JPH0417879Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ 考案の目的 （産業上の利用分野） 本考案は、シリンダとピストンとを有してな
り、このピストンを油圧力により作動させる差動
シリンダに関し、さらに詳しくは、無段変速機の
変速比制御用もしくはクラツチ作動制御用に用い
られる差動シリンダに関する。

（従来の技術） シリンダと、このシリンダに形成されたシリン
ダ室内に滑動自在に嵌入されたピストンと、一端
がピストンに結合されて他端が外方に突出したピ
ストンロツドとからなり、ピストンにより分割さ
れたシリンダ室への油圧供給によりピストンおよ
びピストンロツドを移動させるようにした油圧差
動シリンダは、従来からサーボ制御用等として用
いられている。

例えば、本出願人が特願昭62−192348号におい
て提案しているように、油圧式無段変速機のクラ
ツチ作動制御および変速比制御用のサーボシリン
ダとして、上記の差動シリンダを用いるものがあ
る。

このような差動シリンダは、例えば、第５図に
示すように、シリンダ５１と、このシリンダ５１
内に形成されたシリンダ室に左右に滑動自在に嵌
入されたピストン５２と、このピストン５２に結
合されるとともに外方に突出したピストンロツド
５３とからなり、ピストン５２により分割された
右側のロツド側シリンダ室５５には、油圧供給源
５６からの一定油圧Pcの作動油が油路６１を介
して供給され、左側のヘツド側シリンダ室５４に
は、油圧供給源の油圧Pcが２個のデユーテイ比
制御ソレノイドバルブ５７，５８により減圧制御
されて所定の制御油圧Psとなつた作動油が油路
６２を介して供給されるようになつている。ここ
で、ヘツド側シリンダ室５４のピストン受圧面積
Ahはロツド側シリンダ室５５のピストン受圧面
積Arより大きいので、ヘツド側シリンダ室５４
に作用する制御油圧Psを上記一定油圧Pcより低
い油圧範囲内で可変制御することにより、ピスト
ン５２およびピストンロツド５３を左右に滑動さ
せることができる。

（考案が解決しようとする問題） ところが、上記構成の差動シリンダにおいて
は、ピストン５２を左方へ押し付ける力Flの最大
値は、制御油圧Psが零のときで、 Flmax＝π／４（A₂−B₂）×Pc であるのに対し、ピストン５２を右方におしつけ
る力Frの最大値は、制御油圧Psが上記一定油圧
Pcと等しくなつたときであり、その値は Frmax＝π／４×B²×Pc である。

このため、右方への押力Frmaxを大きくする
にはピストンロツド５３の径Ｂを大きくしなけれ
ばならず、この径Ｂを大きくすると左方への押力
Flmaxが小さくなるという問題があり、いずれ
にしても、上記構成の差動シリンダでは、あまり
大きな押力が得られないという問題がある。

このため、従来においては、シリンダ径を大き
くしたり、この差動シリンダをタンデムにして用
いたりしてパワーアツプを図つたり、４方弁を用
いて、ロツド側シリンダ室５５への供給油圧も可
変制御できるようにしたりすることが行われてい
るが、差動シリンダが大型化したり、制御システ
ムが複雑化するという問題がある。

特に、上記のように無段変速機の制御用として
用いる場合は、差動シリンダの大型化は変速機の
大型化に繋がるという問題があり、また、制御シ
ステムの複雑化は変換機の制御システムもしくは
装置全体の複雑化に繋がるという問題がある。

本考案は、このような問題に鑑み、差動シリン
ダを大型化させることなく、また、外部に４方弁
のような付加装置を取り付けることなく、差動シ
リンダのパワーアツプを図ることができるような
差動シリンダを提供することを目的とする。

ロ 考案の構成 この目的達成のための手段として、本考案の差
動シリンダは、ロツド側シリンダ室に、所定油圧
の作動油を供給する所定油圧源をインナーバルブ
を介して接続し、ヘツド側シリンダ室に、所定油
圧より低圧に可変制御された作動油を供給する制
御油圧源を接続し、インナーバルブにより、ヘツ
ド側シリンダ室に制御油圧源から供給された作動
油の油圧が、臨界油圧以下のときに所定油圧源と
ロツド側シリンダ室とを連通させ、一方、臨界油
圧以上のときには所定油圧源とロツド側シリンダ
室との連通を閉止させるとともにロツド側シリン
ダ室をドレン側に連通されるように構成してい
る。

