(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液圧機械（２）及び第２液圧機械（３）の行程容積を変更するための作動装置（１）であって、液圧機械（２、３）の行程容積が、該液圧機械（２，３）における変位可能な軸（５，６）の傾斜位置に対応するものであり、前記液圧機械（２，３）は流路（９，１０）により互いに接続可能であり、前記軸（５，６）はピストン・シリンダ装置（４）と連結可能であり、前記ピストン・シリンダ装置（４）には作用面の領域において、制御バルブユニット（１１）の領域において調整可能な圧力が負荷可能とされ、前記軸（５，６）を傾斜させ、前記液圧機械（２，３）の領域の圧力は前記制御バルブユニット（１１）により規制可能であり、前記制御バルブユニット（１１）は、バルブユニット（２０）を介して、より高い圧力が存在する流路と連結可能であり、前記制御バルブユニット（１１）の上流に実際に存在する実圧力（p_HD_ist）を決定するユニット（２２）を備える作動装置において、該ユニット（２２）により、実圧力と前記液圧機械（２，３）の圧力側の圧力とを、前記バルブユニット（２０）の上流で少なくとも、前記液圧機械（２，３）を接続する前記流路の１つの流路（９）の領域において探知可能であり、前記制御バルブユニット（１１）は、前記ユニット（２２）により決定可能な前記実圧力（p_HD_ist）値に応じて作動可能であり、前記制御バルブユニット（１１）のバルブスプールに作用する調整力は、ユニットの領域において探知可能であり、前記液圧機械（２，３）の行程容積に応じて変化する、前記液圧機械（２，３）を装備して構成された変速機の変速比に応じて変更可能であることを特徴とする作動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作動装置であって、前記液圧機械（２，３）を接続する流路（９または１０）の領域の前記実圧力、及び前記液圧機械（２，３）を接続する両流路（９，１０）と作動接続し転換バルブとして構成された前記バルブユニット（２０）の下流に存在する前記実圧力（p_HD_ist）を、前記ユニット（２２）により探知可能であり、前記バルブユニット（２０）の下流に装備された流路領域は、前記バルブユニット（２０）により、前記液圧機械（２，３）を接続する流路（９または１０）のうち、実際により高い前記実圧力（p_HD_ist）が存在する流路と常に連結されることを特徴とする作動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の作動装置であって、前記実圧力（p_HD_ist）は、前記液圧機械（２，３）を互いに接続する流路（９，１０）の領域、またはこれに接続する少なくとも１つの流路領域における前記ユニット（２２）により探知されることを特徴とする作動装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の作動装置であって、前記ユニット（２２）は２つの圧力センサ（２３，２４）を装備して構成されていることを特徴とする作動装置。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の作動装置であって、前記ユニット（２２）は１つの圧力センサ及び１つの圧力側スイッチのみを装備して構成されていることを特徴とする作動装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の作動装置であって、１つの前記圧力センサ（２４）または圧力側スイッチは、前記流路または前記流路（１０）と接続する流路領域に配置され、一方前記圧力側スイッチまたは他の前記圧力センサ（２３）は、前記バルブユニット（２０）と制御バルブユニット（１１）との間に装備されていることを特徴とする作動装置。
【請求項７】
請求項４または５に記載の作動装置であって、１つの前記圧力センサ（２３）または圧力側スイッチは、第１の流路（９）または該第１の流路（９）と接続する流路領域（２１）に配置され、前記圧力側スイッチまたは他の前記圧力センサ（２４）は、第２の流路（１０）または該第２の流路（１０）と接続する流路領域に配置されていることを特徴とする作動装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の作動装置であって、前記制御バルブユニット（１１）は４／２制御弁として構成され、該４／２制御弁のバルブスプール（１６）は、変更可能な調整力により、前記バルブスプール（１６）に作用する、変化する更なる調整力に抗して、第１最終位置から第２最終位置まで変位可能であり、前記バルブスプール（１６）の位置によって前記制御バルブユニット（１１）を通過する流路の接続が切り換えられることを特徴とする作動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の作動装置であって、複動型の前記ピストン・シリンダ装置（４）のピストン（７）は、前記制御バルブユニット（１１）のバルブスプール（１６）と作動接続し、前記バルブスプール（１６）に作用する更なる調整力が、前記ピストン（７）の位置に応じて変化することを特徴とする作動装置。
【請求項１０】
請求項１，８及び９の何れか一項に記載の作動装置であって、前記液圧機械（２，３）を互いに接続する流路（９，１０）の領域において好適に変更可能な圧力限界値（p_HD_grenz）を上回る、前記液圧機械（２，３）の行程容積を、前記制御バルブユニット（１１）のバルブスプール（１６）に作用する調整力を対応して調整することにより、前記流路における圧力が前記圧力限界値（p_HD_grenz）に対応するレベルに少なくとも近似する値へと導くことが可能であることを特徴とする作動装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の作動装置であって、前記圧力限界値（p_HD_grenz）は、前記液圧機械（２，３）を接続する流路（９，１０）の領域において調整される、最大の目標圧力値（p_HD_max_soll）を下回るかまたはそれと等しく、前記最大の目標圧力値（p_HD_max_soll）が定められたトルクを前記液圧機械（２，３）の間に伝達するために要求されることを特徴とする作動