JP5978494B2 - 油圧式無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、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油圧式無段変速機に関し、特にシリンダブロックの冷却構造に特徴を有するものに関する。

従来、下記特許文献１〜３に開示されている油圧式無段変速機（ＨＳＴ；Hydraulic Static Transmission)が、無段変速機の一種として知られている。

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に開示されている油圧式無段変速機は、上記特許文献１，２と同様に油圧ポンプと油圧モータとを組み合わせた構成とされている。この油圧式無段変速機では、入力軸からの油圧及び遠心力によって飛散させた潤滑油を用いてドーム状に形成されたシリンダの頭部を潤滑させている。また、遠心力等によって飛散させた潤滑油をベアリング外周側の部材によって受け取ることにより、アンギュラベアリング及びラジアルベアリングを潤滑させている。

特開２００８−１８５１１１号公報 特開２０１０−２６４８０９号公報 特開２００４−３０１２８５号公報

しかしながら、上述した特許文献３のような潤滑構造は、シリンダの頭部に摺接する部材をアンギュラベアリングやラジアルベアリング等のベアリングの内周側に配置することにより構成できる。従って、シリンダの頭部に摺接する部材と、ベアリングとの配置が逆転した場合には、上記特許文献３のような潤滑構造を採用することができず、潤滑不良による焼き付きが発生する懸念がある。

そこで本発明は、潤滑不良によりプランジャとこれが摺接する斜板本体との間等において焼き付きが発生すること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、内部に圧油が供給される油路を備えておりエンジンの回転動力が入力される入力軸と、前記入力軸に対して動力伝達可能に接続された油圧式無段変速部と、前記入力軸に沿うように配され、前記油圧式無段変速部の出力側に動力伝達可能に接続された出力軸とを有し、前記油圧式無段変速部が、前記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のプランジャと、前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接する油圧ポンプ用の斜板と、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のプランジャと、前記油圧モータ用のプランジャの先端が摺接する油圧モータ用の斜板とを有し、前記油圧ポンプ用の斜板及び油圧モータ用の斜板のいずれか一方又は双方の斜板が、前記プランジャが摺接する斜板本体を有し、前記斜板本体が、前記プランジャが摺接する摺接部と、前記摺接部に対して内径側において前記斜板本体の外周側から軸心側に向けて延びるように形成されたフランジと、前記摺接部に対して内径側であって前記フランジに隣接する位置に形成された集油空間と前記摺接部とを連通させる連通孔とを有するものである。

かかる構成とした場合、フランジに隣接する位置に形成された集油空間において斜板本体に対して内周側から供給された油を受け止め、連通孔を介して摺接部に供給することができる。これにより、プランジャと摺接部との間を十分潤滑させ、焼き付きの発生を抑制できる。

上述した本発明の油圧式無段変速機は、前記油圧ポンプ用の斜板及び油圧モータ用の斜板のいずれか一方又は双方の斜板が、前記斜板本体と、当該斜板本体をベアリングを介して回転可能に支持するクレードルとを備えたものであり、前記連通孔が、前記集油空間と前記摺接部とを連通させるものであることが望ましい。

本発明の油圧式無段変速機においては、フランジが、斜板本体に対して内周側から供給された油を受け止めるための集油空間を形成するための機能に加え、ベアリングの抜け止めとしての機能も有する。そのため、本発明によれば、潤滑油の供給不良に伴う焼き付きを抑制しつつ、ベアリングの脱落に伴う不具合についても抑制することができる。

また、上述した本発明の油圧式無段変速機は、前記集油空間に対して径方向内側の位置に、前記入力軸の油路と連通し、前記集油空間に向けて油を放出可能な油放出路が設けられたものであることが望ましい。

かかる構成とした場合、入力軸の油路を介して供給された油を集油空間に向けて放出させることが可能となる。これにより、集油空間に対する潤滑油の供給経路を確実に確保することが可能となり、焼き付きの発生をより一層低減させることができる。

本発明によれば、潤滑不良によりプランジャとこれが摺接する斜板本体との間等において焼き付きが発生すること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。

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。

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。図１に示した油圧式無段変速機１０は、いわゆるＨＭＴあるいはこれに類するものである。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、及び油圧モータ用斜板７０等を主要な構成部材として備えている。

