JP5488403B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、変速機に対して供給する油圧を制御する装置に関するものである。

油圧は動力を伝達する手段として有効であり、各種の機械装置類で採用されている。例えば、特許文献１には、ベルト式無段変速機の油圧制御装置について記載されており、この特許文献１に記載された装置は、ベルト式無段変速機の駆動プーリおよび従動プーリの各油圧室に対して油圧を給排し、その油圧によってベルトの巻き掛け半径を変化させたり、ベルト挟圧力を発生させたりするように構成されている。また、特許文献１に記載された装置は、油圧によるベルト挟圧力制御の応答性を向上させるために、各油圧室に対して油圧を供給する油圧供給用の電磁制御式開閉弁と各油圧室から油圧を排出する油圧排出用の電磁制御式開閉弁とがそれぞれ設けられている。そのため各油圧室に対する油圧の供給および排出は個別の電磁制御式開閉弁によって行われるので、油圧の漏れが抑えられて油圧回路の密閉性が高くなり、その結果、油圧応答性を向上できる、とされている。

欧州特許第０９８５８５５号明細書

しかしながら従来一般的に、圧油はギアによって掻き上げられたり、車両の振動などによって撹拌され、空気と混合しているので、不可避的に空気が混入した圧油が油圧室に供給されるようになる。また、車両のエンジンの停止時には、油圧を発生させるオイルポンプも停止するので、油圧室の油圧が次第に低下し、またこれに伴って油圧室に不可避的に空気が混入する。その結果、油圧室の油圧を上昇させるためには、圧油に混入した体積弾性率の低い空気が油圧によって圧縮されるまで油圧室における油圧（圧力）の上昇が生じない。

したがって、特許文献１に記載された構成では、油圧室や油圧回路の密閉性が高いことにより、油圧室やこれに供給される圧油に空気が混入すると、その空気が油圧室や油圧回路に溜まってしまい、この空気がいわゆる空気ばねとして作用して例えばベルト挟圧力制御の油圧応答性が低下する虞がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、油圧室に混入した空気を排出して油圧応答性を向上することのできる油圧制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、油圧が供給されることにより動作する油圧供給部が回転体に設けられている油圧制御装置において、前記油圧供給部の内部に混入し、前記油圧供給部に生じる遠心力によって分離されかつ前記油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて前記回転体の半径方向に移動可能な可動部材と、該可動部材の移動に伴って開閉されて前記分離された空気を前記油圧供給部の外部に排出する開閉弁と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の発明において、前記可動部材の密度は、前記空気と前記圧油との間の密度であることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記開閉弁および前記可動部材は、前記回転体の内部に形成された油圧室に設けられ、その油圧室に対して前記分離された空気を供給する排気管路が前記油圧供給部の半径方向で内側に連通して設けられ、前記油圧供給部と前記排気管路との連通部分よりも前記油圧供給部の半径方向で外側に、前記油圧供給部に対して前記油圧を給排する給排油路が連通して設けられていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項４の発明は、請求項１または３の発明において、前記開閉弁は、弁体を弁座シート部に押し付けることによって閉じ、前記弁体を前記弁座シート部から離隔することによって開くように構成され、かつ前記弁座シート部に対する前記弁体の変位の方向が前記回転体の回転軸線方向に平行になるように配置され、更に前記開閉弁は、前記可動部材の前記回転体の半径方向で外側に向けた移動に伴って前記弁体を前記弁座シート部から離隔させ、前記可動部材の前記回転体の半径方向で内側に向けた移動に伴って前記弁体を前記弁座シート部に押し付けるように前記弁体と前記可動部材とを連結するリンク機構を介して開閉されることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記回転体の内部に、前記弁体を前記弁座シート部に押し付けるように作用する前記油圧供給部の油圧を相殺する圧力を前記弁体に付与する油圧シリンダ部が更に設けられていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記油圧供給部の内部に、前記回転体の回転中心を中心として前記回転体と一体回転するとともに前記回転体の回転軸線に平行に環状のプレートが設けられていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記環状のプレートは、その円周方向に分割された複数のプレート片によって構成されるとともに、前記プレート片の密度は前記空気と前記圧油との間の密度とされ、前記プレート片を前記分離された空気の量に応じて前記回転体の半径方向に移動させるガイド機構が前記回転体に一体に設けられていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項８の発明は、請求項１の発明において、前記油圧供給部の内部に、表面張力あるいは毛細管圧力により前記圧油を保持する多孔質弾性部材が設けられていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項９の発明は、請求項１の発明において、前記油圧供給部に対して前記油圧を供給する前記給排油路を、油圧供給用の油路と油圧排出用の油路とに分ける分離手段を備え、 前記油圧供給用の油路に、前記油圧供給用の油路を介して前記油圧供給部に前記油圧を供給する場合に開状態とされ、前記油圧供給用の油路を介して前記油圧供給部から前記油圧を排出する場合に閉状態とされる油圧供給用一方向弁が介装され、前記油圧排出用の油路に、前記油圧排出用の油路を介して前記油圧供給部に前記油圧を供給する場合に閉状態とされ、前記油圧排出用の油路を介して前記油圧供給部から前記油圧を排出する場合に開状態とされる油圧排出用一方向弁が介装されていることを特徴とする油圧制御装置である。

