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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein hydrostatisches kontinuierlich
veränderliches
Getriebe, in welchem eine Hydraulikpumpe und ein Hydraulikmotor über einen
geschlossenen Hydraulikkreislauf verbunden sind und die Kapazität der Hydraulikpumpe oder/und
des Hydraulikmotors variiert wird, um die Eingangsdrehzahl der Hydraulikpumpe
zu verändern und
eine Ausgangsdrehzahl des Hydraulikmotors zu erhalten.
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Verschiedene
Typen von kontinuierlich veränderlichen
Getrieben sind bekannt und auf dem Markt erhältlich. Einige Beispiele sind
die hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe, welche in
den Druckschriften JP-A Nr. 42446/1994, JP-B Nr. 2920772 und JP-A
Nr. 100909/1997 der Anmelderin offenbart sind. Die hydrostatischen
kontinuierlich veränderlichen
Getriebe, welche in diesen Druckschriften offenbart sind, enthalten
eine Taumelscheiben-Kolbenpumpe, einen Taumelscheiben-Kolbenmotor
sowie einen geschlossenen Hydraulikkreislauf, der den Auslassanschluss
und den Einlassanschluss der Taumelscheiben-Kolbenpumpe mit dem
Auslassanschluss und dem Einlassanschluss des Taumelscheiben-Kolbenmotors
verbindet, wobei ein Taumelscheiben-Plattenelement durch eine Maschine
angetrieben wird und ein Pumpenzylinder und ein Motorzylinder miteinander
verbunden und zusammen an einer Ausgangswelle angeordnet sind und
wobei eine Rotation eines Motortaumelscheibenelements gesteuert/geregelt
wird und der Winkel der Motortaumelscheibe einstellbar ist.
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In
diesem Typ eines hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes ist es bekannt, ein Kupplungsventil bereitzustellen, welches
den Hochdruckölweg
und den Niederdruckölweg,
die den geschlossenen Hydraulikkreislauf bilden, verbinden oder
trennen, und eine Kupplungsbetätigung
auszuführen,
um die Größe der von
der Hydraulikpumpe auf den Hydraulikmotor zu übertragenden Drehantriebskraft zu
steuern/regeln oder um diese Übertragung
von Drehkraft zu stoppen. Beispielsweise offenbart die JP-A Nr.
100909/1997 eine automatische Kupplungsvorrichtung, welche ein Kupplungsventil auf
diese Weise nutzt. Dieses Kupplungsventil umfasst eine Feder (Vorspannmittel),
um es in Öffnungsrichtung
vorzuspannen, und einen hydraulischen Regler zum Erzeugen eines
einer Eingangsdrehzahl entsprechenden Regleröldrucks und öffnet und schließt nach
Maßgabe
der Federvorspannkraft und der Reglerkraft (Regleröldruck),
um den Hochdruckölweg
und den Niederdruckölweg
zu verbinden oder zu trennen.
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Wenn
bei dem oben genannten Kupplungsventil die Maschienendrehzahl (Eingangsdrehzahl) gering
ist (z.B. während
des Leerlaufs der Maschine), so überwiegt
die Federvorspannkraft und öffnet
das Kupplungsventil. Wenn die Maschinendrehzahl hoch ist, so überwiegt
die Reglerkraft und schließt
das Kupplungsventil. Das Problem liegt jedoch darin, dass zum Zeitpunkt
des Starts des Fahrzeugs, wenn die Kupplung teilweise in Eingriff
ist, wenn nämlich das
Kupplungsventil teilweise geöffnet
ist, es notwendig ist, zusätzlich
eine Ölkühlvorrichtung
vorzusehen oder die Leistung einer Ölkühlvorrichtung zu verbessern,
da nur ein Teil der Maschinenleistung als Antriebskraft genutzt
wird und der Rest der Maschinenleistung einen Anstieg der Arbeitsöltemperatur
in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf verursachen kann.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf dieses Problem entstanden
und hat zur Aufgabe, ein hydrostatischen kontinuierlich veränderliches
Getriebe bereitzustellen, welches einen Anstieg der Temperatur von
Arbeitsöl
in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf verhindert, insbesondere
einen Anstieg der Temperatur von Arbeitsöl bei teilweise geöffnetem
Kupplungsventil (teilweiser Kupplungseingriffszustand) verhindert.
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In
einem hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung sind daher eine Hydraulikpumpe und ein Hydraulikmotor
durch einen geschlossenen Hydraulikkreislauf verbunden und die Kapazität der Hydraulikpumpe
oder/und des Hydraulikmotors wird variiert, um die Eingangsdrehzahl
der Hydraulikpumpe zu verändern
und eine Ausgangsdrehzahl des Hydraulikmotors zu erhalten und ein
Ventilschieber ist beweglich in einem Schieberloch vorgesehen, welches axial
in einer die Hydraulikpumpe und den Hydraulikmotor drehbar haltenden
Haltewelle verläuft
(in einer Ausführungsform
zum Beispiel eine Getriebeausgangswelle 6), wobei die Haltewelle
Hochdruck-Kupplungsölwege enthält (zum
Beispiel äußere Abzweigungsölwege 6b, 6c),
welche mit einem Hochdruckölweg
(in einer Ausführungsform
zum Beispiel ein äußerer Kanal 57)
als ein Bestandteil des geschlossenen Hydraulikkreislaufs verbunden
sind und welche einen zu dem Schieberloch hin geöffneten Hochdruck-Kupplungsanschluss
aufweisen, und einen Niederdruck-Kupplungsölweg enthält (in einer Ausführungsform
zum Beispiel ein innerer Abzweigungsölweg 6a), welcher
mit einem Niederdruckölweg
(in einer Ausführungsform
zum Beispiel ein innerer Kanal 56) als ein Bestandteil
des geschlossenen Hydraulikkreislaufs verbunden ist und welcher
einen zu dem Schieberloch hin geöffneten
Niederdruckkupplungsanschluss aufweist, Ferner ermöglicht eine am
Außenumfang
des Ventilschiebers ausgebildete Verbindungsnut (in einer Ausführungsform
zum Beispiel eine rechte Nut 72) eine Bewegung des Ventilschiebers
zwischen einer Kupplungslöseposition,
in welcher der Hochdruck-Kupplungsanschluss
und der Niederdruck-Kupplungsanschluss verbunden sind, und einer
Kupplungseingriffsposition, in welcher eine Außenumfangsfläche (in
einer Ausführungsform
zum Beispiel eine mittlere Erhebung 73) des Ventilschiebers
den Hochdruck-Kupplungsanschluss wenigstens überdeckt; und die Verbindungsnut
ist mit der Außenumgebung über einen
in dem Ventilschieber ausgebildeten Hauptauslassölweg verbunden.
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In
diesem hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe ist es
von Vorteil, wenn der Hauptauslassölweg aus einer axial in dem
Ventilschieber verlaufenden Ölreservoirkammer
und einem in dem Ventilschieber ausgebildeten Arbeitsölauslassloch
(in einer Ausführungsform
zum Beispiel ein Ölweg
mit einer Mündung 70d)
gebildet ist, welches von der Ölreservoirkammer
zur Außenumgebung
hin verläuft.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn ein wellenseitiger Nebenauslassölweg (in
einer Ausführungsform zum
Beispiel ein Auslassloch 6e), welcher an einem Ende zur
Außenumgebung
und am anderen Ende zu dem Schieberloch geöffnet ist, in der Haltewelle
ausgebildet ist und ein schieberseitiger Nebenauslassölweg (in
einer Ausführungsform
zum Beispiel ein Auslassloch 70b), welcher mit dem Hauptauslassölweg verbunden
ist und zu einer Außenumfangsfläche hin geöffnet ist,
in dem Ventilschieber ausgebildet ist; wobei dann, wenn sich der
Ventilschieber in einer teilweisen Kupplungseingriffsposition befindet,
in welcher die Verbindungsnut mit dem Hochdruck-Kupplungsanschluss
teilweise verbunden ist, der wellenseitige Nebenauslassölweg und
der schieberseitige Nebenauslassölweg
verbunden sind.
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Da
gemäß dem oben
beschriebenen hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe der vorliegenden
Erfindung die an dem Außenumfang des
Ventilschiebers ausgebildete Verbindungsnut mit der Außenumgebung
durch einen in dem Ventilschieber ausgebildeten Hauptauslassölweg verbunden
ist, wird ein Teil des Arbeitsöls
in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf durch den Hauptauslassweg
nach außen
gedrückt,
wenn das Kupplungsventil teilweise geöffnet ist (teilweiser Kupplungseingriffszustand). Somit
kann Arbeitsöl,
dessen Temperatur in dem teilweisen Kupplungseingriffszustand angestiegen
ist, durch den Hauptauslassölweg
ausgelassen werden und gekühltes,
frisches Arbeitsöl
kann dem geschlossenen Hydraulikkreislauf zugeführt werden, so dass ein Anstieg
der Temperatur von Arbeitsöl
in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf verhindert werden kann.
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Wenn
in diesem Fall der Hauptauslassölweg aus
einer Ölreservoirkammer
gebildet ist, welche axial in dem Ventilschieber verläuft, und
ein Arbeitsölauslassloch
in dem Ventilschieber ausgebildet ist, welches von der Ölreservoirkammer
zur Außenseite hin
verläuft,
so kann die Struktur des Hauptauslassölwegs vereinfacht werden und
das Getriebe kann kompakt aufgebaut sein.
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Es
wird bevorzugt, dass dann, wenn der Ventilschieber sich in einer
teilweisen Kupplungseingriffsposition befindet (das Kupplungsventil
ist teilweise geöffnet
oder die Kupplung ist teilweise im Eingriff), der wellenseitige
Nebenauslassölweg
und der schieberseitige Nebenauslassölweg verbunden sind. Wenn dies
der Fall ist, so kann das Arbeitsöl, dessen Temperatur aufgrund
der Maschinenleistung im teilweisen Kupplungseingriffszustand angestiegen
ist, nicht nur durch den Hauptauslassölweg, sondern außerdem durch
den Nebenauslassölweg
nach außen ausgelassen
werden, so dass ein Anstieg der Temperatur des Arbeitsöls in dem
geschlossenen Hydraulikkreislauf effektiver verhindert werden kann.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung näher
beschrieben.
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1 zeigt
eine Schnittansicht, welche die Struktur eines hydrostatischen kontinuierlich
veränderlichen
Getriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 zeigt
eine Außenansicht,
welche ein Motorrad zeigt, das das oben genannte hydrostatische
kontinuierlich veränderliche
Getriebe aufweist.
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3 zeigt
eine schematische Ansicht, welche die Struktur des Kraftübertragungswegs
der das oben genannte hydrostatische kontinuierlich veränderliche
Getriebe aufweisenden Antriebseinheit zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht, welche die Struktur des oben genannten hydrostatischen
kontinuierlich veränderlichen
Getriebes zeigt.
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5 ist
eine Schnittansicht, welche in einem Ausschnitt das oben genannte
hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe in vergrößerter Form
zeigt.
