(57)【要約】【課題】従来より、油圧ポンプユニットと油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックに、前記第一プランジャと第二プランジャとの間を連通する油路を設けた油圧式無段変速装置では、油圧モータユニットの出力部にかかる過負荷に対応するため、リリーフ弁を大きくしたりして油圧式無段変速装置が大型化する等の問題があった。【解決手段】出力部３内の動力伝達経路の途中にトルクリミッタ４５を介設し、詳しくは、出力部３は、入力軸２に対して相対回転可能な内外二重構造の出力軸４６・伝達軸４４を備え、該出力軸４６・伝達軸４４の一方である伝達軸４４を第二斜板２２と一体回転可能に連結し、前記出力軸４６・伝達軸４４の間にトルクリミッタ４５を介設する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一プランジャと該第一プランジャが当接する第一斜板とを有する油圧ポンプユニットと、第二プランジャと該第二プランジャが当接する第二斜板とを有する油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックには、前記第一プランジャと第二プランジャとの間を連通するメイン油路を設けた油圧式無段変速装置において、
前記第二斜板の回転動力を出力する出力部を設け、該出力部内の動力伝達経路の途中にトルクリミッタを介設したことを特徴とする油圧式無段変速装置。
【請求項２】
前記出力部は、前記入力軸に対して相対回転可能な内外二重構造の内筒体・外筒体を備え、該内筒体・外筒体の一方を前記第二斜板と一体回転可能に連結し、前記内筒体・外筒体の間に前記トルクリミッタを介設する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。
【請求項３】
前記トルクリミッタは、摩擦板式であって、前記外筒体の内周に支持される外筒側摩擦板と、前記内筒体の外周に支持される内筒側摩擦板と、前記外筒側摩擦板と内筒側摩擦板を軸心方向に交互に積層した摩擦板群を積層方向に圧縮するバネ部材とを備えることを特徴とする請求項２に記載の油圧式無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一プランジャと該第一プランジャが当接する第一斜板とを有する油圧ポンプユニットと、第二プランジャと該第二プランジャが当接する第二斜板とを有する油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックには、前記第一プランジャと第二プランジャとの間を連通するメイン油路を設けた油圧式無段変速装置に関し、特に、前記油圧モータユニットに設けた出力部に作用する過負荷の影響を軽減するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧ポンプユニットと油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックに、前記油圧ポンプユニットの第一プランジャと油圧モータユニットの第二プランジャとの間を連通するメイン油路を設けた油圧式無段変速装置では、該メイン油路から作動油を排出可能なリリーフ弁を、前記入力軸内に設ける技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
該技術によると、たとえ、前記油圧モータユニットに取り付けた出力部に、該出力部に連結された車輪等からの負荷が作用し、前記メイン油路内の油圧が激しく上昇しても、前記リリーフ弁を開いて作動油を排出することでメイン油路内の油圧を低減し、前記油圧式無段変速装置やそれを駆動するエンジン等の破損を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８９１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記油圧式無段変速装置において、前記出力部が停止するまで車輪等からの負荷が作用する場合等には