JP2004301281A - 斜板プランジャ式油圧ユニットの斜板サーボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜板の揺動制御用のボールネジ機構において、ネジシャフトに形成される雄ネジの端部を有効活用できるようにする。
【解決手段】モータプランジャ孔３２ａが形成されたモータシリンダ３２と、プランジャ孔内に嵌入配設されたモータプランジャ３３と、傾転揺動して斜板角を可変調整可能なモータ揺動部材３５とから油圧モータＭが構成される。モータ揺動部材３５（モータ斜板３１）を傾転揺動させるモータサーボ機構ＳＶが、雄ネジ６１ａが形成されたネジシャフト６１と、雄ネジと螺合するボール雌ネジ６２ａを有し、モータ揺動部材のアーム部３５ａに繋がれたボールナット６２と、ネジシャフトを回転駆動する斜板制御モータ６７とを備える。ネジシャフトの端部に取り付けられるストッパ７０が、雄ネジ部の端部に隣り合って位置するリング部７１と、ボールナットの側面が当接するフランジ部７２とから一体に形成されている。
【選択図】 図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板プランジャポンプ、斜板プランジャモータ等の斜板プランジャ式油圧ユニットにおいて、斜板を傾転揺動させるための斜板サーボ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ポンプと油圧モータを組み合わせた油圧式無段変速機は従来から種々の形式の構成が知られており、実用化されている。例を挙げれば、本出願人の提案による特許文献１および特許文献２に開示の油圧式無段変速機がある。これら特許文献に開示の油圧式無段変速機は、斜板プランジャポンプと、斜板プランジャモータと、斜板プランジャポンプの吐出口および吸入口を斜板プランジャモータの吸入口および吐出口に繋ぐ油圧閉回路とを有して構成され、エンジンによりポンプ斜板部材が駆動されるように構成され、ポンプシリンダとモータシリンダとが結合されて出力シャフト上に結合配設され、モータ斜板部材が回転規制されるとともにモータ斜板角度が可変調整可能となっている。
【０００３】
このような油圧式無段変速機においてはモータ斜板角度を可変調整してモータの容量を変化させ、モータ出力回転を無段階に変化させる無段変速制御を行うようになっている。このようなモータ斜板角度の可変調整は、変速機ハウジングの外部に取り付けた斜板制御モータ（電気モータ）の回転を、ボールネジ機構（回転・直線運動変換機構）を用いて直線運動に変換し、モータ揺動部材（モータ斜板）を揺動させて行うように構成されている（例えば、特許文献３参照）。なお、このボールネジ機構は、斜板制御モータにより回転駆動されるネジシャフトと、このネジシャフトに螺合して取り付けられるとともにモータ揺動部材の端部が連結されたナット部材とを有して構成されるが、ネジシャフトの両端にストッパを設け、ナット部材をストッパに当接させてその移動範囲を設定するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７５３号公報
【特許文献２】特公平７−８８８８４号公報
【特許文献３】特開２００１−３４３０６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボールネジ機構を構成するナット部材は、ナットボディの内周部にケージにより多数のボールを保持して構成されるボール雌ネジを有して構成されており、ナットボディの側端部をストッパに当接させてナット部材の移動範囲を設定するようになっている。ボール雌ネジはナットボディの側端部より内側に位置して配設されており、ナットボディの側端部がストッパに当接したときにボール雌ネジはストッパより内側においてネジシャフトの雄ネジと螺合する。このため、雄ネジの外端部が螺合には寄与せず、この部分の雄ネジが無駄になっており、このように螺合に寄与しない雄ネジ部をなくせば、それだけ雄ネジを有効利用でき、加工費用も低減できるという事情がある。逆に言えば、従来ではストッパとの当接に邪魔されてナット部材との螺合に用いられていない部分もナット部材との螺合に利用できるようにすれば、従来の雄ネジをそのまま用いてナット部材の移動範囲を大きくすることができる。
【０００６】
本発明のこのような事情に鑑みたもので、斜板の揺動制御用の斜板サーボ装置に用いられるボールネジ機構（回転・直線運動変換機構）において、ネジシャフトに形成される雄ネジの端部を有効活用して、加工費低減を図ったり、ナット部材の移動範囲を拡大したりすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、回転自在に支持されるとともにその回転軸を囲む環状配列で軸方向に貫通する複数のプランジャ孔が形成されたシリンダと、プランジャ孔内に摺動自在に嵌入配設された複数のプランジャと、これらプランジャの外端部が当接する斜板面を有するとともに回転軸に直交する揺動軸を中心として傾転揺動して斜板面の傾動角を可変調整可能な斜板とから斜板プランジャ式油圧ユニットが構成される。