JP3938894B2 - 油圧機器のバルブ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧式無段変速機を構成する油圧ポンプ等の油圧機器に設けられる、バルブの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧ポンプと油圧モータとで構成される油圧式無段変速機（以降ＨＳＴ）においては、油路板にチャージ回路と一対のメイン回路とが形成され、このチャージ回路と各メイン回路との間には、チェックバルブとリリーフバルブとがそれぞれ別個に設けられているものや、チェックバルブとリリーフバルブとの両方の機能を有したチェックアンドリリーフバルブが設けられているもの等があった。また、メイン回路には、油圧ポンプの可動斜板が中立位置近傍に位置している際にＨＳＴを中立状態に保持するためのニュートラルバルブが設けられるものもあった。このニュートラルバルブとしては、ＨＳＴ閉回路各部からの作動油の漏れを補充する目的で外部から作動油を供給するためのチェックバルブにおける、逆流防止弁にオリフィスを形成して、該オリフィスから作動油を漏出させるようにしたものがある。また、油圧ポンプ側からの作動油の流量が少ないときにドレン側に開いて油圧ポンプからの作動油を油圧モータ側に流さないようにして中立を確保するように構成してニュートラルバルブもある。そして、このようなバルブは、流体がバルブボディ外部から流入し、該バルブボディに摺動自在に嵌装されるスプールから流出するバルブに構成されることがある。このように、チェックバルブやニュートラルバルブを設けたＨＳＴとしては、下記の特許文献１に示すようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４３９７１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如く、従来のＨＳＴにはチェックアンドリリーフバルブに加えて、別途ニュートラルバルブが設けられていたので、部品点数が増加してコストアップの原因となっていた。特に、チェックバルブとリリーフバルブとが別個に設けられているものでは、部品点数の増加度合いが大きかった。また、ニュートラルバルブを前述のオリフィス式に構成した場合、油圧ポンプの斜板角度が大きく中立域とは大きく離れているときでもオリフィスから作動油が常時漏れているため伝達効率が低下することとなる。さらに、前述のドレン側へ作動油を逃がす方式に構成すると、油圧ポンプ側からの作動油の流量の増大を検知してバルブが閉じる際にショックが発生したり、バルブの切り換えが起こる付近でＨＳＴを作動させると油圧モータ側へ作動油が流れたり止まったりする不安定現象が発生する場合がある。また、流体がバルブボディ外部から流入し、該バルブボディに摺動自在に嵌装されるスプールから流出するように構成されたバルブは、フローフォースにより圧力−流量特性等のバルブ特性が良くない場合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
請求項１においては、油圧式無段変速機を構成する油路板に、油圧ポンプと油圧モータを結ぶ一対のメイン回路とチャージ回路とを形成し、該チャージ回路と各メイン回路との間に、チェックバルブとリリーフバルブとの両方の機能を有し、かつニュートラルバルブの機能も有するチェックアンドリリーフバルブ（３５）を構成し、該チェックアンドリリーフバルブ（３５）は、低圧時はニュートラルバルブとして、高圧時はリリーフバルブとして作用するバルブ（３５ａ）を具備した油圧機器のバルブ構造において、該バルブ（３５ａ）は、流体がバルブボディ（５２）外部から流入し、スプール（５５）から流出するバルブとし、前記バルブボディ（５２）と、バルブボディ（５２）に摺動自在に嵌装されるスプール（５５）と、該スプール（５５）を一方向へ付勢するバネ部材であるリリーフバネ（５４）とを備え、制御圧力をリリーフバネ（５４）の反付勢方向へ作用する力として、該スプール（５５）にフィードバックし、低圧時及び高圧時には開状態となって、中圧時には閉状態となるように構成し、該スプール（５５）の流体流出部にはオリフィス（５５ａ）を形成し、該オリフィス（５５ａ）の下流側と上流側とに生じた差圧を、該スプール（５５）の摺動方向一側へ導き、前記スプール（５５）への制御圧力のフィードバックは、該スプール（５５）の断面積全体よりも小さい面積に制御圧力を掛けることにより行ない、前記バルブボディ（５２）のニュートラル用孔（５２ｂ）と、該スプール（５５ ）のオリフィス（５５ａ）とが連通する状態を継続する、圧力ゼロから圧力（Ｐ１）に達するまでの低圧領域の範囲、即ち油圧ポンプの可動斜板が中立位置付近にあるときには、作動油がメイン回路からチャージ回路へ向って若干量流れるため油圧モータが回転せず、油圧式無段変速機の中立状態を保持し、該バルブ（３５ａ）はニュートラルバルブとして作用し、該バルブボディ（５２）に形成されるリリーフ用孔（５２ｃ）と、該スプール（５５）に形成されるリリーフ口（５５ｂ）とが連通するまで摺動し、メイン回路内の作動油がチャージ回路へ流出を開始するリリーフ圧力（Ｐ１からＰ４）までの範囲では、メイン回路とチャージ回路とは完全に分断されて流量はゼロとし、圧力が該リリーフ圧力（Ｐ４）を超えると、メイン回路とチャージ回路とが連通して、該圧力がリリーフ圧力（Ｐ４）を超えたときには、バルブ（３５ａ）はリリーフバルブとして作用するものである。
【０００７】
