JP2709238B2 - 油圧式無段変速機のクラッチ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜板式油圧ポンプと斜
板式油圧モータとを油圧閉回路を介して接続し、油圧モ
ータの斜板の傾斜角度の変更により油圧モータの容量を
可変としている油圧式無段変速機のクラッチ機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧式無段変速機のクラッチ機
構の従来技術としては、特公昭61-23412号あるいは特開
昭61-207229 号などがあり、前者は、分配環支持軸の偏
心円筒部に前後進切り換え用の分配環を支持し、分配環
支持軸の中空穴に主クラッチ切り換え用の主スプール
を、軸方向摺動自在に嵌合し、主スプールを軸方向に移
動操作することにより、主クラッチを切り換える構造と
なっている。後者は、回転式スプールに半径方向の直線
状の短絡用油路を形成し、主スプールの回動により、主
クラッチをオン、オフする構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記前者の従来技術の
構造では、主スプールの軸方向の移動ストロークを確保
して、かつ、主スプール操作用の機構を、軸方向外方に
配置する必要があり、軸方向のコンパクト化が困難であ
る。後者の従来技術は、前後進切り換え機構は備えられ
ておらず、前進走行専用車両に適用されるクラッチ機構
であるが、もし、この従来技術を、主スプールの外周に
分配環支持軸を嵌合して、主スプールに対して分配環支
持軸を回動させることにより、シフト操作を行う構造に
適用した場合には、たとえば、中立位置でクラッチオフ
の状態としていても、前進あるいは後進位置へのシフト
行程の途中で、主クラッチが閉じられてクラッチオン状
態になり、場合によってはエンストを起こすおそれがあ
る。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、前後進切り換え機構及
び主クラッチ機構の軸方向のコンパクト化、並びに、シ
フト操作途中におけるエンストを防止できるようにする
ことによるシフト操作性能の向上である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、斜板式の油圧
ポンプＰと斜板式の油圧モータＭとを油圧閉回路を介し
て接続し、油圧モータＭの斜板１９の傾斜角度の変更に
より油圧モータＭの容量を可変とした油圧式無段変速機
において、回動自在な分配環支持軸２５に取り付けられ
た油圧分配環２９により、上記油圧閉回路の途中を、油
圧ポンプＰの吸入用油路が連通する外方空間部２４ａと
吐出用油路が連通する内方空間部２４ｂに区画し、分配
環支持軸２５の回動により油圧分配環２９を前進位置、
後進位置及び中立位置に切り換え自在とし、分配環支持
軸２５の中空部に主クラッチ切り換え用の主スプール３
０を回動自在に嵌合し、主スプール３０には内方空間部
２４ｂに連通する短絡用の主クラッチ用油路１１５，１
１６を形成し、分配環支持軸２５には主スプール３０の
外周面から外方空間部２４ａに到る主クラッチ用油路１
１７を形成し、主スプール３０の回動により、短絡用の
両主クラッチ用油路１１５，１１６，１１７を連通して
クラッチオフとなるようにし、主スプール３０の分配環
支持軸２５から外れた部分に、前記主クラッチ用油路１
１５に連通するバイパス油路１１８を形成して、分配環
支持軸２５の回動とは無関係に主スプール３０のみの回
動により、バイパス油路１１８と油圧回路外部との間を
開閉するバイパス弁１０を設け、主スプール３０がクラ
ッチオフ位置にてバイパス弁１０が開いてバイパス油路
１１８を油圧回路外部に連通し、主スプール３０が半ク
ラッチ及びクラッチオン位置にてバイパス弁１０が閉弁
するようにしている。

【０００６】

【作用】前後進切り換えのシフト操作において、主スプ
ールをクラッチオフ位置にし、かつ、油圧分配環を中立
位置にしている場合には、内外の空間部が主クラッチに
より短絡されることにより、内方空間部の作動油の一部
は主クラッチ用油路を介して外方空間部に流出し、同時
に、バイパス弁は油圧閉回路外部、たとえば、ミッショ
ンケース内に解放していることにより、内方空間部の作
動油の他の一部はミッションケース内に排出され、これ
らにより、内方空間部が減圧され、クラッチオフ状態が
確保される。シフト操作として、分配環支持軸を回動す
ることにより、油圧分配環を、中立位置から前進位置あ
るいは後進位置まで回動する場合、シフト操作途中で、
主クラッチは一時的に閉じて内外の空間部間を遮断する
ことになる。しかし、バイパス弁は、主スプールがクラ
ッチオフ位置にあることによりミッションケース内との
連通状態を保っているので、内方空間部の作動油の一部
はミッションケース内に流出し、内方空間部の油圧上昇
は抑制され、クラッチオンになるのが防止される。そし
て、前進位置あるいは後進位置までの回動を完了した時
点においても、主スプールがクラッチオフ位置にある限
りは、バイパス弁は、ミッションケース内との連通状態
を保っており、クラッチオフ状態が保たれる。前進位置
あるいは後進位置において、主スプールを回動してクラ
ッチ操作を行う場合、主スプールがクラッチオフ位置か
ら、たとえば半クラッチ位置まで回動すると、主クラッ
チが半閉じ状態になると同時に、バイパス弁は閉じ、こ
れにより、油圧モータへの動力伝達が始まる。さらに、
主スプールがクラッチオン位置まで回動すると、主クラ
ッチは完全に閉じて、内方空間部と外方空間部は、遮断
され、油圧モータへの通常の動力伝達が行われる。勿
論、バイパス弁は閉じたままである。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明を適用した油圧式無段変速機
の全体縦断面図（シフト部を除く）を示しており、理解
を容易にするために、軸方向の前後方向を図中に記載の
ように仮定している。

