JP2000179683A - 油圧式無段変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転の全域的なフリクションを増大させること
なく、始動直後から確実に摺接面のシール性を確保す
る。 【解決手段】油圧モータ１のシリンダブロック１１とポ
ートブロック２２との摺接面をポンプ吐出圧側の高圧と
吸込側の低圧とを受けてシールする受圧部２３ａ，２４
ａとを備え、油圧ポンプ３から油圧モータ１に対する油
圧供給方向に応じて可逆的に回転する油圧式無段変速機
を前提とする。前進側の受圧部２３ａは高圧時に油圧バ
ランスを維持できるように有効受圧面積を小さくする一
方、後進側の受圧部２４ａの有効受圧面積は低圧時にも
油圧バランスが維持されるように大きく設定しておき、
前進時の始動時には、後進側の受圧部２４ａの回路圧力
が先に上昇するように遅延手段を設け、後進側の受圧部
２４ａによる押し付け力で、油圧バランスを維持し、漏
れを防ぎ、圧力が十分に上昇したら、前進側の受圧部２
３ａにより油圧バランスを維持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は油圧ポンプとモー
タとからなる油圧式無段変速機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ポンプとモータとを組み合わ
せた油圧式の無段変速機として、特開平１０−８９４４
０号公報に開示されたものが知られている。

【０００３】この油圧式の無段変速機に用いられるモー
タは、内部で回転するシリンダブロックに外部からの油
圧を作用させるために、ポートブロックを経由して作動
油の流入と排出を行っている。このポートブロックはシ
リンダブロックとの回転摺接面からの油の漏れを防ぐた
めに、軸方向の端面から油圧を作用させ、シリンダブロ
ックの摺接面に一定以上の圧力で押し付けられている。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】このようにポートブロックに
は、油圧をかけてシリンダブロックとの摺接面からの漏
れを防止しているが、このために摺接面の摩擦が大きな
ってしまう。これを避けるには受圧部の有効受圧面積
（油圧を受けてポートブロックをシリンダブロックに向
けて押圧する部分の面積と、ポートブロックをシリンダ
ブロックとの摺接面において押し戻そうとする部分の面
積との面積差）を小さくして、油圧による押し付け力が
極力小さい状態で漏れのないように油圧バランスをとる
ことであるが、通常の回転時に比較して、始動時など油
圧が相対的に低いときには、押し付け力が不足し、摺接
面からの油の漏れが大きくなり、動力の伝達効率が低下
する。

【０００５】したがって始動時から高いシール性を確保
するには、受圧部の有効受圧面積を大きくする必要があ
るが、これでは油圧の高い領域で摩擦損失が大き過ぎる
ことになる。

【０００６】スプリングによりポートブロックをシリン
ダブロックとの摺接面に押し付けることが考えられる
が、この場合には、常時スプリングの押し付け力が作用
するので、全域的にフリクションロスが大きなものとな
ってしまう。

【０００７】ところで、ポートブロックの受圧部には、
前進時と後進時のために、２つの受圧部があり、常に両
方に圧力が作用しているが、このうち一方が高圧（ポン
プ吐出側）のときは、他方は低圧（ポンプ吸込側）とな
っている。

【０００８】前進側では後進側の受圧部は低圧である
が、後進側では圧力関係が逆となり、後進側の受圧部に
高圧が作用し、前進側の受圧部は低圧となる。このた
め、後進側の受圧部についても、前進側と同じように油
圧バランスをとる必要があり、高圧時に油圧バランスを
とれるように、その有効受圧面積は前進側と同じように
設定している。

【０００９】一般には、前進側に比較して後進側の使用
頻度は著しく低く、仮に後進側の受圧面積が大きくて
も、前進側に比較したら後進側のフリクションロスは、
運転の全域的にみれば、無視できるほど少ない。

