JPH01108460A - 油圧式無段変速機の直結クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、定吐出量型油圧ポンプと可変容量型油圧モー
タとからなる油圧式無段変速機に関し、さらに詳しくは
、この変速機の変速比が“１”のときに、ポンプおよび
モータ間を連結する油圧閉回路を遮断して両者を直結状
態にする直結クラッチ装置に関するものである。

（従来の技術） 定吐出量型油圧ポンプを入力軸に接続し、このポンプか
らの吐出油を閉回路を介して可変容量型油圧モータに導
き、この油圧モータを駆動してこれに接続された出力軸
の駆動を行わせる無段変速機は従来から種々提案されて
いる（例えば、特公昭３２−７１５９号公報、特公昭５
６−５０１４２号公報等）。

このような装置においては、上記油圧閉回路を断続可能
な直結クラッチ装置を設け、油圧モータの容量を可変制
御する斜板の角度が最小となり、変速機の変速比が“１
′になった時に、この直結クラッチ装置により油圧閉回
路を遮断してポンプおよびモータを一体にして回転させ
ることが知られている。

この直結クラッチ装置を有した無段変速機の制御方法と
しては、例えば特開昭５４−１３４２５２号公報、特開
昭５５−１４３１２号公報等に開示されているように、
エンジン回転数をスロットル開度に応じた目標回転数と
一致させ、最小燃費率が得られるように変速比を制御す
るとともに、変速比が最小、すなわち“１”になったと
きには直結クラッチ装置により閉回路を遮断してポンプ
とモータを一体回転させる方法がある。

（発明が解決しようとする間ＫＭ） ところが、上述のように直結クラッチの制御を行わせる
場合に、変速比が“１“の状態であっても、直結クラッ
チによる閉回路の遮断がなされていない場合と、遮断さ
れている場合とでは、モータプランジャに作用する油圧
推力の有無の差および容積効率の差により、エンジンに
よるポンプ駆動負荷に差が生じるため、直結クラッチを
作動させて閉回路を遮断するときに、エンジン回転が落
ち込んで走行ショックが生じ、運転フィーリングを損な
うという問題がある。

また、例えば、特開昭５５−１−２９０号公報に開示さ
れているように変速比が最小になってから直結クラッチ
の作動を開始させる場合には、作動が開始してから閉回
路の３１！断が完了するまでの時間を原因とする作動遅
れが生じるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み、油圧モータの斜板角が最小
になり、変速比が“１”になると、速やかに且つスムー
ズに油圧閉回路の遮断を行わせることができるような直
結クラッチ装置を提供することを目的とする。

ロ６発明の構成 （問題を解決するための手段） この目的達成の手段として、本発明の直結クラッチ装置
は、油圧閉回路を断続可能な直結クラッチ弁、これを作
動させる直結クラッチアクチュエータ機構、無段変速機
の変速比が１”になったことを検出する最小変速比検出
手段および直結クラッチ弁が全閉位置から所定量だけ開
放側に移動した直前位置にあることを検出する直前位置
検出手段とから構成されており、直結クラッチ弁が全開
位置にある状態において、変速比が“１”になったこと
が検出されたときには、直結クラッチ弁を全開位置から
直前位置まで急速に移動せしめ、直結クラッチ弁が直前
位置まで移動すると、直結クラッチ弁を直前位置から全
閉位置まで緩やかに移動せしめるようにしている。

（作用） 上記構成の直結クラッチ装置を用いると、例えば、エン
ジン回転をスロットル開度に応じた目標回転数に一致す
るように変速比の制御が行われ、変速比が１′”になっ
たことが検出されると、アクチュエータ機構が作動して
、直結クラッチ弁は全開位置から直前位置まで急速に移
動され、これにより、この直結クラッチ機構の作動遅れ
が小さくなる。直結クラッチ弁が直前位置まで移動する
と、これを検知した直前位置検出手段からの信号を受け
てアクチュエータ機構は、今度は、直結クラッチ弁を綬
やかに直前位置から全閉位置まで移動させる。これによ
り、閉回路の遮断は緩やかに行われ、この遮断により生
じるモータプランジャへの推力遮断や、容積効率の向上
に起因する走行ショックが和らげられる。

（実施例） 以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施例について
説明する。

第１図は本発明に係る直結クラッチ装置を有する無段変
速機の油圧回路図であり、この図において、無段変速機
Ｔは、入力軸１を介してエンジンＥにより駆動される定
吐出量型斜板アキシャルプランジャ式油圧ポンプＰと、
前後進切換装置２０を介して車輪Ｗを駆動する可変容量
型斜板アキシャルプランジャ式油圧モータＭとを有して
いる。これら油圧ポンプＰおよび油圧モータＭは、ポン
プＰの吐出口およびモータＭの吸入口を連通させる第１
油路ＬａとポンプＰの吸入口およびモータＭの吐出口を
連通させる第２油路Ｌｂとの２本の油路により油圧閉回
路を構成して連結されている。これら２本の油路Ｌａお
よびＬｂのうち第１油路Ｌａは、エンジンＥによりポン
プＰが駆動されこのポンプＰからの油圧によりモータＭ
が回転駆動されて車輪Ｗの駆動がなされるとき、すなわ
ちエンジンＥにより無段変速機Ｔを介して車輪Ｗが駆動
されるときに、高圧となり（なおこのとき第２油路Ｌｂ
は低圧である）、一方、第２油路Ｌｂは車両の減速時等
のように車輪Ｗから駆動力を受けてエンジンブレーキが
作用する状態のときに高圧となる（このとき、第１油路
Ｌａは低圧である）。

