JP2018537628A - 負荷相殺静圧システム - Google Patents

Abstract

並列に連結された少なくとも２つの静圧モジュールを含む負荷相殺静圧システムが開示される。各静圧モジュールは、入力および出力油圧ピストン駆動ユニットを含み、各入力および出力油圧ピストン駆動ユニットは、共通の駆動シャフトによって、他方のモジュールのそれぞれのユニットに連結される。一方のモジュールの油圧ピストン駆動ユニットのピストンは、約０°の進角で、他方のモジュールのそれぞれのユニットのピストンと互いに連動する。この構造は、有利にも、任意の軸方向の不釣り合いをなくし、基本的に半径方向負荷だけを支持するラジアル駆動シャフト軸受の使用を可能にする。その結果として、より高い出力密度およびシステム効率を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、静圧アセンブリ、モジュール、およびそのシステムに関する。

静圧モジュールまたはアセンブリは、トランスミッションの入力および出力間の比率を変える静圧式出力分配トランスミッションで使用する油圧装置である。そのようなアセンブリは、通常、２つの（すなわち、第１および第２の）油圧ピストン駆動ユニットを含み、斜軸または軸方向ピストン駆動構造とすることができる。２つの駆動ユニットは、互いに流体連通する。油圧ピストン駆動ユニットの一方は、通常、ポンプとして機能し、他方は、通常、モータとして機能する。トランスミッション構造にもよるが、ポンプおよびモータの役割は、トランスミッションモードに応じて、永続的にか、または交互に割り当てることができる。モジュールの入力および出力シャフト間の回転数およびトルク比は、２つの油圧ピストン駆動ユニット間の容量比によって決まる。駆動ユニットの少なくとも一方を可変容量型にすることで、モジュールの回転数およびトルク比を変えることができる。

モジュールを通じて伝達される出力およびトルクの大きさにより、構成要素のサイズが決まる。通常、トルクが大きくなるほど大きな容量の駆動ユニットが必要になる。より大きい容量の駆動ユニットの場合、回転構成要素の質量が、駆動ユニットのサイズの拡大により大きくなるので、許容可能な、または許容される動作回転数は低くなることがある。より大きい構成要素（例えば、より大きいピストン）の使用に関する別の問題は、油圧脈動の振幅が大きくなることであり、その結果として、振動レベルが上がることがある。１つの手法では、ピストンのサイズをより小さく保ったまま、各駆動ユニットのピストン数を増やすことができる。このようにして、所与の回転数に対して、脈動周波数を高くする一方で、脈動の振幅を抑えることができる。しかし、より多くのピストンを収容するために、駆動フランジの直径を大きくしなければならず、これは、最大動作回転数を下げることがある。

前述の手法の代替案は、第１の静圧モジュールを使用し、並列の２つの（すなわち、第３および第４の）油圧ピストン駆動ユニットを同様に含む第２の静圧モジュールを組み付け、それにより静圧システムを形成することである。入力シャフトはモジュール間で互いに連結され、出力シャフトもモジュール間で互いに連結される。２つの静圧モジュール間で、高圧流体ポートが油圧接続される。同様に、２つの静圧モジュール間で、低圧流体ポートも油圧接続される。このようにして、連結された入力シャフトに連結された第１および第３の駆動ユニットは、同じ駆動およびブースト（ｂｏｏｓｔ）圧力を共有する。同様に、連結された出力シャフトに連結された第２および第４の駆動ユニットは、同じ駆動およびブースト圧力を共有する。第２のモジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群は、第１の静圧モジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群を事実上再現する、すなわち、第１および第３の駆動ユニットは、同じ数量およびサイズのシリンダボアおよびピストンを有し、同じ幾何形状を共有する。同様に、第２および第４の駆動ユニットは、同じ数量およびサイズのシリンダボアおよびピストンを有し、同じ幾何形状を共有する。第１および第３の駆動ユニットの容量は、共通の制御システムを通じて同期することができる。同じことを第２および第４の駆動ユニットで行うことができる。このようにして、トルクおよび出力は、２つの静圧モジュール間で等しく分配することができる。

