JP4510333B2 - 油圧式無段変速装置及び動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業機械や車両等、各種の産業分野で広く利用可能な油圧式無段変速装置及び動力伝達装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
既に最大行程容積の等しい可変容量形油圧装置と、差動油圧装置とを組み合わせて、両者のシリンダブロックを共有し、同シリンダブロックが回転する油圧式無段変速装置は存在する。
【0003】
この油圧式無段変速装置は、可変容量形油圧装置からの作動油の吐出量が0のとき、差動油圧装置を介して、油圧式無段変速装置の入力側と出力側とを直結することによって、この直結時を中心として増速及び減速の両方に広範囲の無段変速を得ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、出力回転の速度制御を全回転速度範囲に亘って当接部の変位によって容易に行うことができる油圧式無段変速装置及び動力伝達装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、プランジャを備え、当接部によって同プランジャの突出入を行う可変容量形の第1油圧装置と、プランジャを備え、同プランジャの当接によって入力回転に対して相対又は同期回転のいずれかを行う出力回転部を設けた第2油圧装置を組合せ、双方のプランジャを収納するシリンダブロックを共有し、同シリンダブロックを入力回転と同期回転する構成とし、第1油圧装置と第2油圧装置を連通する油圧閉回路を設け、第2油圧装置と油圧閉回路との間で作動油の流出入を往復動によって切替える分配弁を設け、分配弁を往復動させる部材をシリンダブロックの軸線方向に変位する変位機構を設けた油圧式無段変速装置において、前記変位機構による分配弁を往復動させる部材の軸線方向固定位置は第1作用位置と、前記第1作用位置の時の行程容積よりも、その絶対値が小さくなる第2作用位置とし、分配弁を往復動させる部材が第1作用位置又は第2作用位置の保持状態時に、第1油圧装置の前記当接部が変位可能に構成したことを要旨とする。
【0006】
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記油圧式無段変速装置は、油圧閉回路内の作動油の流れが停止している際に、分配弁を往復動させる部材を第1作用位置、第2作用位置のいずれの位置へ変位させても出力回転部の回転速度を保つように構成したことを要旨とする。
【0007】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2において、前記第2油圧装置のプランジャに印加する油圧を解放するために作動する油抜き機構を備えたことを要旨とする。
【0008】
請求項4に記載の発明は、請求項3において、前記油抜き機構は、油圧閉回路をシリンダブロック外部に直接解放するものであることを要旨とする。
請求項5に記載の発明は、請求項3において、前記油抜き機構は、第2油圧装置のプランジャを摺動自在に収納するプランジャ孔をシリンダブロック外部に直接解放するものであることを要旨とする。
【0009】
請求項6に記載の発明は、請求項3乃至請求項5のうちいずれか1項に記載の油圧式無段変速装置のシリンダブロックを、原動機からの入力回転を得る入力軸と連結する構成とするとともに、同入力軸を反原動機側に延出して出力軸として構成し、前記延出された入力軸外周に前記出力回転部を設け、同出力回転部の動力伝達を行うとともに正逆回転切替可能な正逆回転切替装置を設けたことを要旨とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
以下、本発明を作業機として作業用車両の走行用に使用される油圧式無段変速装置(以下、無段変速装置20という)に具体化した第1実施形態を、図1〜図13を参照して詳細に説明する。
【0011】
図1に示すように無段変速装置20は、作業用車両のパワーユニットのケース26内に収納されている。無段変速装置20は、第1油圧装置100と、同第1油圧装置100との間に油圧閉回路C(図9〜図11参照)を形成する第2油圧装置200とから構成されている。
【0012】
無段変速装置20の入力軸21は図9に示すように原動機としてのエンジン22のクランク軸に連結され、出力側である後記するヨーク23に形成された出力ギヤ24は図示しない終減速装置に連結された入力ギヤ25に噛合されている。
【0013】
前記第1油圧装置100は、可変容量形の油圧装置に相当し、第2油圧装置200は差動油圧装置に相当する。
無段変速装置20のケース26は、円筒状の筒部材27と、筒部材27の両端開口に対して塞ぐようにボルト挿通孔28,29を介して図示しないボルトにて一体に連結された一対の側壁部材30,31とから構成されている。
【0014】
無段変速装置20の入力軸21において、入力端側は、ケース26の側壁部材30に対して軸受部32を介して回転自在に支持されている。又、ケース26の側壁部材31には、出力回転部としてのヨーク23が、軸受部33を介して回動自在に支持されている。そして、入力軸21の出力端側は、ヨーク23と同軸上に位置するように、ヨーク23に対して一対の軸受23a及びオイルシール23bを介して回動自在に貫通されて支持されている。同出力端のヨーク23から突出した端部はPTO軸とされている。
【0015】
図5に示すように側壁部材30の中央において、内外両側面には、一対の軸受収納孔34,35が同軸上に配置されるように並設されている。軸受収納孔34,35間には、軸受収納孔34,35よりも縮径した貫通孔36が形成されている。そして、貫通孔36にはスリーブ37が回動自在に配置され、又、両軸受収納孔34、35には貫通孔36を挟んで対称上に円錐コロ軸受38,39が嵌合固定されている。そして、入力軸21は両円錐コロ軸受38,39を介して、支持されている。又、軸受収納孔34の開口は、側壁部材30にボルト付けされたカバー15にて覆われている。図5に示すようにカバー15の貫通孔15aにはシール部材16を介して入力軸21が貫通されている。
【0016】
図5に示すように、円錐コロ軸受38の外輪38aは、軸受収納孔34の段部にシム50を介して当接されている。又、円錐コロ軸受39の外輪39aは、軸受収納孔35の奥側の段部に当接されている。
【0017】
そして、軸受収納孔34内において、入力軸21の入力端側外周にはナット40が螺合されている。ナット40の螺合により、円錐コロ軸受38の内輪38bは、スリーブ37を介して、円錐コロ軸受39の内輪39bを押圧し、さらに、入力軸21に嵌合したスリーブ41を押圧する。スリーブ41は、シリンダブロック42を押圧する。そして、シリンダブロック42は、入力軸21外周に突設した係止部46に当接される。よって、シリンダブロック42は入力端側のみからナット40を螺合するのみで軸方向に固定することができる。又、軸受外輪38aと側壁部材30との間に介在するシム50の枚数や厚みを加減することで軸受38,39の各々の予圧を調整することができる。
【0018】
円錐コロ軸受38,39及びスリーブ37により、軸受部32が構成されている。
(第1油圧装置100)
第1油圧装置100は、入力軸21と、シリンダブロック42、プランジャ43、及び前記プランジャ43に対して当接する斜板面44を含むクレイドル45とを備えている。前記クレイドル45は、入力軸21が貫通されている。前記斜板面44は、可変容量形油圧装置の斜板に相当するとともに、アキシャル型の油圧装置における当接部に相当する。
【0019】
図3に示すように、前記クレイドル45はシリンダブロック42の軸心O(軸線)と直交するトラニオン軸線TRを中心としてケース26に対して傾動自在に支持されている。すなわち、前記クレイドル45は、斜板面44を含む仮想平面が、軸心Oと直交する位置を直立位置とする。そして、この直立位置を基準にして、クレイドル45は図3において反時計回り方向に所定角度傾いた位置(第1の位置)と、直立位置を基準にして時計回り方向に所定角度傾いた位置(第2の位置)の間を傾動可能にされている。
【0020】
本実施形態では、斜板面44が直立位置に位置したときを基準に、この図3において、時計回り方向を正とし、反時計回り方向を負という。そして、本実施形態では図12の出力回転数Nout =Ninを境に、Nout >Ninの時に負側に傾動し、Nout <Ninの時に、正側に傾動する。なお、出力回転数とは、第1実施形態及びその変形例ではヨーク23の回転数である。
【0021】
なお、図3に示された斜板面44は、クレイドル45が第1の位置にあるときの負の最大傾動角度位置で傾動した状態を示している。又、クレイドル45が第2の位置に位置したときは、斜板面44については正の傾動角度位置という。
【0022】
シリンダブロック42は、入力軸21に対してスプライン21a結合により一体に連結されている。シリンダブロック42は、略円柱状の組合せ形状で、軸方向に位置する両端周面は、中央部よりも縮径されている。
【0023】
シリンダブロック42において、前記中央部は、その回転中心(軸心O)の回りに複数のプランジャ孔47が環状に配列され、軸心Oと平行に延設されている。同プランジャ孔47は、シリンダブロック42の中央部の段部面においてクレイドル45側に開口が形成されている。各プランジャ孔47には、プランジャ43が摺動自在に配置されている。プランジャ43の先端には、鋼球48が転動自在に嵌合されており、プランジャ43は鋼球48及び鋼球48を取着したシュー49を介して斜板面44に当接されている。傾斜状態の斜板面44はシリンダブロック42の回転に伴ってプランジャ43を往復作動させ、吸入、吐出行程の作用を付与する。
【0024】
(第2油圧装置200)
第2油圧装置200は、前記シリンダブロック42に摺動自在に配置された複数のプランジャ58、及び前記プランジャ58に対して当接する回転斜面51をもつ筒状のヨーク23とを備えている。
【0025】
図1,図3に示すように、側壁部材31には、軸受収納孔52、及び軸受収納孔52よりも小径の貫通孔53が互いに同軸となるようにそれぞれ形成されている。そして、軸受収納孔52には円錐コロ軸受54が嵌合されている。又、筒部材27の出力端部内周面には、玉軸受55が固定されている。ヨーク23は、大径部と小径部を備えており、大径部が玉軸受55に、小径部が円錐コロ軸受54に嵌合されることにより、回動自在に支持されている。又、ヨーク23の小径部は、貫通孔53内に止着されたシール部材56を介して外部に突出されている。同ヨーク23のその突出端には、出力ギヤ24が形成されている。
【0026】
回転斜面51は、ヨーク23において、シリンダブロック42側の端面に形成されており、回転斜面51を含む仮想平面が軸心Oに対して一定角度傾斜している。
【0027】
前記シリンダブロック42の中央部には、その回転中心の回りにプランジャ孔47と同数のプランジャ孔57が環状に配列され、軸心Oと平行に延設されている。同プランジャ孔57のピッチ円は前記プランジャ孔47のピッチ円と同心及び同径とされている。又、各プランジャ孔57は互いに隣接するプランジャ孔47間に位置するように、図2に示すようにシリンダブロック42の周方向において、プランジャ孔47とは互いに1/2ピッチずつずらして配置されている。
【0028】
プランジャ孔57はシリンダブロック42の中央部の段部面において、前記ヨーク23側に開口が形成されている。各プランジャ孔57には、プランジャ58が摺動自在に配置され、その先端には、鋼球59が転動自在に嵌合されている。プランジャ58は鋼球59及び鋼球59を取着したシュー60を介して回転斜面51に当接されている。前記回転斜面51とシリンダブロック42との相対回転に伴ってプランジャ58が往復作動して吸入、吐出行程を繰り返す。
【0029】
本実施形態では、第1油圧装置100の最大行程容積VPmaxは、第2油圧装置200の最大行程容積VMmaxと略同一になるように形成されている。ただし、厳密にいうと、若干VPmaxの方が大きく、差Δ1を有している。具体的には、本実施形態では、第1油圧装置100の斜板面44の最大傾動角が第2油圧装置200の回転斜面51の傾斜角よりも大きくなるように設定することにより、前記最大行程容積の差を得るようにしている。
【0030】
(油圧閉回路C)
前記第1油圧装置100と第2油圧装置200との間に形成されている油圧閉回路Cについて説明する。
【0031】
シリンダブロック42の内周面には、ともに環状の第1油室61及び第2油室62が互いにシリンダブロック42の軸方向に並んで並設されている。なお、説明の便宜上、第1油室61を油室A、第2油室62を油室Bということがある。
【0032】
シリンダブロック42には第1油室61及び第2油室62を共に連通する第1弁孔63が、プランジャ孔47と同数個、シリンダブロック42の軸方向に沿って延設されている。又、シリンダブロック42には前記第1油室61及び第2油室62を共に連通する第2弁孔64が、プランジャ孔57と同数個、シリンダブロック42の軸方向に沿って延設されている。
【0033】