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6 ist
eine Schnittansicht, welche in einem Ausschnitt das oben genannte
hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe in vergrößerter Form
zeigt.
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7 zeigt
eine Vorderansicht und eine Schnittansicht, welche das zum Positionieren
des Rotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes verwendete Splintelement zeigt.
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8 ist
eine Vorderansicht und eine Schnittansicht, welche den zum Positionieren
des Rotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes verwendeten Haltering zeigen.
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9 ist
eine Vorderansicht und eine Schnittansicht, welche den zum Positionieren
des Rotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes verwendeten Sicherungsring zeigen.
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10 ist
eine Schnittansicht, welche das Motorservosystem des oben genannten
hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebes zeigt.
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11 ist
eine Schnittansicht, welche die Strukturen der hydraulischen Pumpe
und der Kupplungsvorrichtung des oben genannten hydrostatischen
kontinuierlich veränderlichen
Getriebes zeigt.
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12 ist
eine Schnittansicht, welche die Strukturen der Getriebeausgangswelle
und des Ausgangsrotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich
veränderlichen
Getriebes zeigt.
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13 ist
eine Schnittansicht, welche die Strukturen der Getriebeausgangswelle
und des Ausgangsrotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich
veränderlichen
Getriebes zeigt.
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14 ist
eine Schnittansicht, welche die Strukturen der Getriebeausgangswelle
und des Ausgangsrotors des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich
veränderlichen
Getriebes zeigt.
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15 ist
eine Schnittansicht, welche die Struktur des Blockiermechanismus
des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes zeigt.
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16 ist
eine Schnittansicht entlang der mit Pfeilen versehenen Linie Y-Y
in 15, welche die Struktur des oben genannten Blockiermechanismus in
seiner normalen Position zeigt.
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17 ist
eine Schnittansicht entlang der mit Pfeilen versehenen Linie Y-Y
von 15, welche die Struktur des oben genannten Blockiermechanismus in
seiner Blockierposition zeigt.
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18 ist
eine Darstellung des Hydraulikkreislaufs, welche die Ölweganordnung
des oben genannten hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebes zeigt.
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2 zeigt
ein äußeres Gesamterscheinungsbild
eines Motorrads, welches ein hydrostatisches kontinuierlich veränderliches
Getriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist. In 2 ist die innere Struktur des
Motorrads teilweise freigelegt, indem ein Seitenabdeckelement entfernt
ist. Das Motorrad 100 umfasst: einen Hauptrahmen 110;
eine Vordergabel 120, welche um einen Schaft drehbar angebracht
ist, der vertikal und schräg
am vorderen Ende des Hauptrahmens 110 verläuft; ein
Vorderrad 101, welches drehbar am unteren Ende der Vordergabel 120 angebracht
ist; einen Schwenkarm 130, welcher um eine horizontal hinter
dem Hauptrahmen 110 verlaufende Schwenkverbindungswelle 130a schwenkbar
angebracht ist und welcher vertikal schwingend angebracht ist; sowie
ein Hinterrad 102, welches drehbar an dem hinteren Ende
des Schwenkarms 130 angebracht ist.
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Am
Hauptrahmen 110 angebracht sind: ein Kraftstofftank 111;
ein Fahrersitz 112; ein Hauptständer 113a und ein
Nebenständer 113b zum
Halten des Fahrzeugs in einer aufrechten Position, während es steht;
ein Vorderlicht 114, um nach vorne zu leuchten; ein Kühler 115 zum
Kühlen
von Maschinenkühlwasser;
eine Antriebseinheit PU zum Erzeugen einer Drehantriebskraft für das Hinterrad 102 usw.
Eine Lenkstange 121 (Steuerungslenkstange), welche durch
einen Fahrer gelenkt wird; ein Rückspiegel 122 für die Sicht
nach hinten usw. sind an der Vordergabel 120 angebracht.
Eine Antriebswelle zum Übertragen
der durch die Antriebseinheit PU erzeugten Drehantriebskraft auf
das Hinterrad in einer später angegebenen
Weise befindet sich innerhalb des Schwenkarms 130.
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In
diesem Motorrad 100 verwendet die Antriebseinheit PU ein
hydrostatisches kontinuierlich veränderliches Getriebe (CVT) gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Antriebseinheit wird im Folgenden erläutert. Zunächst zeigt 3 die
allgemeine Struktur der Antriebseinheit PU, welche umfasst: eine
eine Drehantriebskraft erzeugende Maschine E; ein hydrostatisches
kontinuierlich veränderliches
Getriebe CVT, welches seine Ausgangsdrehzahl kontinuierlich verändert; sowie
eine Getrieberadanordnung GT, welche die Richtung der Ausgangsdrehung dieses
hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebes CVT ändert und
diese überträgt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die Maschine E aus einer V-Zylinder-Maschine
mit einer V-Reihe und einem in V-Form verlaufenden Zylinder 1 (welcher sich
nach oben zurück
und vor sowie schräg
erstreckt) gebildet. Diese Maschine E weist einen Kolben 2 in
dem mit einem Einlassventil 1a und einem Auslassventil 1b vorgesehenen
Zylinder 1 auf. In der Maschine E werden das Einlassventil 1a und
das Auslassventil 1b zu einer vorbestimmten Zeit geöffnet/geschlossen,
um eine Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemischs
in der Zylinderkammer einzuleiten, so dass der Kolben 2 sich
hin und her bewegt. Die Hin und Herbewegung des Kolbens 2 wird über eine
Verbindungsstange 2a auf den Kurbelabschnitt 3a übertragen,
um eine Kurbelwelle 3 zu drehen. Ein Eingangsantriebsrad 4 mit
einem Dämpfer 4a ist
an einem Ende der Kurbelwelle 3 angebracht und die Drehantriebskraft
der Kurbelwelle 3 wird auf das Eingangsantriebsrad 4 übertragen.
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Ein
Antriebskettenrad 8a ist an der Kurbelwelle 3 angebracht
und die Drehantriebskraft wird über
eine Kette 8b auf ein angetriebenes Kettenrad 8c übertragen,
welches an Pumpenantriebswellen 9a und 9b angebracht
ist. Eine Ölpumpe
OP und eine Wasserpumpe WP sind, wie gezeigt ist, an den Pumpenantriebswellen 9a und 9b angeordnet
und werden durch die Maschine E angetrieben. Das aus der Ölpumpe OP
ausgelassene Arbeitsöl
wird, wie später beschrieben
wird, als Nachfüllöl oder als
Schmiermittel für
das hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe CVT zugeführt und
wird, wie in 2 gezeigt ist, durch einen Ölkühler 116 hinter
und unterhalb der Antriebseinheit PU gekühlt und durch einen Ölfilter 117 gefiltert.
Das aus der Wasserpumpe WP ausgelassene Kühlwasser wird dazu verwendet,
die E zu kühlen
und das durch die Maschine E erwärmte Kühlwasser
wird durch den Kühler 115 gekühlt.
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Das
hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe CVT enthält eine Hydraulikpumpe
P vom Taumelplatten-Kolbentyp sowie einen Hydraulikmotor M vom Taumelplatten-Kolbentyp.
Ein angetriebenes Eingangsrad 5, welches mit dem Pumpengehäuse der
Hydraulikpumpe P vom Taumelplatten-Kolbentyp gekoppelt ist, kämmt mit
dem oben genannten Eingangsantriebsrad 4, so dass die Drehantriebskraft
der Maschine E auf das angetriebene Eingangsrad 5 zum Drehen
des Pumpengehäuses übertragen
wird. Die Hydraulikpumpe P ist hier vom Typ mit fester Kapazität mit einem
konstanten Taumelplattenwinkel und der Hydraulikmotor M ist vom
Typ mit variabler Kapazität
mit einem variablen Taumelplattenwinkel und weist ein Motorservosystem
SV auf, um den Motortaumelplattenwinkel einzustellen. Die durch
dieses hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe CVT kontinuierlich
veränderte
Ausgangsdrehzahl wird an eine Getriebeausgangswelle 6 ausgegeben
(Details des hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebes CVT werden
im Detail später
beschrieben).
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Die
Getriebeausgangswelle 6 ist mit der Getrieberadanordnung
GT derart verbunden, dass eine Drehung der Getriebeausgangswelle 6 von „vorwärts" zu „neutral" oder andersherum
geschaltet wird oder durch die Getrieberadanordnung GT verlangsamt
wird. Die Getrieberadanordnung GT weist eine Gegenwelle 10 und
eine erste Ausgangsantriebswelle 15 auf, welche parallel
zur Getriebeausgangswelle 6 verlaufen, und umfasst: ein
erstes Rad 11, welches mit der Getriebeausgangswelle 6 gekoppelt
ist; ein zweites Rad 12, welches an der Gegenwelle 10 derart
angebracht ist, dass es axial bewegbar ist und sich integral mit
der Gegenwelle 10 dreht; ein drittes Rad 13, welches
mit der Gegenwelle 10 gekoppelt ist; sowie ein viertes
Rad 14, welches stets mit dem dritten Rad 13 kämmt und
welches mit der ersten Ausgangsantriebswelle 15 gekoppelt
ist. Das zweite Rad 12 bewegt sich axial auf der Gegenwelle 10. Wenn
es mit dem ersten Rad 11 in Eingriff gebracht wird, so
befindet sich das Fahrzeug in der Vorwärtsstellung und wenn es aus
dem Eingriff mit dem ersten Rad 11 gelöst wird, so befindet sich das
Fahrzeug in der Neutralstellung.
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Weiterhin
ist ein Ausgangsantriebskegelrad 15a an einem Ende der
ersten Ausgangsantriebswelle 15 angebracht und Drehantriebskraft
wird von einem angetriebenen Ausgangskegelrad 16a, welches mit
diesem Ausgangsantriebskegelrad 15a im Eingriff ist, auf
eine zweite Ausgangsantriebswelle 16 übertragen. Die zweite Ausgangsantriebswelle 16 ist durch
ein Universalgelenk 17 mit einer Antriebswelle 18 verbunden.
Wie oben erwähnt,
ist die Antriebswelle 18 durch den Schwenkarm 130 geführt und
mit dem Hinterrad 102 verbunden, so dass die Drehantriebskraft
auf das Hinterrad 102 übertragen
wird, um dieses anzutreiben. Das Universalgelenk 17 liegt
koaxial zur Schwenkverbindungswelle 130a des Schwenkarms 130 für den Hauptrahmen 110.
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Als
nächstes
wird das oben genannte hydrostatische kontinuierlich veränderliche
Getriebe CVT unter Bezugnahme auf die 1 sowie
4 bis 6 beschrieben. Das hydrostatische kontinuierlich veränderliche
Getriebe CVT enthält
eine Hydraulikpumpe vom Taumelplattenkolbentyp und einen Hydraulikmotor
vom Taumelplattenkolbentyp, wobei die Getriebeausgangswelle 6 durch
ihr Zentrum verläuft.