請求項１０の発明は、請求項１の発明において、前記油圧供給部は、前記油圧が給排されることによりベルトの巻き掛け半径あるいはベルト挟圧力を変更するベルト式無段変速機におけるプーリの油圧室を含むことを特徴とする油圧制御装置である。

請求項１の発明によれば、空気は、圧油に比較して密度が低いので、油圧供給部の内部に混入した空気は、回転体および油圧供給部の回転に伴って生じる遠心力により油圧供給部の半径方向で内側に移動する。また、相対的に密度の高い圧油は、油圧供給部の半径方向で外側に移動する。そして、遠心力によって分離されかつ油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて可動部材が油圧供給部の半径方向で外側あるいは内側に移動することにより開閉弁が開閉されて空気が油圧供給部の外部に選択的に排出される。その結果、油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて可動部材が油圧供給部の半径方向で外側あるいは内側に移動して開閉弁が開閉されて体積弾性率の低い空気を選択的に排出することができる。そのため、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入していた場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、可動部材の密度は、空気と圧油との間の密度であるので、これらに生じる遠心力はこれらの密度差に応じてそれぞれ異なるようになっている。そのため、油圧供給部が回転すると、その半径方向で内側に空気が集められ、半径方向で外側に圧油が集められ、これらの間に可動部材が移動することになる。そのため、油圧供給部が回転すると、可動部材は、油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて油圧供給部の半径方向で外側に押し退けられて移動し、その可動部材の移動距離あるいは変位量に応じて開閉弁が開閉される。その結果、開閉弁は油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて開閉されることになり、分離された体積弾性率の低い空気を選択的に排出することができる。そして、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入していた場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、回転体の内部に形成された油圧室に可動部材および開閉弁が設けられており、その油圧室に対して遠心力によって分離された空気を供給する排気管路が油圧供給部における半径方向で内側に連通して設けられ、油圧供給部に対して油圧を給排する給排油路が油圧供給部と排気管路との連通部分よりも油圧供給部における半径方向で外側に連通して設けられている。遠心力によって分離された空気は油圧供給部における半径方向で内側に移動し、排気管路を通って油圧室に供給されるため、油圧供給部から空気を抜くことができ、したがって、油圧供給部から油圧を排出する場合に、圧油とともに空気が給排油路から排出されることを防止もしくは抑制できる。そのため、油圧供給部の油圧を低下させた後、再び油圧供給部の油圧を上昇させる場合に、給排油路内に留まっていた空気を含んだ圧油を油圧供給部に供給することを防止もしくは抑制できる。その結果、油圧供給部や給排油路に空気が残留しないので、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入していた場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、請求項１または３の発明による効果と同様の効果に加えて、開閉弁は、いわゆるポペット弁とされ、その開閉は、リンク機構を介しておこなわれるようになっている。より具体的には、空気量に応じた可動部材の油圧室あるいは回転体の半径方向で外側に向けた移動距離あるいは変位量に応じて、開閉弁の弁体は、リンク機構を介して弁座シート部から離隔させられて開閉弁が開かれ、油圧供給部の外部に空気が選択的に排出される。そして、油圧室の内部において、空気量が減少すると、可動部材の密度は圧油よりも低いので、可動部材は圧油との遠心力の差あるいは圧油から受ける浮力によって油圧室あるいは回転体の半径方向で内側に移動する。また、これに伴って開閉弁の弁体は、リンク機構を介して弁座シート部に向けて移動し、弁座シート部に押し付けられて開閉弁が閉じられる。すなわち、リンク機構を介することによって、空気量に応じた可動部材の移動距離あるいは変位量に伴って開閉弁の開閉あるいは開度を調整でき、分離された体積弾性率の低い空気を選択的に排出することができる。その結果、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入していた場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明による効果と同様の効果に加えて、回転体の内部に、開閉弁の弁体に作用する油圧供給部の油圧を相殺する圧力を発生させる油圧シリンダ部が更に設けられているので、開閉弁の開閉動作に必要とする力から油圧供給部の油圧の影響を減じることができる。その結果、油圧室の内部に導入される空気量や可動部材に作用する遠心力や可動部材に生じる浮力などに応じて開閉弁の開度を調整することができる。

請求項６の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、油圧供給部の内部に環状のプレートが設けられているので、遠心力によって分離された空気と圧油との境界が、回転体や油圧供給部の回転変動および振動などによって波立って、分離された空気と圧油とが再び混ざり合った状態になることを防止もしくは抑制することができる。そして、分離した空気のみを開閉弁から油圧供給部の外部に可及的速やかに排出することができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項７の発明によれば、請求項６の発明による効果と同様の効果に加えて、環状のプレートは、円周方向に分割された複数のプレート片によって構成されるとともに、分割されたプレート片の密度は、空気と圧油との間の密度であり、更に、これらの分割されたプレート片を空気量に応じて油圧供給部の内部で回転体の半径方向に移動させるガイド機構が設けられている。そのため、油圧供給部の内部において、各プレート片は、これらの間の密度差に基づく遠心力の差によって分離された空気と圧油との境界に配置されるようになる。したがって、その境界において、回転体や油圧供給部の回転変動および振動などによって分離された空気と圧油とが再び混ざり合った状態になることを未然に防止もしくは抑制することができる。その結果、空気のみを開閉弁から油圧供給部の外部に排出することができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項８の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、油圧供給部の内部に、圧油を保持し、あるいは圧油が浸潤する多孔質弾性部材が設けられているので、油圧供給部における油圧を低下させる場合や油圧供給部における油圧が不可避的に低下する場合などであっても、圧油をその多孔質弾性部材の内部に留めることができる。その結果、油圧の低下に伴って油圧供給部から圧油が流れ出たり、あるいは漏洩したりすることを防止もしくは抑制できるとともに、油圧供給部における油圧の低下や圧油の流出に伴って不可避的に油圧供給部の内部に空気が入り込むことを防止もしくは抑制することができる。

