JP2004011847A - 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の閉回路に形成した短絡油路Ｌ３に、同回路内へ油を補充するチャージ油路Ｌｃを接続する。前記チャージ油路Ｌｃには、所定圧以上のチャージ油を油溜Ｔへ逃がすリリーフ弁４と、前記チャージ圧が掛かっているときには前記油溜Ｔへの油路を遮断状態とし且つ前記チャージ油路Ｌｃに圧が掛かっていないときには前記油溜Ｔへの油路を連通状態に切り替える切替弁３とを設ける。
【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、前記公報の油吸込回路には、絞りや、逆止弁１７が備えられ、閉回路内に所定圧以上の負圧が立たないときには油を吸い込むことができず、特に前記油圧モータがごく僅かずつ回転する時には、閉回路内の油が徐々に流出し、前記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、請求項１の発明は、油圧ポンプ（１）と油圧モータ（２）の間に油路（Ｌ１，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、前記閉回路に形成した短絡油路（Ｌ３）に同回路内へ油を補充するチャージ油路（Ｌｃ）を接続する静油圧式無段変速装置の油圧回路において、
前記チャージ油路（Ｌｃ）には、
所定圧以上のチャージ油を油溜（Ｔ）へ逃がすリリーフ弁（４）と、
前記チャージ油路（Ｌｃ）に圧が掛かっているときには前記油溜（Ｔ）への油路を遮断状態とし且つ前記チャージ油路（Ｌｃ）に圧が掛かっていないときには前記油溜（Ｔ）への油路を連通状態に切り替える切替弁（３）と、
を備え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、チャージ油路（Ｌｃ）に圧が立っていない状態で油圧モータ（２）が回転すると、油溜（Ｔ）から短絡油路（Ｌ３）へ抵抗無く油が吸い上げられ、前記チャージ油路に（Ｌｃ）に所定の圧が生じると前記油溜（Ｔ）への油路を遮断する。そして前記チャージ油路（Ｌｃ）に更に高い圧がかかった時には、余分な圧油を前記油溜（Ｔ）へ開放する。
【０００７】
また請求項２の発明では、前記チャージ油路（Ｌｃ）と油溜（Ｔ）との間に前記リリーフ弁（４）と切替弁（３）とが一体的に組み込まれている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、リリーフ弁（４）と切替弁（３）が、前記チャージ油路（Ｌｃ）と油溜（Ｔ）との間に一体的に組み込まれる。
【０００８】
また請求項３の発明では、前記チャージ油路（Ｌｃ）を内装するブロック材（Ｂ）に、単一のスプール（５）及び同スプール（５）を挿通する挿通穴（６）を設け、
前記スプール（５）には、挿通方向に形成される軸穴（７）と、同軸穴（７）と連通され且つスプール側面に開口された側部穴（８）を形成すると共に、
前記スプール挿通穴（６）には、同穴内面中途部から前記油溜（Ｔ）へのドレン油路（Ｌｄ）を設け、
前記スプール（５）の移動量により、前記スプール（５）の軸穴（７）に受けるチャージ油を、前記ドレン油路（Ｌｄ）へ連通させる状態と、前記ブロック材（Ｂ）にて遮断する状態と、前記油溜（Ｔ）へ直接開放させる状態とに切り替える請求項２に記載の切替弁（３）兼リリーフ弁（４）を形成し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３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、チャージ油路（Ｌｃ）に圧が立っていない時にはチャージ油路（Ｌｃ）を油溜（Ｔ）と連通する状態に設定し、チャージ油路（Ｌｃ）に圧が立つにつれて、前記油溜（Ｔ）への油路を遮断する状態とし、更に高圧となると再度前記油溜（Ｔ）への油路を連通する状態として油をリリーフする。
【０００９】
【発明の効果】
これにより、請求項１の発明では、チャージ油路（Ｌｃ）に所定圧が立っていない時には、チャージ油路（Ｌｃ）と油溜（Ｔ）とが連通した状態であるので、油圧モータ（２）が前記低速で回転しても、迅速に油の吸込みが行われ、同モータ（２）の空転を確実に防止すると共に、前記チャージ油路（Ｌｃ）に圧が立った時には、油溜（Ｔ）へ油を漏らすこと無く閉回路（Ｌ１，Ｌ２）へチャージするので、例えば絞りを介して接続する構成と比較してチャージポンプ（Ｐ）の容量を抑えてコストを低減することができる。
