トロイダル変速機構の油圧制御装置
【課題】トロイダル変速機構の変速装置の伝動制御特性について、制御弁の圧力設定精度によるバリエータローラ駆動シリンダの伸長側と短縮側の圧力制御特性の差を簡易な構成によって小さく抑えることができるトロイダル変速機構の油圧制御装置を提供する。
【解決手段】トロイダル変速機構の油圧制御装置は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する２つの油圧制御部により構成され、これら２つの油圧制御部は、それぞれ、入力信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４とからなり、この可変レデュースバルブ５４には、パイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５４ａ、５４ｓを付設する。
【解決手段】トロイダル変速機構の油圧制御装置は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する２つの油圧制御部により構成され、これら２つの油圧制御部は、それぞれ、入力信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４とからなり、この可変レデュースバルブ５４には、パイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５４ａ、５４ｓを付設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に使用されるトロイダル変速機構の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、トロイダル変速機構の変速装置の油圧制御装置が知られている。この油圧制御装置は、同文献の図２に示すように、バリエータローラを進退駆動するシリンダについて伸長側と短縮側の系統別にオイルポンプを設け、このオイルポンプによって供給された作動油の保持圧を調節するべく電気式油圧比例圧力制御弁を設けて構成される。この電気式油圧比例圧力制御弁に信号を送ることにより、バリエータローラ位置が進退調節されてその傾斜角を変更することにより、バリエータの変速比を無段階に調節することができる。
【０００３】
しかし、上記油圧制御装置によるバリエータローラの進退動作は、制御弁の圧力設定精度上の圧力制御特性のばらつきの影響を受けることから、伸長側と短縮側の伝動制御特性の差を避けることができなった。
【特許文献１】特開２００２−２２７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、トロイダル変速機構の変速装置の伝動制御特性について、制御弁の圧力設定精度によるバリエータローラ駆動シリンダの伸長側と短縮側の圧力制御特性の差を簡易な構成によって小さく抑えることができるトロイダル変速機構の油圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４とからなり、この可変レデュースバルブ５４には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５４ａ，５４ｓを付設したことを特徴とする。
上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれについて圧力セット部により調節された増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバル５９ブとからなり、この可変リリーフバル５９には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５９ａを付設したことを特徴とする。
上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれについて圧力セット部により調節された増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のトロイダル変速機構の油圧制御装置は、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明の効果は、上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動されることから、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラの伝動制御精度を向上することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明の効果は、上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変リリーフバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動されることから、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラの伝動制御精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る油圧制御装置が適用されるトロイダル変速装置を搭載した作業車両の１例を示す農用トラクタの側面図である。この農用トラクタは、前輪ａと後輪ｂとを備えた機体前部にエンジンｃを搭載し、このエンジンｃの回転動力を変速装置１に伝達し、この変速装置１で適宜減速された動力を前輪ａと後輪ｂとに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸ｋを介して作業機Ｋ１に出力するように構成している。また、オペレータによる操作のために、ステアリングハンドルｈの前方に運転状態を表示するモニタｍ、下方にアクセルペダルｐ、変速装置１の上部に設けた操縦席ｑの側方に変速レバー７等が配置され、制御部Ｃにより自動変速可能に構成される。
