(57)【要約】【課題】効率的且つ好コストなエネルギ回収が可能なエネルギ回収シリンダを有する作動機ユニットを提供する。【解決手段】本発明は、少なくとも１つの作動油圧シリンダにより可動な部材を有する作動機ユニット、具体的には掘削機又は物体移動装置であって、可動部材の動作からエネルギを回収するためのエネルギ回収シリンダを少なくとも１つ備えた作動機ユニットに関する。本発明によると、エネルギ回収シリンダは、底部側がガスで充填され、且つ、中空ピストンロッドを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの作動油圧シリンダにより動作可能な可動部材を有する作動機ユニットであって、
前記可動部材の動作からエネルギを回収する少なくとも１つのエネルギ回収シリンダを備え、
前記エネルギ回収シリンダは、底部側にガスが充填されており、且つ、中空のピストンロッドを有している
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項２】
請求項１の作動機ユニットにおいて、
前記エネルギ回収シリンダは、リング側に、作動油を供給するためのコネクタを有し、前記コネクタを介して、前記エネルギ回収シリンダのリング空間を前記作動機ユニットの油圧システムに接続することが可能に構成されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２の作動機ユニットにおいて、
前記エネルギ回収シリンダは、前記底部側に設けられた、ガス充填用の充填弁及び／又はリリーフ弁を有する
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記エネルギ回収シリンダは前記作動機ユニットの油圧システムに接続され、前記ピストンロッドの移動により圧縮可能な前記エネルギ回収シリンダ内のガス体積が、前記エネルギ回収シリンダに作動油を供給すること又は前記エネルギ回収シリンダから作動油を抜取ることにより変更可能に構成されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項５】
請求項４の作動機ユニットにおいて、
分離ピストンが、前記エネルギ回収シリンダの前記中空ピストンロッド内に設けられ、前記分離ピストンは前記ピストンロッドに沿って移動可能であり、前記分離ピストンは、前記中空ピストンロッド内の作動油が充填された空間を、ガスが充填された前記エネルギ回収シリンダの底部側から分離し、
前記作動油が充填された空間は、前記ピストンロッドに沿う方向における前記分離ピストンの位置が前記作動油が充填された空間の充填量によって設定されるように、作動油を供給するためのコネクタを有しており、
前記コネクタは、前記ピストンロッドの取付部の領域内に設けられている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項６】
請求項５の作動機ユニットにおいて、
油圧動作可能な様態で相互に連通している２つ以上のエネルギ回収シリンダが設けられており、
前記エネルギ回収シリンダの作動油が充填された空間が、別のエネルギ回収シリンダのリング側に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
分離ピストンが、前記エネルギ回収シリンダの前記リング空間内に設けられ、前記分離ピストンは前記ピストンロッドに沿って移動可能であり、前記分離ピストンは、前記リング空間のガスが充填された部分を、前記リング空間の作動油が充填された部分から分離し、
前記リング空間のガスが充填された部分は、オーバーフロー開口部を介して、前記エネルギ回収シリンダの底部側に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記エネルギ回収シリンダは、底部側に作動油供給用のコネクタを有し、前記コネクタを介して、前記エネルギ回収シリンダの底部空間が前記作動機ユニットの油圧システムに接続することが可能に構成されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記エネルギ回収シリンダは、弁を介して、前記作動機ユニットの作動油圧制御部に接続可能であり、作動油圧シリンダを補助するために作動油を注入可能に構成されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記可動部材は、２つの側片部材を有する箱構造部を含み、
前記エネルギ回収シリンダ及び／又は前記作動油圧シリンダは、前記側片部材を接続するパイプを介して前記可動部材に枢動可能に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１１】
請求項１０の作動機ユニットにおいて、
前記パイプは、前記側片部材の切抜き部を通過するように設けられ、
前記パイプの前記側片部材外側に突き出た部分にラグが設けられ、
前記作動油圧シリンダ又は前記エネルギ回収シリンダが、前記ラグに枢動可能に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１２】
請求項１０の作動機ユニットにおいて、
前記パイプは、前記側片部材の切抜き部を通過するように設けられ、
前記作動油圧シリンダ又は前記エネルギ回収シリンダは、前記パイプ内に挿通されたボルトにより、前記側片部材の側方位置で枢動可能に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記作動油圧シリンダ又は前記エネルギ回収シリンダが枢動可能に接続された、ボルトを軸支するための支持部が設けられ、
前記支持部は、前記側片部材の切抜き部及び／又は前記側片部材の切抜き部を通過するように設けられたパイプに溶接されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記箱構造部は、前記パイプに溶接された少なくとも２つの金属シートからなる下側ウェブをさらに有し、
前記金属シートの少なくとも一方は、前記パイプの領域に切抜き部を有し、前記切抜き部を通過するように、前記作動油圧シリンダ及び／又は前記エネルギ回収シリンダの枢動接続のためのラグが設けられ、前記ラグは前記金属シートの一方又は両方に溶接されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１５】
