JPH0689833B2 - プランジャ式油圧ユニットおよびこの油圧ユニットを用いた油圧機械式無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、油圧ポンプ、油圧モータ等として用いられる
プランジャ式油圧ユニットおよびこの油圧ユニットを用
いて構成された油圧機械式無段変速機に関する。

（従来の技術） プランジャ式油圧ポンプ、モータは従来から良く知られ
ており、これらを用いた油圧式無段変速機も従来から広
く用いられている。

例えば、特開昭61−153057号公報や、米国特許第2,844,
022号に開示の油圧式無段変速機がある。これらの変速
機は、油圧ユニットとしてアキシャルプランジャ式油圧
ポンプおよびモータを用い、ポンプとモータを背中合わ
せに配列するとともにポンプシリンダケーシングおよび
モータシリンダケーシングを一体結合し、入力軸として
のポンプ軸と出力軸としてのモータ軸とを同一軸上に配
列して構成されている。入力軸が駆動されると、ポンプ
からの吐出油はモータに送られてモータが駆動され、こ
のモータ軸の回転が変速機出力軸回転として取り出され
るのであるが、このポンプとモータの間での油のやりと
りを行わせるため両者の間に分配機構が配設されてい
る。

この分配機構は、ポンプおよびモータシリンダケーシン
グに一体結合された分配ハウジングと、このハウジング
内に径方向に摺動自在に配設された分配スプールと、こ
の分配スプールの摺動を行わせる分配カムとから構成さ
れている。

但し、この分配カムは、特開昭61−153057号公報号公報
に開示の変速機の場合には、分配ハウジングを囲むよう
にして取り付けられた部材であり、その内周面は分配ス
プールの外端と当接する。この分配カムの内周面はポン
プおよびモータシリンダケーシングの軸とは偏心して位
置している。以下、このような分配カムを有する機構を
外カム機構と称する。このため、ポンプおよびモータシ
リンダケーシングが回転されて分配ハウジングがこれら
とともに回転すると、分配スプールも分配ハウジングと
ともに回転し、且つ分配カムの内周面との当接により案
内されて上記偏心量と同じだけ径方向に往復動される。

分配ハウジングには、ポンプシリンダケーシングのシリ
ンダ孔内に連通する油路およびモータシリンダケーシン
グのシリンダ孔内に連通する油路が形成されており、分
配スプールが径方向に往復動されると、このスプールに
形成された溝により、ポンプシリンダケーシングの圧縮
側シリンダ孔内とモータシリンダケーシングの膨張側シ
リンダ孔内とを連通させ、ポンプシリンダケーシングの
膨張側シリンダ孔内とモータシリンダケーシングの圧縮
側シリンダ孔内とを連通させる。このため、ポンプから
の吐出油はモータのに送られてモータ軸を回転させ、さ
らにポンプの吸入側に戻される。

また、米国特許第2,844,002号の変速機での分配カム
は、モータ軸を囲むようにしてモータ内に突出する支持
部材の先端にモータ軸から偏心して取り付けられたリン
グ状部材であり、その外周面に分配スプールの内端が当
接している。以下、この分配カムを有する機構を内カム
機構と称する。この場合にも、分配ハウジングの回転に
応じて分配スプールは上記偏心量に対応する距離だけ径
方向に往復動される。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような分配機構を用いる場合において、内カム機
構を用いると、上記米国特許の図からも良く分かるよう
に、内カム機構を支持するためモータ軸を囲むようにモ
ータ内部に突出する固定支持部材を配設する必要があ
り、その構造が複雑化するという問題がある。また、上
記米国特許の場合にはカム機構は固定支持部材により固
定保持されており、その偏心位置は固定である。ところ
で、分配カムを回転させその偏心位置を移動させてモー
タ軸回転を逆転させるといった制御が要求されることが
あり、上記のような内カム機構の場合には、この分配カ
ムを回転させるための機構が複雑になりやすいという問
題がある。

一方、外カム機構を用いると、この分配カムの支持は変
速機ハウジングにより直接行うことができるので、その
構造が簡単であるという利点がある。しかしながら、分
配スプールの外端が当接する分配カムの内周面径が大き
く、分配カムの内周面と分配スプールの外端との当接部
の相対速度が大きくなり、この部分が焼き付きや摩耗を
起こす可能性があるなどという問題がある。

本発明は以上の問題に鑑みたもので、その構造が比較的
簡単で、偏心位置の可変調整が可能であり、且つ内カム
機構を採用して分配スプールとの当接部の相対滑り速度
が小さくなる分配カムを有した油圧ユニットを提供する
こと、およびこのような油圧ユニットを用いた油圧機械
式無段変速機を提供することを目的とする。

ロ．発明の構成 （課題を解決するための手段） 上記目的達成のため、本発明に係るプランジャ式油圧ユ
ニットにおいては、固定保持したメインシャフトにカム
部材を取り付け、これを中心に回転自在なシリンダケー
シングのシリンダ孔内にプランジャを摺動自在に挿入す
るとともにこれをカム部材と繋げ、シリンダケーシング
の回転に応じてプランジャをシリンダ孔内で往復動させ
るように構成しており、さらに、シリンダ孔を入口ポー
トおよび出口ポートと選択的に連通させる分配機構を配
設している。この分配機構は、シリンダケーシングに一
体結合された分配ハウジングと、この分配ハウジング内
に径方向に摺動自在に配設された分配スプールと、メイ
ンシャフトの一端側に回転可能に取り付けられるととも
に分配スプールの内端に繋がった分配カムと、メインシ
ャフトの他端側からメインシャフト内を貫通して配設さ
れて分配カムに繋がった駆動シャフトとから構成され、
この駆動シャフトにより分配カムをメインシャフト上で
回転させることができるようになっている。

