DE112014000201T5

DE112014000201T5 - Hydraulische Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben

Info

Publication number: DE112014000201T5
Application number: DE112014000201.1T
Authority: DE
Inventors: Takeru Hosokawa; Hiroki Kato
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-06-25
Also published as: JP2014196726A; US20150240636A1; JP6114089B2; CN104685208A; WO2014156539A1; KR20150044940A; KR101743848B1

Abstract

Eine Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben, bei der sich ein erster Kolben und ein zweiter Kolben, die von gegenüberliegenden Enden eines Drehzylinderblocks vorstehen, in einem Zylinder hin und her bewegen, wobei sie jeweils einer ersten Taumelscheibe bzw. einer zweiten Taumelscheibe folgen, beinhaltet ein erstes Kipplager zum kippbaren Lagern der ersten Taumelscheibe, einen ersten Kippantriebskolben zum Kippen der ersten Taumelscheibe in eine Richtung, die eine Drehachse des Zylinderblocks schneidet, ein zweites Kipplager zum kippbaren Lagern der zweiten Taumelscheibe und einen zweiten Kippantriebskolben zum Kippen der zweiten Taumelscheibe in eine Richtung, die die Drehachse des Zylinderblocks schneidet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben, bei der eine erste Taumelscheibe und eine zweite Taumelscheibe gekippt sind und dabei gegenüberliegenden Enden eines Zylinderblocks zugewandt sind.
Hintergrund der Technik
JP2008-231.924A offenbart eine Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben, die mit einem Zylinderblock, der eine Mehrzahl von Zylindern beinhaltet, ersten Kolben und zweiten Kolben, die von gegenüberliegenden Enden des Zylinders vorstehen, und einer ersten Taumelscheibe und einer zweiten Taumelscheibe ausgestattet ist, mit denen vorstehende Enden der ersten und zweiten Kolben jeweils in Kontakt gleiten.
Bei der Fluiddruck-Rotationsmaschine bewegen sich die ersten Kolben entsprechend der Drehung des Zylinders in den Zylindern hin und her und folgen dabei der ersten Taumelscheibe, und die zweiten Kolben bewegen sich in den Zylindern hin und her und folgen dabei der zweiten Taumelscheibe, wodurch ein Arbeitsfluid Volumenkammern in den Zylindern zugeführt und aus diesen ausgetragen wird.
Ein Kippantriebskolben zum Kippen der ersten Taumelscheibe ist mit einer Seite der ersten Taumelscheibe verbunden, und ein Kippverriegelungsmechanismus zum Übertragen der Neigung der ersten Taumelscheibe zu der zweiten Taumelscheibe ist mit der anderen Seite der ersten Taumelscheibe verbunden. Wenn die erste Taumelscheibe durch den Kippantriebskolben gekippt wird, wird die zweite Taumelscheibe über den Kippverriegelungsmechanismus ebenfalls gekippt.
Übersicht über die Erfindung
Bei der Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben, die in JP2008-231.924A offenbart wird, kann ein Schwebephänomen auftreten, bei dem ein Kippwellenteil der ersten Taumelscheibe von einem Kipplager getrennt wird, das auf einer Ummantelung bereitgestellt wird, wenn die erste Taumelscheibe so angetrieben wird, dass sie kippt.
Bei dem Schwebephänomen handelt es sich um ein Phänomen, bei dem sich die erste Taumelscheibe um eine Drehwelle des Zylinderblocks dreht und der Kippwellenteil der ersten Taumelscheibe von dem Kipplager durch die Wirkung einer Kraft des Kippantriebskolbens, die durch die eine Seite der ersten Taumelscheibe empfangen wird, und eine Reaktionskraft des Kippverriegelungsmechanismus getrennt wird, die durch die andere Seite der ersten Taumelscheibe als Drehmoment in derselben Drehrichtung empfangen wird, wenn die erste Taumelscheibe gekippt wird.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Schwebephänomen bei einer Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben zu verhindern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegendem Erfindung wird eine Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben bereitgestellt, bei der sich ein erster Kolben und ein zweiter Kolben, die von gegenüberliegenden Enden eines Drehzylinderblocks vorstehen, in einem Zylinder hin und her bewegen, wobei sie jeweils einer ersten Taumelscheibe bzw. einer zweiten Taumelscheibe folgen. Die Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben beinhaltet ein erstes Kipplager zum kippbaren Lagern der ersten Taumelscheibe, einen ersten Kippantriebskolben zum Kippen der ersten Taumelscheibe in eine Richtung, die eine Drehachse des Zylinderblocks schneidet, ein zweites Kipplager zum kippbaren Lagern der zweiten Taumelscheibe und einen zweiten Kippantriebskolben zum Kippen der zweiten Taumelscheibe in eine Richtung, die die Drehachse des Zylinderblocks schneidet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Kolbenmotors vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist ein Schaubild, das eine Anordnung zum Kippen einer ersten Taumelscheibe und einer zweiten Taumelscheibe darstellt,
3 ist ein Schaubild, das die Anordnung zum Kippen der ersten Taumelscheibe und der zweiten Taumelscheibe darstellt, und
4 ist ein Hydraulikkreisplan zum Kippen der ersten Taumelscheibe und der zweiten Taumelscheibe.