請求項１０〜１３のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記箱構造部は下側ウェブをさらに含み、前記側片部材を接続する前記パイプは、前記下側ウェブの下側を延びており、
前記エネルギ回収シリンダ及び／又は前記作動シリンダは、前記側片部材の間において、ラグにより、前記パイプに枢動可能に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１つの作動機ユニットにおいて、
前記可動部材は、２つの側片部材と前記側片部材に接続したベースプレートとを含む溶接構造体に枢動可能に接続されており、
前記エネルギ回収シリンダ及び／又は前記作動油圧シリンダは、前記ベースプレートに接続され且つ横断方向に延びた横断金属シートを介して前記側片部材に接続されたラグに枢動可能に接続されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１７】
請求項１６の作動機ユニットにおいて、
前記ラグは、前記横断金属シートに溶接されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１８】
請求項１６の作動機ユニットにおいて、
前記ラグは、前記横断金属シートの切抜き部を通過するように設けられ、その後方部分において、前記ベースプレート及び前記側片部材に対して垂直に設けられたさらに別の金属シートに溶接されている
ことを特徴とする作動機ユニット。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の作動機ユニットに用いるエネルギ回収シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの油圧シリンダにより可動である部材を有し、可動部材の動作からエネルギを回収するためのエネルギ回収油圧シリンダが少なくとも１つ設けられた作動機ユニット、具体的には移動可能な作動機ユニット、具体的には掘削機又は物体移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この点について、特許文献１に記載された掘削機が公知である。この掘削機は、リフトシリンダに加えて上部構造と掘削機のブームとの間にエネルギ回収油圧シリンダを備え、該エネルギ回収油圧シリンダのベース側が弁及び油圧ラインを介して油圧蓄圧部に連通している。掘削機のブームが降下されると、ピストンロッドがシリンダ底部に向かって移動することにより、作動油が油圧蓄圧部内に圧入される。逆方向への移動時には、油圧蓄圧部に溜められた作動油により、エネルギ回収油圧シリンダが掘削機のブームの上方への移動を補助する。しかし、この従来公知のシステムは、複数の部品を必要とし、製造及び設置が複雑かつ高価になる。さらに、保守コストが高く、理想的なエネルギ回収が達成できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第10 2004 032 868 号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、効率的且つ好コストなエネルギ回収が可能なエネルギ回収油圧シリンダを有する作動機ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、請求項１に記載の作動機ユニットによって達成される。本発明による作動機ユニット、具体的には移動可能な作動機ユニット、具体的には掘削機又は物体移動装置は、ここでは、少なくとも１つの作動油圧シリンダにより動作可能な可動部材を有し、上記可動部材の動作からエネルギを回収する少なくとも１つのエネルギ回収油圧シリンダ（エネルギ回収シリンダ）を備えている。本発明によると、上記エネルギ回収油圧シリンダは、底部側にガスが充填されており、且つ、中空のピストンロッドを有している。本発明によるエネルギ回収油圧シリンダにより、締結部品、ホースライン及び弁を含む油圧蓄圧部を設けなくてもよい。ここでは、その底部側にガスが充填されたエネルギ回収油圧シリンダが、可動部材の動作からエネルギを回収するためのエネルギ蓄積部として機能する。底部側及びエネルギ回収油圧シリンダの中空ピストンロッドによって形成される空間は、ここでは、ピストンロッドの底部への移動によって圧縮されたガスが充填されている。このプロセスで蓄積されたエネルギは、ピストンロッドが上方へ移動する際に、作動油圧シリンダを補助するために再び利用可能である。また、ガス容積は、底部側に開口した中空ピストンロッドにより、シリンダが押し込まれた状態で十分に得られる。これにより、理想的なエネルギの回収が行われ、可動部材の降下時には、わずかに圧力が上昇する。
【０００６】
油圧蓄圧部を備えた公知のシステムと比べて、構築空間、重さ並びに製造コスト及び設置コストに関して利点を有する実質的によりコンパクトで且つよりコスト効率の良いシステムが得られる。さらに、油圧蓄圧部を設けた場合に必要な封止部材の取替えが不要なので、保守コストが低い。さらに、従来技術では避けられないシリンダと蓄圧部との間の圧力損失が回避される。
【０００７】
本発明による作動機ユニットの可動部材は、通常、垂直方向に延びた回転軸回りを枢動可能な作動機ユニットに枢動可能に接続され、且つ、作動油圧シリンダにより、垂直枢動面において枢動可能である。可動部材は、ここでは、具体的には、掘削機のアーム又は物体移動装置のブームである。ここでは、交換可能な器具、例えばショベル又はグリップが、可動部材に設けられている。可動部材の降下時、可動部材のポテンシャルエネルギ及び交換可能器具のポテンシャルエネルギは、エネルギ回収油圧シリンダを介して蓄積され、可動部材の上昇時に器具の重さを少なくとも部分的に相殺する。これにより、可動部材を上方に移動するために作動油圧シリンダを介して与えるエネルギがより少なくて済む。これにより、設置エンジンの出力がより小さくて済み、燃料消費が減少するので、作動機ユニットのエネルギバランスが向上する。
【０００８】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、ここでは、好適には、作動機ユニットの上部構造と可動部材との間の１つ又は複数の作動油圧シリンダのように設けられている。したがって、エネルギ回収油圧シリンダは、可動部材の動作時に、作動油圧シリンダと同時に動作する。
【０００９】
