(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来、HMT(Hydraulic Mechanical Transmission)あるいはこれに類する油圧式無段変速機として、下記特許文献1等に開示されているようなものが提供されている。この油圧式無段変速機は、シリンダブロックに対し、可変容量型の油圧ポンプおよび油圧モータを配置した構成とされている。この油圧式無段変速機は、油圧ポンプ用構成部材として、上記シリンダブロックの軸線方向一方に、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧ポンプ用プランジャ、該油圧ポンプ用プランジャの端部に摺接する油圧ポンプ用斜板、該油圧ポンプ用斜板の傾斜量を変化させる油圧サーボなどを備えている。また、上記シリンダブロックの軸線方向他方には、油圧モータ用構成部材として、シリンダブロック内に往復摺動可能に嵌入された油圧モータ用プランジャ、該油圧モータ用プランジャの端部に摺接する固定傾斜角の油圧モータ用斜板などを備えている。
【0003】
シリンダブロックは入力軸と一体に回転し、このシリンダブロックに嵌入された油圧ポンプ用プランジャが軸線方向に対して傾斜した油圧ポンプ用斜板等によって往復動されて、油圧を発生させる。これにより発生した油圧によって油圧モータ用プランジャを往復動させることで、当該油圧モータ用プランジャに押圧される油圧モータ用斜板が回転される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、上述した油圧式無段変速機を自動車等の車両に搭載する場合には、可能な限りコンパクトな構成とすることが望ましい。しかしながら、上記特許文献1に開示されているものをはじめとする従来の油圧式無段変速機においては、前後進の切り替えのための機構として、平行軸のギアや湿式クラッチ等からなる前後進切替機構を別途設けた構成とされている。そのため、従来技術の油圧式無段変速機においては、装置構成が大型化してしまうばかりか、ギアや湿式クラッチ等を設けた分だけ部品点数や重量、製造コストの増加を招き、ひいては燃費特性が低下してしまうという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、装置構成の大型化を回避すると共に、部品点数や重量、製造コストの増加を抑制し、燃費特性のさらなる改善に資することが可能な油圧式無段変速機の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決すべく提供される本発明の油圧式無段変速機は、エンジンの回転動力が入力される入力軸と、前記入力軸に対して動力伝達可能に接続された油圧式無段変速部と、前記油圧式無段変速部の出力側に動力伝達可能に接続された出力部とを有し、前記油圧式無段変速部が、前記入力軸に対して回転一体に同軸線上に設けられたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの軸線方向一方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された複数の油圧ポンプ用のプランジャと、前記油圧ポンプ用のプランジャの先端に摺接する油圧ポンプ用の斜板と、前記シリンダブロックの軸線方向他方において、同軸線周りの円周上に間隔をあけて往復摺動可能に挿入された油圧モータ用のプランジャと、前記油圧モータ用のプランジャの先端が摺接する油圧モータ用の斜板と、前記油圧ポンプ用の斜板及び前記油圧モータ用の斜板のいずれか一方又は双方の斜板について傾斜を変更可能な斜板傾斜調整機構とを有し、前記斜板傾斜調整機構により、前記斜板の傾斜を変化させることにより減速比を調整し、前記出力部に出力される回転速度を増減させることが可能であり、前記斜板の傾斜を減速比が無限大になる傾斜を基準として増速側あるいは減速側に切り替えることにより、前記出力部を介して出力される回転方向を切り替え可能であることを特徴とするものである。
【0008】
本発明の油圧式無段変速機においては、斜板傾斜調整機構によって斜板の傾斜を変化させることにより、減速比を調整することに加え、斜板の傾斜を減速比が無限大になる傾斜を基準として増速側あるいは減速側に切り替えることにより出力部を介して出力される回転方向を切り替え可能とされている(