第1弁孔63のピッチ円は第2弁孔64のピッチ円と同心及び同径とされている。又、プランジャ孔47、57よりも内方に位置するように、プランジャ孔47、57のピッチ円よりもそのピッチ円の径は小さくされている。又、各第1弁孔63は隣接する第2弁孔64間に位置するように、図2に示すようにシリンダブロック42の周方向において、第2弁孔64とは互いに1/2ピッチずつずらして配置されている。又、第1弁孔63とプランジャ孔47の各中心、及び第2弁孔64とプランジャ孔57の各中心は、図2に示すように軸心Oから放射状に延びる直線上に位置するように配置されている。
【0034】
図1に示すように、油路65は、プランジャ孔47の底部と、第1弁孔63の第1油室61及び第2油室62との間の部位間を連通するように形成されている。前記プランジャ孔47の底部と、第1弁孔63の第1油室61及び第2油室62との間の部位は、シリンダブロック42の長さ方向(軸心Oが延びる方向)において所定距離を有するように配置されている。従って、油路65は、図1及び図6に示すように、シリンダブロック42の外周側から内方へ向けて斜状にされている。
【0035】
各第1弁孔63には、第1油室61と第2油室62との間において、対応するプランジャ孔47に連通する油路65のポートUが形成されている。
各第1弁孔63には、スプール型の第1切替弁66が摺動自在に配置されている。円錐コロ軸受39の外輪39aの外周面には円筒状のホルダ68が固定されている。ホルダ68の内周面において、軸方向の中央部は縮径されており、同縮径部には、玉軸受69を介してリテーナ70が回動自在に支持されている。リテーナ70は、円筒状の筒部71と、筒部71のシリンダブロック42側の端部に張出形成されたフランジ72とから構成されている。そして、リテーナ70は、図1及び図5に示すようにその軸心が玉軸受69により軸心Oに対して斜交するようにして配置され、この状態で、入力軸21が回動可能に貫通されている。この斜交により、フランジ72のシリンダブロック42に対向する面(以下、フランジ面という)を含む仮想平面は、軸心Oに対して斜交する。
【0036】
図7(a)に示すようにリテーナ70のフランジ72には、係止溝73がその軸心を中心にして等角度毎に外周から軸心に向かって切り込み形成されている。係止溝73には、図7(b)に示すように第1切替弁66に設けられたくびれ部66bが係入されている。なお、くびれ部66bは隣接した大径部66cよりも小径とされている。
【0037】
第1切替弁66は軸心Oと斜交するフランジ面を備えたリテーナ70と係合することにより、図8に示すような変位を実現する。
図8に示すように、前記リテーナ70のフランジ72は、第1切替弁66をポート閉鎖位置n0を中心としてポートUと第2油室62とを連通させる第1開口位置n1と、ポートUと第1油室61とを連通させる第2開口位置n2間を往復移動させる。そして、このリテーナ70により、第1油圧装置100には図8及び図13(a)に示すようにシリンダブロック42の軸心O周りの回転向に対応して0°〜180°の範囲で領域H、180°〜360°(0°)の範囲で領域Iが付与されている。
【0038】
ここで、領域HとはポートUと第2油室62が連通する区間を全て含む領域のことであり、領域IとはポートUと第1油室61が連通する区間を全て含む領域のことである。
【0039】
前記斜板面44が直立位置から負の傾動角度位置へと変位した場合、図12において、このときの第1油圧装置100の行程容積VPは、0からVPmaxと変化し、それに応じて入力軸21の入力回転数がNinのとき出力回転数Nout (出力ギヤ24の回転数)はNinから2.7Ninの範囲の速度が得られるように本実施形態ではその第1油圧装置100側の作動油の吐出量が設定されている。
【0040】
なお、図12において、縦軸は第1油圧装置100及び第2油圧装置200の行程容積を示し、横軸はヨーク23(出力回転部)の出力回転数Nout を示している。同図において、実線は、第1油圧装置100の行程容積VPの変化を示し、一点鎖線は第2油圧装置200の行程容積VMの変化を示している。
【0041】
第1油圧装置100の行程容積とは、プランジャ43とプランジャ孔47で形成されるプランジャ室がシリンダブロック42が1回転する間に、第1油室61及び第2油室62と授受する作動油量のことである。第2油圧装置200の行程容積とは、プランジャ58とプランジャ孔57で形成されるプランジャ室がヨーク23(出力回転部)がシリンダブロック42に対して1回転する間に、第1油室61及び第2油室62と授受する作動油量のことである。
【0042】
又、本実施形態では、図3のように斜板面44が負側へ傾動した場合に、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角0°〜180°の範囲で、作動油がポートUを介してプランジャ孔47へ吸入され、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油がポートUを介してプランジャ孔47から吐出される。そして、斜板面44が正側へ傾動した場合に、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角0°〜180°の範囲で、作動油がポートUを介してプランジャ孔47から吐出され、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油がポートUを介してプランジャ孔47へ吸入される。吐出する油室及び吸入する油室は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角に対応した領域H,Iによって決まる。
【0043】
図1及び図3に示すように、油路75は、プランジャ孔57の底部と、第2弁孔64の第1油室61及び第2油室62との間の部位間を連通するように形成されている。プランジャ孔57の底部と、第2弁孔64の第1油室61及び第2油室62との間の部位は、シリンダブロック42の長さ方向(軸心Oが延びる方向)において所定距離を有するように配置されている。従って、油路75は、図1及び図3に示すように、シリンダブロック42の外周側から内方へ向けて斜状にされている。
【0044】
各第2弁孔64には、第1油室61と第2油室62との間において、対応するプランジャ孔57に連通する油路75のポートWが形成されている。
各第2弁孔64には、スプール型の第2切替弁76が前記プランジャ58に対して平行となるように摺動自在に配置されている。第2切替弁76は分配弁に相当する。
【0045】
図6に示すようにヨーク23のシリンダブロック42側の端面の中央部には収納孔78が形成されている。収納孔78内において、入力軸21の外周には筒状のホルダ79が軸心Oに沿って摺動自在に、かつピン128によって入力軸21と一体回転するように嵌合されている。ホルダ79には玉軸受80を介して筒状の支持部材81がヨーク23に対して同期回動可能に取り付けられている。同支持部材81はヨーク23の収納孔78の底部に対して固定された複数のピン82を介して軸心Oに沿って摺動自在に嵌合されている。支持部材81の内周には、リテーナ83が玉軸受84を介して回動自在で、かつ軸心Oに沿って摺動自在に連結されている。前記ホルダ79、玉軸受80、支持部材81、及び玉軸受84にて「シリンダブロック側に移動する部材」が構成されている。リテーナ83は分配弁を往復動させる部材に相当する。
【0046】
リテーナ83は、前記リテーナ70と同一の構成である筒部、フランジ、係止溝を備えているため、それらの各構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【0047】
リテーナ83は、図6に示すようにその軸心が玉軸受84により軸心Oに対して斜交するようにして配置され、この状態で、入力軸21が回動可能に貫通されている。この斜交により、フランジ72のシリンダブロック42に対向する面(以下、フランジ面という)を含む仮想平面は、軸心Oに対して斜交する。
【0048】
又、入力軸21外周面において、ホルダ79が位置する部位よりも出力端側には、係止リング125が固定されており、ホルダ79が出力端側への移動時に、係止リング125により、係止可能にされている。
【0049】
このため、リテーナ83は、軸心Oに対して斜交するようにして支持部材81、玉軸受80,84、ホルダ79とともに一体に軸心Oに沿って移動可能とされている。
【0050】
係止部46とホルダ79との間には、入力軸21の外周面に巻装された付勢手段としてのコイルスプリング126が配置され、コイルスプリング126の付勢力により、リテーナ83は入力軸21の出力端側に常時付勢されている。
【0051】
リテーナ83の係止溝73には、図7(b)に示すように第2切替弁76に設けられたくびれ部76bが係入されている。くびれ部76bは隣接した大径部76cよりも小径とされている。
【0052】
第2切替弁76は軸心Oと斜交するフランジ面を備えたリテーナ83と係合することにより、図8に示すような変位を実現する。
なお、図8において、リテーナ70のフランジ72と、リテーナ83のフランジ72との相対位置は、リテーナ70,83が回転自在にされているため変化するが、説明の便宜上、1つにまとめて図示している。
【0053】
そして、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42との相対回転に伴って、リテーナ83のフランジ72により、第2油圧装置200にはヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で領域J、180°〜360°(0°)の範囲で領域Kが付与されている。
【0054】
ここで、領域JとはポートWと第1油室61が連通する区間を全て含む領域のことであり、領域KとはポートWと第2油室62が連通する区間を全て含む領域のことである。
【0055】
又、本実施形態では、図3のように斜板面44が負側へ傾動した場合に、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で、作動油がポートWを介してプランジャ孔57へ吸入され、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油がポートWを介してプランジャ孔57から吐出される。斜板面44が正側へ傾動した場合に、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で、作動油がポートWを介してプランジャ孔57から吐出され、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油がポートWを介してプランジャ孔57へ吸入される。吐出する油室及び吸入する油室は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角に対応した領域J,Kによって決まる。
【0056】
前記プランジャ孔47、プランジャ孔57、第1油室61、第2油室62、第1弁孔63、第2弁孔64、油路65、油路75、ポートU及びポートWとにより、油圧閉回路Cが構成されている。
【0057】
図4に示すように、第1油室61、及び第2油室62に対応してシリンダブロック42の外周よりの位置には、一対の弁収納孔85、86が、軸心Oと平行に配置されている。両弁収納孔85,86の底部は、弁収納孔85よりも縮径された貫通孔87により互いに連通されている。又、両弁収納孔85,86には、シリンダブロック42の中央部の段部面において、外部に開放された開口88、89が形成されている。両弁収納孔85,86には、一対のチャージ弁(逆止弁)90、91が配置されている。
【0058】
チャージ弁90,91は同一構成のため、チャージ弁90の構成について説明し、チャージ弁91の同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【0059】
チャージ弁90のケース体92は、円筒状に形成されている。ケース体92の周壁には、内外を連通する連通孔92aが形成されている。ケース体92において、一端側の開口部は栓体93にて閉塞され、他端側の開口部は鋼球からなる弁体94の弁座95が形成されている。前記弁体94と栓体93間には、コイルスプリング96が収納され、コイルスプリング96により弁体94は弁座95を閉鎖している。
【0060】
又、各チャージ弁90,91のケース体92は、弁収納孔85,86に対してその長さ方向(軸心Oと平行な方向)に摺動自在に配置されている。弁収納孔85,86の開口88,89の内周面にはC状をなすバネ係止リング88a,89aが固定されている。バネ係止リング88a,89aと各チャージ弁90,91との間にはコイルスプリング97,98が介装されており、各チャージ弁90,91を弁収納孔85,86の底部側へ付勢するようにされている。コイルスプリング97,98の付勢力については後記する。
【0061】
第1油室61と弁収納孔85の間、第2油室62と弁収納孔86との間には、連通油路61a,62aが形成されている。
