JP2974163B2 - 斜板プランジャ式油圧装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、斜板プランジャ式油圧
ポンプ、モータ等のような斜板プランジャ式油圧装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】このような斜板プランジャ式油圧ポン
プ、モータとしては、例えば、特開昭６１−１１８５６
６号公報に開示の装置がある。このような装置において
は、プランジャの本数を奇数本にして各プランジャの吐
出および吸入の位相をずらせ、流量およびトルク変動が
少なくなるようにするのが一般的である。なお、斜板プ
ランジャ式油圧ポンプとモータとを組み合わせて油圧式
無段変速機を構成することもあるが、このような場合に
も同様である。

【０００３】また、プランジャが吐出行程（収縮行程）
から吸入行程（膨張行程）に移行するときにこのプラン
ジャが摺合されたシリンダ孔内に急激な油圧変化が生
じ、これがプランジャ、斜板、ケーシング等に加振力と
して伝達され、上記油圧装置およびこれを用いた油圧式
無段変速機からの騒音を引き起こす一因となっているこ
とが従来から知られている。このようなことから、上記
油圧変化を緩やかにするため、上記両行程の間に、予圧
縮および予膨張区間を設けたり、絞り通路（Ｖ字溝、切
り欠き穴、調整弁等）を設けたりすることが従来から多
数提案されている。（例えば、実開昭６３−９６３７２
号、特開平２−１２９４６１号公報等）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように油圧変化を緩やかにしたとしても、各プランジャ
に対応するシリンダ孔内の油圧変化が緩やかになるだけ
であり、全プランジャに作用するスラスト荷重の合成値
（スラスト合成荷重）は変動し、このスラスト合成荷重
が加振力として作用し、騒音を十分に低下させることが
難しいという問題があることが判明した。

【０００５】このスラスト合成荷重の変動について、図
２１を参照して説明する。この図には、９本のプランジ
ャを有する斜板プランジャ式油圧ポンプにおいて、シリ
ンダブロックの回転に応じて各プランジャに作用するス
ラスト荷重Ｆ1−Ｆ9と、これらスラスト力の合成値、す
なわちスラスト合成荷重Ｆtとが示されている。なお、
横軸には時間ｔを示しているが、シリンダブロックの回
転角は時間とともに変化するため、横軸には回転角を示
しても良い。この図から分かるように、各プランジャの
スラスト荷重は、増圧および減圧区間が設けられて滑ら
かに変化しているのであるが、これらを合成したスラス
ト合成荷重Ｆtは図示のように変動する。

【０００６】一方、斜板プランジャ式油圧ポンプもしく
はモータが可変容量タイプであり傾転支軸を有する場合
や、これらが定容量タイプでもこの傾転支軸に類する支
軸を有する場合には、各プランジャに対応するシリンダ
孔内の油圧変化を緩やかにしたとしても、加振力の一因
と考えられる上記支軸回りのモーメントの変動を十分に
抑えることができず、これらポンプもしくはモータから
の騒音を十分に低下させることが難しいという問題もあ
ることが判明した。

【０００７】本発明は上記のような問題に鑑みたもの
で、各プランジャに対応するシリンダ孔内の油圧変化
（増圧および減圧変化）を緩やかにしつつ、且つ、スラ
スト合成荷重の変動や斜板の支軸回りに加わるモーメン
トの変動を小さく抑えることができるような構成の斜板
プランジャ式油圧装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【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、回転軸を囲む環状配列で偶数本
のプランジャを摺合させてなるシリンダブロックにおけ
る斜板に対向する側面とは反対側の側面に、分配弁板を
摺接して配設して斜板プランジャ式油圧装置を構成して
おり、シリンダブロックの前記反対側の側面には、各シ
リンダ孔に連通する偶数個の連結ポートを回転軸を中心
とする所定円周上に並んで形成し、さらに、分配弁板に
は、シリンダブロックの回転に応じ連結ポートを介し
て、膨張行程にあるプランジャが摺合されたシリンダ孔
に連通する流入ポートと、収縮行程にあるプランジャが
摺合されたシリンダ孔に連通する流出ポートとを形成し
ており、シリンダブロックの回転に応じて連結ポートが
流入ポートと流出ポートとの間に位置し、この連結ポー
トおよびこれに連通するシリンダ孔内の油圧が、低圧側
のポート内の油圧から高圧側のポート内の油圧まで増圧
される区間に対応するシリンダブロックの回転角θ1
と、高圧側のポート内の油圧から低圧側のポート内の油
圧まで減圧される区間に対応するシリンダブロックの回
転角θ2と、増圧開始から減圧開始に至るまでのシリン
ダブロックの回転角θ3とが、 θ1＝θ2＝３６０°／Ｚ×ｋ で、且つ θ3＝１８０° 但し、Ｚ：前記プランジャの本数であり偶数値 ｋ＝１，２，３・・・（整数） となるように、流入および流出ポートを形成している。

