JP2850925B2 - 油圧式無段変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜板式の油圧ポンプと
斜板式の油圧モータとを油圧閉回路を介して接続し、モ
ータ用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に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧式無段変速機の従来技術と
しては、特公昭59-38467号公報に記載されたものがあ
り、モータ用斜板に油圧サーボモータを連動連結してお
り、該油圧サーボモータによりモータ用斜板の傾斜角度
を変えて、無段変速制御を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記油圧サーボモータ
でモータ用斜板を制御する方式では、構造が複雑で、部
品コストが高く、また、メンテナンスにも手間がかか
る。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、安価で、信頼性が高
く、エンジン回転速度とモータ負荷に対応した変速比
を、自動的に決定でき、かつ、半クラッチを経てクラッ
チオンへのクラッチ操作を円滑に行える油圧式無段変速
機を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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、
モータ用斜板１９の傾斜角度の変更により油圧モータＭ
の容量を可変としている油圧式無段変速機において、上
記油圧閉回路を短絡させることによりクラッチオフとす
るクラッチ機構Ｃ１と、モータ用斜板１９に連結するピ
ストン３５及びこれが嵌合するシリンダ３６を有し、エ
ンジンの回転速度の上昇に応じて上昇するガバナー油圧
をガバナー油圧源８から作動油圧としてシリンダ３６内
に導入し、ガバナー油圧上昇時に、モータ用斜板１９が
立直側へと動くようにピストン３５をガバナー油圧によ
り直接作動させるガバナー油圧アクチュエータＡ１と、
上記ガバナー油圧源８とガバナー油圧アクチュエータＡ
１との間のガバナー油圧用油路１３６，１３７を開閉す
るガバナー油圧切り換え機構９０と、ガバナー油圧源８
からのガバナー油圧を作動油圧として導入して、ガバナ
ー油圧上昇により作動して上記クラッチ機構Ｃ１をクラ
ッチオフから半クラッチを経てクラッチオン状態へと切
り換えるクラッチ弁作動用アクチュエータＡ２とを備
え、上記モータ用斜板１９は、モータ用プランジャ１８
の押し付け荷重により車輛負荷の増加に伴い傾斜方向へ
の傾転モーメントが増加するように、その回動軸２２ａ
をモータ回転軸心から偏心させ、上記クラッチ機構Ｃ１
とガバナー油圧アクチュエータＡ１とを、クラッチ機構
Ｃ１がクラッチオフから半クラッチを経過するまでの間
は上記ガバナー油圧アクチュエータへの油路１３６，１
３７を遮断し、半クラッチを概略終了しクラッチオンに
移る前後に上記油路１３６，１３７を開いてガバナー油
圧アクチュエータＡ１にガバナー油圧を供給するように
連動させている。

【０００６】

【作用】入力軸の回転により、斜板式油圧ポンプを作動
させると、油圧ポンプから吐出された作動油は、自己隙
間補償機能をもつ油圧分配環により油圧モータへと圧送
される。吐出行程のポンプ用プランジャがポンプ用斜板
を介してモータ用シリンダブロックに与える反動トルク
と、膨張行程のモータ用プランジャがモータ用斜板から
受ける反動トルクとの和によって、モータ用シリンダブ
ロックは回転される。モータ用斜板は、エンジン回転速
度の上昇、たとえば、エンジン回転速度の二乗に略比例
して作動油圧が上昇するガバナー油圧アクチュエータに
よる立直側への作用力と、モータ用プランジャの押し付
け力による傾転モーメントとにより、エンジン回転速度
とモータ負荷に応じて傾斜角度が自動制御され、それに
より、油圧モータの回転は無段変速制御される。クラッ
チングは、クラッチ機構によって、油圧モータと油圧ポ
ンプとの間の閉回路を短絡させることにより、クラッチ
オフとするものであるが、クラッチオフ時には、ガバナ
ー油圧切り換え機構により、ガバナー油圧アクチュエー
タへのガバナー油圧は遮断されており、したがって、モ
ータ用斜板は最大傾斜状態、すなわち、最大減速比に保
たれている。クラッチング操作により、クラッチオフ状
態から半クラッチを経過するまでの間においても、上記
クラッチオフ時と同様、ガバナー油圧アクチュエータへ
のガバナー油圧は遮断されている。したがって、たとえ
モータ負荷が小さくて、モータ用斜板の傾転モーメント
が小さくとも、モータ用斜板は、最大傾斜状態、すなわ
ち、最大減速比に保たれ、スムースに油圧モータへの動
力伝達が開始され、油圧モータがスムースに作動し始め
る。さらに、半クラッチを概略終了しクラッチオンに移
る前後に、ガバナー油圧アクチュエータへガバナー油圧
が供給され、上記のようにエンジン回転速度とモータ負
荷によって、自動的に変速制御される。

