(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの作業機能（１；２１７，２２１，２０３）および前記作業機能への、およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット（２；２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）、および前記作業機能からエネルギを回収するための前記コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）に接続された回収ユニット（９；２９５，５９５）、および前記戻りポートにおける前記液圧流体の圧力を制限するための手段（１１；２８７ｂ，２８９ｂ，２９１ｂ）を包含する作業機械（１０１）のための液圧システムであって、前記圧力制限手段が、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）における最大許容可能圧力を設定するように配されたパイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）を包含し、それにおいて前記圧力が、コントロール・ユニット（１３；２１３）を使用して前記パイロット作動バルブをコントロールすることによって可変であることを特徴とする液圧システム。
【請求項２】
前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）が、前記戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）に接続されており、かつ前記回収ユニット（９；２９５；５９５）と並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧システム。
【請求項３】
前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）が、電気的にコントロール可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の液圧システム。
【請求項４】
前記コントロール・バルブ・ユニット（２；２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）の前記戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）における前記最大許容可能圧力が、前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）を使用して連続的に変更可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項５】
前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）と前記回収ユニットの間における位置において前記回収ユニット（９；２９５；５９５）と直列に接続されるチェック・バルブ（１６；２９７，２９８，２９９）を包含すること、および前記チェック・バルブが、前記作業機能（１；２１７，２２１，２０３）へ向かう方向の流れを遮断するために前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）と並列に接続されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項６】
前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）と前記パイロット作動バルブの流入口ポート（１８；２８０ｂ，２８２ｂ，２８４ｂ）の間にある位置において前記液圧流体の圧力を測定するべく適合された圧力センサ（１７；３０９）を包含することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項７】
前記システムが、液圧流体を提供するためのポンプ（３；２０５）を包含することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項８】
前記ポンプ（３；２０５）が、前記少なくとも１つの作業機能（１；２１７，２２１，２０３）へ液圧流体を提供するべく適合されることを特徴とする請求項７に記載の液圧システム。
【請求項９】
前記システムが、前記作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを前記ポンプの圧力側へ戻すための手段（５２０）を包含することを特徴とする請求項８に記載の液圧システム。
【請求項１０】
前記ポンプ（２０５ｂ）がポンプおよび液圧モータの両方として機能するべく適合されていること、および前記ポンプが前記作業機能（１；２１７，２２１，２０３）への供給のために前記圧力側において必要な圧力を維持しているときと同時に、前記ポンプが、液圧流体が前記回収ユニット（５９５ｂ）から前記ポンプの前記圧力側（５０ｂ）へ流れ、さらに前記ポンプを通って前記ポンプの前記吸引側（５１ｂ）へ流れるときにトルクを提供するべく適合されることを特徴とする請求項８または９に記載の液圧システム。
【請求項１１】
前記システムが、前記作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを前記ポンプ（２０５）の吸引側へ戻すための手段（９００）を包含することを特徴とする請求項８または９に記載の液圧システム。
【請求項１２】
前記回収ユニットが第１の液圧機械（２９５）および第２の液圧機械（９０３）を包含すること、および前記第１および第２の液圧機械が機械的に相互接続されること、および前記第１の液圧機械が液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、前記第２の液圧機械が前記第１の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項１３】
前記第１の液圧機械（２９５）が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第２の液圧機械（９０３）がアキュームレータ（９０５）への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項１２に記載の液圧システム。
【請求項１４】
前記第１の液圧機械（２９５）が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第２の液圧機械（９０３）が前記ポンプの前記圧力側への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項８または１２に記載の液圧システム。
【請求項１５】
前記第１の液圧機械（２９５）が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第２の液圧機械（９０３）が前記ポンプの前記吸引側への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項８または１２に記載の液圧システム。
【請求項１６】