【０００９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施
例について説明する。図１に本発明を油圧ポンプに適用
した例を示している。このポンプのケーシング１内に入
力軸２がベアリング３を介して回転自在に支承され、こ
の入力軸２にシリンダブロック４が摺動可能にスプライ
ン結合される。シリンダブロック４はベアリング５を介
してケーシング１に回転自在に支承される。また、ケー
シング１において、シリンダブロック４の一端側（図に
おいて左側）には斜板６が、他端側（右側）には分配弁
板７がそれぞれ設置されている。

【００１０】斜板６は入力軸２を囲むように円環状をな
し、トラニオン軸（傾転支軸）８ａを介してケーシング
１に傾動可能に支持させた円環状の斜板ホルダ８内に取
り付けられている。従って、斜板６は斜板ホルダ８とと
もにトラニオン軸８ａを中心として傾動して、シリンダ
ブロック４の回転軸線に対する傾転角を任意に変えるこ
とができる。分配弁板７はケーシング１に固着させてお
り、その中心部において、シリンダブロック４を貫通す
る入力軸２の先端をベアリング９を介して支持する。こ
の分配弁板７とシリンダブロック４との対向面７ｆ，４
ｆを摺接させるために、シリンダブロック４を分配弁板
７側へ付勢するばね１０が入力軸２とシリンダブロック
４との間に配設されている。

【００１１】シリンダブロック４は、その回転軸周りに
等間隔を置き、且つ、その回転軸線と平行な１０本のシ
リンダ孔１１，１１，・・・を有し、各シリンダ孔１１
内にそれぞれプランジャ１２が摺合されている。各プラ
ンジャ１２は、対応するシリンダ孔１１内に油室１３を
画成し、各油室１３に繋がる１０個の連結ポート１３ａ
が、図２に示すように、シリンダブロック４の前記対抗
面４ｆに開口してシリンダブロック４内に形成されてい
る。なお、この開口部は同一円周上に等間隔で並んで形
成されている。一方、分配弁板７は、図３に示すよう
に、前記対抗面７ｆの片側半面に、前記連結ポート１３
ａのうちのこの半面に対向するポートと連通する一個の
吐出ポート（流出ポート）１４を有し、反対側の片側半
面に、この半面に対向する連結ポート１３ａと連通する
一個の吸入ポート（流入ポート）１５を有し、これら吸
入および吐出ポート１４，１５がそれぞれ吐出および吸
入路１４ａ，１５ａに繋がる。各プランジャ１２の先端
部には、シュー１６が首振り自在に連結されており、各
シュー１６は斜板６に摺接している。なお、この摺接を
確実に行わせるため、リテーナプレート１７がシュー１
６を斜板６の方に押圧するようにして取り付けられてい
る。

【００１２】以上の構成の油圧ポンプにおいて、入力軸
２を図１において左側から視て反時計回りに回転させる
と、この入力軸２とともにシリンダブロック４も反時計
回りに回転駆動する。これにより、例えば、下死点B.D.
C.に位置して最も膨張した状態にあるプランジャ１２の
先端に連結されたシュー１６は、傾動した斜板６上を摺
接したまま移動し、シュー１６およびプランジャ１２は
斜板６に押し上げられて収縮方向に移動する。これによ
り、このプランジャ１２により画成された油室１３は縮
小され、油室１３内の作動油は加圧されて分配弁板７の
吐出ポート１４に吐出される。このプランジャ１２が上
死点T.D.C.まで回転されると最も縮小した状態となり吐
出行程が完了し、今度は、シュー１６が斜板６に沿って
移動してプランジャ１２はシリンダ孔１３内で膨張方向
に移動する。これにより、吸入ポート１５から油室１３
内に作動油が吸入される。

【００１３】なお、図３に示すように、分配弁板７に形
成された吐出ポート１４と吸入ポート１５との間には、
連結ポート１３ａより大きな間隔が設けられている。す
なわち、プランジャ１２が下死点B.D.C.に位置したとき
にその連結ポート１３ａは、２点鎖線で示すように、吸
入ポート１５と接するとともに吐出ポート１４から離
れ、プランジャ１２が上死点T.D.C.に位置したときにそ
の連結ポート１３ａは、吐出ポート１４と接するととも
に吸入ポート１５から離れて位置するように、各ポート
１４，１５が形成されている。このため、シリンダブロ
ック４の回転に応じて、プランジャ１２が下死点B.D.C.
から回転移動すると、連結ポート１３ａが吐出ポート１
４に対向するまでの間はこの連結ポート１３ａが連通す
る油室１３はどこにも連通しない状態となり、プランジ
ャ１２の圧縮方向への移動によりこの油室１３内の作動
油は予圧縮（増圧）される。同様に、プランジャ１２が
上死点T.D.C.にある状態から回転されると、連結ポート
１３ａが吸入ポート１５に対向するまでの間はこの連結
ポート１３ａが連通する油室１３はどこにも連通しない
状態となり、プランジャ１２の膨張方向への移動により
この油室１３内の作動油は予膨張（減圧）される。

