JPH0745904B2 - 油圧式無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、油圧ポンプと油圧モータとを油圧閉回路にて
連結してなり、油圧ポンプの吐出油を油圧モータに順次
分配するための分配環を備えた油圧式無段変速機に関す
る。

〈従来の技術〉 車輌用無段変速機として、入力軸に連なるポンプシリン
ダにその回転中心を囲繞して環状に配設された多数のシ
リンダ孔内にポンププランジャを摺合してなる所謂アキ
シャルプランジャポンプと、出力軸に連なるモータシリ
ンダにその回転中心を囲繞して環状に配設された多数の
シリンダ孔内にモータプランジャを摺合してなる所謂斜
板式アキシャルプランジャモータとを油圧閉回路にて連
結し、モータシリンダとポンプシリンダとの相対回転に
より動力を伝達するようにした無段変速機が種々提案さ
れている。

このような変速機として、例えば特公昭32−7159号公
報、或いは特公昭41−3208号公報に開示されているよう
に、モータシリンダの軸線方向端面に於けるモータシリ
ンダの回転軸を中心とする円周上に、各シリンダ孔に連
通する連結ポートをほぼ等間隔をおいて開設すると共
に、円環状をなす分配環を、ケーシングの内壁面に突設
された固定軸の遊端にて支持した上でモータシリンダの
回転軸と偏心させてモータシリンダの端面に摺接させ、
この分配環の内側にポンプ吐出圧を導入し、外側にモー
タシリンダの排出油を導出するようにした構成が知られ
ている。

この構成によると、モータシリンダの連結ポートとポン
プの吐出ポート及び吸入ポートとの連通を、分配環とモ
ータシリンダとの相対回転により順次切換えるようにし
て、環状に列設されたモータプランジャに順次往復動を
与えることができる。

また、この分配環として、ポンプの吐出油を膨脹行程に
あるシリンダ孔に導く吸入ポート及び、収縮行程にある
シリンダ孔からの排出油を導出する排出ポートが、連結
ポートを列設した円周に概ね沿う弧状に形成された分配
環も知られている。この場合にも、環状に列設された連
結ポートがモータシリンダの回転に従って分配環の吸入
ポート及び排出ポートに順次整合し、作動油の吸入、排
出を行ないつつモータプランジャが往復運動を繰返す。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、上記した構造によると、固定軸の固定端と分
配環取付け端との間隔寸法が場合によっては長寸とな
り、撓み或いは組付け誤差等の影響により、モータシリ
ンダ端面に対する分配環の密着性が損なわれ、圧力洩れ
を生ずるなどの不都合があった。

このような従来技術の不都合に鑑み、本発明の主な目的
は、分配環とモータシリンダ端面との密着性をより一層
確実なものにすべく改良された油圧式無段変速機を提供
することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、出力軸に連なると
共に回転中心を囲繞して環状に配設された多数のシリン
ダ孔内にそれぞれモータプランジャを摺合してなるモー
タシリンダと、前記各シリンダ孔内に対する作動油の導
入及び前記各シリンダ孔からの排出油の導出を前記モー
タシリンダの回転に応じて順次切換えるべく、前記モー
タシリンダ端面に対して相対回転自在かつ摺接可能なよ
うに設けられた分配環とを有する油圧モータと、入力軸
に連なる油圧ポンプとを油圧閉回路にて連結してなり、
これら油圧モータと油圧ポンプとの少なくとも一方が可
変容量型である油圧式無段変速機であって、当該油圧式
無段変速機は、前記油圧閉回路の断続手段と、該断続手
段を前記モータシリンダの回転軸と同軸的に保持するべ
くケーシングの端壁に内設された固定部材とを有してお
り、前記分配環は、前記モータシリンダに一対的に形成
された軸受部材によってその外周面を支持されると共
に、軸方向に摺動可能な中間部材をその内周面に嵌着さ
れており、前記固定部材と前記中間部材との互いに対向
する軸方向端面間には、ボール部材が介装されているこ
とを特徴とする油圧式無段変速機を提供することにより
達成される。

〈作用〉 このようにすれば、分配環をモータシリンダ端面に近接
した位置にて支持することができ、かつ自動調心作用が
得られるため、モータシリンダと分配環との軸線をより
一層正確に一致させることが可能となることから、モー
タシリンダ端面と分配環との密着性を向上し得る。

