JP5001162B2 - 油圧機械式変速トランスミッション - Google Patents

Description

本発明は、油圧機械式変速トランスミッション（動力伝達機構）に関する。

本発明の出願者のＷＯ９８／１７９２７は、２つの車軸を差動的に駆動する相互接続されたアウターおよびインナーディファレンシャルギヤトレインを有する油圧機械式変速トランスミッションを開示している。本発明の出願者のＷＯ９９／６１８２０は、２つの車軸のトルク／速度比を制御する、ＷＯ９８／１７９２７の複合ディファレンシャルと平行に接続される油圧トランスミッションを開示している。ＷＯ９８／１７９２７とＷＯ９９／６１８２０の開示内容は、本明細書に参考文献として組み込まれている。

小型で、クラッチ無しで、効率よく、信頼性があり、製造が容易な油圧機械式変速トランスミッションを提供することが望まれている。

本発明によれば、それぞれが、２つの同軸サイドギヤと噛み合うキャリア搬送遊星ピニオンを有するアウターおよびインナーディファレンシャルギヤトレインを含む油圧機械式変速トランスミッションであって、アウターディファレンシャルギヤトレインのサイドギヤは、その１つが入力リングギヤであり、他の１つがインナーディファレンシャルギヤトレインの遊星ピニオンキャリアを回転可能に駆動するリングギヤであり、インナーディファレンシャルギヤトレインのサイドギヤは、アウターディファレンシャルギヤトレインのリングギヤを介して軸方向外側に延伸する、２つの同軸出力軸をそれぞれ回転可能に駆動しており、アウターディファレンシャルギヤトレインの遊星ピニオンキャリアは、油圧回路により流体的に接続されて、その回転に応答して油圧ポンプの容量を変えるポンプ制御装置を有する油圧ポンプを回転可能に駆動する、油圧モーターを回転可能に駆動しており、ポンプ制御装置は回転できないように固定され、それにより、入力リングギヤをトルクの再循環から隔離する、油圧機械式変速トランスミッションが提供される。入力リングギヤは、出力軸の１つを同軸方向に取り囲んでいて且つ駆動軸の駆動ピニオンと噛み合う駆動リングギヤにより回転可能に駆動される、中空入力軸により回転可能に駆動される。

本発明の実施の形態は、添付図を参照して、限定的でない実施例によってのみここで記述される。

本発明の出願者のＷＯ９９／６１８２０の差動トランスミッションは、環状ピニオンキャリアに対する拘束を必要とし、作動油（又は、油圧流体）の工程容量（又は、吐出容積：ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）により、拘束トルク力は、第１ベベルギヤとは異なる速度でピニオンキャリアを回転することができる。この差動（ディファレンシャル）動作により、第２ベベルギヤ出力の回転速度と方向の変動が可能になる。入力トルクが入力第１ベベルギヤに加えられ、出力第２ベベルギヤが作業負荷に拘束されると、環状ピニオンキャリアは第１ベベルギヤの周りを回転し、回転の入力方向と同じ方向に順方向回転して、第２ベベルギヤ出力に回転とトルクを与え、効率的な作業を可能にするために拘束（又は、保持）されることが必要である。

図１は、油圧拘束モーター２と、可変容量制御ポンプ３と、テールシャフトパワー（動力）入力部４と、パワー入力ピニオン５と、一次パワー入力クラウンホイール６とを含む、パワートランスミッション１の第１の実施の形態を示している。この構成は、通常はパワー（動力）がトランスファーケースから前車軸および後車軸に伝達される四輪駆動車両を含んでいて且つテールシャフトを介してパワーが車軸（アクスル）とディファレンシャルに加えられる、トラック、トラクタ、およびすべての車両への適用に適している。例えば、パワートランスミッション１は、標準ディファレンシャルに取って代わり、クラッチおよびギヤボックスを不要とする。図２は、一次パワー入力が、クラウンホイール６を介するギヤスプロケットまたはベルト７を介して出力される代替構成を示している。この両者のパワー入力構成において、クラウンホイール６はまた、ケースドレインと潤滑油を、フィルタを通して、従来は、車両上のどこにでも設置できるオイルタンクに戻すスカベンジャーポンプ８ａに対してパワートランスミッションを提供する。クラウンホイール６はまた、図２３に示されているように、逆止弁７６を介して回路の低圧側のポンプモーター閉ループに供給することによりオイルの損失を補完する、チャージポンプ８ｂにパワーを供給する。

