JP5942144B2 - 油圧式無段変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ポンプと油圧モータを閉回路によって流体接続する油圧式無段変速装置に関し、特に、前記閉回路を構成するセンタケースの配置構造と、前記油圧ポンプと油圧モータにおけるプランジャブロックの支持構造とに関する。

従来の油圧式無段変速装置においては、油圧ポンプのポンプ軸と一緒に回動する第一プランジャブロックと、前記油圧モータのモータ軸と一緒に回動する第二プランジャブロックのいずれも、その底面が、共通の板状またはブロック状のセンタケース上に摺動可能に当接されており、該摺動面を介して、該センタケース内の油路（以下、「ケース内油路」とする）と、両プランジャブロック内でプランジャ室に通じる油路（以下、「ブロック内油路」とする）とが連通されている。その上で、該プランジャ室内でプランジャを往復摺動させることにより、作動油を各プランジャ室内から給排し、前記ブロック内油路・ケース内油路を介して、油圧ポンプと油圧モータとの間を循環し流体接続させる、という技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２８１１８０号公報

しかしながら、前記技術では、油圧式無段変速装置にかかる負荷が高負荷運転や高速運転等によって大きくなり、前記摺動面において、ケース内油路へのケースポートと、ブロック内油路へのプランジャポートとの間を流動する作動油の油圧が過大になると、前記プランジャポート側の摺動面であるプランジャブロック底面と、ケースポート側の摺動面であるセンタケース表面との間が押し開かれ、その隙間から作動油が外部に漏出する、という問題があった。

更に、前記ケースポートについて、その形状は一般にキドニー形状であり、その大きさも前記プランジャブロック底面の大きさに制限されるため、ケース内油路の油路断面積はそれほど大きくできずに循環流量が少なく、流速の低下、圧損の増加、騒音の発生を招く、という問題があった。特に、低温時で作動油の粘度が高い場合には、油圧ポンプと油圧モータとの間を流体接続できず、油圧式無段変速装置が起動できない場合があった。

加えて、従来のセンタケースでは、両プランジャブロックの底面が摺動可能に当接されており、空冷に有効なケース表面積が狭いため、高負荷運転や高速運転等によって作動油の油温が高くなると、粘度低下による作動油の外部への漏出が激しくなる、という問題があった。

更に、従来のセンタケースは、両プランジャブロックの底面を摺動可能に当接させる必要から、その形状や位置がかなり制限されるため、ポンプ軸・モータ軸の位置関係を容易には変更できず、油圧式無段変速装置への入出力方向が限定されて、該油圧式無段変速装置を組み込む機器の設計自由度が低くなる、という問題があった。

加えて、前記ポンプ軸・モータ軸は、安定支持の観点から、その両端は、油圧ポンプ・油圧モータを収容するハウジングと前記センタケースとの間で、軸受等を介して両持ち支持されているため、該軸受け等による部品コストの増加や装置サイズの大型化を招く、という問題があった。特に、油圧ポンプ・油圧モータを同方向に連設すると、装置の全長が非常に長くなる場合があった。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、油圧ポンプと油圧モータを閉回路によって流体接続する油圧式無段変速装置において、複数のプランジャを軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室を備えて前記油圧ポンプのポンプ軸と一緒に回動する第一プランジャブロックと、複数のプランジャを軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室を備えて前記油圧モータのモータ軸と一緒に回動する第二プランジャブロックとを連設し、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックを内挿する筒状のセンタケースを設け、前記センタケース内で軸線方向に沿って設けた第一ケース内油路・第二ケース内油路と、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロック内でプランジャ室に連通するように、径方向に穿設して周方向に複数設けたプランジャポートと、前記プランジャポートの各々を第一ケース内油路・第二ケース内油路に接続するセンタケースの内周面に設けた第一給排溝・第二給排溝とにより、前記閉回路を構成すると共に、前記センタケースの内周面と第一プランジャブロック・第二プランジャブロックの外周面との間に軸受隙間を設けることにより、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックを流体支持したものである。
請求項２においては、前記センターケースの軸方向略中央部に仕切り壁を設け、前記仕切り壁を第一プランジャブロックと第二プランジャブロックとの間に位置させると共に、前記第一プランジャブロックと第二プランジャブロックの端部と仕切り壁との間の空間に、前記プランジャ室内の圧油を供給可能としたものである。
請求項３においては、前記センタケースの内周面に、前記第一給排溝・第二給排溝のうち、前進時に高圧側となる給排溝から分岐させた圧力バランス溝を、前進時に低圧側となる給排溝と隣接するように延設させたものである。
請求項４においては、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックの外周面とセンタケースの内周面の少なくとも一方に動圧溝を設けたものである。
請求項５においては、前記プランジャ室に摺動自在に挿嵌するプランジャの先端に設けたシューを斜板に当接すると共に、前記シューは、前記ポンプ軸・モータ軸と同軸上に設けたバネ部材によって前記斜板側へ押圧する構成としたものである。