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の作動装置であって、前記液圧機械（２，３）を互いに接続する流路（９，１０）の領域における前記圧力限界値（p_HD_grenz）を上回る、前記液圧機械（２，３）の行程容積の変位速度は、実圧力（p_HD_ist）値及び前記最大の目標圧力値（p_HD_max_soll）との間の乖離に応じて、前記液圧機械（２，３）を接続する流路（９，１０）の領域において変更可能であることを特徴とする作動装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の作動装置であって、前記液圧機械（２，３）を互いに接続する流路（９，１０）の領域における前記圧力限界値（p_HD_grenz）を上回る、前記液圧機械（２，３）の行程容積の変位速度は、前記実圧力（p_HD_ist）と前記最大の目標圧力値（p_HD_max_soll）との間の差の変化の傾斜に応じて、前記液圧機械（２，３）を接続する流路（９，１０）の領域において変更可能であることを特徴とする作動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１液圧機械及び第２液圧機械の容積を変更するための、請求項１の上位概念部分に記載した形式の作動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ国特許出願公開第102009045510号明細書は、第１液圧機械及び第２液圧機械の行程容積を変更するための作動装置を開示する。ピストン・シリンダ装置のピストンは、液圧機械の軸と作動結合する。ピストンに、ドライバからの出力要求に応じて、バルブ手段または制御バルブユニットにおける位置制御バルブユニット及び圧力制御バルブユニットにより、液圧機械の領域内における圧力に対応すると共に液圧機械の軸の第１作動位置に向けて作用する圧力が、ピストン室を画成する作用面の領域内において負荷可能とされている。液圧機械の領域内における圧力が、位置制御バルブユニットによる制御下で調整可能とされると共に、圧力制御バルブユニットによる制御下で規制可能とされている。更に、ピストンに、バルブ手段により、液圧機械の領域内における液圧に対応すると共に液圧機械の軸の第２作動位置に向けて作用する圧力が、更なるピストン室を画成する作用面の領域において負荷可能とされており、位置制御バルブユニットの作動モードが、圧力制御バルブユニットの領域内で逆転可能としたものである。
【０００３】
液圧機械及び該液圧機械に割り当てられた上述の装置よりなる変速機に特徴的であるのは、変速機の全変速比を無段階に調整可能であること及び負荷感度である。両特性は、アキシャルピストン機械として構成された液圧機械の助けにより達成される。変速機の変速比は、液圧機械の軸の傾斜により無段階的に変更可能であり、これは運転モードを介して、装置の領域における位置制御を実行するものである。負荷感度は、圧力制御の作動モードにおいて切り換えられる。液圧機械の領域における最大圧力は、装置の領域において作用可能な制御圧により規制可能である。液圧ユニットまたは液圧機械から要求された圧力が、例えばホイールローダが堆積物内に乗り入れている最中のように、外部からのトルクにより、制御で最大限に許容可能な圧力値を上回った場合には、液圧機械の行程容積を、変速機を装備して構成された車両パワートレインのパワートレインにおいて軸を傾斜させ、それに関連して相互的な変速比を低減することで変化させる。この変化は液圧ユニットにおいて短を目指した傾斜に対応する。
【０００４】
位置制御の作動モードにおいて、位置制御バルブユニットの比例マグネットのアンカーには電流調整器により制御された実電流が印加され、コイルに引き寄せられる。発生した磁力により、４／２制御弁として構成された位置制御バルブユニットのスプールを変位させる。供給領域においては、実質的な無圧領域またはタンク領域の低圧が、位置制御バルブユニットに負荷される。更なる供給領域においては、液圧機械の領域において作用する高圧が位置制御バルブユニットに負荷される。位置制御バルブユニットのバルブスプールの位置は、低圧または高圧が圧力制御バルブユニットの方向に導かれるか否かにより限定される。
【０００５】
圧力制御バルブユニットのバルブスプールの位置は、バルブスプールに及ぶ全ての力成分により決定される。力成分は、ばね装置のばね力及びバルブスプールの作用面の領域に及ぶ圧力から構成される。この場合、液圧機械の領域において作用する圧力は、圧力制御バルブユニットのバルブスプールの第１作用面の領域に負荷される。更に、圧力制御バルブユニットのバルブスプールの更なる作用面には制御圧を作用可能である。該制御圧は、例えば制御圧バルブ電流により変更可能である。
【０００６】
位置制御の作動モードにおいて圧力制御バルブユニットのバルブスプールは、ばね力により、バルブスプールが完全変位した最終位置に変位される。従って、ピストン・シリンダ装置のピストンは、もっぱら位置制御バルブユニットの領域において調整された圧力の仕様により調整される。ピストン・シリンダ装置のピストンの移動は、機械的なフィードバック機構により位置制御バルブユニットにフィードバックされ、それにより位置制御バルブユニットのバルブスプールが、バルブスプールの安定位置に変位する。
【０００７】
圧力制御の作動モードの間、圧力制御バルブユニットのバルブスプールは、作用面の領域に及ぶ圧力により、ばね装置のばね力に抗して、変位したバルブスプールの第２最終位置に変位され、位置制御バルブユニットの作動モードが逆転する。
【０００８】
両液圧機械の行程容積を所望の領域に調整可能とするには、複雑な作動ロジックにより、位置制御バルブユニットのバルブスプールが確実に、圧力制御バルブユニットのバルブスプールに対して、全作動領域の各々に亘って装置が機能する適切な位置をとる必要がある。そうした適切な位置においては、制御する作動流体の容積流がその都度所望する反応システムを誘発し、例えば動力が不所望に断絶される、または作動流体の容積流が逆転する等が防止される。
【０００９】
位置制御バルブユニットの適切なバルブ位置を探知するために装備された複雑なロジックは、液圧ユニットを構成する液圧機械を装備した変速機の、計測可能な作動の大きさ、及び実際の変速機の全変速比、内部変速比及び出力回転数等の、変速機内部の大きさの両方を考慮するものである。
