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Erfindungsfeld
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kapazitätssteuerung
einer Hydraulikpumpe/eines Hydraulikmotors, in der bzw. dem eine
erste Taumelscheibe und eine zweite Taumelscheibe auf beiden Seiten
eines Zylinderblocks einander gegenüberliegend angeordnet
sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Veröffentlichung
JPH11-247990A des
japanischen Patentamts aus dem Jahre 1999 gibt einen Hydraulik-Servomechanismus
an, der den Kippwinkel einer Taumelscheibe variiert, um die Kapazität einer
Taumelscheiben-Hydraulikpumpe zu variieren.
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Die
Veröffentlichung
JP2005-105898A des japanischen Patentamts
aus dem Jahr 2005 gibt eine Hydraulikpumpe/einen Hydraulikmotor
mit gegenüberliegenden Taumelscheiben an, in dem eine erste Taumelscheibe
und eine zweite Taumelscheibe auf beiden Seiten eines Zylinderblocks
einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ein erster Kolben,
der die erste Taumelscheibe derart kontaktiert, dass er frei gleiten
kann, und ein zweiter Kolben, der die zweite Taumelscheibe derart kontaktiert,
dass er frei gleiten kann, sind in entsprechenden Zylindern des Zylinderblocks
aufgenommen.
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In Übereinstimmung
mit der Drehung des Zylinderblocks wird der erste Kolben in einer
Axialrichtung durch die erste Taumelscheibe angetrieben und wird
der zweite Kolben in der Axialrichtung durch die zweite Taumelscheibe
angetrieben, sodass sich der erste Kolben und der zweite Kolben
in dem Zylinder hin und her bewegen. Indem die Kippwinkel der zwei Taumelscheiben
variiert wird, kann die Kapazität breiter variiert werden
als in einer Hydraulikpumpe/einem Hydraulikmotor mit nur einer Taumelscheibe.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Wenn
ein Servomechanismus wie der in
JHP11-247990A angegebene in einer Kolbenpumpe/einem
Kolbenmotor mit gegenüberliegenden Taumelscheiben verwendet
wird, müssen die zwei Servomechanismen den Kippwinkel der
ersten Taumelscheibe und den Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe
steuern. Und während eine Hydraulikpumpe/ein Hydraulikmotor
mit gegenüberliegenden Taumelscheiben eine größere
Variation der Kapazität gestattet als eine Hydraulikpumpe/ein
Hydraulikmotor mit nur einer Taumelscheibe sind die Herstellungskosten
aus dem oben genannten Grund wesentlich höher.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung der Kippwinkel
von zwei Taumelscheiben in einer Kolbenpumpe/einem Kolbenmotor mit
gegenüberliegenden Taumelscheiben anzugeben, die durch
einen einfachen Aufbau realisiert werden kann.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, gibt die Erfindung
eine Kolbenpumpe/einen Kolbenmotor an, in dem eine erste Taumelscheibe
und eine zweite Taumelscheibe einander gegenüberliegend auf
beiden Seiten eines Zylinderblocks angeordnet sind, eine Vielzahl
von Zylindern in dem Zylinderblock auf einem Umfang um eine Mittelachse
des Zylinderblocks herum und parallel zu der Mittelachse des Zylinderblocks
angeordnet sind und ein erster Kolben und ein zweites Kolben einander
entgegengesetzt in die Zylinder eingesetzt sind, wobei der erste
Kolben auf der ersten Taumelscheibe gleitet und wobei der zweite
Kolben auf der zweiten Taumelscheibe gleitet, sodass der erste Kolben
und der zweite Kolben den Zylinder vergrößern
und verkleinern.
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Die
Kolbenpumpe/der Kolbenmotor umfasst einen Servomechanismus, der
die erste Taumelscheibe kippt, und einen Kippverbindungsmechanismus,
der die zweite Taumelscheibe in Verbindung mit dem Kippen der ersten
Taumelscheibe kippt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche
Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Längsschnittansicht von wichtigen Teilen eines hydrostatischen
Getriebes, das mit einem Kolbenmotor mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgestattet ist.
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2 ist
eine Vorderansicht einer ersten Taumelscheibe gemäß der
Erfindung und zeigt einen Kippverbindungsmechanismus im Querschnitt
und einen Servomechanismus im Längsschnitt.
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3 ist
eine Seitenansicht des Kippverbindungsmechanismus.
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4A–4C sind
jeweils eine Rückansicht der ersten Taumelscheibe und Seitenansichten der
ersten Taumelscheibe aus zwei verschiedenen Richtungen.
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5 ist
eine Querschnittansicht eines Gehäuses.