そして、斜板を傾転揺動させる斜板サーボ装置（例えば、実施形態におけるモータサーボ機構ＳＶ）が、雄ネジが形成されたネジシャフトと、内周にボール雌ネジを有して構成され、雄ネジに螺合して取り付けられるとともに斜板に繋がれたナット部材（例えば、実施形態におけるボールナット６２）と、ネジシャフトを回転駆動するサーボ駆動装置（例えば、実施形態における斜板制御モータ６７）とを備え、サーボ駆動装置によりネジシャフトを回転駆動してナット部材をネジシャフト上で軸方向に移動させて斜板を傾転揺動するように構成される。さらに、ナット部材の移動範囲を制限するためにネジシャフトの端部に取り付けられるストッパが、雄ネジ部の外周径とほぼ同一の外周径を有し、雄ネジ部の端部に隣り合って位置する円筒状のリング部と、このリング部より径が大きくナット部材の側面が当接するフランジ部とから一体に形成されている。
【０００８】
斜板サーボ装置をこのように構成すれば、ナット部材の側面がストッパのフランジ部に当接するとリング部はナット部材の内周に突出する状態となるが、この状態ではナット部材のボール雌ネジがネジシャフト上の雄ネジの端部と螺合し、雄ネジを端部までボール雌ネジとの螺合に有効利用することができる。このため、従来のように雄ネジの端部に螺合に用いられない部分が生じることがなく、雄ネジの端部も有効活用して、雄ネジの加工費低減を図ったり、ナット部材の移動範囲を拡大したりすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図２〜図４に本発明に係る斜板サーボ装置を備えた油圧式無段変速機を有して構成される不整地走行用車両ＲＴＶを示している。この車両ＲＴＶは、内部にフレーム構造を有した車体８０にパワーユニットＰＵを内蔵し、このパワーユニットＰＵの出力を受けて駆動される左右の前後輪ＦＷ，ＲＷを有する。なお、車体８０は、フロントガード８１ａを有して車体前部に位置するフロントフェンダ部８１と、車体中央に上方に盛り上がって前後に延びた鞍部８２と、鞍部８２の左右下部に左右に延びて形成された左右ステップ部８４，８４と、リアガード８５ａを有して車体後部に位置するリアフェンダ部８５とからなり、鞍部８２に運転者が跨って座るシート８３が設けられている。このように鞍部８２を跨いでシート８３に座った運転者は、左右ステップ部８４に足を置き、前方に位置して左右に揺動操作可能な操舵ハンドル８６を揺動操作するようになっている。なお、鞍部８２の前方に燃料タンクＦＴが図１に示すように配設されている。
【００１０】
鞍部８２の内部にはパワーユニットＰＵが配設されており、このパワーユニットＰＵは、後述するように、エンジンＥと、メインクラッチＣＬと、油圧式無段変速機ＣＶＴと、伝達ギヤ列ＧＴとから構成される。エンジンＥは、エアフィルターＡＦを介して吸入した空気と燃料タンクＦＴの燃料とを気化器Ｃにおいて混合して作られた混合気を吸気し、シリンダ内で燃焼させて回転駆動力を発生する。なお、エンジンＥで燃焼されて排出される排気は、排気管ＥＰから消音器Ｍを通って排出される。
【００１１】
エンジンＥの回転駆動力はクランクシャフトから、メインクラッチＣＬ、油圧式無段変速機ＣＶＴおよび伝達ギヤ列ＧＴを介して変速されて伝達され、前後のプロペラシャフトＦＰ，ＲＰに出力される。前プロペラシャフトＦＰはフロントディファレンシャル機構ＦＤに繋がり、前プロペラシャフトＦＰに出力された回転駆動力は、フロントディファレンシャル機構ＦＤから左右のフロントアクスルシャフトＦＡを介して左右の前輪ＦＷに伝達されて前輪ＦＷが駆動される。後プロペラシャフトＲＰはリアディファレンシャル機構ＲＤに繋がり、後プロペラシャフトＲＰに出力された回転駆動力は、リアディファレンシャル機構ＲＤから左右のリアアクスルシャフトＲＡを介して左右の後輪ＲＷに伝達されて後輪ＲＷが駆動される。
【００１２】
上記パワーユニットＰＵについて、図５を参照して説明する。パワーユニットＰＵは、回転駆動力を発生するエンジンＥと、その回転駆動力の伝達制御を行うメインクラッチＣＬと、メインクラッチＣＬを介して伝達された回転駆動力を無段階に変速する油圧式無段変速機ＣＶＴと、この油圧式無段変速機ＣＶＴの出力回転の方向切換および伝達を行う伝達ギヤ列ＧＴとを有して構成される。なお、このパワーユニットＰＵは、エンジンクランクシャフトが車体前後に延びるようにして、鞍部８２の内部に配設されている。
【００１３】
エンジンＥは、ヘッド部に給排気バルブ１ａ，１ｂを有したシリンダ１内にピストン２を配設して構成される。エンジンＥにおいては上述のように、エアフィルターＡＦを介して吸入した空気と燃料タンクＦＴの燃料とを気化器Ｃにおいて混合して混合気を作り、この混合気を吸気バルブ１ａを所定タイミングで開放してシリンダ室内に吸入し、これをシリンダ室内で燃焼させてピストン２を往復動させ、このピストン２の往復運動が連結ロッド２ａを介してクランク部３ａに伝達され、クランクシャフト３が回転駆動される。クランクシャフト３の端部にはメインクラッチＣＬが設けられており、クランクシャフト３の上に回転自在に配設された入力駆動ギヤ４とクランクシャフト３との係脱制御が行われる。このため、メインクラッチＣＬの係脱制御に応じて入力駆動ギヤ４にクランクシャフト３の回転駆動力が伝達される。なお、メインクラッチＣＬは、例えば、遠心クラッチからなる。