【００１０】
上記変速装置１には、ＰＴＯ軸ｋの伝動系とともに、トロイダル変速機構による走行伝動系を内設する。このトロイダル変速機構は、図２の要部構成側面図に示すように、軸端（図中の右端）側から動力を受ける走行伝動軸５について、フルトロイダル型バリエータによる変速部２１、仕切壁９の後側に続く遊星機構２２、Ｈｉ・Ｌｏの２つのクラッチからなる高低切替部２３等を走行伝動軸５の軸線上に構成し、ミッションケース内の仕切壁９によって画成された所定の区画内に配置する。
【００１１】
バリエータ２１は、前後配置の２つの入力ディスク４１，４２と、その間に配置した出力ディスク４３と、互いの対向面を円環凹面状に形成してこれらの対向面間に例えば１２０°の等分周間隔で介設する前後３つのバリエータローラ４４…とによって構成する。前側の入力ディスク４１は、その内部ピストンによって軸線方向に作用するエンドロードの油圧を受けつつ走行伝動軸５によって一体に回動支持し、出力ディスク４３は、後方に延びるスリーブ状の伝動部材４５を取付けて走行伝動軸５上に軸支するとともに、同伝動部材４５上に後側の入力ディスク４２を軸支することにより、バリエータローラ４４…の傾斜に応じた無段変速動力を出力ディスク４３により出力する。このバリエータローラ４４…は、専用作動油を受けることにより伝動性を確保し、また、その進退位置を制御する油圧系により傾斜角度が調節されて無段変速伝動を行う。
【００１２】
バリエータ２１の油圧制御系は、図３のシステム系統図に示すように、各バリエータローラ４４…を進退駆動する複動型の油圧シリンダ４４ａ…を備え、かつ、それぞれのシリンダロッド４４ｂ…に形成した油路を介して専用作動油を供給し、入力ディスク４１，４２と出力ディスク４３との間の伝動を確保しつつ潤滑と冷却を行うとともに、各油圧シリンダ４４ａによるバリエータローラ４４…の進退駆動と走行伝動軸５の軸端入力によるエンドロード圧とを制御する。
【００１３】
詳細には、バリエータローラ４４…の油圧シリンダ４４ａ…は、すべてを並列に油圧接続してその伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する伸長用および短縮用の２つの油圧制御部を介設する。これら２つの油圧制御部は、ポンプＰからレデュースバルブ５２によって所定の供給圧をそれぞれ受け、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４，５４とにより構成する。これらのドレン側の作動油は、各シリンダロッド４４ｂ…からバリエータローラ４４…の転動面に供給する。可変レデュースバルブ５４，５４のパイロットポートにそれぞれスプリング５４ｓ，５４ｓと調節ねじ５４ａ，５４ａとによる圧力セット部を付設する。
【００１４】
また、上記油圧シリンダ４４ａ…の伸長側と短縮側との油路間にはシャトル弁５５を介設し、このシャトル弁５５により夫々の制御圧Ｓ１，Ｓ２の高い方をパイロット圧とする圧力制御弁５６によりバリエータローラ４４…の傾斜動作による速度変更と対応してエンドロードを制御して各バリエータローラ４４…の転動接触圧を調整する。これらの専用作動油は所定区画内に限定して循環使用する。
【００１５】
上記シャトル弁５５を除くバルブ類は、図４のバルブブロック構成例の展開図に示すように、メインリリーフＲを含めてバルブブロック５７として構成する。２つの可変レデュースバルブ５４，５４はそれぞれのパイロットピストン５４ｐ，５４ｐに電磁比例減圧弁５３，５３の出力を対応して連通するとともに、圧力調節用のスプリング５４ｓ、５４ｓと調節ねじ５４ａ，５４ａ等による圧力セット部をバルブブロック５７のベース部に構成する。
【００１６】
上記構成の油圧制御装置により、変速レバーと対応して電磁比例減圧弁５３の入力電流信号が制御されることから、変速レバーの前後回動操作に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブ５４に作用し、伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラ４４…が進退駆動される。例えば、図５の増幅特性例を示す圧力制御特性図のように、２５キログラム重／平方センチメートル（以下において、「ｋｇｆ／ｃｍ２」と表記する）用の電磁比例減圧弁５３により５０ｋｇｆ／ｃｍ２用の可変レデュースバルブ５４の増幅特性を得ることができる。
【００１７】
この場合、電磁比例減圧弁５３の制御特性Ｃ１に対して圧力セット部５４ａを調節することにより、圧力精度による特性のばらつき幅Ｃ１Ｌ〜Ｃ１Ｕがあっても、伸長側および短縮側に共通の制御特性Ｃ２に揃えることができる。したがって、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラ４４…の制御を介してバリエータ２１の伝動制御精度を向上することができる。