前記油圧閉回路Cに作動油をチャージするために、入力軸21内には軸心Oに沿って軸孔99が穿設されている。軸孔99はスリーブ37に対応する部位において、半径方向に導入油路99aを有している(図3参照)。同導入油路99aはスリーブ37に半径方向に穿設された油路37a及び外周面に形成された周溝37bに連通されている。側壁部材30には周溝37bに連通する油路30aが設けられ、油路30a内には図示しないチャージポンプから作動油が圧送される。
【0062】
図4に示すように入力軸21及びシリンダブロック42において、貫通孔87と相対する部分には軸孔99に連通する分岐路99b,42aが形成されている。軸孔99内に圧送された作動油は分岐路99b、42a、貫通孔87及びチャージ弁90,91を介して前記油圧閉回路Cを満たす。すなわち、チャージ弁90,91の弁体94は油圧閉回路Cの圧力が軸孔99のチャージ圧に達するまで開口して、軸孔99内の作動油を油圧閉回路Cに供給する。又、同チャージ弁90,91は作動油が軸孔99へ逆流するのを防止する。
【0063】
なお、コイルスプリング97,98の付勢力は、作動油の所定のチャージ圧によりコイルスプリング97,98の付勢力に抗して連通孔92aが連通油路61a,62aと連通する位置までケース体92が移動可能になるように設定されている。 図4のチャージ弁90側においては、チャージ弁90が、作動油の所定のチャージ圧によりコイルスプリング96の付勢力に抗して連通孔92aが連通油路61a,62aと連通する位置まで位置した状態を示している。同図において、α矢印は、軸孔99から、分岐路99b,42a、貫通孔87、弁収納孔85、連通孔92a、連通油路61aを通過する作動油の流れを示している。
【0064】
又、チャージ圧が下がった場合には、コイルスプリング97,98の付勢力により、チャージ弁90,91のケース体92は弁収納孔85,86の底部に当接される。このときには、連通油路61a,62aが弁収納孔85,86の開口88,89を介してシリンダブロック42外部と連通され、油圧閉回路C内の作動油が同外部に解放される。すなわち、油圧閉回路Cがシリンダブロック42外部に直接解放される。
【0065】
図4のチャージ弁91側においては、作動油が所定のチャージ圧より下がった際、コイルスプリング98の付勢力によりチャージ弁91のケース体92は弁収納孔86の底部に当接され、連通油路62aが弁収納孔86の開口89を介して外部と連通された状態を示している。同図において、β矢印は、第2油室62から連通油路62a、弁収納孔86、開口89を介してシリンダブロック42外部へ流れる作動油の移動軌跡を示している。
【0066】
なお、図4においては、説明の便宜上、チャージ弁90側においては連通孔92aが連通油路61aに連通した状態を示し、チャージ弁91側の連通油路62aが弁収納孔86の開口89と連通した状態を示しているが、同時にこのような状態になることはない。
【0067】
(油抜き部110)
次に、油抜き部110について説明する。
図4に示すように入力軸21において、第1油室61及び第2油室62と相対する周面には、周溝21c,21dが形成されている。図6に示すように入力軸21には油抜き部110が形成されている。油抜き部110は、入力軸21の外周面において、軸方向に延び、前記周溝21dに連結する溝部111と、同溝部111の端から入力軸21の径方向に穿設されるとともに軸孔99に連通した油通路112とを備えている。軸孔99は、図6に示すように導入油路99a及び分岐路99b(図3参照)に連通する小径部113、小径部113に隣接した中径部114、中径部114に隣接するとともに、入力軸21の出力端端面に開口する大径部115とを備えている。各部113〜115は同軸となるように形成されている。
【0068】
油抜き部110の油通路112の内端は絞り部112aを介して軸孔99の中径部114に連通されている。軸孔収納部材116は中径部114と大径部115内に摺動自在に収納されている。前記軸孔収納部材116は、「入力軸内部で軸線方向に向かって移動する部材」に相当する。軸孔収納部材116はスプール弁状に形成されている。軸孔収納部材116は中径部114に摺動自在に嵌合された第1ランド117と、大径部115に摺動自在に嵌合された第2ランド118と、第1ランド117と第2ランド118とを連結するとともに両ランドよりも小径の連結部119を備えている。
【0069】
第1ランド117の軸長は中径部114の軸方向長さよりも短くされている。そして、第1ランド117が小径部113と中径部114間の係止段部114aに係止した際には、第1ランド117は油通路112の絞り部112a側開口端部を開放可能に位置している(図6参照)。連結部119と第1ランド117には、軸方向に延出された孔120(図4参照)が形成され、その一端は連結部119の周面に開口され、他端は第1ランド117の小径部113側端面に開口されている。
【0070】
この結果、第1ランド117が小径部113と中径部114間の係止段部114aに係止した際には、第2油室62の作動油は、周溝21d、油抜き部110(溝部111、油通路112、絞り部112a)を介して軸孔99の中径部114に流れる。そして、中径部114に流れた作動油は、孔120を介して軸孔99の小径部113へ流れるようにされている。なお、絞り部112aがあるために、小径部113へ流れ出す作動油の量は制限されて少量とされている。
【0071】
又、第1ランド117が入力軸21の出力端側へ移動した際、油通路112の絞り部112a側の開口部を閉塞する。又、第2ランド118は反連結部側(すなわち、入力軸21の出力端側)に行くほど徐々に小径となるテーパ面を備えた略円錐台形のテーパ部118aと、テーパ部118aの先端に設けられ、大径部115と摺接自在に形成されたバネ係止部118bとを備えている。
【0072】
図1、図3に示すように、軸孔99の大径部115において、入力軸21の出力端側の開口部には栓体121が螺入量を調節自在に螺合されている。又、栓体121の軸心に沿って、軸孔収納部材116のストッパ部材122が螺合されている。軸孔収納部材116のストッパ部材122の内端は大径部115内をその軸心方向に沿って延出されている。栓体121と第2ランド118のバネ係止部118bとの間にはコイルスプリング124が介装されている。コイルスプリング124の付勢力により、軸孔収納部材116を通常のチャージ圧時には係止段部114aに対して係止させている。又、栓体121の螺入量を調節することにより、コイルスプリング124の付勢力の調整が可能とされている。
【0073】
又、コイルスプリング124の付勢力よりも大きなチャージ圧を得るために、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内に作動油を圧送すると、軸孔収納部材116は、コイルスプリング124の付勢力に抗して入力軸21の出力端側に移動可能に、その受圧面積が設定されている。この移動により、軸孔収納部材116は、油通路112の絞り部112a側開口端部を閉塞可能とされている。
【0074】
そして、軸孔収納部材116のストッパ部材122によって軸孔収納部材116は出力端側に移動する際の最大移動量が制限されている。
(変位機構D)
入力軸21において、係止リング125に係止したホルダ79に対応した位置には、ピン孔127が径方向に延びるように形成され、軸孔99の大径部115と連通されている。ピン孔127内には、作動ピン128が入力軸21の径方向に摺動自在に配置されている。前記作動ピン128は、「入力軸径方向に突出する部材」に相当する。
【0075】
前記軸孔収納部材116、作動ピン128、ホルダ79、玉軸受80、支持部材81、及び玉軸受84にて変位機構Dが構成されている。前記変位機構Dは入力軸21に近接するように設けられている。また、前記変位機構Dはヨーク23の内周側空間(収納孔78)内に配置されている。
【0076】
ホルダ79の内周面において、ピン孔127に対応した部位には、テーパ溝129がホルダ79の長さ方向に亘って設けられている。テーパ溝129の底面は係止リング125側(すなわち、入力軸21の出力端側)に接近するほどホルダ79の軸心(入力軸21の軸心Oと一致する)から離間するようにホルダ79の軸心に対して斜めに形成されている。すなわち、テーパ溝129は、軸孔収納部材116のテーパ部118aとは逆方向に斜状とされるとともに、その底面の勾配が、テーパ部118aの勾配よりも急になるようにされている。なお、ここでいう勾配が急とは、そのテーパ部分を軸心O方向に沿って移動した際に、軸心Oから離間する程度が大きいことをいう。
【0077】
前記作動ピン128は、その内端が軸孔収納部材116のテーパ部118aに当接されるとともに、外端がホルダ79のテーパ溝129の底面に当接されている。ホルダ79が係止リング125に当接している状態では、作動ピン128はテーパ溝129の底面の近位端側に当接されている。なお、以下、作動ピン128がテーパ溝129の底面の近位端側に当接した際のリテーナ83の位置を第1作用位置という。
【0078】
そして、作動ピン128が入力軸21の軸心Oを中心とした放射方向に移動した際には、テーパ溝129の底面を介してホルダ79をコイルスプリング126の付勢力に抗して入力軸21の入力端側に移動させ、テーパ溝129の底面の遠位端側に当接可能とされている。なお、以下、作動ピン128がテーパ溝129の底面の遠位端側に当接した際のリテーナ83の位置を第2作用位置という。
【0079】
テーパ溝129の近位端側から遠位端側までの作動ピン128の押圧位置の移動により、リテーナ83のフランジ72に係合された第2切替弁76の変位端が入力軸21の入力端側に変位するようにされている。
【0080】
本実施形態では、前述のように軸孔収納部材116のテーパ部118aにおける勾配が、ホルダ79のテーパ溝129における勾配より緩やかに形成されている。そのため、前記軸孔収納部材116が変位する量(第1変位量)と、リテーナ83が変位する量(第2変位量)とでは軸孔収納部材116が変位する量が大きくなるようにされている。
【0081】
前記コイルスプリング126は、入力軸21が回転し作動ピン128に放射方向へ向かう遠心力がかかっても、ホルダ79が入力軸21の入力端側に移動してこない程度にその付勢力が設定されている。
【0082】
この第2切替弁76の変位端の変位により、すなわち、図8,13(b)で示すように一周期における領域J,Kの割合が変化することにより、図12において第2油圧装置200の最大行程容積の絶対値はVMmaxから0.6VMmaxへと変化するように、ポートWの開閉タイミングが変えられるように設定されている。
【0083】
なお、以下、リテーナ83が第1作用位置に位置した際の第2切替弁76の変位位置を第1変位位置R1といい、リテーナ83が第2作用位置に位置した際の第2切替弁76の変位位置を第2変位位置R2という(図8参照)。従って、第2切替弁76は、これらの図8の第1変位位置R1又は第2変位位置R2で示す線上に沿って作動する。
【0084】
(作用)
さて、上記のように構成された無段変速装置20の作用を説明する。
なお、以下、本実施形態をはじめ、他の実施形態においても、説明の便宜上、エンジン22のクランク軸から入力軸21に付与される入力回転数Ninは一定のものとして説明する。
【0085】
(出力回転数Nout がNinの場合)
図示しないシフトレバーを操作して、クレイドル45を介して斜板面44を直立位置に位置させる。
【0086】
この状態においては、エンジン22の駆動力により入力軸21を介してシリンダブロック42がNinで回転する。以後、Ninと同一向きの回転を正方向の回転という。斜板面44は入力軸21の軸心Oに対して直立位置の中立状態にある。第1油圧装置100のプランジャ43は斜板面44によっては往復動されず、従って、この状態では油圧閉回路C内を作動油が循環しない。このため、第2油圧装置200側においては各プランジャ58の突出端がストローク運動ができない状態でシュー60を介して回転斜面51に当接係合するため、シリンダブロック42と回転斜面51とは直結状態となり、一体回転する。
【0087】
すなわち、この状態は、入力軸21と出力ギヤ24とが直結状態となる。この回転斜面51に付与された正方向への回転は、ヨーク23、出力ギヤ24、入力ギヤ25を介して終減速装置へ伝達される。
【0088】
前記斜板面44が直立位置に位置している場合には、図12に示すように第1油圧装置100の行程容積VPは0となり、出力回転数Nout (出力ギヤ24の回転数)は入力回転数Ninとなる。
【0089】
(出力回転数Nout がNinを越える場合)
まず始めに、斜板面44を直立位置に位置させた状態、即ち、油圧閉回路C内の作動油が循環していない状態で、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内の作動油を加圧する。
【0090】
すると、軸孔収納部材116がコイルスプリング124の付勢力に抗して入力軸21の出力端側に移動し、油通路112の絞り部112a側開口端部を閉塞する。
【0091】
