JP4900108B2 - ピストン型の流体装置 - Google Patents

Description

この発明は、第１の部材と第２の部材とが相対回転するとともに、前記第１の部材に形成されたカムに沿って、第２の部材に設けられたピストンが動作し、流体室に流体が出入りするように構成されたピストン型の流体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、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置、係合伝動装置などがあり、係合伝動装置の一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された構成を説明すると、エンジンからベルト式無段変速機に至る動力伝達経路にラジアルピストンポンプが設けられている。このラジアルピストンポンプはインナーレースおよびアウターレースを有しており、前記インナーレースが前記エンジンのクランクシャフトに動力伝達可能に接続されている。これに対して、前記アウターレースはインプットシャフトを介在させてベルト式無段変速機のプライマリプーリに接続されている。また、前記アウターレースには半径方向に変位された波形のカム面が形成されている。一方、前記インナーレースの外周にはシリンダが複数設けられており、各シリンダには、前記インナーレースの半径方向に動作可能なピストンが配置されている。また、このピストンには転動体が取り付けられている。さらに、このシリンダ内には油室が形成され、この油室にはま圧縮コイルばねが配置されている。そして、この圧縮コイルばねの弾性力により、前記ピストンがカム面に向けて押し付けられ、前記転動体が前記カム面に接している。

この特許文献１においては、前記エンジンのトルクが前記インナーレースに伝達されて、前記インナーレースと前記アウターレースとが相対回転すると、前記転動体が前記カム面の形状に沿って転動する。すると、前記ピストンが前記半径方向に往復動し、前記油室にオイルが吸入され、かつ、吐出される行程が繰り返される。また、前記カム面と前記転動体との係合力により、前記インナーレースの動力が前記アウターレースに伝達される。このように、特許文献１に記載された前記ラジアルピストンポンプは、オイルポンプとしての機能と、動力伝達装置としての機能とを兼備している。

特開２００５−２５６９６０号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されているラジアルピストンポンプにおいては、前記圧縮コイルばねにより押圧されたピストンが、前記インナーレースの半径方向で外側に向けて動作する行程（上昇行程）で、前記油室の圧力が低下して、その油室にオイルが吸入される原理となっている。このように、前記油室にオイルを吸入する行程では、オイルの吸入抵抗が上昇する。このため、インナーレースとアウターレースとの回転数差が大きくなると、前記転動体がカム面の凸部を乗り越える場合に、前記転動体が前記カム面から一旦離れ、その後に、前記転動体が前記カム面に衝突する現象が発生して、振動・騒音が大きくなる恐れがあった。

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、ピストンが一定方向に動作する場合に、カム面に対する転動体の追従性が低下することを抑制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、回転軸線を中心として相対回転可能に設けられた第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、かつ、予め定められた一定方向に変位された形状を有するカムと、前記第２の部材に設けられたシリンダと、このシリンダに支持され、かつ、前記一定方向に動作可能なピストンと、このピストンを前記カムに向けて押し付ける力を発生する押し付け機構と、前記シリンダに形成され、かつ、流体が出入りする流体室とを有するピストン型の流体装置において、前記ピストンは、前記一定方向に動作可能に構成され、かつ、前記カムに押し付けられる向きで前記流体室の圧力が加わる第１ピストンと、この第１ピストンに支持され、かつ、前記一定方向に動作可能な第２ピストンと、この第２ピストンに設けられ、かつ、前記カムに接触する接触部材とを有しており、前記押し付け機構は、前記流体室に設けられ、かつ、前記一定方向で前記第１ピストンを前記カムに向けて押し付ける第１の押し付け部材と、前記一定方向で前記第２ピストンを前記カムに向けて押し付ける第２の押し付け部材とを有しており、前記第１ピストンが前記カムに近づく向きで動作する場合の抵抗よりも、前記第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作する場合の抵抗を小さくする抵抗制御機構を備え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、前記流体室に連通され、かつ、前記第２のピストンを前記カムに向けて押し付ける力を生じさせる副流体室が設けられており、この副流体室に前記第２の押し付け部材が配置されており、前記抵抗制御機構は、前記流体室から前記第１ピストンに加えられる圧力の受圧面積を、前記副流体室から前記第２ピストンに加えられる圧力の受圧面積よりも広く構成したもの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１の構成に加えて、前記抵抗制御機構は、前記第１ピストンと第２ピストンとの間に形成され、かつ、前記流体よりも流動抵抗が低い媒体が出入りする媒体室を有していることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記ピストンが前記シリンダの外部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が低下して、その流体室に流体が吸入される一方、前記ピストンが前記シリンダの内部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が上昇してその流体室から流体が吐出されるポンプ機能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１ないし４のいずれかの構成に加えて、車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に無段変速機が設けられており、前記駆動力源から無段変速機に至る経路、または、前記無段変速機から車輪に至る経路のいずれか一方に、前記第１の部材および第２の部材が直列に配置されているとともに、前記カムと前記接触部材との係合力により、前記第１の部材と第２の部材との間で動力伝達をおこなうクラッチとしての機能を備え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、押し付け機構の押圧力でピストンがカム面に向けて押し付けられており、第１の部材と第２の部材とが相対回転すると、前記ピストンがカムの形状に沿って一定方向に動作する。また、流体室では流体が出入りする。そして、前記ピストンが第１ピストンおよび第２ピストンを有しており、前記第１ピストンが前記カムに近づくように動作する場合の抵抗よりも、前記第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作する場合の抵抗の方が小さくなる。そして、この第２ピストンに接触部材が設けられているため、前記カムに対する前記ピストンの追従性が向上する。

また、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、前記流体室から前記第１ピストンに加えられる圧力の受圧面積は、前記副流体室から前記第２ピストンに加えられる圧力の受圧面積よりも広く構成されているため、前記第１ピストンが前記一定方向でカムに近づく向きで動作する場合の抵抗よりも、前記第２ピストンが前記一定方向で第１ピストンから離れる向きで動作する場合の抵抗の方が小さい。

さらに、請求項３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、前記第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作する場合に、前記媒体室に媒体が入るが、その媒体室の流動抵抗は前記流体の流動抵抗よりも低いため、前記第２ピストンの動作抵抗は、前記第１ピストンの動作抵抗よりも低くなり、前記カムに対する接触部材の追従性が一層向上する。

さらに、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、前記ピストンが前記シリンダの外部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が低下して、その流体室に流体が吸入される一方、前記ピストンが前記シリンダの内部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が上昇してその流体室から流体が吐出されるポンプ機能を有する。

さらに、請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、車両の駆動力源の動力が、前記第１の部材または第２の部材に伝達されて、前記第１の部材と第２の部材とが相対回転すると、前記接触部材が前記カムに接触して移動し、前記ピストンが一定方向に動作する。また、前記カムと前記接触部材との係合力により、前記第１の部材と第２の部材との間で動力伝達をおこなう。

この発明における流体装置は非圧縮性流体を取り扱う装置であり、流体装置にはポンプ、モータ、動力伝達装置（クラッチ）が含まれる。前記ポンプにおいては、ピストンがシリンダから押し出される向きで動作して、流体室に流体を吸入する一方、ピストンがシリンダ内に没入する向きで動作して、前記流体室から流体を吐出する。これに対して、モータの場合は、流体供給装置、例えばポンプ、コンプレッサなどにより流体室に流体が圧入されて、その圧力でピストンがカムに押し付けられて、接触部材とカムとの接触部分に生じる荷重の分力で、トルクが発生する。また、接触部材がカムの形状に沿って移動し、ピストンがシリンダ内に没入する方向に動作することによって、流体室から流体が排出される。前記クラッチは、第１の部材または第２の部材を回転させることにより、前記流体室に流体を吸入し、その流体の吐出抵抗で前記接触部材をカムに係合させ、その係合力により前記第１の部材と第２の部材との間で伝達されるトルクを制御するものである。また、この発明においては、第１の部材または第２の部材のうち、少なくとも一方が回転可能に構成される。言い換えれば、いずれか一方の部材は回転不可能に固定された固定構造物でもよい。この発明の流体装置を、ポンプまたはモータとして用いる場合、第１の部材または第２の部材のうち、少なくとも一方が回転可能であればよい。この発明の流体装置をクラッチとして用いる場合、第１の部材および第２の部材の両方が回転可能に設けられる。

