JP5567679B2 - 油圧ポンプアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、全輪駆動車両の前車軸と後車軸との間、及び／又は、２輪駆動車両又は４輪駆動車両の左車輪と右車輪との間、でトルクを配分するシステムにおける油圧ポンプアセンブリに関する。このシステムは、少なくとも１つのリミテッドスリップカップリングを備え、このリミテッドスリップカップリングは、ディスクパッケージと、油圧ポンプアセンブリにより作動され、ディスクパッケージに作用するピストンと、を有する。油圧ポンプアセンブリは、電動機と、電動機により駆動される油圧ポンプと、電動機により駆動され、油圧ポンプの油出口に接続された圧力オーバーフロー弁を制御する遠心レギュレータ（１９）と、を備える。

上記のような種類の油圧ポンプアセンブリは、本出願と同一の出願人により出願された同時係属のスウェーデン特許出願第０８０１７９４‐９号において開示されている。本特許出願中に示されるアセンブリの目的は、本発明の目的と同一である。すなわち、構成要素の数を減少すること、アセンブリの構造を単純にすること、アセンブリを軽量化し且つアセンブリの設置に必要とされるスペースを節約すること、並びに製造費用及び組み立て費用を可能な限り低く抑えることである。更に、例えば、制御信号に対する反応時間を可能な限り短縮した全輪駆動車両のトルク配分システムにおけるリミテッドスリップカップリングとして、単純ではあるが、非常に信頼性の高い作動系統を提供することが望まれる。

上記の出願は、アセンブリの大幅な改善を目指す開発の第１段階を提示してはいるが、開発は継続され、先行技術によるアセンブリより上記の目的を更に適切に達成できる、真に統合されたアセンブリが得られた。

上記の目的及び他の目的を達成するために、本発明に係る油圧ポンプアセンブリは、
ポンプハウジングの中で回転可能なピストンドラムを有し、複数の往復動可能アキシャルピストンを含むアキシャルピストンポンプと、
前記ピストンドラムに回動可能に装着された少なくとも１つの遠心レバーと、
前記遠心レバーに接続され且つ圧力オーバーフロー弁を形成するために前記ピストンドラムの油出口孔の開口部と協働するように構成された弁部材とを備える。

本発明の重要な側面は、遠心レバー及びオーバーフロー弁をピストンドラムと一体化させたことである。

典型的な実施形態において、前記ピストンドラムの周囲に複数の前記遠心レバー、好ましくは３つの遠心レバーが均等に分散配置され、各レバーは、遠心力の作用を受けて前記ピストンドラムの前記油出口孔と係合する玉を備える。

遠心力とは逆の方向に遠心レバーを偏向するばね手段が設けられるのが好ましい。実際には、前記ピストンドラム及び前記遠心レバーの周囲に環状ばねが配置されてもよい。

前記油出口孔に対して前記玉を特定の位置に調整できるように、前記玉は、ばねクリップによって対応する前記遠心レバーに接続されるのが好ましい。

動作中、必要に応じて関数Ｉ＝ｆ（Ｕ）を利用することにより前記アセンブリを較正する手段が設けられてもよく、Ｉ／Ｕ特性図の圧力曲線は２つの区別可能な較正点ないし屈曲点を示す。

添付の図面を参照して、以下に本発明を更に詳細に説明する。
図１は、リミテッドスリップカップリングを有する車両の種々の駆動系統の概要を示す図である。 図２は、リミテッドスリップカップリングを有する車両の種々の駆動系統の概要を示す図である。 図３は、リミテッドスリップカップリングを有する車両の種々の駆動系統の概要を示す図である。 図４は、リミテッドスリップカップリングを有する車両の種々の駆動系統の概要を示す図である。 図５は、リミテッドスリップカップリングを有する車両の種々の駆動系統の概要を示す図である。 図６は、本発明に係る油圧ポンプアセンブリが含まれる油圧アクチュエータシステムを示す油圧系統図である。 図７は、本発明に係る油圧ポンプアセンブリを示す部分断面側面図である。 図８は、図７の線Ａ‐Ａに沿った拡大横断面図である。 図９は、図７及び図８に示されるアセンブリの詳細部分を更に拡大して示す等角投影図である。 図１０は、アセンブリの電動機に関するＩ／Ｕ特性図である。

