JP5961845B2 - 静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造に関し、特に、油圧ポンプ用シリンダブロックおよび油圧モータ用シリンダブロックが一つのシリンダブロックで構成される静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造に関する。

従来より、無段変速機の一種として静油圧式無段変速機（ＨＳＴ；Hydraulic Static Transmission)が知られている（例えば特許文献１〜３を参照。）。

特許文献１，２に開示されている静油圧式無段変速機は、可変容量型の油圧ポンプおよび油圧モータとからなり、これらの油圧ポンプおよび油圧モータの間に両者に兼用されるシリンダブロックが介設されている。上記シリンダブロックの軸線方向一方には、油圧ポンプ用構成部材として、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧ポンプ用プランジャ、該油圧ポンプ用プランジャの端部に摺接する油圧ポンプ用斜板、該油圧ポンプ用斜板の傾斜量を変化させる油圧サーボなどが備わっている。また、上記シリンダブロックの軸線方向他方には、油圧モータ用構成部材として、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧モータ用プランジャ、該油圧モータ用プランジャの端部に摺接する固定傾斜角の油圧モータ用斜板などが備わっている。

シリンダブロックは入力軸と一体に回転し、このシリンダブロックに嵌入された油圧ポンプ用プランジャが軸線方向に対して傾斜した油圧ポンプ用斜板等によって往復動されて、油圧を発生させる。この発生した油圧が油圧モータ用プランジャを往復動させることで、当該油圧モータ用プランジャに押圧される油圧モータ用斜板に回転動力が伝達される。

特許文献３に開示されている静油圧式無段変速機は、シリンダブロックが油圧モータ用シリンダブロックと油圧ポンプ用シリンダブロックとに分かれている点で特許文献１，２と相違している。

上記特許文献１〜３に開示されている静油圧式無段変速機は、油圧ポンプ内の油路、油圧モータ内の油路、並びに、これらの油圧ポンプおよび油圧モータをバルブ介して連通する油路などで構成される油圧閉回路を備えている。

特開２００８−１８５１１１号公報 特開２０１０−２６４８０９号公報 特開２００５−２５６９８０号公報

ところが、油圧閉回路内の作動油は、漏れ等により減少した分だけチャージポンプから補充されるだけで、殆ど入れ替わることはなく、シリンダブロック内でのプランジャの摺動抵抗などの各部材の摺動抵抗や、作動油のせん断抵抗などによって、作動油の温度が上昇して高温になり易い。作動油が高温になると、作動油の劣化、粘度低下による各部の焼き付き等が懸念される。

特許文献３に開示されている静油圧式無段変速機では、油圧閉回路内の油圧が高くなると、リリーフ油を供給油路側に戻して、油圧閉回路内の油温上昇を抑制している。しかし、同文献のシリンダブロックのように、油圧モータ用シリンダブロックと油圧ポンプ用シリンダブロックとが分かれているタイプのものでは作動油の温度上昇を抑制できても、油圧ポンプ用シリンダブロックと油圧モータ用シリンダブロックとが１つのシリンダブロックで構成される場合は、シリンダブロック内で発生する熱量が格段に多くなることから、作動油を十分に冷却することが困難となるおそれがある。

本発明は、かかる課題に鑑みて創案されたものであり、油圧ポンプ用シリンダブロックと油圧モータ用シリンダブロックとが１つのシリンダブロックで構成される静油圧式無段変速機において、簡単な構成を追加するだけでシリンダブロックを効率的に冷却して、油圧閉回路内の作動油の温度上昇を抑制できる、静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造を提供することを目的とする。