また、本発明に係る油圧機械式無段変速機においては、
それぞれポンププランジャおよびモータプランジャが摺
動自在に挿入されたポンプシリンダケーシングおよびモ
ータシリンダケーシングを一体に結合するとともに変速
機ハウジングにより回転自在に支持し、回転自在なポン
プシャフトに取り付けたポンプ用カム部材によりポンプ
プランジャの往復動を行わせ、固定支持したモータシャ
フトにモータ用カム部材を取り付けてモータプランジャ
の往復動によりモータシリンダケーシングを回転させる
ように構成しており、さらに、ポンプシリンダケーシン
グのシリンダ孔とモータシリンダケーシングのシリンダ
孔とを選択的に連通させる分配機構を有している。

この分配機構は、前記油圧ユニットの場合と同様に、ポ
ンプおよびモータシリンダケーシングに一体結合された
分配ハウジングと、この分配ハウジング内に径方向に摺
動自在に配設された分配スプールと、モータシャフトの
一端側に回転可能に取り付けられるとともに分配スプー
ルの内端に繋がった分配カムと、モータシャフトの他端
側からモータシャフト内を貫通して配設され分配カムに
繋がった駆動シャフトとから構成され、この駆動シャフ
トにより分配カムをモータシャフト上で回転させること
ができるように構成している。

（作用） 上記のような構成の油圧ユニットを用いる場合には、分
配機構に内カム機構を採用しているので、カム面の滑り
速度が小さくなる。さらに、この分配カムは固定保持さ
れたメインシャフトに回転自在に取り付けられ、このメ
インシャフトを貫通して配設された駆動シャフトと、ギ
ヤ係合等により繋がっているので、この駆動シャフトを
回転させることにより、分配カムを回転させてその偏心
位置を簡単に移動させることができる。

また、上記構成の油圧機械式無段変速機においては、油
圧ユニットをモータとして用いており、変速機ハウジン
グによりモータシャフトを固定保持し、このモータシャ
フトの内側端部に内カム機構タイプの分配カムを回転自
在に取り付けている。上記と同様に、モータシャフトに
貫通配設された駆動シャフトはギヤ係合等により分配カ
ムと繋がっているので、この駆動シャフトを外部から回
転させることにより、分配カムを回転させてその偏心位
置の移動を行うことができる。

なお、本発明に係る油圧ユニット、すなわち、油圧ポン
プ、モータは、ラジアル式およびアキシャル式プランジ
ャポンプおよびモータのいずれにも適用できる。但し、
ラジアル式のポンプおよびモータの場合には、プランジ
ャに往復動を与えるためのポンプ用およびモータ用偏心
カム部材を所定偏心軸上で回転させてその容量を可変制
御できるようにすることが多い。このように偏心カム部
材を回転させるとプランジャの上もしくは下死点の位置
が移動するため、これに合わせて分配機構の分配カムの
偏心位置も移動させる必要がある。本発明の場合には、
このような偏心位置移動制御が容易であり、ラジアル式
油圧ユニットに特に適している。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施例について
説明する。

第１図に、本発明に係る油圧機械式無段変速機CVTを示
している。この油圧機械式無段変速機CVTは、変速機ハ
ウジング１内に配置したラジアル式油圧ポンプＰと、ラ
ジアル式油圧モータＭとから構成される。これら油圧ポ
ンプＰおよび油圧モータＭはともにその容量を可変制御
可能であり、いずれか一方もしくは両方の容量を可変制
御して変速機入力軸12の回転を無段階に変速して変速機
出力軸91に伝達する。

変速機ハウジング１は、３分割されており、第１ハウジ
ング1aと第２ハウジング1bとに囲まれた第１空間8a内に
油圧ポンプＰおよび油圧モータＭが配設され、第２ハウ
ジング1bと第３ハウジング1cとに囲まれた第２空間8b内
に出力ギヤ列が配設されている。

まず、油圧ポンプＰについて、矢印II−IIに沿った断面
を示す第２図を併用して説明する。

油圧ポンプＰはポンプケーシング11を有し、このケーシ
ング11は後述のモータケーシング51と一体結合されて、
ボールベアリング2a,2bを介して変速機ハウジング１に
より回転自在に支持されている。このケーシング11は、
２分割された左右ケーシング11a,11bを複数のボルト29
により締め付けて構成されている。

ポンプメインシャフト12は外部からの駆動を可能にする
ため外方に突出しており、その内側端面にはメインシャ
フト12の軸心C₁から距離L₁だけ偏心した軸心C₂を有する
クランクピン14がメインシャフト12と一体に形成されて
いる。クランクピン14の先端部はシャフト支持部材13に
嵌合結合している。ポンプメインシャフト12,クランク
ピン14およびシャフト支持部材13は一体となってボール
ベアリング32a,32bを介してポンプケーシング11により
回転自在に支持されており、その回転軸は軸心C₁であ
る。このため、クランクピン14の軸心C₂は軸心C₁を中心
とした公転運動を行う。なお、メインシャフト12とベア
リング32aとの間には、後述するニードルベアリング34
および回動スリーブ16が配設されている。

クランクピン14には、クランクピン軸心C₂から距離L₂だ
け偏心した軸心C₃を有する偏心カラー15が回動自在に取
り付けられている。この偏心カラー15の右側部には内歯
歯車15aが形成されており、この内歯歯車15aは回動スリ
ーブ16の外歯歯車16aと噛合する。

回動スリーブ16はニードルベアリング34によりメインシ
ャフト12に対して回動自在となっている。ところが、こ
のメインシャフト12には、このシャフト12の外歯スプラ
イン12aと噛合する内歯スプライン17bを有した摺動スリ
ーブ17が軸方向に摺動自在に取り付けられており、この
摺動スリーブ17の外歯スプライン17aが上記回動スリー
ブ16の内歯スプライン16bと噛合している。このため、
メインシャフト12,摺動スリーブ17,回動スリーブ16およ
び偏心カラー15は、一体回転する。この場合、偏心カラ
ー15の軸心C₃は、メインシャフト12の軸心C₁を中心とし
た公転運動を行う。

