JP5835749B2 - 液圧伝動装置 - Google Patents

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本発明は、少なくとも1の液圧モータを備えた液圧伝動装置であって、前記液圧モータは、筐体、前記筐体内に設けられたシリンダブロックと、波形状のカムを含み、前記シリンダブロックは、滑動可能に設けられたピストンをそれぞれ含み且つ前記液圧モータの回転軸に対して放射状に配置された複数のシリンダを有し、前記カムは、複数の前記ピストンに対して設けられたものであり前記液圧伝動装置は、前記液圧モータにおける流体の供給及び排出のそれぞれに対して設けられ、前記シリンダと連通可能な2つのモータダクトと、前記筐体内の空間に接続し、前記筐体内の圧力が作用するケーシングダクトと、をさらに備え、前記液圧モータは、前記2つのモータダクトの圧力差に起因したアウトレットトルクを生成可能であると共に、前記ピストンが前記カムと接触しながら前記シリンダ内で滑動するクラッチ状態と前記ピストンが前記筐体内の圧力によって前記シリンダ内の後退位置に保持されるクラッチ切断状態とを取り得るものである、液圧伝動装置に関する。
上記構成の液圧伝動装置は、特に車両において支援目的で用いられ、車両の運転が困難な場合(地面が滑り易い場合や急勾配である場合等)、必要なときにいつでも、上記液圧モータをバックアップモータ又は支援モータとして駆動できるようにするものである。上記液圧モータは、一般に、車両の車軸(車両が通常の前進駆動モードのときは駆動されない車輪が配置されている車軸)上に設けられる。つまり、車両は、液圧伝動装置が作動するとき、補助の駆動輪を有することになる。
本発明は、特に、路上走行車(比較的高速で走行可能な大型トラック等)に設けられる液圧支援装置として利用可能である。路上走行車においては、車両の前進駆動時(例えば30km/時を超える速度で走行しているとき)に支援モータが駆動することが望ましい。
しかしながら、このような要請にも関わらず、一般に、上記導入部に記載の構成を有する液圧伝動装置のほとんどは、車両が停止又は極めて低い速度で走行しているときにのみ液圧モータがクラッチ状態となるように構成されている。
クラッチ状態は、ピストンをカムと接触させる必要があるため、実現が特に困難である。車両が走行しているとき、ピストンはカムに対して回転している。このときに液圧モータがクラッチ状態になると、ピストンとカムとの間の衝撃が連続的に生じ、騒音や液圧モータの機械的疲労が生じる。
上記問題を回避するための対策として、一般に、液圧モータがクラッチ状態になるときの車両の走行速度を大きく低減させるという対策が行われる。
一方、車両の走行中にクラッチ状態が実現されるよう構成された液圧伝動装置(特に本願の出願人によるもの)もある。
上記液圧伝動装置として、液圧モータをクラッチ状態とするクラッチ動作を行うクラッチ手段であって、2つのモータダクトを互いに接続し、当該2つのモータダクトに補助ポンプの送出圧力を作用させる、クラッチ手段を含むものが知られている(特許文献1参照)。このとき筐体内の圧力は大気圧となる。クラッチ動作の際、モータダクト内の圧力が筐体内の圧力よりも高くなることにより、ピストンが延出し、液圧モータがクラッチ状態となる。
欧州特許第0993982号明細書
しかしながら、特許文献1に記載の上記装置では、液圧モータがクラッチ状態になるとき、全てのピストンが一斉に漸進的に延出し、ピストンとカムとの間の衝撃が繰り返される。そのため、上記と同様にクラッチ動作に問題がある。
なお、特許文献1には、上述の装置の他、上述の装置に類似した別の液圧伝動装置が示されている。当該別の液圧伝動装置は、クラッチ動作の最初の短時間に、ケーシングダクトを補助ポンプに接続しつつ、2つのモータダクトをメインポンプのメイン開口に接続する。したがって、当該短時間において、筐体には少なくとも補助ポンプの圧力が作用する。その後、クラッチ動作の最後の期間に、ケーシングダクトを大気圧にし、筐体から流体を排出し易くする。
しかしながら、上記別の液圧伝動装置では、ケーシングダクトを流体排出ダクト(非加圧リザーバに接続されたダクト)と補助ポンプとのいずれに接続するかを選択する選択弁が必要であり、構成が複雑化するという問題がある。
さらに、上記別の液圧伝動装置では、クラッチ状態のときに筐体内に作用する補助ポンプの圧力が比較的高いという問題がある。クラッチ動作は、圧力を上昇させる圧力ピークを生じさせる。圧力ピークが生じている間、筐体内の圧力によって、液圧モータのガスケットが損傷し、液圧モータの液密性が低下し得る。
本発明の目的は、上記導入部に記載の構成を有すると共に、前記液圧モータを前記クラッチ状態とするクラッチ動作を行うクラッチ手段であって、前記ケーシングダクトを介して流体を排出可能としつつ前記2つのモータダクトの少なくとも一方を前記筐体内の圧力よりも高い第1圧力にするクラッチ手段をさらに備えた液圧伝動装置において、構成が簡素であると共に、液圧モータのクラッチ動作を、液圧モータのローターの回転中に、騒音を抑制し且つ液圧モータを損傷しないようにしつつ、比較的迅速に行うことができる、液圧伝動装置を提供することである。
上記目的は、以下の構成により達成される。即ち、本発明に係る液圧伝動装置は、前記ケーシングダクトに設けられ、前記クラッチ動作の間、前記筐体内の圧力を上昇させることにより前記ケーシングダクト内における流体の流れを制限する流れ制限手段を備えている。
筐体内の圧力は、ケーシングダクト内の圧力に等しい。当該圧力は、ピストンに作用し、ピストンを液圧モータのシリンダ内に後退する方向に付勢する。
本発明に係る液圧伝動装置において、クラッチ動作は以下のようにして行われる。即ち、モータダクトが第1圧力になると、筐体と第1圧力が作用するシリンダとの圧力差に起因して、シリンダ内のピストンが延出する方向に付勢される。
ピストンが延出し始めると、流れ制限手段によって筐体からの流体の排出が制限され、筐体内の圧力が上昇する。すると、筐体内に、シリンダ内の圧力とは逆の作用をする背圧が生じる。背圧によって、ピストンがシリンダから延出する速度が制限され、筐体内の流体によって、ピストンとカムとの間の衝撃が緩和される。
その結果、ピストンが制限された速度及びエネルギーでカムに向かって延出し、ピストンとカムとの間の衝撃が低減される。即ち、本発明によれば、モータダクトに高圧を付加し、ピストンとカムとの間の衝撃を低減することができる。しかも、本発明によれば、メインポンプの送出圧力を、加圧流体予備源への接続なしで、モータダクトに直接付加することができる。また、流れ制限手段として、簡素な手段が用いられる。流れ制限手段は、ピストンを延出可能としつつピストンとカムとの間の衝撃を低減することができるような、寸法を有する。
クラッチ動作が行われると、背圧は、特に何もしなくとも自然に低下する。
本発明に係る液圧伝動装置において、1の液圧モータ又は複数の液圧モータのそれぞれは、2以上のモータダクトを有してよい。1の液圧モータに含まれるモータダクトの数は、当該液圧モータが複数のサブモータと共に配列されている場合、2より大きくてよい。
本発明の一実施形態において、前記流れ制限手段は、くびれ部を含む。くびれ部によって、特に簡素な構成で且つ確実に、筐体内の圧力を所望量だけ上昇させることができる。しかしながら、ケーシングダクト内における流体の流れを制限するのに適したものである限りは、くびれ部に限定されず、他の手段(制御漸進弁(controlled progressive valve)等)を流れ制限手段として用いてもよい。
本発明の一実施形態において、液圧伝動装置は、前記ケーシングダクトに設けられ、前記筐体内の圧力の上昇を制限する圧力リミッタをさらに備えている。圧力リミッタは、弁を含む機構を意味する。弁は、当該機構よりも上流側の圧力が所定値を超えたときに開き、当該機構よりも上流側の圧力が所定値を超えないようにする。ケーシングダクトに圧力リミッタを設けることで、筐体内の圧力をより確実に制限することができ、液圧モータのガスケットに圧力ピークが作用するのをより確実に抑制することができる。
本発明の一実施形態において、液圧伝動装置は、前記ケーシングダクトと加圧流体予備源との間において前記流れ制限手段と並列に設けられ、前記筐体から前記加圧流体予備源に向かう方向にのみ流体が流れるようにする圧力制限逆止弁をさらに備えている。
上記実施形態によれば、圧力制限逆止弁によって、簡素な構成で圧力を制限することができる。液圧伝動装置は、通常、中間圧力で流体を供給するための加圧流体補助源を含む。中間圧力は、通常約10〜30バールであり、クラッチ動作中における筐体内の背圧の最大値と対応している。
本発明の一実施形態において、前記クラッチ手段は、前記クラッチ動作の間、前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクトを前記第1圧力よりも低い第2圧力に維持し、前記流れ制限手段が、前記クラッチ動作の主要部分において、前記筐体内の圧力を前記第1圧力と前記第2圧力との間の圧力に維持する寸法を有する。
