JP5169168B2 - ラジアルピストンポンプ及びそれを用いた動力伝達装置、並びにラジアルピストンモータ - Google Patents

Description

本発明は、回転体に設けられたピストンをその回転体の外周に設けたカム面によって往復駆動して流体を送るラジアルピストンポンプ、及びそれを用いた動力伝達装置、並びにラジアルピストンモータに関する。

互いに相対回転可能に設けられる外側回転部材と内側回転部材とを備え、外側回転部材に設けられるカム面を軸線方向にテーパ状に形成し、内側回転部材を外側回転部材に対して軸線方向に相対移動可能に設けることによりピストンのストローク量を変更可能としたトルク伝達装置が知られている（特許文献１参照）。

特開平２−１２０５２０号公報

特許文献１の装置では、ピストンのストローク量を小さくした場合、シリンダ内の圧力が高くなり、シリンダから吐出される流体、例えばオイルの圧力が高くなる。そのため、このときの圧力に耐えられるようにシリンダから吐出されたオイルが流通する部分及びシール部の耐圧性を強化する必要がある。この場合、これらの部分の大型化やコストの増加を招く。また、装置から外部に吐出されるオイルの流量を制御弁で調整して内側回転部材と外側回転部材との回転速度の差を変更するものにおいては、内側回転部材と外側回転部材との回転速度の差を大きくした場合に大流量のオイルが制御弁に流入するため、流量制御弁が過熱されるおそれがある。また、この大流量のオイルを通過させるために制御弁を大型化する必要がある。

そこで、本発明は、シリンダ内の圧力が上昇しても外部に吐出される流体の吐出圧の上昇を抑制可能であり、更にシリンダから吐出される流体の流量が増加しても外部に吐出される流体の流量の増加を抑制可能なラジアルピストンポンプ及びそれを用いた動力伝達装置、並びにラジアルピストンモータを提供することを目的とする。

本発明の第１のラジアルピストンポンプは、外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンポンプにおいて、前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第１中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記連通口に対する開口面積が減少するように前記軸部材に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の第１のラジアルピストンポンプによれば、移動手段によって第１回転部材を軸部材に対して軸線方向に相対移動させることができるので、軸部材の外周面に設けられるオイル吐出口と第１回転部材の内周面に設けられる連通口との相対位置を変化させることができる。そのため、例えば第１回転部材を相対移動させることによってオイル吐出口と連通口との重なりを変化させ、シリンダから吐出されるオイルの流量を絞る絞り機構や、シリンダからのオイルの吐出の許容及び禁止を切り替える弁機構としての機能を軸部材に付加することができる。そのため、例えば軸部材に絞り機構としての機能を付加することにより、シリンダ内の圧力が上昇しても外部に吐出される流体の吐出圧の上昇を抑制できる。

また、本発明の第１のラジアルピストンポンプでは、第１回転部材が第１中間位置よりも最小位置側に相対移動させられ、ピストンのストローク量が小さくなった場合、連通口に対するオイル吐出口の開口面積が減少するので、吐出されるオイルに作用する抵抗が増加し、シリンダからオイルが吐出され難くなる。そのため、ピストンのストローク量が小さくなりシリンダ内の圧力が上昇しても、ラジアルピストンポンプから外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を抑制できる。

本発明の第１のラジアルピストンポンプの一形態において、前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記第１中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記連通口に対する開口面積が漸次減少するように前記軸部材に設けられていてもよい（請求項２）。このように開口面積を漸次変化させることにより、シリンダ内の圧力の上昇に応じてシリンダから吐出されるオイルに作用する抵抗を適切に調整することができる。

本発明の第１のラジアルピストンポンプの一形態において、前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第２中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていてもよい（請求項３）。この場合、バイパス溝がオイル吐出口及びオイル吸入口とそれぞれ連通した場合にオイル吐出口からバイパス溝を介してオイル吸入口にオイルを戻すことができる。そのため、シリンダから吐出されるオイルの流量が増加してもポンプから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制することができる。なお、第２中間位置には、第１中間位置とは異なる位置が設定されてもよいし、第１中間位置と同じ位置が設定されてもよい。すなわち、第１中間位置と第２中間位置とは互いに異なる位置でもよいし、同じ位置でもよい。