このような構成から分かるように、偏心カラー15の内歯
歯車15a、回動スリーブ16および摺動スリーブ17によ
り、偏心カラー15の回転を拘束する拘束手段が構成さ
れ、この拘束手段と偏心カラー15とにより請求の範囲に
言うポンプ用カム部材が構成される。

ここで、摺動スリーブ17の内歯スプライン17bおよびメ
インシャフト12の外歯スプライン12aはストレートスプ
ラインであり、摺動スリーブ17の外歯スプライン17aお
よび回動スリーブ16の内歯スプライン16bはヘリカルス
プラインである。このため、摺動スリーブ17を軸方向に
摺動させるとヘリカルスプラインにより回動スリーブ16
がメインシャフト12に対し相対回転される。この回動ス
リーブ16の回転は、歯車16a,15aを介して偏心カラー15
に伝達され、偏心カラー15はクランクピン14を中心とし
て回動される。このことから分かるように、上述の拘束
手段は、偏心カラー15の回転位置を調整する位置調整機
能を有している。

なお、本例では、摺動スリーブ17の内歯スプライン17b
およびメインシャフト12の外歯スプライン12aをストレ
ートスプラインとなし、摺動スリーブ17の外歯スプライ
ン17aおよび回動スリーブ16の内歯スプライン16bをヘリ
カルスプラインとしているが、逆の構成でも良く、ま
た、両者をヘリカルスプラインとしても良い。

この偏心カラー15の回動の場合の軸心C₃の移動を第３図
に示す。この図では、クランクピン14に対して偏心カラ
ー15が時計回りに90゜回動された場合を示している。最
初は、メインシャフト12の軸心C₁、クランクピン14の軸
心C₂および偏心カラー15の軸心C₃は同一直線上に並んで
位置しており、この状態から偏心カラー15がクランクピ
ン14回りに90゜回動されて15′で示す位置に移動する
と、偏心カラー15′の軸心はC₃′で示す位置に移動す
る。このため、メインシャフト12の軸心C₁と偏心カラー
15′の軸心C₃との距離（偏心カラー15の軸心C₃のメイン
シャフト12の軸心C₁に対する公転半径）は、距離L₃′
（＜L₃）となる。

なお、この距離L₃は、上記最初の状態（図示のように、
C₁,C₂,C₃が同一直線上に並んだ状態）で最大であり、こ
の状態から偏心カラー15の回動に応じて距離L₃は漸減
し、これが180゜回動したときに最小となる。この最小
の場合で、軸C₁に対する軸C₂の偏心距離L₁と、軸C₂に対
する軸C₃の偏心距離L₂とが等しい場合には、上記距離
（公転半径）L₃は零となる。

すなわち、摺動スリーブ17を軸方向に移動させることに
より、偏心カラー15のメインシャフト12に対する偏心距
離（公転半径）L₃を変えることができる。この摺動スリ
ーブ17の移動は、先端18aが摺動スリーブ17の端部に取
り付けられたベアリング17cに係合し、軸19を中心に回
動自在なレバー18を回動させることにより行われる。

一方、偏心カラー15には、ニードルベアリング33により
相対回転自在に連結リング20が取り付けられる。このた
め、連結リング20は軸心C₃を中心に偏心カラー15上を回
転可能となっている。さらに、この連結リング20の回り
には、半径方向放射状に７個のポンプシリンダ25が配設
されている。これら各シリンダ25はそれぞれ一対のトラ
ニオン部25bにおいてポンプケーシング11に揺動自在に
取り付けられている。

そして、各シリンダ25のシリンダ孔25aは内径側に開口
するとともに、各シリンダ孔25a内に内径側から６個の
ポンププランジャ22および１個のポンププランジャ23が
摺動自在に挿入されている。６個のポンププランジャ22
はそれぞれ、内径側端部22aが、連結リング20に形成さ
れた６箇所のアーム部20aにピン21により回動自在に連
結されている。残り１個のポンププランジャ23は、その
内径側端部23aが連結リング20と一体結合している。

シリンダ孔25aの内部空間は左トラニオン部25bに成形さ
れた油通孔25cを通って、ポンプケーシング11に形成さ
れた第２回路油路4bに連通する。この第２回路油路4bは
流入方向の油の流れのみを許容するチェックバルブ35を
介して第１回路油路4aに繋がり、さらに、流出方向の油
の流れのみを許容するチェックバルブ36を介して第３回
路油路4cにも繋がる。

第１回路油路4aは、第１〜第４補給油路3a〜3dを介して
変速機ハウジング内のオイルサンプに繋がる。なお、第
１補給油路3aは変速機ハウジング１に形成されオイルサ
ンプに連通する油路で、第２補給油路3bはモータシャフ
ト52内に軸方向に貫通して配設された駆動シャフト87
（後述）内に形成された油路で、第３油路3cおよび第４
油路3dはモータシャフト52と後述する分配機構のボディ
81との間の空間およびこのボディ81に固設された油受け
渡し部材37に形成された油路であり、図示のように連通
している。

次に、油圧モータＭの構成について説明する。なお、こ
のモータＭの主要部は油圧ポンプＰと相似であり、その
構造は極めて類似している。

このモータのケーシング51は、２分割された左右のケー
シング51a,51bを複数のボルト（図示せず）により締め
付けて構成されており、ポンプケーシング11と一体結合
されている。

