JP4153991B2

JP4153991B2 - 連続変速油圧トランスミッション

Info

Publication number: JP4153991B2
Application number: JP51535596A
Authority: JP
Inventors: フィルソム、ローレンス・レイ
Original assignee: マーチン・マリエッタ・コーポレーション
Priority date: 1994-11-03
Filing date: 1995-10-10
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: EP0736152B1; ATE176307T1; WO1996014523A2; JPH09511818A; CN1138369A; WO1996014523A3; PL315748A1; BR9506444A; EP0736152A1; AU4012195A; TW311975B; DE69507595T2; KR100398844B1; CA2178480A1; US5493862A; DE69507595D1; MX9602540A

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧機械に関し、特に、連続（無段）可変速度伝達比でもって動力を主駆動装置からロード（動力を受ける装置、以下本発明において同じ）に伝達可能な（静）油圧トランスミッションに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願の発明者が１９９２年１月１４日に出願した国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ９２／００２５９で開示したものは本明細書に組込まれるが、該国際出願において、油圧機械が開示されクレームされている。この機械は、中間に位置する楔型のスワッシュプレート（斜板）に対向しこれに軸が直線をなすように配列された油圧ポンプユニットと油圧モータユニットを含んでいる。ポンプユニットは主駆動装置によって駆動される入力シャフトに連結され、一方モータユニットは固定された機械ハウジングに取り付けられている。入力シャフトと同心円上にあり、ロードを駆動するため該ロードに連結された出力軸は、前記スワッシュプレートに連結されている。ポンプユニットが主駆動装置によって駆動されるとき、作動油は、スワッシュプレートに設けた特別形状の複数のポートを介してポンプユニットとモータユニットの間を行き来する。その結果、３つのトルク成分−これらはすべて同じ方向に作用している−はスワッシュプレートに作用して出力軸に出力トルクを生じさせてロードを駆動する。これらのトルク成分のうちの２つは、回転するポンプユニットによってスワッシュプレートに与えられる機械的成分と、モータユニットによってスワッシュプレートに与えられる油圧機械的成分である。第３の成分は、複数のスワッシュプレートポートの円周上で対向する端部面（複数）に作用する油圧によって生じる異なる力から生じる純粋な油圧成分である。前記対向端部面は、スワッシュプレートが楔型であるので、異なる面領域である。
【０００３】
速度伝達比を変えるために、出力シャフト軸（出力シャフトの軸）に対するスワッシュプレートの角度が変えられる。速度伝達比、即ち、速度比は連続的に１：０から１：１に可変であるので、主駆動装置はその最も効果的な作動点での本質的に設定された一定速度で走行することができる。１：０（ニュートラル）の速度伝達比に設定できるのでクラッチを必要としない。従来の変速油圧トランスミッションにおいては、作動油の流量は速度伝達比の増大に比例して増え、速度伝達比が最大に設定されたところで最大流量が生じていたが、このような従来のトランスミッションとは異なり、前記国際出願に開示された油圧機械における流量は、速度伝達比の範囲の中間点において最大となり、その後急に減少して最大速度伝達比設定の所で基本的に０となる。従って、液体の流れによるロスは減少し、従来の高い比率の油圧トランスミッションによる泣き声のような耳障りな音をなくすことができる。スワッシュプレートに多重のトルク成分を与え、出力速度範囲の上半分での液体流量を減少させ、更に最適駆動装置入力を採用することができるので、前記国際出願の油圧機械は、高率で、静かな、連続変速油圧トランスミッションとして車両の駆動列に利用できるという特別な利点を備えている。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の１目的は、前記国際出願の油圧機械を改良し、サイズや、部品数及び製造コストを経済的にすることにある。
【０００５】
本発明の別の目的は、低圧を生じさせる作動油を油圧ポンプ及びモータユニットに導入し、かつ、速度伝達比、すなわち、スワッシュプレートの角度の調整を可能にするように作動油圧を設けるようにした改良を与えることにある。
【０００６】
本発明の更に別の目的は、前記国際出願に開示したタイプの油圧機械を改良したものであって、主駆動装置によって油圧機械が駆動される間にエネルギを蓄え、それにより後に、スワッシュプレートの角度に依存して、出力シャフトや入力シャフトを一時的に駆動することができるものを提供することにある。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、油圧機械において生じる大きなスラスト荷重を取り扱うことができる改良型油圧ベアリングを提供することにある。
【０００８】
これらの目的を達成するため、連続変速油圧トランスミッションとしての本発明の油圧機械は、ハウジングと、該ハウジングに回転可能に設けられ主駆動装置から入力トルクを受け取る入力シャフトと、該ハウジングに回転可能に設けられロードに駆動トルクを与える出力シャフトと、該入力シャフトに連結した油圧ポンプユニットと、該ハウジングに設けた油圧モータユニットと、楔型のスワッシュプレートであって、該ポンプユニットに対面する入力面と該モータユニットに対面する出力面との間に延伸するポートを有するスワッシュプレートと、該出力シャフトを駆動するため該出力シャフトに連結されかつ該スワッシュプレートに回動自在に連結され該出力シャフトと該スワッシュプレートとの間にトルクを伝達しかつ該出力シャフト軸に対して該スワッシュプレートの角度を調整する連結体と、該ポンプ及びモータユニットに静油圧の作動油を導入するため該入力及び出力シャフトの一方の内部に設けられ該シャフトの軸方向に延伸する内部流路とを含んでなる。