本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１により、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックの両プランジャポート間を、前記第一給排溝・第二給排溝、第一ケース内油路・第二ケース内油路を介して連通し、閉回路内に作動油を循環させることができ、たとえ、該作動油の油圧が高負荷運転や高速運転等により過大となっても、内圧に対する剛性の高い筒状のセンタケースの内周面とプランジャブロックの外周面との隙間は、ほとんど変化することがなく、該隙間からの作動油の外部への漏出を防止することができる。更に、前記センタケースの筒状の壁部に、複数の油路を軸方向に穿孔して油路本数を増やしたり、壁部の肉厚を厚くして油路一本当たりの油路断面積を増加させて、ケース内油路全体での油路断面積を十分に大きくすることができ、油圧ポンプと油圧モータ間の循環流量が増加し、流速の上昇、圧損の減少、騒音の抑制を図り、特に、低温起動性能を向上させることができる。加えて、前記センタケースの壁部の外周面の全てを放熱部として機能させることができ、ケース表面積が広くなり、高負荷運転や高速運転等によって作動油の油温が高くなるのを、空冷や油冷による冷却方式を用いて簡単に抑制することができる。更に、油圧式無段変速装置を、油冷を目的としてミッションケース内の底部に装填配置する場合であっても、プランジャブロック等の回転体は、センタケースに収納されているために油の攪拌抵抗にはならず、エンジン馬力のロスが抑制されて車両の燃費低減を図ることができる。加えて、筒状のセンタケースの軸方向一端側と他端側に、異なる軸心を有するケース半部を形成した上で、各端に第一プランジャブロックと第二プランジャブロックを内挿するだけで、ポンプ軸・モータ軸を異なる軸心上に容易に配置することができ、油圧式無段変速装置への入出力方向を自由に選択し、該油圧式無段変速装置を組み込む機器の設計自由度を高めることができる。そして、前記ポンプ軸・モータ軸は、各プランジャブロックを介して、センタケースの内周面に、軸方向に長い範囲で回動可能に支持することができ、軸受等の削減による部品コストの低下と装置のコンパクト化を図り、特に、油圧ポンプ・油圧モータの同方向連設時における全長の短縮化を図ることができる。
請求項２により、各プランジャブロックに作用するスラスト荷重を仕切り板によって摺動可能に支持する際、その摩擦抵抗を減少させ、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。
請求項３により、高速回転により、各プランジャブロック内のプランジャ室内を往復摺動するプランジャが、該プランジャの先部と当接する斜板から受ける反力と、センタケース内のケース内油路における高圧側・低圧側の圧力差による油圧力とを受けて、各プランジャブロックがセンタケースの内周面に押動されても、高圧側の圧油によって押し返すことができ、各プランジャブロックの外周面はセンタケースの内周面に接触せず、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。
請求項４により、高速回転しても、ヘリングボーン形状溝や多円弧形状溝等の動圧溝に生じる作動油の動圧作用によって、各プランジャブロックを、センタケースの内周面に、部分的に流体支持することができ、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。
請求項５により、プランジャ室内の作動油流動を妨げるといったことがなく、安定した作動油供給が行われ、動力伝達効率の低下を防止することができる。更に、各プランジャ室毎にバネ部材を設ける必要がなく、一層の、部品点数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。

本発明に係わる油圧式無段変速装置を備えた作業車両全体の動力伝達構成を示す模式図である。 油圧式無段変速装置２の側面一部断面図である。 同じく側面一部断面の部分拡大図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 油圧ポンプのプランジャブロックの斜視図である。 センタケースの側面断面図である。 同じく内周面の外観図である。 別形態の油圧式無段変速装置２Ａの側面一部断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図１の矢印Ｆで示す方向をトラクタ等の作業車両１の前進方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前進方向を基準とするものである。

まず、本発明に係わる作業車両１の動力伝達構成について、図１により説明する。該作業車両１のおいては、前部にエンジン３が配置され、該エンジン３より後方に延出された出力軸４の途中部に、大径の駆動ギア５が固設されると共に、出力軸４の後端は、ＰＴＯ伝動機構７への図示せぬ入力軸に連結されている。

該ＰＴＯ伝動機構７内には、ＰＴＯクラッチ機構、変速ギア機構、正逆転機構等が設けられており、前記エンジン３からのエンジン動力が、正転及び逆転を含めて複数段に変速された後、動力断接可能にＰＴＯ軸８から出力され、図示せぬ作業機に伝達される。

また、前記出力軸４に平行に、本発明に係わる油圧式無段変速装置２のポンプ軸１１が配置され、該ポンプ軸１１の前端には、小径の従動ギア６が固設されており、該従動ギア６に前記駆動ギア５が噛合されて増速ギア列５・６が形成される。

前記油圧式無段変速装置２は、主変速機構であって、前記ポンプ軸１１の後方で同軸上にモータ軸１２が配置され、該モータ軸１２の後端は、ミッション機構１３への図示せぬ入力軸に連結されている。

該ミッション機構１３内には、副変速機構であるギア式等の機械式変速装置と、前輪または後輪駆動用の差動機構が設けられており、該差動機構に連結された車軸に、図示せぬ前輪または後輪が連動連結されている。