モータメインシャフト52は左端部において、変速機ハウ
ジング１にボルト6aにより固定結合された保持部材６と
スプライン結合している。このため、モータメインシャ
フト52は固定保持される。このシャフト52の右側端面に
は、第４図にその位置関係を示すように、メインシャフ
ト52の軸心C₄から距離L₄だけ偏心した軸心C₅を有するク
ランクピン54がメインシャフト52と一体に形成されてい
る。クランクピン54の先端部はシャフト支持部材53に嵌
合結合している。モータメインシャフト52,クランクピ
ン54およびシャフト支持部材53は一体となって、ボール
ベアリング71a,71bを介してモータケーシング51に対し
て回転自在となっており、その回転軸は軸心C₄である。
なお、メインシャフト52とベアリング71aとの間には、
後述するベアリング73および回動スリーブ56が配設され
ている。

クランクピン54には、クランクピン軸心C₅から距離L₅だ
け偏心した軸心C₆を有する偏心カラー55が回動自在に取
り付けられている。この偏心カラー55の左側部には内歯
歯車55aが形成されており、この内歯歯車55aは回動スリ
ーブ56の外歯歯車56aと噛合する。

回動スリーブ56はベアリング73によりメインシャフト52
に対して回動自在となっているのであるが、回動スリー
ブ56の左端にはウォームギヤ57がスプライン結合して取
り付けられ、このウォームギヤ57は変速機ハウジング１
に支持されたウォームピニオン58と噛合している。通常
は、ウォームピニオン58は静止保持されており、このた
め、回動スリーブ56および偏心カラー55はモータメイン
シャフト52と同様に静止保持されている。

但し、ウォームピニオン58は外部から回転させることが
可能であり、このピニオン58を回転させれば回動スリー
ブ56をメインシャフト52に対し相対回転させることがで
きる。この回動スリーブ56の回転は、歯車56a,55aを介
して偏心カラー55に伝達され、偏心カラー55はクランク
ピン54を中心として回動される。

この偏心カラー55の回動の場合の軸心C₆の移動を第４図
に示す。この図では、クランクピン54に対して偏心カラ
ー55が時計回りに90゜回動された場合を示している。最
初は、メインシャフト52の軸心C₄、クランクピン54の軸
心C₅および偏心カラー55の軸心C₆は同一直線上に並んで
位置しており、この状態から偏心カラー55がクランクピ
ン54回りに90゜回動されて55′で示す位置に移動する
と、偏心カラー55′の軸心はC₆′で示す位置に移動す
る。このため、メインシャフト52の軸心C₄と偏心カラー
55′の軸心C₆との距離（偏心カラー55の軸心C₆のメイン
シャフト52の軸心C₄に対する公転半径）は、距離L₆′
（＜L₆）と短くなる。

なお、この距離L₆は、油圧ポンプＰの場合と同様に、上
記最初の状態（図示のように、C₄,C₅,C₆が同一直線上に
並んだ状態）で最大であり、この状態から偏心カラー55
が180゜回動したときに最小となる。この最小の場合
で、軸C₄に対する軸C₅の偏心距離L₄と、軸C₅に対する軸
C₆の偏心距離L₅とが等しい場合には、上記距離（公転半
径）L₆は零となる。

一方、偏心カラー55には、ニードルベアリング74により
相対回転自在に連結リング60が取り付けられる。このた
め、連結リング60は軸心C₆を中心に偏心カラー55上を回
転可能となっている。さらに、この連結リング60の回り
には、半径方向放射状に５個のモータシリンダ65が配設
されている。これら各シリンダ65はそれぞれ一対のトラ
ニオン部65bにおいてモータケーシング51に揺動自在に
取り付けられている。

そして、各シリンダ65のシリンダ孔65aは内径側に開口
するとともに、各シリンダ孔65a内に内径側から４個の
モータプランジャ62および１個のモータプランジャ63が
摺動自在に挿入されている。４個のモータプランジャ62
はそれぞれ、内径側端部62aが、連結リング60に形成さ
れた４箇所のアーム部60aにピン61により回動自在に連
結されている。残り１個のモータプランジャ63は、その
内径側端部63aが連結リング60と一体結合している。

シリンダ孔65aの内部空間は右トラニオン部65bに成形さ
れた油通孔65cを通って、モータケーシング51に形成さ
れた第４回路油路4dに連通する。

この第４回路油路4dは、ポンプケーシング11とモータケ
ーシング51との結合部に配設された分配機構80により、
前述の第１回路油路4aもしくは第３回路油路4cとの選択
的に連通するようになっている。この分配機構80につい
て第１図および矢印Ｖ−Ｖに沿った断面を示す第５図に
基づいて説明する。

この分配機構80は、ポンプおよびモータケーシング11,5
1間に挟持された分配ハウジング81を有し、このハウジ
ング81には、油圧モータＭの各シリンダ65に対応して半
径方向に延びた分配スプール挿入孔81aが５箇所に形成
されている。各スプール挿入孔81aには、分配スプール8
2が摺動自在に挿入されており、各スプール82の外端部
が外周保持リング84に保持され、内端部は分配カム86に
取り付けられたボールベアリング85の外周面85aに当接
している。

分配カム86は、モータメインシャフト52と一体結合され
たシャフト支持部材53の端部上に回転自在に取り付けら
れており、その右側内周部には内歯ギヤ86aが形成され
ている。この内歯ギヤ86aは、モータメインシャフト5
2、クランクピン54およびシャフト支持部材53内を軸方
向に貫通して配設された駆動シャフト87の右端部に形成
された外歯ギヤ87aと噛合している。この駆動シャフト8
7の左端にはウォームギヤ88がスプライン結合して取り
付けられ、このウォームギヤ88は変速機ハウジング１に
支持されたウォームピニオン89と噛合している。通常
は、ウォームピニオン89は静止保持されており、回動ス
リープ86も静止保持されているが、外部からウォームピ
ニオン89を回転させることにより分配カム86を回転させ
ることができるようになっている。なお、駆動シャフト
87は中空に形成されており、その内部空間により、前述
の第２補給油路3bが形成される。