〈実施例〉 以下に添付の図面を参照して本発明の好適実施例につい
て詳細に説明する。

第１図は、本発明が適用された車輌用油圧式無段変速機
を示しており、長手方向について分割形成されたケース
半体1a・1bを結合してなるミッションケース１の内部に
は、変速装置を構成する油圧ポンプＰ並びに油圧モータ
Ｍが内蔵されている。

油圧ポンプＰは、入力軸２の内端部に形成されたスプラ
イン部３に結合したポンプシリンダ４と、ポンプシリン
ダ４に入力軸２と同心的な円周上に入力軸２に平行して
設けられた多数のシリンダ孔５と、各シリンダ孔５にそ
れぞれ摺合した多数のポンププランジャ６とを有してお
り、入力軸２の外端に結合されたフライホイール７を介
して伝達される図示されないエンジンの動力により回転
駆動される。

油圧モータＭは、ポンプシリンダ４を外囲して設けられ
たモータシリンダ８と、モータシリンダ８に入力軸２と
同心的な円周上に入力軸２に平行して設けられた多数の
シリンダ孔９と、各シリンダ孔９にそれぞれ摺合した多
数のモータプランジャ10とを有しており、ポンプシリン
ダ４と同心上にて相対回転自在なようにされている。

モータシリンダ８の軸線方向両端には、一対の支軸11a
・11bが突設されており、一方の支軸11aは、玉軸受12を
介して右ケース半体1bの端壁に、他方の支軸11bは、ニ
ードル軸受13を介して左ケース半体1aの端壁にそれぞれ
支持されている。そして右ケース半体1bの軸線方向端面
には、押え板14がボルト15を用いて固着されており、玉
軸受12及び支軸11aが、右ケース半体1bに対して軸線方
向移動を阻止された上で一体的に組付けられている。ま
た他方の支軸11bには、平歯車16が一体的に形成されて
おり、該平歯車16に噛合する図示されない差動歯車装置
などを介して、油圧モータＭの出力を外部へと伝達し得
るようにされている。

モータシリンダ８の内側には、各ポンププランジャ６に
対して所定の角度をもって傾斜したポンプ斜板17が固定
されている。そしてこの傾斜面には、円環状をなすポン
プシュー18が回転摺動自在なように支承されている。

各ポンププランジャ６には、ポンプ斜板17に向かって開
口する有底孔19が形成されており、この有底孔19内に挿
入された連接桿20が、その内端のボールジョイント21a
を介してポンププランジャ６に対して或る程度首振りし
得るように連結されている。また連接桿20は、有底孔19
よりポンププランジャ６の外部に突出しており、その突
出端に形成されたボールジョイント21bを介して前記し
たポンプシュー18とも首振り自在なように連結されてい
る。

円環状をなすポンプシュー18は、その外周面をニードル
軸受22を介してモータシリンダ８の内側に支持されてい
る。そしてポンプシュー18のポンププランジャ側の内周
部に形成された段部23に当接する押えリング24が、ばね
保持体25を介して入力軸２を外囲して縮設されたばね２
の弾発力を受け、ポンプシュー18をポンプ斜板17に押圧
するようにされている。

ばね保持体25は、入力軸２に形成されたスプライン部27
に摺動自在に嵌合しており、押えリング24とは球面をも
って接触している。従って、ばね保持体25は、どのよう
な取付位置に於ても押えリング24にまんべんなく接触し
て、ばね26の弾発力を伝えることができる。

ポンプシュー18の外周部に於けるポンプシリンダ４を臨
む端面には、クラウンギヤ28が形成されている。そして
ポンプシリンダ４の外周部には、このクラウンギヤ28と
等しい歯数をもって噛合する傘歯車29が固設されてい
る。これらクラウンギヤ28と傘歯車29との噛合により、
入力軸２よりポンプシリンダ４を駆動すれば、ポンプシ
リンダ４がポンプシュー18を同期的に回転駆動すること
となる。そしてこれらの回転に伴い、ポンプ斜板17の傾
斜面の上り側を走るポンププランジャ６は、ポンプ斜板
17からポンプシュー18及び連接桿20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
６は吸入行程を与えられる。

尚、傘歯車29の外周面とモータシリンダ８の内周面との
間は、ニードル軸受30が介装されており、ポンプシリン
ダ４とモータシリンダ８との同心的な相対回転の精度が
より一層高められている。

ポンプシュー18は、ポンプ斜板17との当接面の各連接桿
20に対応した位置に油圧ポケット31を凹設されている。
そしてこの油圧ポケット31をポンプシリンダ４内の油室
に連通させるために、ポンププランジャ６、連接桿20及
びポンプシュー18には、一連の油孔32・33・34が穿設さ
れている。