【００１０】
しかしこの際問題となるのは、所望または要求される各反応を実行するためには、ロジックに対して、堅牢性及び速度に関する非常に高い必要条件が求められることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第102009045510号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って本発明の課題は、第１液圧機械及び第２液圧機械の行程容積を変更するための、構造的に簡単かつ僅かな労力で作動可能である作動装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載した特徴を有する作動装置によって解決されるものである。
【００１４】
本発明による、第１液圧機械及び第２液圧機械の行程容積を変更するための作動装置においては、その行程容積が液圧機械における変位可能な軸の傾斜位置に対応し、液圧機械は流路により互いに接続可能であり、軸はピストン・シリンダ装置と連結可能である。ピストン・シリンダ装置には作用面の領域において、制御バルブユニットの領域において調整可能な圧力が負荷可能とされ、軸を傾斜させる。その際、液圧機械の領域の圧力は制御バルブユニットにより規制可能であり、制御バルブユニットは、より高い圧力が存在する流路と連結可能である。
【００１５】
本発明により、制御バルブユニットの上流及び少なくとも、液圧機械を接続する流路の１つの流路の領域に実際に存在する実圧力を決定するユニットを備える。更に、制御バルブユニットは、ユニットにより決定可能な実圧力値に応じて作動可能である。
【００１６】
制御バルブユニットの上流及び液圧機械を接続する流路のうちの少なくとも１つの流路の領域に実際に存在する実圧力を決定するユニットを備えた本発明による実施形態、及び更に本発明により、ユニットにより決定可能な実圧力値に応じて制御バルブユニットを作動させることにより、位置制御及び圧力制限の作動モードを、従来技術から既知である解決方法と比較してより簡単に構成された制御バルブユニットを装備し、簡単に実現可能である。これは、制御バルブユニットを、例えば単に従来技術から既知の解決策である位置制御バルブユニットを装備して構成し、圧力制御バルブユニットを、制御バルブユニットの上流及び液圧機械を接続する流路のうちの少なくとも１つの流路の領域に実際に存在する実圧力を決定するユニットの情報に基づいて機能させ、並びにこれらに基づいて制御バルブユニットを適切に作動させることにより実行可能である。
【００１７】
例えば制御バルブユニットの上流及び少なくとも、液圧機械を接続する流路の１つの流路の領域における複数の圧力センサ、または１つの圧力センサ及び既述の領域における１つの圧力側スイッチのみを装備するユニットであって、実圧力を決定するこのユニットにより、液圧機械を装備して構成された変速機の負荷感度を、このような変速機を装備して構成された車両パワートレインの、液圧機械の推進駆動または牽引駆動の間に圧力側から独立し、及び変速機において選択された各走行レンジから独立して、実現可能である。推進駆動は例えば下り坂走行と理解可能であり、下り坂走行においては、出力または推進駆動状態にある車輪からトルクが車両パワートレインへ伝わる。この場合、トルクは必ずしも駆動モータの方向へは導かれない。
【００１８】
この場合、負荷感度を発揮させるために、制御バルブユニットの上流でユニットにより探知された圧力及びその変化を、負荷感度を発揮させるべく利用可能である。更に、液圧機械の圧力側は、液圧機械を接続する流路の領域において実圧力を探知することにより決定可能であり、また実圧力に関連して制御バルブユニットの上流の領域において、牽引駆動及び推進駆動を区別可能とすべく、適切なソフトウエアロジックにより評価可能である。
【００１９】
ユニットにより可能になる情報に応じて、液圧機械及び本発明による作動装置を装備して構成された変速機の変速比は、短または長を目指して変位可能であり、変速機の全作動領域に亘って、液圧機械の領域において圧力制限を実現可能である。
【００２０】
この場合、圧力制限または圧力制御の作動モードにおいて、液圧機械及び本発明による作動装置を装備して構成された車両パワートレインが牽引駆動にある場合、変速機の全変速比を、短を目指して変位させるべく、制御バルブユニットの作動状態を変化させる。一方、推進駆動にある変速機の全変速比は、制御バルブユニットにより長を目指して変位される。この場合、「長を目指して変位する」との概念は、液圧ユニットである液圧機械を装備して構成された変速機の相互的な全変速比を高めることを意味し、一方「短を目指して変位する」との概念は、同様に相互的な全変速比を低減することを意味する。
【００２１】
制御バルブユニットの上流及び少なくとも、液圧機械を接続する流路の１つの流路の領域に実際に存在する実圧力を決定するユニットにより、両液圧機械の圧力側を堅牢かつ簡単な態様で探知可能となり、推進ケース及び牽引ケースが区別可能となる。これにより、圧力制限または圧力制御の作動モードの基本が構成され、ひいては変速機の負荷感度が、液圧機械の圧力側及び液圧機械を装備して構成された無段変速機で選択された各走行レンジから独立して構成される。
【００２２】
制御バルブユニットが従来技術から既知である解決方法と比較してより簡単に構成可能であり、好適には圧力制御バルブユニットを省略可能であるため、本発明による装置には、圧調整装置またはケーブル等の圧力制御バルブユニットを作動させるハードウエアが不要となる。更に、広範囲のケース識別を伴う圧力制御バルブユニット用の校正機能及び診断機能もまた、もはや不要である。
【００２３】
更に、圧力制御バルブユニットは停止する可能性があるが、その場合にも圧力制御バルブユニットと位置制御バルブユニットとの間のバルブ位置が機能上危機的な状態に至ることがない。こうした状態は、従来技術から既知の装置の場合には、対応する複雑なロジックを使用して回避する必要がある。本発明による解決策は機械的なフィードバック連結を介さずに実現可能であり、例えば正のオーバーラップまたは僅かな断面開口部等である異なるバルブユニットの各々により、システムダイナミクスが制限されるのを回避するものである。更に、所望の機能性に切換えるために１つのみのバルブユニットを励磁すればよいため、位置制御バルブユニットに対応するわずか１つの制御バルブユニットを装備することになり、制御バルブユニットを制御する際の複雑性が低減される。
