本発明を実施することもできる。

本発明の一形態に係るポンプを内蔵する動力伝達装置が設けられた車両の動力伝達経路や各要素等を簡略化して図示したスケルトン図。図１のポンプの要部を示した縦断面図。図２の矢印IIIの方向から見た状態を示した説明図。潤滑油の流れに関連するポンプの要素を図２から抜き出して示した縦断面図。図４のV−V線に関する断面を示した横断面図。図４のVI−VI線に関する断面を示した横断面図。図４のVII−VII線に関する断面を示した横断面図。図４のVIII−VIII線に関する断面を示した横断面図。図４のIX−IX線に関する断面を示した横断面図。図４のX−X線に関する断面を示した横断面図。図４のXI−XI線に関する断面を示した横断面図。図４のXII−XII線に関する断面を示した横断面図。

符号の説明

１車両
２内燃機関
４動力伝達装置
６入力軸（駆動軸）
７ポンプ（アキシャルピストンポンプ）
９無段変速機
１２駆動輪
１３カムユニット（カム手段）
１４ピストン
１５コネクティングドラム（被駆動軸）
４０シリンダボディ
４１シリンダ室
５０ローラ（カムフォロア）
５１固定カム部材
５２カム面
５２ａ頂点
５２ｂ最後退部
５３第１可動カム部材（可動カム部材）
５４カム面
５４ａ頂点
５４ｂ最後退部
５５第２可動カム部材（可動カム部材）
５６カム面
５６ａ頂点
５６ｂ最後退部
５７移動装置（カム有効化手段）
７１第１制御室（制御室）
７２第２制御室（制御室）
７３油圧調整部
１１０ＥＣＵ（制御手段）
１１３調整弁（調整手段）

Claims

駆動軸と一体回転可能なカム手段によってシリンダ室に設けられたピストンを前記駆動軸の軸線方向に関して往復運動させることができるアキシャルピストンポンプにおいて、
前記カム手段は、前記ピストンに連結されたカムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向への移動が制限された状態で前記駆動軸と一体回転できる固定カム部材と、前記カムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向に移動可能な状態で前記駆動軸と一体回転できる可動カム部材とを備え、前記固定カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差と前記可動カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差とが互いに相違することを特徴とするアキシャルピストンポンプ。
前記カム手段は、前記固定カム部材の前記カム面における前記凹凸差が前記可動カム部材の前記カム面における前記凹凸差よりも小さい請求項１に記載のアキシャルピストンポンプ。
前記カム手段は、前記カムフォロアが前記可動カム部材の前記カム面に追従可能な前記軸線方向に関する有効位置に前記可動カム部材を拘束する拘束状態と、前記可動カム部材に対する前記有効位置への拘束を解除する解除状態とを切り替えるカム有効化手段を更に備える請求項１又は２に記載のアキシャルピストンポンプ。
前記カム有効化手段は、前記可動カム部材を前記有効位置に移動させて拘束するために液体が導かれる制御室と、前記可動カム部材が前記拘束状態と前記解除状態との間で切り替えられるように前記制御室内の圧力を調整できる圧力調整部とを備え、
前記圧力調整部は、前記シリンダ室から吐出された液体を利用して前記制御室内の圧力を調整できるように構成されている請求項３に記載のアキシャルピストンポンプ。
前記カム有効化手段は、前記有効位置に拘束された前記可動カム部材の前記カム面の最後退部の位置が前記固定カム部材の前記カム面の最後退部の位置と同一又は当該最後退部の位置よりも前記ピストンに近い位置となるように前記可動カム部材の移動を規制するストッパを更に備えている請求項３又は４に記載のアキシャルピストンポンプ。
前記可動カム部材は、前記軸線方向に関する剛性が前記固定カム部材の前記軸線方向に関する剛性よりも低くなるように構成されている請求項３〜５のいずれか一項に記載のアキシャルピストンポンプ。
車両の走行用動力源から駆動輪までの動力伝達経路内に設けられた動力伝達装置において、
前記動力伝達経路の出力側又は入力側のいずれか一方が接続される駆動軸と、前記駆動軸と同軸に配置されて前記動力伝達経路の出力側又は入力側のいずれか他方が接続される被駆動軸と、前記駆動軸と一体回転可能なカム手段と、前記駆動軸の軸線方向に延びるシリンダ室が形成されて前記被駆動軸と一体回転可能なシリンダボディと、前記シリンダ室に往復動可能な状態で挿入されたピストンとを有し、前記カム手段によって前記ピストンを前記軸線方向に関して往復運動させて前記シリンダ室に吸入した液体を前記シリンダ室から吐出させることができるアキシャルピストンポンプを備え、
前記カム手段は、前記ピストンに連結されたカムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向への移動が制限された状態で前記駆動軸と一体回転できる固定カム部材と、前記カムフォロアに接触し得るカム面を持ち前記軸線方向に移動可能な状態で前記駆動軸と一体回転できる可動カム部材と、前記カムフォロアが前記可動カム部材の前記カム面に追従可能な前記軸線方向に関する有効位置に前記可動カム部材を拘束する拘束状態と前記可動カム部材に対する前記有効位置への拘束を解除する解除状態とを前記シリンダ室から吐出される液体を利用して切り替えるカム有効化手段とを有し、前記固定カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差が前記可動カム部材の前記カム面における前記軸線方向の凹凸差よりも小さいことを特徴とする動力伝達装置。
前記動力伝達経路に設けられ、かつベルトを利用した無段変速機を更に備える請求項７に記載の動力伝達装置。
前記シリンダ室から吐出される液体の流量を調整できる調整手段と、前記走行用動力源の運転状態及び前記車両の走行状態に基づいて前記調整手段を制御する制御手段とを更に備える請求項７又は８に記載の動力伝達装置。