図2参照)。そのため、本発明の油圧式無段変速機においては、従来技術において前後進の切り替え等のために必要とされていたギアや湿式クラッチ等からなる前後進切替機構を必要としない。従って、本発明の油圧式無段変速機によれば、装置構成を小型化しつつ、部品点数や重量、製造コストの増加を最小限に抑制し、燃費特性のさらなる改善に資することが可能である。
【0009】
本発明の油圧式無段変速機は、前記入力軸に対し
て動力伝達可能に接続された第二軸を有し、前記第二軸にクラッチ(例えば、本実施形態における湿式摩擦クラッチ95参照)と、平行軸ギアとが設けられており、前記湿式摩擦クラッチと前記平行軸ギアとの間に形成されたスペースに前記シリンダブロックが介在していることを特徴とするものであっても良い。すなわち、本発明の油圧式無段変速機は、シリンダブロックが、クラッチと前記平行軸ギアとの間に形成されたスペースにラップ(重複)するように設置されたものであっても良い。
【0010】
かかる構成とすることにより、第二軸において
クラッチとギアとの間に形成されたスペースを有効利用し、入力軸と第二軸との軸間距離を最小限に抑制することが可能となる。これにより、油圧式無段変速機のさらなるコンパクト化に資することが可能となる。
【0011】
本発明の油圧式無段変速機の入力側の構成は適宜のものとすることが可能であるが、例えばエンジンにおいて発生した回転動力をダンパーを介して入力軸に入力可能なものとすることができる。また、オイルポンプをダンパーに対して動力伝達の下流側に隣接する位置に設けた構成とすることが可能である。
【0012】
横置き型のエンジンを採用した場合には、入力軸に対して略平行に配置され、平行軸ギアを介して入力軸に対して接続された第二軸を本発明の油圧式無段変速機の出力部とすることができる。さらに、出力部を第二軸に上述した湿式摩擦クラッチ、及び平行軸ギアを設けた構成とし、差動ギアを介してドライブシャフトに向けて動力を出力可能な構成とすることができる。また、縦置き型のエンジンを採用した場合には、本発明の油圧式無段変速機の出力部は、湿式摩擦クラッチ等を介してプロペラシャフトに向けて動力を出力可能な構成とすることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、装置構成の大型化を回避すると共に、部品点数や重量、製造コストの増加を抑制し、燃費特性のさらなる改善に資することが可能な油圧式無段変速機を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態に係る油圧式無段変速機10について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に示した油圧式無段変速機10は、いわゆるHMTあるいはこれに類するものである。油圧式無段変速機10は、入力軸20、シリンダブロック30、油圧ポンプ用プランジャ40、油圧ポンプ用斜板50、油圧モータ用プランジャ60、油圧モータ用斜板70、及び斜板傾斜調整機構100等を主要な構成部材として備えている。
【0016】
油圧式無段変速機10は、シリンダブロック30に対して可変容量型の油圧ポンプPおよび油圧モータMを配置することにより構成された油圧式無段変速部Xを有する。油圧式無段変速部Xは、入力軸20とシリンダブロック30とが一体的に回転することにより油圧ポンプPにおいて発生する油圧を油圧モータMに供給し、回転動力を出力部90に出力させることが可能とされている。以下、油圧式無段変速部Xを中心として構成される油圧式無段変速機10の各部の構成について、さらに詳細に説明する。
【0017】
入力軸20は、ボールベアリング22,24を介してトランスミッションケース16内において回転自在に支持されている。具体的には、トランスミッションケース16は、入力軸20の先端側(動力伝達の下流側)に壁面16aを有する。壁面16aにおいて入力軸20に対応する位置には、入力軸用ボス部16bが設けられている。入力軸20は、入力軸用ボス部16b内に設けられたボールベアリング22により、先端部が回転自在に支持されている。また、入力軸20の基端側(動力伝達の上流側)は、ボールベアリング24により回転自在に支持されている。入力軸20には、エンジン(図示せず)の回転動力が、ダンパー12、オイルポンプ14等を介して伝達される。
