(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部品（３２；５６）の第１の表面と、第２の部品（３０；３６）の第２の表面とからなる軸受であって、
第２の部品は、第１の部品に対して軸方向の負荷で押圧し、第１の部品に対する回転軸の周りを回転可能であり、
第１の表面は、回転軸の周りの中心に配置された、一部が円形状または弧状のリッジ（６７，６８）を有し、
軸受は、リッジの高圧側においてリッジに包囲された第１の通路に第１の圧力に加圧された油圧流体を供給する圧力源（ＨＰ）をさらに備え、
加圧された油圧流体は、軸方向の負荷に対抗し、リッジと第２の表面（４１）との間に隙間を形成し、該隙間を通ってリッジの低圧側に流れ、
リッジ（６７，６８，６９）および／またはこれに対向する第２の表面（４１）は、より大きい隙間を局所的に形成するリッジチャンバ（７０）を有し、
第２の通路（７６）は、リッジチャンバ（７０）と圧力源とを接続し、
第２の通路（７６）には制限部（７５）が設けられ、リッジチャンバ（７０）内の第２の圧力が第１の圧力より小さいことを特徴とする軸受。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受であって、
リッジチャンバ（７０）は、円形状または弧状のリッジ（６７，６８）の表面積の少なくとも５０％の表面積を有することを特徴とする軸受。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受において、
リッジチャンバ（７０）は、３０μｍ以上の深さを有することを特徴とする軸受。
【請求項４】
請求項１に記載の軸受において、
第２の通路および制限部は、第１の隙間を有し、
第１のスロットは、リッジチャンバ（７０）を円形状または弧状のリッジ（６７，６８）の高圧側（３８，４３）に接続することを特徴とする軸受。
【請求項５】
請求項１に記載の軸受において、
第２のスロットは、リッジチャンバ（７０）をリッジ（６７，６８）の低圧側に接続することを特徴とする軸受。
【請求項６】
請求項１に記載の軸受において、
制限部は、調整可能であることを特徴とする軸受。
【請求項７】
請求項６に記載の軸受において、
第１または第２の部品の回転速度が制限部の設定値を制御することを特徴とする軸受。
【請求項８】
請求項６に記載の軸受において、
第１の圧力が、第２の圧力の設定値を制御することを特徴とする軸受。
【請求項９】
請求項１に記載の軸受において、
軸方向の負荷は第１の圧力に依存することを特徴とする軸受。
【請求項１０】
請求項１に記載の軸受において、
第１の通路を包囲するリッジは、２つの半径方向のリッジを接続してなる２つの同心円上の円形状または弧状のリッジを有することを特徴とする軸受。
【請求項１１】
スロットの幅は、スロットの高さの半分より小さいことを特徴とする請求項４に記載の軸受。
【請求項１２】
スロットの幅は、スロットの高さの半分より小さいことを特徴とする請求項５に記載の軸受。
【請求項１３】
第１または第２の部品の回転に起因して生じる遠心力により、制限部の設定値が制御されることを特徴とする請求項６に記載の軸受。
【請求項１４】
第１の表面を有する第１の部品（３２）と、第１の表面に対向する第２の表面を有する第２の部品（３０）とを有する軸受アセンブリであって、
第１の部品（３２）は、
回転軸の周りであって第１の表面上に設けた円形状または弧状の外側および内側リッジ（６７，６８）と、
外側および内側リッジ（６７，６８）の間に形成された第１の通路と、
外側および内側リッジ（６７，６８）ならびに第２の部品（３０）の第２の表面の間に形成された外側および内側リッジのチャンバ（７０）に接続された第２の通路（７６）とを有し、
第２の部品（３０）は、第１の部品（３２）に対して軸方向の負荷で押圧し、第１の部品に対して回転軸の周りを回転するように構成され、
軸受アセンブリは、
第１の圧力に加圧された油圧流体を第１の通路（３８）に供給し、第２の圧力に加圧された油圧流体を第２の通路（７３）に供給する圧力源（ＨＰ）と、
第２の圧力が第１の圧力より小さくなるように、制限部（７５）を介して、圧力源（ＨＰ）を第２の通路（７３）に接続する接続ラインとをさらに備えたことを特徴とする軸受アセンブリ。
【請求項１５】
第２の圧力は、第１の圧力または第１および第２の部品（３２，３０）の相対的な回転速度に応じて調整されることを特徴とする請求項１４に記載の軸受アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、請求項１の前文に記載された軸受に関するものである。この軸受は、たとえばポンプ、モータ、またはロータ（回転体）とポートプレートの間の軸受として用いられる場合の変換機（トランスフォーマ）などの油圧式装置として知られている。これ以外にも、他の機械装置のヘリカルギア（はすば歯車）または静圧軸受を有する変換機として利用されていることが知られている。
【背景技術】
【０００２】
