JP4012848B2 - 油圧式無段変速機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜板プランジャポンプと斜板プランジャモータとを油圧閉回路を介して繋いで構成される油圧式無段変速機に関し、特に、斜板プランジャモータの斜板部材を傾転揺動させるための斜板サーボ装置に特徴を有する油圧式無段変速機に関する。
【0002】
【従来の技術】
油圧ポンプと油圧モータを組み合わせた油圧式無段変速機は従来から種々の形式の構成が知られており、実用化されている。例を挙げれば、本出願人の提案による特許文献1および特許文献2に開示の油圧式無段変速機がある。これら特許文献に開示の油圧式無段変速機は、斜板プランジャポンプと、斜板プランジャモータと、斜板プランジャポンプの吐出口および吸入口を斜板プランジャモータの吸入口および吐出口に繋ぐ油圧閉回路とを有して構成され、エンジンによりポンプ斜板部材が駆動されるように構成され、ポンプシリンダとモータシリンダとが結合されて出力シャフト上に結合配設され、モータ斜板が回転規制されるとともにモータ斜板角度が可変調整可能となっている。
【0003】
このようにモータ斜板角度を可変調整するために、従来においては、モータ斜板(モータ揺動部材)の外周端部を径方向に突出させて形成したアーム部を、斜板サーボ装置により軸方向に移動させてモータ斜板を傾転揺動させるように構成されていた。このような斜板サーボ装置は、例えば特許文献3に開示されており、この斜板サーボ装置は、出力シャフトの回転軸と平行に延びて前記変速機ハウジングにより回転自在に支持されたネジシャフトと、このネジシャフトに螺合されて取り付けられるとともにアーム部の先端が連結されたナット部材と、ネジシャフトを回転駆動させるサーボモータとから構成されており、油圧式無段変速機を構成する油圧ポンプ・モータの側方に並んで配設されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−2753号公報
【特許文献2】
特公平7−88884号公報
【特許文献3】
特開2001−141024号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように斜板サーボ装置が油圧ポンプ・モータの側方に並んで配設されているため、サーボモータの取り付け部が側方に突出し、変速機の側方(軸直角方向)の寸法が大きくなって変速機が大型化するという問題がある。特に、上記油圧式無段変速機においては、油圧ポンプのポンプケーシングの外周にエンジンからの回転駆動力を受ける入力ギヤ(プライマリ被動ギヤ)が取り付けられており、この入力ギヤが径方向外方に突出しているため、この入力ギヤとの干渉を避けるため斜板サーボ装置が余計に側方に突出しやすいという問題がある。また、電気モータからなるサーボモータが斜板プランジャポンプおよびモータの側方近傍に配設されるため、この電気モータがポンプおよびモータ側からの熱影響を受けやすいという問題がある。
【0006】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、モータ斜板を傾転揺動させる斜板サーボ装置の径方向への突出量を小さくでき、幅方向の寸法が小さなコンパクトな油圧式無段変速機を提供することを目的とする。本発明はまた、斜板サーボ装置を構成するサーボモータ(斜板制御モータ)がポンプおよびモータ側からの熱影響を受けにくい構成の油圧式無段変速機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような目的達成のため、本発明においては、斜板プランジャポンプと斜板プランジャモータとを油圧閉回路を介して繋いで構成され、斜板プランジャポンプの外周に備えられた入力ギヤ(例えば、実施形態における入力従動ギヤ)と、斜板プランジャポンプ又は斜板プランジャモータを構成し、入力ギヤの回転中心軸に直角な方向に延びる傾転揺動軸を中心として傾転揺動自在に支持されてなる可動斜板(例えば、実施形態におけるモータ斜板部材およびモータ揺動部材)と、この可動斜板を傾転揺動させる斜板駆動機構と、この斜板駆動機構に駆動力を与えるサーボモータとを備えて油圧式無段変速機が構成される。そして、サーボモータの出力軸が入力ギヤの回転中心軸と平行に配置され、サーボモータが入力ギヤと側面視において一部重なる位置に配設され、斜板駆動機構とサーボモータの出力軸とが、入力ギヤの回転中心軸に平行で入力ギヤの外周端近傍を通って延びるスペーサシャフトを介して連結されており、スペーサシャフトの回転がアイドルギヤ列を介して斜板駆動機構に伝達されるように連結されており、正面視において、サーボモータと斜板駆動機構とが軸方向において入力ギヤを挟んで両側に位置して配置され、アイドルギヤ列が軸方向において入力ギヤより斜板駆動機構の側に位置して設けられている。
なお、このように構成された油圧式無段変速機において、スペーサシャフトの軸方向長さがアイドルギヤ列の軸方向長さより長く構成されているのが好ましい。