【００１０】本発明はこの点に着目し、前進側の受圧部
は高圧時に油圧バランスを維持できるように有効受圧面
積を小さくする一方、後進側の受圧部の有効受圧面積は
低圧時にも油圧バランスが維持されるように大きく設定
しておき、前進側の始動時には、後進側の受圧部の回路
圧力が先に上昇するようにして、この後進側の受圧部に
よる押し付け力で、油圧バランスを維持し、漏れを防
ぎ、圧力が十分に上昇したら、前進側の受圧部により油
圧バランスを維持させるようにすることで、運転の全域
的なフリクションを増大させることなく、始動直後から
確実に摺接面のシール性を確保することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明は原動機によ
り駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプとメイン回
路によって接続されると共にポンプ吐出油を受けて回転
する油圧モータと、油圧モータのシリンダブロックとポ
ートブロックとの摺接面をポンプ吐出圧側の高圧と吸込
側の低圧とを受けてシールする受圧部と、を備え、油圧
ポンプから油圧モータに対する油圧供給方向に応じて可
逆的に回転する油圧式無段変速機において、前記受圧部
のうち前進側で高圧となる受圧部よりも後進側で高圧と
なる受圧部の有効受圧面積を大きく設定し、始動時に前
進側で高圧となるメイン回路よりも低圧となるメイン回
路の圧力が先に上昇するように遅延手段を設けたことを
特徴とする。

【００１２】第２の発明は、第１の発明において、前記
各メイン回路にチャージポンプからの吐出油を導くチャ
ージラインにそれぞれチェック弁を介装し、前進側で高
圧となる回路にチャージ圧を導くチェック弁のクラッキ
ング圧を他方のチェック弁よりも高く設定して前記遅延
手段を構成した。

【００１３】第３の発明は、第１の発明において、前記
各メイン回路にチャージポンプからの吐出油を導くチャ
ージラインのうち、前進側で高圧となる回路にチャージ
圧を導くチャージラインに前進側で低圧となる回路の圧
力が上昇したときにのみ開く切換弁を介装して前記遅延
手段を構成した。

【００１４】第４の発明は、第１の発明において、前記
各メイン回路のうち、前進側で高圧となる回路に一対の
チェック弁を逆向きにかつ並列に配置し、前進側で作動
油を流すチェック弁のクラッキング圧を他方のチェック
弁よりも高く設定して前記遅延手段を構成した。

【００１５】第５の発明は、第１の発明において、前記
各メイン回路のうち、前進側で高圧となる回路に前進側
で低圧となる回路の圧力が上昇したときにのみ開く切換
弁を介装して前記遅延手段を構成した。

【００１６】

【発明の作用、効果】第１から第５の発明によれば、前
進側の受圧部は高圧時に油圧バランスを維持できるよう
に有効受圧面積を小さくする一方、後進側の受圧部の有
効受圧面積は低圧時にも油圧バランスが維持されるよう
に大きく設定しておき、前進時の始動時など相対的に圧
力の低い運転域では、後進側の受圧部の回路圧力が先に
上昇するようにして、この後進側の受圧部による押し付
け力で、油圧バランスを維持し、シリンダブロックとポ
ートブロックの摺接面からの漏れを防ぐことができる。

【００１７】始動後にポンプ吐出圧が十分に上昇した運
転域では、前進側の有効受圧面積の小さな受圧部により
油圧バランスを維持させ、このとき後進側の受圧部にか
かる圧力は低いため（チャージ圧力相当で一定圧力）、
運転の全域的にみたときにフリクションを増大させるこ
となく、始動直後から確実に摺接面のシール性を確保で
きる。

【００１８】第２、第３の発明では、遅延手段がメイン
回路ではなく、チャージラインに介装されるので、遅延
手段には大流量が流れず、その小型化が図れる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】図１は無段変速機を構成する油圧モータ１
の部分を示すもので、油圧モータ１には配管２を介して
図外の可変容量型の油圧ポンプ３（ただし図２以降参
照）からの吐出油が送り込まれ、配管４を介して油圧モ
ータ１から排出される作動油が油圧ポンプ３に吸い込ま
れる。