【００１０】
また請求項２の発明では、前記切替弁（３）とリリーフ弁（４）の両弁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。
また請求項３の発明では、切替弁（３）のスプールとリリーフ弁（４）のスプールとを兼用することができるので、請求項２同様に、前記両弁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。
【００１１】
【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。
【００１２】
芝刈機１０は、図４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、若しくは前後輪１４Ｆ，１４Ｒへ伝達して二駆、或いは四駆で走行する構成となっている。
【００１３】
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。
【００１４】
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前記コレクタバック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２０を設け、同軸２０の回転をベルト伝導機構や自在継手を介してカッターデッキ２１内のカッターへ伝達する構成となっている。
【００１５】
尚、図中符号２２は、前記カッターデッキ２１を昇降操作する昇降用油圧シリンダを示し、符号２３はカッターデッキ内の芝草をコレクタバック１８へ吸込むファンを示す。
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。
【００１６】
前記芝刈機１０の油圧回路は、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からの圧油を各油圧機器に送り、油タンクＴとなるミッションケース１３へ戻す構成となっている。
【００１７】
詳細に説明すると、前記メインポンプＰから送り出された圧油は、メイン回路２４を通じ、回路上手側で前記パワーステアリング機構１７の回路へ油を分岐し、その分岐後に前記カッターデッキ昇降用油圧シリンダ２２へ油を分岐する構成となっている。そして、更に回路下手側にフィルター２５を介在させて、前記ＨＳＴのチャージ油路Ｌｃを形成する構成となっている。
【００１８】
前記ＨＳＴの油圧回路は、前記エンジン１２により駆動されるＨＳＴ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。
【００１９】
これにより、前記油圧ポンプ１内部の斜板２６の角度を変速レバー或いは変速ペダル等で変更操作することで、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。
【００２０】
尚、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と連通させた油溜り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ように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。また符号２９は、前記ポンプ軸３４の先端に接続するインボリュート継手との摺接面を潤滑する潤滑油路を示す。
【００２１】
また前記第一油路Ｌ１、第二油路Ｌ２には夫れ夫れ、同油路Ｌ１，Ｌ２内の圧で切り替わる所謂ニュートラル弁３０を設け、前記油圧ポンプ１の斜板２６が中立状態に設定されている状態では、絞りを介して油路を前記油溜Ｔへ連通し、前記油圧ポンプ１の斜板が正転或いは逆転側に傾倒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。
【００２２】