この発明において、第１の部材または第２の部材のうち、回転可能に設けられる部材は、動力源の動力が伝達されるように構成されており、前記動力源の動力が一方の部材に伝達されて、第１の部材と第２の部材とが相対回転する。第１の部材または第２の部材のうち、回転可能に設けられる部材、つまり、回転要素には、回転軸、歯車、スプロケット、スリーブ、プーリ、キャリヤ、環状部材などの要素が含まれる。これに対して、いずれか一方の部材が回転不可能に固定される場合、この固定要素としては、ポンプまたはモータが配置されるケーシングまたはハウジング自体、ケーシングまたはハウジングに取り付けられるブラケットもしくはフレーム、ケーシングまたはハウジングに設けられる隔壁などが挙げられる。さらに、前記ケーシングまたはハウジングは、動力源に固定される構造、または車体に固定される構造のいずれでもよい。さらに、車体自体に何れか一方の部材を固定してもよい。

前記動力源としては、熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である内燃機関を用いることが可能である。さらに、内燃機関としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジンなどを用いることができる。また動力源としては電動機を用いることも可能である。電動機は電気エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。また、電動機は直流電動機または交流電動機のいずれでもよい。また、電動機としては、発電機能を兼備した発電・電動機を用いることも可能である。さらには、内燃機関および電動機の両方を動力源として用いることも可能である。さらにまた、動力源として、油圧モータ、フライホイールシステムを用いることも可能である。

この発明において、前記第１の部材に形成されるカムは、予め定められた一定方向、具体的には、回転軸線に沿った方向、または回転軸線を中心とする半径方向に変位されている。この発明において、前記カムを半径方向に変位させる場合の具体例としては、凹部と凸部とを交互に配置して波形のカム面を形成すること、環状のカムを楕円形状に構成すること、カムを真円形状とし、かつ、そのカムを前記回転軸線に対して偏心させて配置させることなどが挙げられる。これに対して、前記カムを回転軸線に沿った方向に変位させる場合の具体例としては、凹部と凸部とを交互に配置して波形のカム面を形成すること、平坦面で構成したカムを楕円形状に構成し、かつ、そのカムを回転軸線に対して非垂直に配置することなどが挙げられる。したがって、この発明におけるピストンは、予め定められた一定方向、具体的には、回転軸線に沿った方向、または回転軸線を中心とする半径方向に動作可能である。

このため、この発明の流体装置をポンプとして用いる場合、ラジアルピストンポンプまたはアキシャル（スラスト）ピストンポンプのいずれでもよい。また、この発明において、接触部材としては、ローラまたはボールを用いることが可能である。さらに、この発明において、流体とは非圧縮性流体である液体であり、液体には水、オイル、不凍液、薬液、温水などが含まれる。流体装置をポンプまたはモータまたは動力伝達装置（クラッチ）として用いる場合、流体はオイルが用いられる。この発明において、「媒体」は「流体室に出入りする流体」よりも流動抵抗が低い流体である。この発明における媒体は、媒体室の圧力変化により、媒体室に吸入および媒体室からの吐出が可能であり、かつ、流動性を有するものである。この媒体には、気体および液体が含まれる。すなわち、この発明においては、流体室および媒体室に、共に液体が吸入・吐出される構成、流体室に液体が吸入・吐出され、かつ、媒体室には気体が吸入・吐出される構成が含まれる。

また、この発明において押し付け機構は、ピストンをカムに押し付ける力を発生させる機構であり、押し付け機構には、次に述べる第１ないし第３の機構が含まれる。第１の機構は、ばね部材の弾発力を用いてピストンをカムに押し付ける力を発生させる機構である。第２の機構は、錘の遠心力によってピストンをカムに押し付け力を発生させる機構である。第３の機構は、シリンダ室に油圧室を設け、その油圧室の油圧を用いてピストンをカムに押し付ける力を発生させる機構である。また、この発明においてカムに接触する接触部材には、カムに接触して転動可能な転動体が含まれる。さらに、ピストンの先端を曲面形状とした曲面部を設け、その曲面部をカムに接触させる構成を採用することも可能である。この場合は、ピストン自体が接触部材を兼ねることとなる。この発明においては、第１の部材と第２の部材とが相対回転すると、接触部材はカムに接触した状態で、カムの形状に沿って動作する。この発明では、カムに対する接触部材の追従性が確保される。ここで、「追従」には、接触部材がカムに接触すること、または接触部材がカムに接触した状態で、カムの形状に沿った接触部材が移動すること、が含まれる。この発明において、無段変速機は、入力回転数と出力回転数との比を、無段階に（連続的に）変更可能な変速機であり、無段変速機としては、ベルト式無段変速機またはトロイダル型無段変速機が挙げられる。

さらに、この発明の流体装置を、動力源から車輪に至る動力伝達経路に配置する場合、第１の部材および第２の部材は、同軸上で回転する要素であり、各回転部材は、中空軸、中実軸、ギヤ、回転メンバ、コネクティングドラム、遊星歯車機構のキャリヤなどで構成することが可能である。なお、第１の部材および第２の部材は、相対回転可能な別部材であればよい。また、第１の部材および第２の部材の軸線が、車両の前後方向または車両の幅方向のいずれの向きで配置されていてもよい。この発明は、動力源のトルクが、前輪または後輪のいずれに伝達される構成の二輪駆動車にも適用可能である。また、この発明は、動力源のトルクが、動力分配装置（トランスファ）により、前輪および後輪に分配される構成の四輪駆動車にも適用可能である。さらにまた、この発明において、第１の部材および第２の部材は、動力の伝達方向で直列、つまり、上流と下流とに配置されている。なお、この発明においては、第１の部材と第２の部材との相対回転数差が１である場合において、ピストンが一定方向に１往復する構成、または複数回往復する構成のいずれでもよい。

この発明を、ポンプまたはクラッチとして用いる場合、抵抗制御機構は、第１ピストンがカムに近づく向きで動作して、流体室に流体を吸入する場合の吸入抵抗よりも、第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作して、前記流体室に液体を吸入する場合の吸入抵抗を小さくする機構である。これに対して、この発明をモータとして用いる場合、抵抗制御機構は、流体室に流体が圧入されて、その圧力で第１ピストンがカムに近づく向きで動作する場合の抵抗よりも、流体室に流体が圧入されて、その圧力で第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作する場合の動作抵抗を小さくする機構である。

つぎに、この発明の流体装置を車両に搭載し、かつ、その流体装置を、オイルポンプおよびクラッチとして用いる場合の具体例を図２に基づいて説明する。図２には、車両１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。この図２に示すパワートレーンは、いわゆるフロントエンジン・フロントドライブ形式のパワートレーン（二輪駆動車）である。まず、原動機としてのエンジン２が設けられており、エンジントルクがダンパ機構３を経由してインプットシャフト４に伝達されるように構成されている。前記ダンパ機構３およびインプットシャフト４は、ケーシング（トランスアクスルケース）５内に配置されている。インプットシャフト４の回転軸線Ａ１は、車両１の左右方向に沿って配置されている。そして、インプットシャフト４のトルクが、オイルポンプ６および前後進切換装置７を経由して無段変速機８に伝達されるとともに、そのトルクが、伝動装置９および最終減速機１０を経由して車輪１１に伝達されるように構成されている。以下、オイルポンプ６の具体的な構成例を順次説明する。

（具体例１）
前述したオイルポンプ６の具体的な構成例を、図１および図３および図４および図５に基づいて説明する。この図３は、前記回転軸線Ａ１に沿った方向におけるオイルポンプ６の断面図であり、図５は、回転軸線Ａ１と垂直な平面における断面図である。前記回転軸線Ａ１は、前記インプットシャフト４の回転軸線および前記エンジン２のクランクシャフトの回転軸線と共通である。前記オイルポンプ６は、前記インプットシャフト４と、前記無段変速機８との間における伝達トルクを制御するクラッチとしての機能を兼備している。また、前記ケーシング５であって、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、前記エンジン２から最も離れた位置にはリヤカバー１２が設けられており、このリヤカバー１２には、円筒形状のスリーブ１３が固定されている。このスリーブ１３は、前記インプットシャフト４と同軸上に配置されている。また、スリーブ１３の内部にはホルダ１４が設けられており、このホルダ１４はリヤカバー１２に固定されている。このホルダ１４は円筒形状に構成されており、このホルダ１４と前記インプットシャフト４とが同軸上に配置されている。さらに、前記インプットシャフト４の外側には、コネクティングドラム１５が同軸上に配置されている。このコネクティングドラム１５は、回転要素同士を接続する接続部材である。また、前記ケーシング５の内部には隔壁１６が設けられており、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、前記リヤカバー１２と前記隔壁１６とにより取り囲まれた空間に、前記オイルポンプ６が配置されている。そして、前記隔壁１６と前記コネクティングドラム１５との間には軸受１７が介在されており、この軸受１７によって前記コネクティングドラム１５が回転自在に保持されている。