【０００８】まず、全体のレイアウトを説明する。変速
用入力軸１の前端部は図示しないエンジンに連動連結さ
れており、入力軸１の外周には、前側から順に斜板式の
油圧モータ（アキシャル形プランジャモータ）Ｍと斜板
式の油圧ポンプ（アキシャル形プランジャポンプ）Ｐと
が前後方向（軸方向）に並ぶように直列配置されてい
る。さらに具体的には、前側から順に、モータ用斜板１
９、モータ用シリンダブロック４、ポンプ用斜板１５及
びポンプ用シリンダブロック２が前後方向（軸方向）に
並ぶように直列配置され、ポンプ用シリンダブロック２
の半径方向外方にはこれを間隔をおいて覆う中間ドラム
５が配置され、該中間ドラム５と上記ポンプ用シリンダ
ブロック２の間に直結用油圧クラッチＣ2 が配置されて
いる。中間ドラム５及びポンプ用シリンダブロック２の
後側に、油圧閉回路を有するバルブボディ３が配置さ
れ、バルブボディ３の後側には、リヤカバー２３が固着
されている。該リヤカバー２３内には、リヤカバー２３
内の空間部２４を外方空間部２４ａと内方空間部２４ｂ
に区画する前後進切り換え用の油圧分配環２９、これを
支持する分配環支持軸２５及び主クラッチ切り換え用の
主スプール３０等が配置されている。モータ用斜板１９
の前上方には、モータ用斜板１９の傾斜角度を制御し
て、自動変速制御を行う油圧アクチュエータＡ1 が配置
されている。

【０００９】油圧ポンプＰの概要を説明する。ポンプ用
シリンダブロック２は、その内周側が入力軸１の後端部
外周にスプライン嵌合しており、入力軸１と一体的に回
転する。ポンプ用シリンダブロック２には円周方向に等
間隔を置いて、奇数個、たとえば、５つの円筒穴７１が
形成されており、各円筒穴７１は入力軸１と平行に形成
されると共に、前方に向いて開口している。各円筒穴７
１には、それぞれ有底筒状のポンプ用プランジャ１４が
軸方向摺動自在で前方へ突出可能に嵌合しており、各ポ
ンプ用プランジャ１４の前端部には緩やかな球面形状部
１４ａが形成され、前側のポンプ用斜板１５に当接して
いる。ポンプ用斜板１５は、ポンプ用プランジャ１４の
往復運動のガイドとなるものであり、スラスト軸受１６
を介してモータ用シリンダブロック４の後端部斜面４ａ
に設置されている。各ポンプ用プランジャ１４内にはこ
れを前方に付勢するコイルばね１７が円筒穴後端面との
間に縮設されており、これにより、ポンプ用斜板１５を
押さえてポンプ用斜板１５の脱落を防止すると共に、ポ
ンプ用シリンダブロック２を後側のバルブボディ３に押
さえ付けて摺動シール面２ｂにおける低回転時のシール
性を向上させ、さらに、ポンプ用プランジャ１４を前方
に付勢していることにより、自己吸引能力を油圧ポンプ
Ｐに付与している。

【００１０】油圧モータＭの概要を説明する。モータ用
シリンダブロック４は、中間ドラム５を介してバルブボ
ディ３に一体的に締結されると共に、その内周側が入力
軸１に対して環状油路１０１を隔てて回転自在に嵌合
し、ミッションケース２２に軸受７２等を介して支持さ
れている。モータ用シリンダブロック４には円周方向に
等間隔を置いて、奇数個、たとえば、９個の円筒穴７３
が形成されており、該円筒穴７３は、入力軸１と平行に
形成されると共に、前記油圧ポンプＰの場合と同様に前
方に向いて開口している。各円筒穴７３には、それぞれ
有底筒状のモータ用プランジャ１８が軸方向摺動自在で
前方に突出可能に嵌合しており、各モータ用プランジャ
１８の前端部には緩やかな球面形状部１８ａが形成さ
れ、前側のモータ用斜板１９に当接している。モータ用
斜板１９は、モータ用プランジャ１８の往復運動のガイ
ドとなるものであり、転動体２０を介して前側の斜板ホ
ルダー２１に支持されている。各モータ用プランジャ１
８内にはこれを前方に付勢するコイルばね３７が円筒穴
後端面との間に縮設されており、これにより、自己吸引
力を油圧モータＭに付与している。

【００１１】上記斜板ホルダー２１は、入力軸１と直角
なトラニオン軸２２ａを介してミッションケース２２に
支持され、トラニオン軸心を回動中心として傾動自在と
なっており、自動変速制御用の前記油圧アクチュエータ
Ａ1 によって入力軸心と直角な面に対する傾きが変化
し、それにより、モータ用プランジャ１８のストローク
量を調整し、無段階にモータ容量を変化させることがで
きるようになっている。変速制御用の油圧アクチュエー
タＡ1 は、ミッションンケース２２に一体に形成された
シリンダ３６内に、球面状の摺動部を有するピストン３
５が摺動自在に嵌合しており、ピストン３５は、シリン
ダ３６の後端ばね受けリングとの間に縮設されたコイル
ばね８１により、前方に付勢されている。上記ピストン
３５には、ロッドが一体に形成されると共に、後方に突
出するロッドエンド３４が連結されており、該ロッドエ
ンド３４は、球継ぎ手機構を介してモータ用斜板ホルダ
ー２１の上端部に連結されている。シリンダ３６内の油
室８２は、流量調節用の絞り３９を介してミッションン
ケース２２の壁内の油路１２０に連通している。該油路
１２０は、エンジンの回転数の二乗に比例して圧力が変
化するいわゆるガバナ油圧源に接続している。トラニオ
ン軸２２ａの位置は、図１のように、モータ回転軸心に
対して上記油圧アクチュエータ側とは反対側（図中下
側）に偏心すると共に、モータ用斜板１９よりも後方に
設定されており、モータ負荷が大きくなってモータ用プ
ランジャ１８内の作動油圧が上昇すると、モータ用プラ
ンジャ１８により、モータ斜板１９の傾斜を増加させ
て、変速比（減速比）を大きくするよう作動するように
構成されている。