本発明の静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造は、内部に圧油が供給される油路を有する回転軸と、該回転軸の外周に回転一体に設けられたシリンダブロックと、該シリンダブロックの軸線方向一方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された複数の油圧ポンプ用プランジャと、 前記シリンダブロックに形成され、前記油圧ポンプ用プランジャが挿入されるシリンダボア（例えば、実施形態におけるシリンダボア１５）と、前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接し、傾斜量変更可能に設けられた油圧ポンプ用斜板と、前記シリンダブロックの軸線方向他方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された油圧モータ用プランジャと、前記シリンダブロックに形成され、前記油圧モータ用プランジャが挿入されるシリンダボア（例えば、実施形態におけるシリンダボア１７）と、前記油圧モータ用プランジャの先端が摺接する油圧モータ用斜板と、を備えたものを前提としており、前記回転軸の内部の油路から当該回転軸の外に出て前記シリンダブロックの側面近傍にオイルを導出するオイル導出油路と、前記オイル導出油路から導出され、前記シリンダブロックおよび前記回転軸の回転により作用する遠心力によって遠心側に送られたオイルを受ける、前記シリンダブロックの側面に設けられたオイル受けプレートと、前記オイル受けプレートが受けたオイルが導入されるように前記シリンダブロックの側面に形成されたオイル導入孔から前記油圧ポンプ用シリンダボアと前記油圧モータ用シリンダボアとの間を半径方向外側に通過して、前記シリンダブロックの外周に形成されたオイル排出孔に至るまで前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック冷却油路と、を備えることを特徴としている。

かかる構成を備える静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造によれば、回転軸が回転すると、その内部の油路からオイル導出油路を通じてオイルがシリンダブロックの側面近傍に導出され、シリンダブロックおよび入力軸の回転により作用する遠心力によってそのオイルは遠心側に送られる。遠心側に送られたオイルは、オイル受けプレートに受け止められ、オイル導入孔よりシリンダブロック冷却油路内を流れて、シリンダブロックの外周に形成されたオイル排出孔から遠心力によって排出される。このとき、シリンダブロック冷却油路内を流れるオイルによってシリンダブロックが冷却され、油圧閉回路内の作動油の温度上昇が抑制される。

本発明の静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造によれば、油圧ポンプ用シリンダブロックと油圧モータ用シリンダブロックとが１つのシリンダブロックで構成される静油圧式無段変速機において、簡単な構成を追加するだけでシリンダブロックを効率的に冷却して、油圧閉回路内の作動油の温度上昇を抑制できる

静油圧式無段変速機を搭載した車両のドライブトレーンを示す断面図である。 （ａ）はオイル受けプレートの正面図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 シリンダブロックの側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造について図面を参照しながら説明する。図１は、静油圧式無段変速機１が搭載された車両のドライブトレーンの一例を示している。この図に示すように、静油圧式無段変速機１の入力軸（回転軸）２は、ダンパー３を介してエンジンのクランクシャフト４から回転動力が伝達される。入力軸２に伝達された回転動力は、静油圧式無段変速機１において変速された後、出力側回転部材５等を介して図示しない差動歯車機構、駆動輪等へ伝達される。

入力軸２内には、チャージポンプ６から圧油が供給される軸線Ｎに沿った油路７が形成されている。この油路７内に供給された圧油は各部の潤滑や、静油圧式無段変速機１の作動油の補充用として供給されるほか、シリンダブロック８の冷却用として利用される。

静油圧式無段変速機１は、前記入力軸２、シリンダブロック８、油圧ポンプ用プランジャ９、油圧モータ用プランジャ１０、油圧ポンプ用斜板１１、油圧モータ用斜板１２などで構成される。

シリンダブロック８は、略円柱体形状をしており、入力軸２の途中位置において入力軸２の外周に回転一体に設けられている。このシリンダブロック８には、油圧ポンプ用プランジャ９、油圧モータ用プランジャ１０、油圧ポンプ用スプール弁１３、油圧モータ用スプール弁１４などが設けられている。

油圧ポンプ用プランジャ９は、シリンダブロック８の軸線方向一方（エンジン側）に設けられており、軸線Ｎ周りの円周上に等間隔をあけて軸線Ｎ方向に往復摺動可能に複数挿入されている。この油圧ポンプ用プランジャ９は、シリンダブロック８に形成されたシリンダボア１５内で往復摺動することで、作動油を吸入又は排出する。なお、油圧ポンプ用プランジャ９はコイルスプリング１６によって油圧ポンプ用斜板１１側に付勢されている。

油圧モータ用プランジャ１０は、シリンダブロック８の軸線方向他方（反エンジン側）に設けられている。油圧モータ用プランジャ１０は、軸線Ｎ周りの円周上に等間隔をあけて軸線Ｎ方向に往復摺動可能に複数挿入されている。この油圧モータ用プランジャ１０も、シリンダブロック８に形成されたシリンダボア１７内で往復摺動することで、作動油を吸入又は排出する。この油圧モータ用プランジャ１０もコイルスプリング１６によって油圧モータ用斜板１２側に付勢されている。なお、図３に示すように、シリンダブロック８において、油圧ポンプ用プランジャ９が挿入されるシリンダボア１５と、油圧モータ用プランジャ１０が挿入されるシリンダボア１７とは、シリンダブロック８のコンパクト化を図るために周方向位置を違えている。

