JP6443640B2 - 静油圧式バリエータ - Google Patents

Description

イントロダクション

本発明は、一般的に、静油圧式（hydrostatic）バリエータに関する。

自動車の為に多くの有望な代用動力源が開発されてきたが、今日の支配的な動力源は内燃エンジンである。現在のＩＣ駆動設計は、前世紀にわたって実質的に発展したが、まだ、改善の余地がある。連続可変かつ無限可変の変速装置（ＣＶＴ，ＩＶＴ）を使用することによって、エンジンが、そのピーク性能点でエンジンの作動を可能にし、性能と効率を改善し、環境における影響を減少させる。

ＩＶＴにおいて分割路において、エンジンからの動力は、２つの分岐に分割され、出力で再び結合される。一方の分岐は、純粋に機械的であり、できるだけ少ないシャフトおよび一対のギアから成る。他方の分岐は、変速装置の速度およびトルク比を変更できる連続可変装置から成る。動力は、排他的に、機械的分岐を通じて、可変分岐または２つの混合物を通じて移動する。変速装置は、大抵の或いは全ての動力が機械的分岐を通じて移動するときに最も効率が良いので、伝動装置は、この状態が、デューティサイクルにおいて、最も頻繁に使用される作動点で生じるように設計される。

ＩＶＴの為の連続した可変ギヤセット又は「バリエータ」を生み出すために、電気モータ／ジェネレータセットに対するトロイダル駆動のような幾つかの異なる装置が使用されてきた。静油圧式バリエータは、現時点で、これらに最も良く適しており、大型オンロードおよびオフロードトラックおよび建設機器の動力需要を扱う。さらに、移動式油圧技術は、とても成熟しており、有望な信頼性と広範囲の直ちに利用できるコンポーネントを提供する。

油圧型バリエータにおいて、ポンプ及びモータの一方または両方は、可変容量設計を有する。ポンプ及びモータは、流体連通されており、ポンプからの流体がモータを駆動する。ポンプおよびモータの間の容量比を変更することによって、入力及び出力シャフトの間の速度及びトルク比が変更できる。概して、電子制御器は、オペレータの要求および駆動列状態に従って、ポンプ及びモータの容量を調節する。ポンプ及びモータの容量の合計は、システムサイズとして知られる。

図１は、米国の2010/0212309において記載された従来技術の静油圧式バリエータを示す。図１において、バリエータ２は、第１斜軸ユニットまたは軸方向ピストンユニットおよび第２斜軸ユニットまたは軸方向ピストンユニット４を備える。第１斜軸ユニットまたは軸方向ピストンユニットは図示されてないことに留意されたい。それぞれの斜軸ユニットの出力／入力シャフト６は、ハウジング８の内部に位置決めされ、所定の相対位置において、出力シャフトを保持する。第１斜軸ユニット及び第２斜軸ユニット４の各々は、それぞれの出力／入力シャフト６に結合されたピストン１０の回転グループを含み、それぞれのシリンダブロック１２内に配置されたシリンダ内部で移動可能である。シリンダブロック１２は、それぞれのヨーク１４，１６内部で回転可能であり、これらは、第１斜軸ユニット及び第２斜軸ユニット４の、それぞれのシリンダブロック１２の間に流体チャネルをも提供する。ヨーク１４，１６の各々は、第１斜軸ユニットから第２斜軸ユニットへの流体、或いは、第２斜軸ユニットから第１斜軸ユニットへの流体の容量を変更できるように、軸線１８を中心として独立して回転可能である。各々の斜軸ユニットの容量は、ハウジングに関するヨークの回転角度に依存する。各ヨークの位置は、その独自のサーボアセンブリ（２０または２２）によって、独立して制御される。

大抵の分割路ＩＶＴ動力駆動列制御アルゴリズムは、比較的に安易な動力管理スキームの為にセットアップされ、最大出力またはその最小燃料消費点のいずれかでエンジンを維持する。この方法は、段階的な比の変速装置にわたり著しい利得を生み出すが、ＩＶＴの完全な潜在性を実現するには、より洗練された制御が必要である。

分割路型ＩＶＴのバリエータは、変速装置に対して、入力出力だけ、或いは、入力出力の半分以上を扱うように設計されなければならない。しかしながら、車両の荷重サイクルによるが、全出力が常に必要というわけではない。伝達される出力量にとって「大きすぎる」静油圧式駆動システムは、より小型のシステムと同程度に効率良くは動かないであろう。部分的に荷重をかけられた状態で、この効率を改善するように慣例的に用いられた方法は、ポンプおよびモータの容量を比例して減少させ（すなわち、システムサイズを減少させ）、所望の速度比を維持しながらシステム圧力を増加させることである。