【００１２】油路構造について説明する。入力軸１の外
周に形成された環状油路１０１の前端部は、環状油室１
０２を介して図示しないＨＳＴチャージング用フィード
ポンプ等に接続され、オイルパン等から環状油室１０２
を介して環状油路１０１へと作動油が供給されるように
なっている。環状油路１０１の後端部には、入力軸１内
を通って直結用油圧クラッチＣ2 に至る直結用油圧クラ
ッチ冷却用油路１０３と、モータ用シリンダブロック４
内、中間ドラム５内及びバルブボディ３内を通って直結
用油圧クラッチＣ2 の作動油室１０５に至る直結用油圧
クラッチ作動油供給油路１０６と、図２のようにモータ
用シリンダブロック４内、中間ドラム５内及びバルブボ
ディ３内を通ってリヤカバー２３内の外方空間部２４ａ
に至るチャージング油路１０８が連通している。

【００１３】上記チャージング油路１０８の外方空間部
２４ａへの出口部分には、外方空間部２４ａへと開弁す
るチェック弁７４が設けられおり、該チェック弁７４
は、バルブボディ３にバルブシート部７５を設け、該シ
ート部７５に着座する鋼球４５を組み込んでいる。ま
た、このチェック弁７４は、バルブボディ３の回転によ
り鋼球４５に発生する遠心力が、鋼球４５を後方（開弁
方向）に作用するように、バルブシート部７５に傾きを
与えている。上記チャージング油路１０８には、内方空
間部２４ｂに至る枝油路１０８ａが形成されており、枝
油路１０８ａの内方空間部２４ｂへの出口には、内部空
間部２４ｂ方向に開弁するチェック弁７７が設けられて
いる。該チェック弁７７は、バルブシート４６、圧縮コ
イルばね４８、該圧縮コイルばね４８の弾性力により上
記バルブシート４６に着座する鋼球４９及び押さえ棒４
７等から構成され、バルブボディ３の概略中心部に配置
されている。

【００１４】上述のチャージング油路１０８部分から空
間部２４に供給される作動油が、図１の油圧ポンプＰを
経て油圧モータＭに至り、再度空間部２４まで戻る油路
の概要を説明する。油圧ポンプＰに関して、バルブボデ
ィ３には、図１の上側に示すように吸入行程のポンプ用
円筒穴７１と外方空間部２４ａとを連通して外方空間部
２４ａからポンプ用円筒穴７１内に作動油を吸入するた
めのポンプ側吸入用油路１１０と、下側に示すように吐
出行程のポンプ用円筒穴７１と内方空間部２４ｂとを連
通してポンプ用円筒穴７１から内方空間部２４ｂに作動
油を吐出するためのポンプ側吐出用油路１１１とが形成
されている。油圧モータＭに関して、バルブボディ３、
中間ドラム５及びモータ用シリンダブロック４には、各
モータ用円筒穴７３に連通する９つのモータ側油路１１
３が形成されており、これらモータ側油路１１３は空間
部２４と各モータ用円筒穴７３を連通しているが、モー
タ側油路１１３の後端ポートは回転軸心を中心とした同
一円周上に配列されており、モータ用シリンダブロック
４と一体に回転するバルブボディ３の回転により、図１
の下側に示すように膨張行程のモータ用円筒穴７３は、
内方空間部２４ｂに連通して内方空間部２４ｂからモー
タ用円筒穴７３内に作動油を圧入し、一方、上側に示す
ように排出行程のモータ用円筒穴７３は、外方空間部２
４ａに連通してモータ用円筒穴７３から外方空間部２４
ａに作動油を排出するようになっている。

【００１５】リヤカバー２３内の構造を説明する。図３
において、リヤカバー２３は前述のようにバルブボディ
３の後端面に一体的に締結され、バルブボディ３と一体
回転するようになっており、バルブボディ３の後端面と
リヤカバー２３の内面の間で前記空間部２４を形成して
いる。該空間部２４内に配置されている油圧分配環支持
軸２５は、入力軸１と概略同軸心に配置されると共に、
ラジアル軸受２７、２８を介してリヤカバー２３に回転
自在に支持され、また、リヤカバー２３の後側段部との
間にはスラスト軸受２６が配置されており、これにより
回転を確保しながら軸方向後方への移動を規制してい
る。支持軸２５の前端部には、支持軸心から偏心した円
筒部２５ａが一体に形成され、該偏心円筒部２５ａの外
周面に前記有底筒状の油圧分配環２９が嵌合しており、
これにより、リヤカバー３内の空間部２４を、前述のよ
うに分配環２９の外方側の外方空間部２４ａと、内方側
の内方空間部２４ｂとに区画している。油圧分配環２９
の前端面は、内方空間部２４ｂの作動油圧力によりバル
ブボディ３の後端面に押し出されることにより摺接して
おり、圧力により押し付け強さが自動的に変化すること
から、自己隙間補償機能を有している。また、支持軸２
５の回動により、図４に示すような前進位置Ｆと、中立
位置Ｎと、後進位置Ｒとの間で位置変更自在に切り換え
られるようになっている。