請求項９の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、油圧供給部に対して油圧を給排する給排油路が油圧供給用の油路と油圧排出用の油路とに分けられ、かつ各油路に、各油路における圧油の流動方向が一方向となるように一方向弁が介装されている。そのため、油圧供給部から油圧を排出する場合は、油圧供給部からの油圧あるいは圧油は、常に油圧排出用の油路に供給されるようになる。また、油圧供給部の内部に空気が混入した場合であっても、その空気が混入した圧油は常に油圧排出用の油路に供給されるようになる。したがって、油圧供給部の内部に混入した空気が油圧供給用の油路に入り込んだり、その油圧供給用の油路に入り込んだ空気が、油圧供給部に再供給されたりすることを未然に防止もしくは抑制することができる。その結果、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

請求項１０の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、相対的に高密油性のベルト式無段変速機におけるプーリの油圧室に混入した空気を排出することができる。その結果、プーリの油圧室における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入していた場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。

この発明に係る油圧制御装置を、車両に搭載される無段変速機をの駆動プーリに適用した例を模式的に示す図である。 図１に示す油圧シリンダ部の作動を模式的に示す図である。 図１に示す開閉弁が開状態の場合における弁体に作用する圧力を模式的に示す図である。 図１に示す構成を改良した例を模式的に示す図である。 図４に示す環状のプレートの他の構成を模式的に示す図である。 図１に示す構成を更に改良した例を模式的に示す図である。 図１に示す構成を更に改良した他の例を模式的に示す図である。

つぎに、この発明を具体的に説明する。この発明に係る油圧制御装置は、車両や航空機、船舶、産業用機械などの各種の分野の機械・装置類に用いることができる。図１に、この発明に係る油圧制御装置を、車両に搭載される無段変速機の駆動プーリに適用した例を模式的に示してある。ケーシング１とエンドカバー２とによって構成される中空部に無段変速機３が収納されている。その無段変速機３は、従来知られているベルト式のものであり、駆動側の回転軸、すなわち例えばエンジンやモータなどの駆動力源からトルクが入力される駆動軸４に取り付けられた駆動プーリ５と、従動側の回転軸、すなわち例えばデファレンシャルギヤなどの出力部材にトルクを出力する従動軸に取り付けられた従動プーリ（図示せず）と、それら駆動プーリ５および従動プーリに巻き掛けられる伝動ベルト６とを備えている。そして、駆動プーリ５および従動プーリに対する伝動ベルト６の巻き掛かり半径を連続的に変化させることにより、変速比を連続的にすなわち無段階に設定できるように構成されている。

駆動プーリ５は、駆動軸４に対してその回転軸線方向に移動可能に取り付けられた可動シーブ７と、可動シーブ７を駆動軸４の回転軸線方向に移動させるための油圧供給部（油圧サーボ機構あるいは油圧アクチュエータと呼ばれることがある。）８と、駆動軸４に対してその回転軸線方向に移動不可能に取り付けられた固定シーブ９とを備え、可動シーブ７と固定シーブ９との間にＶ字形状のベルト巻き掛け溝が構成されるようになっている。

油圧供給部８について更に説明すると、可動シーブ７と一体回転可能にドラム１０が設けられている。そして、可動シーブ７における伝動ベルト６と接触する面とは反対側の面、すなわち可動シーブ７におけるドラム１０に対向する面にピストン部１１が形成されている。このピストン部１１とドラム１０の内周面とによって構成される中空部に対して油圧を給排することにより、可動シーブ７を駆動軸４の回転軸線方向で固定シーブ９に対して接近・離隔させるようになっており、したがって、この中空部が油圧供給部８となっている。

図１において、駆動軸４の内部であって固定シーブ９側に、駆動軸４の回転軸線に沿って所定長さの油路１２が形成されている。この油路１２にはオイルポンプから吐出され、圧力制御弁などによってその圧力が調整された油圧が供給されるようになっている。この油路１２と前述した油圧供給部８とが給排油路１３によって連通されており、油路１２に供給された油圧が給排油路１３を介して油圧供給部８に供給され、油圧供給部８の油圧が給排油路１３を介して油路１２に排出されるようになっている。