さらに、スペーサシャフトはその長手方向中間部であって入力ギヤと軸方向において重なることがない位置において回転自在に支持され、スペーサシャフトの一端はカップリングを介してサーボモータの出力軸と連結し、スペーサシャフトの他端にアイドルギヤ列を構成する駆動ギヤが一体形成されているのが好ましい。
【0008】
このような構成の油圧式無段変速機によれば、側面視においてサーボモータと入力ギヤとが一部重なる程度まで近づけられて構成されているので、斜板駆動機構の径方向への突出量を小さくでき、幅方向の寸法が小さなコンパクトな油圧式無段変速機を得ることができる。
【0009】
さらに、斜板駆動機構とサーボモータの回転駆動軸とが、入力ギヤの回転中心軸に平行で入力ギヤの外周端近傍を通って延びるスペーサシャフトを介して連結されている。このようにサーボモータの回転を、スペーサシャフトを介してネジシャフトに伝達するように構成するときに、径方向寸法が最も小さなスペーサシャフトが入力ギヤの外周端近傍を通るように配設することでき、サーボモータを出力シャフト側に最も近づけることができ、油圧式無段変速機の幅方向寸法を最もコンパクトにすることができる。さらに、サーボモータを、スペーサシャフトを介して斜板駆動機構と連結することにより、サーボモータをポンプおよびモータの側方から軸方向に離して配設することができ、サーボモータがポンプおよびモータ側からの熱影響を受けにくくなる。
【0010】
また、スペーサシャフトの回転がアイドルギヤ列を介して斜板駆動機構に伝達されるように連結している。このようにすれば、例えば、斜板駆動機構(実施形態におけるネジシャフト)の位置とサーボモータとの位置を任意に設定でき、配置レイアウトの自由度が高くなる。また、サーボモータの回転に対する斜板駆動機構(ネジシャフト)の回転速度比、すなわち伝達レシオを、アイドルギヤ列のギヤ比を変更して自由に設定することが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図2〜図4に本発明に係る油圧式無段変速機を有して構成される不整地走行用車両RTVを示している。この車両RTVは、内部にフレーム構造を有した車体80にパワーユニットPUを内蔵し、このパワーユニットPUの出力を受けて駆動される左右の前後輪FW,RWを有する。なお、車体80は、フロントガード81aを有して車体前部に位置するフロントフェンダ部81と、車体中央に上方に盛り上がって前後に延びた鞍部82と、鞍部82の左右下部に左右に延びて形成された左右ステップ部84,84と、リアガード85aを有して車体後部に位置するリアフェンダ部85とからなり、鞍部82に運転者が跨って座るシート83が設けられている。このように鞍部82を跨いでシート83に座った運転者は、左右ステップ部84に足を置き、前方に位置して左右に揺動操作可能な操舵ハンドル86を揺動操作するようになっている。なお、鞍部82の前方に燃料タンクFTが図1に示すように配設されている。
【0012】
鞍部82の内部にはパワーユニットPUが配設されており、このパワーユニットPUは、後述するように、エンジンEと、メインクラッチCLと、油圧式無段変速機CVTと、伝達ギヤ列GTとから構成される。エンジンEは、エアフィルターAFを介して吸入した空気と燃料タンクFTの燃料とを気化器Cにおいて混合して作られた混合気を吸気し、シリンダ内で燃焼させて回転駆動力を発生する。なお、エンジンEで燃焼されて排出される排気は、排気管EPから消音器Mを通って排出される。
【0013】
エンジンEの回転駆動力はクランクシャフトから、メインクラッチCL、油圧式無段変速機CVTおよび伝達ギヤ列GTを介して変速されて伝達され、前後のプロペラシャフトFP,RPに出力される。前プロペラシャフトFPはフロントディファレンシャル機構FDに繋がり、前プロペラシャフトFPに出力された回転駆動力は、フロントディファレンシャル機構FDから左右のフロントアクスルシャフトFAを介して左右の前輪FWに伝達されて前輪FWが駆動される。後プロペラシャフトRPはリアディファレンシャル機構RDに繋がり、後プロペラシャフトRPに出力された回転駆動力は、リアディファレンシャル機構RDから左右のリアアクスルシャフトRAを介して左右の後輪RWに伝達されて後輪RWが駆動される。
【0014】
上記パワーユニットPUについて、図5を参照して説明する。パワーユニットPUは、回転駆動力を発生するエンジンEと、その回転駆動力の伝達制御を行うメインクラッチCLと、メインクラッチCLを介して伝達された回転駆動力を無段階に変速する油圧式無段変速機CVTと、この油圧式無段変速機CVTの出力回転の方向切換および伝達を行う伝達ギヤ列GTとを有して構成される。なお、このパワーユニットPUは、エンジンクランクシャフトが車体前後に延びるようにして、鞍部82の内部に配設されている。
【0015】