前記ポンプ（２０５）が前記作業機械の動力伝達系によって駆動可能であり、かつ前記作業機械（１０１）の減速の間は前記動力伝達系を制動するべく適合されること、および前記システムが、前記作業機械の減速の間におけるエネルギの回収のために前記ポンプの前記圧力側から前記回収ユニットへの液圧流体の流量をコントロールするための液圧コントロール手段（７０１ｂ；８０１ｂ）を包含することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの作業機能（１；２１７，２２１，２０３）が、作業機械内の機械構成要素へ動力を伝達するためのピストンが備えられた液圧シリンダを包含することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項１８】
前記コントロール・バルブ・ユニット（２；２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）が、選択の余地を残して前記液圧シリンダの前記ピストン側および／または前記液圧シリンダの前記ピストン・ロッド側から前記回収ユニットへの液圧流体の戻り流をコントロールするべく適合されていることを特徴とする請求項１７に記載の液圧システム。
【請求項１９】
前記システムが、前記液圧シリンダの前記ピストン側の前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ（１９；２３５，２２９，２１６）を包含することを特徴とする請求項１７または１８に記載の液圧システム。
【請求項２０】
前記システムが、前記液圧シリンダの前記ピストン・ロッド側の前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ（２０；２３７，２３１，２１８）を包含することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項２１】
前記回収ユニット（９；２９５；５９５）が前記作業機械（１０１）の作業装具（１１１）と機械本体（１０２）の間において外部擾乱によって生じる相対的な移動を、少なくとも１つの方向において緩衝するべく適合されること、および前記作業装具が前記作業機能（１；２１７，２２１，２０３）によって前記機械本体に関して移動可能であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項２２】
前記システムが、前記機械本体（１０２）に関する前記作業装具（１１１）の基準位置を決定するためのセンサ（２１；５０）包含することを特徴とする請求項２１に記載の液圧システム。
【請求項２３】
前記システムが、複数の作業機能（１；２１７，２２１，２０３）を、関連付けされたそれぞれのコントロール・バルブ・ユニット（２；２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）とともに包含すること、および１つの前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）がそれぞれの前記作業機能のために提供されることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項２４】
前記システムが、それぞれのパイロット作動バルブ（２８７，２８９，２９１）のために配置される１つの前記チェック・バルブ（１６；２９７，２９８，２９９）を包含すること、それにおいて前記チェック・バルブが前記回収ユニット（２９５）と直列に、前記それぞれのコントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポートと前記回収ユニットの間の位置において接続され、かつそれぞれの作業機能（２１７，２２１，２０３）へ向かう方向の流れを遮断するために前記パイロット作動バルブと並列に接続されることを特徴とする請求項５または２３に記載の液圧システム。
【請求項２５】
前記チェック・バルブ（２９７，２９８，２９９）の前記流出口が回収ユニットの上流において相互接続されることを特徴とする請求項２４に記載の液圧システム。
【請求項２６】
前記システムが、前記チェック・バルブの下流および前記回収ユニットの上流にある位置において前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ（３０９）を包含することを特徴とする請求項２５に記載の液圧システム。
【請求項２７】
前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポートと前記パイロット作動バルブの前記流入口ポートの間にある位置において前記液圧流体の圧力を測定するべく適合された、それぞれのパイロット作動バルブのための圧力センサを包含することを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項２８】
前記システムが、それぞれの前記作業機能のために１つの前記回収ユニットを包含することを特徴とする請求項２３または２４に記載の液圧システム。
【請求項２９】
前記システムが、前記パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）の個別コントロールのためのコントロール・ユニット（１３；２１３）を包含することを特徴とする請求項２３乃至２８のいずれか１項に記載の液圧システム。
【請求項３０】
請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の液圧システムを包含する作業機械（１０１）。
【請求項３１】
液圧システム内においてエネルギを回収するための方法であって、前記液圧システムが、少なくとも１つの作業機能（１；２１７，２２１，２０３）および前記作業機能への、およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット（２；２００ａ，２００ｂ，２００ｃ）、および前記作業機能からエネルギを回収するための前記コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート（１０；６０ａ，６０ｂ，６０ｃ）に接続された回収ユニット（９；２９５；５９５）を包含し、前記戻りポートにおける最大許容可能圧力（Ｐｍａｘ）が、パイロット作動バルブ（１２；２８７，２８９，２９１）を包含する圧力制限手段（１１；２８７ｂ，２８９ｂ，２９１ｂ）によって、前記作業機能（１；２１７，２２１，２０３）の実際の動作モードに対して前記回収ユニット（９；２９５；５９５）の最大エネルギ回収レートを適合する目的を伴うコントロール・ユニット（１３；２１３）からの信号の受信を通じてコントロールされることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルによるところの液圧システムに関する。また本発明は、液圧システムを包含する作業機械にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダの形式の作業機械は、作業機械の装具およびステアリング（アーティキュレート・ステアリング）の持ち上げおよび傾斜といった液圧コントロールされる複数の異なる作業機能を有する。それぞれの作業機能のコントロールは、液圧シリンダの形式のリニア・モータ等の液圧アクチュエータを介して実行される。
【０００３】
以下においてはホイールローダの操作に関連して本発明を説明する。これは好ましいものとするが、本発明の適用を制限する意味ではない。本発明はまた、液圧式の作業機能を有するそのほかのタイプの作業機械または作業車両のためにも利用可能である。たとえばそれをアーティキュレート・ダンプトラック、バックホー・ローダ、移動式掘削機、または農業用機械、たとえばトラクタとすることも可能である。