パワートランスミッション１のすべての構成要素は、モーター２とポンプ３を含めて、共通軸Ａ−Ａの周りを回転し、ハウジング９内にコンパクトに設置される。パワー入力は、中空軸１０を介して、これもまたモーターピストングループ（構成体）１２に接続されている第１ベベルギヤ１１に伝達される。油圧拘束モーター２は、環状ピニオンキャリア１４に取り付けられている波形カムトラック１３を含む。使用中は、第１ベベルギヤ１１と環状ピニオンキャリア１４の相対回転速度は、作動油、例えば、オイルの変位容量を介して、ポンプ３を通して制御され、それにより、図１７、１８、および２３に示されているように、モーターピストン回転グループ１２が、波形カムトラック１３内で回転することが可能になる。

モーターシリンダキャビティ１５からのオイルが移動することを可能にするためには、ポンプ円形カムトラック１６は、図２に例示されるように、ポンプシリンダ１７と１８の間の工程容量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）変動を達成するために、中心から離れて移動しなければならない。図１、２、４、および２３を参照すると、カムトラック１６が中心を外れて移動すると、オイルはモーター２を通してポンプからギャラリ（通路）１９に流れ、閉ループでギャラリ（通路）２０を通して戻る。図２は、中心で水平に切断した図で、構成要素の機能と、オイル流路を示している。ポンプ３のカムトラック１６が中心を外れて移動すると、シリンダ１８の工程容量はより大きくなり、シリンダ１７の容積はより小さくなる。図１１−１３と２３を参照すると、カムトラック１６はピボットポイント２１で固定され、それによりポンプの工程容量は、２つの分離した半円形腎臓形ポート２２と２３を介することになり、ポンプコミュテータ（整流子）プレート２４は回転から固定される。図２と図１１−１３を参照すると、オイルは常にバルブプレート２４の２つの中心ギャラリに流入し、そこから３６０度高低圧力全円ギャラリ１９と２０に流れる。

図１３は、ポンプ半円形ギャラリから全円高低圧力ポートへの、ギャラリとポート１９と２０に連結しているギャラリ２５，２６を介してのオイルの流れを示している。１９、２０、２２、および２３におけるバルブプレート面内に、圧力の４つのゾーン（区域）があり、油圧による圧力平衡を使用して接触面を一緒に保持するので、各ゾーンからのすべてのリークを逃がす必要がある。これは、図１１−１３に示されているギャラリ２７を介して行われる。図１４と１６を参照すると、ギャラリはポンプ腎臓形高低圧力ポート２２と２３を、全円高低圧力ポート１９と２０に連絡させる。

図１５と図１６を参照すると、油圧コミュテータ面のクランピング（締結）力の適切な平衡は、環状（またはドーナッツ形）ピストンリング２８と２９により、自動的かつ正確に可変な作動圧力に調整して、個々のピストン３０と３１の半球形バンク（土手部）と全円高低圧力領域は、加速または減速に従って反転できる、高低圧力の２つの分離した領域に対して平衡状態を形成する。ギャラリ３７は、異なる圧力ゾーンからそれぞれのピストンへのオイル流のための接続を提供する。図１６と１４に示されているように、バルブプレート２４のギャラリ３２と３３は、２つの分離した半円形ゾーンでオイル流を受け入れ、それを全円高低圧力ポート１９と２０へ戻し、図４に示されるように、回転ポンプ体におけるギャラリ３５と３６を通るように戻す。その後、オイル流は、図３に示されるように、ポンプ面に接合していて且つＯリングを介して密封されている、ギャラリを有するバルブプレート３８に流入する。

図２、４、および１７−１８を参照すると、バルブプレートはポンプ回転グループにボルトで取り付けられ、これはまたファスナ（固定具）３９で環状ピニオンキャリア１４に接続され、この両方のことにより、図２、３、４、１９、および２１に示されるように、ポンプピストン回転グループ３を駆動し、またラジアルピストン油圧拘束モーター面ポート４０が、波形モーターカムトラック１３と正確に整列することを確実にするという目的を果たす。図３、４と１９−２１を参照すると、コミュテータ／バルブプレート４２は、位置ドエル（だぼ）とノッチ４１によりポンプ面３と駆動アセンブリ３８に固定されており、波形モーターカム板１３との適切なタイミングを確保する。図１９は、交互にある高低圧力ポート４３と４４が、波形モーターカムトラックと常時タイミングが取れていることを示している。図２０は、図２のポンプ面３に対して、全円高低圧力ポートゾーンを密封するための「Ｏ」リング４５、４６、４７および４８を示している、モーターコミュテータ／バルブプレートのポンプ面側を示している。