【００１８】
次に、バリエータ２１の別の油圧制御系について説明する。以下において、前記同様の部材はその符号を付すことによって説明を省略する。
この油圧制御系は、図６のシステム系統図に示すように、バリエータローラ４４…の油圧シリンダ４４ａ…にポンプＰからレデュースバルブ５２によって所定の供給圧を伸長用および短縮用の作動油をそれぞれに受けてその保持圧を制御する２つの油圧制御部を設ける。これら２つの油圧制御部は、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバルブ５９，５９とにより構成する。これら可変リリーフバルブ５９，５９のパイロット圧は、それぞれスのプリング５９ｓに作用する調節ねじ５９ａによる圧力セット部を付設する。また、バリエータローラ４４…の各シリンダロッド４４ｂ…とエンドロード制御の圧力制御弁５６は上記供給油圧と接続する。
【００１９】
これらバルブ類は、図７の構成例展開図に示すように、メインリリーフＲを含めてバルブブロック６０として構成する。２つの可変リリーフバルブ５９，５９はそれぞれのパイロット圧として電磁比例減圧弁５３，５３の出力を対応して連通するとともに、それぞれのスプリング５９ｓ、５９ｓのセット圧調節用の調節ねじ５９ａ，５９ａをねじ込みホルダとしてバルブブロック６０のベース部に構成する。
【００２０】
上記構成の油圧制御装置により、伸長側と短縮側の２つの可変リリーフバルブ５９，５９の増幅特性をそれぞれの圧力セット部５９ａ，５９ａによって調節することにより、前記同様に、伸長側と短縮側について制御特性を揃えることができる。
【００２１】
バリエータ２１のローラ潤滑回路は、図８の油圧系統図に示すように、メインリリーフＲのＴポートからバリエータローラ４４…の各シリンダロッド４４ｂ…に作動油を供給する。これにより、メインリリーフＲの不要な全流量を多数のバリエータローラ４４…の潤滑に回すことができるので、通例による２次圧回路からオリフィスを通じて一定流量を供給する場合と比較し、多数のバリエータローラ４４…のための潤滑油量が不足して必要な一定圧を保持できないという事態を招くことなく、ポンプ容量を小さく抑えてエンジン馬力ロスを最小限としつつ、低コストでバリエータローラの耐久性を確保することができる。
【００２２】
バリエータ２１のギヤ・ベアリング等の潤滑回路については、図９の油圧系統図に示すように、各電磁比例減圧弁５３，５３および減圧弁５４，５４のドレンポートから走行伝動軸５を介して潤滑油を供給するように構成する。これにより、オイルに漬からない伝動条件下におけるバリエータローラ４４…の潤滑、冷却が可能となり、耐久性を確保することができる。
【００２３】
別のバリエータローラ４４…の潤滑例としては、図１０の油圧系統図のように、パイロットリリーフ弁Ｒのドレンポートからバリエータローラ４４…の潤滑油（冷却油）を供給する。これにより、その不要な全流量（基本的に、シリンダ作動時以外はポンプの全流量）を多数のバリエータローラ４４…の潤滑に回すことができるので、通例による２次圧回路からオリフィスを通じて一定流量を供給する場合と比較し、潤滑油量の不足（多くなると一定圧保持が困難）を補うべく、油量確保のための複数のポンプや、分流弁と組合わせた大容量ポンプ等を要することなく、ポンプ容量を小さく抑えてエンジン馬力ロスを最小限としつつ、低コストでバリエータローラの耐久性を確保することができる。
【００２４】
この場合、バリエータローラ４４…の潤滑回路には、可変レデュースバルブ５４，５４のドレンポートからさらに供給することにより、特に、機体の前後進等のバリエータローラ４４…の急激な作動の時（作動シリンダの圧力Ｓ１，Ｓ２が入れ替わる時）にシリンダ作動に流量を取られてバリエータローラ４４…の潤滑油（冷却油）が瞬間的ではあるが不足してバリエータローラ４４…の耐久性を損なうという問題を解決することができる。
【００２５】
上記バリエータ２１のエンドロードは、バリエータローラ４４…のシリンダ作動圧Ｓ１，Ｓ２の高い方をシャトル弁５５によって直接供給し、かつ、この作動圧をパイロット圧としてパイロットリリーフＲを構成し、このパイロットリリーフＲは初期（エンドロード圧力が無い時）に５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の低圧にセット可能に構成する。具体的には、バルブブロック６１は、その展開断面図を図１１に示すように、パイロットリリーフＲは、リリーフポペットとパイロット受圧部とを一体部材Ｒ１とし、かつ、最低圧力をセットするスプリングＲ２と調整ねじＲ３とによりセット部を構成する。
【００２６】
上記構成のパイロットリリーフＲにＰポートから作動油を受け、Ｅポートのエンドロードをシャトル弁５５からパイロット受圧部に受け、セット部Ｒ２，Ｒ３によって圧力設定することにより、走行系に使用するエンジン馬力ロスを最小限に抑えてロータリ耕耘等のＰＴＯ出力の増加が可能となることから、燃費向上等により環境問題への対応が可能となる。
【００２７】
また、上記パイロットリリーフＲのセット部は、図１２のバルブブロック６１の断面展開図に示すように、リリーフポペットＲ５とパイロット受圧部（パイロットスプール）Ｒ４とを別部材として構成することにより、一体構成の場合の同軸度の精度を要することなく、個々の軸線加工によって両者の作動性を確保して安定したリリーフ動作が可能となる。
【００２８】