請求項２においては、請求項１記載の油圧機器のバルブ構造において、前記スプール（５５）のリリーフ口（５５ｂ）の外周側に、斜めに切り欠いてテーパー形状としたテーパー部（５５ｃ）を形成し、リリーフ用孔（５２ｃ）形成部分の近傍のバルブボディ（５２）の内周に、チャンバ（５２ｇ）を形成し、該チャンバ（５２ｇ）は、スプール（５５）の摺動方向におけるリリーフ口（５５ｂ）に近い側の深さが浅く、リリーフ口（５５ｂ）から遠い側の深さが深くなる溝により構成し、前記メイン回路側から前記バルブボディ（５２）のリリーフ用孔（５２ｃ）へ浸入してきた作動油は、リリーフ口（５５ｂ）のテーパー部（５５ｃ）によりチャンバ（５２ｇ）へ案内され、該チャンバ（５２ｇ）内で流れの方向を反転させた後に、リリーフ口（５５ｂ）を通じてバネ室（９２）へ導かれるように構成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明のニュートラル・チェック・リリーフバルブが設けられる油圧式無段変速機の一実施例である２ポンプ２モータ式ＨＳＴを示す正面断面図、図２は２ポンプ２モータ式ＨＳＴの第一ＨＳＴを示す側面断面図、図３は２ポンプ２モータ式ＨＳＴの第二ＨＳＴを示す側面断面図、図４は油路板を示す正面断面図、図５はニュートラル・チェック・リリーフバルブを示す側面断面図、図６はニュートラル・チェック・リリーフバルブの流量特性を示す図である。
【００１０】
図７は圧力ゼロから圧力Ｐ２までの間のバルブの動きを示す図、図８は圧力Ｐ３から圧力Ｐ５までの間のバルブの動きを示す図、図９はバルブの第二実施例を示す側面断面図、図１０はバルブの第三実施例を示す側面断面図、図１１はバルブボディに形成されたチャンバ及びリリーフ用孔とスプールのリリーフ口との部分を示す側面断面図、図１２はバルブボディにチャンバを形成しなかった場合のリリーフ用孔とリリーフ口との部分を示す側面断面図、図１３はチャンバを形成しなかった場合のバルブの流量特性を示す図である。
【００１１】
本発明のニュートラル・チェック・リリーフバルブが設けられる油圧式無段変速機の一実施例である、２ポンプ２モータ式油圧式無段変速機の構成について説明する。尚、本実施例では、第一ＨＳＴ１０及び第二ＨＳＴ２０を具備した２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１について説明するが、本発明のニュートラル・チェック・リリーフバルブは、一つの油圧ポンプと一つの油圧モータとで構成されるＨＳＴにも、もちろんのこと適用することができるものである。
【００１２】
図１乃至図３に示す２ポンプ２モータ式の油圧式無段変速機（以降ＨＳＴと記す）１は、油圧ポンプ１１および油圧モータ１２により構成される第一ＨＳＴ１０と、油圧ポンプ２１および油圧モータ２２により構成される第二ＨＳＴ２０とを、図４に示す一枚の油路板３２に配置して構成されている。２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１は車両に搭載され、例えば、第一ＨＳＴ１０は直進走行用に、第二ＨＳＴ２０は旋回用に用いられる。
【００１３】
第一ＨＳＴ１０を構成する油圧ポンプ１１は、駆動軸１１ａ、該駆動軸１１ａが挿嵌され駆動軸１１ａと共に回動するシリンダブロック１１ｂ、該シリンダブロック１１ｂに摺動自在に挿嵌されたプランジャ１１ｅおよび該プランジャ１１ｅに当接した可動斜板１１ｃにより構成され、可変容量式油圧ポンプに構成されている。可動斜板１１ｃはプランジャ１１ｅの摺動量を規制し、該油圧ポンプ１１の作動油の吐出量を調節可能に構成されている。油路板３２における第一ＨＳＴ１０部分には一対のメイン回路１３ｍ・１３ｍが形成されており、油圧ポンプ１１より作動油が該メイン回路１３ｍを介して油圧モータ１２に供給される。油圧モータ１２は油圧ポンプ１１と同様に、油路板３２に挿嵌され、その一端をハウジング３１により回動自在に支持された出力軸１２ａ、該出力軸１２ａが挿嵌され駆動軸１１ａと連動して回動するシリンダブロック１２ｂ、該シリンダブロック１２ｂに摺動自在に挿嵌されたプランジャ１２ｅおよび該プランジャ１２ｅに当接した可動斜板１２ｃにより構成されている。該シリンダブロック１２ｂは出力軸１２ａとともに回動する構成になっており、該シリンダブロック１２ｂにはプランジャ１２ｅが摺動自在に挿嵌されている。該プランジャ１２ｅはハウジング３１に固設された可動斜板１２ｃに当接している。
【００１４】
上記の構成により、駆動力が駆動軸１１ａに入力され、油圧ポンプ１１が駆動される。該油圧ポンプ１１により吐出された作動油は油路板３２のメイン回路１３ｍを介して油圧モータ１２に供給される。供給された作動油により油圧モータ１２が駆動され、該駆動力が出力軸１２ａに伝達される。
【００１５】
第一ＨＳＴ１０の出力軸１２ａは、ハウジング３１及び油路板３２を貫通しており、油路板３２側端部（図２における右側端部）は、２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１が搭載される車両のトランスミッションに接続され、該出力軸１２ａからの出力が車両の直進走行用に用いられている。また、出力軸１２ａの反油路板３２側端部（図２における左側端部）には、一体的に回転するプーリ１８が取り付けられており、該プーリ１８を介して出力軸１２ａからの出力を外部に取り出すことができるように構成されている。即ち、出力軸１２ａは、ＰＴＯ取り出し用の出力軸としても用いられている。このように構成することで、第一ＨＳＴ１０から走行用の出力を得るだけでなく、刈取駆動用の出力等のＰＴＯ出力を得ることが可能となっている。
【００１６】