各油圧ピストン駆動ユニットの回転群構成要素（例えば、ピストン、駆動シャフトフランジなど）は、サイズが大きくならないので、最大回転数が損なわれない。これは、出力密度を良好にし、効率を高くする。さらなる恩恵として、単一のチャージおよび制御システムが、一体で動作する２つのモジュール間で共有されることが挙げられる。さらなる恩恵は、入力および出力シャフトが連結された態様で得ることができ、これについては後述する。

ＤＥ２３３５６２９号明細書では、２つの補助機械または補助油圧ピストン駆動ユニットに油圧接続された単一の主機械または主油圧ピストン駆動ユニットを利用する無段トランスミッションが開示されている。２つの補助機械は、共通のシャフトで互いに連結され、回転アセンブリは、一対のラジアル軸受によってハウジング内で支持される。当業者には分かるように、ラジアル軸受は、出力ギヤおよび補助機械からの半径方向負荷のみを支持し、そのような軸受は、小さい軸方向負荷にしか対処することができない。ピストンのサイズ、個数、および駆動圧に応じて、ピストンから発生する負荷の軸方向成分は、８９，０００Ｎ力以上であり得る。ＤＥ２３３５６２９号明細書で開示された構造では、補助機械の駆動フランジの軸方向力の大部分は、共通シャフトにより互いに釣り合う。

米国特許第８２４０１４５号明細書は、２つのポンプ（第１および第３の油圧ピストン駆動ユニット）を駆動する共通シャフトを有する二静圧アセンブリまたはシステムを開示しており、この場合に、２つのポンプは、互いに対向して配置され、入力シャフトは同じ軸のまわりに回転する。同様に、２つのモータ（第２および第４の油圧ピストン駆動ユニット）は共通シャフトを有し、この場合に、２つのモータは、互いに対向して配置され、出力シャフトは同じ軸のまわりに回転する。各ポンプおよびモータは、別々の回転可能なヨークに配置される。この場合にも、ポンプ容量を同期させることで、軸方向負荷を小さくすることができ、そのため、シャフト軸受が支持する負荷の大部分は半径方向である。

これまでの進歩にもかかわらず、これらの有用な静圧モジュールおよび対応するトランスミッションのサイズ、重量、およびコストを引き続き低減する必要がある。本発明は、下記に説明するように、これらのおよび他の要求に対処する。

本発明は、２つ以上の静圧モジュールを含む静圧システムである。このシステムは、共通の入力および共通の出力駆動シャフトを共有する回転群間でタイミングを合わされるシリンダと、適切な油圧ピストン駆動ユニット対間での同期容量制御とを利用する。適切な油圧ピストン駆動ユニット対のシャフトが連結された場合に、シリンダは、対応する相手シリンダが同時に開閉するように、タイミングを合わせる（または「同期する」）ことができる。この構造の利点は、任意の軸方向の不釣り合いがなくなることである。これは、ラジアル駆動シャフト軸受が、基本的に半径方向負荷だけを支持することを可能にする。軸受は、回転アセンブリが左右に「振れる」のを防止するように、軸方向力に対処しさえすればよい。同じことは、二または多モジュールシステムの他の適切な油圧ピストン駆動ユニット対で行うことができる。

特に、負荷相殺静圧システムは、少なくとも第１および第２の静圧モジュールを含み、第１のモジュールは、第１および第２の油圧ピストン駆動ユニットを含み、第２のモジュールは、第３および第４の油圧ピストン駆動ユニットを含む。共通の入力駆動シャフトは、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結し、共通の出力駆動シャフトは、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結する。各油圧ピストン駆動ユニットは、複数のピストンを含む。第２の静圧モジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群は、第１の静圧モジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群を事実上再現する。すなわち、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中のピストンの数量およびサイズは同じである。さらに同様の態様で、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中のピストンの数量およびサイズは同じである。さらに、本発明では、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットのピストンは、所定の入力進角で互いに連動し、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットのピストンは、所定の出力進角で互いに連動する。第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットの容量角（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｇｌｅ）は、同じ設定に制御される、すなわち、シリンダブロックがシャフト軸となす角度は、２つのユニット間で同じである。同様に、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットの容量角は同じ設定に制御される。本発明の負荷相殺静圧システムは、入力および出力進角の少なくとも１つが約０°であることを特徴とする。入力および出力進角の少なくとも１つをこのように設定することは、システムの負荷を相殺する働きをする。好ましい実施形態では、入力および出力進角は、共に約０である。