これにより、前記エンジン３からのエンジン動力は、前記増速ギア列５・６により増速された後、高速動力として油圧式無段変速装置２に入力され、該油圧式無段変速装置２において主変速される。そして、該主変速動力は、ミッション機構１３に入力され、機械式変速装置により副変速されてから前輪または後輪に伝達され、作業車両１が走行駆動される。

次に、前記油圧式無段変速装置２について、図２乃至図４により説明する。該油圧式無段変速装置２は、プランジャ式の油圧ポンプ１４をポンプケース１７内に内蔵する油圧ポンプユニット９と、プランジャ式の油圧モータ１５をモータケース１８内に内蔵する油圧モータユニット１０と、前記油圧ポンプ１４と油圧モータ１５との間を流体接続するセンタケース１６とにより構成される。

このうちの油圧ポンプユニット９において、前記油圧ポンプ１４は、前記ポンプ軸１１、該ポンプ軸１１が挿嵌されてポンプ軸１１と共に回動するよう固着された第一プランジャブロック１９、該第一プランジャブロック１９内の軸方向に沿うプランジャ室１９ａに摺動自在に挿嵌されるプランジャ２０、及び該プランジャ２０に当接する可動斜板２１から成り、可変容量型の油圧ポンプ１４を構成している。

そして、前記可動斜板２１には、前記ポンプ軸１１と直交するトラニオン軸２２の一対が連結され、該トラニオン軸２２は、前記ポンプケース１７の側部開口１７ａに嵌入された蓋体２３に回動自在に支持されると共に、少なくとも一つは外部へ突出され、その突出端には、図示せぬ変速アームが固設されている。

これにより、該変速アームを油圧ポンプ１４の外部から操作してトラニオン軸２２を回動させ、前記可動斜板２１の斜板角を変更することにより、プランジャ２０の摺動量を規制し、油圧ポンプ１４からの作動油の吐出量および吐出方向が調節可能に構成される。

前記油圧モータユニット１０においては、前記油圧ポンプユニット９と同様に、前記油圧モータ１５は、前記ポンプ軸１１と同軸上に配置された前記モータ軸１２、該モータ軸１２が挿嵌されてモータ軸１２と共に回動するよう固着された第二プランジャブロック２４、該第二プランジャブロック２４内の軸方向に沿うプランジャ室２４ａに摺動自在に挿嵌されるプランジャ２５、及び該プランジャ２５に当接する固定斜板２６から成り、固定容量型の油圧モータ１５を構成している。該固定斜板２６は前記モータケース１８に固定される。

前記センタケース１６は、前記ポンプ軸１１と同軸上に軸心を有する円筒孔とモータ軸１２と同軸上に軸心を有する円筒孔とを連設して備える本体部１６ａと、該本体部１６ａの前後端で半径方向外方に延出するフランジ部１６ｂ・１６ｃとから構成される。このうちの前フランジ部１６ｂには、前記ポンプケース１７の後開口端１７ｂが当接されると共に、後フランジ部１６ｃには、前記モータケース１８の前開口端１８ａが当接されて、いずれも複数のボルト３１によって連結固定されている。

これにより、ポンプケース１７、センタケース１６、モータケース１８が前後方向に連設されて一体化し、油圧式無段変速装置２のハウジング２８が形成される。なお、ポンプ軸１１は、ポンプケース１７の前側に配置された軸受１０１により、モータ軸１２は、モータケース１８の後側に配置された軸受１０２により支持されている。

更に、センタケース１６内には、後で詳述するケース内油路２９が設けられており、該ケース内油路２９を介して、前記油圧ポンプ１４と油圧モータ１５とが連通されている。

以上のような構成において、前記エンジン３からの高速動力がポンプ軸１１に入力されて油圧ポンプ１４が回転駆動すると、プランジャ室１９ａ内の作動油が第一プランジャブロック１９から吐出され、前記ケース内油路２９を介して、前記油圧モータ１５に供給される。そして、この作動油の流出入によって油圧モータ２４が回転駆動し、その駆動力がモータ軸１２から出力されるのである。

次に、前記プランジャブロック１９・２４の支持構成と構造について、図２乃至図６により説明する。該プランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅと、前記センタケース１６円筒孔の内周面１６ｅとが重合する個所には、所定の軸受隙間が設けられている。そして、該軸受隙間に作動油を充填することにより、プランジャブロック１９・２４回転中に該軸受隙間に動圧を発生させ、センタケース１６の内周面１６ｅにプランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅが流体支持されるようにしている。

これにより、前記ポンプ軸１１・モータ軸１２が挿嵌されるプランジャブロック１９・２４に作用する荷重のうち、ラジアル荷重を、該プランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅを介して、センタケース１６の内周面１６ｅに、非接触で支持することができる。

ここで、前記ポンプ軸１１の後端部には、前後に隣接して、係合用のスプライン部１１ｂと圧入用のボス部１１ａが形成され、該ボス部１１ａにより、ポンプ軸１１を第一プランジャブロック１９内に、がたつくことなく確実に、相対回転不能に挿嵌して固着させている。