この形態において、前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記第２中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられていてもよい（請求項４）。この場合、シリンダ内の圧力に応じてバイパス溝を介してオイル吸入口に戻されるオイルの流量を適切に調整することができる。

本発明の第２のラジアルピストンポンプは、外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンポンプにおいて、前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された所定位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項５）。本発明の第２のラジアルピストンポンプによれば、第１回転部材が所定位置よりも最小位置側に相対移動させられた場合、バイパス溝がオイル吐出口及びオイル吸入口とそれぞれ連通するので、オイル吐出口からバイパス溝を介してオイル吸入口にオイルを戻すことができる。そのため、ラジアルピストンポンプから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制できる。

本発明の第２のラジアルピストンポンプの一形態において、前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記所定位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられていてもよい（請求項６）。この場合、シリンダ内の圧力に応じてバイパス溝を介してオイル吸入口に戻されるオイルの流量を適切に調整することができる。

本発明の第１又は第２のラジアルピストンポンプの一形態においては、前記ラジアルピストンポンプから吐出されている流量が目標流量より大きい場合は前記第１回転部材を前記最小位置側に相対移動させ、前記ラジアルピストンポンプから吐出されている流量が前記目標流量より小さい場合は前記第１回転部材を前記最大位置側に相対移動させるように前記移動手段を制御する制御手段をさらに備えていてもよい（請求項７）。この形態によれば、ラジアルピストンポンプから吐出されている流量（以下、実流量と称することがある。）が目標流量より大きい場合は、第１回転部材を最小位置側に相対移動させてピストンのストローク量を小さくするので、実流量を目標流量に近付けることができる。一方、実流量が目標流量より小さい場合は、第１回転部材を最大位置側に相対移動させてピストンのストローク量を大きくするので、実流量を目標流量に近付けることができる。

本発明の動力伝達装置は、上述したラジアルピストンポンプと、前記ラジアルピストンポンプから吐出されるオイルの流量を制御する制御弁と、を備え、前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの一方が動力源から動力が伝達される入力軸と接続され、他方が動力を出力する出力軸と接続されることにより、上述した課題を解決する（請求項８）。

ラジアルピストンポンプにて送られるオイルの流量及び圧力などを制御することにより、第１回転部材と第２回転部材との間において伝達されるトルクを制御することができる。本発明の動力伝達装置では、上述したラジアルピストンポンプを備え、その第１回転部材及び第２回転部材の一方に入力軸を接続し、他方に出力軸を接続したので、ラジアルピストンポンプを利用して入力軸から出力軸に伝達される動力を制御することができる。また、このラジアルピストンポンプは、第１回転部材を軸部材に対して軸線方向に相対移動させることができるので、例えば軸部材に絞り機構としての機能を付加することにより、シリンダ内の圧力が上昇してもラジアルピストンポンプから外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を抑制することができる。そのため、制御弁及びラジアルピストンポンプの大型化を抑制できる。

本発明の第１のラジアルピストンモータは、外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンモータにおいて、前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第１中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記連通口に対する開口面積が減少するように前記軸部材に設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項９）。

本発明の第１のラジアルピストンモータによれば、上述したラジアルピストンポンプと同様に軸部材に絞り機構としての機能を付加することができるので、シリンダ内の圧力が上昇してもラジアルピストンモータから外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を抑制することができる。また、本発明の第１のラジアルピストンモータによれば、連通口に対するオイル吐出口の開口面積を変化させることにより、シリンダ内の圧力が上昇してもラジアルピストンモータから外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を適切に抑制することができる。

本発明の第１のラジアルピストンモータの一形態において、前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記第１中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記連通口に対する開口面積が漸次減少するように前記軸部材に設けられていてもよい（請求項１０）。

本発明の第１のラジアルピストンモータの一形態において、前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第２中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていてもよい（請求項１１）。この形態において、前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記第２中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられていてもよい（請求項１２）。このようにバイパス溝を設けることにより、シリンダから吐出される流体の流量が増加してもラジアルピストンモータから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制することができる。なお、本発明の第１のラジアルピストンモータにおいても、第１中間位置と第２中間位置とは互いに異なる位置でもよいし、同じ位置でもよい。