【０００９】
また、これらの目的に従い、本発明は、ハウジングと、該ハウジングに回転自在に設けられ主駆動装置から入力トルクを受ける入力シャフトと、該ハウジングに回転自在に設けられロードにトルクを与える出力シャフトと、該入力シャフトに連結されたポンプユニットと、該ハウジングに設けた油圧モータユニットと、該出力シャフトを駆動するため該出力シャフトに連結された楔型のスワッシュプレートであって、該ポンプユニットに対面する入力面と該モータユニットに対面する出力面との間に延伸する複数のポートを有するスワッシュプレートと、該スワッシュプレートに連結され該出力シャフトの軸に対して該スワッシュプレートの向きを調整するコントローラと、蓄積位置と、回復位置とを有するバルブと、該主駆動装置によって該ポンプユニットの作動油が推進され、一方、該バルブが該蓄積位置にあるときにエネルギを蓄積し、該バルブが回復位置にあるときに該ポンプユニット及びモータユニットにエネルギを回復させ、該バルブを介して該ポンプユニット及びモータユニットと流体連通する静圧作動油アキュムレータであって、該スワッシュプレートの角度に従い該入力シャフト若しくは該出力シャフト、又は該入力シャフトと該出力シャフトの両方を駆動するアキュムレータとを含んでなる油圧機械を提供する。
【００１０】
更に、これらの目的に従い、本発明は油圧機械を提供し、この油圧機械は、ハウジングと、該ハウジングに回転自在に設けられ主駆動装置から入力トルクを受ける入力シャフトと、該入力シャフトによって駆動され、シリンダとピストンを有し該シリンダ内において作動油を加圧するポンプユニットと、油圧機械に取り付けられ第１のベアリング面を備える第１のベアリング部材と、油圧機械の可動部に取り付けられ１インタフェース（摺動面）において該第１のベアリング面を摺動する第２のベアリング面を備える第２のベアリング部材と、前記第１及び第２のベアリング面の一方に形成された少なくとも１つのキャビティと、該キャビティに連通し前記シリンダと流体連通する開口であって、該開口を介して作動油が前記シリンダから導入され前記キャビティを満たしかつ該開口を介して前記キャビティ内の前記作動油が前記シリンダ内の前記加圧された作動油によって加圧され油圧機械によって発生したスラスト荷重に抵抗するように前記キャビティの表面積に比例するスラスト力を発生させる開口とを有する静油圧スラストベアリングとを含んでなる。
【００１１】
本発明の別の特徴、利点及び目的は以下に述べる説明に記されかつこの説明から部分的に明白であり、あるいは、発明の実施により学ぶことができる。本発明の前記別の目的及び利点は、以下の記載説明、請求の範囲及び添付図面により説明される装置によって理解される。
【００１２】
これまで述べた一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的かつ説明的なものであり、請求の範囲に記載される発明を引き出すためのものであることが理解される。
【００１３】
添付の図面は、発明の理解を容易にするものであり、明細書に組み入れられてその一部を構成するものであり、本発明の好ましい実施例を図示するものであり、説明と合わせて本発明の原理の説明を容易にするものである。
【好ましい実施例の詳細な説明】
【００１４】
図１において、本発明の好ましい実施例の連続変速油圧トランスミッション１０は、基本構成要素として、ハウジング１２と、このハウジング内に回転自在に設けられ同心円上に位置し端と端がほぼ突き合わされた状態にされた入力シャフト１４及び出力シャフト１６とを有する。入力シャフト１４のハウジングの外部に存する部分の端部には、主駆動装置（図示省略）に対する連動連結を容易にするために、番号１４ａで示すように、スプラインが設けられており、一方、出力シャフト１６のハウジングの外部に存する部分の端部には、ロード（図示省略）に対する連動連結を容易にするために、番号１６ａで示すように、スプラインが設けられている。入力シャフト１４は油圧ポンプユニット１８（以下、単にポンプユニットと言うこともある）を駆動する。油圧モータユニット２０（以下、単にモータユニットと言うこともある）は、油圧ポンプユニット１８に軸方向に対向するようにハウジング１２に取り付けられている。断面が楔型のスワッシュプレート２２はポンプユニットとモータユニットの間に配設され出力シャフト１６を駆動するため該出力シャフトに連結され、また、ポンプユニットとモータユニット間において作動油を給排出するためのポートを備える。コントローラ（調整装置）２４は、スワッシュプレートを回転させ出力シャフト軸２５に対するその角度を調整することにより出力シャフトの速度に対する入力シャフトの速度である速度伝達比を設定するため、スワッシュプレートに連結されている。
【００１５】
ここで、図１について詳細に説明する。円筒形のハウジング１２は、環状に配列された複数のボルト（図ではその１つが番号３１で示されている）で固定されたカバー３０を有し、このカバーはハウジングの入力側開口端部を塞いでいる。入力シャフト１４はカバー３０の中央開口３２及びハウジングパーティション３４の中央開口３３を介してハウジング１２内に延伸する。カバーの中央開口３２及びハウジングパーティション３４の中央開口３３に嵌合された複数のベアリング３５は入力シャフト１４を回転自在に支承する。ボルト３７によってカバー３０に固定された環状のエンドキャップ３６は、シール３８を入力シャフトの周面に押し付けるように保持して作動油の漏出を防止する。
【００１６】