さらに、この第１油路Ｌａ内には、この油路Ｌａを断続
可能な直結クラッチ弁ＤＣが配設されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチャージポンプ１０
の吐出口がチエツクバルブ１１を有するチャージ油路Ｌ
ｈおよび一対のチエツクバルブ３．３を有する第３油路
Ｌｃを介して閉回路に接続されており、チャージポンプ
１０によりオイルサンプ１５から汲み上げられチャージ
圧リリーフバルブ１２により調圧された作動油がチエツ
クバルブ３．３の作用により上記２本の油路Ｌａ、Ｌｂ
のうちの低圧側の油路に供給される。さらに、高圧およ
び低圧リリーフバルブ６．７を有してオイルサンプ１５
に繋がる第５および第６波路Ｌｅ、Ｌｆが接続されたシ
ャトルバルブ４を有する第４油路Ｌｄが上記閉回路に接
続されている。このシャトルバルブ４は、２ボ一ト３位
置切換弁であり、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂの油圧
差に応じて作動し、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂのう
ち高圧側の油路を第５油路Ｌｅに連通させるとともに低
圧側の油路を第６油路Ｌｆに連通させる。これにより高
圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバルブ６によ
り調圧され、低圧側の油路のリリーフ油圧は低圧リリー
フバルブ７により調圧される。

さらに、第１および第２油路Ｌａ、Ｌｂ間には、両油路
を短絡する第７油路Ｌｇが設けられており、この第７油
路Ｌｇにはこの油路の開度を制御する可変絞り弁からな
るメインクラッチ弁ＣＬが配設されている。

車輪Ｗに連結された出力軸２８は、油圧モータ４の駆動
軸２と平行に配置されており、両軸２゜２８間に前後進
切換装置２０が設けられる。この装置２０は駆動軸２上
に軸方向に間隔を有して配された第１および第２駆動ギ
ヤ２１．２２と、出力軸２８に回転自在に支承されると
ともに第１駆動ギヤ２１に噛合する第１被動ギヤ２３と
、中間ギヤ２４を介して第２駆動ギヤ２２に噛合すると
ともに出力軸２８に回転自在に支承された第２被動ギヤ
２５と、第１および第２波動ギヤ２３，２５間で出力軸
２８に固設されるクラッチハブ２６と、軸方向に滑動可
能でありクラッチハブ２６と前記両被動ギヤ２３．２５
の側面にそれぞれ形成されたクラッチギヤ２３ａもしく
は２５ａとを選択的に連結するスリーブ２７とを備え、
このスリーブ２７はシフトフォーク２９により左右に移
動される。この前後進切換装置２０においては、スリー
ブ２７がシフトフォーク２９により図中左方向に滑動さ
れて図示の如く第１被動ギヤ２３のクラッチギヤ２３ａ
とクラッチハブ２６とが連結されている状態では、出力
軸２８が駆動軸２と逆方向に回転され、車輪Ｗが無段変
速機Ｔの駆動に伴い前進方向に回転される。一方、スリ
ーブ２７がシフトフォーク２９により右に滑動されて第
２被動ギヤ２５のクラッチギヤ２５ａとクラッチハブ２
６とが連結されている状態では、出力軸２８は駆動軸２
と同方向に回転され、車輪Ｗは後進方向に回転される。

上記油圧モータＭの容量制御を行って無段変速機Ｔの変
速比の制御を行うとともに、上記直結クラッチ弁ＤＣの
作動制御を行うアクチュエータが、リンク機構４０によ
り連結された第１および第２サーボバルブ３０．５０で
ある。

これら第１および第２サーボバルブ３０．５０の作動は
コントローラ１００からの信号を受けてデユーティ比制
御される各一対のソレノイドバルブ１５１．１５２によ
り制御される。このコントローラ１００には、車速Ｖ、
エンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度θｔｈ、油圧モー
タＭの斜板傾斜角θｔｒ、運転者により手動操作される
シフトレバ−位置Ｐｓｌ、メインクラッチ弁ＤＣの開度
θｃ１等を示す各信号が入力されており、これらの信号
゛　に基づいて所望の走行が得られるように各ソレノイ
ドバルブの制御を行う信号が出力される。

第２図は上記無段変速機の具体的な構造を示す断面図で
あり、この変速機Ｔは、ケース５ａ、５ｂとカバー５０
とにより囲まれた空間内に油圧ポンプＰと油圧モータＭ
とが同芯に配されて構成されている。

油圧ポンプＰは、入力軸１にスプライン結合されたポン
プシリンダ６０と、該ポンプシリンダ６０に、入力軸１
と並行で入力軸１を囲むようにして円周上等間隔に設け
られた複数のシリンダ孔６１と、該シリンダ孔６１にそ
れぞれ摺合した複数のポンププランジャ６２とからなり
、入力軸１に結合されたフライホイールＦＷを介して伝
達されるエンジンＥの動力により回転駆動される。

油圧モータＭは、ポンプシリンダ６０を外囲して設けら
れたモータシリンダ７０と、該モータシリンダ７０に、
入力軸１と並行で入力軸１およびポンプシリンダ６０を
囲むようにして円周上等間隔に設けられた複数のシリン
ダ孔７１と、該シリンダ孔７１にそれぞれ摺合した複数
のモータプランジャ７２とから構成されており、ポンプ
シリンダ６０と同芯上にて相対回転可能なようになって
いる。

モータシリンダ７０の軸線方向両端には、一対の支軸７
８ａ、７８ｂが突設されており、両支軸７８ａ、７８ｂ
はニードル軸受７９ａおよび玉軸受７９ｂを介してケー
ス５ａ、５ｂにより回転自在に支持されている。なお、
支軸７８ａがモータＭの出力軸２をなすものであり、こ
の支軸７８ａ（出力軸２）には、上記前後進切換装置２
０の第１および第２駆動ギヤ２１．２２がスプライン結
合されて取り付けられている。

モータシリンダ７０の左内側には、各ポンププランジャ
６２に対して所定の角度をもって傾斜したポンプ斜板６
３が固定されており、その傾斜面に円環状をなすポンプ
シュー６４が回転滑動自在なように支承されている。そ
して、各ポンププランジャ６２とポンプシュー６４とが
両端にボールジヨイントを有した連接桿６５を介しであ
る程度首振り可能に連結されている。

円環状をなすポンプシュー６４は、その外周面をニード
ル軸受６６を介してモータシリンダ７０の内側に支持さ
れており、また、ポンプシュー６４は押えリング６７ａ
及びこれに球面接触するばね保持体６７ｂを介してばね
６７ｃによりポンプ斜板６３に押圧されており、このよ
うにしてポンプシュー６４は、ポンプ斜板６３上におい
て常に定位置で回転滑動することができる。