分配カム86の外周面は、第５図に示すように、シャフト
支持部材53の軸心（すなわち、モータメインシャフト52
の軸心）C₄から偏心した中心C₇を有しており、この外周
面に取り付けられるボールベアリング85の中心も偏心し
た位置C₇にある。このため、分配ハウジング81がポンプ
ケーシング11およびモータケーシング51と一体回転され
ると、ボールベアリング85の外周面に当接する分配スプ
ール82は挿入孔81a内において、上記中心C₇の偏心量に
相当する距離の往復動を行う。すなわち、分配カム86お
よびボールベアリング85により分配カムが構成されてい
る。

なお、分配カム86の内周面の中心はC₄であり、ウォーム
ピニオン89を回転させて分配カム86を回転させると、分
配カム86の外周面の中心C₇は中心C₄を中心として公転す
る。このため、ウォームピニオン89を回転させることに
より、上記分配スプール82の往復運動の上および下死点
の位置を移動させることができる。

また、分配ハウジング81には、第１回路油路4aに連通す
る第１連通孔5aと、第４回路油路4dに連通する第２連通
孔5bと、第３回路油路4cと連通する第３連通孔5cとが、
スプール挿入孔81aに連通して形成されている。また、
スプール82には図示のようなスプール溝82aが形成され
ており、スプール82のスプール挿入孔81a内での往復運
動に応じて、スプール溝82aにより、第１連通孔5aと第
２連通孔5bとが連通したり、第２連通孔5bと第３連通孔
5cとが連通したりするようになっている。具体的には、
分配スプール82が外方に移動されると、第２連通孔5bと
第３連通孔5cとが連通され、分配スプール82が内方に移
動されると第１連通孔5aと第２連通孔5bとが連通され
る。

以上のように構成された油圧機械式無段変速機CVTの作
動について説明する。

この変速機CVTの駆動はポンプメインシャフト（変速機
入力軸）12を回転駆動することにより行われる。ポンプ
メインシャフト12が回転駆動されると、このシャフト12
と一体に偏心カラー15が回転し、この偏心カラー15に相
対回転自在に取り付けられた連結リング20はポンプメイ
ンシャフト12の軸心C₁を中心とした偏心カラー15の軸心
C₃の公転運動と同じ公転運動を行う。このため、連結リ
ング20に連結されたポンププランジャ22および23はポン
プシリンダ25のシリンダ孔25a内で往復運動する。

ここで、ポンププランジャ23が連結リング20と一体結合
されているが、これが他のプランジャ22と同様にピン21
により回動自在に連結されている場合には、第６図に示
すように、ポンプケーシング11に対し連結リング20が自
由に相対回転する。このため、メインシャフト12の矢印
Ａ方向の回転に応じて連結リング20もＡ方向に回転し、
図示のようにシリンダ25の外面がケーシング11bのボル
ト29用のフランジ11dに当接するという問題や、このフ
ランジ11dが充分に離れている場合にはプランジャ22が
シリンダ25から抜け出すという問題があり、これではプ
ランジャ22の確実な往復運動が得られない。このため、
本例では、１個のプランジャ23が連結リング20に一体結
合され、ケーシング11に対する連結リング20の所定以上
の相対回転変位を阻止する。これにより、連結リング20
の公転運動に伴い、ポンププランジャ22および23はポン
プシリンダ25のシリンダ孔25a内でスムーズに往復運動
する。

このようにしてプランジャ22,23が往復運動すると、チ
ェックバルブ35,36の作用により、プランジャ22,23が膨
張行程にあるシリンダ室内に、第１回路油路4aから第２
回路油路4bを通って油が吸入され、収縮行程にあるシリ
ンダ室内から油が第２回路油路4bを通って第３回路油路
4cにに吐出される。この場合において、各プランジャ2
2,23は連結リング20に繋がっているので、連結リング20
から各プランジャ22,23へ、このプランジャ22,23を押す
方向および引っ張る方向の両方向の力および運動の伝達
が可能である。このため、チャージポンプによる吸入側
の与圧等を行わなくても、膨張行程にあるシリンダ室内
への油の吸入も問題なく行わせることができる。

第３回路油路4cに吐出された油は、分配機構80により、
第３連通孔5cおよび第２連通孔5bを通って膨張行程側に
あるモータシリンダ孔65a内に供給され、このシリンダ
孔65a内のモータプランジャ62もしくは63を膨張方向に
移動させる。モータプランジャ62,63の膨張方向への移
動に応じて、このモータプランジャ62,63が連結された
連結リング60が偏心カラー55上で回転し、モータシリン
ダケーシング51が回転駆動される。なお、このときポン
プシリンダ25が受ける油圧反力の回転方向成分がポンプ
シリンダケーシング11およびこれと一体に繋がったモー
タシリンダケーシング51を回転駆動する機械的な力とし
て作用する。この回転は、シンリンダケーシング51の端
部に形成されたドライブギヤ51cおよびこれと噛合する
ドリブンギヤ91aを介して変速機出力軸91に伝達され
る。

なお、モータシリンダケーシング51の回転に伴い、収縮
側にあるモータプランジャ62,63が収縮され、このプラ
ンジャ62,63が挿入されたシリンダ孔65a内の油は、分配
機構80により第２連通孔5bおよび第１連通孔5aを通っ
て、第１回路油路4aに排出され、ポンプＰの吸入側に戻
され再び循環される。

このようにポンプメインシャフト12が駆動されると、油
圧ポンプＰの吐出油が油圧モータＭに供給されて、上記
ポンプシリンダ25が受ける油圧反力の回転方向成分によ
る機械的な駆動と併せて、この油圧モータＭが駆動され
る。なお、油圧モータＭを駆動した油は第１回路油路4a
に排出され、再び油圧ポンプＰに吸入されるのである
が、途中の漏れ分等は、第１〜第４補給油路3a〜3dから
吸入されて補われる。