Die Getriebeausgangswelle 6 ist an dem Getriebegehäuse HSG über Kugellager 7a, 7b und 7c drehbar
gehalten.
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Die
Hydraulikpumpe P ist aufgebaut aus: einem Pumpengehäuse 20,
welches über
der Getriebeausgangswelle 6 koaxial in relativ drehbarer
Weise angeordnet ist; einem Pumpentaumelplattenelement 21,
welches innerhalb des Pumpengehäuses 20 in
einem vorbestimmten Winkel bezüglich
der Rotationsmittelachse des Pumpengehäuses 20 angeordnet
ist; einem Pumpenzylinder 22, welcher gegenüber dem Pumpentaumelplattenelement 21 angeordnet
ist; und einer Mehrzahl von Pumpenkolben 23, welche verschiebbar
innerhalb einer Mehrzahl von Pumpenkolbenlöchern 22a angeordnet
sind, die in axialer Richtung in einem Muster in der Art eines Rings
um die Mittelachse des Pumpenzylinders 22 herum angeordnet
sind. Das Pumpengehäuse 20 ist
drehbar an der Getriebeausgangswelle 6 und dem Pumpenzylinder 22 mittels
Lager 7b und 22c gehalten und ist drehbar an dem
Getriebegehäuse
HSG mittels eines Lagers 7a gehalten. Das Pumpentaumelplattenelement 21 ist
mittels Lager 21a und 21b derart angeordnet, dass
es sich um die oben genannte, in dem vorbestimmten Winkel geneigte
Welle dreht. Mit anderen Worten ist der Pumpenzylinder 22 mittels
des Lagers 22c in relativ drehbarer Weise am Pumpengehäuse 20 koaxial
gehalten.
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Das
angetriebene Eingangsrad 5 ist mit einem Bolzen 5a am äußeren Umfangsrand
des Pumpengehäuses 20 befestigt.
Die äußeren Enden
der Pumpenkolben 23 stehen nach außen vor und berühren die
Taumelplatte 21a des Pumpentaumelplattenelements 21 und
treten mit diesem in Eingriff und ihre inneren Enden innerhalb der
Pumpenkolbenlöcher 22a sind
einem Ventilkörper 51 eines
Verteilungsventils 50 (welches später beschrieben wird) zugewandt und
bilden Pumpölkammern 23a.
Eine Pumpöffnung 22b,
welche als Pumpauslass/-einlassanschluss dient, ist am Ende jedes
Pumpenkolbenlochs 22a gebildet. Wenn, wie oben erwähnt, das
angetriebene Eingangsrad 5 gedreht wird, so wird das Pumpengehäuse 20 gedreht
und das darin angeordnete Pumpentaumelplattenelement 21 schwingt
mit der Drehung des Pumpengehäuses 20.
Die Pumpenkolben 23 bewegen sich innerhalb der Pumpenkolbenlöcher 22a während des
Schwingens der Taumelplatte 21a hin und her und Arbeitsöl innerhalb
der Pumpölkammern 23 wird
ein- oder ausgelassen.
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Ein
pumpenseitiges exzentrisches Element 20a ist mit dem rechten
Ende des Pumpengehäuses 20 gekoppelt,
wie dies in der Figur durch einen Bolzen 5b gezeigt ist.
Die innere Umfangsfläche 20b des pumpenseitigen
exzentrischen Elements 20 ist zylindrisch und zur Rotationsachse
des Pumpengehäuses 20 exzentrisch.
Da das pumpenseitige exzentrische Element 20a mit einer
exzentrischen Innenumfangsfläche 20b vom
Pumpengehäuse 20 getrennt ist,
ist es einfach herzustellen.
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Der
Hydraulikmotor M ist aufgebaut aus: einem Motorgehäuse 30 (gebildet
aus einer Mehrzahl von Gehäusen 30a und 30b),
welches mit dem Getriebegehäuse
HSG verbunden und an diesem befestigt ist; einem Motorschwingelement 35,
welches in verschiebbarer Weise an einer sphärischen Stützfläche 30c gehalten ist,
die an der Innenfläche
des Motorgehäuses 30 (Gehäuse 30b)
ausgebildet ist, und welches sich senkrecht zur Mittelachse der
Getriebeausgangswelle 6 (in der Figur vertikal) derart erstreckt,
dass es in der Lage ist, um das Schwingungszentrum O zu schwingen;
einem Motortaumelplattenelement 31, welches drehbar durch
Lager 31a und 31b innerhalb des Motorschwingelements 35 gehalten
ist; einem gegenüber
dem Motortaumelplattenelement 31 angeordneten Motorzylinder 32;
sowie einer Mehrzahl von Motorkolben 33, welche verschiebbar
innerhalb einer Mehrzahl von Motorkolbenlöchern 32a angeordnet
sind, die axial in einem ringartigen Muster ausgebildet sind, dass
die Mittelachse des Motorzylinders 32 umgibt. Der Motorzylinder 32 ist
drehbar durch das Motorgehäuse 30 über ein
Lager 32c an seinem äußeren Umfangsrand
gehalten.
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In
dem Hydraulikmotor M ist ein Blockiermechanismus 90 (siehe 15 bis 17)
am linken Ende des Motorgehäuses 30 (wie
in der Figur sichtbar) vorgesehen und ein motorseitiges exzentrisches Element 91 als
Bestandteil dieses Blockiermechanismus 90 befindet sich
in verschiebbarer Weise in Kontakt mit dem Ende des Motorgehäuses 30b.
Eine zylindrische Innenfläche 91a,
welche an dem motorseitigen exzentrischen Element 91 ausgebildet
ist, schwingt zwischen einer Blockierposition und einer normalen
Position, wobei die Blockierposition koaxial mit dem Motorzylinder 32 ist
und die Normalposition exzentrisch zur Rotationsachse des Motorzylinders 32 ist
(der Blockiermechanismus 90 wird später beschrieben).
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Die äußeren Enden
der Motorkolben 33 stehen nach außen vor und sind im Eingriff
mit der Taumelplatte 31a des Motortaumelplattenelements 31 und
deren innere Enden innerhalb der Kolbenlöcher 32a sind dem
Ventilkörper 51 zugewandt
und bilden in den Motorkolbenlöchern 32a Motorölkammern 33a.
Eine Motoröffnung 32b,
welche als Motorauslass/-einlassanschluss dient, ist am Ende eines
jeden Motorkolbenlochs 32a gebildet. Ein Arm 35a als
ein Ende des Motorschwingelements 35, welcher nach außen vorsteht,
ragt radial nach außen
und ist mit dem Motorservosystem SV verbunden. Das Motorservosystem
SV steuert/regelt eine Links-/Rechtsbewegung des Arms 35a gemäß der Ansicht
in 1 usw., um die Schwingung des Motorschwingelements 35 um
das Schwingungszentrum O zu steuern/regeln. Wenn das Motorschwingelement 35 auf diese
Weise schwingt, so schwingt zur selben Zeit auch das darin gehaltene
Motortaumelplattenelement 31 und sein Taumelplattenwinkel ändert sich.
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Das
Verteilungsventil 50 liegt zwischen dem Pumpenzylinder 22 und
dem Motorzylinder 32. 5 und 6 zeigen
diesen Teil in einer vergrößerten Form.
Der Ventilkörper 51 des
Verteilungsventils 50 ist integral zwischen dem Pumpenzylinder 22 und dem
Motorzylinder 32 durch Hartlöten angebracht und außerdem ist
der Motorzylinder 32 an der Getriebeausgangswelle 6 verzahnt.
Somit drehen sich Pumpenzylinder 22, Verteilungsventil 50,
Motorzylinder 32 und Getriebeausgangswelle 6 gemeinsam.
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Der
Pumpenzylinder 22, das Verteilungsventil 50 (sein
Ventilkörper 51)
und der Motorzylinder 32, welche integral auf diese Weise
miteinander verbunden sind, werden als Ausgangsrotor bezeichnet.
Als nächstes
wird beschrieben, wie dieser Ausgangsrotor an der Getriebeausgangswelle
an einer vorbestimmten Position in seiner axialen Richtung positioniert
und befestigt ist. Für
diese Positionierung ist an der Getriebeausgangswelle 6 ein
flanschartiger, nach außen
vorstehender Regulierabschnitt 6f ausgebildet und die linke
Position des Ausgangsrotors ist dadurch bestimmt, dass die linke
Endfläche
des Pumpenzylinders 22 den Regulierabschnitt 6f berührt. Andererseits
wird die rechte Position des Ausgangsrotors durch ein an der Getriebeausgangswelle 6 angebrachtes
Verriegelungselement 80 bestimmt, welches der rechten Endseite
des Motorzylinders 32 zugewandt ist.
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Wie
in den 12 bis 14 illustriert
ist, werden zur Anbringung des Verriegelungselements 80 eine
erste Verriegelungsnut 6g und eine zweite Verriegelungsnut,
welche beide ringförmig
sind, in der Getriebeausgangswelle 6 hergestellt. Ein Paar Splintelemente 81,
welche, wie in 7 gezeigt, jeweils halbkreisförmig sind,
sind in die erste Verriegelungsnut 6g eingesetzt, wobei
ihre Innenränder 81a in
der ersten Verriegelungsnut 6g liegen. Dann wird ein in 8 gezeigter
Haltering 82 darauf derart angebracht, dass eine Seitenplatte 82b des
Halterings 82 der Seitenfläche des Splintelements 81 zugewandt
ist und eine Außenrandplatte 82a die äußere Randfläche 81 des
Splintelements 81 abdeckt, um das Splintelement 81 in
diesem Zustand zu halten. Zusätzlich
wird ein in 9 gezeigter Sicherungsring 83 in
die zweite Verriegelungsnut 6h eingesetzt, um den Haltering 82 in
seinem Zustand zu halten. Als Folge davon berührt die rechte Endfläche des
Motorzylinders 32 das Verriegelungselement 80 zur
Positionierung auf der rechten Seite. Wie aus der oben genannten
Struktur verständlich
ist, ist der Ausgangsrotor sandwichartig zwischen dem Regulierabschnitt 6f und
dem Verriegelungselement 80 aufgenommen und seine Position
ist an der Getriebeausgangswelle 6 festgelegt.
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Als
nächstes
wird das Verteilungsventil beschrieben. Wie in 5 und 6 illustriert
ist, sind in dem Ventilkörper 51 als
Bestandteil des Verteilungsventils 50 zwei Reihen von pumpenseitigen Schieberlöchern 51a und
motorseitigen Schieberlöchern 51b vorgesehen,
welche in radialer Richtung verlaufen und in gleichmäßigen Intervallen
in Umfangsrichtung angeordnet sind. Ein pumpenseitiger Schieber 53 und
ein motorseitiger Schieber 55 sind verschiebbar in das
pumpenseitige Schieberloch 51a bzw. das motorseitige Schieberloch 51b eingesetzt.