【００１４】
油圧式無段変速機ＣＶＴは斜板プランジャ式の油圧ポンプＰと斜板プランジャ式の油圧モータＭとを有して構成される。斜板プランジャ式の油圧ポンプＰを構成するポンプケーシングに結合された入力従動ギヤ５が上記入力駆動ギヤ４と噛合しており、エンジンＥの回転駆動力が入力従動ギヤ５に伝達されてポンプケーシングが回転駆動される。油圧式無段変速機ＣＶＴの詳細は後述するが、この油圧式無段変速機ＣＶＴにより無段階に変速された出力回転は、変速機出力シャフト６に出力されるように構成されている。
【００１５】
変速機出力シャフト６には、上記伝達ギヤ列ＧＴを構成する変速機出力ギヤ１１が結合されており、変速機出力シャフト６の回転は変速機出力ギヤ１１から伝達ギヤ列ＧＴを介して伝達される。伝達ギヤ列ＧＴは、変速機出力シャフト６と平行に配設されたカウンターシャフト１５およびアイドラーシャフト１３を有する。カウンターシャフト１５には、前進ギヤ１２および後進ギヤ１４が回転自在に配設されており、出力駆動ギヤ１７が結合配設されている。一方、アイドラシャフト１３には第１アイドラギヤ１３ａおよび第２アイドラギヤ１３ｂが結合配設されている。前進ギヤ１２は変速機出力ギヤ１１と噛合し、第１アイドラギヤ１３ａも変速機出力ギヤ１１と噛合している。また、第２アイドラギヤ１３ｂは後進ギヤ１４と噛合している。
【００１６】
前進ギヤ１２および後進ギヤ１４にはそれぞれ、内歯クラッチギヤ１２ａおよび１４ａが設けられ、前進ギヤ１２と後進ギヤ１４の間にカウンターシャフト１５と一体回転して軸方向に移動可能なクラッチスリーブ１６が設けられている。クラッチスリーブ１６の外周には外歯クラッチギヤ１６ａが形成されており、クラッチスリーブ１６を軸方向に移動させて内歯クラッチギヤ１２ａ，１４ａと選択的に噛合するように構成されており、ドグ歯クラッチが構成されている。なお、このクラッチスリーブ１６は運転者の前進側および後進側へのシフトレバー操作に応じて軸方向に移動されるようになっている。
【００１７】
運転者が前進側へのシフトレバー操作を行うと、クラッチスリーブ１６は図において左方向に移動され、外歯クラッチギヤ１６ａは内歯クラッチギヤ１２ａと噛合して前進ギヤ１２がカウンターシャフト１５と結合される。このため、この状態では、変速機出力ギヤ１１の回転は前進ギヤ１２からカウンターシャフト１５に伝達され、出力駆動ギヤ１７が回転駆動される。
【００１８】
一方、運転者が後進側へのシフトレバー操作を行うと、クラッチスリーブ１６は図において右方向に移動され、外歯クラッチギヤ１６ａは内歯クラッチギヤ１４ａと噛合して後進ギヤ１４がカウンターシャフト１５と結合される。この状態では、変速機出力ギヤ１１の回転は第１アイドラギヤ１３ａからアイドラシャフト１３を介して第２アイドラギヤ１３ｂに伝達され、さらに第２アイドラギヤ１３ｂからこれと噛合する後進ギヤ１４を介してカウンターシャフト１５に伝達され、出力駆動ギヤ１７が回転駆動される。なお、このときの出力駆動ギヤ１７の回転方向は上記前進側のシフトレバー操作の場合に対して逆方向（後進方向）となる。
【００１９】
出力駆動ギヤ１７は、ドライブシャフト１９に結合されて取り付けられた出力従動ギヤ１８と噛合しており、出力駆動ギヤ１７の回転は出力従動ギヤ１８を介してドライブシャフト１９に伝達される。ドライブシャフト１９の前端は前プロペラシャフトＦＰに繋がれ、ドライブシャフト１９の後端は後プロペラシャフトＲＰに繋がれており、ドライブシャフト１９に伝達された回転駆動力は前後プロペラシャフトＦＰ，ＲＰに伝達され、上述したように前後輪ＦＷ，ＲＷが駆動される。
【００２０】
次に、上記油圧式無段変速機ＣＶＴについて、図１および図６〜図８を参照して説明する。油圧式無段変速機ＣＶＴは斜板プランジャ式の油圧ポンプＰと斜板プランジャ式の油圧モータＭとを有して構成され、変速機出力シャフト６がその中心を貫通して延びて配設されている。なお、変速機出力シャフト６は変速機ハウジングＨＳＧに対してボールベアリング７ａ，７ｂにより回転自在に支持されている。
【００２１】
油圧ポンプＰは、変速機出力シャフト６の上にこれと同軸且つ相対回転自在に配設されたポンプケーシング２０と、ポンプケーシング２０の内部にポンプケーシング２０の回転中心軸に対して所定角度傾いて配設されたポンプ斜板部材２１と、このポンプ斜板部材２１と対向して配設されたポンプシリンダ２２と、ポンプシリンダ２２においてその中心軸を囲む環状配列で軸方向に延びて形成された複数のポンププランジャ孔２２ａ内に摺動自在に配設された複数のポンププランジャ２３とから構成される。ポンプケーシング２０は、変速機出力シャフト６の上にベアリング８ａにより回転自在に支持されるとともに変速機ハウジングＨＳＧに対してベアリング８ｂにより回転自在支持されている。ポンプ斜板部材２１は、ポンプケーシング２０に対してベアリング２１ａ，２１ｂにより上記所定角度傾いた軸を中心として回転自在に配設されている。ポンプシリンダ２２は、ベアリング２２ｃにより、ポンプケーシング２０に対して同軸上で相対回転自在に支持されている。
【００２２】
