JP2004011844A - 静油圧式無段変速装置の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＳＴのチャージポンプが駆動されていない時に、油圧モータが回転した場合、前記ＨＳＴの回路内に迅速に油を補給し、前記モータの空転を防止する。
【解決手段】ＨＳＴの閉回路に所定圧が立つまで油を油溜Ｔへ逃がす所謂ニュ−トラル弁３０を備えた静油圧式無段変速装置の油圧回路において、前記ニュートラル弁３０に、閉回路の第一油路Ｌ１及び第二油路Ｌ２の負圧によって前記油溜Ｔから油を吸い上げる吸込回路Ｌｓを一体的に設ける。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静油圧式無段変速装置（以下、ＨＳＴ）の油圧回路に関し、特にＨＳＴの閉回路内に負圧が発生した時、同回路内に油を吸込んでモータの空転を防止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記分野に属する発明は、例えば特開平７−１５８７３０号公報に示される「油圧モータの空転防止装置」のようなものが知られている。即ち、前記公報に記載された符号を用いて説明すると、油圧ポンプ１と油圧モータ３の間に閉回路Ａ，Ｂを構成し、この閉回路Ａ，Ｂ内の油の循環方向を正逆切り替えて前記油圧モータ３の回転を正逆切り替える静油圧式無段変速装置の油圧回路であって、前記閉回路Ａ，Ｂに形成した短絡油路に同回路内へ油を補充するチャージ油路Ｄを接続する静油圧式無段変速装置の油圧回路が知られている。
【０００３】
そして、上記公報では、油圧モータによって作業車の動輪を駆動する構成とし、傾斜地等でエンジンが停止したときに作業車の暴走を防止する為、即ちチャージポンプが駆動されていないときに油圧モータの空転を防止する為に、内部または外部の油溜から前記ＨＳＴの閉回路内へ油を吸入する油吸込回路を備える構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記吸込回路には、絞りや逆止弁１７を有する構成となっており、モータがごく僅かずつに回転する場合は抵抗により油を迅速に吸い込むことができずモータの空転を迅速に防止することができないという課題が有った。また、前記公報の油吸込回路は、管路Ａと管路Ｂの短絡油路に接続し、且つこの短絡油路にチャージ油路Ｅをも接続する構成となっている為、例えばこのチャージ油路の下手側にアクチュエータ等を接続し、同回路に大きな負圧が生じているときには、前記短絡油路から閉回路側へ油が吸込まれず、前記油圧モータの空転を確実に防止することができないといった課題が有った。
【０００５】
また前記ＨＳＴの回路では、各種の弁が複数備えられる為、これら構成を極力簡単に構成し、低コスト且つ小スペースに構成することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題に鑑みて、ＨＳＴの油圧回路を以下のように構成した。
即ち、油圧ポンプ（１）と油圧モータ（２）の間に第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）を介して閉回路を構成し、この閉回路内の油の循環方向を正逆切り替えて前記油圧モータ（２）の回転を正逆切り替える静油圧式無段変速装置の油圧回路であって、前記第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）の夫れ夫れに、所定圧が立つまで油を油溜（Ｔ）へ逃がすニュ−トラル弁（３０）を備えた静油圧式無段変速装置の油圧回路において、
前記ニュートラル弁（３０）には、前記第一油路（Ｌ１）或いは第二油路（Ｌ２）の負圧によって前記油溜（Ｔ）から油を吸い上げる吸込回路（Ｌｓ）を設けたことを特徴とする静油圧式無段変速装置の油圧回路とした。
（請求項１の作用）
以上のように構成した請求項１の静油圧式無段変速装置の油圧回路では、閉回路内の圧が低圧の場合、油は前記油溜（Ｔ）へ逃がされて、モータ（２）は回転しない。即ちモータ（２）はニュートラル状態に維持される。そして、閉回路内に所定圧を超える圧が生じると、前記油溜（Ｔ）への油路が遮断され、油圧モータ（２）が回転する。一方、前記閉回路の第一油路（Ｌ１）若しくは第二油路（Ｌ２）に負圧が発生すると、前記油溜（Ｔ）から油が吸込まれる。
【０００７】