【００１４】このときのプランジャ１２の位置（シリン
ダブロック４の回転角）とこのプランジャ１２により画
成された油室１３内の油圧との関係を図４および図５に
示している。なお、図５は図１の矢印ＩＩ−ＩＩ方向に
視てシリンダブロック４および斜板ホルダ８を示してい
る。図においては、回転角θが０°のときに下死点B.D.
Cに位置するプランジャ１２により画成された油室１３
内の油圧Ｐが、回転角の変化に応じてどのように変化す
るかを示している。回転角が０°からθ1だけ回転する
までの間が増圧（予圧縮）区間であり、回転角が１８０
°からθ2だけ回転するまでの間が減圧（予膨張）区間
である。本例では、増圧区間において油圧Ｐは低圧ＰL
から高圧ＰHまで緩やかに変化し、減圧区間において油
圧Ｐは高圧ＰHから低圧ＰLまで緩やかに変化している。

【００１５】本例においては、この増圧を受ける回転角
θ1と減圧を受ける回転角θ2とが等しく、すなわちθ1
＝θ2 であり、且つ、増圧開始から減圧開始までの回
転角θ3が、θ3＝１８０°となるように、吐出ポート１
４および吸入ポート１５が形成されている。このように
両ポート１４，１５を形成した本例の斜板プランジャ式
油圧ポンプにおいて、シリンダブロック４の回転に対し
て、１０本のプランジャ１２の各々に作用するスラスト
荷重Ｆ1−Ｆ10およびこれらの荷重を合成したスラスト
合成荷重Ｆtの時間変化を図６に示している。この図か
ら分かるように、θ1，θ2 ，θ3を上記のように設定す
れば、例えば、Ｆ1の荷重低下部とＦ6の荷重増加部とが
相殺し合って、スラスト合成荷重Ｆtの変動が理論的に
は零となる。

【００１６】このため、本例の油圧ポンプの場合には、
スラスト合成荷重Ｆtに起因する加振力を小さくして、
油圧ポンプからの振動、騒音の発生を抑えることができ
る。なお、可変容量式の場合には、斜板の傾転角が変化
すると、増圧量および減圧量は変化するのであるが、本
例のポンプの場合には、θ1，θ2 ，θ3を上記のように
設定しさえすれば良く、斜板の傾転角には関係しない。
なお、増圧を受ける回転角θ1と減圧を受ける回転角θ2
とは、ポンプの容積効率の点から考えると、小さい方が
好ましい。

【００１７】以上のように各回転角θ1，θ2，θ3を設
定すれば、スラスト合成荷重Ｆtの変動を小さくするこ
とができるのであるが、増圧を受ける回転角θ1の区間
および減圧を受ける回転角θ2の区間での油圧変化を図
４もしくは図５に示すような緩やかな変化とすることが
難しいこともある。このため、図７に示すように、分配
弁板７′の吐出ポート１４および吸入ポート１５の端部
にＶ字状の溝１４ａ，１５ａを形成して、図４もしくは
図５に示すような変化が得られるようにしても良い。な
お、図示してはいないが、このＶ字状の溝１４ａ，１５
ａの代わりに、穴やバルブを設けて図４に示すような油
圧変化が得られるようにしても良い。

【００１８】また、図３および図７の例では、いずれも
連結ポート１３ａが下死点T.D.C.もしくは上死点T.D.C.
に位置するときからシリンダブロック４の回転に応じて
増圧もしくは減圧が開始するようになっている。しかし
ながら、増圧および減圧の開始点はこれに限られるもの
ではなく、図８に示すように、両死点からずれた位置か
ら増圧および減圧を開始させるように、吐出ポート１４
および吸入ポート１５を形成しても良い。図８に示すよ
うに両ポート１４，１５を形成した場合には、油室１３
内の油圧Ｐは図９に示すように変化する。但し、この場
合にも、各回転角θ1，θ2，θ3は上記θ1＝θ2，θ3＝
１８０°という条件を満足するように設定される。な
お、増圧および減圧開始点を、下及び上死点に対して、
図８とは逆の方向にずらせても良いのは無論のことであ
る。

