JP2625335B2 - 静油圧式無段変速装置 - Google Patents
静油圧式無段変速装置Info
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Description
等の駆動に用いれらる静油圧式無段変速装置(HST)
の改良に関するものである。
出力で油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプはピストン、可
動斜板を備え、ピストンで得られた油圧でピストン、可
動斜板からなる油圧モータを駆動し、変速した出力を
得、作業車等の駆動輪等を変速駆動する。この種の変速
装置において、斜板が中立位置に正確に設定されていな
い場合には、エンジンの運転時には油圧が漏洩して出力
が車輪や作業機に伝えられ、或いはエンジンの起動時に
車輪や作業機に油圧が急激に伝えられ、好ましくない。
提案されている。この技術は、油圧モータと油圧ポンプ
との間の通路にオリフィスを設け、不用意な油圧が作用
した場合、オリフィスで制御し、駆動輪や作業機が運転
されるのを防止するように構成され、オリフィスの油路
への介入は、手動操作で行っており、この通路は、オリ
フィスに常時通じている。
リフィス付き弁の切換えが手動操作によるので、操作が
面倒であり、操作し忘れるとオリフィスが運転時に油路
に臨み、多量の油が高圧側から低圧側に漏洩し、油圧モ
ータが停止、或いは油圧モータの回転が低下するという
不具合がある。又、常に高圧の油圧が、常時油通路を開
放しているオリフィスを通って漏洩してしまうこととな
り、容積効率が低下し、作業能率等が低下するという不
都合が生じる。
もので、その目的とする処は、油圧の低圧、高圧を感知
して低圧時には油圧を漏洩させて中立状態を確実に維持
し、以上を確保しつつ高圧時には油圧の漏洩を防止して
容積効率を向上させ、油圧漏洩による中立維持と、高圧
時の作業効率の向上という相反する要請を合理的にマッ
チングさせて解決し、且つ以上を簡素な構造で企図し得
るようにした静油圧式無段変速装置を提供するにある。
めの手段は、動力源の駆動力で駆動される油圧ポンプ
と、該油圧ポンプと供給油路で接続され、該油圧ポンプ
の油圧出力で駆動される油圧モータとを備える静油圧式
無段変速装置(HST)において、前記油圧ポンプと油
圧モータとを繋ぐ供給油路に、低圧で開いて供給油路と
オイルタンクとを繋ぎ、高圧で閉じる圧力感応弁を介設
し、前記圧力感応弁は、ボディを備え、ボディ内に前記
供給油路と前記オイルタンクとを繋ぐ油室を備え、該油
室は前記供給油路側と連通する第1の油室と、該第1の
油室と直結して連通し、前記オイルタンクと連通する第
2の油室とを備え、第1の油室と第2の油室との間には
弁座を備え、前記第2の油室内には、該第2の油室の油
室の上流と下流とを連通させるオリフィスを備え、且つ
上流側開方向に付勢されたピストンを摺動自在に嵌合し
て備え、前記第1の油室内には、前記ピストンと当接
し、該ピストンの開方向の付勢力と平衡するように付勢
され、高圧時に該ピストンの付勢力に抗して該第1油室
と前記第2油室間の前記弁座を遮断するボール状の弁体
を内装した静油圧式無段変速装置である。又前記第2の
油室は前記第1の油室よりも小径で、該第2の油室の上
流端部に弁座を設け、第2油室は軸方向に長く、該第2
油室には該油室より短いピストンが嵌装されて室底との
間にバネを介装し、該ピストンにはオリフィスを備え、
前記第2の油室よりも大径の第1室内に遊合したボール
状の弁体は、バネでピストン方向に平衡するように付勢
した。更に前記ピストンは、ピストン外周に該ピストン
の前後を連通するようにオリフィスを備えるようにし
た。 更に又上記供給油路は閉回路であって、低圧側と高
圧側との供給油路に、少なくとも1個づつの圧力感応弁
を介設した。
転時に中立状態下にあって、ポンプが駆動され、低圧が
作用しても、圧力感応弁で油圧をオイルタンクにリーク