作動機ユニットは、ここでは、好適には、移動可能な作動機ユニットであり、具体的には、掘削機又は物体の移動を行う移動可能作動機ユニットである。さらに好適には、移動可能な作動機ユニットは、ここでは、移動手段を備えた下部構造と、下部構造上において垂直回転軸回りを旋回可能に配置された上部構造とを有し、上部構造に、可動部材が枢動可能に接続されている。
【００１０】
さらに好適には、上記エネルギ回収油圧シリンダは、リング側に、作動油を供給するためのコネクタを有し、上記コネクタを介して、上記エネルギ回収油圧シリンダのリング空間を上記作動機ユニットの油圧システムに接続することが可能である。これにより、エネルギ回収油圧シリンダは、エネルギ回収という単純な機能に加えて、さらなる作業にも用い得る。エネルギ回収油圧シリンダのリング空間は、好適には、底部空間内及びエネルギ回収油圧シリンダの中空ピストンロッド内の圧縮ガスに対する、つまり、ピストンロッドの上方への移動に対する最小抵抗を単に設定するように、エネルギ回収のための戻し圧力を設定する。しかし、エネルギ回収油圧シリンダのリング側への油圧作動油の流れ及びリング側からの油圧作動油の流れを用いて、エネルギ回収油圧シリンダ自体又は別の構成部品の移動を制御することができる。
【００１１】
さらに好適には、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、上記底部側に設けられた、ガス充填用の充填弁及び／又はリリーフ弁を有する。したがって、底部側は充填弁を介してガスが充填され得る。それに対して、リリーフ弁は、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダが過剰圧力になるのを防止する。
【００１２】
さらに好適には、ここでは、上記エネルギ回収油圧シリンダは上記作動機ユニットの油圧システムに接続され、上記ピストンロッドの移動により圧縮可能な上記エネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積が、上記エネルギ回収油圧シリンダに作動油を供給すること又は上記エネルギ回収油圧シリンダから作動油を抜取ることにより変更可能にされる。したがって、エネルギ回収油圧シリンダの蓄積特性は、一定量の作動油をエネルギ回収油圧シリンダに追加するか又は一定量の作動油をエネルギ回収油圧シリンダから抜取ることにより設定可能である。
【００１３】
好適には、ここでは、制御装置が設けられる。制御装置により、作動油のエネルギ回収油圧シリンダへの供給又はエネルギ回収油圧シリンダからの抜取り、ひいては、エネルギ回収油圧シリンダ内の圧縮ガス容積ならびにその特性が制御される。
【００１４】
ここでは、作動油は、エネルギ回収油圧シリンダの底部空間内に直接注入される。このために、好適には、本発明による作動機ユニットの油圧システムに接続されたコネクタが設けられる。
【００１５】
上記構成とは異なり、若しくは上記構成に加えて、分離ピストンが、上記エネルギ回収油圧シリンダの上記中空ピストンロッド内に設けられ、上記分離ピストンは上記ピストンロッドに沿って移動可能であり、上記分離ピストンは、上記中空ピストンロッド内の作動油が充填された空間を、ガスが充填された上記エネルギ回収油圧シリンダの底部側から分離する。上記作動油が充填された空間は、ここでは、好適には、上記ピストンロッドに沿った上記分離ピストンの位置が上記作動油が充填された空間の充填量によって調節可能となるように作動油を供給するためのコネクタを有する。これにより、分離ピストンの位置、つまりエネルギ回収油圧シリンダ内のガス容積は、作動油が充填された空間内の作動油の量を変更することにより変更可能である。ここでは、作動油が充填された空間の上記コネクタは、好適には、上記ピストンロッドの枢支部（取付部）の領域内に設けられている。
【００１６】
したがって、可動部材の降下時又は上昇時に、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス容積を変更することにより、より緩慢又はより急峻な圧力特性を設定することができ、よって、使用条件への適合が可能である。
【００１７】
さらに好適には、油圧動作可能な様態で相互に連通している２つ以上のエネルギ回収油圧シリンダが設けられている。これにより、例えば、エネルギ回収油圧シリンダの動作中に圧縮ガス容量が変化し、エネルギ回収が向上し得る。ここでは、好適には、別のエネルギ回収油圧シリンダのリング側に接続された、作動油が充填された空間を有する、上で説明した分離ピストンを有するエネルギ回収油圧シリンダが設けられる。したがって、可動部材の上昇時、第２のエネルギ回収油圧シリンダのリング側から、作動油が充填された第１の油圧シリンダの空間内に作動油が押し出され、作動油が充填された第１のエネルギ回収油圧シリンダの底部空間内の圧力が、比較的緩やかに下降する。可動部材の降下時には、逆に圧力は、比較的緩やかに上昇する。ここでは、第２のエネルギ回収油圧シリンダは、好適には、上で説明したような、同様に底部側がガスで充填され且つ底部側に向かって開口した中空ピストンロッドを有する油圧シリンダである。油圧動作可能な様態で相互に連通している複数のエネルギ回収油圧シリンダにより、より高効率のエネルギ回収を行うことができる。
【００１８】
本発明のさらなる好適な実施形態において、分離ピストンが、上記エネルギ回収油圧シリンダの上記リング空間内に設けられ、上記分離ピストンは上記ピストンロッドに沿って移動可能であり、上記分離ピストンは、上記リング空間のガスが充填された部分を、上記リング空間の作動油が充填された部分から分離する。これにより、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス容積を変更することができる。ここでは、上記リング空間のガスが充填された部分は、オーバーフロー開口部を介して、上記エネルギ回収油圧シリンダの底部側に接続されている。
【００１９】
さらに好適には、上記エネルギ回収油圧シリンダは、底部側に作動油供給用のコネクタを有し、上記コネクタを介して、上記エネルギ回収油圧シリンダの底部空間が上記作動機ユニットの油圧システムに接続され得る。一方、これにより、エネルギ回収油圧シリンダの底部空間に作動油を供給するか又は底部空間から作動油を抜取って、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス容量を設定することができる。コネクタを設けたことにより、エネルギ回収油圧シリンダは、さらに、その受動的な機能に加えて、可動部材の動作を能動的に補助するエネルギ蓄積部として使用され得る。