可動斜板１２ｃは、モータ用サーボ機構３６によりその斜板角を調節可能とされ、モータ用サーボ機構３６は操作部４５により操作される。モータ用サーボ機構３６は、ハウジング３１に一体的に形成されるモータ用サーボ機構収納部３１ｂ内に収納されており、主にサーボピストン８１と、該サーボピストン８１の内部に配置されモータ側サーボ用スプールを有する手動斜板角度制御バルブとで構成されている。サーボピストン８１は、モータ用サーボ機構収納部３１ｂ内に上下摺動自在に収納され、該サーボピストン８１の側面には可動斜板１２ｃの側部から突設したピン軸８４が嵌合している。
【００１７】
そして、操作部４５をパイロット圧などにより操作することで、モータ用サーボ機構３６が作動され、可動斜板１２ｃが回動されることとなる。尚、油圧モータ１２の可動斜板１２ｃの斜板角が大きくなると、出力軸１２ａの回転数が減少し、車両が減速されることとなる。
【００１８】
従って、第一ＨＳＴ１０やＰＴＯ等にかかる負荷に応じて操作部４５へ供給されるパイロット圧を変化させ、可動斜板１２ｃの斜板角を調節する制御を行うことで、油圧モータ１２からの出力を定馬力に制御して、安定した走行や作業を行うことが可能となる。
【００１９】
また、パイロット圧導入口４５ｄへ供給されるパイロット圧の変化は、多段階的、又は無段階で連続的に調節するようにしているので、車両の速度やトルクの制御をスムーズに行うことが可能となっている。尚、モータ用サーボ機構３６の下端部には電磁弁３８が付設されており、前記操作部４５による操作とは別に、電磁弁３８の作動によりサーボピストン８１を上下摺動させて可動斜板１２ｃの斜板角を調節することも可能となっている。
【００２０】
一方、第二ＨＳＴ２０を油圧ポンプ２１は、駆動軸２１ａ、該駆動軸２１ａが挿嵌され駆動軸２１ａと共に回動するシリンダブロック２１ｂ、該シリンダブロック２１ｂに摺動自在に挿嵌されたプランジャ２１ｅおよび該プランジャ２１ｅに当接した可動斜板２１ｃにより構成され、可変容量式油圧ポンプに構成されている。可動斜板２１ｃはプランジャ２１ｅの摺動量を規制し、該油圧ポンプ２１の作動油の吐出量を調節可能に構成されている。油路板３２における第二ＨＳＴ２０部分には一対のメイン回路２３ｍ・２３ｍが形成されており、油圧ポンプ２１より作動油が該メイン回路２３ｍを介して油圧モータ２２に供給される。
【００２１】
油圧モータ２２は油圧ポンプ２１と同様に、油路板３２に挿嵌され、その一端をハウジング３１により回動自在に支持された出力軸２２ａ、該出力軸２２ａが挿嵌され駆動軸２２ａと共に回動するシリンダブロック２２ｂ、該シリンダブロック２２ｂに摺動自在に挿嵌されたプランジャ２２ｅおよび該プランジャ２２ｅに当接した固定斜板２２ｃにより構成されている。該シリンダブロック２２ｂは出力軸２２ａとともに回動する構成になっており、該シリンダブロック２２ｂにはプランジャ２２ｅが摺動自在に挿嵌されている。該プランジャ２２ｅはハウジング３１に固設された可動斜板２２ｃに当接している。
【００２２】
上記の構成により、駆動力が駆動軸２１ａに入力され、油圧ポンプ２１が駆動される。該油圧ポンプ２１により吐出された作動油は油路板３２のメイン回路２３ｍを介して油圧モータ２２に供給される。供給された作動油により油圧モータ２２が駆動され、該駆動力が出力軸２２ａに伝達される。
【００２３】
以上の如く構成される第一ＨＳＴ１０及び第二ＨＳＴ２０には、油圧ポンプ１１の可動斜板１１ｃ及び油圧ポンプ２１の可動斜板２１ｃの斜板角を調節するためのポンプ用サーボ機構６１が、それぞれ設けられている。ポンプ用サーボ機構６１・６１は、２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１の左右両側部に配置されており、それぞれハウジング３１と一体的に形成されているサーボ機構収納部３１ａ・３１ａに収納されている。即ち、２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１は、該ポンプ用サーボ機構６１・６１及び前記モータ用サーボ機構３６とともに、一つのハウジング３１にて一体構造に形成されている。
【００２４】
ポンプ用サーボ機構６１は、主にピストン７１と、該ピストン７１の内部に配置されポンプ側サーボ用スプール７２を有する手動斜板角度制御バルブ６３とで構成されている。ピストン７１は、サーボ機構収納部３１ａ内に上下摺動自在に収納され、該ピストン７１の側面には可動斜板２１ｃの側部から突設したピン軸２３が嵌合されている。ポンプ側サーボ用スプール７２は、ピストン７１の軸心部分を貫通する孔内に摺動自在に嵌装されている。
【００２５】
そして、前記ピストン７１にはサーボ機構収納部３１ａ内の上部と下部を連通する油路が形成され、該油路はポンプ側サーボ用スプール７２の摺動により連通又は遮断されてピストン７１の上下の油室に圧油を送油し、該ピストン７１を上下方向に摺動できるようにしている。また、前記ポンプ側サーボ用スプール７２の下部には、ポンプ側サーボ用スプール７２の駆動ピンとしてのピン４１が嵌合されている。該ピン４１は、中立位置保持機構５１を介して操作レバー５０と連結連動され、該操作レバー５０を回動操作することによりピン４１が上下回動し、これに伴ってポンプ側サーボ用スプール７２が上下移動するように構成されている。これにより、ピストン７１が上下摺動し、ピン軸２３を介して可動斜板１１ｃ・２１ｃの斜板角の調整が行われる。
【００２６】
また、ポンプ用サーボ機構６１の上端には、電磁弁にて構成される自動斜板角制御バルブ６２が付設されており、例えば、第一ＨＳＴ１０の駆動軸２１ａに接続されるエンジンの負荷や足回りの負荷等の検出値に応じて該自動斜板角度制御バルブ６２を切り換え、この切換方向に応じてポンプ側サーボ用スプール７２を上下摺動させて、可動斜板１１ｃ・２１ｃの斜板角を調節することも可能となっている。
【００２７】