ポンプケーシング２０の外周には、ボルト５ａにより締結されて入力従動ギヤ５が取り付けられている。また、ポンププランジャ２３の外側端部は外方に突出してポンプ斜板部材２１の斜板面２１ａに当接係合され、ポンププランジャ孔２２ａ内に位置する内側端部は後述する分配バルブ５０のバルブボディ５１と対向してポンププランジャ孔２２ａ内にポンプ油室２３ａを形成する。なお、ポンププランジャ孔２２ａの端部にはポンプ吐出口および吸入口として作用するポンプ開口２２ｂが形成されている。上述したように入力従動ギヤ５が回転駆動されるとポンプケーシング２０が回転駆動され、その内部に配設されたポンプ斜板部材２１がポンプケーシング２０の回転に伴って揺動され、ポンププランジャ２３は斜板面２１ａの揺動移動に応じてポンププランジャ孔２２ａ内を往復移動し、ポンプ油室２３ａの内部の作動油を圧縮したり、膨張させたりする。
【００２３】
油圧モータＭは、変速機ハウジングＨＳＧに結合されて固定保持されたモータケーシング３０と、モータケーシング３０の内面に形成された支持球面３０ｂに摺接して支持され、変速機出力シャフト６の中心軸に対して直角方向（紙面に垂直な方向）に延びる揺動中心Ｏを中心として揺動自在に支持されたモータ揺動部材３５と、モータ揺動部材３５内にベアリング３１ａ，３１ｂにより回転自在に支持されて配設されたモータ斜板部材３１と、このモータ斜板部材３１と対向するモータシリンダ３２と、モータシリンダ３２においてその中心軸を囲む環状配列で軸方向に貫通形成された複数のモータプランジャ孔３２ａ内に摺動自在に配設された複数のモータプランジャ３３とから構成される。なお、モータシリンダ３２はその外周部においてベアリング３２ｃを介してモータケーシング３０により回転自在に支持されている。
【００２４】
モータプランジャ３３の外側端部は外方に突出してモータ斜板部材３１の斜板面３１ａに当接係合され、プランジャ孔３２ａ内に位置する内側端部はバルブボディ５１と対向してモータプランジャ孔３２ａ内にモータ油室３３ａを形成する。なお、モータプランジャ孔３２ａの端部にはモータ吐出口および吸入口として作用するモータ開口３２ｂが形成されている。モータ揺動部材３５の端部が外径側に突出して形成されたアーム部３５ａは径方向外方に突出してモータサーボ機構ＳＶに連結されており、モータサーボ機構ＳＶによりアーム部３５ａが図における左右に移動する制御が行われ、モータ揺動部材３５を揺動中心Ｏを中心として揺動させる制御が行われる。このようにモータ揺動部材３５が揺動されると、その内部に回転自在に支持されたモータ斜板部材３１も一緒に揺動され、その斜板角度が変化する。
【００２５】
ポンプシリンダ２２およびモータシリンダ３２の間に分配バルブ５０が配設されている。この分配バルブ５０のバルブボディ５１は、ポンプシリンダ２２及びモータシリンダ３２の間に挟持されて一体結合され、且つ変速機出力シャフト６に結合されている。このため、ポンプシリンダ２２、分配バルブ５０、モータシリンダ３２および変速機出力シャフト６は一体回転する。
【００２６】
その符号を特に図７に分かりやすく示すように、分配バルブ５０を構成するバルブボディ５１内には、径方向に延びて円周方向に等間隔で形成された複数のポンプ側スプール孔５１ａおよび複数のモータ側スプール孔５１ｂが２列に並んで形成されている。ポンプ側スプール孔５１ａ内にポンプ側スプール５３が、モータ側スプール孔５１ｂ内にモータ側スプール５５がそれぞれ摺動自在に配設されている。
【００２７】
ポンプ側スプール孔５１ａはポンププランジャ孔２２ａに対応して形成されており、バルブボディ５１に、それぞれ対応するポンプ開口２２ｂ（ポンプ油室２３ａ）とポンプ側スプール孔５１ａとを連通する複数のポンプ側連通路５１ｃが形成されている。モータ側スプール孔５１ｂはモータプランジャ孔３２ａに対応して形成されており、バルブボディ５１に、それぞれ対応するモータ開口３２ｂ（モータ油室３３ａ）とモータ側スプール孔５１ｂとを連通する複数のモータ側連通路５１ｄが形成されている（図１参照）。
【００２８】
分配バルブ５０においてはさらに、ポンプ側スプール５３の外周端部を囲む位置にポンプ側カムリング５２が配設され、モータ側スプール５５の外周端部を囲む位置にモータ側カムリング５４が配設されている。ポンプ側カムリング５２は、ポンプケーシング２０の先端内面にその回転中心軸から偏心して形成された偏心内周面２０ａ内に取り付けられており、ポンプケーシング２０と一体に回転される。モータ側カムリング５４はモータケーシング３０の先端内面にモータシリンダ３２の回転中心軸から偏心して形成された偏心内周面３０ａ内に取り付けられている。なお、ポンプ側カムリング５２の内周面にポンプ側スプール５３の外周端が相対回転自在に係止されており、モータ側カムリング５４の内周面にモータ側スプール５５の外周端が相対回転自在に係止されている。
【００２９】
バルブボディ５１の内周面と変速機出力シャフト６の外周面との間に内側通路５６が形成されており、ポンプ側スプール孔５１ａおよびモータ側スプール孔５１ｂの内周端部がこの内側通路５６に連通している。また、バルブボディ５１内にはポンプ側スプール孔５１ａとモータ側スプール孔５１ｂとを連通する外側通路５７が形成されている。
