(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状のピストンと、前記ピストンを摺動自在に配設するシリンダと、前記シリンダの内外を連通する出入ポートと、前記ピストンを前記出入ポートの方へ付勢する付勢手段と、を有する蓄圧装置において、
前記シリンダの前記出入ポートとは反対側に設けられた筒状部材と、
前記出入ポートの方へ弾性付勢されると共に、前記筒状部材の内側で軸方向に摺動自在に配設された進退部材と、
前記筒状部材の内外を貫通する孔に遊嵌された係止球と、
前記ピストンの円筒内周に形成された係止凹部と、
前記筒状部材の外側から前記係止球を保持すると共に、前記出入ポートの方へ弾性付勢され、前記筒状部材の外側で軸方向に摺動自在に配設される保持手段と、を備え、
非蓄圧時には、前記進退部材は前記係止球と前記保持手段によって進出阻止状態に保持され、蓄圧時には、前記係止凹部が前記係止球に対応する位置まで移動し、前記係止凹部に前記係止球が当接して前記進出阻止状態が解除され、
前記進退部材は進出方向に付勢されることにより、前記ピストンの係止状態が機械的係合のみで維持され、前記進退部材が後退方向に押し戻されると、前記係止状態が解除されることを特徴とする蓄圧装置。
【請求項２】
前記付勢手段の付勢力と前記保持手段の付勢力との荷重比が、前記ピストンと前記保持手段との質量比以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の蓄圧装置。
【請求項３】
前記進退部材を作動する手段として電磁石を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄圧装置。
【請求項４】
前記電磁石は、前記進退部材の後退方向への押し戻しによる係止解除を作動するときのみ通電されることを特徴とする請求項３に記載の蓄圧装置。
【請求項５】
前記ピストンの位置検出機構を設けたことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の蓄圧装置。
【請求項６】
前記位置検出機構は、当接押力を受けて弾性的に後退する可動接点と、静止接点とを有し、前記ピストンの当接により後退した前記可動接点を前記静止接点に弾接させることで導通状態に切り替わり、前記ピストンが蓄圧状態を維持していることを検出するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の蓄圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両の自動変速機の切り替えシリンダ用の油圧オイルを蓄圧して、必要時に放出するために用いられる蓄圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の自動車においては、燃料を節約しつつ有害物質の放出を最小限に抑える理由から、適切な作動状態においてエンジンが停止される。このようなエンジン始動停止機能にも関わらず走行運転を可能にするために、エンジン始動時間の短縮と車両の自動変速機の即座の動力結合が必要となる。
【０００３】
従来から、例えば国際公開第２００７／１１８５００号パンフレット（特許文献１）に示されるように、エンジン始動時の瞬間的な油圧確保手段として、有底円筒状のピストンと、ピストンを摺動自在に配設するシリンダと、シリンダの内外を連通する出入ポートと、ピストンを出入ポートの方へ付勢するスプリングとを備えた蓄圧装置が知られている。
【０００４】
この特許文献１に示される蓄圧装置では、シリンダ内の出入ポートとは反対側に係止機構及び電磁石が備えられており、例えば回転ポンプのような流体圧送装置によって圧力をかけられた作動流体は、出入ポートから流体室内に投入され、ピストンが作動流体の圧力によって出入ポートから離反する方向へ移動し、係止機構及び通電された電磁石によりピストンが係止位置に維持されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１８５００号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に示す蓄圧装置は、ピストンの係止状態を解除する際にのみ電磁石を非通電とし、ピストンの係止状態を維持するためには電磁石に通電させ続ける必要があるため、電磁石への通電時間が長くなり、非常に大きな電力を消費するといった問題を生じていた。
【０００７】