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6A und 6B sind
Seitenansichten des Kippverbindungsmechanismus und zeigen einen Betriebszustand
des Kippverbindungsmechanismus.
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7 ist
eine Seitenansicht eines Kippverbindungsmechanismus gemäß einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine 7 ähnliche Ansicht und zeigt eine Taumelscheibe
und den Kippverbindungsmechanismus in dem Zustand einer maximalen
Kapazität.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Im
Folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, in der
die Erfindung auf ein hydrostatisches Getriebe angewendet wird,
das gewöhnlich in einem kontinuierlich variablen Getriebe
für ein Arbeitsfahrzeug verwendet wird.
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Wie
in 1 der Zeichnungen gezeigt, umfasst ein hydrostatisches
Getriebe 3 eine Hydraulikkolbenpumpe 91 mit variabler
Kapazität und einen Hydraulikkolbenmotor 1 mit
variabler Kapazität. Die Kolbenpumpe 91 wird durch
einen Verbrennungsmotor über eine Pumpenwelle 92 gedreht.
Der Kolbenmotor 1 wird durch ein durch die Kolbenpumpe 91 gepumptes
Arbeitsöl gedreht. Die Drehung der Motorwelle 5 des
Kolbenmotors 1 wird über ein Getriebe wie etwa
ein Differentialgetriebe auf ein linkes und ein rechtes Antriebsrad
des Fahrzeugs übertragen.
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Der
Kolbenmotor
1 wird durch einen Hydraulikmotor mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben gebildet, in dem eine erste Taumelscheibe
30 und eine
zweite Taumelscheibe
40 auf beiden Seiten eines Zylinderblocks
4 vorgesehen
sind. Der Aufbau der Hydraulikpumpe/des Hydraulikmotors mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben ist aus der oben genannten Veröffentlichung
JP2005-105898A bekannt.
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Der
Kolbenmotor 1 umfasst ein Gehäuse 25 und
einen Öffnungsblock 50, der das Gehäuse 25 dichtet.
Eine Betriebskammer 24 ist im Inneren des durch den Öffnungsblock 50 gedichteten
Gehäuses 25 gebildet. Der Zylinderblock 4,
die erste Taumelscheibe 30 und die zweite Taumelscheibe 40 sind
in der Betriebskammer 24 aufgenommen.
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Der
Zylinderblock 4 ist an einem Außenumfang der Motorwelle 5 fixiert,
die durch das Gehäuse 25 und den Öffnungsblock 50 derart
gehalten wird, dass sie sich frei drehen kann, und dreht sich einstückig
mit der Motorwelle 5. Eine Vielzahl von Zylindern 6 erstrecken
sich in einer Achsenrichtung durch den Zylinderblock 4.
Die Zylinder 6 sind mit gleichen Winkelintervallen in einer
Drehrichtung des Zylinderblocks 4 ausgebildet. Ein erster
Kolben 8 und ein zweiter Kolben 9 sind in die
entsprechenden Zylinder 6 von Öffnungsteilen her
an beiden Enden des Zylinders 6 eingesteckt. Eine Volumenkammer 10 wird durch
die Kolben 8 und 9 im Inneren des Zylinders 6 definiert.
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Der
erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 stehen
axial von den entsprechenden Endflächen des Zylinderblocks 4 nach
außen vor. Ein Schuh 21 ist an einem vorstehenden
Ende des ersten Kolbens 8 befestigt. Ein Schuh 22 ist
an einem vorstehenden Ende des zweiten Kolbens 9 befestigt.
Der Schuh 21 gleitet auf der ersten Taumelscheibe 30 über
eine Öffnungsplatte 60. Der Schuh 22 gleitet
direkt auf der zweiten Taumelscheibe 40. Die Öffnungsplatte 60 ist ein scheibenförmiges
Glied, das derart in den Schuh 21 jedes Zylinders 6 eingreift,
dass es innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gleiten kann, wobei
die Öffnungsplatte 60 die Taumelscheibe 30 derart
berührt, dass sie frei in der Drehrichtung gleiten kann.
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Wenn
sich der Zylinderblock 4 dreht, dreht sich der erste Kolben 8 zusammen
mit der Öffnungsplatte 60 und dem Schuh 21,
wobei eine durch die Öffnungsplatte 60, die sich
während des Gleitens über die erste Taumelscheibe 30 dreht,
erzeugte Kraft in der Axialrichtung veranlasst, dass sich der erste
Kolben 8 in dem Zylinder 6 hin und her bewegt.
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Der
zweite Kolben 9 dreht sich und veranlasst, dass der Schuh 22 über
die zweite Taumelscheibe 40 gleitet, wobei eine durch die
zweite Taumelscheibe 40 erzeugte Kraft in der Axialrichtung veranlasst,
dass sich der zweite Kolben 9 in dem Zylinder 6 hin
und her bewegt.