本発明の第２のラジアルピストンモータは、外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンモータにおいて、前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された所定位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１３）。本発明の第２のラジアルピストンモータの一形態において、前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記所定位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられていてもよい（請求項１４）。本発明の第２のラジアルピストンモータによれば、バイパス溝をオイル吐出口及びオイル吸入口とそれぞれ連通させることにより、オイル吐出口からバイパス溝を介してオイル吸入口にオイルを戻すことができるので、シリンダから吐出される流体の流量が増加してもラジアルピストンモータから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制できる。

以上に説明したように、本発明のラジアルピストンポンプによれば、第１回転部材を軸部材に対して軸線方向に相対移動させることができるので、軸部材に絞り機構や弁機構としての機能を付加することができる。そのため、シリンダ内の圧力が上昇してもラジアルピストンポンプから外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を抑制できる。また、バイパス溝を介してオイルをオイル吸入口に戻すことにより、シリンダから吐出されるオイルの流量が増加してもポンプから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制することができる。本発明の動力伝達装置及びラジアルピストンモータにおいても同様に、軸部材に絞り機構や弁機構としての機能を付加することができるので、シリンダ内の圧力が上昇しても外部に吐出されるオイルの吐出圧の上昇を抑制できる。また、シリンダから吐出されるオイルの流量が増加してもポンプから外部に吐出されるオイルの流量の増加を抑制できる。

図１は、本発明の一形態に係るラジアルピストンポンプを備えた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などの概略を示した概略図である。車両１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、変速など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）１００と、ＥＣＵ１００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は入力軸６の回転が伝達される第１回転部材としてのインナーレース１３に設けられたピストン１４をインナーレース１３と同軸に設けられた第２回転部材としてのアウターレース１５のカム面（図２参照）３９によって往復駆動させるラジアルピストンポンプとして構成されている。インナーレース１３のトルクは、ピストン１４を介してアウターレース１５に伝達される。そのため、アウターレース１５が本発明の出力軸として機能する。

前後進切替装置８は、アウターレース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の周りに公転可能かつ自転可能な状態で保持するキャリア１７ｄとを備える。また、前後進切替装置８はサンギア１７ａとリングギア１７ｂとの結合及びその結合の解除を行うクラッチ２０と、キャリア１７ｄの回転の阻止及びその阻止の解除を行う制動装置２１とを備えている。前後進切替装置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でさら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及び図３を参照して図１に示したポンプ７の詳細について説明する。図２は、ポンプ７の要部を示した縦断面図である。図３は、図２のIII−III線におけるポンプ７の断面図である。なお、図２は図３のII−II線におけるポンプ７の縦断面図であり、軸線Ａｘを挟んで上下で異なる断面を示している。

図２に示したように、ポンプ７はインナーレース１３及びアウターレース１５を収容するハウジング３０を備えている。ハウジング３０は、ベアリング３１及びベアリング３２にてアウターレース１５を軸線Ａｘ回りに回転自在に支持しており、アウターレース１５はベアリング３３及びベアリング３４にてインナーレース１３を軸線Ａｘ回りに回転自在に支持している。これにより、インナーレース１３とアウターレース１５とを相対回転させることができる。インナーレース１３の内部には、軸部材としての油路切替バルブ３５がインナーレース１３に対して相対回転自在、かつ軸線Ａｘの方向（以下、軸線方向と称することがある。）に相対移動自在に挿入されている。そのため、ポンプ７では、インナーレース１３を油路切替バルブ３５に対して軸線方向に相対移動させることができる。また、油路切替バルブ３５は、アウターレース１５と一体に回転するようにアウターレース１５に組み付けられている。

インナーレース１３の図２の右側の端部にはスプライン１３ａが形成され、このスプライン１３ａは入力軸６の端部に全周に亘って設けられたスプライン部６ａと噛み合っている。インナーレース１３には周方向に放射状に複数のシリンダ３６が形成されている。シリンダ３６は、インナーレース１３の外周面１３ｂに開口するとともに、インナーレース１３の内周面１３ｃに連通口３７ａが開口する連通路３７と接続されている。また、シリンダ３６内には先端に転動体３８を有するピストン１４が往復動自在に挿入されている。