又、軸孔収納部材116の入力軸21の出力端側への移動により、作動ピン128がテーパ部118aにて押圧されて、入力軸21の軸心Oから放射方向に移動する。作動ピン128は、ホルダ79のテーパ溝129の底面の近位端から遠位端に変位する。このため、ホルダ79は作動ピン128の押圧により、コイルスプリング126の付勢力に抗して入力軸21の入力端側に移動する。この結果、作動ピン128がテーパ溝129の底面の遠位端に当接すると、リテーナ83は第1作用位置から第2作用位置に移動し、第2切替弁76の変位端は第1変位位置R1から第2変位位置R2の位置に切替わる。
【0092】
すると、ポートWと第2油室62に連通する区間が狭くなり、ポートWと第1油室61に連通される区間が広くなる。すなわち、Ninを越える際に領域Jは、図13(b)に示すように広くなり、領域Kは狭くなる。この結果、図13(b)に示すように、プランジャ孔57からポートWを通って第2油室62へ流出する一行程あたりの作動油量は、第1油室61からポートWを通ってプランジャ孔57へ流入する一行程あたりの作動油量より少なくなる。
【0093】
従って、第2油圧装置200の第2油室62と連通する行程容積は0.6VMmaxとなる。
図示しないシフトレバーを操作して、クレイドル45を介して斜板面44を図3で示すように負側に傾動して所定の負の傾動角度位置と直立位置との間の領域に位置させる。この所定の負の傾動角度位置とは、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値が第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値(=0.6VMmax)と等しくなるまでの位置である。
【0094】
この場合、エンジン22の駆動力により入力軸21を介してシリンダブロック42がNinで回転する。すると、第1油圧装置100は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47へ吸入し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47から吐出する。吐出する油室及び吸入する油室は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角に対応した領域H,Iによって決まる。尚、第1油圧装置100が吐出,吸入する作動油量は、斜板面44の負側への傾動角が大きくなるにつれて、増加する。この時、第2油圧装置200は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57へ吸入し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57から吐出する。吐出する油室及び吸入する油室は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角に対応した領域J,Kによって決まる。
【0095】
この結果、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninと、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用による正方向の回転数との合成(和)により、回転斜面51は回転される。この回転斜面51に付与される正方向の回転は、ヨーク23、出力ギヤ24、入力ギヤ25を介して終減速装置へ正方向の回転として伝達され、増速作用を行う。
【0096】
このとき、斜板面44が直立位置から所定の負の傾動角度位置側へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは0からVMmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから2.7Ninへと増速する。
【0097】
なお、出力回転数Nout がNinから2.7Ninに変化するときの第2油圧装置200の行程容積VMは0.6VMmaxのままである。
この状態の作動油の流れ及び回転の様子は、図9に示している。なお、本実施形態では、この状態では油抜き部110は、閉塞されている。
【0098】
逆に、Nout が「Nout >Nin」から「Nout <Nin」に変化する時は、第2切替弁76の変位端は、第2変位位置R2から第1変位位置R1へ切替られて、0.6VMmaxから−VMmaxになる。
【0099】
(出力回転数Nout が0とNinの間の場合)
この状態においては、軸孔収納部材116がコイルスプリング124の付勢力により、軸孔収納部材116が常に係止段部114aに係止されているため、油抜き部110、孔120を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出すことが許容されている。すなわち、第2切替弁76の変位端は、第1変位位置R1に位置する。
【0100】
図示しないシフトレバーを操作して、クレイドル45を介して斜板面44を正側に傾動して直立位置から正の傾動角度位置の領域に位置させる。なお、正の傾動角度位置のうち、所定の正の傾動角度位置とは、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値が第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値と等しくなるまでの位置である。
【0101】
この場合、斜板面44が正方向へ傾動するため、エンジン22の駆動力により入力軸21を介してシリンダブロック42が回転する。すると、第1油圧装置100は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47から吐出し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47へ吸入する。吐出する油室及び吸入する油室は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角に対応した領域H,Iによって決まる。尚、第1油圧装置100が吐出,吸入する作動油量は、斜板面44の正側への傾動角が大きくなるにつれて、増加する。この時、第2油圧装置200は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57から吐出し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57へ吸入する。吐出する油室及び吸入する油室は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角に対応した領域J,Kによって決まる。
【0102】
この結果、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用により、前記「出力回転数Nout がNinと2Ninの間及び2Ninを越える場合」とは逆方向の回転を与える。従って、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42の正方向の回転数との合成(和)により、ヨーク23、出力ギヤ24が回転される。このときの回転数の和は、逆方向の回転数分減少した正方向の回転数となるため、出力回転数Nout は「出力回転数Nout がNinの場合」に比較して小さくなる。
【0103】
本実施形態では、このとき、斜板面44が直立位置から所定の正の傾動角度位置側へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは0から−VMmax(前記「−」はポートUから第2油室62に吐出される場合を意味している。)側へと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから0へと減速する。
【0104】
なお、このときの出力回転数Nout がNinから0に変化するときの第2油圧装置200の1回転当たりの行程容積VMは−VMmaxである。(前記「−」は第2油室62からポートWへ吸入される場合を意味している。)
この状態では前記と同様に油抜き部110等を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出して若干のロスが生ずる。しかし、作動油の流れ出す量は少量であり、かつ、第2油室62(油室B)側は、第1油室61(油室A)側より低圧であり、ヨーク23を減速のために押圧するプランジャ58の作動効率を低下させないため、問題はない。
【0105】
図10は、このときの状態の模式図である。第1油室61(油室A)側は、第2油室62(油室B)側よりも高圧側となっており、油圧閉回路Cでは、図に示す矢印で示すような作動油の流れとなっている。
【0106】
(出力回転数Nout が0の場合)
次に、図示しないシフトレバーを操作し、クレイドル45を介して斜板面44を前記所定の正の傾動角度位置のうち、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値が第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値と等しくなる位置に位置させる。
【0107】
この場合、本実施形態では第1油圧装置100の行程容積VPは−VMmaxとなる。この結果、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止する。
【0108】
この状態で、さらにクレイドル45を介して斜板面44を前記所定の正の傾動角度位置からさらに正側に傾動させると、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値は、第2油圧装置200の行程容積VM(=VMmax)の絶対値よりも大きくなる範囲に入る。
【0109】
このため、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値に対して第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値が相対的に小さくなるので、本来ならば第2油圧装置200では、これを補うため第2油圧装置200のプランジャ58の往復速度が早くなるはずである。
【0110】
しかし、この時第2油室62は、第1油室61側に比して高圧側となり、第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から作動油が油抜き部110等を介して軸孔99の小径部113へ高圧の作動油が流れ出す。シリンダブロック42が1回転する際の油圧閉回路Cから流れ出す最大ロス量をLとしたとき、
第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値と第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値との差(|VP|−|VM|)が、
|VP|−|VM|≦L(=Δ1)
を満足している間は、|VP|と|VM|+ロス量が釣り合うため、第2油圧装置200では、引き続き、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止した状態(中立)を保持する。
【0111】
図12において、Δ1は|VP|−|VM|が、0からLとなるまでの間の両装置の行程容積差を示している。なお、図12では、Δ1の部分は説明の便宜上拡大して図示している。
【0112】
(出力回転数Nout が0未満の場合)
まず始めに、出力回転数Nout が0の状態のままで斜板面44を正の最大傾動角度位置から、第1油圧装置100の行程容積VPが−0.6VMmaxとなる位置(以下、特定位置という)に変位させる処理を行う。この処理を行う際には、前記斜板面44を正の最大傾動角度位置から前記特定位置へ変位させることと同時に、第2油圧装置200の行程容積VMを−VMmaxから−0.6VMmaxに変更することで出力回転数Nout を0の状態のままとさせる。
【0113】
前記第2油圧装置200の行程容積VMを−VMmaxから−0.6VMmaxに変更する際には、前記「出力回転数Nout がNinを越える場合」の際において述べたように、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内に作動油を加圧することで第2切替弁76を第1変位位置R1から第2変位位置R2に移動させる。なお、この際、リテーナ83は第1作用位置から第2作用位置に移動される。また、この状態では油抜き部110は閉塞される。
【0114】
従って、図13(b)に示すようにポートWと第2油室62に連通する区間が狭くなり、ポートWと第1油室61に連通される区間が広くなる。この結果、第2油圧装置200の第2油室62と連通する行程容積は0.6VMmaxとなる。
【0115】
そして、出力回転数Nout を0未満にする際には以下に示すようにする。
図示しないシフトレバーを操作して、クレイドル45を介して斜板面44を正側に傾動して特定位置から正の傾動角度位置の領域に位置させる。
【0116】