こうした軸受において、円形状または円弧状のリッジの両方の側部の間に圧力差が生じると、第１の側部から第２の側部に流れるとき、調節可能な隙間において油圧を低下させることができる。油圧推移（油圧変化）の状況や、リッジの一方の側部からリッジの他方の側部に至る圧力変化が線形であるか、増大するか、減少するかにより、この圧力により生じる軸方向の負荷に対抗する力が決まり、このとき軸方向の負荷により隙間高さ（ギャップ高さ）が決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際特許出願公開WO97/31185号パンフレット
【発明の概要】
【０００４】
油圧の推移に対し、隙間の形状は極めて重要である。フロー方向からみて、隙間の壁部が平行であるか、拡大するものであるか、縮小するものであるかは、特に重要である。隙間高さが小さく、２μｍ〜１５μｍであるとき、隙間の壁部の温度分布が多少変化すると、隙間の壁部の増減に変化が生じ、隙間における油圧推移は予想できなくなる場合がしばしばある。隙間の壁部は、隙間が狭いとき、フローに実質的な影響を与え、層流モデルまたは乱流モデルを用いて流体理論を用いて、フロー正確に記述することができなくなる。隙間が調節可能な壁部が互いに対して移動するとき、粘性摩擦が生じる。隙間が狭くなるほど、粘性摩擦は相対的移動の速度に応じて増大し、および／または隙間高さが増大するほど、その速度は増大する。粘性摩擦により流体（油）に熱が生じ、リッジまたは軸受表面の寸法変化に起因する隙間高さに影響を与え得る。
【０００５】
既知の軸受において、軸受を最適化することは極めて困難である。軸方向の負荷があまりにも小さいとき、円形状または円弧状のリッジと軸受表面との間の調節可能な隙間における油圧に依存して、調節可能な隙間高さが大きくなってしまう。すると、隙間に流れる流体フロー量があまりにも大きくなり得る。油の粘性が平均的で、隙間の平均的な高さが１０μｍ〜２０μｍであり、加圧された油圧流体の圧力が１０ＭＰａである場合、多量の流体フローの問題が生じる。
【０００６】
軸方向の負荷があまりにも大きいとき、ロータが回転する際の摩擦があまりにも大きくなり、調節可能な隙間における粘性損失に起因して、オイルフローが加熱される。さらに調節可能な隙間が極めて小さいとき、隙間に流れるフローの局所的な変形または局所的な乱流が発生し、さらに局所的な熱が発生する。局所的な熱により、円形状または円弧状のリッジまたは軸受表面が変形し、さらに隙間が狭くなる。これらの変形により、回転部品と静止部品との間に金属接触が生じると、好ましくない摩耗が生じ得る。
【０００７】
請求項１の特徴部分により、軸受の上記問題点を解消することができる。この特徴部分によれば、リッジチャンバ内の圧力が一定であるとき、調節可能な隙間における圧力変化を、より安定なものとすることができる。円形状または円弧状のリッジの一方の側部から他方の側部に至る圧力変化は実質的に短い距離において生じ、圧力推移における変動に起因する、軸方向の負荷に対抗する力に対する影響および隙間高さに対する影響をより小さくすることができる。さらなる結果として、調節可能な隙間の実質的な表面において、隙間高さをより大きくして、調節可能な隙間における粘性摩擦を相当に低減することができる。調節可能な隙間の壁部が相対的に大きな速度を有する場合、隙間高さを局所的に増大することにより、摩擦および摩擦熱の発生を実質的に低減することができる。したがって、円形状または円弧状のリッジおよび軸受表面上の調節可能に隙間の壁部における局所的な熱に起因する、エネルギ損失および局所的な変形をより小さくすることができる。こうして金属接触のリスクを低減し、摩耗を抑制することができる。
【０００８】
１つの実施形態に係る軸受が請求項２に記載されている。この軸受によれば、少なくとも半分の面積において、回転部品間の摩擦が実質的に低減される。これは、２つの部品間における粘性摩擦が実質的に低減されるということを意味する。
【０００９】
１つの実施形態に係る軸受が請求項３に記載されている。この軸受によれば、一定の圧力を有する十分な量の油をリッジチャンバ内に設けることができる。こうしてリッジチャンバ内の油圧が、隙間高さに影響を受けることなく、一定の力を有する軸方向の負荷に対抗することができる。
【００１０】
１つの実施形態に係る軸受が請求項４に記載されている。この軸受によれば、常に所定量の油フローをリッジチャンバ内に流入させ、リッジチャンバ内の圧力を、円形状または円弧状のリッジの両方の側部における圧力の間とほぼ同程度の圧力とすることができる。リッジチャンバ内の油圧がリッジチャンバの側部の隙間高さにあまり左右されないため、調節可能な隙間の壁部の変形または形状にあまり左右されないものとすることができる。その結果、軸方向の負荷により、隙間高さがあまりにも大きくなって、粘性摩擦があまりにも大きくなり、あるいは金属接触や摩耗が生じるリスクを低減することができる。
【００１１】
１つの実施形態に係る軸受が請求項５に記載されている。この軸受によれば、常に所定量の油フローをリッジチャンバから流出させ、リッジチャンバ内の圧力を、円形状または円弧状のリッジの両方の側部における圧力の間とほぼ同程度の圧力とすることができる。リッジチャンバ内の油圧がリッジチャンバの側部の隙間高さにあまり左右されないため、調節可能な隙間の壁部の変形または形状にあまり左右されないものとすることができる。その結果、あまりにも多量の油フローが調節可能な隙間を通って流れ、好ましくないエネルギ損失が生じるリスクを低減することができる。