（作用） 上記構成の差動シリンダを用いると、ロツド側
シリンダ室内の油圧によりピストンをヘツド側方
向に押圧して移動させるときには、ヘツド側シリ
ンダ室に作用する制御油圧を少なくとも臨界油圧
以下に低下させ（例えばほぼ零にまで低下させ）、
インナーバルブにより所定油圧源とロツド側シリ
ンダ室とを連通させて、このロツド側シリンダ室
に上記所定油圧の作動油を供給すれば、ピストン
をヘツド側へ最大押力で移動させることができ
る。逆に、ヘツド側シリンダ室内の油圧によりピ
ストンをロツド側方向に押圧して移動させるとき
には、ヘツド側シリンダ室内の油圧が臨界油圧よ
り高くなれば、インナーバルブにより、所定油圧
源からロツド側シリンダ室への作動油供給が断た
れるとともに、ロツド側シリンダ室がドレン側に
連通されるので、ロツド側シリンダ室内の油圧は
零になる。このため、ヘツド側シリンダ室に供給
される作動油の油圧が全てピストンをロツド側方
向へ押す力となり、この押力を高めることが可能
となる。

このため、ピストンのヘツド側およびロツド側
のいずれの方向への移動に際しても大きな押力を
得ることができる。逆に言えば、差動シリンダの
小型化を図りつつ必要な押力を得ることができ、
この差動シリンダの制御対象である無段変速機構
およびクラツチ機構を有した変速機内へのこの差
動シリンダの配設が容易となる。

（実施例） 以下、図面に基づいて、本考案の好ましい実施
例について説明する。

第１図は本考案に係る差動シリンダによりクラ
ツチ開度制御がなされる油圧式無段変速機の油圧
回路を示す。無段変速機Ｔは、入力軸１を介して
エンジンＥにより駆動される定吐出量型油圧ポン
プＰと、車輪Ｗを駆動する出力軸２を有する可変
容量型油圧モータＭとを有している。これら油圧
ポンプＰおよび油圧モータＭは、ポンプＰの吐出
口およびモータＭの吸入口を連通させる第１油路
LaとポンプＰの吸入口およびモータＭの吐出口
を連通させる第２油路Lbとの２本の油路により
油圧閉回路を構成して連結されている。

また、エンジンＥにより駆動されるチヤージポ
ンプ１０の吐出口がチエツクバルブ１１を有する
チヤージ油路Lhおよび一対のチエツクバルブ３，
３を有する第３油路Lcを介して閉回路に接続さ
れており、チヤージポンプ１０によりオイルサン
プ１５から汲み上げられチヤージ圧リリーフバル
ブ１２により調圧された作動油がチエツクバルブ
３，３の作用により上記２本の油路La，Lbのう
ちの低圧側の油路に供給される。さらに、高圧お
よび低圧リリーフバルブ６，７を有してオイルサ
ンプ１５に繋がる第５および第６油路Le，Lfが
接続されたシヤトルバルブ４を有する第４油路
Ldが上記閉回路に接続されている。このシヤト
ルバルブ４は、２ポート３位置切換弁であり、第
１および第２油路La，Lbの油圧差に応じて作動
し、第１および第２油路La，Lbのうち高圧側の
油路を第５油路Leに連通させるとともに低圧側
の油路を第６油路Lfに連通させる。これにより
高圧側の油路のリリーフ油圧は高圧リリーフバル
ブ６により調圧され、低圧側の油路のリリーフ油
圧は低圧リリーフバルブ７により調圧される。

さらに、第１および第２油路La，Lb間には、
両油路を短絡する第７油路Lgが設けられており、
この第７油路Lgにはこの油路の開度を制御する
可変絞り弁からなるクラツチ弁５が配設されてい
る。このため、クラツチ弁５の絞り量を制御する
ことにより油圧ポンプＰから油圧モータＭへの駆
動力伝達を制御するクラツチ開度制御を行わせる
ことができる。

また、エンジンＥにより油圧ポンプＰを駆動
し、この油圧ポンプＰからの油圧により油圧モー
タＭが回転駆動され、この回転が出力軸２を介し
て車輪Ｗに伝達され、車輪Ｗの駆動がなされるの
であるが、油圧モータＭは、例えば斜板アキシヤ
ルピストンモータであり、この斜板の角度を制御
することにより、変速機Ｔの変速比を無段階に変
化させることができる。なお、この斜板角の制御
についての説明は良く知られているので省略す
る。