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Die
sich in dem Zylinder 6 hin und her bewegenden Kolben 8 und 9 vergrößern
und verkleinern die Volumenkammer 10 in dem Zylinder 6.
Es ist zu beachten, dass die Kipprichtung der ersten Taumelscheibe 30 und
die Kipprichtung der zweiten Taumelscheibe 40 zuvor derart
festgelegt werden, dass wenn der erste Kolben 8 eine maximale
Kontraktionsposition erreicht, auch der zweite Kolben 9 die
maximale Kontraktionsposition erreicht, und wenn der erste Kolben 8 eine
maximale Ausdehnungsposition erreicht, auch der zweite Kolben 9 die
maximale Ausdehnungsposition erreicht.
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Ein Öldurchgang
zum Zuführen des Arbeitsöls zu der Volumenkammer 10 in
jedem Zylinder 6 und ein Öldurchgang zum Abführen
des Arbeitsöls aus der Volumenkammer 10 sind in
der ersten Taumelscheibe 30 wie in 2 gezeigt
als ein Paar von Öffnungen 16 ausgebildet. Das
Paar von Öffnungen 16 wird wahlweise in Übereinstimmung
mit einer Drehposition des Zylinders 6 über die
Ventilöffnungen 61, die in der Öffnungsplatte 60 mit
einer der Anzahl der Zylinder 6 entsprechenden Anzahl ausgebildet
sind, und über eine Öffnung 19 in dem
Schuh 21 mit der Volumenkammer 10 verbunden.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst die erste Taumelscheibe 30 einen
Rückflächen-Zapfenteil 31, der eine Gleitfläche
mit einem halbbalkenförmigen Querschnitt aufweist. Ein
erstes vertieftes Lager 32, das den Rückflächen-Zapfenteil 31 derart
hält, dass dieser frei entlang der Gleitfläche
gleiten kann, ist in dem Öffnungsblock 50 vorgesehen.
Die zweite Taumelscheibe 40 umfasst einen Rückflächen-Zapfenteil 41 mit
einer halbbalkenförmigen Gleitfläche. Ein zweites vertieftes
Lager 42, das den Rückfläche-Zapfenteil 41 derart
hält, dass dieser frei entlang der Gleitfläche gleiten
kann, ist in dem Gehäuse 25 vorgesehen. Das Paar
von Öffnungen 16 ist konstant mit einem Paar von
Lageröffnungen in dem ersten vertieften Lager 32 ausgebildet
und mit einem Pumpdurchgang und einem Einlassdurchgang der Kolbenpumpe 91 von den
Lageröffnungen über einen Öldurchgang
verbunden, der sich durch den Öffnungsblock 50 erstreckt.
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Der
Kolbenmotor 1 wird wie folgt betrieben.
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Ein
unter Druck stehendes Arbeitsöl in dem Pumpdurchgang der
Kolbenpumpe 91 wird von einer der Lageröffnungen
zu der Volumenkammer 10 des Zylinders über eine
der Öffnungen 16, die Ventilöffnung 61 und
den Schuhteil 19 abgeführt. Das Arbeitsöl
veranlasst, dass sich die Volumenkammer 10 derart erweitert,
dass der erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 jeweils
in einer Ausdehnungsrichtung bewegt werden. Der Zylinderblock 4 wird
durch ein Drehmoment, das durch die erste Taumelscheibe 30 auf
den sich erweiternden ersten Kolben 8 ausgeübt
wird, und durch ein Drehmoment, das durch die zweite Taumelscheibe 40 auf
den sich erweiternden zweiten Kolben 9 ausgeübt
wird, gedreht.
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Nachdem
der erste Kolben 8 und der zweite Kolben 9 die
maximale Ausdehnungsposition erreicht haben, werden der erste Kolben 8,
der sich unter der Führung der ersten Taumelscheibe 30 dreht,
und der zweite Kolben 9, der sich unter der Führung
der zweiten Taumelscheibe 40 dreht, jeweils in einer Richtung bewegt,
in der die Volumenkammer 10 kontrahiert wird. Dementsprechend
wird das Arbeitsöl in der Volumenkammer 10 über
den Schuhteil 19, die Ventilöffnung 61,
die andere Öffnung 16 und die andere Lageröffnung
abgeführt und in den Einlassdurchgang der Kolbenpumpe 91 gesaugt.