エンジンEは、ヘッド部に給排気バルブ1a,1bを有したシリンダ1内にピストン2を配設して構成される。エンジンEにおいては上述のように、エアフィルターAFを介して吸入した空気と燃料タンクFTの燃料とを気化器Cにおいて混合して混合気を作り、この混合気を吸気バルブ1aを所定タイミングで開放してシリンダ室内に吸入し、これをシリンダ室内で燃焼させてピストン2を往復動させ、このピストン2の往復運動が連結ロッド2aを介してクランク部3aに伝達され、クランクシャフト3が回転駆動される。クランクシャフト3の端部にはメインクラッチCLが設けられており、クランクシャフト3の上に回転自在に配設された入力駆動ギヤ4とクランクシャフト3との係脱制御が行われる。このため、メインクラッチCLの係脱制御に応じて入力駆動ギヤ4にクランクシャフト3の回転駆動力が伝達される。なお、メインクラッチCLは、例えば、遠心クラッチからなる。
【0016】
油圧式無段変速機CVTは斜板プランジャ式の油圧ポンプPと斜板プランジャ式の油圧モータMとを有して構成される。斜板プランジャ式の油圧ポンプPを構成するポンプケーシングに結合された入力従動ギヤ5が上記入力駆動ギヤ4と噛合しており、エンジンEの回転駆動力が入力従動ギヤ5に伝達されてポンプケーシングが回転駆動される。油圧式無段変速機CVTの詳細は後述するが、この油圧式無段変速機CVTにより無段階に変速された出力回転は、変速機出力シャフト6に出力されるように構成されている。
【0017】
変速機出力シャフト6には、上記伝達ギヤ列GTを構成する変速機出力ギヤ11が結合されており、変速機出力シャフト6の回転は変速機出力ギヤ11から伝達ギヤ列GTを介して伝達される。伝達ギヤ列GTは、変速機出力シャフト6と平行に配設されたカウンターシャフト15およびアイドラーシャフト13を有する。カウンターシャフト15には、前進ギヤ12および後進ギヤ14が回転自在に配設されており、出力駆動ギヤ17が結合配設されている。一方、アイドラシャフト13には第1アイドラギヤ13aおよび第2アイドラギヤ13bが結合配設されている。前進ギヤ12は変速機出力ギヤ11と噛合し、第1アイドラギヤ13aも変速機出力ギヤ11と噛合している。また、第2アイドラギヤ13bは後進ギヤ14と噛合している。
【0018】
前進ギヤ12および後進ギヤ14にはそれぞれ、内歯クラッチギヤ12aおよび14aが設けられ、前進ギヤ12と後進ギヤ14の間にカウンターシャフト15と一体回転して軸方向に移動可能なクラッチスリーブ16が設けられている。クラッチスリーブ16の外周には外歯クラッチギヤ16aが形成されており、クラッチスリーブ16を軸方向に移動させて内歯クラッチギヤ12a,14aと選択的に噛合するように構成されており、ドグ歯クラッチが構成されている。なお、このクラッチスリーブ16は運転者の前進側および後進側へのシフトレバー操作に応じて軸方向に移動されるようになっている。
【0019】
運転者が前進側へのシフトレバー操作を行うと、クラッチスリーブ16は図において左方向に移動され、外歯クラッチギヤ16aは内歯クラッチギヤ12aと噛合して前進ギヤ12がカウンターシャフト15と結合される。このため、この状態では、変速機出力ギヤ11の回転は前進ギヤ12からカウンターシャフト15に伝達され、出力駆動ギヤ17が回転駆動される。
【0020】
一方、運転者が後進側へのシフトレバー操作を行うと、クラッチスリーブ16は図において右方向に移動され、外歯クラッチギヤ16aは内歯クラッチギヤ14aと噛合して後進ギヤ14がカウンターシャフト15と結合される。この状態では、変速機出力ギヤ11の回転は第1アイドラギヤ13aからアイドラシャフト13を介して第2アイドラギヤ13bに伝達され、さらに第2アイドラギヤ13bからこれと噛合する後進ギヤ14を介してカウンターシャフト15に伝達され、出力駆動ギヤ17が回転駆動される。なお、このときの出力駆動ギヤ17の回転方向は上記前進側のシフトレバー操作の場合に対して逆方向(後進方向)となる。
【0021】
出力駆動ギヤ17は、ドライブシャフト19に結合されて取り付けられた出力従動ギヤ18と噛合しており、出力駆動ギヤ17の回転は出力従動ギヤ18を介してドライブシャフト19に伝達される。ドライブシャフト19の前端は前プロペラシャフトFPに繋がれ、ドライブシャフト19の後端は後プロペラシャフトRPに繋がれており、ドライブシャフト19に伝達された回転駆動力は前後プロペラシャフトFP,RPに伝達され、上述したように前後輪FW,RWが駆動される。
【0022】
次に、上記油圧式無段変速機CVTについて、図1および図6〜図8を参照して説明する。油圧式無段変速機CVTは斜板プランジャ式の油圧ポンプPと斜板プランジャ式の油圧モータMとを有して構成され、変速機出力シャフト6がその中心を貫通して延びて配設されている。なお、変速機出力シャフト6は変速機ハウジングHSGに対してボールベアリング7a,7bにより回転自在に支持されている。
【0023】
油圧ポンプPは、変速機出力シャフト6の上にこれと同軸且つ相対回転自在に配設されたポンプケーシング20と、ポンプケーシング20の内部にポンプケーシング20の回転中心軸に対して所定角度傾いて配設されたポンプ斜板部材21と、このポンプ斜板部材21と対向して配設されたポンプシリンダ22と、ポンプシリンダ22においてその中心軸を囲む環状配列で軸方向に延びて形成された複数のポンププランジャ孔22a内に摺動自在に配設された複数のポンププランジャ23とから構成される。ポンプケーシング20は、変速機出力シャフト6の上にベアリング8aにより回転自在に支持されるとともに変速機ハウジングHSGに対してベアリング8bにより回転自在支持されている。ポンプ斜板部材21は、ポンプケーシング20に対してベアリング21a,21bにより上記所定角度傾いた軸を中心として回転自在に配設されている。ポンプシリンダ22は、ベアリング22cにより、ポンプケーシング20に対して同軸上で相対回転自在に支持されている。