図２０と２１を参照すると、分離した全円高低圧力ゾーン５０と５１は、図１１−１４に示されたポンプ圧力ゾーン１９と２０と対応している。図２２（ａ）と２２（ｂ）は、モーターコミュテータ／バルブ面ポート４０に接続することで、図１９の高低圧力４３と４４の交互のポートとなるような、高低圧力ギャラリ４０と５０を示している。図３に示されるように、油圧モーターコミュテータ／バルブ面４０のシーリング（密封）を維持するために、適切な油圧平衡力を有することが必要である。これは、ギャラリ７０を介してシリンダ室に接続される環状ピストン６９を有することで達成される。これにより、シリンダ内の圧力は、環状（ドーナッツ形）ピストン６９に加えられ、矢印７１の方向に力を加える。その結果、これは回転ピストングループに力を加えることになり、中空軸１０とスプライン７２に沿って回転ピストングループをスライドさせ、シリンダ室およびコミュテータ内部油圧力に比例する正確に平衡の取れた力を提供して、回転コミュテータ／バルブプレート面接続部を密封する。図２を参照すると、バルブプレート付属品３８は、接続部３９を介して環状ピニオンキャリア１４に加えられるクランピング力を拘束（又は、保持）する。これにより、図１に示されたポンプコミュテータプレート２４とモーターコミュテータプレート７３へ加えられる変動力は分離される。

図５と６は、第１ベベルギヤ入力１１と、ピニオン５３と、ピニオンキャリア１４と、第２ベベルギヤ出力を有するパワートランスミッション１の第２実施の形態を示している。油圧パワーユニット５４は、固定容量モーター５５と可変容量アキシャルピストンポンプ５６から構成されている。ポンプハウジング５７と可変斜板５８は、ポンプフランジ５９を介して固定されている。油圧パワーユニット５４へのパワー入力は、Ａ６０におけるギヤチェーンまたはベルト６２を介しており、これはモーターハウジング６１に取り付けられて、Ａ６２においてパワー入力を第１ベベルギヤに伝達する。固定モーター斜板６３は、モーターハウジング６１と調和して回転し、ギヤスプロケットまたはプーリー６２は１ベベルギヤ１１に接続され、それを一定比で回転する。モーター５５は、閉ループ回路においてポンプの容量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）により制御されて自由に回転する。モーターシャフト６４は、ギヤ６５に接続され、その結果、パワー入力Ｂ６６を介して環状ピニオンキャリア１４に接続されている。モーターシャフト６４は、スプライン結合を介してポンプ軸に接続されて、入力駆動力をポンプピストン回転グループ５６に伝達し、固定ポンプベース５９を介して伝達し続け、チャージポンプを駆動して、オイルを逆止弁を介して閉ループ回路の低圧力側に供給する。ポンプピストン回転グループは、Ｂ６６において、環状ピニオンキャリアを介して駆動される。流量制御および容量制御ポンプは、固定された可変斜板６７により拘束される環状ピニオンキャリア１４を拘束している。ポンプおよびモーターケースは、図５において相対的低圧力シールを有し、それによりモーターケースが、ポンプがリーク無しで静止している間に回転できる。

可変斜板６７の角度を変えることにより、ポンプ容量は変更され、第１ベベルギヤへのＡ６２入力と、入力Ｂ６６の環状ピニオンキャリアとの間の回転速度を、第２ベベルギヤ５２出力の回転速度と方向の比例した変動に合わせる。ポンプバルブプレートと可変斜板６７は固定されているので、半円形腎臓形高低圧力ポート間の関係は変わらない。モーターピストン回転グループ５５は、モーターハウジング６１と、モーターハウジング６１に固定された固定斜板６３に対して可変速度で回転する。従って、モーターコミュテータバルブプレート６８はモーターハウジング６１に固定されて、分離した半円形腎臓形高低圧力ポートとの適切な整列を維持する。

ポンプとモーター間のオイルの移動は、図１１−１４を参照して記述した方法と同じ方法によって達成され、それにより、各回転グループ上のポンプとモーター半球形部分との間の共通高低圧力コミュテーション（転換）が提供される。

図２３は閉ループ回路を模式的に示している（しかしモーター交互高低圧力ゾーンの詳細を示すことは省略する）。油圧拘束モーター２と可変容量制御ポンプ３は、閉ループ回路７４の高圧部分の半分と、回路の低圧部分の半分を介して接続されている。モーターピストングループ１２と、モーター波形カムトラック１３と、ポンプピストングループ８０の流れの方向と回転は、常に同じ方向に回転するので、作動油は閉ループ回路７４と７５内では常に同じ方向に流れるが、工程容積（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）と、速度と、圧力は操作上の要求を満たすために常時変化し、高低圧力領域７４と７５は、車両の加速または減速による変化する出力負荷の間で交互に入れ替わる。

拘束ポンプ回転ピストングループ８０は拘束負荷を、ピボットポイント２１を介してディファレンシャルハウジングに固定されているカムトラック１６に加え、カムトラックは、ピボットポイント７７においてカムトラック１６に取り付けられている油圧支援サーボ制御装置７８により、ピボットポイント２１の周りを回転することから拘束される。可変容量が操作上の要求を満たすための、中心を外れたカムトラックの移動は、マイクロプロセッサ７９により制御される。