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Die
pumpenseitigen Schieberlöcher 51a sind so
gebildet, dass sie zu den Pumpenkolbenlöchern 22a passen und
eine Mehrzahl von pumpenseitigen Verbindungskanälen 51c, welche zugeordnete
Pumpenöffnungen 22b (Pumpenölkammern 23a)
und pumpenseitige Schieberlöcher 51a verbinden,
sind in dem Ventilkörper 51 ausgebildet.
Die motorseitigen Schieberlöcher 51b sind
so gebildet, dass sie zu den Motorkolbenlöchern 32a passen und
eine Mehrzahl von motorseitigen Verbindungskanälen 51d, welche zugeordnete
Motoröffnungen 32b (Motorölkammern 33a)
und motorseitige Schieberlöcher 51b verbinden, sind
in dem Ventilkörper 51 ausgebildet.
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Ferner
ist in dem Verteilungsventil 50 ein pumpenseitiger Nockenring 52 in
einer solchen Position vorgesehen, dass er das äußere periphere Ende des pumpenseitigen
Schiebers 53 umgibt, und ein motorseitiger Nockenring 54 ist
in einer solchen Position vorgesehen, dass er das äußere periphere Ende
des motorseitigen Schiebers 55 umgibt. Der pumpenseitige
Nockenring 52 ist an der Innenfläche des pumpenseitigen exzentrischen
Elements 20a angebracht, das mit dem Ende des Pumpengehäuses 20 durch
den Bolzen 5b innerhalb der inneren Randfläche 20b,
die exzentrisch zur Rotationsmittelachse des Pumpengehäuses 20 ist,
verbunden ist, und ist drehbar am Pumpengehäuse 20 getragen. Der
motorseitige Nockenring 54 ist innerhalb der inneren Randfläche 91a eines
motorseitigen exzentrischen Elements 91 angebracht, welches
verschiebbar in Kontakt mit dem Ende des Motorgehäuses 30 ist. Das äußere periphere
Ende des pumpenseitigen Schiebers 53 ist an der inneren
Umfangsfläche
des pumpenseitigen Nockenrings 52 in relativ drehbarer Weise
gehalten und ein äußeres peripheres
Ende des motorseitigen Schiebers 55 ist an der inneren Umfangsfläche des
motorseitigen Nockenrings 54 in relativ drehbarer Weise
gehalten.
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Ein
innerer Kanal 56 ist zwischen der inneren peripheren Fläche des
Ventilkörpers 51 und
der äußeren peripheren
Fläche
der Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet und die inneren
pheripheren Enden der pumpenseitigen Schieberlöcher 51a und der motorseitigen
Schieberlöcher 51b stehen
miteinander über diesen
inneren Kanal 56 in Verbindung. Ferner ist in dem Ventilkörper 51 ein äußerer Kanal 57 ausgebildet,
um die pumpenseitigen Schieberlöcher 51a und die
motorseitigen Schieberlöcher 51b zu
verbinden.
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Es
wird nun beschrieben, wie das genannte Verteilungsventil 50 funktioniert.
Wenn die Antriebskraft der Maschine E auf das angetriebene Eingangsrad 5 zum
Drehen des Pumpengehäuses 20 übertragen
wird, so schwingt mit dieser Drehung das Pumpentaumelplattenelement 21.
Der mit der Taumelplattenfläche 21a des
Pumpentaumelplattenelements 21 in Kontakt und in Eingriff
stehende Pumpenkolben 23 bewegt sich in dem Pumpenkolbenloch 22a bei
der Schwingung des Pumpentaumelplattenelements 21 axial
hin und her. Wenn sich der Pumpenkolben 23 einwärts bewegt,
so wird Arbeitsöl
aus der Pumpenölkammer 23a durch
die Pumpenöffnung 22b ausgelassen
und bei einer Auswärtsbewegung
wird Arbeitsöl
in die Pumpenkammer 23a durch die Pumpenöffnung 22b eingelassen.
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In
diesem Moment wird der pumpenseitige Nockenring 52, welcher
an der inneren Umfangsfläche 20b des
mit dem Ende des Pumpengehäuses 20 in
Verbindung stehenden pumpenseitigen exzentrischen Elements 20a angebracht
ist, zusammen mit dem Pumpengehäuse 20 gedreht.
Da jedoch der pumpenseitige Nockenring 52 bezüglich des
Drehzentrums des Pumpengehäuses 20 exzentrisch
ist, bewegt sich der pumpenseitige Schieber 53 mit der Drehung
des pumpenseitigen Nockenrings 52 in dem pumpenseitigen
Schieberloch 51a radial hin und her. Wenn sich der pumpenseitige
Schieber 53 auf diese Weise hin und her bewegt und sich
aus seiner in 5 und 6 gezeigten
Position in eine weiter innen liegende Position bewegt, so treten
der pumpenseitige Verbindungskanal 51c und der äußere Kanal 57 miteinander
durch die Schiebernut 53a in Verbindung. Wenn sich der
pumpenseitige Schieber 53 von seiner in 5 und 6 gezeigten
Position in eine weiter außen
liegende Position bewegt, so treten der pumpenseitige Kanal 51c und
der innere Kanal 56 miteinander in Verbindung.
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Wenn
das Taumelplattenelement 21 mit der Rotation des Pumpengehäuses 20 schwingt
und der Pumpenkolben 23 sich von seiner äußersten
Position (als „unterer
Totpunkt" bezeichnet)
zu seiner innersten Position (als „oberer Totpunkt" bezeichnet) hin und
her bewegt, so bewegt der pumpenseitige Nockenring 52 den
pumpenseitigen Schieber 53 in radialer Richtung hin und
her. Wenn sich demnach der Pumpenkolben von seinem unteren Totpunkt
zu seinem oberen Totpunkt bewegt und das Arbeitsöl in der Pumpenölkammer 23a durch
die Pumpenöffnung 22b ausgelassen
wird, so fließt
dieses Arbeitsöl durch
den pumpenseitigen Verbindungskanal 51c und wird in den äußeren Kanal 57 geschickt.
Bewegt sich andererseits der Pumpenkolben mit der Drehung des Pumpengehäuses 20
vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt, so fließt das Arbeitsöl in dem inneren
Kanal 56 durch den pumpenseitigen Verbindungskanal 51c und
die Pumpenöffnung 22b in
die Pumpenölkammer 23a.
Daher ist es verständlich, dass
dann, wenn das Pumpengehäuse 20 sich
dreht, das aus der Hydraulikpumpe P ausgelassene Arbeitsöl dem äußeren Kanal 57 zugeführt wird
und Arbeitsöl
durch den inneren Kanal 56 in die Hydraulikpumpe eingezogen
wird.
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Da
andererseits der Motornockenring 54, welcher an der inneren
Umfangsfläche 91a des
motorseitigen exzentrischen Elements 91 angebracht ist,
das mit dem Ende des Motorgehäuses 30 verschiebbar
in Kontakt ist, bezüglich
des Rotationszentrums des Motorzylinders 32 (Ausgangsrotor
und Getriebeausgangswelle 6) exzentrisch ist, bewegt sich der
motorseitige Schieber 55 dann, wenn das motorseitige exzentrische
Element 91 in seiner Normalposition ist, in dem motorseitigen
Schieberloch 51b mit der Drehung des Motorzylinders 32 radial
hin und her. Wenn sich der motorseitige Schieber 55 auf
diese Weise hin und her bewegt und sich aus seiner in 5 und 6 gezeigten
Position zu einer weiter innen liegenden Position bewegt, so treten
der motorseitige Verbindungskanal 51d und der äußere Kanal 57 miteinander
durch die Schiebernut 55a in Verbindung. Wenn sich der
motorseitige Schieber 55 aus seiner in 5 und 6 gezeigten
Position zu einer weiter außen
liegenden Position hin bewegt, so treten der motorseitige Kanal 51d und
der innere Kanal 56 miteinander in Verbindung. Der Fall,
dass sich das motorseitige exzentrische Element 91 in seiner
Verriegelungsposition befindet, wird später beschrieben und die hier gegebene
Erläuterung
basiert auf der Annahme, dass es sich in seiner Normalposition befindet.
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Wie
beschrieben, wird das aus der Hydraulikpumpe P ausgelassene Arbeitsöl in den äußeren Kanal 57 geschickt.
Dieses Arbeitsöl
strömt
von dem motorseitigen Verbindungskanal 51d durch die Motoröffnung 32b in
die Motorölkammer 33a und
der Motorkolben 33 wird axial nach außen gedrückt. Das äußere Ende des Motorkolbens 33,
welches diese axial nach außen
gerichtete Druckkraft empfängt,
ist bei einer Schwingung des Motorschwingelements 35 verschiebbar
zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt des Motortaumelplattenelements 31 gehalten.
Der Motorzylinder 32 wird derart gedreht, dass diese axial
nach außen
gerichtete Druckkraft den Motorkolben 33 entlang des Motortaumelplattenelements 31 vom
oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt.
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Wenn
sich der Motorkolben 33 zur Drehung des Motorzylinders
zwischen seiner äußersten
Position (als „unterer
Totpunkt" bezeichnet)
und seiner innersten Position (als „oberer Totpunkt" bezeichnet) hin
und her bewegt, so bewegt der motorseitige Nockenring 54 den
motorseitigen Schieber 55 in radialer Richtung hin und
her. Wenn sich der Motorzylinder 32 auf diese Weise dreht
und der Motorkolben 33 sich vom unteren Totpunkt zum oberen
Totpunkt entlang des Motortaumelplattenelements 31 bewegt,
so wird der Motorkolben 33 nach innen gedrückt und
das Arbeitsöl
in der Motorölkammer 33a strömt durch
die Motoröffnung 32b und
dann durch den motorseitigen Verbindungskanal 51d, um in
den inneren Kanal 56 geschickt zu werden. Das somit in
den inneren Kanal 56 geschickte Arbeitsöl strömt durch den pumpenseitigen
Verbindungskanal 51c und die Pumpenöffnung 22b in die
Pumpenölkammer 23a.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung ist verständlich, dass dann, wenn das
Pumpengehäuse 20 aufgrund
der Drehantriebskraft der Maschine E dreht, Arbeitsöl aus der
Hydraulikpumpe P in den äußeren Kanal 57 ausgelassen
wird und zu dem Hydraulikmotor M geschickt wird, um den Motorzylinder 32 zu
drehen. Das Arbeitsöl,
welches den Motorzylinder 32 in Drehung versetzt hat, wird
in den inneren Kanal 56 geschickt und durch den inneren
Kanal 56 in die Hydraulikpumpe eingebracht. Ein geschlossener
Hydraulikkreislauf, welcher die Hydraulikpumpe P und den Hydraulikmotor
M auf diese Weise verbindet, ist durch das Verteilungsventil 50 gebildet
und das mit einer Drehung der Hydraulikpumpe P aus der Hydraulikpumpe
P ausgelassene Arbeitsöl
wird durch den geschlossenen Hydraulikkreislauf in den Hydraulikmotor
M geschickt, um den Motor anzutreiben (zu drehen). Nach dem Antreiben
des Hydraulikmotors M wird das ausgelassene Arbeitsöl durch
den geschlossenen Hydraulikkreislauf zurück in die Hydraulikpumpe P
geschickt.
