JP5167360B2 - 油圧式ピストン機械の行程容積の調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分の記載に基づく油圧式ピストン機械の行程容積の調整装置に関するものである。

この油圧式ピストン機械は、変速比を無段階に変更するために、例えば油圧機械式の動力分割変速機における油圧動力部に用いられる。このために、ピストン機械の行程容積を調整するための調整装置が必要となる。

特許文献１には、ピストン機械と、該ピストン機械を無段階に調整可能な調整装置とを備えた無段階式の油圧機械式動力分割変速機が開示されている。この調整装置は制御装置を含んで構成されており、この制御装置によりピストン機械が制御されるようになっている。また、調整装置はシステムをオーバロードから保護するために圧力制限弁を備えており、この圧力制限弁により最大圧力が制限されるようになっている。圧力制限弁を作動させると、エネルギーが熱に変換されるが、この熱は冷却器により放出する必要がある。

独国特許出願公開第４２０６０２３号明細書

本発明の目的とするところは、簡易に構成可能であるとともに、システムをオーバヒートから保護することが可能な油圧式ピストン機械の行程容積の調整装置を提供することにある。

上記目的は、請求項１記載の特徴を備えた調整装置により達成される。

調整装置は第１及び第２のピストン機械を備えており、これらピストン機械は斜板式に構成されている。斜板式のピストン機械は、効率が非常に高いという特長がある。また、これら両ピストン機械は、互いに隣り合うように配置されているとともに、いわゆるヨークと呼ばれる共通の部材を備えている。この共通の部材により、両ピストン機械は共通に調整されることができる。また、これらピストン機械は管路を備えており、該管路を介して両ピストン機械は互いに接続されている。これにより、ピストン機械はいわゆる閉回路を形成している。

ところで、ピストン機械の行程容積を調整するための前記共通の部材は、該共通の部材の第１の位置において第１のピストン機械が小さな行程容積又は行程容積ゼロに調整される一方、第２のピストン機械が大きな行程容積又は最大の行程容積に調整されるように配置されている。また、第１のピストン機械は、例えばポンプとして動作し、作動油をこの場合エンジンとして動作する第２のピストン機械へ送出する。なお、第１のピストン機械をエンジンとして動作させ、第２のピストン機械をポンプとして動作させてもよい。

前記共通の部材を第１の位置から第２の位置へ切り換えると、第１のピストン機械（例えばポンプ）の行程容積が増大する一方、第２のピストン機械（例えばエンジン）の行程容積が減少する。共通の部材を第２の位置で動作させる場合、第１のピストン機械は最大の行程容積を有しつつポンプとして動作し、吐出量が最大となる。これに対し、第２のピストン機械は、最小の行程容積を有し、高い回転数を伴うエンジンとして動作する。

前記共通の部材は、例えば油圧シリンダなどの調整手段によって、第１の位置から第２の位置へ、又は第２の位置から第１の位置へ調整される。これにより、例えば車両の運転者が、機械的又は電気的に切換弁を制御する手動設定のための装置（例えばアクセルペダル）を介して運転者の意図を前記共通の部材の調整手段に伝達することが可能である。これにより、共通の部材、すなわち手動設定のための装置が運転者の意図に応じて調整されることになる。

運転者が第２のピストン機械について高い回転数を望む場合、前記共通の部材は第２の位置へ調整され、運転者が第２のピストン機械について低い回転数を望む場合には前記共通の部材が第１の位置へ調整される。また、走行抵抗が増大すると、第１と第２のピストン機械を接続する管路内の許容圧力を超過することがある。

本発明においては、あらかじめ定めた所定の圧力レベルを超えると、前記共通の部材は第１の位置へ調整され、これにより第１のピストン機械（例えばポンプ）が小さな行程容積に調整される一方、第２のピストン機械（例えばエンジン）が大きな行程容積に調整される。これにより、管路内の圧力が低下する。上記所定の圧力レベルは圧力制限弁が開放される許容最大圧力レベルより低く設定されており、エネルギーが圧力制限弁を介して熱に変換されることがないため、システムをオーバヒートから保護することが可能である。

本発明の他の実施形態においては、もう１つの手動設定を行うための装置を介してもう１つの手動設定を管路内における現在の圧力レベルに加えることにより、上記共通の部材が低い圧力レベルにおいても第１の位置へ調整される。そのため、許容最大圧力に対して無段階に影響を与えることができる。

また、弾性部材によって初期位置に調整されつつ該初期位置において上記共通の部材を第１の位置に接続する、単純に作用する油圧シリンダを使用する場合には、この油圧シリンダに圧力源からの圧力を負荷することで、上記共通の部材が第１の位置から第２の位置へ変位する。油圧シリンダを作動油リザーバに接続する場合には、上記共通の部材が第１の位置へ復帰する。

ところで、手動設定を行うための装置を他の切換弁で構成してもよく、この切換弁は、油圧シリンダを運転者の意図に応じて圧力源又は作動油リザーバに接続するものであるとともに、上記共通の部材の位置を決定するものである。これにより、ピストン機械の回転数が設定される。