し、従って、油圧モータ側への油圧を抑制して中立状態
を確実に保持し、一方、運転時のように高圧が作用した
場合には、自動的に弁体がオイルタンクへの漏洩油路を
閉塞してロス無く油圧モータに油圧が供給される。従っ
て、低圧状態下の中立状態の保持を確実に保持し、高圧
状態下の運転時には、ロス無く油圧モータに高圧を供給
することができ、容積効率を向上させて作業能率の向上
が図れ、以上を自動的に切換えて行うことができる。
って詳述する。図1は本発明にかかる静油圧式無段変速
装置に介設する圧力感応弁の説明的側断面図、図2は本
発明にかかる静油圧式無段変速装置に圧力感応弁を介設
した油圧回路図、図3は上記圧力感応弁に高圧が作用し
た状態を示す側断面図、図4は上記圧力感応弁の変更実
施例の図1と同様の断面図、図5は上記無段変速装置を
用いる作業車両の一例としての乗用芝刈機の全体側面
図、図6は上記無段変速装置の乗用芝刈機への搭載例を
示す要部破断平面図、図7は上記無段変速装置を用いた
車輪駆動装置の外形平面図、図8は図7の側面図、図9
は上記無段変速装置の要部の断面図、図10は上記無段
変速装置の基板の底面図である。
前部にはエンジンを搭載したボンネット3、操向ハンド
ル4、後部には作業車が搭乗するシート5を備え、左右
の前後には操向輪である前輪6、駆動輪である後輪7を
備え、中間部の下部には芝刈り用カッターを内装したカ
ッターデッキ8が設けられている。シート5下方には図
6に示すように後輪7,7の駆動装置9が設けられ、駆
動装置の外形は図7、図8に示す如くで、上ケース1
1、下ケース12からなるボディ10の左右に車軸1
3,14が突出し、車軸13,14は左右の後輪7,7
に連結され、ボディ10内には図示しない差動装置が内
装されている。
5を設け、図7、図8では後述するオイルタンク23の
蓋板16、該変速装置15のボディ17が一体的に組み
付けられ、蓋板16上には入力軸18が突出し、これに
プーリ19が固着されている。図6に示すようにこのプ
ーリ19は、ベルト20を介してエンジン出力軸に設け
た図示しないプーリと連結され、エンジン出力でプーリ
19、入力軸18は駆動されるように構成されている。
実施例では蓋板16の表面に冷却フィン21…を設け、
一方、プーリ19には冷却ファン22を設け、プーリ1
9の駆動により蓋板16で塞がれたオイルタンク23内
に収容されたオイルを冷却するように構成されている。
3はオイルタンクを示し、図は蓋板16を取り外し、無
段変速装置の油圧ポンプ、油圧モータの入、出力軸方向
に沿った無段変速装置の断面の状態を示している。かか
るオイルタンク23に隣接して無段変速装置15の基板
24が設けられている。基板24上のボディ17内には
エンジン動力で駆動される油圧ポンプ25、及び油圧ポ
ンプ25で駆動される油圧モータ26が並設されてい
る。油圧ポンプ25は、入力軸27、変速操作用斜板2
8、アキシャルピストン29…等からなり、入力軸27
はオイルポンプ側に端部が導出され、これにベベルギヤ
30を設け、上記エンジンからの入力軸18端部に設け
たベベルギヤ31と噛合し、アキシャルピストン29…
を回転駆動する。
3、アキシャルピストン34…等からなり、出力軸32
はオイルタンク23に端部を突出し、出力軸32の端部
にはピニオン35を設け、車軸側にギヤ機構を介して連
結されている。尚図9中36は迷路隔壁で、ベベルギヤ
30,31のオイルタンク内での駆動によるオイル攪拌
の出力ギヤ側への影響を防止するものである。
供給通路、油圧ポンプ25、油圧モータ26とオイルタ
ンク23間の吸入、排出通路は基板24に設けられ、図
10中37は油圧ポンプ25側の吸入通路、及び吐出通
路を、又38は油圧モータ26側の吸入通路、及び吐出
通路を示し、油圧ポンプ25と油圧モータ26との間に
は供給油路39,39が閉回路で連通、設置されてお
り、かかる供給油路39,39に圧力感応弁40,40
が介設されている。