【０００４】
現在の液圧システムは、好ましくは負荷検知タイプのシステム（ＬＳシステム）になる。これは、システムに液圧オイルを供給するポンプが、作動される液圧シリンダ（複数の液圧シリンダ）からの圧力を（ＬＳ信号を介して）検知することを意味する。続いてポンプは、その液圧シリンダ内の圧力よりわずかに高い圧力を設定する。それによって液圧シリンダへの液圧オイルの流れが得られる。コントロール・バルブ（操作バルブとも呼ばれる）が、ポンプと液圧シリンダの間に配置される。液圧シリンダへの流れの大きさは、作動されるコントロール・バルブがどの程度変調されて開かれるかに依存する。
【０００５】
現在の負荷検知タイプの液圧システムにおいては、回収可能なエネルギが失われている。発生する可能性のあるエネルギ損失のいくつかの例について次に説明する。
【０００６】
エネルギ損失が発生する可能性のある動作モードは、バケットまたはコンテナ等の作業装具を下げるときであり、当該作業装具（および場合によっては負荷）の本質的な重量が液圧シリンダ内のピストンを駆動する。この場合に、通常は、戻される液圧オイルがタンクへ排出されることからコントロール・バルブにわたって圧力降下が生じ、それがエネルギ損失（熱）へと転じる。エネルギ損失が発生する可能性のある別の動作モードは、いわゆる支援圧力を伴う。作業機械のステアリングが使用されるとき、ガクガクすることなく安定したステアリングを得る目的で、戻される液圧オイルが概略で１０〜４０バールの大きさの背圧を伴って加圧される。この支援圧力もまた、エネルギ損失につながる。エネルギ損失が発生する可能性のある別の動作モードは、いわゆる異なる作業機能の並列動作の間である。概して言えば、複数の作業機能のために単一の共通ポンプが使用される。しかしながらこれらの作業機能は異なる圧力を必要とする可能性があり、このことは、ポンプが、最高必要圧力に従って調整されなければならないことを意味する。これは、異なる圧力要件を有する２つの作業機能の並列動作の間に、もっとも低い圧力を必要とする作業機能のために圧力が下げられなければならないことを意味する。もっとも低い圧力を必要とする作業機能のためにコントロール・バルブにわたって発生する圧力降下は、結果としてエネルギ損失に帰する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
導入部分によって定義された種類の液圧システム、すなわちエネルギ消費に関してより効率的な、液圧システムおよび／またはその種の液圧システムが備えられた作業機械の動作のための状態を作り出すシステムを製造することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、請求項１によるところの液圧システムによって達成される。
【０００９】
コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下に起因して損失を発生させてしまうこと（上記のとおり）に代えて、回収ユニットを用いてエネルギを回収することが可能である。圧力制限手段が、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける最大許容可能圧力、すなわちコントロール・ユニットを経由してパイロット作動バルブをコントロールすることによって可変の圧力を設定するべく適合されたパイロット作動バルブを包含することから、作業機能から回収されることが望ましいエネルギの量についての上限を選択することが可能である。
【００１０】
設定された最大圧力はまた、コントロール・バルブ・ユニットにわたる最小可能圧力降下も決定する。作業機能からの液圧オイルの戻り流は回収ユニットを通って流れることになり、設定された最大可能圧力より高い背圧を回収ユニットが生成しない限りエネルギが回収される。本発明は、実際の動作モードに応じた多様な方法でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。最大許容可能圧力の範囲内において、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、回収ユニットからの抵抗によって決定されることになる。多くの場合、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下は、好ましくはエネルギ回収を最大化するために可能な限り小さいが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成する充分な大きさとなる。回収ユニットは、たとえば、エネルギを回収するとき、液圧モータとして機能する液圧機械とすることが可能である。回収されたエネルギは、消費先へ直接向けられるか、適切な態様で貯蔵される。
【００１１】
回収ユニットが実際の液圧システムに適合されている場合でさえ、いくつかの場合においては、特定の時点において潜在的に回収が可能なすべてのエネルギの貯蔵または瞬時の消費が不可能であるということが生じる可能性がある。その種の場合においては、特定量のエネルギがなおも、従来的な態様で、コントロール・バルブ・ユニットおよび／またはパイロット作動バルブにわたる圧力降下から結果としてもたらされる熱の形で放出される可能性がある。特定の状況において限られたエネルギ回収だけが望ましいか、エネルギ回収がまったく望ましくない場合、戻りポートにおける最大許容可能圧力が（対象となっている作業機能の圧力に関して）低くなるように、または後者の場合には、戻りポートにおける最大許容可能圧力が本質的に無視可能となるようにパイロット作動バルブをコントロールすることが可能である。それに対して、可能な限り多くのエネルギの回収が望ましい場合には、最大許容可能圧力が高く（対象となっている作業機能の圧力と同じ大きさか、またはそれより高く）なるようにパイロット作動バルブをコントロールすることが可能である。その場合においては、回収ユニットが、望ましい回収が獲得されるようにコントロールされ、それと同時に、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するために充分な大きさであることを保証する。
【００１２】
ここで指摘しておく必要があるが、『コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート』という表現は、バルブからの独立した流出口（コントロール・バルブ・ユニットが流出口または戻りポートを伴うバルブを包含する場合）をはじめ、１つまたはいくつかのバルブの２つまたはそれより多くの流出口のための共通接続ポイント（コントロール・バルブ・ユニットが、たとえば２つのコントロール・バルブを包含する場合）を含む。基本的なことは、パイロット作動バルブによって、コントロール・バルブ・ユニットの下流の戻り流の最大許容可能圧力を所望のレベルにコントロール可能であるということである。
【００１３】
パイロット作動バルブは、好ましく戻りポートへ接続され、かつ回収ユニットと並列に接続され、このことは、液圧流体が回収ユニットへ向けられること、および／またはパイロット作動バルブを介し、回収ユニットを通過してその先のたとえばタンクへ向けられることを意味する。
【００１４】