クラッチ手段は、クラッチ動作のほとんど(75%を超える割合)において、筐体内の圧力を第1圧力と第2圧力との間の圧力に維持することが好ましい。しかしながら、筐体内の圧力は、所望されない圧力振動により、例えば第2モータダクトの圧力よりも、一時的に低くなり得る。
本発明に係る液圧モータのようなラジアルピストンモータでは、シリンダが2つのモータダクトの一方及び他方と順次連通する。各シリンダにおいて、当該連通は、通常、シリンダに接続するシリンダダクトがモータダクトに接続する複数の分配ダクトと連通することにより実現される。
モータダクトとシリンダとは、上述のように、順次互いに連通する。分配ダクトとシリンダダクトとの間の流路断面積は、いくつかの時点でゼロであるが、増加して最大値に達し、その後再びゼロになる。
シリンダ内の圧力は、シリンダがモータダクトの一方又は他方に接続しているか否かに応じた2つの値を単に取るのではなく、シリンダが隔離された段階で休止を挟みながら、一方のモータダクトの圧力から他方のモータダクトの圧力へと連続的に変化する。
シリンダ内の圧力によって、シリンダ内のピストンに大なり小なりの大きさの延出力が作用し、ピストンがカムに向かって外側に延出する。任意の時点で、流路断面積及びシリンダ内の圧力が大きく変化することに伴い、ピストンに作用する延出力も大きく変化する。
また、ピストンを延出させるために筐体に供給される流体の流速は、通常低い送出速度の補助ポンプによってもたらされるため、低いのが一般である。そのため、任意の時点で多数のピストンをシリンダから高速で延出させるのは、不可能である。本発明に係る液圧伝動装置は、延出するピストンの数及びピストンが延出する速度の少なくとも一方を制限する。
上記制限は、筐体内の背圧を用いて、各時点で以下のようにして行われる。
・シリンダから延出する方向への付勢力が最も小さいピストン(即ち、対応するシリンダ内の圧力が最も低いピストン)は、シリンダから延出しないか、或いは、対応するシリンダ内の圧力が筐体内の圧力よりも低い場合に流体によってシリンダ内に押し戻される。
・対応するシリンダ内に高圧が作用するピストンは、カムに向けて強く押し出され、シリンダから高速で延出する。
したがって、上記実施形態では、全てのピストンが一斉にシリンダから延出するのではなく、ピストンが1つずつ(又は、液圧モータの構成に応じた小さなグループ単位で)延出する。
各時点において、シリンダから延出するピストンの数が、比較的少ない。このように、少数のピストンが延出することで、第1モータダクト内の圧力が急激に低下せず、ピストンがシリンダから比較的高速で延出する。これと同様の理由により、延出するピストンは、全てのピストンが一斉に延出する場合に比べて長い距離、カムに向かって移動する。
上記実施形態によれば、全てのピストンが一斉に延出する場合に比べ、シリンダから延出するピストンがカムの上昇スロープ部(カムにおいて、ピストンがシリンダから延出する動作を行う間にピストンが接触する部分)に到達する可能性が高くなり、衝撃を回避、又は、少なくともピストンがカムの下降スロープ部に衝突する場合に比べて衝撃を低減することができる。
上記実施形態によれば、全てのピストンが一斉にではなく、ピストンが順次延出するので、ピストンとカムとの間の衝撃の回数及び猛威を著しく低減することができ、ひいては、クラッチ動作による騒音を著しく抑制することができる。
しかも、シリンダ内の圧力が筐体内の背圧よりも低いとき、背圧がピストンをシリンダ内に押し戻す力を生成する。その結果、ピストンが延出中にカムに到達していなかった場合、当該ピストンを含むシリンダ内の圧力が再び下降して筐体内の背圧よりも低くなれば、ピストンは押し戻されて少なくともその一部分がシリンダ内に後退する。このような動作にも関わらずピストンがカムと衝突した場合でも、ピストンに生じる衝撃は小さいものとなる。
また、ピストンは、カムと接触すると、カムと接触した状態を維持しようとする。したがって、全てのピストンが非常に高速で延出してカムと接触する。
本発明の一実施形態において、前記クラッチ手段は、前記流れ制限手段と並列に、前記クラッチ動作の間、定格弁を介して前記ケーシングダクトを前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクトに接続し、前記筐体内の圧力を制限する。
上記実施形態によれば、ケーシングダクト内の圧力が、第2モータダクト内の圧力よりも所定値以上に高くならない。したがって、筐体内の圧力の過度な上昇を回避し、液圧モータのガスケットの損傷を防止することができる。さらに、上記実施形態によれば、第2モータダクトと筐体との圧力差が制御され、ピストンをシリンダ内に押し戻す力を制御することができる。これにより、ピストンがシリンダ内に損傷を与えることなく十分緩やかに後退する。
しかも、上記実施形態によれば、筐体から第2モータダクトに向けて排出される流体によって、2つのモータダクトに供給される流体の量が増大する。これにより、モータダクト内の圧力の上昇が促進され、クラッチ動作の速度が上昇する。
本発明の一実施形態において、液圧伝動装置は、メインポンプをさらに備え、前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記メインポンプのメイン送出口を前記第1モータダクトと連通させることにより、前記液圧モータへの流体供給を可能とし、前記液圧モータが、少なくとも1の車輪に接続して当該車輪を駆動し、前記クラッチ手段、前記クラッチ動作の前に、前記メインポンプのシリンダ容積を変化させ、前記液圧モータの回転速度と前記車輪の回転速度との差が前記車輪の回転速度の25%未満となるように前記液圧モータを駆動させる。
上記メインポンプは、開回路で動作するポンプであってよい。この場合、公知の方法により、ブーストポンプが省略され、2つのモータダクトのうちメインポンプのメイン送出口と連通しない方のモータダクトを非加圧リザーバに接続することで、液圧モータからの流体の排出が可能となる。
上記実施形態によれば、メインポンプを同期させる(即ち、メインポンプのシリンダ容積を適切な値(本実施形態では、車輪の回転速度とほとんど異ならない回転速度で液圧モータを駆動させる値)に設定する)ことにより、クラッチ動作の間、ピストンのいくつかが未だ十分に延出していないという事実に鑑みて、メインポンプの送出速度を、第1モータダクト内の圧力を維持するのに十分な速度とすることができる。これにより、ピストンを迅速に延出させ、クラッチ動作を迅速に行うことができる。
本発明の一実施形態において、液圧伝動装置は、メインポンプ及び補助ポンプをさらに備え、前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記補助ポンプの送出口を前記第1モータダクトと連通させる。当該実施形態は、補助ポンプを用いてクラッチ動作を行うものである。クラッチ動作の間、第2モータダクトは大気圧に維持され、第1モータダクトは補助ポンプによる圧力を受ける。
本発明の一実施形態において、前記クラッチ手段は、前記クラッチ動作の間、前記ケーシングダクトを前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクトに接続する。
上記実施形態によれば、筐体からケーシングダクトを介して排出された流体が第2モータに流入することにより、第2モータダクト内に追加の圧力をある程度維持することができ、ピストンをカムと接触した状態に確実に維持することができる。
本発明の一実施形態において、前記クラッチ手段は、前記流れ制限手段と並列に、前記液圧モータを前記クラッチ切断状態とするクラッチ切断動作の間、前記筐体を流体で満たすための流体供給逆止弁を介して前記ケーシングダクトを流体排出ダクトに接続することにより、前記筐体に流体を供給する。
上記実施形態によれば、クラッチ切断動作の間、流れ制限手段によって制限されない流速で、筐体に流体を供給することができる。これにより、比較的高い流速を容易に実現することができ、クラッチ切断動作を極めて短い時間で行うことができる。
本発明の一実施形態において、液圧伝動装置は、前記液圧モータを前記クラッチ切断状態とするクラッチ切断動作の間、前記ピストンが前記シリンダ内で後退し易くなるように、前記ケーシングダクトに流体を供給して当該ケーシングダクトに圧力を付加するアキュムレータをさらに備えている。
上記アキュムレータは、加圧流体を含むと共に液圧エネルギーを静力学的エネルギーとして貯留可能で且つ貯留した静力学的エネルギーから液圧エネルギーを復原することができる、復元ばね(rechargeable spring)又はガスタイプの液圧アキュムレータであってよい。
上記のようなアキュムレータによれば、ある程度の量の流体を非常に高速で供給することができるため、クラッチ切断動作の時間を短縮することができる。しかも、上記のようなアキュムレータによれば、補助ポンプ又はブーストポンプと違って送出速度が制限されない手段を介して、閉回路を流体で満たすことができるため、コンパクトなブーストポンプを用いることができる。