【００２１】油圧モータ１のハウジング１６にはシリン
ダブロック１１が回転自由に収装され、この中心を貫通
し、シリンダブロック１１とは相対的に回転する出力軸
１２に斜板１３が固定される。シリンダブロック１１に
は同一円周上に複数のピストン１４が配列され、各ピス
トン１４の先端は斜板１３に当接している。各ピストン
１４はシリンダブロック１１が回転方向に１８０度の回
転範囲では、シリンダに送り込まれる圧油に応じて伸び
出し、斜板１３を押圧してこれを回転させ、また残りの
１８０度の回転範囲では斜板１３によりピストン１４が
押し込まれ、シリンダから作動油を排出する。

【００２２】このようにして、シリンダブロック１１と
斜板１３とが相対的に回転し、この回転は出力軸１２を
介して取り出される。

【００２３】シリンダブロック１１の外周には制動クラ
ッチ１５が配置され、この制動クラッチ１５が作動する
と、シリンダブロック１１をハウジング１６に対して固
定する。制動クラッチ１５が解除されると、シリンダブ
ロック１１が回転可能な状態となる。シリンダブロック
１１は、同軸的に配置した入力軸１７と結合し、この入
力軸１７はクラッチ１８を介して油圧ポンプ３の回転軸
１９と選択的に結合する。

【００２４】したがって、クラッチ１８が係合した状態
で、かつ制動クラッチ１５が解除されているときには、
油圧ポンプ３の回転と同じ回転数でシリンダブロック１
１が回転することになり、このとき、油圧モータ１に作
動油が供給されないときは、シリンダブロック１１と斜
板１３との相対回転差はなく、出力軸１２が入力軸１７
と同一回転する。これに対して、油圧モータ１に油圧ポ
ンプ３から作動油が供給され、ピストン１４により斜板
１３が回転させられると、この回転分が入力軸１７の回
転に加算された状態で出力軸１２が回転する。

【００２５】また、クラッチ１８が解除され、制動クラ
ッチ１５が係合しているときは、シリンダブロック１１
は固定され、この状態で油圧モータ１に作動油が供給さ
れると、この供給量に応じて斜板１３が回転し、これに
より出力軸１２が回転する。

【００２６】一方、油圧モータ１に油圧ポンプ３から供
給する作動油の方向を逆にすると、つまり配管４から作
動油を送り込み、配管２から排出するようにすると、油
圧モータ１の斜板１３の回転方向が逆となり、出力軸１
２は逆転する。

【００２７】このように油圧モータ１は作動油の供給方
向に応じて正方向、つまり前進回転または逆方向、つま
り後進回転することができる。

【００２８】前記シリンダブロック１１の各シリンダに
順次作動油を供給し、かつ排出するために、分配弁２１
がシリンダ底面に配置され、この分配弁２１が出力軸１
２と同一的に回転するように結合することにより、入出
力軸の回転数の差で各シリンダを１８０度の回転範囲で
高圧側に、残りの１８０度の回転範囲で低圧側に接続す
る。

【００２９】この分配弁２１にはポートブロック２２を
介して作動油の高圧側と低圧側とが接続する。ポートブ
ロック２２は入力軸１７の外周に配置され、その端面に
は配管２と接続する前進ポート２３と、配管４に接続す
る後進ポート２４とにそれぞれ接続する受圧部２３ａ、
２４ａとが設けられ、これによりポートブロック２２を
軸方向に押圧し、シリンダブロック１１の端面に接触さ
せる。

