JP2724808B2 - 油圧伝動装置におけるシリンダ構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アキシャルピストン式
油圧装置とラジアルピストン式油圧装置とを組み合わせ
てなる油圧伝動装置におけるシリンダ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】入力軸の回転を無段変速して出力軸に伝
達する静油圧式無段変速機として、例えば可変容量型の
アキシャルピストンポンプと固定容量型のラジアルピス
トンモータとを組み合わせたものが既に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
静油圧式無段変速機は、アキシャルピストンポンプのシ
リンダ部材とラジアルピストンモータのシリンダ部材と
が別部材で構成されているために部品点数が増加するだ
けでなく、アキシャルシリンダとラジアルシリンダとを
接続する油路を特別に設ける必要があり、油路の接続部
のシールを考慮する必要が生じてコストが増加する問題
があった。

【０００４】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、アキシャルピストン式油圧装置とラジアルピストン
式油圧装置とを組み合わせてなる油圧伝動装置において
部品点数の削減を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アキシャルピストン式油圧装置とラジア
ルピストン式油圧装置とを組み合わせてなる油圧伝動装
置において、アキシャルピストン式油圧装置のアキシャ
ルピストンが摺動自在に嵌合するアキシャルシリンダ
と、ラジアルピストン式油圧装置のラジアルピストンが
摺動自在に嵌合するラジアルシリンダとを、共通のシリ
ンダ部材の内部に相互に連通するように形成したことを
特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、アキシャルピストン式油圧
装置のアキシャルシリンダとラジアルピストン式油圧装
置のラジアルシリンダとが共通のシリンダ部材に形成さ
れるので部品点数を削減することができる。しかも、ア
キシャルシリンダとラジアルシリンダとを連通させる油
路を構成する部材と、前記油路の接続部をシールするシ
ール部材とが不要になり、部品点数を一層削減すること
ができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【０００８】図１〜図５は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は静油圧式無段変速機の縦断面図、図２は図１
の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４
は作用の説明図、図５はカム機構の原理説明図である。

【０００９】図１〜図３に示すように、静油圧式無段変
速機Ｔは軸方向に３分割されて相互に結合された前部ハ
ウジング１、中央ハウジング２及び後部ハウジング３を
備える。前部ハウジング１及び中央ハウジング２により
画成される空間にアキシャルピストン式油圧装置として
のアキシャルピストンポンプＰが収納されるとともに、
後部ハウジング３及び中央ハウジング２により画成され
る空間にラジアルピストン式油圧装置としてのラジアル
ピストンモータＭが収納される。

【００１０】アキシャルピストンポンプＰは前部ハウジ
ング１に設けたボールベアリング４と中央ハウジング２
に設けたローラベアリング５とによって支持した入力軸
６を備える。入力軸６は図示せぬ駆動源に接続されて回
転駆動され、且つ図示せぬ変速機構によって軸線Ｌ_A に
沿って摺動する。入力軸６の外周にはカム部材７の筒状
部８が嵌合し、その軸方向前端面は前記ボールベアリン
グ４により位置決めされるとともに、その軸方向後端面
は前記ローラベアリング５との間に配置されてスラスト
荷重を受止するスラストベアリング９により位置決めさ
れる。

【００１１】入力軸６を貫通するように植設したピン１
０はカム部材７の筒状部８に軸線Ｌ _A 方向に形成した長
孔８₁ ，８₁ を貫通する。カム部材７の外周に遊嵌する
環状の斜板１１の内面に形成したピン孔１１₁ ，１１₁
にピン１０の両端部が嵌合しており、斜板１１はピン１
０回りに前後揺動可能である。このとき、斜板１１の揺
動角を制御すべく、カム部材７の前端部及び後端部にそ
れぞれカム１２_F ，１２_R が形成されており、斜板１１
の前側及び後側の内周エッジ部が前記カム１２ _F ，１２
_R にそれぞれカムフォロワ１３_F ，１３_R として摺接す
る。

【００１２】従って、入力軸６を軸線Ｌ_A 方向に摺動さ
せると、ピン１０を介して入力軸６に連結された斜板１
１も軸線Ｌ_A 方向に移動するが、カム部材７は軸方向に
移動不能であるため、カム部材７のカム１２_F ，１２_R
にカムフォロワ１３_F ，１３ _R が摺接して斜板１１がピ
ン１０回りに揺動する（図４参照）。

【００１３】後部ハウジング３及び中央ハウジング２に
は、円周方向に７２°間隔で離間した５個のシリンダ部
材１４…が自己の軸線回りに回転自在に支持される。即
ち、各シリンダ部材１４の前部に形成した円形断面部１
４₁ がローラベアリング３１を介して中央ハウジング２
に支持されるとともに、各シリンダ部材１４の後部に前
記円形断面部１４₁ と同軸に形成した円形断面部１４₂
がボールベアリング３２を介して後部ハウジング３に支
持される。