走行伝動軸５の後段部のＨｉＬｏクラッチによる高低切替部２３の油圧制御回路は、図１３の油圧系統図に示すように、１個の電磁比例減圧弁７１とＨｉ側およびＬｏ側の２つの別々のオンオフ切替弁（ソレノイドバルブ）７２、７２で構成し、高低切替部２３の後段の走行出力軸７３からそれぞれＨｉ側およびＬｏ側の対応するクラッチ７４、７４の油路に接続する。
【００２９】
上記構成の高低切替部２３の油圧制御回路は、Ｈｉ、Ｌｏを切替える時に、各クラッチの作動時間をカバーするように別々のオンオフ切替制御弁７２、７２によって両者をラップさせるように制御する。その具体的なＨｉＬｏクラッチの切替制御は、図１４のクラッチ動作特性図に示すように、所定の回転（例えば４０ｒｐｍ）以内で一定時間についてＨｉ側およびＬｏ側が同時に入り、かつ、クラッチの作動時間を考慮してＨｉ側を先に入れ（シリンダ作動圧Ｓ１，Ｓ２も同様）、かつ、図１５（ａ）のＨｉＬｏクラッチとバリエータの制御圧力特性図に示すように、バリエータトルクに追従して圧力制御を行う。
【００３０】
上記のようにクラッチ制御することにより、バリエータ２１、遊星機構２２、Ｈｉ―Ｌｏクラッチ２３等からなるトロイダル変速装置において、Ｈｉ―Ｌｏを切替える時にＨｉ―Ｌｏのクラッチ作動時間をカバーできるので、エンドロード圧力を保持してローラトルクを確保しつつ、作動シリンダ４４ａの一方の圧力（Ｓ１）を抜く前に他方の圧力（Ｓ２）を立てることができる。これにより、伝達トルクが抜けることなく、負荷作業時でのショックを防止することができる。また、図１５（ｂ）のトルク特性図に示すように、クラッチトルクをバリエータトルクの１０〜１５％増に設定することにより、機体走行時のタイヤスリップ、大きな凹凸等の外乱によるスパークをカットしてバリエータディスクの滑りや損傷を防止することができる。
【００３１】
このように、バリエータ２１、遊星機構２２、Ｈｉ―Ｌｏクラッチ２３等からなるトロイダル変速装置においては、バリエータローラ４４…の飛び出し防止のために、エンドロード圧力を保持してトルクを確保し、この間に、別々のオンオフ切替弁７２、７２によって両者をラップさせるようにしてＨｉ―Ｌｏのクラッチ作動時間をカバーすることができる。したがって、Ｈｉ―Ｌｏを切替える時のショックが低減されるとともに、耐コンタミ性を含めてバリエータローラの保護・耐久性向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の作業車両の側面図である。
【図２】トロイダル変速機構の要部構成縦断面図である。
【図３】バリエータの油圧制御例を示すシステム系統図である。
【図４】バルブブロックの構成例の展開図である。
【図５】増幅制御例を示す圧力制御特性図である。
【図６】別の油圧制御系のシステム系統図である。
【図７】バルブブロックの構成例展開図である。
【図８】バリエータのローラ潤滑例を示す油圧系統図である。
【図９】バリエータのギヤ・ベアリング等の潤滑例を示す油圧系統図である。
【図１０】別のバリエータローラの潤滑例を示す油圧系統図である。
【図１１】図１０のバルブブロックの断面展開図である。
【図１２】図１１のバルブブロックの別構成の断面展開図である。
【図１３】高低切替部の油圧系統図である。
【図１４】ＨｉＬｏクラッチの切替制御のクラッチ動作特性図である。
【図１５】ＨｉＬｏクラッチとバリエータの制御動作特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 変速装置
２１ バリエータ
４１，４２ 入力ディスク
４３ 出力ディスク
４４ バリエータローラ
４４ａ 複動シリンダ
４４ｂ シリンダロッド
５２ レデュースバルブ
５３ 電磁比例減圧弁
５４ 可変レデュースバルブ（減圧弁）
５４ａ 調整ねじ（圧力セット部）
５４ｐ パイロットピストン
５４ｓ スプリング（圧力セット部）
５９ 可変リリーフバルブ
５９ａ 調整ねじ（圧力セット部）
Ｃ１ 制御特性
Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｕ 制御特性幅
Ｃ２ 制御特性
Ｐ ポンプ
Ｒ メインリリーフ
Ｓ１，Ｓ２ シリンダ作動圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に使用されるトロイダル変速機構の油圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示すように、トロイダル変速機構の変速装置の油圧制御装置が知られている。この油圧制御装置は、同文献の図２に示すように、バリエータローラを進退駆動するシリンダについて伸長側と短縮側の系統別にオイルポンプを設け、このオイルポンプによって供給された作動油の保持圧を調節するべく電気式油圧比例圧力制御弁を設けて構成される。この電気式油圧比例圧力制御弁に信号を送ることにより、バリエータローラ位置が進退調節されてその傾斜角を変更することにより、バリエータの変速比を無段階に調節することができる。
【０００３】
しかし、上記油圧制御装置によるバリエータローラの進退動作は、制御弁の圧力設定精度上の圧力制御特性のばらつきの影響を受けることから、伸長側と短縮側の伝動制御特性の差を避けることができなった。
