JP4836609B2

JP4836609B2 - 潤滑油回路

Info

Publication number: JP4836609B2
Application number: JP2006053534A
Authority: JP
Inventors: 征四森下; 兼児上薗; 光司高野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: JP2007232066A

Description

本発明は、湿式クラッチを備えるトランスミッションに潤滑油を供給する潤滑油回路に関する。

従来のこの種の潤滑油回路の一例について、図５に示す油圧回路図及び図６に示す走行性能を表す駆動力−速度曲線図を参照して説明する。

油圧伝動装置（ＨＳＴ）の油圧モータ１、２は、一方の油圧モータ１が低速走行用であり、他方の油圧モータ２が高速走行用である（特許文献１参照）。低速用油圧モータ１はスプライン結合部３を有するモータ軸４を備え、モータ軸４から湿式多板クラッチ５を介して出力軸６に動力が伝達される。高速用油圧モータ２はスプライン結合部７を有するモータ軸８を備え、スプライン結合部７に固定されたギア９が、出力軸６に固定されたアウトプットギア１０と噛合している。

低速用油圧モータ１のモータ軸４にギア１１が固定され、ギア１１が湿式多板クラッチ５のクラッチドラム１２の外周ギア１３と噛合している。クラッチドラム１２はクラッチシャフト１４に固定され、クラッチドラム１２にアウタークラッチディスク１５がスプライン係合されている。インナークラッチディスク１６はクラッチハブギア１７にスプライン係合されており、クラッチハブギア１７はクラッチハブベアリング１８を介してクラッチシャフト１４に装着されている。クラッチハブギア１７は、出力軸６に固定されたアウトプットギア１０と噛合している。

上記トランスミッションの潤滑油は、トランスミッションスケース１９内の油がポンプ２０の駆動によって吸引・吐出され、オイルフィルター２１、分岐部２２、圧力制御弁２３、及び、オイルクーラー２４を通って、供給される。オイルクーラー２４を通った潤滑油は、クラッチシャフト１４内の油路孔２５を経由してクラッチディスク１５，１６及びクラッチハブベアリング１８に至る第１潤滑油路２６と、高速用油圧モータ２のパーキングブレーキ２７のためのブレーキディスク２８及びスプライン部７並びにベアリング２９のための潤滑油路３０と、モータ軸４内に形成された油路を通じて低速用油圧モータ１のベアリング３１及びスプライン係合部３に潤滑油を供給するための潤滑油路３２と、にそれぞれ分岐して送られる。潤滑油路３２には固定絞り３２ｖが設けられ、第１潤滑油路２６に比べて少量の流量をベアリング３１及びスプライン係合部３に送るようになっている。

更に、上記トランスミッションの油圧回路は、圧力制御弁２３の一次側にある分岐部２２で分岐し、クラッチコントロールバルブ３３を介してクラッチシャフト１４の内部に形成された油路孔３４を通じてクラッチピストン３５に作動油を供給するクラッチピストン作動油路３６を備えている。クラッチコントロールバルブ３３は、比例制御弁３７、アキュムレータ３８、制御弁３９等で構成されている。トランスミッションギアケース１９内の油は、ポンプ２０を駆動させることによって、オイルフィルター２１を通過した後、分岐部２２からクラッチピストン作動油路３６を通って、クラッチピストン３５に作動油として送られる。

上記構成を有するトランスミッションでは、前後進の切換は、ＨＳＴの可変容量ポンプ（不図示）の斜板を制御することにより行われる。走行速度の制御は、可変容量ポンプ及び可変容量モータである油圧モータ１、２の各々の斜板制御に加えて、湿式多板クラッチ５の接・断によって行われる。

図６は、走行性能線図を示しており、発進からグラフ中程のＢ２点までの低・中走行時は、低速用油圧モータ１の動力は容量を最大から０まで変化させ、湿式多板クラッチ５を経由して出力軸６まで伝達されるが、Ｅ点付近で湿式多板クラッチ５は切断される。