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Wenn
in diesem Fall die Hydraulikpumpe durch die Maschine E angetrieben
wird und die Drehantriebskraft des Hydraulikmotors M auf die Räder übertragen
wird, um das Fahrzeug anzutreiben, so dient der äußere Kanal 57 als
ein Hochdruckölweg und
der innere Kanal 56 dient als ein Niederdruckölweg. Andererseits
wird jedoch bei einer Fahrt auf einer abfallenden Straße oder
in einer Situation, in der die Radantriebskraft auf den Hydraulikmotor
M übertragen
wird, Drehantriebskraft der Hydraulikpumpe P auf die Maschine E übertragen
und es findet eine Maschinenbremsung statt, wobei der innere Kanal 56 als
ein Hochdruckölweg
und der äußere Kanal 57 als ein
Niederdruckölweg
dienen.
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Da
zu diesem Zeitpunkt der Pumpenzylinder 22 und der Maschienenzylinder 32 mit
der Getriebeausgangswelle 6 verbunden sind und sich zusammendrehen,
dreht sich der Pumpenzylinder 22 ebenfalls mit der Drehung 32,
wie oben erwähnt,
und die relative Drehzahl des Pumpengehäuses 20 und des Pumpenzylinders 22 nimmt
ab. Die Relation zwischen der Drehzahl Ni des Pumpengehäuses 20 und der
Drehzahl No der Getriebeausgangswelle 6 (nämlich die
Drehzahl des Pumpenzylinders 22 und des Motorzylinders 32)
wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt, wobei Vp die Pumpenkapazität und Vm
die Motorkapazität repräsentieren: Vp·(Ni – No) = Vm·No (1)
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Die
Motorkapazität
Vm kann durch Steuern/Regeln der Schwingung des Motorschwingelements 35 über das
Motorservosystem SV kontinuierlich variiert werden. Mit anderen
Worten, wenn die Drehzahl Ni des Pumpentaumelplattenelements 21 in
der obigen Gleichung (1) konstant ist, so wird die Drehzahl der
Getriebeausgangswelle 6 durch kontinuierliches Verändern der
Motorkapazität
Vm kontinuierlich verändert.
Somit ist ersichtlich, dass die Drehzahl durch Schwingen des Motorschwingelements 35 durch
das Motorservosystem SV zum Verändern
der Motorkapazität
Vm verändert
wird.
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Wenn
dabei der Schwingungswinkel des Motorschwingelements 35 reduziert
wird, so wird die Motorkapazität
Vm reduziert und wenn die Pumpenkapazität Vp konstant ist und die Drehzahl
Ni des Pumpentaumelplattenelements 21 in der oben genannten
Gleichung (1) konstant ist, so wird die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 6 vergrößert, so dass
sie sich der Drehzahl Ni des Pumpentaumelplattenelements 21 annähert. Tatsächlich wird
eine kontinuierliche Verschiebung zur höchsten Getriebestellung durchgeführt. Wenn
der Winkel der Motortaumelplatte Null ist, wenn nämlich die
Taumelplatte aufrecht steht, so ist theoretisch das Getriebeverhältnis (oberstes
Getriebeverhältnis)
Ni = No, was zu einem hydraulischen Sperrzustand führt, in
welchem das Pumpengehäuse 20 sich
zusammen mit dem Pumpenzylinder 22, dem Motorzylinder 32 und
der Getriebeausgangswelle 6 dreht, was zu einer mechanischen
Kraftübertragung
führt.
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Eine
kontinuierliche Variation der Motorkapazität, wie sie oben erwähnt wurde,
wird durch Schwingen des Motorschwingelements 35 zur Veränderung des
Winkels der Motortaumelplatte durchgeführt. Das Servomotorsystem SV,
welches das Motorschwingelement 35 schwingt, wird nachfolgend hauptsächlich unter
Bezugnahme auf 10 beschrieben.
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Das
Motorservosystem SV befindet sich in der Nähe des Arms 35a des
Motorschwingelements 35 und erstreckt sich parallel zur
Getriebeausgangswelle 6 und weist eine Kugelschraubwelle 41,
welche mittels Lager 40a und 40b drehbar am Getriebegehäuse HSG
gehalten ist, sowie eine Kugelmutter 40, welche mit einem
am Außenumfang
dieser Kugelschraubwelle 41 vorgesehenen Außengewinde 41a in
Eingriff steht, auf. Am Innenumfang der Kugelmutter 40 ist
ein Innenkugelgewinde (Innengewinde) durch eine Vielzahl von durch
einen Käfig
in einem Gewindegang gehaltenen Kugeln ausgebildet und dieses Kugelinnengewinde
steht in Eingriff mit dem Außengewinde 41a.
Die Kugelmutter 40 ist mit dem Arm 35a des Motorschwingelements 35 verbunden und
wenn sich die Kugelschraubwelle 41 dreht, so bewegt sich
die Kugelmutter 40 auf der Kugelschraubwelle 41 nach
links oder nach rechts, wodurch ein Schwingen des Motorschwingelements 35 bewirkt
wird.
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Um
die Kugelschraubwelle 41 auf diese Weise zu drehen, ist
an der äußeren Seitenfläche des Getriebegehäuses HSG
ein Taumelplattensteuer-/Regelmotor (Elektromotor) 47 angebracht.
Eine Zwischenwelle 43 verläuft parallel zur Antriebswelle 46 dieses
Taumelplattensteuer-/Regelmotors 47 und ein Zwischengetriebeelement
mit Rädern 44 und 45 ist
drehbar an dieser Zwischenwelle 43 angebracht. Ein Rad 46a ist
an der Spitze der Antriebswelle 46 des Taumelplattensteuer-/Regelmotors 47 gebildet und
kämmt mit
dem Rad 45. Andererseits ist ein Rad 42 mit einem
Wellenteil 41b als hervorstehender Abschnitt des linken
Teils der Kugelschraubwelle 41 verbunden und dieses Rad 42 kämmt mit
dem Rad 44.
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Wenn
daher die Antriebswelle 46 nach Maßgabe einer Drehsteuerung/regelung
des Taumelplattensteuer/-regelmotors 47 gedreht wird, so
wird diese Drehung auf das Rad 45 übertragen und danach überträgt das Rad 44,
welches sich zusammen mit dem Rad 45 dreht, diese Drehung
auf das Rad 42, um die Kugelschraubwelle 41 zu
drehen. Wenn sich die Kugelschraubwelle 41 dreht, so bewegt
sich die Kugelmutter 40 auf der Welle 41 nach
links oder nach rechts und somit schwingt das Motorschwingelement 35.
Da die Drehung des Taumelplattensteuer/regelmotors 47 durch
die Räder 46a, 45, 44 und 42 auf
die Kugelschraubwelle 41 auf eine solche Weise übertragen
wird, kann das Übertragungsverhältnis durch
geeignetes Einstellen des Getriebeverhältnisses dieser Räder frei
eingestellt werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist der Taumelplattensteuer/-regelmotor 47 nach
außen
hin freigelegt, und zwar hinter und in der Nähe des Bodens eines hinteren
Zylinders 1 der V-Zylindermaschine E. Der Zylinder 1 ist
mit dem Getriebegehäuse
HSG vereinigt und der Taumelplattensteuer/-regelmotor 47 befindet
sich in dem Raum zwischen dem hinteren Zylinder 1 und dem
Getriebegehäuse
HSG. Da sich der Taumelplattensteuer/-regelmotor 47 in
dem Raum zwischen dem hinteren Zylinder 1 und dem Getriebegehäuse HSG
befindet, wird der Raum effektiv ausgenutzt: Der Motor ist abseits
der Schwenkverbindungsachse 130a des Schwenkarms 130 angeordnet
und somit besteht keine Beschränkung
für die Form
des Schwenkarms, um ein Stören
mit dem Schwenkarm 130 zu vermeiden. Ferner ist der Taumelplattensteuer/-regelmotor 47,
während
das Fahrzeug fährt,
gegen Wasserspritzer von der Unterseite der Fahrzeugkarosserie,
gegen von oben kommende Regentropfen, gegen Staub und dergleichen
geschützt.
Ferner ist der Taumelplattensteuer/-regelmotor 47 etwas
rechts der Mittellinie CL in der Links-Rechts-Richtung der Fahrzeugkarosserie
angeordnet, so dass während
einer Fahrt des Fahrzeugs ein Luftstrom von vorn den Taumelplattensteuer/-regelmotor 47 effektiv
trifft, um diesen effektiv zu kühlen.
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In
dem oben genannten hydraulischen kontinuierlich veränderlichen
Getriebe CVT wird dann, wenn der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 verbunden
sind, kein Hochdrucköl
erzeugt und die Kraftübertragung
zwischen der Hydraulikpumpe P und dem Hydraulikmotor M ist abgeschaltet.
Mit anderen Worten wird die Kupplung dadurch gesteuert/geregelt,
dass die Verbindung (Öffnung)
zwischen dem inneren Kanal 56 und dem äußeren Kanal 57 gesteuert/geregelt
wird. Für
eine Steuerung/Regelung der Kupplung ist das hydrostatische kontinuierlich
veränderliche
Getriebe CVT mit einer Kupplungsvorrichtung CL ausgerüstet. Die
Kupplungsvorrichtung CL wird nachfolgend unter zusätzlicher
Bezugnahme auf 11 bis 14 beschrieben.
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Die
Kupplungsvorrichtung CL ist gebildet aus: einem Rotor 60,
welcher mit dem Ende des Pumpengehäuses 20 durch einen
Bolzen 60b verbunden ist; einem Gewicht 61 (Kugel
oder Rolle), welches in einer Mehrzahl von radial und schräg an der
Innenfläche
des Rotors 60 verlaufenden Aufnahmekanälen aufgenommen ist; einem
scheibenartigen Druckaufnehmer 62 mit einem den Aufnahmekanälen 60a zugewandten
Arm 62a; einer Feder 63, welche den Druckaufnehmer 62 derart
vorspannt, dass der Arm 62a das Gewicht 61 in
die Aufnahmekanäle 60a presst;
und einem Ventilschieber 70, der in einer Verrieglungsaufnahme 62c an
einem Ende des Druckaufnehmers 62 verriegelt ist.
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Der
Rotor 60 weist ein Durchgangsloch 60c mit der
Rotationsmittelachse als Zentrum auf und der zylindrische Abschnitt 62b des
Druckaufnehmers 62 ist beweglich in das Durchgangsloch 60c eingeführt und
der Druckaufnehmer 62 ist axial bewegbar. Wenn somit das
Pumpengehäuse 20 stillsteht
und sich der Rotor 60 nicht dreht, so bewirkt die durch
die Feder 63 auf den Druckaufnehmer 62 gegebene
Vorspannkraft, dass der Arm 62a das Gewicht 61 in
die Aufnahmekanäle 60a presst.