【特許文献１】特開２００２−２２７９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、トロイダル変速機構の変速装置の伝動制御特性について、制御弁の圧力設定精度によるバリエータローラ駆動シリンダの伸長側と短縮側の圧力制御特性の差を簡易な構成によって小さく抑えることができるトロイダル変速機構の油圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４とからなり、この可変レデュースバルブ５４には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５４ａ，５４ｓを付設したことを特徴とする。
上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれについて圧力セット部により調節された増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動される。
【０００６】
請求項２に係る発明は、無段変速伝動するためのバリエータローラ４４を進退駆動する複動シリンダ４４ａの伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバル５９ブとからなり、この可変リリーフバル５９には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部５９ａを付設したことを特徴とする。
上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれについて圧力セット部により調節された増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のトロイダル変速機構の油圧制御装置は、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明の効果は、上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動されることから、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラの伝動制御精度を向上することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明の効果は、上記電磁比例減圧弁により入力電流信号に応じたパイロット圧が可変リリーフバルブに作用して伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラが進退駆動されることから、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラの伝動制御精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る油圧制御装置が適用されるトロイダル変速装置を搭載した作業車両の１例を示す農用トラクタの側面図である。この農用トラクタは、前輪ａと後輪ｂとを備えた機体前部にエンジンｃを搭載し、このエンジンｃの回転動力を変速装置１に伝達し、この変速装置１で適宜減速された動力を前輪ａと後輪ｂとに伝達するとともに、後部のＰＴＯ軸ｋを介して作業機Ｋ１に出力するように構成している。また、オペレータによる操作のために、ステアリングハンドルｈの前方に運転状態を表示するモニタｍ、下方にアクセルペダルｐ、変速装置１の上部に設けた操縦席ｑの側方に変速レバー７等が配置され、制御部Ｃにより自動変速可能に構成される。
【００１０】
上記変速装置１には、ＰＴＯ軸ｋの伝動系とともに、トロイダル変速機構による走行伝動系を内設する。このトロイダル変速機構は、図２の要部構成側面図に示すように、軸端（図中の右端）側から動力を受ける走行伝動軸５について、フルトロイダル型バリエータによる変速部２１、仕切壁９の後側に続く遊星機構２２、Ｈｉ・Ｌｏの２つのクラッチからなる高低切替部２３等を走行伝動軸５の軸線上に構成し、ミッションケース内の仕切壁９によって画成された所定の区画内に配置する。
【００１１】
バリエータ２１は、前後配置の２つの入力ディスク４１，４２と、その間に配置した出力ディスク４３と、互いの対向面を円環凹面状に形成してこれらの対向面間に例えば１２０°の等分周間隔で介設する前後３つのバリエータローラ４４…とによって構成する。前側の入力ディスク４１は、その内部ピストンによって軸線方向に作用するエンドロードの油圧を受けつつ走行伝動軸５によって一体に回動支持し、出力ディスク４３は、後方に延びるスリーブ状の伝動部材４５を取付けて走行伝動軸５上に軸支するとともに、同伝動部材４５上に後側の入力ディスク４２を軸支することにより、バリエータローラ４４…の傾斜に応じた無段変速動力を出力ディスク４３により出力する。このバリエータローラ４４…は、専用作動油を受けることにより伝動性を確保し、また、その進退位置を制御する油圧系により傾斜角度が調節されて無段変速伝動を行う。
【００１２】
バリエータ２１の油圧制御系は、図３のシステム系統図に示すように、各バリエータローラ４４…を進退駆動する複動型の油圧シリンダ４４ａ…を備え、かつ、それぞれのシリンダロッド４４ｂ…に形成した油路を介して専用作動油を供給し、入力ディスク４１，４２と出力ディスク４３との間の伝動を確保しつつ潤滑と冷却を行うとともに、各油圧シリンダ４４ａによるバリエータローラ４４…の進退駆動と走行伝動軸５の軸端入力によるエンドロード圧とを制御する。
【００１３】