Beschreibung einer Ausführungsform
Ein Kolbenmotor 1 vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Der in 1 dargestellte Kolbenmotor 1 vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben wird für ein hydrostatisches Getriebe 90 (siehe 4; im Folgenden lediglich als „HST 90” bezeichnet) verwendet, das als stufenloses Getriebe in einem Arbeitsfahrzeug oder dergleichen eingebaut ist.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Kolbenmotor 1 vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben eine Welle 2, die sich um eine Drehachse O4 dreht, einen Zylinderblock 4, der auf der Welle 2 gelagert ist, und eine erste Taumelscheibe 30 und eine zweite Taumelscheibe 40, die gekippt sind und dabei gegenüberliegenden Enden des Zylinderblocks 4 zugewandt sind.
Der Zylinderblock 4 ist zu einer zylindrischen Röhre ausgebildet, die einen Hohlkörper beinhaltet, und die Welle 2 ist in diesen eingesetzt. Der Zylinderblock 4 wird ausgebildet, indem eine Mehrzahl von Zylindern 3 nebeneinander in einer Umfangsrichtung angeordnet wird. Die Zylinder 3 sind so ausgebildet, dass sie sich in einer axialen Richtung erstrecken und sich auf gegenüberliegenden Stirnflächen 4C, 4D des Zylinderblocks 4 öffnen.
Ein erster Kolben 8 und ein zweiter Kolben 9 sind jeweils von gegenüberliegenden Öffnungsenden in den Zylinder 3 eingesetzt. Der erste und der zweite Kolben 8, 9 beinhalten Spitzenteile, die von den Öffnungsenden des Zylinders 3 vorstehen, und ein erster Schuh 21 und ein zweiter Schuh 22 sind gleitfähig mit den entsprechenden Spitzenteilen verbunden.
Wenn sich der Zylinderblock 4 dreht, bewegt sich der erste Kolben 8 hin und her und folgt dabei einer Stirnfläche 30A der ersten Taumelscheibe 30 über den ersten Schuh 21 und eine Öffnungsplatte 16, und der zweite Kolben 9 bewegt sich hin und her und folgt dabei einer Stirnfläche 40A der zweiten Taumelscheibe 40 über den zweiten Schuh 22.
In dem Zylinder 3 ist eine Volumenkammer 7 zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben 8, 9 definiert. Durch die Hin- und Her-Bewegung des ersten und des zweiten Kolbens 8, 9 in dem Zylinder 3 erweitert sich und kontrahiert die Volumenkammer 7, wodurch der Volumenkammer 7 durch ein Paar Zufuhr-/Austragungskanäle 5, 6 Hydrauliköl zugeführt bzw. daraus ausgetragen wird (siehe 4).
Wenngleich der Kolbenmotor 1 das Hydrauliköl (Öl) als Arbeitsfluid verwendet, kann anstelle des Hydrauliköls zum Beispiel eine wasserlösliche Alternativflüssigkeit oder dergleichen verwendet werden.
Gegenüberliegende Endteile der zylindrischen Welle 2 sind über (nicht dargestellte) Lager drehbar auf einer (nicht dargestellten) Ummantelung gelagert.
Die Ummantelung beinhaltet eine (nicht dargestellte) röhrenförmige Hülse und eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung (nicht dargestellt) in Form von Klappen zum Verschließen von gegenüberliegenden Enden der Hülse. Der Zylinderblock 4 ist in der Hülse untergebracht, die erste Taumelscheibe 30 ist in der ersten Abdeckung untergebracht, und die zweite Taumelscheibe 40 ist in der zweiten Abdeckung untergebracht.
Ein Keilprofil 2A ist an dem Außenumfang der Welle 2 ausgebildet. Ein Keilprofil 4H ist an dem Innenumfang des Zylinderblocks 4 ausgebildet. Durch gleitfähiges Einpassen des Keilprofils 4H des Zylinderblocks 4 in das Keilprofil 2A der Welle 2 wird die Drehung des Zylinderblocks 4 relativ zu der Welle 2 geregelt, und der Zylinderblock 4 kann sich relativ zu der Welle 2 in der axialen Richtung bewegen.
Eine erste Halteplatte 23 und eine erste Haltehalterung 25 sind nebeneinander in der axialen Richtung zwischen der ersten Taumelscheibe 30 und dem Zylinderblock 4 angeordnet.