【0018】
シリンダブロック30は、入力軸20の途中位置に一体的に設けられている。シリンダブロック30の軸線方向一方側(エンジン側)には、油圧ポンプPが構成され、他方側には油圧モータMが構成されている。
【0019】
具体的には、油圧ポンプPは、シリンダブロック30の一方側に設けられた油圧ポンプ用プランジャ40、及び油圧ポンプ用斜板50によって主要部が構成されている。油圧ポンプ用プランジャ40は、シリンダブロック30の一方側(エンジン側)に、軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。油圧ポンプ用プランジャ40は、スプリングによって油圧ポンプ用斜板50側に付勢されている。なお、本実施形態では油圧ポンプ用プランジャ40は3個以上の奇数個とされている。
【0020】
油圧ポンプ用斜板50は、ポンプ用クレードル52、ポンプ用斜板本体54、及びベアリング56,58によって主要部が構成されている。油圧ポンプ用斜板50は、ポンプ用クレードル52に対し、ポンプ用斜板本体54を装着した構成とされている。ポンプ用クレードル52とポンプ用斜板本体54との間には、ベアリング56,58が介在している。これにより、ポンプ用斜板本体54は、ポンプ用クレードル52に対して回転自在に支持されている。
【0021】
ポンプ用クレードル52は、入力軸20の軸線回りに回転不能に支持されている。また、ポンプ用クレードル52は、後に詳述する斜板傾斜調整機構100に対して接続されている。従って、油圧ポンプ用斜板50は、斜板傾斜調整機構100を作動させ、ポンプ用クレードル52を入力軸20の軸線上に位置する揺動中心Oを中心として揺動させることにより、ポンプ用斜板本体54の入力軸20の軸線に対する傾斜量を任意に調整することができる。
【0022】
油圧ポンプPは、入力軸20の回転に伴ってシリンダブロック30及びこれに装着されている油圧ポンプ用プランジャ40が軸線回りに回転することにより、ポンプ作用を発動する。具体的には、入力軸20に連動してシリンダブロック30が入力軸20の軸線回りに一周する間に、シリンダブロック30とポンプ用斜板本体54との間において各油圧ポンプ用プランジャ40がストローク可能な長さが増減する。そのため、入力軸20の回転に伴い、シリンダブロック30及びこれに装着されている油圧ポンプ用プランジャ40が入力軸20の軸線回りに回転すると、ポンプ用斜板本体54に摺接している油圧ポンプ用プランジャ40が往復動し、ポンプ作用を発動する。油圧ポンプPにおいて発生する油圧は、油圧ポンプ用斜板50の傾斜量に応じて調整できる。油圧ポンプPにおいて発生した油圧は、油圧モータM側(油圧モータ用プランジャ60の基部を押圧するシリンダブロック30内の油圧室)に供給される。
【0023】
油圧モータMは、シリンダブロック30の軸線方向他方側(エンジン及び油圧ポンプPとは反対側)に設けられた油圧モータ用プランジャ60、及び油圧モータ用斜板70によって主要部が構成されている。油圧モータ用プランジャ60は、入力軸20の軸線周りの円周上に等間隔をあけて往復摺動可能に複数挿入されている。油圧モータ用プランジャ60は、スプリングによって油圧モータ用斜板70側に付勢されている。油圧ポンプ用斜板50と油圧モータ用プランジャ60とはシリンダブロック30内での周方向位置を違えている。なお、本実施形態では油圧モータ用プランジャ60は3個以上の奇数個とされている。
【0024】
油圧モータ用斜板70は、モータ用クレードル72、モータ用斜板本体74、及びベアリング76,78によって主要部が構成されている。油圧モータ用斜板70は、モータ用クレードル72に対し、モータ用斜板本体74を装着した構成とされている。モータ用クレードル72とモータ用斜板本体74との間には、ベアリング76,78が介在している。これにより、モータ用斜板本体74は、モータ用クレードル72に対して回転可能に支持されている。
【0025】