【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
変速制御を行うガバナー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】油路構造について説明する。図１におい
て、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１０２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。

【００１２】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。

【００１３】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まで戻る閉回
路の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２４
ｂとを連通してポンプ用円筒穴７１から内方空間部２４
ｂ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１１３が形成されており、これらモータ側油路１１
３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２４ａに連通してモータ用円筒穴７３から外方空
間部２４ａに作動油を排出するようになっている。

【００１４】図１の斜板ホルダー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ガバナー油圧アク
チュエータＡ1 及び後述するモータ用プランジャ１８に
よる傾転モーメントによって入力軸心と直角な面に対す
る傾きが変化する。それにより、モータ用プランジャ１
８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。油圧ポンプＰに
対する油圧モータＭの変速比は次式で与えられる。 変速比＝ポンプ回転数／モータ回転数 ＝１＋モータ容量／ポンプ容量 上記式から明らかなように、モータ容量を０からある値
に変えれば、変速比は１からある必要な値まで変化させ
ることができる。モータ容量は、モータ用プランジャ１
８のストロークにより決定されるものであり、モータ用
斜板１９が入力軸心と直角な姿勢の時は、上記ストロー
クが０になることにより、モータ容量は０となり、変速
比は１である。そして、図１のように傾斜して行くに従
い、モータ容量が増加することにより、変速比が増加し
て行く。

【００１５】斜板ホルダー２１の傾斜角度を制御するた
めの詳しい構造を説明する。ガバナー油圧アクチュエー
タＡ1 は、ミッションケース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３５
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３
５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ケー
ス２２の壁内の入り口油路１２０に連通している。該入
り口油路１２０は、後述する図５のガバナー油圧切り換
え機構９０を介してガバナー油圧源８に接続しており、
ガバナー油圧切り換え機構９０が開いている時には、上
記油室８２には、エンジンの回転速度の二乗に略比例し
て圧力が変化するガバナー油圧が供給される。これによ
り、エンジン回転速度の上昇に対応（エンジン回転速度
の二乗に略比例）してシリンダ３６の油室８２の作動油
圧が上昇し、コイルばね８１に抗してモータ斜板１９を
入力軸１に対して直角な状態へと立ち上がらせる。

【００１６】一方、斜板ホルダー２１のトラニオン軸２
２ａの位置は、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、
モータ斜板１９よりも後方に設定されており、これによ
り、モータ用プランジャ１８の前方への押し付け荷重
で、モータ用斜板１９に対して、これを傾斜させて減速
比を増大させるＴ1 方向に傾転モーメントが作用するよ
うになっている。該傾転モーメントは、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
するにしたがって増加し、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。
すなわち、上記のように変速制御装置として、エンジン
回転速度の上昇に対応（エンジン回転速度の二乗に略比
例）してモータ斜板１９を立ち上がらせるように作用す
るシリンダ油室８２内のガバナー油圧と、モータ負荷の
増加に対応したモータ用プランジャ１８の押し付け荷重
により傾斜するように偏心配置されたモータ斜板１９
と、傾斜角が大きくなる方向にピストン３５を付勢する
コイルばね８１の３要素を備え、それらの釣り合いによ
り、エンジン回転速度とモータ負荷に対応する変速比に
自動的に制御することができるようになっている。

【００１７】リヤカバー２３内の構造を説明する。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２
７、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２
４ｂ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。そして、この支持軸２５の回動
により、油圧分配環２９を、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。

【００１８】図３のIV−IV断面拡大部分図を示す図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 と直角な
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。Ｘ１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。