1、図2に示す如くで、図2に示すように油圧ポンプ2
5、油圧モータ26はオイルタンク23と連通し、供給
油路39,39間の上流側にはチェックバルブ41,4
1を介してオイルタンク23と通じる分岐油路42が介
設されている。圧力感応弁40の構造は図1に示す如く
で、以下にこれを詳細に説明する。
なし、基板24に設けた取付孔44にネジ結合45され
て、結合端部にはシール用Oリング46が介設されてい
る。ボディ43には軸方向への部屋を備え、供給油路3
9に対して下流側には軸方向に長い第1の油室47が設
けられ、油室47は内径部がシリンダ状をなし、下流端
部はこれより小径の連通路48でオイルタンク23と接
続されている。
油室47の上流部には、大径の第1の油室49を設け、
第1の油室49と第2の油室47とは連通し、双方の連
通部にはテーパー状の弁座50が形成されている。第2
の油室47内には摺動自在にスプールバルブ状のピスト
ン部材51が嵌挿され、ピストン部材51の外周部には
少なくとも一つ、或いは複数の溝を設け、油室47内径
部との間でオリフィス52を構成し、実施例ではピスト
ン部材15の外径部の前後に油室47の内径部と密に嵌
合する大径部51a,51bを設け、この部分にオリフ
ィス52…を複数設けた。
弁状の弁体53を遊合し、油室49の上流部にはリング
状のバネ受け54を設け、バネ受け54と弁体53との
間にバネ55を縮装し、弁体53を弁座50を閉塞する
方向に付勢する。上記したピストン部材15の下流側端
面と第2の油室47の下流端面との間にはバネ56を縮
装し、ピストン部材51を油室47内で上流方向に付勢
する。ピストン部材51はバネ56の付勢で軸方向上流
側に位置し、これの先端部が弁体53に当接し、弁体5
3をバネ55に抗して弁座50から離座させて弁座50
を低圧下では図1のように開放し、弁体53の付勢バネ
55、ピストン部材51の付勢バネ56は、無負荷、或
いは所定値以下の低圧の油圧下では平衡して釣り合い、
弁座50を開放するように構成されいる。ボディ43の
上流側の第1の油室49は、油路を介して上記供給油路
39に接続されている。
にセットした場合には、油圧モータ26側に油圧が作用
しないように構成されるが、この場合、上記した斜板2
8を中立位置に正確にセットする必要がある。斜板28
が中立位置に正確にセットされないと、エンジン運転の
継続でこれの出力によりポンプが駆動され、中立位置近
辺の低回転数の運転においてもポンプは駆動され、低圧
の油圧を油圧モータ26側に供給し、漏洩油圧で油圧モ
ータが駆動されることとなる。ところで、斜板、アキシ
ャルピストン等の製作誤差、組付誤差等で中立位置を正
確にセットすることが困難な場合があり、この場合に
は、クリープトルクが作用する虞がある。
トしたとしても、誤差等の関係上漏洩油圧が油圧ポンプ
から油圧モータに作用する虞がある。本発明では、油圧
ポンプ25と油圧モータ26との間の供給油路39に上
記の如き圧力感応弁40を介設したので、以下の如く作
動する。即ち、無段変速装置15を中立位置にセット
し、従って、斜板28を中立位置にセットした場合にお
いても、エンジンのアイドル運転等で上記したように油
圧ポンプ25は駆動され、漏洩油圧が発生しする虞があ
り、この場合、所定値以下の低圧の油圧が供給油路39
を介して油圧モータ26側に送られ、これを駆動し、ク
リープトルクが発生する。
た供給油路39から圧力感応弁40の上流の第1の油室
49に流入し、低圧なので弁体53を閉塞動作させるこ
となく弁座50の開放部から第2の油室47内に流入
し、ピストン部材51のオリフィス52…を通って背面
の油室に導かれ、更に連通路48を経由してオイルタン
ク23に油を排出する。即ち、中立状態下での低圧の油
圧は圧力感応弁40を介してオイルタンク23にリーク
することとなる。従って、無段変速装置15が中立状態
にあって、エンジン運転がなされていても、エンジン運
転で発生する油圧ポンプの低圧油圧は油圧モータへ作用