【００３０】ポートブロック２２には、受圧部２３ａ、
２４ａと連通する前進通路２３ｂ、２４ｂが軸方向に貫
通して設けられ、反対側の摺接面において、シリンダブ
ロック１１との摺接面に形成した環状溝２３ｃ、２４ｃ
と接続する。これら環状溝２３ｃ、２４ｃはシリンダブ
ロック１１の前進ポート２５ａと後進ポート２６ａとに
それぞれ常時接続し、これら前進ポート２５ａと後進ポ
ート２６ａは、前記分配弁２１と連通し、これによりシ
リンダブロック１１がポートブロック２２に相対的に回
転しても、常時高圧と低圧を分配弁２１へと導く。

【００３１】ところで、ポートブロック２２とシリンダ
ブロック１１との接触圧は、前記受圧部２３ａ、２４ａ
の有効受圧面積とそのときの油圧に応じて決まる。この
場合、受圧部２３ａ、２４ａにかかる油圧は、ポートブ
ロック２２をシリンダブロック１１に押し付ける方向に
押圧力を作用させるが、ポートブロック２２とシリンダ
ブロック１１との摺接面においては、ポートブロック２
２を押し戻す方向に作用する。したがって、受圧部の有
効受圧面積とは、ポートブロック２２をシリンダブロッ
ク１１に押し付け勝手とする方向の油圧力を発生させる
部分の面積差を意味する。

【００３２】上記接触圧が低いと摺接面から油が漏れる
が、必要以上に高いとその分はフリクションロスとなり
回転の抵抗となる。

【００３３】したがって、接触圧は漏れを防止できる範
囲で最低の圧力となるように油圧バランスをとることが
望ましい。ポートブロック２２に作用する油圧は、運転
条件により相違し、とくに始動時などポンプ回転数が低
いときには、圧力が低く、このため、定常時の油圧をも
とにして受圧面積を設定すると、油圧の低いときには十
分なシール性が確保できなくなる。

【００３４】そこで、本発明では、前進側の受圧部２３
ａの有効受圧面積は、定常時の圧力の十分に高い領域で
必要な油圧バランスが確保できるように、小さく設定し
ておき、後進側の受圧部２４ａについては、低圧でもあ
る程度のシール性が確保できる程度に有効受圧面積を大
きく設定する。

【００３５】そして、後述するように、前進時には始動
直後など回路圧力が低いときには、高圧ではなく低圧の
後進側受圧部２４ａによりポートブロック２２のシール
性を確保し、ある圧力が上昇したら、高圧の前進側受圧
部２３ａによりポートブロック２２のシール性能を確保
できるようにする。

【００３６】このため、図２に示すような構成により、
回路圧力の制御を行っている。

【００３７】油圧ポンプ３とモータ１とはメイン回路を
構成する配管２と４により結ばれる。油圧ポンプ３と同
軸的に駆動されるチャージポンプ３１が設けられ、この
チャージポンプ３１と前記配管２，４との間は、チャー
ジライン３２と３３によって接続され、この途中にそれ
ぞれチェック弁３４と３５が介装される。

【００３８】また、両配管２と４のそれぞれ最高圧を規
定するための一対のリリーフ弁３６が両方向に並列に設
けられ、さらに両配管２と４のうち低圧側の油路を選択
し、余分な油をドレーンするためのシャトル弁３７が設
けられる。

【００３９】前記チェック弁３４と３５のうち、前進側
で高圧となる配管２とつながるチェック弁３４のクラッ
キング圧が、他方のチェック弁３５のクラッキング圧よ
りも高く設定され、これにより油圧ポンプ３の回転が開
始されるときなど、配管２と４の圧力が共に低いときに
は、チャージポンプ３１からの吐出圧を、まず、チェッ
ク弁３５を介して配管４に送り込み、チャージ圧がチェ
ック弁３４のクラッキング圧を越えるまで高まってか
ら、配管２にチャージポンプ３１からの吐出圧を送り込
むようになっている。

【００４０】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４１】図示しない原動機が始動され、油圧ポンプ
３の駆動が開始されると、これと同時にチャージポンプ
３１の駆動が開始される。油圧ポンプ３は可変容量ポン
プであり、この始動直後はまだ作動油を吐出しない。