【0024】
ポンプケーシング20の外周には、ボルト5aにより締結されて入力従動ギヤ5が取り付けられている。また、ポンププランジャ23の外側端部は外方に突出してポンプ斜板部材21の斜板面21aに当接係合され、ポンププランジャ孔22a内に位置する内側端部は後述する分配バルブ50のバルブボディ51と対向してポンププランジャ孔22a内にポンプ油室23aを形成する。なお、ポンププランジャ孔22aの端部にはポンプ吐出口および吸入口として作用するポンプ開口22bが形成されている。上述したように入力従動ギヤ5が回転駆動されるとポンプケーシング20が回転駆動され、その内部に配設されたポンプ斜板部材21がポンプケーシング20の回転に伴って揺動され、ポンププランジャ23は斜板面21aの揺動移動に応じてポンププランジャ孔22a内を往復移動し、ポンプ油室23aの内部の作動油を圧縮したり、膨張させたりする。
【0025】
油圧モータMは、変速機ハウジングHSGに結合されて固定保持されたモータケーシング30と、モータケーシング30の内面に形成された支持球面30bに摺接して支持され、変速機出力シャフト6の中心軸に対して直角方向(紙面に垂直な方向)に延びる揺動中心Oを中心として揺動自在に支持されたモータ揺動部材35と、モータ揺動部材35内にベアリング31a,31bにより回転自在に支持されて配設されたモータ斜板部材31と、このモータ斜板部材31と対向するモータシリンダ32と、モータシリンダ32においてその中心軸を囲む環状配列で軸方向に貫通形成された複数のモータプランジャ孔32a内に摺動自在に配設された複数のモータプランジャ33とから構成される。なお、モータシリンダ32はその外周部においてベアリング32cを介してモータケーシング30により回転自在に支持されている。
【0026】
モータプランジャ33の外側端部は外方に突出してモータ斜板部材31の斜板面31aに当接係合され、プランジャ孔32a内に位置する内側端部はバルブボディ51と対向してモータプランジャ孔32a内にモータ油室33aを形成する。なお、モータプランジャ孔32aの端部にはモータ吐出口および吸入口として作用するモータ開口32bが形成されている。モータ揺動部材35の端部が外径側に突出して形成されたアーム部35aは径方向外方に突出してモータサーボ機構SVに連結されており、モータサーボ機構SVによりアーム部35aが図における左右に移動する制御が行われ、モータ揺動部材35を揺動中心Oを中心として揺動させる制御が行われる。このようにモータ揺動部材35が揺動されると、その内部に回転自在に支持されたモータ斜板部材31も一緒に揺動され、その斜板角度が変化する。
【0027】
ポンプシリンダ22およびモータシリンダ32の間に分配バルブ50が配設されている。この分配バルブ50のバルブボディ51は、ポンプシリンダ22及びモータシリンダ32の間に挟持されて一体結合され、且つ変速機出力シャフト6に結合されている。このため、ポンプシリンダ22、分配バルブ50、モータシリンダ32および変速機出力シャフト6は一体回転する。
【0028】
その符号を特に図7に分かりやすく示すように、分配バルブ50を構成するバルブボディ51内には、径方向に延びて円周方向に等間隔で形成された複数のポンプ側スプール孔51aおよび複数のモータ側スプール孔51bが2列に並んで形成されている。ポンプ側スプール孔51a内にポンプ側スプール53が、モータ側スプール孔51b内にモータ側スプール55がそれぞれ摺動自在に配設されている。
【0029】
ポンプ側スプール孔51aはポンププランジャ孔22aに対応して形成されており、バルブボディ51に、それぞれ対応するポンプ開口22b(ポンプ油室23a)とポンプ側スプール孔51aとを連通する複数のポンプ側連通路51cが形成されている。モータ側スプール孔51bはモータプランジャ孔32aに対応して形成されており、バルブボディ51に、それぞれ対応するモータ開口32b(モータ油室33a)とモータ側スプール孔51bとを連通する複数のモータ側連通路51dが形成されている(図1参照)。
【0030】
分配バルブ50においてはさらに、ポンプ側スプール53の外周端部を囲む位置にポンプ側カムリング52が配設され、モータ側スプール55の外周端部を囲む位置にモータ側カムリング54が配設されている。ポンプ側カムリング52は、ポンプケーシング20の先端内面にその回転中心軸から偏心して形成された偏心内周面20a内に取り付けられており、ポンプケーシング20と一体に回転される。モータ側カムリング54はモータケーシング30の先端内面にモータシリンダ32の回転中心軸から偏心して形成された偏心内周面30a内に取り付けられている。なお、ポンプ側カムリング52の内周面にポンプ側スプール53の外周端が相対回転自在に係止されており、モータ側カムリング54の内周面にモータ側スプール55の外周端が相対回転自在に係止されている。