このコネクティングドラム１５におけるリヤカバー１２側の端部には、前記オイルポンプ６の一部を構成するアウターレース１８が接続されている。このアウターレース１８は、前記オイルポンプ６の外側部分を構成する回転要素であり、このアウターレース１８が、前記コネクティングドラム１５と一体回転するように連結されている。また、前記アウターレース１８は、円錐部１９と円筒部２０とを有している。この円錐部１９は、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、外径が異なるようなテーパ形状を有しており、前記回転軸線Ａ１を中心として構成されている。また、円筒部２０は、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、外径および内径が共に略一定に構成されている。そして、前記円筒部２０が前記スリーブ１３の外側に配置され、この円筒部２０とスリーブ１３との間には軸受２１が介在されている。また、前記円錐部１９の内周には全周に亘ってカム面２２が形成されている。このカム面２２は、図３に示すように、前記回転軸線Ａ１と垂直な平面内で、前記回転軸線Ａ１を中心とする半径方向に変位された凹部２３および凸部２４を有している。具体的には、前記凹部２３および凸部２４が複数設けられており、前記アウターレース１８の円周方向で、前記凹部２３と凸部２４とが交互に配置され、かつ、連続されて波形形状のカム面２２を形成している。前記凹部２３は半径方向で外側に向けて窪んでおり、凸部２４は半径方向で内向きに突出している。すなわち、凹部２３が複数形成され、かつ、凸部２４が複数形成されて、凹部２３と凸部２４とが円周方向で滑らかに連続するように接続されている。

また、前記カム面２２であって凹部２３の最も外側に相当する部分と回転軸線Ａ１との距離が、回転軸線Ａ１に沿った方向で異なる値に設定されている。つまり、凹部２３の最も外側に相当する部分の谷底２３Ａが、前記スリーブ１３に近づくほど前記距離が短くなるようなテーパを有している。このテーパは、前記回転軸線Ａ１との成す鋭角側の角度で表すことができる。言い換えれば、凹部２３の谷底２３Ａに接する外接円（図示せず）と、凸部２４の頂点２４Ａに接する内接円（図示せず）との半径差が、回転軸線Ａ１に沿った方向で連続的に異なる値となっている。また、凸部２４の頂点２４Ａと回転軸線Ａ１との距離は、回転軸線Ａ１に沿った方向で一定となるように構成されている。なお、図５の例では、凹部２３が６箇所設けられ、かつ、凸部２４が６箇所設けられているが、凹部２３および凸部２４の数は任意に設定可能である。

上記のように構成されたアウターレース１８の内部空間にインナーレース２５が設けられている。このインナーレース２５は、前記オイルポンプ６の内側部分を構成している。このインナーレース２５は２つの円筒部２６，２７を有しており、一方の円筒部２７が前記インプットシャフト４の外側に配置され、このインプットシャフトと前記円筒部２７とが一体回転するように連結、具体的にはスプライン結合されている。また、前記インナーレース２５は前記インプットシャフト４に対して、前記回転軸線Ａ１に沿った方向に相対移動可能に構成されており、前記円筒部２７と前記コネクティングドラム１５との間には軸受２８が介在されている。さらに、前記インナーレース２５には軸部２９が設けられており、この軸部２９は前記円筒部２７の内部に、かつ、円筒部２７と同軸上に形成されている。一方、前記インプットシャフト４の端部に開口された凹部３０が形成されており、前記軸部２９がこの凹部３０内に配置されている。そして、前記凹部３０の内周面および端面と、前記軸部２９の端面とにより取り囲まれた油圧室３１が形成されており、前記インプットシャフト４には前記油圧室３１に接続された油路３２が設けられている。さらに、前記インナーレース２５であって、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、前記円筒部２６と円筒部２７との間には円板形状のボス部３３が形成されており、そのボス部３３の外周には、円周方向に沿って複数のシリンダ３４が形成されている。

各シリンダ３４は、ボス部３３の外周面に開口された略円柱形状の凹部であり、複数のシリンダ３４が放射状に配置されている。また、各シリンダ３４内にはピストン３５が各々配置されており、このピストン３５がシリンダ３４内で、インナーレース２５の半径方向に往復移動自在となる構成を有している。すなわち、オイルポンプ６は、いわゆるラジアルピストンポンプである。図１および図４は、前記シリンダ３４およびピストン３５の１組の構成を示す拡大断面図である。前記回転軸線Ａ１と垂直な平面内、および前記回転軸線Ａ１に沿った方向の平面内で、前記シリンダ３４の中心線Ｃ１は前記回転軸線Ａ１と交差する。前記ピストン３５は、第１ピストン１２０および第２ピストン１２１を有している。まず、第１ピストン１２０は、前記中心線Ｃ１を中心とする円筒部１２２と、その円筒部１２２の内部に設けた隔壁１２３とを有している。この第１ピストン１２０は前記シリンダ３４内で、前記中心線Ｃ１に沿った方向に往復動自在である。この隔壁１２３により、前記第１ピストン１２０に２つの凹部１２４，１２５が形成されている。

前記凹部１２５は前記シリンダ３４の底面３７と対向して配置され、この凹部１２５と底面３７との間に油圧室３９が形成されている。また、前記シリンダ３４内には圧縮コイルばね１２６が配置されており、この圧縮コイルばね１２６の一端が前記隔壁１２３に接触し、圧縮コイルばね１２６の他端が前記底面３７に接触している。つまり、前記圧縮コイルばね１２６は前記中心線Ｃ１に沿った方向に伸縮可能である。この圧縮コイルばね１２６の弾性力が前記第１ピストン１２０に加えられて、前記中心線Ｃ１に沿った方向で、前記第１ピストン１２０が前記カム面２２に向けて押圧されている。また、前記円筒部１２２の外周、具体的には前記凹部１２５に相当する箇所の外周にはシールリング１２７が取り付けられている。このシールリング１２７が前記シリンダ３４の内周面に接触して、シール面を形成している。上記のように構成された第１ピストン１２０は、主として前記油圧室３９の容積を調整する機能を有している。

一方、前記隔壁１２３には通路１２８が形成されており、前記凹部１２５と凹部１２４とが通路１２８により接続されている。そして、前記凹部１２４は、前記第１ピストン１２０における前記シリンダ３４の外側に相当する箇所に配置されており、その凹部１２４に前記第２ピストン１２１が配置されている。このピストン１２１は前記中心線Ｃ１に沿った方向に往復動自在である。つまり、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが、前記中心線Ｃ１に沿った方向に相対移動可能に構成されている。また、この第２ピストン１２１における前記隔壁１２３側の箇所には、副油圧室１２９が形成されている。この副油圧室１２９は、凹部により構成されている。前記中心線Ｃ１と垂直な平面内で、この副油圧室１２９の油圧が作用する第２ピストン１２１の受圧面積は、前記油圧室３９の油圧が作用する第１ピストン１２０の受圧面積よりも狭く構成されている。そして、この副油圧室１２９と前記油圧室３９とが、前記通路１２８を介して接続されている。また、前記副油圧室１２９には圧縮コイルばね１３０が配置されており、この圧縮コイルばね１３０の一端が前記隔壁１２３に接触し、圧縮コイルばね１３０の他端が前記第１ピストン１２１に接触している。この前記圧縮コイルばね１３０は前記中心線Ｃ１に沿った方向に伸縮可能である。この圧縮コイルばね１３０の弾性力が前記第２ピストン１２１に加えられて、前記中心線Ｃ１に沿った方向で、前記第２ピストン１２１が前記カム面２２に向けて押圧されている。さらに、圧縮コイルばね１３０のばね荷重は、前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重よりも小さく構成されている。

また、前記第２ピストン１２１の外周にはシールリング１３１が取り付けられている。このシールリング１３１が前記凹部１２４の内周面に接触して、シール面を形成している。さらに、前記第２ピストン１２１における前記カム面２２に近い箇所には、転動体３６が取り付けられている。この転動体３６は、カム面２２に接触した状態で転動可能である。この転動体３６としては、ボール（球体）またはローラを用いることが可能である。転動体としてローラを用いる場合、その転動体の回転軸線Ａ１に沿った方向の回転軸線を中心として回転可能に保持する。なお、ローラの形状は、円柱ではなく、回転軸線Ａ１に沿った方向に沿って半径が連続的に変化するボビン形状のローラを用いる。なお、図１および図３および図４および図５では、転動体３６としてボールを用いた場合が示されている。このように、前記ピストン３５は、第１ピストン１２０および第２ピストン１２１を有しているが、図５では便宜上、一体化された単一物のピストン３５として示している。