他の実施形態では、第１および第２の静圧モジュールはそれぞれ、必要に応じて、それぞれが複数のピストンを含む１つまたは複数のさらなる油圧ピストン駆動ユニットを含むことができる。これらのさらなる油圧ピストン駆動ユニットは、１つまたは複数の適切なさらなる共通駆動シャフトを用いて、並列に、互いに適切に連結することもできる。これらのさらなる油圧ピストン駆動ユニットはまた、約０°の１つまたは複数のさらなる進角で連動することができる。

負荷相殺静圧システムは、共通の入力および出力駆動シャフト用の軸受セットを含むことができ、軸受セットは、基本的に、ラジアル軸受で構成することができる（例えば、軸受セットは、円錐ころ軸受を含まない）。油圧ピストン駆動ユニットは、別々の、または共通のヨークに取り付けることができる。

典型的な実施形態では、油圧ピストン駆動ユニットは、奇数個のピストン（例えば、９つのピストン）を含む。さらに、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットは、ポンプとして機能することができ、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットは、モータとして機能することができる。

図１ａは、単一のハウジング内に別々のヨークを有する、２つの油圧ピストン駆動ユニットを含む先行技術の静圧モジュール（米国特許第８２４０１４５号明細書から再現したもの）を示している。 図１ｂは、単一のハウジング内に共通のヨークを有する、２つの油圧ピストン駆動ユニットを含む先行技術の静圧モジュール（米国特許出願公開第２００７／２７７５２０号明細書から再現したもの）を示している。 図２ａは、モジュール同士が、対応するシャフトで取り付けられた、先行技術で提案された二静圧モジュール（米国特許第８２４０１４５号明細書から再現した２つのモジュールの適切な組み合わせによって得られたもの）の平面図を示している。 図２ｂは、モジュール同士が、対応するシャフトで取り付けられた、先行技術の二静圧モジュール（米国特許第８２４０１４５号明細書から再現したもの）の内部斜視図を示している。 図３は、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットのシャフトおよびピストンの向きが、進角０°で共に同期する本発明の二静圧モジュールの一部分の内部斜視図を示している。図３は、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニット両方の１番シリンダが、二静圧モジュールの同じ垂直面内にある向きのモジュールを示している。 図４は、二静圧モジュールの図３の部分の別の図を示している。この場合に、この図は、モジュールの第１の油圧ピストン駆動ユニットのシリンダブロックの流入端に垂直である。 図５は、本発明の第１の油圧ピストン駆動ユニットの内部斜視図を示しており、内部の流体接続を示すために、第１の弁プレートおよび第１のヨークが可視化され、断面で示されている。 図６ａは、１番ピストンがそのシリンダ内で上死点（ＴＤＣ）に達する前の約８°での、弁プレートの開口に対する第１の油圧ピストン駆動ユニットの個々の回転群のシリンダブロックの個々のシリンダへの流入口の位置を示している。 図６ｂは、１番ピストンがそのシリンダ内でＴＤＣに達したときの図６ａのシリンダブロックの個々のシリンダへの流入口の位置を示している。 図６ｃは、１番ピストンがそのシリンダ内で、回転してＴＤＣを通り過ぎた後の約８°での、図６ａのシリンダブロックの個々のシリンダへの流入口の位置を示している。

文脈から特に必要とされない限り、この明細書および特許請求の範囲全体を通して、「含む」、「含むこと」などの文言は、制限のない、包括的な意味に解釈されるべきである。「１つの」などの文言は、少なくとも１つを意味すると解釈すべきであり、１つだけに限定されない。