ポンプとモーターの両者は、厳しいトルク拘束力に対処するためと、信頼性と長寿命を有するためと、製造コストを下げるために、回転ピストングループの領域において同じ構成をしている。図７は、ポンプ３の部分切取図を示しており、ピストン８１とピストンリング８２が露出されている。側面負荷力がピストンとシリンダから完全に除去され、リングがシーリングに使用されるならば、性能および使用寿命を減少することなしに、高速、大容積の製造に対する製造許容誤差を低減することができる。図７−１０に示されるように、ピストン８１と、ピストンリング８２と、シリンダ１７、１８は、いかなる側面負荷も受けず、作動油に対する直接の直線力を受けるのみである。これは、カムローラー８３が中心線上でピストンに取り付けられている状態で、ピストン壁を通して中心に取り付けられたピストンピン８５を有するピストン８１の拡張壁により達成される。このように、カムトラック１６に対するローラー８３の動作による特定方向に向けられた任意の推力は、ポンプ体８０において機械加工されたトラック（軌道）を走行する半径方向のローラーを介して支持されるピン／軸（シャフト）８５の中心線上に正確に加えられる。図９を参照すると、カムトラック１６は接触領域で平坦なので、１つの実施の形態においては、オフセットカムトラックリングにより、半径方向の接線負荷が加えられるが、軸方向の負荷は加えられない。図８に示されるように、加工されたトラック８７を走行する半径方向のローラー８５は、ピンに加えられる側面負荷を含めて、すべての半径方向の負荷を受け、これらの力のいずれもがピストンに到達するのを回避する。ピン８５には段が付けられ、それにより、ニードルローラーベアリング８４とローラー８３がピン上で組立てられ、ローラー８５が、機械加工された半径方向のスロット８７内に下げられ、カムトラックリング１６がピストングループの周りに設置されたときに、１つの実施の形態においては、他のアセンブリは不要である。図１０を参照すると、低コスト製造の１つの代替の実施の形態において、平坦面を有するローラー８３は、側面負荷が、面プレート（図示せず）により支えられたスラストワッシャにより回避されるので、平坦面８７上を走行できる。

本発明の実施の形態により、チャージポンプの通常動作と他の油圧系統の非効率性とに必要なパワー以外のパワー損失なしに、環状ピニオンキャリアのフリーホイーリング回転の制御と拘束が提供される。本発明の実施の形態により、内部ディファレンシャルと出力車軸がすべてディファレンシャル車軸ハウジング内に格納された状態で、トランスミッションディファレンシャルと同じ軸線の周りを回転する可変容量ポンプと、固定容量モーターとの小型回転可能アセンブリが更に提供される。これらの優位点は、多目的コミュテータおよびバルブプレートを介する油圧流量制御により提供され、この制御では、１つの実施の形態においては、ポンプ固定コミュテータプレート内で流れの方向を反転して回転ポンプを通して戻すが、回転ポンプは、モーター波形カムトラックと調和してバルブプレートを回転することにより達成できる、回転モーターポートに整合する高低圧の離散領域の提供のために、高低圧の２つの分離したゾーンを、すべて同一の径において一連の３６０度分離ポートに移動するコミュテータを介して移動する作動油の流れと容積を制御可能に変化させている。ポンプオイル吐出側においては、環状可変オフセンタカムトラックはバルブプレートと同様に固定され、それにより半円形腎臓形コミュテータプレートオリフィスがポンプ高低圧力供給ポートと適切に整列するようになり、そして上述したように、コミュテータと回転ポンプ体を通して反転される。

パワーユニットの毎分回転数と、トルク負荷と、他の入力のより、瞬間的にかつ連続的に制御装置にリアルタイム出力をする共同分析が提供され、制御装置は、油圧サーボ制御を介して、円形カムトラックのオフセンタの位置を調整して、ポンプの容量を変え、それにより可変容量流量コントローラとして作動する。これにより、パワーユニットが正確な毎分回転数で、最適比に対するトルク平衡状態で作動することが可能になり、それにより、入力パワーは、出力条件に適合し、電源が常時トルクと速度（毎分回転数）の最も効率のよい平衡状態において作動することが可能になる。

入力パワー装置は、第１ベベルギヤと回転ピストングループの両者に接続されている。出力波形カムトラック（ラジアルピストンモーターの場合）は、環状ピニオンキャリアに接続される。ポンプ容量の変動により、ラジアルピストンモーターを通る流体の同じ工程容量（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）が形成され、これによりアウターカムトラックが、ピストングループに対して異なる速度で回転することが可能になる。カムトラックは環状ピニオンキャリアに取り付けられているので、これにより、第１ベベルギヤと環状ピニオンキャリア間の回転速度の対応する変動を引き起こし、第２ベベルギヤの出力速度と、回転方向に影響を与える。モーターからの流体の工程容量は、ポンプの容量調整により達成され、そのため、常に、同じ容積の変動でなければならない。水理学に対するトルク式は次の通りである。

