JP2013133930A - プランジャ油圧式無段変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】一つのシリンダブロックに油圧ポンプ用プランジャと、油圧モータ用プランジャとが設けられたプランジャ油圧式無段変速機において、油圧モータ用斜板に作用するスラスト力を低減すること。
【解決手段】いわゆるＨＳＴを含んで構成されるプランジャ油圧式無段変速機において、油圧モータ用斜板１４から回転動力を取り出すための歯車対５を設ける。歯車対５は、油圧モータ用斜板１４に一体的に設けられた第１ギヤ５ａと、該第１ギヤ５ａに噛み合った第２ギヤ５ｂと、を有し、入力軸９が回転して油圧モータ用斜板１４にトルクが伝達される際に同斜板１４に作用するスラスト荷重の少なくとも一部を相殺するように、第１ギヤ５ａおよび第２ギヤ５ｂの噛合部のねじれ角が設定されている、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つのシリンダブロックに油圧ポンプ用プランジャと、油圧モータ用プランジャと、を摺動可能に備えた、プランジャ油圧式無段変速機に関する。

従来より、無段変速機の一種としてＨＳＴ(Hydraulic Static Transmission)が知られている（例えば特許文献１，２を参照。）。

特許文献１，２に開示されているＨＳＴは、可変容量型の油圧ポンプおよび油圧モータとからなり、これらの油圧ポンプおよび油圧モータの間に両者に兼用されるシリンダブロックが介設されたものである。上記シリンダブロックの軸線方向一方には、油圧ポンプ用構成部材として、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧ポンプ用プランジャ、該油圧ポンプ用プランジャの端部に摺接する油圧ポンプ用斜板、該油圧ポンプ用斜板の傾斜量を変化させる油圧サーボなどを備えている。また、上記シリンダブロックの軸線方向他方には、油圧モータ用構成部材として、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧モータ用プランジャ、該油圧モータ用プランジャの端部に摺接する固定傾斜角の油圧モータ用斜板などを備えている。

シリンダブロックは入力軸と一体に回転し、このシリンダブロックに嵌入された油圧ポンプ用プランジャが軸線方向に対して傾斜した油圧ポンプ用斜板等によって往復動されて、油圧を発生させる。この発生した油圧が油圧モータ用プランジャを往復動させることで、当該油圧モータ用プランジャに押圧される油圧モータ用斜板が回転される。

特開２００８−１８５１１１号公報 特開２０１０−２６４８０９号公報

ところが、ＨＳＴでは、シリンダブロックとともに回転する油圧モータ用プランジャが油圧モータ用斜板を押圧することで、入力軸からのトルクを油圧モータ用斜板に伝達するしくみになっている。このことから、油圧モータ用斜板には、軸線方向の大きなスラスト荷重が作用する。したがって、油圧モータ用斜板に対しては、軸線回りに回転自在に支持するほか、軸線方向に耐荷重（耐アキシャル荷重）の大きな軸受（例えば、特許文献１，２では、円すいころ軸受を採用している。）を採用することが必要となる。そうなると、当該軸受を設置するために大きなスペースが必要となり、コスト増となってしまう。

本発明はかかる課題に鑑みて創案されたものであり、一つのシリンダブロックに油圧ポンプ用プランジャと、油圧モータ用プランジャとが設けられたプランジャ油圧式無段変速機において、油圧モータ用斜板に作用するスラスト荷重の影響を低減することができるプランジャ油圧式無段変速機を提供することを目的とする。

本発明のプランジャ油圧式無段変速機は、入力軸と、該入力軸に対して回転一体に同軸線上に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの軸線方向一方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された複数の油圧ポンプ用プランジャと、前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接し、傾斜量変更可能に設けられた油圧ポンプ用斜板と、前記シリンダブロックの軸線方向他方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された油圧モータ用プランジャと、前記油圧モータ用プランジャの先端が摺接する油圧モータ用斜板と、前記油圧モータ用斜板から回転動力を取り出すための歯車対と、を備えたものを前提としている。そして、前記歯車対は、前記油圧モータ用斜板に一体的に設けられた第１ギヤと、該第１ギヤに噛み合った第２ギヤと、を有し、前記入力軸が回転して前記油圧モータ用斜板にトルクが伝達される際に同斜板に作用するスラスト荷重の少なくとも一部を相殺するように、前記第１ギヤおよび前記第２ギヤの噛合部のねじれ角が設定されている、ことを特徴としている。

かかる構成を備えるプランジャ油圧式無段変速機によれば、歯車対の噛合部に前記ねじれ角が設定されているので、入力軸の回転を変速して伝達する際に、油圧モータ用プランジャが油圧モータ用斜板に対してスラスト荷重を付与する一方で、油圧モータ用斜板に一体的に設けられた第１ギヤが第２ギヤ５ｂより噛合い反力（スラスト荷重と逆向きの力）を受け、この噛み合い反力がスラスト荷重の少なくとも一部を相殺する。