入力シャフトのカバー３０とハウジングパーティション３４との間の軸部は、図１及び図４に番号４２で概略的に示す排油ポンプへの連動連結を容易にするために、番号４０で示すようにスプラインが形成されている。図に示すように、例えば、カバー３０に形成した入口ポート４３ａ及び排出ポート４３ｂは、作動油を油だめからポンプ送りするために、排油ポンプ４２を図４の油圧回路に流体連通させる。図４において油だめ４４はハウジングの外に配設されていることが示されるが、ハウジング内の下部で延伸するパン（受容器）部分（図示省略）に設けることとしてもよい。
【００１７】
図１に戻り、入力シャフト１４の内側端部には、出力シャフト１６の細径内側端部を受けるため円筒状切欠き４５とした座ぐりを形成している。該切欠き４５に嵌合したベアリング４６は出力シャフトの内側端部を回転自在に支承する。入力シャフト１４のハウジングパーティション３４よりも内側の端部は、環状スラストワッシャ４９のスプライン付き中央内腔４８に係合するスプライン周面を備え半径方向に延伸するフランジ４７を形成するように裾広がりになっている。ハウジングパーティション３４の内面に形成した環状切欠き５１に嵌合されかつハウジングパーティション３４に穿孔された孔５３に挿入した頭付きピン５２によって回転しないようにキー結合された環状の被せ板５０は、後に説明するように、トランスミッション１０に生じる極端なスラスト荷重を効果的に処理するためにスラストワッシャ４９と協働する。
【００１８】
スラストワッシャ４９の半径方向の内側端面は、ポンプユニット１８に含まれる複数のピストンを支持するキャリア５６の半径方向に裾広がりとなった左側端部を受けるために切り欠かれている。これらのピストン、例えば、その数は１０個（１つが番号５８で示されている）、は前記国際出願に開示されるように出力シャフト軸２５の同心円上に等間隔で配列されている。図１に示すように、各ポンプピストン５８は、細長いボルト６１によってピストンキャリア５６に取り付けられたピストンヘッド６０を有する。該ボルト６１は、ピストンキャリア５６に形成した孔を通り、そしてスラストワッシャ４９に形成したネジ孔６２にねじ込まれる。ピストンヘッド６０は球状内面を形成するように機械加工され、この球状内面はボルト６１によって支持される内側ブッシング６３にキー係合された内側ベアリング６２Ａの球状外面に対応する。離間した位置にあるスリーブ６４もボルト６１によって支持されており、ボルト６１を締め付けると、球面ベアリングが、ピストンヘッド６０をピストンキャリア５６に対して軸方向に離間させるように適当な位置にしっかりと保持される。この結果、各ピストンヘッド６０は、前記国際出願に開示された油圧機械と同じ様に、限定された半径方向の回転運動を行なうように設けられている。ポンプピストンキャリア５６の円筒状の右側端部は、環状ポンプシリンダブロック６８の中央開口を機械加工して形成した球面６７に対向する環状球面ベアリング６６を支持する。キャリア５６及び球面ベアリング６６に設けた対向するショルダー（肩）に対して作用する加圧ばね６９は、該球面ベアリングを右側のトランスミッション出力端部の方へ付勢する。ベアリング７０はポンプピストンキャリア５６の中央開口（出力軸１６はこの開口を通って延伸する）に配設されて、これまたポンプピストンキャリア５６を回転自在に支持する。シリンダブロック６８は、ポンプピストン（複数）５８をそれぞれ受ける環状に配列されたポンプシリンダ（複数）７２を含む。ポンプピストンヘッド６０とポンプシリンダブロック６８が球面ベアリング上に設けられているので、ポンプシリンダブロック回転軸の歳差動作がうまくなされる。
【００１９】
図１において、油圧モータユニット２０の基本的構造は油圧ポンプユニット１８に等しい。しかしながら、回転ポンプピストンキャリア５６と同等な環状モータピストンキャリア７４は環状配列されたボルト７５によってハウジング１２に取り付けられている。これらのボルトはまた複数のモータピストン７６を取り付けるために用いられる。各モータピストン７６は、ポンプピストン５８と同様に、スリーブ７９によってポンプピストンキャリア７４に対して離間した位置に設けた球面ベアリング７８上に回転自在に設けたピストンヘッド７７を含む。モータシリンダブロック８０は次ぎに環状の球面ベアリング８２を介してキャリア７４上に回転自在に設けられる。複数の加圧ばね８２ａは球面ベアリング８２を左側のトランスミッション１０の内側端部の方へ付勢する。再び、ポンプシリンダブロック６８の場合と同様に、シリンダブロック８０に複数のモータシリンダ８３を円形に配列してそれぞれのモータピストン７６を受ける。モータユニット２０はボルト７５によってハウジング１２に固定されているので、モータピストン７６とシリンダブロック８０は回転しないが、モータピストンヘッド７７がボルト７５に、モータシリンダブロック８０がキャリア７４に球面ベアリングを介して設けられているので、モータシリンダブロック軸の章動（歳差運動）がなされる。
【００２０】
更に、図１に示すように、出力シャフト１６はキャリア７４の中央開口を通って右側へ延伸し、複数のボルト（その１つを番号８７によって示す）によってハウジング１２に固定されたハブ形状の出力端部閉鎖体８６に形成した中央開口を通ってハウジング１２の外側へ延伸する。前記端部閉鎖体中央開口に設けられ、出力シャフトの周面に形成された環状溝９０ａに取り付けられたＣ型クリップ９０の横に設けられた１組のリング状のベアリング８１はハウジング１２の外側へ出ようとする出力シャフトを支持する。ボルト９３によって端部閉鎖体８６に固定された環状の端部キャップ９２は、出力シャフト１６のハウジングからの最終出口地点においてシール９４を出力シャフト１６の表面に押し付け、作動油の漏出を防止する。
【００２１】
スワッシュプレート２２は、ポンプユニット１８とモータユニット２０との間の作動位置において連結体１００（図１）によって出力シャフト１６に連動連結される。スワッシュプレート２２は、ポンプシリンダブロック６８の面１０２に密着摺動する入力面１０１と、モータシリンダブロック８０の面１０４に密着摺動する出力面１０３を含む。スワッシュプレート２２の入力面と出力面は互いに傾斜して鋭角を成し、この角度がスワッシュプレートの楔形状を与えている。腎臓のような形をした複数のポート１０６（図２）は、スワッシュプレート２２の入力面と出力面２２との間に延伸し、そして、ポンプシリンダブロック６８のシリンダ７２内のそれぞれの開口１０７と、モータシリンダブロック８０のシリンダ８３内のそれぞれの開口１０８に連通する。これらについては、前記国際出願に詳細に説明され図示されている。