詳細には、バリエータローラ４４…の油圧シリンダ４４ａ…は、すべてを並列に油圧接続してその伸長側および短縮側の作用油圧をそれぞれ制御する伸長用および短縮用の２つの油圧制御部を介設する。これら２つの油圧制御部は、ポンプＰからレデュースバルブ５２によって所定の供給圧をそれぞれ受け、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ５４，５４とにより構成する。これらのドレン側の作動油は、各シリンダロッド４４ｂ…からバリエータローラ４４…の転動面に供給する。可変レデュースバルブ５４，５４のパイロットポートにそれぞれスプリング５４ｓ，５４ｓと調節ねじ５４ａ，５４ａとによる圧力セット部を付設する。
【００１４】
また、上記油圧シリンダ４４ａ…の伸長側と短縮側との油路間にはシャトル弁５５を介設し、このシャトル弁５５により夫々の制御圧Ｓ１，Ｓ２の高い方をパイロット圧とする圧力制御弁５６によりバリエータローラ４４…の傾斜動作による速度変更と対応してエンドロードを制御して各バリエータローラ４４…の転動接触圧を調整する。これらの専用作動油は所定区画内に限定して循環使用する。
【００１５】
上記シャトル弁５５を除くバルブ類は、図４のバルブブロック構成例の展開図に示すように、メインリリーフＲを含めてバルブブロック５７として構成する。２つの可変レデュースバルブ５４，５４はそれぞれのパイロットピストン５４ｐ，５４ｐに電磁比例減圧弁５３，５３の出力を対応して連通するとともに、圧力調節用のスプリング５４ｓ、５４ｓと調節ねじ５４ａ，５４ａ等による圧力セット部をバルブブロック５７のベース部に構成する。
【００１６】
上記構成の油圧制御装置により、変速レバーと対応して電磁比例減圧弁５３の入力電流信号が制御されることから、変速レバーの前後回動操作に応じたパイロット圧が可変レデュースバルブ５４に作用し、伸長側および短縮側のそれぞれの増幅特性の圧力制御によりバリエータローラ４４…が進退駆動される。例えば、図５の増幅特性例を示す圧力制御特性図のように、２５キログラム重／平方センチメートル（以下において、「ｋｇｆ／ｃｍ２」と表記する）用の電磁比例減圧弁５３により５０ｋｇｆ／ｃｍ２用の可変レデュースバルブ５４の増幅特性を得ることができる。
【００１７】
この場合、電磁比例減圧弁５３の制御特性Ｃ１に対して圧力セット部５４ａを調節することにより、圧力精度による特性のばらつき幅Ｃ１Ｌ〜Ｃ１Ｕがあっても、伸長側および短縮側に共通の制御特性Ｃ２に揃えることができる。したがって、増幅特性の調節によって伸長側および短縮側のそれぞれの圧力制御特性を共通化することにより、バリエータローラ４４…の制御を介してバリエータ２１の伝動制御精度を向上することができる。
【００１８】
次に、バリエータ２１の別の油圧制御系について説明する。以下において、前記同様の部材はその符号を付すことによって説明を省略する。
この油圧制御系は、図６のシステム系統図に示すように、バリエータローラ４４…の油圧シリンダ４４ａ…にポンプＰからレデュースバルブ５２によって所定の供給圧を伸長用および短縮用の作動油をそれぞれに受けてその保持圧を制御する２つの油圧制御部を設ける。これら２つの油圧制御部は、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁５３，５３と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバルブ５９，５９とにより構成する。これら可変リリーフバルブ５９，５９のパイロット圧は、それぞれスのプリング５９ｓに作用する調節ねじ５９ａによる圧力セット部を付設する。また、バリエータローラ４４…の各シリンダロッド４４ｂ…とエンドロード制御の圧力制御弁５６は上記供給油圧と接続する。
【００１９】
これらバルブ類は、図７の構成例展開図に示すように、メインリリーフＲを含めてバルブブロック６０として構成する。２つの可変リリーフバルブ５９，５９はそれぞれのパイロット圧として電磁比例減圧弁５３，５３の出力を対応して連通するとともに、それぞれのスプリング５９ｓ、５９ｓのセット圧調節用の調節ねじ５９ａ，５９ａをねじ込みホルダとしてバルブブロック６０のベース部に構成する。
【００２０】
上記構成の油圧制御装置により、伸長側と短縮側の２つの可変リリーフバルブ５９，５９の増幅特性をそれぞれの圧力セット部５９ａ，５９ａによって調節することにより、前記同様に、伸長側と短縮側について制御特性を揃えることができる。
【００２１】
バリエータ２１のローラ潤滑回路は、図８の油圧系統図に示すように、メインリリーフＲのＴポートからバリエータローラ４４…の各シリンダロッド４４ｂ…に作動油を供給する。これにより、メインリリーフＲの不要な全流量を多数のバリエータローラ４４…の潤滑に回すことができるので、通例による２次圧回路からオリフィスを通じて一定流量を供給する場合と比較し、多数のバリエータローラ４４…のための潤滑油量が不足して必要な一定圧を保持できないという事態を招くことなく、ポンプ容量を小さく抑えてエンジン馬力ロスを最小限としつつ、低コストでバリエータローラの耐久性を確保することができる。
【００２２】
バリエータ２１のギヤ・ベアリング等の潤滑回路については、図９の油圧系統図に示すように、各電磁比例減圧弁５３，５３および減圧弁５４，５４のドレンポートから走行伝動軸５を介して潤滑油を供給するように構成する。これにより、オイルに漬からない伝動条件下におけるバリエータローラ４４…の潤滑、冷却が可能となり、耐久性を確保することができる。