この場合、斜板面44が正方向へ傾動するため、エンジン22の駆動力により入力軸21を介してシリンダブロック42が回転する。すると、第1油圧装置100は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47から吐出し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートUを介してプランジャ孔47へ吸入する。吐出する油室及び吸入する油室は、シリンダブロック42の軸心O周りの回転角に対応した領域H,Iによって決まる。尚、第1油圧装置100が吐出,吸入する作動油量は、斜板面44の正側への傾動角が大きくなるにつれて、増加する。この時、第2油圧装置200は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角0°〜180°の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57から吐出し、180°〜360°(0°)の範囲で、作動油をポートWを介してプランジャ孔57へ吸入する。吐出する油室及び吸入する油室は、ヨーク23(出力回転部)のシリンダブロック42に対する軸心O周りの相対回転角に対応した領域J,Kによって決まる。
【0117】
また、第1油圧装置100の行程容積VPは、第2油圧装置200の行程容積VM(=0.6VMmax)よりも大きくなる範囲(0.6VMmax<VP≦VMmax)に入っている。そのため、第1油圧装置100の行程容積VPに対して第2油圧装置200の行程容積VMが相対的に小さくなるので、第2油圧装置200では、これを補うため第2油圧装置200のプランジャ58の往復速度が早くなる。
【0118】
この結果、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用により、前記「出力回転数Nout がNinと2Ninの間及び2Ninを越える場合」とは逆方向の回転を与える。従って、この逆方向の回転数により、ヨーク23、出力ギヤ24が回転される。このときの回転数は、出力回転数Nout が0のときに比較して小さくなる。
【0119】
本実施形態では、このとき、斜板面44が特定位置から正の傾動角度位置側へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは0から−VMmax(前記「−」はポートUから第2油室62に吐出される場合を意味している。)側へと増加し、それに応じて出力回転数Nout は0から略−0.7Ninへと減速する。
【0120】
なお、このときの出力回転数Nout が0から略−0.7Ninに変化するときの第2油圧装置200の1回転当たりの行程容積VMは−0.6VMmaxである。(前記「−」は第2油室62からポートWへ吸入される場合を意味している。)
このとき、斜板面44が特定位置から正の傾動角度位置側へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは−0.6VPmaxから−VPmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout は0から略−0.7Ninへと増速する。
【0121】
図11は、このときの状態の模式図である。第1油室61(油室A)側は、第2油室62(油室B)側よりも低圧側となっており、油圧閉回路Cでは、図に示す矢印で示すような作動油の流れとなっている。
【0122】
本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態の無段変速装置20(油圧式無段変速装置)は、第1油圧装置100として、プランジャ43を備え、軸心Oの周りで回動不能としたクレイドル45の斜板面44(当接部)によって同プランジャ43の突出入を行うようにした。又、第2油圧装置200として、プランジャ58を備え、同プランジャ58の突出入によって入力回転に対して相対又は同期回転のいずれかを行うヨーク23(出力回転部)を設けた。そして、第1油圧装置100と第2油圧装置200双方のプランジャ43,58を収納するシリンダブロック42を共有し、シリンダブロック42を入力回転と同期回転する構成とした。
【0123】
第1油圧装置100と第2油圧装置200とを連通する油圧閉回路Cを設け、第2油圧装置200と油圧閉回路Cとの間で作動油の流出入を往復動によって切替える第2切替弁76を設けた。さらに、前記第2切替弁76を往復動させるリテーナ83(分配弁を往復動させる部材)を設け、同リテーナ83を軸心Oに沿って変位させるための変位機構Dを設けた。
【0124】
前記変位機構Dによるリテーナ83の軸線方向固定位置は第2油圧装置200の行程容積VMがVMmax(−VMmax)となる第1作用位置と、同行程容積VMが0.6VMmax(−0.6VMmax)となる第2作用位置とした。前記リテーナ83が第1作用位置及び第2作用位置の保持状態時に、第1油圧装置100の斜板面44(クレイドル45)が変位可能に構成した。
【0125】
ところで従来の油圧式無段変速装置では、可変容量形油圧装置の作動油の吐出量を変更することで0から中速間で出力回転を変更するようにしていた。さらに、従来の油圧式無段変速装置は、可変容量形油圧装置の作動油の吐出量を最大に保ったままで、差動油圧装置のプランジャ孔内に流入する作動油のタイミングを変更することで中速から高速間で出力回転を変更するようにしていた。ところが、従来の油圧式無段変速装置では、差動油圧装置のプランジャ孔内に流入する作動油のタイミングを変更するための機構の一部は、出力回転部とともに回転するため、プランジャ孔内への作動油流入タイミングを微妙に変えることが難しい。この結果、出力回転数の中速から高速間の制御が難しくなっていた。
【0126】
それに比べ、本実施形態の無段変速装置20は、前記リテーナ83が第1作用位置に位置する際又は、第2作用位置に位置する際に、第1油圧装置100の斜板面44(クレイドル45)が変位するだけで無段変速装置20は出力回転数Nout の速度制御を逆回転から高速正回転までの全回転速度範囲(本実施形態では略−0.7Nin〜2.7Ninの範囲)に亘って前記斜板面44の変位によって容易に行うことができる。
【0127】
そのため、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内に作動油を圧送し、リテーナ83を第1作用位置から第2作用位置へ徐々に移動させることで出力回転数Nout の変更を行う場合と比べて、正確に出力回転数Nout の制御を行うことができる。
【0128】
(2)本実施形態の無段変速装置20は、油圧閉回路C内の作動油の流れが停止している際に、リテーナ83を第1作用位置、第2作用位置のいずれの位置へ変位させてもヨーク23の回転速度を保つように構成した。従って、図12に示すように、出力回転数Nout がNinの際に、出力回転数Nout をNinから2.7Ninへと増加させるための準備であるリテーナ83の第1作用位置から第2作用位置へ移動を、出力回転数Nout をNinに保ったままで行うことができる。
【0129】
(3)本実施形態の無段変速装置20は、リテーナ83の固定位置を第1作用位置、第2作用位置の二つの位置とし、リテーナ83が第2作用位置に位置した場合には、リテーナ83が第1作用位置に位置する際よりヨーク23の回転速度が速くなるように構成した。また、前記リテーナ83が第1作用位置に位置する際には、行程容積VMがVMmax(−VMmax)となり、同リテーナ83が第2作用位置に位置する際には、行程容積VMが0.6VMmax(−0.6VMmax)となるようにした。そして、リテーナ83の第1作用位置から第2作用位置への変位に連動してクレイドル45の斜板面44を変位可能に構成した。
【0130】
従って、出力回転数Nout が0の際において、前記斜板面44を正の最大傾動角度位置から特定位置へ変位させること合わせて、第2油圧装置200の行程容積VMを−VMmaxから−0.6VMmaxに変更することで出力回転数Nout を0の状態のままとすることができる。
【0131】
(第2実施形態)
次に第2実施形態を図14〜図21を参照して説明する。なお、第1実施形態と異なる構成を中心に説明する。従って、第1実施形態の構成に使用した構成については同一符号を付して説明する。なお、第1実施形態の構成と、同一構成については、第1実施形態の図面も参照されたい。
【0132】
第2実施形態は、第1実施形態の構成中、各プランジャ孔57の底部には、シリンダブロック42の中央部外周面に開口する開放孔130が形成され、シリンダブロック42の中央部外周には筒状のカバー部材131が軸方向に沿って摺動自在に嵌合されていることが異なっている。
【0133】
詳説すると、シリンダブロック42の中央部外周面において、軸方向の一端には突条132が形成され、他端には係止リング133が固定されている。そして、カバー部材131と係止リング133との間において、シリンダブロック42の中央部外周には付勢手段としてのコイルスプリング134が巻装されており、カバー部材131を突条132に係止するように付勢されている。カバー部材131が突条132に係止されている際には、開放孔130はカバー部材131により閉塞されるとともに、カバー部材131が入力軸21の出力端側に移動された際には、開放孔130は外部に開放可能にされている。
【0134】
カバー部材131の外周面には周回するフランジ135が突設されている。作動部材136は、ケース26の筒部材27に設けられた操作孔27aを介してケース26内に挿入されている。作動部材136は、先端に自身の軸心の周りに回転自在なコロ137が設けられており、コロ137を介してカバー部材131のフランジ135に当接されている。そして、図示しないアクチュエータ(例えばソレノイド)等により、コイルスプリング134の付勢力に抗しながらフランジ135を介してカバー部材131を入力軸21の出力端側に駆動するようにされている。前記アクチュエータは、シフトレバー146が後進域側へシフト操作された際に、図示しない制御装置からの制御信号により、所定時間作動して、作動部材136をカバー部材131を入力軸21の出力端側に駆動し、所定時間経過後は、制御信号を消失してその駆動を解除するようにされている。
【0135】
カバー部材131、作動部材136、コイルスプリング134等により、油抜き機構Mが構成されている。
又、本実施形態では、出力ギヤ24は省略され、代わりに出力回転部としてのヨーク23には、図17に示すように正逆回転切替装置としてのギヤシフト装置138(CST)が接続されている。ギヤシフト装置138は、第1クラッチ139、第2クラッチ140を備えている。第1クラッチ139は、ヨーク23に連結された駆動側クラッチプレートに対して従動クラッチプレートを連結すると、従動クラッチプレートに連結されたギヤ141が、ギヤ142を介して、図示しない終減速装置に駆動トルクを伝達する。又、第2クラッチ140は、ヨーク23に連結された駆動側クラッチプレートに対して従動クラッチプレートを連結すると、ギヤ143、アイドラギヤ144、145、及びアイドラギヤ145に噛合されたギヤ142を介して図示しない終減速装置に駆動トルクを伝達する。
【0136】
すなわち、シフトレバー146(図20参照)の操作に連係されており、この操作に基づいて、前進時には第1クラッチ139を接続し、後進時には、第2クラッチ140を接続する。
【0137】
なお、プランジャ孔57は、油圧閉回路Cの一部を構成している。
(作用)
次に、上記のように構成された無段変速装置20の作用を説明する。
【0138】
なお、第2実施形態では、出力回転数Nout は、ギヤ142の回転数のことをいう。
(出力回転数Nout がNinの場合)
なお、油抜き機構Mを構成するカバー部材131が突条132に係止されており、開放孔130はカバー部材131により閉塞されているものとする。
【0139】
図20に示すようにシフトレバー146を操作して、クレイドル45を介して斜板面44を直立位置に位置させる。
この状態においては、第1実施形態と同じ理由から、シリンダブロック42と回転斜面51とは直結状態となり、一体回転する。すなわち、この状態は、入力軸21と出力ギヤ142とが直結状態となる。この回転斜面51に付与された回転は、ヨーク23、連結された第1クラッチ139、ギヤ141、ギヤ142を介して終減速装置へ伝達される。又、第2実施形態におけるここから以降では、第1実施形態とは異なり、Ninと逆向きにギヤ142が回転する時を、正方向の回転という。
【0140】
前記斜板面44が直立位置に位置している場合には、図21に示すように第1油圧装置100の行程容積VPは0となり、出力回転数Nout (出力ギヤ24の回転数)は入力回転数Ninとなる。
【0141】
(出力回転数Nout がNinを越える場合)
この場合においても、第1実施形態と同じ理由により、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninと、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用による正方向の回転数との合成(和)により、回転斜面51は回転される。この回転斜面51に付与される正方向の回転は、ヨーク23、連結された第1クラッチ139、ギヤ141、ギヤ142を介して終減速装置へ正方向の回転として伝達され、増速作用を行う。
【0142】