２ポンプ２モータ式ＨＳＴ１のハウジング３１には、第二油圧ポンプ２１の駆動軸２１ａにより回転駆動されるチャージポンプ４９が付設されており、ハウジング３１及び油路板３２には、それぞれチャージ回路３１ｃ・３２ｃが形成されている。また、ハウジング３１の第二ＨＳＴ２０部分の上面に形成されるフィルタ用台座３１ｅには、フィルタ継手４７を介してフィルタ４８が直接装着されている。
【００２８】
チャージポンプ４９は、吸入口４９ａから作動油を吸入して吐出口４９ｂから吐出する。吐出口４９ｂから吐出される作動油は、ハウジング３１に形成される案内路３１ｄを通じて、ハウジング３１の第二ＨＳＴ２０部分の上面に装着されるフィルタ４８へ案内される。そして、該フィルタ４８を通過した後にチャージ回路３１ｃ・３２ｃへ供給される。また、チャージポンプ４９にはＰＴＯポート４９ｃが設けられており、該チャージポンプ４９から圧送される作動油を、他の作業機の作動用に用いることが可能となっている。
【００２９】
また、チャージ回路３２ｃと、第一ＨＳＴ１０のメイン回路１３ｍ・１３ｍ、及び第二ＨＳＴ２０のメイン回路２３ｍ・２３ｍとの間には、それぞれニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５が介装されている。ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、各メイン回路１３ｍ又は各メイン回路２３ｍに対して設けられる一対のバルブ３５ａ・３５ａにて構成されている。そして、メイン回路１３ｍ・２３ｍの作動油が不足した場合には、チャージ回路３２ｃから不足した側のバルブ３５ａを介して、メイン回路１３ｍ・２３ｍへ作動油が補給されるように構成している。
【００３０】
また、該ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、メイン回路１３ｍ・２３ｍの圧力が一定値よりも大きくなると、大きくなった側のバルブ３５ａが開弁して、作動油をチャージ回路３２ｃへ逃がすように構成されている。さらに、ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、前記油圧ポンプ１１・２１の可動斜板１１ｃ・２１ｃが中立位置付近に位置している際に、第一・第二ＨＳＴ１０・２０を中立状態に保つように構成されている。即ち、ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、チェックバルブの機能を有するバルブにリリーフバルブの機能とニュートラルバルブの機能とを有したバルブ構造を一体的に加えたバルブである。
【００３１】
さらに、チャージ回路３２ｃにはチャージリリーフバルブ３９（図３図示）が設けられており、チャージ回路３２ｃ内の圧力が所定圧を超えるとチャージリリーフバルブ３９が開弁して、チャージ回路３２ｃ内の作動油をハウジング３１内へ逃がすように構成している。
【００３２】
以下に、チェックアンドリリーフバルブ３５について詳しく説明する。図５に示すニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、一対のバルブ３５ａ・３５ａにより構成されている。バルブ３５ａは、バルブボディ５２、リリーフバネ５４、バルブボディ５２に摺動自在に嵌装されるスプール５５、支持ピース５９、フィードバックピン５８、及びチェックバネ５７により構成されている。油路板３２の左右内側に配置されるバルブ３５ａは油路板３２に形成されるバルブ孔３２ｈの奥側に直接挿入され、外側に配置されるバルブ３５ａは各構成部材をカートリッジケース９８内に一体的に組み込んだ状態でバルブ穴３２ｈに挿入されている。
【００３３】
内側に配置されるバルブ３５ａは、バルブ穴３２ｈに摺動自在に挿入したバルブボディ５２内にスプール５５を摺動自在に嵌装している。バルブ穴３２ｈにおけるバルブボディ５２より奥側には支持ピース５９が配置され、該支持ピース５９とバルブボディ５２とは一体的に螺合している。支持ピース５９にはバルブ穴３２ｈ方向に摺動自在にフィードバックピン５８が嵌装されている。バルブボディ５２内部のバネ室９２にはリリーフバネ５４が設けられ、スプール５５を支持ピース５９側へ付勢している。また、バルブボディ５２及び支持ピース５９は、チェックバネ５７により外側方向へ付勢されており、該バルブボディ５２のバルブ部５２ｄが後述するカートリッジ９８の先端部９８ｃに形成されるシート部９８ａに当接している。
【００３４】
一方、外側に配置されるバルブ３５ａは、前述の内側のバルブ３５ａと同様の構成のものをカートリッジ９８に一体的に組み込んで構成している。但し、外側のバルブ３５ａにおけるバルブボディ５２及び支持ピース５９は、チェックバネ５７により内側へ付勢され、バルブボディ５２のバルブ部５２ｄがカートリッジ９８に形成されるシート部９８ｂに当接している。カートリッジ９８の先端部９８ｃは、内側のバルブ３５ａと内側のバルブ３５ａとの間に配置されており、その内部は連通路９８ｄを通じてチャージ回路３２ｃと連通している。また、チェックバネ５７が嵌装される支持ピース５９の外周には固定溝５９ａが形成され、該固定溝５９ａにチェックバネ５７を嵌め込んで、該チェックバネ５７が支持ピース５９から容易に脱落しないようにしている。
【００３５】