独立して調整できるポンプ及びモータを使用する現在のバリエータシステムでは、マイクロコントローラが、静油圧式サーボを経て速度及びトルク比を制御する。複数のサーボが素早く同期された方式で応答することが要求されるとき、問題が生じる。システム圧力と共に変わる膠着／滑り状態が起き；全ての状態に取り組む為に制御アルゴリズムを生み出すことは複雑であり、難しい。現在の技術状態において、サーボ機構は、瞬間的な力に対する応答に関して限界を有する。この全てが、ある程度の予測不可能性を当該システムに付加する。

より予測可能なシステムを生み出す為の一つの方法は、膠着／滑りが生じ得るインタフェースの数を減らすことである。これは、ポンプ及びモータの各々に対して分離したヨークを使用するのではなく、ポンプ及びモータの為に共通ヨーク（例えば、DE 1064311Bに示された配置）を使用することによってなされる。ポンプ及びモータは、静油圧式に密接に結合され、より小さな物理的包囲体になり、ポンプ及びモータの間の動的回転シールは不要である。同様に、ポンプ及びモータの両方を移動させるのに必要なのは、たった一つのサーボモータである。この方法に伴う問題は、ポンプ及びモータヨークの間の角度が固定され、システムが固定されることである。分割路式変速装置に適用されるとき、当該システムを変えることによる潜在的効率利得は、可能ではない。

そのため、当該システムサイズの動的調整を可能にしつつ、共通ヨーク設計の応答性及びパッケージの利点を足し合わせられる静油圧式バリエータが必要である。本発明は、これらの要求に取り組み、後述するように、他の関連した利点を提供する。

共通ヨーク設計においてシステムサイズの動的調整を与える静油圧式バリエータは、ハウジングと、回転グループ、両方の駆動ユニットに共通のヨーク、ハウジングに関してヨークを位置決めするヨークサーボアセンブリを各々が備える第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットと、を備える。各ピストン駆動ユニットにおいて、それぞれの回転グループは、ヨーク内部で回転するように配置される。ヨークは、第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの間の流体連通のため、一つ以上の流体チャネルを含む。ヨークは、第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトの両方に対して直交するヨーク軸を中心として、ハウジングに関して回転可能であり、第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々の回転グループの軸線および駆動シャフトの軸線の間の角度を同時に変更する。動的調整のため、第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループは、ヨークに関して移動可能になるように配置され、第２斜軸ピストン駆動ユニットの影響を受けない第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの軸線および駆動シャフトの軸線の間の角度を変更する。システムサイズは、変えられるので、バリエータの最大設計トルク以外の状態のため、効率が改善可能である。

一実施形態において、動的調整は、第１可動扇形プレートを使用することによって達成されるが、これは、第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループに結合され、第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトの軸線に対して直交する第１扇形プレートの軸線を中心としてヨーク内部で弧状に移動可能である。（第１扇形プレートの軸線およびヨークの軸線は、同一でも異なる軸でもよい。）第１サーボアセンブリは、ヨークに関して第１可動扇形プレートを位置決めするように使用可能である。さらに、第１可動扇形プレートは、細長い開口を備えることができ、第１可動扇形プレートの弧状位置に影響されないヨークの流体チャネルおよび第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの間に流体を流すことを可能にする。

他の実施形態において、第２斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループは、ヨークに関して移動できるように、配置可能であり又は同様に配置され、第１斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない第２斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループおよび駆動シャフトの軸線の間の角度を変更する。両方の回転グループの為に容量を調整して、バリエータのシステムサイズの調整の可能な範囲を高めることができる。

第１斜軸ピストン駆動ユニットに関して、第２可動扇形プレートは、そのため、第２斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループに結合可能であり、これが、第２斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトの軸線に対して直交する第２扇形プレートの軸線を中心としてヨーク内部で弧状に移動可能である。（以前のように、第２扇形プレートの軸線およびヨークの軸線は、同一の軸でも異なる軸でもよい。）好ましい実施形態において、第１可動扇形プレートおよび第２可動扇形プレートの両方が使用される。第２サーボアセンブリは、ヨークに関して第２可動扇形プレートを位置決めするように使用可能である。以前のように、第２可動扇形プレートは、細長い開口を備えることができ、第２可動扇形プレートの弧状位置に影響されないヨークの流体チャネルおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの間に流体を流すことを可能にする。