Die scheibenförmige Öffnungsplatte 16, die sich zusammen mit dem Zylinderblock 4 dreht, wird zwischen dem ersten Schuh 21 und der ersten Taumelscheibe 30 bereitgestellt. Die Öffnungsplatte 16 ist über eine Mehrzahl von Stiften 18 mit der ersten Halteplatte 23 verbunden.
Eine Mehrzahl von Zentralfedern 19 ist nebeneinander in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Haltehalterung 25 und dem Zylinderblock 4 angeordnet. Der Zylinderblock 4 wird durch die Zentralfedern 19 nach rechts in 1 unter Vorspannung gesetzt und über eine zweite Haltehalterung 26, ein zweite Halteplatte 24 und den zweiten Schuh 22 gegen die Stirnfläche 40A der zweiten Taumelscheibe 40 gedrückt. Infolgedessen wird die axiale Position des Zylinderblocks 4 relativ zu der zweiten Taumelscheibe 40 festgelegt.
Als Nächstes wird eine Anordnung zum jeweiligen Kippen der ersten bzw. der zweiten Taumelscheibe 30, 40 auf der Grundlage von 2 und 3 beschrieben.
Die erste Taumelscheibe 30 beinhaltet ein Paar Kippwellenteile (Halbrundteile) 30B, die auf einer Rückflächenseite vorstehen. Die Kippwellenteile 30B werden kippbar durch ein erstes Kipplager 33 gelagert, das an der (nicht dargestellten) Ummantelung ausgebildet ist. Die erste Taumelscheibe 30 dreht sich um eine erste Kippachse O1. Die zweite Taumelscheibe 40 beinhaltet ein Paar Kippwellenteile (Halbrundteile) 40B, die auf einer Rückflächenseite vorstehen. Die Kippwellenteile 40B werden kippbar durch ein zweites Kipplager 43 gelagert, das an der Ummantelung ausgebildet ist. Die zweite Taumelscheibe 40 dreht sich um eine zweite Kippachse O2. Die erste und die zweite Kippachse O1, O2 sind orthogonal zu der Drehachse O4 des Zylinderblocks 4.
Der Kolbenmotor 1 beinhaltet einen ersten Kippantriebsmechanismus 50 zum Kippen der ersten Taumelscheibe 30 und einen zweiten Kippantriebsmechanismus 60 zum Kippen der zweiten Taumelscheibe 40. Durch Kippen der ersten Taumelscheibe 30 ändert sich eine Länge von hin- und hergehenden Hüben des ersten Kolbens 8 in dem Zylinder 3. Durch Kippen der zweiten Taumelscheibe 40 ändert sich eine Länge von hin- und hergehenden Hüben des zweiten Kolbens 9 in dem Zylinder 3. Durch Ändern der Hublängen ändert sich ein Verdrängungsvolumen je Drehung des Zylinderblocks 4, und es ändert sich eine Ausgangsdrehzahl des Kolbenmotors 1.
Der erste Kippantriebsmechanismus 50 beinhaltet einen ersten Kippantriebskolben 31, der durch einen Arbeitshydraulikdruck bewegt wird, und einen Umsetzungsmechanismus 38 zum Umsetzen einer Bewegung des ersten Kippantriebskolbens 31 in eine Drehbewegung der ersten Taumelscheibe 30 um die erste Kippachse O1.
In 2 und 3 ist eine Linie G1 orthogonal zu der Drehachse O4 und der ersten Kippachse O1. Der erste Kippantriebskolben 31 ist so angeordnet, dass er sich in einer Richtung parallel zu der Linie G1 bewegt. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann der erste Kippantriebskolben 31 so angeordnet sein, dass er sich in einer Richtung bewegt, die die Linie G1 in einem kleinen Winkel schneidet.
Der Umsetzungsmechanismus 38 ist durch ein Gleitmetall 36, das gleitfähig mit einer Führungsnut 35 des ersten Kippantriebskolbens 31 in Eingriff steht, und durch einen Stift 37 gestaltet, der von einem Endteil der ersten Taumelscheibe 30 in einer Richtung der ersten Kippachse O1 vorsteht und gleitfähig in eine Öffnung des Gleitmetalls 36 eingesetzt wird. Wenn sich der erste Kippantriebskolben 31 in der axialen Richtung (der Richtung parallel zu der Linie G1) bewegt, bewegen sich das Gleitmetall 36 und der Stift 37 entlang eines auf der ersten Kippachse O1 zentrierten Bogens und gleiten dabei entlang der Führungsnut 35. Infolgedessen dreht sich die erste Taumelscheibe 30 um die erste Kippachse O1.