、前記メイン油路から排出すべき油量が著しく増加するため、前記リリーフ弁を大きくしたり、前記入力軸にリリーフ弁を新たに外装付設したりして、該リリーフ弁の総容量を増加させる対応が考えられるが、それに伴う前記油圧式無段変速装置の大型化や複雑化が避けられない、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、第一プランジャと該第一プランジャが当接する第一斜板とを有する油圧ポンプユニットと、第二プランジャと該第二プランジャが当接する第二斜板とを有する油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックには、前記第一プランジャと第二プランジャとの間を連通するメイン油路を設けた油圧式無段変速装置において、前記第二斜板の回転動力を出力する出力部を設け、該出力部内の動力伝達経路の途中にトルクリミッタを介設したものである。
請求項２においては、前記出力部は、前記入力軸に対して相対回転可能な内外二重構造の内筒体・外筒体を備え、該内筒体・外筒体の一方を前記第二斜板と一体回転可能に連結し、前記内筒体・外筒体の間に前記トルクリミッタを介設するものである。
請求項３においては、前記トルクリミッタは、摩擦板式であって、前記外筒体の内周に支持される外筒側摩擦板と、前記内筒体の外周に支持される内筒側摩擦板と、前記外筒側摩擦板と内筒側摩擦板を軸心方向に交互に積層した摩擦板群を積層方向に圧縮するバネ部材とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１により、前記トルクリミッタによって、前記動力伝達経路の下流側から伝達されてきた過大トルクが、そのまま第二斜板に作用するのを防止することができ、たとえ前記出力部が停止するまで車輪等からの負荷が作用する場合等であっても、前記メイン油路から排出すべき油量が増加することがないため、該メイン油路に接続するリリーフ弁を大きくしたり入力軸に外装付設したりして、前記リリーフ弁の総容量を増加させる必要がなく、前記油圧式無段変速装置の小型化や簡素化を図ることができる。更に、前記トルクリミッタの設定トルクの変更は、簡単な構成で容易に行うことができるため、様々な仕様への対応が可能となって汎用性が拡大すると共に、安価な部品が利用できて部品コストも低減する。
請求項２により、前記内筒体・外筒体の他方から伝達されてきた伝達トルクを設定トルク以上で遮断する出力部の各構成部材を、前記入力軸の外周に全て配設することができ、前記出力部の軸心方向長さを短縮し、前記油圧式無段変速装置の更なる小型化を図ることができる。
請求項３により、前記トルクリミッタをカム式・ボール式に比べて単純な構造で形成することができ、更なる部品コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係わる油圧式無段変速装置の全体構成を示す前方斜視図である。
【図２】同じく側面一部断面図である。
【図３】同じく側面図である。
【図４】同じく背面図である。
【図５】出力部の側面一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、図中の矢印Ｆで示す方向を油圧式無段変速装置１の前方向とし、以下で述べる各部材の位置や方向等はこの前方向を基準とするものである。
【０００９】
まず、本発明に関わる油圧式無段変速装置１の全体構成について、図１乃至図４により説明する。
該油圧式無段変速装置１は、図示せぬエンジンに連結される入力軸２上に配置されると共に、該入力軸２の前端側、すなわち入力軸２への入力側と同じ側には、後で詳述する、本発明に関わる出力部３が配置されている。
【００１０】
更に、前記入力軸２上の前後略中央には、シリンダブロック４がスプラインにて相対回転不能に被嵌され、該シリンダブロック４を挟んで入力軸２の入力側には、油圧モータユニット６が配置される一方、シリンダブロック４を挟んで入力側と反対側には、油圧ポンプユニット５が配置されている。
【００１１】