【0031】
バルブボディ51の内周面と変速機出力シャフト6の外周面との間に内側通路56が形成されており、ポンプ側スプール孔51aおよびモータ側スプール孔51bの内周端部がこの内側通路56に連通している。また、バルブボディ51内にはポンプ側スプール孔51aとモータ側スプール孔51bとを連通する外側通路57が形成されている。
【0032】
ここで、上記構成の分配バルブ50の作動について説明する。エンジンEの駆動力が入力従動ギヤ5に伝達されてポンプケーシング20が回転駆動されると、この回転に応じてポンプ斜板部材21が揺動する。このため、ポンプ斜板部材21の斜板面21aに当接係合されたポンププランジャ23は、ポンプ斜板部材21の揺動によってポンププランジャ孔22a内を軸方向に往復移動され、ポンププランジャ23の内方への移動に応じてポンプ油室23aからポンプ開口22bを通って作動油が吐出され、且つ外方への移動に応じてポンプ開口22bを通ってポンプ室23a内に作動油が吸入される。
【0033】
このとき、ポンプケーシング20の端部に取り付けられたポンプ側カムリング52はポンプケーシング20とともに回転されるが、ポンプ側カムリング52はポンプケーシング20の回転中心に対して偏心して取り付けられているため、ポンプ側カムリング52の回転に応じてポンプ側スプール53がポンプ側スプール孔51a内を径方向に往復動される。このようにポンプ側スプール53が往復動され、図1の上半分側に示すようにポンプ側スプール53が内径側に移動されるとスプール溝53aを介してポンプ側連通路51cと外側通路57とが連通し、図1の下半分側に示すようにポンプ側スプール53が外径側に移動されるとスプール溝53aを介してポンプ側通路51cと内側通路56とが連通する。
【0034】
ここで、ポンプケーシング20の回転に伴って斜板部材21が揺動されてポンププランジャ23が往復移動されるときに、ポンププランジャ23が最も外側に押し出された位置(これを下死点と称する)から最も内側に押し込まれた位置(これを上死点と称する)まで移動されるポンプケーシング20の半回転において、ポンプ側カムリング52はポンプ側スプール53を内径側に移動させ、ポンププランジャ23が上死点から下死点まで移動されるポンプケーシング20の半回転において、ポンプ側カムリング52はポンプ側スプール53を外径側に移動させるように、偏心取り付け位置が設定されている。
【0035】
この結果、ポンプケーシング20の回転に伴ってポンププランジャ23が下死点から上死点に移動してポンプ油室23a内の作動油がポンプ開口22bから吐出されると、この作動油はポンプ側連通路51cを通って外側通路57内に送出される。一方、ポンプケーシング20の回転に伴ってポンププランジャ23が上死点から下死点に移動するときには、内側通路56内の作動油がポンプ側連通路51cおよびポンプ開口22bを通ってポンプ油室23a内に吸入される。このことから分かるように、ポンプケーシング20が回転駆動されると、外側通路57には油圧ポンプPから吐出された作動油が供給され、内側通路56からは油圧ポンプPに作動油が吸入される。
【0036】
一方、モータケーシング30の端部に取り付けられたモータ側カムリング54もモータケーシング30の回転中心に対して偏心して取り付けられているため、モータシリンダ32が回転されるとその回転に応じてモータ側スプール55がモータ側スプール孔51b内を径方向に往復動される。このようにモータ側スプール55が往復動され、図1の上半分側に示すようにモータ側スプール55が内径側に移動されるとスプール溝55aを介してモータ側連通路51dと外側通路57とが連通し、図1の下半分側に示すようにモータ側スプール55が外径側に移動されるとスプール溝55aを介してモータ側通路51dと内側通路56とが連通する。
【0037】
ここで、上述したように、油圧ポンプPから吐出された作動油が外側通路57に送られており、この作動油はモータ側連通路51dからモータ開口32bを通ってモータ油室33a内に供給され、モータプランジャ33は軸方向外方に押圧される。このように軸方向外方への押圧力を受けるモータプランジャ33の外側端部が図1のようにモータ揺動部材35が揺動された状態のモータ斜板部材31における上死点から下死点に至る部分に摺接するように構成されており、この軸方向外方への押圧力によりモータプランジャ33がモータ斜板部材31に沿って上死点から下死点まで移動するようにモータシリンダ32が回転駆動される。
【0038】
このような回転駆動を行わせるために、モータシリンダ32の回転に伴ってモータプランジャ33がモータ斜板部材31の傾斜に沿って往復移動されるときに、モータプランジャ33が最も外側に押し出された位置(下死点)から最も内側に押し込まれた位置(上死点)まで移動されるモータシリンダ32の半回転において、モータ側カムリング54はモータ側スプール55を外径側に移動させ、モータプランジャ33が上死点から下死点まで移動されるモータシリンダ32の半回転において、モータ側カムリング54はモータ側スプール55を外径側に移動させるように、モータ側カムリング54の偏心取り付け位置が設定されている。