シリンダ３６と対向するアウターレース１５の内周面１５ａには、カム面３９が形成されている。カム面３９は、径方向に突出する凸部と径方向に窪んだ凹部とが交互に、かつ互いに滑らかに接続されるように配置されることにより形成される。また、カム面３９は、アウターレース１５の内周面１５ａに周方向に全周に亘って形成されている。ピストン１４は転動体３８がカム面３９に押し付けられるように付勢手段としてのスプリング４０によってインナーレース１３の外周面１３ｂ側に付勢されている。なお、図２では、軸線Ａｘより上側の断面がカム面３９の凹部に押し付けられた状態のピストン１４を示しており、軸線Ａｘより下側の断面がカム面３９の凸部に押し付けられた状態のピストン１４を示している。

図２に示したようにカム面３９には、図２の右側に行くほどインナーレース１３の外周面１３ｂとの距離が漸次小さくなるように傾斜している傾斜部３９ａが設けられている。そのため、インナーレース１３を油路切替バルブ３５に対して相対移動させ、転動体３８とカム面３９との接触位置を傾斜部３９ａの右端、すなわちカム面３９とインナーレース１３の外周面１３ｂとの距離が最も小さくなる位置に移動させるとピストン１４のストローク量を最小にすることができる。以降、この位置を最小位置Ｐ１と称することがある。また、インナーレース１３を油路切替バルブ３５に対して相対移動させ、転動体３８とカム面３９との接触位置を傾斜部３９ａの左端、すなわちカム面３９とインナーレース１３の外周面１３ｂとの距離が最も大きくなる位置に移動させるとピストン１４のストローク量を最大にすることができる。以降、この位置を最大位置Ｐ２と称することがある。

図２に示したようにインナーレース１３の内周面１３ｃには、周方向に全周に亘って形成されるバイパス溝４１が設けられている。図４は、インナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させたときのポンプ７の状態を示している。図４に示したようにバイパス溝４１は、インナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させたときに油路切替バルブ３５の外周面３５ａに設けられるオイル吐出口４２ａとオイル吸入口４３ａとを連通させるように形成されている。なお、バイパス溝４１によるオイル吐出口４２ａとオイル吸入口４３ａとの連通はインナーレース１３を最小位置Ｐ１と最大位置Ｐ２との間に設定された所定位置よりも最小位置Ｐ１寄りに相対移動させた場合に開始され、インナーレース１３を所定位置から最小位置Ｐ１側に移動させるに従ってバイパス溝４１とオイル吐出口４２ａとの連通面積及びバイパス溝４１とオイル吸入口４３ａとの連通面積がそれぞれ増加する。そのため、所定位置が本発明の第２中間位置に相当する。なお、所定位置は、シリンダ３６の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。

油路切替バルブ３５は、吐出油路４２、吸入油路４３、及び導入油路４４を備えている。図３に示したように吸入油路４３は、油路切替バルブ３５に周方向に等間隔で複数（図３では６つ）設けられる。油路切替バルブ３５の外周面３５ａには、吐出油路４２と連通するオイル吐出口４２ａと吸入油路４３と連通するオイル吸入口４３ａとが周方向に交互に開口している。また、オイル吐出口４２ａはカム面３９によってピストン１４がシリンダ３６内に押し下げられるときに連通口３７ａと連通するように油路切替バルブ３５の外周面３５ａに設けられる。一方、オイル吸入口４３ａは、ピストン１４がカム面３９に沿って移動し、スプリング４０によってピストン１４がインナーレース１３の外周面１３ｂ側に押し上げられるときに連通口３７ａと連通するように油路切替バルブ３５の外周面３５ａに設けられる。

図２及び図３に示したようにオイル吐出口４２ａ及びオイル吸入口４３ａはそれぞれ軸線方向に長く、周方向に短い縦長の穴として形成されている。図４に示したようにオイル吐出口４２ａは、インナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させたときに油路切替バルブ３５の外周面３５ａが連通口３７ａの一部を塞ぐようにオイル吸入口４３ａよりも軸線方向に短く設けられる。なお、オイル吸入口４３ａは、インナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させても連通口３７ａを塞ぐことがないように形成されている。図４に示したように連通口３７ａは、最小位置Ｐ１と最大位置Ｐ２との間に設定された閉塞開始位置よりも最小位置Ｐ１側にインナーレース１３が移動すると油路切替バルブ３５の外周面３５ａにて閉塞される。そのため、閉塞開始位置が本発明の第１中間位置に相当する。ポンプ７では、閉塞開始位置にバイパス溝４１の連通が開始する所定位置とは異なる位置が設定され、インナーレース１３が最小位置Ｐ１側に移動するとまず連通口３７ａの閉塞が開始され、次にバイバス溝４１の連通が開始される。なお、連通口３７ａの閉塞とバイパス溝４１の連通がほぼ同時に開始されるように、バイパス溝４１の連通が開始する所定位置と閉塞開始位置とに同じ位置が設定されてもよい。