パイロット作動バルブは、好ましくは電気的にコントロール可能であり、さらにまたコントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける最大許容可能圧力は、パイロット作動バルブによって好ましくは連続的に可変である。コントロール・ユニットおよび適切なソフトウエアによって、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける圧力を、エネルギ回収を最適化するために実際の動作状況に対して調整し、適合させることが可能である。電気的にコントロール可能なバルブは、正確な形でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。
【００１５】
前述のとおり、圧力制限手段はパイロット作動バルブを包含する。このバルブは、たとえば圧力制限バルブまたは、コントロール・ユニットおよび圧力センサによって圧力制限バルブとして機能する比例式流量方向制御バルブとすることが可能である。
【００１６】
『パイロット作動』バルブという表現は、それの基準値（圧力または流量）が外部信号（電気または液圧）、好ましくはコントロール・ユニットからの信号によって決定されるバルブのことを言う。これは、直動式のバルブ、すなわちシステム内の特定の状態（通常は圧力）に対して応答するべく適合され、したがって優勢な状態に関して固定される設定を有するバルブと対照的である。たとえば、その種の直動式バルブは、プレロードされたスプリングによって決定される所定の圧力レベルを有することが可能である。
【００１７】
本発明は、メイン・ポンプによって引渡される液圧流体が、所定の動作状況において特定の作業機能のために必要とされる圧力を超える圧力を有する場合に特に有利である。その種の過剰圧力は、一定圧力レベルにおいて動作するポンプを有するシステムの結果とし得るが、２つまたはそれより多くの作業機能のために１つの同じポンプを使用している場合であって、それらの作業機能のために異なる圧力が必要とされ、かつもっとも高い圧力を必要とする作業機能に対してポンプ圧力が適合されている場合により一般的となる。たとえば、持ち上げおよびステアリングのための液圧シリンダが同時に使用されている場合には、持ち上げ機能が２００バールの圧力を必要とすることがあり、ステアリングが５０バールの圧力を必要とすることがある。本発明によるところのシステムを用いれば、関連付けされるエネルギ損失を伴ってコントロール・バルブ・ユニットを使用してステアリングへの圧力を約５０バールまで下げる必要がない。それに代えて、回収ユニットが、必要とされる５０バールの圧力差（２００‐１５０＝５０）を獲得するために１５０バールを用いてステアリングからの戻り流の圧力をブーストする。このことは、持ち上げ機能およびステアリング両方のために２００バールのポンプ圧力が使用可能であることを意味する。代わりに圧力降下が回収ユニットにわたって生じることから、ステアリングからのエネルギが回収されることになり、回収されるエネルギ（構成要素に関連する損失を除く）は、回収ユニットを通過する液圧流体の体積と回収ユニットにわたる圧力降下の積に比例することになる。
【００１８】
前述したとおり、本発明は、複数の作業機能を包含する液圧システムに有利に適用可能であり、本発明の１つの実施態様によれば、液圧システムが、関連するそれぞれのコントロール・バルブ・ユニット（しかしながらこれらのコントロール・バルブ・ユニットについて言えば、それらを２つまたはそれより多くの作業機能のための共通の包括的流体コントロール手段に統合することが可能である）を伴う複数の作業機能を包含し、１つの前記パイロット作動バルブが、それぞれの作業機能のために提供される。これは、複数の作業機能のうちの任意の１つから効率的な態様でエネルギを回収するための状態を作り出す液圧システムを提供する。いずれの作業機能のエネルギが回収されるべきであり、どの範囲までエネルギが回収されるべきかをコントロールすることが可能である。これは、結果として、作業機械の総エネルギ消費が有意に低減されることを可能にする非常に柔軟なシステムをもたらす。回収ユニットは、すべての前記パイロット作動バルブと並列に好ましく配されるが、異なる作業機能のために提供される複数の回収ユニットを使用することも可能である。ここで指摘しておく必要があるが、作業機能に関して述べられた液圧システムの種々の変形もまた、当然のことながら２つまたはそれより多くの作業機能に適用することが可能である。
【００１９】
パイロット作動バルブを用いて第１の作業機能のために液圧機械の特定の加圧を可能にする圧力レベルを、ほかの作業機能のためのパイロット作動バルブがより低い圧力レベルに設定されるときと同時に設定するとによって、第１の作業機能からの液圧流体が液圧機械へ向けられる一方、ほかの作業機能からの液圧流体が、それに代わってタンクへそれぞれのパイロット作動バルブを介して向けられることになる。
【００２０】
さらにまた、液圧システムのエネルギ回収に関連する部分を、所定の液圧システムに接続することが可能な独立したユニットとして設計することを可能にするための状態が作り出される。その種の独立したユニットは、異なるタイプの液圧システム内における１つまたはいくつかの作業機能の戻り側に接続することが可能である。したがってエネルギ回収システムは、独立したユニットとして構築すること、および標準システムに対するオプションとして提供することが可能である。以下の説明においては、『エネルギ回収システム』という表現が、単純な態様でベース・システムに接続することが可能なその種の独立したユニットを構成する能力を有する液圧システムの部分について使用されることになる。
【００２１】
液圧システムは、前記少なくとも１つの作業機能へ液圧流体を提供するための、以下においてメイン・ポンプまたは供給ポンプと呼ばれるポンプを好ましく包含する。その種のポンプは、１つまたはいくつかの作業機能へ液圧流体を供給するべく適合させることが可能である。本発明の１つの実施態様によれば、液圧システムが、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギをポンプの圧力側に戻すための手段を包含する。これは、その後１つまたはいくつかの作業機能の供給においてメイン・ポンプの補助に使用されるエネルギを回収する可能性を提供する。これはまた、作業機械のエンジン速度が低いときの液圧システムおよび動力伝達系の駆動に充分なエネルギを提供する問題を解決するか、または少なくとも低減するための状態を作り出す。すなわち対象となっている種類の液圧システム内のメイン・ポンプは、液圧システムおよび作業機械を推進させるための動力伝達系の両方を駆動するために使用されるディーゼル・エンジン等の作業機械のエンジンに通常は機械的に接続される。メイン・ポンプの速度は、したがって、ディーゼル・エンジンの速度に依存することになる。またディーゼル・エンジンの速度は、作業機械の所望の推進速度ならびに実際の動作モードによって決定されるトルクに依存する。
【００２２】
本発明の別の実施態様によれば、回収ユニットが第１の液圧機械および第２の液圧機械を包含し、それら第１および第２の液圧機械が機械的に相互接続され、第１の液圧機械が液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、第２の液圧機械が、第１の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合される。第１の液圧機械は、戻りポートに好ましく接続されて作業機能からの戻り流によって駆動され、第２の液圧機械は、たとえばタンクからメイン・ポンプの圧力側へ、および／またはアキュームレータへ、かつアキュームレータからさらにポンプの圧力側（または吸引側）へ液圧流体をポンピングするべく適合される。アキュームレータを使用する場合には、アキュームレータからメイン・ポンプへ直接、または回収ユニットを介して液圧流体を提供することが、アキュームレータが第１の液圧機械への供給を行い、第２の液圧機械がメイン・ポンプの圧力側（または吸引側）への液圧流体のポンピングを行なうことから可能である。