【００１９】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。

【００２０】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２４
ｂに連通し、範囲Ｗ2 内のモータ側油路１１３が外方空
間部２４ａ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７３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。

【００２１】なお、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７
８ａ，７８ｂ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。

【００２２】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縦油路
１１５と、該縦油路１１５の後端部から半径方向外方に
延びる油路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１１６，１１
７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。

【００２３】図３のVIIーVII断面を示す図７において、
スプール３０内の半径方向の油路１１６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１
１６ａ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。

【００２４】また、支持軸２５の内周部には、図３に示
すように、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２４ａへと油を逃がす
ようになっている。なお、該リリーフ弁３３としては、
内方空間部２４ｂから外方空間部２４ａあるいは外方空
間部２４ａから内方空間部２４ｂへのいずれの方向へも
リリーフを行える構造としてもよい。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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クラッチ弁を開弁さ
せ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を有すると共に、ニュートラルスイッチ
８６を作動させるための凹状カム部６１ｃを有してい
る。

【００２８】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、スプール３０の後端部にはレバー５
０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がクラッチ弁作動用アクチ
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５２
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１
２５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１２７，
１２８の下側には、これらに連通すると共にシリンダ５
２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５
５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１
３２が形成されており、該作動油流入口１３２は、エン
ジンの回転速度の二乗に略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、上記圧力のガバナー油圧が
供給される。したがって、スプール５４の環状油路１３
１が右側油孔１２８に連通している状態においては、エ
ンジン回転速度の上昇に対応（エンジン回転速度の二乗
に略比例）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を介してスプール３０を回
動させ、クラッチオフから半クラッチを経てクラッチオ
ン状態へと切り換える。

【００２９】クラッチ弁作動用のピストン５１の左方に
は、ピストン５１の動きを２段アクション形にすると共
に、前記ガバナー油圧アクチュエータＡ1 のガバナー油
圧を切り換えるためのダンパー兼ガバナー油圧切り換え
機構９０が配置されている。該切り換え機構９０は、ミ
ッションケース２２に形成された円筒状の嵌合孔９０ａ
内に、環状油路９１ａを有する切り換えスプール９１を
軸方向移動自在に嵌合し、該スプール９１を圧縮コイル
ばね９２により右側（ピストン５１側）へ付勢して、右
方のシート部９４に着座させている。嵌合孔９０ａ内に
は、ガバナー油圧源８に接続された入り口側ガバナー油
圧用油路１３６が開口すると共に、該入り口側ガバナー
油圧用油路１３６の左側に、出口側ガバナー油圧用油路
１３７が開口しており、出口側ガバナー油圧用油路１３
７は前記ガバナー油圧アクチュエータＡ1 の入り口油路
１２０に連通している。すなわち、図７の（ａ）及び
（ｂ）に示すように、クラッチオフ時及び半クラッチ時
には、切り換えスプール９１はシート部９４に着座し
て、入り口側ガバナー油圧用油路１３６と出口側ガバナ
ー油圧用油路１３７とを遮断し、一方、図７の（ｃ）で
示すように、クラッチオン状態では、入り口側ガバナー
油圧用油路１３６と出口側ガバナー油圧用油路１３７と
を、環状油路９１ａを介して連通するようになってい
る。また、クラッチオフ状態から半クラッチまでは、ピ
ストン５１は迅速に移動し、半クラッチ状態からクラッ
チオン状態間では、圧縮コイルばね９２の抵抗により、
緩やかに移動するようになっている。

【００３０】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、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６２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は左側に凸部６４ａ
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。

【００３１】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。

【００３２】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。
図６は前進位置状態を示しており、前記カム軸６４の凸
部６４ａは、ブレーキオフ状態で左端に位置しており、
図６の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と干渉することにより、ピン６
２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。

【００３３】カムプレート６１のカム部６１ｂは、図５
で示す中立位置において、ピン６２を右方へ押し込んで
レバー６３の上端部を右方に傾けており、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
５３及び左側油室１２５の作動油圧により、右方へと押
し付けている。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５
０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。

【００３４】カム軸６４とレバー６３との関係におい
て、図６のように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６
３ａ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、図５のように
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。

【００３５】また、図６の前進位置において、カム軸６
４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。