油圧ポンプ用スプール弁１３および油圧モータ用スプール弁１４は、シリンダブロック８の内径側に周方向に交互に設けられ、各プランジャ９，１０毎に設けられている。各スプール弁１３，１４は、それぞれ対応するプランジャ９，１０の回転位置に応じて開閉弁動作をし、プランジャ９，１０によって吸入又は排出される作動油の油路を切り換える。

油圧ポンプ用斜板１１は、トランスミッションケース１８内に形成された円筒面支持部１９に、揺動自在に支持された揺動部材２０に対してベアリングを介して回転自在に設けられている。揺動部材２０は、軸線Ｎ上の揺動中心Ｏを中心に揺動自在となっている。また、油圧ポンプ用斜板１１において油圧ポンプ用プランジャ９の先端部が摺接する部分には、油圧ポンプ用プランジャ９の先端部の半球状に対応した球面状窪み１１ａが形成されている。油圧ポンプ用斜板１１は、油圧ポンプ用プランジャ９とともに入力軸２の周囲を回転する。

搖動部材２０は、アクチュエータ２１の伸縮動作に連動して揺動中心Ｏを中心として揺動し、油圧ポンプ用斜板１１の軸線Ｎに対する傾斜量が任意の角度に設定される。

油圧ポンプ用斜板１１の軸線Ｎに対する傾斜量が所定角度に設定された状態で、シリンダブロック８が回転すると、シリンダブロック８とともに回転する油圧ポンプ用プランジャ９が油圧ポンプ用斜板１１の傾斜量に応じて往復動し、スプール弁１３とともに、ポンプ作用を発動し、油圧ポンプ用斜板１１の傾斜量に応じた圧油を油圧モータ用プランジャ１０の油圧室１０ａへ供給する。

油圧モータ用斜板１２は、トランスミッションケース１８内に回転自在に支持され、入力軸２の軸線Ｎ回りに回転する出力側回転部材５の周囲に、ベアリングを介して回転自在に設けられている。但し、油圧モータ用斜板１２は、軸線Ｎに対して一定の傾斜量を維持したまま回転するように構成されている。この油圧モータ用斜板１２に、入力軸２の軸線回りに回転する油圧モータ用プランジャ１０の先端部が摺接している。入力軸２が回転すると油圧モータ用プランジャ１０も同軸回りに回転しながら、油圧ポンプ側から供給される圧油によって、往復動摺動しつつ、油圧モータ用斜板１２にスラスト荷重を与えながら、出力側回転部材５を回転させる。

以下、本実施形態に係るシリンダブロック８の冷却構造について説明する。この冷却構造は、オイル導出油路２２、オイル受けプレート２３、シリンダブロック冷却油路２４等で構成される。

オイル導出油路２２は、入力軸２の内部の油路７から入力軸２の外周に出てシリンダブロック８の側面近傍にオイルを導出するものである。このオイル導出油路２２は、図１に示す例では、入力軸２の内外を半径方向に連通した連通孔２２ａと、入力軸２の周囲に回転不能に外嵌された筒材２５と入力軸２との隙間で形成され、連通孔２２ａから漏出するオイルをシリンダブロック８の側面近傍に案内する隙間油路２２ｂとで構成されている。このオイル導出油路２２から導出されたオイルは、シリンダブロック８および入力軸２の回転により作用する遠心力によって遠心側に送られ、オイル受けプレート２３に受け止められる。

オイル受けプレート２３は、シリンダブロック８の側面にビス等により固定されて、オイル導出油路２２から導出され遠心力によって遠心側に送られるオイルを受け止める。オイル受けプレート２３は、例えば、図２に示すように、略円環状の部材からなり、効率的にオイルを受け止めるために、シリンダブロック８の側面から軸線Ｎ方向に立ち上がる周壁部２３ａと、該周壁部２３ａの反シリンダブロック８側において軸線Ｎ側に屈曲したつば部２３ｂとを有している。