【００２３】
したがって、適切な回収ユニットを用いて、作業機械のエンジン速度とは独立した形で液圧流体を提供して作業機能を供給することが可能である。多くの状況においては、またディーゼル・エンジンが低い速度において動作してメイン・ポンプのキャパシティの低下を招いている場合であっても、この流れがメイン・ポンプによって独立に生成された流れとともに作業機能への充分な流れを提供する。したがって、言換えると、貯蔵されるかまたは瞬時に使用される回収されたエネルギをディーゼル・エンジンのサポートのために使用することが可能である。
【００２４】
より単純な回収ユニット、たとえば単純な液圧機械の形式の回収ユニットが使用される場合においては、エネルギを回収してメイン・ポンプの圧力側へ戻すことも可能である。充分に高い圧力が戻り流に存在する場合には、その流れの少なくとも一部をメイン・ポンプの圧力側へ直接戻すことが可能である。圧力が低すぎる場合には、液圧機械をポンプとして使用して、戻り流が戻されるように圧力を増加することが可能であり、戻り流の圧力がメイン・ポンプの圧力側の圧力を超えてさらに、いくらかのマージンより大きくなる場合には、そのエネルギの一部をまず液圧機械内に回収し、その後戻り流をメイン・ポンプの圧力側に戻すことが可能である。
【００２５】
本発明の別の実施態様によれば、液圧システムが、作業機能から回収されるエネルギをポンプの吸引側へ戻すための手段を包含する。当然のことながら、少なくともある程度は、代わりにメイン・ポンプの吸引側へ液圧流体を提供することによってもメイン・ポンプのサポートを伴う上記の利点を得ることが可能である。たとえば、戻り流の液圧流体圧力が、圧力側への液圧流体の戻りを可能にする充分な高さでない場合には、メイン・ポンプの吸引側へそれを戻すことによって、それに代えてタンクから液圧流体を汲み上げた場合と同じだけのこの液圧流体の圧力の増加をメイン・ポンプが行なう必要がなくなることから、そのエネルギを利用することが可能である。したがって、メイン・ポンプの圧力側へエネルギ（または、言換えると液圧流体）を戻すことに関して前述した変形は、メイン・ポンプの吸引側へ戻すことに関しても適用することが可能である。戻り流が過剰な場合においては、特定の量をタンクへ向けるか、かつ／またはメイン・ポンプへの継続的な戻りのためにアキュームレータ内に中間貯蔵することが可能である。
【００２６】
本発明のさらなる実施態様によれば、ポンプ、好ましくは作業機能を供給するためのメイン・ポンプが、作業機械の動力伝達系によって駆動可能であり、かつ作業機械の減速の間は動力伝達系を制動するべく適合され、かつシステムは、さらに、作業機械の減速の間におけるエネルギを回収するために、ポンプの圧力側から回収ユニットへの液圧流体の流れをコントロールするための液圧コントロール手段を包含する。それによって回収ユニットを作業機械の減速に使用することも可能になり、同時に作業機械の減速の間にわたり減速エネルギが回収される。
【００２７】
本発明のさらなる実施態様によれば、作業装具が前記作業機能によって機械本体に関して移動可能であり、外部擾乱によって作業装具と作業機械の機械本体の間に生じる相対的な移動を少なくとも１つの方向において緩衝するべく回収ユニットが適合されている。好ましくは液圧システムが、機械本体に関して作業装具についての基準位置を決定するためのセンサを包含する。それによって回収ユニットは、たとえばホイールローダのリフト・アームのためのサスペンション・システムの一部になると同時に、エネルギを回収することが可能である。回収ユニットおよび液圧システムの残りの部分の適切なコントロールを用いれば、回収ユニットを用いてエネルギを回収できると同時に、作業装具のための緩衝付きサスペンション・システムを達成することが可能である。
【００２８】
本発明は、請求項３１によるところの方法にも関する。
【００２９】
本発明によるところの方法によって、液圧システムに関して前述したとおり、対応する方法において回収ユニットを用いてエネルギを回収することが可能である。好ましくは電気信号とするコントロール・ユニットからの信号の受信を通じ、圧力制限手段を用いて戻りポートにおける最大許容可能圧力がコントロールされることから、作業機能から回収されることが望ましいエネルギの量についての上限を選択することが可能である。
【００３０】
設定された最大圧力はまた、コントロール・バルブ・ユニットにわたる最小可能圧力降下も決定する。作業機能からの液圧オイルの戻り流は回収ユニットを通って流れることになり、設定された最大可能圧力より高い背圧を回収ユニットが生成しない限りエネルギが回収される。本発明は、実際の動作モードに応じた多様な方法でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。最大許容可能圧力の範囲内において、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、回収ユニットからの抵抗によって決定されることになる。多くの場合、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下は、好ましくはエネルギ回収を最大化するために可能な限り小さいが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するには充分な大きさである。回収ユニットは、たとえば、エネルギを回収するとき、液圧モータとして機能する液圧機械とすることが可能である。回収されたエネルギは、消費先へ直接向けられるか、適切な態様で貯蔵される。
【００３１】
本発明はさらに、本発明によるところの液圧システムが備えられる作業機械に関する。
【００３２】
本発明のこのほかの利点および有利な特徴は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
【００３３】
以下の図面を参照し、本発明の種々の例示的な実施態様のより詳細な説明を次に行なう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ホイールローダの側面図である。
【図２】本発明による液圧システムを示したブロック図である。
【図３】ホイールローダのための複数の作業機能を包含する本発明による液圧システムを示したブロック図である。
【図４】第１の例のエネルギ回収システムを包含する図３の液圧システムを示したブロック図である。
【図５】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図６】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図６ｂ】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図７】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図８】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図９】第１の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図１０】第２の例のエネルギ回収システムを示したブロック図である。