容積（ｃｃ）／回転×圧力（バール）／６２.８５７１４２＝Nm（ニュートンメーター）

トルク力は、拘束モーターと流量制御ポンプとの間で、動作の速度および容積範囲に関して常に平衡が取れていなければならず、パワーユニットに干渉するトルクの再循環の可能性がない状態で、固定されたポンプ斜板または固定ポンプカムトラックにより、常時拘束されている。ポンプ回転ピストングループは、ポンプが制御する環状ピニオンキャリアの回転速度により駆動されるので、ポンプの回転速度は、環状ピニオンキャリアと常に同じになる。

油圧回路を介してラジアルピストンモーターにより拘束される非常に高い反作用性トルク力は、拡張するシリンダ容積と、ポンプ流量制御におけるピストンの移動を介して直接反作用し、回転しようとさせられるカムトラックにより拘束される。この回転力は、ディファレンシャルハウジングに固定されているカムトラックにより拘束されており、これにより、任意の拘束力がパワー入力源に加えらることを回避し、または環状ピニオンキャリアを拘束するためにパワーユニットからの任意のパワーを拘束力が要求することを回避する。このように、要求されるパワーは、入力と出力間の、影響を受ける全体比に直接関連する。

第１ベベルギヤへのパワー入力により、ピニオンと環状ピニオンキャリアはパワー入力と同じ方向に回転させられる。第２ベベルギヤは、ピニオンキャリアが拘束されるまで負荷を受ければ静止している。好適な実施の形態において、ピニオンキャリアは、回転ピストングループに接続されているローラーに対して作用する波形カムトラックにより拘束される。ピニオンキャリアを拘束する圧力は、可変カムトラックに対して反作用するポンプピストンローラーにより拘束される。ポンプにおいて容量が可変であるためには、ポンプシリンダ／ピストンチャンバは、常にパワー入力回転の方向である、ポンプ回転の方向に拡張しなければならない。これは、生成トルクがパワー入力と同じ回転方向であることを意味しており、等しいトルクが相殺して平衡は保たれる。ポンプにおけるトルク拘束は、１つの実施の形態において、回転しないようにディファレンシャルハウジングに直接固定されている可変カムトラックに対して直接的に作用する。

環状ピニオンキャリア拘束力と、ポンプの可変容積流量制御は、可変位置カムトラックに対して拘束されており、可変位置カムトラックは、回転しないように固定され、環状ピニオンキャリア拘束力を、通常のチャージポンプから離れたパワー入力に伝達させるようないかなる接触または手段の影響を受けず、更に潤滑損失と油圧効率損失がない。パワー入力は常に、第２ベベルギヤにおいて出力負荷を移動するために選択される比の要求を満たすために要求されるだけのものである。その結果としての、ピニオンベアリングの周りを回転するピニオンの動作により、環状ピニオンキャリアに加えられるトルク負荷が、常に出力トルクの２倍に等しくなる。

車両が作動速度のときは、第１ベベルギヤにおける入力トルクと、環状ピニオンキャリアにおける拘束トルクは、１：１の比であり、第２ベベルギヤの出力トルクもまた、パワー入力から出力への１：１の全体比と同じである。この点において、ラジアルピストンポンプ上のカムトラックは、容量がゼロでオイル流量がゼロである中心にあり、同様に、アキシャルピストンポンプが、回転ピストングループの軸線に対して９０度であって、上述したものと、同じ結果である。高いトルク力はこの点において拘束されているが、ポンプ容量がゼロで作動油流量がないので、仕事はなされておらず、電源はパワーを出力負荷に直接加える。類推により、それは負荷を油圧ジャッキで上昇させ、ジャッキに全負荷を支持させることに類似している。高い負荷は連続的に存在するが、移動はなく、このようになされている仕事はない。従って、従来のパワー損失以外にはパワーに対しての条件はない。

他の極端な状態において、入力第１ベベルギヤと環状ピニオンキャリアが、２：１からわずかに動かされると、第１ベベルギヤと第２ベベルギヤ間に百万分対１の全体の入力／出力比を与えることができ、このようにして電源において、百万分対１のトルクの減少が実施されることになる。図２４は、ホイールを横滑り（スキッド）させるために、従来の四輪駆動フロントエンドローダに要求される計算例のデータシートである。図２５は、ローダホイールをスキッドさせるために要求されるパワー入力はわずか４.７ｋＷであることを示すデータ表である。