油圧式無段変速機１０は、シリンダブロック３０に対して可変容量型の油圧ポンプＰおよび油圧モータＭを配置することにより構成された油圧式無段変速部Ｘを有する。油圧式無段変速部Ｘは、入力軸２０とシリンダブロック３０とが一体的に回転することにより油圧ポンプＰにおいて発生する油圧を油圧モータＭに供給し、回転動力を出力側に出力させることが可能とされている。以下、油圧式無段変速部Ｘを中心として構成される油圧式無段変速機１０の各部の構成について、さらに詳細に説明する。

入力軸２０は、ボールベアリング２２，２４を介してトランスミッションケース１６内において回転自在に支持されている。具体的には、トランスミッションケース１６は、入力軸２０の先端側（動力伝達の下流側）に壁面１６ａを有する。壁面１６ａにおいて入力軸２０に対応する位置には、入力軸用ボス部１６ｂが設けられている。入力軸２０は、入力軸用ボス部１６ｂ内に設けられたボールベアリング２２により、先端部が回転自在に支持されている。また、入力軸２０の基端側（動力伝達の上流側）は、ボールベアリング２４により回転自在に支持されている。入力軸２０には、エンジン（図示せず）の回転動力が、ダンパー（図示せず）、オイルポンプ１４等を介して伝達される。

また、入力軸２０内には、油路２１が形成されており、オイルポンプ１４から圧油が供給される。油路２１は、入力軸２０の略軸心位置において軸線方向に延びるように形成された主油路２１ａと、主油路２１ａの中途において径方向に分岐するように副油路２１ｂとを有する。油路２１に供給された圧油は、各部の潤滑や、油圧式無段変速機１０の作動用オイルの補充用として供給されるほか、シリンダブロック３０の冷却用として利用される。

入力軸２０において、シリンダブロック３０に対して軸線方向一方側（エンジン側）に隣接する位置にはスリーブ２６が装着されている。スリーブ２６には、入力軸２０の油路２１と連通した油放出路２６ａが形成されている。油放出路２６ａは、入力軸２０の軸線方向に延びる油路２１に対して交差する方向、すなわち径方向に延びるように形成された孔である。油放出路２６ａは、油路２１を流れる圧油の一部を入力軸２０側から径方向外側に向けて放出させることができる。

シリンダブロック３０は、略円柱状の形状とされており、入力軸２０の途中位置に一体的に設けられている。入力軸２０は、シリンダブロック３０の略軸心位置を通るように設けられている。シリンダブロック３０の軸線方向一方側（エンジン側）には、油圧ポンプＰが構成され、他方側には油圧モータＭが構成されている。

具体的には、油圧ポンプＰは、シリンダブロック３０の一方側に設けられた油圧ポンプ用プランジャ４０、及び油圧ポンプ用斜板５０によって主要部が構成されている。油圧ポンプ用プランジャ４０は、シリンダブロック３０の一方側（エンジン側）に、軸線周りの円周上に等間隔をあけて複数設けられたポンプ用プランジャボア４２のそれぞれに、往復摺動可能なように挿入されている。油圧ポンプ用プランジャ４０は、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。

油圧ポンプ用斜板５０は、ポンプ用クレードル５２（第一クレードル）、ポンプ用斜板本体５４、及びベアリング５６，５８によって主要部が構成されている。油圧ポンプ用斜板５０は、ポンプ用クレードル５２に対し、ポンプ用斜板本体５４を装着した構成とされている。

ポンプ用クレードル５２は、入力軸２０の軸線回りに回転不能に支持されている。ポンプ用クレードル５２は、入力軸２０においてシリンダブロック３０に対して軸線方向一方側（エンジン側）に隣接する位置には装着されているスリーブ２６の外周側に配置されている。また、ポンプ用クレードル５２は、斜板傾斜調整機構（図示せず）に対して接続されており、斜板傾斜調整機構を作動させ、ポンプ用クレードル５２を揺動させることにより、ポンプ用斜板本体５４の入力軸２０の軸線に対する傾斜量を任意に調整することができる。

ポンプ用斜板本体５４は、ポンプ用クレードル５２に対してベアリング５６，５８を介して装着されている。これにより、ポンプ用斜板本体５４は、ポンプ用クレードル５２に対して回転自在に支持されている。また、ポンプ用斜板本体５４には、油圧ポンプ用プランジャ４０の先端部が摺接している。