本発明の第1実施形態に係る液圧伝動装置を示す概略図である。 図1Aに示す液圧伝動装置と類似した液圧伝動装置であって、図1Aに示す逆止弁の代替手段を具備した液圧伝動装置を示す図である。 図1Aに示す液圧伝動装置と類似した液圧伝動装置であって、図1Aに示す逆止弁の代替手段を具備した液圧伝動装置を示す図である。 本発明に係る液圧伝動装置に含まれる液圧モータを示す、当該液圧モータの回転軸に直交する方向に沿った、断面図である。 本発明の第2実施形態に係る液圧伝動装置を示す概略図である。 本発明の第3実施形態に係る液圧伝動装置を示す概略図である。 本発明の第4実施形態に係る液圧伝動装置を示す概略図である。 本発明の第5実施形態に係る液圧伝動装置を示す概略図である。
本発明及びその効果は、以下に述べる実施形態に関する詳細な説明によって、より明確に理解されるであろう。以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
図1Aは、本発明の第1実施形態に係る液圧伝動装置20を具備した車両10を示す。
車両10は、4つの車輪(2つの後輪12A,12B及び2つの前輪14A,14B)を有する。通常状況下において、車両10はメイントランスミッション16によって駆動される。メイントランスミッション16は、ディーゼルエンジン18を含む。エンジン18は、後輪12A,12Bに接続し、通常状況下において車両10に駆動力を供給する。
車両10は、さらに、困難な道路状況下(地面が滑り易い場合や急勾配である場合等)において駆動するため、補助トランスミッションにより構成される液圧伝動装置20を有する。液圧伝動装置20は、通常状況下では駆動輪でない2つの前輪14A,14Bを、駆動輪とする。これにより、車両10は、4つの車輪12A,12B,14A,14Bの全てを駆動輪とする、アシストモードを有する。
液圧伝動装置20は、エンジン18からの電源出力に接続されている車軸21に接続されており、作動時にエンジン18からのエネルギーを前輪14A,14Bに供給する。
液圧伝動装置20は、エンジン18からのエネルギーの一部を前輪14A,14Bに伝達する機能の他、様々な機能(補助トランスミッションの作動/停止、停止モード中における補助トランスミッションの構成要素の安全確保、等)を有する。
液圧伝動装置20は、前輪14A,14Bを駆動するため、2つの加圧流体源(メインポンプ24及び補助ポンプ25)を有する。補助ポンプ25は、液圧伝動装置20における複数の補助ダクト内の最小流体圧力を維持するように構成されている。
メインポンプ24は、可変の送出速度及び斜板を有する可逆ポンプである。
メインポンプ24及び補助ポンプ25は共に、エンジン18の出力側の車軸21に接続されており、同時に駆動可能である。
メインポンプ24は、前輪14A,14Bのそれぞれに接続された2つの液圧モータ26A,26Bに加圧流体を供給するように構成されている。メインポンプ24は、当該メインポンプ24のメイン送出口24A,24Bに接続する2つのポンプダクト28A,28Bを有する。
ポンプダクト28A,28Bは、2つのモータダクト30,32のそれぞれと連通してよい。モータダクト30,32は、それぞれ、ポンプダクト28A,28Bに接続する第1部分301,321、及び、2つの分岐部302A,302B,322A,322Bに分岐した第2部分を有する。分岐部302A,302B,322A,322Bは、液圧モータ26A,26Bの供給・排出エンクロージャに接続されている。
液圧モータ26A,26Bは、公知の方法により(例えば仏国特許発明第2504987号明細書に記載のモータのように)、ラジアルピストンを有する。
液圧モータ26A,26Bはそれぞれ、前輪14A,14Bに接続された出力軸を有する。車両10がアシストモードにあるとき、液圧モータ26A,26Bは、メインポンプ24によって付加されたポンプダクト28A,28B(ひいてはモータダクト30,32)の圧力の差に起因して、前輪14A,14Bを駆動させる駆動トルク(又は制動トルク)を供給する。
ポンプダクト28A,28B及びモータダクト30,32は、作動弁34を介して互いに連通可能となっている。作動弁34は、3つの上流側ポートA,B,C、2つの下流側ポートE,F、及び、3つの位置I,II,IIIを有する。作動弁34は、さらに、2つの液圧制御室34A,34Bを有する。
本明細書において、弁のポートにおける「上流」「下流」という文言は、他の動作モードを含め、流体の流れ又はコマンドの伝達が最も頻繁に生じる方向を意味する。
ポートA,Cは、ポンプダクト28A,28Bにそれぞれ接続されている。液圧制御室34A及びポートBは、制御弁50のポートDに接続されている。ポートE,Fは、モータダクト30,32にそれぞれ接続されており、即ち、液圧モータ26Aに接続する分岐部302A,322Aにそれぞれ接続され、且つ、液圧モータ26Bに接続する分岐部302B,322Bにそれぞれ接続されている。
作動弁34は、さらに、作動弁34が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第1位置Iでは、ポートB,E,Fが互いに接続され、ポートA,Cが互いに接続される。
第2位置IIでは、ポートA,B,C,E,Fが互いに接続される。
第3位置IIIでは、ポートA,Eが互いに接続され、ポートC,Fが互いに接続され、ポートBが隔離される。
第1位置Iでは、ポンプダクト28A,28Bが互いに接続される(バイパス位置)。第1位置Iにおいて、メインポンプ24の送出速度はゼロである。また、第1位置Iでは、モータダクト30,32が互いに接続され、ポンプダクト28A,28B内の圧力が後述のように制御弁50によってモータダクト30,32に付加される。
第3位置IIIでは、モータダクト30,32がポンプダクト28A,28Bに接続され、モータダクト30,32が液圧モータ26A,26Bに流体を供給し、前輪14A,14Bを駆動する。第3位置IIIは、車両10をアシストモードにする場合に用いられる。車両10がアシストモードにあるとき、液圧モータ26A,26Bは、過渡段階を除いて、クラッチ状態とされる。
液圧伝動装置20への流体の供給は、以下のようにして行われる。
補助ポンプ25の送出口は、ブーストダクト41に接続されている。
ブーストダクト41は、逆止弁42A,42Bを介して、ポンプダクト28A,28Bに接続されている。これにより、ポンプダクト28A,28B内の圧力は、常にブースト圧(補助ポンプ25の送出口の圧力)と同じレベルに維持される。
ブーストダクト41は、さらに、圧力リミッタ44を介して、大気圧にある非加圧リザーバ46に接続されている。これにより、ブーストダクト41内の圧力の過度の上昇が防止される。
ポンプダクト28A,28Bは、上記と同様、超過圧力を防止するため、圧力リミッタ48A,48Bを介して、ブーストダクト41に接続されている。
液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38B内には、漏液返却ダクト(ケーシングダクト40)と連通する内部空間が設けられている。液圧モータ26A,26Bの内部構成については、図2を参照して後に詳述する。
ケーシングダクト40は、液圧モータ26A,26Bにそれぞれ接続された2つのセグメント40A,40Bを含む。セグメント40A,40Bは、共に、共通セグメント401に接続されている。
以下の説明において、ケーシングダクト40の上流側の部分は、慣習により、液圧モータ26A,26B近傍の端部に対応するものとする。
ケーシングダクト40は、共通セグメント401よりも下流側にある接合点T1において、圧力制限逆止弁80を介してダクト402に接続する部分と、くびれ部82を介してダクト404に接続する部分とに分岐している。
ダクト404は、大気圧にある非加圧リザーバ52に接続されている。くびれ部82は、非加圧リザーバ52への流体の排出を制限するものであり、ケーシングダクト40内における流体の流れを制限する流れ制限手段を構成する。
ダクト402は、ブーストダクト41に接続されている。したがって、ダクト402内の圧力は、ブーストダクト41内の圧力と等しく、即ち補助ポンプ25の送出口の圧力に等しい。圧力制限逆止弁80は、筐体38A,38Bからブーストダクト41に向かう方向に流体が流れるように、設けられている。
液圧伝動装置20がソレノイド式の制御弁50を含むことにより、車両10がアシストモード又は非アシストモードを取ることができる。
制御弁50は、ブーストダクト41に設けられている。制御弁50は、2つの上流側ポートA,B、2つの下流側ポートC,D、2つの位置I,II、及び、制御弁50が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
ポートAは、ブーストダクト41の一端に接続されている。ポートBは、非加圧リザーバ52に接続 されている。非加圧リザーバ52は、非加圧リザーバ46と同様のものであってよい。ポートCは、作動弁34の液圧制御室34Bに接続されている。ポートDは、作動弁34の液圧制御室34A及び作動弁34のポートBに接続されている。
第1位置Iでは、ポートA,Cが互いに接続され、ポートB,Dが互いに接続される。第2位置IIでは、ポートA,Dが互いに接続され、ポートB,Cが互いに接続される。