【００１６】図３のIV−IV断面部分図を示す図４におい
て、線２２'ａ は、前記トラニオン軸２２ａと平行で、
入力軸心を通る線であり、この線２２'ａ と直角で入力
軸心を通る垂直線（以下、仮に「前後進分離線」と称す
る）Ｌ上に、モータ用プランジャ１８の上死点（最収縮
点）Ｕ1 と下死点（最伸長点）Ｕ2 が存在している。Ｘ
１方向が前進回転（正回転）方向とすると、分配環２９
の中立位置Ｎは、分配環２９の中心が上記前後進分離線
Ｌ上を通り、かつ、最も上死点Ｕ１側に偏った位置に設
定されており、前進位置Ｆは、上記中立位置Ｎから支持
軸心回りにモータ前進回転方向Ｘ１側へと概略９０°回
動した位置に設定され、後進位置Ｒは、中立位置Ｎから
支持軸心回りにモータ後進回転方向Ｘ2 へと概略９０°
回動した位置に設定されている。

【００１７】ポンプ側油路１１０、１１１のうち、外方
空間部２４ａに連通するポンプ側吸入用油路１１０は２
個形成され、それらの後端ポートは、上側の外方端部に
位置して、分配環２９が前進位置Ｆ、中立位置Ｎあるい
は後進位置Ｒのいずれの状態でも、常に外方空間部２４
ａに連通している。内方空間部２４ｂに連通するポンプ
側吐出用油路１１１は３個形成され、それらの後端ポー
トは、軸心近傍の下側部分に位置し、分配環２９が前進
位置Ｆ、中立位置Ｎあるいは後進位置Ｒのいずれの状態
でも、常に内方空間部２４ｂに連通している。

【００１８】一方、９つのモータ側油路１１３の後端ポ
ートは、半径方向中間位置に、同一円周上等間隔で配列
されている。下死点Ｕ2 から前進回転方向Ｘ1 回りで上
死点Ｕ1 までの範囲（図中右側範囲）をＷ1 、上死点Ｕ
1 から前進回転方向Ｘ1 回りで下死点Ｕ2 までの範囲
（図中左側範囲）をＷ2 とすると、分配環２９が前進位
置Ｆの場合は、範囲Ｗ１内のモータ側油路１１３が外方
空間部２４ａに連通し、範囲Ｗ2 内のモータ側油路１１
３が内方空間部２４ｂに連通する。すなわち、前進回転
時においては、範囲Ｗ1 内のモータ側油路１１３は排出
行程のモータ用円筒穴７３に連通しており、範囲Ｗ2 内
のモータ側油路１１３は膨張行程のモータ用円筒穴７３
に連通しており、油圧モータＭを前進回転方向Ｘ1 に回
転する。 分配環２９が中立位置Ｎの場合は、概ね線２２'ａ より
も下死点Ｕ2 側の範囲内のモータ側油路１１３が外方空
間部２４ａに連通し、上死点Ｕ1 側の範囲内のモータ側
油路１１３が内方空間部２４ｂに連通し、油圧モータＭ
は回転しない。分配環２９が後進位置Ｒの場合は、範囲
Ｗ１内のモータ側油路１１３が内方空間部２４ｂに連通
し、範囲Ｗ2 内のモータ側油路１１３が外方空間部２４
ａに連通する。すなわち、後進時においては、範囲Ｗ1
内のモータ側油路１１３は膨張行程のモータ用円筒穴７
３に連通しており、範囲Ｗ2 内のモータ側油路１１３は
排出行程のモータ用円筒穴７３に連通しており、油圧モ
ータＭを後進回転方向Ｘ2 に回転する。

【００１９】分配環２９の前端面（摺接面）には、内周
端側と外周端側にそれぞれ１対ずつ楔形の溝７８ａ，７
８ｂが形成されている。各溝７８ａ，７８ｂの形成位置
は、分配環２９が前進位置Ｆあるいは後進位置Ｒに位置
している時に、上死点Ｕ1 及び下死点Ｕ2 の近傍に位置
して、 上記両点Ｕ1 ，Ｕ2 に対して、内側と外側からそ
れぞれ突出するような位置に形成されている。 これによ
り、上死点Ｕ1 と下死点Ｕ2 を各モータ側油路１１３が
通過する時に、内外の一方の空間部から分配環２９より
徐々に閉じられ、続いて他方の空間部に徐々に開口する
ようになっている。

【００２０】図３において、油圧ポンプＰと油圧モータ
Ｍとの間の作動油の流れを断続する主クラッチＣ1 の構
造を説明する。主クラッチ用スプール３０は、支持軸２
５の内周孔内に、支持軸２５に対して回動可能に嵌合す
ると共に、スラスト荷重用のボール３１，３２により、
軸方向の荷重に対してもスムースに回動できるように支
持されている。スプール３０の前端部には、内方空間部
２４ｂに開口してスプール軸心を後方へと延びる主クラ
ッチ用縦油路１１５と、該縦油路１１５の途中から半径
方向外方に延びる主クラッチ用油路１１６が形成され、
一方、支持軸２５には、上記油路１１６と同一の軸方向
位置に、外方へと延びて外方空間部２４ａに開口する油
路１１７が形成されており、スプール３０の回動によ
り、上記油路１１６，１１７同士を遮断、連通すること
により主クラッチＣ1 をオン、オフするのである。