【００３６】油圧変速機全体の作動及び本願発明に関連
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１８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。モータ用斜板１９は、エンジン回転速度の二
乗に略比例して作動油圧が上昇するガバナー油圧アクチ
ュエータＡ1 による立直側への作用力と、モータ用プラ
ンジャの押し付け荷重による傾転モーメントにより、エ
ンジン回転速度とモータ負荷に応じて傾斜角度が制御さ
れ、それにより、無段変速制御される。

【００３７】クラッチング制御について説明する。図７
の（ａ）に示すようにクラッチオフ時には、両空間部２
４ａ，２４ｂ（図３）間は油路１１５，１１６，１１７
を介して短絡しており、一方、ガバナー油圧切り換え機
構９０の切り換えスプール９１は、シート部９４に着座
しており、両ガバナー油圧用油路１３６，１３７間を遮
断している。ガバナー油圧アクチュエータＡ1 の油室８
２内は、入り口油路１２０及び出口側ガバナー油圧用油
路１３７を介してミッションケース２２内に開放されて
いる。したがって、ガバナー油圧アクチュエータＡ1 の
ピストン３５は、コイルばね８１により前方位置に押し
付けられ、これにより、モータ用斜板１９は最大傾斜状
態、すなわち、最大減速比に保たれている。図７の
（ｂ）のような半クラッチ状態の時には、両空間部２４
ａ，２４ｂ（図３）間は、部分的に遮断された状態にな
っているが、ガバナー切り換え機構９０は、上記クラッ
チオフ時と同様、ガバナー油圧アクチュエータＡ1 への
ガバナー油圧を遮断している。したがって、たとえモー
タ負荷が小さくて、モータ用斜板１９の傾転モーメント
が小さくとも、モータ用斜板１９は、最大傾斜状態、す
なわち、最大減速比に保たれ、スムースに油圧モータＭ
への動力伝達が開始され、油圧モータＭがスムースに作
動し始める。さらに、図７の（ｃ）のように、クラッチ
オンへと操作すると、ガバナー油圧アクチュエータＡ1
へガバナー油圧が供給され、上記のようにエンジン回転
速度とモータ負荷によって、自動的に変速制御される。

【００３８】

【別の実施例】図８はガバナー油圧アクチュエータＡ1
及びクラッチ制御機構の別の例を示しており、油圧シリ
ンダ３６内のピストン３５は連結リンク１６１を介して
斜板ホルダー２１の上端部に連結し、該ピストン３５に
より、油圧シリンダ３６内は、前側の第１の油室８２ａ
と、右側の油室８２ｂに区画されており、それぞれ油孔
１５０、１５１を有している。油圧シリンダ３６の上側
には、軸方向移動自在なスプール式の４ポート２位置方
向切り換え弁１５２が設けられており、該２位置方向切
り換え弁１５２の上側には、上記油孔１５０、１５１の
中間部に位置する入り口油孔１５３が形成されており、
切り換え弁１５２の軸方向移動により、入り口油孔１５
３を、右側油室８２ｂと左側油室８２ａとに、切り換え
自在に連通するようになっている。

【００３９】切り換え弁１５２は、つば部１５２ａを一
体に有し、該つば部１５２ａと前方のばね受け板１５５
の間に縮設された圧縮コイルばね１５４により、後方に
付勢されている。２位置方向切り換え弁１５２には、両
端がミッションケース２２内に開口し、図８の状態にお
いて左側油室８２ａに連通するドレン油路１３９が形成
されている。入り口油孔１５３は、油路１５６、２ポー
ト２位置開閉切り換え弁１６５を介して図５の出口側ガ
バナー油圧用油路１３７に連通している。上記油路１５
６からは、パイロット油路１５６ａが分岐し、該パイロ
ット油路１５６ａは、切り換え弁１５２のつば部１５２
ａにより構成されるパイロット油室１５７に連通してい
る。すなわち、２位置方向切り換え弁１５２は、入り口
油孔１５３にガバナー油圧が供給されていない状態ある
いはガバナー油圧が低い時には、図８に示すように圧縮
コイルばね１５４により後方に付勢された状態を保ち、
入り口油孔１５３を右側油室８２ｂに連通すると共に、
左側油室８２ａをドレン油路１３９を介してミッション
ケース２２内に連通する。一方、入り口油孔１５３に供
給されるガバナー油圧が一定値以上に高くなると、パイ
ロット油路１５６ａからパイロット油室１５７に供給さ
れるガバナー油圧により、切り換え弁１５２が圧縮コイ
ルばね１５４に抗して前方に移動し、入り口油孔１５３
を左側油室８２ａに連通する。

