JP3396055B2 - 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】本願発明は、固定容量形の油圧ポ
ンプと可変容量形の油圧モータとを油圧閉回路を介して
接続してな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としては、油
圧分配環の位置を変更することにより前後進の切り換え
操作を行う構造の特公昭６１−２３４１２号があり、こ
れに設けられているクラッチ機構は、正逆転制御軸（分
配環支持軸）の中空部に、吐出ポート及び吸入ポートを
短絡できるように、クラッチ弁用の主スプールが嵌入さ
れている。該主スプールは軸方向摺動形であり、正逆転
制御軸が正転位置、逆転位置あるいはそれらの間のどの
位置に回動されても、クラッチ機構には影響を与えな
い。

【０００３】また、別な構造としては特開昭６１−２０
７２２９号があり、固定軸（分配環支持軸）と該固定軸
の貫通孔に回動自在に嵌装された回転軸（主スプール）
のそれぞれに半径方向の直線状の短絡用油路を形成し、
上記回転軸（主スプール）の回動により、クラッチング
ができる構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術は、主
スプールを軸方向に移動しなくてはならないので、軸方
向のコンパクト化が困難である。

【０００５】後者の従来技術は、軸方向のコンパクト化
は可能であるが、油圧分配環を支持する固定軸が機枠
（ミッションケース）に固定されているため、油圧分配
環の位置を変えることはできず、前後進の切り換えはで
きない。たとえ、この固定軸を、特公昭６１−２３４１
２号に示された正逆転制御軸のように回動自在に構成し
たとしても、正転位置から逆転位置に移る途中あるいは
その逆行程の途中において、半径方向に設けられて短絡
用油路が閉じられる区間ができるため、油圧ポンプから
の吐出油の逃げ道がなくなり、圧力上昇を生じ、場合に
よってはエンストを起こすおそれがある。

【０００６】

【発明の目的】本願発明の目的は、前後進切り換え機構
及びクラッチ機構の軸方向のコンパクト化、シフト操作
途中におけるエンスト防止及び中立位置での短絡容量の
拡大化である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願請求項１記載の発明
は、固定容量形の油圧ポンプと可変容量形の油圧モータ
とを油圧閉回路を介して接続してなる油圧式無段変速機
において、回動自在な分配環支持軸に取り付けられた油
圧分配環により、上記油圧閉回路の途中を、油圧ポンプ
の吸入用油路が連通する外方空間部と吐出用油路が連通
する内方空間部に区画し、分配環支持軸の回動により油
圧分配環を前進位置、後進位置及び中立位置に切り換え
自在とし、分配環支持軸の中空部に中空スプールを挿通
して、上記中空部を、中空スプール内の第１油路と中空
スプール外周側の環状の第２油路に区画し、前記中空ス
プールを分配環支持軸の外部へと軸方向に延ばしてミッ
ションケースに回動不能に固定し、第１油路の一端部は
内方空間部に開口し、第２油路の一端部は外方空間部に
開口し、分配環支持軸の回動位置にかかわらず第２油路
の他端部に常時連通する弁室を有する弁体を、中空スプ
ールと分配環支持軸の端部に同心的に回動自在に嵌合
し、弁体の回動により第１，第２油路間を開閉するクラ
ッチ機構を備えている。

【０００８】請求項２記載の発明は、中立位置での短絡
容量拡大のため、請求項１記載の構成に加え、分配環支
持軸が中立位置にきたときのみ、内方空間部と外方空間
部とを短絡するバイパス用の補助油路を中空スプール及
び分配環支持軸に設けている。

【０００９】

【作用】クラッチ用の弁体をクラッチオフ位置に回動し
ている場合には、短絡用の第１，第２油路間は弁体内を
介して連通しており、内方空間部の作動油の一部は第
１，第２油路を通って外方空間部に流出し、クラッチオ
フ状態が維持される。

【００１０】このクラッチオフ状態で、分配環支持軸を
回動することにより、油圧分配環の位置を変更して前後
進の切り換え操作を行った場合でも、中空スプールは固
定式であることにより中空スプールと弁体との回動位置
関係はかわらず、しかも、弁体内の弁室は分配環支持軸
の回動位置にかかわらず第２油路に連通しているため、
操作途中等で第１，第２油路間が閉じてしまうようなこ
とはなく、常時クラッチオフ状態を保っている。すなわ
ち、クラッチが閉じられることによるエンジン負荷の急
増等が防止され、エンスト等を防ぐ。