【００２４】
本発明の作動装置の実施形態によっては、圧力制限機能もシステムの圧力に依存しない。例えばシステム圧力に依存する、従来技術から既知である解決策においては、液圧機械の軸をピストン・シリンダ装置の領域において変位させるごく僅かの圧力調整でも、所望の範囲で切換えられない可能性がある。
【００２５】
こうした事象の原因は、圧力制御バルブユニットに作用する制御圧力がシステム圧力に依存しているためである。なぜなら、圧調整装置の供給圧力であるシステム圧力が圧力制御バルブユニットに作用する制御圧力を発生させるからである。問題となるのは、システム圧力または圧力制御バルブユニットに作用する制御圧力を発生させる圧調整装置の供給圧力が、制御圧力の最大制御領域を下回った場合である。なぜなら、この領域においては圧力制御バルブユニットがもはや作動不可能であるためである。こうしたシステム圧力の低下は、例えば、液圧システムに作動流体容積流を供給する液圧ポンプの駆動回転数が極めて低い場合、及び／または、例えば冷間始動の際に作動流体の粘度が高過ぎる場合等がある。
【００２６】
更に、例えばツインヨークにより互いに接続可能な液圧機械において変位可能な軸が、液圧機械及びこの液圧機械を備えて構成された変速機の全作動領域に亘って、常に同一のバルブユニットにより制御及び傾斜可能という利点がある。これにより、軸またはツインヨークの位置及び液圧機械を備えて構成された変速機の変速比が、常に直接的に確実に制御される。例えば、変速機において走行レンジが変更された際には、傾斜位置を修正可能である。
【００２７】
位置制御バルブユニットのバルブスプールの移動が、圧力制御バルブユニットのバルブスプールの移動とは対照的に、作用する圧力から機械的影響を受けないため、本発明による作動装置においては、変速比の制御につながる圧力変動を随意にフィルタリング可能である。例えば反転プロセス及び走行レンジ変更の間には、状態に応じてフィルタリングを実行することが好適である。
【００２８】
更に、液圧機械を接続する流路の領域及び液圧機械を接続する両流路と作動接続し、好適には転換バルブとして構成されたバルブユニットの下流に存在する実圧力を、ユニットにより探知することも可能である。この場合、バルブユニットの下流に装備された流路領域は、バルブユニットにより、液圧機械を接続する流路のうち、実際により高い圧力が存在する流路と常に連結される。
【００２９】
代替的に実圧力は、液圧機械を互いに接続する流路の領域、またはこれにより接続する少なくとも１つの流路領域におけるユニットにより探知可能でもある。その後、推進駆動と牽引駆動とを区別するために、まず流路における圧力の最大値を決定し、続いて所望の圧力制限が実行可能となる。
【００３０】
本発明による作動装置の、構成的に特に簡単な実施形態において、制御バルブユニットは４／２制御弁として構成される。４／２制御弁のバルブスプールは、変更可能な調整力により、バルブスプールに作用する、好適には変化する更なる調整力に抗して、第２最終位置の方向で第１最終位置の間で変位可能である。
【００３１】
好適には複動型のピストン・シリンダ装置であるピストンは、制御バルブユニットのバルブスプールと作動接続し、バルブスプールに作用する更なる調整力がピストンの位置に応じて変化する場合、制御バルブユニットのバルブスプールは僅かの力で安定した位置に移動する。
【００３２】
本発明による作動装置の、構造的に簡単で経済的な実施形態においては、制御バルブユニットのバルブスプールに作用する調整力は、ユニットの領域において探知可能であり、液圧機械の行程容積に応じて変化する、液圧機械を装備して構成された変速機の変速比に応じて変更可能である。なぜなら、ピストン・シリンダ装置と制御バルブユニットとの間の機械的なフィードバック結合を省略可能であるためである。更に、ピストン・シリンダ装置と制御バルブユニットとの間を機械的に結合する場合と比較して、より良好な解決策である制御装置を達成可能である。なぜなら、液圧機械の領域における圧力が、機械的に連結されたシステムにおいてフィードバックを伴う場合、ある状況においては、制御バルブユニット作動時のごく僅かの振動で極めて強く変化するためである。
【００３３】
最後に説明する本発明による作動装置の実施形態においては、ピストンと制御バルブユニットとの間を機械的にフィードバック結合することなく、比例マグネットの力制御領域の全てを制御バルブユニットの領域の容積流を高い精度で調整すべく使用可能である。この実施形態は、液圧機械を装備して構成された変速機の負荷感度を調整するために制御バルブユニットを使用する場合に、特に利点を生じる。更に、容積流を直接制御バルブユニットの領域において、液圧ユニットの傾斜の影響無しに調整可能であるため、システム挙動がより正確に予測可能である。
【００３４】
液圧機械を互いに接続する流路の領域において好適に変更可能な圧力限界値を上回る、液圧機械の行程容積を、制御バルブユニットのバルブスプールに作用する調整力を対応して調整することにより、流路における圧力が圧力限界値に対応するレベルに少なくとも近似する値へと導くことが可能である場合、圧力制限または圧力制御の作動モードは、液圧機械の領域で可能性のある破損に対して確実に距離を保つモードであり、液圧機械を作動する構成部品を所望の範囲で作動可能であり、液圧システムにおいて許容できない高い圧力値を、高い確実性のもとで回避可能である。
【００３５】
更に変速機を保護する他に、液圧機械の領域において作用する圧力の最大値を低下させることも可能である。例えば、堆積物等の内部で駆動するホイールローダの操作性を、好適には車輪の空転を回避することで改善可能である。ＣＶＴ変速機の負荷感度は、定められた目標圧力値に関連して、例えば走行に関する希望、走行計画または変速機を保護するために必要とされるブレーキ圧力に応じて、所望または要求される範囲内で達成可能である。一般的に、簡単に実行可能であり作動状態に応じて調整可能である圧力制限を介して、例えば堆積物内での微妙な操作を達成可能である。