【図１１】第２の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図１２】第２の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【図１３】第２の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、ホイールローダ１０１の形式の作業機械を示している。ホイールローダ１０１は、本発明による液圧システムを適用することが可能な作業機械の例として見るべきである。ホイールローダ１０１は、前方車両部分１０２および後方車両部分１０３を包含する。これらの車両部分１０２および１０３のそれぞれは、フレームおよび駆動軸１１２および１１３上に配置される車輪を包含する。後方車両部分１０３は、オペレータのキャビン１１４を包含する。車両部分１０２および１０３は、これら２つの車両部分１０２および１０３に接続されたステアリング・シリンダと呼ばれる２つの液圧シリンダ１０４および１０５により、垂直軸周りに互いに関して回動可能となるような方法で接続される。したがって、液圧シリンダ１０４および１０５は、それらの液圧シリンダによるホイールローダ１０１のステアリングまたは旋回のために、車両の長手方向に延びる中心線に対して反対の側に配置される。言換えるとホイールローダ１０１ではアーティキュレート機構によるステアリングが行なわれる。
【００３６】
ホイールローダ１０１は、物体または（ばらけた）材料を取扱うためのリフト・アーム・アッセンブリ１１１を包含する。リフト・アーム・アッセンブリ１１１は、リフト・アーム・ユニット１０６および、リフト・アーム・ユニット１０６の上に取付けられるバケットの形式の装具１０７を包含する。ここでは、バケット１０７が材料１１６で満たされる。リフト・アーム・ユニット１０６の第１の端部は、バケットの持ち上げ動作を達成するために前方車両部分１０２にピボット接続されている。バケット１０７は、バケットの傾き動作を達成するためにリフト・アーム・ユニット１０６の第２の端部にピボット接続されている。リフト・アーム・ユニット１０６は、２つの液圧シリンダ１０８および１０９を使用して車両の前方部分１０２に関して上昇および下降を行なうことが可能である。各液圧シリンダ１０８、１０９は、第１の端部が前方車両部分１０２に、第２の端部がリフト・アーム・ユニット１０６に接続されている。バケット１０７は、追加の液圧シリンダ１１０を使用してリフト・アーム・ユニット１０６に関して傾けることが可能であり、傾斜シリンダと呼ばれるこのシリンダは、第１の端部が前方車両部分１０２に接続されており、第２の端部がリンク・アーム・システム１１５を介してバケット１０７に接続されている。
【００３７】
図２は、本発明の１つの実施態様の略図的な図解である。液圧システムは、少なくとも１つの作業機能１および作業機能への液圧流体およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット２を包含している。ポンプ３等の供給ユニットが、コントロール・バルブ・ユニット２を介して作業機能１へ液圧流体を提供するべく適合されている。本文中で使用される液圧流体という用語は、液圧オイルをはじめ液圧システム内に可能性として現存し得るそのほかの任意の流体を含むことが意図されている。ポンプ３は、タンク４からオイルを汲み上げることが可能である。（図２においては簡明の理由のために異なるタンク位置が適切に描かれているが、実際においてこれは１つであり、かつ同一のタンクの問題である。）この実施態様においては、作業機能が、作業装具を動かすために作業機械（図２には示されていない）上に配置される液圧シリンダ５を有する。液圧シリンダ５には、両側７および８への加圧が可能な複動ピストン６が好ましく提供される。略図的に図解されたコントロール・バルブ・ユニット２は、異なるタイプの１つまたはいくつかのバルブを含むことが可能である。当該ユニットは、作業機能をコントロールするべく適合された２つのコントロール・バルブを好ましく包含することが可能である。第１の方向におけるピストン変位のために、これらのコントロール・バルブのうちの第１のバルブを、ポンプ３を液圧シリンダのピストン側７に接続するべく適合させることが可能であり、これらのコントロール・バルブのうちの第２のバルブを、液圧シリンダのピストン・ロッド側８をタンク４に接続するべく適合させることが可能である。さらに第１の方向とは反対の第２の方向におけるピストン変位のために、第１のコントロール・バルブを、液圧シリンダのピストン側７をタンクに接続するべく適合させることが可能であり、その場合には第２のコントロール・バルブを、ポンプ３を液圧シリンダのピストン・ロッド側８に接続するべく適合させることが可能である。
【００３８】
さらにまた、作業機能１からエネルギを回収するために回収ユニット９がコントロール・バルブ・ユニット２の戻りポート１０に接続される。図２の例示的な実施態様においては、回収ユニット９が戻りポート１０とタンク４の間に接続されている。液圧システムは、戻りポート１０における液圧流体の圧力を制限するための手段１１も包含する。圧力制限手段１１は、コントロール・バルブ・ユニット２の戻りポート１０における最大許容可能圧力を設定するべく適合されたパイロット作動バルブ１２を含み、この圧力は、コントロール・ユニット１３によるパイロット作動バルブ１２のコントロールによって変更することができる。コントロール・ユニット１３は、コントロール・バルブ・ユニットによって作業機能１への、およびそこからの液圧流体の流れの大きさをコントロールするために、さらにコントロール・バルブ・ユニット２に接続されている。このコントロールもまた、ピストン６のための望ましい速度に依存する。アクチュエータ１４は、作業機能１を作動するべく、かつ作業機能１の所望の速度を要求するべく適合させることが可能である。
【００３９】
この実施態様においては、回収ユニット９が液圧モータまたは液圧機械であり、液圧モータおよびポンプの両方として機能することが可能である。エネルギの回収時は、作業機能１からの戻り流が液圧機械９を駆動し、その結果として液圧機械９のシャフト１５上でなされる仕事Ｗをもたらす。このエネルギは、続いて使用するか、または貯蔵することが可能である。たとえば、機械的な仕事を電気的なエネルギに変換するためにこの液圧機械に発電機を接続することが可能である。好ましくは作業機能１が、液圧シリンダのピストン側またはピストン・ロッド側のいずれかからの戻り流をエネルギ回収のために使用することが可能となるような方法で接続される。液圧シリンダ５のピストン側７またはピストン・ロッド側８のいずれかからエネルギを回収することが随意であることから、いわゆる再生型回収の間に外部負荷によってピストンが駆動される場合、およびピストン（および負荷）の変位に必要とされる圧力を超えた圧力において供給ユニット３によってピストンが駆動される場合の両方においてエネルギを回収することが可能である。いくつかの場合においては、エネルギが回収される間にそれらの両方が回収ユニット９と接続されるように、ピストンおよびピストン・ロッド側を（コントロール・バルブ・ユニットを経由して）相互接続できる可能性が存在する。
【００４０】