【００１２】
１つの実施形態に係る軸受が請求項６に記載されている。この軸受によれば、隙間高さは、通路の開口に対してほとんど影響を与えず、このため隙間高さの変化により、リッジチャンバへの流入またはリッジチャンバからの流出に変化を与えず、リッジチャンバ内の圧力にほとんど影響を与えないようにすることができる。
【００１３】
１つの実施形態に係る軸受が請求項７に記載されている。この軸受によれば、調節可能な隙間高さを実際の状況に適応させることができる。回転速度が大きい場合、調節可能な隙間における摩擦を低減することが有用である。この状況において、第１の通路における流体フロー抵抗を低減し、および／または第１の通路における流体フロー抵抗を増大することにより、リッジチャンバ内の圧力をより大きくし、隙間をより大きくして、摩擦を小さくする。
【００１４】
加圧流体の圧力が高く、回転速度が比較的に小さい状況において、エネルギ損失の主たる原因は、調節可能な隙間を通るオイル漏れにある。第１の通路における流体フロー抵抗を増大し、および／または第１の通路における流体フロー抵抗を低減することにより、リッジチャンバ内の圧力および狭小隙間への圧力をより低くすることができる。狭小隙間は、漏れがより少なく、エネルギ損失を低減することができる。
【００１５】
１つの実施形態に係る軸受が請求項８に記載されている。この軸受によれば、簡便な手法により、軸受を広範な回転速度に適応させることができる。
【００１６】
１つの実施形態に係る軸受が請求項９に記載されている。この軸受によれば、簡便な手法により、軸受を圧力源内の圧力流体の広範な圧力に適応させることができる。
【００１７】
１つの実施形態に係る軸受が請求項１０に記載されている。この軸受によれば、隙間高さを圧力源内の圧力流体の圧力に左右されないようにすることができる。
【００１８】
１つの実施形態に係る軸受が請求項１１に記載されている。この軸受によれば、圧力源内の圧力流体の高い圧力を有する面積を小さくすることができる。面積を小さく制限することにより、リッジを包囲するリッジの長さを制限し、リッジと軸受表面との間の隙間を介したオイル漏れをより小さくすることができる。
【００１９】
本発明は、請求項１２の前文に記載された油圧変換機に関するものである。既知の油圧変換機において、ロータが中央に配置され、バレルプレートがポートプレートに載置され、カバーが傾斜したポートプレートを支持する。ロータおよびシャフトは、ピストンに加わる半径方向の力を、軸受を介してカバーに伝える。カバー上のポートプレートにより形成される半径方向の力は、カバー内において、これらの半径方向の力に対抗する。しかしながら、シャフトに加わる力は実質的なものであり、１つの問題点である湾曲および弾性変形をもたらし、振動および漏洩を引き起こし得る。さらに、両方のポートプレートを回転させることにより、油圧変換機を設定することは困難なことである。
【００２０】
これらの問題点を解決するための油圧変換機が請求項１２に記載されている。このように、スウォシュプレートは、バレルプレートからの半径方向の力をロータおよびピストンに簡便に伝え、変形を最小限に抑制する。さらに油圧変換機の設定は、スウォシュブロックを回転させることにより簡単に行うことができる。スウォシュブロックを回転させることにより、スウォシュブロックの両方の端部における上死点の中心角度を同時に設定することができる。
【００２１】
１つの実施形態に係る油圧変換機が請求項１３に記載されている。この油圧変換機によれば、スウォシュブロックを直接的に回転させて、油圧変換機を迅速に設定することができる。
【００２２】
１つの実施形態に係る油圧変換機が請求項１４に記載されている。この油圧変換機によれば、油圧変換機を正確に設定することが可能となる。
【００２３】
本発明は、請求項１５に記載された油圧駆動システムを有する車両に関するものである。既知のシステムにおいて、モータ／ポンプユニットおよび油圧変換機は直接的に接続されている。これは、油圧変換機の設定により、モータ／ポンプユニットが車輪に制動トルクを与え、油圧変換機の設定が迅速に変化しない場合には、車輪が静止した後に、制動トルクが逆方向の駆動トルクとして機能し始めるという状況をもたらす。たとえば車両を駐車しているとき、これは、好ましくない状況をもたらす。
【００２４】
この問題点を解決するための車両が請求項１５に記載されている。このように、制御システムがバルブの設定を変えない限り、車輪は一方向にのみ回転する。これにより、車輪の好ましくない回転または予期しない回転を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
添付図面を参照しながら本発明に係る例示的な実施形態についてより詳細に説明する。
【図１】車の油圧駆動の構成部品を示す概略図である。
【図２】車が前方駆動されるときの油圧駆動される車輪の駆動制動システムの概略図である。
