JP5978492B2 - 油圧式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、シリンダブロックに対して油圧ポンプと油圧モータとを配置してなる油圧式無段変速機に関する。

従来、下記特許文献１〜３に開示されているような油圧式無段変速機が、自動二輪車やトラクターなどの作業用車両等に用いられている。

特許文献１〜３に開示されている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たものである。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を備えている。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を備えている。

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。これにより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が回転される。

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

ここで、上述した油圧式無段変速機を自動車等の車両に搭載する場合には、可能な限りコンパクトな構成とすることが望ましい。そのため、油圧式無段変速機に設けられた油圧ポンプ用プランジャや、油圧モータ用プランジャを支持するためにシリンダブロックに設けられた支持部についても短くすることが求められている。その一方で、油圧ポンプ用プランジャ、あるいは油圧モータ用プランジャとシリンダブロックとの金属接触を防止し、摩耗や焼き付き、摩擦損失等の懸念を抑制するためには、これらのプランジャが軸線に対して傾斜しないように支持できる構成とすることが求められている。

そこで、本発明は、油圧式無段変速機に設けられたプランジャの傾斜を抑制することで、スムーズに作動可能とし、シリンダブロック等とプランジャとの金属接触や、摩耗、焼き付き、摩擦損失等の問題を抑制可能な油圧式無段変速機の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の油圧式無段変速機は、入力軸に対して回転一体に同軸線上に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの軸線周りの円周上に間隔をあけて設けられた挿入部内に往復摺動可能に挿入されたプランジャと、前記プランジャの先端に摺接した斜板とを有し、前記挿入部の内周面と前記プランジャの外周面との間にプランジャガイドが介在しており、前記プランジャを外周側から支持する静圧軸受機構が、前記プランジャの周方向に複数、所定の間隔毎に配置されており、前記静圧軸受機構が、前記プランジャガイドの外周面に軸方向に延びるように形成された凹部と前記挿入部の内周面との間に形成されたオイル送り溝と、前記オイル送り溝に連通し、プランジャガイドの肉厚方向に向けて形成されたオイルを前記オイル送り溝に供給可能なオイル送り孔と、前記オイル送り溝に対する絞りとして毛細管絞り又はオリフィス絞りからなる絞り部と、前記プランジャガイドの内周面において前記プランジャに面するように設けられ、前記絞り部によって前記オイル送り溝と連通する油圧ポケット部とを備えたものであることを特徴とするものである。

本発明の油圧式無段変速機が備えている静圧軸受機構は、挿入部に供給されプランジャガイド内に導入されたオイルが、オイル送り孔を介してオイル送り溝に導入され、絞り部を介してプランジャガイドの内周面に設けられた油圧ポケット部に到達するように形成されたものである。静圧軸受機構は、絞り部をなす毛細管絞り又はオリフィス絞りがオイル流出入の抵抗となり、静圧軸受としてプランジャを外周側から支持することができる。

本発明の油圧式無段変速機においては、上述したような静圧軸受機構が、プランジャの周方向に複数、所定の間隔毎に設けられている。そのため、各静圧軸受機構により、プランジャに対して周方向にバランス良く支持力を作用させ、プランジャを軸線方向に略真っ直ぐに往復動させることができる。従って、本発明の油圧式無段変速機においては、プランジャガイドあるいはシリンダブロックとプランジャとの間における金属接触や、摩耗、焼き付き、摩擦損失等の問題を抑制することができる。

本発明によれば、油圧式無段変速機に設けられたプランジャの傾斜を抑制してスムーズに作動可能とし、プランジャとシリンダブロックとの金属接触や、摩耗、焼き付き、摩擦損失等の問題を抑制可能な油圧式無段変速機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る油圧式無段変速機を搭載した車両のドライブトレーンの一部を示す概略図である。 図１の要部の具体的例を示した断面図である。 図２のＡ部を拡大した断面図である。 変形例に係る油圧式無段変速機の要部を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る油圧式無段変速機１０について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、油圧式無段変速機１０は、シリンダブロックにおけるプランジャの取付部分における構造に特徴を有するものであるが、当該特徴部分の説明に先だって油圧式無段変速機１０の概略構成について説明する。

≪油圧式無段変速機の概略構成について≫
油圧式無段変速機１０は、いわゆるＨＳＴを含んで構成されるものである。図１及び図２に示すように、油圧式無段変速機１０は、入力軸２０、シリンダブロック３０、油圧ポンプ用プランジャ４０、油圧ポンプ用斜板５０、油圧モータ用プランジャ６０、油圧モータ用斜板７０等を主要な構成部材として備えている。

入力軸２０は、図示しないトランスミッションケース内にベアリング２２を介して回転自在に支持されている。入力軸２０には、エンジンＥの回転動力が、ダンパー１２、前後進切替機構１４等を介して伝達される。

シリンダブロック３０は、入力軸２０の途中位置において入力軸２０に対して回転一体に設けられている。シリンダブロック３０の軸線方向一方側（エンジンＥ側）には、油圧ポンプ用プランジャ４０が、軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。油圧ポンプ用プランジャ４０は、図示しないスプリングによって油圧ポンプ用斜板５０側に付勢されている。なお、本実施形態では油圧ポンプ用プランジャ４０は３個以上の奇数個とされている。