【００１９】次に、トラニオン軸８ａ回りに作用するモ
ーメントについて考える。図１０に示すように、シリン
ダブロック４の回転に応じて、下死点B.D.C.から角度θ
だけ回転した位置にプランジャ１２があるときに、この
プランジャ１２に作用する押力Ｆにより、斜板６および
斜板ホルダ８に作用するトラニオン軸８ａ回りのモーメ
ントＭは次式で表される。 Ｍ＝Ｆ×Ｒ1×COSθ×SEC²α ・・・（１） なお、Ｒ1はプランジャ１２のトラニオン軸８ａ回りの
モーメントアームの長さであり、図１０に示すように、
プランジャ１２の斜板６上での回転移動半径をＲ2と
し、下死点B.D.C.から角度θだけ回転した位置にプラン
ジャ１２があるときでの斜板６上におけるトラニオン軸
８ａからの距離をＲ3とすると、 Ｒ2＝Ｒ1×SECα と示される。ここで、 Ｒ3＝Ｒ2×COSθ なので、 Ｒ3＝Ｒ×COSθ×SECα と示される。また、 Ｍ＝Ｆ×SECα×Ｒ3 なので、上記モーメントＭが得られる。但し、角度αは
斜板６の傾転角である。また、プランジャ１２の首振り
中心から斜板６の摺接面までの距離ｈと傾転支軸（トラ
ニオン軸８ａ）の中心から斜板６の摺接面までの距離ｃ
とが等しく設定されており、傾転支軸の中心Ｏ1とプラ
ンジャ１２の回転移動ピッチ円のセンターＯ2とは、斜
板６の摺接面上において合致するようになっている。上
記式（１）で表されるモーメントは、一本のプランジャ
１２に作用する押力Ｆに基づくものであり、これを全プ
ランジャ１２について合成すれば、トラニオン軸８ａ回
りに作用する合モーメントＭｔを得ることができる。

【００２０】ここで、プランジャ１２の本数Ｚが１０本
の場合と、１２本の場合とについて、増圧を受ける回転
角θ1と減圧を受ける回転角θ2とを０°から９０°まで
変化させたときの、各角度における合モーメントＭtの
変動率εを求めた。その結果を図１２および図１３に示
しており、これらの図から分かるように、増圧を受ける
回転角θ1と減圧を受ける回転角θ2とが、３６０°／Ｚ
×ｋ（但しｋ＝整数）となるところで、変動率εが極小
となるという結果が得られた。例えば、Ｚ＝１０本の場
合には、θ1＝θ2＝３６°（ｋ＝１），７２°（ｋ＝
２）と、３６°のｋ（整数）倍となる角度で変動率εが
極小となり、Ｚ＝１２本の場合には、θ1＝θ2＝３０°
（ｋ＝１），６０°（ｋ＝２）と、３０°のｋ（整数）
倍となる角度で変動率εが極小となる。

【００２１】したがって、合モーメントＭｔを小さくす
るには、 θ1＝θ2＝３６０°／Ｚ×ｋ ・・・（２） 但し、Ｚ：前記プランジャの本数であり偶数値 ｋ＝１，２，３・・・（整数） および θ3＝１８０° ・・・（３） となるように、吐出ポート１４および吸入ポート１５を
形成すればよいことが分かる。なお、合モーメントＭt
の変動率εとは、図１１示すように合モーメントＭtが
変動した場合に、下記のようにして求められる。 ε＝｛（ΣＭt）max−（ΣＭt）min｝／（ΣＭt）mean×１００ （％）

【００２２】上記合モーメントＭｔの算出においては、
図１４（Ａ）に示すように、トラニオン軸（傾転支軸）
の中心Ｏ1とプランジャ１２の回転移動ピッチ円のセン
ターＯ2とは、斜板６の摺接面上において合致する場合
について説明したが、図１４（Ｂ）に示すように、トラ
ニオン軸（傾転支軸）の中心Ｏ1がプランジャ１２の回
転移動ピッチ円のセンターＯ2からオフセットする場合
でも、合モーメントＭｔの絶対値が異なるだけで、その
極小値が発生するθ1，θ2の値は、図１２，１３の場合
と同様である。

【００２３】上記式（２），（３）のように各回転角θ
1，θ2，θ3を設定すれば、合モーメントＭtの変動を小
さくすることができるのであるが、増圧を受ける回転角
θ1の区間および減圧を受ける回転角θ2の区間での油圧
変化を図４もしくは図５に示すような緩やかな変化とす
るため、本例の場合にも図７に示すように、分配弁板
７′の吐出ポート１４および吸入ポート１５の端部にＶ
字状の溝１４ａ，１５ａを形成しても良い。

【００２４】以上においては、斜板プランジャ式油圧ポ
ンプについて説明したが、これを油圧モータとして用い
ても良い。さらに、上記例では斜板の傾動角が調整可能
な可変容量式のポンプを示しているが、固定容量式の場
合も同様である。

【００２５】以上においては、油圧ポンプもしくは油圧
モータ単体として用いる場合について説明したが、この
ような油圧ポンプとモータとを組み合わせて油圧式無段
変速機を構成することもある。このような無段変速機の
一例を図１５に示しており、この無段変速機は、ケース
２０ａ〜２０ｃにより囲まれた空間内に油圧ポンプＰお
よび油圧モータＭが同芯に配設されて構成されている。
油圧ポンプＰの入力軸２１はエンジンの出力軸と結合さ
れている。