【図３】車が後方駆動されるときの油圧駆動される車輪の駆動制動システムの概略図である。
【図４】前方進行する車が制動されるときの油圧駆動される車輪の駆動制動システムの概略図である。
【図５】後方進行する車が制動されるときの油圧駆動される車輪の駆動制動システムの概略図である。
【図６】車の油圧駆動に用いられる油圧変換機アセンブリの斜視図である。
【図７】図６の油圧変換機の一部を取り外し、ハウジングを開放して内部構成部品を示す斜視図である。
【図８】図６および図７の油圧変換機のハウジングを取り外し、油圧変換機の主要部品を示す分解図である。
【図９】図６〜図８の油圧変換機アセンブリの回転部品および側部カバーをハウジングから取り外した油圧変換機アセンブリの斜視図である。
【図１０】図６〜図９の油圧変換機の断面図であって、変換機制御角度を設定するアクチュエータを示す。
【図１１】図６〜図１０の油圧変換機の長手方向の断面図である。
【図１２】操作圧力の四象限における圧力を示すグラフであり、変換機制御角度に依存して増大する操作圧力を示す。
【図１３】回転部品のシール領域を示す斜視図である。
【図１４】回転部品および静止部品の間のシール領域の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、自動車の油圧駆動システムを構成するさまざまな部品を有する乗用車１２を示し、その自動車の４つすべての車輪が駆動される。駆動システムは、油圧液をコモン低圧レール６からコモン高圧レール５に送出する定容量形ポンプ４を駆動する内燃エンジン２を有する。コモン低圧レール６は低圧アキュムレータ８に連結され、コモン高圧レール５は高圧アキュムレータ９に連結されている。駆動制御システム１は内燃エンジン２を制御し、この駆動制御システム１は、内燃エンジン２の回転速度を制御し、内燃エンジン２の回転の起動または停止を制御することにより、コモン高圧レール５内の油圧を高圧値と低圧値との間に維持するものである。
【００２７】
自家用車１２の前輪はそれぞれ前輪モータ／ポンプ３を有し、これは前輪油圧変換機７に連結されている。先行技術文献WO97/31185号には、油圧変換機の動作原理が説明されており、この油圧変換機の設計について以下説明する。また前輪油圧変換機７は、コモン高圧レール５およびコモン低圧レール６に連結されており、駆動制御システム１により制御されている。自家用車１２の後輪はそれぞれ後輪モータ／ポンプ１１を有し、これは後輪油圧変換機１０に連結されている。後輪油圧変換機１０は、コモン高圧レール５およびコモン低圧レール６に連結されており、駆動制御システム１により制御されている。他の実施形態に係る乗用車１２においては、前輪または後輪のみが駆動される。こうした自動車の油圧駆動システムは、類似するものであり、かつ教示された実施形態を単純化したものである。市販されている自動車のための油圧駆動システムは、前輪駆動、後輪駆動、または４輪駆動の場合において同様のものである。車輪モータ／ポンプ３，１１は、車輪２２を駆動するモータとして、そして車輪２２を制動するブレーキとして機能するように設計される。
【００２８】
図２〜図５は、車輪モータ／ポンプ３，１１が関連する、車輪回転方向に回転する車輪２２の駆動方法および制動方法について概略的に図示するものである。図面において、各車輪について同様に設計されている。油圧液をコモン高圧レール５にポンプ送出させることにより、車輪モータ／ポンプ３，１１および車輪２２の回転を制動すると、速度を有する自動車の運動エネルギを回収する（回帰させる）ことができる。車輪２２は、必要に際して非常ブレーキとして、そして停止中または駐車中に制動するために用いられる従来設計による追加的な制動システム（プレーはシステム）を有する。このような油圧変換機７，１０は図２〜図５の破線で図示されている。車輪モータ／ポンプ３，１１は、車輪２２に直接的に接続されている。第１のモータ／ポンプ接続ライン２６および第２のモータ／ポンプ接続ライン２５は、車輪モータ／ポンプ３，１１を油圧変換機７，１０に連結する。第１のモータ／ポンプ接続ライン２６は、油圧変換機７，１０の第１のユーザ接続ポート１３に接続されている。第２のモータ／ポンプ接続ライン２５は、油圧変換機７，１０の第２のユーザ接続ポート１８に接続されている。コモン高圧レール５は、高圧接続ラインＨＰを介して油圧変換機７，１０の高圧ポート１５に接続されている。
【００２９】
第１のモータ／ポンプ接続ライン２６は、後方推進バルブ２４および低圧接続ラインＬＰを介してコモン低圧レール６に接続され、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５は、前方推進バルブ２０および低圧接続ラインＬＰを介してコモン低圧レール６に接続されている。前方推進バルブ２０および後方推進バルブ２４のそれぞれは２つの位置（状態）を有する。バルブ２０，２４は、ばね１９により第１の位置に押され、駆動制御システム１が制御するアクチュエータ２１により、第２の位置に移動させることができる。