JPS61270558A - 液圧式差動変速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人、産業上の利用分野 この発明は静圧タイプの液圧機関を利用しだ液圧式差動
変速装置に関するものである。

Ｂ、従来の技術 車輌などに使用されている差動変速装置はその殆んどが
歯車式でこれは効率がよ（構造簡単などの理由から古く
から常用されているが、騒音、ガタを生じるなどの欠点
を有している。このことがら液圧式具体的には油圧式の
ものが利用されるようになった。この方式のものはラジ
アルピストンタイプの油圧ポンプや油圧モータの組み合
わせのものである。

従来のこの種回転形液圧機関、っまり静圧タイプの回転
形流体ポンプ／モータには、入力軸の回転力をピストン
やプランジャ等の直線力に変換したり、ピストン等の直
線力を出力軸の回転力に変換するためのカム機構やリン
ク機構等のメカニズムが採用されている。そのため、こ
のようなものでは、構成部品間に強力な押付力やこじれ
力等が作用することになるため、潤滑油の油性や粘性に
よる油膜のくさび作用に依存するベアリング部やボール
、ころ等のころがり作用に依存するベアリング部の存在
が不可欠である。したがって、作動流体としては適度の
粘性を有した油等を使用することが必要となる。

すなわち、水あるいはそれに近い粘性の作動流体では円
滑な運転を行なわせることが困難であり機器の寿命がき
わめて短いものになるという不都合があるため、使用し
得る作動流体の種類が限られるという欠点がある。また
、ころがり軸受を使用したものでは、該軸受の疲労寿命
によって機器全体の寿命が左右されるので耐久性の向上
を図るのが難しく、また、ころがり軸受は比較的高張る
ため機器の小形化あるいは軽量化が困難であるという問
題もある。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 本発明は、人力軸の回転力をピストン等の直線作動力に
変換したり、ピストン等の直線作動力を出力軸の回転動
力に変換するための機械的な動力変換機構の存在に起因
して発生する問題点、すなわち、作動中に構成部品間に
強力な押付力やこじれ力等が作用するために作動液の種
類が限定されたり、機関全体の耐久性を向上させるのが
困難になるという問題点を根本的に解消し、しかも騒音
の少ない液体式差動変速装置を提供せんとするものであ
る。

Ｄ１問題点を解決するための手段 発明に係る液圧機関を、機関軸心部に配設しタヒントル
と、円周方向に等配に設けた複数の内方静圧軸受機構を
介して前記ピントルに外嵌されその外周の前記各内方静
圧軸受機構に対応する部位にピストン摺動面をそれぞれ
形成したトルクリングと、このトルクリングの外周囲に
偏心配置され前記各ピストン摺動面に対向する部位にそ
れぞれシリンダ穴を有したシリンダリングと、このシリ
ンダリングの各シリンダ穴にスライド可能に嵌挿されそ
の先端を外方静圧軸受機構を介して対応するピストン摺
動面にそれぞれ係接させた複数のピストンと、前記各シ
リンダ穴内に形成され前記トルクリングと前記シリンダ
ブロックとの同期回転に伴う前記各ピストンの突没動作
によりその容積が増減する液室と、これら各液室を対応
する各内方静圧軸受機構および外方静圧軸受機構に連通
させる液圧導通路と、容積増大側の領域を通過中の液室
および容積減少側の領域を通過中の液室にそれぞれ連通
ずる対をなす給排系路とを具備してなり、前記内方静圧
軸受機構に導入される作動液の静圧と、前記外方静圧軸
受機構に導入される作動液の静圧とによって、前記トル
クリングに入出力トルクに対応する偶力を発生させるよ
うに構成し、この液圧機関を３時備えるとともに、１個
をポンプ用液圧機関、他の２個をモータ用液圧機関とし
て構成したものである。

そしてポンプ用液圧機関のトルクリングが回転入力軸に
連結されモータ用液圧機関のトルクリングが回転出力軸
に連結されるのである。両モータ用液圧機関のピントル
は同軸心上にてしかも一体的に連結される。ピントルに
給排系路を設けて給排路の構成を簡略にする。

８０作用 このような構成によれば、まずポンプ用液圧機関はつぎ
のとおり機能する。すなわち回転駆動軸からの人力より
前記トルクリングを回転駆動する。これにより、いずれ
か一方の領域を通過中の液室は、前記トルクリングの回
転に伴なってその容積が漸減し、他方の領域を通過中の
液室は前記シリンダリングの回転に伴なってその容積が
漸増する。そのため、前記他方の領域に対応する他方の
給排系路から吸込まれた作動液が前記一方の領域におい
て昇圧され、その一方の領域に対応する給排系路から吐
出される。