また請求項２の発明では、前記第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）を形成するブロック材（Ｂ）に、単一のスプール（５）及び同スプール（５）を挿通させるスプール挿通穴（６）を設け、
前記スプール（５）には、前記挿通方向に形成する軸穴（５ａ）と、この軸穴（５ａ）と連通しスプール側面に開放される側部穴（５ｂ）とを形成すると共に、同軸穴（５ａ）内に段差部（５ｃ）を形成し、この段差部（５ｃ）に係止され同穴の連通状態を遮断するスチールボール（５ｄ）を設ける一方、
前記スプール挿通穴（６）には、前記スプール（５）の側部穴（５ｂ）を油溜（Ｔ）へ連通させるドレン回路（Ｌｄ）と、前記スプール（５）の軸穴（５ａ）と連通する吸込回路（Ｌｓ）とを併設したことを特徴とする請求項１に記載の静油圧式無段変速装置の油圧回路とした。
（請求項２の作用）
以上のように構成した請求項２の静油圧式無段変速装置の油圧回路では、ブロック材Ｂに設けられたスプール（５）及びスチールボール（５ｄ）の移動によって、第一油路（Ｌ１）或いは第二油路（Ｌ２）が低圧の時には油を油溜（Ｔ）へ逃がし、高圧の時には油溜（Ｔ）への油路を遮断すると共に、第一油路（Ｌ１）或いは第二油路（Ｌ２）に負圧が発生した時には油が吸い込まれる。
【０００８】
【発明の効果】
これにより、請求項１の発明では、油圧モータ（２）が空転し第一油路（Ｌ１）或いは第二油路（Ｌ２）に負圧が発生すると、前記吸込回路に絞りや逆止弁を備える構成と比較して、迅速に油を吸い込むことができ、同モータ（２）の空転を迅速に防止することができる。またチャージ油路等、他の油路に油を吸込まれることが無くなり、前記閉回路への油の補給を迅速且つ確実に行うことができる。
【０００９】
また請求項２の発明では、ニュートラル弁（３０）と吸込油路（Ｌｓ）とを夫々別体で構成することと比較して、設置スペース及び部品コストを削減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の静油圧式無段変速装置（以下、ＨＳＴ）の油圧回路を、作業機械である乗用芝刈機（モア）に搭載した場合を説明する。
最初に、芝刈機１０の全体構成について説明する。
【００１１】
芝刈機１０は、図５に示すように、車体前部のボンネット１１内にエンジン１２を設け、このエンジン１２の回転動力をミッションケース１３内のＨＳＴ及びギヤ式変速装置へ伝達した後、走行装置となる後輪１４Ｆ、または前後輪１４Ｆ，１４Ｒへ伝達して走行する構成となっている。
【００１２】
また前記ボンネット１１の後方には、ステアリングハンドル１５や、操縦席１６等を有する操縦部を形成し、前記ステアリングハンドル１５を回転操作することでパワーステアリング機構１７を介して前記前輪１４Ｆを左右に操舵する構成となっている。
【００１３】
また芝刈機１０の後部には、刈り取った芝草を収納するコレクタバック１８を設け、操縦席１６側部に突設した操作レバーで同バック１８を開閉する構成となっている。
また前記エンジン１２は、前部にも出力軸１９を設け、同軸１９の回転をベルト伝導機構２０や自在継手２１を介してカッターデッキ２２内のカッターへ伝達する構成となっている。
【００１４】
尚、図中符号２３は、アクチュエータとなるカッターデッキ昇降用油圧シリンダを示す。
次に、前記ＨＳＴを含む芝刈機１０の油圧回路構成について説明する。
前記芝刈機１０には、図１に示すように、前記エンジン１２により駆動され後述するＨＳＴのチャージポンプを兼用するメインポンプＰを設け、このメインポンプＰからメイン回路２４を通じ、回路上手側の分岐点Ｐｘにて前記パワーステアリング機構１７へ圧油を分岐する構成となっている。
【００１５】
前記パワーステアリング機構１７には、前記ステアリングハンドル１５により回転させて圧油を送り出す操舵弁１７ｂを備え、この操舵弁１７ｂから送られる圧油を両ロッド式のステアリングシリンダ１７ｓへ給排する構成となっている。また前記パワーステアリング機構１７の戻り油は、前記カッターデッキ昇降用油圧シリンダ２２を操作する切替制御弁２２ａへ送られる構成となっている。前記カッターデッキ昇降用油圧シリンダ２２は、片ロッド式油圧シリンダで構成され、前記切替弁２２ａの切替操作でピストンを伸長してカッターデッキ２１を上昇し、このシリンダ２２へ送り込まれた圧油を手動切替弁２２ｂでタンクＴへ逃がすことでカッターデッキ２１を下降する構成となっている。
【００１６】