液圧伝動装置20は、制御弁50によって制御される。制御弁50は、第2位置IIにおいて液圧伝動装置20を作動させて車両10をアシストモードにし、第1位置Iにおいて液圧伝動装置20を停止させて車両10を非アシストモードに戻す。
車両10が非アシストモードにあるとき、ポンプダクト28A,28Bが、第1位置Iにある作動弁34を介して、互いに接続される。モータダクト30,32は、制御弁50のポートDを介して非加圧リザーバ52に接続され、大気圧に維持される。ケーシングダクト40もモータダクト30,32と同様に非加圧リザーバ52に接続され、筐体38A,38B内の圧力が大気圧に維持される。
制御弁50が第2位置IIから第1位置Iに移行することにより、液圧モータ26A,26Bのクラッチ動作が開始される。
制御弁50が第1位置Iから第2位置IIに移行するとき、補助ポンプ25によってもたらされるブースト圧が、液圧制御室34Bではなく液圧制御室34Aに付加される。これにより、作動弁34が第1位置I(非アシストモード)から第3位置(アシストモード)に移行する。
このとき、即座に、メインポンプ24の送出圧力が第1モータダクト32に伝達され、メインポンプ24の吸引口の圧力が第2モータダクト30に付加される。
これと同時に、大気圧にあった筐体38A,38B内の圧力が、第1モータダクト32に付加された高圧の影響により、上昇し始める。そして、第1モータダクト32に接続するピストンが、流体圧力によってシリンダから押し出される。すると即座に、液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38Bからある程度の量の流体が排出される。このとき流体は、くびれ部82の存在により、ダクト404を介して非加圧リザーバ52に向けて、比較的低い速度で排出される。そして、ケーシングダクト40内の圧力が上昇する。ケーシングダクト40内の圧力がブーストダクト41内の圧力に達すると、圧力制限逆止弁80が開き、余剰の流体がブーストダクト41に排出される。これにより、ケーシングダクト40内の圧力が補助ポンプ25の送出圧力を超えないようになっている。
図1B及び図1Cに示す液圧伝動装置20は、それぞれ、圧力制限逆止弁80を除いて、図1Aに示す液圧伝動装置と全体的に同じ構成を有する。即ち、図1B及び図1Cは、圧力制限逆止弁80の代替手段を示すものである。
図1Bは、圧力制限逆止弁80の代替手段として、圧力リミッタ80’を示している。圧力リミッタ80’は、これよりも上流側の圧力が上昇して所定値に達すると、漸進的に開く。これにより、流体が排出される。なお、図1Bの例ではブーストダクト41に流体が排出されるが、非加圧リザーバ52にも流体が排出されてよい。
図1Cは、圧力制限逆止弁80の代替手段として、定格弁80”を示している。定格弁80”は、これよりも上流側の圧力(筐体38A,38B内の圧力)がブーストラインの圧力を所定値以上超えると、開く。クラッチ動作の際、ブーストラインが第2モータダクト30に流体を供給し、第2モータダクト30内の圧力がキャビテーション回避に十分な圧力に維持される。筐体38A,38Bからブーストダクト41、さらに第2モータダクト30に向かって流体が移動し、第2モータダクト30に流体が供給される。これにより、メインポンプ24の吸引によって圧力が低下しても、第2モータダクト30内の圧力を十分に維持することができる。
次いで、図2を参照し、クラッチ動作中にピストンがシリンダから延出するときの一連の動作について、説明する。
図2は、液圧モータ26Aの断面を示すが、液圧モータ26Bの断面もこれと同様である。
液圧モータ26Aは、シリンダブロック108内に形成された溝102,104,106から構成される、3つの供給/排出エンクロージャを有する。これにより、液圧モータ26Aは、2つのサブモータから構成されるように動作可能であり、単一のシリンダ容積ではなく複数のシリンダ容積で動作可能である。
即ち、本発明は、複数のサブモータから構成される液圧モータに適用可能である。この場合、本発明は、任意の1のサブモータのクラッチ動作に対して独立して適用可能である。
液圧モータ26Aにおいて、溝102,104は互いに接続されると共に分岐部322Aに接続されており、溝106は分岐部302Aに接続されている。
液圧モータ26Aは、シリンダブロック108、及び、波形状のカム114を有する。シリンダブロック108は、筐体38A内に設けられており、10のシリンダ110を有する。シリンダ110は、滑動可能に設けられたピストン112をそれぞれ含むと共に、液圧モータ26Aの回転軸に対して放射状に配置されている。カム114は、ピストン112に反力を生じさせる部材であり、筐体38A内に形成された8つの突出部を有する。
液圧モータ26Aは外側にカム114・内側にシリンダブロック108を有するが、本発明は、内側にカム・外側にシリンダブロックを有する液圧モータにも適用可能である。また、本発明は、シリンダブロックが停止した状態でカムが回転する構成、及び、その逆の構成(カムが停止した状態でシリンダブロックが回転する構成)のいずれにも適用可能である。
流体は、2つの分岐部322A,302Aを介して、溝102,104,106により、液圧モータ26Aに供給され、又は、液圧モータ26Aから排出される。溝102,104,106はそれぞれ放射状の分配ダクト(4つの分配ダクト122、4つの分配ダクト124、及び、6つの分配ダクト126)と連通している。
分配ダクト122,124,126は、公知の方法により、シリンダブロック108のカム114に対する位置に応じてシリンダダクト128と連続的に連通する。
シリンダダクト128は、シリンダブロック108の外周面(連通面)に開口している。液圧モータ26Aは、当該連通面に対向する位置に、分配部を有する。分配部は、シリンダブロック108の回転中に連通面に対して回転する分配面を有する。分配ダクト122,124,126は、当該分配面に開口している。
上記のようにしてシリンダブロック108がカム114に対して回転する間、各シリンダダクト128は、分配ダクト122,124のそれぞれと交互に連通し、その後分配ダクト126と連通する。シリンダダクト128内の圧力は、第1モータダクト32の圧力に維持された後、第2モータダクト30の圧力となり、その後再び第1モータダクト32の圧力になる。
シリンダダクト128及び分配ダクト122,124,126は、順次互いに連通する。分配面又は連通面に沿った流路断面積は、当初ゼロであるが、漸進的に増加して最大値に達し、その後漸進的にゼロに戻る。
以下に説明するクラッチ動作の過程は、上記のような圧力変化を考慮することで、より明確に理解されよう。
クラッチ動作の最初の時点t0(図2参照)では、全てのピストン112がシリンダ110内に後退している。ここで、シリンダブロック108はカム114に対して矢印Aで示す方向に回転し、分岐部322Aはメインポンプ24の高圧(第1圧力)にされるものとする。
時点t0において、分配ダクト122,124,126とシリンダダクト128との間の流路断面積に応じてシリンダ110から大なり小なり延出する方向に付勢されるピストン112を、以下の5つの群に区分することができる。
・第1群G1: 第1モータダクト32の分岐部322Aに接続され始めたところであるために延出する方向にほとんど付勢されない2つのピストン112からなる群
・第2群G2: 第1モータダクト32の分岐部322Aに十分に接続されているために延出する方向に大きく付勢される2つのピストン112からなる群
・第3群G3: 第1モータダクト32の分岐部322Aに未だ接続されているが流路断面積が減少しているために延出する方向にあまり付勢されない2つのピストン112からなる群
・第4群G4: 第2モータダクト30の分岐部302Aに接続されている2つのピストン112からなる群
・第5群G5: 第2モータダクト30の分岐部302Aに未だ若干の時間接続されている2つのピストン112からなる群
時点t0において、筐体38A内の圧力は大気圧に等しい。
メインポンプ24の送出圧力が分岐部322Aに付加されると、分岐部322Aに接続されているシリンダ110内のピストン112は、当該ピストン112に付加される圧力の大きさに応じて、延出し始めるか、或いは、延出し始めない。
このとき、筐体38A内の圧力が直ちに上昇し始めると共に、くびれ部82の作用により筐体38Aからの流体の排出が制限される。第4群G4及び第5群G5のピストン112は、(上述の説明では動作について説明していないが、)背圧によってシリンダ110内に留まる方向に付勢され、延出しない。これは、第4群G4及び第5群G5のピストン112に対応するシリンダ110内の圧力が、第2モータダクト30の分岐部302A内の圧力(低圧)と等しく、筐体38A内の圧力よりも低いためである。
つまり、クラッチ動作の最初の段階では、第2群G2のピストン112はシリンダ110から迅速に延出するが、他の群(第1群G1、第3群G3、第4群G4、及び第5群G5)のピストン112はシリンダ110から延出しないか或いはほとんど延出しない。