そして、前記一方の領域を通過中の液室に連通する内方
静圧軸受機構と外方静圧軸受機構とにそれぞれ導入され
る高圧作動液の静圧によって前記トルクリングに偶力が
発生し、この偶力が該トルクリングに加えられる外力と
釣り合う。

そして高圧の液圧が発生する。他方モータ用液圧機関は
一方の給排系路に高圧の作動液を供給するとともに、他
方の給排系路をタンクに接続することによって、前記ト
ルクリングに回転トルクを発生させることができ、該ト
ルクリングおよびシリンダリングが同期回転する。すな
わち、この場合、前記一方の給排系路に対応する一方の
領域を通過中の液室は、前記トルクリングの回転に伴な
ってその容積が漸次増大し、他方の領域を通過中の液室
は、その容積が漸次減少する。そして、前記一方の領域
を通過中の液室に連通ずる内方静圧軸受機構と外方静圧
軸受機構とにそれぞれ導入される高圧作動液の静圧によ
って、前記トルクリングに偶力が発生し、この偶力によ
って該トルクリングが回転する。

この回転が回転出力軸に伝達され車軸などの回転を駆動
するのである。

Ｆ、実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係る液圧機関の半裁断面図であり、
第２図は第１図におけるト」線に沿う断面図である。こ
れらの図面に示されるように、この液圧機関は、機関軸
心部にピントル１を固定配置している。すなわち、ハウ
ジング２の背壁２ａの中心部に固定軸３を有し、この固
定軸３の内方端に前記ピントル１を一体に形成している
。そして、このピントル１に円周方向に等配に設けた複
数の内方静圧軸受機構４を介してトルクリング５を回転
可能に外嵌している。

ポンプ用液圧機関ではピントルはＩＰで示されモータ用
液圧機関ではピントルはＩＭで示される。しかし各液体
機関はすべて同一の構成を有しており、以下１個の液圧
機関たとえばポンプ用液圧機関を代表してこの発明の特
徴とする液圧機関の構成を説明する。

以下ピン［・ルは１として説明する。さてトル　　゛ク
リング５は、その外周の前記各内方静圧軸受機構４に対
応する部位に平面状のピストン摺動部６を形成してなる
多角柱状のものであり、その一端にはハウジング２外に
延出する入出力軸７．７′が一体に連設しである。また
、前記内方静圧軸受機構４は、前記トルクリング５の内
周に圧力ポケット８を形成し、この圧力ポケット８内に
圧液を導入し得るようにしたものである。

また、前記トルクリング５の外周囲にシリンダリング９
を遊嵌状態に配設している。シリンダリング９は、厚内
円筒体状のもので、前記各ピストン摺動面６に対向する
部位にそれぞれシリンダ穴１１を開口させている。そし
て、これら各シリンダ穴１１に、ピストン１２をスライ
ド可能に嵌合させ、これら各ピストン１２の先端面１２
ａを外方静圧軸受機構１３を介して対応する各ピストン
摺動面６に係接させている。外方静圧軸受機構１３は、
前記ピストン１２の先端面１２ａに圧カポケソト１４を
形成し、この圧力ポケット１４内に圧液を導入し得るよ
うにしたものである。なお、前記トルクリング５と前記
シリンダリング９とはオルダム軸継手１５を介して同期
回転可能に連結されている。また前記ピストン１２と前
記シリンダリング９とを支承する固定ケース１６を設け
、この固定ケース１６を前記ハウジング２の背壁２ａに
スライド可能に保持させている。すなわち、固定ケース
１６は、有底円筒体状のもので、この固定ケース１６の
内周に複数の第３静圧軸受機構１７を介して前記シリン
ダリング９を回転可能に嵌合させである。第３の静圧軸
受機構１７は、前記シリンダリング５の外周に圧力ポケ
ット１８を形成し、この圧力ポケット１８内に圧液を導
入し得るようにしたものである。