高速用油圧モータ２は、発進からＢ１点迄は容量を最大とし、Ｂ２点からＣ点までは設定された最小容量まで変化させられ、Ｅ点からは高速用油圧モータ２のみで車両を走行させる。なお、低速用油圧モータ１と高速用油圧モータ２との同時駆動により出力軸６を駆動する場合は、それぞれの油圧モータ１，２の斜板傾斜角を図外のＨＳＴコントローラにより、各々の油圧モータ１、２が適切な回転速度となるように制御される。

図５において、高速走行時即ち高速用油圧モータ２のみで走行する際、低速用油圧モータ１は停止している。そして低速用油圧モータ１のモータ軸４にギア１１を介して繋がっている湿式多板クラッチ５は切断され、クラッチドラム１２の回転も停止している。

一方、アウトプットギア１０を介して繋がっているクラッチハブギア１８は高速回転しており、クラッチドラム１２にスプライン係合されているアウタークラッチディスク１５と、クラッチハブギア１７にスプライン係合されているインナークラッチディスク１６との間では相対回転が発生している。また、この湿式多板クラッチ５内にはクラッチ潤滑（冷却）とクラッチハブベアリング１８の潤滑の目的で、クラッチ係合時に必要な潤滑油がクラッチシャフト１４内の油路孔２５を通り供給されている。

このとき潤滑油は、クラッチディスク１５、１６の間を通り、クラッチドラム１２に設けられた孔（不図示）からクラッチドラム１２の外部（ギアボックスケース内）へ出ようとする。しかしながら、クラッチドラム１２は回転していないため、例えば、トルクコンバータ駆動の湿式パワートランスミッションに設けられるクラッチドラムのように切断時に空転していて遠心力による潤滑油の流れの促進を期待できない。このためクラッチ内に潤滑油が充満し、クラッチハブギア１７の回転に対して大きな抵抗（引きずり抵抗）となり、伝動効率の低下と潤滑油の高温化を生じる。

また、上記従来例とは別のタイプのトランスミッションにおいても、クラッチ板への必要以上の潤滑油供給が油圧クラッチのつれ回りの原因となるという問題があった（特許文献２等）。
特開２００１−２００９０７特開２００４−１９６１０６の段落番号［００６７］、［００６８］

そこで、本発明は、上記問題を解決すべく、湿式クラッチが接続しているときにはクラッチディスクに十分な量の潤滑油を供給し、湿式クラッチが切断しているときには潤滑油をトランスミッションギアケース内に放出するようにして、上記引きずり抵抗を減少させ、動力ロスを低減し得る潤滑油回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る潤滑油回路は、湿式クラッチを備えるトランスミッションに、ポンプから潤滑油を圧送する潤滑油回路であって、前記潤滑油回路は、クラッチシャフト内に形成された油路を通じて前記湿式クラッチのクラッチディスク及びクラッチハブベアリングの少なくともクラッチディスクに潤滑油を供給する第１潤滑油路と、前記トランスミッションギアケース内に潤滑油を放出する第２潤滑油路と、を有し、前記第２潤滑油路からのトランスミッションケーシング内への潤滑油の放出を規制する弁を前記第２潤滑油路に設け、前記弁は、前記湿式クラッチの切断時に開き、前記湿式クラッチの接続時に絞るか閉じるように構成されていることを特徴とする。前記弁は、シャットオフバルブ又は可変絞り弁とすることができる。

また、前記トランスミッションが、低速用モータ及び高速用モータからの動力を共通の出力軸に集めるサメイションギアを備え、前記第２潤滑油路は、前記低速用モータのモータ軸内に形成された油路を通じて潤滑油を前記トランスミッションギアケース内に放出する構成とされていることが好ましい。この場合、前記弁は、前記低速用モータ軸内に設けられ、前記低速用モータのモータ軸の回転に伴う遠心力により前記第２潤滑油路を閉じるスプールを備えることが好ましい。