また、駆動軸４の内部における可動シーブ７が取り付けられる側に、油圧室１４が形成されている。この油圧室１４は、油圧供給部８に対して油圧を給排する給排油路１３に比較して、油圧供給部８の半径方向で内側に連通された排気管路１５を介して油圧供給部８に連通されている。油圧室１４の内部には、複数の可動部材１６が設けられており、可動部材１６の密度は、圧油よりも低く、空気よりも高くなるようになっている。したがって、この可動部材１６は圧油に対してフロートとして機能するようになっており、可動部材１６は、油圧室１４の内部で、油圧室１４の内部に混入した空気に押し退けられたり、可動シーブ７の回転に伴ってこれに生じる遠心力によって油圧室１４の内部においてその半径方向に移動できるようになっている。

図１において、油圧室１４の内部かつ油圧室１４からその一部が突出した状態で、弁体１７が設けられている。弁体１７は、長軸形状あるいは円柱形状に形成され、かつその先端部がテーパ状もしくは半球状に形成されており、弁体１７の長手方向が駆動軸４の回転軸線に平行になるように配置されている。ここに示す例では、弁体１７の一方の端部は、油圧室１４から突出した状態で配置された例を示してあるが、油圧室１４の内部に配置されるように構成してもよい。

可動部材１６と弁体１７の他方の端部とがリンク機構１８を介して連結されている。このリンク機構１８は、可動部材１６の油圧室１４の半径方向の移動に伴って弁体１７を駆動軸４の回転軸線に沿って移動させるように構成されている。図１に示す例では、リンク機構１８は、４つのリンク部材１９がその端部で互いに回動可能に連結された平行運動機構（四節回転連鎖）となっており、図１において、上下の連接部分に可動部材１６がそれぞれ連結され、左側の連接部分に弁体１７の他方の端部が連結され、右側の連接部分が駆動軸４あるいは油圧室１４の内部に固定されている。リンク機構１８は、要は、可動部材１６の半径方向の移動あるいは変位に伴って弁体１７の位置を駆動軸４の回転軸線に沿って移動あるいは変位させることができるように構成されていればよい。

油圧室１４の側面に、テーパ状もしくは半球状に形成された弁体１７の先端部が押し付けられる弁座シート部２０が設けられている。この弁座シート部２０において、弁体１７が押し付けられる部分は、例えば弁体１７の先端部の形状に対応するように、弁体１７の先端部に対して窪んだテーパ状もしくは半球状に形成されている。また、その中央部に円筒形状のポート２１が設けられていて、弁座シート部２０に弁体１７が押し付けられることによってポート２１が閉じ、弁座シート部２０から弁体１７が引き離されることによってポート２１が開くようになっている。したがって、前述した油圧室１４、可動部材１６、弁体１７、リンク機構１８、弁座シート部２０、ポート２１などによってポペット弁（開閉弁）２２が構成されており、油圧室１４と排気管路１５との連通部分が開閉弁２２の吸入ポートに相当し、ポート２１が開閉弁２２の排出ポート２１に相当する。

駆動軸４の内部であって開閉弁２２の排出ポート２１側に、油圧シリンダ部２３が設けられている。油圧シリンダ部２３は、一例として円筒形状のシリンダケース２４を備え、シリンダケース２４の一方の端部が弁座シート部２０に連結されている。シリンダケース２４の内部には、油圧が供給されて動作するピストン部２５と、ピストン部２５に対してその動作のための油圧を供給するシリンダ油圧室２６と、ピストン部２５を挟んでシリンダ油圧室２６とは反対側にピストン部２５に設けられたロッド２７とが設けられている。シリンダ油圧室２６は、油路２８を介して油圧室１４に連通されており、したがって、油圧供給部８および油圧室１４の油圧とシリンダ油圧室２６の油圧とが同じになっている。シリンダケース２４とピストン部２５との間には、シール部材２９が設けられており、シリンダ油圧室２６の圧油あるいは油圧の漏洩を防止もしくは抑制するようになっている。ここに示す例では、ピストン部２５に所定幅の溝が形成され、その溝にシール部材２９が設けられている。

また、油圧シリンダ部２３は、そのピストン部２５およびロッド２７の動作方向が、駆動軸４の回転軸線方向に平行になるように配置されている。ピストン部２５およびロッド２７は、例えば円柱形状に形成されており、ピストン部２５の直径は、シリンダケース２４の内径よりも小さく、かつ前述した弁体１７と排出ポート２１との接触円ＯＣ、すなわち円筒形状の排出ポート２１の直径と同じか、あるいはこれよりも若干小さくなるように形成されている。ロッド２７の直径はピストン部２５の直径よりも小さく形成されている。ロッド２７の先端部における直径は、排出ポート２１の直径よりも小さく形成されており、したがってロッド２７の先端部は、排出ポート２１を通って弁体１７に接触できるようになっている。さらにまた、シリンダケース２４とロッド２７と間には空隙部３０が形成されていて、この空隙部３０は、図１に示す例では、ケーシング１およびエンドカバー２とによって構成される中空部あるいはその外部に抜き孔３１を介して連通されている。空隙部３０は、要は、油圧供給部８の外部に連通されていればよい。