固定ケース１６は固定枠３５．４１．４２にそれぞれ固
定されている。３５はその固定ビンを示している。この
場合固定ケース１６の軸心は機関の軸心ｍ、（モータ用
液圧機関においてはｍ′）に対して後述のとおり偏心し
ている。３９は固定枠４１と４２を連結する固定枠であ
りノ（ルブブロｌり２１が固設されている３、固定軸３
はこの固定枠３９に固定されている３゜特に両モータ用
液圧機関の軸心ｎはたがいに同一軸心−Ｌでしかも両ピ
ントルならびに固定軸３が一体でケーシング１（）に固
定されているのである１、固定ケース１６が偏心してい
ることによってまｔこはモータとしての容量を変化させ
ることができる。すなわち、前記シリンダリング９のシ
リンダ穴ｌｌ内には、前記ｌ・ルクリング５と前記シリ
ンダリング９との同期回転の伴なう各ピストン１２の突
没動作によりその容積が増減する液室２６が形成されて
おり、前記偏心量を変えることによって、１周期あたり
の各液室２６の容積増誠垣が変化するようになっている
Ｏ そして、これら各液室２６と、対応する各静圧軸受機構
４．１３．１７とを連通させる液圧導通路２７を設ける
とともに、前記ピントル１および固定軸３に対をなす給
排系路２８．２９を設けている。モータ用液圧機関では
この給排系路は３０．３１である。これら各系路２８．
２９．３０．３１はバルブブロック２１を介してそれぞ
れ接続されている。バルブブロック２１にはリリーフ弁
などが内蔵されている。

さて液圧導通路２７は、前記トルクリング５に穿設され
た０１１記内方静圧軸受機構４と前記外方静圧軸受機構
１３とを連通させる第１ボート３１と、前記ピストン１
２の軸心部に穿設され前記外方静圧軸受機構１３と前記
液室２６とを連通させる第２ポート３２と、前記シリン
ダリング９に穿設され前記液室２６と前記第３の静圧軸
受機構１７とを連通させる第３ポート３３とから構成さ
れている。また、一方の給排系路２８は、機関軸心（ピ
ントル１の軸心）１１とシリンダリング９の軸心ｍとを
含む仮想分割面Ｑの第２図中右側に存在する領域Ａを通
過中の液室２６に対する作動液の給排を行なうｔこめの
もので、前記ピントル１８よび固定軸３の内部に設けた
幹ポート３４と、この幹ポート３４を該ピントル１の外
周面に開［］させる複数本の枝ポート３５から構成され
ている。また、他方の給排系路２９は、ｔｊＵ記仮想分
刊而Ｑ面りも第２図中左側に存在する領域Ｂを通過中の
液室２６に対する作動液の給排を行なうためのもので、
前記ピントル１および固定軸３の内部に設けた幹ボート
３６と、この幹ポート３６を前記ピントル１の外周面に
開ＩＩさせる複数本の技ポー１〜３７とから構成されて
いる。

なお、３８は前記入出力頓７を補助的に支承する軸受で
ある。

入力軸７にはたとえば入力回転軸すなわちエンジンによ
り回転詔勅される軸が連接され出力軸７．７′には車軸
が連結される。ついでこの実施例の作動を説明する。

まず、ポンプ用液圧機関によって吐出された圧液によっ
てモータ用液圧機関が作動する点について説明する。ポ
ンプ用液圧機関から発生する高圧のｒ〔両液を、例えば
、モータ用液圧機関に対し第１の給排系路３０を通して
第１領域Ａに存在する液室２６に供給する。固定ケース
１６の軸心ｍは機関軸心ｎに対して図のように所要距＃
ｄだけ偏心させられている。したがって、第３図に示す
ように前記第１領域Ａにおいて、内方静圧軸受機構４の
圧カポケリト８に導入された作動液の静圧によってトル
クリング５に作用するＦａの作用線が、対応する外方静
圧軸受機構１３の圧カポケソト１４に導入された流体の
静圧によって前記トルクリング５に作用する力Ｆｂの作
用線に対して偏位することになり、前記の力ＦａとＦｂ
とは、大きさが等しく方向が反対で互いに平行に働（二
つの力、つまり、偶力となる。しかも、第３図に示すよ
うにトルクリング５の複数個所に発生する各偶力Ｆａ、
Ｆｂは、前記トルクリング５をそれぞれ同一方向に回転
させるように働く。したがって、前記トルクリング５は
、作動液から直接偶力Ｆａ、Ｆｂを学け、それによって
矢印Ｘ方向に回転することになる。すなわち、図示の場
合には、前記各偶力Ｆａ、Ｆｂの大きさをＦ、作用線間
の距離をＬ　１、Ｌ２、Ｌ３とすると、前記トルクリン
グ５に作用するモーメントＭは、Ｍ　＝　Ｆ”　（Ｌ　
Ｉ＋Ｌ　２　＋Ｌ　３　）となり、このモーメントＭｌ
こまって前記トルクリング５がピントル１およびハウジ
ング２に対して回転する。そして、この場合、第１領域
Ａに存在する液室２６は、前記トルクリング５の回転に
伴って漸次容積が増大し、第２領域Ｂに存在する液室２
６は漸次容積が縮小するため、高圧の流体は第１の給排
系路２８を通して第１領域Ａを通過中の液室２６内に逐
次流入し、仕事をし終った流体は、第２領域Ｂを通過中
の液室２６から第２０給排系路２９を通して逐次ハウジ
ング２外に排出されることになるＯ なお、第４図は、トリクリング５に静圧によるトルクが
直接的に発生する原理を説明するための説明図である。