ポンプ用斜板本体５４は、摺接部５４ａと、フランジ５４ｂと、集油空間５４ｃと、連通孔５４ｄとを有する。摺接部５４ａは、油圧ポンプ用プランジャ４０が摺接する部分であり、油圧モータ用プランジャ６０の先端形状に合わせて半球状に湾曲した凹部とされている。フランジ５４ｂは、摺接部５４ａに対してポンプ用斜板本体５４の内径側（軸心側）において、ポンプ用斜板本体５４の外周側から軸心側に向かう方向、すなわちポンプ用斜板本体５４の径方向外側から内側に向けて延びるように形成されている。すなわち、フランジ５４ｂは、ポンプ用斜板本体５４において、油圧ポンプ用プランジャ４０が摺接する側（摺接部５４ａ側）の開口部分において径方向内側に延びるように形成されている。これにより、ベアリング５６，５８とフランジ５４ｂとの間に、集油空間５４ｃが形成されている。

集油空間５４ｃは、入力軸２０側から飛散してきた潤滑油を受け入れ可能な空間である。集油空間５４ｃは、上述したスリーブ２６に設けられている油放出路２６ａに対して径方向外側の位置に存在している。そのため、油放出路２６ａから放出された圧油を集油空間５４ｃにおいて受け入れることができる。

連通孔５４ｄは、集油空間５４ｃと摺接部５４ａとが連通するように形成された連通孔である。そのため、集油空間５４ｃに集められた潤滑油を、連通孔７４ｄを介して摺接部７４ａ側に供給し、油圧モータ用プランジャ６０と摺接部７４ａとの接触部分における潤滑に用いることができる。また、集油空間７４ｃに集められた潤滑油の一部は、ベアリング７６，７８にも供給され、これらの潤滑に用いられる。

油圧ポンプＰは、入力軸２０の回転に伴ってシリンダブロック３０及びこれに装着されている油圧ポンプ用プランジャ４０が軸線回りに回転することにより、ポンプ作用を発動する。具体的には、入力軸２０に連動してシリンダブロック３０が入力軸２０の軸線回りに一周する間に、シリンダブロック３０とポンプ用斜板本体５４との間において各油圧ポンプ用プランジャ４０がストローク可能な長さが増減する。そのため、入力軸２０の回転に伴い、シリンダブロック３０及びこれに装着されている油圧ポンプ用プランジャ４０が入力軸２０の軸線回りに回転すると、ポンプ用斜板本体５４に摺接している油圧ポンプ用プランジャ４０が往復動し、ポンプ作用を発動する。油圧ポンプＰにおいて発生する油圧は、油圧ポンプ用斜板５０の傾斜量に応じて調整できる。油圧ポンプＰにおいて発生した油圧は、油圧モータＭ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）に供給される。

油圧モータＭは、シリンダブロック３０の軸線方向他方側（エンジン及び油圧ポンプＰとは反対側）に設けられた油圧モータ用プランジャ６０、及び油圧モータ用斜板７０によって主要部が構成されている。油圧モータ用プランジャ６０は、入力軸２０の軸線周りの円周上に等間隔をあけて複数設けられたモータ用プランジャボア６２のそれぞれに、往復摺動可能なように挿入されている。油圧モータ用プランジャ６０は、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。油圧ポンプ用プランジャ４０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。

油圧モータ用斜板７０は、モータ用クレードル７２（第二クレードル）、モータ用斜板本体７４、及びベアリング７６，７８によって主要部が構成されている。油圧モータ用斜板７０は、モータ用クレードル７２に対し、モータ用斜板本体７４を装着した構成とされている。モータ用クレードル７２とモータ用斜板本体７４との間には、ベアリング７６，７８が介在している。これにより、モータ用斜板本体７４は、モータ用クレードル７２に対して回転可能に支持されている。

モータ用クレードル７２は、上述したポンプ用クレードル５２とは異なり角度調整不可能とされている。具体的には、モータ用クレードル７２は、ボールベアリング８０を介して入力軸２０に対して相対回転自在に支持されている。また、油圧モータ用斜板７０は、モータ用クレードル７２の端部において外周側に装着されたアンギュラボールベアリング８８により、トランスミッションケース１６内に回転自在に支持されている。