前記モータ軸１２においても、同様に、その前端部には、前後に隣接して、圧入用のボス部１２ａと係合用のスプライン部１２ｂが形成され、前記ボス部１２ａにより、モータ軸１２を第二プランジャブロック２４内に、がたつくことなく確実に、相対回転不能に挿嵌して固着させている。

これにより、ポンプ軸１１と第一プランジャブロック１９、ならびにモータ軸１２と第二プランジャボックス２４の芯合わせが行われているので、回転時にかかる荷重のばらつきを小さくすることができ、プランジャブロック１９・２４からセンタケース１６にかかる負荷を減らして、部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図るようにしている。

また、前記プランジャブロック１９・２４内でポンプ軸１１・モータ軸１２の軸回りの外周上に、前記プランジャ室１９ａ・２４ａが、周方向に略等間隔で穿孔されると共に、該プランジャ室１９ａ・２４ａ内に摺動自在に挿嵌されるプランジャ２０・２５の外端部には、シュー３２・３３が取り付けられている。

該シュー３２・３３が、それぞれ前記斜板２１・２６に当接されており、該斜板２１・２６から受ける反力によってプランジャ２０・２５がプランジャ室１９ａ・２４ａ内を往復摺動し、前述の如く、該プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油がプランジャブロック１９・２４から給排されるようにしている。

ここで、前記油圧モータ１５において、第二プランジャブロック２４で固定斜板２６側の端部には、リテーナガイド６１が、モータ軸１２と一体回転可能に嵌装されると共に、該リテーナガイド６１の外周面６１ａは球面状に形成され、該外周面６１ａに、リング状のリテーナ６２が摺動自在に支承されている。そして、該リテーナ６２における支承部より外周の部分は、前記シュー３３とプランジャ２５との間に配置されている。

一方、第二プランジャブロック２４の中心部には、収納室７０が形成されている。該収納室７０内には、止輪６５によって前方への摺動が規制された円盤状の前係止部材６８と、該前係止部材６８より後方で前記モータ軸１２前端より前方にある円盤状の後係止部材６９と、両係止部材６８・６９の間に介装されたバネ部材６０が、それぞれ収容されている。そして、該バネ部材６０の弾性力によって、後係止部材６９が固定斜板２６側に押圧されるようにしている。

更に、モータ軸１２の前部外周には、第二プランジャブロック２４のボス部を貫通するようにして、複数のリテーナ押えピン６４が設けられ、該リテーナ押えピン６４の一端は、前記後係止部材６９に当接されると共に、他端は、前記リテーナガイド６１に当接されている。

すると、前記リテーナ押えピン６４を介して、リテーナガイド６１が固定斜板２６側に押圧され、この押圧力が、リテーナガイド６１に支承されるリテーナ６２に伝達され、該リテーナ６２により、前記シュー３３を固定斜板２６側に常時押圧するようにしている。

前記油圧ポンプ１４においても同様に、リテーナガイド６１が可動斜板２１側に押圧され、この押圧力が、リテーナガイド６１に支承されるリテーナ６２に伝達され、該リテーナ６２により、前記シュー３２を可動斜板２１側に常時押圧するようにしている。

これにより、ポンプ軸１１・モータ軸１２の内端面より内側で各軸と同軸上に設けたバネ部材６０によって、シュー３２・３３を斜板２１・２６側へ押圧して迅速に追従させることができ、変速精度の向上を図ることができる。

しかも、該バネ部材６０は、従来のように、プランジャ室１９ａ・２４ａ内に設ける必要がないため、プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油の流動が妨げられることがない。

すなわち、前記プランジャ室１９ａ・２４ａに摺動自在に挿嵌するプランジャ２０・２５の先端に設けたシュー３２・３３を斜板２１・２６に当接すると共に、該シュー３２・３３は、前記ポンプ軸１１・モータ軸１２と同軸上に設けたバネ部材６０によって前記斜板２１・２６側へ押圧する構成とするので、プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油流動を妨げるといったことがなく、安定した作動油供給が行われ、動力伝達効率の低下を防止することができる。更に、各プランジャ室１９ａ・２４ａ毎にバネ部材を設ける必要がなく、一層の、部品点数の削減による部品コストの低下とメンテナンス性の向上を図ることができる。

また、前記プランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅには、プランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１が開口され、該プランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１は、径方向に穿孔したブロック内油路１９ｃ・２４ｃを介して前記プランジャ室１９ａ・２４ａと連通される。

これにより、プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油を、プランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅから給排させることができる。

一方、前記センタケース１６の本体部１６ａにおける内周面１６ｅの前後略中央部には仕切り壁１６ｇが形成されると共に、該仕切り壁１６ｇの前後面には、耐摩耗性に優れた円盤状の受け板７１・７１が配置されている。そして、該受け板７１・７１の表面に、前記プランジャブロック１９・２４の内端凸部１９ｆ・２４ｆが接触している。