【００１４】各シリンダ部材１４には軸線Ｌ_A 方向に延
びるアキシャルシリンダ１５が前記円形断面部１４₁ ，
１４₂ と同軸に形成されており、このアキシャルシリン
ダ１５にそれぞれアキシャルピストン１６が摺動自在に
嵌合する。アキシャルピストン１６の前端にはボールジ
ョイント１７が首振り自在に連結されており、このボー
ルジョイント１７にアキシャルピストン１６の前端を当
接させるべく、アキシャルピストン１６が中央ハウジン
グ２との間に縮設した戻しばね１８で前方に向けて付勢
される。そして、斜板１１の外周に形成したフランジ１
１₂ に支持したボールベアリング１９の摺動面１９₁ と
ボールジョイント１７の摺動面１７₁ とが摺動自在に当
接する。

【００１５】アキシャルピストン１６にはＬ字状の油孔
１６₁ が穿設されており、その油孔１６₁ の一端は前部
ハウジング１の内部に形成した前部油室２０に連通する
とともに、その油孔１６₁ の他端はアキシャルシリンダ
１５の内部に連通する。アキシャルピストン１６の油孔
１６₁ の内部に、アキシャルピストンポンプＰ側からラ
ジアルピストンモータＭ側への作動油の流通を許容し、
ラジアルピストンモータＭ側からアキシャルピストンポ
ンプＰ側への作動油の流通を規制するチェック弁２１が
配置される。

【００１６】後部ハウジング３と中央ハウジング２とに
より画成される後部油室２２に収納されるラジアルピス
トンモータＭは、入力軸６と同軸に配置された出力軸２
３を備える。出力軸２３の中間部は後部ハウジング３に
ボールベアリング２４を介して支持され、また前端部は
入力軸６の後端に形成した軸孔６₁ に相対回転自在に嵌
合して支持される。

【００１７】各シリンダ部材１４にはアキシャルシリン
ダ１５と連通するラジアルシリンダ２５が半径方向に形
成されており、このラジアルシリンダ２５にラジアルピ
ストン２６が摺動自在に嵌合する。出力軸２３の外周に
は、その軸線Ｌ_A に対して距離ｅだけ偏心した軸線
Ｌ_A ′を有する偏心カム面２７が形成されており、この
偏心カム面２７にラジアルピストン２６の半径方向内端
が当接する。

【００１８】偏心カム面２７に１８０°に亘って形成さ
れた油溝２７₁ に、ラジアルピストン２６の内部を軸方
向に貫通する油孔２６₁ が連通可能である。ラジアルシ
リンダ２５とアキシャルシリンダ１５との連通部には、
アキシャルピストンポンプＰ側からラジアルピストンモ
ータＭ側への作動油の流通を許容し、ラジアルピストン
モータＭ側からアキシャルピストンポンプＰ側への作動
油の流通を規制するチェック弁２８が配置される。

【００１９】前部ハウジング１と入力軸６間はシール部
材２９によりシールされ、後部ハウジング３と出力軸２
３間はシール部材３０によりシールされる。そして中央
ハウジング２に形成した連通孔２₁ …により相互に連通
する前部油室２０及び後部油室２２内に作動油が満たさ
れる。

【００２０】上述したように、共通のシリンダ部材１４
にアキシャルシリンダ１５及びラジアルシリンダ２５を
相互に連通するようにＬ字状に形成したので、それぞれ
別個の部材にシリンダを形成する場合に比べて部品点数
が削減されるだけでなく、両シリンダを接続する油路や
該油路の接続部をシールするシール部材を省略すること
もでき、構造の大幅な簡略化とコストの削減とが達成さ
れる。

【００２１】図１から明らかなように、カム部材７に形
成した前後一対のカム１２_F ，１２ _R は軸線Ｌ_A に対し
てそれぞれ４５°傾斜し、且つ相互に９０°の角度を成
している。斜板１１の傾斜角度が０°である図示の状態
において、ピン１０の中心を通って前記軸線Ｌ_A に直交
する軸線Ｌ_R は、ボールジョイント１７の摺動面１７ ₁
及びボールベアリング１９の摺動面１９₁ を通過する。
而して、カム１２_F に当接するカムフォロワ１３_F の位
置をＡ点とし、カム１２_R に当接するカムフォロワ１３
_R の位置をＢ点とし、ピン１０の中心をＣ点とし、摺動
面１７₁ 及び摺動面１９₁ 上の所定位置をＤ点とする
と、これらＡ点〜Ｄ点は正方形の４つの頂点にそれぞれ
対応する。