一定の例示的実用的な実施形態において、ヨークは、第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々の回転グループおよび駆動シャフトの軸線の間の角度を同時に変更するように回転可能である。第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループおよび駆動シャフトの軸線の間の角度は、第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない少なくとも０〜２０度の範囲にわたって変更可能である。

第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットにおいて、駆動シャフトの軸は平行でもよいが、回転グループの軸は平行でなくてもよい。

意図された応用に従い、第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットのいずれか一方は、ポンプとして機能することができ、第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの他方は、モータとして機能することができる。

本発明の関連した方法において、第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの軸線および駆動シャフトの軸線の間の角度は、共通ヨーク設計を有する静油圧式バリエータにおいて、第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されずに変更される。この方法は、第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの軸線および駆動シャフトの軸線の間の角度を変更するように第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループを配置するステップを備える。一実施形態において、第１可動扇形プレートは、第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトの軸線に対して直交する軸線を中心としてヨーク内部で弧状に移動可能であり、第１可動扇形プレートは、第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループに結合される。他の実施形態において、第２可動扇形プレートは、代わりに或いは追加で、同様の方式で、第２斜軸ピストン駆動ユニットに統合されて結合される。他の実施形態において、ヨークに関して移動可能になるように、第１及び／又は第２斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループを配置するように、他の手段が使用されてもよく、もって、第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび第２斜軸ピストン駆動ユニットの間の角度の動的調整を得る。たとえば、小型のヨーク構成が、バリエータの主要ヨーク内部に検討されてもよい。

本発明を良く理解するため、更に、これが、どのように実現されるかを示すため、一例として添付図面を参照する。
図１は、US 2010/0212309における従来技術の静油圧式バリエータを示す。 図２は、本発明の実施形態に従う静油圧式バリエータの斜視図を示す。 図３は、図２の静油圧式バリエータの側面図を示す。 図４は、図２の静油圧式バリエータの正面図を示す。 図５は、図２に示された静油圧式バリエータの斜視図を、ヨーク内部に形成された流体接続チャネルを現すため、ヨークが除去された断面と共に示す。 図６は、図２に示された静油圧式バリエータの斜視図を、２つの斜軸ピストン駆動ユニットを現すため、ヨークが除去された断面と共に示す。 図７は、図４に示された静油圧式バリエータを通る横断面Ａ−Ａを示す。 図８は、図４に示された静油圧式バリエータを通る横断面Ｂ−Ｂを示す。 図９は、ハウジングおよびヨークが除去された図２の静油圧式バリエータの扇形プレート、第１斜軸ピストン駆動ユニット、第２斜軸ピストン駆動ユニットを示す。

詳細な説明

技術的に普通に用いられるように、本願において、「システムサイズ」は、静油圧式バリエータにおけるポンプおよびモータの容量の合計を指す。

図２は、本発明の実施形態にしたがう静油圧式モジュールまたは静油圧式バリエータ５０の斜視図を示す。静油圧式バリエータ５０は、ハウジング５６を備え、ハウジング５６は、図の左手側に示される第１斜軸ピストン駆動ユニット５２と、図の右手側に示される第２斜軸ピストン駆動ユニット５４とを支える。ハウジング５６は、湾曲軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々の末端を支え、斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々がハウジング５６に関して回転することを可能にする。ハウジング５６は、斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々の出力シャフト（図示せず）が互いに対して平行になり、ハウジングに対して概略直交するように製造される。斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々は、少なくとも２つのピストン７４（この実施例では９つのピストン）を含み、これらが、それぞれの出力シャフト（図示せず）に結合され、シリンダブロック７２の内外で移動可能である。ピストンの遠位端部は、球状部分を含み、シャフトが回転する間、ピストンおよびシャフトの間の角度の変更を可能にする。（他の実施形態において、出力シャフトは、平行でなくてもよい。）