ミッションケース１の内部には、各モータプランジャ10
の先端に対向するように、モータ斜板35が、その両外側
から突出する一対のトラニオン軸36を介して傾動自在に
枢支されており、このモータ斜板35の傾斜面に滑接する
モータシュー37が、各モータプランジャ10の外端に形成
されたボールジョイント38と首振自在に結合している。

各モータプランジャ10は、前記したポンププランジャ６
と同様に往復運動を行い、膨脹及び収縮行程を繰返しつ
つモータシリンダ８を回転させることとなる。この際、
モータプランジャ10のストロークは、モータ斜板35の傾
斜角度を、各モータプランジャ10に対して垂直となる直
立位置から、図示の最大傾斜位置へと変化させることに
より、０から最大まで無段階に調節することができる。

モータシリンダ８は、その軸線方向に分割された第１〜
第４の部分8a〜8dより構成されている。第１の部分8aに
は、前記した支軸11b及びポンプ斜板17が設けられ、ま
た第２の部分8bには、前記したシリンダ孔９の内の主に
モータプランジャ10の摺動を案内する部分が設けられ、
また第３及び第４の部分8c・8dには、前記したシリンダ
孔９の内の案内部分より若干拡径された一連の油室39が
設けられ、そして第３の部分8cは、各シリンダ孔５・９
に連通する油路が設けられた分配盤40を構成し、第４の
部分8dには前記した一方の支軸11aが形成されている。
これら第１〜第４の部分8a〜8dは、互いの接合部を例え
ばノックピンなどを用いて相互に位置決めがなされた上
で、複数のボルト41a・41bにより一体的に結合されてい
る。

前記した入力軸２は、その外端部をニードル軸受42を介
してモータシリンダ８の他方の支軸11bの中心部に、ま
たその内端部をニードル軸受43を介して分配盤40の中心
部にそれぞれ支持されている。

前記したように、ポンプシリンダ４とばね保持体25との
間には、ばね26が縮設されており、このばね26の弾発力
により、ポンプシリンダ４を分配盤40に圧接し、これら
の回転摺動部からの油の漏洩を防止すると共に、その弾
発反力により前記したようにばね保持体25、押えリング
24、ポンプシュー18及びポンプ斜板17をモータシリンダ
８の内部に支持している。

モータシリンダ８の一方の支軸11aは、中空に形成され
ており、その中心部に、固定軸44が挿入されている。こ
の固定軸44の内端側には、分配環45が接続されており、
該分配環45の軸線方向端面が、分配盤40の端面に摺接し
得るようにされている。この分配環45により、モータシ
リンダ８の第４の部分8dに形成された中空部46が、内側
油室46aと外側油室46bとに区画される。

分配盤40には、吐出行程にあるポンププランジャ６のシ
リンダ孔５と内側油室46a間を連通する吐出ポート47
と、吸入行程にあるポンププランジャ６のシリンダ孔５
と外側油室46b間を連通する吸入ポート48とが開設され
ている。また分配盤40には、シリンダ孔９に対応して多
数の連絡ポート49が穿設されており、これらによりモー
タシリンダ８の各シリンダ孔９が、第４の部分8d内の中
空部46に連通する。

中空部46に対する連絡ポート49の開口は、油圧モータＭ
の回転軸を中心とするある円周上を等分割して配設され
ている。そして分配盤40に摺接する分配環45の働きによ
り、後記するようにしてモータシリンダ８の回転に応じ
て内側油室46aと外側油室46bとを連通する連絡ポート49
が順次切替わることとなる。

このようにして、油圧ポンプＰと油圧モータＭ間には、
分配盤40及び分配環45を介して油圧閉回路が形成されて
いる。従って、入力軸２よりポンプシリンダ４を駆動す
ると、ポンププランジャ６の吐出行程により生成された
高圧の作動油が、吐出ポート47から内側油室46a及びこ
れと連通状態にある連絡ポート49を経て膨脹行程にある
モータプランジャ10のシリンダ孔９に流入して、そのモ
ータプランジャ10に推力を与える。

一方、収縮行程にあるモータプランジャ10により排出さ
れる作動油は、外側油室46bに連通する連絡ポート49及
び吸入ポート48を介して吸入行程にあるポンププランジ
ャ６のシリンダ孔５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６がポンプ斜板
17を介してモータシリンダ８に与える反動トルクと、膨
脹行程のモータプランジャ10がモータ斜板35から受ける
反動トルクの和によって、モータシリンダ８が駆動され
る。