モータ用クレードル７２には、入力軸２０の油路２１と連通した油放出路７２ａが形成されている。油放出路７２ａは、入力軸２０の軸線方向に延びる油路２１に対して交差する方向、すなわち径方向に延びるように形成された孔である。油放出路７２ａは、油路２１を流れる圧油の一部を入力軸２０側から径方向外側に向けて放出させることができる。

モータ用斜板本体７４は、上述したモータ用クレードル７２に対して装着されている。そのため、油圧モータ用斜板７０は、上述した油圧ポンプ用斜板５０のポンプ用斜板本体５４とは異なり、モータ用斜板本体７４の傾斜量を変化させることができない。また、モータ用斜板本体７４には、油圧モータ用プランジャ６０の先端部が摺接している。

モータ用斜板本体７４は、摺接部７４ａと、フランジ７４ｂと、集油空間７４ｃと、連通孔７４ｄとを有する。摺接部７４ａは、油圧モータ用プランジャ６０が摺接する部分であり、油圧モータ用プランジャ６０の先端形状に合わせて半球状に湾曲した凹部とされている。

フランジ７４ｂは、摺接部７４ａに対してモータ用斜板本体７４の内径側（軸心側）において、モータ用斜板本体７４の外周側から軸心側に向かう方向、すなわちモータ用斜板本体７４の径方向に延びるように形成されている。すなわち、フランジ７４ｂは、モータ用斜板本体７４において、油圧モータ用プランジャ６０が摺接する側（摺接部７４ａ側）の開口部分において径方向内側に延びるように形成されている。これにより、ベアリング７６，７８とフランジ７４ｂとの間に、集油空間７４ｃが形成されている。集油空間７４ｃは、入力軸２０側から飛散してきた潤滑油を受け入れることができる。集油空間７４ｃは、上述したモータ用クレードル７２に設けられた油放出路７２ａに対して径方向外側の位置に存在している。そのため、油放出路７２ａから放出された圧油を集油空間７４ｃにおいて受け入れることができる。

連通孔７４ｄは、集油空間７４ｃと摺接部７４ａとが連通するように形成された連通孔である。そのため、集油空間７４ｃに集められた潤滑油は、連通孔７４ｄを介して摺接部７４ａ側に供給され、油圧モータ用プランジャ６０と摺接部７４ａとの接触部分における潤滑に用いられる。また、集油空間７４ｃに集められた潤滑油の一部は、ベアリング７６，７８にも供給され、これらの潤滑に用いられる。

油圧モータＭは、入力軸２０の回転に伴ってシリンダブロック３０及びこれに装着されている油圧モータ用プランジャ６０が入力軸２０の軸線回りに回転することにより、モータとしての機能を発揮する。具体的には、油圧モータ用プランジャ６０は、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、油圧モータ用斜板７０にスラスト荷重を与えつつ、シリンダブロック３０と共に入力軸２０の軸線回りに回転する。これにより、油圧モータＭがモータとしての機能を発揮し、出力側に向けて回転動力を出力させることができる。油圧モータＭから出力される回転速度（減速比）は、上述した油圧ポンプＰから供給される油圧に応じて変化する。そのため、斜板傾斜調整機構（図示せず）を作動させて油圧ポンプ用斜板５０の傾斜を変化させることにより、出力側に出力される回転速度（減速比）を調整することができる。

上述した油圧ポンプＰ及び油圧モータＭにおける作動油の流出入経路は、シリンダブロック３０内に設けられたポンプ用スプールバルブ９０及びモータ用スプールバルブ９２によって切り替えられる。ポンプ用スプールバルブ９０及びモータ用スプールバルブ９２は、それぞれ対応するプランジャ４０，６０の回転位置に応じ、シリンダブロック３０内に形成された作動油の流出入経路を開閉する弁動作をし、プランジャ４０，６０によって吸入又は排出される作動油の流れを切り換える。

上述した油圧モータＭの出力は、モータ用クレードル７２の外周部に一体的に設けられた第一平行軸ギア９４、及び出力軸１００の一端側に設けられた第二平行軸ギア９６を介して出力軸１００に伝達される。出力軸１００に伝達された動力は、図示しない差動ギア及びこれに接続されたドライブシャフトに向けて出力される。