静油圧式バリエータ５０は、更にヨーク５８を備え、これは共通ヨークと呼ばれてもよいが、斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々の近位端部を支え、斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々がヨーク５８に関して回転することを可能にする。ヨーク５８は、それが２つの部分５８ａ、５８ｂを含むように製造されるが、２つの部分５８ａ、５８ｂは、単一または共通のヨークを形成するように互いに接合され、互いに対して、軸線６０を中心として角度的にオフセットされている。この実施例において、ヨーク部分５８ａ、５８ｂは、２０度の角度でオフセットされているが、他のオフセット角度も認識されている。そのため、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２のシリンダブロック７０および出力（又は入力）シャフト（図示せず）の間の角度は、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のシリンダブロック７２および出力（又は入力）シャフト（図示せず）の間の角度とは異なる。

ヨーク５８は、ハウジング５６に関して、軸線６０を中心として回転可能である。

この方式でヨーク５８を回転させることによって、第１及び第２斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々のシリンダブロック７０，７２および出力（又は入力）シャフトの間の角度は、以下の詳述するように、変えられる。ヨークの角度は、電気機械式ジャックネジ、回転式ステッパーモータ等の使用によるように、様々な方法で調整可能である。ここで、一対の設定ピストン６６（図２に図示）、８０（図２に図示せず）から成るヨークサーボアセンブリ１７０は、遠位端部でヨーク５８に結合され、近位端部は、ハウジング５６に関してヨーク５８を回転させるように、ハウジングに位置決めされたシリンダ６８（図２に図示）、８４（図２に図示せず）の内外で移動可能である。ヨークサーボアセンブリ６６は、概略円筒であり、適した作動液（例えば、鉱油）を使用して駆動される。遠位端部がハウジング５６に結合され、ヨーク５８に位置決めされたシリンダ内部で近位端部が移動可能であるように、ピストンが位置決めされることが分かる。ハウジングは、リリーフ弁７６ａ、７６ｂも含み、これらは、作動液をヨーク５８に導入し、ヨーク５８から除去する為に使用される。（弁７６ａ、７６ｂも高圧ポートから低圧ポートに圧力を軽減する為に使用されてもよい。弁７６ａ、７６ｂは、弁を使用して開閉されるヨーク内部でチャネルと組み合わされて使用される。動的シールを越える漏れの為に補給オイルを与えるように、ブーストポート１０２ｃもヨーク５８に統合されてもよい。）

ヨーク５８も、２つのサーボアセンブリ又は設定機構６２，６４を含む。各サーボアセンブリ６２，６４は、前述したように、ピストン及びシリンダを含む。第１サーボアセンブリ６２は、図で矢印によって表示されるように、移動可能であり、ヨーク５８に関して、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のシリンダブロック７２に影響されずに、ヨーク５８内部で弧状にシリンダブロック７０を移動させる。第２サーボアセンブリ６４は、図で矢印によって表示されるように、移動可能であり、ヨーク５８に関して、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２のシリンダブロック７０に影響されずに、ヨーク５８内部で弧状にシリンダブロック７２を移動させる。シリンダブロック７０，７２はヨーク５８の回転軸から固定距離で円弧に移動されるので、「弧状に」は、シリンダブロック７０，７２の運動を説明する為に使用されている。

図３は、図２の静油圧式バリエータの側面図を示す。同一特徴部を識別する為に、図３においても図２で使用された参照符合が使用されている。設定ピストン８０及びシリンダ８４は、図に示されている。作動中、ヨーク設定ピストン６６，８０は、相反して作動される。図において、ヨーク設定ピストン６６はヨーク５８を時計廻りの方向に回転させる為に使用され、ヨーク設定ピストン８０はヨーク５８を反時計廻りの方向に回転させる為に使用されるといえる。第１斜軸ピストン駆動ユニット５２の出力シャフト８２は、図に示されている。シャフト８２は、シャフトを他の装置またはアセンブリに結合する為に多くのスプライン８６を含む。

図４は、図２の静油圧式バリエータの正面図を示す。同一特徴部を識別するため、図４においても図２で使用された参照符合が使用されている。図４は、後の図で現れる横断面Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂの場所も表示する。

図５は、ヨーク５８内部に形成された流体接続チャネルを現す為に、ヨーク５８が除去された断面と共に、図２の静油圧式バリエータの斜視図を示す。ヨーク５８の切断表面は、斜めのハッチングによって図に示されている。同一の特徴部を識別するため、図５においても、図２に使用された参照符合が使用されている。