本明細書において、進角との関連で使用される場合に、「約」という用語は、±０．５°として定義される。

本発明の例示的な実施形態は、共通の入力または出力シャフトを共有する回転群間でタイミングを合わされるシリンダと、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットと第２および第４の油圧ピストン駆動ユニット間での同期容量制御とを利用する二静圧システムである。第２のモジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群は、第１の静圧モジュールの静圧ピストン駆動ユニットの回転群を事実上再現する、すなわち、第１および第３の駆動ユニットは、同じ数量およびサイズのシリンダボアおよびピストンを有し、同じ幾何形状を共有する。同様に、第２および第４の駆動ユニットは、同じ数量およびサイズのシリンダボアおよびピストンを有し、同じ幾何形状を共有する。実用的なそのような実施形態では、様々な油圧ピストン駆動ユニットは、それぞれ９つのピストンと対応するシリンダとを含むことができる。第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットのシャフトが連結された場合に、シリンダは、第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットの中からの対応する相手シリンダが同時に開く（および閉じる）ようにタイミングを合わされる（または「同期する」）。これの利点は、任意の軸方向の不釣り合いがなくなることである。これは、ラジアルシャフト軸受が、基本的に半径方向負荷だけを支持することを可能にする。軸受は、回転アセンブリが左右に「振れる」のを防止するように、軸方向力に対処しさえすればよい。同じことを第２および第４の油圧駆動ユニットで行うことができる。

本発明のシステムで使用される静圧モジュールは、別々のヨークまたは共通のヨークを採用することができる。例えば、図１ａは、単一のハウジング内に別々のヨークを有する、２つの油圧ピストン駆動ユニットを含む適切な先行技術の静圧モジュールを示している。図１ａは、米国特許第８２４０１４５号明細書から再現され、この特許での構成要素の元の番号が維持されている。あるいは、図１ｂは、単一のハウジング内に共通のヨークを有する、２つの油圧ピストン駆動ユニットを含む別の適切な先行技術の静圧モジュールを示している。図１ｂは、米国特許出願公開第２００７／２７７５２０号明細書から再現され、この場合も同様に、この特許での構成要素の元の番号が維持されている。

図２ａは、２つの適切な静圧モジュール同士が、対応するシャフトで取り付けられた、先行技術で提案された二静圧モジュールの平面図を示している。この場合に、図２ａに示すシステムは、米国特許第８２４０１４５号明細書で提案され、例えば、米国特許第８２４０１４５号明細書の図１０に示されたものと同様の２つのモジュールの適切な組み合わせによって得ることができる二静圧モジュールを表している（この場合にも米国特許第８２４０１４５号明細書での構成要素の元の番号が維持されている）。図２ｂは、モジュール同士が、対応する駆動シャフトで取り付けられた（例えば、図２ａに示すものと同様の）先行技術の二静圧モジュールの内部斜視図を示している（この場合にも、米国特許第８２４０１４５号明細書での構成要素の元の番号が維持されている）。

図２ａおよび図２ｂの静圧システムは、２つの静圧モジュール、すなわち、第１の静圧モジュール５０ａおよび第２の静圧モジュール５０ｂを組み合わせることで、さらなる駆動力をもたらす。第１の静圧モジュール５０ａは、それぞれポンプおよびモータ（図２ｂのポンプ３０Ａおよびモータ４０Ａ）として機能する第１および第２の油圧ピストン駆動ユニットを含む。同様の態様で、第２の静圧モジュール５０ｂは、同様にそれぞれポンプおよびモータ（図２ａのポンプ３０Ｂおよびモータ４０Ｂ）として機能する第３および第４の油圧ピストン駆動ユニットを含む。ポンプ３０Ａ、３０Ｂのシャフトは互いに連結されて、共通の入力駆動シャフトを形成している。ギヤ７３は、この共通入力駆動シャフトに連結されている。同様に、モータ４０Ａ、４０Ｂのシャフトは互いに連結されて、共通の出力駆動シャフトを形成している。ギヤ７５は、この共通出力駆動シャフトに連結されている。共通の入力および出力駆動シャフトは共に、図示したラジアル軸受セットを設けられている。