更に、前記プランジャ室１９ａ・２４ａの底面から前記内端凸面１９ｆ・２４ｆにかけて、プランジャ室１９ａ・２４ａより小径の補給油路１９ｇ・２４ｇが軸方向に穿孔されており、該補給油路１９ｇ・２４ｇの内端開口は、前記受け板７１の外側面に対向している。

これにより、プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油が受け板７１に供給される。この際、プランジャ室１９ａ・２４ａの底壁１９ｈ・２４ｈを挟んで、プランジャ室１９ａ・２４ａ内の作動油による油圧力と、補給油路１９ｇ・２４ｇを介して受け板７１に供給された作動油から受ける反力とが互いに反対側から作用して相殺され、前記仕切り壁１６ｇにかかるスラスト荷重を軽減することができる。

すなわち、前記センターケース１６の軸方向略中央部に仕切り壁１６ｇを設け、該仕切り壁１６ｇを前記第一プランジャブロック１９と第二プランジャブロック２４との間に位置させると共に、該第一プランジャブロック１９と第二プランジャブロック２４の端部である内端凸面１９ｆ・２４ｆと前記仕切り壁１６ｇとの間の空間に、前記プランジャ室１９ａ・２４ａ内の圧油を供給可能とするので、各プランジャブロック１９・２４に作用するスラスト荷重を仕切り板１６ｇによって摺動可能に支持する際、その摩擦抵抗を減少させ、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。

また、該プランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅで、前記プランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１近傍の前後位置には、図６に示すようなヘリングボーン形状溝３５が、周方向に形成される。

これにより、プランジャブロック１９・２４が回転するに伴い、へリングボーン形状溝３５内に満たされた作動油が動圧作用を発生し、その圧力によってプランジャブロック１９・２４が、半径方向に回動自在に支持される。

なお、へリングボーン形状溝３５以外に、多円弧形状溝等であってもよく、溝内に満たされた作動油が動圧作用を発生する動圧溝であれば良く、その形状・大きさは特に限定されるものではない。また、本実施例では、動圧溝をプランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅに設けたが、前記センタケース１６の内周面１６ｅ、あるいは、該内周面１６ｅと前記外周面１９ｅ・２４ｅの両方に設けても良い。

すなわち、前記第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４の外周面１９ｅ・２４ｅとセンタケース１６の内周面１６ｅの少なくとも一方に、動圧溝であるヘリングボーン形状溝３５を設けるので、高速回転しても、ヘリングボーン形状溝３５や多円弧形状溝等の動圧溝に生じる作動油の動圧作用によって、各プランジャブロック１９・２４をセンタケース１６の内周面１６ｅに一層効果的に流体支持することができ、更なる、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。

次に、前記センタケース１６の油路構成について、図２乃至図５、図７、図８により説明する。前記ケース内油路２９は、センタケース１６の軸心を挟んで反対側に、本実施例では図４、図５、図７に示すように上下部に、それぞれ穿孔される第一油路群２９Ａ・第二油路群２９Ｂと、前記第一油路群２９Ａからの作動油を集める給排溝１６ｅ１・１６ｅ２と、前記第二油路群２９Ｂからの作動油を集める給排溝１６ｅ３・１６ｅ４とから構成される。そして、前記第一油路群２９Ａ・第二油路群２９Ｂのいずれか一方に高圧側、他方に低圧側の作動油が流れ、閉回路内を循環するようにしている。なお、以下では、第一油路群２９Ａが前進時の高圧側、第二油路群２９Ｂが前進時の低圧側である場合について説明する。

このうちの第一油路群２９Ａにおいては、前記センタケース１６上部で肉厚略中央部に、３本の第一ケース内油路３６・３７・３８が、円周上で略等間隔に軸方向に穿孔されると共に、該第一ケース内油路３６・３７・３８の前後端部は、下方に延設される。同様に、前記第二油路群２９Ｂにおいても、前記センタケース１６下部で肉厚略中央部に、３本の第二ケース内油路３９・４０・４１が、円周上で略等間隔に軸方向に穿孔されると共に、該第二ケース内油路３９・４０・４１の前後端部は、上方に延設される。

一方、前記給排溝１６ｅ１・１６ｅ２は、前記センタケース１６の内周面１６ｅ上部に、周方向帯状に前後に設けられる。そして、前側の給排溝１６ｅ１の底面には、前記第一ケース内油路３６・３７・３８の前端部が下方に延設されて成るケースポート３６ａ・３７ａ・３８ａが開口されると共に、後側の給排溝１６ｅ２の底面には、前記第一ケース内油路３６・３７・３８の後端部が下方に延設されて成るケースポート３６ｂ・３７ｂ・３８ｂが開口されている。

同様に、前記給排溝１６ｅ３・１６ｅ４は、前記センタケース１６の内周面１６ｅ下部に、周方向帯状に前後に設けられる。そして、前側の給排溝１６ｅ３の底面には、前記第二ケース内油路３９・４０・４１の前端部が上方に延設されて成るケースポート３９ａ・４０ａ・４１ａが開口されると共に、後側の給排溝１６ｅ４の底面には、前記油路第二ケース内３９・４０・４１の後端部が上方に延設されて成るケースポート３９ｂ・４０ｂ・４１ｂが開口されている。