【００２２】入力軸６を軸線Ｌ_A に沿って摺動させる
と、カム１２_F ，１２_R とカムフォロワ１３_F ，１３_R
との摺接により斜板１１はピン１０回り（即ちＣ点回
り）に揺動するが、その際にＤ点は軸線Ｌ_R に沿って移
動し、軸線Ｌ_A 方向には移動しない。以下、図５に基づ
いてその理由を説明する。

【００２３】図５において、Ｘ−Ｙ座標のＸ軸及びＹ軸
がカム１２_F ，１２_R にそれぞれ対応しており、一辺の
長さがａである正方形ＡＣＢＤのＡ点（カムフォロワ１
３_F）がＸ軸（カム１２_F ）に沿って摺動し、Ｂ点（カ
ムフォロワ１３_F ）がＹ軸（カム１２_R ）に沿って摺動
する。このとき、正方形が鎖線で示す初期位置から例え
ば反時計方向にθだけ回転した場合を考えると、Ｃ点
（入力点）の座標Ｃ（Ｘ _C ，Ｙ_C ）及びＤ点（出力点）
の座標Ｄ（Ｘ_D ，Ｙ_D ）は、 Ｘ_C ＝ａ sinθ …（１） Ｙ_C ＝−ａ sinθ …（２） Ｘ_D ＝ａ cosθ …（３） Ｙ_D ＝ａ cosθ …（４） で与えられる。

【００２４】（１）式及び（２）式からａ及びθを消去
すると、 Ｙ_C ＝−Ｘ_C …（５） が得られ、（３）式及び（４）式からａ及びθを消去す
ると、 Ｙ_D ＝Ｘ_D …（６） が得られる。

【００２５】（５）式はＣ点（入力点）が直線Ｙ＝−Ｘ
（即ち、軸線Ｌ_A ）上を移動することを示しており、
（６）式はＤ点（出力点）が直線Ｙ＝Ｘ（即ち、軸線Ｌ
_R ）上を移動することを示している。而して、Ｃ点（入
力点）を軸線Ｌ_A に沿って移動させ、且つＡ点（カムフ
ォロワ１３_F ）及びＢ点（カムフォロワ１３_R ）をカム
１２_F ，１２_R に沿って摺動させると、Ｄ点（出力点）
が軸線Ｌ_R に沿って移動することが証明される。

【００２６】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。

【００２７】図１において入力軸６を回転駆動すると、
入力軸６にピン１０を介して結合されたカム部材７及び
斜板１１が回転する。このとき斜板１１の揺動角が０°
であるため、アキシャルピストン１６はストロークせ
ず、アキシャルピストンポンプＰの吐出油量は０とな
る。その結果、ラジアルピストンモータＭは駆動され
ず、出力軸２３は停止した状態となる。

【００２８】この状態から、図４に示すように例えば入
力軸６を矢印方向に摺動させると、入力軸６と一体のピ
ン１０がカム部材７の筒状部８に形成した長孔８₁ ，８
₁ に沿って移動することにより、カム部材７に対して斜
板１１が相対移動する。その結果、斜板１１の前後に形
成した一対のカムフォロワ１３_F ，１３_R がカム部材７
の前後に形成したカム１２_F ，１２_R に案内され、斜板
１１がピン１０回りに反時計方向に揺動する。

【００２９】このように、斜板１１が傾斜した状態で入
力軸６及びカム部材７と共に回転すると、斜板１１にボ
ールベアリング１９及びボールジョイント１７…を介し
て連結された５本のアキシャルピストン１６…が、７２
°の位相差をもってストロークＳで順番に往復駆動され
る。アキシャルピストン１６…が図中右方向に移動する
と、チェック弁２８…が閉弁してチェック弁２１…が開
弁することにより、前部油室２０内の作動油がアキシャ
ルピストン１６…の油孔１６₁ …を通ってアキシャルシ
リンダ１５…内に吸入される。そして、アキシャルピス
トン１６…が図中左方向に移動すると、チェック弁２１
…が閉弁してチェック弁２８…が開弁することにより、
アキシャルシリンダ１５…内の作動油がラジアルシリン
ダ２５…内に吐出される。

【００３０】ラジアルシリンダ２５…内に吐出された作
動油はラジアルピストン２６…の外端面を半径方向内側
に押圧し、ラジアルピストン２６…の内端面が出力軸２
３に設けた偏心カム面２７を押圧することにより、出力
軸２３が回転駆動される。このとき、ラジアルピストン
２６…が偏心カム面２７の軸線Ｌ_A ′を指向し得るよう
に、ローラベアリング３１及びボールベアリング３２で
支持されたシリンダ部材１４…が僅かに回動する。