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたもので、電磁石への通電を必要とせずにピストンの係止状態を維持する機械的な係止機構を備えることで、消費する電力を抑えることを可能とする蓄圧装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る畜圧装置は、有底円筒状のピストンと、前記ピストンを摺動自在に配設するシリンダと、前記シリンダの内外を連通する出入ポートと、前記ピストンを前記出入ポートの方へ付勢する付勢手段と、を有する蓄圧装置において、
前記シリンダの前記出入ポートとは反対側に設けられた筒状部材と、前記出入ポートの方へ弾性付勢されると共に、前記筒状部材の内側で軸方向に摺動自在に配設された進退部材と、前記筒状部材の内外を貫通する孔に遊嵌された係止球と、前記ピストンの円筒内周に形成された係止凹部と、前記筒状部材の外側から前記係止球を保持すると共に、前記出入ポートの方へ弾性付勢され、前記筒状部材の外側で軸方向に摺動自在に配設される保持手段と、を備え、非蓄圧時には、前記進退部材は前記係止球と前記保持手段によって進出阻止状態に保持され、蓄圧時には、前記係止凹部が前記係止球に対応する位置まで移動し、前記係止凹部に前記係止球が当接して前記進出阻止状態が解除され、前記進退部材は進出方向に付勢されることにより、前記ピストンの係止状態が機械的係合のみで維持され、前記進退部材が後退方向に押し戻されると、前記係止状態が解除されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、蓄圧装置がピストンを係止させる際に、流体圧送装置によって圧力をかけられた作動流体によって、ピストンを移動させ、円筒内周に設けられた係止凹部と、係止球と、進退部材による機械的な係合のみで係止状態が成立し、また、蓄圧状態におけるピストンの係止状態の維持も外部からの通電を必要とせず機械的な係合のみで実現することが可能となり、ピストンを係止させる工程、及び係止状態を維持する工程において消費する電力の抑制を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る蓄圧装置の蓄圧過程における断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。
【図４】係止状態解除後の荷重印加状態を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明に係る蓄圧装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図であり、図２は、図１に示す蓄圧装置の蓄圧過程における断面図である。また、図３は、図１に示す蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。なお、各図中、同一符号は同一もしくは相当分を示している。
【００１３】
図１から図３において、蓄圧装置１００は、油圧設備の消費機器（図示せず）のための作動流体を蓄圧するために用いられ、例えば車両の自動変速機の切り替えシリンダ用の油圧オイルを蓄圧して、必要時に放出するために用いられる。
【００１４】
図１には、蓄圧装置１００が示されており、蓄圧装置１００は蓄圧機構１と係止機構２と電磁石３とを備えている。蓄圧機構１は有底円筒状のピストン４と、ピストン４を摺動自在に配設するシリンダ５と、シリンダ５の一端部に形成され、シリンダ５の内外を連通する出入ポート６と、ピストン４を出入ポート６の方へ付勢する付勢手段、例えばスプリング７を備えている。
【００１５】
スプリング７は、ピストン４を出入ポート６の方へ付勢しており、図３に示すようにその付勢された位置から、流体室８に蓄圧された作動流体が放出される図１に示す位置まで移動させるのに十分な押圧力をピストン４に加えるために用いられる。作動流体は、図１に示すピストン４の位置において、例えば回転ポンプのような流体圧送装置（図示せず）によって圧力をかけられて出入ポート６から流体室８内に投入される。ピストン４は、作動流体の圧力によって出入ポート６から離反する方向へ移動し、作動流体の蓄圧完了後に係止機構２によって図３の付勢位置に維持される。
【００１６】
係止機構２は、シリンダ５の出入ポート６とは反対側に設けた筒状部材９と、第１のばね部材１０により出入ポート６の方へ弾性付勢され、筒状部材９の内側で軸方向に摺動自在に配設された進退部材１１と、第２のばね部材１２により出入ポート６の方へ弾性付勢され、筒状部材９の外側で軸方向に摺動自在に配設された保持部材１３と、筒状部材９の内外を貫通するように設けられた孔９ａに遊嵌された係止球１４により構成されている。
【００１７】
なお、進退部材１１の外周面には係止凹部１１ａが設けられており、非蓄圧状態を示す図１の状態においては、係止球１４は保持部材１３の内周面によって筒状部材９の外周側から支持され、且つ筒状部材９の内周面よりも内側へ突出する状態となっている。この係止球１４の筒状部材９から内側へ突出している突出部分に、進退部材１１の係止凹部１１ａが係合することにより、進退部材１１は進出阻止状態に維持される。