上記駆動において、油圧ポンプＰの吐出油量はポンプメ
インシャフト12とポンプケーシング11との相対回転数に
対応するのであるが、ポンプケーシング11は回転自在に
支持され且つモータシリンダケーシング51に一体に連結
されているので、油圧ポンプＰの吐出油量はその容量が
一定ならば、ポンプメインシャフト12とモータシリンダ
ケーシング51との回転数差に比例する。

ここで、油圧ポンプＰの容量（１回転当たりの吐出油
量）は、ポンププランジャ22,23の往復ストロークに比
例する。この往復ストロークは、レバー18を回動させて
偏心カラー15の偏心距離L₃を調整することにより可変制
御できる。この場合、第３図に示すように、メインシャ
フト12の軸心C₁、クランクピン14の軸心C₂および偏心カ
ラー15の軸心C₃が図示のように同一直線上に並んで位置
した状態で、偏心距離L₃が最大であり、この状態から偏
心カラー15の回動に応じて距離L₃は漸減し、これが180
゜回動したときに最小となるので、レバー18の回動制御
によりポンプ容量を最大から最小まで無段階に可変制御
できる。

なお、軸C₁に対する軸C₂の偏心距離L₁と、軸C₂に対する
軸C₃の偏心距離L₂とが等しい場合には、上記距離（公転
半径）L₃の最小値は零となり、ポンプ容量の最小値は零
となる。すなわち、ポンプメインシャフト12が回転して
もポンプ吐出油量は零となり、これにより変速機のニュ
ートラル状態が得られる。

同様に、油圧モータＭの容量は、ウォームピニオン58の
回転に応じて最大容量から最小容量まで可変制御可能で
ある。この場合において、メインシャフト52の軸心C₄に
対するクランクピン54の軸心C₅の偏心距離L₄と、クラン
クピン54の軸心C₅に対する偏心カラー55の軸心C₆の偏心
距離L₅とが等しい場合には、油圧モータＭの容量の最小
値は零となる。

このため、レバー18の回動量およびウォームピニオン58
の回転量を適宜制御することにより、入力回転（ポンプ
メインシャフト12の回転）数に対する出力回転（変速機
出力軸91の回転）数の比（＝入力回転数／出力回転
数）、すなわち、変速比を理論的には無限大から1.0ま
で無段階に可変制御できる。この場合において、油圧モ
ータＭが所定容量であり、油圧ポンプＰの容量が零に極
く近い状態で変速比が無限大となる。また、油圧ポンプ
Ｐが所定容量であり、油圧モータＭの容量が零の状態で
変速比が1.0の状態（ポンプシャフトとモータケーシン
グが直結した状態）となり、動力伝達は全て機械的な伝
達となる。

なお、分配機構80において、膨張行程側のシリンダ孔65
a内に油圧ポンプＰからの油を供給し、収縮行程側のシ
リンダ孔65a内の油を油圧ポンプＰの吸入側に戻すた
め、偏心して取り付けられたボールベアリング85の最遠
点方向（第５図で矢印Ｒ方向であり、スプール82を最も
外側に押し出す方向）は、偏心カラー55の最遠点方向
（矢印Ｐで示す方向であり、モータプランジャ62を上死
点に位置せしめる方向）に対し直角の位置になる。

この場合において、油圧モータＭの吐出量を変更するた
めウォームピニオン58を回動させて偏心カラー55をクラ
ンクピン54回りに回動させると、偏心カラー55の最遠点
方向も変化する。例えば、第４図において説明したよう
に、偏心カラー55をクランクピン54の回りに90゜回動す
ると、偏心カラー55の中心はC₆からC₆′に移動し、最遠
点方向は矢印Ｐ方向からＱ方向に45゜移動する。このた
め、この場合には、分配機構80において偏心して取り付
けられたボールベアリング85の最遠点方向（スプール82
を最も外側に押し出す方向）も45゜移動する必要があ
り、この移動はウォームピニオン89の回転により行われ
る。

さらに、ウォームピニオン89によりボールベアリング85
の最遠点方向を上記とは反対の方向、すなわち、180゜
回転した方向にすると、モータＭは上記とは逆方向に回
転する。すなわち、ウォームピニオン89によりこの変速
機CVTのリバース設定を行うこともできる。

以上においては、油圧ポンプＰと油圧モータＭとにより
油圧機械式無段変速機CVTを構成した例を示したが、次
に単体で構成されて油圧ポンプもしくは油圧モータとし
て用いられるラジアルプランジャ式油圧ユニットHUにつ
いて、第７図を用いて説明する。

この油圧ユニットHUは、３分割構成のハウジング101（1
01a,101b,101c）を有し、このハウジング101内に、前述
の油圧モータＭと類似の構成の部品が組み込まれて構成
されている。

ボルト結合された左右のケーシング151a,151bからなる
ケーシング151が一対のボールベアリング102a,102bを介
してハウジング101により回転自在に支持されている。
メインシャフト152は、このケーシング151の中心を軸方
向に延びるとともに、ベアリング103a,103bによりケー
シングに対して相対回転自在に配設されている。メイン
シャフト152はハウジング101に固定された保持部材106
とスプライン結合して固定保持されている。

このシャフト152の右側端面にはメインシャフト152の軸
心C₄から距離L₄だけ偏心した軸心C₅を有するクランクピ
ン154がメインシャフト152と一体に形成されている。な
お、各軸心の位置関係は第４図の場合と同じである。ク
ランクピン154の先端部はシャフト支持部材153に嵌合結
合している。これらメインシャフト152,クランクピン15
4およびシャフト支持部材153は一体となって固定保持さ
れている。

クランクピン154には、クランクピン軸心C₅から距離L₅
だけ偏心した軸心C₆を有する偏心カラー155が回動自在
に取り付けられている。この偏心カラー155の左側部に
形成された内歯歯車は回動スリーブ156の外歯歯車と噛
合する。