【００１１】また、油圧分配環が中立位置に位置してい
る場合には、前記第１，第２油路によるクラッチ機構と
は別に、中空スプール及び分配環支持軸のバイパス用の
補助油路により、内外の空間部を短絡している。したが
って、たとえば、中立時にエンジンを空吹かした場合、
たとえエンジン回転数の上昇により弁体が自動的に制御
されて、前記第１，第２油路間が閉じられても、バイバ
ス用の補助油路により短絡状態は確保されており、エン
ジン負荷がかからず、エンジン回転の吹き上げが可能で
ある。また、中立時にはクラッチ機構による短絡容量
に、バイパス用補助油路による短絡容量が付加されてい
ることにより、低温時におけるエンジン始動の際、低温
により高粘度化された作動油の短絡用流量不足を防止
し、負荷の上昇を防止する。

【００１２】

【実施例】図１は、本願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。

【００１３】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、前側から順に固定容量
形斜板式の油圧モータ（アキシャル形プランジャモー
タ）Ｍと可変容量形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。

【００１４】さらに具体的には、前側から順に、モータ
用斜板１９、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及
びこれを支持する分配環支持軸２５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、油圧モータＭの容量を自動制御する
油圧アクチュエータＡ1 が配置されている。

【００１５】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。

【００１６】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
能力を油圧モータＭに付与している。

【００１７】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。

【００１８】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３
６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ケース２
２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。

【００１９】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、モータ用斜板１
９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。

【００２０】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。

【００２１】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。直結用
油圧クラッチＣ2 は、複数のクラッチプレート６，７、
摩擦材９及び押し付け部材１１等から構成されている。

【００２２】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。

【００２３】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側へと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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】分配環支持軸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２３内の空間部
２４を、前述のように油圧分配環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
作動油圧力により前方に押し出されてバルブボディ３の
後端面に摺接しており、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、油圧分配環２９は、分配環支持軸２５の回動
により、図４に示すような前進位置Ｆと、中立位置（仮
想線）Ｎと、後進位置（仮想線）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。

【００２９】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、油圧分配環
２９の中立位置Ｎは、油圧分配環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。

【００３０】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、油圧分配環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
２４ａ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、油圧分配環２
９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。

【００３１】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、油圧分配環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
１１３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Ｗ
2 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。

【００３２】油圧分配環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。

【００３３】油圧分配環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２
４ａに連通する。すなわち、後進時においては、範囲Ｗ
1 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。

【００３４】油圧分配環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７８
ａ，７８ｂが形成されている。各溝７８ａ，７８ｂの形
成位置は、油圧分配環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油
圧分配環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。

【００３５】図３において、本願発明の要部であって、
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
続するために備えられるメインのクラッチ機構Ｃ1 の構
造を説明する。

【００３６】メインのクラッチ機構Ｃ1 は、分配環支持
軸２５の中空部に挿通された中空スプール３０と、該中
空スプール３０内に形成された短絡用の第１油路１１４
と、中空スプール３０の外周面と分配環支持軸２５の内
周面との間に形成された短絡用の第２油路１１５と、有
底筒状の弁体５０から構成されている。

【００３７】分配環支持軸２５の中空部は軸方向に貫通
する孔状になっており、中空スプール３０は、前端部の
外周面が液密状態で分配環支持軸２５の内周面に嵌合
し、液密状態部分の前後にはスラスト荷重軸受３１，３
２が配置されている。液密嵌合部分よりも後方部分が分
配環支持軸２５の内周面と環状隙間をおいて嵌合し、そ
れにより前記環状の第２油路１１５を形成している。中
空スプール３０の後端部は分配環支持軸２５よりさらに
後方へと延び出し、ミッションケース２２のボス部２２
ｄに支持されると共に、断面半円形のロック用キー１２
３により、回転不能かつ軸方向移動不能に固定されてい
る。

【００３８】中空スプール３０内の第１油路１１４は、
前端部が内方空間部２４ｂに開口すると共に軸心部分を
後方へと延び、分配環支持軸２５の後端縁よりも少し後
方位置で行き止まりとなり、後端部において、半径方向
外方へと延びる出口ポート部１１４ａを有している。

【００３９】第２油路１１５は、前端部が斜めの油路１
１８を介してが外方空間部２４ａに開口しており、後端
部は、後方に向いて開口している。

【００４０】弁体５０は、分配環支持軸２５の後端部か
ら中空スプール３０の後方延長部分を覆うように配置さ
れ、前端部は分配環支持軸２５の後端部の外周に液密状
態でかつ回動自在に嵌合し、弁体５０の後端部は中空ス
プール３０の外周面に液密状態で回動自在に嵌合し、弁
体５０の内部には、前記第１油路１１４の後端出口ポー
ト部１１４ａに対応する軸方向位置に弁室１１９が形成
され、該弁室１１９は前側の環状油室１２１を介して第
２油路１１５に常時連通すると共に、弁体５０の回動に
より第１油路１１４の出口ポート部１１４ａに対して開
閉する。