クラッチ動作は、以下のように連続的に行われる。
即ち、1周の16分の1毎に、分配ダクト122,124,126における分配面の周縁が第1モータダクト32及び第2モータダクト30のそれぞれと交互に接続され、各シリンダダクト128は、第1モータダクト32の圧力から第2モータダクト30の圧力に、或いは、第2モータダクト30の圧力から第1モータダクト32の圧力にされる。
各時点において、延出する方向に大きく付勢されるピストン112のみが、実際にシリンダ110から延出する。第1モータダクト32に十分に接続されていないシリンダダクト128を有するピストン112は、筐体38A内の背圧によって、シリンダ110内に留まるよう付勢される。任意の時点において、2つのシリンダ110が第1モータダクト32の分岐部322Aに十分に接続されているため、ピストン112は対になって延出する。
液圧伝動装置20の設定(特に、流れ制限手段(くびれ部82)の寸法)に応じて、ピストン112は、延出動作の終了時点で、カム114に到達するか、或いは、カム114と接触する前に停止する。一般に、ピストン112は、最初の延出動作ではカム114に到達せず、2回目の延出動作でカム114に到達する。
各ピストン112の延出動作は、シリンダ110が第1モータダクト32に接続されなくなったときに、終了する。
その後、ピストン112は、背圧によってシリンダ110内に押し戻される。即ち、ピストン112は、自発的にシリンダ110内に後退するよう移動し始める。当該動作中、動作速度が十分でない場合、ピストン112は、カム114と衝突する可能性があるが、シリンダ110内に移動しようとしているため、カム114との衝撃は著しく低減される。
複数のピストン112の延出に伴い、大量の流体が液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38Bから排出されると共に、大量の流体がポンプダクト28A,28Bとモータダクト30,32とを相互に連結する閉回路に供給される。
その結果、シリンダ110から延出する方向への付勢力が最も大きいピストン112は、非常に迅速に、カム114と接触するのに十分な程度に、外側に付勢される。このように、全てのピストン112は、漸進的に延出し、カム114と接触する。
本発明の要点は、筐体内の背圧によって、複数のピストンが一斉に延出するのを防止し、複数のピストンが時間差をもって交互に迅速に延出し易くすることにある。ピストンが対になって延出するため、筐体から排出される流体の量を比較的少なく維持することができる。当該流体の量は、補助モータ25がモータダクト30,32に供給すべき流体の量でもある。
当該流体の量が比較的少ないため、補助ポンプ25の送出速度によって、第1モータダクト32の分岐部322A内の圧力を十分に高圧に維持することができる。これにより、カム114と接触したピストン112の全てをカム114と接触した状態に確実に維持することができる。
筐体38A,38B内の圧力が補助ポンプ25の送出圧力に達すると、ケーシングダクト40を介して排出された余剰の流体が、ブーストダクト41に戻され、補助ポンプ25によりモータダクト30,32に供給される流体に加えられる。
図3〜図6は、それぞれ、本発明の別の実施形態に係る液圧伝動装置を示す。図3〜図6に示す液圧伝動装置は互いに極めて類似しており、以下、主に図3を参照して液圧伝動装置の構成について説明する。同一又は類似の構成要素については、図3〜図6において同じ参照番号で示す。
図3〜図6の実施形態で主に相違する点は、流れ制限手段、及び、逆止弁(具体的には、流体供給逆止弁、及び、圧力制限逆止弁)の構成にある(図3のくびれ部282、圧力制限逆止弁280、及び、流体供給逆止弁281参照)。
図3は、本発明の第2実施形態に係る液圧伝動装置220を具備した車両210を示す。
車両210は、第1実施形態の車両10と類似している。ポンプダクト28A,28Bとモータダクト30,32との間に、作動弁134が設けられている。作動弁134は、4つの上流側ポートA,B,C,D、2つの下流側ポートE,F、2つの位置I,II、及び、2つの液圧制御室134A,134Bを有する。
ポートA,Dは、ポンプダクト28Aに接続されている。ポートCは、ポンプダクト28Bに接続されている。ポートE,Fは、モータダクト30,32に接続されている。ポートBは、圧力制御弁36に接続されている。
作動弁134は、さらに、作動弁134が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第1位置Iでは、ポートAが隔離され、ポートBがポートE,Fに接続され、ポートC,Dが互いに接続される。
第2位置IIでは、ポートB,Dが隔離され、ポートA,Eが互いに接続され、ポートC,Fが互いに接続される。なお、ポートA,Dは、互いに接続されると共に、ポンプダクト28Aに接続した状態を維持する。
第1位置Iでは、ポンプダクト28A,28Bが互いに接続される(バイパス位置)。第1位置Iにおいて、メインポンプ24の送出速度はゼロである。また、第1位置Iでは、モータダクト30,32が互いに接続され、ポンプダクト28A,28B内の圧力が後述のように圧力制御弁36によってモータダクト30,32に付加される。
第2位置IIでは、モータダクト30,32がポンプダクト28A,28Bに接続されて液圧モータ26A,26Bに流体を供給し、前輪14A,14Bを駆動する。第2位置IIは、アシストモードを構成する。
ブーストダクトには、ソレノイド式のバイパス弁150が設けられている。バイパス弁150は、2つの上流側ポートA,B、2つの下流側ポートC,D、及び、2つの位置I,IIを有する。
ポートAは、非加圧リザーバ52に接続されている。ポートBは、ブーストダクト41の一端に接続されている。ポートCは、後に詳述する機能を有するトランスミッションダクト54に接続されている。ポートDは、バイパスダクト56に接続されている。
バイパス弁150は、さらに、バイパス弁150が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第1位置Iでは、ポートA,Cが互いに接続され、ポートB,Dが互いに接続される。
第2位置IIでは、ポートA,Dが互いに接続され、ポートB,Cが互いに接続される。
第1位置Iは、バイパス弁150の初期位置であると共に、液圧伝動装置220の停止位置であり、車両210の非アシストモード(通常駆動)に対応する。第1位置Iでは、ブーストポンプからの流体がバイパスダクト56に向かい、トランスミッションダクト54が大気圧に維持される。
第2位置IIは、液圧伝動装置220の作動モードに対応し、車両210のアシストモードに対応する。第2位置IIでは、バイパス弁150の作用により、ブーストポンプからトランスミッションダクト54(液圧伝動装置220の補助ダクト)に向かって流体が流れる。
バイパスダクト56は、3つの部分(上流部分561、中央部分562、及び、下流部分563)を有する。
上流部分561及び中央部分562は、圧力リミッタ58及び逆止弁60を介して、互いに接続されている。圧力リミッタ58及び逆止弁60は、並列に設けられている。逆止弁60は、流体が中央部分562に向かって移動するのを防止するように、設けられている。
圧力リミッタ58は、これよりも上流側の圧力によって、制御される。圧力リミッタ58により、上流部分561の圧力が最小値(10バール)に維持される。
中央部分562及び下流部分563は、定格弁62を介して、互いに接続されている。定格弁62により、中央部分562の圧力が最小値(0.5バール)に確実に維持される。
ブーストダクト41は、バイパスダクト56と協働して、バイパスリンク64を形成している。バイパスリンク64は、補助ポンプ25の送出口と非加圧リザーバ52とを接続している。
上記のように、ブーストダクト41は、逆止弁42A,42Bを介して、ポンプダクト28A,28Bに接続されている。
したがって、車両210がアシストモードにあるとき(即ち、バイパス弁150が第2位置IIにあるとき)、圧力リミッタ58によって10バール(より正確には10.5バール)に維持されているバイパスリンク64(ブーストダクト41とバイパスダクト56の上流部分561とを結合した要素)の上流部分の圧力が、ポンプダクト28A,28Bに付加される。当該圧力は、メインポンプ24の損傷を防止するのに十分高い圧力であり、逆止弁42A,42Bを介してポンプダクト28A,28Bに付加される。圧力リミッタ58によって維持される圧力を「ポンプ保護圧力」と称し、バイパスリンク64の上流部分を「ポンプ保護部分」と称する。
バイパスダクト56の中央部分562は、ケーシングダクト240の共通セグメント2401に接続されている。したがって、ケーシングダクト240内の圧力は常に0.5バール(定格弁62の定格圧力)以下に維持される。しかしながら、定格弁62が除去可能な最大流量は比較的制限されるため、中央部分562の圧力が一時的に大きく上昇することがある。これにより、くびれ部282による効果が増大し得る。
作動弁134は、第1パイロット弁68によって制御される。