これにより、各油路Ｌ１，Ｌ２内の圧が小さい状態では、油圧モータ２の出力停止範囲、即ち中立範囲を確保し、同油路Ｌ１，Ｌ２に圧が立った状態では前記油の流入を防止することができる。
また、前記第一油路Ｌ１及び第二油路Ｌ２間には、リリーフ弁３２を設け、高圧側の回路内の圧油を低圧側の回路へ送る構成となっている。
【００２３】
また更に、前記第一油路Ｌ１及び第二油路Ｌ２間には、この短絡油路Ｌ３を設け、同油路Ｌ３に前記チャージ油路Ｌｃを接続し、前記第一油路Ｌ１或いは第二油路Ｌ２へ逆止弁３３，３３を介してチャージ油を補充する構成となっている。そして前記チャージ油路Ｌｃには、同油路Ｌｃに所定圧（第一パイロット圧）が掛かると油溜Ｔへの油路を連通状態から遮断状態へ切り替える切替弁３（切替手段）と、前記所定圧よりも更に高い所定圧（第二パイロット圧）となると、圧油を油溜Ｔへ開放するリリーフ弁４（リリーフ手段）とを備える構成となっている。
【００２４】
前記切替弁３とリリーフ弁４の具体的な構成に付いて、図２と図３に基づいて説明する。
前記切替弁３とリリーフ弁４は、前記ポンプ軸３４及びモータ２の出力軸３５を軸受けるポートブロックＢ（ブロック材）にスプール５を共用して構成されている。
【００２５】
詳しくは、前記ポートブロックＢに、同ブロックＢ内の前記チャージ油路Ｌｃを形成する共に、このチャージ油路Ｌｃとモータ軸３５近傍の油溜Ｔとの間にスプール挿通穴６を形成し、この同スプール挿通穴６の内面から、別途前記油溜Ｔへ連通させるドレン油路Ｌｄを形成する。
【００２６】
一方、前記スプール挿通穴６に挿通させるスプール５には、前記チャージ油路Ｌｃから送られる圧油を前記挿通方向に受ける軸穴７と、この軸穴７に対し直交させる側部穴８を設け、スプリングＳによりブロックＢ側に常時付勢する構成っている。
【００２７】
以上のように構成したＨＳＴの油圧回路では、エンジン１２或いはメインポンプＰが駆動されていない状態で、チャージ油路Ｌｃに圧が立っていない状態では、図３中（Ａ）のように、チャージ油路Ｌｃをドレン油路Ｌｄを介して常時油溜Ｔと連通する状態に設定される。そして、例えば芝刈機１０を傾斜地で駐車中に特にパーキングブレーキの効きが弱く徐々に下がり出し、油圧モータ２が極僅かずつ回転し始める場合でも、前記第一油路Ｌ１若しくは第二油路Ｌ２に油の流れが生じると、直ちに前記ドレン油路Ｌｄを通じて油を吸い込む。
【００２８】
またエンジン１２が駆動され前記メインポンプＰが駆動された状態でチャージ油路Ｌｃに所定圧（第一パイロット圧）が立つと、前記スプール５は前記図３中（Ａ）の状態から、前記側部穴８全体を前記ポートブロックＢの内面に覆う状態となり、油溜Ｔとの連通状態を完全に遮断する。
【００２９】
そして、更に前記チャージ油路Ｌｃに前記所定圧よりも高い圧（第二パイロット圧）が立つと、図３中（Ｂ）のように、スプール５は更に図中右側に押され、チャージ油路Ｌｃ内の油を、軸穴７と側部穴８を介して直接油溜Ｔへ連通し、リリーフする構成となっている。
【００３０】
尚、この際、油をリリーフする油路の開度は、前記ドレン油路Ｌｄを介して油溜Ｔへ連通する開度よりも大きく設定する構成となっている。
これにより、チャージ油路Ｌｃに所定のパイロット圧が立っていない時には、チャージ油路Ｌｃと油溜Ｔとが連通した状態であるので、油圧モータ２が低速で回転しても、迅速に油の吸込みが行われ、同モータ２の回転対し抵抗を与えブレーキをかける。また、前記チャージ油路Ｌｃが立った時には、第一油路Ｌ１或いは第二油路Ｌ２に漏れ無く油をチャージし、例えば絞りやスチールボールを有する逆止弁を介して抵抗を生じる構成と比較して、メインポンプＰの容量を抑えてコストを低減することができる。
【００３１】
また、上記例では切替弁３のスプールとリリーフ弁４のスプールとを共通のスプール５にて構成したので、前記切替弁とリリーフ弁とを夫々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。
尚、前記ドレン油路Ｌｄは、ＨＳＴ内部の油溜Ｔへ開放し、油を吸い込む構成としたが、これを前記ミッションケースを利用した油溜へ開放して良いし、別途油タンクを構成して、同タンクから油を開放或いは吸い込む構成としても良い。
【００３２】
次に前記油圧回路の別形態に付いて説明する。