一方、上記クラツチ弁５の作動制御は、本考案
に係る差動シリンダからなるクラツチサーボバル
ブ２０によりなされ、このクラツチサーボバルブ
２０の作動はコントローラ１００からの信号を受
けてデユーテイ比制御される一対のソレノイドバ
ルブ１５５，１５６により制御される。コントロ
ーラ１００には、車速Ｖ、エンジン回転数Ne、
スロツトル開度θth、油圧モータＭの斜板傾斜角
θtr、クラツチ開度θclを示す各信号が入力されて
おり、これらの信号に基づいて所望の走行制御が
なされるように上記各ソレノイドバルブの制御を
行う信号が出力される。

以下に、クラツチサーボバルブ２０の構造およ
びその作動を第２図から第４図を併用して、詳細
に説明する。

このバルブ２０は、シリンダ２１と、このシリ
ンダ２１内に図中左右に滑動自在に嵌挿されたピ
ストン２３と、左端においてピストン２３に一体
結合されるとともに、右端がシリンダ２１の外方
に突出したピストンロツド３０と、ピストン２３
が嵌挿されたシリンダ室を覆つて取り付けられた
カバー２２と、ピストンロツド３０内に左右に延
びて形成されたバルブ挿入空間３１内に嵌挿され
たインナーバルブスプール３５とを有する。シリ
ンダ室はピストン２３により仕切られて、ピスト
ンヘツド面２３ａが対向するヘツド側シリンダ室
２７と、ピストンロツド３０が挿入されているロ
ツド側シリンダ室２８とに分割されている。さら
に、ピストン２３はロツド側シリンダ室２８内に
配された大バネ２５により左方に付勢され、イン
ナーバルブスプール３５は小バネ３６により左方
に付勢されている。

上記インナーバルブスプール３５はバルブ挿入
空間３１に嵌挿されるのであるが、バルブ挿入空
間３１は、直径がｃの第１挿入孔３１ａと直径が
ｄの第２挿入孔３１ｂとを有し（ｃ＞ｄ）、これ
に対応してバルブスプール３５も、径がほぼｃで
ある第１ランド部３５ａと径がほぼｄである第２
ランド部３５ｂとを有し、第１ランド部３５ａが
第１挿入孔３１ａに嵌入され、第２ランド部３５
ｂが第２挿入孔３１ｂに嵌入されており、パルブ
スプール３５は挿入空間３１内で左右に活動自在
となつている。

なお、バルブ挿入空間３１は、右端部において
通路３１ｃを介してドレン側（オイルサンプ）に
連通し、左端部においてヘツド側シリンダ室２７
に連通する。このため、このバルブ挿入空間３１
に嵌入されたバルブスプール３５は、その左端面
にヘツド側シリンダ室２７内の油圧を受け、右端
面には油圧力を受けず、第１および第２ランド部
３５ａ，３５ｂの段差部においてロツド側シリン
ダ室２８内の油圧力（左方向に作用）を受ける。
ここで、ヘツド側シリンダ室２７内の油圧が、バ
ルブスプール３５の左端面に作用して、このスプ
ール３５を左方向に付勢する小バネ３６の弾発力
および上記段差部に作用する油圧力の合力と釣り
合う圧（この油圧を臨界油圧Ptと称する）より
大きくなると、バルブスプール３５は小バネ３６
の弾発力に抗して右方に移動される。ヘツド側シ
リンダ室２７内の油圧が臨界油圧Ptより小さい
場合は、第２図に示すように、バルブスプール３
５は左動されて左端部がストツプリング３２に当
接した状態で保持される。

このような構成のサーボバルブ２０において、
ピストンロツド３０の外方に突出した右端部は、
リンク４０を介して前記クラツチ弁５に連結され
ており、ピストン２３およびピストンロツド３０
の左右方向への移動がリンク４０を介してクラツ
チ弁５に伝達され、クラツチ弁５が開閉制御され
る。この例では、ピストンロツド３０が最大限ま
で左動した状態でクラツチ弁５は全開となり、ピ
ストンロツド３０が右動するのに応じてクラツチ
弁５は閉じられ、最大限右動した状態で全閉とな
る。

このようなピストンロツド３０の左右方向の移
動は、上記両シリンダ室２７，２８へ供給される
作動油の油圧力によりなされ、このための作動油
供給通路２１ａ，２１ｂがシリンダ２１に形成さ
れている。右側の供給通路２１ａは、インナーバ
ルブスプール３５を介してロツド側シリンダ室２
８に接続され、左側の供給通路２１ｂは、直接ヘ
ツド側シリンダ室２７に連通されており、これら
両供給通路２１ａ，２１ｂには、それぞれ油圧ラ
イン１１０，１１２が接続されている。