Da sich die Aufnahmekanäle 60a,
wie gezeigt, schräg
erstrecken, wird das Gewicht 61 radial nach innen gedrückt und
der Druckaufnehmer 62 befindet sich in einer linken Position,
wie dies in 1 und 11 gezeigt
ist.
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Wenn
das Pumpengehäuse 20 in
diesem Zustand gedreht wird und der Rotor 60 gedreht wird,
so wird das Gewicht 61 in den Aufnahmekanälen 60a durch
eine Zentrifugalkraft radial nach außen gedrückt. Wenn das Gewicht 61 durch
eine Zentrifugalkraft auf diese Weise radial nach außen gedrückt wird,
so bewegt sich das Gewicht 61 schräg nach rechts entlang der Aufnahmekanäle 60a und
drückt den
Arm 62a nach rechts und der Druckaufnehmer 62 bewegt
sich gegen die Vorspannung der Feder 63 nach rechts. Der
Betrag der Rechtsbewegung des Druckaufnehmers 62 ändert sich
in Abhängigkeit
von der auf das Gewicht 61 wirkenden Zentrifugalkraft, d.h.
in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Pumpengehäuses 20.
Wenn die Drehzahl oberhalb eines vorbestimmten Werts liegt, so bewegt
sich der Druckaufnehmer 62 nach rechts in die in 4 gezeigte
Position. Der Ventilschieber 70, welcher an der sich somit axial
nach links und nach rechts bewegenden Verriegelungsaufnahme 62c des
Druckaufnehmers 62 verriegelt ist, ist in das Schieberloch 6d eingesetzt,
welches zum Ende der Kraftübertragungswelle 6 hin
offen ist und sich axial erstreckt. Der Ventilschieber 70 bewegt
sich also zusammen mit dem Druckaufnehmer axial nach links oder
nach rechts.
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Daraus
ist verständlich,
dass der Rotor 60, das Gewicht 61 und der Druckaufnehmer 62 ein
Reglersystem bilden, welches eine axiale Reglerkraft entsprechend
der Eingangsdrehzahl der Hydraulikpumpe P erzeugt, und zwar unter
Verwendung der mit der Drehung des Pumpengehäuses 20 auf das Gewicht 61 einwirkenden
Zentrifugalkraft.
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Andererseits
enthält
die Getriebeausgangswelle 6, wie im Detail in 5, 6 und 11 bis 14 illustriert
ist: einen inneren Abzweigungsölweg 6a,
welcher von dem inneren Kanal 56 aus abzweigt und in Verbindung
mit dem Schieberloch 6d steht, sowie äußere Abzweigungsölwege 6b und 6c, welche
durch einen von dem äußeren Kanal 57 abzweigenden
Verbindungskanal 57a mit dem Schieberloch 6d verbunden
sind. 5 und 12 entsprechend 1,
wobei gezeigt ist, dass der Druckaufnehmer 62 sich nach
links bewegt hat und der Ventilschieber 70 sich nach links
bewegt hat. In diesem Zustand sind der innere Abzweigungsölweg 6a und
der äußere Abzweigungsölweg 6c durch
die rechte Nut 72 des Ventilschiebers 70 verbunden
und der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 sind verbunden.
Andererseits entsprechen 6 und 14 der 4,
in welcher gezeigt ist, dass der Druckaufnehmer 62 sich
nach rechts bewegt hat und der Ventilschieber 70 sich nach
rechts bewegt hat. In diesem Zustand sind der innere Abzweigungsölweg 6a und
der äußere Abzweigungsölweg 6c durch
eine mittlere Erhebung 73 des Ventilschiebers 70 getrennt und
der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 sind
ebenfalls getrennt. 13 zeigt, dass der Ventilschieber 70 sich
in seiner Neutralposition befindet.
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Wenn
das Pumpengehäuse 20 stillsteht
oder sich nicht dreht, so bewegt sich der Ventilschieber 70, wie
oben erwähnt,
nach links und somit sind der innere Abzweigungsölweg 6a und der äußere Abzweigungsölweg 6c verbunden
und eine Kraftübertragung
zwischen der Hydraulikpumpe P und dem Hydraulikmotor M ist gestoppt
und die Kupplung ist gelöst.
Wenn das Pumpengehäuse 20 in
diesem Zustand gedreht wird, so bewegt sich der Druckaufnehmer 62 durch
die auf das Gewicht 61 wirkende Zentrifugalkraft abhängig von
der Drehzahl des Pumpengehäuse 20 allmählich nach
rechts und der Ventilschieber 70 bewegt sich ebenfalls
nach rechts. In der Folge trennt die mittlere Erhebung 73 des
Ventilschiebers 70 allmählich
den inneren Abzweigungsölweg 6a und
den äußeren Abzweigungsölweg 6c und bringt
die Kupplung allmählich
in Eingriff.
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Wenn
bei dem hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe CVT gemäß dieser
Ausführungsform
die Maschine E das Pumpengehäuse 20 dreht
und die Maschinendrehzahl gering ist (Leerlauf), so bewegt sich
der Ventilschieber 70 nach links und die Kupplung ist gelöst. Wenn
die Maschinendrehzahl ansteigt, so wird die Kupplung allmählich in Eingriff
gebracht.
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Der
Ventilschieber 70 ist so konstruiert, dass die Beziehung
zwischen dem Außendurchmesser
d1 seiner mittleren Erhebung 73 und dem Außendurchmesser
d2 seiner linken Erhebung 74 gegeben ist durch: d1 < d2. Wenn sich daher
der Ventilschieber 70 nach rechts bewegt und die Kupplung
in Eingriff gelangt, so drückt
der Öldruck
in dem äußeren Kanal 57,
welcher an der Innenseite der linken Nut 45 des Ventilschiebers 70 wirkt, den
Ventilschieber 70 nach links. Diese nach links gerichtete
Druckkraft ist abhängig
von der Größe des auf
die linke Nut 75 wirkenden Öldrucks und der Druckaufnahmeflächendifferenz,
welche der Differenz zwischen den oben genannten Außendurchmessern
d1 und d2 zuordenbar ist. Wenn diese Druckaufnahmeflächendifferenz
konstant ist, so ist der Öldruck
an der linken Nut 75 ein Öldruck in dem äußeren Kanal 57,
welcher in Abhängigkeit
von der Antriebskraft variiert: umso größer die Antriebskraft ist,
umso höher
ist der Öldruck.
Dies entspricht einem (Öldruckbereitstellungsmittel,
wie es in den Ansprüchen
definiert ist.
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Wie
hieraus verständlich
ist, wird eine Kupplungssteuerung/-regelung durch Bewegung des Ventilschiebers 70 durchgeführt, und
zwar gemäß der Balance
(Fgov = Fp + Fspg) zwischen der Reglerkraft (Fgov), welche durch
eine an dem Gewicht 61 in Abhängigkeit von der Drehzahl des
Pumpengehäuses 20 wirkenden
Zentrifugalkraft erzeugt wird, der Vorspannkraft der Feder 63 (Fspg)
und der Presskraft (Fp), welche durch den an der linken Nut 75 des
Ventilschiebers 70 wirkenden Öldruck erzeugt wird. Konkret
wird die Kupplung derart gesteuert/geregelt, dass sie bei einer
hohen Drehzahl des Pumpengehäuses 20 in
Eingriff gebracht wird und bei einem hohen Öldruck in dem äußeren Kanal 57 gelöst wird
(da die von der Hydraulikpumpe P zum Hydraulikmotor M übertragene
Antriebskraft zunimmt).
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Ein
Zwischenzustand zwischen dem Kupplungseingriffszustand und dem gelösten Zustand
der Kupplung, oder ein teilweiser Kupplungseingriffszustand, ist
in 13 gezeigt. In diesem Zustand ist das rechte Ende 73a der
mittleren Erhebung 73 des Ventilschiebers 70 zum
Teil verbunden mit dem äußeren Abzweigungsölweg 6b und
der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 sind
zum Teil miteinander verbunden (teilweiser Kupplungseingriff). In
diesem teilweisen Kupplungseingriffszustand werden der innere Kanal 56 und
der äußere Kanal 57 durch eine
leichte axiale Bewegung des Ventilschiebers 70 verbunden
oder getrennt. Die axiale Bewegung des Ventilschiebers 70 wird
jedoch zwischen der Reglerkraft (Ggov), der Vorspannkraft und der
Druckkraft durch Öldruck
in der oben beschriebenen Weise ausbalanciert, so dass dann, wenn
eine plötzliche
Drosselklappenbetätigung
die Druckkraft des Öldrucks schnell
erhöhen
sollte, der Ventilschieber 70 in Richtung eines Lösens der
Kupplung reagieren würde und
der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 würden wiederholt
verbunden und getrennt werden, was eine stabile Übertragung von Antriebskraft
erschwert.
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Aus
diesem Grund ist ein Puffermechanismus vorgesehen, um eine zu empfindliche
Bewegung des Ventilschiebers 70 zu verhindern und den Kupplungsbetrieb
zu stabilisieren. Dieser Puffermechanismus wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf 11 sowie auch auf 1 und 4 beschrieben.
Wie illustriert ist, ist eine Nut 76 zur Bildung der variablen Ölkammer
links der linken Erhebung 74 des Ventilschiebers 70 vorgesehen
und ein Führungsteil 71 mit
einem Durchmesser, der kleiner ist als der der linken Erhebung 74,
ist links der Nut 76 zur Bildung der variablen Ölkammer
vorgesehen. Der Führungsteil 71 ist
in ein im linken Ende des Schieberlochs 6d vorgesehenes
Führungselement 77 eingesetzt
und eine variable Ölkammer 78a ist
am Außenumfang
der Nut 76 zur Bildung der variablen Ölkammer gebildet und durch
das Schieberloch 6d, das Führungselement 77 und
die linke Erhebung 74 umgeben.
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Ferner
ist in dem Ventilschieber 70 ein axial verlaufendes Ölreservoir-Bildungsloch 70e ausgebildet
und das rechte Ende des Ölreservoir-Bildungsloch 70e ist
geöffnet,
wobei dort ein Modulationsventil 150 angeordnet ist, und
sein linkes Ende ist geschlossen, wobei dort eine Mündung 70a ausgebildet ist.
Demzufolge ist das Ölreservoir-Bildungsloch 70e durch
das Modulatorventil 150 geschlossen, so dass ein Ölreservoirkammer 78b gebildet
ist. In dem Ventilschieber 70 ist ein Verbindungsloch 70c ausgebildet,
welches die Nut 76 zur Bildung der variablen Ölkammer
und das Ölreservoir-Bildungsloch 70e verbindet,
und die variable Ölkammer 78a und
die Ölreservoirkammer 78b werden
miteinander durch das Verbindungsloch 70c verbunden.