【００１８】
また、ピストン４の出入ポート６との反対側の端面には軸方向に延出する円筒内周４ａが形成されており、円筒内周４ａの内周面には係止凹部４ｂが設けられている。図１に示す非蓄圧状態において、流体圧送装置により圧力をかけられた作動流体は、流体室８内に投入されるとともに、ピストン４を係止機構２の方へ移動させる。図２において、ピストン４は、保持部材１３の端面を押圧し、保持部材１３を奥へ押し込むことにより、第２のばね部材１２が収縮するとともに、円筒内周４ａの係止凹部４ｂが係止球１４の配設位置に到達した時に、係止球１４は、第１のばね部材１０の付勢力を受けた進退部材１１の係止凹部１１ａによって外方へ押されて、円筒内周４ａの係止凹部４ｂに嵌り込む。これと同時に、進退部材１１の係止凹部１１ａの係止球１４への係合が解除されて進退部材１１の進出阻止状態が解除される。進出阻止状態が解除された進退部材１１は、第１のばね部材１０の付勢力によって前方へ進出することで、係止球１４の内方側は、進退部材１１の外周面によって内側から押さえられた状態となり、係止球１４は円筒内周４ａの係止凹部４ｂに係合することとなる。これにより、ピストン４は係止機構２に対して係止状態に接続された状態に維持される。
【００１９】
一方、シリンダ５の出入ポート６と反対側の端面には電磁石３が設けられており、電磁石３のプランジャ１５の端部は進退部材１１と結合している。係止機構２からピストン４の係止状態を解除するためには、電磁石３への通電により、第１のばね部材１０の付勢力に抗してプランジャ１５を電磁石３の方へ引き戻すことにより、プランジャ１５に結合された進退部材１１を後退させる。これにより、進退部材１１の外周面に設けられた係止凹部１１ａが係止球１４の配設位置に到達した時に、係止球１４は、第２のばね部材１２及びスプリング７の付勢力を受けたピストン４の円筒内周４ａの係止凹部４ｂによって内方へ押されて、進退部材１１の係止凹部１１ａに嵌り込む。これにより、ピストン４の係止状態は解除され、出入ポート６の方へ付勢されたスプリング７及び第２のばね部材１２の付勢力によってピストン４は出入ポート６の方へ移動し、流体室８内に蓄圧された作動流体が出入ポート６より放出される。
【００２０】
ここで、ピストン４を付勢するスプリング７の付勢力と保持部材１３を付勢する第２のばね部材１２の付勢力との荷重比は、ピストン４と保持部材１３との質量比以下に設定されており、ピストン４が出入ポート６の方へ移動する際、ピストン４はスプリング７の付勢力と、保持部材１３を介して第２のばね部材１２の付勢力を受けた状態となる。
【００２１】
さらに、第２のばね部材１２の付勢力により、保持部材１３は図１に示す状態まで移動し、係止球１４が保持部材１３の内周面によって筒状部材９の外周側から支持され、且つ筒状部材９の内周面よりも内側へ突出する状態となる。この係止球１４の筒状部材９から内側へ突出している突出部分に、進退部材１１の係止凹部１１ａが係合することにより、電磁石３の通電を解除した後も進退部材１１の進出阻止状態が維持される。
【００２２】
以上のように構成された実施の形態１に係る蓄圧装置１００において、流体圧送装置によって圧力をかけられた作動流体により、ピストン４を移動させ、円筒内周４ａに設けられた係止凹部４ｂと、係止球１４と、進退部材１１による機械的な係合で係止状態が成立し、また、蓄圧状態におけるピストン４の係止状態の維持も機械的な係合のみで実現することが可能となり、ピストン４を係止させる工程、及び係止状態を維持するために電磁石３への通電を必要としない。
【００２３】
また、蓄圧状態において、ピストン４を出入ポート６の方へ付勢するスプリング７の付勢力は、係止球１４を介して筒状部材９で受けるため、第１のばね部材１０の付勢力はスプリング７に対する全体向力を与える必要をなくし、進退部材１１を前方へ進出させるわずかな付勢力のみを与えるだけで済むようにしている。従って、係止状態を解除するために必要な電磁石３の吸引力は、第１のばね部材１０のわずかな付勢力に抗する吸引力で設計され、その吸引力に応じて電力及びその構造を小さくすることが可能となる。
【００２４】
さらに、上述するように、ピストン４の係止状態を解除する場合にのみ電磁石３への通電が必要とされることから、係止状態を維持するために通電をさせ続ける場合に対して通電時間を短縮することが可能となり、蓄圧装置１００の消費電力を抑えることが可能となる。
【００２５】
また、ピストン４を付勢するスプリング７の付勢力と保持部材１３を付勢する第２のばね部材１２の付勢力との荷重比は、ピストン４と保持部材１３との質量比以下に設定されている。
【００２６】