図１〜図５に、車両、通常は自動車の種々の駆動系統の一般的な５つの例が示される。すべての例において、車両は、エンジン１及び変速機２によって駆動される。すべての例の車両は、前車軸３、後車軸５，１つ以上の差動装置６及び１つ以上のリミテッドスリップカップリング７を有する。リミテッドスリップカップリングは、全輪駆動車両の前車軸と後車軸との間及び／又は２輪駆動車両又は４輪駆動車両の左車輪と右車輪との間でトルクを配分する手段として使用されてもよい。

図６に概略的に示されるように、リミテッドスリップカップリング７はディスクパッケージ１５を備え、ディスクパッケージ１５は、シリンダ１４に収納されたピストン１３によって作動される。油圧によってピストン１３が作動されると、ディスクパッケージ１５のディスクは、互いに接触し且つそれらのディスクが接続されている２つの軸の間に駆動接触を確立する。

図１は、一般の４輪駆動装置の一例を示し、図２は、後輪の間でトルクを配分するために追加された機能を示す。図３は、前輪も駆動する機能を有する後輪駆動装置を示す。図４には、中央差動装置を有する車両の一例が示される。最後に、図５は、前輪の間でトルクを配分する機能を有する前輪駆動装置の一例を示す。リミテッドスリップカップリング７の制御に関連して本発明が使用されてもよい駆動系統の例が他にもあることは当業者には認識されるだろう。

図１の例において、前車軸３と後車軸５との間に中間車軸４が接続される。リミテッドスリップカップリング７は、中間車軸４と後車軸５の差動装置６との間に配置される。図２の例は、後車軸５にも別のリミテッドスリップカップリング７が配置されるという点のみが図１の例と異なる。

図３の例において、リミテッドスリップカップリング７は、エンジン１の変速機２と中間車軸８との間に配置され、中間車軸８の他端部は、後車軸５の差動装置６に接続される。リミテッドスリップカップリング７と別の中間車軸１０との間に伝動装置９が配置され、中間車軸１０の他端部は、前車軸３の差動装置６に接続される。

図４の例において、エンジン１の変速機２は差動装置６に接続され、差動装置６は、第１の中間車軸１１及び第２の中間車軸１２に接続される。リミテッドスリップカップリング７は、差動装置６を第２の中間車軸１２と接続する。第１の中間車軸１１の他端部は、後車軸５の差動装置６に接続される。第２の中間車軸１２の一端部は、前車軸３の差動装置に接続される。

図５の例において、差動装置６は前車軸３に接続される。差動装置６は、前車軸３を形成する２つの車軸半体に接続される。リミテッドスリップカップリング７は、差動装置６を前車軸３の車軸半体のうち一方の半体に接続するように構成される。本例において、後車軸５は駆動されない。

図６は、本発明に係る油圧ポンプアセンブリが含まれる油圧アクチュエータシステムを示す油圧系統図である。

システムは、駆動軸１８を介してポンプ１７を駆動する電動機１６を含む。駆動軸１８は遠心レギュレータ１９を更に駆動する。遠心レギュレータ１９の位置に従って、圧力オーバーフロー弁２０の位置及び圧力オーバーフロー弁２０を通る流れが制御される。

油圧アクチュエータシステムの作動油は、貯蔵タンク２１に貯蔵される。作動油は、油圧ライン２２を介してポンプ１７に吸引され、ポンプ１７から油圧ライン２３を介してシリンダ１４に向かって送出される。遠心レギュレータ１９の位置に応じて、従って、圧力オーバーフロー弁２０の位置に応じて、油圧流れの一部、場合によってはすべてが油圧ライン２４及び圧力オーバーフロー弁２０を介して貯蔵タンク２１に戻される。このように、シリンダ１４に供給される油圧力は、遠心レギュレータ１９により調整される。

リリーフ弁２５は、油圧ライン２６によってシリンダ１４に接続される。リリーフ弁２５は、シリンダ１４の圧力がある特定のレベル、例えば、４０バールを超えた場合にシリンダ１４から貯蔵タンク２１へ作動油を方向転換させるという目的を有する。

図７は、本発明に係る油圧ポンプアセンブリの全体側面図であり、いくつかの重要な部分は断面図で示される。一般に、油圧ポンプアセンブリは、電動機１６と、以下に更に詳細に説明されるポンプ・弁ユニット２６とを備える。しかし、このユニット２６は、先に図６を参照して説明したポンプ１７、遠心レギュレータ１９及び圧力オーバーフロー弁２０を含むことをここで言及しておく。油圧ポンプアセンブリは、ポンプ・弁ユニット２６の一部が下方の作動油の中まで延出するように作動油貯蔵タンク（図６の２１）のカバーに装着されてもよい。