本発明に係る潤滑油回路は、湿式クラッチの接続時にはクラッチディスクの冷却に必要な量の潤滑油を供給するとともに、湿式クラッチが切断されている時には潤滑油をトランスミッションギアケース内に放出させることでクラッチディスクへの潤滑油供給を減らすので、クラッチディスクの引きずり抵抗による伝動効率の低下を抑制するとともに、油温度の上昇を抑制することができる。

本発明に係る潤滑油回路の実施形態について、以下に図１〜４を参照して説明する。なお、以下の説明において、図５に示した従来の油圧回路図と同様の構成部分については、同符号を付して詳細な説明を省略することがある。

本発明に係るトランスミッションの油圧回路の好適な実施形態では、図１に示すように、低速用油圧モータ１のベアリング３１及びスプライン係合部３のための潤滑油路３２を、本発明の構成要素としての第２潤滑油路としている。この第２潤滑油路３２は、図５に示した従来例の固定絞り３２ｖを備えず、モータ軸４内に形成された油路にシャットオフバルブ５０が介在させられている。このシャットオフバルブ５０が、第２潤滑油路３２からのトランスミッションケーシング１９内への潤滑油の放出を規制する弁である。

シャットオフバルブ５０は、遠心式のシャットオフバルブであり、図２に拡大して示すように、第２潤滑油路３２を開閉し得るスプール５０ａを備える。スプール５０ａは、コイルバネ５０ｂによって第２潤滑油路３２を開く（図２（ａ））方向に弾性付勢されており、モータ軸４の回転によって遠心力が働くことにより第２潤滑油路３２を閉じる（図２（ｂ））ように構成されている。なお、図において符号５１はプラグを示す。

低速用モータ１にスプライン係合しているモータ軸４内のシャットオフバルブ５０は、低速用モータ１が回転していないか又はその回転数が低い場合には、コイルバネ５０ｂによってスプール５０ａが押され、第２潤滑油路３２を開いている（図２（ａ））。クラッチドラム１２が回転していなか又はその回転数が低い場合には、第１潤滑油路２６を通じて湿式クラッチ５に供給されるべき潤滑油を、第２潤滑油路３２を介してトランスミッションギアケース１９内にバイパスさせて放出する。一方、低速用モータ１が回転してモータ軸４及びギア１１が高速回転するとシャットオフバルブ５０が作動して第２潤滑油路３２を閉じ（２（ｂ））、湿式クラッチ５に必要油量を供給することができる。

こうして、高速用モータ２のみで駆動している高速走行時は、湿式クラッチ５へ供給する潤滑油が減少する。

車両が高速用モータ２のみで走行している高速走行から、車両速度が低下し駆動力がより必要になると、低速用モータ１でも出力軸６を駆動させるため、低速用モータ１が回転し始め、車両速度に低速用モータ１のモータ速度を同期させようとして低速用モータ１にスプライン係合しているモータ軸４及び該モータ軸に固定されたギア１１の回転速度が上昇し、図２（ｂ）に示すように、スプール５０ａが遠心力によりコイルバネ５０ｂに抗して、半径方向外側へ移動し、第２潤滑油路３２を閉じ、潤滑油の殆どは湿式クラッチ５へ流れる。

このため、湿式クラッチ５への潤滑油は、湿式クラッチ５が接続する前に必要油量が供給されることとなり、クラッチ接続時には冷却に必要な油量を確保し、高速用モータ２のみで駆動するクラッチ切断時の高速走行時では潤滑油量を少なくし、クラッチディスク１５，１６の引きずりによる伝動効率の低下と油温の上昇を抑制することが可能となる。

また、油温度の上昇を抑制することにより、従来の潤滑油回路に設けられていたオイルクーラー２４（図５）を省略することも可能となる。

また、他の実施形態においては、第２潤滑油路は、モータ軸４内に形成するのではなく、クラッチシャフト１４内に形成することも可能である。その場合には、遠心式のシャットオフバルブをクラッチシャフト１４内に埋設しても良い。