ここで、係止状態解除後のピストン４、保持部材１３、スプリング７、及び第２のばね部材１２の荷重印加状態については図４に示す通りであり、ピストン４及び保持部材１３の摺動時の摩擦が小さいと仮定し、ピストン４と保持部材１３の運動方程式を立てると（１）式となる。
（Ｍ＋ｍ）ａ＝Ｆ＋ｆ  ・・・（１）
但し、Ｍはピストン４の質量、ｍは保持部材１３の質量、ａは加速度、Ｆはスプリング７の付勢力、ｆは第２のばね部材１２の付勢力である。
【００２７】
一方、ピストン４と保持部材１３が当接していると仮定した場合に、ピストン４と保持部材１３の間に働く力をＰとし、保持部材１３についての運動方程式を立てると、（２）式となる。
ｍａ＝ｆ−Ｐ  ・・・（２）
但し、Ｐはピストン４と保持部材１３との間に働く力である。
【００２８】
この（２）式に、（１）式の加速度を代入し、ピストン４と保持部材１３との間に働く力Ｐを求めると、（３）式となる。
Ｐ＝ｆ−ｍａ＝ｆ−ｍ（Ｆ＋ｆ）／（Ｍ＋ｍ）
＝（Ｍｆ−ｍＦ）／（Ｍ＋ｍ）  ・・・（３）
【００２９】
ここで、ピストン４と保持部材１３とが当接するための条件は、ピストン４と保持部材１３との間に働く力Ｐが０以上となることであり、以下の（４）式となる。
Ｐ＝（Ｍｆ−ｍＦ）／（Ｍ＋ｍ）≧０  ・・・（４）
Ｍとｍは０以上の値であることから、ピストン４と保持部材１３とが当接するための条件は以下の（５）式となり、（５）式を変形すると（６）式となる。
Ｍｆ−ｍＦ≧０  ・・・（５）
Ｍ／ｍ≧Ｆ／ｆ  ・・・（６）
【００３０】
つまり、ピストン４を付勢するスプリング７の付勢力Ｆと保持部材１３を付勢する第２のばね部材１２の付勢力ｆとの荷重比（Ｆ／ｆ）が、ピストン４と保持部材１３との質量比（Ｍ／ｍ）以下であれば、係止状態解除後にピストン４が出入ポート６の方へ移動する際、ピストン４と保持部材１３は常に当接しながら運動することとなる。よって、係止状態解除後にピストン４と保持部材１３が、図３の状態から図１の状態に移動する際、係止球１４がピストン４と保持部材１３との間に脱落してしまうことを回避でき、図１に示す状態まで安定的に復帰することが可能となる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る蓄圧装置について、図５、図６を参照して説明する。図５は、実施の形態２に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図であり、図６は、図５に示す蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。
【００３２】
図５には、蓄圧装置２００が示されており、蓄圧装置２００は蓄圧機構１と係止機構２と電磁石３とを備えている。蓄圧機構１は有底円筒状のピストン４と、ピストン４を摺動自在に配設するシリンダ５と、シリンダ５の内外を連通する出入ポート６と、ピストン４を出入ポート６の方へ付勢するスプリング７を備えている。
【００３３】
係止機構２は、シリンダ５の出入ポート６とは反対側に設けた筒状部材９と、第１のばね部材１０により出入ポート６の方へ弾性付勢され、筒状部材９の内側で軸方向に摺動自在に配設された進退部材１１と、筒状部材９の内外を貫通するように設けられた孔９ａに遊嵌された係止球１４により構成されている。
【００３４】
実施の形態１との相違点は、実施の形態１において筒状部材９の外側で軸方向に摺動自在に配設された保持部材１３（図１から図３参照）の機能が、実施の形態２ではピストン４の円筒内周４ａが係止機構２側に延出した保持面４ｃに統合されている点である。実施の形態２では、図５に示す非蓄圧状態において、係止球１４が保持面４ｃによって筒状部材９の外周側から支持されることによって進退部材１１の進出阻止状態が維持される。また、実施の形態１の保持部材１３の機能がピストン４に統合されることで、保持部材１３を出入ポート６の方へ弾性付勢する第２のばね部材１２の機能はスプリング７に統合され、ピストン４はスプリング７によって出入ポート６の方へ付勢されている。なお、その他の構成は、実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３５】
流体圧送装置によって圧力をかけられた作動流体は、ピストン４を係止機構２の方へ移動させ、円筒内周４ａの係止凹部４ｂが係止球１４の配設位置に到達した時に、係止球１４は保持面４ｃによる外周側からの支持が解除され、円筒内周４ａの係止凹部４ｂに嵌り込む。進退部材１１は、実施の形態１と同様の作用によって前方へ進出し、ピストン４は係止機構２に対して係止状態に接続された図６の状態に維持される。
【００３６】