【００２１】図３のVIIIーVIII断面を示す図８におい
て、主スプール３０内の半径方向の主クラッチ用油路１
１６は十字形に形成されており、上下方向に延びる油路
部分の上下両端部には、それぞれスプール円周方向両側
に延びる拡張溝部１１６ａが形成され、これによりクラ
ッチ切り替え時の衝撃を和らげるようになっている。支
持軸２５内に形成された主クラッチ用油路１１７はスプ
ール軸心から半径方向外方へと延びる放射線上にあっ
て、支持軸２５の偏心円筒部２５ａの偏心方向とは直角
方向に延びるように１対形成されており、両油路１１７
の内周側端部は、スプール３０の外周面において互いに
概略１８０°の位相差で開口している。図８の（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ支持軸２５を前進位置Ｆ、中
立位置Ｎ及び後進位置Ｒに回動した状態であって、いず
れも主クラッチオフ状態を示している。すなわち、主ク
ラッチオフ操作時おいては、十字形油路１１６は、傾斜
していない十字姿勢に保たれている。したがって、図８
の（ａ）の前進状態では、十字形油路１１６の上下の油
路部分に支持軸２５の油路１１７が連通し、（ｂ）の中
立状態では、十字形油路１１６のうち、左右の油路部分
に支持軸２５の油路１１７が連通し、（ｃ）の後進状態
では、十字形油路１１６の上下の油路部分に支持軸２５
の油路１１７が連通している。すなわち、スプール３０
の十字形油路１１６と支持軸２５の油路１１７を組み合
わせた１つの機構のみで、前進、後進及び中立のいずれ
の状態においても、内方空間部２４ｂと外方空間部２４
ａとを連通して短絡状態とし、主クラッチＣ1 をオフに
できるようにしてある。

【００２２】本発明の要部として、上記主クラッチＣ1
には、上記十字形油路１１６及び油路１１７等に加え、
図３において、主スプール３０がクラッチオフ位置の時
に、常に、ミッションケース２２内へと、内方空間部２
４ｂの作動油を逃がすバイパス弁１０が設けられてい
る。バイパス弁１０は、上記縦油路１１５の延長部１１
５ａと、該延長部１１５ａの後端から半径方向外方に延
びるバイパス用油路１１８と、該バイパス用油路１１８
と同一の軸方向位置に配置されてバイパス用油路１１８
を開閉する弁体１１とから構成されている。弁体１１内
には、上下両方向に垂直に延びて、それぞれ上下両端で
ミッションケース２２内に開口するバイパス用油路１１
９が形成されている。弁体１１は、主スプール３０の外
周面に、主スプール３０の回動を許すように嵌合してい
るが、図７に示すように、上方に突出するフォーク部１
１ａを一体に有し、該フォーク部１１ａが、ミッション
ケース２２に形成されたディテント用ボス部２２ｂに係
合しており、これにより、弁体１１のミッションケース
２２に対する回動を阻止している。主スプール３０のバ
イパス用油路１１８は、直線状に形成されており、図７
の（ａ）に示すように、主スプール３０がクラッチオフ
の回動位置のときには、垂直姿勢になって上記弁体１１
のバイパス用油路１１９に連通する。一方、図７の
（ｂ）に示すように、主スプール３０が半クラッチの回
動位置のとき、および図７の（ｃ）に示すように、主ス
プール３０がクラッチオンの回動位置のときには、主ス
プール３０のバイパス用油路１１８は、弁体１１により
閉じられるようになっている。また、図３に示すよう
に、支持軸２５の内周部には、高圧リリーフ弁３３が設
けられており、内方空間部２４ｂの圧力が設定値以上に
大きくなった時に、内方空間部２４ｂから外方空間部２
４ａへと油を逃がすようになっている。

【００２３】油圧分配環支持軸２５を、前進位置Ｆ、中
立位置Ｎ及び後進位置Ｒに切り換えるための前後進切り
換え用シフト機構を説明する。図３において、支持軸２
５の後端部にはギヤ部２５ｂが一体に形成されており、
該ギヤ部２５ｂは扇形のシフトギヤ６０に噛み合い、該
シフトギヤ６０は、その上端部が切り換え軸５６に回動
自在に支持されると共に、中間部に上下方向に長い長孔
６０ａを有している。長孔６０ａには中間ギヤ５８の偏
心円筒突起部５８ａが係合している。中間ギヤ５８は、
ミッションンケース２２に固着された支持ピン５９に回
転自在に支承されており、駆動ギヤ５７に噛み合ってい
る。駆動ギヤ５７は、スプリングピン等により切り換え
軸５６と一体化されており、切り換え軸５６は、ミッシ
ョンケース２２のボス部に回動自在に支持されると共に
ミッションケース２２外に延び出し、操作レバー等の適
宜の操作部材に連動連結されている。すなわち、切り換
え軸５６を外部から回動操作することにより、中間ギヤ
５８を回動して、偏心円筒突起部５８ａにより長孔６０
ａを介してシフトギヤ６０を切り換え軸５６回りに揺動
させ、ギヤ２５ｂを介して前記支持軸２５を回動するよ
うになっている。

【００２４】中間ギヤ５８は、支持軸２５の後端部に回
転自在に支承されたカムプレート６１に噛み合ってい
る。該カムプレート６１には前進、中立及び後進の各シ
フト位置を明確にするためのディテント溝６１ａが設け
られ、該ディテント溝６１ａにはロック用の鋼球６１ｂ
が係脱自在に噛み合っている。該鋼球６１ｂは、ミッシ
ョンンケース２２に形成されたボス部２２ｂの孔２２ａ
内に嵌合すると共に、圧縮コイルばね６５によりカムプ
レート６１側へと付勢され、上記圧縮コイルばね６５の
弾性力によりディテント溝６１ａに噛み合っている。