モータ用クレードル72は、上述したポンプ用クレードル52とは異なり角度調整不可能とされている。具体的には、モータ用クレードル72は、ボールベアリング80を介して入力軸20に対して相対回転自在に支持されている。また、油圧モータ用斜板70は、モータ用クレードル72の端部において外周側に装着されたアンギュラボールベアリング88により、トランスミッションケース16内に回転自在に支持されている。さらに詳細には、トランスミッションケース16の壁面16aには、入力軸20の先端側(動力伝達の下流側)に、モータ用クレードル72の端部を挿入可能なクレードル用ボス部16cが設けられている。モータ用クレードル72は、クレードル用ボス部16c内に設けられたアンギュラボールベアリング88により、回転自在に支持されている。アンギュラボールベアリング88は、入力軸20の支持用に設けられたボールベアリング22に対して入力軸20及び出力軸92に対して交差する方向にラップ(重複)する位置に設置されている。
【0026】
モータ用斜板本体74は、上述したモータ用クレードル72に対して装着されている。そのため、油圧モータ用斜板70は、上述した油圧ポンプ用斜板50のポンプ用斜板本体54とは異なり、モータ用斜板本体74の傾斜量を変化させることができない。また、モータ用斜板本体74には、油圧モータ用プランジャ60の先端部が摺接している。
【0027】
油圧モータMは、入力軸20の回転に伴ってシリンダブロック30及びこれに装着されている油圧モータ用プランジャ60が入力軸20の軸線回りに回転することにより、モータとしての機能を発揮する。具体的には、油圧モータ用プランジャ60は、油圧ポンプ側から供給される圧油によって往復動摺動し、油圧モータ用斜板70にスラスト荷重を与えつつ、シリンダブロック30と共に入力軸20の軸線回りに回転する。これにより、油圧モータMがモータとしての機能を発揮し、出力部90に向けて回転動力を出力させることができる。油圧モータMから出力される回転速度(減速比)は、上述した油圧ポンプPから供給される油圧に応じて変化する。そのため、斜板傾斜調整機構100を作動させて油圧ポンプ用斜板50の傾斜を変化させることにより、出力部90に出力される回転速度(減速比)を調整することができる。
【0028】
出力部90は、油圧ポンプPの作用に伴い発生した回転動力を差動ギア120及びこれに接続されたドライブシャフト122に向けて出力する部分である。出力部90は、入力軸20に対して略平行に配置された出力軸92(第二軸)を中心として構成されている。出力軸92は、トランスミッションケース16の壁面16aに形成された出力軸用ボス部16d内に設けられているボールベアリング93を介して回転自在に支持されている。ボールベアリング93は、上述したポンプ用クレードル52の支持用として設けられたアンギュラボールベアリング88、及び入力軸20の支持用として設けられたボールベアリング22に対して入力軸20及び出力軸92に対して交差する方向にラップ(重複)する位置に設置されている。また、出力軸92には、軸方向に湿式摩擦クラッチ95、パーキングギア97、及び平行軸ギア98がこの順で設けられている。
【0029】
出力軸92の一端側には、第二平行軸ギア96が一体的に回転可能なように設けられている。また、第二平行軸ギア96は、モータ用クレードル72の外周部に一体的に設けられた第一平行軸ギア94と噛合している。そのため、油圧ポンプPの作動によって発生した回転動力を、両ギア94,96を介して入力軸20から出力軸92に伝達させることができる。また、出力軸92の他端側には、平行軸ギア98が設けられている。平行軸ギア98は、差動ギア120側に設けられた平行軸ギア124と噛合している。そのため、油圧ポンプPから出力軸92に伝達された回転動力を、差動ギア120を介してドライブシャフト122に伝達させることができる。
【0030】
図2に示すように、油圧式無段変速機10は、斜板傾斜調整機構100を用いて油圧ポンプ用斜板50の傾斜を調整することにより、出力部90を介してドライブシャフト122に出力される回転速度(減速比)の調整を行うだけでなく、出力される回転方向を切り替えることができる。具体的には、斜板傾斜調整機構100は、油圧ポンプ用斜板50のポンプ用クレードル52に接続された接続片102と、接続片102に接続されたアクチュエータ104とを有する。斜板傾斜調整機構100は、アクチュエータ104を作動させることにより、モータ用クレードル72を揺動させ、傾斜量を調整することができる。