【００２０】
ここでは、上記エネルギ回収油圧シリンダは、好適には、弁を介して、上記作動機ユニットの作動油圧制御部に接続可能であり、作動油圧シリンダを補助するために作動油を注入可能である。これは、特に、ガス圧力が得られなくなることを考えた場合、大きな利点がある。エネルギ回収油圧シリンダは、作動油圧シリンダに作動油を供給する油圧回路に接続され、作動油圧シリンダを補助することができる。これにより、整備士が到着するまで待つことができる。このことは、１つ又は複数の作動油圧シリンダが、エネルギ回収油圧シリンダの補助無しで所定の仕事量を処理できるような大きさの寸法を有するように形成する必要が無い、という利点を提供する。
【００２１】
上記のように、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、好適には、作動機ユニットと可動部材との間に設けられた作動油圧シリンダと同様に配置されている。作動油圧シリンダは、ここでは、好適には、可動部材、具体的には、水平回転軸回りに枢動可能なように作動機ユニットに接続された可動部材、具体的には、油圧掘削機のアーム又はブームの上昇及び下降を行う。ここでは、通常、２つの作動油圧シリンダが設けられている。
【００２２】
本発明は、ここでは、作動機ユニットにおけるエネルギ回収油圧シリンダ又は作動油圧シリンダのさらなる好適な枢動接続を示す。これらの枢動接続は、ここでは、底部側にガスが充填されたエネルギ回収油圧シリンダ及び中空ピストンロッドの設計に関係なく、有利であることは明らかである。これら枢動接続の考え得る形態についても、独立した保護を請求する。
【００２３】
本発明による作動機ユニットの可動部材は、ここでは、好適には、２つのサイドチーク部材（側片部材）を有する箱構造部を含み、上記エネルギ回収油圧シリンダ及び／又は上記作動油圧シリンダは、上記サイドチーク部材を接続するパイプを介して上記可動部材に枢動可能に接続されている。これにより、特に安定した構造が得られる。エネルギ回収油圧シリンダ及び作動油圧シリンダの両方が、パイプを介して可動部材に枢動可能に接続されていてもよい。
【００２４】
エネルギ回収油圧シリンダは、好適には、パイプに溶接されたラグによって、パイプに枢動可能に接続されている。さらに好適には、エネルギ回収油圧シリンダは、パイプの２つのサイドチーク部材の間の部分に設けられている。それに対して、作動シリンダは、パイプに生じる屈曲トルクが低減されるように、側部に設けられている。これにより、従来の構成のように２つの作動油圧シリンダのみをサイドチーク部材の外側に横方向に配置した場合と比べて、小さな寸法で形成することができる。
【００２５】
パイプは、好適には、サイドチーク部材の切抜き部を通過するように設けられ、ラグがパイプのサイドチーク部材より外側に設けられ、作動油圧シリンダ又はエネルギ回収油圧シリンダがラグに枢動可能に接続されている。ここでは、ラグに枢動可能に接続された作動油圧シリンダが、サイドチーク部材の側方においてラグに枢動可能に接続されているのが好ましい。
【００２６】
あるいは、上記パイプは、上記サイドチーク部材の切抜き部を通過するように設けられ、上記作動油圧シリンダ又は上記エネルギ回収油圧シリンダは、上記パイプ内に挿通されたボルトにより、上記サイドチーク部材の側方において枢動可能に接続されている。ボルトは、ここでは、パイプ内を直接挿通され得る。好適には箱構造部を貫通するように設けられたボルトによるそのような枢動接続は、ここでは、具体的にはラグによる作動油圧シリンダの枢動接続の代替例となり得る。
【００２７】
上記構成とは異なり、若しくは上記構成に加えて、上記作動油圧シリンダ又は上記エネルギ回収油圧シリンダが枢動可能に接続された、ボルトを軸支するための鋳造部（支持部）が設けられ、上記鋳造部は、上記サイドチーク部材の切抜き部及び／又は上記サイドチーク部材の切抜き部を通過するように設けられたパイプに溶接されている。ここでは、鋳造部により、同様に、具体的には作動油圧シリンダが枢動可能に接続されたボルトの良好な軸支が可能になる。該ボルトは、好適には、箱構造部を貫通するように設けられている。ここでは、好適には、サイドチーク部材を接続するパイプを用いて安定度を増している。ここでは、上記鋳造部は、パイプ自体及び／又は箱構造部のサイドチーク部材の切抜き部に溶接され得る。
【００２８】
さらに好適には、上記箱構造部は、上記パイプに溶接された少なくとも２つの金属シートからなる下側ウェブを有する。好適には、上記金属シートの少なくとも一方は、ここでは、上記パイプの領域に切抜き部を有し、上記切抜き部を通過するように、上記作動油圧シリンダ及び／又は上記エネルギ回収油圧シリンダの枢動接続のためのラグが設けられ、上記ラグは上記金属シートの一方又は両方に溶接されている。したがって、サイドチーク部材を接続するパイプは、箱構造部内を部分的に通過し、具体的にはパイプにおいて係合する作動油圧シリンダの枢動接続のためのラグが設けられ、下側ウェブのベース金属シートの切抜き部を通過するように設けられている。下側ウェブの切抜き部は、大面積に亘ってパイプに接続され得るので、ラグのより良好な接続を可能にする。
【００２９】
あるいは、上記サイドチーク部材を接続する上記パイプは、上記下側ウェブの下側を延びており、上記エネルギ回収油圧シリンダ及び／又は上記作動油圧シリンダは、上記サイドチーク部材の間において、ラグにより、上記パイプに枢動可能に接続されている。これにより、ラグは、具体的には作動油圧シリンダの枢動接続のために、下側ウェブによって案内する必要が無い。したがって、十分な溶接シーム長を設けて下側ウェブの下に取り付けられた横断方向のパイプにラグを直接接続できるので、下側ウェブに切抜き部を設ける必要がない。
【００３０】
本発明による作動機ユニットにおいて、上記可動部材は、好適には、２つのサイドチーク部材と上記サイドチーク部材に接続したベースプレートとを含む溶接構造体に枢動可能に接続されている。ベースプレートは、ここでは、好適には、下部構造に対して垂直回転軸回りに旋回可能な上部構造の回動アセンブリ支持部として働く。可動部材は、ここでは、好適には、水平枢動軸回りを枢動可能な様態で溶接構造体のサイドチーク部材に接続されている。さらに、好適には、作動油圧シリンダは、同様に、溶接構造体のサイドチーク部材に枢動可能に接続されている。
【００３１】