電動機１６はＤＣブラシモータであるのが好ましい。余分な油をあふれさせて貯蔵タンクに戻す圧力オーバーフロー弁２０が設けられているので、電動機１６は常時動作しており、電動機のブラシが燃えることはない。電動機１６は既に動作状態であるため、必要に応じてシステム内の圧力を上昇させるための電動機１６の反応時間は非常に短縮され、従って、回転部品を加速するために費やされるエネルギーを節約できる。

電動機１６の駆動軸１８の端部は、アキシャルピストンポンプのピストンドラム３０の中まで延出する。ピストンドラム３０は、ポンプハウジング３１の中に回転可能に配置される。駆動軸１８は、ある特定の相対運動を可能にする駆動装置によってピストンドラムに駆動結合される。

ピストンドラム３０は、ポンプハウジング３１に装着されたポンプ蓋３３に当接する。

ポンプハウジング３１に傾斜板３４（軸方向玉軸受の形）が配置される。アキシャルピストン３５（図示される実施形態では６つのピストン）は、ピストンドラム３０の対応する軸方向孔又はシリンダの中に軸方向に運動可能なように配置され且つ傾斜板３４と係合するように個別の圧縮ばね３６により偏向される。駆動軸１８によってピストンドラム３０が回転されると、アキシャルピストン３５は、ピストンドラム３０の中で傾斜板３４により往復ポンピング運動を加えられる。

図６に示されるように、圧力オーバーフロー弁２０を有する遠心レギュレータ１９は、ピストンドラム３０に一体に接続される。ここで主に図８を参照して説明すると、レギュレータ１９の重要な構成要素は、少なくとも１つの遠心レバー４０、本実施形態においては３つの遠心レバー４０である。各遠心レバー４０は、レバーピン４１によってピストンドラム３０に回動可能に装着された端部のうち第１の端部に相対的に近接している。ピストンドラム３０が回転すると、各遠心レバー４０の他方の端部、すなわち第２の端部は、遠心力によりピストンドラム３０から離れるように偏向される。この偏向に対抗するように作用する、環状ばね４２の形式のばね手段が、レバー４０のばねピン４３の周囲に配置される。

各遠心レバー４０は、第１の端部に、ピストンドラム３０の半径方向孔４５の開いた端部と協働する、玉４４の形式の弁部材を備える。玉４４は図９に示されるばねクリップ４６によってそのレバー端部に接続され、これにより、玉４４はある特定の位置調整に応じて孔の端部、すなわち開口部に密封嵌合される。

図８には、遠心力の作用によって外側へ旋回された遠心レバー４０が示されており、玉４４は半径方向孔４５を閉塞している。

電動機１６が定速で動作している通常動作状態において、玉４４は、孔４５に対して安定した半開位置をとる。

作動油はポンプ・弁ユニット２６の内部で次のように搬送される。

作動油は、ポンプ蓋３３の軸方向入口孔５０を介して貯蔵タンク２１から吸い上げられる。入口孔５０は、ポンプドラム３０に対向しているポンプ蓋面の浅い周囲溝穴の中へ開いているので、ポンプドラム３０の回転中、作動油は、ポンプドラム３０のピストン３５を内蔵している各シリンダに流入できる。

ピストン３５により加圧された油は、第１の周囲溝穴の向かい側の位置にある前記ポンプ蓋面の別の浅い周囲溝穴を介してポンプ蓋３３の半径方向孔５１へ送出され、更に、シリンダ１４（図６）に通じる油圧ライン２３と接触しているポンプハウジング３１の出口流路５２の中へ送出される。

半径方向孔５１は中央盲孔５３とも接触している。半径方向孔４５は、この中央盲孔５３から玉４４に向かって外側へ延出する。最後に、ピストンドラム３０及び遠心レギュレータ１９の遠心レバー４０を取り囲むポンプハウジング３１の周囲空間５４から、ばね偏向玉４４により構成される圧力オーバーフロー弁２０からの余分な油を戻すための軸方向孔５５がポンプ蓋５１にある。

前述のように、車両の走行中、ＤＣ電動機１６は絶えず動作している。通常動作条件の下で、リミテッドスリップカップリング７を係合させておく必要がない場合、電動機は、圧力オーバーフロー弁２０が閉鎖する回転速度より遅い回転速度で動作している。カップリング７を係合させる必要が生じた場合、すなわち、ピストン１３を作動しなければならない場合、ＤＣ電動機１６に高電流／電圧が供給される。駆動軸１８の動作速度が上昇することにより、圧力オーバーフロー弁２０は遠心レギュレータ１９によって閉鎖される。すなわち、遠心レバー４０が外側へ旋回するので、玉４４は半径方向孔４５の端部に密封圧接される。逆に、電動機の駆動軸１８の回転速度が低下した場合、遠心レバー４０に作用する遠心力が減少するので、環状ばね４２は、レバー４０をポンプドラム３０のほうへ戻すことができ、その結果、玉４４が持ち上げられ、半径方向孔４５は開放される。