【００２２】
出力シャフト１６は中空シャフトであり、この中に仕切り（パーティション）１１０が挿入され隣り合う１組の軸方向の細長い流路１１２、１１４が、図２及び図３に示すように形成されている。めくらの中央内腔１１６が仕切り１１０内に形成され、この内腔は図３に示すように仕切りの左端から右端近くまで延伸する。図２に戻り、連結体１００（これは、スワッシュプレート２２を出力シャフト１６に対して駆動可能に連結する）は、出力シャフト１６上に設けられ互いに直径上で対向して半径方向に外側に延伸する一対のハブ１１８を含む。１つのハブの内側端部は内部シャフト流路１１２に開口し、もう１つのハブの内側端部は内部シャフト流路１１４に開口する。直径上で対向する半径方向の内腔１２０がスワッシュプレート２２に穿孔されており、これらの内腔にフランジ付きのスリーブ１２２が挿入される。中空の駆動ピン１２４が次ぎにスワッシュプレート内腔及びブッシングスリーブ１２２を介してシャフトハブ１１８に挿入されてスワッシュプレート２２を回転駆動自在に出力シャフトに連結する。プラグ１２６がスワッシュプレート内腔１２０のネジ付き外側端部に螺入され該外側端部をシールし、駆動ピン１２４を適正位置に捕える。半径方向の内腔１２７が各駆動ピンの外側端部近くにおいて駆動ピンのチューブ状の壁を貫通して設けられ、スワッシュプレート２２の高圧側１２８（直径線１２９の右側）から内部シャフト流路１１２に、また、スワッシュプレート２２の低圧側１３０（直径線１２９の左側）から内部シャフト流路１１４に作動油が流れるように構成されている。シャフト仕切り１１０に形成され仕切り内腔１１６に連通し、互いに対向する大きな側部開口１３３，１３３に１つのシャトルバルブ１３２が設けられている。このシャトルバルブは、１つの肩付きの相互連結ピン１３５に離間して取り付けられた１組のバルブプレート１３４を含む。その結果、スワッシュプレート２２の高圧側１２８にさらされたほうのバルブプレート１３４は１つの仕切り開口１３３をシールし、他方のバルブプレート１３４は仕切り１１０から離間され他方の仕切り開口１３３をスワッシュプレート２２の低圧側１３０に開口させ、これにより低圧作動油を仕切り内腔１１６内へ流入させる。すなわち、シャトルバルブ３２は低圧作動油のみを仕切り内腔１１６に流入させる。
【００２３】
図１に戻り、比率コントローラ２４は、出力シャフト周面に設けた環状溝１４２（図３）に取り付けた割カラー１４１によって固定された軸上の位置において出力シャフト１６に設けられた環状ピストン１４０を含む。環状コントロールシリンダ１４４がシール１４３によりシールされた状態で出力シャフト上に摺動自在に設けられ、このシリンダ１４４はピストン１４０を包囲してピストン１４０の左側にシールされたチャンバ１４５、ピストンの右側にシールされたチャンバ１４６を与える。出力シャフト１６を囲むコントロールスリーブ１４８はその外側端部においてコントロールシリンダ１４４に固定され、そしてモータユニットキャリア７４と出力シャフトの間のクリアランスを介してスワッシュプレート２２の方へ延伸する。コントロールスリーブ１４８の内側端部には半径方向外側へ延伸する舌１５０が固定されている。図２から最も良くわかるように、出力シャフト１６から半径方向に離間する位置において、横内腔１５１が舌１５０に穿孔され、内腔１５１はブッシング１５２と直線をなす。直線上の複数の横穴１５３がスワッシュプレート２２の、軸方向に厚いリムに穿孔されている。回転ピン１５４が次ぎに内腔１５３と舌ブッシング１５２を介して図２に示すピストンに挿入されてスワッシュプレート２２を舌１５０に回転自在に連結している。
【００２４】
図１及び２に示すように、バランスリング１５６がボルト１５７によって舌１５０の外側端部に取り付けられている。前記国際出願に説明されるように、バランスリング１５６によって与えられるようなカウンタウェートは、スワッシュプレート２２、歳差運動するポンプシリンダブロック６８及びモータシリンダブロック８０の偏心したマスのバランスを取るために用いられる。
【００２５】
比率コントローラ２４の説明に戻り、図３に示すように、一組の半径方向の孔１６０、１６２は出力シャフト１６のチューブ状壁とシャフト仕切り１１０とを貫通して仕切り内腔１１６と交わるように穿孔されている。孔１６０、１６２の軸方向の位置は、コントロールピストン１４０（図１）を固定する環状の溝１４２を閉鎖するようにその両横であり、従ってコントロールピストンの両横である。このため、コントロールシリンダチャンバ１４５は孔１６０を介して仕切り内腔１１６内の低圧作動油とつながり、コントロールシリンダチャンバ１４６は孔１６２を介して仕切り内腔１１６内の高圧作動油とつながる。図１に戻り、円筒形のコントロールバルブ部１６４はコントロールシリンダ１４４の周面にシールされるように該コントロールシリンダを囲む。通油孔１６５、１６６は最終軸方向位置においてコントロールシリンダ１４４のチューブ状の壁を貫通するように穿孔され、通油孔１６５はコントロールシリンダチャンバ１４５と連通し、通油孔１６６はコントロールシリンダチャンバ１４６と連通する。比率を変化させるとき以外は通油孔１６５、１６６はコントロールバルブ部１６４によって閉鎖されている。
【００２６】
コントロールバルブ部１６４の内面は機械加工されて１対の環状キャビティ１６８、１６９が軸方向端部において形成されている。比率コントローラの構成要素はスワッシュプレート２２及び出力軸１６とともに回転するので、コントロールバルブ部１６４の外周面は、連続する環状溝１７０を形成する１対の軸方向に離間した環状リブを備える。ハウジング１２に設けられ軸方向に移動するコントロールロッド１７２は、バルブ部材環状溝１７０に係合し半径方向内側に突出する指１７３を備える。