【００３０】
ここで、上記構成の分配バルブ５０の作動について説明する。エンジンＥの駆動力が入力従動ギヤ５に伝達されてポンプケーシング２０が回転駆動されると、この回転に応じてポンプ斜板部材２１が揺動する。このため、ポンプ斜板部材２１の斜板面２１ａに当接係合されたポンププランジャ２３は、ポンプ斜板部材２１の揺動によってポンププランジャ孔２２ａ内を軸方向に往復移動され、ポンププランジャ２３の内方への移動に応じてポンプ油室２３ａからポンプ開口２２ｂを通って作動油が吐出され、且つ外方への移動に応じてポンプ開口２２ｂを通ってポンプ室２３ａ内に作動油が吸入される。
【００３１】
このとき、ポンプケーシング２０の端部に取り付けられたポンプ側カムリング５２はポンプケーシング２０とともに回転されるが、ポンプ側カムリング５２はポンプケーシング２０の回転中心に対して偏心して取り付けられているため、ポンプ側カムリング５２の回転に応じてポンプ側スプール５３がポンプ側スプール孔５１ａ内を径方向に往復動される。このようにポンプ側スプール５３が往復動され、図１の上半分側に示すようにポンプ側スプール５３が内径側に移動されるとスプール溝５３ａを介してポンプ側連通路５１ｃと外側通路５７とが連通し、図１の下半分側に示すようにポンプ側スプール５３が外径側に移動されるとスプール溝５３ａを介してポンプ側通路５１ｃと内側通路５６とが連通する。
【００３２】
ここで、ポンプケーシング２０の回転に伴って斜板部材２１が揺動されてポンププランジャ２３が往復移動されるときに、ポンププランジャ２３が最も外側に押し出された位置（これを下死点と称する）から最も内側に押し込まれた位置（これを上死点と称する）まで移動されるポンプケーシング２０の半回転において、ポンプ側カムリング５２はポンプ側スプール５３を内径側に移動させ、ポンププランジャ２３が上死点から下死点まで移動されるポンプケーシング２０の半回転において、ポンプ側カムリング５２はポンプ側スプール５３を外径側に移動させるように、偏心取り付け位置が設定されている。
【００３３】
この結果、ポンプケーシング２０の回転に伴ってポンププランジャ２３が下死点から上死点に移動してポンプ油室２３ａ内の作動油がポンプ開口２２ｂから吐出されると、この作動油はポンプ側連通路５１ｃを通って外側通路５７内に送出される。一方、ポンプケーシング２０の回転に伴ってポンププランジャ２３が上死点から下死点に移動するときには、内側通路５６内の作動油がポンプ側連通路５１ｃおよびポンプ開口２２ｂを通ってポンプ油室２３ａ内に吸入される。このことから分かるように、ポンプケーシング２０が回転駆動されると、外側通路５７には油圧ポンプＰから吐出された作動油が供給され、内側通路５６からは油圧ポンプＰに作動油が吸入される。
【００３４】
一方、モータケーシング３０の端部に取り付けられたモータ側カムリング５４もモータケーシング３０の回転中心に対して偏心して取り付けられているため、モータシリンダ３２が回転されるとその回転に応じてモータ側スプール５５がモータ側スプール孔５１ｂ内を径方向に往復動される。このようにモータ側スプール５５が往復動され、図１の上半分側に示すようにモータ側スプール５５が内径側に移動されるとスプール溝５５ａを介してモータ側連通路５１ｄと外側通路５７とが連通し、図１の下半分側に示すようにモータ側スプール５５が外径側に移動されるとスプール溝５５ａを介してモータ側通路５１ｄと内側通路５６とが連通する。
【００３５】
ここで、上述したように、油圧ポンプＰから吐出された作動油が外側通路５７に送られており、この作動油はモータ側連通路５１ｄからモータ開口３２ｂを通ってモータ油室３３ａ内に供給され、モータプランジャ３３は軸方向外方に押圧される。このように軸方向外方への押圧力を受けるモータプランジャ３３の外側端部が図１のようにモータ揺動部材３５が揺動された状態のモータ斜板部材３１における上死点から下死点に至る部分に摺接するように構成されており、この軸方向外方への押圧力によりモータプランジャ３３がモータ斜板部材３１に沿って上死点から下死点まで移動するようにモータシリンダ３２が回転駆動される。
【００３６】
このような回転駆動を行わせるために、モータシリンダ３２の回転に伴ってモータプランジャ３３がモータ斜板部材３１の傾斜に沿って往復移動されるときに、モータプランジャ３３が最も外側に押し出された位置（下死点）から最も内側に押し込まれた位置（上死点）まで移動されるモータシリンダ３２の半回転において、モータ側カムリング５４はモータ側スプール５５を外径側に移動させ、モータプランジャ３３が上死点から下死点まで移動されるモータシリンダ３２の半回転において、モータ側カムリング５４はモータ側スプール５５を外径側に移動させるように、モータ側カムリング５４の偏心取り付け位置が設定されている。
【００３７】
このようにしてモータシリンダ３２が回転駆動されると、この回転に応じてモータプランジャ３３がモータ斜板部材３１に沿って下死点から上死点まで移動するときに内方に押されて移動し、モータ油室３３ａ内の作動油がモータ開口３２ｂからモータ側連通路５１ｄを通って内側通路５６に送られる。このようにして内側通路５６に送られた作動油は、上述したように、ポンプ側連通路５１ｃおよびポンプ開口２２ｂを通ってポンプ油室２３ａ内に吸入される。