Eine erste druckseitige Kolbendruckkammer 53 und eine erste zugseitige Kolbendruckkammer 54 sind jeweils an gegenüberliegenden Enden des ersten Kippantriebskolbens 31 definiert. Ein erstes Kippregelventil 70 wird bereitgestellt, das Arbeitshydraulikdrücke umschaltet, die in diese Kolbendruckkammern 53, 54 eingebracht werden. Der erste Kippantriebskolben 31 wird durch eine Differenz in den Arbeitshydraulikdrücken zwischen den Kolbendruckkammern 53, 54 bewegt.
Der zweite Kippantriebsmechanismus 60 beinhaltet einen zweiten Kippantriebskolben 41, der durch den Arbeitshydraulikdruck bewegt wird, und einen Umsetzungsmechanismus 48 zum Umsetzen einer Bewegung des zweiten Kippantriebskolbens 41 in eine Drehbewegung der zweiten Taumelscheibe 40 um die zweite Kippachse O2.
In 2 und 3 ist eine Linie G2 orthogonal zu der Drehachse O4 und der zweiten Kippachse O2. Der zweite Kippantriebskolben 41 ist so angeordnet, dass er sich in einer Richtung parallel zu der Linie G2 bewegt. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann der zweite Kippantriebskolben 41 so angeordnet sein, dass er sich in einer Richtung bewegt, die die Linie G2 in einem kleinen Winkel schneidet.
Der Umsetzungsmechanismus 48 ist durch ein Gleitmetall 46, das gleitfähig mit einer Führungsnut 45 des zweiten Kippantriebskolbens 41 in Eingriff steht, und mit einem Stift 47 gestaltet, der von einem Endteil der zweiten Taumelscheibe 40 in einer Richtung der zweiten Kippachse O2 vorsteht und gleitfähig in eine Öffnung des Gleitmetalls 46 eingesetzt wird. Wenn sich der zweite Kippantriebskolben 41 in der axialen Richtung (der Richtung parallel zu der Linie G2) bewegt, bewegen sich das Gleitmetall 46 und der Stift 47 entlang eines auf der zweiten Kippachse O2 zentrierten Bogens und gleiten dabei entlang der Führungsnut 45. Infolgedessen dreht sich die zweite Taumelscheibe 40 um die zweite Kippachse O2.
Eine zweite druckseitige Kolbendruckkammer 63 und eine zweite zugseitige Kolbendruckkammer 64 sind jeweils an gegenüberliegenden Enden des zweiten Kippantriebskolbens 41 definiert. Ein zweites Kippregelventil 80 wird bereitgestellt, das Arbeitshydraulikdrücke umschaltet, die in diese Kolbendruckkammern 63, 64 eingebracht werden. Der zweite Kippantriebskolben 41 wird durch eine Differenz in den Arbeitshydraulikdrücken zwischen den Kolbendruckkammern 63, 64 bewegt.
4 ist ein Schaubild, das die Anordnungen eines Hydraulikkreises und eines Regelsystems darstellt, die in dem HST 90 bereitgestellt werden.
Das HST 90 beinhaltet den Kolbenmotor 1, eine Kolbenpumpe 99 und einen geschlossenen Kreislauf 100 zum Umlaufenlassen des Hydrauliköls zwischen diesen.
Der geschlossene Kreislauf 100 beinhaltet einen ersten Umlaufkanal 101 und einen zweiten Umlaufkanal 102, die den Kolbenmotor 1 und die Kolbenpumpe 99 verbinden. Ein Ende des ersten Umlaufkanals 101 ist mit dem Zufuhr-/Austragungskanal 5 des Kolbenmotors 1 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Zufuhr-/Austragungskanal 105 der Kolbenpumpe 99 verbunden. Ein Ende des zweiten Umlaufkanals 102 ist mit dem Zufuhr-/Austragungskanal 6 des Kolbenmotors 1 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Zufuhr-/Austragungskanal 106 der Kolbenpumpe 99 verbunden.
Durch Befördern des aus der Kolbenpumpe 99 ausgetragenen Hydrauliköls durch den geschlossenen Kreislauf 100 zu dem Kolbenmotor 1 dreht sich der Kolbenmotor 1. Eine Ausgangsdrehung des Kolbenmotors 1 wird über ein nicht veranschaulichtes Getriebe (ein Zahnradgetriebe), ein Ausgleichsgetriebe und dergleichen an linke und rechte Räder übertragen.
Die Kolbenpumpe 99 wird durch einen (nicht dargestellten) Motor so angetrieben, dass sie sich dreht. Die Kolbenpumpe 99 beinhaltet zwei Zufuhr-/Austragungskanäle 105, 106 zum Zuführen und Austragen des Hydrauliköls zu und aus einer Volumenkammer, und eine Austragungsrichtung des Hydrauliköls aus den Zufuhr-/Austragungskanälen 105, 106 wird durch Umschalten einer Kipprichtung einer Taumelscheibe 107 geändert. Durch Ändern der Austragungsrichtung der Kolbenpumpe 99 wird eine Fahrtrichtung (vorwärts oder rückwärts) des Fahrzeugs umgeschaltet.