【００４０】２ポート２位置開閉切り換え弁１６５は、
たとえば、電磁ソレノイド１６０に接続されている。該
電磁ソレノイド１６０は，コントローラ１６６に接続さ
れ、コントローラ１６６はポテンションメータ１６７に
接続されている。該ポテンションメータ１６７は、油圧
ピストン３５に連結されて、ピストン３５の位置を測定
し、コントローラ１６６に入力するようになっている。
コントローラ１６６には、予め所定の変速比が設定され
ており、その変速比を検知すると、電磁ソレノイド１６
０に信号をおくり、２ポート２位置開閉切り換え弁１６
５を閉じ、左側油室８２ａに作動油を封じ込めることに
より、所定の変速比でロックするようになっている。ま
た、電磁ソレノイド１６０は、ブレーキ機構１７０にも
接続されており、ブレーキオン時に、電磁ソレノイド１
６０をオフにして、ロックを解除するようになってい
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、上記油圧
閉回路を短絡させることによりクラッチオフとするクラ
ッチ機構Ｃ１と、モータ用斜板１９に連結するピストン
３５及びこれが嵌合するシリンダ３６を有し、エンジン
の回転速度の上昇に応じて上昇するガバナー油圧をガバ
ナー油圧源８から作動油圧としてシリンダ３６内に導入
し、ガバナー油圧上昇時に、モータ用斜板１９が立直側
へと動くようにピストン３５をガバナー油圧により直接
作動させるガバナー油圧アクチュエータＡ１と、上記ガ
バナー油圧源８とガバナー油圧アクチュエータＡ１との
間のガバナー油圧用油路１３６，１３７を開閉するガバ
ナー油圧切り換え機構９０と、ガバナー油圧源８からの
ガバナー油圧を作動油圧として導入して、ガバナー油圧
上昇により作動して上記クラッチ機構Ｃ１をクラッチオ
フから半クラッチを経てクラッチオン状態へと切り換え
るクラッチ弁作動用アクチュエータＡ２とを備え、上記
モータ用斜板１９は、モータ用プランジャ１８の押し付
け荷重により車輛負荷の増加に伴い傾斜方向への傾転モ
ーメントが増加するように、その回動軸２２ａをモータ
回転軸心から偏心させ、上記クラッチ機構Ｃ１とガバナ
ー油圧アクチュエータＡ１とを、クラッチ機構Ｃ１がク
ラッチオフから半クラッチを経過するまでの間は上記ガ
バナー油圧アクチュエータへの油路１３６，１３７を遮
断し、半クラッチを概略終了しクラッチオンに移る前後
に上記油路１３６，１３７を開いてガバナー油圧アクチ
ュエータＡ１にガバナー油圧を供給するように連動させ
ているので、次のような利点がある。 （１）クラッチオン状態で走行中は、モータ用斜板の傾
動軸心の変位と、ガバナー油圧アクチュエータへのガバ
ナー油圧との要素により、エンジン回転速度とモータ負
荷に対応する変速比が自動的に決定される。すなわち、
エンジン回転速度とモータ負荷に対応した変速比を、自
動的に決定でき、かつ、安価で信頼性の高い油圧式無段
変速機を提供することができる。詳しく説明すると、減
速比制御のためにモータ用斜板１９を駆動する手段とし
ては、ガバナー油圧を直接利用して立直側へと動かすガ
バナー油圧アクチュエータＡ１と、モータ用プランジャ
の押し付け荷重を利用して傾斜側へと動かす偏心（オフ
セット）構造とを備え、クラッチＣ１の開閉駆動する手
段用としては、ガバナー油圧で作動するクラッチ弁作動
用アクチュエータＡ２を備え、また上記切換機構９０の
駆動手段としては、上記クラッチ弁作動用アクチュエー
タＡ２を利用しており、これにより、サーボモータ等の
高価な油圧機器を設ける必要がなくなり、構造の簡素
化、低コスト化並びにメンテナンスの容易化を達成して
いるのである。 （２）半クラッチを経てクラッチオンへのクラッチ操作
を円滑に行える。すなわち、クラッチング制御の際、半
クラッチ状態にした場合においても、ガバナー油圧アク
チュエータへのガバナー油圧は遮断されるため、たとえ
モータ負荷が小さくて、モータ用斜板の傾転モーメント
が小さくとも、モータ用斜板は、最大傾斜状態となり、
最大減速比に保たれた状態で半クラッチが行われるた
め、スムースに油圧モータが起動される。 （３）クラッチ機構Ｃ１は、ガバナー油圧アクチュエー
タＡ１と同様にガバナー油圧で直接駆動するクラッチ弁
作動用アクチュエータＡ２により切り換えられるので、
ガバナー油圧で作動するアクチュエータＡ１，Ａ２同士
を容易に連動させることができ、最終的にクラッチ機構
Ｃ１とモータ用斜板９の立直側へと回動との連動操作が
円滑に行える。 （４）クラッチ弁作動用アクチュエータＡ２はガバナー
油圧により直接駆動してクラッチ機構Ｃ１を切り換える
ので、エンジン回転が低くなれば、モータ用斜板１９の
傾斜角に関係なく、クラッチが切れ、エンストなどの心
配がない。