該油圧ポンプユニット５には、前記入力軸２の後端に係合されるハウジング７と、該ハウジング７の前部にボルトによって締結固定される斜板ホルダ８と、該斜板ホルダ８の前端部の略半円状の凹部８ａにメタル軸受け９を介して支軸１０ｃが摺動可能に支持される第一斜板１０と、該第一斜板１０に摺動可能に設けるシュー１１と、該シュー１１に球体自在継手により連結する第一プランジャ１２と、該第一プランジャ１２を前方のシリンダブロック４に後方から出入可能に配置する第一プランジャ孔１３とが備えられる。
【００１２】
そして、前記第一プランジャ１２の後端側は、第一プランジャ孔１３内に収容するバネ部材１４の弾性力により、シリンダブロック４の後面から前記第一斜板１０に向かって突出して当接されており、これにより、シリンダブロック４が回転すると、第一斜板１０の斜板面１０ｂから受ける押動力により、第一プランジャ１２が往復動できるようにしている。
【００１３】
更に、前記入力軸２と斜板ホルダ８との間には、入力軸２に被嵌するスリーブ１６と、該スリーブ１６外周のローラ軸受け１７と、ラジアル及びスラスト荷重用のコロ軸受け１８とが介設され、該コロ軸受け１８の抜け止め防止用のナット１９が、入力軸２の後端に設けられている。そして、該入力軸２上の前記シリンダブロック４には、第一プランジャ１２と同数の第一スプール弁２０が設けられている。
【００１４】
ここで、前記斜板ホルダ８の下方には、前記第一斜板１０の傾斜角を変更するための傾倒アクチュエータ５４が配置されている。該傾倒アクチュエータ５４は、前記ハウジング７の下部に前後方向に形成されたシリンダ７ａと、該シリンダ７ａの前部開口を閉塞するシリンダ蓋１０４と、前記シリンダ７ａ内に前後摺動可能に内挿されるピストン５５とから構成される。
【００１５】
そして、該ピストン５５は、軸心上のロッド部５５ｂと、該ロッド部５５ｂの後端に形成される拡径部５５ａとから成り、このうちのロッド部５５ｂは、前記シリンダ蓋１０４を摺動可能に貫通して前方に突出され、その前端部には、ピストンピン１０５により、係止フック５６が固設される。
【００１６】
該係止フック５６には、前記第一斜板１０の下部から前方に延出された係止部１０ａが係合されており、前記ピストン５５の前後方向への往復摺動動作によって、第一斜板１０が、図示せぬ傾転中心軸線を中心にして前後に傾倒されるようにしている。
【００１７】
一方、前記拡径部５５ａの前端面とシリンダ７ａとによって前側油室５７が構成され、拡径部５５ａの後端面とシリンダ７ａとによって後側油室５８が構成されており、これらの油室５７・５８は、図示せぬ油路を介して傾倒切替弁６２に接続される。
【００１８】
そして、該傾倒切替弁６２は、図示せぬパイロット油路を介してサーボポンプの吐出側に連通されると共に、該パイロット油路の途中部には、比例調整弁６５が介設され、該比例調整弁６５のソレノイドは、ケーブル７７を介してコントローラ７５に接続され、該コントローラ７５には、変速操作レバー７６が接続されている。
【００１９】
これにより、該変速操作レバー７６を操作して、操作量に応じてコントローラ７５から比例調整弁６５に変速信号を送信し、前記傾倒切替弁６２のスプール位置を所定位置に設定すると、前記サーボポンプから油室５７・５８の一方に作動油が流入し、他方からは作動油が排出されて、前記油室５７・５８内の作動油に差圧が生じてピストン５５が前後方向に往復摺動し、第一斜板１０が前後に傾倒されるようにしている。
【００２０】
また、前記油圧モータユニット６には、前記出力部３と、該出力部３に装着されて傾斜角が一定の第二斜板２２と、該第二斜板２２に摺動可能に設けるシュー２３と、該シュー２３に球体自在継手により連結する第二プランジャ２４と、該第二プランジャ２４を前記シリンダブロック４に前方から出入可能に配置する第二プランジャ孔２５とが備えられる。
【００２１】
そして、前記第二プランジャ２４の前端側は、第二プランジャ孔２５内に収容するバネ部材２６の弾性力によって、シリンダブロック４の前面から前記第二斜板２２に向かって突出して当接されており、これにより、第二プランジャ２４の往復動によって、傾斜状態にある第二斜板２２に対して回転動力を付与できるようにしている。そして、該第二斜板２２と、該第二斜板２２に締結固定した前記出力部３とは、通常は一体化した状態で、前記入力軸２上を相対回転可能に配置されている。  
