JP6106834B2 - 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、油圧閉回路内のオイルは、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、オイルのせん断抵抗などによって、オイルの温度が上昇して高温になり易い。オイルが高温になると、オイルの劣化、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オイル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、オイル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油圧式無段変速機において、シリンダブロックを効率的に冷却し、油圧閉回路内のオイルの温度上昇を抑制可能な油圧式無段変速機を提供することを目的とする。

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、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、前記入力軸の内部に、圧油が供給される油路が設けられており、前記シリンダブロックの内部に、ポンプ用スプール弁及びモータ用スプール弁の基端側に形成された油室と、該油室を介して前記油路に連通する冷却油流路が設けられており、前記冷却油流路が、前記シリンダブロックの軸心側から前記油室に連通して外周側に向けて放射状に拡がるように形成されてい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は、入力軸内に形成されている油路、及びシリンダブロック内に形成されているスプール弁の基端側に形成された油室とこれに連通する冷却油流路を介してオイルを供給することができる。これにより、シリンダブロックを効率的に冷却し、シリンダブロック内に形成された油圧回路に導入されている作動用オイルの温度上昇を抑制することが可能となる。また、オイルを低温に維持することにより、オイルの劣化や粘度低下に伴う各部の焼き付き等を防止することができる。

また、本発明の油圧式無段変速機は、入力軸内に形成された油路を通じ、シリンダブロック内に形成されているスプール弁の基端側に形成された油室とこれに連通する冷却油流路に対して圧油を導入できる構成であるため、冷却油流路の大きさを適宜変更することにより、冷却用に用いるオイルの量を容易に調整することができる。従って、本発明の油圧式無段変速機によれば、冷却油流路の大きさに応じてシリンダブロックの冷却性能を任意に調整することができる。

本発明の油圧式無段変速機は、冷却油流路がシリンダブロックの軸心側から前記油室を介して外周側に向けて放射状に形成されているため、シリンダブロックの回転が高速になるにつれて遠心力の影響によりオイル流量が増加し、シリンダブロックの冷却性能が向上する。従って、本発明の油圧式無段変速機によれば、シリンダブロックの回転速度に応じて、適切な冷却性能を発揮させることが可能となる。

本発明によれば、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油圧式無段変速機において、シリンダブロックを効率的に冷却し、油圧閉回路内のオイルの温度上昇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。 シリンダブロックの側面図である。

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。

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とポンプ用斜板本体５４との間には、ベアリング５６，５８が介在している。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。

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。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。

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。

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弁９０及びモータ用スプール弁９２によって切り替えられる。ポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁９２は、シリンダブロック３０に設けられたポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４に挿入されている。図２に示すように、ポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４は、シリンダブロック３０において各プランジャ４０，６０用に形成されたプランジャボア４２，６２よりもさらに内径側の位置に設けられている。ポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４は、それぞれ入力軸２０に沿う方向に形成されている。そのため、ポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁９２は、それぞれポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４において入力軸２０に沿って摺動可能とされている。

図２に示すように、ポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４は、シリンダブロック３０の周方向に交互に設けられている。図１に示すように、ポンプ用弁収容部３２は、油圧ポンプＰ側において開口しており、油圧モータＭ側において閉塞されている。また、モータ用弁収容部３４は油圧モータＭ側において開口しており、油圧ポンプＰ側において閉塞されている。ポンプ用弁収容部３２及びモータ用弁収容部３４の閉塞側、すなわちポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁９２の基端側には、それぞれ油室３６ａ，３６ｂが形成されている。油室３６ａ，３６ｂには、入力軸２０に形成された油路２１（主油路２１ａ及び副油路２１ｂ）を介して圧油を導入することができる。そのため、入力軸２０側から油室３６ａ，３６ｂに圧油を導入することにより、ポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁９２を押し動かし、作動させることができる。

ポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁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。

また、図１及び図２に示すように、シリンダブロック３０には、冷却油流路３８ａ，３８ｂが形成されている。冷却油流路３８ａ，３８ｂは、油室３６ａ，３６ｂに連通すると共に、シリンダブロック３０の軸心側から外周側に向けて放射状に延びるように形成されている。冷却油流路３８ａ，３８ｂの開口径は、油室３６ａ，３６ｂの開口径よりも十分に小さい。そのため、ポンプ用スプール弁９０及びモータ用スプール弁９２の作動に影響を与えない範囲内で、油室３６ａ，３６ｂ内に導入された圧油の一部を冷却油流路３８ａ，３８ｂに導入することができる。

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、本実施形態の油圧式無段変速機１０は、入力軸２０内に形成された油路２１を介して供給される圧油を、及びシリンダブロック３０内に形成された冷却油流路３８ａ，３８ｂに導入することができる。これにより、シリンダブロック３０を効率的に冷却し、シリンダブロック３０内に形成された油圧回路に導入されている作動用オイルの温度上昇を抑制することが可能となる。また、オイルを低温に維持することにより、オイルの劣化や粘度低下に伴う各部の焼き付き等を防止することができる。

また、本実施形態の油圧式無段変速機１０は、冷却油流路３８ａ，３８ｂの開口径等の大きさを適宜変更することにより、シリンダブロック３０等の冷却用として冷却油流路３８ａ，３８ｂに導入されるオイルの量を容易に調整することができる。従って、本実施形態の油圧式無段変速機１０によれば、冷却油流路３８ａ，３８ｂの大きさに応じてシリンダブロック３０の冷却性能を任意に調整することができる。

本実施形態の油圧式無段変速機１０は、冷却油流路３８ａ，３８ｂがシリンダブロック３０の軸心側から外周側に向けて放射状に形成されているため、シリンダブロック３０の回転が高速になるにつれて遠心力の影響によりオイル流量が増加し、シリンダブロック３０の冷却性能が向上する。従って、油圧式無段変速機１０によれば、シリンダブロック３０の回転速度に応じて、適切な冷却性能を発揮させることが可能となる。

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
３０ シリンダブロック
３８ａ，３８ｂ 冷却油流路
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
Ｘ 油圧式無段変速部

Claims (1)

1. 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、
   前記入力軸の内部に、圧油が供給される油路が設けられており、
   前記シリンダブロックの内部に、ポンプ用スプール弁及びモータ用スプール弁の基端側に形成された油室と、該油室を介して前記油路に連通する冷却油流路が設けられており、
   前記冷却油流路が、前記シリンダブロックの軸心側から前記油室に連通して外周側に向けて放射状に拡がるように形成されていることを特徴とする油圧式無段変速機。

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