Eine Fluiddruckquelle 110 beinhaltet eine Konstantladepumpe 111, die so durch den Motor angetrieben wird, dass sie sich dreht, und einen Ladekanal 113, der das aus der Ladepumpe 111 ausgetragene Hydrauliköl einbringt. Ein Ölfilter 114, ein Ölfilter 116 und ein Überdruckventil 119 sind in dem Ladekanal 113 angeordnet. Das Hydrauliköl, das das Überdruckventil 119 durchströmt hat, wird in einen Behälter 109 zurückgeführt.
Der Ladekanal 113 ist über Rückschlagventile 117, 118 mit dem ersten und dem zweiten Umlaufkanal 101, 102 verbunden. Wenn ein Druck des ersten Umlaufkanals 101 unter denjenigen des Ladekanals 113 abfällt, wird das Rückschlagventil 117 geöffnet, und das Hydrauliköl wird aus dem Ladekanal 113 in den ersten Umlaufkanal 101 gefüllt. Wenn demgegenüber ein Druck des zweiten Umlaufkanals 102 unter denjenigen des Ladekanals 113 abfällt, wird das Rückschlagventil 118 geöffnet, und das Hydrauliköl wird aus dem Ladekanal 113 in den zweiten Umlaufkanal 102 gefüllt. Auf diese Weise werden die Drücke des ersten und des zweiten Umlaufkanals 101, 102 so aufrechterhalten, dass sie nicht niedriger als ein vorgegebener Wert sind.
Überdruckventile 121, 122 sind in dem Ladekanal 113 neben den Rückschlagventilen 117, 118 angeordnet. Wenn der Druck des ersten Umlaufkanals 101 über den vorgegebenen Wert hinaus relativ zu demjenigen des Ladekanals 113 ansteigt, wird das Rückschlagventil 121 geöffnet, und es wird ermöglicht, dass der Arbeitshydraulikdruck des ersten Umlaufkanals 101 in den Ladekanal 113 entweicht. Wenn demgegenüber der Druck des zweiten Umlaufkanals 102 über den vorgegebenen Wert hinaus relativ zu demjenigen des Ladekanals 113 ansteigt, wird das Rückschlagventil 122 geöffnet, und es wird ermöglicht, dass der Arbeitshydraulikdruck des zweiten Umlaufkanals 102 in den Ladekanal 113 entweicht. Auf diese Weise werden Anstiege der Drücke des ersten und des zweiten Umlaufkanals 101, 102 über den vorgegebenen Wert hinaus unterdrückt.
Ein Hochdruckauswahlventil 149 wird zwischen dem ersten und dem zweiten Umlaufkanal 101, 102 bereitgestellt. Der Arbeitshydraulikdruck, der über das Hochdruckauswahlventil 149 abgeführt worden ist, wird in das erste und das zweite Kippregelventil 70, 80 eingebracht.
Das erste Kippregelventil 70 beinhaltet eine Einlassöffnung 71, die mit dem Hochdruckauswahlventil 149 in Verbindung steht, eine Auslassöffnung 72, die mit dem Behälter 109 in Verbindung steht, eine erste druckseitige Öffnung 73, die mit der ersten druckseitigen Kolbendruckkammer 53 in Verbindung steht, und eine erste zugseitige Öffnung 74, die mit der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer 54 in Verbindung steht.
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet das erste Kippregelventil 70 ein Ventilgehäuse 76, das in der Ummantelung angeordnet ist, ein Schieberventil 79, das gleitfähig in dem Ventilgehäuse 76 untergebracht ist, eine Feder 78, um das Schieberventil 79 zu einer Seite in einer axialen Richtung des Schieberventils 79 unter Vorspannung zu setzen, und ein Solenoid 77, um das Schieberventil 79 gegen die Feder 78 in der axialen Richtung des Schieberventils 79 zu bewegen.
Durch eine Bewegung des Schieberventils 79 zu einer Position, an der eine Schubkraft des Solenoids 77 und eine Vorspannkraft der Feder 78 ausgeglichen sind, wird das erste Kippregelventil 70 in drei Stellungen 70A, 70B und 70C umgeschaltet.
Wenn eine vorgegebene Schubkraft durch einen Erregerstrom, der von einer Regeleinheit 170 eingespeist wird, in dem Solenoid 77 erzeugt wird, bewegt sich das Schieberventil 79 gegen die Vorspannkraft der Feder 78 aufgrund der Schubkraft in 2 aufwärts, und das erste Kippregelventil 70 wird in die druckseitige Stellung 70A umgeschaltet.