このとき、斜板面44が直立位置から所定の負の傾動角度位置側へと変位すると、図19において第1油圧装置100の行程容積VPは0からVMmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから2.7Ninへと増速する。
【0143】
なお、出力回転数Nout がNinから2.7Ninに変化するときの第2油圧装置200の行程容積VMは0.6VMmaxのままである。又、この状態の作動油の流れ及び回転の様子は、図19に示している。なお、本実施形態では、この状態では油抜き部110は、閉塞されている。
【0144】
(出力回転数Nout が0とNinの間の場合)
シフトレバー146を操作して、クレイドル45を介して斜板面44を正側に傾動して直立位置から正の所定の傾動角度位置の領域に位置させる。なお、正の傾動角度位置のうち、所定の正の傾動角度位置とは、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値が第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値と等しくなるまでの位置である。
【0145】
この場合、第1実施形態と同じ理由により、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用により、前記「出力回転数Nout がNinと2Ninの間及び2Ninを越える場合」とは逆方向の回転を与える。従って、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42の正方向の回転数との合成(和)が、ヨーク23、連結された第1クラッチ139、ギヤ141、ギヤ142を介して終減速装置へ伝達される。
【0146】
このときの回転数の和は、逆方向の回転数分減少した正方向の回転数となるため、出力回転数Nout は「出力回転数Nout がNinの場合」に比較して小さくなる。
【0147】
本実施形態では、このとき、斜板面44が直立位置から所定の正の傾動角度位置側へと変位すると、図21において第1油圧装置100の行程容積VPは0から−VMmax側へと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから0へと減速する。
【0148】
なお、このときの出力回転数Nout がNinから0に変化するときの第2油圧装置200の1回転当たりの行程容積VMは−VMmaxである。
この状態では前記と同様に油抜き部110等を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出して若干のロスが生ずる。しかし、作動油の流れ出す量は少量であり、かつ、第2油室62(油室B)側は、第1油室61(油室A)側より低圧であり、ヨーク23を増速のために押圧するプランジャ58の作動効率を低下させないため、問題はない。
【0149】
図18は、このときの状態の模式図である。第1油室61(油室A)側は、第2油室62(油室B)側よりも高圧側となっており、油圧閉回路Cでは、図に示す矢印で示すような作動油の流れとなっている。
【0150】
(出力回転数Nout が0の場合)
次に、シフトレバー146を操作し、クレイドル45を介して斜板面44を前記所定の正の傾動角度位置に位置させる。
【0151】
この場合、本実施形態では第1油圧装置100の行程容積VPは−VMmaxとなる。この結果、−VP≒−VMmaxであるので前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止する。
【0152】
この状態で、さらにクレイドル45を介して斜板面44を前記所定の正の傾動角度位置からさらに正側に傾動させると、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値は、第2油圧装置200の行程容積VM(=VMmax)の絶対値よりも大きくなる範囲に入る。
【0153】
このため、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値に対して第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値が相対的に小さくなるので、本来ならば第2油圧装置200では、これを補うため第2油圧装置200のプランジャ58の往復速度が早くなるはずである。
【0154】
しかし、この時第2油室62は、第1油室61側に比して高圧側となり、第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から作動油が油抜き部110等を介して軸孔99の小径部113へ高圧の作動油が流れ出すため、作動油の流れ出す量は多くなる。シリンダブロック42が1回転する際の油圧閉回路Cから流れ出す最大ロス量をLとしたとき、
第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値と第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値との差(|VP|−|VM|)が、
|VP|−|VM|≦L(=Δ1)
を満足している間は、結果として、|VP|と|VM|+ロス量が釣り合うため、第2油圧装置200では、引き続き、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止した状態(中立)を保持する。
【0155】
図21において、Δ1は|VP|−|VM|が、0からLとなるまでの間の両装置の行程容積差を示している。なお、図21では、Δ1の部分は、説明の便宜上、拡大して図示している。
【0156】
(出力回転数Nout が0未満の場合)
さらに、この状態で、シフトレバー146を後進域側へシフトすると、このシフトレバー146の操作に応動して、図示しないアクチュエータ(ソレノイド)は、所定時間作動して、作動部材136をカバー部材131を入力軸21の出力端側に駆動する。
【0157】
この結果、カバー部材131の移動により、開放孔130が外部に開放されるため、第2油圧装置200のプランジャ孔57の作動油の油圧が解放される。又、この油圧が解放されると、プランジャ58の回転斜面51に対する押圧作用がなくなり、ヨーク23は第2油圧装置200からフリーとなる。このため、ギヤシフト装置138の第1クラッチ139が切り離すことができるようになるのでシフトレバー146の操作と連動して第2クラッチ140が接続される。前進側へ戻す時も同じ理由で、プランジャ孔57の作動油の油圧を解放する。
【0158】
前記所定時間経過後は、そのアクチュエータの駆動が解除されるため、コイルスプリング134の付勢力により、カバー部材131は、突条132に係止されるまで移動し、開放孔130を再び閉塞する。この結果、プランジャ孔57には作動油の油圧が働きプランジャ58が回転斜面51に対して押圧を開始する。
【0159】
(出力回転数Nout が0と−Ninの間の場合)
第2クラッチ140による後進接続が行われた後は、図21に示すように出力回転数Nout と、第1油圧装置100の行程容積の変化状態は、前進(正転)の場合と同じであり、「出力回転数Nout が0とNinの間の場合」の説明と同じため説明を省略する。図18は作動油の流れ及び回転方向を示している。
【0160】
(出力回転数Nout が−Ninと−2Ninの間の場合)
シフトレバー146を操作して、クレイドル45を介して斜板面44を第1実施形態と同様に負側に傾動して所定の負の傾動角度位置と直立位置との間の領域に位置させる。この所定の負の傾動角度位置とは、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値が第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値(=VMmax)と等しくなるまでの位置である。
【0161】
この場合には、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninと、プランジャ58の回転斜面51への突出押圧作用による同方向の回転数との合成(和)により、回転斜面51は回転される。この回転斜面51に付与される回転は、ヨーク23、連結された第2クラッチ140、ギヤ143、アイドラギヤ144、アイドラギヤ145、そしてギヤ142を介して終減速装置へ逆方向の回転として伝達される。
【0162】
このとき、斜板面44が直立位置から所定の負の傾動角度位置側へと変位すると、図21において第1油圧装置100の行程容積VPは0からVMmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout は−Ninから−2Ninへと増速する。
【0163】
なお、出力回転数Nout が−Ninから−2Ninに変化するときの第2油圧装置200の行程容積VMはVMmaxのままである。又、この状態の作動油の流れ及び回転の様子は、図19に示している。
【0164】
この状態では前記と同様に油抜き部110等を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出して若干のロスが生ずる。しかし、作動油の流れ出す量は少量であり、かつ、第2油室62(油室B)側は、第1油室61(油室A)側より低圧であり、ヨーク23を増速のために押圧するプランジャ58の作動効率を低下させないため、問題はない。
【0165】
本実施形態によれば前記第1実施形態の(1)、(2)と同様の効果を得るとともに、以下のような効果を得ることができる。
(1) 本実施形態では、ヨーク23(出力回転部)の回転方向が切り替わる(正→逆及び逆→正)際に、第2油圧装置200のプランジャ58に印加する油圧を解放するために作動する油抜き機構Mを設けた。
【0166】
この結果、ヨーク23の回転方向が切り替わる(正→逆及び逆→正)際のトルクが解放でき、正逆回転切り替えを容易に行うことができる。特に、本実施形態では、プランジャ孔57をシリンダブロック42外部に直接解放するようにしたため、上記効果を容易に実現することができる。
【0167】
(2) 本実施形態では、無段変速装置20を、エンジン22(原動機)からの入力回転を得る入力軸21を備える構成とするとともに、同入力軸21を反原動機側に延出して出力軸として構成した。そして、延出された入力軸21外周にヨーク23(出力回転部)を設け、ヨーク23の動力伝達を行うとともに正逆回転切替可能なギヤシフト装置138(正逆回転切替装置)を設けて、動力伝達装置とした。
【0168】
この結果、動力伝達装置として、上記第2実施形態における(1)の作用効果を奏することができる。
(第3実施形態)
次に第3実施形態について説明する。
【0169】
本実施形態は、シリンダブロック42を第1油圧装置及び第2油圧装置が共有するとともに、プランジャ43、58をラジアルに配置した(以下、ラジアル型という)油圧式無段変速装置としての無段変速装置20に具体化したものである。
【0170】
以下、図23〜図27を参照して簡単に説明する。
図23はラジアル型の油圧式無段変速装置を示している。なお、前記第1実施形態の構成と同一構成又は相当する構成については、同一符号を付してその説明を省略し、異なるところを中心にして説明する。
【0171】
(第1油圧装置100)
シリンダブロック42は入力軸21の入力側端部がケース26の内周面に対して軸受161を介して回動自在に支持されるとともに出力側端部が出力回転筒23Aの内周面に対して軸受162を介して相対回動自在に連結されている。又、出力回転筒23Aは、軸受170を介して側壁部材31に対して回動自在に支持されている。なお、出力回転筒23Aは、他の実施形態のヨーク23に相当する機能を有する。
【0172】
ラジアル型の第1油圧装置100では、複数のプランジャ43がシリンダブロック42に対して軸心Oを中心に放射方向へ突出入自在に配置されている(図24参照)。
【0173】
リング状部材165は、外周面が横断面(軸心Oに直交する方向に切断したときの断面)円形に形成され、ケース26の内周面に対して自身の軸心の周りで摺接した状態で回動自在に嵌合されている。すなわち、前記リング状部材165の外周面165sの軸心(中心)は、ケース26に嵌合した内周面の軸心Sと同軸上に配置されている。
【0174】
リング状部材165の内周面165rは、横断面円形に形成され、その軸心R(中心)が外周面の軸心(中心)に対して偏心して配置されている。すなわち、軸心Rは、軸心Sに対して偏心して配置されている。
【0175】
前記リング状部材165は当接部に相当する。
そして、図24に示すように、リング状部材165は内周面軸心Rが軸心Oと一致する位置(以下、中立位置という)を含む所定範囲を回動可能とされている。すなわち、リング状部材165は中立位置を基準にして、図25に示すように時計回り方向に所定角度回動した位置(以下、本実施形態ではこの位置を第1の位置という)と、図26に示すように反時計回り方向に所定角度回動した位置(以下、本実施形態ではこの位置を第2の位置という)の間を回動可能にされている。なお、入力軸21の回転は図24において反時計回り方向に回転するものとする。リング状部材165は連結軸177を介してケース26に内装した油圧装置178の駆動により、第1の位置、第2の位置間を往復移動する。