図６の油圧回路と図７に示すポートブロックの断面図は、前記切替弁３とリリーフ弁４とを夫れ夫れ別体として構成した例である。
ここでは、前記ポートブロックＢ内のチャージ油路Ｌｃ’から油溜Ｔ間に、ドレン油路Ｌｄ’（図中上側）と、リリーフ弁のスプールを挿通するスプール挿通穴６（図中下側）を併設して設け、前記スプール挿通穴６よりも回路下手側に、後述する２つの油室を有する切替弁３’を内装する構成となっている。
【００３３】
前記切替弁３’の第一油室３ａは、絞りと分岐路を備え、前記チャージ油路Ｌｃに圧が立っていない状態（メインポンプＰが駆動されていない状態）において、スプール５ａが前記ドレン油路Ｌｄを連通状態とするものであり、第二室３ｂは、前記チャージ油路Ｌｃに所定圧が立った状態において、スプール３ａが前記ドレン油路Ｌｄを遮断状態とするものである。
【００３４】
また前記リリーフ弁４’は、前記スプール挿通穴６に挿通させるスプール３ｂとこれを付勢するスプリングにより構成され、前記切替弁３’のスプール３ａを移動させるパイロット圧よりも高い圧で、前記油溜とチャージ油路Ｌｃとを連通する構成となっている。
【００３５】
これにより、前述同様に、チャージ油路Ｌｃに所定のパイロット圧が立っていない時には、チャージ油路Ｌｃと油溜Ｔとが連通した状態であるので、油圧モータ２が低速で僅かずつ回転し始めても、迅速に油の吸込みが行われ、同モータ２の回転対し迅速にブレーキをかけることができると共に、前記チャージ油路Ｌｃが立った時には、第一油路Ｌ１或いは第二油路Ｌ２に漏れ無く油をチャージし、例えば絞りで接続する構成と比較してメインポンプＰの容量を抑えてコストを低減することができる。
【００３６】
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】ＨＳＴの側断面図。
【図３】図２の一部拡大図。
【図４】乗用芝刈機の全体側面図。
【図５】別実施例の油圧回路図。
【図６】別実施例のＨＳＴ一部側断面図。
【符号の説明】
１　油圧ポンプ
２　油圧モータ
３　切替弁
４　リリーフ弁
５　スプール
６　スプール挿通穴
７　軸穴
８　側部穴
１０　芝刈機
Ｌ１　第一油路
Ｌ２　第二油路
Ｌ３　短絡油路
Ｌｃ　チャージ油路
Ｌｄ　ドレン油路
Ｔ　油溜

Claims (3)

1. 油圧ポンプ（１）と油圧モータ（２）の間に油路（Ｌ１，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、前記閉回路に形成した短絡油路（Ｌ３）に同回路内へ油を補充するチャージ油路（Ｌｃ）を接続する静油圧式無段変速装置の油圧回路において、
   前記チャージ油路（Ｌｃ）には、
   所定圧以上のチャージ油を油溜（Ｔ）へ逃がすリリーフ弁（４）と、
   前記チャージ油路（Ｌｃ）に圧が掛かっているときには前記油溜（Ｔ）への油路を遮断状態とし且つ前記チャージ油路（Ｌｃ）に圧が掛かっていないときには前記油溜（Ｔ）への油路を連通状態に切り替える切替弁（３）と、
   を備え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. 前記チャージ油路（Ｌｃ）と油溜（Ｔ）との間に前記リリーフ弁（４）と切替弁（３）とが一体的に組み込まれている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。
3. 前記チャージ油路（Ｌｃ）を内装するブロック材（Ｂ）に、単一のスプール（５）及び同スプール（５）を挿通する挿通穴（６）を設け、
   前記スプール（５）には、挿通方向に形成される軸穴（７）と、同軸穴（７）と連通され且つスプール側面に開口された側部穴（８）を形成すると共に、
   前記スプール挿通穴（６）には、同穴内面中途部から前記油溜（Ｔ）へのドレン油路（Ｌｄ）を設け、
   前記スプール（５）の移動量により、前記スプール（５）の軸穴（７）に受けるチャージ油を、前記ドレン油路（Ｌｄ）へ連通させる状態と、前記ブロック材（Ｂ）にて遮断する状態と、前記油溜（Ｔ）へ直接開放させる状態とに切り替える請求項２に記載の切替弁（３）兼リリーフ弁（４）を形成したことを特徴とする静油圧式無段変速装置の油圧回路。

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