図２ｂはまた、対向するポンプ３０Ａ、３０Ｂ間の流体圧力を平衡させる流体管１０２Ａ、１０２Ｂと、対向するモータ４０Ａ、４０Ｂ間の流体圧力を平衡させる流体管１０４Ａ、１０４Ｂとを示している。流体管１０２Ａ、１０２Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂは、示すように、外部ハウジングの部分１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに組み込まれてもよく、ハウジングは、タップ流路ポートと、対応する流体管１０２Ａ、１０２Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂとの間の流体連通を可能にする円筒状の相互接続部（図示せず）に対応する容器を有する。

閉ループ油圧システムでは、漏れにより失われた流体を補うために、供給管圧力を高くして、補充オイルをシステムに補給することは有用である。これは、流体路１０２Ａ、１０２Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂの１つにタップを付け、比較的低圧の補充流体を供給することで行われる。冷却するために、主駆動ループから少量のオイルを取り出すのに、閉ループ油圧システムに高温オイルフラッシング（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）サブシステムを含むことは有用である。フラッシングも、タップ流体路１０２Ａ、１０２Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂによって行うことができる。従来の閉ループ油圧システムは通常、補充流体を供給し、フラッシングするための外部配管を有し、したがって、ヨークに組込み流路を設ける必要はない。本発明のこの実施形態では、ポンプとモータとの間に外部マニホルドまたは配管はなく、したがって、タップ流体路が、独立した流体相互接続部と共に各ヨークに内蔵されている。外部ハウジング内の弁（図示せず）を使用して、タップ流体路１０２Ａ、１０２Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂに出入りする流れを制御することができる。

図３は、第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１が、第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１に連結されているのを示す本発明の二静圧モジュールの一部分の内部斜視図を示している。各第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１は、回転群、すなわち、それぞれ第１の回転群１０２および第３の回転群３０２を含む。各第１の回転群１０２および第３の回転群３０２は、シリンダブロックアセンブリ、すなわち、それぞれ第１のシリンダブロックアセンブリ１０３および第３のシリンダブロックアセンブリ３０３を含む。さらに、各第１のシリンダブロックアセンブリ１０３および第３のシリンダブロックアセンブリ３０３は、シリンダブロック、すなわち、それぞれ第１のシリンダブロック１０４および第３のシリンダブロック３０４と、ポートプレート、すなわち、それぞれ第１のポートプレート１０５および第３のポートプレート３０５と、それぞれのシリンダブロック内の複数のピストンおよび対応するボアとを含む。図３に示す実施形態は、各第１のシリンダブロック１０４および第３のシリンダブロック３０４に９つのピストンおよび対応するボアを有する。図３が乱雑になるのを避けるために、各シリンダブロック内の１番ピストンに関連する構成要素だけが示されている。しかし、他のピストンに関連する構成要素も同様である。この場合に、各第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１において、図３は、それぞれ１番ピストン１０６、３０６と、１番シリンダ１０７、３０７と、第１のポートプレート１０５および第３のポートプレート３０５の１番シリンダ流入ポート１０８、３０８とを示している。

第１のシャフト１０９および第３のシャフト３０９は、それぞれ第１の回転群１０２および第３の回転群３０２に連結されている。第１のシャフト１０９および第３のシャフト３０９は、互いに連結されて共通シャフト２００を形成している。この実施形態では、連結は、第１の共通ギヤ２０１と一体のスプラインスリーブによるが、当技術分野で公知の、共通シャフトを形成する他の方法も可能である。図３はまた、第１のシャフト軸受１１０および第３のシャフト軸受３１０を示している。さらに、読者が理解しやすいように、図３は、共通シャフト２００のシャフト軸２０２と、さらには、示した二静圧モジュールの水平面２０３および垂直面２０４とを明示している。

図３において、示した部分は、進角０°で共に同期する第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１のピストンおよびシャフトの向きを示す部分である。すなわち、第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１は、第１のユニットのシリンダが、第３のユニットの対応する相手シリンダとタイミングを合わされ（または「同期し」）、それにより、第１の油圧駆動ユニット１０１および第３の油圧駆動ユニット３０１が同時に開く（および閉じる）ように連結されている。図３の静圧モジュール部分は、第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１の両方の１番シリンダ１０７、３０７が、二静圧モジュール部分の同じ垂直面にある向きで示されている（第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットの弁プレートおよびヨークは、この図に示されていない）。