つぎに、前記油室３９に接続された油路の構成を、図２および図３に基づいて説明する。前記インナーレース２５には、油室３９に接続された吸入油路４２が設けられており、吸入油路４２には逆止弁４３が設けられている。一方、前記リヤカバー１２には油路４４が設けられている。さらに、ホルダ１４にも油路４５が設けられており、油路４４と油路４５とが接続されている。さらに、前記インナーレース２５には、円筒部２６からボス部３３に亘って円柱形状の凹部２５Ａが形成されており、凹部２５Ａ内にホルダ１４が挿入され、かつ、円筒部２６がスリーブ１３内に挿入されて、前記インナーレース２５が、前記スリーブ１３およびホルダ１４に対して、前記回転軸線Ａ１に沿った方向に移動可能に構成されている。そして、凹部２５Ａとホルダ１４とにより油路２５Ｂが形成されており、前記油路２５Ｂが、前記吸入油路４２および油路４５に接続されている。そして、前記逆止弁４３は、油路２５Ｂのオイルが油室３９に吸入される場合に開放する一方、前記油室３９のオイルが油路２５Ｂに戻ろうとすると閉じられる構成を有している。さらに、前記インナーレース２５の円筒部２６には吐出油路４６が設けられており、吐出油路４６には逆止弁４７が設けられている。さらに、リヤカバー１２には油路４８が設けられており、その油路４８が後述する吐出制御弁に接続されている。さらに、この油路４８は吐出油路４６に接続されている。そして、前記逆止弁４７は、前記油室３９のオイルが油路４８に吐出される場合に開放され、前記油路４８のオイルが前記油室３９に戻ろうとすると閉じる構成を有している。

つぎに、前記ケーシング５の内部に設けられた前後進切換装置７の構成について説明する。前後進切換装置７は、前記回転軸線Ａ１に沿った方向において、前記エンジン２と前記オイルポンプ６との間に配置されている。前後進切換装置７は、前記コネクティングドラム１５の回転方向に対して、前記無段変速機８のプライマリシャフト４９の回転方向を正逆に切り換えるための装置であり、この実施例では、前後進切換装置７が遊星歯車機構、具体的には、シングルピニオン型の遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、サンギヤ５０と、サンギヤ５０と同軸上に配置されたリングギヤ５１と、前記サンギヤ５０およびリングギヤ５１に噛合されたピニオンギヤ５２を自転、かつ公転可能に保持するキャリヤ５３とを有している。そして、前記サンギヤ５０が、前記プライマリシャフト４９に動力伝達可能に連結されており、前記リングギヤ５１が前記コネクティングドラム１５と動力伝達可能に連結されている。さらに、前後進切換装置７を構成する回転要素同士の連結・解放を制御する前進用クラッチＣ１が設けられているとともに、回転要素の回転・停止を制御する後進用ブレーキＢＲが設けられている。前進用クラッチＣ１により、サンギヤ５０とリングギヤ５１との連結・解放が制御され、後進用ブレーキＢＲにより、キャリヤ５３の回転・停止が制御されるように構成されている。

ここで、前進用クラッチＣ１としては、摩擦クラッチまたは電磁クラッチまたは噛み合いクラッチのいずれを用いてもよいし、後進用ブレーキＢＲとしては、摩擦ブレーキまたは電磁ブレーキまたは噛み合いブレーキのいずれを用いてもよい。この実施例では、摩擦クラッチまたは噛み合いクラッチを用い、摩擦ブレーキまたは噛み合いブレーキを用いる場合は、油圧制御式のアクチュエータを用いることが可能である。これに対して、電磁クラッチおよび電磁ブレーキを用いる場合は、電磁制御式のアクチュエータを用いることとなる。この実施例では、摩擦クラッチおよび摩擦ブレーキが用いられ、かつ、油圧制御式アクチュエータが用いられている場合について説明する。すなわち、油圧アクチュエータは油圧室（図示せず）およびピストン（図示せず）などを有しており、油圧室の油圧を利用して、前進用クラッチＣ１のトルク容量、後進用ブレーキＢＲのトルク容量が制御されるように構成されている。

つぎに、前述の無段変速機８について説明すると、前記回転軸線Ａ１に沿った方向において、前後進切換装置７とダンパ機構３との間に無段変速機８が設けられている。この実施例では、無段変速機８としてベルト式無段変速機が用いられており、無段変速機８は、前述したプライマリシャフト４９およびセカンダリシャフト５４を有している。このプライマリシャフト４９は、前記インプットシャフト４と同軸上に配置され、かつ、前記インプットシャフト４の外側を取り囲むように配置されている。そして、前記インプットシャフト４とプライマリシャフト４９とが相対回転可能に構成されている。また、前記ケーシング５内には、前記インプットシャフト４の回転軸線Ａ１に沿った方向で無段変速機８の両側に隔壁５５，５６が設けられており、プライマリシャフト４９と隔壁５５，５６との間に軸受５７が介在されている。このようにして、前記プライマリシャフト４９およびセカンダリシャフト５４は相互に平行に配置されており、プライマリシャフト４９と一体回転するプライマリプーリ５８が設けられ、セカンダリシャフト５４と一体回転するセカンダリプーリ５９が設けられている。

また、プライマリプーリ５８およびセカンダリプーリ５９には無端状のベルト６０が巻き掛けられている。さらに、プライマリプーリ５８からベルト６０に加えられる挟圧力を制御する油圧サーボ機構６１と、セカンダリプーリ５９からベルト６０に加えられる挟圧力を制御する油圧サーボ機構６２とが設けられている。この油圧サーボ機構６１，６２の油圧室（図示せず）に供給される圧油の流量および油圧が、後述する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、前記ケーシング５の内部には、セカンダリシャフト５４のトルクが伝達される伝動装置９および終減速機１０１が設けられており、この終減速機１０１の出力側にはドライブシャフト６３を介在させて車輪（前輪）１１が連結されている。なお、伝動装置９としては、歯車伝動装置、巻き掛け伝動装置などを用いることが可能である。

つぎに、車両１の制御系統を説明すれば、車両１の全体を制御するコントローラとしての電子制御装置６４が設けられている。この電子制御装置６４には、加速要求（例えば、アクセルペダルの操作状態）を検知するセンサ、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４９の回転数を検知するセンサ、プライマリシャフト４９の回転数を検知するセンサ、セカンダリシャフト５４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、インナーレース２５の回転数を検知するセンサ、アウターレース１８の回転数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６４からは、エンジン２を制御する信号、油圧制御装置６５を制御する信号などが出力される。

この油圧制御装置６５は、前記オイルポンプ６から吐出されるオイルの吐出量、前記オイルポンプ６における伝達トルク、前進用クラッチＣ１および後進用ブレーキＢＲの油圧室の油圧、油圧サーボ機構６１，６２の油圧室の油圧、油圧室３１の油圧などを制御するとともに、潤滑系統６６に供給される潤滑油量を制御するものであり、各油圧室の油圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）などを有する公知のものである。ここで、潤滑系統６６には、前後進切換装置７を構成する各ギヤ同士の噛み合い部分、無段変速機８のプーリとベルト６０との接触部分、各種の軸受１７，２１，５７などの摺動部分、あるいは、これらの箇所にオイルを供給して冷却および潤滑する油路が含まれる。

また、前記ケーシング５の内部、またはケーシング５の下部あるいは外部にはオイルパン６７が設けられている。さらに、前記油圧制御装置６５には前記油路４４が接続されており、前記オイルパン６７のオイルを油路４４を経由させて、前記油室３９に供給することが可能となるように構成されている。さらに、前記油圧制御装置６５は、油室３９から油路４８を経由して吐出されるオイル量を制御する吐出制御弁６９を有している。さらに、前記油圧制御装置６５は、油圧室３１の油圧を制御する圧力制御弁７０を有している。この吐出制御弁６９および圧力制御弁７０は、例えば、ソレノイドバルブにより構成されている。