前方推進バルブ２０が第１の位置にあるとき、その逆止弁により、第１のモータ／ポンプ接続ライン２６から低圧接続ラインＬＰへの流体フローが阻止され、後方推進バルブ２４が第１の位置にあるとき、その逆止弁により、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５から低圧接続ラインＬＰへの流体フローが阻止される。前方推進バルブ２０が第２の位置にあるとき、第１のモータ／ポンプ接続ライン２６を低圧接続ラインＬＰに開放（接続）し、後方推進バルブ２４が第２の位置にあるとき、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５を低圧接続ラインＬＰに開放（接続）する。バルブ２４，２０が第１の位置にあるとき、低圧接続ラインＬＰから油圧変換機７，１０へ一方向のみのオイルフローが許容され、車輪モータ／ポンプ３，１１はポンプとしてのみ機能し、油圧変換機７，１０の設定に関係なく、車輪がエネルギを与えるものとなり、車輪にブレーキが掛かることになる。これは、バルブ２４，２０が第１の位置にあるとき、不注意による車輪の駆動を不可能にするということを意味している。
【００３０】
図２〜図５は、回転群１７を示すサークル（円）の周りの円弧として図示された、ポートプレート３０（図８、図９、図１１参照）の一部であって、３つの構成部品を有する油圧変換機７，１０を概略的に示すものである。上死点（Top Dead Centre）とは、可変的な変換機制御角度δにおける回転群１７のピストン動作１４の上死点を示す。このサークルにおいて、矢印１６は回転群１７の回転方向を示す。回転群１７が回転するとき、ピストン４２（図８、図９、図１１参照）の上方にあるチャンバ６５（燃焼室、図１１参照）の容量が増減する場合、面積ｐおよび面積ｍはポンプまたはモータの面積およびアクト（act）を示す。
【００３１】
図２は、高圧ポート１５内の油圧が油圧変換機７，１０の回転群の回転を駆動するように設定された変換機制御角度δを示す。回転群１７の面積Ｐを有するピストンは、油圧流体を、第１のユーザ接続ポート１３および第１のモータ／ポンプ接続ライン２６を介して車輪モータ／ポンプ３，１１へポンプ送出する。変換機制御角度δを設定することにより、第１のモータ／ポンプ接続ライン２６内の油圧流体の圧力が決まり、その結果、駆動トルクが決まる。後方推進バルブ２４が閉じると、油圧流体は車輪モータ／ポンプ３，１１の方へのみ流れ、車輪は回転方向２３にのみ回転し、乗用車１２は所定の加速度で動き始める。前方推進バルブ２０が第２の位置にあるとき、低圧の油圧流体が車輪モータ／ポンプ３，１１から第２のモータ／ポンプ接続ライン２５を介して、低圧接続ラインＬＰおよび油圧変換機の第２のユーザ接続ポート１８へ流れる。
【００３２】
図４において、変換機制御角度δは図２で示す位置に比して反対の角度に設定され、前方推進バルブ２０も閉じた位置にある。このように設定されたとき、車輪モータ／ポンプ３，１１は、回転する車輪に対する制動トルク（ブレーキトルク）を生じ、車輪は減速する。この場合、車輪モータ／ポンプ３，１１は、ポンプとして機能し、油圧流体を、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５を介して、第２のユーザ接続ポート１８へ送出する。油圧変換機７，１０において、油圧流体は、面積ｍにある回転群１７のチャンバ（ピストンの上方にあるチャンバ、燃焼室）内で膨張する。これらのピストンは、矢印１６で示す方向に回転群１７を駆動する。燃焼室は、最初に、第２のユーザ接続ポート１８に接続され、その後、高圧ポート１５に接続される。チャンバが高圧ポート１５に接続されると、回転群１７のピストンが高圧接続ラインＨＰへ油圧流体を圧縮する。車輪モータ／ポンプ３，１１が、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５内の油圧流体を加圧して送出することにより、油圧流体の圧縮に必要なエネルギを供給し、その結果、車輪２２に制動トルクが生じる。変換機制御角度δを設定すると、第２のモータ／ポンプ接続ライン２５内の油圧流体の圧力が決まり、その結果、制動トルクが決まる。第１のユーザ接続ポート１３および前方推進バルブ２０の逆止弁を介した低圧接続ラインＬＰにより、車輪モータ／ポンプ３，１１が第２のモータ／ポンプ接続ライン２５へ油圧流体を送出することができる。
【００３３】
図３は、車輪モータ／ポンプ３，１１が車輪に対して後方駆動トルクを与えるときの油圧変換機７，１０および前方推進バルブ２０の設定を示し、図５は、車輪モータ／ポンプ３，１１が車輪に対して後方回転する車輪２２に制動トルクを与えるときの油圧変換機７，１０および後方推進バルブ２４の設定を示す。油圧流体のさまざまな設定およびフロー（流れ）は、図２および図４に対する説明と同様のものである。
【００３４】