図５において、第１サーボアセンブリ６２及び第２サーボアセンブリ６４の第１ピストン９０及び第２ピストン９２が示されている。ピストン９０，９２は、図において、矢印で示された方向に移動可能である。第１ピストン９０及び第２ピストン９２は、それぞれのシリンダ（図示せず）内部で移動可能であり、それぞれの第１斜軸ピストン駆動ユニット５２，第２斜軸ピストン駆動ユニット５４に結合され、第１ピストン９０又は第２ピストン９２が図中の矢印によって表示されるように移動されるとき、それぞれの斜軸ユニットのシリンダブロックは、それぞれのピストン９０，９２と共に移動する。各ピストン９０，９２は、それらのシリンダ（図示せず）内部でピストン９０，９２を密封する為に使用されるリップシール又はＯリングシール９４，９６を各端部に含む。各ピストン９０，９２は、実際、２つの相反するピストンであり、（図の向きに従って）上部のピストン部分が（図の向きに従って）下方向に位置を移動させるように作動され、（図の向きに従って）下部のピストン部分が（図の向きに従って）上方向に位置を移動させるように作動される。ピストン９０，９２は、適した作動液（例えば、鉱油）を使用して駆動される。

第１流体チャネル９８及び第２流体チャネル１００が図に示されている。第１流体チャネル９８及び第２流体チャネル１００は、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２及び第２斜軸ピストン駆動ユニット５４に流体的に結合する。第１流体チャネル９８及び第２流体チャネル１００は、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２および第２斜軸ピストン駆動ユニット５４の間の流体連通を与えるといえる。貫通孔１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄは、流体チャネル９８，１００および斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の間を通る各流体チャネル９８，１００の各端部でヨーク５８内に設けられている。作動中、例えば、第１流体チャネル９８は、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２から第２斜軸ピストン駆動ユニット５４まで流体を運び、第２流体チャネル１００は、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４から第２斜軸ピストン駆動ユニット５２まで流体を運ぶ。しかしながら、これは、各斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４の各々の回転方向に依存する。

図５及び前述した説明は、閉ループシステムに関する。よく当業者に知られた開ループシステムも使用されてもよい。開ループ構成を用いて、流体チャネル９８又は流体チャネル１００の一方は、排除され、全体のアセンブリを含むケースに対する直接の開口で置き換えられ、作動液で浸される。

図６は、斜軸ピストン駆動ユニット５２，５４を現す為に、ヨーク５８が除去された断面と共に図２の静油圧式バリエータの斜視図を示す。ヨーク５８の切断表面は、斜めのハッチングによって図に示されている。同一特徴部を識別する為に、図６において、図２に使用された参照符合も使用されている。

第１斜軸ピストン駆動ユニット５２は、バリエータ５０の左手側に示されている。第１斜軸ピストン駆動ユニット５２は、軸線６０を中心としてヨーク５８の内部で弧状に移動可能な第１扇形プレート１０６を含む。（このように本願で描かれているが、第１扇形プレート軸線を中心として第１扇形プレートが回転し、ヨークはヨーク軸線６０を中心として回転するが、第１扇形プレート軸線は、ヨーク軸線６０と同一でなくてもよい。第１扇形プレート軸線は、ヨーク軸線６０に対してオフセットされてもよく、平行でもよい。）第１扇形プレート１０６は、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２のシリンダブロック７０に結合され、シリンダブロック７０は、扇形プレート１０６に関して回転可能になる。第１扇形プレート１０６は、継手またはソケット１１２を含み、ピストン９０のボール又は協働する継手が互いに結合されることを可能にする（ピストン９０は、図示せず）。本願において、ボール及びソケット１１２の配置は、ピストン９０の運動が直線になり、扇形プレート１０６の運動が弧状になり得るように使用される。第１扇形プレート１０６は、第１貫通孔１１８，第２貫通孔１２０を含み、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２のシリンダブロック７０からの流体が流体チャネル９８，１００まで扇形プレート１０６を通り抜けることができる（チャネル１００は図示せず）。扇形プレート１０６がアーチ状に動かされるとき、開口１１８，１２０の少なくとも一部分がヨーク５８において貫通孔１０６ｃ、１０６ｄと整列するように、貫通孔１１８，１２０は細長くなっている（貫通孔１０６ｄは図示せず）。作動中、ピストン９０が上方又は下方に移動されるとき、第１扇形プレート１０６は時計廻り又は反時計廻りにアーク状に移動される。