【００３８】
以上の説明から分かるように、エンジンＥの回転駆動力を受けてポンプケーシング２０が回転駆動されると、油圧ポンプＰから外側通路５７に作動油が吐出され、これが油圧モータＭに送られてモータシリンダ３２を回転駆動する。モータシリンダ３２を回転駆動した作動油は内側通路５６に送られ、内側通路５６から油圧ポンプＰに吸入される。このように油圧ポンプＰと油圧モータＭとを繋ぐ油圧閉回路が分配バルブ５０により構成され、油圧ポンプＰの回転に応じて油圧ポンプＰから吐出された作動油が油圧閉回路を介して油圧モータＭに送られてこれが回転駆動され、さらに油圧モータＭの駆動を行って吐出された作動油は油圧閉回路を介して油圧ポンプＰに戻される。
【００３９】
このとき、ポンプシリンダ２２とモータシリンダ３２は変速機出力シャフト６に結合されて一体回転するため、上記のようにモータシリンダ３２が回転駆動されるとポンプシリンダ２２も一緒に回転し、ポンプケーシング２０とポンプシリンダ２２との相対回転速度が小さくなる。このため、ポンプケーシング２０の回転速度Ｎｉと、変速機出力シャフト６の回転速度Ｎｏ（すなわち、ポンプシリンダ２２およびモータシリンダ３２の回転速度）との関係は、ポンプ容量Ｖｐおよびモータ容量Ｖｍとに対して次式（１）のようになる。
【００４０】
【数１】
Ｖｐ・（Ｎｉ−Ｎｏ）＝Ｖｍ・Ｎｏ （１）
【００４１】
モータ容量Ｖｍは、モータサーボ機構ＳＶによりモータ揺動部材３５を揺動させる制御により無段階に変化させることが可能である。このため、上記式（１）においてポンプ斜板部材２１の回転速度Ｎｉが一定とした場合、モータ容量Ｖｍを無段階に変化させる制御を行うと変速機出力シャフト６の回転が無段階に変速する変速制御が行われる。
【００４２】
モータ揺動部材３５の揺動角度を小さくする制御を行うと、モータ容量Ｖｍは小さくなり、上記式（１）の関係においてポンプ容量Ｖｐは一定で、ポンプ斜板部材２１の回転速度Ｎｉが一定とした場合、変速機出力シャフト６の回転がポンプ斜板部材２１の回転速度Ｎｉに近づくように増速される制御、すなわち、トップ変速段への無段階変速制御となる。そして、モータ斜板角度が零、すなわち直立状態となった時点で、理論的にはＮｉ＝Ｎｏの変速比（トップ変速比）となり、油圧ロック状態となってポンプケーシング２０がポンプシリンダ２２、モータシリンダ３２および変速機出力シャフト６と一体回転して機械的な動力伝達がなされる。
【００４３】
上記のようにモータ容量を無段階に変化させる制御はモータ揺動部材３５を揺動させてモータ斜板角度を可変制御することにより行われるが、このようにモータ揺動部材３５を揺動させるためのモータサーボ機構（斜板サーボ装置）ＳＶについて、主として図６を参照して、以下に説明する。
【００４４】
モータサーボ機構ＳＶは、モータ揺動部材３５のアーム部３５ａの近傍に位置して変速機出力シャフト６と平行に延び、ベアリング６０ａ，６０ｂにより変速機ハウジングＨＳＧに対して回転自在に支持されたボールネジシャフト６１と、このボールネジシャフト６１の外周に形成された雄ネジ６１ａに螺合して配設されたボールナット６２とを有する。なお、ボールナット６２の内周にはケージによりネジ状に並んで保持された多数のボールによりボール雌ネジ６２ａが形成されており、このボール雌ネジ６２ａが雄ネジ６１ａに螺合する。ボールナット６２はモータ揺動部材３５のアーム部３５ａと連結されており、ボールネジシャフト６１を回転駆動するとボールナット６２がこのシャフト６１上を左右に移動され、モータ揺動部材３５が揺動される。
【００４５】
このようにボールネジシャフト６１を回転駆動するために、変速機ハウジングＨＳＧの外側面に斜板制御モータ（電気モータ）６７が取り付けられている。この斜板制御モータ６７の駆動軸６７ａはカップリング６６を介してスペーサシャフト６５と連結されている。スペーサシャフト６５は、変速機ハウジングＨＳＧ内を変速機出力シャフト６と平行に延び、入力従動ギヤ５の外周を超えて上記ボールネジシャフト６１の端部近傍まで延びており、変速機ハウジングＨＳＧにより回転自在に支持されている。一方、スペーサシャフト６５と平行に延びるアイドルシャフト６４ｃが変速機ハウジングＨＳＧに支持されて配設されており、このアイドルシャフト６４ｃの上にアイドルギヤ部材６４が回転自在に取り付けられている。
【００４６】
スペーサシャフト６５の先端には第１ギヤ６５ａが形成されており、これがアイドルギヤ部材６４に一体に設けられた第２ギヤ６４ｂと噛合している。また、アイドルギヤ部材６４に一体に設けられた第３ギヤ６４ａは上記ボールネジシャフト６１の端部に結合されて取り付けられた第４ギヤ６３と噛合している。このため、斜板制御モータ６７の回転駆動制御を行って駆動軸６７ａを回転させると、この回転がアイドルギヤ部材６４を介して第４ギヤ部材６３に伝達され、ボールネジシャフト６１を回転駆動させ、ボールナット６２がこのシャフト６１上を左右に移動され、モータ揺動部材３５を揺動させる制御が行われる。
【００４７】