本発明によれば、入力軸の回転を変速して伝達する際に、油圧モータ用プランジャが油圧モータ用斜板に対して付与するスラスト荷重の少なくとも一部が相殺されるので、従来のように、油圧モータ用斜板を支持する軸受として、耐アキシャル荷重容量の大きなベアリングを使用したり、別に上記スラスト荷重を受けるためのスラスト軸受等を設けたりする必要がなくなる。これにより、油圧モータ用斜板を支持する軸受を設置するために必要なスペースが小さくなり、必要であったスラスト軸受等を廃止できる。これらの結果、コスト低減が図られる。

本発明の実施形態に係るプランジャ油圧式無段変速機を搭載した車両のドライブトレーンの一部を示す概略図である。 図１の要部の具体的例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るプランジャ油圧式無段変速機について図１および図２を参照しつつ説明する。１はエンジン、２はダンパー、３は前後進切替機構、４はプランジャ油圧式無段変速機、５は歯車対、６は出力軸である。

エンジン１のクランクシャフト７は、ダンパー２に連結されている。ダンパー２の出力軸８は前後進切替機構３の入力部に連結されている。前後進切替機構３の出力部は、プランジャ油圧式無段変速機の入力軸９に連結されている。したがって、エンジン１の回転動力はダンパー２、前後進切替機構３等を介してプランジャ油圧式無段変速機４に入力され、このプランジャ油圧式無段変速機４において変速された後、歯対５を介して出力軸６に伝達される。なお、出力軸６に伝達された回転動力は、図示しない差動歯車機構、駆動輪等へ伝達される。

プランジャ油圧式無段変速機４は、いわゆるＨＳＴを含んで構成されるものであって、前記入力軸９、シリンダブロック１０、油圧ポンプ用プランジャ１１、油圧ポンプ用斜板１２、油圧モータ用プランジャ１３、油圧モータ用斜板１４、歯車対５等を備えている。

入力軸９は、図示しないトランスミッションケース内にベアリング１６を介して回転自在に支持されている。この入力軸９には、既述したようにエンジン１の回転動力が、ダンパー２、前後進切替機構３を介して伝達される。

シリンダブロック１０は、入力軸９の途中位置において入力軸９に対して回転一体に設けられている。このシリンダブロック１０の軸線方向一方（エンジン１側）には、油圧ポンプ用プランジャ１１が、軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。この油圧ポンプ用プランジャ１１は、図示しないスプリングによって油圧ポンプ用斜板１２側に付勢されている。なお、本実施形態では油圧ポンプ用プランジャ１１は３個以上の奇数個とされている。

また、シリンダブロック１０の軸線方向他方（反エンジン１側）には、油圧モータ用プランジャ１３が、軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。この油圧モータ用プランジャ１３は、図示しないスプリングによって油圧モータ用斜板１４側に付勢されている。なお、油圧ポンプ用斜板１２と油圧モータ用プランジャ１３とはシリンダブロック１０内での周方向位置を違えている。なお、本実施形態では油圧モータ用プランジャ１３は３個以上の奇数個とされている。

油圧ポンプ用斜板１２は、入力軸９の軸線に対する傾斜量が可変となっている。つまり、油圧ポンプ用斜板１２の上記傾斜量は、所定のアクチュエータ１７によって変更可能となっている。油圧ポンプ用斜板１２は、軸線回りに回転不能とされ、この油圧ポンプ用斜板１２に、摺接している油圧ポンプ用プランジャ１１の先端部が入力軸９の軸線回りに回転することで、油圧ポンプ用プランジャ１２が往復動してポンプ作用を発動し、油圧ポンプ用斜板１２の傾斜量に応じた圧油を油圧モータ側（油圧モータ用プランジャ１３の基部を押圧するシリンダブロック１０内の油圧室）へ供給する。なお、シリンダブロック１０内には、油圧ポンプおよび油圧モータとして機能させるために必要な油路やシリンダブロック１０の回転位置に応じて油路を開閉するバルブ機構が設けられているが、これらについては周知のものであり、本発明と直接関連性を持たない部分であるので、説明を省略する。

油圧モータ用斜板１４は、その斜面１４ａの傾斜量が不変となっている。油圧モータ用斜板１４は、入力軸９との間にニードルベアリング１８を介在し、当該入力軸９に対して相対回転自在と支持され、また、ベアリング１９を介してトランスミッションケース２１（図２参照）内に回転自在に支持されている。この油圧モータ用斜板１４に、入力軸９の軸線回りに回転する油圧モータ用プランジャ１３の先端部が摺接している。入力軸９が回転すると油圧モータ用プランジャ１３も同軸回りに回転しながら、油圧ポンプ側から供給される圧油によって、往復動摺動しつつ、油圧モータ用斜板１４にスラスト荷重を与えながら、同斜板１４を回転させる。なお、本明細書においては、油圧モータ用斜板１４は、図示するように板状でないものであっても、油圧モータ用プランジャ１３の先端部が常時摺接可能な斜面１４ａを有するものであればよい。