回動スリーブ156はメインシャフト152に対して回動自在
であるが、回動スリーブ156の左端にはウォームギヤ157
が取り付けられ、このウォームギヤ157はウォームピニ
オン158と噛合している。このピニオン158を回転させれ
ば回動スリーブ156をメインシャフト152に対し相対回転
させることができる。この回動スリーブ156の回転は偏
心カラー155に伝達され、偏心カラー155はクランクピン
154を中心として回動される。

この偏心カラー155の回動の場合の軸心C₆の移動は第４
図に示した油圧モータの場合と同じであるのでその説明
は省略する。

一方、偏心カラー155には、ニードルベアリング174によ
り相対回転自在に連結リング160が取り付けられる。こ
のため、連結リング160は軸心C₆を中心に偏心カラー155
上を回転可能となっている。さらに、この連結リング16
0の回りには、半径方向放射状に５個のシリンダ165が配
設されている。これら各シリンダ165はそれぞれ一対の
トラニオン部165bにおいてタケーシング151に揺動自在
に取り付けられている。各シリンダ165のシリンダ孔は
内径側に開口するとともに、各シリンダ孔内に内径側か
ら４個のプランジャ162および１個のプランジャ163が摺
動自在に挿入されている。これら部品の構成は前述の油
圧モータＭの部品と同じなのでその説明は省略する。

シリンダ孔の内部空間は右トラニオン部165bに成形され
た油通孔165cを通って、ケーシング151に形成された第
２油路104bに連通する。この第２油路104bは、ケーシン
グ151に結合配設された分配機構180に繋がる。

この分配機構180は、ケーシング151に一体結合された分
配ハウジング181と、このハウジング181に各シリンダ65
に対応して形成されたスプール挿入孔内に挿入された分
配スプール182と、各スプール182の外端部を保持する外
周保持リング184と、シャフト支持部材153の端部に回転
自在に取り付けられた回動スリーブ186と、この回動ス
リーブ186に偏心して取り付けられたボールベアリング1
85とを有する。さらに、回動スリーブ186の内周側に形
成された内歯ギヤ186aが、メインシャフト152内に貫通
配設された駆動シャフト187の端部に形成された外歯ギ
ヤ187aと噛合し、この駆動シヤフト187の左端部にはウ
ォームギヤ188が取り付けられ、このウォームギヤ188は
ウォームピニオン189と噛合して構成されている。な
お、この構成は、前述の変速機CVTにおける分配機構80
と同じである。

分配ハウジング181には、前記第２油路104bに連通する
第２連通孔105bと、第１油路104aに連通する第１連通孔
105aと、第３油路104cに連通する第１連通孔105cとが、
それぞれスプール挿入孔に連通して形成されている。こ
のハウジング181がケーシング151とともに回転される
と、前述の油圧モータＭの場合と同様に、スプール182
が挿入孔内で往復動され、スプールに形成された溝の作
用により、第１連通孔105aと第２連通孔105bとが連通し
たり、第２連通孔105bと第３連通孔105cとが連通したり
する。なお、第１油路104aは吐出ポート111に連通し、
第３油路104cは吸入ポート110に連通する。

また、ケーシング151は左端に形成されたギヤを介して
軸191に連結しており、ケーシング151の回転は軸191に
伝達されるようになっている。

以上の構成の油圧ユニットHUは、油圧モータとしても油
圧ポンプとしても用いることができる。

油圧モータとして用いる場合には、吸入ポート110から
第３油路104c内に圧油を供給する。この圧油は、分配機
構80の作用により膨張行程側にあるシリンダ165のシリ
ンダ孔内に送られ、このシリンダ孔内のプランジャ162
もしくは163を膨張方向に移動させる。プランジャ162,1
63の膨張方向への移動に応じて、これらプランジャ162,
163が連結された連結リング160が偏心カラー155上で回
転し、ケーシング151が回転駆動される。この回転は、
ケーシング151の端部に形成されたドライブギヤおよび
これと噛合するドリブンギヤを介して軸191に伝達さ
れ、この軸191が回転駆動される。

なお、ケーシング151の回転に伴い、収縮側にあるモー
タプランジャ162,163が収縮され、このプランジャ162,1
63が挿入されたシリンダ孔内の油は、分配機構180によ
り第２連通孔105bおよび第１油路104aを通って吐出ポー
ト111に排出される。

一方、この油圧ユニットHUを油圧ポンプとして用いる場
合には、軸191を回転駆動すれば良く、これにより、吸
入ポート110から吸入された油が吐出ポート111から吐出
される。

なお、ポート110を吐出ポートとして用い、ポート111を
吸入ポートとして用いても良いのは無論のことである。

また、いずれの場合でも、ウォームピニオン158を回動
させることにより、その容量を可変制御することができ
るがその作動は前述の油圧モータＭの場合と同じなので
その説明は省略する。

ハ．発明の効果 以上説明したように、本発明に係る油圧ユニットでは、
分配機構に内カムを採用しているので、カム面の滑り速
度を小さくすることができる。さらに、この分配カム
を、固定保持されたメインシャフトに回転自在に取り付
けるとともに、このメインシャフトを貫通して配設した
駆動シャフトと、ギヤ係合等により繋げ、この駆動シャ
フトを回転させて、分配カムを回転させるようにしてい
るので、その構造が簡単であり、且つ分配カムの偏心位
置を簡単に移動させることができる。