【００２５】図５において、カムプレート６１は、シフ
トの誤操作防止用及び中立位置にて主クラッチを開いて
ポンプとモータ間の動力伝達を遮断するための凸状のカ
ム部６１ｂを有している。シフトギヤ６０の左右両側に
は、シフトギヤ６０の左右両側壁に対して所定の間隔を
置いて対向する後進時の位置決め用ストッパー８７ｄ
と、前進時の位置決め用ストッパー８７ｃが配置されて
いる。両ストッパー８７ｃ，８７ｄは、図示しないが突
出位置調節自在にミッションケース２２等に取り付けら
れている。前進用位置決め用ストッパー８７ｃは、前進
操作時に、シフトギヤ６０が回動する方向Ｈ１側（図中
右側）に配置されており、シフトギヤ６０の前進操作時
の最大振り幅を規制する。後進用位置決め用ストッパー
８７ｄは、後進操作時に、シフトギヤ６０が回動する方
向Ｈ２側（図中左側）に配置されており、シフトギヤ６
０の後進操作時の最大振り幅を規制する。

【００２６】さらに、シフトギヤ６０の長孔部６０ａの
中心線Ｓ1 と、中間ギヤ５８の中心と円筒突起部５８ａ
とを結ぶ線Ｓ2 の交叉角α°を、概略直角あるいはそれ
以下の角度に設定しており、これにより、前進位置ある
いは後進位置のシフトギヤ６０が勝手に中立位置に戻ろ
うとするのを防止している。

【００２７】主クラッチＣ1 の制御機構について説明す
る。図５において、主スプール３０の後端部にはレバー
５０が固着されており、該レバー５０の自由端部に形成
された円筒形状の突起部５０ａが主クラッチ作動用アク
チュエータＡ2 のピストン５１の先端溝部５１ａに係合
している。上記ピストン５１は、ミッションケース２２
と一体に形成されたシリンダ５２内に、スプール軸心と
直角方向（左右方向）に移動自在に嵌合し、シリンダ５
２内を左側油室１２５と右側油室１２６とに区画すると
共に、圧縮コイルばね５３により右側（クラッチオフ
側）に付勢されている。シリンダ５２の下端には左側油
室１２５に連通する左側油孔１２７と右側油室１２６に
連通する右側油孔１２８が形成されている。両油孔１２
７，１２８の下側には、これらに連通すると共にシリン
ダ５２と平行に左右に延びる制御スプール嵌合孔８８が
形成されており、該嵌合孔８８内には、シリンダ５２内
への作動油の流入方向を切り換えるための制御スプール
５４が左右方向移動可能に嵌合している。スプール５４
は外周に環状油路１３１を有すると共に、圧縮コイルば
ね５５より右側に付勢されている。嵌合孔８８の下端中
央部には常時上記環状油路１３１に連通する作動油流入
口１３２が形成されており、該作動油流入口１３２は、
前述の変速制御機構の場合と同様に、エンジンの回転数
の二乗に比例して圧力が変化するいわゆるガバナ油圧源
に接続し、上記圧力の作動油が供給される。したがっ
て、図５のようにスプール５４の環状油路１３１が右側
油孔１２８に連通している状態においては、エンジン回
転数の上昇に対応（エンジン回転数の二乗に比例）して
シリンダ５２の右側油室１２６内の作動油圧が上昇し、
コイルばね５３に抗してピストン５１を左方に押し出
し、レバー５０を介して主スプール３０を回動させ、半
クラッチからクラッチオン状態へと切り換える。

【００２８】主クラッチ作動用のピストン５１の左方に
は、図６に示すようにピストン５１の動きを２段アクシ
ョン形にするためのダンパー機構９０が配置されてい
る。該ダンパー機構９０は、ピストン５１の左端縁に対
して間隔を置いて左方から対向する移動片９１と、該移
動片９１の左方に圧縮コイルばね９２を介して配置され
ると共にミッションケース２２等に固定された固定ばね
受け９３を有し、移動片９１は圧縮コイルばね９２によ
り右方のシート部９４に着座している。すなわち、図６
の（ａ）のクラッチオフ状態（完全に減圧された状態）
から主クラッチを接続する場合、図６の（ｂ）で示すよ
うに移動片９１に当接する半減圧状態（半クラッチ状
態）までは急速に作動し、図６の（ｃ）で示す完全締め
切り状態（クラッチオン状態）までは、圧縮コイルばね
９２の抵抗により緩衝され、ゆるやかな動きとなる。

【００２９】図５において、シフト操作機構とクラッチ
制御機構との間の関係について説明する。アクチュエー
タＡ2 のシリンダ５２の上方には、主スプール３０と同
一高さで左右に延びるピン挿通孔６８が形成され、該挿
通孔６８には左右方向に移動自在にピン６２が挿通さ
れ、ピン６２の左右端はそれぞれ挿入孔外に突出し、左
端部は、前記カムプレート６１に当接している。ピン６
２の右端部の右方には、車両の主制動装置に連動するカ
ム軸６４が配置されている。カム軸６４は前側に凸部６
４ａを一体に有すると共に、下側に切欠き平面部６４ｂ
を一体に有している。図５のカム軸６４の状態はブレー
キオフ状態であり、ブレーキペダルを踏むことにより、
それに連動してカム軸６４は矢印Ｂ方向に回動するよう
になっている。