【００３６】
圧力限界値が、液圧機械を接続する流路の領域において調整される目標圧力値を下回るかまたはそれと等しく、目標圧力値が定められたトルクを液圧機械の間に伝達するために要求される場合、一方では、液圧機械及び本発明による作動装置を装備して構成された変速機の機能性、従って更にはこの変速機を装備して構成された車両の機能性は、同時に破損に至る作動状態を回避することで保証され、所望の負荷感度が実現可能である。 
【００３７】
液圧機械を互いに接続する流路の領域における圧力限界値を上回る、液圧機械の行程容積の変位速度が、実圧力値及び目標圧力値との間の乖離に応じて、液圧機械を接続する流路の領域において変更可能である場合、作動装置は破損に至る可能性のある作動状態、つまりシステムにおいて許容できない高い圧力値を、短い作動時間で調整可能である。一方、実圧力値と所定の目標圧力値との間の乖離が僅かである場合、僅かの攻撃により走行快適性を実質的に損なうことなく乖離を低減可能である。
【００３８】
本発明による作動装置の更なる好適な実施形態においては、液圧機械を互いに接続する流路の領域における圧力限界値を上回る、液圧機械の行程容積の変位速度は、実圧力と目標圧力値との間の差の変化の傾斜に応じて、液圧機械を接続する流路の領域において変更可能である。これにより、より傾斜が大きい場合には対応して、より傾斜が小さい場合と比較してより強力な作用を実行可能であり、各システムを許容不可能な作動状態から保護可能である。
【００３９】
各場合で使用される本発明による実施形態に応じて、入力ポイント及び攻撃または液圧機械の行程容積の変位速度を、例えばソフトウエア側の対応する方法により随意に調整可能である。従って制御バルブユニットのバルブ特性は、作動状態に応じて変更、または各場面における適用ケースに対して適応可能である。これは、位置制御バルブユニットに加えて圧力制御バルブユニットを装備して構成された、従来技術から既知の解決策においては、構造的な方法によってのみ実行可能である。従って本発明による作動装置により、極めて柔軟な解決策が提案され、この解決策は費用及び時間が嵩む構造的な変化を加えずに、異なる適用ケースに適応可能である。
【００４０】
本発明による作動装置を介して、例えば、液圧機械及び変速機を割り当てた本発明による作動装置を装備して構成された車両パワートレインの出力領域において可能な牽引力を、実際に存在する走行状態、実際に変速機で選択された走行レンジ、運転手の遅延希望、及び/または、牽引駆動または推進駆動、または圧力制限機能が作動中かまたは終了しているかである変速機の実際の状態に応じ、制限して提供可能となる。
【００４１】
請求項に記載の特徴、及び以下に記載する本発明による作動装置の実施形態に関する特徴は、各々が単独で、または互いを随意に組み合わせて、本発明による対象物を更に構成することに適している。各特徴の組み合わせは、本発明の対象物を更に構成することに関して何らの制限を示さず、実質的には単に例示的な特性のみを表すものである。
【００４２】
本発明による作動装置の更なる利点及び好適な実施形態は、請求項及び以下に符号を参照して原則的に記載された実施形態より明らかである。異なる実施形態に関する記載においては、明確とするために、構成的及び機能的に同一の構成部品に同一の符号を付して記載している。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の作動装置の第１実施形態を示す液圧回路図である。
【図２】本発明の作動装置の第２実施形態を示す、図１と同様な液圧回路図である。
【図３】本発明の作動装置により実行可能な圧力規制機能の作用領域を概略的に示すグラフである。
【図４】図１及び図２に示す液圧機械の行程容積の変位速度の、実圧力と目標圧力との乖離に対する依存性を概略的に示すグラフである。
【図５】図４に対応する、実圧力変化及び目標圧力変化を示すグラフであり、これにより、図１及び図２の液圧機械の行程容積の変位速度の変動がより詳細に説明される。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、第１液圧機械２及び第２液圧機械３の行程容積を変更するための作動装置１を示す。これらの液圧機械は斜軸型ピストン機械として構成されており、その行程容積は複動型ピストン・シリンダ装置４により同時に変位可能とした液圧機械２，３の軸５，６の傾斜位置に対応するものである。ピストン・シリンダ装置４のピストン７は、ピストンロッド８により液圧機械２，３の軸５，６に作動結合されている。
【００４５】
液圧機械２，３は流路９，１０により接続され、液圧ユニットを構成する。この液圧ユニットはＣＶＴ変速機の一部分を構成する。液圧機械２，３により、車両パワートレインにおける駆動機械が発生するトルクの一部を被動側に液圧的に伝達可能である。こうしたＣＶＴ変速機は、例えばホイールローダ、スキッダまたは他の建設車両、並びに林業機械に適用される。こうした分野では、変速比が無段階に変更可能である変速機の適用が好適である。無段階に変更可能な変速比により、いわゆる負荷感度を達成可能である。
【００４６】
液圧機械２，３を備えた液圧ユニットは、ＣＶＴ変速機における第１動力分岐手段として、通常は、ＣＶＴ変速機における第２動力分岐手段としての機械的手段と組み合わされ、この機械的手段は、駆動機械が発生するトルクの残部を変速機入力軸と変速機出力軸との間に伝達可能とするものである。両動力分岐手段は、好適には遊星ギヤ機構により互いに作動結合されている。このようなＣＶＴ変速機は、好適には、前進走行及び後退走行のための複数の走行レンジがそれぞれ設けられており、これらの走行レンジは、少なくとも１つのシフト要素を解放すると共に少なくとも１つのシフト要素を締結することによりそれぞれ切換可能とされている。また、各走行レンジ内では、ＣＶＴ変速機の変速比が、液圧機械２，３の行程容積を変化させることにより無段階的に変更可能とされている。なお、走行レンジを同期的に切換可能とするため、両液圧機械２，３は、ポンプモードのみならず、モータモードでも作動可能とされている。
【００４７】
次に、作動装置１の機能を、前進走行及び後退走行のためにそれぞれ２つの走行レンジを選択可能としたＣＶＴ変速機に関連させて説明する。なお、更なる走行レンジを設けておくことも可能である。