図２は、油圧シリンダ部の作動を模式的に示す図であって、開閉弁が閉状態の場合における油圧シリンダ部の状態を模式的に示してある。前述したように、弁体１７は弁座シート部２０に押し付けられることによって排出ポート２１を閉じ、弁体１７を弁座シート部２０から離隔することによって排出ポート２１を開くように構成されている。そのため、弁体１７と排出ポート２１との接触部分は、弁体１７において円形状あるいはほぼ円形状になり、その直径は排出ポート２１の直径と同じかほぼ同じになる。そこで、その円ＯＣの面積を受圧面積Ａｖとし、弁体１７に作用する油圧供給部８の油圧をＰ１とし、空隙部３０の圧力（大気圧にほぼ等しい）をＰ０とすると、圧力Ｐ０は圧力Ｐ１に抗するように作用するから、開閉弁２２の弁体１７には、（Ｐ１−Ｐ０）Ａｖの圧力が弁体１７を弁座シート部２０に押し付ける方向に作用する。

また、図３に、開閉弁が開状態の場合における弁体に作用する圧力を模式的に示してある。開閉弁２２の開状態において、弁体１７と弁座シート部２０との距離が最も短くなるのは、弁体１７において接触円ＯＣが形成される箇所と、弁座シート部２０が弁体１７に接触して接触円ＯＣを形成する箇所、言い換えれば排出ポート２１の内周側に弁体１７が接触する箇所との間の距離になる。したがって、弁体１７において接触円ＯＣが形成される箇所を境にして弁体１７に作用する圧力が変化するとともに、開閉弁２２の開度が増大することに伴って、弁体１７に作用する開閉弁２２を閉じる方向の圧力が減少するようになる。そこで、油圧シリンダ部２３のピストン部２５の直径すなわちピストン部２５の受圧面積を、接触円ＯＣや排出ポート２１の直径すなわち受圧面積Ａｖと同じか、あるいはこれよりも若干小さくなるように設計することにより、弁体１７に作用する圧力に抗する圧力を油圧シリンダ部２３に発生させることができる。したがって、油圧シリンダ部２３を前述したように構成することにより、弁体１７に作用する開閉弁２２の閉じ方向の圧力を相殺することができ、油圧室１４の内部における空気量に応じて可動部材１６を移動させて弁体１７を弁座シート部２０に押し付けたり、引き離したりすることができる。

このように、図１に示すよう構成された油圧制御装置においては、駆動力源が動力を発生し、これに伴って駆動軸４および駆動プーリ５ならびに可動シーブ７が回転し始めると、油圧供給部８の内部に混入した空気は、圧油と空気との間の密度差、すなわちこれらに生じる遠心力の差によって分離される。より具体的には、圧油は遠心力によって油圧供給部８の半径方向で外側に移動し、空気は圧油の移動に伴って油圧供給部８の半径方向で内側に移動する。油圧供給部８の半径方向で内側に移動した空気は、排気管路１５を通って油圧室１４に導入される。したがって、可動シーブ７が回転し始めると、油圧供給部８と給排油路１３との連通部分の周りには、空気が存在し難くなる。そのため、可動シーブ７が回転している状態で油圧供給部８の油圧の下降させる場合に、油圧供給部８に混入した空気が油圧供給部８から給排油路１３に導入され、その後、油圧供給部８の油圧を上昇させる場合に、給排油路１３の内部に留まっていた空気が給排油路１３から油圧供給部８に圧油とともに再供給されることを未然に防止もしくは抑制することができる。

油圧室１４は、前述したように駆動軸４の内部に形成されているので、この油圧室１４の内部においても、遠心力によって圧油と空気とが分離され、空気は油圧室１４の半径方向で内側、すなわち駆動軸４の回転軸線周りに集められる。また、可動部材１６は、その密度が空気よりも大きく、また圧油よりも小さくなるようになっているので、油圧室１４の半径方向で内側に集められた空気よりも油圧室１４の半径方向で外側に移動する。この可動部材１６の半径方向の移動に伴ってリンク機構１８は、図１において上下方向に延長するとともに左右方向に短縮して弁体１７を弁座シート部２０から引き離して開閉弁２２を開弁させる。開閉弁２２が開弁すると、駆動軸４の回転軸線周りに集められた空気は、排出ポート２１を通って空隙部３０に導入され、抜き孔３１を介して油圧供給部８の外部に排出される。

そして、油圧供給部８の外部に空気が排出されると、相対的に可動部材１６よりも密度の低い空気がなくなるので、可動部材１６は、圧油との密度差、すなわち可動部材１６と圧油とに生じる遠心力の差によって油圧室１４の半径方向で内側に移動する。この可動部材１６の移動に伴ってリンク機構１８は、図１において上下方向に短縮するとともに左右方向に延長して弁体１７が弁座シート部２０に押し付けられて開閉弁２２を閉弁させる。

したがって、前述した構成によれば、油圧供給部８に混入した空気をその外部に選択的に排出することができるので、油圧供給部８の内部における圧油の体積弾性率を、圧油に空気が混入している場合に比較して高くすることができ、油圧応答性を向上させることができる。また、圧油の体積弾性率が高められることにより、油圧供給部８の油圧応答性を高めるために、油圧供給部８に対し、過剰に油圧を供給することを防止もしくは抑制できる。その結果、油圧を発生させるオイルポンプや油圧を制御するためのバルブなどの油圧部品の体格の増大を未然に防止もしくは抑制することができる。