第1パイロット弁68は、ソレノイド式の弁であり、2つの上流側ポートA,B、2つの下流側ポートC,D、及び、2つの位置I,IIを有する。
ポートAは、トランスミッションダクト54に接続されている。トランスミッションダクト54は、第1パイロット弁68が作動弁134の制御に用いるブースト圧を、伝達する。ポートBは、流体排出ダクト70に接続されている。流体排出ダクト70は、非加圧リザーバ52に接続されている。ポートCは、作動弁134の液圧制御室134Bに接続されている。液圧制御室134B内の圧力の上昇によって、作動弁134が第1位置I(非アシストモード)に付勢される。ポートDは、作動弁134の液圧制御室134Aに接続されている。液圧制御室134A内の圧力の上昇によって、作動弁134が第2位置II(アシストモード)に付勢される。
第1パイロット弁68は、さらに、第1パイロット弁68が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第1位置Iでは、ポートA,Cが互いに接続され、ポートB,Dが互いに接続される。第2位置IIでは、ポートA,Dが互いに接続され、ポートB,Cが互いに接続される。
第1パイロット弁68は、バイパス弁150よりも下流側に位置しているため、バイパス弁150が第2位置IIにあるとき(即ち、トランスミッションダクト54内にブースト圧が作用しているとき)のみ機能する。
このような態様において、第1パイロット弁68に対する作用により、第1パイロット弁68が第1位置Iを取るか第2位置IIを取るかに応じて、作動弁134を第1位置I又は第2位置IIに移行させることができる。第1パイロット弁68が第1位置Iにあるとき、ブースト圧が液圧制御室134Aに伝達され、液圧制御室134Bが大気圧に維持され、作動弁134が第1位置I(非アシストモード)を取る。第1パイロット弁68が第2位置IIにあるとき、上記とは逆に、ブースト圧が液圧制御室134Bに伝達され、液圧制御室134Aが大気圧に維持され、作動弁134が第2位置II(アシストモード)を取る。
液圧伝動装置220は、さらに、圧力制御弁36を制御する第2パイロット弁72を有する。
以下、圧力制御弁36の構成について説明する。圧力制御弁36は、2つの上流側ポートA,B、1つの下流側ポートC、及び、1つの液圧制御室361を有する。ポートCは、作動弁134のポートBに接続されている。
圧力制御弁36は、2つの位置I,IIを有する。
第1位置Iでは、ポートA,Cが互いに接続され、ポートBが隔離される。第2位置IIでは、ポートB,Cが互いに接続され、ポートAが隔離される。
圧力制御弁36は、さらに、圧力制御弁36が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第2パイロット弁72は、ソレノイド式の弁であり、2つの上流側ポートA,B、1つの下流側ポートC、及び、2つの位置I,IIを有する。
ポートA,Bは、トランスミッションダクト54及び流体排出ダクト70にそれぞれ接続されている。ポートCは、圧力制御弁36の液圧制御室361に接続されている。
第2パイロット弁72は、さらに、第2パイロット弁72が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
第1位置Iにおいて、第2パイロット弁72は、ポートAを隔離しつつ、ポートB,Cを互いに接続する。第2位置IIにおいて、第2パイロット弁72は、ポートBを隔離しつつ、ポートA,Cを互いに接続する。
圧力制御弁36及び第2パイロット弁72は、第1パイロット弁68と同様、支援段階であるアシストモードの間(即ち、本実施形態では、バイパス弁150が第2位置IIを取るとき)のみ機能する。このとき、第2パイロット弁72のポートAに接続するトランスミッションダクト54内にブースト圧が作用し、第2パイロット弁72のポートBに接続する流体排出ダクト70内に大気圧が作用する。
このような態様において、第2パイロット弁72は、第1位置Iを取るか第2位置IIを取るかに応じて、圧力制御弁36の液圧制御室361内の圧力をブースト圧又は大気圧にすることができる。液圧制御室361内の圧力によって、圧力制御弁36は、第2パイロット弁72が第1位置Iにある場合、第1位置Iを取り、第2パイロット弁72が第2位置IIにある場合、第2位置IIを取る。
このような構成により、作動弁134のポートBの圧力を選択することができる。作動弁134が第1位置Iにあるとき、ポートBの圧力がモータダクト30,32に伝達される。作動弁134が第2位置IIにあるとき、ポートBは隔離される。
液圧伝動装置220は、加圧流体源(アキュムレータ74)をさらに有する。アキュムレータ74の動作は、アキュムレータ弁76によって制御される。アキュムレータ弁76は、アキュムレータ74を液圧伝動装置220の他の部分に接続するアキュムレータダクトに設けられている。
アキュムレータ弁76は、1つの上流側ポートA、2つの下流側ポートB,C、及び、液圧制御室761を有する。ポートAは、アキュムレータ74に接続されている。ポートBは、ケーシングダクト240の共通セグメント2401に接続されている。ケーシングダクト240を介してアキュムレータ74から液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38Bに流体が供給されることで、筐体38A,38B内の圧力が再び上昇し、液圧モータ26A,26Bをクラッチ切断状態とすることができる。
ポートCは、トランスミッションダクト54に接続されている。
アキュムレータ弁76は、2つの位置I,IIを取り得る。第1位置Iでは、ポートA,Cが互いに接続され、ポートBが隔離される。第2位置IIでは、ポートA,Bが互いに接続され、ポートCが隔離される。
アキュムレータ弁76は、さらに、アキュムレータ弁76が第1位置Iに保持されるように付勢する伸縮ばねを有する。
液圧制御室761は、バイパスダクト56の上流部分561に接続されている。このような接続構成により、バイパス弁150が第1位置I(非アシストモード)にあるとき、液圧制御室761にブースト圧(非アシストモードにおいて、ブースト圧の値は「ポンプ保護値」に設定されている)が付加され、アキュムレータ弁76が第2位置IIに配置される。アキュムレータ弁76が第2位置IIにあるとき、アキュムレータ74はバイパスリンク64の中央部分に接続される。当該中央部分の圧力は、0.5バール(モータ保護圧力)に維持されている。したがって、アキュムレータ74は、それほど加圧されず、全く危険性がない。一方、バイパス弁150が第2位置II(アシストモード)にあるとき、液圧制御室761は大気圧となる。このとき、アキュムレータ弁76が第1位置Iを取り、アキュムレータ74がトランスミッションダクト54に接続され、アキュムレータ74にブースト圧が付加される。
バイパス弁150のポートDと液圧制御室761との接続により、アキュムレータ弁76とバイパス弁150とが互いに接続される。そして、アキュムレータ弁76の位置がバイパス弁150の位置に応じたものとなる。
アキュムレータ弁76のポートBとケーシングダクト240との接続部分よりも下流側(即ち、上記接続部分とバイパスダクト56の中央部分562との間)において、ケーシングダクト240が短いセグメントで2つに分岐している。
上記セグメントの第1分岐部に、くびれ部282が介在している。上記セグメントの第2分岐部に、筐体38A,38Bを流体で満たすための流体供給逆止弁281が介在している。流体供給逆止弁281は、液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38Bに流体が供給可能となるように、設けられている。
液圧伝動装置220では、くびれ部282が、ケーシングダクト240内における流体の流れを制限する流れ制限手段を構成する。
液圧モータ26A,26Bのクラッチ切断動作中、流体供給逆止弁281は、バイパスダクト56の中央部分562を通って流れる流体の一部がケーシングダクト240に向かうように、機能する。しかしながら、クラッチ切断動作の少なくとも最初の段階では、筐体38A,38Bに供給される流体の大部分が、アキュムレータ弁76のポートBを介してアキュムレータ74によって供給され得る。
クラッチ手段は、クラッチ切断動作の間、アキュムレータ74をケーシングダクト240におけるくびれ部282及び/又は流体供給逆止弁281よりも筐体38A,38B側に接続する。この場合、アキュムレータ74によって供給される流体は、くびれ部282を通らないため、速度が高くなる。これにより、クラッチ切断動作を迅速に行うことができる。
アキュムレータ弁76のポートBと共通セグメント2401とを繋ぐリンクが、圧力制限逆止弁280を介して、ブーストダクト41に接続されている。圧力制限逆止弁280は、流体が当該リンクからバイパス弁150を通らずにブーストダクト41に向かって流れるように、設けられている。これにより、ケーシングダクト240内の圧力がブーストダクト41内の圧力を超えないようになっている。