【００２７】
先に説明したように、一定速度の運転の際には、コントローラ２４のコントロールバルブ部１６４は軸方向の位置にあって通油孔１６５、１６６をシールする。従って、両方のコントロールシリンダチャンバ１４５、１４６は仕切り内腔１１６及び孔１６０、１６２を介して同じ圧力の作動油で満たされる。従って、コントロールシリンダ１４４の軸方向位置はチャンバ１４５、１４６内のバランスの取れた油圧によって定常に保たれてスワッシュプレート２２の確立された角位置に従い特定の速度伝達比に設定される。速度伝達比を変えるために、コントロールシリンダ１４４に対するコントロールバルブ部１６４の軸位置をシフトさせて環状溝１６８、１６９のうちの１つをコントロールシリンダ通油孔１６５、１６６の相当する１つに連通させる。作動油は、次ぎに通油されたコントロールシリンダチャンバから閉鎖されていない通油孔を介してコントロールバルブ部１６４内の協働する環状キャビティに流入する。排出された作動油は、環状キャビティ１６８、１６９が連通する図４の油圧回路内で回復される。コントロールシリンダチャンバ１４５、１４６内に生じた圧力のアンバランスの結果として、コントロールシリンダ１４４の軸方向の位置はシフトされ、コントロールスリーブ１４８及び舌１５０を含んでなるコントローラリンク装置を介してスワッシュプレートの回転角度調整が生じる。
【００２８】
コントロールバルブ部１６４のシフトされた軸方向位置は環状溝１７０内のコントロールロッド指１７３の係合によって維持されるため、コントロールバルブ部はコントロールシリンダ１４４の軸方向の移動に追従しない。最終的には、コントロールシリンダは、１つの軸方向位置であって、通油孔１６５、１６６のうちの通油された１つがコントロールバルブ部１６４によってシールされる位置に到達する。コントロールシリンダチャンバ１４５、１４６内の作動油圧は迅速に等しくなってコントロールシリンダのシフトした軸方向位置、すなわち、新しいスワッシュプレート角度を保持する。
【００２９】
図１に示すコントローラ及びスワッシュプレートの位置を考えると、コントロールバルブ部１６４が実際に左側にシフトしたとき、通油孔１６６は環状キャビティ１６９に開口する。作動油が次ぎにコントロールシリンダチャンバ１４６から排出され、作動油は仕切内腔１１６と孔１６０を介してコントロールシリンダチャンバ１４５内に流入するので、圧力のアンバランスを生じさせる。コントロールシリンダ１４６の容積は縮小するので、コントロールシリンダチャンバ１４５の容積が膨張してコントロールシリンダ１４４を左側へ駆動する。スワッシュプレート２２がこのように横軸１７６（図２）回りに時計方向に回転され、連結体１００によって確立されるように出力シャフト軸２５と交差する。
【００３０】
通油孔１６６がコントロールバルブ部１６４によってシールされる軸方向位置にコントロールシリンダ１４４が到達すると、コントロールシリンダチャンバ１４５、１４６内の作動油圧は等しくなって新規なスワッシュプレート角度に従う速度伝達比を設定する。
【００３１】
図１に示すトランスミッション１０の説明をまとめると、円周上に離間して設けた第１のセットの孔１８０が出力シャフト１６のチューブ状壁に穿孔され、これらの孔は低圧内部シャフト流路１１４に連通し、一方、第２セットの円周上の離間した孔１８２（出力シャフトの先端側の側部にある孔１８０から軸方向にずれた位置において想像線で示す）が出力シャフト１６のチューブ状壁に穿孔され、これらの孔は高圧内部シャフト流路１１２に連通する。機械加工により一組の環状キャビティ１８４、１８６は端部閉鎖体８６の内腔表面（内壁）に設けられている。環状キャビティ１８４はセットの孔１８０と同一円周上にあり、一方、環状キャビティ１８６は、セットの孔１８２と同一円周上にある。これらのキャビティには環状シール１８８が設けてあるのでそこから作動油が漏出することはない。端部閉塞体８６のポート１９０、１９１は、それぞれ環状キャビティ１８４、１８６と連通する。
【００３２】
トランスミッション１０の動作の詳細な説明は前記国際出願を参照することによりわかりやすくなると思われるが、ここでは、簡潔にするために単に要約される。主駆動装置によって入力シャフト１４にトルクを与えると、排油ポンプがポンプユニット１８とともに駆動され、ポート１９０、孔１８０及び内部シャフト流路１１４を介して補給作動油をポンプシリンダ７２及びモータシリンダ８３へ導入する。図３に示すように、複数の小径孔１９４が仕切り内腔１１６に穿孔されており、潤滑の目的のため作動油が種々のシャフトベアリングに配送されるようになっている。スワッシュプレート２２の角度が図１に示すようになっているとき、スワッシュプレートの入力面１０１は出力シャフト軸２５に対して直角である。ポンプシリンダブロック６８は、よって軸運動成分を持たずに円形路を回転するので、作動油のポンプ輸送は生じない。これは速度伝達比のニュートラル設定である。
【００３３】
出力シャフト１６に連結されたロードにトルクを与えたいときは、コントロールロッド１７２を左側へシフトし、上述した方法でスワッシュプレートを反時計方向に回転させ調整し、スワッシュプレートの回転軸を傾かせて新規速度伝達比を設定する。いまスワッシュプレート２２の入力面１０１は出力シャフト軸２５に対して傾いているので、ポンプシリンダブロック６８の回転はいま、出力シャフト軸２５から角度的にオフセットした、傾いた軸回りの回転である。モータシリンダブロック８０の回転軸もまたスワッシュプレート出力面１０３によって与えられる新規設定に傾いていることに留意されたい。故に、ポンプシリンダ７２はポンプピストン５８に対して軸方向に往復動し、ポンプシリンダ内の作動油を加圧し該加圧された作動油を腎臓形状のスロット１０６へポンプ輸送する。ポンプシリンダブロック６８の回転面によってスワッシュプレート２２の入力面１０１に与えられるトルクはスワッシュプレートを介して出力シャフト１６に配送される入力トルクの機械的成分を構成する。この機械的トルク成分は、スワッシュプレートの入力面１０１が出力シャフト軸２５に直角なときは０であり、スワッシュプレートの出力面１０３が軸２５に直角なときに出力トルクの１００％となるまで徐々に増大する。これは、出力シャフト軸に対してスワッシュプレートの出力面が直角であるため、モータシリンダ８３内のモータピストン７６のポンプ動作がなく、従ってモータユニット２０から作動油が流れないためである。従って、ポンプユニット１８とスワッシュプレート２２の油圧作動はロックされ、回転するポンプシリンダブロック６８とスワッシュプレート２２の間に相対移動がないように、ポンプユニット１８とスワッシュプレート２２の油圧作動はロックされる。故に、入力軸１４から出力軸１６までの機械的トルク伝達を介した速度伝達比は１：１である。