【００２６】油圧ポンプＰは、入力軸２１にスプライン
結合されたポンプシリンダ６０と、このポンプシリンダ
６０に円周上等間隔に形成された複数のシリンダ孔６１
に摺合した複数のポンププランジャ６２とを有してな
り、入力軸２１を介して伝達されるエンジンの動力によ
り回転駆動される。油圧モータＭは、ポンプシリンダ６
０を外囲して設けられたモータシリンダ７０と、モータ
シリンダ７０に円周上等間隔に形成された複数のシリン
ダ孔７１に摺合した複数のモータプランジャ７２とから
構成されており、ポンプシリンダ６０と同芯上にて相対
回転可能なようになっている。

【００２７】モータシリンダ７０は、軸方向に並んで一
体に結合された第１〜第４の部分７０ａ〜７０ｄにより
構成される。第１の部分７０ａはその左端外周において
ベアリング７９ａを介してケース２０ｂにより回転自在
に支持されるとともに、右側内側面は入力軸１に対して
傾斜してポンプ斜板ホルダを構成しており、このポンプ
斜板ホルダ上にポンプ斜板リング６３が設けられてい
る。第２の部分７０ｂには前記複数のシリンダ孔７１が
形成され、第３の部分７０ｃは各シリンダ孔６１，７１
への油路が形成された分配盤８０を有する。第４の部分
７０ｄは第３の部分７０Ｃと結合され、ベアリング７９
ｂを介してケース５ｃにより回転自在に支持されてい
る。

【００２８】上記ポンプ斜板リング６３上には、円環状
のポンプシュー６４が回転滑動自在に取り付けられ、こ
のポンプシュー６４とポンププランジャ６２とが連接桿
６５を介してある程度首振り自在に連結されている。ポ
ンプシュー６４とポンプシリンダ６０には互いに噛合す
る傘歯車６８ａ，６８ｂが形成されている。このため、
入力軸１からポンプシリンダ６０を回転駆動するとポン
プシュー６４も同一回転駆動され、ポンプ斜板リング６
３の傾斜に応じてポンププランジャ６２は往復動され、
吸入ポートからのオイルの吸入および吐出ポートへのオ
イルの吐出がなされる。

【００２９】また、各モータプランジャ７２に対向する
斜板ホルダ７３が、その両外端から紙面に直角な方向に
突出する一対のトラニオン軸（揺動軸）７３ａを介して
ケース２０ａ，２０ｂにより揺動自在に支承されてい
る。この斜板ホルダ７３のモータプランジャ７２に対向
する面上にはモータ斜板リング７３ｂが配設され、この
モータ斜板リング７３ｂ上に滑接してモータシュー７４
が取り付けられている。モータシュー７４は、各モータ
プランジャ７２の端部に首振り自在に連結されている。
斜板ホルダ７３は、そのトラニオン軸７３ａから離れた
位置で、リンク部材３９を介して変速用サーボユニット
３０のピストンロッド３３と連結されており、変速用サ
ーボユニット３０により、ピストンロッド３３が軸方向
に移動されると、斜板部材７３はトラニオン軸７３ａを
中心に揺動されるようになっている。モータシリンダ７
０の第４の部分７０ｄは中空に形成されており、その中
心部に、配圧盤１８に固定された固定軸９１が挿入され
ている。この固定軸９１の左端には分配環１００が液密
に嵌着されており、この分配環１００の軸線方向左端面
が偏心して分配盤８０に摺接し得るようにされている。
この分配環１００により、第４の部分７０ｄ内に形成さ
れた中空部が、内側にある第１油路Ｌａと外側にある第
２油路Ｌｂとに区画されている。

【００３０】この分配盤８０および第４の部分７０ｄ内
の詳細構造を図１６に示しており、以下、この図も参照
して説明する。分配盤８０には、ポンプ吐出ポート８１
ａおよびポンプ吸入ポート８２ａが穿設されており、そ
の吐出ポート８１ａおよびこれに繋がる吐出路８１ｂを
介して、吐出行程にあるポンププランジャ６２のシリン
ダ孔６１と内側空間からなる第１油路Ｌａとが連通さ
れ、また、ポンプ吸入ポート８２ａおよびこれに繋がる
吸入路８２ｂを介して、吸入行程にあるポンププランジ
ャ６２のシリンダ孔６１と外側空間からなる第２油路Ｌ
ｂが連通される。さらに、分配盤８０には各モータプラ
ンジャ７２のシリンダ孔（シリンダ室）７１にそれぞれ
連通する複数（プランジャ７２と同数）の連絡路８３が
形成されており、この連絡路８３の開口が、分配環１０
０の作用により、モータシリンダ７０の回転に応じて第
１油路Ｌａもしくは第２油路Ｌｂと連通される。このた
め、膨張行程にあるモータプランジャ７２のシリンダ孔
７１と第１油路Ｌａとが、収縮行程にあるモータプラン
ジャ７２のシリンダ孔７１と第２油路Ｌｂとがそれぞれ
連絡路８３を介して連通される。