ポンプシリンダ６０とポンプシュー６４との対向端面に
は、互いに噛合する傘歯車６８ａ、６８ｂが、互いに等
しい歯数を有してそれぞれ固設されている。これら傘歯
車６８ａ、６８ｂの噛合により、入力軸１よりポンプシ
リンダ６０を駆動すれば、ポンプシリンダ６０がポンプ
シュー６４を回転駆動することになる。そしてこれらの
回転に伴い、ポンプ斜板６３の傾斜面の上り側を走るポ
ンププランジャ６２は、ポンプ斜板６３からポンプシュ
ー６４および連接桿６５を介して吐出行程を与えられ、
また、傾斜面の下り側を走るポンププランジャ６２は吸
入行程を与えられる。

ケース５．ａ、５ｂの内部には、各モータプランジャ７
２に対向するモータトラニオン７３が、その両外側から
第２図の紙面に垂直な方向に突出する一対のトラニオン
軸７３ａを介して傾動自在に枢支されており、このモー
タトラニオン７３の傾斜面に配設されたモータ斜板７３
ｂに滑接するモータシュー７４が、各モータプランジャ
７２の外端に形成されたボールジヨイント７２ａと首振
り自在に結合している。

各モータプランジャ７２は、前記したポンププランジャ
６２と同様に往復運動を行い、膨張および収縮行程を繰
り返しつつモータシリンダ７０を回転させることとなる
。この際、モータトラニオン７３の傾斜角度を、後述の
ようにして、各モータプランジャ７２に対して垂直とな
る垂直位置から、図示の最大傾斜位置へと変化させるこ
とにより、モータプランジャ７２のストロークは、０か
ら最大まで無段階に調節される。

モータシリンダ７０は、その軸線方向に分割された第１
〜第４の部分７０ａ〜７０ｄより構成されている。第１
の部分７０ａには、前記した支軸７８ａが形成されると
ともにその内側面にはポンプ斜板６３が設けられ、また
、第２の部分７０ｂには、前記モータプランジャ７２の
滑動を案内するシリンダ孔７１が形成され、第３の部分
７０ｃは、各シリンダ孔６１．７１への油路が形成され
た分配盤８０を有し、第４の部分７０ｄには、−方の支
軸７８ｂが形成されている。これら第１〜第４の部分７
０ａ〜７０ｄは嵌合もしくはノックビンにより位置決め
されるとともに、複数のボルト７７ａおよび７７ｂによ
り一体に結合されている。

ポンプシリンダ６０は、ばね６７ｃの弾発力により、上
記第３の部分７０ｃである分配盤８０の方に圧接されて
おり、これらの回転滑動部からの油の漏洩を防止するよ
うになっている。

モータシリンダ７０の一方の支軸７８ｂを有する第４の
部分７０ｄは、中空に形成されており、その中心部に、
固定軸９１が挿入されている。この固定軸９１の左端に
は、分配環９２が０リングを介して液密に嵌着されてお
り、該分配環９２の軸線方向左端面が偏心して分配盤８
０に摺接し得るようにされている。この分配環９２によ
り、モータシリンダ７０の第４の部分７０ｄ内に形成さ
れた中空部が、内側油室と外側油室とに区画され、内側
油室が第１油路Ｌａを構成し、外側油室が第２油路Ｌｂ
を構成する。

分配盤８０には、ポンプ吐出ボート８１ａおよびポンプ
吸入ボート８２ａが穿設されており、その吐出ボート８
１ａおよびこれに繋がる吐出路８１ｂを介して、吐出行
程にあるポンププランジャ６２のシリンダ孔６１と内側
油室からなる第１油路Ｌａとが連通され、また、吸入ボ
ート８２ａおよびこれに繋がる吸入路８２ｂを介して、
吸入行程にあるポンププランジャ６２のシリンダ孔６１
と外側油室からなる第２油路Ｌｂが連通される。

さらに、分配盤８０には、膨張行程にあるモータプラン
ジャ７２のシリンダ孔７１と第１油路Ｌａとを連通させ
る第１連絡路（図示せず）と、収縮行程にあるモータプ
ランジャ７２のシリンダ孔７１と第２油路Ｌｂとを連通
させる第２連絡路８３とが形成されている。

このようにして、油圧ポンプＰと油圧モータＭとの間に
は、分配盤８０および分配環９２を介して油圧閉回路が
形成されている。したがって、入力軸１よりポンプシリ
ンダ６０を駆動すると、ポンププランジャ６２の吐出行
程により生成された高圧の作動油が、吐出ボート８１ａ
から吐出路８１ｂ、第１油路Ｌａ（内側油室）およびこ
れと連通状態にある第１連絡路（図示せず）を経て膨張
行程にあるモータプランジャ７２のシリンダ孔７１に流
入して、そのモータプランジャ７２に推力を与える。一
方、収縮行程にあるモータプランジャ７２により排出さ
れる作動油は、第２油路Ｌｂ（外側油室）に連通する第
２連絡路８０、吸入路８２ｂおよび吸入ボート８２ａを
介して吸入行程にあるポンププランジャ６２のシリンダ
孔６１に流入する。このような作動油の循環により、吐
出行程のポンププランジャ６２がポンプトラニオン６３
を介してモータシリンダ７０に与える反動トルクと、膨
張行程のモータプランジャ７２がモータトラニオン７３
から受ける反動トルクとの和によって、モータシリンダ
７０が回転駆動される。

この場合、ポンプシリンダ６０に対するモータシリンダ
７０の変速比は次式によってあたえられる。

ポンプシリンダ６０の回転数 油圧モータＭの容量 ＝１＋　　□ 油圧ポンプＰの容量 上式かられかるように、油圧モータＭの容量をＯからあ
る値に変えれば、変速比を１（最小値）からある必要な
値（最大値）にまで変えることができる。

ところで、油圧モータＭの容量は、モータプランジャ７
２のストロークにより決定されることから、モータトラ
ニオン７３を前述のように直立位置からある傾斜角まで
傾動させることにより、変速比を１からある値まで無段
階に調節することができる。