さらに好適には、上記エネルギ回収油圧シリンダ及び／又は上記作動油圧シリンダは、上記ベースプレートに接続され且つ横断方向に延びた横断金属シートを介して上記サイドチーク部材に接続されたラグに枢動可能に接続されている。特に作動油圧シリンダのベアリングは溶接構造体において圧力に曝されるだけなので、回動アセンブリ支持部の上方においてラグをベースプレートに取り付け、且つ、サイドチーク部材を接続する横断金属シートにラグを接続することにより、安定的且つ良好なコスト効率でベアリング点の取付けが可能である。
【００３２】
ラグは、ここでは、好適には、横断金属シートに溶接されている。あるいは、上記ラグは、上記横断金属シートの切抜き部を通過するように設けられ、その後方部分において、好適には上記ベースプレート及び上記サイドチーク部材に対して垂直に設けられたさらに別の金属シートに溶接されている。ラグは、ここでは、横断金属シートの切抜き部を通過し回動アセンブリの中央領域内部に達するように設けられている。さらに別の横断金属シートへ接続することにより、回動アセンブリ支持部の領域においてベースプレートに作用する屈曲トルクが低減される。これにより、より安定的な接続が可能になる。ラグは、ここでは、その全長に亘ってベースプレートに溶接されている。
【００３３】
ここでは、好適には、サイドチーク部材に枢動可能に接続された２つの作動油圧シリンダが設けられ、サイドチーク部材の間にエネルギ回収油圧シリンダが設けられている。
【００３４】
本発明は、さらに、上記のような作動機ユニット用のエネルギ回収油圧シリンダを含む。そのようなエネルギ回収油圧シリンダが、作動機ユニットについて上で説明したのと同じ利点を有することは明らかである。本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、ここでは、具体的には、底部側に向かって開口した中空ピストンロッドを有する。これにより、エネルギ回収油圧シリンダは、底部側をガスで充填することができ、エネルギ回収のために機能し得る。さらに好適には、本発明のエネルギ回収油圧シリンダにおいて、ガス充填弁及びリリーフ弁が設けられる。さらに好適には、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、ここでは、作動機ユニットについて上で説明したように構成される。
【００３５】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、従来エネルギ回収のために必要であった油圧蓄圧部が省略されるので、比較的単純且つ好コストで、作動機ユニット内に一体化できる。
【００３６】
以下、実施形態及び図面を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】２つの作動油圧シリンダ及び１つのエネルギ回収油圧シリンダを備えた、本発明による作動機ユニットの一実施形態を示す図である。
【図２Ａ】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第１実施形態の模式図である。
【図２Ｂ】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第２実施形態の模式図である。
【図３】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第３実施形態の断面図である。
【図４】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第４実施形態の断面図である。
【図５】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第５実施形態の断面図である。
【図６】本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第６実施形態の断面図である。
【図７】本発明による作動機ユニットの油圧システムの模式図である。
【図８】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第１実施形態を示す図である。
【図９Ａ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第２実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第２実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第３実施形態を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第３実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第４実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明による、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材への枢動接続の第４実施形態を示す図である。
【図１２】作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの、作動機ユニットの溶接構造体への枢動接続の第１実施形態を示す図である。
【図１３】作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの、作動機ユニットの溶接構造体への枢動接続の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１に示すように、本発明による作動機ユニットの一実施形態は、水平方向に延びた枢動軸５を介して該作動機ユニットの溶接構造体４に枢動可能に接続された可動部材２を備えている。作動機ユニットは、ここでは油圧掘削機であり、可動部材２は、掘削機の上部構造に枢動可能に接続された掘削機アームである。上部構造自体は、ここでは、垂直方向に延びた旋回軸回りに旋回可能なように、シャーシを備えた下部構造に接続されている。可動部材２を動かすため、ここでは、対応する枢動接続点を介して可動部材２及び上部構造の溶接構造体４に枢動可能に接続された、２つの作動油圧シリンダ１が設けられている。さらに、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダ３の一実施形態は、作動油圧シリンダ１と同様に、可動部材２と作動機ユニット４の上部構造との間に設けられ、可動部材２の動作からエネルギを回収する働きをする。エネルギ回収油圧シリンダ３は、ここでは、２つの作動油圧シリンダ１の間に設けられている。この点について、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの具体的な枢動接続は、図８〜図１３を参照して後で詳細に説明する。