油圧ライン１１０の油圧は、チヤージポンプ１
０の吐出油をチヤージ圧リリーフバルブ１２によ
り調圧したチヤージ圧Pcの作動油が油圧ライン
１０１を介して導かれたものであり、油圧ライン
１１２の油圧は、油圧ライン１０１から分岐した
オリフイス１１１ａを有する油圧ライン１１１の
油圧を、デユーテイ比制御される２個のソレノイ
ドバルブ１５５，１５６により制御して得られる
油圧である。ソレノイドバルブ１５６はオリフイ
ス１１１ａを有する油圧ライン１１１から油圧ラ
イン１１２への作動油の流通量をデユーテイ比に
応じて開閉制御するものであり、ソレノイドバル
ブ１５５は油圧ライン１１２から分岐する油圧ラ
イン１１３とオリフイス１１４ａを介してドレン
側に連通する油圧ライン１１４との間に配され、
所定のデユーテイ比に応じて油圧ライン１１３か
らドレン側への作動油の流出を行わせるものであ
る。

このため、油圧ライン１１０を介して右側の供
給通路２１ａにはチヤージ圧リリーフバルブ１２
により調圧されたチヤージ圧Pc（一定油圧であ
る）の作動油が供給されるのであるが、油圧ライ
ン１１２からは、上記２個のソレノイドバルブ１
５５，１５６の作動によりチヤージ圧よりも低く
設定される制御油圧Psの作動油が、左側の供給
通路室８３に供給される。

次に、このようなソレノイドバルブ１５５，１
５６による制御圧Psの制御に伴う上記サーボバ
ルブ２０の作動について説明する。

まず、ヘツド側シリンダ室２７に供給される制
御油圧Psが、前記臨界油圧Ptよりも小さい場合
を考える。この場合には、インナーバルブスプー
ル３５は小バネ３６に弾発力により、左動されて
第２図のように位置する。このため、油圧ライン
１１０から右側の供給通路２１ａに供給されたチ
ヤージ圧Pcの作動油は、ピストンロツド３０の
外周に形成された溝部３０ｃ、外周からバルブ挿
入空間３１に貫通した２箇所の連通孔３０ａ，３
０ｂを介してロツド側シリンダ室２８に供給され
る。よつてこのときのピストン２３およびピスト
ンロツド３０は、 F₁＝π／４（a²−b²）×Pc−π／４×a²×Ps＋
Fspr 但し、ａ：ピストン径 ｂ：ピストンロツド径 Fspr：大バネ２５の弾発力 の力を受けて左方に移動され、最終的には、第２
図に示すように、ピストン２３がカバー２２に当
接した状態になり、このときには、クラツチ弁５
は全開状態となる。

ヘツド側シリンダ室２７に供給される制御油圧
Psが、上記臨界油圧Ptより大きい場合には、イ
ンナーバルブスプール３５は右方に移動され、ピ
ストンロツド３０に対する相対位置関係は、第３
図に示すようになる。このときには、上記連通孔
３０ａ，３０ｂの間において、バルブスプール３
５の第１ランド部３５ａがピストンロツド３０の
第１挿入孔３１ａと嵌合し、両連通孔３０ａ，３
０ｂ間の連通が閉止される。このため、油圧ライ
ン１１０から右側の供給通路２１ａを介して連通
孔３０ｂに供給されるチヤージ油圧Pcはここで
止められる。

一方、上記連通孔３０ｂは、バルブスプール３
５の第１ランド部３５ａに形成された溝部３５ｃ
およびこの溝部３５ｃに穿けられた開口３５ｄを
介してバルブ挿入空間３１に連通しており、且つ
この連通孔３０ｂは、ピストンロツド３０の外周
に形成された溝３０ｄを介してロツド側シリンダ
室２８にも連通している。このため、ロツド側シ
リンダ室２８内の作動油はドレン側（オイルサン
プ）に排出され、このロツド側シリンダ室２８の
油圧はほぼ零となる。

よつて、このときには、ピストン２３およびピ
ストンロツド３０は、 F₂＝π／４×a²×Ps の力を受けて右方向に押されて移動し、最終的に
は、第３図に示すように、ピストン２３がシリン
ダ２１の右端内面に当接した状態となり、このと
きには、クラツチ弁５が全閉状態となる。