すなわち、偶力（Ｆａ、　Ｆｂ　）をその作用線に沿っ
て、トルクリング５の中心ｎを等配に挾む図示位置にま
で移動させ、それを偶力（Ａ、Ｂ）とする（Ｆａ＝　Ａ
、ＦｂＥＢ）。

そして、この偶力（Ａ、Ｂ）と直交する仮想の偶力（Ｃ
，Ｄ）と、この偶力（Ｃ，Ｄ）を打ち消し得る偶力（Ｊ
Ｐ）を図示している。この図から明らかなように、力（
Ｃ十Ｂ　）と力（Ａ＋Ｄ）とは大きさが等しく方向が正
反対である。

つまり、（Ｃ十Ｂ）＋（Ａ＋Ｄ）＝０となる。

故に、偶力（入、Ｂ）十偶力（Ｃ，Ｄ）ｉＱである。一
方、前述したように、偶力（Ｃ，Ｄ）十偶力（Ｅ、Ｆ）
＝Ｑである。したがって、偶力（Ａ、Ｂ）ＥＥ偶力（Ｅ
、Ｆ）なる関係が成立する。換言すれば、偶力（Ｆ’ａ
、Ｆｂ）は偶力（Ｅ、Ｆ）と等価である。しかして、こ
の偶力を形成する力Ｅと力Ｆとは、トルクリング５の中
心ｎを等配に挾む位置に相互に逆向きに作用するため、
トルクリング５には１回転力のみが直接的に作用するこ
とになり、このトルクリング５を支える力は原理的には
不要となる。つまり、第５図ａに模式的に示すような態
様で部材Ｓに力ｆが作用する場合には、この部材Ｓを前
記力ｆに対しｂする力で支承しておかないと核部Ｕｓは
回転し得ないが、第５図すに模式的に示すような態様で
部材Ｔに偶力ｆａ、ｆｂが作用する場合には、この部材
Ｔの軸Ｔａを支えなくても該部材Ｔは回転し得る。つま
り、部材Ｔの軸Ｔａは、部材Ｔの位置決めと、部材Ｔの
重量を受けるために補助的に支承しておきさえすればよ
い。しかして、この実施例のトルクリング５には、第５
図すに示すような態様でトルクが発生するため、該トル
クリング５を機械的に支承する力は、微小なものですむ
。つまり、前記軸受３８は、補助的な小形のものでよい
。

他方、ポンプ用液圧機関は、前記トルクリング５を外力
すなわちエンジンの出力によって、例えば、矢印Ｙ方向
に回転駆動させる。そうすると、図示例の場合、前記ト
ルクリング５に前述と同様な偶力Ｆａ、Ｆｂが発生し、
これらの偶力Ｆ’　ａ％Ｆｂが前記トルクリング２に加
えられる人力ｌ・ルクと釣り合うことになる。そして、
ハウジング２外の液体は、第２の給排系路２９を通して
第２領域Ｂを通過中の液室２６内に逐次吸入され、圧力
の高くなった液体が第１領域Ａを通過中の液室２６から
第１の給排系路２８を通して逐次ハウジング２外へ吐出
されることになる。この場合、可動ケース１６を中立位
置までスライドさせると流体の吐出量は零になり、トル
クリング５は静圧バランスが保たれた状態で空転する。

また、前記可動ケース１６を中立位置を越えて図示例と
は逆の方向に偏心させると、入力トルクと釣り合う偶力
Ｆａ、Ｆｂが第２領域Ｂにおいて発生し、高圧流体が第
２の給排系路２９を通してハウジング外へ吐出され２個
のモータ用液圧機関に送られることになる。

さてこの差動変速装置においては、ポンプ用液圧機関の
吐出量Ｑと各モータ用液圧機関の容量ｑとの間にはつぎ
の関係式を成立させる。

Ｑ＝２ｑ すなわちポンプ用液圧機関のピントルの機関軸心に対す
る偏位量はモータ用液圧機関のピントルの機関軸心に対
する偏心量の倍に設定されているのである。このことに
よってポンプ用液圧機関の入力軸の回転量とモータ用液
圧機関の出力軸の回転量は等しくなる。