【００４２】始動直後などは停止中に配管２、４など回
路から作動油がドレンされているため、チャージポンプ
３１からの作動油が、チャージライン３２、３３及びチ
ェック弁３４、３５を介して回路内に補充され、リリー
フ弁３６によって設定されるチャージ圧までメイン回路
の圧力を上昇させる。ただし、このときチェック弁３４
のクラッキング圧が他方のチェック弁３５のクラッキン
グ圧よりも高く設定されているため、チャージポンプ３
１による作動油の供給は配管４の方から先に行われ、そ
の後にチェック弁３４のクラッキング圧に相当する圧力
まで圧力上昇したら配管２側にも作動油が供給される。

【００４３】したがって、始動時には前進側で高圧とな
る配管２よりも先に低圧（チャージ圧相当）となる配管
４の圧力が先に上昇する。この配管４の圧力はポートブ
ロック２２の受圧部２４ａに作用し、ポートブロック２
２をシリンダブロック１１との摺接面に押し付ける。

【００４４】後進側の受圧部２４ａの有効受圧面積は大
きく設定され、油圧バランスとしては押し付け勝手とな
っているため、定常運転時に比較して圧力が低くても、
摺接面ではある程度のシール性が確保できる。

【００４５】この後に遅れて前進側で高圧となる配管２
の圧力が上昇すると、それ以降はこの高圧を受ける前進
側の有効受圧面積の小さい受圧部２３ａにより、ポート
ブロック２２とシリンダブロック１１との摺接面のシー
ル性が保持される。受圧部２３ａは有効受圧面積が小さ
くても、高圧が作用するので、十分な押圧力が確保でき
るのである。

【００４６】この場合、後進側の受圧部２４ａについて
は低圧側となり、チャージ圧よりも高い圧力となること
はないので、有効受圧面積が大きくても、それ以上の押
圧力が生じることはなく、定常運転時などに不必要に摩
擦損失が大きくなることはない。

【００４７】なお、受圧部２３ａの有効受圧面積を小さ
くすると、始動時に同時に圧力が立ち上がったときに、
受圧部２３ａ側が不安定となることもあるので、上記の
ように、有効受圧面積の大きい受圧部２４ａ側から先に
圧力を立てることが好ましいのである。

【００４８】このようにして、始動時から良好なシール
性を確保でき、高い動力伝達効率を維持することができ
る。

【００４９】なお、後進時には、油圧ポンプ３から吐出
される作動油の方向が逆になり、このため、前進側の受
圧部２３ａよりも有効受圧面積の大きい後進側の受圧部
２４ａに高圧が作用する。したがって後進側での定常時
などポートブロック２２をシリンダブロック１１に押し
付ける作用力は、前進側よりも大きく、それだけ摩擦も
大きくなるが、前進時に比較すると後進時の運転頻度は
低く、全体的にみれば、摩擦による損失は無視できるほ
ど少ない。

【００５０】他の実施の形態について図３により説明す
る。

【００５１】この例では、前進側で高圧となる配管２に
つながるチャージライン３２に切換弁４１を設け、この
切換弁４１はバネにより閉じていて、前進側で低圧とな
る配管４の圧力が所定値以上となると開くように構成さ
れている。

【００５２】なお、チェック弁３４と３５は同一のクラ
ッキング圧に設定される、通常の逆止弁として構成され
る。

【００５３】したがって、この場合にも、始動時に前進
側で低圧となる配管４の圧力が先に上昇し、それから遅
れて切換弁４１が切換わると、配管２がチャージされ
る。

【００５４】このようにして、始動時など後進側の受圧
部２４ａの油圧を先に高め、ポートブロック２２とシリ
ンダブロック１１の摺接面のシール性を確保し、定常時
などには前進側で高圧となる有効受圧面積の小さい受圧
部２３ａにより、確実なシール性を維持することができ
る。