【００３９】
作業器具、例えば掘削機のショベルは、可動部材２（ここでは掘削機のブーム）に設けられている。可動部材２の降下時、可動部材ならびに作業器具のポテンシャルエネルギを回収・蓄積して、可動部材が上方に動く際に可動部材及び作業器具の重さにより作動油圧シリンダに作用し得る静的な力を少なくとも部分的に相殺し、作動油圧シリンダ１によってより小さなエネルギを供給する。このために、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、底部側がガスで満たされ、且つ、底部側に向かって開口した中空ピストンロッドを備えている。可動部材の降下時、エネルギ回収油圧シリンダ内のガスが圧縮される。それに対して、可動部材の上昇時には、該ガスが膨張し、それにより作動油圧シリンダ１を補助する。
【００４０】
図２Ａ及び図２Ｂに、本発明によるエネルギ回収油圧シリンダ３の第１実施形態及び第２実施形態の模式図を示す。いずれの実施形態も、シリンダ１０と、その内部に軸方向に移動可能に支持されたピストンロッド１１とを有する。ピストンロッド１１は、中空シリンダの形状を有し、シリンダの底部側１２に向かって開口した中空の空間１３がピストンロッド１１の内部となる。エネルギ回収油圧シリンダ３の底部側１２及びピストンロッド１１の内部の中空空間１３は、ここでは、圧縮ガスが充填された連続空間を形成する。シリンダ１０内のピストンロッド１１が動くと、底部側１２の大きさが変わる。ガス充填容積は、ピストンロッド１１内に完全に押し込んだ状態では、中空ピストンロッドの内部の中空空間１３に略等しく、それに対し、ピストンロッドが完全に押し出された状態では、中空空間１３の容積とシリンダ１０の容積との合計に等しい。
【００４１】
エネルギ回収油圧シリンダは、ここでは、底部側に枢支部１５を備え、ピストンロッド側に枢支部１６を備えている。これらの枢支部により、作動機ユニット及び可動部材にそれぞれ枢動可能に接続されている。エネルギ回収油圧シリンダは、ここでは、可動部材と作動機ユニットとの間に枢動可能に接続されており、ピストンロッド１１が、可動部材及び作業器具の重さにより、エネルギ回収油圧シリンダのベース部に向かって下方に移動すると、ガス体積が圧縮される。本発明による中空ピストンロッド１１を備えたエネルギ回収油圧シリンダの上記実施形態によって、シリンダ収納時に十分なガス体積が存在し、作業器具の降下時に少しの圧力上昇を得ることができる。逆に、可動部材の上方移動時、上記重さの一部がエネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積に作用するので、作動油圧シリンダは、もはや完全な静荷重を印加する必要がない。
【００４２】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダは、底部側にガスを充填するための充填弁１７と、ガス圧力を制限するリリーフ弁１８とを有する。図２Ａに示す第１実施形態において、充填弁１７及びリリーフ弁１８は底部側に設けられている。図２Ｂに示す第２実施形態において、充填弁１７及びリリーフ弁１８は、第１実施形態とは逆に、ピストンロッド側に設けられている。
【００４３】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第１実施形態及び第２実施形態は、復動型油圧シリンダであり、コネクタ２５を介して作動機ユニットの油圧システムに接続され得るリング空間１４が設けられている。底部側はコネクタを有し、このコネクタを介して作動機ユニットの油圧システムに接続され得る。
【００４４】
図２Ｂに示すように、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積は、エネルギ回収シリンダに作動油を供給するか、又は、該シリンダから作動油を抜取ることにより変更可能である。このために、図２Ｂに示す第２実施形態では、作動油供給用のコネクタ２０が設けられており、このコネクタ２０を介して、エネルギ回収油圧シリンダの底部空間が作動機ユニットの油圧システムに接続され得る。これにより、可動部材の降下時又は上昇時に、より緩慢又はより急峻な圧力特性を設定することができ、よって、使用条件への適合が可能である。
【００４５】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第３実施形態を図３に示す。底部側１２及びピストンロッド１１の内部の中空空間１３は、同様に圧縮ガスが充填されている。また、対応する封止部を備えたピストン２１の断面を示す。ピストンロッド１１の内部の中空空間１３は、ここでは、ピストン２１内部を貫通する流路２２を介して底部側１２に連通している。底部側は、さらに、底部側１２をガスで充填するためのコネクタ２３を有する。図３に示す本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第３実施形態は、ここでは、単動型油圧シリンダとして形成されており、リング空間が設けられていない。
【００４６】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダの第４実施形態を図４に示す。第４実施形態は、図２Ａに示す第１実施形態に略対応している。この条件下で、中空空間１３は、ピストンロッド１１の内部に設けられている。中空空間１３は、ピストンロッドの略全長に亘って延びており、且つ、底部側１２に向かって開口し、底部側１２と同様にガスが充填されている。コネクタ２３は、底部側に設けられている。エネルギ回収油圧シリンダの第４実施形態は復動型なので、シリンダ１０及びピストンロッド１１の外側によって形成されたリング空間１４を有する。ピストンロッド１１は、ここでは、ピストンロッド側においてリング空間１４を規定するガイド部２７内を案内される。リング空間１４は、作動機ユニットの油圧システムに接続するためのコネクタ２５を有する。リング空間１４は、作動油が充填されている。