第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１の容量は、シリンダブロック１０４、３０４がシャフト軸２０２に対してなす角度によって決まる。制御システム（図示せず）は、容量角１５５、３５５が、第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１と第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１との間で同じであることを保証する。

図５は、第１の弁プレート１１５が第１のヨーク１１６に固定された第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１を示している。第１の弁プレート１１５は、Ａポート１１７ＡおよびＢポート１１７Ｂを含む。同様の態様で、第１のヨーク１１６は、Ａポート１１８ＡおよびＢポート１１８Ｂを含む。第１の弁プレート１１５のＡポート１１７ＡおよびＢポート１１７Ｂの形状は、各シリンダブロックの各シリンダの取込み、および排出を制御する。第１の弁プレート１１５の腎臓形のＡポート１１７ＡおよびＢポート１１７Ｂは、ポンプがストローク動作中のときに、高圧か、または低圧かのいずれかである。代替案として、腎臓ポートは、各ヨークに直接機械加工することができ、この場合に、独立した弁プレートは必要とされない。第１のポートプレート１０５は、第１のシリンダブロック１０４に固定されて、これと共に回転し、第１のシリンダブロックアセンブリ１０３を構成している。第１のポートプレート１０５の流路は、第１のシリンダブロック１０４の流路と一列に整列し、各シリンダ用の流入ポートを形成している。

図６ａ、６ｂ、６ｃの順序で示すように、第１の弁プレート１１５のＡポート１１７Ａか、またはＢポート１１７Ｂかのいずれかと流体連通するシリンダの数量は、第１のシリンダブロックアセンブリ１０３が回転しているときに変わる（第１の弁プレート１１５のＡポート１１７ＡまたはＢポート１１７Ｂと共に、図６ａ、６ｂ、６ｃは、前の図の第１のポートプレート１０５および１番シリンダ流入ポート１０８を明示している。これらの図に加えて、残りの８つのシリンダの流入ポート、すなわち、それぞれ２番〜９番シリンダ流入ポート１２２〜１２９が示されている。さらに、読者が理解しやすいように、第１のシリンダブロックアセンブリ１０３の回転方向２０５および二静圧モジュールの垂直面２０４が示されている）。例えば、図６ａは、１番シリンダが上死点（ＴＤＣ）に達する直前に、５つのシリンダポート１０８、１２２〜１２５がＡポート１１７Ａと流体連通し、一方、この位置で、Ｂポート１１７Ｂには、４つのシリンダポート１２６〜１２９だけがあることを示している。図６ｂでは、１番シリンダは、ちょうどＴＤＣにあり、その流入ポート１０８は、弁プレート１１５によって全体的に遮られている。この場合に、Ａポート１１７ＡおよびＢポート１１７Ｂの両方は、それぞれ４つのシリンダポート、すなわち、２番〜５番シリンダ流入ポート１２２〜１２５および６番〜９番シリンダ流入ポート１２６〜１２９と流体連通している。第１のシリンダブロックアセンブリ１０３が、図６ｃに示す位置まで回転した時点では、Ａポート１１７Ａは、４つのシリンダ流入ポート１２２〜１２５と流体連通し、一方、Ｂポート１１７Ｂは、５つのシリンダ１２６〜１２９、１０８と流体連通している。したがって、各ポートは、シリンダブロックの回転を通じて、シリンダブロックのシリンダ数に基づく最大数のシリンダおよび最小数のシリンダとの流体連通を交互に繰り返す。この例では、５つ、次いで４つのシリンダが、１回転当たり９回、Ａポート１１７Ａの圧力を交互に受け、その逆、すなわち、４つ、次いで５つのシリンダが、Ｂポート１１７Ｂの圧力を交互に受ける。

ピストンに作用する流体圧力がもたらす軸方向負荷の大きさは、Ａポート圧力を受けるシリンダの合計数にＢポート圧力を受けるシリンダの合計数を加えたものに比例する。１つの動作モード中に、Ａポート圧力は高くすることができ（すなわち、駆動圧力）、Ｂポート圧力は低くすることができ（すなわち、戻り圧力または「ブースト」圧力）、したがって、結果として生じる軸方向圧力は、最大値と最小値との間で周期変動する。図６ａ〜６ｃに示す例では、周期変動の振幅は、本発明の方法の場合、（５ｘ高圧＋４ｘ低圧）−（４ｘ高圧＋５ｘ低圧）に比例し、この式は（１ｘ高圧−１ｘ低圧）になる。周波数は、シリンダ数に回転数を乗じたものになる。