図２６は、トルクコンバータが取り付けられた従来のフロントエンドローダが遭遇する１００％のパワー損失を示すグラフである。これは特に、トルクコンバータが停止しているときに、フロントエンドローダバケットに負荷を加える時点で起こる。エンジンは全ピーク速度および最大パワーで作動しており、トルクコンバータはトルクを生成するが、ホイールは回転していないか、非常に低速で回転しているかである。これは、停止中は、トルクコンバータはエンジン馬力の１００％を熱に変換しており、このため、従来のフロントエンドローダに、熱換算でエンジンパワーの約３０％を放熱できる熱交換器を取り付けることが必要となる。これにより、トルクコンバータのオイルを冷却するための高容量のファン及びポンプ熱交換器により、更なるパワー損失が必要となる。本発明のある実施の形態の油圧機械式変速トランスミッションが、固定ポンプカムトラックにより拘束されるトルクを有することと、フロントエンドローダにおけるエンジンは、第１ベベルギヤ入力と第２ベベルギヤ出力間の非常に高いディファレンシャルギヤリングと比により要求され、実現されるパワーのみしか認識できないということを、図２６は示している。低トルク要求がマイクロプロセッサに入力されるとき、マイクロプロセッサからの出力は、瞬時にエンジン速度を調整し、この場合は、図２５に示すように、バケットに荷重を載せ、負荷を加えている間に、バケットに負荷を加え、ホイールを単に横滑り（スキッド）またはスピン（回転）させている間は、わずか４.７４ｋＷのパワーしか必要としないので、マイクロプロセッサからの出力は、エンジントルクと速度の平衡を取り、エンジンスロットルを閉じて、アイドル速度に近い低速度でエンジンを作動させる。

構成要素作動速度の計算例が、トラックの作動速度に対して提供される。この計算は下記のデータを使用する。
・１０.００−２０のトラックタイヤの負荷半径＝５１４.３５ｍｍ（２０.２５インチ）×２ｍｍ径×３.１４２８５７１＝３.２３３メートル周囲
・１００ｋｍ／時＝１６６６メートル／分
・１６６６÷３.２３３メートル＝５１５.５回転／分
・１００ｋｍ／時の走行速度において、トラックアクスルおよびディファレンシャルは５１５.５回転／分で回転している。
・第１ベベルギヤと環状ピニオンキャリアのアウターディファレンシャルトランスミッション入力比は１：１で、お互いに関して油圧オイル流量または油圧ポンプ／モーター回転はゼロであるが、５１５.５回転／分で調和して回転している。
・ダイナミックニュートラルロックでのパワー入力毎分回転数に無関係に、ダイナミックニュートラルロックで静止している車両については、第１ベベルギヤと環状ピニオンキャリア間のディファレンシャル油圧速度変動は２：１であり、油圧速度変動は、５１５.５÷２＝２５７.７５回転／分であることが要求される。
・０から１００ｋｍ／時へは、２５７.５回転／分のピニオンキャリアの毎分回転数変動を必要とするならば
・１０ｋｍ／時の反転は、２３.０３回転／分の更なる減少を必要とする。
・合計の油圧速度変動は２３２.０３回転／分であることが分かる。
・５１５.５回転／分／２３２.０３回転／分＝必要な比は２.２２：１

固定変位容量マルチローブ波形カムトラックラジアルピストンモーターを使用する本発明の例としての実施の形態により、高トルクの負荷拘束に対して毎分回転数当りの高い変位容量を有する小型モーターが提供される。この実施の形態に対する例としての性能データは下記の通りである。
・８ピストン×６ローブ＝４８ストローク／回転、つまり１２ｍｍストローク＝１回転当り５７６ｍｍピストン行程＝５７.６ｃｍ
・ピストン径が３０ｍｍ径＝３ｃｍであった場合
・面積＝１.５×１.５ｃｍ×３.１４２８５７１＝７.０７１平方ｃｍ
・７.０７１平方ｃｍ×５７.６ｃｍピストン行程／回転＝４０７ｃｃ／回転
・１０ｋｍ／時の反転を与える、入力毎分回転数の、２３２.０３回転／分の環状ピニオンキャリアに対する合計変動は、５１５.５回転／分−２３２.０３回転／分＝２８３.４７回転／分
・４０７ｃｃ／回転における２８３.４７回転／分÷１０００＝１１５.３７リットル／分
・環状ピニオンキャリアは、ポンプピストングループを２３２.０３回転／分で直接回転しているので、１１５.３７リットル÷２３２.０３＝０.４９７２２リットル／回転、または４９７ｃｃ／回転
・変位容量変動に対して、中心からオフセットできるカムリングポンプを使用することにより、この１つの簡単な機能における全体制御が可能になる。
・調整可能オフセンタカムリングは、１回転当り１ピストンストロークを提供し、回転グループにおける８ピストンを使用して、反転に対しては、全オフセット全ピストン行程において、全カムトラックでの１回転当りのピストン行程当りの容積は、４９７ｃｃ／回転÷８＝６２ｃｃとなる。
・５ｃｍのピストン径を使用すると、２.５ｃｍ×２.５ｃｍ×３.１４２８５７１＝１９.６４２８平方ｃｍ
・６２ｃｃ÷１９.６４２８＝３.１５６ｃｍピストン／シリンダストローク長が反転における最大容量に対して要求される。