好ましくはパイロット作動バルブ１２が、コントロール・バルブ・ユニット２の戻りポート１０に接続され、かつ回収ユニット９と並列に接続される。さらにまたパイロット作動バルブ１２は、コントロール・ユニット１３によって適切に電気的コントロールが可能であり、かつコントロール・バルブ・ユニット２の戻りポート１０における最大許容可能圧力が連続的に可変となるように設計される。したがって、エネルギ回収の間にコントロール・バルブ・ユニット２の戻りポート１０において所望の最大圧力を設定することが可能である。最大許容可能圧力を超える圧力においては、パイロット作動バルブ１２がバルブを通る流れのために開き、その流れをタンク４へ向けることが可能である。より低い戻り流の圧力においては、液圧機械９からの抵抗が最大許容可能圧力を超える圧力を作り出さない限りは、パイロット作動バルブ１２が閉じて戻り流が液圧機械９を駆動することになる。
【００４１】
コントロール・バルブ・ユニット２にわたる圧力降下は、圧力制限手段１１がパイロット作動バルブ１２を包含することから、実際の動作状況に対して適合される柔軟な態様で調整可能である。それによってエネルギ回収を、このように実際の動作状況に対して適合させることが可能である。液圧機械９を介してなされる適切な量の仕事を奪うことによって、コントロール・バルブ・ユニット２の上流の液圧流体内における優勢な圧力に対しても適合される圧力レベルが、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート１０において獲得される。回収ユニットは、好ましくコントロール・ユニット１３に接続されて回収ユニット９のコントロールを可能にする。たとえば、液圧機械の変位をコントロール・ユニット１３によって変更することが可能である。言換えるとコントロール・バルブ・ユニット２にわたる圧力降下は、要求される流れの必要とされる変調（および望ましいピストン６の速度）が達成できると同時に、回収ユニット９を介してエネルギを回収するために低減することが可能である。すべての回収されたエネルギが使用可能であるか、または蓄積可能であると仮定すると、コントロール・バルブ・ユニット２にわたる圧力降下は、エネルギ回収を最大化するために可能な限り小さく適切に維持されるが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するに充分な大きさに維持される。
【００４２】
液圧システムは、さらにチェック・バルブ１６を包含し、それが、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート１０と回収ユニット９の間の位置で回収ユニット９と直列に接続される。図解されている実施態様においては、回収ユニット９から作業機能１へ向かう方向の流れを遮断し、かつコントロール・バルブ・ユニット２から回収ユニット９へ向かう方向の流れを許可するために、チェック・バルブ１６が、回収ユニット９と直列に接続され、かつパイロット作動バルブ１２と並列に接続されている。複数の作業機能を回収ユニットに接続するときには、エネルギが回収される作業機能からの液圧流体が別の作業機能のパイロット作動バルブを介してタンクへ排出されないように、それぞれのパイロット作動バルブ毎にチェック・バルブが適切に使用される。
【００４３】
さらにまた、この液圧システムは、供給および／または戻り側においてコントロール・バルブ・ユニットの上流および下流の液圧流体の圧力を測定するための１つまたはいくつかの圧力センサ１７、１９、２０、２２を好ましく包含することが可能である。これらの圧力センサは、コントロール・バルブ・ユニット内に統合することも可能である。たとえば、『並列動作』の間にエネルギを回収するとき（以前に説明済み）、液圧シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するために圧力センサ２０を使用することが可能であり、それにおいてはバイアス圧力が望ましい圧力であることを保証するために圧力のブーストに回収ユニットが使用される。
【００４４】
位置センサ２１は、作業装具の位置を示すために使用することが可能である。これについては、作業機械の機械本体に関する作業装具の位置をコントロールする目的を伴って作業装具の緩衝付きサスペンションを得るために回収ユニットが使用される例の中でより詳細を後述する。
【００４５】
図３に液圧システム２０１を示す。この液圧システムは、ホイールローダ１０１（図１も併せて参照されたい）の液圧作業機能を実行するべく設計されている。
【００４６】
図４は、詳細に示された第１の例のエネルギ回収システム３０１を包含する図３の液圧システムを示している。
【００４７】
以下の本文においては、図３および４を参照する。液圧システム２０１には、ホイールローダのリフト・アーム・ユニットを昇降させるための第１の作業機能２０３が提供される。この作業機能は、リフト・アーム・ユニット１０６を作動するための前記２つの液圧シリンダ１０８および１０９を包含する。
【００４８】
さらにシステム２０１は、液圧回路を介して前記作業機能２０３に加圧された液圧流体を供給するべく適合されたポンプ２０５を包含する。ポンプ２０５は、車両の推進エンジン２０６によって駆動され、たとえばそれをディーゼル・エンジンとすることが可能である。適切には、ポンプ２０５が可変の、好ましくは無限に可変の押しのけ量を有し、作業機能のために必要とされる流れを提供する。システム２０１は、それぞれの作業機能のためのコントロール・バルブ・ユニットを有する流体コントロール手段２０８を包含する。それぞれのコントロール・バルブ・ユニットもまた、ポンプ２０５からそれぞれの作業機能への、およびそれぞれの作業機能からタンク２４３への加圧された液圧流体の引渡しをコントロールするべく適合された１つまたはいくつかのコントロール・バルブを有する液圧回路を包含することが可能である。
【００４９】
図解された実施態様においては、図４から明らかになるとおり、コントロール・バルブ・ユニット２００ｂが、昇降動作のために、フロー・バルブの形式の２つのコントロール・バルブ２０７および２０９を包含する。これらのコントロール・バルブは、昇降動作のコントロールのために回路内においてポンプ２０５と持ち上げシリンダ１０８および１０９の間に配置される。ピストンが第１の方向へ変位するときには、これらのうちの第１のバルブ２０７がポンプ２０５を液圧シリンダ１０８および１０９のピストン側に接続するべく適合され、これらのうちの第２のバルブ２０９がタンク２４３を液圧シリンダのピストン・ロッド側に接続するべく適合される。反対の第２の方向へピストンを変位させるときには、第１のバルブ２０７がタンク２４３をピストン側に接続するべく適合され、その場合には第２のバルブ２０９がポンプ２０５をピストン・ロッド側に接続するべく適合される。これは、コントロールを変更する大きな可能性を提供する。特に、特定の場合においては、ポンプ２０５およびタンク２４３を同時に作業機能に接続する必要がない。たとえば、積み荷を下げる間はポンプ２０５が接続される必要がない。
【００５０】
図３から明らかになるとおり、液圧システムは、さらに、作業機能をコントロールするためのソフトウエアを擁するコントロール・ユニット２１３を包含する。コントロール・ユニットはＣＰＵ（中央処理ユニット）またはＥＣＭ（電子コントロール・モジュール）とも呼ばれる。適切には、コントロール・ユニット２１３がマイクロプロセッサを包含する。
【００５１】