【００２２】
更に、前記入力軸２と第二斜板２２との間にも、ローラ軸受け２８と、ラジアル及びスラスト荷重用のコロ軸受け２９とが介設され、該コロ軸受け２９の抜け止め防止用のナット３０が、入力軸２の前端に設けられている。そして、該入力軸２上の前記シリンダブロック４には、油圧ポンプユニット５と同様に、第二プランジャ２４と同数の第二スプール弁３１が設けられている。
【００２３】
また、前記シリンダブロック４には、前記第一プランジャ孔１３と第二プランジャ孔２５が、シリンダブロック４の回転中心の同一円周上に交互に形成されると共に、該シリンダブロック４で前記入力軸２が挿入される軸孔４ａには、後から順に、輪溝形状の第一油路４１と第二油路４２が形成されている。
【００２４】
更に、シリンダブロック４には、前記第一スプール弁２０と第二スプール弁３１をそれぞれ収容する第一弁孔３２と第二弁孔３３も、シリンダブロック４の回転中心の同一円周上で交互に形成されている。
【００２５】
加えて、前記第一油路４１と第二油路４２のいずれも、第一スプール弁２０の第一弁孔３２を介して第一プランジャ孔１３に連通されると共に、第二スプール弁３１の第二弁孔３３を介して第二プランジャ孔２５に連通されている。
【００２６】
一方、第一スプール弁２０から後方に突出したガイド軸１１０の先部には、円盤状の係合部１１１が形成され、該円盤状の係合部１１１は、前記シリンダブロック４の後面から突出され、前記斜板ホルダ８の先端に連結固定したリング状の第一スプールカム３４のカム溝３４ａに係合されている。
【００２７】
これにより、前記シリンダブロック４が一回転すると、カム溝３４ａに沿って係合部１１１が移動し、第一スプール弁２０が第一弁孔３２内を往復摺動して第一油路４１または第二油路４２に対する開閉動作を行い、第一プランジャ孔１３が第一油路４１または第二油路４２と交互に連通されるようにしている。
【００２８】
同様に、第二スプール弁３１から前方に突出したガイド軸１１２の先部にも、円盤状の係合部１１３が形成され、該係合部１１３は、前記シリンダブロック４の前面から突出され、前記第二斜板２２の後端に連結固定したリング状の第二スプールカム３５のカム溝３５ａに係合されている。
【００２９】
これにより、前記シリンダブロック４が一回転すると、カム溝３５ａに沿って係合部１１３が移動し、第二スプール弁３１が第二弁孔３３内を往復摺動して第一油路４１または第二油路４２に対する開閉動作を行い、第二プランジャ孔２５が第一油路４１または第二油路４２と交互に連通されるようにしている。
【００３０】
以上のような構成により、油圧式無段変速装置１では、スプールカム３４・３５に従って往復摺動するスプール弁２０・３１により、第一プランジャ孔１３と第二プランジャ孔２５が、第一油路４１と第二油路４２から成る閉回路を介して、所定の回転位置で流体接続されており、前記入力軸２の回転に伴い、第一斜板１０の斜板面１０ｂから受ける押動力によって第一プランジャ１２が往復動すると、流体接続されている第二プランジャ２４も往復動し、該第二プランジャ２４から傾斜状態の第二斜板２２に対して所定の回転動力が付与される。そして、該第二斜板２２の回転動力は、前記変速操作レバー７６を操作して傾倒アクチュエータ５４を動作させ、前記第一斜板１０の傾斜角を変えることによって、変更されるようにしている。
【００３１】
次に、以上のような油圧式無段変速装置１における過負荷の軽減構成について、図２、図３、図５により説明する。
該油圧式無段変速装置１において、前記入力軸２の軸心部には、作動油のチャージ油路４３が形成され、該チャージ油路４３と前記第一油路４１との間には、第一チェックリリーフ弁３６が介設され、前記チャージ油路４３と第二油路４２との間には第二チェックリリーフ弁３７が介設されている。
【００３２】