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Um
die Kapazität des Kolbenmotors 1 und damit das
Verdrängungsvolumen pro hin und her erfolgender Bewegung
des ersten Kolbens 8 und des zweiten Kolbens 9 variabel
vorzusehen, umfasst das hydrostatische Getriebe 3 einen
in 2 gezeigten Servomechanismus 33, der
den Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 und den Kippwinkel
der zweiten Taumelscheibe 40 variiert. Der Kippwinkel der ersten
Taumelscheibe 30 wird variiert, indem veranlasst wird,
dass der Rückflächen-Zapfenteil 31 der ersten
Taumelscheibe 30 entlang der Gleitfläche mit dem
halbbalkenförmigen Querschnitt relativ zu dem ersten vertieften
Lager 32 gleitet. Der Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe 40 wird
variiert, indem veranlasst wird, dass der Rückflächen-Zapfenteil 41 der zweiten
Taumelscheibe 40 entlang der Gleitfläche mit dem
halbbalkenförmigen Querschnitt relativ zu dem zweiten vertieften
Lager 42 gleitet.
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Während
des Betriebs des hydrostatischen Getriebes 3 sorgt das
durch die Kolbenpumpe 91 gepumpte Arbeitsöl wie
oben beschrieben für eine Drehung des Kolbenmotors 1.
Indem die entsprechenden Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 und
der zweiten Taumelscheibe 40 des Kolbenmotors 1 variiert
werden, wird die Kapazität des Kolbenmotors 1 variiert.
Indem die Kapazität des Kolbenmotors 1 auf diese
Weise variiert wird, wird das Drehgeschwindigkeitsverhältnis
der Pumpenwelle 92 der Kolbenpumpe 91 und der
Motorwelle 5 des Kolbenmotors 1 variiert.
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Ein
zwischen einer maximalen Kapazität und einer minimalen
Kapazität variables Kapazitätsverhältnis
des Kolbenmotors 1, der ein Hydraulikmotor mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben ist, kann auf ungefähr den doppelten Wert
einer herkömmlichen Hydraulikpumpe ohne gegenüberliegende
Taumelscheiben gesetzt werden, sodass ein breiter Schaltbereich
des hydrostatischen Getriebes 3 vorgesehen werden kann.
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Der
Kolbenmotor 1 gemäß der Erfindung umfasst
weiterhin einen Aufbau zum Variieren des Kippwinkels der Taumelscheibe 30 und
des Kippwinkels der zweiten Taumelscheibe 40 unter Verwendung des
nur einen Servomechanismus 33.
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Mit
Bezug auf 2 wird im Folgenden der Aufbau
des Servomechanismus 33 erläutert.
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Der
Servomechanismus 33 umfasst einen Servoregelkolben 34,
der in dem Öffnungsblock 50 gleitet. Die erste
Taumelscheibe 30 umfasst einen Antriebseingreifstift 65,
der seitlich vorsteht. Ein Gleitmetall 66 ist an dem Antriebseingreifstift 65 befestigt.
Ein vertiefter Teil 67, in dem das Gleitmetall 66 gleiten
kann, ist in dem Servoregelkolben 34 ausgebildet. Wenn
sich der Servoregelkolben 34 in der Axialrichtung in Übereinstimmung
mit dem Öldruck bewegt, wird eine Kraft, die ein Gleiten
des Rückflächen-Zapfenteils 31 relativ
zu dem ersten vertieften Lager 32 veranlasst, über
den Antriebseingreifstift 65 und das Gleitmetall 66 auf
die erste Taumelscheibe 30 ausgeübt, sodass der
Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 variiert wird.
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Zylinderteile 51 und 52 sind
kontinuierlich und koaxial in dem Öffnungsblock 50 ausgebildet. Der
Servoregelkolben 34 wird durch einen Kolbenteil 35,
der in dem Zylinderteil 51 gleitet, und einen Kolbenteil 36,
der in dem Zylinderteil 52 gleitet, gebildet. Eine Hydraulikkammer 28,
die dem Kolbenteil 35 zugewandt ist, ist in dem Zylinderteil 51 ausgebildet. Eine
Hydraulikkammer 29, die dem Kolbenteil 36 zugewandt
ist, ist in dem Zylinderteil 52 ausgebildet. Der Durchmesser
des Zylinderteils 51 ist kleiner als der Durchmesser des
Zylinderteils 52, und die Druckempfangsfläche
des Kolbenteils 35 ist kleiner als die Druckempfangsfläche
des Kolbenteils 36.
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Ein Öldruck
wird von einer Öldruckquelle zu der ersten Hydraulikkammer 28 geführt.
Und ein Öldruck wird aus der Öldruckquelle über
ein proportionales elektromagnetisches Druckreduktionsventil zu der
zweiten Hydraulikkammer 29 geführt. Die Hubposition
des Servoregelkolbens 34 variiert in Übereinstimmung
mit dem zu der Hydraulikkammer 29 geführten Öldruck.