【００３０】シリンダ５２の右方には支軸６６を介して
アーム６３が回動自在に支持されており、アーム６３は
概略上下方向に延びると共に、サブアーム６７を一体的
に有している。アーム６３の上端部は、前記ピン６２と
カム軸６４の間に位置すると共に、左方にＬ形に折れ曲
がるストッパ部６３ｄを一体に備え、また、上端部右側
には、段部６３ｃを介して背面部６３ａが形成され、背
面部６３ａは前記カム軸６４に対向している。アーム６
３の下端部は制御スプール５４の右端縁に当接してい
る。サブアーム６７は右上方へと延び、その上端平面部
がカム軸６４の平面部６４ｂに対向している。

【００３１】上記アーム６３により、スプール５４の動
き、カム軸６４の動き及びピン６２の動きを規制する。
前記カム軸６４の凸部６４ａは、ブレーキオフ状態で図
５のように左端に位置しており、この図５に示す前進位
置から中立位置へと切り換え軸５６を矢印Ｈ2 方向に回
動しようとしても、アーム６３の上端部背面部６３ａが
凸部６４ａと干渉していることにより、ピン６２はアー
ム６３側（右側）へは移動しない。したがって、カムプ
レート６１のカム部６１ｂの段部がピン６２で係止され
た状態となり、カム６１は矢印Ｆ方向には回動せず、中
立位置へは戻らない。

【００３２】カムプレート６１のカム部６１ｂは、中立
位置において、ピン６２を当接してこれを右方へ押し込
んでレバー６３の上端部を右方に傾け、これによりスプ
ール５４を左方へ押し込んで、作動油流入口１３２を左
側の油室１２５に連通させ、ピストン５１を圧縮ばね５
３及び左側油室１２５の作動油圧により、右方へと押し
付ける。すなわち、中立時にはエンジン回転速度を上げ
ても、ピストン５１は左方に移動せず、レバー５０は回
動せず、常に減圧状態（クラッチオフ状態）を保つよう
になっている。

【００３３】カム軸６４とレバー６３との関係におい
て、図５のブレーキオフ状態においては、上述のように
カム軸６４の凸部６４ａがレバー６３の背面部６３ａに
当接しているが、ブレーキペダルを踏んでカム軸６４が
矢印Ｂ方向に回動することにより、凸部６４ａが背面部
６３ａから外れ、ピン６２の係止状態を解除するように
なっている。すなわち、前進位置にシフトしている時に
は、ブレーキを踏まなければ中立位置あるいは後進位置
にシフトできないようになっている。

【００３４】また、図５のような前進位置において、カ
ム軸６４の下端平面部６４ｂは、サブレバー６７の上端
平面部に対向しているが、ブレーキを踏んでカム軸６４
が矢印Ｂ方向に回動することにより、カム軸６４の円筒
状外周面がサブレバー６７を押し下げ、レバー６３の下
端部を左方へと回動して、制御スプール５４を左方に押
し、作動油流入口１３２を左側油室１２５に連通するよ
うになっている。それにより、左側油室１２５の作動油
圧とコイルばね５３の合成力により、ピストン５１は急
速に右方に移動し、主クラッチ弁は急速にオフに切り換
わる。

【００３５】油圧式無段変速機全体の作動及び本発明に
関連する作動について説明する。入力軸１の回転により
ポンプ用シリンダブロック２を回転すると、吐出行程の
ポンプ用プランジャ１４を収容する円筒穴７１から、ポ
ンプ側吐出用油路１１１を通って内方空間部２４ｂに高
圧の作動油が吐出され、該高圧作動油は、一部のモータ
側油路１１３を通って膨張行程のモータ用プランジャ１
８を収納する円筒穴７３に圧入される。一方、排出行程
のモータ用プランジャ１８を収納する円筒穴７３から、
残りのモータ側油路１１３を通って外方空間部２４ａに
排出される作動油は、ポンプ側吸入用油路１１０を通っ
て吸入行程のポンプ用プランジャ１４を有するポンプ用
円筒穴７１に還流される。その間、吐出行程のポンプ用
プランジャ１４がポンプ用斜板１５を介してモータ用シ
リンダブロック４に与える反動トルクと、膨張行程のモ
ータ用プランジャ１８がモータ用斜板１９から受ける反
動トルクとの和によって、モータ用シリンダブロック４
は回転される。シフト操作において、図８の（ｂ）に示
すように主スプール３０をクラッチオフ位置にし、か
つ、油圧分配環２９（分配環支持軸２５）を中立位置に
している場合には、内外の空間部２４ａ，２４ｂが主ク
ラッチにより短絡されることにより、内方空間部２４ｂ
の作動油の一部は主クラッチ用油路１１６，１１７を介
して外方空間部２４ａに流出し、同時に、図７の（ａ）
に示すように、バイパス弁１０は、ミッションケース２
２内に解放していることにより、内方空間部２４ｂの作
動油の他の一部は、バイパス用油路１１８，１１９を通
ってミッションケース２２内に排出され、これらによ
り、クラッチオフ状態が確保される。シフト操作とし
て、図８の（ｂ）の中立位置から分配環支持軸２５を回
動して、図８の（ａ）の前進位置あるいは図８の（ｃ）
の後進位置まで回動する場合、シフト操作途中で、主ク
ラッチは一時的に閉じて内外の空間部２４ｂ，２４ａ間
を遮断することになる。しかし、図７の（ａ）のように
バイパス弁１０は、主スプール３０がクラッチオフ位置
にあることにより、ミッションケース２２内との連通状
態を保っている。これにより内方空間部２４ｂの作動油
の一部は、バイパス用通路１１８，１１９を通ってミッ
ションケース２２内に流出し、内方空間部２４ｂの油圧
上昇は抑制され、シフト操作途中でクラッチオンになる
のが防止される。そして、前進位置あるいは後進位置ま
での回動を完了した時点においても、主スプール３０が
クラッチオフ位置にある限りは、バイパス弁１０は、ミ
ッションケース２２内との連通状態を保っており、クラ
ッチオフ状態が保たれる。前進位置あるいは後進位置に
おいて、主スプール３０を回動してクラッチ操作を行う
場合、主スプール３０が図６の（ａ）に示すクラッチオ
フ位置から、図６の（ｂ）に示す半クラッチ位置まで回
動すると、主クラッチが半閉じ状態になると同時に、図
７の（ｂ）に示すようにバイパス弁１０は閉じ、これに
より、油圧モータへの動力伝達が始まる。さらに、図６
の（ｃ）に示すように主スプール３０がクラッチオン位
置まで回動すると、主クラッチは完全に閉じて、内方空
間部２４ｂと外方空間部２４ａ間は、遮断され、油圧モ
ータＭへの通常の動力伝達が行われる。この時、図７の
（ｃ）に示すように、バイパス弁１０は閉じている。