図４に、図１に示す構成を改良した例を模式的に示してある。ここに示す例は、油圧供給部の内部であって、可動シーブ７の背面側にこれと一体化して環状あるいは円筒形状のプレートを設けた例である。環状あるいは円筒形状のプレート３２は、油圧供給部８の内部かつその半径方向で内側に、可動シーブ７に連結あるいは一体化して設けられている。より具体的には、このプレート３２は、油圧供給部８と給排油路１３との連通部分よりも油圧供給部８の半径方向で内側であって、かつ油圧供給部８と排気管路１５との連通部分よりも油圧供給部８の半径方向で外側に設けられている。なお、図４に示す例では、プレート３２は可動シーブ７に設けた例を示してあるが、油圧供給部８を構成するドラム１０の内側にプレート３２を設けてもよい。

したがって、図４に示すよう構成された油圧制御装置においては、可動シーブ７の回転に伴って油圧供給部８の内部に混入した空気は、圧油と空気との間の密度差、すなわちこれらに生じる遠心力の差によって分離され、その分離された空気は前述したように油圧供給部８の半径方向で内側に移動するとともに、プレート３２を越えて更に油圧供給部８の半径方向で内側に移動する。そして、最終的に排気管路１５を通って駆動軸４の回転軸線周りに集められる。したがって、前述した構成によれば、プレート３２が設けられているので、駆動力源の振動や車両の走行に伴う振動あるいは駆動軸４の回転変動などによって分離された空気と圧油とがこれらの界面において撹拌されたり、あるいは再混合されることを未然に防止もしくは抑制することができる。また、分離された空気は、開閉弁２２を介して油圧供給部８の外部に可及的速やかに排出されるので、圧油に空気が混入している場合に比較して、油圧供給部８における圧油の体積弾性率を高めることでき、油圧応答性を向上させることができる。

図５に、図４に示す環状のプレートの他の構成を模式的に示してある。ここに示す例は、環状のプレートをその円周方向に分割した複数のプレート片によって構成するとともに、これらを油圧供給部の半径方向に移動可能に設けた例である。各プレート片３３は、例えば円弧形状に形成されていて、その密度が、空気の密度よりも大きく、かつ圧油の密度よりも小さくなるようになっている。そして、各プレート片３３は、図５に示したように、その円周方向の各端部において、他のプレート片３３と互いに交互に重なり合うように配置されて環状になっている。

可動シーブ７のピストン部１１側に、可動シーブ７の半径方向に亘ってガイド溝３４が形成あるいは設けられている。また、駆動軸４の回転軸線方向に平行な各プレート片３３の長手方向の端部であってガイド溝３４に対向する箇所に、駆動軸４の軸線方向に凸となって例えば円柱形状のガイド凸部３５が設けられている。このガイド凸部３５は、ガイド溝３４に嵌め込まれることにより、プレート片３３の油圧供給部８の半径方向への移動を案内するためのものである。したがって、ガイド凸部３５の直径はガイド溝３４の溝幅よりも短くなっている。これらのガイド溝３４とガイド凸部３５とによって、プレート片３３を油圧供給部８の半径方向に案内するガイド機構３６が構成されており、これらがこの発明に係るガイド機構に相当する。

なお、図５に示す例では、プレート片３３の端部にガイド凸部３５を設け、これに対向する可動シーブ７のピストン部１１側にガイド溝３４を設けた例を示してあるが、これらに替えて、プレート片３３の長手方向で中央付近に、駆動軸４の回転軸線方向に平行な長孔とその長孔に挟まれた軸部とを設け、この長孔の間に設けられた軸部が嵌め込まれるガイド溝が形成された柱状部材を駆動軸４の回転軸線に対して垂直な方向に設けることによって、プレート片３３を油圧供給部８の半径方向に案内するように構成してもよい。ガイド機構３６は、要は、各プレート片３３を油圧供給部８の半径方向に案内できるように構成されていればよい。

このように、前述した構成においては、可動シーブ７の回転に伴って油圧供給部８の内部に混入した空気は、圧油と空気との間の密度差、すなわちこれらに生じる遠心力の差によって分離され、その分離された空気は前述したように油圧供給部８の半径方向で内側に移動するとともに、プレート片３３を越えて更に油圧供給部８の半径方向で内側に移動する。そして、プレート片３３よりも油圧供給部８の半径方向で内側にある程度の量の空気が集まると、プレート片３３はその空気との密度差、すなわちこれらの間に生じる遠心力の差によって油圧供給部８の半径方向で外側に、ガイド機構３６に案内されながら移動する。また、分離された空気は、次第に排気管路１５を通って駆動軸４の回転軸線周りに集められ、開閉弁２２を介して油圧供給部８の外部に排出される。

したがって、前述した構成によれば、プレート片３３は、これらの間の密度差によって分離された空気と圧油との境界あるいは界面に存在することになるので、駆動力源の振動や車両の走行に伴う振動あるいは駆動軸４の回転変動などによって分離された空気と圧油とがこれらの界面あるいは境界において撹拌されたり、あるいは混合されることを未然に防止もしくは抑制することができる。また、分離された空気は、開閉弁２２を介して油圧供給部８の外部に可及的速やかに排出されるので、油圧供給部８の圧油に空気が混入している場合に比較して、油圧供給部８における圧油の体積弾性率を高めることができ、油圧応答性を向上させることができる。