Wenn der zu der ersten Hydraulikkammer 28 geführte Öldruck
und der zu der zweiten Hydraulikkammer 29 geführte Öldruck
gleich sind, wird der Servoregelkolben 34 wie in 2 gezeigt durch
die Flächendifferenz zwischen den Kolbenteilen 35 und 36 an
einem Hubende positioniert. Wenn der zu der zweiten Hydraulikkammer 29 geführte Öldruck
zu einem vorbestimmten Wert reduziert wird, bewegt sich der Servoregelkolben 34 zu
dem anderen Hubende.
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Die Öldruckquelle
umfasst ein Wechselventil, das einen Pumpdruck der Hydraulikkolbenpumpe 91 des
hydrostatischen Getriebes 3 extrahiert, und ein Druckreduktionsventil,
das den aus dem Wechselventil geführten Öldruck
auf einen vorbestimmten Wert reduziert.
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Die
Bewegung des Servoregelkolbens 34 wird über das
Gleitmetall 66 und den Antriebseingreifstift 65 auf
die erste Taumelscheibe 30 übertragen.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst der Kolbenmotor 1 einen
Kippverbindungsmechanismus 45, der die erste Taumelscheibe 30 und
die zweite Taumelscheibe 40 miteinander verbindet. Der
Kippverbindungsmechanismus 45 umfasst ein Kippgelenk 48,
das durch einen Haltestift 49 an dem Gehäuse 25 derart gehalten
wird, dass es frei schwenken kann, einen ersten Verbindungsstift 54,
der die erste Taumelscheibe 30 mit einem Ende des Kippgelenks 48 verbindet,
und einen zweiten Verbindungsstift 53, der die zweite Taumelscheibe 40 mit
einem anderen Ende des Kippgelenks 48 verbindet.
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Der
erste Verbindungsstift 54 greift über ein Gleitmetall 75,
das in der Axialrichtung des Kippgelenks 48 gleiten kann,
in eine Vertiefung 58 ein, die in einem Ende des Kippgelenks 48 ausgebildet
ist. Wie in 2 gezeigt, steht der erste Verbindungsstift 54 seitlich
von der ersten Taumelscheibe 30 vor.
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Der
zweite Verbindungsstift 53 greift über ein Gleitmetall 62,
das in der Axialrichtung des Kippgelenks 48 gleiten kann,
in eine Vertiefung 55 ein, die in dem anderen Ende des
Kippgelenks 48 ausgebildet ist.
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Der
zweite Verbindungsstift 53 steht seitlich von einem Arm 46 vor,
der von der zweiten Taumelscheibe 40 zu der ersten Taumelscheibe 30 vorsteht. Die
entsprechenden Mittelachsen des zweiten Verbindungsstifts 53,
des ersten Verbindungsstifts 54 und des Antriebseingreifstifts 65 von 2 sind
alle parallel zu der Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30 und
der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe 40.
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Wie
in 2 gezeigt, sind der Servomechanismus 33 und
der Kippverbindungsmechanismus 45 derart angeordnet, dass
dazwischen die erste Taumelscheibe 30 eingeschlossen ist,
während der Antriebseingreifstift 65 und der erste
Verbindungsstift 54 in entgegen gesetzten Richtungen von
den beiden Seitenflächen der ersten Taumelscheibe 30 vorstehen.
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4A ist
eine Seitenansicht, die eine Seite der zweiten Taumelscheibe 40 zeigt; 4B ist
eine Rückansicht der zweiten Taumelscheibe 40;
und 4C ist eine Seitenansicht, die die andere Seite der
zweiten Taumelscheibe 40 zeigt. Wie in 4A und 4B gezeigt,
steht der Arm 46 in der Richtung der ersten Taumelscheibe 30 von
einer Seitenfläche der zweiten Taumelscheibe 40 vor
und steht der zweite Verbindungsstift 53 seitlich von einem
Spitzenendteil des Arms 46 vor. Wie in 3 gezeigt,
ist der zweite Verbindungsstift 53 näher an der
Seite des Zylinderblocks 4 angeordnet als die Kippmittelachse O40
der zweiten Taumelscheibe 40.
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Wie
in 4B und 4C gezeigt,
ist eine Sensorwelle 57 an der anderen Seitenfläche
der zweiten Taumelscheibe 40 über eine Klammer 56 koaxial
zu der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe vorgesehen.
Ein in 1 gezeigtes Potentiometer 59 ist an der
Sensorwelle 57 befestigt. Das Potentiometer 59 erfasst
den Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe 40.