【0176】
本実施形態では、リング状部材165が中立位置に位置したときを基準に、時計回り方向へ回転した際の位置を負側の回転位置とし(図25参照)、反時計回り方向の回転を正側の回転位置という(図26参照)。
【0177】
そして、本実施形態では出力回転数Nout =Ninを境に、Nout >Ninの時に負側の回転位置に移動し、Nout <Ninの時に、正側の回転位置に移動する。なお、出力回転数とは、出力回転筒23Aの回転数である。
【0178】
なお、図25は、リング状部材165が第1の位置に位置したとき、すなわち負側の回転位置の最大回転位置に位置する状態を示している。又、図26はリング状部材165が第2の位置に位置したとき、すなわち正側の回転位置の最大回転位置に位置する状態を示している。
【0179】
シリンダブロック42において、リング状部材165に相対する部分には、その回転中心(軸心O)を中心として複数のプランジャ孔47が放射状にかつ互いに等角度間隔で配置されている。同プランジャ孔47は、シリンダブロック42の外周面において開口が形成されている。各プランジャ孔47には、プランジャ43が前記開口から突出入するように摺動自在に配置されている。
【0180】
正側の回転位置または負側の回転位置に位置するリング状部材165はシリンダブロック42の回転に伴ってプランジャ43を往復作動させ、吸入、吐出行程の作用を付与する。この結果、本実施形態での第1油圧装置100では、例えば、第1実施形態又は第2実施形態の斜板面44が正、負方向に傾動した場合と、同様にプランジャ43を突出入作動させる構成となる。
【0181】
(第2油圧装置200)
ラジアル型の第2油圧装置200は、シリンダブロック42、シリンダブロック42に摺動自在に配置された複数のプランジャ58、及び前記プランジャ58に対して当接する摺接部材171を備えた筒状の出力回転筒23Aとを含む
複数のプランジャ58はシリンダブロック42に対して軸心Oを中心に放射方向へ突出入自在に配置されている。摺接部材171は図27に示すように内外周面が同軸となるように円形リング状に形成され、出力回転筒23A内端の内周面に対して嵌合固定されている。摺接部材171の内周面は、横断面円形に形成され、その中心は出力回転筒23Aに嵌合した内周面の中心Qに一致するように配置されている。
【0182】
従って、摺接部材171はその軸心(中心Q)が入力軸21の軸心Oとは所定のオフセット量Δaをもって偏心するように配置されており、出力回転筒23Aが回転する際には、軸心Oの周りを中心Qが円を描いて移動する。
【0183】
シリンダブロック42において、摺接部材171に相対する部分には、その回転中心(軸心O)を中心として複数のプランジャ孔57が放射状にかつ互いに等角度間隔で配置されている。同プランジャ孔57は、シリンダブロック42の外周面において開口が形成されている。各プランジャ孔57には、プランジャ58が前記開口から突出入するように摺動自在に配置されている。
【0184】
前記摺接部材171とシリンダブロック42との相対回転時、プランジャ58と摺接部材171との当接により、プランジャ58が往復作動して吸入、吐出行程を繰り返す。
【0185】
又、本実施形態では、第1実施形態と同様に第1油圧装置100の最大行程容積VPmaxは、第2油圧装置200の最大行程容積VMmaxと略同一になるように形成されている。ただし、厳密にいうと、若干VPmaxの方が大きく、差Δ1を有している。具体的には、第1油圧装置100のプランジャ孔47の内径が、第2油圧装置200のプランジャ孔57の内径と略同一径にし、かつ、プランジャ43、58の径が略同一となるようにされており、かつ、プランジャ43,58のストローク量が最大行程容積において、差を有するように、リング状部材165の最大回転位置を設定している。
【0186】
又、本実施形態では、第1切替弁66は、第1弁孔63の底部に配置したコイルスプリング175により、軸受としての玉軸受69の内輪に対して押圧した状態で当接されている。玉軸受69はその軸心が第1実施形態と同様に軸心Oに対して斜交するようにして配置されている。第2切替弁76の出力側端部は、第2弁孔64の底部に配置したコイルスプリング176により、軸受としての玉軸受84の内輪84aに対して押圧した状態で当接されている。
【0187】
玉軸受84はその軸心が軸心Oに対して斜交するようにして配置されている。
本実施形態では、前記ホルダ79、玉軸受80、及び支持部材81にて「シリンダブロック側に移動する部材」が構成されている。本実施形態では、玉軸受84が分配弁を往復動させる部材に相当する。本実施形態では、玉軸受84を除いた、前記軸孔収納部材116、作動ピン128、ホルダ79、玉軸受80、支持部材81にて変位機構Dが構成されている。本実施形態においても変位機構Dはシリンダブロック42の外径枠内に位置するように配置されている。
【0188】
又、本実施形態では、支持部材81は、出力回転筒23Aの内周面に軸心Oと平行に形成されたガイド溝23cに沿って摺動自在に係合されている。さらに、支持部材81に対して玉軸受80を介して連結されていたホルダ79は、入力軸21の外周に対して軸心Oに沿って摺動自在に嵌合されている。
【0189】
又、シリンダブロック42とホルダ79間には、入力軸21の外周面に巻装された付勢手段としてのコイルスプリング126が配置され、コイルスプリング126の付勢力により、ホルダ79は入力軸21の出力端側に常時付勢されている。
【0190】
本実施形態では、第1実施形態と同様の構成により、軸孔収納部材116のテーパ部118aにおける勾配が、ホルダ79のテーパ溝129における勾配より緩やかに形成されている。そのため、前記軸孔収納部材116が変位する量(第1変位量)と、玉軸受84が変位する量(第2変位量)とでは軸孔収納部材116が変位する量が大きくなるようにされている。
【0191】
(作用)
上記のように構成された無段変速装置20の作用を第1実施形態の図8〜図13を参照して説明する。
【0192】
なお、説明の便宜上、エンジン22のクランク軸から入力軸21に付与される入力回転数Ninは一定のものとして説明する。
(出力回転数Nout がNinの場合)
図示しないシフトレバーを操作して、油圧装置178を介してリング状部材165を中立位置に位置させる。
【0193】
この状態においては、第1実施形態と同じ理由から、シリンダブロック42と摺接部材171(出力回転筒23A)とは直結状態となり、一体回転する。
前記リング状部材165が中立位置に位置している場合には、図12に示すように第1油圧装置100の行程容積VPは0となり、出力回転数Nout (出力ギヤ24の回転数)は入力回転数Ninとなる。
【0194】
(出力回転数Nout がNinを越える場合)
まず始めに、リング状部材165を中立位置に位置させた状態、即ち、油圧閉回路C内の作動油が循環していない状態で、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内の作動油を加圧する。
【0195】
すると、軸孔収納部材116がコイルスプリング124の付勢力に抗して入力軸21の出力端側に移動し、油通路112の絞り部112a側開口端部を閉塞する。
【0196】
又、軸孔収納部材116の入力軸21の出力端側への移動により、作動ピン128がテーパ部118aにて押圧されて、入力軸21の軸心Oから放射方向に移動する。作動ピン128は、ホルダ79のテーパ溝129の底面の近位端を押圧点の開始位置として、遠位端に変位する。
【0197】
このため、ホルダ79は作動ピン128の押圧により、コイルスプリング126の付勢力に抗して入力軸21の入力端側に移動する。この結果、作動ピン128がテーパ溝129の底面の遠位端に当接すると、リテーナ83は第1作用位置から第2作用位置に移動し、第2切替弁76の変位端は第1変位位置R1から第2変位位置R2の位置に切替わる。
【0198】
すると、ポートWと第2油室62に連通する区間が狭くなり、ポートWと第1油室61に連通される区間が広くなる。すなわち、Ninを越える際に領域Jは、図13(b)に示すように広くなり、領域Kは狭くなる。この結果、図13(b)に示すように、プランジャ孔57からポートWを通って第2油室62へ流出する一行程あたりの作動油量は、第1油室61からポートWを通ってプランジャ孔57へ流入する一行程あたりの作動油量より少なくなる。
【0199】
従って、第2油圧装置200の第2油室62と連通する行程容積は0.6VMmaxとなる。
図示しないシフトレバーを操作して、油圧装置178を介してリング状部材165を回転させ、中立位置と第1の位置の間の負側の回転位置の領域に位置させる。
【0200】
この場合においても、第1実施形態と同じ理由により、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninと、プランジャ58の摺接部材171への突出押圧作用による正方向の回転数との合成(和)により、摺接部材171(出力回転筒23A)は回転される。この摺接部材171に付与される正方向の回転は、出力回転筒23A、出力ギヤ24等を介して終減速装置へ正方向の回転として伝達され、増速作用を行う。
【0201】
このとき、リング状部材165が中立位置から負側の回転位置へと変位すると、図12において、第1油圧装置100の行程容積VPは0からVMmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから2.7Ninへと増速する。
【0202】
なお、出力回転数Nout がNinから2.7Ninに変化するときの第2油圧装置200の行程容積VMは0.6VMmaxのままである。又、この状態の作動油の流れ及び回転の様子は、図9に示している。なお、本実施形態では、この状態では油抜き部110は、閉塞されている。
【0203】
逆に、Nout がNout >NinからNout <Ninに変化する時は、第2切替弁76の変位端は、第2変位位置R2から第1変位位置R1へ切替られて、0.6VMmaxから−VMmaxになる。
【0204】
(出力回転数Nout が0とNinの間の場合)
この状態においては、軸孔収納部材116がコイルスプリング124の付勢力により、軸孔収納部材116が常に係止段部114aに係止されているため、油抜き部110、孔120を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出すことが許容されている。すなわち、第2切替弁76の変位端は、第1変位位置R1に位置する。
【0205】
図示しないシフトレバーを操作して、油圧装置178を介して作動させてリング状部材165を中立位置から正側の回転位置の領域に位置させる。
この場合、第1実施形態と同じ理由により、プランジャ58の摺接部材171への突出押圧作用により、前記「出力回転数Nout がNinと2Ninの間及び2Ninを越える場合」とは逆方向の回転を与える。従って、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42の正方向の回転数との合成(和)により、出力回転筒23A、出力ギヤ24が回転される。
【0206】
このときの回転数の和は、逆方向の回転数分減少した正方向の回転数となるため、出力回転数Nout は「出力回転数Nout がNinの場合」に比較して小さくなる。
【0207】
本実施形態では、このとき、リング状部材165が中立位置から第2の位置へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは0から−VMmax側へと増加し、それに応じて出力回転数Nout はNinから0へと減速する。
【0208】
なお、このときの出力回転数Nout がNinから0に変化するときの第2油圧装置200の1回転当たりの行程容積VMは−VMmaxである。
この状態では前記と同様に油抜き部110等を介して、少量の作動油が第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から軸孔99の小径部113へ流れ出して若干のロスが生ずる。しかし、作動油の流れ出す量は少量であり、かつ、第2油室62(油室B)側は、第1油室61(油室A)側より低圧であり、出力回転筒23Aを増速のために押圧するプランジャ58の作動効率を低下させないため、問題はない。図10は、このときの状態の模式図である。
【0209】
(出力回転数Nout が0の場合)
次に、図示しないシフトレバーを操作し、油圧装置178を介してリング状部材165を回転させ、リング状部材165を第2の位置に位置させる。
【0210】
この場合、本実施形態では第1油圧装置100の行程容積VPは−VMmaxとなる。この結果、−VP≒−VMmaxであるので前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止する。
【0211】
この状態で、さらに油圧装置178を介してリング状部材165を回転させ、第2の位置からさらに正側に回動させると、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値は、第2油圧装置200の行程容積VM(=VMmax)の絶対値よりも大きくなる範囲に入る。