しかも車輌が右折ないし左折れする場合にはいずれか一
方のモータ用液圧機関の出力軸の負荷が大となりそのた
めに負荷小の他方のモータ用液圧機関に対してポンプ用
液圧機関からの吐出作動液が１／２以上導入される形と
なる。したがってこの他方側のモータ用液圧機関の出力
軸が増速回転されて右折（左折）が進行されることにな
る。このようにして差動変速の機能が達成されるのであ
る。

Ｇ、効果 この発明が提供する液圧式差動変速装置は以−Ｌ詳述し
たとおりであるから従来の液圧式差動変速装置に比較し
てピストンシリンダのこせりによるトルク伝達はないの
で摩擦が軽減されてきわめて効率のよい差動変速が行な
われる。入出力軸が油圧で支承されるので軸受も小形で
すみコンパクト化も図れる。さらに各ピントルを一体的
に構成するからピントルのケーシングへの支持で各液圧
機関を簡略にケーシングに保持させることができる。し
かも両モータ用液圧機関を１ｍ−軸心上に配置すること
によって車輌の車軸との連結を簡略化ならしめることが
できる。

さらにこの発明によればピントルに給排路を設けたので
給排路が外部に露呈せず接続部から圧液がもれるという
心配もなくなった。バルブブロックの介在も簡略に行な
える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による差動変速装置の構成を示す縦断
面図、第２図は第１図ＩＩ面断面図、第３図は作動原理
を示す図、第４図は内方、外方の静圧軸受機構の静圧力
による偶力の発生を説明するための図、第５図はこの発
明の特徴を示す図である。 １・・・ピントル、　　２・・・ハウジング、　　３・
・・固定軸、４・・・円方静圧軸受機構、　　５・・−
トルクリング、７・・・回転入力軸、ｉ・・・回転出力
軸、１２・・・ピストン、１３・・・外方静圧軸受機構
、　　１６・・・固定ケース、ｌａ　２Ｑ　４３・・・
固定ねじ、　　２１・・・バルブブロック、あ・・・液
室、　　ｎ・・・通路、　　２に２９．３０．３１・・
・給排系路、４０．４１．４２・・・固定枠。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関軸心部に配設したピントルと、円周方向に等
   配に設けた複数の内方静圧軸受機構を介して前記ピント
   ルに外嵌されその外周の前記各内方静圧軸受機構に対応
   する部位にピストン摺動面をそれぞれ形成したトルクリ
   ングと、このトルクリングの外周囲に偏心配置され前記
   各ピストン摺動面に対向する部位にそれぞれシリンダ穴
   を有したシリンダリングと、このシリンダリングの各シ
   リンダ穴にスライド可能に嵌挿されその先端を外方静圧
   軸受機構を介して対応するピストン摺動面にそれぞれ係
   接させた複数のピストンと、前記各シリンダ穴内に形成
   され前記トルクリングと前記シリンダリングとの同期回
   転に伴なう前記各ピストンの突没動作によってその容積
   が増減する液室と、これら各液室を対応する各内方静圧
   軸受機構および外方静圧軸受機構にたがいに連通させる
   液圧通路と、容積が増大する側の領域を通過中の液室お
   よび容積が減小する側の領域を通過中の液室にそれぞれ
   連通する対をなす供給路と排出路の系路とを具備してな
   り、前記内方静圧軸受機構の室に導入される作動液の静
   圧力と前記外方静圧軸受機構の室に導入される作動液の
   静圧力とによって、前記トルクリングに入出力トルクに
   対応する偶力を発生させるように構成した液圧機関を３
   個備えて１個をポンプ用液圧機関、他の２個をモータ用
   液圧機関として構成するとともに、ポンプ用液圧機関か
   らの吐出差動液を両モータ用液圧機関に導入する給排系
   路を形成したことを特徴とする液圧式差動変速装置。
2. （２）３個の液圧機関における各ピントルをたがいに丁
   字形に配置してかつ一体的に構成するとともに、両モー
   タ用液圧機関のピントルは同一軸心上に位置させたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液圧式差動変
   速装置。
3. （３）ポンプ用液圧機関のピントルと、両モータ用液圧
   機関のピントルにそれぞれに給排系路を設けるとともに
   前記両ピントル間にバルブブロックを介在させたことを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液圧式差動変速
   装置。