図４は、車両が前方へ動くとき、車輪の制動について示すものである。変換機制御角度δの設定は、図３に示す状況と同様のものであるが、車輪モータ／ポンプ３，１１は車輪２２に対する後方駆動トルクを与えるものである。相違点は、後方推進バルブ２４の設定にある。図４に示すように制動時において、車輪２２が静止している時、油圧変換機７，１０のロータ（回転体）は回転を停止する。回転群１７は、推進バルブ２０，２４の設定に依存して、反対方向に回転し始めることはできず、車輪は静止したままである。こうして推進バルブ２０，２４は、油圧変換機７，１０の設定とは関係なく、車輪の所望の回転方向に駆動トルクを解放する機能を有する。駆動制御システム１が切り換えられた場合において、推進バルブ２０，２４がばね１９により設定され、車輪モータ／ポンプ３，１１は、すべての条件下において車輪２２が不必要に加速しないように、制動トルクを与えることができる。
【００３５】
図６および図７は、推進バルブ２０，２４を含む油圧変換機７，１０を備えた流体変換機アセンブリ２７の外観図である。図８および図９は、流体変換機アセンブリ２７のハウジング５２の内部のさまざまな構成部品を示す斜視図である。図１０および図１１は、流体変換機アセンブリ２７の横断方向および長手方向の断面図である。流体変換機アセンブリ２７は、図２〜図５に示すように、流体変換機７，１０、推進バルブ２０，２４、および推進バルブ２０，２４のそれぞれに対するアクチュエータ２６などのさまざまな構成部品を有する。第１のモータ／ポンプ接続ライン２６および第２のモータ／ポンプ接続ライン２５のそれぞれは、流体変換機アセンブリ２７を２つの前輪モータ／ポンプ３または２つの後輪モータ／ポンプ１１に接続する。ハウジング５２は両端にカバー２８を有し、リムがハウジング５２の内側においてカバー２８に位置合わせされている。ベアリング（軸受）３１がカバー２８に取り付けられ、ベアリング３１はシャフト３４を支持する。シャフト３４の両端にはロータ３２がある。シャフト３４は、両端のロータ３２がシャフト３４とともに回転するように、ロータ３２の内側スプライン３９と協働する外側スプライン３７を有する。両端のロータ３２はピストン４２を有し、一方のロータ３２のピストン４２の回転方向の位置が、他方のロータ３２のピストン４２の回転方向の位置の間に配置されるように、外側スプライン３７および内側スプライン３９が配設される。ピン７６は、バレルプレート５６とカップ４０とを有するバレルアセンブリ３３がロータ３２の回転とともに同調して回転する。シャフト３４は、バレルプレート５６がロータ３２に対して回転できるように、バレルプレート５６の球状のスイベルベアリング（回転自在軸受）４４を支持するスイベルベアリング球面６４を有する。ばね６２は、一方の端部で、ロータ３２の内側に固定された支持リング６１に対して付勢する。ばね６２は、他方の端部で、スイベルベアリング球面６４を押圧する圧力ピン６３に対して付勢し、バレルプレート５６およびロータ３２を反対方向に付勢する。バレルプレート５６は、カップ保持具５５に並んで、かつカップ保持具の間に取り付けられるカップ４０を支持する。カップ保持プレート５４は、カップ４０およびカップ保持具５５をバレルプレート５６上に保持する。
【００３６】
複数のピストン４２がロータ３２に取り付けられ、各ピストンは、カップ４０とともに、容量が変化するチャンバ６５を形成する。ピストン４２は、ロータ３２を貫通して延び、ポートプレート３０に設けたポート４３とともに通路を形成するピストンカナル（ピストン通路）３８を有する。ポートプレート３０は、これをカバー２８およびハウジング５２に対する固定した回転位置に保持するピン６６を有する。ピストンカナルは（図２〜図５に示すように）、カバー２８内の通路およびハウジング５２の通路２９として、ポート４３から第１のユーザ接続ポート１３、第２のユーザ接続ポート１８、または高圧接続ラインＨＰに延びている。
【００３７】
ベアリング３４がシャフト３４に取り付けられ、ハウジング５２において限定的な角度で回転するスウォシュブロック３６を支持する。スウォシュブロック３６は、両側において、スウォシュプレート（斜板）５６を支持する傾斜したスウォシュプレート表面４１を有する。バレルプレート５６は、スイベルベアリング球面６４の周りを回転し、傾斜したスウォシュプレート表面４１に接しているため、シャフト３４が回転すると、ピストン４２はカップ４０内で往復運動する。回転運動に伴い、チャンバ６５の容量が最小値と最大値との間で変化する。スウォシュブロック３６をハウジング５２内で回転させることにより、チャンバ６５の容量が最小値となるように、すなわち符号５３で示す上死点（ＴＤＣ：Top Dead Centre）となるように、ロータ３２の回転位置を所望の位置に設定することができる。
【００３８】
図１０は、スウォシュプレート表面４１の死点５３を示すものである。図示された実施形態において、スウォシュブロック３６の両側にあるスウォシュプレート表面４１は、シャフト３４の回転軸に垂直なラインと交差するため、スウォシュブロック３６の一方側にあるピストン４２が、スウォシュブロック３６の他方側にあるピストン４２の間にあるとき、スウォシュブロック３６の両側にあるチャンバ６５の容量に対する上死点５３は、同一の回転位置を有する。スウォシュブロック３６の両側における最小値は互いに追随する。
【００３９】