【００３１】このようにして、油圧ポンプＰと油圧モー
タＭとの間には、分配盤８０および分配環１００を介し
て油圧閉回路が形成されている。したがって、入力軸２
１よりポンプシリンダ６０を駆動すると、ポンププラン
ジャ６２の吐出行程により生成された高圧の作動油が、
ポンプ吐出ポート８１ａからポンプ吐出路８１ｂ、第１
油路Ｌａ（内側空間）およびこれと連通状態にある連絡
路８３を経て膨張行程にあるモータプランジャ７２のシ
リンダ孔７１に流入して、そのモータプランジャ７２に
推力を与える。一方、収縮行程にあるモータプランジャ
７２により排出される作動油は、第２油路Ｌｂ（外側空
間）に連通する連絡路８３、ポンプ吸入路８２ｂおよび
ポンプ吸入ポート８２ａを介して吸入行程にあるポンプ
プランジャ６２のシリンダ孔６１に流入する。

【００３２】このような作動油の循環により、吐出行程
のポンププランジャ６２がポンプ斜板リング６３を介し
てモータシリンダ７０に与える反動トルクと、膨張行程
のモータプランジャ７２がモータ斜板部材７３から受け
る反動トルクとの和によって、モータシリンダ７０が回
転駆動される。このときでのポンプシリンダ６０に対す
るモータシリンダ７０の変速比ｉは次式によってあたえ
られる。 変速比ｉ＝（ポンプシリンダ６０の回転数）／（モータシリンダ７０の回転数） ＝１＋（油圧モータＭの容量）／（油圧ポンプＰの容量） 上式からわかるように、変速用サーボユニット３０によ
り斜板部材７３を揺動させ、油圧モータＭの容量を０か
らある値に変えれば、変速比ｉを１（最小値）からある
必要な値（最大値）にまで無段階に変えることができ
る。

【００３３】このような構成の油圧式無段変速機におい
て、変速用サーボユニット３０による変速比ｉの制御と
しては、例えば、アクセル開度に応じた目標エンジン回
転数Ｎeoを設定し、実エンジン回転数ＮEが目標エンジ
ン回転数Ｎeoに一致するような制御がなされる。例え
ば、図１７に示すように、目標エンジン回転数Ｎeoとし
て４２００ｒｐｍが設定された場合には、実エンジン回
転数ＮEが４２００ｒｐｍで一定のまま、変速比ｉが最
大値から最小値（＝１．０）まで無段階に減少するよう
な制御がなされ、車速Ｖが徐々に上昇する。

【００３４】この場合、油圧ポンプＰの斜板ホルダがモ
ータシリンダ７０と一体に構成されているため、ポンプ
Ｐの回転数ＮP（斜板リング６３に対するポンプシリン
ダ６０の回転数）は、理論的には図１８に示すように、
３６００ｒｐｍから０ｒｐｍまで連続的に変化する。こ
のように、本例の油圧式無段変速機の場合には、エンジ
ン回転数ＮEが一定であるにも拘らず、ポンプＰの回転
数ＮPは大幅に変化する。当然、ポンプＰの吸入量およ
び吐出量も大幅に変化し、吸入、吐出時に発生する圧力
損失も大きく変化する。このため、増圧を受ける回転角
θ1および減圧を受ける回転角θ2も変化し、これを一定
に保つことができない。

【００３５】ここで、ポンププランジャ６２の本数が奇
数本、例えば９本であると、スラスト合成荷重Ｆtは、
図２１に示すように変動する。この場合のスラスト荷重
Ｆtの変動率εを、増圧を受ける回転角θ1および減圧を
受ける回転角θ2を０°から９０°まで変化させて、図
１９に示している。この図から分かるように、増圧を受
ける回転角θ1および減圧を受ける回転角θ2が４０°も
しくは８０°のときにこの変動率が零となるが、これら
回転角θ1およびθ2が上記のように変化すれば、変動率
も大きく変化する。このため、ポンププランジャ６２が
奇数本の場合には、スラスト合成荷重Ｆtの変動が大き
く、変速機からの騒音が大きくなるという問題がある。

【００３６】しかしながら、本例においては、油圧ポン
プＰのポンププランジャ６２の本数を１０本（偶数本）
にしており、且つ、θ1＝θ2となるようにしている。こ
の場合には、増圧を受ける回転角θ1および減圧を受け
る回転角θ2が変化したとしても、図６に示したよう
に、スラスト合成荷重Ｆtの変動は発生しない。このた
め、本変速機においては、油圧ポンプＰからのスラスト
合成荷重Ｆtの変動を原因とする騒音が低くなる。な
お、この油圧式無段変速機の油圧モータＭも偶数本（例
えば、１０本）のモータプランジャ７２を有している。
このため、この油圧モータＭにおいてもスラスト合成荷
重Ｆtの変動は発生せず、油圧モータＭからのスラスト
合成荷重Ｆtの変動を原因とする騒音も低くなる。特
に、本油圧モータＭの場合には、可変容量タイプであ
り、斜板ホルダ７３がトラニオン軸７３ａを中心に傾動
可能であるため、図２０に示すように、モータＭの回転
数ＮMのみならモータプランジャ７２の押しのけ容積ＤM
も変速比ｉの変化に応じて変化し、増圧を受ける回転角
θ1および減圧を受ける回転角θ2の変化はポンプＰ以上
となる。このため、モータプランジャ７２の本数を偶数
本とすることは騒音低減ために非常に有効である。