一方、該チャージ油路４３は、図示せぬチャージポンプの吐出側に連通されており、該チャージポンプからの作動油が、前記チャージ油路４３を介してチェックリリーフ弁３６・３７に供給されるようにしている。
【００３３】
これにより、該チェックリリーフ弁３６・３７は、前記第一油路４１・第二油路４２の作動油が不足して圧力が低下すると、該第一油路４１・第二油路４２に前記チャージ油路４３から作動油を補給するチェック弁として機能する。
【００３４】
逆に、前記第一油路４１・第二油路４２の作動油の圧力が過剰に増加すると、該第一油路４１・第二油路４２からチャージ油路４３に作動油を排出するリリーフ弁として機能する。
【００３５】
これにより、たとえ、前記出力部３に負荷が作用して第一油路４１・第二油路４２内の油圧が上昇しても、負荷が小さい場合は、前記チェックリリーフ弁３６・３７で作動油を排出して、上昇を抑制するようにしている。
【００３６】
また、これに対し、本発明に関わる前記出力部３は、内外二重構造の伝達軸４４・出力軸４６と、該伝達軸４４・出力軸４６間に介設するトルクリミッタ４５とから構成される。
【００３７】
このうちの出力軸４６は、筒状であって、前記入力軸２の前部外周に外嵌された複数のローラ軸受け５９を介して、該入力軸２上に相対回転可能に外嵌される。
【００３８】
前記伝達軸４４も、筒状であって、前記出力軸４６の前後外周に外嵌された前後のボール軸受け４７・４８を介して、該出力軸４６上に相対回転可能に外嵌される。
【００３９】
更に、該伝達軸４４の後部にはフランジ部４４ａが形成されており、該フランジ部４４ａを複数のボルト２１によって前記第二斜板２２の前部に締結することにより、前記出力部３に第二斜板２２が装着されるようにしている。
【００４０】
前記トルクリミッタ４５は、摩擦多板式であって、内側の前記出力軸４６の外周から径方向外側に向かって摩擦板４９・４９・・・が突設される一方、外側の前記伝達軸４４の内周から径方向内側に向かって摩擦板５０・５０・・・が突設されており、該摩擦板５０・５０・・・と前記摩擦板４９・４９・・・を軸心方向に交互に積層して摩擦板群５１が形成される。
【００４１】
更に、該摩擦板群５１の前後面で、前記出力軸４６上には、リング状の前後のカラー５２・５３が外嵌されている。そして、該前カラー５２と前記ボール軸受け４７との間には、皿バネ６０が圧縮状態で介装される一方、前記後カラー５３の後面には、該後カラー５３の軸心方向位置を調整する調整リング６１の前端面が当接されている。
【００４２】
これにより、該調整リング６１を操作して後カラー５３を前後方向に摺動し、該後カラー５３を所定位置に固定することにより、前記皿バネ６０の伸縮長さを変えて摩擦板群５１に作用する弾性力を変更し、前記摩擦板４９・４９・・・と摩擦板５０・５０・・・間の挟持力を調整することができる。
【００４３】
そこで、該挟持力を前記調整リング６１によって調整すると、前記出力軸４６から伝達軸４４への伝達トルクが所定値（以下、「設定トルク」とする）以上になると、前記摩擦板４９・４９・・・と摩擦板５０・５０・・・間が互いに摺動し、前記出力部３内の動力伝達経路における動力伝達が遮断される。
【００４４】
逆に、前記設定トルク未満では、前記摩擦板４９・４９・・・と摩擦板５０・５０・・・間が係合し、前記伝達軸４４・出力軸４６が第二斜板２２と一体化した状態で、前記入力軸２上を相対回転する。
【００４５】
以上のような構成により、前記出力部３に作用する負荷が小さい場合は、前記チェックリリーフ弁３６・３７による油路内の油圧抑制で対応し、該負荷が大きくなって設定トルク以上になると、前記トルクリミッタ４５が作動して出力部３内の動力伝達を遮断し、前記第二斜板２２自体に過大な伝達トルクが作用しないようにして、油路内の圧力上昇を防止することができる。
【００４６】
なお、前記挟持力は、前記調整リング６１の回動操作以外に、前記摩擦板５０・５０・・・、摩擦板４９・４９・・・の積層枚数や、前記皿バネ６０の弾性を変更することによっても容易に調整することができる。
【００４７】