【００３６】

【別の実施例】（１）図示の実施例では、主スプール３
０内の主クラッチ用油路１１６を十字形としているが、
上記主クラッチ用油路１１６の形状を単直線状のものと
することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、 （１）主クラッチ用の主スプールを、シフト機構の分配
環支持軸内に、回動自在に嵌合嵌合し、上記主スプール
の回動により、油圧閉回路内の内方空間部と外方空間部
との間を開閉して、主クラッチのオンオフ操作を行なう
ようにしているので、従来の特公昭61-23412号の主スプ
ールの軸方向の移動方式と比較して、軸方向のコンパク
ト化が達成できる。 （２）主スプールを上記のように回動式としながらも、
上記主スプールに、クラッチオフ位置では常に油圧閉回
路外に連通して、内方空間部の圧力を逃がすバイパス弁
を備えているので、たとえ、意図的にゆっくりとシフト
操作しても、中立位置から前進位置等へのシフト行程の
中間位置で、一旦クラッチオンになるのを防止すること
ができ、エンスト防止が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した油圧式無段変速機の全体縦
断面図である。

【図２】 図１と同じ油圧式無段変速機のチャージング
油路回路部分の縦断面拡大部分図である。

【図３】 図１のIII部分の拡大部分図であって、シフ
ト機構を含む部分の縦断面部分図である。

【図４】 図３のIV−IV断面図である。

【図５】 前進位置におけるクラッチ制御機構の断面拡
大図である。

【図６】 主クラッチの作動説明図である。

【図７】 主クラッチのバイパス弁の作動説明図であっ
て、図３のVII−VII断面相当図である。

【図８】 シフト機構と主クラッチの関係を示す説明図
であって、図３のVIII−VIII断面相当図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 ２ ポンプ用シリンダブロック ４ モータ用シリンダブロック １０ バイパス弁 １５ ポンプ用斜板 １９ モータ用斜板 ２５ 分配環支持軸 ２９ 油圧分配環 ３０ 主スプール １１５ 縦油路（主クラッチ用油路） １１５ａ 延長部（バイパス用油路） １１６ 十字形油路（主クラッチ用油路） １１７ 油路（主スプール用油路） １１８ バイパス用油路 １１９ バイパス用油路 Ｐ 斜板式油圧ポンプ Ｍ 斜板式油圧モータ Ｃ1 主クラッチ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜板式の油圧ポンプＰと斜板式の油圧モ
   ータＭとを油圧閉回路を介して接続し、油圧モータＭの
   斜板１９の傾斜角度の変更により油圧モータＭの容量を
   可変とした油圧式無段変速機において、回動自在な分配
   環支持軸２５に取り付けられた油圧分配環２９により、
   上記油圧閉回路の途中を、油圧ポンプＰの吸入用油路が
   連通する外方空間部２４ａと吐出用油路が連通する内方
   空間部２４ｂに区画し、分配環支持軸２５の回動により
   油圧分配環２９を前進位置、後進位置及び中立位置に切
   り換え自在とし、分配環支持軸２５の中空部に主クラッ
   チ切り換え用の主スプール３０を回動自在に嵌合し、主
   スプール３０には内方空間部２４ｂに連通する短絡用の
   主クラッチ用油路１１５，１１６を形成し、分配環支持
   軸２５には主スプール３０の外周面から外方空間部２４
   ａに到る主クラッチ用油路１１７を形成し、主スプール
   ３０の回動により、短絡用の両主クラッチ用油路１１
   ５，１１６，１１７を連通してクラッチオフとなるよう
   にし、主スプール３０の分配環支持軸２５から外れた部
   分に、前記主クラッチ用油路１１５に連通するバイパス
   油路１１８を形成して、分配環支持軸２５の回動とは無
   関係に主スプール３０のみの回動により、バイパス油路
   １１８と油圧回路外部との間を開閉するバイパス弁１０
   を設け、主スプール３０がクラッチオフ位置にてバイパ
   ス弁１０が開いてバイパス油路１１８を油圧回路外部に
   連通し、主スプール３０が半クラッチ及びクラッチオン
   位置にてバイパス弁１０が閉弁するようにしていること
   を特徴とする油圧式無段変速機のクラッチ機構。