シリンダブロック冷却油路２４は、オイル受けプレート２３が受けたオイルが導入されるようにシリンダブロック８の側面に周方向に等間隔に形成された複数のオイル導入孔２８と、シリンダブロック８の外周に周方向に等間隔で上記オイル導入孔２８と同数だけ形成されたオイル排出孔２９とを有し、それぞれ、各オイル導入孔２８から油圧ポンプ用シリンダボア１５と油圧モータ用シリンダボア１７の間を半径方向外側に通過して、各オイル排出孔２９に至るまで形成されている。なお、図１および図３に示す例では、シリンダブロック冷却油路２４は、軸線Ｎに平行な方向にシリンダブロック８を貫通して形成された軸方向孔２４ａと各軸方向貫通孔２４ａとシリンダブロック８の外周とを連通する半径方向連通孔２４ｂとで構成されている。

入力軸２が回転すると、その内部の油路７からオイル導出油路２２を通じてオイルがシリンダブロック８の側面近傍に導出され、シリンダブロック８および入力軸２の回転により作用する遠心力によって遠心側に送られる。そして、遠心側に送られたオイルは、オイル受けプレート２３に受け止められ、オイル導入孔２８よりシリンダブロック冷却油路２４内を流れる。このとき、シリンダブロック冷却油路２４内を流れるオイルにより、シリンダブロック８が冷却される。その結果、油圧閉回路内の作動油（油圧ポンプ用プランジャ９、油圧モータ用プランジャ１０等を作動させるための作動油）も冷却されて、作動油の温度上昇が抑制される。

さらに、シリンダブロック冷却油路２４は、摩擦熱等で最も高温になり易い部分の１つであるシリンダボア１５，１８の間を経由しているため、同油路２４をオイルが通過することで、シリンダブロック８が効率的に冷却されるようになっている。なお、シリンダブロック冷却油路２４を通過したオイルは、オイル排出孔２９からシリンダブロック８外へ遠心力により排出され、トランスミッションケース１８内を重力により流れ落ちて、図示しないオイルパンに還流する。

本発明は、例えば、静油圧式無段変速機のシリンダブロックを効率的に冷却するための構造として適用可能である。

１ 静油圧式無段変速機
２ 入力軸（回転軸）
７ 油路
８ シリンダブロック
９ 油圧ポンプ用プランジャ
１０ 油圧モータ用プランジャ
１１ 油圧ポンプ用斜板
１２ 油圧モータ用斜板
２２ オイル導出油路
２３ オイル受けプレート
２４ シリンダブロック冷却油路
２８ オイル導入孔
２９ オイル導出孔

Claims (1)

1. 内部に圧油が供給される油路を有する回転軸と、
   該回転軸の外周に回転一体に設けられたシリンダブロックと、
   該シリンダブロックの軸線方向一方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された複数の油圧ポンプ用プランジャと、
   前記シリンダブロックに形成され、前記油圧ポンプ用プランジャが挿入されるシリンダボアと、
   前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接し、傾斜量変更可能に設けられた油圧ポンプ用斜板と、
   前記シリンダブロックの軸線方向他方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された油圧モータ用プランジャと、
   前記シリンダブロックに形成され、前記油圧モータ用プランジャが挿入されるシリンダボアと、
   前記油圧モータ用プランジャの先端が摺接する油圧モータ用斜板と、
   を備えた静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造において、
   前記回転軸の内部の油路から当該回転軸の外に出て前記シリンダブロックの側面近傍にオイルを導出するオイル導出油路と、
   前記オイル導出油路から導出され、前記シリンダブロックおよび前記回転軸の回転により作用する遠心力によって遠心側に送られたオイルを受ける、前記シリンダブロックの側面に設けられたオイル受けプレートと、
   前記オイル受けプレートが受けたオイルが導入されるように前記シリンダブロックの側面に形成されたオイル導入孔から前記油圧ポンプ用シリンダボアと前記油圧モータ用シリンダボアとの間を半径方向外側に通過して、前記シリンダブロックの外周に形成されたオイル排出孔に至るまで前記シリンダブロック内に形成されたシリンダブロック冷却油路と、
   を備えることを特徴とする静油圧式無段変速機のシリンダブロック冷却構造。