すなわち、第一プランジャ１２と該第一プランジャ１２が当接する第一斜板１０とを有する油圧ポンプユニット５と、第二プランジャ２４と該第二プランジャ２４が当接する第二斜板２２とを有する油圧モータユニット６を、入力軸２に被嵌したシリンダブロック４を挟んで該入力軸２の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロック４には、前記第一プランジャ１２と第二プランジャ２４との間を連通するメイン油路である第一油路４１・第二油路４２を設けた油圧式無段変速装置１において、前記第二斜板２２の回転動力を出力する出力部３を設け、該出力部３内の動力伝達経路の途中にトルクリミッタ４５を介設したので、該トルクリミッタ４５によって、前記動力伝達経路の下流側である出力軸４６側から伝達されてきた過大トルクが、そのまま第二斜板２２に作用するのを防止することができ、たとえ前記出力部３が停止するまで車輪等からの負荷が作用する場合等であっても、前記第一油路４１・第二油路４２から排出すべき油量が増加することがないため、前記第一油路４１・第二油路４２に接続するリリーフ弁であるチェックリリーフ弁３６・３７を大きくしたり入力軸２に外装付設したりして、前記チェックリリーフ弁３６・３７の総容量を増加させる必要がなく、前記油圧式無段変速装置１の小型化や簡素化を図ることができる。更に、前記トルクリミッタ４５の設定トルクの変更は、簡単な構成で容易に行うことができるため、様々な仕様への対応が可能となって汎用性が拡大すると共に、安価な部品が利用できて部品コストも低減する。
【００４８】
更に、前記出力部３は、前記入力軸２に対して相対回転可能な内外二重構造の内筒体である出力軸４６、外筒体である伝達軸４４を備え、該出力軸４６・伝達軸４４の一方、本実施例では伝達軸４４を前記第二斜板２２と一体回転可能に連結し、前記出力軸４６・伝達軸４４の間に前記トルクリミッタ４５を介設するので、前記出力軸４６・伝達軸４４の他方、本実施例では出力軸４６から伝達されてきた伝達トルクを設定トルク以上で遮断する出力部３の各構成部材を、前記入力軸２の外周に全て配設することができ、前記出力部３の軸心方向長さを短縮し、前記油圧式無段変速装置１の更なる小型化を図ることができる。
【００４９】
加えて、前記トルクリミッタ４５は、摩擦板式であって、前記外筒体である伝達軸４４の内周に支持される外筒側摩擦板である摩擦板５０・５０・・・と、前記内筒体である出力軸４６の外周に支持される内筒側摩擦板である摩擦板４９・４９・・・と、前記摩擦板５０・５０・・・と摩擦板４９・４９・・・を軸心方向に交互に積層した摩擦板群５１を積層方向に圧縮するバネ部材である皿バネ６０とを備えるので、前記トルクリミッタ４５をカム式・ボール式に比べて単純な構造で形成することができ、更なる部品コストの低減を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、第一プランジャと該第一プランジャが当接する第一斜板とを有する油圧ポンプユニットと、第二プランジャと該第二プランジャが当接する第二斜板とを有する油圧モータユニットを、入力軸に被嵌したシリンダブロックを挟んで該入力軸の軸心方向前後に配置し、該シリンダブロックには、前記第一プランジャと第二プランジャとの間を連通するメイン油路を設けた、全ての油圧式無段変速装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  油圧式無段変速装置
２  入力軸
３  出力部
４  シリンダブロック
５  油圧ポンプユニット
６  油圧モータユニット
１０  第一斜板
１２  第一プランジャ
２２  第二斜板
２４  第二プランジャ
４１  第一油路（メイン油路）
４２  第二油路（メイン油路）
４４  伝達軸（外筒体）
４５  トルクリミッタ
４６  出力軸（内筒体）
４９  摩擦板（内筒側摩擦板）
５０  摩擦板（外筒側摩擦板）
５１  摩擦板群
６０  皿バネ（バネ部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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