【００４８】
ＣＶＴ変速機において第１走行レンジが選択されており、同時に車両が停止している場合、作動装置１はいわゆる静止位置にあり、第１液圧機械２がポンプモードで作動し、また第２液圧機械３はモータモードで作動する。この作動状態において、第１液圧機械２の供給容積は最少であると共に第２液圧機械３の押しのけ容積は最大であり、両液圧機械の軸５，６はそれぞれ図１に示す傾斜位置を占めている。
【００４９】
ピストン・シリンダ装置４に関連して、位置制御バルブを構成する、４／２制御弁として形成された制御バルブユニット１１が配置されている。制御バルブユニット１１には、液圧機械２及び３または流路９及び１０の各領域において作用する液圧が作用しており、この圧力は制御バルブユニット１１の対応する作動により、ピストン・シリンダ装置４における第１ピストン室12A及び第２ピストン室12B内で、ピストン７の作用面7A及び7Bに作用可能とされている。制御バルブユニット１１はこの場合、バルブユニット２０を介して、より高い圧力が存在している流路９または１０と連結する。
【００５０】
図示の作動装置１の実施形態において、制御バルブユニット１１は、比例マグネット１３により作動され、その際に制御バルブユニット１１は比例的に変位可能とした制御圧バルブによっても制御可能とされている。 
【００５１】
比例マグネット１３の操作力は、ばね装置14のばね力と対向し、そのばね力はピストン・シリンダ装置４のピストン７に対するばね装置１４の機械的結合１５に応じて変更可能である。この機械的結合１５により、ピストン・シリンダ装置４におけるピストン７の位置を制御バルブユニット１１または制御バルブユニット１１のバルブスプール16にフィードバックして、両液圧機械２、３を制御下で作動させるものである。
【００５２】
比例マグネット１３の領域内で発生させた調整力が、制御バルブユニット１１のバルブスプール１６に作用するばね装置１４のばね力よりも大きい場合には、液圧機械２，３の領域内の圧力、または流路９内、または制御バルブユニット１１のバルブスプール１６の、図１に示されたバルブスプール１６の位置から乖離する位置を占める流路１０内の圧力が、ピストン・シリンダ装置４の第２ピストン室１２Ｂ内に導かれると共に、作動流体が第１ピストン室１２Ａから制御バルブユニット１１を介して無圧領域１７またはタンクに排出される。
【００５３】
その結果、ピストン７が図１に示す位置からピストンロッド８と共に変位して、第１ピストン室１２Ａの容積を減少させると共に第２ピストン室１２Ｂの容積を増加させる。そうして、ピストンロッド８の変位により、ポンプモードで作動する第１液圧機械２の供給容積が増加すると共に、モータモードで作動する第２液圧機械３の押しのけ容積が対応して減少する。比例マグネット１３の領域内で発生する力がばね装置１４のばね力に対向することにより、ピストン７の位置が制御される。
【００５４】
ピストン・シリンダ装置４のピストン７の各変位位置は、ポンプモードで作動する各液圧機械２または３とモータモードで作動する各液圧機械３または２の行程容積比を決定する。両液圧機械２及び３で構成された液圧ユニットが、二次的に結合された動力分岐型変速機に設けられている場合には、その変速機を装備した車両の走行速度を無段階に調整し、または制御することが可能である。
【００５５】
制御バルブユニット１１を介しても、対応して制御することにより、無段階的な圧力制限機能を液圧機械の全作動領域に亘って達成可能である。圧力制限機能の目的は、液圧機械２及び３の領域における圧力規制を、緊急時にのみ圧力規制バルブ１８，１９における領域で規制し、圧力規制バルブ１８及び１９の領域における作動流体を、高圧側から低圧側に逃がすことである。圧力規制バルブ１８及び１９による圧力規制に際しては動力損失が生じ、この動力損失は、液圧機械２及び３で構成された液圧式動力伝達系を早期に過熱させ、ＣＶＴ変速機として構成された車両用パワートレイン車両における、好適には内燃機関よりなる駆動機械の燃料消費を必要以上に高めるものである。
【００５６】
圧力規制バルブ１８及び１９は、制御バルブユニット１１よりも応答時間が短い構成とされているため、過大な動的負荷変動の間にシステムを保存することを一義的な目的とするものである。これにより、作動装置１における流体系の不所望の損傷が回避される。このような損傷は、制御バルブユニット１１のみでは応答特性が遅いために回避できなかったものである。
【００５７】
圧力制限機能により、液圧機械２及び３の領域内における最大圧力が、圧力規制バルブ１８、１９の開放圧力よりも低レベルに規制される。圧力規制バルブ１８，１９の応答限界値が例えば500barであれば、比例マグネット１３が励磁され、ピストン室１２Ａまたはピストン室１２Ｂに圧力が負荷され、液圧機械２及び３の行程容積は、システム内の圧力が臨界圧力値を下回るべく導かれるよう変更される。
【００５８】
制御バルブユニット１１の応答時点から、モータモードで作動する各液圧機械２または３の出力回転数が低下し、またはその押しのけ量が増加する。同時に、ポンプモードで作動する液圧機械３または２の供給容積が減少し、これにより動力消費が減少する。作動装置１による圧力制限は、ＣＶＴ変速機の作動領域に亘って、すなわち全ての走行レンジに亘って達成可能である。
【００５９】
圧力制限機能を所望される範囲で切換え可能とするために、作動装置１は、制御バルブユニット１１の上流でバルブユニット２０と制御バルブユニット１１との間、及びバルブユニット２０の上流で流路９と接続する流路領域２１に、実際に存在する実圧力を決定するユニット２２を備える。この場合、ユニット２２は２つの圧力センサ２３，２４を装備して構成され、これらの圧力センサ２３，２４を介して、推進駆動または牽引駆動の間に液圧機械２及び３の圧力側から独立し、及びＣＶＴ変速機の領域において選択された走行レンジからも独立して、ＣＶＴ変速機の負荷感度を測定する。
【００６０】