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Die
variable Ölkammer 78a und
die Ölreservoirkammer 78b,
welche auf diese Weise durch das Verbindungsloch 70c verbunden
sind, bilden einen Puffermechanismus. Wie dieser funktioniert, wird
im Folgenden beschrieben. Wenn sich der Ventilschieber 70 in
axialer Richtung nach links bewegt, so nimmt die Kapazität der variablen Ölkammer 78a ab, da
das Führungselement 77 in
dem Schieberloch 6d befestigt ist und somit wird das Arbeitsöl in der Ölkammer
durch die linke Erhebung 74 komprimiert. Da zu diesem Zeitpunkt
die Kapazität
der Ölreservoirkammer 78b nicht
verändert
werden kann, wirkt diese Komprimierungskraft der Bewegung des Ventilschiebers 70 entgegen,
um die Bewegung zurückzuhalten
und zu verlangsamen. Wenn sich der Ventilschieber 70 andererseits
in axialer Richtung nach rechts bewegt, so nimmt die Kapazität der variablen Ölkammer 78a zu,
durch ein Einstellen (Reduzieren) des Durchmessers des Verbindungslochs 70c wirkt jedoch
eine Widerstandskraft der Kraft zum Vergrößern der Kapazität entgegen,
um die Bewegung des Ventilschiebers 70 zurückzuhalten
und zu verlangsamen.
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Obwohl
das linke Ende des Ölreservoir-Bildungslochs 70e geschlossen
ist, weist es doch eine Mündung 70d auf.
Durch die Mündung 70d strömt Öl und die
Größe der oben
genannten Widerstandskraft wird durch die Mündung 70d gesteuert.
Die Mündung 70d ist
zur Verriegelungsverbindung zwischen der Verriegelungsaufnahme 62c des
Druckaufnehmers 62 und dem linken Ende des Ventilschiebers 70 hin offen,
so dass die Verriegelungsverbindung mit durch die Mündung 70d ausgelassenem Öl geschmiert wird.
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In
diesem Puffermechanismus ist ein Modulatorventil 150 vorgesehen,
um die variable Ölkammer 78a und
die Ölreservoirkammer 78b mit
Arbeitsöl
zu füllen,
und dieses wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 12 bis 14 beschrieben.
Die rechte Nut 72 des Ventilschiebers 70 weist
ein Verbindungsloch 70a auf, welches mit dem Modulatorventil 150 in
Verbindung steht, und Arbeitsöl
in der rechten Nut 72 strömt durch das Verbindungsloch 70a in
das Modulatorventil 150. Das Modulatorventil ist aus einem
so genannten „Reduzierventil" gebildet und Arbeitsöl in der
rechten Nut 72 wird der Ölreservoirkammer 78b zugeführt, um
den Öldruck
in der Reservoirkammer 78b bei einem durch das Modulatorventil 150 eingestellten
Wert zu halten. Somit werden die variable Ölkammer 78a und die Ölreservoirkammer 78b stets
mit Arbeitsöl
gefüllt,
dessen Druck durch das Modulatorventil 150 eingestellt
wird.
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Das Öl in der Ölreservoirkammer 78b wird hier
stets über
die Mündung 70d ausgelassen,
somit wird durch das Modulatorventil 150 so viel Nachfüllöl zugeführt wie
ausgelassen wird. Da dieses Nachfüllöl aus der rechten Nut 72 kommt
und die rechte Nut 72 in Abhängigkeit vom Kupplungseingriffszustand
mit dem Niederdruckölweg 56 und
dem Hochdruckölweg 57 in
Verbindung steht, wird Arbeitsöl
in dem Niederdruckölweg 56 und
den Hochdruckölweg 57 oder
Arbeitsöl
in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf als Nachfüllöl verwendet.
Somit wird ein zum Nachfüllen benötigtes Arbeitsöl stets
aus dem geschlossenen Hydraulikkreislauf ausgelassen und durch frisches Arbeitsöl ersetzt
(dieses Arbeitsölaustauschsystem wird
später
beschrieben), wodurch ein Anstieg der Temperatur des Arbeitsöls in dem
geschlossenen Kreislauf verhindert wird.
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Ferner
weist der Ventilschieber 70 ein Auslassloch 70b auf,
welches von der Ölreservoirkammer 78b (dem Ölreservoirkammer-Bildungsloch 70e) durch
die Außenfläche der
linken Erhebung 74 verläuft,
und die Getriebeausgangswelle 6 weist ein Auslassloch 6e auf,
welches von dem Schieberloch 6d zur Außenseite hin verläuft. Wenn
der Ventilschieber 70 sich in einer Position teilweisen
Kupplungseingriffs befindet, wie dies in 13 gezeigt
ist, so sind die Auslasslöcher 70b und 6e über eine
Außenumfangsnut 70f des
Ventilschiebers 70 verbunden. Folglich wird in dem teilweisen
Kupplungseingriffszustand Arbeitsöl in der Ölreservoirkammer 78b durch die
Auslasslöcher 70b und 6e nach
außen
ausgelassen.
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Wie
oben beschrieben wurde, sind der innere Kanal 56 und der äußere Kanal 57 in
dem teilweisen Kupplungseingriffszustand teilweise verbunden und
in dem geschossenen Hydraulikkreislauf strömt Arbeitsöl durch diesen teilweise verbundenen
Bereich von dem Hochdruckölweg
zum Niederdruckölweg,
so dass die Temperatur des Arbeitsöls in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf
schnell ansteigt. Wenn jedoch Arbeitsöl in der Ölreservoirkammer 78b durch
die Auslasslöcher 70e und 6e in
dem teilweisen Kupplungseingriffszustand zur Außenseite hin ausgelassen wird,
wird so viel Nachfüllöl durch
das Modulatorventil 150 zugeführt, wie ausgelassen wurde.
Da das Nachfüllöl von der
rechten Nut 72 kommt und die rechte Nut 72 in
Abhängigkeit
vom Kupplungseingriffszustand mit dem Niederdruckölweg 56 und
dem Hochdruckölweg 57 in
Verbindung steht, wird Arbeitsöl
in dem Niederdruckölweg 56 und
dem Hochdruckölweg 57 oder
Arbeitsöl
in dem geschlossenen Hydraulikkreislauf als Nachfüllöl verwendet. Somit
wird zum Nachfüllen
benötigtes
Arbeitsöl
stets aus dem geschlossenen Hydraulikkreislauf ausgelassen und mit
frischem Arbeitsöl
ersetzt (dieses Arbeitsölaustauschsystem
wird später
beschrieben, wodurch effektiv ein Anstieg der Temperatur des Arbeitsöls in dem
geschlossenen Kreislauf, insbesondere im teilweisen Kupplungseingriffszustand,
verhindert wird.
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Das
oben genannte hydrostatische kontinuierlich veränderliche Getriebe CVT weist
einen Blockiermechanismus 90 auf, in welchem dann, wenn das Übersetzungsverhältnis gleich
1,0 ist oder die Eingangsdrehzahl der Hydraulikpumpe O und die Ausgangsdrehzahl
des Hydraulikmotors M gleich sind, der geschlossene Hydraulikkreislauf
geschlossen wird, um einen Blockierzustand zu erzeugen. Der Blockiermechanismus 90 wird
nachfolgend unter Bezugnahme auf 15 bis 17 beschrieben.
Wie bereits erwähnt,
weist der Blockiermechanismus 90 ein motorseitiges exzentrisches
Element 91 auf, welches verschiebbar an einem Ende des
Motorgehäuses 30b angebracht
ist. Das motorseitige exzentrische Element 91 ist insgesamt
ringförmig
und der motorseitige Nockenring 54 ist innerhalb seiner
inneren Umfangsfläche 91a angebracht.
Eine Halterung 91a ist am oberen Ende des motorseitigen
exzentrischen Elements 91 gebildet und die Halterung 91a ist schwenkbar
mit dem Motorgehäuse 30b über einen Halterungsstift 92 verbunden,
sodass das motorseitige exzentrische Element 91 in bezug
auf das Motorgehäuse 30b um
den Halterungsstift 92 schwingen kann.
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Damit
das motorseitige exzentrische Element 91 schwingen kann,
ist am Motorgehäuse 30b am
Boden des motorseitigen exzentrischen Elements 91 ein Blockierbetätiger LA
montiert. Der Blockierbetätiger
LA ist zusammengesetzt aus: einem am Motorgehäuse 30b befestigten
Zylinder 96, einem verschiebbar in dem Zylinderloch des Zylinders 96 eingesetzten
Kolben 94, einem Abdeckelement 95, welches an
dem Zylinder 96 derart angebracht ist, dass es das Zylinderloch
abdeckt, sowie einer Feder 97, welche den Kolben 94 in
Richtung zu dem Abdeckelement 95 hin vorspannt. Das Innere
des Zylinderlochs ist in zwei Teile unterteilt: eine Blockier-Arbeitsölkammer 96a und
eine Blockieraufhebungskammer 96b, wobei eine Feder 97 in
der Blockieraufhebungskammer 96b angeordnet ist. Ein Ende
des Kolbens 94 steht nach außen aus dem Zylinder 96 vor
und der vorstehende Abschnitt 94a ist über einen Verbindungsstift 93 schwenkbar
mit einer Verbindung 91b verbunden, welche am Boden des
motorseitigen exzentrischen Elements 91 ausgebildet ist.
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Wenn
in diesem Blockiermechanismus 90 der Öldruck in der Blockier-Arbeitsölkammer 96a reduziert
wird, so bewegt die Vorspannkraft der Feder 97 in der Blockieraufhebungskammer 96b den
Kolben 94 zu dem Abdeckelement 95. Wie in 16 gezeigt
ist, berührt
in diesem Moment die Verbindung 91b die äußere Endfläche 96c des
Zylinders 96 und in diesem Zustand liegt das Zentrum C2
der inneren Umfangsfläche 91a des
motorseitigen exzentrischen Elements 91 exzentrisch zum
Zentrum C1 der Getriebeausgangswelle 6 und des Ausgangsrotors
(Motorzylinder 32) und das motorseitige exzentrische Element 91 befindet
sich in seiner Normalposition.
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Wird
andererseits der Blockier-Arbeitsölkammer 96a Blockierarbeitsöldruck zugeführt, so
bewegt dieser Öldruck
den Kolben 94 (in der Abbildung) nach rechts gegen die
Vorspannung der Feder 97 und somit steht der Vorsprung 94a weiter
vor. Dadurch wird das motorseitige exzentrische Element 91 um
den Halterungsstift 95 herum (in der Figur) entgegen dem Uhrzeigersinn
geschwungen und, wie in 17 gezeigt
ist, eine an einer Seite des motorseitigen exzentrischen Elements 91 ausgebildete
Kontaktfläche 91c berührt eine
Kontaktfläche 98a eines
integral mit dem Motorgehäuse 30a ausgebildeten
Positioniervorsprungs 98. In diesem Zustand fällt das
Zentrum C2 der inneren Umfangsfläche 91a des
motorseitigen exzentrischen Elements 91 mit dem Zentrum
C1 der Getriebeausgangswelle 6 und des Ausgangsrotors (Motorzylinder 32)
zusammen und das motorseitige exzentrische Element 91 befindet
sich in seiner Blockierposition.