【００４７】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダのさらなる実施形態を図５に示す。本実施形態は、図４を参照して上で説明した構成に加えて、中空ピストンロッドの長手方向に移動し得る分離ピストン２８をさらに有する。分離ピストン２８は、ピストンロッド１１の内部の中空空間１３を、底部側１２に連通し且つガスが充填された底部側領域２９と、作動油が充填されたロッド側領域３０とに分離する。コネクタ３１は、作動油が充填された空間３０に設けられている。作動油が充填された空間３０内の作動油の量を設定することにより、分離ピストン２８の位置、すなわち第１の領域２９の大きさを設定できる。これにより、作動油が充填された空間３０内の作動油の量を設定することによって、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積を設定できる。これにより、エネルギ回収油圧シリンダの特性を、柔軟に設定することが可能である。ここでは、分離ピストンがピストンロッドから脱落するのを防止する当接部３２が設けられている。
【００４８】
本発明による作動機ユニットの特に好適な実施形態において、図５に示したエネルギ回収油圧シリンダの実施形態を、第２のエネルギ回収シリンダ、特に図４に示した実施形態によるエネルギ回収シリンダに組み合わせる。ここでは、作動油が充填された、分離ピストン２８の位置が設定される空間３０は、コネクタ３１を介して、第２のエネルギ回収シリンダのリング空間１４に連通している。可動部材の上昇時、作動油がリング空間１４から作動油が充填された空間３０内へと押し出され、それにより分離ピストン２８が底部側に向かって移動し、ガス体積が低減される。これにより、より効率的なエネルギ回収が可能である。逆に、可動部材の降下時には、分離ピストン２８が底部側から離れる方向に移動して、ガス体積が増大する。この構成により、シリンダ内に存在する最大ガス圧力は、エネルギ回収率を低下することなく、低圧力に維持される。
【００４９】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダのさらなる実施形態を図６に示す。本実施形態は、図４に示す実施形態に実質的に基づいているが、さらに分離ピストン３３がリング空間１４内に設けられている。分離ピストン３３は、ここでは、リング空間１４を、ガスが充填された第１の部分３４と、作動油が充填された第２の部分３５とに分離する。ガスが充填されたリング空間の第１の部分は、オーバーフロー開口部３６を介してガスが充填された底部側と連通している。本実施形態において、オーバーフロー開口部３６は、リング空間１４とピストンロッド内の中空空間との間を延びている。本実施形態において、分離ピストン３３の位置、すなわちエネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積は、作動油が充填されたリング空間の部分３５内の作動油体積によって設定できる。
【００５０】
本発明によると、エネルギ回収油圧シリンダ内のガス体積の設定は、対応する制御装置によって、例えば、上で説明したように、１つ又は複数の油圧シリンダによって純粋に機械的に行える。あるいは、手動で又は制御装置を用いて弁を制御することにより設定する方法が考えられる。
【００５１】
２つの作動油圧シリンダ１及びエネルギ回収油圧シリンダ３の油圧回路図を図７に示す。作動シリンダ１の底部側Ａは、ここでは、圧力ライン４０を介して加圧され、作動シリンダ１のリング側Ｂは、圧力ライン４１を介して加圧される。本発明によると、切換弁４２，４３が設けられ、これらの切換弁４２，４３により、エネルギ回収油圧シリンダ３の底部側コネクタＡをライン４０に接続し、エネルギ回収油圧シリンダ３のリング側コネクタＢをライン４１に接続することができる。図７に示す弁位置において、底部側１２は閉じており、その内部に存在する圧縮ガスによってエネルギを蓄積する働きをする。リング側１４は、油圧システムの戻りラインに連通しており、したがって、圧力が最低値を示す。エネルギ回収油圧シリンダ３の底部空間１２内のガス圧力が失われると、切換弁４２，４３を切り換えることにより、作動シリンダ１と並行して切り換えを行うことができる。エネルギ回収油圧シリンダ３は、その後、作動油圧シリンダを補助するために作動油が注入される。
【００５２】
以下、２つの作動シリンダ１及びエネルギ回収油圧シリンダ３の、可動部材２及び作動機ユニットへの枢動接続について、図８〜図１２を参照しつつより詳細に説明する。可動部材２は、ここでは、全ての実施形態において、２つのサイドチーク部材５０と、下側ウェブ５１と、適宜上側ウェブとを備えた箱構造部を有する。箱構造部は、ここでは、ベアリング５２に接続されており、このベアリング５２を介して、可動部材２が作動機ユニットに対して、水平軸回りを枢動可能に接続されている。したがって、サイドチーク部材は略垂直方向に延びている。
【００５３】
ここで、図８に、作動シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの可動部材２への枢動接続の第１実施形態を示す。箱構造部のサイドチーク部材５０を接続するパイプ５５が設けられている。エネルギ回収油圧シリンダが枢動可能に接続されたラグ５７は、２つのサイドチーク部材５０の間において、パイプ５５に接続されている。パイプ５５は、サイドチーク部材５０の切抜き部を通過するように設けられ、作動油圧シリンダの枢動接続用のラグ５６が、パイプ５５のサイドチーク部材の外側に突き出た部分に設けられている。作動油圧シリンダの枢動接続領域間においてエネルギ回収油圧シリンダがパイプ５５に枢動接続されているので、パイプは比較的堅固でなくてもよい。なぜなら、パイプは、エネルギ回収油圧シリンダを介して可動部材により支持されるおかげで、受ける屈曲が比較的小さいからである。箱構造部の下側ウェブ５１は、ここでは、複数の部品、すなわち、第１の下側ウェブ金属シート５１ａとパイプ５５に当接するように配置され且つ金属シート５１ａに溶接接続された第２の下側ウェブ金属シート５１ｂとから構成されている。この点について、エネルギ回収油圧シリンダのベアリング用のラグ５７が貫通するように設けられ且つ溶接されたパイプ５５の領域において、下側ウェブ金属シート５１ｂに切抜き部５８が設けられている。これにより、ラグ５７がより良く接続される。
【００５４】
枢動接続の第２実施形態を図９Ａ及び図９Ｂに示す。本実施形態において、パイプ５５は下側ウェブの下側を延びている。このため、サイドチーク部材５０は、パイプ５５の上記領域において、下側ウェブよりも低い位置まで下側に向かって引き延ばされている。パイプ５５に溶接されたラグ５７において、エネルギ回収油圧シリンダが軸支されている。それに対して、作動シリンダは、パイプ５５に挿通されたボルト６０により軸支されている。