【００４１】図３のVI−VI断面を示す図６において、第
１油路１１４の後端出口ポート部１１４ａは、上下方向
に貫通するように形成され、一方、弁体５０の弁室１１
９は、１８０°間隔で２つ形成されており、弁体５０の
回動により弁室１１９の位置を変更することより、図６
の（ａ）に示すクラッチオフ状態と、図６の（ｂ）に示
す半クラッチ状態と、図６の（ｃ）に示すクラッチオン
状態に切り換える。図６の（ａ）のクラッチオフ状態で
は、両弁室１１９は概ね上下に位置して、出口ポート部
１１４ａの開口部全面に連通し、図６の（ｂ）の半クラ
ッチ状態では、両弁室１１９は、出口ポート部１１４ａ
の開口部の一部に連通し、図６の（ｃ）のクラッチオン
状態では、両弁室１１９は、出口ポート部１１４ａから
完全に遮断される。

【００４２】上述のメインのクラッチ機構Ｃ1 に加え、
図３の分配環支持軸２５と中空スプール３０の前部に
は、油圧分配環２９が中立位置のときのみ、内方空間部
２４ｂと外方空間部２４ａとを短絡する補助油路１１
６，１１７からなるバイパス弁１０を設けている。

【００４３】図３のVIIーVII断面拡大図を示す図７にお
いて、中空スプール３０に設けられる補助油路１１６
は、軸心方向と直角に左右方向に延びるように形成され
ており、分配環支持軸２５に形成される補助油路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、分配環支持軸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、
内周側端部は、中空スプール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。

【００４４】図７の（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
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に回動した状態であって、図７の（ａ），（ｃ）の
ように、前進位置及び後進位置のときには、分配環支持
軸２５の補助油路１１７が上下に位置して、中空スプー
ル３０の補助油路１１６とは遮断され、図７の（ｂ）の
ように、中立位置の時には、補助油路１１７は左右に位
置して補助油路１１６と連通するように形成されてい
る。

【００４５】また、図３のように分配環支持軸２５の前
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の圧力が設定圧力以上になった時に外方空間部
２４ａへと作動油を逃がすようになっている。

【００４６】メインのクラッチ機構Ｃ1 の制御機構につ
いて説明する。図５において、弁体５０は半径方向の外
方に延びるレバー部５０ａを有し、その先端の円筒形状
の突起部５０ｂがクラッチ機構作動用アクチュエータＡ
2 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１２７，１２８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。制御スプール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。スプール嵌合孔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。

【００４７】したがって、図５のように制御スプール５
４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１２
６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、レバー部５０ａを介して弁
体５０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。

【００４８】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）
からメインのクラッチ機構Ｃ1 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。

【００４９】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、分配環支持軸
２５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５
８の偏心円筒突起部５８ａが係合している。中間ギヤ５
８は、ミッションンケース２２に固着された支持ピン５
９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６０ａ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を介して前記分配環支持軸２５
を回動するようになっている。中間ギヤ５８は、分配環
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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。メインのクラ
ッチ機構作動用アクチュエータＡ2 のシリンダ５２の上
方には、中空スプール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。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６
４は矢印Ｂ方向に回動するようになっている。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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、レバー部５０ａ
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。

【００５６】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。

【００５７】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、サブアーム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
状外周面がサブアーム６７を押し下げ、アーム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、メインのクラッチ機構Ｃ1 は急速に
オフに切り換わる。

【００５８】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。

【００５９】図３の弁体５０を回動操作することによ
り、メインのクラッチ機構Ｃ1 を図６の（ａ）に示すク
ラッチオフ状態としておき、切り換え軸５６を外部から
回動することにより、前後進切り換えシフトを行う。こ
の動作中、切り換え軸５６の回動は、中間ギヤ５８、突
起部５８ａ、長孔６０ａ，シフトギヤ６０及びギヤ部２
５ｂを介して分配環支持軸２５に伝達され、これを回動
するが、中空スプール３０及び弁体５０は回動しないの
で、上記シフト中において、常に図６の（ａ）の状態が
維持され、第１，第２油路１１４，１１５を介して両空
間部２４ａ，２４ｂ間を短絡しており、クラッチオフ状
態が保たれる。

【００６０】特に、図７の（ｂ）に示す中立位置では、
上記メインのクラッチ機構Ｃ1 に加え、バイパス用補助
油路１１６，１１７を介しても外方空間部２４ａと外方
空間部２４ｂが短絡しており、短絡容量が増加する。

【００６１】なお、分配環支持軸２５が前進位置あるい
は後進位置に位置している場合において、弁体５０を回
動することによりクラッチ操作を行った時は、次のよう
に動作する。