同じサイズおよび容量角の２つの油圧ピストンユニットがシャフトを挟んで配置された場合、軸方向の総負荷は、ある程度まで自然に釣り合う。しかし、個々のシリンダが、一方の側から他方の側に、互いに整列するようにタイミングを合わされない場合に、依然として有意な周期変動性の軸方向負荷が発生する。個々の油圧ピストン駆動ユニットから生じる負荷に比較して大きくはないが、それでもなお、この負荷に対処するために、ある種の軸方向の支持が必要である。軸受のサイズおよび支持構造体は、一方の側からの各シリンダが、それぞれ反対側の相手シリンダと同じ平面内にあるように、シャフトのタイミングを合わせることで縮小することができる。

そのようなタイミング合わせを採用することで、シャフト軸に沿った負荷の相殺が、従来技術ですでに達成されたものに勝ってさらに改善される。この場合に、基本的に任意の軸方向の不釣り合いがなくなる。これは、軸方向負荷を支持する必要性をさらに低くし、ひいては、ラジアル駆動シャフト軸受が、基本的に半径方向負荷だけを支持することを可能にする。軸受は、回転アセンブリが左右に「振れる」のを防止するように、軸方向力に対処しさえすればよい。その結果として、これは、いっそう軽量で、より単純な構造を可能にし、より高い出力密度およびシステム効率をシステムからもたらす。

図４は、二静圧モジュールの図３の部分の別の図を示している。この場合に、この図は、モジュールの第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１の第１のシリンダブロック１０４の流入端に垂直である。

二静圧モジュールの先行技術の実施形態では、タイミング合わせのない先行技術のシステムは、通常、周期変動負荷を吸収するある種のアキシャル軸受を採用したため、タイミング合わせは重要であり得なかった。そのようなシステムの駆動シャフトは、一般にスプライン結合で連結される。製造プロセスでは、通常、最初のスプラインが、各端部においてどの位置で切削されるかに、ひいては、シャフト上での（または他の部分に対する）最終的なスプラインの位置合わせに注意が払われない、特に、その理由は、狭い寸法公差でそのようにすることにかなりの困難が伴い得るからである。

図３および図４は、第１の油圧ピストン駆動ユニット１０１および第３の油圧ピストン駆動ユニット３０１に関する連結およびタイミング合わせの状況だけを示しているが、同様の利点が、第２および第４の油圧ピストン駆動ユニット（図示せず）を同様な態様で構成することで得られ、この場合に、これらの油圧ピストン駆動ユニットは、約０°の出力進角で互いに連動する。

好ましい実施形態では、油圧ピストン駆動ユニットは、車軸ピストン駆動ユニットであるが、油圧ピストン駆動ユニットは、軸方向ピストン油圧機械であってもよい。いずれにしても、ユニットの少なくとも２つは可変式である。

図３および図４に示す実施形態は、別々のヨーク構造を採用している。本発明の別の実施形態では、第１および第２の油圧モジュールは、その代わりとして、共通のヨーク構造を採用することができる。この場合に、第１の油圧モジュールの第１および第２の油圧ピストン駆動ユニットのシリンダブロック（または軸方向ピストン機械の場合は斜板）は、独国特許発明第９６２４８６Ｃ号明細書で開示したものと同様の共通旋回ハウジングによって支持される。同様の態様で、第２の油圧モジュールの第３および第４の油圧ピストン駆動ユニットのシリンダブロック（または斜板）は、第２の共通旋回ハウジングによって支持される。第１および第２の旋回ハウジング（または斜板）は、第１および第３の油圧ユニット間と、第２および第４の油圧ユニット間とに反対の軸方向力を発生させるように同期する。