上述したように、油圧式無段変速機１０は、油圧ポンプ用斜板５０及び油圧モータ用斜板７０をなすポンプ用斜板本体５４及びモータ用斜板本体７４が、フランジ５４ｂ，７４ｂに隣接する位置に形成された集油空間５４ｃ，７４ｃにおいてポンプ用斜板本体５４及びモータ用斜板本体７４に対して内周側から供給された油を受け止め、連通孔５４ｄ，７４ｄを介して摺接部５４ａ，７４ａに供給可能な構成とされている。そのため、摺接部５４ａ，７４ａを十分潤滑させ、焼き付きの発生を抑制できる。

また、油圧式無段変速機１０は、集油空間５４ｃ，７４ｃに対して径方向内側の位置に、入力軸２０の油路２１と連通し、集油空間５４ｃ，７４ｃに向けて油を放出可能な油放出路２６ａ，７２ａを有する。これにより、入力軸２０の油路２１を介して供給された油を集油空間５４ｃ，７４ｃに向けて放出させ、集油空間５４ｃ，７４ｃに対する潤滑油の供給経路を確実に確保することが可能となり、焼き付きの発生をより一層低減させることができる。

本実施形態においては、油圧ポンプ用斜板５０及び油圧モータ用斜板７０の双方にフランジ５４ｂ，７４ｂや連通孔５４ｄ，７４ｄを設け、集油空間５４ｃ，７４ｃに集められた潤滑油を摺接部５４ａ，７４ａ等の潤滑に利用可能とした潤滑構造を採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油圧ポンプ用斜板５０及び油圧モータ用斜板７０のいずれか一方にのみこのような潤滑構造を形成した構成としても良い。

また、集油空間５４ｃ，７４ｃに対する潤滑油の供給経路を確実に確保すべく、スリーブ２６やモータ用クレードル７２に油放出路２６ａ，７２ａを設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、油放出路２６ａ，７２ａのいずれか一方又は双方を設けない構成としても良い。

本発明は、例えば、自動車、自動二輪車、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として利用可能であり、特に軽自動車等のコンパクトな構成の車両において好適に利用可能である。

１０ 油圧式無段変速機
２０ 入力軸
２１ 油路
２６ａ 油放出路
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
５４ ポンプ用斜板本体
５４ａ 摺接部
５４ｂ フランジ
５４ｃ 集油空間
５４ｄ 連通孔
６０ 油圧モータ用プランジャ
７０ 油圧モータ用斜板
７４ モータ用斜板本体
７４ａ 摺接部
７４ｂ フランジ
７４ｃ 集油空間
７４ｄ 連通孔
１００ 出力軸
Ｘ 油圧式無段変速部Ｘ
Ｍ 油圧モータ
Ｐ 油圧ポンプ

Claims (3)

1. 内部に圧油が供給される油路を備えておりエンジンの回転動力が入力される入力軸と、
   前記入力軸に対して動力伝達可能に接続された油圧式無段変速部と、
   前記入力軸に沿うように配され、前記油圧式無段変速部の出力側に動力伝達可能に接続された出力軸とを有し、
   前記油圧式無段変速部が、
   前記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のプランジャと、
   前記油圧ポンプ用プランジャの先端に摺接する油圧ポンプ用の斜板と、
   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のプランジャと、
   前記油圧モータ用のプランジャの先端が摺接する油圧モータ用の斜板とを有し、
   前記油圧ポンプ用の斜板及び油圧モータ用の斜板のいずれか一方又は双方の斜板が、前記プランジャが摺接する斜板本体を有し、
   前記斜板本体が、
   前記プランジャが摺接する摺接部と、
   前記摺接部に対して内径側において前記斜板本体の外周側から軸心側に向けて延びるように形成されたフランジと、
   前記摺接部に対して内径側であって前記フランジに隣接する位置に形成された集油空間と前記摺接部とを連通させる連通孔とを有することを特徴とする油圧式無段変速機。
2. 前記油圧ポンプ用の斜板及び油圧モータ用の斜板のいずれか一方又は双方の斜板が、前記斜板本体と、当該斜板本体をベアリングを介して回転可能に支持するクレードルとを備えたものであり、
   前記連通孔が、前記集油空間と前記摺接部とを連通させるものであることを特徴とする請求項１に記載の油圧式無段変速機。
3. 前記集油空間に対して径方向内側の位置に、前記入力軸の油路と連通し、前記集油空間に向けて油を放出可能な油放出路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧式無段変速機。

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