【0031】
ここで、油圧式無段変速機10においては、アクチュエータ104を収縮させ、油圧ポンプ用斜板50を
図1中に矢印A方向に傾斜させることにより、減速比を減少させ、出力部90に出力される回転速度を加速させることができる。これとは逆に、アクチュエータ104の突出量を増加させ、矢印Aとは逆方向(矢印B方向)に傾斜させることにより、減速比を増加させ、出力部90に出力される回転速度を減速させることができる。また、油圧ポンプ用斜板50を減速方向(矢印B方向)に所定の角度だけ傾斜させた状態にすると、減速比が無限大になる。減速比が無限大になる際の油圧ポンプ用斜板50の角度を境界角度θとした場合、油圧ポンプ用斜板50を境界角度θよりもさらに矢印B方向(減速方向/減速比の増加方向)に傾斜させると、出力部90に出力される回転方向を逆転させることができる。
【0032】
上述したように、本実施形態の油圧式無段変速機10においては、斜板傾斜調整機構100によって斜板の傾斜を変化させることにより、減速比を調整することができる。これに加えて、油圧式無段変速機10においては、油圧ポンプ用斜板50の傾斜を減速比が無限大になる境界角度θを基準として増速側あるいは減速側に切り替えることにより出力部90を介して出力される回転方向を切り替えることができる。そのため、油圧式無段変速機10は、前後進の切り替え用として前後進切替機構を別途設ける必要がない。従って、油圧式無段変速機10は、装置構成がシンプルかつコンパクトである。また、油圧式無段変速機10は、部品点数や重量、製造コストが最小限で済み、車両の燃費特性を向上させうる。
【0033】
上述した油圧式無段変速機10は、出力軸92の一端側に湿式摩擦クラッチ95が設けられ、他端側にパーキングギア97及び平行軸ギア98が設けられると共に、出力軸92の中間部に形成されたスペース99にシリンダブロック30が介在するように設置されている。すなわち、シリンダブロック30は、パーキングギア97及び平行軸ギア98と、湿式摩擦クラッチ95との間に形成されたスペース99にラップ(重複)するように設置されている。そのため、出力軸92に形成されたスペース99をシリンダブロック30の配置のために有効利用し、入力軸20と出力軸92との軸間距離を最小限に抑制することが可能となる。これにより、油圧式無段変速機10をより一層コンパクト化することができる。
【0034】
本実施形態においては、エンジンを横置き型のものとした例として、入力軸20に対して略平行に配置された出力軸92をはじめとする構成を出力部90とした構成を例示したが、本発明はこれに限定される訳ではない。具体的には、エンジンを縦置き型とした場合には、油圧式無段変速機10の出力部90を、湿式摩擦クラッチ(図示せず)等を介してプロペラシャフト(図示せず)に向けて動力を出力可能な構成とすることができる。このような構成とした場合についても、油圧式無段変速機10をシンプルかつコンパクトな構成とし、部品点数や重量、製造コストを最小限に抑制すると共に、車両の燃費特性を向上させうる。
【0035】
本実施形態においては、油圧ポンプ用斜板50の傾斜を斜板傾斜調整機構100により可変とし、油圧モータ用斜板70の傾斜を固定とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、油圧ポンプ用斜板50に代えて油圧モータ用斜板70の傾斜を斜板傾斜調整機構100に相当する機構により可変とした構成、あるいは油圧ポンプ用斜板50に加えて油圧モータ用斜板70について傾斜を可変とした構成としても良い。このように、油圧ポンプ用斜板50に代えて、あるいは油圧ポンプ用斜板50に加えて油圧モータ用斜板70の傾斜を可変とした場合についても、上記実施形態で示したものと同様に、油圧ポンプ用斜板50及び油圧モータ用斜板70のいずれか一方又は双方を減速比が無限大となる境界角度θよりもさらに減速方向(減速比の増加方向)に傾斜させることにより、出力軸92を介して出力される回転方向を前進方向から後進方向に切り替えることが可能となる。