そして、内側のバルブ３５ａにおいては、通常時はバルブボディ５２のバルブ部５２ｄがシート部９８ａに当接してチャージ回路３２ｃとメイン回路１３ｍ・２３ｍとが分断されているが、該メイン回路１３ｍ・２３ｍ内の作動油の不足が生じて圧力が低下すると、チャージ回路３２ｃの圧力によりバルブボディ５２がチェックバネ５７の付勢力に抗してバルブ穴３２ｈの奥側へ移動され、バルブ部５２ｄがシート部９８ａから離間して、連通路９８ｄを通じてチャージ回路３２ｃとメイン回路１３ｍ・２３ｍとが連通する。これにより、作動油がバルブボディ５２外部からバルブ３５ａ内に流入し、スプール５５のオリフィス５５ａからバネ室９２側へ流出する。尚、バルブ部５２ｄが開いた際には、カートリッジ９８の先端部９８ｃ内とメイン回路１３ｍ・２３ｍとは、バルブボディ５２のバルブ部５２ｄに形成される切欠部５２ｆにより連通される。
【００３６】
同様に、外側のバルブ３５ａにおいては、通常時はバルブボディ５２がシート部９８ｂに当接してチャージ回路３２ｃとメイン回路１３ｍ・２３ｍとが分断されているが、該メイン回路１３ｍ・２３ｍ内の作動油の不足が生じて圧力が低下すると、チャージ回路３２ｃの圧力によりバルブボディ５２がチェックバネ５７の付勢力に抗してバルブ穴３２ｈの外側方向へ移動され、バルブ部５２ｄがシート部９８ｂから離間して、連通路９８ｄ及び連通孔９８ｅを通じてチャージ回路３２ｃとメイン回路１３ｍ・２３ｍとが連通する。これにより、作動油がバルブボディ５２外部からバルブ３５ａ内に流入し、スプール５５のオリフィス５５ａからバネ室９２側へ流出する。尚、バルブ部５２ｄより外側方向におけるバルブボディ５２とカートリッジ９８との間の空間と、メイン回路１３ｍ・２３ｍとは、連通孔９８ｅ及び切欠部５２ｆを通じて連通している。ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５の各バルブ３５ａ・３５ａは、このようにチェックバルブとしての機能を有する。
【００３７】
また、各バルブ３５ａ・３５ａは、次のように、油圧ポンプ１１・２１の可動斜板１１ｃ・２１ｃが中立位置近傍に位置している際に第一・第二ＨＳＴ１０・２０を中立状態に保持するためのニュートラルバルブの機能、及びメイン回路１３ｍ・２３ｍ内の圧力が所定圧を超えると、超えた分の圧力をチャージ回路３２ｃへ開放するリリーフバルブの機能も有している。
【００３８】
つまり、図６に示すように、バルブ３５ａにかかるメイン回路１３ｍ・２３ｍからの圧力がゼロから圧力Ｐ１に至るまでの範囲、即ち油圧ポンプ１１・２１の可動斜板１１ｃ・２１ｃが中立位置付近にあるときには、作動油がメイン回路１３ｍ・２３ｍからチャージ回路３２ｃへ向って若干量流れるため油圧モータ１２・２２が回転せず、第一・第二ＨＳＴ１０・２０の中立状態が保持される。この圧力ゼロから圧力Ｐ１までの範囲では、バルブ３５ａはニュートラルバルブとして作用している。
【００３９】
圧力Ｐ１から圧力Ｐ４までの範囲では、メイン回路１３ｍ・２３ｍとチャージ回路３２ｃとは完全に分断されて流量はゼロである。そして、圧力がＰ４を超えると、メイン回路１３ｍ・２３ｍとチャージ回路３２ｃとが連通して、メイン回路１３ｍ・２３ｍからチャージ回路３２ｃへ向って作動油がリリーフするように構成されている。この圧力がＰ４を超えたときには、バルブ３５ａはリリーフバルブとして作用する。
【００４０】
具体的に説明すると、図７（ａ）に示すように、バルブ３５ａにおいては、圧力がゼロに近い状態では、スプール５５がリリーフバルブ５４の付勢力により支持ピース５９に当接している。この状態では、バルブボディ５２に形成されるニュートラル用孔５２ｂとスプール５５に形成されるオリフィス５５ａとが連通しており、該ニュートラル用孔５２ｂ及びオリフィス５５ａにより、メイン回路１３ｍ・２３ｍと連通しているバルブボディ５２の外周部と、バネ室９２内とが連通されている。バネ室９２内とチャージ回路３２ｃとは、バルブボディ５２に形成される連通孔５２ａにより連通しているので、メイン回路１３ｍ・２３ｍ内の作動油がニュートラル用孔５２ｂ、オリフィス５５ａ、バネ室９２、及び連通孔５２ａを通じてチャージ回路３２ｃへ流れ出す。
【００４１】
オリフィス５５ａを通じてチャージ回路３２ｃへ流れ出す作動油はオリフィス５５ａにて絞られているため、スプール５５の一側に位置するバネ室９２内の圧力と、案内路５５ｇを通じてニュートラル用孔５２ｂと連通するスプール５５の他側との間に差圧が生じる。即ち、スプール５５の一側のバネ室９２内の圧力の方が低くなるため、該スプール５５にバネ室９２側（リリーフバネ５４の付勢力に抗する方向）への力が働く。そして、圧力ゼロに近い状態からメイン回路１３ｍ・２３ｍ内の圧力が上昇すると作動油の流量が増加し、スプール５５に働く差圧による力が大きくなって、スプール５５がバネ室９２側へ摺動するようになる。
【００４２】
また、メイン回路１３ｍ・２３ｍ内の圧力はフィードバックピン５８の後端（図７における右側）にかかっており、該フィードバックピン５８がスプール５５をリリーフバネ５４の付勢力に抗してチャージ回路３２ｃ側（図７における左側）へ押圧する。この差圧による力とフィードバックピン５８の押圧力とによって、スプール５５がバネ室９２側（左方）へ摺動し、差圧による力及びフィードバックピン５８の押圧力とリリーフバネ５４の付勢力とが釣り合った箇所で停止する。その後、図７（ｂ）に示すように、圧力がＰ１に達すると、ニュートラル用孔５２ｂとオリフィス５５ａとが分断される位置までスプール５５が摺動し、メイン回路１３ｍ・２３ｍからチャージ回路３２ｃへの作動油の流れが途絶える。
【００４３】
このように、ニュートラル用孔５２ｂとオリフィス５５ａとが連通する状態が圧力ゼロから圧力Ｐ１に達するまでの低圧領域の間継続し、この範囲では、油圧ポンプ１１・２１の可動斜板１１ｃ。２１ｃが中立位置から若干ずれていたとしても第一・第二ＨＳＴ１０・２０は中立状態を保持することが可能となっている。
【００４４】