リリーフ弁２５の機能は、システム内の最大圧力を制御すること、任意の時点でシステムの較正を可能にすること及びアセンブリと関連して且つ車両エンジンの始動と関連してシステム内の空気を排除することである。

図１０は、油圧ポンプアセンブリからの油圧Ｐの上昇時の電動機１６に対する電流Ｉと電圧Ｕとの関係を示す特性図である。本質的に、圧力レベルは電流Ｉにより左右される。原理上、電流はある特定の温度間隔で圧力に比例する。製造されるどの油圧ポンプアセンブリも、圧力と電流との関係を表す個別の定数を有する。従って、通常、実際には製造工程の終了時にすべてのポンプアセンブリの較正を実施するのが普通である。

しかし、例えば、ポンプアセンブリの動作によって起こる種々の部品の表面の平滑度の相違などによって、この定数は通常変化するので、所定の間隔で、例えば、イグニションキーによって車両のエンジンが始動されるたびに較正を更新する手段を設けるのが有効だろう。

特性図中、２つの基準点ないし屈曲点を識別でき、それらの点をこの較正に利用可能である。

第１の点５６で、遠心レバー４０は環状ばね４２の力を上回り、半径方向孔４５に当接する玉４４により構成される弁を閉鎖する。弁開放時のパイプの油圧損失に応じて、圧力はグラウンド圧力を超えて上昇する。

第２の点５７で、機械式リリーフ弁２５が開くので、ポンプアセンブリにより圧力が更に上昇することはなくなる。

いずれの場合にも、電圧Ｕと電流Ｉとの関係が使用される。関数Ｉ＝ｆ（Ｕ）を利用することにより、２つの屈曲点ないし較正点を識別し且つ使用することができる。

添付の特許請求の範囲の範囲内で変形が可能である。

Claims (5)

1. 全輪駆動車両の前車軸と後車軸との間、及び／又は、２輪駆動車両又は４輪駆動車両の左車輪と右車輪との間、でトルクを配分するシステムにおける油圧ポンプアセンブリであって、
   前記システムは、少なくとも１つのリミテッドスリップカップリング（７）を備え、
   前記リミテッドスリップカップリングは、
   ディスクパッケージ（１５）と、
   前記油圧ポンプアセンブリにより作動され、前記ディスクパッケージ（１５）に作用するピストン（１３）と、を有し、
   前記油圧ポンプアセンブリは、
   電動機（１６）と、
   前記電動機（１６）により駆動される油圧ポンプ（１７）と、
   前記電動機（１６）により駆動され、前記油圧ポンプ（１７）の油出口（２３）に接続された圧力オーバーフロー弁（２０）を制御する遠心レギュレータ（１９）と、を備え、
   前記油圧ポンプアセンブリは、
   ポンプハウジング（３１）の中で回転可能なピストンドラム（３０）を有し、複数の往復動可能アキシャルピストン（３５）を含むアキシャルピストンポンプと、
   前記ピストンドラム（３０）に回動可能に装着された少なくとも１つの遠心レバー（４０）と、
   前記遠心レバー（４０）に接続され且つ前記圧力オーバーフロー弁（２０）を形成するために前記ピストンドラム（３０）の油出口孔（４５）の開口部と協働するように構成された弁部材（４４）と、
   を備えることを特徴とする油圧ポンプアセンブリ。
2. 前記ピストンドラム（３０）の周囲に複数の遠心レバー（４０）が均等に分散配置され、
   各レバーは、遠心力の作用を受けて前記ピストンドラムの前記油出口孔（４５）と係合する玉（４４）を備えることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記遠心力とは逆の方向に前記遠心レバー（４０）を偏向するばね手段（４２）が設けられることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
4. 前記ピストンドラム（３０）及び前記遠心レバー（４０）の周囲に環状ばね（４２）が配置されることを特徴とする請求項３記載のアセンブリ。
5. 前記油出口孔（４５）に対して前記玉（４４）を特定の位置に調整できるように、前記玉（４４）は、ばねクリップ（４６）によって対応する前記遠心レバー（４０）に結合されることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。

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