これにより、前後の給排溝１６ｅ１・１６ｅ２間が第一油路群２９Ａによって連通されて前進時の高圧側が形成され、前後の給排溝１６ｅ３・１６ｅ４間が第二油路群２９Ｂによって連通されて前進時の低圧側が形成されるようにしている。

更に、前記給排溝１６ｅ１・１６ｅ２・１６ｅ３・１６ｅ４のうち、給排溝１６ｅ１・１６ｅ３は、油圧ポンプ１４側のプランジャポート１９ｃ１の軸線方向位置と一致するように配置され、給排溝１６ｅ２・１６ｅ４は、油圧モータ１５側のプランジャポート２４ｃ１の軸線方向位置と一致するように配置されている。

これにより、油圧ポンプ１４では、プランジャポート１９ｃ１をケースポート３６ａ・３７ａ・３８ａ・３９ａ・４０ａ・４１ａに対向させて、両ポート間で作動油を給排可能にし、油圧モータ１５でも、プランジャポート２４ｃ１をケースポート３６ｂ・３７ｂ・３８ｂ・３９ｂ・４０ｂ・４１ｂに対向させて、両ポート間で作動油を給排可能にすることができる。

加えて、このようにして内部の複数の油路３６乃至油路４１を作動油が循環するセンタケース１６の外周面１６ｆは、外部に露出しており、その全面積を放熱部として利用可能な構成としている。

これにより、高負荷運転や高速運転等の際に、油圧ポンプ１４、油圧モータ１５内で急速に加圧圧縮されて高温となった作動油を、センタケース１６通過中に効果的に空冷または油冷することができる。

すなわち、油圧ポンプ１４と油圧モータ１５を閉回路によって流体接続する油圧式無段変速装置２において、複数のプランジャ２０を軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室１９ａを備えて前記油圧ポンプ１４のポンプ軸１１と一緒に回動する第一プランジャブロック１９と、複数のプランジャ２５を軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室２４ａを備えて前記油圧モータ１５のモータ軸１２と一緒に回動する第二プランジャブロック２４とを連設し、該第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４を内挿する筒状のセンタケース１６を設け、該センタケース１６内で軸線方向に沿って設けた第一ケース内油路３６・３７・３８、第二ケース内油路３９・４０・４１と、前記第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４内でプランジャ室１９ａ・２４ａに連通して径方向に設けたプランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１と、該プランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１の各々を前記第一ケース内油路３６・３７・３８、第二ケース内油路３９・４０・４１に接続するためセンタケースの内周面に設けた第一給排溝である給排溝１６ｅ１・１６ｅ２、第二給排溝である給排溝１６ｅ３・１６ｅ４とにより、前記閉回路を構成すると共に、前記センタケース１６の内周面１６ｅと第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４の外周面１９ｅ・２４ｅとの間に軸受隙間を設けることにより、該第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４を流体支持したので、前記第一プランジャブロック１９・第二プランジャブロック２４の両プランジャポート１９ｃ１・２４ｃ１間を、前記第一給排溝である給排溝１６ｅ１・１６ｅ２、第二給排溝である給排溝１６ｅ３・１６ｅ４、第一ケース内油路３６・３７・３８、第二ケース内油路３９・４０・４１を介して連通し、閉回路内に作動油を循環させることができ、たとえ、該作動油の油圧が高負荷運転や高速運転等により過大となっても、内圧に対する剛性の高い筒状のセンタケース１６の内周面１６ｅとプランジャブロック１９・２４の外周面１９ｅ・２４ｅとの隙間は、ほとんど変化することがなく、該隙間からの作動油の外部への漏出を防止することができる。更に、前記センタケース１６の筒状の壁部に、複数の油路３６乃至油路４１を軸方向に穿孔して油路本数を増やしたり、壁部の肉厚を厚くして油路３６乃至油路４１一本当たりの油路断面積を増加させて、ケース内油路２９全体での油路断面積を十分に大きくすることができ、油圧ポンプ１４と油圧モータ１５間の循環流量が増加し、流速の上昇、圧損の減少、騒音の抑制を図り、特に、低温起動性能を向上させることができる。

その上、前記センタケース１６の壁部の外周面１６ｆの全てを放熱部として機能させることができ、ケース表面積が広くなり、高負荷運転や高速運転等によって作動油の油温が高くなるのを、空冷や油冷による冷却方式を用いて簡単に抑制することができる。更に、油圧式無段変速装置２を、油冷を目的としてミッションケース内の底部に装填配置する場合であっても、プランジャブロック１９・２４等の回転体は、センタケース１６に収納されているために油の攪拌抵抗にはならず、エンジン馬力のロスが抑制されて車両の燃費低減を図ることができる。