また、シリンダブロック３０の軸線方向他方側（エンジンＥとは反対側）には、油圧モータ用プランジャ６０が、軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。油圧モータ用プランジャ６０は、図示しないスプリングによって油圧モータ用斜板７０側に付勢されている。油圧ポンプ用斜板５０と油圧モータ用プランジャ６０とはシリンダブロック３０内での周方向位置を違えている。なお、本実施形態では油圧モータ用プランジャ６０は３個以上の奇数個とされている。

油圧ポンプ用斜板５０は、入力軸２０の軸線に対する傾斜量が可変となっている。つまり、油圧ポンプ用斜板５０の傾斜量は、所定のアクチュエータ５２によって変更可能となっている。油圧ポンプ用斜板５０は、軸線回りに回転不能とされ、油圧ポンプ用斜板５０に、摺接している油圧ポンプ用プランジャ４０の先端部が入力軸２０の軸線回りに回転することで、油圧ポンプ用プランジャ４０が往復動してポンプ作用を発動し、油圧ポンプ用斜板５０の傾斜量に応じた圧油を油圧モータ側（油圧モータ用プランジャ６０の基部を押圧するシリンダブロック３０内の油圧室）へ供給する。

油圧モータ用斜板７０は、その斜面７０ａの傾斜量が不変となっている。油圧モータ用斜板７０は、入力軸２０との間に介在しているニードルベアリング７２により入力軸２０に対して相対回転自在に支持されると共に、ベアリング７４を介してトランスミッションケース１６（図２参照）内に回転自在に支持されている。油圧モータ用斜板７０には、入力軸２０の軸線回りに回転する油圧モータ用プランジャ６０の先端部が摺接している。入力軸２０が回転すると、油圧モータ用プランジャ６０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７０にスラスト荷重を与えながら回転させる。

油圧モータ用斜板７０の外周部には、ヘリカルギアからなる第一ギア７６が一体的に設けられている。第一ギア７６は、入力軸２０に対して略平行に配置された出力軸８０に対して一体的に取り付けられたヘリカルギアからなる第二ギア７８と噛み合っている。出力軸８０は、ベアリング８２を介してトランスミッションケース１６（図２参照）内に回転自在に支持されている。

≪シリンダブロックにおけるプランジャの取付部分における構造について≫
図２に示すように、シリンダブロック３０には、油圧ポンプおよび油圧モータとして機能させるために必要な油路３２やシリンダブロック３０の回転位置に応じて油路を開閉するバルブ機構３４が設けられている。また、シリンダブロック３０には、挿入部１００が設けられている。

挿入部１００は、油圧ポンプ用プランジャ４０を挿入するためのもの（以下、「油圧ポンプ用プランジャ挿入部１０２」とも称す）と、油圧モータ用プランジャ６０を挿入するためのもの（以下、「油圧モータ用プランジャ挿入部１０４」とも称す）とからなる。油圧ポンプ用プランジャ挿入部１０２は、シリンダブロック３０においてエンジンＥ側に向く面に開口するように形成されており、油圧モータ用プランジャ挿入部１０４は、エンジンＥとは反対側の面に開口するように形成されている。

油路３２は、シリンダブロック３０の中心側から外側に向けて形成されており、挿入部１００（油圧ポンプ用プランジャ挿入部１０２，油圧モータ用プランジャ挿入部１０４）と連通している。そのため、油路３２を介して供給されるオイルを、挿入部１００内に導入することができる。

図２及び図３に示すように、挿入部１００には、円筒状のプランジャガイド１１０が内挿されている。プランジャガイド１１０は、挿入部１００の内周面と油圧ポンプ用プランジャ４０あるいは油圧モータ用プランジャ６０（以下、「プランジャ１２０」と総称する）の外周面との間に介在するように配置されている。プランジャガイド１１０を挿入部１００内に配置することにより、静圧軸受機構１３０が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、静圧軸受機構１３０は、プランジャ１２０の外周側に複数、略等間隔に形成されている。静圧軸受機構１３０は、プランジャ１２０を外周側から支持するための軸受機構でである。図３（ａ）に示すように静圧軸受機構１３０は、オイル送り溝１３２、オイル送り孔１３４、絞り部１３６、及び油圧ポケット部１３８の組み合わせによって構成されている。オイル送り溝１３２は、プランジャガイド１１０の外周面に軸方向に延びるように形成された凹部と挿入部１００の内周面との間に形成された溝である。

オイル送り孔１３４は、プランジャガイド１１０の肉厚方向（径方向）に向けて形成された孔によって構成されている。オイル送り孔１３４は、オイル送り溝１３２に対して交差し、連通するように形成されている。オイル送り孔１３４は、油路３２を介して挿入部１００及びプランジャガイド１１０内に導入されたオイルを、オイル送り溝１３２に供給可能とされている。