【００３７】また、本例のような油圧式無段変速機を車
両用として用いた場合、エンジンにより入力軸２１を駆
動する通常の加速走行時には、上述のようになるのであ
るが、減速走行時には、油圧モータＭがポンプ作用を行
い、油圧ポンプＰがモータ作用を行って、エンジンブレ
ーキが働く。このため、シリンダ孔６１，７１内の油圧
はもとより、増圧を受ける回転角θ1および減圧を受け
る回転角θ2も、加速走行時と、減速走行時とで大きく
異なる。このような場合でも、ポンププランジャ６２お
よびモータプランジャ７２の本数を偶数本にすれば、ス
ラスト合成荷重の変動を押え、変速機からの騒音を低減
することができる。

【００３８】さらに、斜板プランジャ式油圧ポンプＰと
油圧モータＭとからなる無段変速機を用いた車両が高速
で走行しているときには、油圧モータＭが高速で回転す
るために、モータプランジャ７２の押力による合モーメ
ントＭｔが変動すれば、これが斜板ホルダ７３の加振力
として作用し、変速機から高周波音が発生することがあ
る。このような場合に、油圧モータのポート形状を上記
式（２），（３）を満たすようにして、合モーメントＭ
ｔの変動を抑えれば、この高周波音の発生を抑止するこ
とができる。なお、上述のように、増圧を受ける回転角
θ1および減圧を受ける回転角θ2は、モータＭの回転数
および斜板ホルダ７３の傾転角に応じて変化するため、
上記のように車両が高速走行するときのモータＭの回転
数および傾転角において、両回転角θ1，θ2が上記式
（２），（３）を満足するようにポート形状が設定され
る。具体的には、例えば、θ1＝θ2＝３６°，θ3＝１
８０°に設定される。

【００３９】増圧を受ける回転角θ1および減圧を受け
る回転角θ2を大きくすれば、油圧ポンプおよびモータ
の容積効率を低下させる一因となる。しかしながら、上
記構成の油圧式変速機の場合には、高速時においては、
モータの斜板７３ａが最小傾斜角（変速比ｉ＝１となる
角度）付近に位置するので油圧による動力伝達の比率が
小さく、変速機の動力伝達効率の低下が小さい。このた
め、上記のような油圧式無段変速機に本発明を適用すれ
ば、動力伝達効率の低下の問題を起こすことなく、高周
波騒音の発生を効果的に防止することができる。

【００４０】この点についてもう少し詳しく説明する。
上記無段変速機における油圧による動力伝達の比率（油
圧伝達率）は 油圧伝達率＝１−（１／ｉ） と表すことができる。なお、機械的な動力伝達の比率
（機械伝達率）は 機械伝達率＝１／ｉ である。ここで、プランジャが１０本であり、θ1＝θ2
＝３６°となるように各ポートの形状を設定した場合、
油圧による動力伝達効率は約６．５％低下する。従っ
て、図１に示したようなポンプ単体の場合には、全体の
動力伝達効率は９３．５％となる。

【００４１】ところが、図１５に示す無段変速機の場合
には、全体としての動力伝達効率ηは、 η＝｛（機械伝達率）＋（油圧伝達率）×０．９３５｝×１００ ＝｛（１／ｉ）＋（１−１／ｉ）×０．９３５｝×１００ となる。このため、例えば、変速比ｉ＝１．５のときに
は、全体としての動力伝達効率η＝９７．８％となり、
ポンプ単体の場合より高い効率で運転することができ
る。すなわち、本発明の構成は、油圧式無段変速機に用
いると、効率の点で大きなメリットがあると言える。

【００４２】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、偶数本のプランジャを用いるとともに、連結ポート
が流入ポートと流出ポートとの間に位置して増圧を受け
る回転角θ1および減圧を受ける回転角θ2と、増圧開始
から減圧開始に至るまでの回転角θ3とが、 θ1＝θ2＝１８０°／Ｚ×ｋ で、且つ θ3＝１８０° 但し、Ｚ：前記プランジャの本数であり偶数値 ｋ＝１，２，３・・・（整数） となるように、流入および流出ポートが形成されている
ので、各プランジャに対応するシリンダ孔内の油圧変化
を緩やかにしつつ、各プランジャの押力を受けて発生す
るスラスト合成荷重の変動および斜板の傾転軸回りの合
モーメントの変動を抑えることができ、斜板に対する加
振力を減少させて油圧装置からの振動および騒音の発生
を抑えることができる。また、本発明は特に、油圧ポン
プと油圧モータとを組み合わせてなる油圧式無段変速機
に適用すれば、動力伝達効率をあまり低下させることな
く変速機からの騒音発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る斜板プランジャ式油圧ポンプを示
す断面図である。