また、前記他の切換弁と油圧シリンダの間には切換弁が配置されており、この切換弁は、その初期位置においては上記他の切換弁からの作動油を油圧シリンダに流通させるものである一方、初期位置以外の位置においては上記他の切換弁から作動油を遮断し油圧シリンダを作動油リザーバに接続するものである。なお、管路内の圧力レベルが所定の圧力レベルを超えると初期位置以外の位置に設定される。

したがって、上記他の切換弁を介して、上記共通の部材を回転数をコントロールするために制御可能であるとともに、上記共通の部材をその第１の位置へ調整することで、油圧シリンダと上記他の切換弁の間に配置された切換弁を介して圧力レベルを制限することも可能である。

本発明によれば、簡易に構成可能であるとともに、システムをオーバヒートから保護することが可能な油圧式ピストン機械の行程容積の調整装置を提供することが可能である。

調整装置の油圧回路図である。 油圧機械式動力分割変速機の概要を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜図１＞
調整装置は斜板式の第１のピストン機械１及び斜板式の第２のピストン機械２を備えており、動作状態において、第１のピストン機械１は例えばポンプとして動作し、第２のピストン機械２は例えばモータとして動作するようになっている。そして、これら第１及び第２のピストン機械１，２は、管路３を介して互いに接続されているとともに、これらの行程容積は、共通の部材４によって調整されるようになっている。

また、弾性的に付勢された油圧シリンダ５が上記共通の部材４に接続されており、油圧シリンダ５の無負荷状態においては、第１のピストン機械１の行程容積がゼロに設定されている。すなわち、第１のピストン機械１が動作しても、作動油が全く供給されないように調整されている。

一方、第２のピストン機械２は、油圧シリンダ５の無負荷状態においてその行程容積が最大となるように設定されている。また、油圧源６は、作動油を作動油リザーバ７から管路８へ供給する。油圧シリンダ５の無負荷状態において、上記部材４が第１の位置から第２の位置へ調整されると、手動設定を行うための装置１０の切換弁９は、作動油を管路８から管路１１へ流通させるように切り換えられる。

そして、切換弁１２がその初期位置にあれば、作動油は管路１１から管路１３を介して油圧シリンダ５に至り、上記部材４が第２の位置へもたらされる。これにより、第１のピストン機械１の行程容積が増大される一方、第２のピストン機械２の行程容積が減少される。また、作動油は、第１のピストン機械１から管路３を介して第２のピストン機械２へ供給される。

切換弁１２は弾性部材１４によってその初期位置に保持され、管路３内における比較的高い圧力が切換弁１５及び管路１６を介して円板リング面１７へ伝達される。この円板リング面１７は、圧力制限弁１８の開放圧力以下で切換弁１２が第２の位置へもたらされるよう弾性部材１４によって付勢されている。これにより、管路１１における作動油が油圧シリンダ５へ至ることが防止されることになる。また、油圧シリンダ５は作動油リザーバ７に接続されるため、上記部材４が第１の位置へもたらされ、管路３内における圧力が再び低下する。

また、切換弁１２を圧力制限弁１８の開放圧力レベル以下に調整することで圧力制限弁１８の閉弁状態が維持され、駆動部がオーバヒートから保護されることになる。そして、管路３内の圧力が再び低下すると、切換弁１２がその初期位置へ再び戻されるとともに、管路１１内の作動油が再び油圧シリンダ５内へ至ることになる。なお、切換弁１２は、管路２０に接続された円板面１９を備えている。

また、手動設定を行うための他の装置２２の切換弁２１を作動させると、該切換弁２１により、作動油は管路８から管路２０を経て円板面１９へ至る。そして、この円板面１９に作用する圧力により、切換弁１２の弾性部材１４に対して力が作用する。また、この圧力は、円板面１７に作用する管路１６内の圧力を合計したものである。これにより、管路８における圧力は管路１６における圧力に加えられ、切換弁１２の切換点を無段階に、かつ、手動設定を行うための他の装置２２に応じて調整することが可能である。

ところで、円板面１９と円板リング面１７の面積比は３：１００とするのが好ましい。これにより、例えば１６バールの最大制御圧が発生する場合、円板面上での５３３バールに相当する力が切換弁１２に作用することになる。そして、上記のように圧力を無段階に制限することで、移動車両における調整装置の使用時に、けん引力調整を無段階に行うことが可能である。さらに、手動設定を行うための装置１０により、無段階の速度調整を行うことも可能である。そして、無段階の速度調整と無段階のけん引力調整を組み合わせれば、車両の無段階の出力調整を行うことが可能である。

なお、圧力源６は、変速機における調整装置の使用時に調整装置に油圧を供給するほか、変速機操作手段２３及びクラッチ２４にも油圧を供給するものである。

＜図２＞
油圧機械式の動力分割変速機は図１に示すような第１のピストン機械１及び第２のピストン機械２を備えており、これら第１及び第２のピストン機械１，２は、共通の部材４により行程容積が変更できるようになっている。また、動力出力部２５は、前進走行用のクラッチ２６又は後進走行用のクラッチ２７を介して駆動装置２８に接続可能となっている。なお、走行範囲は、クラッチ２９，３０によって切換可能である。そして、複合変速機３１は、機械的な動力と油圧による動力を合計するものである。