【００３４】
スワッシュプレート２２が中間の角度にあるとき、ポンプユニット１８によって加圧された作動油はスワッシュプレート内に形成された腎臓型のスロット１０６を介してポンプ輸送されモータシリンダブロック８０内のモータシリンダ８３内の作動油を加圧する。モータシリンダ８３内の加圧された作動油はモータシリンダブロック８０の軸方向を向く内面に軸力を与え、この力は次ぎにスワッシュプレート２２の出力面１０３に与えられる。トルク成分はこのようにスワッシュプレートに与えられ、このトルク成分は、出力シャフト軸に対するスワッシュプレートの角度の正接に、モータシリンダブロック８０によってスワッシュプレート２２に与えられた軸力を乗じたものである。
【００３５】
スワッシュプレート２２に生じるトルクの第３成分は純粋な静油圧成分であり、また、前述した異なる領域である腎臓型スロット１０６の円周上で対向する端面に与えられた油圧によって生じた異なる力の関数である。この第３のトルク成分は、ニュートラルと１：１との間の中間速度伝達比におけるトランスミッション１０を介して伝達されるトルクの約８５％である。
【００３６】
ニュートラル以外の速度伝達比において、ポンプシリンダ７２はスワッシュプレート２２の最も薄い部分から最も厚い部分へと「登り」方向に回転するとともに、これらのシリンダ内の作動油は加圧され、すなわち圧力を得る。従って、これは図２において１２８で示すスワッシュプレートの高圧側である。次ぎに、スワッシュプレートの直径上で対向する側部上でポンプシリンダ７２はスワッシュプレートの最も厚い部分から最も薄い部分へと「下り」方向に回転する。これは、図２において１３０で示されるスワッシュプレート２２の吸引側、すなわち低圧側であり、この間に作動油はモータシリンダ８３からスワッシュプレートスロット１０６を介してポンプシリンダ７２へ戻る。
【００３７】
図４に示す油圧回路に戻り、作動油は排油ポンプ４２によって油だめ４４からフィルタ２００、圧油ライン（流路）２０２及びチェックバルブ２０３を介して端部閉鎖体８６のポート１９０へ流入し、ポンプ出力圧が低圧ポート１９０における圧力を越える限り、このポート１９０を介して、更に内部シャフト流路１１４を介して、低圧創成作動油がポンプユニット１８とモータユニット２０に導入される。小エネルギ蓄積アキュムレータ２０４は、フィルタ２００、圧油ライン２０５及びチャージングバルブ２０８を介して排油ポンプの出力物を充填される。このチャージングバルブ２０８はチェックバルブ２０８を含み、このチェックバルブ２０８は、アキュムレータの圧力がポンプ出力圧を超えないならば、開いて作動油をアキュムレータ内に送る。この場合、調整可能な圧力逃がし弁２１０が開いて、ライン２０５の作動油はリターン圧油ライン２１２へと迂回されて第２圧力逃がし弁２１４及び冷却器２１６を介して油だめ４４へ戻される。第２圧力逃がし弁２１４は、作動油がライン２１２に迂回されたときにライン２０５の圧力を減じる役目を行い、排油ポンプ４２を低圧で作動させて、圧油ライン２０２を介して潤滑ライン及び低圧内部シャフト流路１１４へ作動油を給送する。
【００３８】
アキュムレータ２０４は、排油ポンプ４２の出力に適当な油圧がない場合に比率コントローラ２４を常に運転することができる適当な油圧を確保するエネルギを蓄積する目的を果たす。このように、アキュムレータ２０４は、圧油ライン２２０とチェックバルブ２２２を介してポート１９０に接続されている。主駆動装置が入力シャフト１４へ与える入力トルクを停止した場合に油圧はこのように速度伝達比を変えることができる。
【００３９】
図４において番号１６４及び１７２は、図１に示す前述の比率コントローラ２４のコントロールバルブ部及びコントロールロッドと同様なコントロールバルブ部及びコントロールロッドをそれぞれ示す。同様に、番号１４０、１４４、１４５及び１４６は、それぞれ、図１の前述の比率コントローラものと同様なコントロールピストン、コントロールシリンダ及びコントロールシリンダチャンバを示す。このように、図４に示すように、コントロールバルブ部１６４の調整された比率設定位置に依存して、コントロールシリンダチャンバ１４５又は１４６の一方が通油されて、矢印２２４で示すようにコントロールシリンダ１４４の軸方向の移動を生じさせる。通油されたコントロールシリンダチャンバから排出された作動油は圧油ライン２２６を介して油だめ４４に戻される。
【００４０】
なお図４に言及し、低圧内部シャフト流路１１４に連通するポート１９０は、チェックバルブ２３４、圧油ライン２３５及びスプールバルブ２３６を介して、圧油ライン２３０によって大エネルギ蓄積アキュムレータ２３２に連結されている。同様に、高圧内部シャフト流路１１２（図２）に連通するポート１９１は、圧油ライン２３７、チェックバルブ２３８、圧油ライン２３５及びバルブ２３６を介して、大エネルギ蓄積アキュムレータ２３２に連結されている。２つのチェックバルブ２３７、２３８は、高圧作動油のみ（通常、ポート１９１に存するが、突発的にはポート１９０に存する）がアキュムレータ２３２に入るようにする。上記国際出願に開示されるように、シャフト流路１１２、１１４に連結された圧力逃がし弁２３３は、スワッシュプレートの高圧及び低圧の差圧が設計上の限度を超えないようにする。図示の中心バルブ位置において、圧流ライン２３５はアキュムレータ２３２から外されて、エネルギを蓄積する作動油はアキュムレータ２３２内に流入しない。しかしながら、コントロールバルブが右側へシフトされると、圧油ライン２３５がアキュムレータに接続され、高圧作動油はアキュムレータ内に流入し、トランスミッション１０が主駆動装置によって駆動され、特に、車両の減速中である間にエネルギを蓄積する。次ぎに、コントロールバルブ２３６が左側へシフトされたとき、アキュムレータ２３２に蓄積されたエネルギは、圧油ライン２４０、圧油ライン２３０及びポート１９０を介してポンプユニット及びモータユニットに戻され、スワッシュプレートの角度に従い入力シャフト１４若しくは出力シャフト１６、又はその両方を一時的に駆動するために利用される。