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Wie
in 5 gezeigt, wird der Haltestift 49, der
das Kippgelenk 48 an dem Gehäuse 25 hält,
in ein Loch 63 in dem Kippgelenk 48 eingesteckt
und über eine Mutter 64 derart an dem Gehäuse 25 fixiert, dass
das Kippgelenk 48 über den Haltestift 49 frei
an dem Gehäuse kippen kann.
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6A zeigt
den Zustand des Kippverbindungsmechanismus 45, wenn sich
der Kolbenmotor 1 in einem Zustand minimaler Kapazität
befindet. Dabei ist der Kippwinkel TH4 der ersten Taumelscheibe 30 gleich
0 Grad und ist der Kippwinkel TH5 der zweiten Taumelscheibe 40 gleich
6,67 Grad.
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6B zeigt
den Zustand des Kippverbindungsmechanismus 45, wenn sich
der Kolbenmotor 1 in einem Zustand maximaler Kapazität
befindet. Dabei ist der Kippwinkel TH1 der ersten Taumelscheibe 30 gleich
16,3 Grad und ist der Kippwinkel TH3 der zweiten Taumelscheibe 40 gleich
16,3 Grad.
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Wenn
die Hubposition des Servoreglerkolbens 34 des Servomechanismus 33 derart
variiert, dass die erste Taumelscheibe 30 um den Antriebseingreifstift 65 herum
kippt, kippt auch die zweite Taumelscheibe 40, weil sie über
den Kippverbindungsmechanismus mit der ersten Taumelscheibe 30 verbunden
ist. Die Kapazität des Kolbenmotors 1 kann kontinuierlich
von dem Zustand minimaler Kapazität von 6A zu
dem Zustand maximaler Kapazität von 6B in Übereinstimmung
mit der Hubposition des Servoreglerkolbens 34 variiert
werden.
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In 6A sind
die Mitten des zweiten Verbindungsstifts 53, des ersten
Verbindungsstifts 54 und des Haltestifts 49 auf
einer Drehmittelachse O4 des Zylinderblocks 4 positioniert.
Solange die Dimensionen der entsprechenden Teile von 6B die
folgenden Gleichungen (1) bis (6) erfüllen, können
der zweite Verbindungsstift 53, der erste Verbindungsstift 54 und
der Haltestift 49 aber auch an anderen gewünschten
Positionen als auf der Drehmittelachse O4 angeordnet sein. TH0 = TH1 – TH4 (1) TH2 = TH3 – TH5 (2) C = Lr·sin(TH0) (3) D = Ls·sin(TH2) (4) C/D = A/B (5) A/B = (Lr·sin(TH0))/(Ls·sin(TH2) (6)wobei:
A
= Distanz zwischen den Mitten des ersten Verbindungsstifts 54 und
des Haltestifts 49;
B = Distanz zwischen den Mitten
des Haltestifts 49 und des zweiten Verbindungsstifts 53;
Lr
= Distanz zwischen der Mitte des ersten Verbindungsstifts 54 und
der Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30,
Ls
= Distanz zwischen der Mitte des zweiten Verbindungsstifts 53 und
der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe;
D = Bewegungsdistanz
der Mitte des zweiten Verbindungsstifts 53 relativ zu der
Mitte des Haltestifts 49 in der orthogonalen Richtung zu
der Drehmittelachse O4 des Zylinderblocks 4; und
C
= Bewegungsdistanz der Mitte des ersten Verbindungsstifts 54 relativ
zu der Mitte des Haltestifts 49 in der zu der Bewegung
des zweiten Verbindungsstifts 53 entgegen gesetzten Richtung.
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Indem
der Kippverbindungsmechanismus 45 wie oben beschrieben
verwendet wird, kann der Kolbenmotor 1 die Kippwinkel der
zwei Taumelscheiben 30 und 40 synchron unter Verwendung
des nur einen Servomechanismus 33 variieren, sodass also
keine zwei Servomechanismen und kein proportionales elektromagnetisches
Druckreduktionsventil vorgesehen werden müssen.
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Wenn
ein hydrostatisches Getriebe als ein kontinuierlich variables Getriebe
für ein Fahrzeug verwendet wird, werden eine Beschleunigung
und eine Verlangsamung herkömmlicherweise durchgeführt,
indem drei Servomechanismen eingestellt werden: nämlich
ein Servomechanismus zum Antreiben der Taumelscheibe der Kolbenpumpe 91 und
Servomechanismen zum Einstellen der entsprechenden Kippwinkel der
ersten Taumelscheibe 30 und der zweiten Taumelscheibe 40 des
Kolbenmotors 1. Bei diesem hydrostatischen Getriebe 3 kann
dasselbe Ergebnis erhalten werden, indem zwei Servomechanismen eingestellt
werden, nämlich ein Servomechanismus zum Antreiben der
Taumelscheibe der Kolbenpumpe 91 und der Servomechanismus
für den Kolbenmotor 1.