以上の構成のモータサーボ機構ＳＶにおいて、ボールネジシャフト６１およびボールナット６２により構成されるボールネジ機構が、斜板制御モータ６７の回転を直線運動に変換してモータ揺動部材３５を揺動させるのであるが、このボールネジ機構の構成を図９および図１０を参照して詳しく説明する。
【００４８】
図示のように、ボールナット６２は、ナットボディ６２ｃの内周にボール雌ネジ６２ａを配設して構成される。ボール雌ネジ６２ａは多数の小さなボール６２ｂをケージによりネジ状に並んで保持しており、このように並んだボール６２ｂがボールネジシャフト６１の雄ネジ６１ａのネジ溝内に入り込むようにしてボールナット６２がボールネジシャフト６１の上に螺合して取り付けられる。なお、ボールナット６２において、その構造上の理由から、ボール雌ネジ６２ａの左右端部はナットボディ６２ｃの左右端部より軸方向内方に位置している。一方、ボールネジシャフト６１の雄ネジ６１ａの両端部にはそれぞれ左右ストッパ７０，７５が設けられている。左ストッパ７０は、雄ネジ６１ａの外周径とほぼ同一の外周径を有して雄ネジ６１ａの左端部に隣り合って位置する円筒状のリング部７１と、このリング部７１より大きな径のフランジ部７２とから構成される。右ストッパ７５はフランジ部７２と同一径の円筒状に形成され、雄ネジ６１ａの右端部に隣り合って取り付けられる。
【００４９】
このようにボールネジ機構を有するモータサーボ機構ＳＶにおいて、斜板制御モータ６７によりボールネジシャフト６１が回転駆動されると、その雄ネジ６１ａに螺合したボールナット６２が図１０に矢印Ａで示す方向に移動され（回転運動が直線運動に変換され）、モータ揺動部材３５を揺動させる。このようにボールナット６２がボールネジシャフト６１上を左端まで移動した状態を図９に示しており、ナットボディ６２ｃが左ストッパ７０のフランジ部７２に当接して左方向に移動限界が決められる。このとき、ボール雌ネジ６２ａは雄ネジ６１ａの左端部に螺合しており、雄ネジ６１ａを有効に利用して螺合している。
【００５０】
すなわち、左ストッパ７０のリング部７１は、雄ネジ６１ａにおけるボール雌ネジ６２ａとの螺合に用いられない部分をカバーするものであり、これにより雄ネジ６１ａの長さを必要最小限にしてこれを有効利用し、且つ雄ネジ６１ａの加工工数、費用を低減している。逆に、左ストッパを従来のように全体がフランジ部７２と同一径の円筒状部材から形成した場合（右ストッパ７５と同様な形状とした場合）、ナットボディ６２ｃの左側端はこの左ストッパの右側面に当接する位置で左方向への移動が規制され、リング部７２を有する上記左ストッパ７０の場合より左方向への移動量が小さくなる。すなわち、本発明の実施形態に係る左ストッパ７０を用いることにより、従来に比較して左方向への移動量を大きくすることができる。
【００５１】
なお、本実施形態においてボールナット６２の右方向への移動量を大きくする要求が無いため、右ストッパ７５は全体を円筒状としているが、必要に応じて左ストッパ７０と同様にリング部を設け、ボールナット６２の右方向への移動量を大きくするような構成としても良い。
【００５２】
ところで、上記のように油圧閉回路を介して油が流れて油圧ポンプＰと油圧モータＭとの間で油圧力の伝達が行われるときに、油圧閉回路からの油の漏れおよびポンプ及びモータプランジャ孔２２ａ，３２ａとポンプおよびモータプランジャ２３，３３との嵌合部からの油の漏れが発生する。このため、変速機出力シャフト６に軸方向に延びてチャージ油供給孔６ａが形成されており、これが、図７に示すように、変速機出力シャフト６に形成された油路６ｂおよびポンプシリンダ２２に形成された油路５１ｅを介して、ポンプシリンダ２２内に配設された第１チェックバルブＣＶ１と繋がり、さらに、第１チェックバルブＣＶ１から油路５１ｆを介して内側通路５６に繋がっている。このため、図示しないチャージ油供給源からチャージ油供給孔６ａに供給されたチャージ油が、必要に応じて第１チェックバルブＣＶ１を通って内側通路５６に供給される。
【００５３】
なお、チャージ油供給孔６ａは、変速機出力シャフト６に形成された油路６ｃおよびポンプシリンダ２２に形成された油路５１ｇを介して、ポンプシリンダ２２内に配設された第２チェックバルブＣＶ２と繋がり、さらに、第２チェックバルブＣＶ２から油路５１ｈを介して外側通路５７に繋がっている。このため、チャージ油供給孔６ａに供給されたチャージ油は、必要に応じて第２チェックバルブＣＶ２を通って外側通路５７に供給される。
【００５４】
上記の油圧ポンプＰおよび油圧モータＭの作動説明から分かるように、通常の走行状態すなわち油圧ポンプＰからの作動油供給を受けて油圧モータＭが回転駆動される状態では、外側通路５７内が高圧で内側通路５６内が低圧となるため、第１チェックバルブＣＶ１を介して内側通路５６内にチャージ油供給が行われる。しかしながら、エンジンブレーキ作用を行わせて走行している状態では、外側通路５７内が低圧で内側通路５６内が高圧となるため、第２チェックバルブＣＶ２を介して外側通路５７内にチャージ油供給が行われる。
【００５５】