このために、圧力センサ２３を介して実圧力の値及び変化が、流路９及び１０の領域において探知される。更に圧力センサ２４に接続し、液圧機械２及び３の圧力側が決定され、制御装置に蓄積されていたソフトウエアロジックが、情報または入力サイズとして提供される。ソフトウエアロジックにより、推進及び牽引のケース、並びに存在する作動状態に応じたＣＶＴ変速機の変速比が、選択的に短または長を目指して変位される。これにより全作動領域に亘って、または全ての走行状態において、液圧機械２及び３の領域において圧力の制限を達成可能である。この場合、一般的に推進駆動において圧力を制限するために、対応してソフトウエア側で比例マグネット１３を調整して励磁することにより、制御バルブユニット１１が作動されＣＶＴ変速機の相互的な変速比が高まり、一方推進駆動においては、相互的な変速比は圧力を制限すべく低減されるか、またはＣＶＴ変速機が短を目指して変位される。
【００６１】
基本的に、圧力制限機能を切換えるためには、推進状態または牽引状態に関する圧力値並びに情報が提供されなければならない。しかしこのために、ユニット２２が必ずしも２つの圧力センサを備えて構成される必要はない。ユニット２２を、１つの圧力センサ及び１つの圧力側スイッチのみを装備して構成することも可能である。
【００６２】
更に、圧力センサ２４を流路または流路１０と接続する流路領域に配置することも可能であり、一方圧力センサ２３は変わらず、バルブユニット２０と制御バルブユニット１１との間に装備する。上記に加えて更に代替的に、圧力センサ２３を流路９または流路９と接続する流路領域２１に配置し、圧力センサ２４を流路１０または流路１０と接続する流路領域に配置することも可能である。負荷感度を実現可能とするため、及び圧力制限による変速機保護を上述の範囲でユニット２２を介して可能とするためにも、まずソフトウエア側で、圧力センサ２３及び２４により探知された圧力の最大値を決定することが好適である。続いて、所望の範囲の圧力制限が牽引駆動及び推進駆動において実行可能となる。
【００６３】
流路９または流路１０の領域において、圧力が所定の圧力限界を超え、ＣＶＴ変速機が牽引駆動にある場合、ＣＶＴ変速機が短を目指して位置することにより、牽引力の制限は極めて一般的に実行可能である。ＣＶＴ変速機が２つの走行レンジを装備して構成されており、図１の態様のように、作動装置１が制御バルブユニット１１を装備して構成されている場合、制御バルブユニット１１は比例マグネット１３及びばね装置１４により図１に示す状態に移行され、その際、バルブスプール１６は開放位置にある。第２走行レンジにおいて、バルブスプール１６はクロス位置に移行され、この場合に比例マグネット１３は対応して励磁される。一般的にＣＶＴ変速機は、牽引駆動において圧力を制限するために、所望の圧力または所望の牽引力に調整されるまで、制御バルブユニット１１により短を目指して変位される。
【００６４】
推進駆動においては、牽引力の制限または圧力の制限は、一般的にＣＶＴ変速機が長を目指して位置することにより実現可能である。そのために制御バルブユニット１１は、ＣＶＴ変速機において第１走行レンジが選択されている場合にクロス位置に移行され、第２走行レンジが選択されている場合には、図１に示す開放位置に移動される。
【００６５】
この場合、流路９または流路１０の領域において測定された圧力が所定の最大目標圧力と等しくなるまで、牽引駆動において短を目指して位置し、または推進駆動において長を目指して位置することが続く。ＣＶＴ変速機の負荷感度は、定められた目標圧力値に関連して、例えば走行に関する希望、走行計画または変速機を保護するために必要とされるブレーキ圧力に応じて、所望または要求される範囲内で達成可能である。
【００６６】
図２に示す作動装置１の実施形態は、図２の作動装置１が機械的結合１５無しで構成されている点で図１の作動装置１の実施形態と構造的に異なる。機械的結合１５の機械的フィードバックにより安定して調整可能である変速比を、両液圧機械２及び３の領域において、図２の作動装置１により安定して調整可能とするために、図２の作動装置１の制御バルブユニット１１またはその比例マグネット１３は、液圧機械２及び３の行程容積に応じて更に変化する、液圧機械２及び３を装備して構成されたＣＶＴ変速機の変速比に更に応じて作動される。このためには、実際に選択されたＣＶＴ変速機の実変速比が、要求される目標変速比に対応するか調整可能とするために、例えばＣＶＴ変速機の領域に装備された回転数センサまたは液圧機械２及び３の軸５及び６の傾斜角度を探知する傾斜角度センサからの信号を使用可能である。この場合、制御バルブユニット１１により供給された作動流体容積流を適切に作動させること、または比例マグネット１３を適切に励磁してゼロに制御することにより、ピストン７が更に変位するのを防止する。
【００６７】
図３においては、最大の目標圧力値p_HD_max_soll及び圧力限界値p_HD_grenzの変化が、時間tに亘って示される。圧力限界値p_HD_grenzは、最大の目標圧力値p_HD_max_sollを下回るオフセット値付近に存在する。図１及び図２による両作動装置１においては、圧力制限機能の作動点がオフセット値、または最大の目標圧力値p_HD_max_sollの圧力限界値p_HD_grenzの圧力範囲を超えた位置に定義され、対応して、圧力制限機能が作用する領域が決定される。これは、制御バルブユニット１１により比例マグネット１３を対応して励磁することで作動する圧力制限機能が、流路９及び１０の領域内の圧力の実際値が圧力限界値p_HD_grenzを上回ると即座に活性化することを意味する。
【００６８】
オフセット値、または圧力限界値p_HD_grenz及び最大の目標圧力値p_HD_max_sollの間の圧力範囲は、自由にパラメータ化可能である。従って、例えばオフセット値がより大きい場合には、液圧機械２及び３の行程容積の変位速度をより小さく選択し、牽引力の制限をよりソフトに変化させ、走行快適性をより高めることが可能である。更にオフセット値がより高い場合には、圧力制限機能を最大限可能な目標圧力値に対して十分な間隔を備えて実行すると、ＣＶＴ変速機の作動態様を損なう危機的な圧力値を、液圧機械の領域においてより高い確実性のもとで回避可能である。
【００６９】
図４及び図５は各々、圧力限界値p_HD_grenz、最大の目標圧力値p_HD_max_soll及び実圧力p_HD_istの変化を、液圧機械２及び３の流路９または１０の領域において示す。最大の目標圧力値p_HD_max_sollを所望される範囲で切換えるため及び液圧機械２及び３または流路９及び１０の領域において危機的に作用する圧力値を、要求される範囲で回避可能とするために、圧力制限機能の攻撃または液圧機械２及び３の傾斜による動力は、以下に詳述される範囲で、この目的のために要求される範囲にその都度存在する作動状態に適応可能である。この場合、高い動力または高い攻撃は、制御バルブユニット１１を更に開放することで達成可能であり、迅速に変速比を変化させる、または液圧機械２及び３の変位速度を高めることが可能である。