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Weiterhin
sind in diesem Kolbenmotor 1 der Servomechanisus 33 und
der Kippverbindungsmechanismus 45 derart angeordnet, dass
sie dazwischen die erste Taumelscheibe 30 einschließen,
sodass der Servomechanismus 33 und der Kippwinkelmechanismus 45 kompakt
in dem begrenzten Raum des Gehäuses 25 aufgenommen
werden können.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform stellt der einzelne
Servomechanismus 33 den Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 ein,
wobei der einzelne Servomechanismus aber auch den Kippwinkel der
zweiten Taumelscheibe 40 einstellen könnte. Weiterhin
kann der einzelne Servomechanismus 33 derart aufgebaut
sein, dass er den Kippverbindungsmechanismus 45 direkt
antreibt.
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Der
zweite Verbindungsstift 53 kann auf der zu dem Zylinderblock 4 gegenüberliegenden
Seite der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe 40 angeordnet
sein, und der erste Verbindungsstift 54 kann weiter zu
der Seite der zweiten Taumelscheibe 40 hin angeordnet sein
als die Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30,
d. h. mit anderen Worten auf der Seite des Zylinderblocks 4.
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Im
Folgenden wird mit Bezug auf 7 und 8 eine
andere Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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In
dieser Ausführungsform sind die erste Taumelscheibe 30 und
die zweite Taumelscheibe 40 über einen Kippverbindungsmechanismus 70 miteinander
verbunden. Der Kippverbindungsmechanismus 70 umfasst einen
Gleitbalken 71, einen ersten Verbindungsstift 73,
der in die erste Taumelscheibe 30 mit einem Ende des Gleitbalkens 71 eingreift,
und einen zweiten Verbindungsstift 74, der in die zweite Taumelscheibe 40 mit
einem anderen Ende des Gleitbalkens 71 eingreift.
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Der
Gleitbalken 71 wird über ein Paar von Führungen 72 derart
gehalten, dass er relativ zu dem Gehäuse 25 in
nur einer orthogonalen Richtung zu einer Ebene bewegt werden kann,
die durch die Drehmittelachse O4 des Zylinderblocks 4,
die Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30 und
die Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe 40 gebildet
wird.
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Der
erste Verbindungsstift 73 wird in eine Vertiefung 77 eingesteckt,
die an einem Ende des Gleitbalkens 71 ausgebildet ist,
sodass er in einer Axialrichtung des Gleitbalkens 71 gleiten
kann. Der erste Verbindungsstift 73 steht seitlich von
der ersten Taumelscheibe 30 vor. Der erste Verbindungsstift 73 ist
auf der zu dem Zylinderblock 4 gegenüberliegenden
Seite der Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30 angeordnet.
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Der
zweite Verbindungsstift 74 ist derart in eine Vertiefung 78 an
dem anderen Ende des Gleitbalkens 71 eingesteckt, dass
er in einer Axialrichtung des Gleitbalkens 71 gleiten kann.
Der zweite Verbindungsstift 74 steht seitlich von der zweiten
Taumelscheibe 40 in einer zu der ersten Taumelscheibe entgegen
gesetzten Richtung vor. Der zweite Verbindungsstift 74 ist
auf der zu dem Zylinderblock 4 gegenüberliegenden
Seite der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe 40 angeordnet.
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Die
entsprechenden Mittelachsen des ersten Verbindungsstifts 73,
des zweiten Verbindungsstifts 74 und des Antriebsverbindungsstifts 65 von 2 sind
parallel zu der Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe 30 und
der Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe 40.
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7 zeigt
den Zustand des Kippverbindungsmechanismus 70, wenn sich
der Kolbenmotor 1 in dem Zustand minimaler Kapazität
befindet. Dabei ist der Kippwinkel TH3 der ersten Taumelscheibe 30 gleich
0 Grad und ist der Kippwinkel TH4 der zweiten Taumelscheibe 40 gleich
6,67 Grad.
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8 zeigt
den Zustand des Kippverbindungsmechanismus 70, wenn sich
der Kolbenmotor 1 in dem Zustand maximaler Kapazität
befindet. Dabei ist der Kippwinkel TH1 der ersten Taumelscheibe 30 gleich
16,3 Grad und ist der Kippwinkel TH2 der zweiten Taumelscheibe 40 gleich
16,3 Grad.
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Der
restliche Aufbau des Kolbenmotors 1 ist identisch mit demjenigen
der ersten Ausführungsform.