本装置によれば、油圧モータＭの容量を０からある値に
変えれば、変速比を１からある必要な値にまで変えるこ
とができ、油圧モータＭの容量は、モータプランジャ10
のストロークにより決定されることから、モータ斜板35
を前記した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。

ミッションケース１内の上部には、モータ斜板35を傾動
操作するための油圧式チェンジサーボモータS1が設けら
れている。そして、ミッションケース１内に突出したチ
ェンジサーボモータS1のピストンロッド50の突出端に
は、モータ斜板35が連結部材51を介してピン結合されて
おり、押え板14を貫通して突出したチェンジサーボモー
タS1のパイロット弁52の外端部には、カム機構C1が連結
され、別途制御装置（図示せず）によりモータ斜板35の
遠隔操作が行なわれる。

このチェンジサーボモータS1は、パイロット弁52の動き
を油圧増幅して内部に組込まれたピストンを往復駆動す
る公知型式のものであり、外部の制御装置から与えられ
たパイロット弁52の動きに追従するようにピストンロッ
ド50を駆動し、これによりモータ斜板35を第１図に実線
にて示す最大傾斜位置、即ち変速比最大から、想像線に
て示す最小傾斜位置、即ち変速比最小まで無段階にシフ
トすることができる。

モータ斜板35と左ケース半体1aの端壁との間には、スト
ッパ53が介装されており、これによりモータ斜板35の機
械的な最小傾斜位置が規定されている。

固定軸44は、中空に形成されており、その周壁には、内
側油室46aと外側油室46bとの間を連通し得る短絡ポート
54a・54bが穿設されている。そしてこのポート54a・54b
を開閉すべく、円筒状をなすクラッチ弁55が、ニードル
軸受56を介して固定軸44との相対回動が自在なように固
定軸44の中空部に嵌入されている。このクラッチ弁55
は、別途クラッチ制御装置（図示せず）に連結され、短
絡ポート54a・54bを全開にしたときにクラッチ断状態
を、そして半開にしたときに半クラッチ状態を、更に全
閉状態にしたときにクラッチ接状態を、それぞれ得られ
るようにされている。即ち、図示されたクラッチ断状態
にあっては、吐出ポート47から内側油室46aに吐出され
た作動油が、短絡ポート54a・54bを介して外側油室46b
から吸入ポート48に直接流入して油圧モータＭを不作動
にし、またクラッチ接状態にあっては、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。

中空をなすクラッチ弁55の中心部には、油圧回路断続用
サーボモータS2が設けられている。油圧回路断続用サー
ボモータS2は、チェンジサーボモータS1にカム機構C1を
介して連結されており、押え板14から突出したパイロッ
ト弁57に往復動を与えることにより、先端部に設けられ
たシュー58により、分配盤40に穿設された吐出ポート47
の開口端を液密に閉塞し、吐出ポート47から内側油室46
a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６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４からポンププランジャ
６及びポンプ斜板17を介して、モータシリンダ８が機械
的に駆動されることとなる。

尚、変速装置の右側面は、カム機構C1などを収容すべ
く、エンドカバー59により覆われている。

第２図及び第３図によく示すように、分配環45は、ニー
ドル軸受60を介してモータシリンダ８の第４の部分8dに
一体的に形成された軸受環61にてその外周面を支持され
ている。軸受環61は、第４の部分8dの内周面から放射状
に延設された複数のリブ62を介して中空部46のほぼ中央
部に位置するようにされており、これにより分配環45の
軸線のずれを削減し、分配環45が傾倒することによる不
都合を回避するようにしている。

第２図に示すように、分配環45は、その中心を連絡ポー
ト49のピッチ円中心に対して膨張行程にあるシリンダ孔
群側にオフセットした円環状の端面45aをもって分配盤4
0の端面に当接しており、分配盤40の回転に応じて分配
環45の内周側に郭定された内側油室46a内に開口する連
絡ポート49からポンプ吐出油をシリンダ孔９内に送給し
てポンププランジャ10に膨張行程を与え、分配環45の外
周側に郭定された外側油室46bに開口する連絡ポート49
からポンププランジャ10の収縮行程に応じて作動油を排
出するようにされている。尚、固定軸44の遊端部に於け
る分配環45との連結部の中心は、第２図に示すように、
分配環45の円環状端面45aと同方向にオフセットしてい
る。