上記のように構成された車両１において、エンジントルクがダンパ機構３を経由して前記インプットシャフト４に伝達され、このインプットシャフト４のトルクが、前記オイルポンプ６のインナーレース２５に伝達される。ここで、前記インナーレース２５と前記アウターレース１８との間におけるトルクの伝達原理を説明する。前記インナーレース２５とアウターレース１８とが相対回転した場合、前記ピストン３５が前記カム面２２に向けて押し付けられているため、前記転動体３６が、前記回転軸線Ａ１と垂直な平面内におけるカム面２２の形状に沿って転動し、前記ピストン３５がシリンダ３４内を往復移動する。このピストン３５の動作によるオイルポンプ６のオイルの吸入・吐出機能を説明する。ここでは、前記インナーレース２５が図５で時計方向に回転する場合を例として説明する。また、便宜上、１組のシリンダ３４およびピストン３５について、その転動体３６が、図５に示された凸部２４の頂点２４Ａに接触している状態を開始位置として、前記油圧室３９におけるオイルの吸入・吐出作用を説明する。

上記のように、１組のシリンダ３４およびピストン３５について、その転動体３６が、図５に示された凸部２４の頂点２４Ａに接触している場合、前記圧縮コイルばね１２６，１３０は、共に最も収縮した状態にある。これが、ピストン３５の下死点における状態である。まず、前記油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が比較的低い場合の作用を、図１に基づいて説明する。前記油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が比較的低い場合としては、前記インナーレース２５とアウターレース１８との回転数差が少ない（小さい）場合、あるいは、外気温が高いためにオイルの粘度が低い場合が挙げられる。前記のようにインナーレース２５が図５で時計方向に回転すると、前記転動体３６が前記凸部２４の頂点２４Ａから、前記凹部２３に向けて移動を開始する。この具体例１においては、前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重の方が、圧縮コイルばね１３０のばね荷重よりも大きく構成されている。このため、前記転動体３６の転動時には、前記圧縮コイルばね１３０は収縮した状態に維持され、前記圧縮コイルばね１２６が伸長を開始して、前記ピストン３５が前記カム面２２に対して押し付けられる。このため、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的にシリンダ３４から押し出される向きで動作し、前記転動体３６が前記カム面２２に接触した状態が確保されながら転動する。

このようにして、前記ピストン３５が前記シリンダ３４から押し出される向きで動作すると、前記油圧室３９の容積が拡大され、その油圧室３９の圧力が低下し（負圧となり）、前記油路４４，４５の圧力よりも低くなる。すると、前記逆止弁４３が開放され、かつ、逆止弁４７が閉じられて、前記オイルパン６７のオイルが、前記油路４４を経由して前記油圧室３９および副油圧室１２９に吸入される。そして、前記転動体３６前記凹部２３の谷底２３Ａに到達すると、前記ピストン３５が前記カム面２２に近づく向きで移動する動作が停止する。これが、前記ピストン３５の上死点であり、前記下死点に位置するピストン３５が上死点に到達するまでの間、前記油圧室３９および前記副油圧室１２９へのオイルの吸入がおこなわれる（吸入行程）。

つぎに、前記オイルポンプ６からオイルを吐出する吐出行程について説明する。前記ピストン３５が下死点に到達した後、更に、前記インナーレース２５が図５で時計方向に回転すると、前記転動体３６が前記谷底２３Ａから、前記凸部２４の頂点２４Ａに向けて転動する。この具体例１においては、前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重の方が、圧縮コイルばね１３０のばね荷重よりも大きく構成されている。このため、前記転動体３６が前記谷底２３Ａから、前記凸部２４の頂点２４Ａに向けて転動する過程でも、前記圧縮コイルばね１３０は収縮した状態に維持され、前記カム面２２から前記転動体３６に加わる反力により、前記圧縮コイルばね１２６が収縮し、前記ピストン３５が前記シリンダ３４内に没入する向きで動作する。

このように、前記ピストン３５が前記シリンダ３４に没入する向きで動作すると、前記油圧室３９の容積が縮小され、その油圧室３９の圧力が上昇して、前記油路４４，４５の圧力よりも高くなる。すると、前記逆止弁４７が開放され、かつ、逆止弁４３が閉じられて、前記油圧室３９から吐出されたオイルが、前記油路４６，４８を経由して油圧制御装置６５に供給される。そして、前記転動体３６が前記凸部２４の頂点２３Ａに到達すると、前記ピストン３５が前記シリンダ３４に没入する向きで移動する動作が停止する。これが、前記ピストン３５の下死点であり、前記上死点に位置するピストン３５が下死点に到達するまでの間、前記油圧室３９からオイルの吐出がおこなわれる（吐出行程）。以上のように、前記油圧室３９オイルを吸入する場合において、オイルの吸入抵抗が低い場合は、前記ピストン３５が上昇行程または下降行程のいずれの動作をおこなう場合も、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的にシリンダ３４から押し出される向きで動作する。言い換えれば、前記第１ピストン１２０と前記第２ピストン１２１とが、前記中心線Ｃ１に沿った方向に相対移動することはない。

つぎに、前記油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合の作用を説明する。前記油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合としては、前記インナーレース２５とアウターレース１８との回転数差が多い（大きい）場合、あるいは、外気温が低いためにオイルの粘度が高い場合が挙げられる。前記と同様にして、前記ピストン３５が下死点に位置している状態から、前記インナーレース２５が図５で時計方向に回転すると、前記転動体３６が前記凸部２４の頂点２４Ａから、前記凹部２３に向けて転動を開始するとともに、前記ピストン３５が前記シリンダ３４から押し出される向きの動作を開始する。この時、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合、前記圧縮コイルばね１２６が伸長するが、前記第１ピストン１２０が前記カム面２２に近づく向きで動作する速度が上昇しにくくなる。

ところで、この具体例１では、前記中心線Ｃ１と垂直な平面内で、前記第１ピストン１２０におけるオイルの受圧面積よりも、前記第２ピストン１２１におけるオイルの受圧面積の方が狭く構成されている。前記第１ピストン１２０におけるオイルの受圧面積は、前記シリンダ３４の断面積に等しく、前記第２ピストン１２１におけるオイルの受圧面積は、前記凹部１２４の断面積に等しい。このため、前記第１ピストン１２０の動作によるオイルの吸入抵抗よりも、前記第２ピストン１２１の動作によるオイルの吸入抵抗の方が小さい。したがって、前記第１ピストン１２０がシリンダ３４から押し出される向きの速度が低下すると、図４に示すように、前記圧縮コイルばね１３０が伸長を開始して、前記第２ピストン１２１が前記凹部１２４から押し出される向きで動作する。このようにして、前記油圧室３９の容積が拡大し、かつ、前記副油圧室１２９の容積が拡大し、前述と同様の原理により、前記油圧室３９および副油圧室１２９にオイルが吸入される。そして、前記ピストン３５が上死点に到達すると、前記油圧室３９および副油圧室１２９にオイルを吸入する吸入行程が終了する。このように、具体例１では、油圧室３９にオイルを吸入する抵抗が高い場合は、前記ピストン３５が下死点から上死点に到達する過程で、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが、前記中心線Ｃ１に沿った方向で相対移動することで、前記カム面２２に対する転動体３６の追従性が確保される。したがって、前記転動体３６が前記凸部２４を乗り越える過程で、「前記転動体３６がカム面２２から一旦離れ、かつ、その後に転動体３６がカム面２２に衝突して、振動・騒音が大きくなる現象」を未然に防止できる。

つぎに、前記油圧室３９および副油圧室１２９に吸入されたオイルを吐出する行程を説明する。前記ピストン３５が上死点に位置する状態から、前記インナーレース２５が更に前記図５において時計方向に回転すると、前記転動体３６が前記谷底２３Ａから、前記凸部２４の頂点２４Ａに向けて転動し、前記カム面２２からの反力が前記第２ピストン１２１に加えられる。この具体例１においては、前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重の方が、圧縮コイルばね１３０のばね荷重よりも大きく構成されている。このため、前記カム面２２からの反力が前記第２ピストン１２１に加えられると、前記圧縮コイルばね１３０が収縮を開始し、前記第２ピストン１２１が前記凹部１２４に没入する方向に動作する。すると、前記副油圧室１２９の容積が狭められて、その副油圧室１２９のオイルが前記油圧室３９に吐出され、その油圧室３９の油圧が上昇する。上記のような第２ピストン１２１の動作中、前記圧縮コイルばね１２６の伸長が継続され、前記第１ピストン１２０が前記シリンダ３４から押し出される向きで動作する。したがって、前記油圧室３９の油圧の容積が拡大し、前記油圧室３９のオイルは前記油路４６には吐出されない。