さらなる実施形態では、第１および第２の油圧モジュールは、国際公開第２０１５／００１５２９号パンフレットに開示したものに類似した複数の（すなわち３つ以上の）油圧ピストン駆動アセンブリを組み込むことができる。この場合に、第１の油圧モジュールからの３つ以上のシャフトは、軸方向力を制御するために、第２の油圧モジュールの対応する３つ以上のシャフトに連結される。これらのさらなる油圧ピストン駆動ユニットは、１つまたは複数の適切なさらなる共通駆動シャフトを用いて並列に、互いに適切に連結することもできる。これらのさらなる油圧ピストン駆動ユニットはまた、約０°の１つまたは複数のさらなる進角で連動することができる。

本明細書で参照した上記の米国特許、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および非特許出版物のすべては、参照により、それらの全体を本明細書に援用するものとする。

本発明の特定の要素、実施形態、および用途が図示および説明されたが、特に、前述の教示を考慮して、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって修正が行われ得ることから、本発明がそれらの特定の要素、実施形態、および用途に限定されないことは、当然ながら言うまでもない。そのような修正は、本明細書に添付された請求項の趣旨および範囲内と考えられる。

Claims (10)

1. 少なくとも第１および第２の静圧モジュールであって、前記第１のモジュールが第１および第２の油圧ピストン駆動ユニットを含み、前記第２のモジュールが第３および第４の油圧ピストン駆動ユニットを含む、第１および第２の静圧モジュールと、
   前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結する共通入力駆動シャフトと、
   前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結する共通出力駆動シャフトと、
   を含む負荷相殺静圧システムにおいて、
   各前記油圧ピストン駆動ユニットは、複数のピストンを含み、
   前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中の前記ピストンの数量およびサイズは同じであり、
   前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中の前記ピストンの数量およびサイズは同じであり、
   前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットの前記ピストンは、所定の入力進角で互いに連動し、
   前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットの前記ピストンは、所定の出力進角で互いに連動する、負荷相殺静圧システムにおいて、
   前記入力および出力進角の少なくとも１つは約０°であることを特徴とする負荷相殺静圧システム。
2. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記入力および出力進角は、共に約０であることを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
3. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記第１および第２の静圧モジュールはそれぞれ、複数のピストンを含むさらなる油圧ピストン駆動ユニットを含み、前記さらなる油圧ピストン駆動ユニットは、共通のさらなる駆動シャフトを用いて、約０°のさらなる進角で互いに連動することを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
4. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記共通入力および出力駆動シャフト用の軸受セットを含み、前記軸受セットは、基本的にラジアル軸受からなることを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
5. 請求項４に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記軸受セットは、円錐ころ軸受を含まないことを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
6. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記油圧ピストン駆動ユニットは、別々の、または共通のヨークに取り付けられることを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
7. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記油圧ピストン駆動ユニットは、奇数個のピストンを含むことを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
8. 請求項７に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記油圧ピストン駆動ユニットは、９つのピストンを含むことを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
9. 請求項１に記載の負荷相殺静圧システムにおいて、前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットはポンプであり、前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットはモータであることを特徴とする、負荷相殺静圧システム。
10. 静圧システムの負荷を相殺する方法において、前記静圧システムは、
    少なくとも第１および第２の静圧モジュールであって、前記第１のモジュールが第１および第２の油圧ピストン駆動ユニットを含み、前記第２のモジュール第３および第４の油圧ピストン駆動ユニットを含む、第１および第２の静圧モジュールと、
    前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結する共通入力駆動シャフトと、
    前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットを互いに連結する共通出力駆動シャフトと、
    を含み、
    各前記油圧ピストン駆動ユニットは、複数のピストンを含み、
    前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中の前記ピストンの数量およびサイズは同じであり、
    前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットは、同様の幾何形状を共有し、それぞれの中の前記ピストンの数量およびサイズは同じであり、
    前記第１および第３の油圧ピストン駆動ユニットの前記ピストンは、所定の入力進角で互いに連動し、
    前記第２および第４の油圧ピストン駆動ユニットの前記ピストンは、所定の出力進角で互いに連動し、
    前記方法は、前記入力および出力進角の少なくとも１つを約０°に設定することを含むことを特徴とする、方法。

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