固定軸44と分配環45との連結部には、概ね筒状をなす中
間部材63が介装されている。そして中間部材63と固定軸
44との互いの対向端面間には、共に円周を等分割（例え
ば２等分）する位置に円錐状窪み64a・64bが形成されて
おり、これら両窪み64a・64bの間にボール部材65が挾設
されている。

中間部材63は、Ｏリング等のシール部材66を介して軸線
方向に相対摺動可能なように分配環45に外接嵌合すると
共に、固定軸44から突出したクラッチ弁55の軸線方向端
部にＯリング等のシール部材67を介して軸線方向に相対
摺動可能なように内接嵌合してい。そして分配環45内部
に作用する吐出圧によって互いに伸長方向に付勢され、
分配環45と分配盤40との密接、及び中間部材63を固定軸
44に向ける押圧力が共に得られるようにされている。

これによれば、中間部材63がボール部材65を介して支承
されていることから、分配環45の軸線をある程度傾倒自
在にし、分配環45と分配盤40との正確な面接触を確保し
得る。

〈発明の効果〉 このように本発明によれば、分配環の軸線のずれを極め
て小さなものにし、かつ分配盤端面に対する自動追従機
能を分配環に付与することが可能であることから、分配
環と分配盤との間の摺接状態をより密接化してモータシ
リンダに対する洩れを削減し、動力伝達効率を向上する
上に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された油圧式無段変速機の縦断面
図である。 第２図は分配環の周辺を固定軸側から見た断面図であ
る。 第３図は第２図のIII−III線に概ね沿う断面図である。 Ｐ……油圧ポンプ、Ｍ……油圧モータ S1……チェンジサーボモータ S2……油圧回路断続用サーボモータ C1……カム機構 １……ミッションケース、1a・1b……ケース半体 ２……入力軸、３……スプライン部 ４……ポンプシリンダ、５……シリンダ孔 ６……ポンププランジャ、７……フライホイール ８……モータシリンダ、8a……第１の部分 8b……第２の部分、8c……第３の部分 8d……第４の部分、９……シリンダ孔 10……モータプランジャ 11a・11b……支軸、12……玉軸受 13……ニードル軸受、14……押え板 15……ボルト、16……歯車 17……ポンプ斜板、18……ポンプシュー 19……有底孔、20……連接桿 21a・21b……ボールジョイント 22……ニードル軸受、23……段部 24……押えリング、25……ばね保持体 26……ばね、27……スプライン部 28……クラウンギヤ、29……傘歯車 30……ニードル軸受、31……油圧ポケット 32・33・34……油孔 35……モータ斜板、36……トラニオン軸 37……モータシュー、38……ボールジョイント 39……油室、40……分配盤 41a・41b……ボルト 42・43……ニードル軸受 44……固定軸、45……分配環 45a……端面、46……中空部 46a……内側油室、46b……外側油室 47……吐出ポート、48……吸入ポート 49……連結ポート、50……ピストンロッド 51……連結部材、52……パイロット弁 53……ストッパ 54a・54b……短絡ポート 55……クラッチ弁、56……ニードル軸受 57……パイロット弁、58……シュー 59……エンドカバー、60……ニードル軸受 61……軸受環、62……リブ 63……中間部材 64a・64b……円錐状窪み 65……ボール部材、66・67……シール部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力軸に連なると共に回転中心を囲繞して
   環状に配設された多数のシリンダ孔内にそれぞれモータ
   プランジャを摺合してなるモータシリンダと、前記各シ
   リンダ孔内に対する作動油の導入及び前記各シリンダ孔
   からの排出油の導出を前記モータシリンダの回転に応じ
   て順次切換えるべく、前記モータシリンダ端面に対して
   相対回転自在かつ摺接可能なように設けられた分配環と
   を有する油圧モータと、入力軸に連なる油圧ポンプとを
   油圧閉回路にて連結してなり、これら油圧モータと油圧
   ポンプとの少なくとも一方が可変容量型である油圧式無
   段変速機であって、 当該油圧式無段変速機は、前記油圧閉回路の断続手段
   と、該断続手段を前記モータシリンダの回転軸と同軸的
   に保持するべくケーシングの端壁に内設された固定部材
   とを有しており、 前記分配環は、前記モータシリンダに一体的に形成され
   た軸受部材によってその外周面を支持されると共に、軸
   方向に摺動可能な中間部材をその内周面に嵌着されてお
   り、 前記固定部材と前記中間部材との互いに対向する軸方向
   端面間には、ボール部材が介装されていることを特徴と
   する油圧式無段変速機。