In der druckseitigen Stellung 70A wird das Hydrauliköl von dem Hochdruckauswahlventil 149 durch die Öffnungen 71, 73 der ersten druckseitigen Kolbendruckkammer 53 zugeführt, und das Hydrauliköl in der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer 54 wird durch die Arbeitshydraulikdrucköffnungen 74, 72 in den Behälter 109 zurückgeführt. Aufgrund eines Anstiegs im Druck der ersten druckseitigen Kolbendruckkammer 53 bewegt sich der erste Kippantriebskolben 31 in eine Richtung, die durch einen Pfeil A in 2 angegeben wird (Abwärtsrichtung), und die erste Taumelscheibe 30 dreht sich so in eine Richtung, dass ein Kippwinkel vergrößert wird, wie durch einen Pfeil B angegeben. Infolgedessen nimmt ein Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 zu, und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs nimmt ab.
Wenn der von der Regeleinheit 170 eingespeiste Erregerstrom beendet wird, wird keine Schubkraft mehr in dem Solenoid 77 erzeugt, und das Schieberventil 79 wird durch die Vorspannkraft der Feder 78 in einer in 3 dargestellten Richtung bewegt (Abwärtsrichtung), und das erste Kippregelventil 70 wird in die zugseitige Stellung 70B umgeschaltet.
In der zugseitigen Stellung 70B wird das Hydrauliköl von dem Hochdruckauswahlventil 149 durch die Öffnungen 71, 74 der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer 54 zugeführt, und das Hydrauliköl in der ersten druckseitigen Kolbendruckkammer 53 wird durch die Öffnungen 73, 72 in den Behälter 109 zurückgeführt. Aufgrund eines Anstiegs im Druck der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer 54 bewegt sich der erste Kippantriebskolben 31 in eine Richtung, die durch einen Pfeil C in 3 angegeben wird (Aufwärtsrichtung), und die erste Taumelscheibe 30 dreht sich so in eine Richtung, dass der Kippwinkel verkleinert wird, wie durch einen Pfeil D angegeben. Infolgedessen nimmt das Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 ab, und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steigt.
In der Nullstellung 70C ist jede Öffnung 71 bis 74 geschlossen, und die Bewegung des ersten Kippantriebskolbens 31 ist angehalten. Auf diese Weise wird die erste Taumelscheibe 30 in dem Kippwinkel gehalten, der zu diesem Zeitpunkt besteht.
Die Regeleinheit 170 passt einen Volumenstrom des Hydrauliköls, das dem ersten Kippantriebsmechanismus 50 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, an und regelt fortlaufend ein Übersetzungsverhältnis des HST 90 durch Umschalten der Stellungen 70A, 70B, 70C des ersten Kippregelventils 70.
Das zweite Kippregelventil 80 beinhaltet eine Einlassöffnung 81, die mit dem Hochdruckauswahlventil 149 in Verbindung steht, eine Auslassöffnung 82, die mit dem Behälter 109 in Verbindung steht, eine zweite druckseitige Öffnung 83, die mit der zweiten druckseitigen Kolbendruckkammer 63 in Verbindung steht, und eine zweite zugseitige Öffnung 84, die mit der zweiten zugseitigen Kolbendruckkammer 64 in Verbindung steht.
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet das zweite Kippregelventil 80 ein Ventilgehäuse 86, das in der Ummantelung angeordnet ist, ein Schieberventil 89, das gleitfähig in dem Ventilgehäuse 86 untergebracht ist, eine Feder 88, um das Schieberventil 89 zu einer Seite in einer axialen Richtung des Schieberventils 89 unter Vorspannung zu setzen, und ein Solenoid 87, um das Schieberventil 89 gegen die Feder 88 in der axialen Richtung des Schieberventils 89 zu bewegen.
Durch eine Bewegung des Schieberventils 89 zu einer Position, an der eine Schubkraft des Solenoids 87 und eine Vorspannkraft der Feder 88 ausgeglichen sind, wird das zweite Kippregelventil 80 in drei Stellungen 80A, 80B und 80C umgeschaltet.
Wenn eine vorgegebene Schubkraft durch einen Erregerstrom, der von der Regeleinheit 170 eingespeist wird, in dem Solenoid 87 erzeugt wird, bewegt sich das Schieberventil 89 gegen die Vorspannkraft der Feder 88 aufgrund der Schubkraft in 2 aufwärts, und das zweite Kippregelventil 80 wird in die zugseitige Stellung 80B umgeschaltet.
In der zugseitigen Stellung 80B wird das Hydrauliköl von dem Hochdruckauswahlventil 149 durch die Öffnungen 81, 84 der zweiten zugseitigen Kolbendruckkammer 64 zugeführt, und das Hydrauliköl in der zweiten druckseitigen Kolbendruckkammer 63 wird durch die Arbeitshydraulikdrucköffnungen 83, 82 in den Behälter 109 zurückgeführt. Aufgrund eines Anstiegs im Druck der zweiten zugseitigen Kolbendruckkammer 64 bewegt sich der zweite Kippantriebskolben 41 in eine Richtung, die durch einen Pfeil E in 2 angegeben wird (Aufwärtsrichtung), und die zweite Taumelscheibe 40 dreht sich so in eine Richtung, dass ein Kippwinkel verkleinert wird, wie durch einen Pfeil F angegeben. Infolgedessen nimmt das Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 ab, und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs steigt.