図６に、図１に示す構成を更に改良した例を模式的に示してある。ここに示す例は、油圧供給部の内部に多孔質弾性部材を充填し、これに圧油を保持あるいは浸潤させることにより、油圧供給部の油圧が不可避的に低下した場合、あるいは油圧供給部の油圧を意図的に低下させた場合に、その油圧の低下に伴って油圧供給部の内部に空気が混入することを未然に防止もしくは抑制するように構成した例である。油圧供給部８の内部に、圧油との親和性あるいは、親油性が高く、また毛細管圧力によって圧油を保持あるいは浸潤することができる多孔質弾性部材３７が充填され、あるいは設けられている。多孔質弾性部材３７は、一例として、ニトリルゴムによって形成された多孔質体や、ポリオレフィン系樹脂あるいはポリエステル系樹脂などの合成樹脂材料によって形成された多孔質体を使用することができる。

したがって、図６に示す構成においては、油圧供給部８の内部に多孔質弾性部材３７が設けられているので、例えば、駆動プーリ５における伝動ベルト６のベルト巻き掛け半径を小さくして変速比を大きく設定するために、油圧供給部８の油圧を低下させて可動シーブ７を固定シーブ９から離隔させる場合や車両の停車時などの駆動力源の停止に伴ってオイルポンプも停止して不可避的に油圧が低下する場合などであっても、圧油は多孔質弾性部材３７の表面張力や毛細管圧力などによってその内部にある程度保持される。そのため、油圧の低下に伴って油圧供給部８から圧油が流れ出ることを防止もしくは抑制できる。またこれにより、油圧供給部８の内部に空気が入り込むことを防止もしくは抑制することができる。その結果、油圧供給部８における圧油の体積弾性率を高めることができ、油圧応答性を向上させることができる。

図７に、図１に示す構成を更に改良した例を模式的に示してある。ここに示す例は、駆動軸の内部に形成された油路を油圧供給用の油路と油圧排出用の油路とに分けるとともに、これらの油路に一方向弁をそれぞれ設けることにより、油圧供給部から排出した圧油に混入した空気が油路に留まって、これが油圧供給部に対して再供給されることを未然に防止もしくは抑制するように構成した例である。油路１２の内部に、一例として円柱形状のセパレータ３８が設けられている。セパレータ３８は、油路１２の内部に駆動軸４の回転軸線に沿ってこれと平行に所定長さに亘って配置されている。セパレータ３８の外周円の直径は油路１２の内周円の直径よりも小さく形成されており、セパレータ３８の外側と油路１２の内壁とによって形成される間隙が油圧供給部８から油圧を排出する油圧排出用の油路３９となっている。また、セパレータ３８の内側が油圧供給部８に対して油圧を供給する油圧供給用の油路４０となっている。

先ず、油圧供給用の油路４０について説明すると、油圧供給用の油路４０には、オイルポンプ４１から吐出された油圧が圧力制御弁４２において圧力調整されて供給されるようになっており、また、圧力制御弁４２を挟んでオイルポンプ４１とは反対側に、油圧供給部８に対して油圧を供給する場合に開き、油圧供給部８から油圧を排出する場合に閉じられる一方向弁４３が介装されている。オイルポンプ４１は、駆動力源の駆動に伴って駆動される機械式オイルポンプあるいは電気的に駆動されて油圧を発生させる電動式オイルポンプのいずれであってもよく、要は、油圧を発生させるとともに、送油できるように構成されていればよい。圧力制御弁４２は、オイルポンプ４１が発生させた油圧を所望の圧力に調整するためのものであり、したがって、従来一般的に使用されている任意の圧力制御弁を使用することができる。一方向弁４３は、要は、油圧供給部８に油圧を供給する場合に開き、油圧供給部８から油圧を排出する場合に閉じられるように構成されていればよく、したがって、いわゆる逆止弁やチェックバルブ、油圧を供給するための制御信号を受けて開閉される電磁制御式の電磁弁などを使用することができる。

油圧排出用の油路３９には、油圧供給部８に対して油圧を供給する場合に閉じ、油圧供給部８から油圧を排出する場合に開く一方向弁４４が介装されている。この一方向弁４４は、前述した一方向弁４３と同様に、要は、油圧供給部８に油圧を供給する場合に閉じ、油圧供給部８から油圧を排出する場合に開くように構成されていればよく、したがって、いわゆる逆止弁やチェックバルブ、油圧を供給するための制御信号を受けて開閉される電磁制御式の電磁弁などを使用することができる。一方向弁４４を介して排出された油圧は前述した圧力制御弁４２に供給されるようになっており、この圧力制御弁４２を介してオイルパンやリザーバなどのドレン箇所４５に排出されるようになっている。したがって、前述したセパレータ３８が、この発明に係る油圧供給部に対して油圧を供給する給排油路を、油圧供給用の油路と油圧排出用の油路とに分ける分離手段に相当し、一方向弁４３が、この発明に係る油圧供給用一方向弁に相当し、一方向弁４４がこの発明に係る油圧排出用一方向弁に相当する。

このように、図７に示す構成においては、油圧供給部８に対して油圧を給排する油路１２がセパレータ３８によって油圧供給用の油路４０と油圧排出用の油路３９とに分離され、各油路３９，４０に一方向弁４３，４４がそれぞれ設けられているので、油圧供給部８に対して油圧を供給する場合には、一方向弁４３は開状態とされ、一方向弁４４は閉状態とされる。これとは反対に、油圧供給部８から油圧を排出する場合には、一方向弁４３は閉状態とされ、一方向弁４４は開状態とされる。