【0039】
このようにしてモータシリンダ32が回転駆動されると、この回転に応じてモータプランジャ33がモータ斜板部材31に沿って下死点から上死点まで移動するときに内方に押されて移動し、モータ油室33a内の作動油がモータ開口32bからモータ側連通路51dを通って内側通路56に送られる。このようにして内側通路56に送られた作動油は、上述したように、ポンプ側連通路51cおよびポンプ開口22bを通ってポンプ油室23a内に吸入される。
【0040】
以上の説明から分かるように、エンジンEの回転駆動力を受けてポンプケーシング20が回転駆動されると、油圧ポンプPから外側通路57に作動油が吐出され、これが油圧モータMに送られてモータシリンダ32を回転駆動する。モータシリンダ32を回転駆動した作動油は内側通路56に送られ、内側通路56から油圧ポンプPに吸入される。このように油圧ポンプPと油圧モータMとを繋ぐ油圧閉回路が分配バルブ50により構成され、油圧ポンプPの回転に応じて油圧ポンプPから吐出された作動油が油圧閉回路を介して油圧モータMに送られてこれが回転駆動され、さらに油圧モータMの駆動を行って吐出された作動油は油圧閉回路を介して油圧ポンプPに戻される。
【0041】
このとき、ポンプシリンダ22とモータシリンダ32は変速機出力シャフト6に結合されて一体回転するため、上記のようにモータシリンダ32が回転駆動されるとポンプシリンダ22も一緒に回転し、ポンプケーシング20とポンプシリンダ22との相対回転速度が小さくなる。このため、ポンプケーシング20の回転速度Niと、変速機出力シャフト6の回転速度No(すなわち、ポンプシリンダ22およびモータシリンダ32の回転速度)との関係は、ポンプ容量Vpおよびモータ容量Vmとに対して次式(1)のようになる。
【0042】
【数1】
Vp・(Ni−No)=Vm・No (1)
【0043】
モータ容量Vmは、モータサーボ機構SVによりモータ揺動部材35を揺動させる制御により無段階に変化させることが可能である。このため、上記式(1)においてポンプ斜板部材21の回転速度Niが一定とした場合、モータ容量Vmを無段階に変化させる制御を行うと変速機出力シャフト6の回転が無段階に変速する変速制御が行われる。
【0044】
モータ揺動部材35の揺動角度を小さくする制御を行うと、モータ容量Vmは小さくなり、上記式(1)の関係においてポンプ容量Vpは一定で、ポンプ斜板部材21の回転速度Niが一定とした場合、変速機出力シャフト6の回転がポンプ斜板部材21の回転速度Niに近づくように増速される制御、すなわち、トップ変速段への無段階変速制御となる。そして、モータ斜板角度が零、すなわち直立状態となった時点で、理論的にはNi=Noの変速比(トップ変速比)となり、油圧ロック状態となってポンプケーシング20がポンプシリンダ22、モータシリンダ32および変速機出力シャフト6と一体回転して機械的な動力伝達がなされる。
【0045】
上記のようにモータ容量を無段階に変化させる制御はモータ揺動部材35を揺動させてモータ斜板角度を可変制御することにより行われるが、このようにモータ揺動部材35を揺動させるためのモータサーボ機構SVについて、主として図6を参照して、以下に説明する。
【0046】
モータサーボ機構SVは、モータ揺動部材35のアーム部35aの近傍に位置して変速機出力シャフト6と平行に延び、ベアリング60a,60bにより変速機ハウジングHSGに対して回転自在に支持されたボールネジシャフト61と、このボールネジシャフト61の外周に形成された雄ネジ61aに螺合して配設されたボールナット62とを有する。なお、ボールナット62の内周にはケージによりネジ状に並んで保持された多数のボールによりボール雌ネジ62aが形成されており、このボール雌ネジ62aが雄ネジ61aに螺合する。ボールナット62はモータ揺動部材35のアーム部35aと連結されており、ボールネジシャフト61を回転駆動するとボールナット62がこのシャフト61上を左右に移動され、モータ揺動部材35が揺動される。
【0047】
このようにボールネジシャフト61を回転駆動するために、変速機ハウジングHSGの外側面に斜板制御モータ(電気モータ)67が取り付けられている。この斜板制御モータ67の駆動軸67aはカップリング66を介してスペーサシャフト65と連結されている。スペーサシャフト65は、変速機ハウジングHSG内を変速機出力シャフト6と平行に延び、入力従動ギヤ5の外周を超えて上記ボールネジシャフト61の端部近傍まで延びており、変速機ハウジングHSGにより回転自在に支持されている。一方、スペーサシャフト65と平行に延びるアイドルシャフト64cが変速機ハウジングHSGに支持されて配設されており、このアイドルシャフト64cの上にアイドルギヤ部材64が回転自在に取り付けられている。
【0048】