第２斜軸ピストン駆動ユニット５４は、バリエータ５０の右手側に図示されている。第２斜軸ピストン駆動ユニット５４は、軸線６０を中心としてヨーク５８の内部でアーク状に移動可能な第２扇形プレート１０８を含む。（また、本願では、このようには図示されていないが、第２扇形プレートは第２扇形プレート軸線を中心として回転し、ヨークはヨーク軸線６０を中心として回転するが、第２扇形プレート軸線はヨーク軸線と同一でなくてもよい。第２扇形プレート軸線は、ヨーク軸線６０に対して、オフセットされても平行でもよい。）第２扇形プレート１０８は、シリンダブロック７２が第２扇形プレート１０８に関して回転できるように、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のシリンダブロック７２に結合される。第２扇形プレート１０８は、継手又はソケット１１６を含み、ピストン９２の協働する継手又はボール１１０が互いに結合することを可能にする。ボール１１０及びソケット１１６の配置は、ピストン９２の運動が直線になり、第２扇形プレート１０８の運動がアーク状になり得るように使用される。また、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のシリンダブロック７２からの流体が、ヨーク５８内の流体チャネル９８，１００（チャネル１００は図示せず）まで第２扇形プレート１０８を通り抜けることができるように、第２扇形プレート１０８は、第１貫通孔１１２，第２貫通孔１１４を含む。第２扇形プレート１０８がアーチ状に動かされるとき、開口１１２，１１４の少なくとも一部分がヨーク５８において貫通孔１０６ａ、１０６ｂと整列するように、貫通孔１１２，１１４は細長くなっている（貫通孔１０６ａ、１０６ｂは図示せず）。作動中、ピストン９２が上方又は下方に移動されるとき、第２扇形プレート１０８は、時計廻り又は反時計廻りにアーク状に移動される。

図７は、図２に示された静油圧式バリエータ５０を通る横断面Ａ−Ａを示す。横断面Ａ−Ａの場所は、図４に現れている。特に、横断面は、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２を通る断面を示す。様々な要素の切断表面は、斜めハッチングによって図に示されている。図１〜図６に使用される参照符合は、同一特徴部を識別する為に、図７においても使用されている。

シャフト８２は、シャフトを自由に回転させるように、一つ以上のベアリング１３２を用いて、ハウジング５６に位置決めされている。図において、ピストンアセンブリ６２は横断面で示され、そのようなピストン９０及び付随するシール９４は、円筒チャンバ又はシリンダ１３８と共に見られる。ピストン９０は、ボール１３６を含み、ボール１３６は、第１扇形プレート１０６のソケット１１２に結合され、ピストン９０が直線状態で移動されるとき、図に示されるように、第１扇形プレート１０６は、アーク状に移動される。ピストンが移動されるとき、図の矢印によって示されるように、第１扇形プレート１０６に関してピストンのボール１３６の運動を可能にするように、第１扇形プレート１０６におけるソケット又は開口１１２は細長くなっている。

第１斜軸ピストン駆動ユニット５２の第１扇形プレート１０６は、スピンドル１３４を含み、スピンドル１３４は、シリンダブロック７０が回転することを可能にするようにシリンダブロック７０の中央に置かれている。第１扇形プレート１０６は、軌道を与えるヨーク内の細長い凹部に置かれ、その軌道において、第１扇形プレート１０６はアーク状に移動できる。

図８は、図２に示された静油圧式バリエータ５０を通る横断面Ｂ−Ｂを示す。図４には、横断面Ｂ−Ｂの場所が見える。特に、横断面は、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４を通る断面を示す。様々な要素の切断表面は、斜めハッチングによって図に示されている。図１〜図６に使用される参照符合は、同一特徴部を識別する為に、図８においても使用されている。

図８に示された第２斜軸ピストン駆動ユニット５４の要素の構成要素、構成、作動は、図７に示された第１斜軸ピストン駆動ユニットを通る横断面に示されたものと同一である。示されているのは、一つ以上のベアリング１５２を使用してハウジング５６内で位置決めされたシャフト１４８であり、複数のスプライン１６４を含む。シャフト１４８の回転軸線１６０は、図に示されている。ピストンアセンブリ６４は、横断面で示され、そのようなピストン９２及び付随シール９６が円筒チャンバ又はシリンダ１５８と共に見られる。ピストン９２は、ボール１１０を含み、ボール１１０は、第２扇形プレート１０８のソケット１１６に結合されている。第２扇形プレート１０８は、スピンドル１５４及び一つ以上のシール（図示せず）を含む。ここで、シリンダブロック７２は、９つのシリンダ１６２と、９つの、それぞれのピストン７４とを含む。