【００５５】
本発明による枢動接続の第３実施形態を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。本実施形態において、作動シリンダを軸支するためにボルト６０が軸支された鋳造部６１が設けられている。図１０Ｂの（ａ）断面Ｂ−Ｂ）において明らかにわかるように、ボルト６０は、ボルトよりも径の大きなパイプ５５の内部を延び、箱構造部全体を貫通している。パイプ５５は、サイドチーク部材の切抜き部を通過し、サイドチーク部材に溶接されている。特に図１０Ｂの（ｄ）（詳細図Ａ）からわかるように、鋳造部６１はパイプ５５に溶接されている。ボルト６０は、鋳造部６１内に軸支され、作動シリンダの枢支部６２を支持する。
【００５６】
図１１Ａ及び図１１Ｂに示す枢動接続の第４実施形態においても、鋳造部６１は、ボルト６０を軸支するために用いる。しかし、図１１Ｂの（ｄ）（詳細図Ａ）からわかるように、鋳造部６１は、サイドチーク部材５０の切抜き部を通過し、サイドチーク部材５０に溶接されている。パイプ５５は、同様に、鋳造部６１に溶接されている。
【００５７】
エネルギ回収油圧シリンダを軸支するためのラグ５７の配置は、第１実施形態並びに第３及び第４実施形態と同様である。この点について、下側ウェブの２つの金属シートがパイプ５５に当接し、ラグは、パイプ５５の２つのサイドチーク部材５０の間の部分に溶接され、下側ウェブの一方の切抜き部を通過するように設けられている。
【００５８】
図１２及び図１３において、作動油圧シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの、作動機ユニットの上部構造への枢動接続をより詳細に示す。ここでは、２つのサイドチーク部材７０とベースプレート７２との溶接構造体が設けられ、可動部材が軸支点７１を介してサイドチーク部材７０に軸支されている。このことは図１を見てもわかる。ここでは、溶接構造体のベースプレート７２は、上部構造の回動アセンブリ支持部材として働く。作動油圧シリンダは、サイドチーク部材７０、ならびにそれらサイドチーク部材７０内に配置されたラグ７４に軸支されている。エネルギ回収油圧シリンダを軸支するための作動シリンダベアリングの間に、ラグ７３が設けられている。ラグ７３は、ベース金属シート７２と、ラグに対して横断する方向に設けられ且つサイドチーク部材７０及びベースプレート７２を互いに接続する少なくとも１つの金属シート７５とに接続されている。横断金属シート７５の前側縁部は、ベースプレート７２に溶接されており、横側縁部がサイドチーク部材７０に溶接されている。
【００５９】
図１２に示す第１変形例において、エネルギ回収油圧シリンダを軸支するためのラグ７３は、横断金属シート７５上に載置され、且つ、横断金属シート７５とベースプレート７２とに溶接されている。
【００６０】
第２変形例を図１３に示す。第２変形例において、横断金属シート７５は、ラグ７３が通過する切抜き部を有する。したがって、ラグ７３は、その後方部分がベースプレート７２に溶接され、ベースプレート７２に沿ってさらなる横断プレート７６まで延びており、同様に横断金属プレート７６に溶接されている。横断プレート７６は、ベースプレート７２に対して略垂直方向に延びており、同様に、サイドチーク部材７０を互いに接続している。ラグ７３は、横断金属シート７６に設けられた切抜き部を通過して、回動アセンブリの中央領域内部へと延びている。ラグ７３を横断金属シート７６へさらに接続することにより、軸支により回動アセンブリ支持部材の領域においてベースプレート７２に作用する屈曲トルクが低減する。これにより、安定した接続が達成される。
【００６１】
本発明によるエネルギ回収油圧シリンダを有する本発明の作動機ユニットにより、本発明は、エネルギ回収油圧シリンダの底部領域内及び中空ピストンロッド内に圧縮されたガスによって、十分な費用対効果を実現しつつエネルギの回収を行うことを可能にする。本発明によると、作動シリンダ及びエネルギ回収油圧シリンダの軸支をきわめて安定的に行える。なお、権利保護のための特許請求の範囲は、上で説明したエネルギ回収油圧シリンダの実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６２】
１      作動油圧シリンダ 
２      可動部材 
３      エネルギ回収油圧シリンダ（エネルギ回収シリンダ） 
４      作動機ユニット 
１１    ピストンロッド 
１２    底部空間 
１４    リング空間 
１７    充填弁 
１８    リリーフ弁 
２０    コネクタ 
２５    コネクタ 
２８    分離ピストン 
３０    ロッド側領域 
３１    コネクタ 
３３    分離ピストン 
３６    オーバーフロー開口部 
５０    サイドチーク部材（側片部）
５１    下側ウェブ 
５５    パイプ 
５６    ラグ 
５７    ラグ 
６０    ボルト 
６１    鋳造部（支持部） 
７０    サイドチーク部材（側片部）
７２    ベースプレート 
７３    ラグ 
７４    ラグ 
７５    横断金属シート 
７６    横断金属シート 
【図１】
2010032046.tif 000003
【図２Ａ】
2010032046.tif 000004
【図２Ｂ】
2010032046.tif 000005
【図３】
2010032046.tif 000006
【図４】
2010032046.tif 000007
【図５】
2010032046.tif 000008
【図６】
2010032046.tif 000009
【図７】
2010032046.tif 000010
【図８】
2010032046.tif 000011
【図９Ａ】
2010032046.tif 000012
【図９Ｂ】
2010032046.tif 000013
【図１０Ａ】
2010032046.tif 000014
【図１０Ｂ】
2010032046.tif 000015
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2010032046.tif 000017
【図１２】
2010032046.tif 000018
【図１３】
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