【0212】
このため、第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値に対して第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値が相対的に小さくなるので、本来ならば第2油圧装置200では、これを補うため第2油圧装置200のプランジャ58の往復速度が早くなるはずである。
【0213】
しかし、この時第2油室62は、第1油室61側に比して高圧側となり、第2油室62(すなわち、油圧閉回路C)から作動油が油抜き部110等を介して軸孔99の小径部113へ高圧の作動油が流れ出す。
【0214】
シリンダブロック42が1回転する際の油圧閉回路Cから流れ出す最大ロス量をLとすると、第1実施形態と同様に、
第1油圧装置100の行程容積VPの絶対値と第2油圧装置200の行程容積VMの絶対値との差(|VP|−|VM|)が、
|VP|−|VM|≦L(=Δ1)
を満足している間は、|VP|と|VM|+ロス量が釣り合うため、第2油圧装置200では、引き続き、前記逆方向の回転数と、シリンダブロック42が入力軸21を介して駆動される回転数Ninとが釣り合い、すなわち、回転数の和は0(出力回転数Nout は0)となり、出力ギヤ24は停止した状態(中立)を保持する。
【0215】
図12において、Δ1は|VP|−|VM|が、0からLとなるまでの間の両装置の行程容積差を示している。
(出力回転数Nout が0未満の場合)
まず始めに、出力回転数Nout が0の状態のままでリング状部材165を第2の位置から第1油圧装置100の行程容積VPが−0.6VMmaxとなる位置(以下、特定位置という)に変位させる処理を行う。この処理を行う際には、前記リング状部材165を第2の位置から前記特定位置へ変位させることと同時に、第2油圧装置200の行程容積VMを−VMmaxから−0.6VMmaxに変更することで出力回転数Nout を0の状態のままとさせる。
【0216】
前記第2油圧装置200の行程容積VMを−VMmaxから−0.6VMmaxに変更する際には、前記「出力回転数Nout がNinを越える場合」の際において述べたように、図示しないチャージポンプを駆動して軸孔99内に作動油を加圧することで第2切替弁76を第1変位位置R1から第2変位位置R2に移動させる。なお、この際リテーナ83は第1作用位置から第2作用位置に移動される。また、この状態では油抜き部110は閉塞される。
【0217】
従って、図13(b)に示すようにポートWと第2油室62に連通する区間が狭くなり、ポートWと第1油室61に連通される区間が広くなる。この結果、第2油圧装置200の第2油室62と連通する行程容積は0.6VMmaxとなる。
【0218】
そして、出力回転数Nout を0未満にする際には以下に示すようにする。
図示しないシフトレバーを操作して、油圧装置178を介して作動させてリング状部材165を特定位置から正側の回転位置の領域に位置させる。
【0219】
また、第1油圧装置100の行程容積VPは、第2油圧装置200の行程容積VM(=0.6VMmax)よりも大きくなる範囲(0.6VMmax<VP≦VMmax)に入っている。
【0220】
この結果、第1油圧装置100の行程容積VPに対して第2油圧装置200の行程容積VMが相対的に小さくなるので、第2油圧装置200では、これを補うため第2油圧装置200のプランジャ58の往復速度が早くなる。
【0221】
この場合、第1実施形態と同じ理由により、プランジャ58の摺接部材171への突出押圧作用により、前記「出力回転数Nout がNinと2Ninの間及び2Ninを越える場合」とは逆方向の回転を与える。従って、前記逆方向の回転数により、出力回転筒23A、出力ギヤ24が回転される。このときの回転数は、出力回転数Nout が0のときに比較して小さくなる。
【0222】
リング状部材165が特定位置から第2の位置側へと変位すると、図12において第1油圧装置100の行程容積VPは−0.6VPmaxから−VPmaxへと増加し、それに応じて出力回転数Nout は0から略−0.7Ninへと減速する。図11は、このときの状態の模式図である。
【0223】
第3実施形態によれば前記第1実施形態の(1)〜(3)と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明の実施形態は、前記各実施形態に限定されるものではなく、下記のように実施してもよい。
【0224】
(1) 第2実施形態の構成中のギヤシフト装置138の構成を図22に示すギヤシフト装置150(CST)の構成に変えること。
ギヤシフト装置150は、同図に示すように図示しない終減速装置に駆動トルクを伝達する出力軸155に連結された前進クラッチ152、及び後進クラッチ153を備えている。下記の歯車列を添えている。
【0225】
前進クラッチ152の駆動側クラッチプレートは、出力ギヤ24に噛合されたギヤ151を備えている。そして、シフトレバー146の操作により、前進クラッチ152が連結されると、出力回転筒23A、出力ギヤ24、ギヤ151、前進クラッチ152、出力軸155を介して、図示しない終減速装置に駆動トルクを伝達する。
【0226】
又、出力ギヤ24には、アイドラギヤ156、アイドラギヤ156と共通軸を有するアイドラギヤ157及び中間ギヤ159を介して後進クラッチ153の駆動側クラッチプレートに連結されたギヤ160からなる歯車列が連結されている。そして、シフトレバー146の後進側操作により、後進クラッチ153が連結されると、前記歯車列、出力軸155を介して、図示しない終減速装置に駆動トルクを伝達する。
【0227】
この実施形態では、ギヤシフト装置150が正逆回転切替装置に相当する。
(2) 第2実施形態において、油抜き機構Mを省略して、その代わりに、図4に示す、チャージ弁90を油抜き機構Mとしてもよい。
【0228】
すなわち、(出力回転数Nout が0未満の場合)において、シフトレバー146を後進域側へシフトすると、このシフトレバー146の操作に応動して、チャージポンプのチャージ圧をコイルスプリング97,98の付勢力よりも低減する。すると、図4に示すように、チャージ弁90,91が弁収納孔85,86の内底部に押圧係止される(図4においては、チャージ弁91のみ、移動したことを図示している。)。すると、第1油室61、第2油室62の作動油が弁収納孔85,86の開口88,89を介して外部に放出される。
【0229】
この油圧が解放されると、プランジャ孔57の作動油の油圧が解放されるため、プランジャ43の斜板面44に対する押圧作用、及びプランジャ58の回転斜面51に対する押圧作用がなくなる。特に、出力回転筒23Aは第2油圧装置200からフリーとなる。このためギヤシフト装置138の第1クラッチ139が切り離すことができるようになるので、シフトレバー146の操作と連動して、第2クラッチ140が接続される。前進側へ戻すときも同じ理由でプランジャ孔57の作動油の油圧を解放する。
【0230】
前記所定時間経過後は、図示しないチャージポンプにてチャージ圧を元に復帰させると、チャージ弁90,91は、開口88,89を閉塞する。この結果、プランジャ孔47,57には作動油の油圧が働き、プランジャ43及びプランジャ58がそれぞれ斜板面44及び回転斜面51に対して押圧を開始する。このようにしても、第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0231】
【発明の効果】
請求項1〜6に記載の発明によれば、出力回転の速度制御を全回転速度範囲に亘って当接部の変位によって容易に行うことができる。
【0232】
請求項2に記載の発明によれば、油圧閉回路内の作動油の流れが停止している際に、分配弁を往復動させる部材を第1作用位置から第2作用位置に移動させても出力回転部の回転速度を保つことができる。
【0233】
請求項3乃至請求項5に記載の発明によれば、出力回転部が逆転(正→逆、逆→正)する際に、第2油圧装置のプランジャに印加する油圧を解放するために作動する油抜き機構を設けたため、出力回転部の回転を正から逆、又は逆から正へ切替える際のトルクが解放でき、正逆回転切り替えを容易に行うことができる。
【0234】
請求項6に記載の発明によれば、請求項3乃至請求項5のうちいずれか1項に記載の効果を動力伝達装置にも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した第1実施形態の無段変速装置の平断面図。
【図2】同じく無段変速装置のシリンダブロックの横断面図。
【図3】図2の3−3線断面図。
【図4】同じく要部断面図。
【図5】同じく要部断面図。
【図6】同じく要部断面図。
【図7】(a)はリテーナ70の斜視図、(b)は要部拡大図。
【図8】第1切替弁66、第2切替弁76によるポートが開口するタイミングを示す説明図。
【図9】第1実施形態の無段変速装置の概念図。
【図10】同じく第1実施形態の作用を示す無段変速装置の概念図。
【図11】同じく作用を示す無段変速装置の概念図。
【図12】同じく行程容積と出力回転数とを表した特性図。
【図13】(a)は、ポートWが開口するタイミングを示す説明図。(b)は、ポートWが開口するタイミングを示す説明図。
【図14】第2実施形態の無段変速装置の平断面図。
【図15】同じく要部断面図。
【図16】同じく作用を示す断面図。
【図17】第2実施形態の無段変速装置の概念図。
【図18】同じく無段変速装置の概念図。
【図19】同じく作用を示す無段変速装置の概念図。
【図20】シフターの平面図。
【図21】行程容積と出力回転数とを表した特性図。
【図22】他の実施形態の要部概念図。
【図23】第3実施形態の無段変速装置の断面図であつて、図24のA−A線断面図。
【図24】同じく第1油圧装置の横断面図。
【図25】同じく作用を示す横断面図。
【図26】同じく作用を示す横断面図。
【図27】同じく第2油圧装置の横断面図。
【符号の説明】
20…油圧式無段変速装置、21…入力軸、22…原動機としてのエンジン、
23…出力回転部としてのヨーク、42…シリンダブロック、
43,58…プランジャ、
44…当接部としての斜板面(第1,第2実施形態)、
76…分配弁としての第2切替弁、
83…分配弁を往復動させる部材としてのリテーナ(第1,第2実施形態)、
84…分配弁を往復動させる部材としての玉軸受(第3実施形態)、
90…油抜き機構としてのチャージ弁、
100…第1油圧装置、
138…正逆回転切替装置としてのギヤシフト装置、
150…正逆回転切替装置としてのギヤシフト装置、
165…当接部としてのリング状部材(第3実施形態)、
200…第2油圧装置、C…油圧閉回路、D…変位機構、M…油抜き機構。
Claims (6)
- プランジャを備え、当接部によって同プランジャの突出入を行う可変容量形の第1油圧装置と、プランジャを備え、同プランジャの当接によって入力回転に対して相対又は同期回転のいずれかを行う出力回転部を設けた第2油圧装置を組合せ、双方のプランジャを収納するシリンダブロックを共有し、同シリンダブロックを入力回転と同期回転する構成とし、第1油圧装置と第2油圧装置を連通する油圧閉回路を設け、第2油圧装置と油圧閉回路との間で作動油の流出入を往復動によって切替える分配弁を設け、分配弁を往復動させる部材をシリンダブロックの軸線方向に変位する変位機構を設けた油圧式無段変速装置において、
前記変位機構による分配弁を往復動させる部材の軸線方向固定位置は第1作用位置と、前記第1作用位置の時の行程容積よりも、その絶対値が小さくなる第2作用位置とし、
分配弁を往復動させる部材が第1作用位置又は第2作用位置の保持状態時に、第1油圧装置の前記当接部が変位可能に構成したことを特徴とする油圧式無段変速装置。 - 前記油圧式無段変速装置は、油圧閉回路内の作動油の流れが停止している際に、分配弁を往復動させる部材を第1作用位置、第2作用位置のいずれの位置へ変位させても出力回転部の回転速度を保つように構成したことを特徴とする請求項1に記載の油圧式無段変速装置。
- 前記第2油圧装置のプランジャに印加する油圧を解放するために作動する油抜き機構を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の油圧式無段変速装置。
- 前記油抜き機構は、油圧閉回路をシリンダブロック外部に直接解放するものである請求項3に記載の油圧式無段変速装置。
- 前記油抜き機構は、第2油圧装置のプランジャを摺動自在に収納するプランジャ孔をシリンダブロック外部に直接解放するものである請求項3に記載の油圧式無段変速装置。
- 請求項3乃至請求項5のうちいずれか1項に記載の油圧式無段変速装置のシリンダブロックを、原動機からの入力回転を得る入力軸と連結する構成とするとともに、同入力軸を反原動機側に延出して出力軸として構成し、
前記延出された入力軸外周に前記出力回転部を設け、
同出力回転部の動力伝達を行うとともに正逆回転切替可能な正逆回転切替装置を設けたことを特徴とする動力伝達装置。
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