吐出油路４２は、内部に挿入されるオイルガイド４５を介してハウジング３０に形成されるオイル排出路１１０（図１参照）と接続されている。オイルガイド４５には吐出油路４２から外部へのオイルの漏れを防止するシールリング４６が設けられている。吸入油路４３は、ハウジング３０と油路切替バルブ３５との間にシールリング４７、４８によって形成されるオイル供給室４９を介してハウジング３０に形成されるオイル供給路１１４（図１参照）と接続されている。

導入油路４４は、アウターレース１５に設けられた誘導路５０を介してインナーレース１３の図２の左側の端部とアウターレース１５との間に形成され、シールリング５１にて密封されるオイル導入室５２と連通している。また、導入油路４４は、シールリング４７によってハウジング３０と油路切替バルブ３５との間に形成される空間５３を介してハウジング３０に形成されるオイル導入路１１１（図１参照）と連通されている。

このポンプ７においては、ピストン１４がスプリング４０によってインナーレース１３の外周面１３ｂ側に押し上げられるときにシリンダ３６内に吸入油路４３を介してオイルが吸入され、ピストン１４がカム面３９の凸部によって押し下げられるときにシリンダ３６内のオイルが吐出油路４２及びオイル排出路１１０を介して外部に排出される。

また、このポンプ７においては、オイル導入室５２にオイルを導入することにより、インナーレース１３を図２の右側に移動させることができる。また、オイル導入室５２からオイルを排出させることにより、インナーレース１３を図２の左側に移動させることができる。

図１に戻って動力伝達装置４の各部の制御について説明する。動力伝達装置４の各部は、ＥＣＵ１００と油圧制御装置１２０とによって制御される。ＥＣＵ１００には、各種センサが接続され、これらセンサから内燃機関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に対応する信号が入力される。ＥＣＵ１００に接続されるセンサとしては、例えば内燃機関２の回転速度に対応する信号を出力するクランク角センサ１０１、車両１の走行速度に対応する信号を出力する車速センサ１０２が接続される。ＥＣＵ１００は、これらのパラメータなどに基づいて、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は、後述する流量調整弁１１２、シリンダ位置制御弁１１３などを備えており、ＥＣＵ１００の出力信号に基づいてこれらの各弁を制御することで、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。

図１に示すように、ポンプ７のオイル排出路１１０にはポンプ７の吐出流量を調整する流量調整弁１１２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１１２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、即ちアウターレース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。

また、図１に示したように油圧制御装置１２０は、オイル導入路１１１における油圧を調整するためのシリンダ位置制御弁１１３を有している。車両１の発進時などにおいて流量調整弁１１２を操作することによりアウターレース１５とインナーレース１３との間の回転数差を大きくした場合、ピストン１４のストローク量が大きいとピストン１４がカム面３９に追随できずカム面３９の凸部から次の凸部にその間の凹部を飛ばして移動するカム山飛びが発生するおそれがある。そこで、ＥＣＵ１００は、このようにアウターレース１５とインナーレース１３との間の回転数差が大きい場合、オイル導入室５２にオイルを導入してインナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させるべくシリンダ位置制御弁１１３を操作する。このようにインナーレース１３を最小位置Ｐ１に移動させることにより、ピストン１４のストローク量を小さくし、カム山飛びの発生を抑制する。

この際、ポンプ７においては図４に示したように油路切替バルブ３５の外周面３５ａが連通口３７ａの一部を塞ぎ、オイル吐出口４２ａの連通口３７ａに対する開口面積が減少するので、シリンダ３６から排出されるオイルの流れ抵抗を増加させることができる。そのため、圧力の高いシリンダ３６のオイルがそのままポンプ７からオイル排出路１１０に排出されることを抑制できる。また、バイパス溝４１によってオイル吐出口４２ａとオイル吸入口４３ａとが連通されるので、シリンダ３６から吐出されたオイルの一部を吸入油路４３に戻すことができる。そのため、アウターレース１５とインナーレース１３との間の回転数差を大きくしてもポンプ７からオイル排出路１１０に排出されるオイルの流量を低減することができる。