スペーサシャフト65の先端には第1ギヤ65aが形成されており、これがアイドルギヤ部材64に一体に設けられた第2ギヤ64bと噛合している。また、アイドルギヤ部材64に一体に設けられた第3ギヤ64aは上記ボールネジシャフト61の端部に結合されて取り付けられた第4ギヤ63と噛合している。このため、斜板制御モータ67の回転駆動制御を行って駆動軸67aを回転させると、この回転がアイドルギヤ部材64を介して第4ギヤ部材63に伝達され、ボールネジシャフト61を回転駆動させ、ボールナット62がこのシャフト61上を左右に移動され、モータ揺動部材35を揺動させる制御が行われる。このように斜板制御モータ67の回転をアイドルギヤ列を介してネジシャフト61に伝達する構成であるため、アイドルギヤ列のギヤ比を適宜設定することにより、その伝達レシオを自由に変更設定可能である。
【0049】
図から良く分かるように、斜板制御モータ67は入力従動ギヤ5より左側(油圧ポンプ側)に位置して変速機ハウジングHSGの外面に取り付けられている。このため、側面視において斜板制御モータ67と入力従動ギヤ5とが部分的に重なる程度まで、斜板制御モータ67を変速機出力シャフト6の中心軸側に近づけて配設することができ、油圧式無段変速機CVTにおける幅方向寸法、ひいてはパワーユニットPUにおける幅方向寸法を抑えることができる。このとき、モータサーボ機構SVにおける径方向寸法が最も小さな部材であるスペーサシャフト65が入力従動ギヤ5の外周端近傍を通って延びるように構成されているため、斜板制御モータ67を、変速機出力シャフト6の中心軸側に最も近づけて配設することができる。
【0050】
前述のように、パワーユニットPUは、不整地走行車両RTVの鞍部82の内部に配設されており、運転者は鞍部82を跨いでシート83に座るように構成されているため、パワーユニットPUの幅寸法を抑えることにより、鞍部82の幅寸法が大きくなって跨り難くなるようなことを防止できる。なお、鞍部82は車体前後方向に延びる空間であるため、パワーユニットPUの前後方向寸法に対する制約は少ない。このため、本実施形態に示すように、斜板制御モータ67を、スペーサシャフトを介してネジシャフトと連結して油圧ポンプPより前方に配置することができ、これにより斜板制御モータ67を油圧ポンプPおよび油圧モータMの側方から軸方向に前方に離して斜板制御モータ67が油圧ポンプPおよび油圧モータM側からの熱影響を受け難くなるようにしている。
【0051】
ところで、上記のように油圧閉回路を介して油が流れて油圧ポンプPと油圧モータMとの間で油圧力の伝達が行われるときに、油圧閉回路からの油の漏れおよびポンプ及びモータプランジャ孔22a,32aとポンプおよびモータプランジャ23,33との嵌合部からの油の漏れが発生する。このため、変速機出力シャフト6に軸方向に延びてチャージ油供給孔6aが形成されており、これが、図7に示すように、変速機出力シャフト6に形成された油路6bおよびポンプシリンダ22に形成された油路51eを介して、ポンプシリンダ22内に配設された第1チェックバルブCV1と繋がり、さらに、第1チェックバルブCV1から油路51fを介して内側通路56に繋がっている。このため、図示しないチャージ油供給源からチャージ油供給孔6aに供給されたチャージ油が、必要に応じて第1チェックバルブCV1を通って内側通路56に供給される。
【0052】
なお、チャージ油供給孔6aは、変速機出力シャフト6に形成された油路6cおよびポンプシリンダ22に形成された油路51gを介して、ポンプシリンダ22内に配設された第2チェックバルブCV2と繋がり、さらに、第2チェックバルブCV2から油路51hを介して外側通路57に繋がっている。このため、チャージ油供給孔6aに供給されたチャージ油は、必要に応じて第2チェックバルブCV2を通って外側通路57に供給される。
【0053】
上記の油圧ポンプPおよび油圧モータMの作動説明から分かるように、通常の走行状態すなわち油圧ポンプPからの作動油供給を受けて油圧モータMが回転駆動される状態では、外側通路57内が高圧で内側通路56内が低圧となるため、第1チェックバルブCV1を介して内側通路56内にチャージ油供給が行われる。しかしながら、エンジンブレーキ作用を行わせて走行している状態では、外側通路57内が低圧で内側通路56内が高圧となるため、第2チェックバルブCV2を介して外側通路57内にチャージ油供給が行われる。
【0054】
図8に示すように、ポンプシリンダ22内には第1および第2リリーフバルブRV1,RV2も配設されている。まず、第1リリーフバルブRV1は、外側通路57と内側通路56とを繋いで配設され、外側通路57内の油圧が所定圧以上となると開放して内側通路56に逃がし、外側通路57内の油圧が過度に高くなるのを防止する。第2リリーフバルブRV2は、内側通路56と外側通路57とを繋いで配設され、内側通路56内の油圧が所定圧以上となると開放して外側通路57に逃がし、内側通路56内の油圧が過度に高くなるのを防止する。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、斜板プランジャポンプの外周に備えられた入力ギヤと、斜板プランジャポンプ又は斜板プランジャモータを構成し、入力ギヤの回転中心軸に直角な方向に延びる傾転揺動軸を中心として傾転揺動自在に支持されてなる可動斜板(モータ揺動部材)と、この可動斜板を傾転揺動させる斜板駆動機構と、この斜板駆動機構に駆動力を与えるサーボモータとを備えて油圧式無段変速機が構成され、サーボモータの出力軸が入力ギヤの回転中心軸と平行に配置され、サーボモータが入力ギヤと側面視において一部重なるまで近づけられて構成されているので、斜板駆動機構の径方向への突出量を小さくでき、幅方向の寸法が小さなコンパクトな油圧式無段変速機を得ることができる。