上記の性能データは、例としてのみの計算であり、本発明の実施の形態に対する実際の性能は相対的により有利であることは理解されよう。

本発明の実施の形態により、例えば、油圧ポンプおよび／または油圧モーターなどのオイル流量制御装置が、ポンプにより拘束されて容積変位と作動油流量を制御する回転環状ピニオンキャリアであって、その結果として、ポンプが回転する速度を含めて、回転するピニオンキャリアとピニオンの回転速度を制御する回転環状ピニオンキャリアにより駆動される、油圧機械式車両トランスアクスルまたはパワートレインが提供される。拘束力は、ラジアルピストンポンプの実施の形態の場合は、ディファレンシャルハウジングに固定される、ポンプ可変カムトラックにより保持される。拘束力は、ポンプ斜板により保持され、ポンプ斜板はアキシャルピストンポンプの実施の形態の場合は、固定されて自由に回転はできない。両者の実施の形態において、電源は隔離されて、ディファレンシャルと、環状ピニオンキャリアと、ピニオンからのトルクを受けず、入力電源に伝達して戻すことはできない。ピストングループと、ラジアルピストンモーターの実施の形態のカムトラック（または、アキシャルピストンモーターの実施の形態の固定容量斜板）は回転し、同時にポンプ容量に従って、お互いに対して可変速度で回転する。両者の実施の形態において、ポンプ容量を変える手段は固定されており、ポンプと共に自由に回転することはできない。ここにおいて、ポンプは固定半円形コミュテータバルブポートプレートを有し、このプレートは、高低圧力の高圧および低圧半球側を、２つの３６０度分離高低圧力領域に変換し、この高低圧力領域は、カムトラックローブと、油圧モーターそれぞれの固定容量斜板に対して固定された位置において回転するバルブコミュテータポートプレートと連通可能であり、それにより、正確な位置における作動油の適切な連通が可能になり、回転ピストングループと、カムトラックと、プレートの回転に拘わらずシリンダの充填、吐出が可能になる。

本発明の実施の形態により、次の優位点が提供される。
・すべての構成要素が共通軸の周りを回転するために、ディファレンシャルまたはトランスアクスル内に収まる小型油圧機械式機構
・電源へ直接接続されずに、固定取り付け台と回転ディファレンシャルピニオンの間で直接反作用するような反作用および再循環トルクの制御
・ディファレンシャルのアクスル軸の周りを回転する相互接続された構成要素との流体容量制御の組み合わせ
・ポンプコミュテータバルブプレートを使用して、流量と、ポンプの高圧半球側を、高低圧力全円分離高低圧力領域に変換し、流れの方向をポンプからポンプへ、ポンプを通して反転して、同一軸の周りを回転するモーターに接続することによる、回転構成要素間の流体の流量コミュテーションとバルブ制御の手段。流量と、高圧力を、高低圧力の２つの分離球形領域から、１つの半径方向の位置に変換するが、間歇的高低圧力領域では、マルチローブのラジアルピストンモーターカムトラックと整合するモーターコミュテータバルブプレート。
・ポンプと、モーター共通バルブと、コミュテータプレートと、ピストングループを、高圧力高容積回転式作動油コネクタとして使用
・ホース、およびポンプとモーターコミュテータバルブプレートに対して外部の高速高容積回転コネクタの、直接インタフェーシング回転可能構成要素による削除
・油圧構成要素への発散スラストの機械的制御で、それにより、油圧構成要素のより簡単で、より低コストの製造が可能になり、側面スラストも除去される。
・リアルタイムの瞬間伝達速度と、マイクロプロセッサへのトルクの入力と、そこからの出力を使用して、前もってプログラムされた圧力限界内に収まることによる、複雑でコストのかかるリリーフバルブの削除
・トルク制御条件の容易な選択と提供のための、アキシャルピストンシリンダアセンブリのマルチスタックオーバーラッピングパンケーキ
・ディファレンシャルにおけるオイルバススプラッシュ潤滑の削除、およびそうすることによる、流体力学的抵抗とその結果としてのパワー損失の削除
・共通油圧およびディファレンシャル潤滑油のフィルタ処理を可能にする
・高負荷領域へ正確に供給されるスプレイジェット潤滑の提供
・油圧および差動機構的構成要素に対するオイルのオイル冷却の提供