図９は、ハウジング５６及びヨーク５８が除去された、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２および第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のみを示す。同一特徴部を識別する為、図１〜図８に使用された参照符合が、図９にも使用される。

以下、図２〜図９を参照して説明された要素を用いて、バリエータ５０の作動を説明する。

作動において、第１斜軸ピストン駆動ユニット５２は、ポンプとして作動可能であり、第２斜軸ピストン駆動ユニット５４は、モータとして作動可能である。一方の斜軸ピストン駆動ユニットがポンプ又はモータとして作動可能であることが分かる。

ポンプのシャフト１４８が回転している間、シャフト８２，１４８およびスピンドル１３４，１５４の間の角度は、ヨークとサーボの組立体１７０を使用してヨーク軸線６０を中心としてヨーク５８を同時に回転させることによって、調整可能である。また、シャフト８２，１４８及びスピンドル１３４，１５４の間の角度は、個々の第１及び第２サーボアセンブリ６２，６４のピストンアセンブリ９０，９２及びシリンダ１３８，１５８を使用して、独立して調整可能である。前述されたように、個々の第１及び第２サーボアセンブリの運動は、ヨーク５８の内部でヨーク５８に関して扇形プレート１０６，１０８をアーク状に移動させる。そのため、ヨーク５８を回転させることによって、入力シャフト８２（第１斜軸ピストン駆動ユニット５２のシャフト８２）と出力シャフト１４８（第２斜軸ピストン駆動ユニット５４のシャフト１４８）との間の速度比が変更可能であり、第１及び／又は第２扇形プレート１０６，１０８を移動させることによって、システムサイズが変更可能である。システムサイズを変更することによって、最大設計トルク以外の状態に対して、効率を最大にすることができる。より小さなシステムサイズで運転するとき、出力において感じられるトルクスパイクに応じてシステムサイズを「成長させること」によって、当該システムに対する小さな衝撃を吸収することが可能である。これが、激しい圧力スパイクを減少および／または排除するであろう。

本発明の他の可能な実施形態は、単一可動扇形プレート（すなわち、回転グループのたった一つの角度がヨークに関して可変であるが、他の回転グループは、何も可動扇形プレートを持たず、そのヨークに関して角度が固定されている）だけを含む。もちろん、これは、もし２つの扇形プレートが使用される場合には達成され得る可能な差動的角度範囲を減少させる。

本発明によると、都合の良いことに、角度調整の範囲は、独立したヨークを用いたバリエータの範囲と同様になる。この点で、この斜軸ピストン駆動ユニットは、使用されるピストン、ボールソケットジオメトリの限度のため、約４０度から４５度の実用的限度を有する。扇形プレートによって与えられる追加の調整は、完全なヨーク容量の僅かに半分未満であることが予想される。そのため、例えば、ポンプおよびモータの最大全変位角が４０°であった場合、扇形プレートは、各々に対して、約２０°の追加調整範囲を与える。（注意：角度調整のために扇形プレートだけを使用する従来技術のバリエータにおいて、扇形プレートおよびハウジングの間のポートスロットの限界のため、大きな角度範囲を有することが難しい。これらのスロットは、極端な角度と効率が失われるため、ある点でポートを止めている。）

本発明は、幾つかの実施形態の為の実施例および解説用の図面によって本願で説明されているが、当業者は、本発明が説明された実施例や図面に限定されないことを認識するであろう。図面および詳細な説明は、開示された特定形式に本発明を限定することを意図するものではないが、本発明の精神および範囲に入る全ての変形、均等、代用をカバーするものであることが理解される。本願で使用された見出しは、構成の為にのみ使用されており、説明範囲を限定するために使用することは意図されていない。本願の至る所で使用されているように、「〜してもよい（”may”）」は、（例えば、「〜しなければならない（”must”）」を意味する）強制の意味というより、（「〜するかもしれない（”might”）」を意味する）許容の意味で使用されている。同様に、用語「含む（”including”, “includes”, “includes”）」は、含むこと（”including”）を意味するが限定を意味するものではない。

Claims (15)