スウォシュブロック３６の外側周縁部において、直径方向に対向し、ハウジング５２の内側表面５２に対して封止する回転羽根４５を含む溝部が設けられている。ハウジング５２内には、直径方向に対向する固定羽根４７が設けられている。固定羽根４７および回転羽根４５は、ハウジング５２内において、スウォシュブロック制御バルブ（図示せず）に連結されたＴＤＣ制御接続ポート４８を有する４つの圧力チャンバ４６を構成する。圧力チャンバ４６は、ハウジング５２内のスウォシュブロック３６を回転させる。スウォシュブロック３６は、その回転位置を検出するためのセンサ（図示せず）と協働する検出器溝部４９を有する。
【００４０】
回転羽根４５は、スウォシュプレートの上死点５３が一方向に９７度、その反対方向に６９度回転することができるように、スウォシュブロック３６に取り付けられる。このように非対称とすることにより、第１のユーザ接続ポート１３が高圧ポート１５より高い圧力を有するように、流体変換機アセンブリ２７を設定することができる。こうして、通常作動時に流体変換機アセンブリ２７が作動できる最大圧力より低い圧力をコモン高圧レール５が有するとき、制動中に運動エネルギを回収して、最大流体圧力が第１のモータ／ポンプ接続ライン２６に加わり、車両の最大加速度を実現することができる。
【００４１】
図１２は、スウォシュプレート表面４１の上死点５３の変換機制御角度δに依存する、第１のユーザ接続ポート１３および高圧接続ラインＨＰの圧力比を示すものである。ライン５１は、変換機制御角度δに依存する圧力比を示す。油圧変換機は、両方向の駆動および制動に用いられるもの（図１２の四象限における操作）であるが、油圧変換機の設定を非対称として、制動トルクより駆動トルクの方が大きくなるように、油圧変換機の作動範囲５０を選択する。
【００４２】
チャンバ６５内の油圧により、バレルプレート５６がスイベルブロック３６に押圧され、ロータ３２がポートプレート３０に押圧される。これは、油圧が極めて低い場合を除いて、主軸方向の力となる。このときオイル漏れを回避し、始動しやすくするために、ばね６２の付勢力により、ロータ３２が各ポートプレート３０に押圧され、バレルプレート５６がスイベルブロック３６に押圧される。第２の軸受５９内のシール性（封止性）を確保するために、チャンバ６５内の油圧により生じるシャフト３４の回転軸の回転方向に加わる力がロータ３２に掛かる必要があり、その一部の力が、ピストンカナル３８、およびロータ３２とポートプレート３０との間の第２の軸受５９内のポート４３における油圧力と釣り合っている。
【００４３】
チャンバ６５内の油圧によりバレルプレート５６に生じる力は、第１の軸受５７内のシール性を形成するために必要なものである。これらの力は、第１の軸受５７内の油圧の力と部分的に均衡している（釣り合っている）。このため、バレルプレート通路５８は、チャンバ６５および第１の軸受５７に連結されている。スイベルブロック３６の両方の端部に加わる軸方向の力は、おおよそ同一であるため、軸受３５には負荷が掛からない。
【００４４】
スイベルブロック３６に対する半径方向の力は、それぞれの軸受３５および外側スプライン３７、内側スプライン３９を介してピストン４２に伝わり、ピストン４２に圧力が加わる非対称な表面に起因して生じる、ピストン４２の半径方向の油圧力に対抗する。スウォシュプレート表面４１の傾斜が僅かであることから、これらの力は限定的であり、不要な負荷および変形をもたらすことはない。
【００４５】
油圧変換機は、２つの第１の軸受５７と、２つの第２の軸受５９とを有する。これらの軸受５７，５９において、回転部分、ロータ３２、またはバレルプレート５６は、高圧流体を含むピストン通路３８およびバレルプレート通路５７などの数多くの通路とともに、ポートプレート３０およびスイベルブロック３６などの固定部品に対して封止される。先行技術においては、平坦表面にリムを押圧して封止され、それらの狭小隙間は２μｍ〜１４μｍの範囲にある。狭小隙間を限定的な高さとすることにより、封止されず、漏洩することを低減する。隙間をあまりにも小さくすると、たとえば局所的に生じる熱に起因して、一方の部品が局所的に変形するリスクがあり、局所的に金属接触が生じ、潤滑油が欠乏し、不必要な摩擦が生じる。
【００４６】
図１３および図１４は、油圧変換機アセンブリ２７の第１および第２の軸受５７，５９を示す。図１３は、ロータ３２の斜視図であり、第２の軸受５９を示す。外側リッジ６７、内側リッジ６８、および半径方向リッジ６９が凹部を形成し、凹部はロータ３２内のピストン通路３８の端部を構成する。図１３において、リッジ６７，６８，６９は黒色で図示され、この黒色表面はポートプレート３０のシール表面に対して封止する表面となる。ピストン通路３８の周囲の各凹部は、３つのポートプレート３０のうちの１つに断続的に接触し、１つのポート４３から次のポート４３に移動するとき、半径方向リッジ６９は、ポート４３間のブリッジ上で封止することにより、ポート４３間のオイルの流れを阻止する。外側リッジ６７および内側リッジ６８には、それぞれのリッジ６７，６８の面積の約５０％の面積を有するリッジチャンバ７０が設けられている。ピストン通路３８が圧力源に接続されると、リッジ６７，６８，６９は、ポートプレート３０のシール面積を用いて隙間を調節することができる。少なくとも１０μｍ〜３０μｍの深さを有するリッジチャンバ７０を設けた場合、隙間はより大きくなり、回転が減速されたとき、部品間の粘性摩擦力は低減される。半径方向リッジ６９はリッジチャンバ７０を中断させるものである。粘性摩擦力が低減されるように、リッジチャンバ７０の深さは少なくとも１０μｍ〜３０μｍである。