その後、前記第２ピストン１２１の端部が前記隔壁１２３に接触すると、前記カム面２２から前記第２ピストン１２１に加えられた反力が、前記第１ピストン１２０に伝達されて、前記第２ピストン１２１および前記第１ピストン１２０が一体的に（同期して）前記シリンダ３４に没入する向きで動作する。このようにして、前記ピストン３５が全体として下降し始めると、前記油圧室３９の容積が狭められ、かつ、前記油圧室３９の油圧が上昇し、前記と同様の原理により、前記油圧室３９から油路４６にオイルが吐出される（吐出行程）。

なお、この具体例１において、前記オイルの吸入抵抗が高く、かつ、前記吸入行程の途中で、前記第１ピストン１２０がシリンダ３４から押し出される向きの動作速度が低下するタイミング、つまり、前記圧縮コイルばね１３０が伸長を開始して、前記第２ピストン１２１が凹部１２４から押し出される動作を開始するタイミングは、前記オイルの吸入抵抗、前記圧縮コイルばね１２６，１３０のばね荷重などの条件により変動する。また、前記オイルの吸入抵抗は、前記オイルの粘度、前記第２ピストン１２１の受圧面積、前記第１ピストン１２０の受圧面積、インナーレース２５とアウターレース１８との回転数差などの条件により変化する。具体的には、ピストンの受圧面積を拡大するほど、前記オイルの吸入抵抗が大きくなる。また、前記インナーレース２５とアウターレース１８との回転数差が大きいほど、前記オイルの吸入抵抗が大きくなる。

そこで、予め、オイルの粘度の変化、回転数差の変化などが生じた場合でも、前記カム面２２から転動体３６が離れないように、オイルポンプ６を設計すればよい。この具体例においては、前記オイルの吸入行程で、前記第１ピストン１２０が前記シリンダ３４から押し出される速度が低下した場合でも、オイルポンプ６の使用範囲内においては、前記転動体３６が前記カム面２２から離れる現象が発生しないように、前記第２ピストン１２１が凹部１２４から押し出される力を決定する。具体的には、前記圧縮コイルばね１２６，１３０のばね荷重、前記第２ピストン１２１の受圧面積、前記第１ピストン１２０の受圧面積などを設計する。例えば、前記圧縮コイルばね１３０のばね荷重を大きくするほど、前記インナーレース２５とアウタレース１８との回転数差がより大きくなるまで、転動体３６がカム面２２に追従可能となる。また、前記第２ピストン１２１の受圧面積を狭くするほど、前記インナーレース２５とアウターレース１８との回転数差がより大きくなるまで、転動体３６がカム面２２に追従可能となる。さらに、上記「オイルポンプ６の使用範囲」とはオイルポンプ６が駆動される場合の条件である。このオイルポンプ６が駆動される場合の条件には、オイルポンプ６の入力回転数、つまり、インナーレース２５の回転数、オイルポンプ６の出力回転数、つまり、アウターレース１８の回転数、オイルの温度、油圧室３９の油圧が含まれる。

つぎに、図３のオイルポンプ６の容量制御について説明する。前記油圧室３９の油圧が変化すると、前記インナーレース２５が前記回転軸線Ａ１に沿った方向に動作する。前記回転軸線Ａ１に沿った方向で、前記インナーレース２５の位置を変更すると、前記インナーレース２５の半径方向における前記ピストン３５の動作量、すなわち、ストローク量が変化する。具体的には、前記油圧室３１の油圧が前記インナーレース２５の軸部２９の端面に作用するため、前記油圧室３９の油圧に起因して、前記インナーレース２５を回転軸線Ａ１に沿った方向でリヤカバー１２に近づける向きの力が発生する。

一方、前記インナーレース２５の半径方向におけるピストン３５の位置に関わりなく、前記圧縮コイルばね１２６，１３０の付勢力が転動体３６に加えられており、その転動体３６がカム面２２に押し付けられている。さらに、前記油圧室３９の容積を縮小する方向にピストン３５が動作している過程では、油圧室３９から吐出されるオイルの流動抵抗により前記油圧室３９の油圧が上昇し、その油圧室３９の油圧がピストン３５に加えられて、前記転動体３６が前記カム面２２に押し付けられる。前記転動体３６からカム面２２に伝達される押し付け力の方向は、そのカム面２２に対して略直角となる。一方、前記カム面２２の凹部２３は、前記スリーブ１３に近づくことにともない、谷底２３Ａと軸線Ａ１との距離が短くなる方向のテーパを有しているため、前記転動体３６が凹部２３に接触している場合は、前記転動体３６に与えられる押し付け力に応じた反力が発生し、その反力に応じて回転軸線Ａ１に沿った方向の成分（分力）が、前記ピストン３５を経由して前記インナーレース２５に伝達される。そして、前記油圧室３９の油圧に起因して、前記インナーレース２５に加えられる回転軸線Ａ１に沿った方向の力と、前記反力に起因して前記インナーレース２５に伝達される回転軸線Ａ１に沿った方向の力との対応関係により、前記回転軸線Ａ１に沿った方向における前記インナーレース２５の位置が決定される。

例えば、前記油圧室３９の油圧が上昇した場合は、前記インナーレース２５をリヤカバー１２側に向けて押圧する力が増加して、前記インナーレース２５が図１で左方向に動作する。これに対して、前記油圧室３９の油圧が低下した場合は、前記インナーレース２５をリヤカバー１２から離れる方向に押圧する力が増加して、前記インナーレース２５が図１で右方向に動作する。なお、前記インナーレース２５に加えられ、かつ、前記回転軸線Ａ１に沿った方向で逆向きの力同士が釣り合った場合は、前記インナーレース２５が回転軸線Ａ１に沿った方向の所定位置で停止する。

まず、前記インナーレース２５が図１で右方向に動作する場合について説明する。この場合は、凹部２３の谷底２３Ａに接触する外接円と、凸部２４の頂点２４Ａに接触する内接円との半径差が、前記インナーレース２５の動作前よりも大きくなる。これに対して、前記インナーレース２５が図３で左方向に動作すると、凹部２３の谷底２３Ａに接触する外接円と、凸部２４の頂点２４Ａに接触する内接円との半径差が、前記インナーレース２５の動作前よりも小さくなる。前記インナーレース２５が、回転軸線Ａ１に沿った方向の所定位置で停止すると、凹部２３の谷底２３Ａに接触する外接円と、凸部２４の頂点２４Ａに接触する内接円との半径差が一定に維持される。このように、前記インナーレース２５を回転軸線Ａ１に沿った方向に動作すると、ピストン３５の動作範囲において、上死点は凹部２３の谷底２３Ａの外接円の半径に基づいて変位する。なお、前記ピストン３５の動作範囲における下死点は変位しない。つまり、前記回転軸線１を中心とする半径方向で、前記ピストン３５の上死点から下死点に至る移動量が制御され、前記油室３９の容積が変化する。

このように、前記インナーレース２５を回転軸線Ａ１に沿った方向に動作させて、前記回転軸線Ａ１を中心とする半径方向で、前記ピストン３５の動作範囲を変更すると、前記油室３９に吸入されるオイルの容量が変化する。つまり、オイルポンプ６は、可変容量型のオイルポンプである。このように、具体例１では、前記ピストン３５のストロークが可変となるように構成されており、ピストン３５のストロークが大きくなるほど、前記カム面２２の凸部２４を乗り越える時点で、転動体３６がカム面２２から離れやすくなる。このため、具体例１では、ピストン３５が最大ストロークとなった場合でも、前記転動体３６がカム面２２から離れることを防止できるように、ピストンの受圧面積、圧縮コイルばねのばね荷重などが設計されている。

この具体例１は、請求項１、２、４、５に相当するものであり、この具体例１に基づいて説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、回転軸線Ａ１が、この発明の回転軸線に相当し、アウターレース１８が、この発明における第１の部材に相当し、インナーレース２５が、この発明における第２の部材に相当し、カム面２２が、この発明におけるカムに相当し、「回転軸線Ａ１を中心とする半径方向」が、この発明における「予め定められた一定方向」に相当し、シリンダ３４が、この発明におけるシリンダに相当し、前記ピストン３５が、この発明におけるピストンに相当し、前記圧縮コイルばね１２６，１３０が、この発明における押し付け機構に相当する。具体的には、圧縮コイルばね１２６が、この発明の第１の押し付け部材に相当し、圧縮コイルばね１３０が、この発明の第２の押し付け部材に相当する。また、転動体３６が、この発明の接触部材に相当し、オイルがこの発明における流体に相当し、油圧室３９および副油圧室１２９が、この発明の流体室に相当し、オイルポンプ６が、この発明の流体装置に相当し、第１ピストン１２０が、この発明の第１ピストンに相当し、第２ピストン１２１が、この発明の第２ピストンに相当する。さらに、圧縮コイルばね１２６，１３０、第１ピストン１２０、第２ピストン１２１が、この発明の抵抗制御機構に相当する。さらに、副油圧室が、この発明の副流体室に相当し、車両１が、この発明の車両に相当し、エンジン２が、この発明の駆動力源に相当し、車輪１１が、この発明の車輪に相当し、無段変速機８が、この発明の無段変速機に相当する。