また前記カッターデッキ上昇用の切替制御弁２２ａの回路下手側には、前記メイン油路２４との合流路Ｐｙを設け、このメイン油路２４の圧油と前記カッターデッキ上昇用の切替制御弁２２ａを通過した圧油とをフィルター２５を介してＨＳＴ回路へ送る構成となっている。
【００１７】
ＨＳＴの油圧回路は、前記エンジン１２により駆動される油圧ポンプ１と、このポンプ１からの圧油を受けて回転する油圧モータ２とを設け、この油圧ポンプ１と油圧モータ２を第一油路Ｌ１及び第二油路Ｌ２によって接続し閉回路を形成している。
【００１８】
これにより、前記油圧ポンプ１内部の斜板２６を変速レバー或いは変速ペダル操作での角度を変更することで、前記閉回路内の圧油の循環方向を正逆切り替え、前記油圧モータ２の回転、即ち動輪となる前輪１４Ｆ、或いは前後輪１４Ｆ，１４Ｒの回転を正逆に切り替える構成となっている。
【００１９】
また、前記第一油路Ｌ１と第二油路Ｌ２との間には、短絡油路Ｌ３を設け、同油路に前記チャージ油路Ｌｃを接続する構成となっている。尚図１中の符号３４は、前記チャージ油路Ｌｃ内の余分な油を油溜Ｔへ逃がすリリーフ弁を示す。
また前記ＨＳＴの内部は、図２に示すように、図中符号２７の位置まで潤滑兼作動油が充填され、前記ミッションケース１３と連通させて油溜Ｔとなっている。そして前記油圧ポンプ１の斜板２６には、図２の（Ｂ）に示すように、前記潤滑油を摺接部全体に行き渡るべく、ケースとの摺接面に傾斜状の溝部２８を加工する構成となっている。
【００２０】
また前記第一油路Ｌ１、第二油路Ｌ２には夫れ夫れ、絞り３１を介してＨＳＴ内の油溜Ｔへ圧油を連通させる油室と、この油溜Ｔへの油路を遮断する油室とを有するニュートラル弁３０を設け、同油路Ｌ１，Ｌ２内の圧が所定圧に満たない微小域の場合、即ち前記油圧ポンプ１の斜板を略中立範囲に設定している状態では、絞り３１を介して油を前記油溜Ｔへ逃がし、同油路Ｌ１，Ｌ２に所定圧を超える圧が発生した場合、即ちポンプ１の斜板の角度が大きく変更された状態では、前記油溜Ｔへの油路を遮断する構成となっている。
【００２１】
また前記ニュートラル弁３０には、前記絞り３１を有する油路（以下、ドレン油路Ｌｄ）よりも開口面積の広い吸込油路Ｌｓを設け、逆止弁３３を介して前記第一油路Ｌ１或いは第二油路Ｌ２へ接続する構成となっている。
前記ニュートラル弁３０の具体的な構成について片側の弁を例に説明すると、前記ニュートラル弁３０は、図３と図４に示すように、前記ＨＳＴの油圧ポンプ１や油圧モータ２を支持するポートブロックＢの側部から前記前記第一油路及び第二油路へ夫れ夫れへ、小径部６ａと大径部６ｂとを有するスプール挿通穴６を開口する。そして前記スプール挿通穴６の小径部６ａとＨＳＴ内部の油溜Ｔとをドレン油路Ｌｄで接続すると共に、前記大径部６ｂと同じく油溜Ｔとを吸込油路Ｌｓとで接続する。
【００２２】
一方、前記スプール５には、挿通方向に段差部５ｃを形成した軸穴５ａを形成し、この一側部（ブロック内部側）に前記軸穴５ａと直交し且つ絞り３１を形成した側部穴５ｂを開口すると共に、他側部（ブロック表面側）に前記段差部５ｃ係止し油路を遮断するスチールボール５ｄを内装する構成となっている。尚、前記スチールボール５ｄは、前記軸穴５ａの径方向に貫通させるロールピン３２により移動量を規制し、逆止弁３３を構成している。
【００２３】
そして、前記スプール５をポートブロックＢに組み込むときには、同スプール５をスプール挿通穴６に挿通すると共に、同スプール５の周囲にスプリングを勘合させた状態で、プラグ３７により締め付け固定する。
これにより、前記スプール５はスプリング３７の付勢により前記挿通穴６ａの小径部側に押圧され、前記側部穴５ｂは、前記ドレン油路Ｌｄと連通する位置に設定される。また、前記スチールボール５ｄは、自重により前記吸込油路Ｌｓを開放する状態となる。
【００２４】
以上のように構成したＨＳＴの油圧回路では、第一油路Ｌ１と第二油路Ｌ２とで形成される閉回路に、所定圧よりも低い圧が立っている場合は、図４の（Ｂ）に示すように、油は、矢印の向きのように、前記油溜Ｔへ逃がされて、モータ２は回転しない状態、即ちニュートラル状態に設定される。
【００２５】
そして、前記閉回路内に所定圧を超える圧が生じると、図４中の（Ｃ）に示すように、前記油溜Ｔへの油路、即ち絞り３１を有する側部穴５ｂはブロックＢの内壁に遮られ、前記スチールボール５ｄは軸穴５ａを遮断して吸込油路Ｌｓへ油路を遮断する。これにより圧油は前記モータ２へ送られ、同油圧モータ２が回転する。
【００２６】