【0056】
なお、斜板駆動機構とサーボモータの回転駆動軸とが、入力ギヤの回転中心軸に平行で入力ギヤの外周端近傍を通って延びるスペーサシャフトを介して連結されて構成するのが好ましい。このようにサーボモータの回転を、スペーサシャフトを介してネジシャフトに伝達するように構成するときに、径方向寸法が最も小さなスペーサシャフトが入力ギヤの外周端近傍を通るように配設することでき、サーボモータを出力シャフト側に最も近づけることができ、油圧式無段変速機の幅方向寸法を最もコンパクトにすることができる。さらに、サーボモータを、スペーサシャフトを介して斜板駆動機構と連結することにより、サーボモータをポンプおよびモータの側方から軸方向に離して配設することができ、サーボモータがポンプおよびモータ側からの熱影響を受けにくくなる。
【0057】
また、スペーサシャフトの回転がアイドルギヤ列を介して斜板駆動機構に伝達されるように連結するのが好ましい。このようにすれば、例えば、斜板駆動機構(実施形態におけるネジシャフト)の位置とサーボモータとの位置を任意に設定でき、配置レイアウトの自由度が高くなる。また、サーボモータの回転に対する斜板駆動機構(ネジシャフト)の回転速度比、すなわち伝達レシオを、アイドルギヤ列のギヤ比を変更して自由に設定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る油圧式無段変速機の断面図である。
【図2】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の側面図である。
【図3】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の平面図である。
【図4】上記油圧式無段変速機を有した不整地走行用車両の背面図である。
【図5】上記油圧式無段変速機を有して構成されるパワーユニットの動力伝達経路構成を示す概略図である。
【図6】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【図7】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【図8】上記油圧式無段変速機の断面図である。
【符号の説明】
5 入力従動ギヤ
6 変速機出力シャフト
20 ポンプケーシング
22 ポンプシリンダ
30 モータケーシング
31 モータ斜板部材
32 モータシリンダ
35 モータ揺動部材
61 ボールネジシャフト
62 ボールナット
63 第4ギヤ(アイドルギヤ列)
64a 第3ギヤ(アイドルギヤ列)
64b 第2ギヤ(アイドルギヤ列)
65a 第1ギヤ(アイドルギヤ列)
65 スペーサシャフト
67 斜板制御モータ
SV モータサーボ機構
CVT 油圧式無段変速機
P 油圧ポンプ
M 油圧モータ
Claims (3)
- 斜板プランジャポンプと斜板プランジャモータとを油圧閉回路を介して繋いで構成され、
前記斜板プランジャポンプの外周に備えられた入力ギヤと、
前記斜板プランジャポンプ又は前記斜板プランジャモータを構成し、前記入力ギヤの回転中心軸に直角な方向に延びる傾転揺動軸を中心として傾転揺動自在に支持されてなる可動斜板と、
前記可動斜板を傾転揺動させる斜板駆動機構と、
前記斜板駆動機構に駆動力を与えるサーボモータとを備えた油圧式無段変速機において、
前記サーボモータの出力軸が前記入力ギヤの回転中心軸と平行に配置され、前記サーボモータが前記入力ギヤと側面視において一部重なる位置に配設され、
前記斜板駆動機構と前記サーボモータの出力軸とが、前記入力ギヤの回転中心軸に平行で前記入力ギヤの外周端近傍を通って延びるスペーサシャフトを介して連結されており、
前記スペーサシャフトの回転がアイドルギヤ列を介して前記斜板駆動機構に伝達されるように連結されており、
正面視において、前記サーボモータと前記斜板駆動機構とが軸方向において前記入力ギヤを挟んで両側に位置して配置され、前記アイドルギヤ列が軸方向において前記入力ギヤより前記斜板駆動機構の側に位置して設けられていることを特徴とする油圧式無段変速機。 - 前記スペーサシャフトの軸方向長さが前記アイドルギヤ列の軸方向長さより長く構成されてい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。
- 前記スペーサシャフトはその長手方向中間部であって前記入力ギヤと軸方向において重なることがない位置において回転自在に支持され、前記スペーサシャフトの一端はカップリングを介して前記サーボモータの出力軸と連結し、前記スペーサシャフトの他端に前記アイドルギヤ列を構成する駆動ギヤが一体形成されていることを特徴とする請求項1もしくは2に記載の油圧式無段変速機。
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