Wenn der von der Regeleinheit 170 eingespeiste Erregerstrom beendet wird, wird keine Schubkraft mehr in dem Solenoid 87 erzeugt, und das Schieberventil 89 wird durch die Vorspannkraft der Feder 88 in einer in 3 dargestellten Richtung bewegt (Abwärtsrichtung), und das zweite Kippregelventil 80 wird in die druckseitige Stellung 80A umgeschaltet.
In der druckseitigen Stellung 80A wird das Hydrauliköl von dem Hochdruckauswahlventil 149 durch die Öffnungen 81, 83 der zweiten druckseitigen Kolbendruckkammer 63 zugeführt, und das Hydrauliköl in der zweiten zugseitigen Kolbendruckkammer 64 wird durch die Öffnungen 84, 82 in den Behälter 109 zurückgeführt. Aufgrund eines Anstiegs im Druck der zweiten druckseitigen Kolbendruckkammer 63 bewegt sich der zweite Kippantriebskolben 41 in eine Richtung, die durch einen Pfeil H in 3 angegeben wird (Abwärtsrichtung), und die zweite Taumelscheibe 40 dreht sich so in eine Richtung, dass der Kippwinkel vergrößert wird, wie durch einen Pfeil I angegeben. Infolgedessen nimmt das Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 zu, und die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs nimmt ab.
In der Nullstellung 80C ist jede Öffnung 81 bis 84 geschlossen, und die Bewegung des zweiten Kippantriebskolbens 41 ist angehalten. Auf diese Weise wird die zweite Taumelscheibe 40 in dem Kippwinkel gehalten, der zu diesem Zeitpunkt besteht.
Die Regeleinheit 170 passt einen Volumenstrom des Hydrauliköls, das dem zweiten Kippantriebsmechanismus 60 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, an und regelt fortlaufend das Übersetzungsverhältnis des HST 90 durch Umschalten der Stellungen 80A, 80B, 80C des zweiten Kippregelventils 80.
Mit 171 und 172 sind Potentiometer zum jeweiligen Auslesen der Kippwinkel der ersten und der zweiten Taumelscheibe 30, 40 bezeichnet. Die Regeleinheit 170 regelt Öffnungs- und Schließzeitpunkte des ersten und des zweiten Kippregelventils 70, 80 entsprechend Erfassungswerten der Potentiometer 171, 172.
Der Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 wird minimiert, und derjenige der zweiten Taumelscheibe 40 wird maximiert, wenn ein an das Solenoid 77 des ersten Kippregelventils 70 angelegter Strom beendet wird und derjenige an das Solenoid 87 des zweiten Kippregelventils 80 beendet wird, wie in 3 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Drehzahlverhältnis des Kolbenmotors 1 auf einen Zwischenwert festgelegt.
Die Kippwinkel der ersten und der zweiten Taumelscheibe 30, 40 werden beide maximiert, wenn ein Strom an das Solenoid 77 des ersten Kippregelventils 70 angelegt wird, wie in 2 dargestellt, und ein an das Solenoid 87 des zweiten Kippregelventils 80 angelegter Strom beendet wird, wie in 3 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 maximiert, und das Drehzahlverhältnis des Kolbenmotors 1 ist minimiert.
Die Kippwinkel der ersten und der zweiten Taumelscheibe 30, 40 werden beide minimiert, wenn ein an das Solenoid 77 des ersten Kippregelventils 70 angelegter Strom beendet wird, wie in 3 dargestellt, und ein Strom an das Solenoid 87 des zweiten Kippregelventils 80 angelegt wird, wie in 2 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Verdrängungsvolumen des Kolbenmotors 1 minimiert, und das Drehzahlverhältnis des Kolbenmotors 1 ist maximiert.
Wie oben beschrieben, erfolgen eine Kippbewegung der ersten Taumelscheibe 30, die durch den ersten Kippantriebskolben 31 verursacht wird, der das Endteil der ersten Taumelscheibe 30 in die Richtung orthogonal zu der Kippachse O1 drückt, und eine Kippbewegung der zweiten Taumelscheibe 40, die durch den zweiten Kippantriebskolben 41 verursacht wird, der das Endteil der zweiten Taumelscheibe 40 in die Richtung orthogonal zu der Kippachse O2 drückt, jeweils unabhängig.
Des Weiteren wird der Volumenstrom des Arbeitsfluids, das dem ersten Kippantriebsmechanismus 50 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, durch das erste Kippregelventil 70 angepasst, und derjenige des Arbeitsfluids, das dem zweiten Kippantriebsmechanismus 60 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, wird durch das zweite Kippregelventil 80 von dem ersten Kippregelventil 70 unterschiedlich angepasst.