【００７０】
その都度存在する適用ケースに応じて、実圧力p_HD_istと圧力限界値p_HD_grenzとの間隔が僅かである場合、例えば液圧機械２及び３の行程容積の変位速度、または攻撃性を僅かとする選択も可能である。これは、例えば図４に示す実圧力p_HD_istの変化においては、時点T1までに該当するケースである。時点T1と時点T2との間では、実圧力p_HD_istと圧力限界値p_HD_grenzの間隔がより大きいため、図示の動力または攻撃もより大きい。時点T2からは、実圧力p_HD_istと圧力限界値p_HD_grenzとの間の乖離が更に上昇する。実圧力p_HD_istを、望まれる短い作動時間内で最大の目標圧力値p_HD_max_sollの方向に導くためには、攻撃または液圧機械の行程容積の変位速度が同様に更に上昇する。一般的に、攻撃をより大きく調整可能とすると、要求される作動状態の変化を調整可能とするためには、最大の目標圧力値p_HD_max_sollまたは圧力限界値p_HD_grenzがより強く超えられることになる。
【００７１】
代替的またはこれに更に付加的に、実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との差の傾斜に応じて、攻撃も変更可能である。この場合、実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との差の正の傾斜がより大きい場合、ＣＶＴ変速機がより即応性を高めて作動可能であり、危機的に作用する作動状態を高い確実性のもとで回避可能であるよう攻撃を調整可能である。実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との差が正符号で傾斜が中間値である場合、攻撃が低減可能である。一方、液圧機械２及び３の行程容積の変位速度は、実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との差が小さい値で負の傾斜である場合、ＣＶＴ変速機を装備して構成された車両の運転手が予想可能な走行挙動を実現できるよう、圧力限界値p_HD_grenzの僅か上に定義可能である。
【００７２】
液圧機械２及び３の行程容積の変位速度は、液圧機械２及び３が互いに接続する流路９及び１０の領域において、実圧力p_HD_istの変化が図５に示す高さである時点T4まで圧力限界値p_HD_grenzの上にある。一方、時点T4とT5の間の攻撃は、時点T4前の変位速度に対して、実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との差の傾斜がより小さいため、より低く与えられる。時点T5以降は、実圧力p_HD_istの変化と最大の目標圧力値p_HD_max_sollの変化との間の差の傾斜が、まずは実質的にゼロと等しく、続いて負となるため、液圧機械２及び３の行程容積の変位速度は圧力限界値p_HD_grenzの上にあって更に低減される。
【００７３】
これにより、実圧力p_HD_istが最大の目標圧力値p_HD_max_sollを、不所望な範囲において短い作動時間内で下回らず、車両が運転手から実際には予測されていない走行挙動をとる事態が回避される。
【００７４】
更に、液圧機械の行程容積の変位速度または攻撃を、液圧機械２及び３または流路９及び１０の領域において実際に存在する圧力に応じて与え、例えば推進駆動及び牽引駆動において攻撃が異なるように調整することも可能である。更に、攻撃を運転手側の遅延希望または実際にＣＶＴ変速機において選択された走行レンジに従って調整することも想定可能である。
【００７５】
しかし、所望の範囲における変位速度または攻撃の各々を、存在する適用ケースに適応させつつ与えることを可能とするには、各々について、攻撃を変更する前述の可能性のうちの単に１つ、またはそれらの随意の組合せを可能とし、変位速度を与えるという可能性が存在する。
【００７６】
圧力制限機能の作動点つまり圧力限界値p_HD_grenz及び攻撃は、制御側でほぼ随意に調整可能である。柔軟な制御に関しては、制御バルブユニット１１の異なる特性を簡単な態様で提示可能である。
【００７７】
図１または図２の本発明による作動装置１により、上述の態様で構成されたＣＶＴ変速機の出力領域における牽引力の制御、ひいては変速機の保護に関連する負荷感度を、実際に存在する走行状態、実際に選択された走行レンジ、運転手の遅延希望、ＣＶＴ変速機の状態等である顧客の要望に応じて、つまり牽引駆動及び推進駆動の間、または圧力制限機能の入力または終了、またはそれらの類似機能に応じて、構造的に簡単な省コストの態様かつ同時に僅かな労力で調整可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  作動装置
２  液圧機械
３  液圧機械
４  ピストン・シリンダ装置
５  軸
６  軸
７  ピストン・シリンダ装置のピストン
７Ａ、７Ｂ  ピストンの作用面
８  ピストンロッド
９  流路
１０  流路
１１  制御バルブユニット
１２Ａ、１２Ｂ  ピストン室
１３  比例マグネット
１４  ばね装置
１５  機械的結合
１６  制御バルブユニットのバルブスプール
１７  無圧領域
１８  圧力規制バルブ
１９  圧力規制バルブ
２０  バルブユニット
２１  流路領域
２２  ユニット
２３  圧力センサ
２４  圧力センサ
p_HD_grenz  圧力限界値
p_HD_ist  実圧力
p_HD_max_sollmaximale  最大の目標圧力値
t  時間
Ｔ１乃至Ｔ６  離散時点
qMax  ｑ最大
qNull  ｑゼロ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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