1. ハウジング、第１斜軸ピストン駆動ユニット、第２斜軸ピストン駆動ユニットを備える静油圧式バリエータにおいて、
   前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々は、回転グループ、ヨーク、ヨークサーボアセンブリを備え、前記ヨークを前記ハウジングに関して位置決めし、それぞれの前記回転グループは、前記ヨーク内部で回転するように配置され、前記ヨークは、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの間の流体連通の為に少なくとも一つの流体チャネルを与え、
   前記ヨークは、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトに対して、更に、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトに対して直交するヨークの軸線の周りで回転可能であり、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々の前記回転グループの軸線と前記駆動シャフトの軸線の間の角度を同時に変更し、
   前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループは、前記第２斜軸ピストン駆動ユニットから独立した前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループの軸線および前記駆動シャフトの軸線の間の角度を変更するように、前記ヨークに関して移動可能になるように配置される、静油圧式バリエータ。
2. 第１可動扇形プレートを備え、前記第１可動扇形プレートは、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記駆動シャフトの軸線に対して直交する第１扇形プレートの軸線を中心として前記ヨーク内部で弧状に移動可能な前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループに結合される、請求項１に記載の静油圧式バリエータ。
3. 前記ヨークに関して前記第１可動扇形プレートを位置決めするように第１サーボアセンブリを備える、請求項２に記載の静油圧式バリエータ。
4. 前記第１可動扇形プレートは、細長い開口を備え、前記弧状の位置に影響されない前記ヨークの前記流体チャネルおよび前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループの間で流体を流すことを可能にする、請求項２に記載の静油圧式バリエータ。
5. 前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループは、前記ヨークに関して移動できるように配置され、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループの軸線および前記駆動シャフトの軸線の間の角度を変更する、請求項１に記載の静油圧式バリエータ。
6. 前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記駆動シャフトの軸線に対して直交する第２扇形プレートの軸線を中心として前記ヨーク内部で弧状に移動可能な前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループに結合された第２可動扇形プレートを備える、請求項５に記載の静油圧式バリエータ。
7. 前記ヨークに関して前記第２可動扇形プレートを位置決めするように第２サーボアセンブリを備える、請求項６に記載の静油圧式バリエータ。
8. 前記第２可動扇形プレートの前記弧状位置から独立して前記ヨークの前記流体チャネルおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループの間に流体を流すことを可能にするように、細長い開口を前記第２可動扇形プレートが備える、請求項６に記載の静油圧式バリエータ。
9. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々の前記回転グループの軸線および前記駆動シャフトの軸線の間の前記角度を０から約４０度の範囲にわたり同時に変更するように、前記ヨークが回転可能である、請求項２に記載の静油圧式バリエータ。
10. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループの軸線および前記駆動シャフトの軸線の間の前記角度は、前記第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない０〜２０度の範囲にわたって変更可能である、請求項９に記載の静油圧式バリエータ。
11. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの前記シャフトの前記軸線は、平行である、請求項１に記載の静油圧式バリエータ。
12. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットにおける前記回転グループの前記軸線は、平行でない、請求項１に記載の静油圧式バリエータ。
13. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの一方は、ポンプであり、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの他方は、モータである、請求項１に記載の静油圧式バリエータ。
14. 静油圧式バリエータにおける第１斜軸ピストン駆動ユニットの回転グループの軸線および駆動シャフトの軸線の間の角度を変更する方法であって、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットは第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されず、前記静油圧式バリエータは、ハウジング、第１斜軸ピストン駆動ユニット、第２斜軸ピストン駆動ユニットを備え、
    前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々は、回転グループ、ヨーク、ヨークサーボアセンブリを備え、前記ヨークを前記ハウジングに関して位置決めし、それぞれの前記回転グループは、前記ヨーク内部で回転するように配置され、前記ヨークは、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの間の流体連通の為に少なくとも一つの流体チャネルを与え、
    前記ヨークは、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトに対して、更に、前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの駆動シャフトに対して直交するヨークの軸線を中心として回転可能であり、前記第１斜軸ピストン駆動ユニットおよび前記第２斜軸ピストン駆動ユニットの各々の前記回転グループの軸線および前記駆動シャフトの軸線の間の角度を同時に変更し、
    前記方法は、
    前記ヨークに関して移動可能になるように前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループを配置するステップであって、前記第２斜軸ピストン駆動ユニットに影響されない前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループおよび前記駆動シャフトの軸線の間の前記角度を変更する、方法。
15. 前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記駆動シャフトの軸線に対して直交する第１扇形プレートの軸線を中心として前記ヨーク内部で弧状に移動可能な第１可動扇形プレートを統合させるステップと、
    前記第１可動扇形プレートを前記第１斜軸ピストン駆動ユニットの前記回転グループに結合するステップと、を備える、請求項１４に記載の方法。

Images