このモータトラニオン７３の傾動角の制御を行うのが第
１および第２サーボバルブ３０．５０であり、第１サー
ボバルブ３０はケース５ｂ内の上部に配設され、第２サ
ーボバルブ５０がリンク機構４０を介して第１サーボバ
ルブ３０に連結されている。これらを取り出して示すの
が第３図であり、この図を併用してこれらサーボバルブ
３０゜５０の構造、作動について説明する。

第１サーボバルブ３０は、無段変速機Ｔの閉回路からシ
ャトルバルブ４を介して第５油路Ｌｅに導かれた高圧作
動油を導入するための高圧ライン１２０が接続される接
続口３１ａを有したハウジング３１と、このハウジング
３１内に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピストン部材
３２と、このピストン部材３２内にこれと同志に且つ左
右に滑動自在に嵌挿されたスプール部材３４とを有して
なる。ピストン部材３２は、右端部に形成されたピスト
ン部３２ａと、ピストン部３２ａに同志で且つこれから
左方に延びた円筒状のロッド部３２ｂとからなり、ピス
トン部３２ａはハウジング３１内に形成されたシリンダ
孔３１ｃに嵌挿されてこのシリンダ孔３１ｃ内を２分割
して左右のシリンダ室３５．３６を形成せしめ、ロッド
部３２ｂはシリンダ孔３１ｃより径が小さく且つこれと
同志のロッド孔３１ｄに嵌挿される。なお、右シリンダ
室３５は、プラグ部材３３ａおよびカバー３３ｂにより
塞がれるとともに、スプール部材３４がこれらを貫通し
て配設されている。

上記ピストン部３２ａにより仕切られて形成された左シ
リンダ室３５には、油路３１ｂを介して接続口３１ａに
接続された高圧ライン１２０が繋がっており、ピストン
部材３２は左シリンダ室３５に導入された高圧ライン１
２０からの油圧により図中右方向への押力を受ける。

スプール部材３４の先端部には、スプール孔３２ｄに密
接に嵌合し得るようにランド部３４ａが形成され、また
、該ランド部３４ａの右方には対角方向の２面が、所定
軸線方向寸法にわたって削り落とされ、凹部３４ｂを形
成している。そして、この凹部３４ｂの右方には止め輪
３７が嵌挿され、ピストン部材３２の内周面に嵌着され
た止め輪３８に当接することにより抜は止めがなされて
いる。

ピストン部材３２には、スプール部材３４の右方向移動
に応じて右シリンダ室３５をスプール孔３２ｄを介して
図示され゛ないオイルサンプに開放し得る排出路３２ｅ
と、スプール部材３４の左方向移動に応じて凹部３４ｂ
を介して右シリンダ室３５を左シリンダ室３６に連通し
得る連絡路３２Ｃが穿設されている。

この状態より、スプール部材３４を右動させると、ラン
ド部３４ａが連絡路３２ｃを閉塞するとともに、排出路
３２ｅを開放する。従って、油路３１ｂを介して流入す
る高圧ライン１２０からの圧油は、左シリンダ室３５の
みに作用し、ピストン部材３２をスプール部材３４に追
従するように右動させる。

次に、スプール部材３４を左動させると、凹部３４ｂが
上記とは逆に連絡路３２ｃを右シリンダ室３６に連通さ
せ、ランド部３４ａが排出路３２ｅを閉塞する。従って
、高圧油は左右両シリンダ室３５．３６ともに作用する
ことになるが、受圧面積の差により、ピストン部材３２
をスプール部材３４に追従するように左動させる。

また、スプール部材３２を途中で停止させると、左右両
シリンダ室３５．３６の圧力バランスにより、ピストン
部材３２は油圧フローティング状態となって、その位置
に停止する。

このように、スプール部材３４を左右に移動させること
により、ピストン部材３２を高圧ライン１２０からの高
圧作動油の油圧力を利用してスプール部材３４に追従さ
せて移動させることができ、これによりリンク３９を介
してピストン部材３２に連結された油圧モータＭの斜板
７３をその回動軸７３ａを中心に回動させてその容量を
可変制御することができる。

スプール部材３４はリンク機構４０を介して第２変速用
サーボバルブ５０に連結されている。このリンク機構４
０は、軸４２ｃを中心に回動自在なほぼ直角な２本のア
ーム４２ａおよび４２ｂを有した第１リンク部材４２と
、この第１リンク部材４２のアーム４２ｂの先端部にピ
ン結合された第２リンク部材４８とからなり、アーム４
２ａの上端部が第１変速用サーボバルブ３０のスプール
部材３４の右端部にピン結合されるとともに、第２リン
ク部材４８の下端部は上記第２変速用サーボバルブ５０
のスプール部材５４にピン結合されている。このため、
第２変速用サーボバルブ５０のスプール部材５４が上下
動すると、第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材
３４が左右に移動される。

第２サーボバルブ５０は、２本の油圧ライン１０２．１
０４が接続されるボート５１ａ、５１ｂを有したハウジ
ング５１と、このハウジング５１内に図中上下に滑動自
在に嵌挿されたスプール部材５４とからなり、スプール
部材５４は、ピストン部５４ａと、このピストン部５４
ａの下方にこれと同志に延びたロッド部５４ｂとからな
る。ピストン部５４ａは、ハウジング５１に上下に延び
て形成されたシリンダ孔５１ｃ内に嵌挿されて、カバー
５５により囲まれたシリンダ室内を上および下シリンダ
室５２．５３に分割する。ロッド部５４ｂは、シリンダ
孔５１ｃと同志で下方に延びたロッド孔５１ｄに嵌挿さ
れる。

なお、ロッド部５４ｂにはテーパ面を有する凹部５４ｅ
が形成されており、この凹部５４ｅ内に直前位置判定ス
イッチ５８のスプール５８ａが突出しており、スプール
部材５４の上動終了近傍位置において、テーパ面に沿っ
てスプール５８ａが押し上げられることにより油圧モー
タＭの変速比が最小になった後、後述の直結クラッチ弁
ＤＣが直前位置に位置したか否かを検出することができ
るようになっている。