上記の実施形態では低速用モータ１のモータ軸４内に遠心式のシャットオフバルブ（弁）を設けたが、図３に示すように、ケーシング外においてモータ軸４に至る迄の第２潤滑油路３２中に、電磁弁５０’を設け、この電磁弁５０’を湿式クラッチ５の切換操作と連動させ、湿式クラッチ５を切断したときに電磁弁５０’を開いて第２潤滑油路３２の流量を増加させ、第１潤滑油路２６への供給油量を減じるようにしても良い。

他の実施形態においては、図４に示すように、低速用油圧モータ１のベアリング３１及びスプライン係合部３のための潤滑油路３２を本発明構成要素である第２潤滑油路とするのではなく、トランスミッションギアケース１９内に直接開口するように別途設けられた油路４０を第２潤滑油路とすることもでき、この第２潤滑油路４０に電磁弁５０″を設けることができ、この電磁弁５０″を湿式クラッチ５の切断時に開き、湿式クラッチ５の接続時に絞るか閉じるように制御する。ただし、この場合は、潤滑油路３２には従来例と同様の固定絞り３２ｖが設けられる。

第２潤滑油路からのトランスミッションケーシング内への潤滑油の放出を規制する弁は、回転軸内に設ける場合は遠心式の弁が採用されるが、回転軸以外の油路に設ける場合には、電磁弁あるいは遠心式ではない機械操作式シャットオフバルブを採用することできる他、シャットオフバルブのように閉じるか開くかだけでなく、流量を絞ることができる可変絞り弁を採用することもできる。可変絞りを採用する場合、たとえば、湿式クラッチ５の切換操作と連動させ、湿式クラッチ５を切断したときに弁を開いて、第２潤滑油路の流量を増加させ、第１潤滑油路２６への供給油量を減じるようにしても良い。

さらに、上記実施形態においては、複数の油圧モータ出力を共通の出力軸に集めるサメイションギア（summation gear）を備えたトランスミッションのクラッチ用潤滑油回路を例に説明したが、これに限らず、本発明がその他のメカニカルトランスミッションの湿式クラッチ用潤滑油回路にも適用できる。

本発明に係る潤滑油回路の一実施形態を備えるトランスミッションを示す断面図である。図１の要部を拡大して示す断面図である。本発明に係る潤滑油回路の他の実施形態を備えるトランスミッションを示す断面図である。本発明に係る潤滑油路の更に他の実施形態を備えるトランスミッションを示す断面図である。従来の潤滑油回路を示す油圧回路図である。本発明に係る潤滑油回路を備えるトランスミッションを備えた車両の走行性能を示す駆動力−速度曲線図である。

符号の説明

５湿式多板クラッチ
１５，１６クラッチディスク
１８クラッチハブベアリング
１９ギアボックスケース
２６第１潤滑油路
３２第２潤滑油路
５０シャットオフバルブ（弁）

Claims

湿式クラッチを備えるトランスミッションに、ポンプから潤滑油を圧送する潤滑油回路であって、
前記潤滑油回路は、クラッチシャフト内に形成された油路を通じて前記湿式クラッチのクラッチディスク及びクラッチハブベアリングの少なくともクラッチディスクに潤滑油を供給する第１潤滑油路と、
前記トランスミッションギアケース内に潤滑油を放出する第２潤滑油路と、を有し、
前記第２潤滑油路からのトランスミッションギアケース内への潤滑油の放出を規制する弁を前記第２潤滑油路に設け、
前記弁は、前記湿式クラッチの切断時に開き、前記湿式クラッチの接続時に絞るか閉じるように構成されており、
前記トランスミッションが、低速用モータ及び高速用モータからの動力を共通の出力軸に集めるサメイションギアを備え、
前記第２潤滑油路は、前記低速用モータのモータ軸内に形成された油路を通じて潤滑油を前記トランスミッションギアケース内に放出する構成とされていることを特徴とする潤滑油回路。
前記弁がシャットオフバルブ又は可変絞り弁であることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油回路。
前記弁は、前記低速用モータ軸内に設けられ、前記低速用モータのモータ軸の回転に伴う遠心力により前記第２潤滑油路を閉じるスプールを備えることを特徴とする請求項１に記載の潤滑油回路。