（具体例２）
つぎに、オイルポンプ６の他の具体例を、図６および図７に基づいて説明する。図６および図７は、オイルポンプ６における単一のシリンダ３４およびピストン３５の構成を示す断面図である。この具体例２において、具体例１と同様の構成部分については、具体例１と同じ符号を付してある。この具体例２と具体例１とを比べると、具体例２においては、前記第１ピストン１２０の隔壁１２３に、前述の通路１２８が設けられていない点が異なる。また、具体例２においては、前記第２ピストン１２１の外周にシールリングは取り付けられていない。さらに、具体例２においては、前記副油圧室１２９に代えて、空気室１３２が形成されている。この空気室１３２は、第２ピストン１２１において、前記隔壁１２３と対向する箇所に形成された凹部である。この空気室１３２は、前記凹部１２４の内周面と前記第２ピストン１２１との隙間を経由して、前記インナーレース２５とアウターレース１８との間の空間に接続されている。この空気室１３２内に前記圧縮コイルばね１３０が配置されており、圧縮コイルばね１３０の弾性力で、前記第２ピストン１２１がカム面２２に押し付けられている。

この具体例２において、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が低い場合において、前記油圧室３９にオイルを吸入し、かつ、油圧室３９からオイルを吐出する場合、図６に示すように、前記第１ピストン１２０および第２ピストン１２１の動作タイミングおよび向きは、具体例１の場合と同じである。また、圧縮コイルばね１２６，１３０の伸縮タイミングおよび伸縮動作も具体例１の場合と同じである。つまり、具体例２においても、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が低い場合は、前記オイルの吸入行程および吐出行程のいずれにおいても、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的に中心線Ｃ１に沿った方向に動作する。なお、この具体例２において、具体例１と異なる作用を説明すると、この具体例２では、前記油圧室３９にオイルが吸入された場合でも、そのオイルは空気室１３２には吸入されない。

つぎに、この具体例２において、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合の作用を、図７に基づいて説明する。この具体例２において、前記油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合も、前記第１ピストン１２０および第２ピストン１２１の動作タイミングおよび向きは、具体例１の場合と同じである。また、この具体例２でも、前記のように油圧室３９にオイルを吸入する過程で、前記第１ピストン１２０の動作速度が低下すると、具体例１と同様にして、前記第２ピストン１２１がシリンダ１２４から押し出され、第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが前記中心線Ｃ１に沿った方向に相対移動する。ところで、具体例２では、前記第２ピストン１２１に空気室１３２が形成され、かつ、前記第２ピストン１２１の外周にシールリングが取り付けられていない。このため、第２ピストン１２１が凹部１２４から押し出される場合、空気室１３２が負圧となり、前記インナーレース２５とアウターレース１８との間の空気が、前記第２ピストン１２１の外周面と、前記凹部１２４の内周面との隙間を経由して、空気室１３２に吸入される。この空気は、油圧室３９に吸入されるオイルに比べて流動抵抗が小さい。このため、第１ピストン１２０がシリンダ３４から押し出される向きで動作する場合の動作抵抗に比べて、第２ピストン１２１が凹部１２４から押し出される向きで動作する場合の動作抵抗の方が小さくなり、前記カム面２２に対する転動体３６の追従性が向上する。したがって、具体例２においても、具体例１と同様の効果を得られる。

つぎに、この具体例２において、前記油圧室３９からオイルを吐出する行程について説明する。前記油圧室３９へのオイルの吸入行程が終了すると、カム面２２から転動体３６に加えられる反力により、前記第２ピストン１２１が先に前記凹部１２４内に没入する向きで動作する。この動作と並行して、前記第１ピストン１２０は前記カム面２２に押し付けられる向きで動作する。これは、前記圧縮コイルばね１３０のばね荷重が前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重よりも小さいからである。したがって、実質的には油圧室３９からオイルの吐出はおこなわれない。ついで、第２ピストン１２１の円筒部１２２の端部が前記隔壁１２３に接触した時点以降、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的シリンダ３４内に没入する方向に動作する。このようにして、油圧室３９の容積が狭められてその油圧室３９の油圧が上昇し、油圧室３９からオイルが吐出される。なお、この具体例２では、第２ピストン１２１にシールリングが取り付けられていないため、部品点数を低減でき、製造コストを低減できる。この具体例２は、請求項１、３、４、５に相当するものであり、具体例２の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると空気室１３２が、この発明の媒体室に相当する。また、空気室１３２に吸入され、かつ、空気室１３２から吐出される空気が、この発明における媒体に相当する。この具体例２の構成と、この発明のその他の構成との対応関係は、具体例１と、この発明の構成との対応関係と同じである。

（具体例３）
つぎに、オイルポンプ６の他の具体例を、図８および図９に基づいて説明する。図８および図９は、オイルポンプ６における単一のシリンダ３４およびピストン３５の構成を示す断面図である。この具体例３において、具体例１，２と同様の構成部分については、具体例１，２と同じ符号を付してある。この具体例３と具体例１，２とを比べると、第１ピストン１２０および第２ピストン１２１の構成が異なる。まず、第１ピストン１２０は有底円筒形状に構成されている。すなわち、第１ピストン１２０は円筒部１３３と、この円筒部１３３における、前記シリンダ３４の底面３７とは反対側の端部に連続された底部１３４とを有している。この円筒部１３３は前記中心線Ｃ１を中心として設けられており、前記円筒部１３３の外周にはシールリング１２７が取り付けられている。このシールリング１２７が前記シリンダ３４の内周面に接触しており、第１ピストン１２０は中心線Ｃ１に沿った方向に往復動自在に構成されている。このようにして、第１ピストン１２０内には凹部１３５が形成されており、その凹部１３５とシリンダ３４とにより油圧室３９が形成されている。そして、油圧室３９には圧縮コイルばね１２６が配置されており、圧縮コイルばね１２６の一端が底面３７に接触され、圧縮コイルばね１２６の他端が底部１３４に接触されている。このようにして、前記圧縮コイルばね１２６から第１ピストン１２０に対して、前記中心線Ｃ１に沿った方向で、前記第１ピストン１２０をシリンダ３４から押し出す向きのばね荷重が加えられている。

一方、前記第２ピストン１２１は前記中心線Ｃ１に沿った方向で、前記第１ピストン１２０よりも前記カム面２２に近い位置に配置されている。この第２ピストン１２１は有底円筒形状に構成されている。すなわち、第２ピストン１２１は円筒部１３６と、この円筒部１３６における第１ピストン１２０とは反対側の端部に連続された底部１３７とを有している。この底部１３７に転動体３６が取り付けられている。前記第１ピストン１２０の外径と第２ピストン１２１との外径とが同一に構成されているとともに、第２ピストン１２１は中心線Ｃ１に沿った方向に、シリンダ３４内で往復動自在に構成されている。前記第２ピストン１２１内には第１ピストン１２０に近い位置に空気室１３８が形成されている。この空気室は凹部であり、その空気室１３８には圧縮コイルばね１３９が配置されている。この圧縮コイルばね１３９の一端が底部１３４に接触され、圧縮コイルばね１３９の他端が底部１３７に接触されている。この圧縮コイルばね１３９から第２ピストン１２１に対して、前記中心線Ｃ１に沿った方向で、前記第２ピストン１２１を前記カム面２２に押し付ける向きのばね荷重が加えられている。この圧縮コイルばね１３９の外径は、圧縮コイルばね１２６の外径と同一であり、圧縮コイルばね１３９のばね荷重は、圧縮コイルばね１２６のばね荷重よりも小さく構成されている。また、前記第２ピストン１２１の円筒部１３６の端面は前記第１ピストン１２０に接触しており、前記空気室１３８は、前記シリンダ３４の内周面と前記第２ピストン１２１の外周面との隙間を経由して、前記インナーレース２５とアウターレース１８との間の空間に接続されている。