また、上記ピストン部５４ａにより２分割されて形成さ
れた上および下シリンダ室５２および５３にはそれぞれ
、油圧ライン１０２および１０４がボート５１ａ、５１
ｂを介して連通しており、両油圧ライン１０２，１０４
を介して供給される作動油の油圧および両シリンダ室５
２．５３内においてピストン部５４ａが油圧を受ける受
圧面積とにより定まるピストン部５４ａへの油圧力の大
小に応じて、スプール部材５４が上下動される。

このスプール部材５４の上下動はリンク機構４０を介し
て第１変速用サーボバルブ３０のスプール部材３４に伝
えられて、これを左右動させる。すなわち、油圧ライン
１０２，１０４を介して供給される油圧を制御すること
により第１サーボバルブ３０のスプール部材３４の動き
を制御し、ひいてはピストン部材３２を動かして油圧モ
ータＭの斜板角を制御してこのモータＭの容量制御を行
うことができるのである、具体的には、第２サーボバル
ブ５０のスプール部材５４を上動させることにより、第
１サーボバルブ３０のピストン部材３２を右動させて斜
板角を小さくし、油圧モータＭの容量を小さくして変速
比を小さくさせることができる。

上記油圧ライン１０２の油圧は、第１図に示すように、
チャージポンプ１０の吐出油をチャージ圧リリーフバル
ブ１２により調圧した作動油が、油圧ライン１０１，１
０２を介して導かれたものであり、油圧ライン１０４の
油圧は、油圧ライン１０２から分岐したオリフィス１０
３ａを有する油圧ライン１０３の油圧を、デユーティ比
制御される２個のソレノイドバルブ１５１，１５２によ
り制御して得られる油圧である。ソレノイドバルブ１５
１，１５２はコントローラ１００からの信号により駆動
制御されるものであり、このことから分かるように、コ
ントローラ１００がらの信号により、第１および第２サ
ーボバルブ３０．５０の作動を制御し、油圧モータＭの
容量の制御がなされるのである。

次に、メインクラッチＣＬおよび直結クラッチＤＣにつ
いて、第４図を参照して説明する。第４図は、モータシ
リンダ７０の第４の部分７０ｄ内の中空部に挿入された
固定軸９１内に配設されたメインクラッチＣＬおよび直
結クラッチＤＣを詳細に示す図である。

固定軸９１の外周面には、円筒状をなす軸受部材９３が
結合されており、この軸受部材９３により固定軸９１に
対しモータシリンダ７０（第４の部分７０ｄ）が相対回
転可能となっている。

中空の固定軸９１の周壁には内側油室である第１油路Ｌ
ａと、外側油室である第２油路Ｌｂとを連通し得る短絡
ボート９１ａ、９１ｂが穿設されている。そしてこのボ
ート９１ａ、９１ｂを開閉すべく、円筒状をなすメイン
クラッチ弁体９５が、固定軸９１の中空部に嵌入されて
いる。

このメインクラッチ弁体９５は、固定軸９１に対してラ
ジアルニードル軸受９６ａおよびスラストニードル軸受
９６ｂにより、半径方向および軸線方向の位置決めがな
された上で固定軸９１との相対回転が自在なように組付
けられており、その左端部の周壁に、固定軸９１の短絡
ボート９１ａ、９１ｂにそれぞれ整合し得る短絡孔９５
ａ。

９５ｂが穿設され、また、右端部に回動リンク９７が結
合されている。この回動リンク９７を回動操作すること
により、メインクラッチ弁体９５を回動させて短絡孔９
５ａ、９５ｂと短絡ボート９１ａ、９１ｂとの相対位置
を変化させることができる。このため、この回動により
、短絡ボート９１ａ、９１ｂを全開にしたときにクラッ
チＯＦＦ状態を、そして短絡孔９５ａ、９５ｂをずらし
て短絡ボート９１ａ、９１ｂを半開にしたときに半クラ
ツチ状態を、さらに短絡ボート９１ａ、９１ｂを全閉状
態にしたときにクラッチＯＮ状態を、それぞれ得ること
ができ、このようにしてメインクラッチ弁ＤＣが構成さ
れている。ここで、図示されたクラッＯＦＦ状態にあっ
ては、吐出ボート８１ａから第１油路Ｌａに吐出された
作動油が、短絡ボート９１ａ、９１ｂを介して第２油路
Ｌｂから吸入ボート８２ａに直接流入して油圧モータＭ
を不作動にし、またクラッチＯＮ状態にあっては、上記
した作動油の短絡流動が阻止されて油圧ポンプＰから油
圧モータＭへの循環作用が行われ、通常の動力伝達がな
される。ただし、このメインクラッチ弁体９５のＯＮ・
ＯＦＦを行わせる回動リンク９７の回動操作装置に関し
ての説明は省略する。

中空をなすメインクラッチ弁体９５の中心部には、直結
クラッチ弁ＤＣが設けられている。この直結クラッチ弁
ＤＣのピストン軸８５は、メインクラッチ弁体９５の中
空孔に摺合しており、このピストン軸８５の先端にはバ
ルブロッド８６ａが螺着されている。バルブロッド８６
ａの先端部は、部分球面に形成されており、ここにシュ
ー８６ｂが首振り自在なように結合している。

シュー８６ｂは、ピストン軸８５が第４図における左方
に移動した際に、分配盤８０に穿設された吐出ボート８
１ａに繋がる吐出路８１ｂの開口端を液密に開基し、吐
出ボート８１ａから第１油路Ｌａ（内側油室）への作動
油の流通を遮断し得るようにされている。そして、この
遮断状態にあっては、ポンププランジャ６２が油圧的に
ロックされ、油圧ポンプＰと油圧モータＭとが直結状態
となり、ポンプシリンダ６０からポンププランジャ６２
およびポンプ斜板６３を介して、モータリシリンダ７０
が機械的に駆動されることとなる。この油圧ポンプＰと
油圧モータＭとの直結状態は、モータトラニオン７３を
直立状態にした変速比最小の位置、すなわちトップ位置
にて行われるもので、入力軸から出力軸への動力伝達効
率を向上すると同時に、モータプランジャ７２がモータ
トラニオン７３に及ぼす推力を低減させて、摩擦抵抗を
低減させ、軸受等の各部材に加わる負担を軽減させるこ
とができる。