することが無く、中立状態で油圧モータの駆動を正確に
遮断することができ、中立状態を正確に維持することが
できる。
供給油路39に高圧の油圧が作用し、高圧の油圧は供給
油路39を介して第1の油室49に作用し、弁体53を
ピストン部材51を介して作用するバネ56の付勢力に
抗して弁座50を閉塞する方向に押圧し、弁体53に作
用する高圧で弁座50を閉じ、第1の油室49と第2の
油室47とを遮断し、供給油路39とオイルタンク23
との連通を遮断する。従って、高圧の場合には、油圧は
オイルタンク23に漏洩すること無く油圧ポンプ25か
ら油圧モータ26に供給され、油圧モータ26を駆動す
ることとなり、低圧時に油圧を圧力感応弁40を介して
オイルタンク23に漏洩して中立状態等を正確に保持し
つつ、高圧が作用する全面的な運転状態では、その圧力
を感知してオイルタンク23と供給油路39との間を遮
断し、高圧下での油圧の漏洩を無くし、容積効率を低下
させることなく、作業能率を向上させることができる。
圧力感応弁40のかかる高圧下の状態を図3で示した。
では、エンジン運転で油圧ポンプ25から発生する低圧
の油圧の油圧モータ26への供給を遮断し、一方、かか
る作動を行いつつ中立状態を脱した無段変速装置15の
運転位置では、油圧ポンプの出力がアップすることから
高圧が作用して油圧漏洩回路を圧力を感知して閉じ、油
圧のオイルタンク23への漏洩を止め、油圧ポンプ25
で出力される油圧を全面的に油圧モータに送り、作業を
行わせる。
示している。本実施例は上記圧力感応弁と基本構造は全
く同様なので、同一部分には同一符号を付し、説明は省
略する。本実施例は、上記したオリフィスをピストン部
材51に設けるもので、ピストン部材51の頭部51c
に径方向に開口する導入部56a、これと上流部で接続
し、軸方向に設けられ、第2の油室47と連通するよう
にピストン部材51の下流部端面に開口する本通路56
bからなるオリフィス56を設ける。オリフィス56は
導入部56aの上流端がピストン部材51の径方向外方
に開口し、第1の油室49と連通し、第2油室に流入し
た油は導入部56a、軸方向の本通路56bを通って第
1の油室47に流入し、上記オリフィス53と同様に作
用する。オリフィスは本実施例のように構成しても良
く、これに限られず任意である。
したが、弁体の構造、形状は上記に限られず、例えばポ
ペット弁等を用いても良く、又実施例では芝刈機に実施
した例を説明したが、実施の対称は任意である。
作業車両等の駆動輪の変速、駆動装置等として静油圧式
無段変速装置を設けた場合において、油圧ポンプと油圧
モータとを繋ぐ供給油路に低圧で開いてオイルタンクと
供給油路とを繋ぎ、高圧で閉じる圧力感応弁を介設した
ので、上記無段変速装置を中立位置に保持した際、エン
ジンのアイドル運転で発生する低圧の油圧が、油圧ポン
プから油圧モータに供給されても、油圧は圧力感応弁を
経由してオイルタンクにリークすることとなり、油圧モ
ータへの供給が抑制されて油圧モータの低圧での駆動が
防止され、中立状態を確実に保持することができる。そ
して、無段変速装置をシフトした場合には、供給油路に
は高圧の油圧が作用し、かかる油圧を検出して圧力感応
弁が自動的に閉じて供給油路とオイルタンクとの間を遮
断し、油圧ポンプで生成された油圧を全面的に油圧モー
タに送り込み、油圧モータの駆動を円滑に行わせ、所定
の作業を油圧的なロスを生じることなく行わせ、低圧時
の油圧モータの作動の確実な中断と中立状態の保持を確
実に行わせ、一方、運転時の高圧下では容積効率を向上
させ、作業能率を向上させることができる。
油圧の流れに沿って2個の油室を形成し、下流側の第2
の油室にオイルタンクと接続するオリフィスをを備える
ピストンを嵌装し、かかるピストンを付勢し、上流の第
1の油室内に遊合した弁体を上記バネと対向するバネで
中立位置に保持し、弁座を開放して供給油路とオイルタ
ンクとを連通させ、一方、高圧の油圧が作用した場合に