また、本発明に係る油圧機械式無段変速機においては、
上記油圧ユニットをモータとして用いており、変速機ハ
ウジングによりモータシャフトを固定保持し、このモー
タシャフトの内側端部に内カム機構タイプの分配カムを
回転自在に取り付けるとともに、上記と同様に、モータ
シャフトに貫通配設された駆動シャフトと分解カムをギ
ヤ係合等により繋げているので、分配カムの回転機構構
造が簡単である。また、この駆動シャフトは外部から回
転させることが可能であり、分配カムの偏心位置の移動
制御を外部から簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧機械式無段変速機を示す断面
図、 第２図は上記無段変速機を構成する油圧ポンプの矢印II
−IIに沿った断面図、 第３図は上記油圧ポンプの各部材の軸心の位置関係を示
す概略図、 第４図は上記無段変速機を構成する油圧モータの各部材
の軸心の位置関係を示す概略図、 第５図は上記無段変速機の分配機構の矢印Ｖ−Ｖに沿っ
た断面図、 第６図は上記油圧ポンプの一部を取り出して示す断面
図、 第７図は本発明に係る油圧ユニットの例を示す断面図で
ある。 １……変速機ハウジング、11………ポンプケーシング 12……ポンプメインシャフト 14……クランクピン、15……偏心カラー 51……モータメインシャフト 54……クランクピン、55……偏心カラー 60……ガイドリング、62……モータプランジャ 65……モータシリンダ、80……分配機構 82……分配スプール、86……分配カム 87……駆動シャフト、CVT……油圧無段変速機 Ｐ……油圧ポンプ、Ｍ……油圧モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定保持されたメインシャフトと、このシ
   ャフトに取り付けられたカム部材と、前記メインシャフ
   トを中心に回転自在なシリンダケーシングと、このシリ
   ンダケーシングに形成された複数のシリンダ孔内にそれ
   ぞれ摺動自在に挿入されるとともに前記カム部材と繋が
   り、前記シリンダケーシングの回転に応じて前記シリン
   ダ孔内を往復動する複数のプランジャと、前記シリンダ
   孔を入口ポートおよび出口ポートと選択的に連通させる
   分配機構とを有してなるプランジャ式油圧ユニットにお
   いて、 前記分配機構は、前記シリンダケーシングに一体結合さ
   れた分配ハウジングと、この分配ハウジング内に径方向
   に摺動自在に配設された分配スプールと、前記メインシ
   ャフトの一端側に回転可能に取り付けられるとともに前
   記分配スプールの内端に繋がった分配カムと、前記メイ
   ンシャフトの他端側から前記メインシャフト内を貫通し
   て配設されて前記分配カムに繋がった駆動シャフトとか
   ら構成され、この駆動シャフトにより前記分配カムを前
   記メインシャフト上で回転させることができるように構
   成されていることを特徴とするプランジャ式油圧ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】前記駆動シャフトは前記メインシャフトに
   対して回転自在であり、この駆動シャフトの端部に形成
   された外歯車と前記分配カムの内周側に形成された内歯
   車とが噛合しており、前記駆動シャフトを回転させるこ
   とにより前記分配カムの回転を行わせるようにしたこと
   を特徴とする請求項第１項に記載のプランジャ式油圧ユ
   ニット。
3. 【請求項３】前記分配ハウジングには、前記シリンダ孔
   に連通する油路、前記入口ポートに連通する油路および
   前記出口ポートに連通する油路が形成されており、前記
   分配スプールには、この分配スプールの径方向の摺動に
   応じて、前記シリンダ孔に連通する油路と前記入口ポー
   トに連通する油路とを、もしくは前記シリンダ孔に連通
   する油路と前記入口ポートに連通する油路とを連通させ
   る溝が形成されていることを特徴とする請求項第１項記
   載のプランジャ式油圧ユニット。
4. 【請求項４】変速機ハウジングと、前記変速機ハウジン
   グにより回転自在に支持されるとともに一体に結合され
   たたポンプシリンダケーシングおよびモータシリンダケ
   ーシングと、これらケーシングに形成されたシリンダ孔
   内にそれぞれ摺動自在に挿入された複数のポンププラン
   ジャおよび複数のモータプランジャと、前記ポンプシリ
   ンダケーシングに同軸で且つ相対回転自在に配設された
   駆動用ポンプシャフトと、このポンプシャフトに取り付
   けられて前記ポンププランジャを往復摺動させるポンプ
   用カム部材と、前記モータシリンダケーシングに同軸に
   配設されるとともに前記変速機ハウジングに固定支持さ
   れるモータシャフトと、このモータシャフトに取り付け
   られ、前記モータプランジャの往復摺動により前記モー
   タシリンダケーシングを回転駆動させるモータ用カム部
   材と、前記ポンプシリンダケーシングのシリンダ孔と前
   記モータシリンダケーシングのシリンダ孔とを選択的に
   連通させる分配機構とを有してなる油圧機械式無段変速
   機において、 前記分配機構は、前記ポンプおよびモータシリンダケー
   シングに一体結合された分配ハウジングと、この分配ハ
   ウジング内に径方向に摺動自在に配設された分配スプー
   ルと、前記モータシャフトの一端側に回転可能に取り付
   けられるとともに前記分配スプールの内端に繋がった分
   配カムと、前記モータシャフトの他端側から前記モータ
   シャフト内を貫通して配設され前記分配カムに繋がった
   駆動シャフトとから構成され、この駆動シャフトにより
   前記分配カムを前記モータシャフト上で回転させること
   ができるように構成されていることを特徴とする油圧機
   械式無段変速機。
5. 【請求項５】前記駆動シャフトが中空であり、この中空
   部を通ってチャージ油の供給を行うことを特徴とする請
   求項第４項記載の油圧機械式無段変速機。
6. 【請求項６】前記分配ハウジングには、前記ポンプシリ
   ンダケーシングのシリンダ孔内に連通する油路および前
   記モータシリンダケーシングのシリンダ孔内に連通する
   油路が形成されており、前記分配スプールには、この分
   配スプールの径方向の摺動に応じて、前記ポンプシリン
   ダケーシングの圧縮側シリンダ孔内と前記モータシリン
   ダケーシングの膨張側シリンダ孔内とを連通させ、前記
   ポンプシリンダケーシングの膨張側シリンダ孔内と前記
   モータシリンダケーシングの圧縮側シリンダ孔内とを連
   通させる溝が形成されていることを特徴とする請求項第
   ４項に記載の油圧機械式無段変速機。