一方、定常走行時においては、アウターレース１５とインナーレース１３との間の回転数差を小さくしてポンプ７でのエネルギ損失を抑制するために、インナーレース１３を最大位置Ｐ２側に移動させてピストン１４のストローク量を大きくするべくオイル導入室５２からオイルが排出されるようにシリンダ位置制御弁１１３を操作する。このようにインナーレース１３を移動させることにより、オイル導入室５２及びシリンダ位置制御弁１１３が本発明の移動手段として機能する。

また、ＥＣＵ１００はポンプ７から排出されるオイルの流量が目標流量に調整されるようにシリンダ位置制御弁１１３の動作を制御してインナーレース１３の位置を制御する。図５は、この制御を実行するべくＥＣＵ１００がエンジン１の運転状態に拘わりなく所定の周期で繰り返し実行する吐出流量制御ルーチンを示している。この制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ１００が本発明の制御手段として機能する。

図５の制御ルーチンにおいてＥＣＵ１００は、まずステップＳ１でポンプ７から排出されているオイルの流量（以下、実流量と称することがある。）を取得する。この実流量は、オイル排出路１１０に流量センサを設けて取得してもよいし、アウターレース１５とインナーレース１３との間の回転数差及びインナーレース１３の位置に基づいて推定してもよい。次のステップＳ２においてＥＣＵ１００は実流量と目標流量との差の絶対値が予め設定した許容値以下か否か判断する。この許容値はインナーレース１３の無駄な位置調整が行われないように適宜設定すればよい。実流量と目標流量との差の絶対値が許容値以下と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、実流量と目標流量との差の絶対値が許容値より大きいと判断した場合はステップＳ３に進み、ＥＣＵ１００は実流量が目標流量より大きいか否か判断する。実流量が目標流量より大きいと判断した場合はステップＳ４に進み、ＥＣＵ１００はシリンダ位置制御弁１１３の動作を制御してインナーレース１３を最小位置Ｐ１側に移動させる。すなわちピストン１４のストローク量が小さくなる側に移動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。一方、実流量が目標流量より小さいと判断した場合はステップＳ５に進み、ＥＣＵ１００はシリンダ位置制御弁１１３の動作を制御してインナーレース１３を最大位置Ｐ２側に移動させる。すなわちピストン１４のストローク量が大きくなる側に移動させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

このようにインナーレース１３の位置を調整することにより、ポンプ７から吐出されるオイルの流量を目標流量に適切に調整することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明が適用されるラジアルピストンポンプのシリンダの数は１つでもよい。すなわち、本発明は、１つ以上のシリンダがインナーレースに形成されたラジアルピストンポンプに適用してよい。インナーレースにシリンダが複数形成される場合、これらのシリンダは等間隔に設けられていなくてもよい。

上述した形態は動力伝達装置について示したものであるが、この動力伝達装置に組み込まれているラジアルピストンポンプの部分は、オイルなどの流体を送るための単体のラジアルピストンポンプとして使用してもよい。また、周知のようにラジアルピストンポンプは、インナーレース又はアウターレースの一方を固定し、インナーレースの各シリンダへのオイルの導入及び排出を行うことによりラジアルピストンモータとして機能させることができる。そのため、上述した各形態の動力伝達装置のラジアルピストンポンプの部分は、単体のラジアルピストンモータに適用できる。

本発明の一形態に係るラジアルピストンポンプを備えた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などの概略を示した図。 ポンプの要部の縦断面を示した図。 図２のIII−III線におけるポンプの断面を示す図。 インナーレースを最小位置に移動させたときのポンプの要部の縦断面を示した図。 図１のＥＣＵが実行する吐出流量制御ルーチンを示すフローチャート。