なお、圧力制限逆止弁280は任意の要素であり、くびれ部282のみがクラッチ動作の間に筐体38A,38Bからの流体を排出するように、くびれ部282を設計してもよい。
液圧伝動装置220は、以下のように動作する。
液圧伝動装置220のクラッチ手段は、バイパス弁150、作動弁134、圧力制御弁36、第1パイロット弁68、及び第2パイロット弁72によって、主に構成される。
液圧伝動装置220は、複数の弁を作動又は停止させる一連の動作を行うことで、機能を実現する。
当該一連の動作は、車両210の運転手による支援機能の作動要請又は停止要請に基づいて、電子制御ユニット(不図示)を介して、自動的に制御されてよい。
<非アシストモード>
非アシストモードにおいて、バイパス弁150は第1位置Iにあり、補助ポンプ(ブーストポンプ)25によって供給される流体は、バイパスリンク64に沿って流れ、非加圧リザーバ52に戻る。当該流体は、液圧伝動装置220に含まれるバイパス弁150以外の弁を用いることなく、比較的短い経路を流れる。アキュムレータ弁76は、第2位置IIにある。アキュムレータ74は、バイパスリンク64の定格弁62を介して、流体を排出する。作動弁134、第1パイロット弁68、第2パイロット弁72、及び圧力制御弁36は、第1位置Iにある。バイパスリンク64の上流部分(ひいては、ポンプダクト28A,28B)にポンプ保護圧力が作用し、メインポンプ24の損傷が防止される。メインポンプ24は、エンジン18により駆動されるが、流体の配送は行わない。
ケーシングダクト240は、0.5バールの圧力が作用するバイパスダクト56の中央部分562に接続されている。当該圧力は、ピストン112がシリンダ110内の後退位置に保持されることを十分保証するものである。
<支援機能の作動>
液圧支援機能を作動させるため、運転手は、液圧伝動装置(補助トランスミッション)220を作動させるためのコマンドを電子制御ユニットに送信する。
電子制御ユニットは、バイパス弁150を作動させ、バイパス弁150を第2位置IIに配置する。
すると、アキュムレータ弁76が、即座に作動し、第2位置IIから第1位置Iに移行する。これにより、アキュムレータ74が、ブーストダクト41及びトランスミッションダクト54を介して、ブーストポンプに接続される。アキュムレータ74は、流体で満たされ、迅速に、ブーストポンプにより伝達される圧力に到達する。
<メインポンプの同期、及び、ピストンの延出>
アキュムレータ74が流体で満たされると、電子制御ユニットは、メインポンプ24のシリンダ容積を当該シリンダ容積が安定する目標値にまで漸進的に増加させることにより、メインポンプ24を同期させる。当該目標値は、メインポンプ24が車両210の車輪の回転速度に等しい回転速度で液圧モータ26A,26Bを駆動させることが可能なように、電子制御ユニットが決定する。
その後、第1パイロット弁68を作動させて当該弁68を第2位置IIに移行させることで、クラッチ動作が開始される。ブースト圧は、液圧制御室134Bに作用せず、液圧制御室134Aに作用する。そして、作動弁134が、第1位置Iから第2位置IIに移行する。これにより、ポンプダクト28A,28Bがモータダクト30,32と連通する。
そして、シリンダ110内に後退していたピストン112が、図2を参照しつつ説明した順序で、シリンダ110から延出する。ピストン112は、順次、カム114と接触する。
クラッチ動作中、ピストン112がシリンダ110から延出している間に、ケーシングダクト240が液圧モータ26A,26Bの内部空間から非加圧リザーバ52に流体を排出する。
この間に、アキュムレータ74が、補助ポンプ(ブーストポンプ)25と同じタイミングで、トランスミッションダクト54に接続される。これにより、アキュムレータ74が流体を供給し、モータダクト30,32が流体で満たされる。このようにしてアキュムレータ74がモータダクト30,32への流体供給及びモータダクト30,32内の圧力上昇を促進し、液圧モータ26A,26Bが迅速にクラッチ状態となる。
支援段階であるアシストモードの間、アキュムレータ74は、トランスミッションダクト54に接続された状態に維持され、ブースト圧に維持される。
図4は、本発明の第3実施形態に係る液圧伝動装置320を具備した車両310を示す。
液圧伝動装置320は、くびれ部382、圧力制限逆止弁380、及び流体供給逆止弁381を有する。これら要素は、それぞれ、第2実施形態のくびれ部282、圧力制限逆止弁280、及び流体供給逆止弁281と同様の機能を有する。
流体供給逆止弁381及びくびれ部382は、ケーシングダクト240の共通セグメント2401における2つに分岐した部分に、並列に設けられている。
上記分岐した部分及びくびれ部382は、アキュムレータ弁76のポートBとケーシングダクト240との接続部分と筐体38A,38Bとの間に位置している。
即ち、くびれ部382は、ケーシングダクト240における筐体38A,38Bとアキュムレータ74との間に設けられている。クラッチ動作の間、筐体38A,38Bから排出された流体は、くびれ部382のみを介してアキュムレータ74に向かって流れる。これにより、アキュムレータ74内で圧力ピークが生じるのを回避することができる。
圧力制限逆止弁380は、ブーストダクト41よりも下流側、ケーシングダクト240よりも上流側、且つ、筐体38A,38Bと上記分岐した部分との間に、接続されている。これにより、くびれ部382又は流体供給逆止弁381を通さずに、筐体38A,38Bから流体を排出することができる。流体供給逆止弁381は、流体が当該方向に流れないようにする。
圧力制限逆止弁380、流体供給逆止弁381、及びくびれ部382は、1のバルブ本体に一体に組み込まれている。
図5は、本発明の第4実施形態に係る液圧伝動装置420を具備した車両410を示す。液圧伝動装置420は、くびれ部482、圧力制限逆止弁480、及び流体供給逆止弁481を有する。これら要素は、それぞれ、第2実施形態のくびれ部282、圧力制限逆止弁280、及び流体供給逆止弁281と同様の機能を有する。
圧力制限逆止弁480及びくびれ部482は、それぞれ、図3に示す第2実施形態の圧力制限逆止弁280及びくびれ部282と同一である。
流体供給逆止弁481は、本実施形態に特有の形態で接続されている。即ち、流体供給逆止弁481は、バイパスダクト56の中央部分562ではなく、下流側に接続されており、流体排出ダクト70を介して非加圧リザーバ52に直接接続されている。また、流体排出ダクト70は、圧力制御弁36のポートAに接続されている。
クラッチ切断動作の間、第2パイロット弁72、圧力制御弁36、及び作動弁134は、第1位置Iにある。このとき、モータダクト30,32は流体排出ダクト70に接続され、ピストン112がシリンダ110内に後退する間、シリンダ110内の流体の一部が排出される。流体排出ダクト70を介して排出された流体は、流体供給逆止弁481を介して、液圧モータ26A,26Bの筐体38A,38Bに向かって流れる。このように、流体排出ダクト70は、流体供給ラインとして機能する。
クラッチ切断動作は、2つのステップで行われてよい。
第1ステップでは、シリンダ110から排出された流体が、上述のように、流体供給逆止弁481を介して筐体38A,38Bに向かって流れる。
その後、短時間が経過し、ある程度の量の流体が移動した後、バイパス弁150が作動して第1位置Iに移行する。これにより、アキュムレータ弁76が第2位置IIに移行すると共に、アキュムレータ74が、アキュムレータ弁76のポートBを介してケーシングダクト240に接続され、ケーシングダクト240に流体を供給する。その結果、ケーシングダクト240が比較的高圧に維持され、クラッチ切断動作を迅速に行うことができる。
第4実施形態において、クラッチ手段は、クラッチ切断動作を行う場合に、2つのモータダクト30,32をケーシングダクト240に接続し、その後、アキュムレータ74をケーシングダクト240に接続する。
このような一連の動作により、クラッチ切断動作を迅速に行うことができると共に、液圧伝動装置に含まれるブーストポンプを小型化することができる。
図6は、本発明の第5実施形態に係る液圧伝動装置520を具備した車両510を示す。液圧伝動装置520は、図3〜図5に示す装置と類似している。
ケーシングダクト240に、くびれ部582が設けられている。くびれ部582は、くびれ部282と同様の機能を有する。
本実施形態では、圧力制限逆止弁280と類似した圧力制限逆止弁580が設けられている。圧力制限逆止弁580は、圧力制限逆止弁280と同様、ブーストダクト41とケーシングダクト240とを接続するダクトであって、くびれ部582よりも上流側(筐体38A,38Bから排出される流体の流れにおける、上流側)でケーシングダクト240に接続するダクトに、設けられている。
液圧伝動装置520は、さらに、流体供給逆止弁481と類似した流体供給逆止弁581を有する。流体供給逆止弁581は、圧力制限逆止弁580と一体に1のバルブ本体に組み込まれていると共に、以下のように設けられている。