ピストン４の係止状態の解除は、実施の形態１と同様に、図６に示す状態から電磁石３への通電によりプランジャ１５を電磁石３の方へ引き戻すことにより、進退部材１１を後退させ、係止球１４が進退部材１１の係止凹部１１ａに嵌り込むことで行い、出入ポート６の方へ付勢されたスプリング７の付勢力によってピストン４は出入ポート６の方へ移動し、流体室８内に蓄圧された作動流体が出入ポート６より放出される。
【００３７】
さらに、係止球１４が円筒内周４ａの保持面４ｃによって筒状部材９の外周側から支持され、且つ、筒状部材９の内周面よりも内側へ突出する状態となり、この係止球１４の筒状部材９から内側へ突出している突出部分に、進退部材１１の係止凹部１１ａが係合することにより、電磁石３の通電を解除した後も進退部材１１の進出阻止状態が維持される。
【００３８】
以上のように構成された実施の形態２に係る蓄圧装置２００において、実施の形態１における保持部材１３の機能をピストン４の保持面４ｃに統合し、第２のばね部材１２の機能をスプリング７に統合することによって、部品点数を削減し、より安価で簡素な構成の蓄圧装置２００を実現することが可能となる。また、保持面４ｃは連続した面となっていることから、係止球１４が筒状部材９の外周側へ脱落することがなくなり、ピストン４の係止状態を解除し、図６から図５に示す状態まで移行する際、安定的に復帰することが可能となる。
【００３９】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る蓄圧装置について、図７、図８を参照して説明する。図７は、実施の形態３に係る蓄圧装置を非蓄圧状態で示す断面図であり、図８は、図７に示す蓄圧装置を蓄圧状態で示す断面図である。
【００４０】
図７には、蓄圧装置３００が示されており、蓄圧装置３００には、図７に示すように位置検出機構１６が備えられており、位置検出機構１６は、当接押力を受けて弾性的に後退する可動接点１７と、静止接点１８とを有する。位置検出機構１６の可動接点１７の一端は、蓄圧状態においてピストン４と当接する位置に配設されており、例えば回転ポンプのような流体圧送装置で圧力をかけられた作動流体により係止機構２の方へ移動したピストン４が、図８に示すように可動接点１７に当接することにより可動接点１７を後退させ、位置検出機構１６は後退した可動接点１７が静止接点１８に弾接することで導通状態に切り替わる。ピストン４の係止状態が解除され、ピストン４が出入ポート６の方へ移動すると、ピストン４と可動接点１７とは非当接状態となり、位置検出機構１６内に設けられた第３のばね部材１９の付勢力によって可動接点１７と静止接点１８も非当接状態となり、位置検出機構１６は非導通状態に切り替わる。つまり、位置検出機構１６は、ピストン４が蓄圧状態にある場合に導通状態、ピストン４が非蓄圧状態にある場合に非導通状態となり、蓄圧装置３００が蓄圧状態を維持していることを外部から検出することが可能となっている。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００４１】
以上のように構成された実施の形態３の蓄圧装置３００では、ピストン４の当接によって通電状態と非導通状態が切り替わる位置検出機構１６が設けられており、蓄圧装置３００のピストン４が蓄圧状態を維持していることを外部から検出することが可能となっている。位置検出機構１６は、接点の当接有無によるスイッチ式のセンサのため、構造が簡素であるとともに、ピストン４を直接当接させる位置検出のため、ピストン４が蓄圧状態を維持しているか否かを確実に検出することが可能となり、簡素な構成で本機構の信頼性を高めることが可能となる。
【００４２】
以上、この発明の実施の形態１から実施の形態３について説明したが、この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  蓄圧機構、２  係止機構、３  電磁石、４  ピストン、４ａ  円筒内周、４ｂ  係止凹部、４ｃ  保持面、５  シリンダ、６  出入ポート、７  スプリング、８  流体室、９  筒状部材、９ａ  孔、１０  第１のばね部材、１１  進退部材、１１ａ  係止凹部、１２  第２のばね部材、１３  保持部材、１４  係止球、１５  プランジャ、１６  位置検出機構、１７  可動接点、１８  静止接点、１９  第３のばね部材、１００、２００、３００  蓄圧装置。
【図１】
0005863884.tif 000002
【図２】
0005863884.tif 000003
【図３】
0005863884.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005863884.tif 000007
【図７】
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【図８】
0005863884.tif 000009