は、上記弁体をバネに抗して弁座を閉じるように構成し
たので、構造の簡易な圧力感応弁を油圧ポンプと油圧モ
ータ間を繋ぐ供給油路に介設すれば良く、簡素な構造で
上記効果が得られ、又バネで弁体を低圧時には開くよう
に、高圧時にはバネに抗して閉じるように構成したの
で、圧力に応じた開閉作動が確実になされ、作動の信頼
性に富む。
プ、油圧モータ間の供給油路に、緩速度圧力で閉じ、急
速度時の過圧力で開く圧力感応弁を介装したので、作業
車両の車輪駆動用変速装置として用いた場合、発進時の
ように油圧が上昇して急速度時の過圧力が発生する場合
においては、圧力感応弁の作用で自動的に弁を開いて過
圧力をオイルタンクにリークし、発進時の変速ショック
等は緩和され、ショックの無い、ショックの少ない円滑
な発進がなされ、爾後緩速度圧力に復帰すると弁が閉じ
て供給油路とオイルタンク間を遮断し、油圧ポンプで生
成した油圧を全面的に油圧モータに供給し、円滑な変速
動、動力伝達を行わせることができる。
リンダ部、連通する油室を設け、ピストン部材を嵌装し
て供給通路、オイルタンク間の通路をバネで付勢した弁
体で塞ぎ、バネを緩速度圧力では開き、急速度時の過圧
力では閉じるように構成したので、急速度時の過圧力を
検出して自動的に開き、緩速度圧力下での遮断動が自動
的に確実になされ、又圧力感応弁の構造が簡素であり、
構造簡単に発進時のショックの緩和が行えて円滑な発進
動が保障され、緩速度圧力下での油圧ロスの無い効率的
な作動が保障される等の多大な効果がある。
る圧力感応弁の説明的側断面図
応弁を介設した油圧回路図
断面図
面図
ての乗用芝刈機の全体側面図
す要部破断平面図
平面図
25…油圧ポンプ、26…油圧モータ、 39…供給
油路、 40…油圧感応弁、 47…第2の油室、 4
9…第1の油室、 51…油室、 52…オリフィス、
53…弁体、 55,56…バネ。
Claims (4)
- 【請求項1】 動力源の駆動力で駆動される油圧ポンプ
と、該油圧ポンプと供給油路で接続され、該油圧ポンプ
の油圧出力で駆動される油圧モータとを備える静油圧式
無段変速装置(HST)において、 前記油圧ポンプと油圧モータとを繋ぐ供給油路に、低圧
で開いて供給油路とオイルタンクとを繋ぎ、高圧で閉じ
る圧力感応弁を介設し、 前記圧力感応弁は、ボディを備え、ボディ内に前記供給
油路と前記オイルタンクとを繋ぐ油室を備え、該油室は
前記供給油路側と連通する第1の油室と、該第1の油室
と直結して連通し、前記オイルタンクと連通する第2の
油室とを備え、第1の油室と第2の油室との間には弁座
を備え、 前記第2の油室内には、該第2の油室の油室の上流と下
流とを連通させるオリフィスを備え、且つ上流側開方向
に付勢されたピストンを摺動自在に嵌合して備え、 前記第1の油室内には、前記ピストンと当接し、該ピス
トンの開方向の付勢力と平衡するように付勢され、高圧
時に該ピストンの付勢力に抗して該第1油室と前記第2
油室間の前記弁座を遮断するボール状の弁体を内装し
た、 ことを特徴とする静油圧式無段変速装置。 - 【請求項2】 前記第2の油室は前記第1の油室よりも
小径で、該第2の油室の上流端部に弁座を設け、第2油
室は軸方向に長く、該第2油室には該油室より短いピス
トンが嵌装されて室底との間にバネを介装し、該ピスト
ンにはオリフィスを備え、前記第2の油室よりも大径の
第1室内に遊合したボール状の弁体は、バネでピストン
方向に平衡するように付勢された請求項1の静油圧式無
段変速装置。 - 【請求項3】前記ピストンは、ピストン外周に該ピスト
ンの前後を連通するようにオリフィスを備える請求項1
の静油圧式無段変速装置。 - 【請求項4】 前記供給油路は閉回路であって、低圧側
と高圧側との供給油路に、少なくとも1個づつの圧力感
応弁を介設した請求項1の静油圧式無段変速 装置。
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