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Wie
aus den Strukturen des beschriebenen Hydraulikmotors M und des beschriebenen
Verteilungsventils 50 verständlich ist, fällt dann,
wenn das motorseitige exzentrische Element 91 sich in seiner Blockierposition
befindet, das Zentrum des in dessen innerer Umfangsfläche 91a eingesetzten
motorseitigen Nockenrings 54 mit dem Rotationszentrum des Motorzylinders 32 zusammen
und selbst dann, wenn sich der Motorzylinder 32 dreht,
bewegt sich der motorseitige Schieber 55 nicht hin und
her und die Hochdruckölzuführung zum
Motorkolben 33 wird gestoppt. Zu diesem Zeitpunkt besteht
eine Verbindung mit dem Niederdruckölweg 56. Somit wird
ein Druckverlust oder ein Auslaufen von Arbeitsöl in den Motorkolben 33 reduziert.
Ein mechanischer Energieverlust in Lagern usw. wird reduziert, da
an den Motorkolben 33 kein hoher Druck angelegt ist, und
ein Verschiebungswiderstand des pumpenseitigen Schiebers 53 wird
reduziert, was zu einer Verbesserung der Kraftübertragungseffizienz führt.
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Als
nächstes
wird ein Nachfüllsystem,
welches das geschlossene Hydrauliksystem mit Arbeitsöl nachfüllt, unter
Bezugnahme auf die 12 bis 14 und 18 beschrieben.
Wie in 18 gezeigt ist, wird die Arbeitsölnachfüllung durch
eine Ölpumpe
OP durchgeführt
(siehe 3). Öl, welches aus
der durch die Maschine E angetriebenen Ölpumpe OP ausgelassen wird,
strömt
durch einen Ölweg in
dem Getriebegehäuse
HSG in einen Ölweg 160, welcher
sich axial in der Getriebeausgangswelle 6 erstreckt. Ein
Ende des Ölwegs 160 ist
mit einem Ölweg 161 verbunden,
welcher radial in der Getriebeausgangswelle 6 verläuft und
zum Außenumfang hin
geöffnet
ist. Der Ölweg 161 führt ferner
zu Ölwegen 162a, 162b und 162c,
welche axial in dem Ausgangsrotor (Motorzylinder 32, Ventilkörper 51 und Pumpenzylinder 22)
verlaufen, und in einem Ende des Ölwegs 162c ist eine
Mündung 164 vorgesehen, welche
mit der Außenumgebung
in Verbindung steht, so dass das Innere des Getriebes mit Arbeitsöl geschmiert
wird, welches aus der Mündung 164 ausströmt.
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Der
Pumpenzylinder 22 enthält
ein erstes Rückschlagventil 170a zum
Zuführen
von Nachfüllöl in den äußeren Kanal 57 und
ein erstes Überdruckventil 175a zum
Ablassen von Arbeitsöl,
wenn der Öldruck
in dem äußeren Kanal 57 einen
vorbestimmten Wert überschreitet,
wie in 12 bis 14 gezeigt ist.
Ferner enthält
er außerdem
ein zweites Rückschlagventil 170b zum
Zuführen
von Nachfüllöl in den
inneren Kanal 56 und ein zweites Überdruckventil 175b zum
Ablassen von Arbeitsöl,
wenn der Öldruck
in dem äußeren Kanal 57 einen
vorbestimmten Wert überschreitet,
wobei diese Ventile von ähnlicher Struktur
wie die oben genannten Ventile sind, obwohl diese nich in 12 bis 14 gezeigt
sind.
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Wie
illustriert ist, enthält
der Pumpenzylinder 22 einen Ölweg 163a, welcher
den Ölweg 162c und das
erste Rückschlagventil 170a verbindet,
so dass Arbeitsöl,
welches von der Ölpumpe
OP zugeführt wird,
als Nachfüllöl durch
das erste Rückschlagventil 170a dem äußeren Ölweg 57 je
nach Bedarf zugeführt
wird (wenn Arbeitsöl
aus dem geschlossenen Hydraulikkreislauf ausläuft). Es sind eine Mehrzahl von Ölwegen 162a, 162b und 162c vorgesehen.
Der Pumpenzylinder 22 enthält einen Ölweg 163b, welcher
den Ölweg 162c und
das zweite Rückschlagventil 170b verbindet,
so dass von der Ölpumpe
OP zugeführtes
Arbeitsöl
als Nachfüllung
durch das zweite Rückschlagventil 170b dem
inneren Ölweg 56 je
nach Bedarf zugeführt
wird (wenn Arbeitsöl
aus dem geschlossenen Hydraulikkreislauf ausläuft).
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Wenn
andererseits der Öldruck
in dem äußeren Kanal 57 einen
durch ein Vorspannmittel gesetzten Wert überschreitet, so wird aus dem
ersten Überdruckventil 175a abgelassenes
Arbeitsöl
in einen Rückführölweg 165a ausgelassen,
welcher in dem Pumpenzylinder 22 ausgebildet ist. Der Rückführölweg 165a ist
ringförmig
in der Außenumfangsfläche der
Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet und steht mit einem
ringförmigen Ölweg 166 in
Verbindung, welcher mit dem Pumpenzylinder 22 in Eingriff
ist und von diesem umgeben wird. Der Ölweg 166 ist durch den Ölweg 163a mit
dem Ölweg 162c verbunden, was
darauf hindeutet, dass aus dem ersten Überdruckventil 175a abgelassenes
Arbeitsöl
in einen Nachfüllöl-Zuführungsölweg ausgelassen
wird, welchem Öl
von der Ölpumpe
OP zugeführt
wird. Ferner strömt
Arbeitsöl,
welches aus dem zweiten Überdruckventil 175b abgelassen
wird, durch den Rückführölweg 165b,
den ringförmigen Ölweg 166 und den Ölweg 163b,
der in den Ölweg 162c ausgelassen
wird, oder den Nachfüllöl-Zuführungsölweg, obwohl
dies nicht gezeigt ist.
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Da
auf diese Weise von dem ersten und dem zweiten Überdruckventil 175a und 175b abgelassenes
Arbeitsöl
durch die Rückführungsölwege 165a und 165b strömt, um in
den Nachfüllöl-Zuführölweg 162c ausgelassen
zu werden, kehrt abgelassenes Öl nicht
in den geschlossenen Hydraulikkreislauf zurück und die Temperatur von Öl in dem
geschlossenen Hydraulikkreislauf steigt nicht an. Der Öldruck in
dem Nachfüllöl-Zuführölweg 162c bleibt
stabil, so dass Arbeitsöl
in dem Hochdruckölweg
auf effiziente Weise abgelassen wird.
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Der
Nachfüllöl-Zuführölweg erstreckt
sich von der Getriebeausgangswelle 6 in den Ausgangsrotor,
das erste und das zweite Überdruckventil 175a und 175b und
die Rückführölwege 165a, 165b befinden
sich in dem Pumpenzylinder 22 und die Rückführölwege 165a und 165b sind
mit dem Nachfüllöl-Zuführölweg 162c in
dem Pumpenzylinder 22 verbunden, so dass die Rückführölwege 165a und 165b verkürzt werden
können,
um es dem Pumpenzylinder 22 zu ermöglichen, die Hochdruck-Überdruckstruktur in
einer kompakten Weise unterzubringen. Im Übrigen sind die Rückführölwege 165a und 165b mit
dem Nachfüllöl-Zuführölweg 162c (und 163a und 163b) durch
den ringförmigen Ölweg 166 verbunden,
welcher sich in Umfangsrichtung an seinem Eingriff mit dem Pumpenzylinder 22 an
der Außenumfangsfläche der
Getriebeausgangswelle 6 erstreckt, und die Ölwegverbindungsstruktur
in diesem Teil ist einfach gestaltet. Die vorstehende Beschreibung
war auf eine Ausführungsform
als Motorrad gerichtet, welches ein kontinuierlich veränderliches
Getriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung einsetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf
Motorräder
beschränkt,
sondern kann auf verschiedene Antriebsübertragungsmechanismen, wie
etwa für
Fahrzeuge, einschließlich
Fahrzeugen mit vier Rädern
und Autos sowie Maschinen für
allgemeine Zwecke, eingesetzt werden.
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Zur
Lösung
des Problems, den Anstieg der Temperatur von Arbeitsöl in einem
geschlossenen Hydraulikkreislauf zu verhindern, wird vorgeschlagen,
dass in einem hydrostatischen kontinuierlich veränderlichen Getriebe CVT eine
Hydraulikpumpe P und ein Hydraulikmotor M durch einen geschlossenen
Hydraulikkreislauf verbunden sind und die Kapazität des Hydraulikmotors
variiert wird, um die Drehzahl kontinuierlich zu verändern. Das
Getriebe weist einen Ventilschieber 70 in einem Schieberloch 6d auf,
welches in einer Getriebeausgangswelle 6 ausgebildet ist,
die die Hydraulikpumpe und den Hydraulikmotor drehbar hält. Die
Getriebeausgangswelle 6 enthält äußere Abzweigungsölwege 6b, 6c,
welche mit einem äußeren Kanal 57 verbunden
und zum Schieberloch hin offen sind, sowie einen inneren Abzweigungsölweg 6a,
welcher mit einem inneren Kanal 56 verbunden und zum Schieberloch
hin offen ist. Eine rechte Nut 72 am Außenumfang des Ventilschiebers 70 ermöglicht es
dem Ventilschieber, sich zwischen einer Position mit gelöster Kupplung,
in welcher die äußeren Abzweigungsölwege 6b, 6c und der
innere Abzweigungsölweg 6a verbunden
sind, und einer Kupplungseingriffsposition, in welcher eine mittlere
Erhebung 73 des Ventilschiebers einen Hochdruckkupplungsanschluss
zumindest überdeckt,
zu bewegen und die rechte Nut 72 ist mit der Außenumgebung
durch einen Auslassölweg
mit einer Mündung 70d verbunden.
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- CVT
- hydrostatisches
kontinuierlich veränderliches
Getriebe
- P
- Hydraulikpumpe
- M
- Hydraulikmotor
- 6
- Getriebeausgangswelle
(Haltewelle)
- 6a
- innerer
Abzweigungsölweg
(Niederdruckkupplungsölweg)
- 6b,
6c
- äußere Abzweigungsölwege (Hochdruckkupplungsölwege)
- 6d
- Schieberloch
- 6e
- Auslassloch
(wellenseitiger Nebenauslassölweg)
- 56
- innerer
Kanal (Niederdruckölweg)
- 57
- äußerer Kanal
(Hochdruckölkanal)
- 70
- Ventilschieber
- 70b
- Auslassloch
(schieberseitiger Nebenauslassölweg)
- 70d
- Mündung (Arbeitsölauslassloch)
- 72
- rechte
Nut (Verbindungsnut)
- 73
- mittlere
Erhebung (Außenumfangsfläche)
- 78b
- Ölreservoirkammer