以上のように、ヘツド側シリンダ室２７への制
御油圧Psを制御することにより、ピストン２３
およびピストンロツド３０の動きを制御すること
ができるのであるが、このピストン２３およびピ
ストンロツド３０が移動の途中にある状態におい
て、制御油圧Psを臨界油圧Ptにして、第４図に
示すように、インナーバルブスプール３５をその
移動範囲の途中に位置せしめ、第１ランド部３５
ａによりロツド側シリンダ室２８に連通する連通
孔３０ｂを閉塞させると、ロツド側シリンダ室２
８内の作動油は閉じ込められた状態となる。これ
により、ピストン２３およびピストンロツド３０
を任意の位置で静止保持させることができ、クラ
ツチ弁５を任意の開度に設定保持することができ
る。

本実施例では、油圧式無段変速機におけるクラ
ツチ作動用として、本考案の差動シリンダを用い
る例を示したが、本考案の差動シリンダはこれに
限るものではなく、他の様々な制御用として用い
ることができるのは無論のことである。

例えば、第１図に示した無段変速機の変速比制
御用として、油圧モータの斜板角制御を本考案の
差動シリンダを用いて行うこともできる。

ハ 考案の効果 以上説明したように、本考案によれば、ロツド
側シリンダ室内の油圧によりピストンをヘツド側
方向に押圧して移動させるときには、ヘツド側シ
リンダ室に作用する制御油圧を少なくとも臨界油
圧以下に低下させ（例えばほぼ零にまで低下さ
せ）、インナーバルブにより所定油圧源とロツド
側シリンダ室とを連通させて、このロツド側シリ
ンダ室に所定油圧源からの所定油圧の作動油を供
給することにより、ピストンをヘツド側へ最大押
力で移動させることができる。また、逆に、ヘツ
ド側シリンダ室内の油圧によりピストンをロツド
側方向に押圧して移動させるときには、ヘツド側
シリンダ室内の油圧を臨界油圧より高くすれば、
インナーバルブにより、所定油圧源からロツド側
シリンダ室への作動油供給を断たせるとともに、
ロツド側シリンダ室をドレン側に連通させてロツ
ド側シリンダ室内の油圧を零にさせることができ
るので、ヘツド側シリンダ室に供給される作動油
の油圧を全てピストンをロツド側方向へ押す力と
なして、この押力を高め、差動シリンダを大型化
したり、外部付加装置を用いることなしに、パワ
ーアツプを図ることができる。

本考案においては、この差動シリンダにより無
段変速機の変速比制御、クラツチ制御等がなされ
るのであるが、この場合に、変速機を大型化した
り、変速機の制御装置が複雑化したりすることが
少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の差動シリンダを用いてクラツ
チ開度制御がなされる無段変速機の油圧回路図、
第２図から第４図は本考案の差動シリンダを示す
断面図、第５図は従来の差動シリンダを示す断面
図である。 ５……クラツチ弁、１０……チヤージポンプ、
２０……クラツチサーボバルブ、２１……シリン
ダ、２３……ピストン、２７，２８……シリンダ
室、３０……ピストンロツド、３５……インナー
バルブスプール。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 入力を無段階に変速可能な無段変速機における
   変速比制御用、クラツチ作動制御用等に用いられ
   る油圧作動シリンダであつて、 シリンダと、該シリンダに形成されたシリンダ
   室内に滑動自在に嵌入されたピストンと、一端が
   該ピストンに結合されて他端が外方に突出したピ
   ストンロツドと、該ピストンロツド内に配設され
   たインナーバルブとからなり、 前記ピストンロツドの他端は変速比制御機構も
   しくはクラツチ作動機構に連結されており、 前記シリンダ室は前記ピストンによつて、前記
   ピストンロツドが通されるロツド側シリンダ室
   と、ピストンヘツド面が対向し前記ロツド側シリ
   ンダ室よりピストン受圧面積が大きなヘツド側シ
   リンダ室とに分割されており、前記ロツド側シリ
   ンダ室は所定油圧の作動油を供給する所定油圧源
   に前記インナーバルブを介して接続され、前記ヘ
   ツド側シリンダ室は前記所定油圧より低圧に可変
   制御された作動油を供給する制御油圧源に接続さ
   れており、 前記インナーバルブは、前記ヘツド側シリンダ
   室に前記制御油圧源から供給された作動油の油圧
   が、臨界油圧以下のときに前記所定油圧源と前記
   ロツド側シリンダ室とを連通させ、臨界油圧以上
   のときに前記所定油圧源と前記ロツド側シリンダ
   室との連通を閉止させるとともに前記ロツド側シ
   リンダ室をドレン側に連通させるように構成され
   ていることを特徴とする油圧差動シリンダ。