【００４１】
このように、回復された蓄積エネルギは、出力シャフトを制動しながら入力シャフトを駆動し、従って、例えば、トランスミッション主駆動装置として連結された内燃機関エンジンのクランクの作動を開始することに利用される。あるいは、回復されたエネルギは入力シャフトを制動しながら出力シャフトを駆動するため、従って、車両を短い距離推進させるために用いられる。最後に、回復されたエネルギはトルクを入力及び出力シャフトの両方に与えて、主駆動装置によって入力シャフトに与えた入力トルクを補足するように利用される。
【００４２】
図４の説明をまとめると、トランスミッションの保護機構としての圧力逃がしバルブ２５０（図１には示されていない）は、前記国際出願に開示されるように、スワッシュプレート２２の高圧側と低圧側の間においてスワッシュプレートに用いられ、スワッシュプレートの高圧側と低圧側の圧力差が設計上の限度を越えることを防止する。
【００４３】
先に述べたように、図１のスラストワッシャ４９と被せ板５０は、連続変速トランスミッション１０に生じる極端なスラスト（軸方向の）荷重を処理するために回転油圧ポンプユニットとハウジング１２との間の非常に効果的な油圧スラストベアリングを与える。図５に示すスラストワッシャ４９の平面図に見られるように、スラストワッシャの内部内腔にはスプライン４８（図１及び図５）が設けられており、このスプラインは入力シャフト１４と一体的な半径方向のフランジ４７の周面に形成されたスプライン４８と噛合し、スラストワッシャは入力シャフト速度で回転する。円形上に配列されたネジ付き孔２６０は円形上に等間隔で配設され、機械加工されてスラストワッシャ４９を軸方向に貫通している。図１に番号６２で示す部分において、ポンプピストン取付けボルト６１はこれらのネジ付き内腔２６０に螺入される。図示の実施例は１０個のポンプピストン５８を備え、スラストベアリング４９のネジ付き孔２６０の数も１０である。
【００４４】
図１に想像線で示すように、内腔２６２は各ポンプピストン取付けボルト６１の全長に渡ってその内部に穿孔されてそれと連携するポンプシリンダ７２内の作動油と通じるように開口している。図５に戻り、１０個の扇型キャビティ２６４（１つは図１に示されている）は、機械加工によりスラストワッシャ４９のベアリング面２６５に浅く形成されており、それぞれネジ付き孔２６０の位置に対応している。図１に示すように、これらのキャビティ２６４のスラストワッシャベアリング面の開口は被せ板５０（該板はハウジングパーティション３４の半径方向の面に形成された環状切欠き５１内にピン５２によって取り付けられている）の平坦なベアリング面２６６によって閉鎖されている。ポンプシリンダ７２から排出される作動油はピストン取付けボルト６１内の内腔２６２を通ってキャビティ２６４を満たす。従って、油圧ポンプユニット１８のポンプ動作の際に、各ポンプシリンダ７２内の作動油の圧力及びピストン取付け内腔２６２を介してこれと通じる作動油の圧力は等しい。それぞれ対応するポンプシリンダ７２内の作動油の圧力（複数）から生じてポンプピストン（複数）に作用するスラスト力（複数）と、キャビティ２６４内のそれぞれの作動油から生じてスラストワッシャ４９に作用するスラスト力は、軸方向の反対方向に生じる。従って、ポンプピストンヘッド面積にキャビティ面積を比例させることによって、スラストワッシャとスワッシュプレートとの摺動面におけるネットの（正味）スラスト力は所望の強さに調整可能である。実際、ネットスラスト力はスラストワッシャとスワッシュプレートとの摺動面に過度の摩擦力が働くほど大きくあってはならず、また、過度の作動油が摺動面から漏出するほど低くあってはならない。しかしながら、摺動面の潤滑のため多少の漏出は必要である。従って、最適設計はこれらの相矛盾する要素、すなわち、摩擦と漏出を要求するものである。
【００４５】
ポンプピストンヘッドの表面積の約９０％の表面積までスラストワッシャ４９のベアリング面にキャビティ２６４を機械加工することにより、最適運転が達成され、摩擦と漏出がともに最少になることが判明した。
【００４６】
上記説明により、本発明は上記国際出願に開示されるタイプの無限変速油圧トランスミッションが提供され、この発明品は、コンパクトサイズであり、部品数が少なく、製造コストが低いという利点を有する。トランスミッションハウジング内で高圧及び低圧作動油を別々に処理するために出力シャフト内に内部流路を設けることで、製造工程を簡易化できた。比率コントローラのデザインにおいて出力シャフトを設けることにより更に経済的になり、特に、省スペース化された。本発明のエネルギを蓄積し回復させる点は、ユニークで多才な運転性能を与える。
【００４７】
本発明の趣旨から逸脱することなしに、本発明装置に種々の変形・変更をなすことは当業者にとって明白である。従って、本願発明は、特許請求の範囲に記載されるもの及びその均等物に含まれるそういった変形・変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の連続変速油圧トランスミッションの軸（長手）方向の断面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１の出力シャフトの軸方向（長手方向）の断面図。
【図４】図１のトランスミッションの組込んだ油圧回路の概略図。
【図５】図１のトランスミッションに用いられるスラストベアリングに含まれるスラストワッシャの平面図。

Claims