この具体例３において、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が低い場合において、前記油圧室３９にオイルを吸入し、かつ、油圧室３９からオイルを吐出する場合、図８に示すように前記圧縮コイルばね１３９は常時圧縮された状態に維持され、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的にシリンダ３４内を往復動する。つまり、第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが、中心線Ｃ１に沿った方向に相対移動することはない。つまり、第１ピストン１２０および第２ピストン１２１の動作タイミングおよび向きは、具体例１の場合と同じである。また、圧縮コイルばね１２６，１３９の伸縮タイミングおよび伸縮動作も具体例１の場合と同じである。また、この具体例３において、前記油圧室３９にオイルが吸入された場合でも、そのオイルは空気室１３８には吸入されない。

つぎに、この具体例３において、油圧室３９におけるオイルの吸入抵抗が高い場合の作用を、図９に基づいて説明する。この具体例３でも、前記のように油圧室３９にオイルを吸入する過程で、具体例１と同じ原理により、前記第１ピストン１２０の動作速度が低下する。すると、具体例１と同様にして、前記第２ピストン１２１が圧縮コイルばね１３９のばね荷重により、前記第１ピストン１２０から離れるように前記中心線Ｃ１に沿った方向に相対移動する。ここで、具体例３では、前記第２ピストン１２１に空気室１３８が形成され、かつ、前記第２ピストン１２１の外周にシールリングが取り付けられていない。このため、第２ピストン１２１がシリンダ３４から押し出される場合、空気室１３８が負圧となり、前記インナーレース２５とアウターレース１８との間の空気が、前記第２ピストン１２１の外周面と、前記シリンダ３４の内周面との間の隙間を経由して、空気室１３８に吸入される。この空気は、油圧室３９に吸入されるオイルに比べて流動抵抗が小さい。このため、第１ピストン１２０がシリンダ３４から押し出される向きで動作する場合の動作抵抗に比べて、第２ピストン１２１がシリンダ３４から押し出される向きで動作する場合の動作抵抗の方が小さくなり、前記カム面２２に対する転動体３６の追従性が向上する。したがって、具体例３においても、具体例１と同様の効果を得られる。

なお、この具体例３において、前記ピストン３５が上死点に到達して、前記油圧室３９におけるオイルの吸入行程が終了するとともに、更に、インナーレース２５とアウターレース１８とが相対回転すると、前記カム面２２から転動体３６に加えられる反力により、前記第１ピストン１２１が先に前記シリンダ３４内に没入する向きで動作する。この動作と並行して、前記第１ピストン１２０は前記カム面２２に押し付けられる向きで動作する。これは、前記圧縮コイルばね１３９のばね荷重が前記圧縮コイルばね１２６のばね荷重よりも小さいからである。したがって、実質的には油圧室３９からオイルの吐出はおこなわれない。ついで、第２ピストン１２１の円筒部１３６の端部が前記第１ピストン１２０に接触した時点以降、前記第１ピストン１２０と第２ピストン１２１とが一体的シリンダ３４内に没入する方向に動作する。このようにして、油圧室３９の容積が狭められてその油圧室３９の油圧が上昇し、油圧室３９からオイルが吐出される。

また、この具体例３では、第２ピストン１２１にシールリングが取り付けられていないため、部品点数を低減でき、製造コストを低減できる。さらに、具体例３によれば、第２ピストン１２１にばね荷重を与える圧縮コイルばね１３９の外径を、具体例２で第２ピストン１２１にばね荷重を与える圧縮コイルばね１３０の外径よりも大きくできる。したがって、前記カム面２２に対する前記転動体３６の追従性は、具体例３の方が具体例２の場合よりも高くなる。この具体例３は、請求項１、３、４、５に相当するものであり、具体例３の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、圧縮コイルばね１３９が、この発明における第２の押し付け部材に相当し、空気室１３８が、この発明の媒体室に相当する。この具体例３の構成と、この発明のその他の構成との対応関係は、具体例１と、この発明の構成との対応関係と同じである。

なお、この発明は、前記カム面２２が前記回転軸線Ａ１に沿った方向で均一内径に構成され、かつ、前記インナーレース２５とアウターレース１８とを回転軸線Ａ１に沿った方向に相対移動することが不可能な構成のオイルポンプにも適用可能である。すなわち、前記オイルの容量が一定である構成のオイルポンプにも、この発明を適用可能である。さらにまた、回転軸線Ａ１方向に変位するカム面を設け、回転軸線Ａ１方向にピストンを動作させて油室にオイルを吸入させ、かつ、油室からオイルを吐出される構成のオイルポンプ（アキシャルピストンポンプ）においても、この発明の実施例を適用可能である。

この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例１の要部を示す断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用い、そのオイルポンプを有する車両のパワートレーン、および車両の制御系統を示す概念図である。 図２に示されたオイルポンプの具体例１であり、回転軸線に沿った方向における断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例１の要部を示す断面図である。 図２に示されたオイルポンプであり、回転軸線と垂直な平面方向における断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例２の要部を示す断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例２の要部を示す断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例２の要部を示す断面図である。 この発明の流体装置をオイルポンプとして用いた具体例２の要部を示す断面図である。

符号の説明

１…車両、 ２…エンジン、 ６…オイルポンプ、 ８…無段変速機、 １１…車輪、 １８…アウターレース、 ２２…カム面、 ２５…インナーレース、 ３４…シリンダ、 ３５…ピストン、 ３６…転動体、 ３９…油圧室、 １２０…第１ピストン、 １２１…第２ピストン、 １２６，１３０，１３９…圧縮コイルばね、 １２９…副油圧室、 １３２，１３８…空気室、 Ａ１…回転軸線。

Claims (5)

1. 回転軸線を中心として相対回転可能に設けられた第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、かつ、予め定められた一定方向に変位された形状を有するカムと、前記第２の部材に設けられたシリンダと、このシリンダに支持され、かつ、前記一定方向に動作可能なピストンと、このピストンを前記カムに向けて押し付ける力を発生する押し付け機構と、前記シリンダに形成され、かつ、流体が出入りする流体室とを有するピストン型の流体装置において、
   前記ピストンは、前記一定方向に動作可能に構成され、かつ、前記カムに押し付けられる向きで前記流体室の圧力が加わる第１ピストンと、この第１ピストンに支持され、かつ、前記一定方向に動作可能な第２ピストンと、この第２ピストンに設けられ、かつ、前記カムに接触する接触部材とを有しており、
   前記押し付け機構は、前記流体室に設けられ、かつ、前記一定方向で前記第１ピストンを前記カムに向けて押し付ける第１の押し付け部材と、前記一定方向で前記第２ピストンを前記カムに向けて押し付ける第２の押し付け部材とを有しており、
   前記第１ピストンが前記カムに近づく向きで動作する場合の抵抗よりも、前記第２ピストンが前記第１ピストンから離れる向きで動作する場合の抵抗を小さくする抵抗制御機構を備えていることを特徴とするピストン型の流体装置。
2. 前記流体室に連通され、かつ、前記第２のピストンを前記カムに向けて押し付ける力を生じさせる副流体室が設けられており、この副流体室に前記第２の押し付け部材が配置されており、
   前記抵抗制御機構は、前記流体室から前記第１ピストンに加えられる圧力の受圧面積を、前記副流体室から前記第２ピストンに加えられる圧力の受圧面積よりも広く構成したものであることを特徴とする請求項１に記載のピストン型の流体装置。
3. 前記抵抗制御機構は、前記第１ピストンと第２ピストンとの間に形成され、かつ、前記流体よりも流動抵抗が低い媒体が出入りする媒体室を有していることを特徴とする請求項１に記載のピストン型の流体装置。
4. 前記ピストンが前記シリンダの外部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が低下して、その流体室に流体が吸入される一方、前記ピストンが前記シリンダの内部に向けて動作することにより、前記流体室の圧力が上昇してその流体室から流体が吐出されるポンプ機能を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のピストン型の流体装置。
5. 車両の駆動力源から車輪に至る動力伝達経路に無段変速機が設けられており、前記駆動力源から無段変速機に至る経路、または、前記無段変速機から車輪に至る経路のいずれか一方に、前記第１の部材および第２の部材が直列に配置されているとともに、前記カムと前記接触部材との係合力により、前記第１の部材と第２の部材との間で動力伝達をおこなうクラッチとしての機能を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のピストン型の流体装置。

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