また、フィードバックピン５８がなく、前述の差圧のみでスプール５５が摺動するように構成していれば、圧力が上昇していっても、バルブの流量は一定に保持される。しかし、本バルブ３５ａは差圧に加えてフィードバックピン５８による押圧力によってスプール５５を摺動させるようにしているので、圧力がＰ１に達すると、ニュートラル用孔５２ｂとオリフィス５５ａとが分断される位置までスプール５５が摺動することとなっている。即ち、バルブ３５ａは、定流量バルブにフィードバックピン５８を加えて構成したものである。このように構成することで、一般的に存在する定流量バルブの機構を用いて（定流量バルブにフィードバックピン５８を加えた簡単な構成で）、ニュートラルバルブ、チェックバルブ、及びリリーフバルブの機能を備えたバルブ３５ａを構成することが可能となっている。
【００４５】
尚、図９に示すように、高圧流体を制御するバルブ３５ａにおける、定流量バルブにフィードバックピン５８を加えた簡単な構成は、スプールとフィードバック用のピンとを一体的に構成した、制御圧力を受けるピン部５５ｐを有した段付きスプール５５により実現することも可能である。これらのピン部５５ｐや前記フィードバックピン５８の断面積は、スプール５５の断面積よりも小さく形成されているため、該ピン部５５ｐやフィードバックピン５８にかかる圧力が高圧であっても、低コストで精度の高い圧力フィードバックを行うことが可能となる。
【００４６】
また、図１０に示すように、スプール５５の流出部５５ｅに前記オリフィス５５ａを形成しない場合は、低圧域において図６の２点鎖線で示す如く、流量が大きく圧力上昇時の流量の立下り度合いも大きくなる。即ち、本案のバルブ３５ａのようにオリフィス５５ａを形成してこれにより生ずる差圧をフィードバックすることで、形成しない場合に比べて無駄な流量の消費を抑え、圧力上昇によって閉じる際のショックを減少することができ、中立位置近傍で開く際の消費流量のばらつきを少なくすることが可能となっている。
【００４７】
圧力Ｐ１から圧力が上昇すると、スプール５５はさらに左方へ摺動するが、図７（ｃ）に示すように圧力Ｐ２となっても、さらに図８（ａ）のように圧力Ｐ３となっても、ニュートラル用孔５２ｂとオリフィス５５ａとは分断されている。従って、圧力Ｐ１から圧力Ｐ４までの間の中圧領域では、メイン回路１３ｍ・２３ｍからチャージ回路３２ｃへの作動油の流れがない状態が継続する。
【００４８】
そして、図８（ｂ）に示すように、圧力が上昇して圧力Ｐ４に達すると、バルブボディ５２に形成されるリリーフ用孔５２ｃとスプール５５に形成されるリリーフ口５５ｂとが連通するようになり、メイン回路１３ｍ・２３ｍとバネ室９２とが連通し、メイン回路１３ｍ・２３ｍ内の作動油がチャージ回路３２Ｃへリリーフされる。図８（ｂ）に示す圧力Ｐ４から図８（ｃ）に示す圧力ｐ５までの高圧領域では、圧力が増すにつれてリリーフ用孔５２ｃとリリーフ口５５ｂとの連通面積が増加し、作動油の流量も連通面積に応じて増える。
【００４９】
リリーフ口５５ｂの外周側には斜めに切り欠いてテーパー形状としたテーパー部５５ｃが形成され、リリーフ用孔５２ｃ形成部分の近傍におけるバルブボディ５２の内周にはチャンバ５２ｇが形成されている。図１１に示すように、メイン回路１３ｍ・２３ｍ側からリリーフ用孔５２ｃへ浸入してきた作動油は、リリーフ口５５ｂのテーパー部５５ｃによりチャンバ５２ｇへ案内され、該チャンバ５２ｇ内で流れの方向を反転させた後に、リリーフ口５５ｂを通じてバネ室９２へ導かれる。チャンバ５２ｇは、スプール５５の摺動方向におけるリリーフ口５５ｂに近い側の深さが浅く、リリーフ口５５ｂから遠い側の深さが深くなる溝により構成されている。
【００５０】
ここで、図１２に示すように、仮にリリーフ口５５ｂにテーパー部５５ｃを形成せず、バルブボディ５２にチャンバ５２ｇを形成しなかった場合は、図１３に示すように、圧力Ｐ４以上の範囲で十分なリリーフ流量が得られなかったり（図中Ｕ１）、クラッキング圧であるＰ４からオーバーシュートしたりして（図中Ｕ２）、良好なリリーフ特性が得られない。また、リリーフ用孔５２ｃとリリーフ口５５ｂとが連通して開く場合と、リリーフ用孔５２ｃとリリーフ口５５ｂとが分断されて閉じる場合とで、流量にヒステリシスが生じる（開く場合と閉じる場合とで、同じ圧力での流量が異なる）場合もある。
【００５１】
このように良好なリリーフ特性が得られないのは、作動油がスプール５５等に作用する流体力（フローフォース）によるものであると考えられるため、本案ではこの流体力とバルブボディ５２及びスプール５５の形状との関係を最適化して、即ち流体力の低減を図り良好なリリーフ特性を得るべく、前述のようにテーパー部５５ｃ及びチャンバ５２ｇを形成している。
【００５２】
以上のように、ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５を構成するバルブ３５ａは、ニュートラルバルブの機能と、チェックバルブの機能と、リリーフバルブの機能とを一体的に構成したものであるので、従来のように、ニュートラルバルブ、チェックバルブ、及びリリーフバルブをそれぞれ設ける必要がなく、部品点数を削減してコスト低減を図ることができるとともに、ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５の仕組性を向上することができる。
【００５３】