連続変速油圧トランスミッションであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に回転可能に設けられ主駆動装置から入力トルクを受ける入力シャフトと、
前記ハウジング内に回転可能に設けられロードに出力トルクを与える出力シャフトと、
前記入力シャフトに連結したポンプユニットと、
前記ハウジング内に固設されたモータユニットと、
前記ポンプユニットに突き合わされる入力面と、該入力面に対して鋭角に傾斜し前記モータユニットに突き合わされる出力面を有するスワッシュプレートであって、前記入力面と前記出力面との間で延伸し円周上で離間して位置する複数のポートを有し、かつ、ほぼ直径上で対向する高圧側（１２８）と低圧側（１３０）とを有するスワッシュプレートと、
前記出力シャフトの内部に設けられ前記出力シャフトの軸方向に延伸し前記ポンプユニットに作動油を導入する機能を有するシャフト流路と、
前記スワッシュプレートのトルクを前記出力シャフトへ伝達するため該出力シャフトに連結され前記シャフト流路と連通する内部流路（１２４）を含み、かつ、前記出力シャフトの軸に対する前記スワッシュプレートの角度調整を許容するように前記スワッシュプレートに回動自在に連結された連結体であって、前記連結体内部流路は、前記スワッシュプレート低圧側に連通する第１内部流路セグメント（１２４，１２７）と、前記スワッシュプレート高圧側に連通する第２内部流路セグメント（１２４，１２７）とを有する連結体と、
前記入力シャフトと前記出力シャフト間の変速伝達比を得るように前記スワッシュプレートの角度を調整するコントローラと、
を含んでなり、
前記出力シャフトは、その軸方向に延伸して前記シャフト流路を前記軸方向に延伸する第１及び第２シャフト流路に分ける仕切り（１１０）を有し、前記第１シャフト流路は前記連結体内部流路の前記第１内部流路セグメントに連通して前記スワッシュプレート低圧側において前記ポンプユニットに低圧作動油を与え、前記第２シャフト流路は前記連結体内部流路の前記第２内部流路セグメントに連通して前記スワッシュプレート高圧側から高圧作動油を引っ張るように設けられ、
前記ポンプユニットは、前記入力シャフトによって駆動された際に、前記スワッシュプレートポートを介して前記モータユニットに作動油を送って、前記スワッシュプレートにトルクを生じさせ前記出力シャフトを駆動する連続変速油圧トランスミッション。
請求項１のトランスミッションであって、前記出力シャフトは、前記第１シャフト流路と連通する第１半径方向ポートと、前記第２シャフト流路と連通する第２半径方向ポートとを有し、前記ハウジングは、前記第１半径方向ポートに連通する第１環状キャビティと、前記第１環状キャビティに連通する入口ポートと、前記第２半径方向ポートに連通する第２環状キャビティと、前記第２環状キャビティに連通する出口ポートとを含んでなるトランスミッション。
請求項２のトランスミッションであって、前記出力シャフトは、半径方向外側に延伸し直径方向に対向するハブ（１１８）を含み、前記スワッシュプレートは、更に、半径方向に延伸し直径方向に対向する内腔（１２０）を含み、前記連結体（１００）は、前記スワッシュプレート（２２）を前記出力シャフト連結して該出力シャフトを回転駆動するために、隣接する前記ハブ（１１８）と、前記スワッシュプレートの前記対向内腔（１２０）にそれぞれ受けられて対向する内側開口端と外側開口端をそれぞれが備える複数の中空駆動ピン（１２４）をさらに含み、前記第１及び第２内部流路セグメントは前記中空駆動ピンによって与えられているトランスミッション。
請求項３のトランスミッションであって、更に、前記入口ポートに連結されて該ポートに低圧流体を供給する排油ポンプ（４２）と、エネルギアキュムレータ（２３２）と、該エネルギアキュムレータを前記出口ポートに接続しエネルギを蓄積する第１位置及び前記アキュムレータを前記入口ポートに接続して蓄積されたエネルギを排出しスワッシュプレート角度に依存して前記入力及び出力シャフトの一方又は両方を駆動する第２位置とを有する再生制御コントロールバルブ（２３６）とを含んでなるトランスミッション。
請求項１のトランスミッションであって、前記出力シャフトは、前記仕切りの内部に形成され軸方向に延伸する内腔（１１６）と、前記仕切りによって前記第１及び第２内部流路セグメントの間に位置され前記コントローラ（２４）のための作動圧を与えるために前記内腔内に流入する低圧作動油の流れを制御するバルブ（１３２）とをさらに含んでなるトランスミッション。
請求項５のトランスミッションであって、前記出力軸は、軸方向に離間し半径方向に延伸して前記仕切り（１１０）を貫通して前記内腔（１１６）まで延伸する第１及び第２孔（１６０、１６２）をさらに有し、前記コントローラは、
１）前記第１及び第２孔の間の軸方向位置において前記出力シャフトに固設した環状ピストン（１４０）と、
２）前記出力シャフトを包囲し、かつ、前記環状ピストンを囲んで前記第１及び第２孔とそれぞれ連通し前記環状ピストンの軸方向の対向側部において前記第１及び第２孔とそれぞれ連通する第１及び第２環状チャンバ（１４５、１４６）を与える環状シリンダ（１１４）と、
３）前記第１及び第２環状チャンバのうちの１つから低圧作動油を選択的に排出して前記環状シリンダの軸方向の運動を生じさせるコントロールバルブ（１６４）と、
４）前記環状シリンダの軸方向の運動を前記スワッシュプレートの回転角運動に変換するコントローラリンク装置と、
を含んでなるトランスミッション。
請求項６のトランスミッションであって、前記コントローラリンク装置は、前記出力軸に摺動自在に設けられ前記環状シリンダに付設された軸方向第１端部及び軸方向第２端部を備えるスリーブ（１４８）と、前記軸方向第２端部に固定された内側端部と、外側端部を有し半径方向に延伸する舌（１５０）と、前記スワッシュプレートと前記舌を前記舌内側端部の外側の位置において回動自在に相互連結する回転ピン（１５４）とを含んでなるトランスミッション。
請求項７のトランスミッションであって、前記端の外側端部に固設したバランスリング（１５６）を更に含んでなるトランスミッション。