【００４７】
チャンバ７０の両側端部の隙間が同一である場合、チャンバ７０内の油圧は、内側リッジ６７と外側リッジ６８の両側における流体圧力の間の平均値となる。実際には、このようなことはあまりない。たとえばピストン通路３８の一方の端部における隙間がチャンバ７０の他方の端部における隙間より小さい場合には、チャンバ内の圧力は極めて小さく、ロータ３２はポートプレート３０に向かって押圧され、粘性摩擦は増大することになる。上記と逆の場合には、チャンバ７０内の圧力は大きくなり、隙間がより大きく、漏れが増大することになる。隙間高さが数μｍ異なると、上記のような状況を引き起こし、リッジ６７，６８，６９が僅かに変形する場合には、隙間高さの不安定さを引き起こす。これを安定させるためには、スロット７３がチャンバ７０をリッジ６７，６８の高圧側に接続する。隙間高さの変化による影響を最小限とするためには、スロット７３の幅を小さくしなければならず、比較的に深いものである。実際には、スロット７３は３０μｍの幅、３０μｍの深さを有し、好適には、幅は深さの半分である。
【００４８】
図１４は、第２の軸受５９の概略的な断面図である。概略的な断面図は、各リッジ６７，６８に対する低圧側リム７１および高圧側リム７２を示す。通路７６は、低圧側リム７１および高圧側リム７２の間にあるチャンバ７０を、ピストン通路３８に接続するとともに、接続ライン７４を介して制限部７５に接続する。この制限部は、制御システム、または部分的には、使用状況に応じて制限部を設定する機械的手段により調節することができる。制限部は、たとえばピストン通路３８内の圧力またはロータ３２の回転速度に応じて調整することができる。
【００４９】
各ピストン通路３８に隣接する短い弧を形成するリッジの間に、流体圧力が供給される上述の実施形態に係る軸受に加え、別の実施形態に係る軸受は、２つの同心円状リングを有し、そのリングの間に流体圧力を有するオイルフローが供給されるものであってもよい。ピストンを有さないが、軸方向の負荷が生じ、軸受がハウジングに負荷を伝えるような装置に用いて、こうした実施形態を利用することができる。軸方向の負荷の圧力により、流体圧力を軸受内に生じる装置において、調節可能な隙間を設定する制御手段を設けて、オイル損失および抵抗損失を最適化することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…駆動制御システム、２…内燃エンジン、３…前輪モータ／ポンプ、４…定容量形ポンプ、５…高圧レール、６…コモン低圧レール、７…前輪油圧変換機、８…低圧アキュムレータ、９…高圧アキュムレータ、１０…後輪油圧変換機、１１…後輪モータ／ポンプ、１２…乗用車、１３…第１のユーザ接続ポート、１７…回転群、１８…第２のユーザ接続ポート、１９…ばね、２０…前方推進バルブ、２２…車輪、２４…後方推進バルブ、２５…第２のモータ／ポンプ接続ライン、２６…第１のモータ／ポンプ接続ライン、２７…流体変換機アセンブリ、２８…カバー、３０…ポートプレート、３１…ベアリング（軸受）、３２…ロータ、３３…バレルアセンブリ、３４…シャフト、３５…軸受、３６…スウォシュブロック、３７…外側スプライン、３８…ピストンカナル（ピストン通路）、３９…内側スプライン、４０…カップ、４１…スウォシュプレート表面、４２…ピストン、４３…ポート、４４…スイベルベアリング（回転自在軸受）、４５…回転羽根、４６…圧力チャンバ、４７…固定羽根、４９…検出器溝部、５０…油圧変換機の作動範囲、５２…ハウジング、５３…上死点（ＴＤＣ：Top Dead Centre）、５４…カップ保持プレート、５５…カップ保持具、５６…バレルプレート、５７…第１の軸受、５９…第２の軸受、６１…支持リング、６２…ばね、６３…圧力ピン、６４…スイベルベアリング球面、６５…チャンバ、６６…ピン、６７…外側リッジ、６８…内側リッジ、６９…半径方向リッジ、７０…リッジチャンバ、７１…低圧側リム、７２…高圧側リム、７３…スロット、７４…接続ライン、７５…制限部、ＨＰ…高圧接続ライン、ＬＰ…低圧接続ライン、δ…変換機制御角度。
【図１】
0005640075.tif 000002
【図２】
0005640075.tif 000003
【図３】
0005640075.tif 000004
【図４】
0005640075.tif 000005
【図５】
0005640075.tif 000006
【図６】
0005640075.tif 000007
【図７】
0005640075.tif 000008
【図８】
0005640075.tif 000009
【図９】
0005640075.tif 000010
【図１０】
0005640075.tif 000011
【図１１】
0005640075.tif 000012
【図１２】
0005640075.tif 000013
【図１３】
0005640075.tif 000014
【図１４】
0005640075.tif 000015