絞り部１３６は、オイル送り溝１３２に対して連通するように形成された絞りであり、毛細管絞り又はオリフィス絞りによって構成することができる。本実施形態において、絞り部１３６は、毛細管絞りによって構成されている。また、油圧ポケット部１３８は、プランジャガイド１１０の内周面において、プランジャ１２０に面する位置に形成された凹部である。油圧ポケット部１３８は、絞り部１３６に連通するように形成されている。

絞り部１３６をなす毛細管の開口径、毛細管の長さ、及び油圧ポケット部１３８の開口の大きさの最適値は、実験的に導出すること、シミュレーションに基づいて導出すること、あるいは所定の数式に基づいて導出することが可能である。

静圧軸受機構１３０においては、油路３２を介して挿入部１００に供給され、プランジャガイド１１０に設けられたオイル流出入口１４０を介してプランジャガイド１１０内に導入されたオイルが、オイル送り孔１３４を介してオイル送り溝１３２、絞り部１３６、及び油圧ポケット部１３８に導入される。静圧軸受機構１３０は、絞り部１３６をなす毛細管絞りがオイル流出入の抵抗となることにより、静圧軸受としてプランジャ１２０を外周側から支持することができる。

本実施形態の油圧式無段変速機１０においては、上述したような静圧軸受機構１３０が、プランジャ１２０の周方向に複数、所定の間隔毎に設けられており、各静圧軸受機構１３０によってプランジャ１２０に対して周方向にバランス良く支持力を作用させうる。そのため、プランジャ１２０を軸線方向に略真っ直ぐに往復動させることができる。従って、油圧式無段変速機１０においては、プランジャガイド１１０あるいはシリンダブロック３０とプランジャ１２０との間における金属接触や、摩耗、焼き付き、摩擦損失等の問題を抑制することができる。

本実施形態においては、静圧軸受機構１３０をなす絞り部１３６を毛細管絞りによって構成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オリフィス絞りによって構成することも可能である。具体的には、絞り部１３６をオリフィス絞りとする場合には、図４に示すようにオイル送り溝に連通した凹部１４２を設け、凹部１４２と油圧ポケット部１３８とを繋ぐようにオリフィス１４４を形成した構成等とすることができる。

本実施形態においては、静圧軸受機構１３０を周方向に４つ、略均等配置することによりプランジャ１２０を支持する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、静圧軸受機構１３０の数及び配置は、プランジャ１２０を周方向にバランス良く支持力を作用させることが可能なものであれば良く、適宜変更可能である。プランジャ１２０を挿入部１００においてバランス良く支持するためには、静圧軸受機構１３０を３つ以上設け、プランジャ１２０の周方向に略均等配置することが望ましい。

また、本実施形態の油圧式無段変速機１０においては、挿入部１００たる油圧ポンプ用プランジャ挿入部１０２及び油圧モータ用プランジャ挿入部１０４の双方においてプランジャガイド１１０を内挿し、静圧ジャーナル軸受機構１３０を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、油圧式無段変速機１０は、油圧ポンプ用プランジャ挿入部１０２あるいは油圧モータ用プランジャ挿入部１０４のいずれか一方にのみプランジャガイド１１０を内挿し、静圧ジャーナル軸受機構１３０を形成したものであっても良い。

本発明は、例えば、自動車、トラクター等の作業用車両をはじめとする車両全般において搭載される油圧式無段変速機に適用することができる。

１０ 油圧式無段変速機
２０ 入力軸
３０ シリンダブロック
４０ 油圧ポンプ用プランジャ
５０ 油圧ポンプ用斜板
６０ 油圧モータ用プランジャ
７０ 油圧モータ用斜板
１００ 挿入部
１１０ プランジャガイド
１２０ プランジャ
１３０ 静圧ジャーナル軸受機構
１３２ オイル送り溝
１３４ オイル送り孔
１３６ 絞り部
１３８ 油圧ポケット部

Claims (1)

1. 入力軸に対して回転一体に同軸線上に設けられたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの軸線周りの円周上に間隔をあけて設けられた挿入部内に往復摺動可能に挿入されたプランジャと、
   前記プランジャの先端に摺接した斜板とを有し、
   前記挿入部の内周面と前記プランジャの外周面との間にプランジャガイドが介在しており、
   前記プランジャを外周側から支持する静圧軸受機構が、前記プランジャの周方向に複数、所定の間隔毎に配置されており、
   前記静圧軸受機構が、
   前記プランジャガイドの外周面に軸方向に延びるように形成された凹部と前記挿入部の内周面との間に形成されたオイル送り溝と、
   前記オイル送り溝に連通し、プランジャガイドの肉厚方向に向けて形成されたオイルを前記オイル送り溝に供給可能なオイル送り孔と、
   前記オイル送り溝に対する絞りとして毛細管絞り又はオリフィス絞りからなる絞り部と、
   前記プランジャガイドの内周面において前記プランジャに面するように設けられ、前記絞り部によって前記オイル送り溝と連通する油圧ポケット部とを備えたものであることを特徴とする油圧式無段変速機。

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