【００３１】ラジアルピストン２６…の半径方向内側へ
のストロークが終了すると、図３に示すように偏心カム
面２７に形成した油溝２７₁ がラジアルピストン２６…
の油孔２６₁ …に連通するため、ラジアルピストン２６
…の半径方向外側へのストロークに伴ってラジアルシリ
ンダ２５…内の作動油は後部油室２２に排出される。そ
して後部油室２２の作動油は中央ハウジング２に形成し
た連通孔２₁ …を通って前部油室２０に還流する。

【００３２】而して、入力軸６の軸線Ｌ_A に沿う摺動量
を調整することにより、斜板１１の揺動角が変化してア
キシャルピストンポンプＰの吐出油量が変化するため、
入力軸６の回転数に対する出力軸２３の回転数が連続的
に変化し、入力軸６及び出力軸２３間の無段変速が達成
される。

【００３３】尚、アキシャルピストン１６…の先端とチ
ェック弁２８…とのクリアランスδ（図１参照）を実施
例よりも大きく設定し、アキシャルピストン１６…を図
１に示す位置から更に左方向に移動できるようにしてお
けば、入力軸６を前述と逆方向に摺動させてアキシャル
ピストンポンプＰの吸入及び吐出の位相を反転させるこ
とにより、入力軸６の回転方向に対する出力軸２３の回
転方向を反転させることができる。

【００３４】さて、入力軸６を軸線Ｌ_A 方向に摺動させ
て斜板１１の角度を調整するとき、前述したように出力
点Ｄは軸線Ｌ_A 方向には移動せず、軸線Ｌ_R 方向にのみ
移動する。即ち、斜板１１の揺動角を調整してアキシャ
ルピストン１６…のストロークＳを変化させても、アキ
シャルピストン１６…の上死点の位置は常に一定に保た
れることになる。このように、アキシャルピストン１６
…の上死点の位置が変化しないので、アキシャルピスト
ン１６…の先端とチェック弁２８…とのクリアランスδ
を最小限に設定してポンプ効率を向上させることができ
る。尚、斜板１１の出力点Ｄが軸線Ｌ_R に沿って移動す
るとき、ボールベアリング１９の摺動面１９₁ がボール
ジョイント１７…の摺動面１７₁ …に対して摺動するこ
とにより、前記出力点Ｄの軸線Ｌ_R に沿う移動が吸収さ
れる。

【００３５】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

【００３６】例えば、本発明は固定容量型のラジアルピ
ストンポンプと可変容量型のアキシャルピストンモータ
とを組み合わせた静油圧式無段変速機に対しても適用す
ることができる。更に本発明は、何れも固定容量型のラ
ジアルピストンポンプ及びアキシャルピストンモータを
組み合せるか、或いは何れも固定容量型のアキシャルピ
ストンポンプ及びラジアルピストンモータを組み合せて
なり、ポンプの吐出油の一部をモータを通さずにバイパ
スさせる静油圧式無段変速機に対しても適用することが
できる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アキシ
ャルピストンが摺動自在に嵌合するアキシャルシリンダ
とラジアルピストンが摺動自在に嵌合するラジアルシリ
ンダとを共通のシリンダ部材の内部に相互に連通するよ
うに形成したので、部品点数を削減することができる。
また、アキシャルシリンダとラジアルシリンダとを連通
させる油路を構成する部材と、この油路の接続部をシー
ルするシール部材とが不要になるため、構造の簡略化と
部品点数の一層の削減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】静油圧式無段変速機の縦断面図

【図２】図１の２−２線断面図

【図３】図１の３−３線断面図

【図４】作用の説明図

【図５】カム機構の原理説明図

【符号の説明】

Ｐ アキシャルピストンポンプ（アキシャルピ
ストン式油圧装置） Ｍ ラジアルピストンモータ（ラジアルピスト
ン式油圧装置） １４ シリンダ部材 １５ アキシャルシリンダ １６ アキシャルピストン ２５ ラジアルシリンダ ２６ ラジアルピストン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アキシャルピストン式油圧装置（Ｐ）と
   ラジアルピストン式油圧装置（Ｍ）とを組み合わせてな
   る油圧伝動装置において、 アキシャルピストン式油圧装置（Ｐ）のアキシャルピス
   トン（１６）が摺動自在に嵌合するアキシャルシリンダ
   （１５）と、ラジアルピストン式油圧装置（Ｍ）のラジ
   アルピストン（２６）が摺動自在に嵌合するラジアルシ
   リンダ（２５）とを、共通のシリンダ部材（１４）の内
   部に相互に連通するように形成したことを特徴とする油
   圧伝動装置におけるシリンダ構造。