一方、前記閉回路の第一油路Ｌ１若しくは第二油路Ｌ２に負圧が発生すると、図４中（Ａ）のように、スプール５の側部穴５ｄとドレン油路Ｌｄとが連通状態となると共に、前記スチールボール５ｄがロールピン３２側に吸引されて、前記ドレン油路Ｌｄ及び吸込油路Ｌｓから油が吸込まれる。
【００２７】
これにより、油圧モータ２が空転し第一油路Ｌ１或いは第二油路Ｌ２に負圧が発生する場合、前記吸込油路Ｌｓより迅速に油を吸い込むことができると共に、ここでは前記ドレン回路Ｌｄからも油を吸込むことができるので、同モータ２の空転を迅速に防止することができる。また、前記吸込油路Ｌｓと併設されたドレン油路Ｌｄからも油を吸い込む構成としたので、前記吸込油路Ｌｓを極力小さな径で構成することができ、前記逆止弁３３を一体的に構成したニュートラル弁３０を、コンパクトに構成することができる。
【００２８】
また更に、前記ニュートラル弁３０と吸込油路Ｌｓとを夫々別体で構成することと比較して、設置スペース及び部品コストを削減することができる。
次に前記ニュートラル弁の別形態に付いて説明する。
図６に示すプラグ３８は、前記スプール５の逆止弁３３をプラグ側に構成したものを示す。
【００２９】
ここでは同プラグ３８に、前記スプール５の軸穴５ａに連通する延長穴５ｅを形成し、このプラグ側面に前記吸込油路Ｌｓと連通させる側部穴４０を形成する。
これにより、前記ＨＳＴの油圧回路を他の機械にも使用する際、逆止弁３３の有無を通常のプラグ３９に交換するだけで油圧回路を変更することができ、部品の共用化が図れて製造コストを極力低減することができる。
【００３０】
尚、上記ＨＳＴの油圧回路の別形態としては、油圧モータ２を芝刈機の動輪を駆動する構成としたが、これを各種アクチュエータに利用し、このアクチュエータの駆動にブレーキをかけるものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧回路図。
【図２】（Ａ）ＨＳＴの側断面図。
（Ｂ）斜板の正面図。
【図３】ポートブロック内の油路を示す図。
【図４】（Ａ）閉回路に負圧が発生している場合のニュートラル弁近傍のブロック断面図。
（Ｂ）閉回路に低圧油が流れている状態を示すニュートラル弁近傍のブロック断面図。
（Ｃ）閉回路に高圧油が循環している場合のニュートラル弁近傍のブロック断面図。
【図５】乗用芝刈機の全体側面図。
【図６】（Ａ）逆止弁を備えたプラグの断面図。
（Ｂ）逆止弁を備えないプラグの断面図。
【符号の説明】
１　油圧ポンプ
２　油圧モータ
５　スプール
５ａ軸穴
５ｂ側部穴
５ｃ段差部
５ｄスチールボール
６　スプール挿通穴
３０　ニュートラル弁
Ｌ１　第一油路
Ｌ２　第二油路
Ｌｓ　吸込回路
Ｌｄ　ドレン回路

Claims (2)

1. 油圧ポンプ（１）と油圧モータ（２）の間に第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）を介して閉回路を構成し、この閉回路内の油の循環方向を正逆切り替えて前記油圧モータ（２）の回転を正逆切り替える静油圧式無段変速装置の油圧回路であって、前記第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）の夫れ夫れに、所定圧が立つまで油を油溜（Ｔ）へ逃がすニュ−トラル弁（３０）を備えた静油圧式無段変速装置の油圧回路において、
   前記ニュートラル弁（３０）には、前記第一油路（Ｌ１）或いは第二油路（Ｌ２）の負圧によって前記油溜（Ｔ）から油を吸い上げる吸込回路（Ｌｓ）を設けたことを特徴とする静油圧式無段変速装置の油圧回路。
2. 前記第一油路（Ｌ１）及び第二油路（Ｌ２）を形成するブロック材（Ｂ）に、単一のスプール（５）及び同スプール（５）を挿通させるスプール挿通穴（６）を設け、
   前記スプール（５）には、前記挿通方向に形成する軸穴（５ａ）と、この軸穴（５ａ）と連通しスプール側面に開放される側部穴（５ｂ）とを形成すると共に、同軸穴（５ａ）内に段差部（５ｃ）を形成し、この段差部（５ｃ）に係止され同穴の連通状態を遮断するスチールボール（５ｄ）を設ける一方、
   前記スプール挿通穴（６）には、前記スプール（５）の側部穴（５ｂ）を油溜（Ｔ）へ連通させるドレン回路（Ｌｄ）と、前記スプール（５）の軸穴（５ａ）と連通する吸込回路（Ｌｓ）とを併設したことを特徴とする請求項１に記載の静油圧式無段変速装置の油圧回路。

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