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Wenn
die Hubposition des Servoregelkolbens 34 des Servomechanismus 33 derart
variiert, dass die erste Taumelscheibe 30 um den Antreibseingreifstift 65 kippt,
kippt auch die zweite Taumelscheibe 40, weil sie über
den Kippverbindungsmechanismus 70 mit der ersten Taumelscheibe 30 verbunden
ist. Die Kapazität des Kolbenmotors 1 kann kontinuierlich
von dem Zustand minimaler Kapazität von 7 zu
dem Zustand maximaler Kapazität von 8 in Übereinstimmung
mit der Hubposition des Servoreglerkolbens 34 variiert
werden.
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Um
die erste Taumelscheibe 30 und die zweite Taumelscheibe 40 zu
kippen, sind der erste Verbindungsstift 73 und der zweite
Verbindungsstift 74 an Positionen angeordnet, die den entsprechenden
Kippwinkelbereichen der ersten Taumelscheibe 30 und der
zweiten Taumelscheibe 40 entsprechen. Deshalb werden die
Abmessungen der entsprechenden Teile des Kippverbindungsmechanismus 70 von 8 derart
gewählt, dass sie die folgende Gleichung (7) erfüllen. D2/D1 = (TH1 – TH3)/(TH2 – TH4) (7)wobei:
D1
= Durchmesser des Bewegungspfads der Mitte O73 des ersten Verbindungsstifts 73 um
die Kippmittelachse O30 der ersten Taumelscheibe;
D2 = Durchmesser
des Bewegungspfads der Mitte O74 des zweiten Verbindungsstifts 74 um
die Kippmittelachse O40 der zweiten Taumelscheibe;
TH1 = Kippwinkel
der ersten Taumelscheibe 30 in dem Zustand maximaler Kapazität
von 8;
TH2 = Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe 40 in dem
Zustand maximaler Kapazität von 8;
TH3
= Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 in dem Zustand
minimaler Kapazität von 7; und
TH4
= Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe 40 in dem Zustand
minimaler Kapazität von 7.
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Dank
des Kippverbindungsmechanismus 70 mit dem oben beschriebenen
Aufbau kann der Kolbenmotor 1 die Kippwinkel der zwei Taumelscheiben 30 und 40 unter
Verwendung von nur einem Servomechanismus 33 variieren,
sodass also keine zwei Servomechanismen und kein proportionales
elektromagnetisches Druckreduktionsventil vorgesehen werden müssen.
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Es
können also in dieser Ausführungsform ähnliche
vorteilhafte Effekte wie in der ersten Ausführungsform
erzielt werden.
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Der
Inhalt von Tokugan 2007-68157 mit Einreichungsdatum vom 16. März
2007 in Japan ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
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Die
Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann
kann Modifikationen und Variationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen
vornehmen, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
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Zum
Beispiel kann die Erfindung auch auf eine Hydraulikpumpe mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben angewendet werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben, können gemäß der vorliegenden
Erfindung die Kippwinkel von zwei Taumelscheiben in einem Hydraulikmotor
oder in einer Hydraulikpumpe mit gegenüberliegenden Taumelscheiben
unter Verwendung eines einfachen Aufbaus gesteuert werden. Wenn
also die vorliegende Erfindung auf ein hydrostatisches Getriebe
mit einem Hydraulikmotor oder einer Hydraulikpumpe mit gegenüberliegenden
Taumelscheiben angewendet wird, kann ein breiter Übersetzungsverhältnisbereich mittels
eines einfachen und kompakten Aufbaus vorgesehen werden.
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Der
Erfindungsumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden
Ansprüche definiert.
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Zusammenfassung
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Eine
erste Taumelscheibe (30) und eine zweite Taumelscheibe
(40) sind auf beiden Seiten eines Zylinderblocks (4)
angeordnet, und eine Vielzahl von Zylindern (6) sind in
dem Zylinderblock (4) angeordnet. Ein erster Kolben (8)
und ein zweiter Kolben (9) sind zueinander entgegen gesetzt
in die Zylinder (6) derart eingesetzt, dass der erste Kolben
(8) auf der Taumelscheibe (30) gleitet und der
zweite Kolben (9) auf der zweiten Taumelscheibe (40)
gleitet. Unter Verwendung eines Servomechanismus (33),
der die erste Taumelscheibe (30) kippt, und eines Kippverbindungsmechanismus
(45, 70), der die zweite Taumelscheibe (40)
in Verbindung mit dem Kippen der ersten Taumelscheibe (30)
kippt, können die Kippwinkel der zwei Taumelscheiben (30, 40)
durch den nur einen Servomechanismus (33) gesteuert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-247990
A [0002, 0005]
- - JP 2005-105898 A [0003, 0020]