ピストン軸８５は、その右側部を段付にて縮径されてお
り、メインクラッチ弁体９５を支承するスラストニード
ル軸受９６ｂのインナ部材９６ｃとの間に油室８７ａを
形成している。この油室８７ａは、通常はピストン軸８
５に軸線方向に沿つて穿設された油通路８９ａと、該通
路８９ａと連通し得るようにバルブロッド８６ａの中心
部に穿設された油通路８９ｂとを通って、第１油路Ｌａ
に連通している。そしてエンジン駆動時には、油圧ポン
プＰと油圧モータＭとの間を循環する高圧の作動油の一
部が、上記一連の通路を経て油室８７ａに常時供給され
る。

ピストン軸８５の軸線方向中間部には、ピストン部８５
ａが一体的に形成されており、該ピストン部８５ａの左
方において、メインクラッチ弁体９５の中空孔の内面と
ピストン軸８５の外周面との間に環状室８７ｂが形成さ
れている。さらにピストン軸８５の中心には、右端面か
らピストン部８５ａを越える行止り孔８８が穿設されて
おり、該行止り孔８８最奥部の周面には、逃げ溝８８ａ
が形成されている。この行止り孔８８と環状室８７ｂと
の間は、ピストン軸８５に半径方向に穿設された通孔８
９ｃを介して連通し得るようにされている。また、ピス
トン部８５ａの右端面近傍に穿設された通孔８９ａと行
止り孔８８とを連通し得る通孔８９ｄが穿設されている
。

行止り孔８８内には、棒状をなすパイロット弁８４が挿
入されている。パイロット弁８４の先端部には、行止り
孔８８の内周面に嵌合するランド部８４ａが形成され、
このランド部８４ａの右側には、適度な軸線方向寸法を
有して小径部８４ｂが形成されている。さらにパイロッ
ト弁８４の中心には、行止り孔８８内と大気とを連通ず
る大気連通孔８９ｅが穿設されている。このパイロット
弁８４は、その最外端部において係着されたリンクアー
ム４６により左右方向に摺動動作を行う。

なお、このリンクアーム４６の作動説明は後述する。

以上のような構成において、各部の寸法は、シュー８６
ｂの端面の受圧面積　　　：Ａピストン部８５ａの断面
積　　　　　：Ｂピストン軸８５の内端側受圧面積　　
：Ｃピストン軸８５の縮径部の断面積　　：Ｄとした場
合に、 Ａ＞　（Ｂ−Ｄ＞ （Ｂ−Ｄ）＞Ｃ の不等式が満足されるように定められている。

ここでパイロット弁８４を左方に移動させると、パイロ
ット弁８４の小径部８４ｂは、ピストン部８５ａの右端
面より内方の行止り孔８８内にすべて嵌入されるので、
通孔８９ｄがパイロット弁８４の外周面により塞がれ、
吐出ボート８１ａからの高圧の作動油は、油通路８９ａ
、８９ｂを経て油室８７ａに流入し、その油圧はピスト
ン部８５ａの右端面に作用するとともに、第１油路Ｌａ
側からピストン軸８５の左端面にも作用する。

この時、ピストン部８５ａの右端面の受圧面積は（Ｂ−
Ｄ）であり、また、ピストン軸８５の内端面の受圧面積
はＣであることから、前記不等式（Ｂ−Ｄ）＞Ｃの関係
より、ピストン軸８５は左方へ移動することとなる。ピ
ストン軸８５の移動に伴いシュー８６ｂが分配盤８０の
吐出ボート８１ａに連通する吐出路８１ｂの端面に当接
してこれを閉塞し、前記油圧ポンプＰと油圧モータＭと
の直結状態が実現する。

この状態において、シュー８６ｂの受圧面積Ａを有する
端面には、吐出ボート８１ａからの高圧の作動油（油室
８７ａの油圧力と等圧）が作用する一方、ピストン部８
５ａの受圧面積（Ｂ−Ｄ）を有する右端面には油室８７
ａ内の高圧の作動油が作用する。ところで、両受正面積
は前記不等式Ａ＞　（Ｂ−Ｄ）の関係にあることから、
シュー８６ｂにはこれを右へ移動させる力が作用する。

シュー８６ｂが若干でも右動すると、シュー８６ｂの端
面への油圧力が解除され、シュー８６ｂは再び分配盤８
０の端面に押し付けられる。

このようにして、Ａ、ＢおよびＣの各受圧面積を前記不
等式を満足させるように所定の値に設定することにより
、いわゆる油圧フローティングの状態を保つことができ
、シュー８６ｂと吐出路８１ｂとの間からの作動油の漏
洩を最小限に抑えた上でこれらの間の良好な油密状態を
保持することができる。

次に、パイロット弁８４を右方へ移動させると、パイロ
ット弁８４の小径部８４ｂが、ピストン軸８５に穿設さ
れた通孔８９ｄに連通する。これにより、高圧の作動油
はピストン部８５ａの右端面と同時に、ピストン軸８５
の左端面にも作用する他、通孔８９ｄ、小径部８４ｂ、
連通孔８９Ｃおよび環状室８７ｂを通ってピストン部８
５ａの左端面にも作用することとなる。この時、ピスト
ン軸８５を左動させるための受圧面積が（Ｂ−Ｄ）であ
るのに対し、ピストン軸８５を右動させるための受圧面
積はＢとなり、Ｂ＞　（Ｂ−Ｄ）であることから、ピス
トン軸８５は右動し、油圧モータＭと油圧ポンプＰとの
直結状態が解除される０以上のことかられかるように、
パイロット弁８４が左右方向に移動されると、これに追
従してピストン軸８５も左右方向に移動され、直結クラ
ッチ弁ＤＣのＯＮ・ＯＦＦ作動がなされる。

このパイロット弁８４の左右方向の移動は、前述のリン
ク機構４０を介して伝達される第２サーボバルブ５０の
作動により行われる。そこで、このリンク機構４０につ
いて説明する。