【００２３】
別のバリエータローラ４４…の潤滑例としては、図１０の油圧系統図のように、パイロットリリーフ弁Ｒのドレンポートからバリエータローラ４４…の潤滑油（冷却油）を供給する。これにより、その不要な全流量（基本的に、シリンダ作動時以外はポンプの全流量）を多数のバリエータローラ４４…の潤滑に回すことができるので、通例による２次圧回路からオリフィスを通じて一定流量を供給する場合と比較し、潤滑油量の不足（多くなると一定圧保持が困難）を補うべく、油量確保のための複数のポンプや、分流弁と組合わせた大容量ポンプ等を要することなく、ポンプ容量を小さく抑えてエンジン馬力ロスを最小限としつつ、低コストでバリエータローラの耐久性を確保することができる。
【００２４】
この場合、バリエータローラ４４…の潤滑回路には、可変レデュースバルブ５４，５４のドレンポートからさらに供給することにより、特に、機体の前後進等のバリエータローラ４４…の急激な作動の時（作動シリンダの圧力Ｓ１，Ｓ２が入れ替わる時）にシリンダ作動に流量を取られてバリエータローラ４４…の潤滑油（冷却油）が瞬間的ではあるが不足してバリエータローラ４４…の耐久性を損なうという問題を解決することができる。
【００２５】
上記バリエータ２１のエンドロードは、バリエータローラ４４…のシリンダ作動圧Ｓ１，Ｓ２の高い方をシャトル弁５５によって直接供給し、かつ、この作動圧をパイロット圧としてパイロットリリーフＲを構成し、このパイロットリリーフＲは初期（エンドロード圧力が無い時）に５〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の低圧にセット可能に構成する。具体的には、バルブブロック６１は、その展開断面図を図１１に示すように、パイロットリリーフＲは、リリーフポペットとパイロット受圧部とを一体部材Ｒ１とし、かつ、最低圧力をセットするスプリングＲ２と調整ねじＲ３とによりセット部を構成する。
【００２６】
上記構成のパイロットリリーフＲにＰポートから作動油を受け、Ｅポートのエンドロードをシャトル弁５５からパイロット受圧部に受け、セット部Ｒ２，Ｒ３によって圧力設定することにより、走行系に使用するエンジン馬力ロスを最小限に抑えてロータリ耕耘等のＰＴＯ出力の増加が可能となることから、燃費向上等により環境問題への対応が可能となる。
【００２７】
また、上記パイロットリリーフＲのセット部は、図１２のバルブブロック６１の断面展開図に示すように、リリーフポペットＲ５とパイロット受圧部（パイロットスプール）Ｒ４とを別部材として構成することにより、一体構成の場合の同軸度の精度を要することなく、個々の軸線加工によって両者の作動性を確保して安定したリリーフ動作が可能となる。
【００２８】
走行伝動軸５の後段部のＨｉＬｏクラッチによる高低切替部２３の油圧制御回路は、図１３の油圧系統図に示すように、１個の電磁比例減圧弁７１とＨｉ側およびＬｏ側の２つの別々のオンオフ切替弁（ソレノイドバルブ）７２、７２で構成し、高低切替部２３の後段の走行出力軸７３からそれぞれＨｉ側およびＬｏ側の対応するクラッチ７４、７４の油路に接続する。
【００２９】
上記構成の高低切替部２３の油圧制御回路は、Ｈｉ、Ｌｏを切替える時に、各クラッチの作動時間をカバーするように別々のオンオフ切替制御弁７２、７２によって両者をラップさせるように制御する。その具体的なＨｉＬｏクラッチの切替制御は、図１４のクラッチ動作特性図に示すように、所定の回転（例えば４０ｒｐｍ）以内で一定時間についてＨｉ側およびＬｏ側が同時に入り、かつ、クラッチの作動時間を考慮してＨｉ側を先に入れ（シリンダ作動圧Ｓ１，Ｓ２も同様）、かつ、図１５（ａ）のＨｉＬｏクラッチとバリエータの制御圧力特性図に示すように、バリエータトルクに追従して圧力制御を行う。
【００３０】
上記のようにクラッチ制御することにより、バリエータ２１、遊星機構２２、Ｈｉ―Ｌｏクラッチ２３等からなるトロイダル変速装置において、Ｈｉ―Ｌｏを切替える時にＨｉ―Ｌｏのクラッチ作動時間をカバーできるので、エンドロード圧力を保持してローラトルクを確保しつつ、作動シリンダ４４ａの一方の圧力（Ｓ１）を抜く前に他方の圧力（Ｓ２）を立てることができる。これにより、伝達トルクが抜けることなく、負荷作業時でのショックを防止することができる。また、図１５（ｂ）のトルク特性図に示すように、クラッチトルクをバリエータトルクの１０〜１５％増に設定することにより、機体走行時のタイヤスリップ、大きな凹凸等の外乱によるスパークをカットしてバリエータディスクの滑りや損傷を防止することができる。
【００３１】
このように、バリエータ２１、遊星機構２２、Ｈｉ―Ｌｏクラッチ２３等からなるトロイダル変速装置においては、バリエータローラ４４…の飛び出し防止のために、エンドロード圧力を保持してトルクを確保し、この間に、別々のオンオフ切替弁７２、７２によって両者をラップさせるようにしてＨｉ―Ｌｏのクラッチ作動時間をカバーすることができる。したがって、Ｈｉ―Ｌｏを切替える時のショックが低減されるとともに、耐コンタミ性を含めてバリエータローラの保護・耐久性向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の作業車両の側面図である。
【図２】トロイダル変速機構の要部構成縦断面図である。
【図３】バリエータの油圧制御例を示すシステム系統図である。
【図４】バルブブロックの構成例の展開図である。
【図５】増幅制御例を示す圧力制御特性図である。