【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る。

【図４】 図３のIV−IV断面図である。

【図５】 中立位置でのクラッチ制御機構の縦断面図で
ある。

【図６】 前進位置でのクラッチ制御機構の縦断面図で
ある。

【図７】 図３のVII−VII断面に相当し、クラッチ制御
機構の作動説明図である。

【図８】 ガバナー油圧アクチュエータの変形例を示す
縦断面拡大図である。

【符号の説明】

１ 入力軸 １９ モータ用斜板 ９０ ガバナー油圧切り換え機構 １３６ 入り口側ガバナー油圧用油路 １３７ 出口側ガバナー油圧用油路 Ａ1 ガバナー油圧アクチュエータ Ｃ1 主クラッチ Ｐ 斜板式油圧ポンプ Ｍ 斜板式油圧モータ

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、モータ用斜板１
   ９の傾斜角度の変更により油圧モータＭの容量を可変と
   している油圧式無段変速機において、 上記油圧閉回路を短絡させることによりクラッチオフと
   するクラッチ機構Ｃ１と、 モータ用斜板１９に連結するピストン３５及びこれが嵌
   合するシリンダ３６を有し、エンジンの回転速度の上昇
   に応じて上昇するガバナー油圧をガバナー油圧源８から
   作動油圧としてシリンダ３６内に導入し、ガバナー油圧
   上昇時に、モータ用斜板１９が立直側へと動くようにピ
   ストン３５をガバナー油圧により直接作動させるガバナ
   ー油圧アクチュエータＡ１と、 上記ガバナー油圧源８とガバナー油圧アクチュエータＡ
   １との間のガバナー油圧用油路１３６，１３７を開閉す
   るガバナー油圧切り換え機構９０と、 ガバナー油圧源８からのガバナー油圧を作動油圧として
   導入して、ガバナー油圧上昇により作動して上記クラッ
   チ機構Ｃ１をクラッチオフから半クラッチを経てクラッ
   チオン状態へと切り換えるクラッチ弁作動用アクチュエ
   ータＡ２とを備え、 上記モータ用斜板１９は、モータ用プランジャ１８の押
   し付け荷重により車輛負荷の増加に伴い傾斜方向への傾
   転モーメントが増加するように、その回動軸２２ａをモ
   ータ回転軸心から偏心させ、 上記クラッチ機構Ｃ１とガバナー油圧アクチュエータＡ
   １とを、クラッチ機構Ｃ１がクラッチオフから半クラッ
   チを経過するまでの間は上記ガバナー油圧アクチュエー
   タへの油路１３６，１３７を遮断し、半クラッチを概略
   終了しクラッチオンに移る前後に上記油路１３６，１３
   ７を開いてガバナー油圧アクチュエータＡ１にガバナー
   油圧を供給するように連動させていることを特徴とする
   油圧式無段変速機。