第５図は、このリンク機構４０を示し、このリンク機構
４０は、既述のように第１および第２サーボバルブ３０
．５０間を連結する２本のアーム４２ａ、４２ｂ　（な
お、アーム４２ａはピンを介して第１サーボバルブ３０
のスプール部材３４に連結され、アーム４２ｂは第２リ
ンク４８を介して第２サーボバルブら０のスプール部材
５４に連結される）を有した第１シヤフト４２ｃと、こ
の第１シヤフト４２ｃの下方にこれと並行に配された第
２シヤフト４５とを有しており、両シャフト４２ｃ、４
５はケース５ａに固定された軸受４９ａ、４９ｂ、４９
ｃにより回転自在に支持されている。

前記したように直結クラッチ弁ＤＣのパイロット弁８４
に連結される回動リンク４６は、上記第２シヤフト４５
に固設されており、第２シヤフト４５の回動に伴って回
動リンク４６が回動され、パイロット弁８４が左右に移
動されて直結クラッチ弁ＤＣの０Ｎ−ＯＦＦ作動がなさ
れる。なお、回動リンク４６は、第２シヤフト４５に巻
装された捩りコイルばね４６ａにより、常時パイロット
弁８４を外方（右方）に引き出すように付勢されている
。

一方、第１および第２シャフト４２ｃ、４５には、互い
に噛合する駆動および従動カム４３゜４４が固設されて
おり、第１シヤフト４２ｃの回転に応じてこれらのカム
４３．４４の作用により第２シヤフト４５に一定の回動
が付与される。

このカム４３．４４の作動を第６Ａ図から第６Ｃ図に基
づいて説明する。なお、これらの図に示すように、駆動
カム４３は、第１シヤフト４２ｃを中心とする半円弧を
呈する半円部４３ａと、該半円部４３ａの半径より部分
的に外側に突出させた凸部４３ｂと、半円部４３ａの半
径より部分的に内側に没入させた凹部４３ｃとからなり
、これら３つの部分を円滑に連続させた輪郭に形成され
ている。一方、従動カム４４は、半円部４３ａと時間等
の曲率の凹面からなる弧状部４４ａと、該弧状部４４ａ
から概ね接戦方向に延出してなる直状部４４ｂとからな
っている。

まず、第２図に示すように、第２サーボバルブ５０のス
プール部材５４が最下動して、油圧モータＭのトラニオ
ン７３の傾斜が最大（このとき変速比が最大）となった
状態においては、第６Ａ図に示すように、駆動カム４３
の半円部４３ａが従動カム４４の弧状部４４ａと当接し
、駆動カム４３の凸部４３ｂと従動カム４４の直状部４
４ｂとは離れている。このため、回動リンク４６は捩り
コイルばね４６ａの付勢力を受けてパイロット弁８４を
右動させ、直結クラッチ弁ＤＣは全開状態にある。この
状態では、上記第２サーボバルブ５０のスプール部材５
４の下端は第２図における（口）の位置にある。スプー
ル部材５４が最下限位置まで下動すると、（イ）の位置
に位置するのであるが、リンク機構４０のガタを吸収し
て第２サーボバルブ５０の作動に対してモータトラニオ
ン７３の応答性を高めるため、スプール部材５４は（イ
）の位置より若干上動じた（口）の位置に位置せしめる
ようにしている。

上記状態から、モータトラニオン７３の傾斜角を小さく
するため、第２サーボバルブ５０のスプール部材５４を
上動させると、第１シヤフト４２ｃが時計方向に回動さ
れて第１サーボバルブ３０によりモータトラニオン７３
がトラニオン軸７３ａを中心に時計方向に回動され、そ
の傾斜角が小さくなり、変速比が小さくなる。このとき
には、第１シヤフト４２ｃの回動に伴って駆動カム４３
も回動されるのであるが、従動カム４４はその直状部４
４ｂに従動カム４３の凸部４３ｂが当接するまでは回転
されず、従って、パイロット弁８４も移動されず、直結
クラッチ弁ＤＣは全開状態のまま保持される。

上記第２サーボバルブ５０のスプール部材５４がさらに
上動されて、モータトラニオン７３が直立になり、変速
比が１′′　（最小）になると、第６Ｂ図に示すように
、第１シヤフト４２ｃとともに時計方向に回動された駆
動カム４３の凸部４３ｂが従動カム４４の直状部４４ｂ
に当接する。このとき、第２サーボバルブ５０のスプー
ル部材５４の下端は第２図において（ハ）で示す位置に
なる。なお、このようにモータトラニオン７３が直立状
態になり、変速比が最小になったことは、モータトラニ
オン７３に取り付けられたポテンショメータ（図示せず
）により検出され、この検出信号はコントローラ１００
に入力される。

上記状態から、第２サーボバルブ５０のスプール部材５
４がさらに上動されると、第１シヤフト４２ｃがさらに
時計方向に回動され、第１サーボバルブ３０のスプール
部材３４はさらに右動されるのであるが、モータトラニ
オン７３はストッパによりこれ以上の回動が阻止されて
直立状態に保持される。ところが、第１シヤフト４２ｃ
が回動されるため、駆動カム４３が時計方向に回動され
、これにより第６Ｃ図に示すように、駆動カム４３の凸
部４３ｂに直状部４４ｂが押されて、従動カム４４が時
計方向に回動される。

このようにして従動カム４４が時計方向に回動されると
、第２シヤフト４５および回動リンク４６も捩りコイル
ばね４６ａの付勢力に抗して回動され、この結果、パイ
ロット弁８４が左方に押し込まれる。これにより、上述
のようにピストン軸８５が左動され、シュー８６ｂが吐
出路８１ｂを塞ぎ直結状態（直結クラッチ弁ＤＣのＯＮ
状態）が実現する。

但し、上記のようにしてパイロット弁８４を左動させて
直結クラッチ弁ＤＣを直結状態にするときに、パイロッ
ト弁８４の移動速度が遅いときには、モータトラニオン
７３が直立状態になってパイロット弁８４が動き始めて
からシュー８６ｂにより吐出路８１ｂを塞ぐまでの時間
が長くなって作動遅れの原因となる可能性がある。かと
いって、上記移動速度を速くすると、シュー８６ｂによ
り吐出路８１ｂ閉塞することにより生ずるモータプラン
ジャ７２への油圧推力の低下や、容積効率の向上により
エンジン負荷の変動が急激に発生し、変速ショックが生
じて運転フィーリングが損なわれる可能性がある。