油圧モータ用斜板１４の外周部には、ヘリカルギヤからなる第１ギヤ５ａが一体的に設けられている。ここで「一体的に設けられている」とは、油圧モータ用斜板１４と第１ギヤ５ａとが同じ部材から出来ていてもよいし、別部材からなるものであっても相対移動不能、相対回転不能なように互いに固定されたものであればよい。本実施形態では、油圧モータ用斜板１４と第１ギヤ５ａは同一部材から形成されていることにより一体的に設けられている。

歯車対５は、上記第１ギヤ５ａと、この第１ギヤ５ａに噛み合った第２ギヤ５ｂからなる。この第２ギヤ５ｂもヘリカルギヤからなる。第２ギヤ５ｂは出力軸６にスプライン嵌合されており、同軸６と一体に回転する。なお、出力軸６はベアリング２０を介してトランスミッションケース２１（図２参照）内に回転自在に支持されている。

第１ギヤ５ａと第２ギヤ５ｂとが噛合って一方向（例えば車両が前進する際に回転する方向）へ回転する際に、第１ギヤ５ａに軸線方向プランジャ１３側に少なくとも前記スラスト荷重の一部（好ましくは全部）を相殺する噛み合い反力が生じるように第１ギヤ５ａと第２ギヤ５ｂの噛合部のねじれ角が設定されている。

以上の構成を備えるプランジャ油圧式無段変速機４がエンジン１の回転動力を変速して駆動輪側に伝達するときは、油圧モータ用プランジャ１３が油圧モータ用斜板１４に対して矢印Ｐ１で示す方向にスラスト荷重をかける。一方、油圧モータ用斜板１４に一体的に設けられた第１ギヤ５ａは、第２ギヤ５ｂより矢印Ｐ２で示す方向にギヤの噛合い反力を受け、この反力Ｐ２がスラスト荷重Ｐ１の少なくとも一部（好ましくは全部）を相殺する。

よって、本実施形態に係るプランジャ油圧式無段変速機４によれば、従来のように、油圧モータ用斜板１４を支持する軸受として、耐アキシャル荷重容量の大きなベアリングを使用したり、別にスラスト軸受等を設けたりする必要がなくなる。これにより、油圧モータ用斜板１４を支持する軸受として、耐アキシャル荷重の小さなベアリング（小さなベアリング）を採用することで、当該軸受を設置するために必要なスペースが小さくなる。また、必要であったスラスト軸受等を廃止できる場合がある。また、油圧モータ用斜板１４の周囲に一体的に第１ギヤ５ａを設け、入力軸９に平行に設置された出力軸６に設けられた第２ギヤ５ｂを噛合わせたことで、プランジャ油圧式無段変速機４の軸方向寸法を小さくできるというメリットもある。これらの結果、様々な面でコスト低減が図られる。

本発明は、例えば、自動車、トラクターなどの車両に搭載されるＨＳＴに適用することができる。

４ プランジャ油圧式無段変速機
５ 歯車対
５ａ 第１ギヤ
５ｂ 第２ギヤ
９ 入力軸
１０ シリンダブロック
１１ 油圧ポンプ用プランジャ
１２ 油圧ポンプ用斜板
１３ 油圧モータ用プランジャ
１４ 油圧モータ用斜板

Claims (1)

1. 入力軸と、
   該入力軸に対して回転一体に同軸線上に設けられたシリンダブロックと、
   該シリンダブロックの軸線方向一方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された複数の油圧ポンプ用プランジャと、
   前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接し、傾斜量変更可能に設けられた油圧ポンプ用斜板と、
   前記シリンダブロックの軸線方向他方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された油圧モータ用プランジャと、
   前記油圧モータ用プランジャの先端が摺接する油圧モータ用斜板と、
   前記油圧モータ用斜板から回転動力を取り出すための歯車対と、
   を備えたプランジャ油圧式無段変速機であって、
   前記歯車対は、前記油圧モータ用斜板に一体的に設けられた第１ギヤと、該第１ギヤに噛み合った第２ギヤと、を有し、
   前記入力軸が回転して前記油圧モータ用斜板にトルクが伝達される際に同斜板に作用するスラスト荷重の少なくとも一部を相殺するように、前記第１ギヤおよび前記第２ギヤの噛合部のねじれ角が設定されている、ことを特徴とするプランジャ油圧式無段変速機。