圧力制御弁36のポートAは、流体排出ダクト70に接続されている。当該ポートAと流体排出ダクト70とを接続するライン(クラッチ切断動作の間「排出ライン」と称す場合がある)に、くびれ部583が設けられている。くびれ部583と圧力制御弁36との間には、排出ラインの分岐部として、流体回収リンク584が設けられている。流体回収リンク584は、くびれ部582よりも上流側で、排出ラインとケーシングダクト240とを流体供給逆止弁581を介して接続している。
流体回収リンク584によって、液圧モータ26A,26Bがクラッチ状態にある間、モータダクト30,32からの流体の一部がケーシングダクト240に向かって流れるようになる。
液圧伝動装置520において、クラッチ手段は、クラッチ切断動作を行う場合に、モータダクト30,32を、くびれ部583を含む排出ラインを介して非加圧リザーバ52に接続した後、逆止弁581を含む流体回収リンク584を介してケーシングダクト240に接続する。流体回収リンク584は、液圧モータ26A,26Bとくびれ部583との間において、排出ラインに接続されている。逆止弁581は、ケーシングダクトに向かう方向にのみ流体を通過可能とする。クラッチ切断動作の間、くびれ部583の作用で排出ラインの圧力が上昇することにより、筐体38A,38Bに流体が供給される。

Claims (15)

  1. 少なくとも1の液圧モータ(26A,26B)を備えた液圧伝動装置であって、
    前記液圧モータは、筐体(38A)、前記筐体内に設けられたシリンダブロック(108)と、波形状のカム(114)を含み、前記シリンダブロックは、滑動可能に設けられたピストンをそれぞれ含み且つ前記液圧モータの回転軸に対して放射状に配置された複数のシリンダを有し、前記カムは、複数の前記ピストンに対して設けられたものであり
    前記液圧伝動装置は、
    前記液圧モータにおける流体の供給及び排出のそれぞれに対して設けられ、前記シリンダと連通可能な2つのモータダクト(30,32,302A,322A)と、
    前記筐体内の空間に接続し、前記筐体内の圧力が作用するケーシングダクト(40,240)と、をさらに備え、
    前記液圧モータは、前記2つのモータダクトの圧力差に起因したアウトレットトルクを生成可能であると共に、前記ピストンが前記カムと接触しながら前記シリンダ内で滑動するクラッチ状態と前記ピストンが前記シリンダ内の後退位置に保持されるクラッチ切断状態とを取り得るものであり、
    前記液圧モータを前記クラッチ状態とするクラッチ動作を行うクラッチ手段であって、前記ケーシングダクトを介して流体を排出可能としつつ前記2つのモータダクトの一方である第1モータダクト(322A)を前記筐体内の圧力よりも高い第1圧力にするクラッチ手段と、
    前記ケーシングダクトに設けられ、前記クラッチ動作の間、前記筐体内の圧力を上昇させることにより前記ケーシングダクト内における流体の流れを制限する流れ制限手段(82,282,382,482,582)と、
    をさらに備えたことを特徴とする、液圧伝動装置(20,220,320,420,520)。
  2. 前記流れ制限手段がくびれ部(82,282,382,482,582)を含むことを特徴とする、請求項1に記載の液圧伝動装置。
  3. 前記ケーシングダクトに設けられ、前記筐体内の圧力の上昇を制限する圧力リミッタ(80')をさらに備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の液圧伝動装置。
  4. 前記ケーシングダクトと加圧流体予備源との間において前記流れ制限手段(82)と並列に設けられ、前記筐体から前記加圧流体予備源に向かう方向にのみ流体が流れるようにする圧力制限逆止弁(80)をさらに備えたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  5. 前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクト(302A)を前記第1圧力よりも低い第2圧力に維持し、
    前記流れ制限手段が、前記クラッチ動作の主要部分において、前記筐体内の圧力を前記第1圧力と前記第2圧力との間の圧力に維持する寸法を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  6. 前記クラッチ手段が、前記流れ制限手段と並列に、前記クラッチ動作の間、定格弁(80")を介して前記ケーシングダクトを前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクト(302A)に接続し、前記筐体内の圧力を制限することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  7. メインポンプ(24)をさらに備え、
    前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記メインポンプのメイン送出口(24A,24B)を前記第1モータダクト(322A)と連通させることにより、前記液圧モータへの流体供給を可能とし、
    前記液圧モータが、少なくとも1の車輪(14A,14B)に接続して当該車輪を駆動し、
    前記クラッチ手段、前記クラッチ動作の前に、前記メインポンプのシリンダ容積を変化させ、前記液圧モータの回転速度と前記車輪の回転速度との差が前記車輪の回転速度の25%未満となるように前記液圧モータを駆動させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  8. メインポンプ(24)及び補助ポンプ(25)をさらに備え、
    前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記補助ポンプの送出口を前記第1モータダクト(32)と連通させることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  9. 前記クラッチ手段が、前記クラッチ動作の間、前記ケーシングダクト(40)を前記2つのモータダクトの他方である第2モータダクト(302A)に接続することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の液圧伝動装置。
  10. 前記クラッチ手段が、前記流れ制限手段(282,382,482)と並列に、前記液圧モータを前記クラッチ切断状態とするクラッチ切断動作の間、前記筐体を流体で満たすための流体供給逆止弁(281,381,481)を介して前記ケーシングダクト(240)を流体排出ダクト(70)に接続することにより、前記筐体に流体を供給することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の液圧伝動装置(420)。
  11. 前記液圧モータを前記クラッチ切断状態とするクラッチ切断動作の間、前記ピストンが前記シリンダ内で後退し易くなるように、前記ケーシングダクト(240)に流体を供給して当該ケーシングダクトに圧力を付加するアキュムレータ(74)をさらに備えたことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の液圧伝動装置(220,320,420,520)。
  12. 前記クラッチ手段が、前記クラッチ切断動作の間、前記アキュムレータ(74)を前記ケーシングダクト(240)における前記くびれ部(282)及び前記流体供給逆止弁(281)の少なくとも一方よりも前記筐体(38A)側に接続することを特徴とする、請求項2、10、及び11に記載の液圧伝動装置(220)。
  13. 前記くびれ部(382)が、前記ケーシングダクト(240)における前記筐体と前記アキュムレータ(74)との間に設けられており、
    前記クラッチ動作の間、前記筐体から排出された流体が、前記くびれ部のみを介して前記アキュムレータに向かって流れることを特徴とする、請求項2、及び、請求項11又は12に記載の液圧伝動装置(320)。
  14. 前記クラッチ手段は、前記クラッチ切断動作を行う場合に、前記2つのモータダクトを前記ケーシングダクト(240)に接続し、その後、前記アキュムレータ(74)を前記ケーシングダクトに接続することを特徴とする、請求項11〜13のいずれか一項に記載の液圧伝動装置(420)。
  15. 前記クラッチ手段は、前記クラッチ切断動作を行う場合に、前記2つのモータダクトを、くびれ部(583)を含む排出ラインを介して非加圧リザーバ(52)に接続した後、逆止弁(581)を含む流体回収リンクを介して前記ケーシングダクト(240)に接続し、
    前記流体回収リンクは、前記液圧モータと前記くびれ部との間において、前記排出ラインに接続されており、
    前記逆止弁は、前記ケーシングダクトに向かう方向にのみ流体を通過可能とし、
    前記クラッチ切断動作の間、前記排出ラインの圧力が前記くびれ部によって上昇することにより、前記筐体に流体が供給されることを特徴とする、請求項14に記載の液圧伝動装置(520)。
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