符号の説明

４ 動力伝達装置
６ 入力軸
７ ポンプ
１３ インナーレース（第１回転部材）
１３ｂ 外周面
１３ｃ 内周面
１４ ピストン
１５ アウターレース（第２回転部材）
１５ａ 内周面
３５ 油路切替バルブ（軸部材）
３５ａ 外周面
３６ シリンダ
３７ 連通路
３７ａ 連通口
３９ カム面
３９ａ 傾斜部
４０ スプリング
４１ バイパス溝
４２ａ オイル吐出口
４３ａ オイル吸入口
５２ オイル導入室（移動手段）
１００ エンジンコントロールユニット（制御手段）
１１２ 流量調整弁（制御弁）
１１３ シリンダ位置制御弁（移動手段）
Ｐ１ 最小位置
Ｐ２ 最大位置
Ａｘ 軸線

Claims (14)

1. 外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンポンプにおいて、
   前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、
   前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、
   前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、
   前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第１中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記連通口に対する開口面積が減少するように前記軸部材に設けられていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
2. 前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記第１中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記連通口に対する開口面積が漸次減少するように前記軸部材に設けられている請求項１に記載のラジアルピストンポンプ。
3. 前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第２中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられている請求項１又は２に記載のラジアルピストンポンプ。
4. 前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記第２中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられている請求項３に記載のラジアルピストンポンプ。
5. 外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンポンプにおいて、
   前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、
   前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、
   前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、
   前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された所定位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていることを特徴とするラジアルピストンポンプ。
6. 前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記所定位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられている請求項５に記載のラジアルピストンポンプ。
7. 前記ラジアルピストンポンプから吐出されている流量が目標流量より大きい場合は前記第１回転部材を前記最小位置側に相対移動させ、前記ラジアルピストンポンプから吐出されている流量が前記目標流量より小さい場合は前記第１回転部材を前記最大位置側に相対移動させるように前記移動手段を制御する制御手段をさらに備えている請求項１〜６のいずれか一項に記載のラジアルピストンポンプ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のラジアルピストンポンプと、前記ラジアルピストンポンプから吐出されるオイルの流量を制御する制御弁と、を備え、
   前記第１回転部材及び前記第２回転部材のうちの一方が動力源から動力が伝達される入力軸と接続され、他方が動力を出力する出力軸と接続されることを特徴とする動力伝達装置。
9. 外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンモータにおいて、
   前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、
   前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、
   前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、
   前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第１中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記連通口に対する開口面積が減少するように前記軸部材に設けられていることを特徴とするラジアルピストンモータ。
10. 前記オイル吐出口は、前記第１回転部材が前記第１中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記連通口に対する開口面積が漸次減少するように前記軸部材に設けられている請求項９に記載のラジアルピストンモータ。
11. 前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された第２中間位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられている請求項９又は１０に記載のラジアルピストンモータ。
12. 前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記第２中間位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられている請求項１１に記載のラジアルピストンモータ。
13. 外周面にオイル吐出口とオイル吸入口とが周方向に交互に開口する軸部材と、内周面に連通口が開口する連通路が接続されるとともに外周面に開口し、ピストンが挿入されるシリンダを有し、前記連通口が前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口と対向するように前記軸部材に回転可能に設けられる第１回転部材と、前記ピストンが接触するカム面が内周面に形成され、その内周面が前記第１回転部材の外周面と対向するように前記第１回転部材と同軸、かつ前記第１回転部材と相対回転可能に設けられるとともに前記軸部材と一体に回転する第２回転部材と、を備えたラジアルピストンモータにおいて、
    前記第１回転部材を前記軸部材に対して軸線方向に相対移動させる移動手段を備え、
    前記カム面には、前記第１回転部材の外周面との距離が漸次小さくなるように傾斜する傾斜部が設けられ、
    前記移動手段は、前記ピストンのストローク量が第１所定値となる最大位置と前記ピストンのストローク量が前記第１所定値より小さい第２所定値となる最小位置との間で前記第１回転部材を前記軸部材に対して前記軸線方向に相対移動させ、
    前記第１回転部材には、前記第１回転部材が前記最大位置と前記最小位置との間に設定された所定位置よりも前記最小位置側に相対移動させられた場合に前記オイル吐出口及び前記オイル吸入口にそれぞれ連通するバイパス溝が設けられていることを特徴とするラジアルピストンモータ。
14. 前記バイパス溝は、前記第１回転部材が前記所定位置から前記最小位置に相対移動させられるに従って前記オイル吐出口に連通する連通面積と前記オイル吸入口に連通する連通面積とがそれぞれ増加するように前記第１回転部材に設けられている請求項１３に記載のラジアルピストンモータ。

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