このため、本実施例に示す無段変速機Ｔにおいては、パ
イロット弁８４の移動によりシュー８６ｂが吐出路８１
ｂを全開にする位置より若干開放側に移動した位置、す
なわちシュー８６ｂが吐出路８１ｂを完全に閉じてしま
う直前の位置にあることを、第２サーボバルブ５０に取
り付けた直前位置判定スイッチ５８により検出しくこの
状態では、第２サーボバルブ５０のスプール部材５４の
下端は第２図における（二）に示す状態にある）、パイ
ロット弁８４の移動速度を直前位置の前後において異な
らせるようにしている。

具体的には、モータトラニオン７３の傾斜角を検出する
ポテンショメータによりこの傾斜角が０になり変速比が
１になったこと（スプール部材５４の下端が（ハ）の位
置したこと）が検出されると、この検出信号を受けたコ
ントローラ１００は、ソレノイドバルブ１５１，１５２
へのデユーティ比信号を変更して、第２サーボバルブ５
０のスプール部材５４を（ハ）の位置から（ニ）の位置
に向けて急速に上動させる。これにより、パイロット弁
８４の移動速度も急速になり、ピストン軸８５とともに
シュー８６ｂが吐出路８１ｂを閉じる方向に急速に移動
される。このため、変速比が最小になってから、直結ク
ラッチ弁ＤＣの作動完了までの時間遅れを小さくするこ
とができ、直結クラッチ弁の作動応答性が向上する。

次いで、シュー８６ｂが吐出路８１ｂ完全に閉じる直前
の位置（スプール部材５４の下端が（ニ）の位置）にま
で移動したことが、直前位置判定スイッチ５８により検
出されると、この検出信号を受けたコントローラ１００
は、ソレノイドバルブ１５１．１５２へのデユーティ比
信号を再び変更し、今度は、第２サーボバルブ５０のス
プール部材５４を掻くゆっくりと上動させ、シュー８６
ｂによる吐出路８１ｂの閉止を極くゆっくりと行わせる
。これにより、直結クラッチ弁ＤＣのＯＮ作動に伴う、
モータプランジャの推力の変動、容積効率の変動をゆっ
くりとさせることができ、このときの変速ショックの発
生を抑えることができる。

以上の例においては、モータトラニオンの角度制御装置
と直結クラッチ装置とをリンク８！構を用いて連動させ
、直結クラッチ装置の作動制御を行う例を示したが、本
発明はこれに限られるものではなく、直結クラッチ装置
を独立して制御する　ノようにしても良いのは無論のこ
とである。

また、本例においては、入力軸１とポンプシリンダ６０
とを連結し、ポンプ斜板６３の支持部７０ａをモータシ
リンダ７０と結合して形成し、ポンプシリンダ６０の外
周にモータシリンダ７０を配設してなる無段変速機につ
いて説明したが、本発明はこのような無段変速機におけ
る直結クラッチ装置に限られるものではない０例えば、
ポンプシリンダの外周にモータシリンダを配設する代わ
りに、ポンプシリンダとモータシリンダを同軸上に一列
に並んで配した構造の無段変速機に本発明に係るクラッ
チ装置を用いてもよい、またｌ、ポンプの斜板の角度調
整を可変として上記例におけるモータトラニオンと同様
な構成にするとともに　４モータを固定容量となし、入
力軸をポンプシリンダと連結させ、ポンプシリンダとモ
ータ斜板の支持部とを結合し、モータシリンダを出力軸
に連結させた構成の無段変速機に本発明に係る直結クラ
ッチ装置を配設してもよい。

一八９発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、変速比が“１”に
なったことが検出されると、直結クラッチ弁は全開位置
から直前位置まで急速に移動され、次いで緩やかに直前
位置から全閉位置まで移動されるようになっているので
、変速比が°゛１”になってから直結クラッチ弁が閉塞
されるまでの時間を短縮させることができ、直結クラッ
チ機構の作動遅れが小さくなるばかりでなく、直結クラ
ッチ弁が直前位置まで移動した後での閉回路の遮断は緩
やかに行われ、この遮断により生じるモータプランジャ
への推力遮断や、容積効率の変動を緩やかにして変速シ
ョックを和らげ運転フィーリングを向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直結クラッチ装置を有する無段変
速機の油圧回路図、 第２図は上記無段変速機の断面図、 第３図は上記無段変速機に用いる第１および第２サーボ
バルブの断面図、 第４図は上記直結クラッチ装置の断面図、第５図はリン
ク機構を示す斜視図、 第６Ａ図から第６Ｃ図は上記リンク機構をなすカムの作
動を示す正面図である。 １・・・入力軸　　　　　　４・・・シャトルバルブ１
０・・・チャージポンプ　２０・・・前後進切換装置３
０．５０・・・サーボバルブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力軸に連結された油圧ポンプと、出力軸に連結さ
   れた油圧モータとを油圧閉回路を介して連結し、前記油
   圧ポンプおよび油圧モータのいずれか一方の容量を可変
   制御して前記入力軸および出力軸間の変速比を無段階に
   調整できるようにした油圧式無段変速機において、 前記閉回路を断続可能な直結クラッチ弁と、該直結クラ
   ッチ弁を作動させる直結クラッチアクチュエータ機構と
   、前記変速比が“１”になったことを検出する最小変速
   比検出手段と、前記直結クラッチ弁が前記閉回路を完全
   に遮断する全閉位置から所定量だけ開放側に移動した直
   前位置にあることを検出する直前位置検出手段とからな
   り、前記直結クラッチ弁が前記閉回路を完全に開放する
   全開位置にある状態において、前記最小変速比検出手段
   により変速比が“１”になったことが検出されたときに
   は、前記アクチュエータ機構を作動させて、前記直結ク
   ラッチ弁を前記全開位置から前記直前位置まで急速に移
   動せしめ、前記直結クラッチ弁が前記直前位置まで移動
   したことが前記直前位置検出手段により検出されると、
   前記アクチュエータ機構により前記クラッチ弁を前記直
   前位置から前記全閉位置まで緩やかに移動せしめるよう
   にしたことを特徴とする油圧式無段変速機の直結クラッ
   チ装置。