【図６】別の油圧制御系のシステム系統図である。
【図７】バルブブロックの構成例展開図である。
【図８】バリエータのローラ潤滑例を示す油圧系統図である。
【図９】バリエータのギヤ・ベアリング等の潤滑例を示す油圧系統図である。
【図１０】別のバリエータローラの潤滑例を示す油圧系統図である。
【図１１】図１０のバルブブロックの断面展開図である。
【図１２】図１１のバルブブロックの別構成の断面展開図である。
【図１３】高低切替部の油圧系統図である。
【図１４】ＨｉＬｏクラッチの切替制御のクラッチ動作特性図である。
【図１５】ＨｉＬｏクラッチとバリエータの制御動作特性図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 変速装置
２１ バリエータ
４１，４２ 入力ディスク
４３ 出力ディスク
４４ バリエータローラ
４４ａ 複動シリンダ
４４ｂ シリンダロッド
５２ レデュースバルブ
５３ 電磁比例減圧弁
５４ 可変レデュースバルブ（減圧弁）
５４ａ 調整ねじ（圧力セット部）
５４ｐ パイロットピストン
５４ｓ スプリング（圧力セット部）
５９ 可変リリーフバルブ
５９ａ 調整ねじ（圧力セット部）
Ｃ１ 制御特性
Ｃ１Ｌ、Ｃ１Ｕ 制御特性幅
Ｃ２ 制御特性
Ｐ ポンプ
Ｒ メインリリーフ
Ｓ１，Ｓ２ シリンダ作動圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無段変速伝動するためのバリエータローラ（４４）を進退駆動する複動シリンダ（４４ａ）の伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧（Ｓ１，Ｓ２）をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、
上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁（５３）と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ（５４）とからなり、この可変レデュースバルブ（５４）には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部（５４ａ，５４ｓ）を付設したことを特徴とするトロイダル変速機構の油圧制御装置。
【請求項２】
無段変速伝動するためのバリエータローラ（４４）を進退駆動する複動シリンダ（４４ａ）の伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧（Ｓ１，Ｓ２）をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、
上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁（５３）と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバル（５９）ブとからなり、この可変リリーフバル（５９）には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部（５９ａ）を付設したことを特徴とするトロイダル変速機構の油圧制御装置。
【請求項１】
無段変速伝動するためのバリエータローラ（４４）を進退駆動する複動シリンダ（４４ａ）の伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧（Ｓ１，Ｓ２）をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、
上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁（５３）と、その出力圧をパイロット圧として受けることにより作用油圧の調節が可能な可変レデュースバルブ（５４）とからなり、この可変レデュースバルブ（５４）には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部（５４ａ，５４ｓ）を付設したことを特徴とするトロイダル変速機構の油圧制御装置。
【請求項２】
無段変速伝動するためのバリエータローラ（４４）を進退駆動する複動シリンダ（４４ａ）の伸長側および短縮側と接続し、その伸長側および短縮側の作用油圧（Ｓ１，Ｓ２）をそれぞれ制御する２つの油圧制御部を備えるトロイダル変速機構の油圧制御装置において、
上記２つの油圧制御部は、それぞれ、入力電流信号に応じて油圧を調節する電磁比例減圧弁（５３）と、その出力圧をパイロット圧として保持油圧の調節が可能な可変リリーフバル（５９）ブとからなり、この可変リリーフバル（５９）には、そのパイロット圧について予圧調節可能な圧力セット部（５９ａ）を付設したことを特徴とするトロイダル変速機構の油圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２９１２（Ｐ２００６−２９１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２２４３（Ｐ２００４−１８２２４３）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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