【図２】上記油圧ポンプの矢印ＩＩ−ＩＩに沿った端面
図である。

【図３】上記油圧ポンプの矢印ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った
端面図である。

【図４】上記油圧ポンプにおけるシリンダブロックの回
転に伴う油室内の油圧変化を示すグラフである。

【図５】上記油圧ポンプにおけるシリンダブロックの回
転に伴う油室内の油圧変化および各ポートの位置を示す
グラフである。

【図６】上記油圧ポンプにおいてシリンダブロックの回
転に伴い各プランジャに作用するスラスト荷重およびス
ラスト合成荷重の変化を示すグラフである。

【図７】分配弁板の異なる例を示す側面図である。

【図８】分配弁板のもう一つの異なる例を示す側面図で
ある。

【図９】図８の分配弁板を用いた油圧ポンプにおけるシ
リンダブロックの回転に伴う油室内の油圧変化を示すグ
ラフである。

【図１０】上記油圧ポンプにおいてプランジャに作用す
る押力により発生する傾転軸回りのモーメントを示す概
略図である。

【図１１】傾転軸回りの合モーメントＭｔの変化を示す
グラフである。

【図１２】増圧を受ける回転角θ1および減圧を受ける
回転角θ2 と合モーメントの変動率との関係を示すグラ
フである。

【図１３】増圧を受ける回転角θ1および減圧を受ける
回転角θ2 と合モーメントの変動率との関係を示すグラ
フである。

【図１４】斜板上における傾転軸中心Ｏ1とプランジャ
の回転移動中心Ｏ2との位置関係を示す概略図である。

【図１５】本発明に係る油圧ポンプとモータとからなる
油圧式無段変速機を示す断面図である。

【図１６】上記無段変速機の一部を示す断面図である。

【図１７】上記無段変速機の制御におけるエンジン回転
数ＮE、車速Ｖおよひ変速比ｉの関係を示すグラフであ
る。

【図１８】上記無段変速機におけるポンプ回転数ＮPと
変速比ｉとの関係を示すグラフである。

【図１９】奇数本プランジャを有する油圧ポンプにおけ
る増圧を受ける回転角θ1および減圧を受ける回転角θ2
と合モーメントの変動率εとの関係を示すグラフであ
る。

【図２０】上記無段変速機におけるモータ回転数ＮM、
モータプランジャの押しのけ容積ＤMおよび変速比ｉの関
係を示すグラフである。

【図２１】奇数本プランジャを有する油圧ポンプにおい
て、シリンダブロックの回転に伴い各プランジャに作用
するスラスト荷重とスラスト合成荷重の変化を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 入力軸 ４ シリンダブロック ６ 斜板 ７ 分配弁板 ８ 斜板ホルダ １２ プランジャ １４ 吐出ポート １５ 吸入ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 道雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (72)発明者 小川 博久 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社 本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭56−52585（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256886（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04B 1/00 - 23/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸を囲む環状配列で軸方向に延びる
   とともに軸方向一端側に開口して形成された偶数個のシ
   リンダ孔を有してなるシリンダブロックと、前記シリン
   ダ孔内に摺合されて配設された偶数本のプランジャと、
   前記シリンダブロックの前記一端側と対向するとともに
   前記プランジャの端部が摺接する斜板と、前記シリンダ
   ブロックの軸方向他端側の側面に摺接して配設された分
   配弁板とを有してなる斜板プランジャ式油圧装置におい
   て、 前記シリンダブロックの軸方向他端側の側面には、前記
   各シリンダ孔に連通する偶数個の連結ポートが前記回転
   軸を中心とする所定円周上に並んで形成され、 前記分配弁板には、前記シリンダブロックの回転に応じ
   前記連結ポートを介して、膨張行程にある前記プランジ
   ャが摺合された前記シリンダ孔に連通する流入ポート
   と、収縮行程にある前記プランジャが摺合された前記シ
   リンダ孔に連通する流出ポートとが形成されており、 前記シリンダブロックの回転に応じて前記連結ポートが
   前記流入ポートと流出ポートとの間に位置し、この連結
   ポートおよびこの連結ポートに連通する前記シリンダ孔
   内の油圧が、前記両ポートのうちの低圧側のポート内の
   油圧から高圧側のポート内の油圧まで増圧される区間に
   対応する前記シリンダブロックの回転角θ1と、前記両
   ポートのうちの高圧側のポート内の油圧から低圧側のポ
   ート内の油圧まで減圧される区間に対応する前記シリン
   ダブロックの回転角θ2と、前記増圧開始から前記減圧
   開始に至るまでの前記シリンダブロックの回転角θ3と
   が、 θ1＝θ2＝３６０°／Ｚ×ｋ で、且つ θ３＝１８０° 但し、Ｚ：前記プランジャの本数であり偶数値 ｋ＝１，２，３・・・（整数） となるように、前記流入および流出ポートが形成されて
   いることを特徴とする斜板プランジャ式油圧装置。