１ 第１のピストン機械
２ 第２のピストン機械
３ 管路
４ 部材
５ 油圧シリンダ
６ 油圧源
７ 作動油リザーバ
８ 管路
９ 切換弁
１０ 手動設定を行うための装置
１１ 管路
１２ 切換弁
１３ 管路
１４ 弾性部材
１５ 切換弁
１６ 管路
１７ 円板リング面
１８ 圧力制限弁
１９ 円板面
２０ 管路
２１ 切換弁
２２ 手動設定を行うための装置
２３ 変速機操作手段
２４ クラッチ
２５ 動力出力部
２６ 前進走行用クラッチ
２７ 後進走行用クラッチ
２８ 駆動装置
２９ クラッチ
３０ クラッチ
３１ 複合変速機

Claims (8)

1. 斜板式の複数のピストン機械の行程容積を調整する調整装置であって、第１のピストン機械（１）を第２のピストン機械（２）に隣り合うよう配置し、これら第１及び第２のピストン機械を接続する管路（３）が設けられ、これら第１及び第２のピストン機械が調整可能な複数の軸を有しており、該軸は、共通の部材（４）の変位により共通に調整されるよう前記共通の部材（４）を介して結合されており、前記共通の部材（４）の第１の位置において、前記第１のピストン機械（１）が小さな行程容積又は行程容積ゼロに調整される一方、前記第２のピストン機械（２）が大きな行程容積又は最大の行程容積に調整され、前記共通の部材（４）の第２の位置において、前記第１のピストン機械（１）が大きな行程容積又は最大の行程容積に調整される一方、前記第２のピストン機械（２）が小さな行程容積又は行程容積ゼロに調整され、前記共通の部材（４）の調整手段（５）が設けられており、前記共通の部材（４）が手動設定を行うための装置（１０）に応じてその第１の位置又は第２の位置に調整可能である一方、前記管路（３）内の圧力が所定の圧力を上回ると、前記共通の部材（４）が前記手動設定を行うための装置（１０）から独立して第１の位置にもたらされる前記調整装置において、
   更にもう１つの手動設定を行うための装置（２２）を設け、該装置（２２）によって、該装置（２２）の操作時に、前記共通の部材（４）を前記管路（３）における圧力及び前記装置（２２）の操作に応じて前記第１の位置へ調整するよう構成したことを特徴とする調整装置。
2. 前記共通の部材（４）の前記調整手段（５） を油圧シリンダとして形成するとともに、該油圧シリンダを、その初期位置で前記共通の部材（４）を第１の位置に保持する一方、圧力を負荷されることで前記共通の部材（４）を第２の位置にもたらすよう構成したことを特徴とする請求項１記載の調整装置。
3. 前記油圧シリンダ（５）の上流側に切換弁（１２）を接続するとともに、該切換弁（１２）の初期位置において、前記油圧シリンダ（５）を、前記手動設定を行うための装置（１０）に依存しつつ前記切換弁（１２）を介して圧力源（６）又は作動油リザーバ（７）に接続し、前記切換弁（１２）により、該切換弁（１２）の初期位置以外の位置で前記油圧シリンダ（５）を前記作動油リザーバ（７）に接続するとともに、これにより前記共通の部材（４）を前記手動設定を行うための装置（１０）から独立して前記第１の位置へ調整するよう構成したことを特徴とする請求項２記載の調整装置。
4. 前記切換弁（１２）をその初期位置から他の位置へ切り換えるために、前記管路（３）内の圧力を前記切換弁（１２）に作用させることを特徴とする請求項３記載の調整装置。
5. 前記切換弁（１２）に作用する前記管路（３）内の圧力に前記もう１つの手動設定を行うための装置（２２）によって調整される圧力を加えて、この合計された圧力を前記切換弁（１２）の切換に使用するよう構成したことを特徴とする請求項４記載の調整装置。
6. 前記切換弁（１２）を弾性部材（１４）に抗して調整可能に構成するとともに、圧力が負荷される第１及び第２の面（１９，１７）を設け、これら第１及び第２の面（１９，１７）のうち少なくともいずれかに圧力が負荷された場合に、前記切換弁（１２）を、その初期位置から前記弾性部材（１４）に抗して他の位置へもたらし、前記第１の面（１９）を前記もう１つの手動設定を行うための装置（２２）を介して前記油圧源（６）における作動油に接続可能とし、前記第２の面（１７）を、比較的高い圧力を有する、前記管路（３）内の作動油に接続可能としたことを特徴とする請求項５記載の調整装置。
7. 前記第１の面（１９）を前記第２の面（１７）よりも大きく設定したことを特徴とする請求項６記載の調整装置。
8. 前記第１及び第２のピストン機械（１，２）を、油圧式の出力部と機械式の出力部を有する動力分割変速機内に配置し、かつ、前記油圧式の出力部を前記第１及び第２のピストン機械（１，２）に接続したことを特徴とする請求項１記載の調整装置。

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