【００６２】図７の（ａ），（ｃ）のようにバイパス用
の短絡用補助油路１１６，１１７間は閉じており、弁体
５０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、メイン
のクラッチ機構Ｃ1 が半閉じ状態になり、油圧モータへ
の動力伝達が始まる。続いて、図６の（ｃ）に示すよう
に弁体５０がクラッチオン位置まで回動すると、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。

【００６３】分配環支持軸２５が中立位置に位置してい
る場合においては、弁体５０は、上記同様の動作を行う
が、図７の（ｂ）のようにバイパス用短絡油路１１６，
１１７を介して外方空間部２４ａと内方空間部２４ｂと
は常時連通しており、したがって、動力がつながること
はない。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 （１）油圧分配環を備えた分配環支持軸の回動により前
進位置、後進位置及び中立位置に切り換え自在とすると
共に、油圧ポンプと油圧モータ間の作動油の流れを断続
するクラッチ機構を、分配環支持軸及び中空スプールに
嵌合する弁体の回動によりオン，オフするようにしてい
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。

【００６５】（２）クラッチ機構として、分配環支持軸
の中空部を、これに挿通された中空スプールにより、第
１油路と環状の第２油路に区画し、中空スプールを分配
環支持軸の外部へと軸方向に延ばしてミッションケース
に回動不能に固定し、分配環支持軸の回動位置にかかわ
らず第２油路の他端部に常時連通する弁室を有する弁体
を、中空スプールと分配環支持軸の端部に同心的に回動
自在に嵌合しているので、回動操作式のクラッチ機構で
ありながらも、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。

【００６６】（３）分配環支持軸が中立位置にきたとき
のみ、内方空間部と外方空間部とを短絡するバイパス用
の補助油路を中空スプール及び分配環支持軸に設けるこ
とにより、中立時にエンジンを空吹かした場合、たとえ
エンジン回転数の上昇により弁体が自動的に制御され
て、前記第１，第２油路間が閉じられても、バイバス用
の補助油路により短絡状態は確保されており、エンジン
負荷がかからず、エンジン回転の吹き上げが可能とな
る。

【００６７】（４） また、中立時にはクラッチ機構に
よる短絡容量に、バイパス用補助油路による短絡容量が
付加されていることにより、低温時におけるエンジン始
動の際、低温により高粘度化された作動油の短絡用流量
不足を防止し、負荷の上昇が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願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】 クラッチ機構の作動説明図であって、図３の
VI−VI断面相当図である。

【図７】 バイパス弁の作動説明図であって、図３のVI
I−VII断面相当図である。

【符号の説明】

１ 変速用入力軸 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 ２２ ミッションケース ２５ 分配環支持軸 ２９ 油圧分配環 ３０ 中空スプール ５０ 弁体 １１４ 短絡用の第１油路 １１５ 短絡用の第２油路 １１６ バイパス用の補助油路 １１７ バイパス用の補助油路 Ｐ 固定容量形の油圧ポンプ Ｍ 可変容量形の油圧モータ Ｃ1 クラッチ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 39/14 F16H 61/14 F16H 61/38 - 61/64

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定容量形の油圧ポンプと可変容量形の
   油圧モータとを油圧閉回路を介して接続してなる油圧式
   無段変速機において、回動自在な分配環支持軸に取り付
   けられた油圧分配環により、上記油圧閉回路の途中を、
   油圧ポンプの吸入用油路が連通する外方空間部と吐出用
   油路が連通する内方空間部に区画し、分配環支持軸の回
   動により油圧分配環を前進位置、後進位置及び中立位置
   に切り換え自在とし、分配環支持軸の中空部に中空スプ
   ールを挿通して、上記中空部を、中空スプール内の第１
   油路と中空スプール外周側の環状の第２油路に区画し、
   前記中空スプールを分配環支持軸の外部へと軸方向に延
   ばしてミッションケースに回動不能に固定し、第１油路
   の一端部は内方空間部に開口し、第２油路の一端部は外
   方空間部に開口し、分配環支持軸の回動位置にかかわら
   ず第２油路の他端部に常時連通する弁室を有する弁体
   を、中空スプールと分配環支持軸の端部に同心的に回動
   自在に嵌合し、弁体の回動により第１，第２油路間を開
   閉するクラッチ機構を備えたことを特徴とする油圧式無
   段変速機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の油圧式無段変速機におい
   て、分配環支持軸が中立位置にきたときのみ、内方空間
   部と外方空間部とを短絡するバイパス用の補助油路を中
   空スプール及び分配環支持軸に設けていることを特徴と
   する油圧式無段変速機。