【００５５】なお、図２、図３の各実施形態では、チャ
ージライン３２に圧力上昇の遅延手段（チェック弁３４
や切換弁４１）を設けているので、大流量のメイン流
路、つまり配管２や４に設置するのに比較すると、小型
化が図れる。

【００５６】次に図４の実施形態は、前記した切換弁４
１を前進側で高圧となる配管２の途中に改装し、前進側
で低圧となる配管４の圧力が所定値まで上昇したら切換
弁４１が開弁するようにして、配管２の圧力上昇を配管
４よりも遅らせる。

【００５７】したがって、この場合にも始動時などに有
効受圧面積の大きい受圧部２４ａにより確実なシール性
が確保される。

【００５８】また、図５の実施の形態は、前進側で高圧
となる配管２の途中に一対のチェック弁４２ａと４２ｂ
をそれぞれ逆向きに並列に配置し、このうちチェック弁
４２ａのクラッキング圧をチェック弁３５よりも高めに
設定し、始動時などに配管２の圧力上昇を遅らせるよう
にしてある。

【００５９】なお、一対のチェック弁を設けたのは、後
進側で配管２において作動油の逆向きの流れを確保する
ためである。

【００６０】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧モータの構成を示す断面図。

【図２】本発明の第１の実施形態の回路図。

【図３】本発明の第２の実施形態の回路図。

【図４】本発明の第３の実施形態の回路図。

【図５】本発明の第４の実施形態の回路図。

【符号の説明】

１ 油圧モータ ２ 配管 ３ 油圧ポンプ ４ 配管 １１ シリンダブロック ２２ ポートブロック ２３ａ 受圧部 ２４ａ 受圧部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機により駆動される油圧ポンプと、 この油圧ポンプとメイン回路によって接続されると共に
   ポンプ吐出油を受けて回転する油圧モータと、 油圧モータのシリンダブロックとポートブロックとの摺
   接面をポンプ吐出圧側の高圧と吸込側の低圧とを受けて
   シールする受圧部と、 を備え、油圧ポンプから油圧モータに対する油圧供給方
   向に応じて可逆的に回転する油圧式無段変速機におい
   て、 前記受圧部のうち前進側で高圧となる受圧部よりも後進
   側で高圧となる受圧部の有効受圧面積を大きく設定し、 始動時に前進側で高圧となるメイン回路よりも低圧とな
   るメイン回路の圧力が先に上昇するように遅延手段を設
   けたことを特徴とする油圧式無段変速機。
2. 【請求項２】前記各メイン回路にチャージポンプからの
   吐出油を導くチャージラインにそれぞれチェック弁を介
   装し、前進側で高圧となる回路にチャージ圧を導くチェ
   ック弁のクラッキング圧を他方のチェック弁よりも高く
   設定して前記遅延手段を構成した請求項１に記載の油圧
   式無段変速機。
3. 【請求項３】前記各メイン回路にチャージポンプからの
   吐出油を導くチャージラインのうち、前進側で高圧とな
   る回路にチャージ圧を導くチャージラインに前進側で低
   圧となる回路の圧力が上昇したときにのみ開く切換弁を
   介装して前記遅延手段を構成した請求項１に記載の油圧
   式無段変速機。
4. 【請求項４】前記各メイン回路のうち、前進側で高圧と
   なる回路に一対のチェック弁を逆向きにかつ並列に配置
   し、前進側で作動油を流すチェック弁のクラッキング圧
   を他方のチェック弁よりも高く設定して前記遅延手段を
   構成した請求項１に記載の油圧式無段変速機。
5. 【請求項５】前記各メイン回路のうち、前進側で高圧と
   なる回路に前進側で低圧となる回路の圧力が上昇したと
   きにのみ開く切換弁を介装して前記遅延手段を構成した
   請求項１に記載の油圧式無段変速機。