また、ニュートラル・チェック・リリーフバルブ３５は、その流量特性を、「圧力ゼロから圧力Ｐ１に達するまでは若干の流量があって、圧力Ｐ１から圧力Ｐ４までは流量がゼロとなり、圧力がＰ４を超えるとリリーフする」ように構成しているので、第一・第二ＨＳＴ１０・２０の作動域でのメイン回路１３ｍ・２３ｍ側からチャージ回路側への油漏れを防止しつつ、第一・第二ＨＳＴ１０・２０の中立範囲（圧力ゼロから圧力Ｐ１までの範囲）を確保することが可能となっている。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１に記載の如く、油圧式無段変速機を構成する油路板に、油圧ポンプと油圧モータを結ぶ一対のメイン回路とチャージ回路とを形成し、該チャージ回路と各メイン回路との間に、チェックバルブとリリーフバルブとの両方の機能を有し、かつニュートラルバルブの機能も有するチェックアンドリリーフバルブ（３５）を構成し、該チェックアンドリリーフバルブ（３５）は、低圧時はニュートラルバルブとして、高圧時はリリーフバルブとして作用するバルブ（３５ａ）を具備した油圧機器のバルブ構造において、該バルブ（３５ａ）は、流体がバルブボディ（５２）外部から流入し、スプール（５５）から流出するバルブとし、前記バルブボディ（５２）と、バルブボディ（５２）に摺動自在に嵌装されるスプール（５５）と、該スプール（５５）を一方向へ付勢するバネ部材であるリリーフバネ（５４）とを備え、制御圧力をリリーフバネ（５４）の反付勢方向へ作用する力として、該スプール（５５）にフィードバックし、低圧時及び高圧時には開状態となって、中圧時には閉状態となるように構成し、該スプール（５５）の流体流出部にはオリフィス（５５ａ）を形成し、該オリフィス（５５ａ）の下流側と上流側とに生じた差圧を、該スプール（５５）の摺動方向一側へ導き、前記スプール（５５）への制御圧力のフィードバックは、該スプール（５５）の断面積全体よりも小さい面積に制御圧力を掛けることにより行ない、前記バルブボディ（５２）のニュートラル用孔（５２ｂ）と、該スプール（５５）のオリフィス（５５ａ）とが連通する状態を継続する、圧力ゼロから圧力（Ｐ１）に達するまでの低圧領域の範囲、即ち油圧ポンプの可動斜板が中立位置付近にあるときには、作動油がメイン回路からチャージ回路へ向って若干量流れるため油圧モータが回転せず、油圧式無段変速機の中立状態を保持し、該バルブ（３５ａ）はニュートラルバルブとして作用し、該バルブボディ（５２）に形成されるリリーフ用孔（５２ｃ）と、該スプール （５５）に形成されるリリーフ口（５５ｂ）とが連通するまで摺動し、メイン回路内の作動油がチャージ回路へ流出を開始するリリーフ圧力（Ｐ１からＰ４）までの範囲では、メイン回路とチャージ回路とは完全に分断されて流量はゼロとし、圧力が該リリーフ圧力（Ｐ４）を超えると、メイン回路とチャージ回路とが連通して、該圧力がリリーフ圧力（Ｐ４）を超えたときには、バルブ（３５ａ）はリリーフバルブとして作用するので、制御圧力をバネ部材の反付勢方向へ作用する力としてスプールにフィードバックし、低圧時及び高圧時には開状態となって、中圧時には閉状態となり、低圧時はニュートラルバルブとして、高圧時はリリーフバルブとして作用し、ＨＳＴの作動域でのメイン回路側からチャージ回路側への油漏れを防止しつつ、ＨＳＴの中立範囲（圧力ゼロから第一圧力までの範囲）を確保することが可能となる。
【００５５】
更に、前記スプールへの制御圧力のフィードバックは、該スプールの断面積全体よりも小さい面積に制御圧力をかけることで行うので、かかる圧力が高圧であっても、低コストで精度の高い圧力フィードバックを行うことが可能となる。
また、使用する圧力により、圧力を受ける部分であるフィードバックピンとスプールとを別体に形成したものと一体に形成したものといったように使い分けることが可能である。
【００５６】
更に、前記バルブは、流体がバルブボディ外部から流入し、スプールから流出するバルブであって、スプールの流体流出部にはオリフィスが形成され、該オリフィスの下流側と上流側とに生じた差圧をスプールの摺動方向一側へ導いたので、形成しない場合に比べて無駄な流量の消費を抑え、圧力上昇によって閉じる際のショックを減少することができ、中立位置近傍で開く際の消費流量のばらつきを少なくすることが可能となる。
【００５７】
更に、バルブ構造を、油圧機器のチェックアンドリリーフバルブ内に一体的に設けたので、ニュートラルバルブ、チェックバルブ、及びリリーフバルブをそれぞれ別に設ける必要がなく、部品点数を削減してコスト低減を図ることができるとともに、ニュートラル・チェック・リリーフバルブの仕組性を向上することができる。
【００５８】
請求項２に記載の如く、請求項１記載の油圧機器のバルブ構造において、前記スプール（５５）のリリーフ口（５５ｂ）の外周側に、斜めに切り欠いてテーパー形状としたテーパー部（５５ｃ）を形成し、リリーフ用孔（５２ｃ）形成部分の近傍のバルブボディ（５２）の内周に、チャンバ（５２ｇ）を形成し、該チャンバ（５２ｇ）は、スプール（５５）の摺動方向におけるリリーフ口（５５ｂ）に近い側の深さが浅く、リリーフ口（５５ｂ）から遠い側の深さが深くなる溝により構成し、前記メイン回路側から前記バルブボディ（５２）のリリーフ用孔（５２ｃ）へ浸入してきた作動油は、リリーフ口（５５ｂ）のテーパー部（５５ｃ）によりチャンバ（５２ｇ）へ案内され、該チャンバ（５２ｇ）内で流れの方向を反転させた後に、リリーフ口（５５ｂ）を通じてバネ室（９２）へ導かれるように構成したので、流体力（フローフォース）の低減を図って、良好なリリーフ特性を得ることができる。
仮にリリーフ口５５ｂにテーパー部５５ｃを形成せず、バルブボディ５２にチャンバ５２ｇを形成しなかった場合は、図１３に示すように、圧力Ｐ４以上の範囲で十分なリリーフ流量が得られなかったり（図中Ｕ１）、クラッキング圧であるＰ４からオーバーシュートしたりして（図中Ｕ２）、良好なリリーフ特性が得られないのである。
また、リリーフ用孔５２ｃとリリーフ口５５ｂとが連通して開く場合と、リリーフ用孔５２ｃとリリーフ口５５ｂとが分断されて閉じる場合とで、流量にヒステリシスが生じる（開く場合と閉じる場合とで、同じ圧力での流量が異なる）場合もあるのである。