本発明は、上述し、図示された実施の形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく変形および修正が可能である。例えば、本発明は、ラジアルまたはアキシャルピストン油圧ポンプに限定されず、他の従来の可変容量油圧ポンプ、例えば、斜曲式アキシャル可変速油圧ポンプを使用しても実施できる。

図１は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第１の実施の形態の模式図である。 図２は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第１の実施の形態の模式図である。 図３は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第１の実施の形態の模式図である。 図４は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第１の実施の形態の模式図である。 図５は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第２の実施の形態の模式図である。 図６は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションの第２の実施の形態の模式図である。 図７は、第１の実施の形態の可変容量ラジアルピストン油圧ポンプの模式図である。 図８は、第１の実施の形態の可変容量ラジアルピストン油圧ポンプの模式図である。 図９は、第１の実施の形態の可変容量ラジアルピストン油圧ポンプの模式図である。 図１０は、第１の実施の形態の可変容量ラジアルピストン油圧ポンプの模式図である。 図１１は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１２は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１３は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１４は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１５は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１６は、第１の実施の形態の固定コミュテータの模式図である。 図１７は、第１の実施の形態のラジアルピストン油圧モーターの模式図である。 図１８は、第１の実施の形態のラジアルピストン油圧モーターの模式図である。 図１９８は、第１の実施の形態のラジアルピストン油圧モーターの模式図である。 図２０は、第１の実施の形態のラジアルピストン油圧モーターの模式図である。 図２１は、第１の実施の形態の回転可能コミュテータの模式図である。 図２２は、第１の実施の形態の回転可能コミュテータの模式図である。 図２３は、第１の実施の形態の油圧回路図である。 図２４は、従来の重荷重用フロントエンド四輪駆動ローダの入力、拘束、および出力トルクを計算するためのデータシートである。 図２５は、従来の重荷重用フロントエンド四輪駆動ローダの計算された入力、拘束、および出力トルクのデータ表である。 図２６は、本発明の油圧機械式変速トランスミッションのある実施の形態と、標準トルクコンバータがそれぞれ取り付けられた、従来のフロントエンドローダの性能を比較するグラフである。

Claims (6)

1. それぞれが、２つの同軸サイドギヤと噛み合うキャリア搬送遊星ピニオンを有するアウターおよびインナーディファレンシャルギヤトレインを含む油圧機械式変速トランスミッションであって、
   前記アウターディファレンシャルギヤトレインの前記サイドギヤは、その１つが入力リングギヤであり、他の１つが前記インナーディファレンシャルギヤトレインの前記遊星ピニオンキャリアを回転可能に駆動するリングギヤであり、
   前記インナーディファレンシャルギヤトレインの前記サイドギヤは、前記アウターディファレンシャルギヤトレインの前記リングギヤを介して軸方向外側に延伸する、２つの同軸出力軸をそれぞれ回転可能に駆動しており、
   前記アウターディファレンシャルギヤトレインの前記遊星ピニオンキャリアは、油圧回路により流体的に接続されて、その回転に応答して油圧ポンプの容量を変えるポンプ制御装置を有する前記油圧ポンプを回転可能に駆動する、油圧モーターを回転可能に駆動しており、
   前記ポンプ制御装置は回転できないように固定され、それにより、前記入力リングギヤをトルクの再循環から隔離しており、
   前記入力リングギヤは、前記出力軸の１つを同軸方向に取り囲んでいて且つ駆動軸の駆動ピニオンと噛み合う駆動リングギヤにより回転可能に駆動される、中空入力軸により回転可能に駆動される、油圧機械式変速トランスミッション。
2. 前記油圧モーターと前記油圧回路と前記油圧ポンプは、前記入力リングギヤと前記駆動リングギヤの間の前記中空入力軸上に、同軸方向に搭載される請求項１に記載の油圧機械式変速トランスミッション。
3. 前記アウターおよびインナーディファレンシャルギヤトレインと、前記油圧モーターと、前記油圧回路と、前記油圧ポンプとを統合的に収納する、トランスミッションハウジングを更に含む請求項２に記載の油圧機械式変速トランスミッション。
4. 前記油圧ポンプはラジアルピストンを含み、前記ポンプ制御装置は、前記トランスミッションハウジングに回転的に固定されるが更に半径方向に移動可能で前記ラジアルピストンの前記変位容量を変える、カムリングを含む請求項３に記載の油圧機械式変速トランスミッション。
5. 前記油圧ポンプは、アキシャルピストンを有する固定ポンプハウジングを含み、前記ポンプ制御装置は、前記ポンプハウジングに回転的に固定されるが更に傾斜方向に移動可能で前記アキシャルピストンの前記容量を変える、傾斜板を含む請求項１に記載の油圧機械式変速トランスミッション。
6. 請求項１から５の何れか一項に記載の油圧機械式変速トランスミッションを含む車両トランスアクスル。

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