したがって、前述した構成によれば、油圧供給部８から排出される油圧は常にセパレータ３８の外側と油路１２の内壁との間に形成される油圧排出用の油路３９を通ってドレン箇所４５に排出されるので、セパレータ３８の内部に形成される油圧供給用の油路４０に、油圧供給部８の内部に混入した空気が導入されることを未然に防止もしくは抑制することができる。そのため、油圧供給部８に対して空気が混入していない圧油を供給することができるようになり、あるいは油圧供給部８に対して空気の混入を抑えることができるようになる。その結果、油圧供給部８における圧油の体積弾性率を高めることができ、油圧応答性を向上させることができる。

この発明に係る油圧制御装置によれば、空気と圧油との間の密度を有する可動部材と、この可動部材の回転体の半径方向で外側に向けた移動に伴って開閉される開閉弁とを備えていることにより、油圧供給部に混入し、空気と圧油との間に生じる遠心力に差によって分離された空気の量に応じて開閉弁を開閉することができ、その結果、油圧供給部の外部に選択的に分離された空気を排出するこができる。したがって、油圧供給部の内部における圧油の体積弾性率を相対的に高めることができ、油圧応答性を向上させることができる。

２…駆動軸、 ７…可動シーブ、 ８…油圧供給部、 １６…可動部材（フロート）、 １８…リンク機構、 ２２…開閉弁（ポペット弁）、 ３２…環状のプレート、 ３３…プレート片、 ３６…ガイド機構、 ３７…多孔質弾性部材。

Claims (10)

1. 油圧が供給されることにより動作する油圧供給部が回転体に設けられている油圧制御装置において、
   前記油圧供給部の内部に混入し、前記油圧供給部に生じる遠心力によって分離されかつ前記油圧供給部の半径方向で内側に集められた空気の量に応じて前記回転体の半径方向に移動可能な可動部材と、
   該可動部材の移動に伴って開閉されて前記分離された空気を前記油圧供給部の外部に排出する開閉弁とを備えている
   ことを特徴とする油圧制御装置。
2. 前記可動部材の密度は、前記空気と前記圧油との間の密度であることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
3. 前記開閉弁および前記可動部材は、前記回転体の内部に形成された油圧室に設けられ、その油圧室に対して前記分離された空気を供給する排気管路が前記油圧供給部の半径方向で内側に連通して設けられ、前記油圧供給部と前記排気管路との連通部分よりも前記油圧供給部の半径方向で外側に、前記油圧供給部に対して前記油圧を給排する給排油路が連通して設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
4. 前記開閉弁は、弁体を弁座シート部に押し付けることによって閉じ、前記弁体を前記弁座シート部から離隔することによって開くように構成され、かつ前記弁座シート部に対する前記弁体の変位の方向が前記回転体の回転軸線方向に平行になるように配置され、
   更に前記開閉弁は、前記可動部材の前記回転体の半径方向で外側に向けた移動に伴って前記弁体を前記弁座シート部から離隔させ、前記可動部材の前記回転体の半径方向で内側に向けた移動に伴って前記弁体を前記弁座シート部に押し付けるように前記弁体と前記可動部材とを連結するリンク機構を介して開閉される
   ことを特徴とする請求項１または３に記載の油圧制御装置。
5. 前記回転体の内部に、前記弁体を前記弁座シート部に押し付けるように作用する前記油圧供給部の油圧を相殺する圧力を前記弁体に付与する油圧シリンダ部が更に設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載の油圧制御装置。
6. 前記油圧供給部の内部に、前記回転体の回転中心を中心として前記回転体と一体回転するとともに前記回転体の回転軸線に平行に環状のプレートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
7. 前記環状のプレートは、その円周方向に分割された複数のプレート片によって構成されるとともに、前記プレート片の密度は前記空気と前記圧油との間の密度とされ、
   前記プレート片を前記分離された空気の量に応じて前記回転体の半径方向に移動させるガイド機構が前記回転体に一体に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の油圧制御装置。
8. 前記油圧供給部の内部に、表面張力あるいは毛細管圧力により前記圧油を保持する多孔質弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
9. 前記油圧供給部に対して前記油圧を供給する前記給排油路を、油圧供給用の油路と油圧排出用の油路とに分ける分離手段を備え、
   前記油圧供給用の油路に、前記油圧供給用の油路を介して前記油圧供給部に前記油圧を供給する場合に開状態とされ、前記油圧供給用の油路を介して前記油圧供給部から前記油圧を排出する場合に閉状態とされる油圧供給用一方向弁が介装され、
   前記油圧排出用の油路に、前記油圧排出用の油路を介して前記油圧供給部に前記油圧を供給する場合に閉状態とされ、前記油圧排出用の油路を介して前記油圧供給部から前記油圧を排出する場合に開状態とされる油圧排出用一方向弁が介装されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。
10. 前記油圧供給部は、前記油圧が給排されることによりベルトの巻き掛け半径あるいはベルト挟圧力を変更するベルト式無段変速機におけるプーリの油圧室を含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧制御装置。

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