加えて、筒状のセンタケース１６の軸方向一端側と他端側に、異なる軸心を有するケース半部を形成した上で、各端に第一プランジャブロック１９と第二プランジャブロック２４を内挿するだけで、ポンプ軸１１・モータ軸１２を異なる軸心上に容易に配置することができ、油圧式無段変速装置へ２の入出力方向を自由に選択し、該油圧式無段変速装置２を組み込む機器の設計自由度を高めることができる。そして、前記ポンプ軸１１・モータ軸１２は、各プランジャブロック１９・２４を介して、センタケース１６の内周面１６ｅに、軸方向に長い範囲で回動可能に支持することができ、軸受等の削減による部品コストの低下と装置のコンパクト化を図り、特に、ポンプ軸１１・モータ軸１２の同方向連設時における全長の短縮化を図ることができる。

また、前記センタケース１６の内周面１６ｅ上部で油圧ポンプ１４側では、前進時高圧側にある前記給排溝１６ｅ１を挟んで前後に隣接して、周方向細溝状に圧力バランス溝４２・４３が設けられ、該圧力バランス溝４２・４３からは、前進時高圧側の前記ケースポート３６ａ・３７ａ・３８ａに向かって、複数の取出溝部４２ａ・４３ａが軸方向に延出して接続されている。更に、この圧力バランス溝４２・４３は、前記ケースポート３６ａ・３７ａ・３８ａから、センタケース１６の内周面１６ｅ下部近傍で前進時低圧側にある前記給排溝１６ｅ３の位置まで周方向に延設される。

前記油圧モータ１５側でも同様に、前進時高圧側にある前記給排溝１６ｅ２を挟んで前後に隣接して、周方向溝状に圧力バランス溝４４・４５が設けられ、該圧力バランス溝４４・４５からは、前進時高圧側の前記ケースポート３６ｂ・３７ｂ・３８ｂに向かって、複数の取出溝部４４ａ・４５ａが軸方向に延出して接続されている。更に、この圧力バランス溝４４・４５は、前記ケースポート３６ｂ・３７ｂ・３８ｂから、センタケース１６の内周面１６ｅ下部近傍で前進時低圧側にある前記給排溝１６ｅ４の位置まで周方向に延設される。

ここで、油圧モータ１５側では、前記プランジャ室２４ａ内を往復摺動するプランジャ２５は、図５に示すように、該プランジャ２５の先部と当接する固定斜板２６から反力４６を受けると共に、第二プランジャブロック２４は、高圧側の前記第一油路群２９Ａの油圧と低圧側の前記第二油路群２９Ｂの油圧との圧力差から油圧力４７を受けるため、第二プランジャブロック２４には、この反力４６と油圧力４７の合力である押動力４８が作用する。油圧ポンプ１４側でも同様にして、第一プランジャブロック１９に押動力４８が作用する。このような押動力４８が大きくなると、プランジャブロック１９・２４がセンタケース１６の内周面１６ｅに押し付けられて接触する可能性がある。

つまり、プランジャブロック１９・２４とセンタケース１６との接触を回避するために、前進時高圧側の第一油路群２９Ａにおけるケースポート３６ａ・３７ａ・３８ａ・３６ｂ・３７ｂ・３８ｂからの高圧油を、前記圧力バランス溝４２・４３・４４・４５に導くようにしている。

すなわち、前記センタケース１６の内周面１６ｅに、前記第一給排溝である給排溝１６ｅ１・１６ｅ２、第二給排溝である給排溝１６ｅ３・１６ｅ４のうち、前進時に高圧側となる給排溝である給排溝１６ｅ１・１６ｅ２から分岐させた圧力バランス溝４２・４３・４４・４５を、前進時に低圧側となる給排溝である給排溝１６ｅ３・１６ｅ４と隣接するように延設させるので、高速回転により、各プランジャブロック１９・２４内のプランジャ室１９ａ・２４ａ内を往復摺動するプランジャ２０・２５が、該プランジャ２０・２５の先部と当接する斜板２１・２６から受ける反力４６と、センタケース１６内のケース内油路２９における高圧側・低圧側の圧力差による油圧力４７とを受けて、各プランジャブロック１９・２４がセンタケース１６の内周面１６ｅに押動されても、高圧側の圧油によって押し返すことができ、各プランジャブロック１９・２４の外周面はセンタケース１６の内周面１６ｅに接触せず、摩耗・焼き付きの軽減による部品の寿命延長、動力伝達効率の向上、及び騒音の抑制を図ることができる。

次に、以上のような油圧式無段変速装置２の別形態について、図９により説明する。なお、以下では、前記油圧式無段変速装置２と異なる点を中心に説明すると共に、各要素に用いた符号と同じ符号は、同一または同等の機能を有する要素を指すものであり、同じ符号を付した要素については、特に必要としない限り、その説明は省略する。

図９に示す油圧式無段変速装置２Ａは、斜板２１・２６にシュー３２・３３を追従させるための前記バネ部材６０を、ポンプ軸１１Ａ・モータ軸１２Ａの内端よりも内側に配置せずに、ポンプ軸１１Ａ・モータ軸１２Ａの外周に巻回したものである。