Gemäß der obigen Ausführungsform werden die folgenden Funktionen und Wirkungen erzielt.
Die erste und die zweite Taumelscheibe 30, 40 werden jeweils dadurch gekippt, dass sie durch den ersten bzw. den zweiten Kippantriebskolben 31, 41 in die Richtungen gedrückt werden, die die Kippachsen O1, O2 schneiden. Auf diese Weise wirkt kein Drehmoment, um die erste und die zweite Taumelscheibe 30, 40 um die Drehachse O4 zu drehen. Daher kann ein Schwebephänomen verhindert werden, bei dem die Kippwellenteile 30B, 40B von dem ersten und dem zweiten Kipplager 33, 43 getrennt werden.
Da ferner Betätigungshübe des ersten und des zweiten Kippantriebsmechanismus 50, 60 jeweils fortlaufend durch Betätigen des ersten und des zweiten Kippregelventils 70, 80 angepasst werden, können die Kippwinkel der ersten und der zweiten Taumelscheibe 30, 40 fortlaufend geregelt werden.
Da ferner der Volumenstrom des Arbeitsfluids, das dem ersten Kippantriebsmechanismus 50 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, und derjenige des Arbeitsfluids, das dem zweiten Kippantriebsmechanismus 60 zugeführt und aus diesem ausgetragen wird, jeweils durch das erste bzw. das zweite Kippregelventil 70, 80 angepasst werden, kann der erste Kippantriebsmechanismus 50 den Kippwinkel der ersten Taumelscheibe 30 mit einer guten Ansprechempfindlichkeit anpassen, und der zweite Kippantriebsmechanismus 60 kann den Kippwinkel der zweiten Taumelscheibe 40 mit einer guten Ansprechempfindlichkeit anpassen.
Oben wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die obigen Ausführungsformen sind jedoch lediglich Beispiele für Anwendungen der vorliegenden Erfindung, und der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die spezifischen Gestaltungen der obigen Ausführungsformen beschränkt.
Wenngleich sich zum Beispiel die vorliegende Ausführungsform auf den Kolbenmotor 1 bezieht, in dem das Hydrauliköl zum Drehen des Zylinderblocks zugeführt und ausgetragen wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf die Kolbenpumpe 111 angewendet werden, bei der der Zylinderblock so angetrieben wird, dass er sich zum Zuführen und Austragen des Hydrauliköls dreht.
Wenngleich der Kolbenmotor in der vorliegenden Ausführungsform das hydrostatische Getriebe (HST) bildet, kann er ferner eine weitere Maschine oder Einrichtung bilden.
Diese Anmeldung beansprucht Priorität auf Grundlage der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-73.454 , die am 29. März 2013 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, deren gesamte Inhalte in dieser Beschreibung eingeschlossen sind.

Claims

Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben, bei der sich ein erster Kolben und ein zweiter Kolben, die von gegenüberliegenden Enden eines Drehzylinderblocks vorstehen, in einem Zylinder hin und her bewegen, wobei sie jeweils einer ersten Taumelscheibe bzw. einer zweiten Taumelscheibe folgen, die umfasst: ein erstes Kipplager zum kippbaren Lagern der ersten Taumelscheibe; einen ersten Kippantriebskolben zum Kippen der ersten Taumelscheibe in eine Richtung, die eine Drehachse des Zylinderblocks schneidet; ein zweites Kipplager zum kippbaren Lagern der zweiten Taumelscheibe; und einen zweiten Kippantriebskolben zum Kippen der zweiten Taumelscheibe in eine Richtung, die eine Drehachse des Zylinderblocks schneidet.
Fluiddruck-Rotationsmaschine vom Typ gegenüberliegender Taumelscheiben nach Anspruch 1, die umfasst: eine erste druckseitige Kolbendruckkammer und eine erste zugseitige Kolbendruckkammer, die an gegenüberliegenden Enden des ersten Kippantriebskolbens definiert sind; ein erstes Kippregelventil zum Umschalten der Strömung eines Arbeitsfluids, das von und zu einem Hochdruckauswahlventil der ersten druckseitigen Kolbendruckkammer und der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer zugeführt und daraus ausgetragen wird; eine zweite druckseitige Kolbendruckkammer und eine zweite zugseitige Kolbendruckkammer, die an gegenüberliegenden Enden des zweiten Kippantriebskolbens definiert sind; und ein zweites Kippregelventil zum Umschalten der Strömung des Arbeitsfluids, das von und zu dem Hochdruckauswahlventil der zweiten druckseitigen Kolbendruckkammer und der ersten zugseitigen Kolbendruckkammer zugeführt und daraus ausgetragen wird.