図８に示すように、ポンプシリンダ２２内には第１および第２リリーフバルブＲＶ１，ＲＶ２も配設されている。まず、第１リリーフバルブＲＶ１は、外側通路５７と内側通路５６とを繋いで配設され、外側通路５７内の油圧が所定圧以上となると開放して内側通路５６に逃がし、外側通路５７内の油圧が過度に高くなるのを防止する。第２リリーフバルブＲＶ２は、内側通路５６と外側通路５７とを繋いで配設され、内側通路５６内の油圧が所定圧以上となると開放して外側通路５７に逃がし、内側通路５６内の油圧が過度に高くなるのを防止する。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、斜板プランジャ式油圧ユニットの斜板を傾転揺動させる斜板サーボ装置が、雄ネジが形成されたネジシャフトと、内周にボール雌ネジを有して構成され、雄ネジに螺合して取り付けられるとともに斜板に繋がれたナット部材と、ネジシャフトを回転駆動するサーボ駆動装置とを備え、サーボ駆動装置によりネジシャフトを回転駆動してナット部材をネジシャフト上で軸方向に移動させて斜板を傾転揺動するように構成され、ナット部材の移動範囲を制限するためにネジシャフトの端部に取り付けられるストッパが、雄ネジ部の外周径とほぼ同一の外周径を有し、雄ネジ部の端部に隣り合って位置する円筒状のリング部と、このリング部より径が大きくナット部材の側面が当接するフランジ部とから一体に形成されている。
【００５７】
斜板サーボ装置をこのように構成することにより、ナット部材の側面がストッパのフランジ部に当接するとリング部はナット部材の内周に突出する状態となり、この状態ではナット部材のボール雌ネジがネジシャフト上の雄ネジの端部と螺合し、雄ネジを端部までボール雌ネジとの螺合に有効利用することができる。このため、従来のように雄ネジの端部に螺合に用いられない部分が生じることがなく、雄ネジの端部も有効活用して、雄ネジの加工費低減を図ったり、ナット部材の移動範囲を拡大したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る斜板サーボ装置を有した油圧式無段変速機の断面図である。
【図２】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の側面図である。
【図３】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の平面図である。
【図４】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の背面図である。
【図５】上記油圧式無段変速機を有して構成されるパワーユニットの動力伝達経路構成を示す概略図である。
【図６】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【図７】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【図８】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【図９】上記油圧式無段変速機を構成するモータサーボ機構（斜板サーボ装置）を詳しく示す断面図である。
【図１０】上記油圧式無段変速機を構成するモータサーボ機構（斜板サーボ装置）を詳しく示す断面図である。
【符号の説明】
２０ ポンプケーシング
２１ ポンプ斜板部材
２２ ポンプシリンダ
２３ ポンププランジャ
３０ モータケーシング
３１ モータ斜板部材
３２ モータシリンダ
３３ モータプランジャ
３５ モータ揺動部材
６１ ボールネジシャフト６１
６１ａ 雄ネジ
６２ ボールナット
６２ａ ナットボディ
６２ｂ ボール雌ネジ
７０ 左ストッパ
７１ リング部
７２ フランジ部
ＣＶＴ 油圧式無段変速機
Ｐ 油圧ポンプ
Ｍ 油圧モータ
ＳＶ モータサーボ機構

Claims (1)

1. 回転自在に支持されるとともにその回転軸を囲む環状配列で軸方向に貫通する複数のプランジャ孔が形成されたシリンダと、前記プランジャ孔内に摺動自在に嵌入配設された複数のプランジャと、前記プランジャの外端部が当接する斜板面を有するとともに前記回転軸に直交する揺動軸を中心として傾転揺動して前記斜板面の傾動角を可変調整可能な斜板とからなる斜板プランジャ式油圧ユニットにおいて、
   前記斜板を傾転揺動させる斜板サーボ装置が、雄ネジが形成されたネジシャフトと、内周にボール雌ネジを有して構成され、前記雄ネジに螺合して取り付けられるとともに前記斜板に繋がれたナット部材と、前記ネジシャフトを回転駆動するサーボ駆動装置とを備え、
   前記サーボ駆動装置により前記ネジシャフトを回転駆動して前記ナット部材を前記ネジシャフト上で軸方向に移動させて前記斜板を傾転揺動するように構成され、
   前記ナット部材の移動範囲を制限するために前記ネジシャフトの端部に取り付けられるストッパが、前記雄ネジ部の外周径とほぼ同一の外周径を有し、前記雄ネジ部の端部に隣り合って位置する円筒状のリング部と、前記リング部より径が大きく前記ナット部材の側面が当接するフランジ部とから一体に形成されていることを特徴とする斜板プランジャ式油圧ユニットの斜板サーボ装置。

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