このように良好なリリーフ特性が得られないのは、作動油がスプール５５等に作用する流体力（フローフォース）によるものであると考えられるため、本案ではこの流体力とバルブボディ５２及びスプール５５の形状との関係を最適化して、即ち流体力の低減を図り 良好なリリーフ特性を得るべく、前述のようにテーパー部５５ｃ及びチャンバ５２ｇを形成しているのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のニュートラル・チェック・リリーフバルブが設けられる油圧式無段変速機の一実施例である２ポンプ２モータ式ＨＳＴを示す正面断面図である。
【図２】 ２ポンプ２モータ式ＨＳＴの第一ＨＳＴを示す側面断面図である。
【図３】 ２ポンプ２モータ式ＨＳＴの第二ＨＳＴを示す側面断面図である。
【図４】 油路板を示す正面断面図である。
【図５】 ニュートラル・チェック・リリーフバルブを示す側面断面図である。
【図６】 ニュートラル・チェック・リリーフバルブの流量特性を示す図である。
【図７】 圧力ゼロから圧力Ｐ２までの間のバルブの動きを示す図である。
【図８】 圧力Ｐ３から圧力Ｐ５までの間のバルブの動きを示す図である。
【図９】 バルブの第二の実施例を示す側面断面図である。
【図１０】 バルブの第三の実施例を示す側面断面図である。
【図１１】 バルブボディに形成されたチャンバ及びリリーフ用孔とスプールのリリーフ口との部分を示す側面断面図である。
【図１２】 バルブボディにチャンバを形成しなかった場合のリリーフ用孔とリリーフ口との部分を示す側面断面図である。
【図１３】 チャンバを形成しなかった場合のバルブの流量特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ２ポンプ２モータ式ＨＳＴ
１０ 第一ＨＳＴ
２０ 第二ＨＳＴ
１３ｍ・２３ｍ メイン回路
３２ 油路板
３２ｃ チャージ回路
３５ チェックアンドリリーフバルブ
３５ａ バルブ
５２ バルブボディ
５２ｂ ニュートラル用孔
５２ｃ リリーフ用孔
５２ｇ チャンバ
５５ スプール
５５ａ オリフィス
５５ｂ リリーフ口
５５ｃ テーパー部

Claims (2)

1. 油圧式無段変速機を構成する油路板に、油圧ポンプと油圧モータを結ぶ一対のメイン回路とチャージ回路とを形成し、該チャージ回路と各メイン回路との間に、チェックバルブとリリーフバルブとの両方の機能を有し、かつニュートラルバルブの機能も有するチェックアンドリリーフバルブ（３５）を構成し、該チェックアンドリリーフバルブ（３５）は、低圧時はニュートラルバルブとして、高圧時はリリーフバルブとして作用するバルブ（３５ａ）を具備した油圧機器のバルブ構造において、該バルブ（３５ａ）は、流体がバルブボディ（５２）外部から流入し、スプール（５５）から流出するバルブとし、前記バルブボディ（５２）と、バルブボディ（５２）に摺動自在に嵌装されるスプール（５５）と、該スプール（５５）を一方向へ付勢するバネ部材であるリリーフバネ（５４）とを備え、制御圧力をリリーフバネ（５４）の反付勢方向へ作用する力として、該スプール（５５）にフィードバックし、低圧時及び高圧時には開状態となって、中圧時には閉状態となるように構成し、該スプール（５５）の流体流出部にはオリフィス（５５ａ）を形成し、該オリフィス（５５ａ）の下流側と上流側とに生じた差圧を、該スプール（５５）の摺動方向一側へ導き、前記スプール（５５）への制御圧力のフィードバックは、該スプール（５５）の断面積全体よりも小さい面積に制御圧力を掛けることにより行ない、前記バルブボディ（５２）のニュートラル用孔（５２ｂ）と、該スプール（５５）のオリフィス（５５ａ）とが連通する状態を継続する、圧力ゼロから圧力（Ｐ１）に達するまでの低圧領域の範囲、即ち油圧ポンプの可動斜板が中立位置付近にあるときには、作動油がメイン回路からチャージ回路へ向って若干量流れるため油圧モータが回転せず、油圧式無段変速機の中立状態を保持し、該バルブ（３５ａ）はニュートラルバルブとして作用し、該バルブボディ（５２）に形成されるリリーフ用孔（５２ｃ）と、該スプール（５５）に形成されるリリーフ口（５５ｂ）とが連通するまで摺動し、メイン回路内の作動油がチャージ回路へ流出を開始するリリーフ圧力（Ｐ１からＰ４）までの範囲では、メイン回路とチャージ回路とは完全に分断されて流量はゼロとし、圧力が該リリーフ圧力（Ｐ４）を超えると、メイン回路とチャージ回路とが連通して、該圧力がリリーフ圧力（Ｐ４）を超えたときには、バルブ（３５ａ）はリリーフバルブとして作用することを特徴とする油圧機器のバルブ構造。
2. 請求項１記載の油圧機器のバルブ構造において、前記スプール（５５）のリリーフ口（５５ｂ）の外周側に、斜めに切り欠いてテーパー形状としたテーパー部（５５ｃ）を形成し、リリーフ用孔（５２ｃ）形成部分の近傍のバルブボディ（５２）の内周に、チャンバ（５２ｇ）を形成し、該チャンバ（５２ｇ）は、スプール（５５）の摺動方向におけるリリーフ口（５５ｂ）に近い側の深さが浅く、リリーフ口（５５ｂ）から遠い側の深さが深くなる溝により構成し、前記メイン回路側から前記バルブボディ（５２）のリリーフ用孔（５２ｃ）へ浸入してきた作動油は、リリーフ口（５５ｂ）のテーパー部（５５ｃ）によりチャンバ（５２ｇ）へ案内され、該チャンバ（５２ｇ）内で流れの方向を反転させた後に、リリーフ口（５５ｂ）を通じてバネ室（９２）へ導かれるように構成したことを特徴とする油圧機器のバルブ構造。

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