該油圧式無段変速装置２Ａの油圧モータユニット１０Ａにも、前記リテーナ６２、リテーナガイド６１、及び該リテーナガイド６１に一端が当接されるリテーナ押えピン６４が設けられる。一方、第二プランジャブロック２４の中心部には、収納室６３が形成され、該収納室６３には、前記リテーナガイド６１の他端が当接されたリング状の後係止部材６７と、該後係止部材６７よりも前方で、前記止輪６５によって前方への摺動が規制されたリング状の前係止部材６６とが配置され、該前係止部材６６と前記後係止部材６７との間に、前記バネ部材６０が、前記モータ軸１２Ａの外周に巻回された状態で介装されている。そして、該バネ部材６０の弾性力によって、後係止部材６７が固定斜板２６側に押圧されるようにしている。油圧ポンプユニット９Ａにおいても同様である。

この際、ポンプ軸１１Ａ・モータ軸１２Ａは、その軸長を前記ポンプ軸１１・モータ軸１２よりも長くすることにより、ポンプ軸１１Ａの後端部に設けた圧入用のボス部１１Ａ１と、前後略中央部に設けた係合用のスプライン部１１Ａ２との間隔、及びモータ軸１２Ａの前端部に設けた圧入用のボス部１２Ａ１と、前後略中央部に設けた係合用のスプライン部１２Ａ２との間隔を拡大し、その間の小径部１１Ａ３・１２Ａ３に前記バネ部材６０を巻回するようにしている。

これにより、第一プランジャブロック１９とポンプ軸１１Ａとの係合長さ、第二プランジャブロック２４とモータ軸１２Ａとの係合長さのいずれも、長くすることができ、各軸１１Ａ・１２Ａをプランジャブロック１９・２４内に、一層、がたつくことなく確実に、相対回転不能に挿嵌することができる。

本発明は、油圧ポンプと油圧モータを閉回路によって流体接続する、全ての油圧式無段変速装置に適用することができる。

２・２Ａ 油圧式無段変速装置
１１・１１Ａ ポンプ軸
１２・１２Ａ モータ軸
１４ 油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
１６ センタケース
１６ｅ センタケースの内周面
１６ｅ１・１６ｅ２ 給排溝（第一給排溝）
１６ｅ３・１６ｅ４ 給排溝（第二給排溝）
１６ｇ 仕切り壁
１９ 第一プランジャブロック
１９ａ プランジャ室
１９ｃ１ プランジャポート
１９ｅ 第一プランジャブロックの外周面
１９ｆ 内端凸面（端部）
２０・２５ プランジャ
２１・２６ 斜板
２４ 第二プランジャブロック
２４ａ プランジャ室
２４ｃ１ プランジャポート
２４ｅ 第二プランジャブロック２４の外周面
２４ｆ 内端凸面（端部）
３２・３３ シュー
３５ へリングボーン形状溝（動圧溝）
３６・３７・３８ 第一ケース内油路
３９・４０・４１ 第二ケース内油路
４２・４３・４４・４５ 圧力バランス溝
６０ バネ部材

Claims (5)

1. 油圧ポンプと油圧モータを閉回路によって流体接続する油圧式無段変速装置において、
   複数のプランジャを軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室を備えて前記油圧ポンプのポンプ軸と一緒に回動する第一プランジャブロックと、
   複数のプランジャを軸方向に摺動自在に挿嵌するプランジャ室を備えて前記油圧モータのモータ軸と一緒に回動する第二プランジャブロックとを連設し、
   前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックを内挿する筒状のセンタケースを設け、
   前記センタケース内で軸線方向に沿って設けた第一ケース内油路・第二ケース内油路と、
   前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロック内でプランジャ室に連通するように、径方向に穿設して周方向に複数設けたプランジャポートと、
   前記プランジャポートの各々を第一ケース内油路・第二ケース内油路に接続するセンタケースの内周面に設けた第一給排溝・第二給排溝とにより、前記閉回路を構成すると共に、
   前記センタケースの内周面と第一プランジャブロック・第二プランジャブロックの外周面との間に軸受隙間を設けることにより、前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックを流体支持した
   ことを特徴とする油圧式無段変速装置。
2. 前記センターケースの軸方向略中央部に仕切り壁を設け、
   前記仕切り壁を第一プランジャブロックと第二プランジャブロックとの間に位置させると共に、
   前記第一プランジャブロックと第二プランジャブロックの端部と仕切り壁との間の空間に、前記プランジャ室内の圧油を供給可能とした
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧式無段変速装置。
3. 前記センタケースの内周面に、前記第一給排溝・第二給排溝のうち、前進時に高圧側となる給排溝から分岐させた圧力バランス溝を、前進時に低圧側となる給排溝と隣接するように延設させた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油圧式無段変速装置。
4. 前記第一プランジャブロック・第二プランジャブロックの外周面とセンタケースの内周面の少なくとも一方に動圧溝を設けた
   ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の油圧式無段変速装置。
5. 前記プランジャ室に摺動自在に挿嵌するプランジャの先端に設けたシューを斜板に当接すると共に、
   前記シューは、前記ポンプ軸・モータ軸と同軸上に設けたバネ部材によって前記斜板側へ押圧する構成とした
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の油圧式無段変速装置。

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