リフト・レバーの形式のオペレータ・コントロール要素２１１が、コントロール・ユニット２１３と機能的に接続されている。コントロール・ユニット２１３は、リフト・レバーからコントロール信号を受信するべく、かつレバー位置に従ってコントロール・バルブ・ユニット２００ｂのコントロール・バルブ２０７および２０９をコントロールするべく適合されている。これは、コントロール・ユニット２１３から直接、または図３に図解されているとおりバルブ・コントロール・ユニット２１５を介して生じることが可能である。コントロール・ユニット２１３は、作業機械のためのより一般的なコントロール・ストラテジを好ましくコントロールし、コントロール・ユニット２１５は、流体コントロール手段２０８のコントロール・バルブ・ユニット２００ａ、２００ｂ、および２００ｃの基本機能をコントロールする。コントロール・ユニット２１３および２１５は、当然のことながら単一ユニットに統合することも可能である。ポンプ２０５の駆動時は、液圧シリンダ１０８および１０９への液圧流体の流れが得られる。これらの液圧シリンダに到達する流れの大きさは、コントロール・バルブ２０７および２０９によって調整が可能である。
【００５２】
液圧システム２０１は、さらに、作業機械のステアリングを行なうための第２の作業機能２１７を包含している。この作業機能は、２つの液圧シリンダ、すなわち上で述べたステアリング・シリンダ１０４および１０５（図１も併せて参照されたい）を包含する。ステアリング・ホイールの形式のオペレータ・コントロール要素２１９が、ステアリング・シリンダ１０４および１０５の直接コントロールのために、オービットロール・ユニット２２０ａの形式のバルブ・ユニットを介してステアリング・シリンダ１０４および１０５に液圧的に接続されている。
【００５３】
図４から明らかになるとおり、ステアリング機能のためのコントロール・バルブ・ユニット２００ｃは、作業機械のステアリングのための回路内においてポンプ２０５とステアリング・シリンダ１０４および１０５の間に配置されるフロー・バルブの形式の２つのコントロール・バルブ２１０および２１１を包含している。ステアリング・シリンダは、コントロール・ユニット２１３と機能的に接続されるステアリング・レバーの形式のオペレータ・コントロール要素２１４（図３に示されている）によっても作動されることが可能である。コントロール・ユニット２１３は、ステアリング・レバー２１４からコントロール信号を受信するべく、またレバー位置に従ってコントロール・バルブ２１０および２１２をコントロールするべく適合されている。
【００５４】
システム２０１は、さらにリフト・アーム・ユニット上に配置された作業装具を傾斜させるための第３の作業機能２２１を包含している。この作業機能は、液圧シリンダ、すなわち前述の傾斜シリンダ１１０を包含する。傾斜機能のためのコントロール・バルブ・ユニット２００ａは、持ち上げ機能の場合と類似した態様で、ポンプ２０５と傾斜シリンダ１１０の間に配置された２つのコントロール・バルブ２２３および２２５を、リフト・アーム・ユニットに関する装具の前進および後退運動をコントロールするために包含する。傾斜レバーの形式のオペレータ・コントロール要素２２７が、コントロール・ユニット２１３と機能的に接続されている。コントロール・ユニット２１３は、傾斜レバーからコントロール信号を受信するべく、またレバー位置に従ってコントロール・バルブ２２３および２２５をコントロールするべく適合されている。
【００５５】
必要とする圧力および流れをステアリングが常に得ることを可能にするという目的を伴って、ステアリング機能を持ち上げ機能および傾斜機能より自動的に優先させるために、ポンプの出力コンジット２４５上に優先順位付けバルブ２２０が配置されている。優先順位付けバルブ２２０は、圧力に関する調整を行なって、ステアリングが必要とする圧力を受取ることを保証する。適正な圧力において、合計の液圧流体必要量がシステムの提供能力を超えることになる場合には、ほかの作業機能を犠牲にして生じるステアリングへの必要な流量も獲得される。
【００５６】
図解されている実施態様においては、液圧システム２０１が、負荷検知システムであり、またこの目的のために、適切に、複数の圧力センサ２２９および２３１、２１６および２１８、２３５および２３７、２３３および２３９を包含する。圧力センサを使用して、前記作業機能のそれぞれの実際の圧力を検知することが可能である。システムの持ち上げ機能は、２つの圧力センサ２２９および２３１を好ましく包含し、それらのうちの１つ、２２９は、持ち上げシリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されており（かつ、持ち上げシリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されており）、２番目のセンサ２３１は、持ち上げシリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されている（かつ、持ち上げシリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されている）。対応する形でシステムの傾斜機能は、２つの圧力センサ２３５および２３７を包含し、それらのうちの１つ、２３５は、傾斜シリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されており（かつ、傾斜シリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されており）、２番目のセンサ２３７は、傾斜シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されている（かつ、傾斜シリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されている）。
【００５７】
ステアリング・ホイール・コントロール機能は、ステアリング・シリンダ１０４および１０５に接続されるコンジット内に圧力センサ２３３を包含している。圧力センサ２３３は、１つの方向にステアリングが行なわれるときにはシリンダの一方の側と同じ、他方の方向にステアリングが行なわれるときにはシリンダの他方の側と同じ圧力を受取るＬＳコンジット上に好ましく配置される。中立においては、ＬＳコンジットがタンクに接続される。
【００５８】
対応する形でシステムのレバー・コントロール機能は、２つの圧力センサ２１６および２１８を包含し、それらのうちの１つ、２１６は、ステアリング・シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されており（かつ、ステアリング・シリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されており）、２番目のセンサ２１８は、ステアリング・シリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されている（かつ、ステアリング・シリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されている）。
【００５９】
この液圧システムは、さらに、液圧信号を介してポンプの圧力側の圧力をコントロールするべく適合された電気コントロール・バルブ２４１を包含している。システム２０１は、ポンプの圧力側の圧力を示す圧力を検知するために追加の圧力センサ２３９を包含することも可能である。圧力センサ２３９は、電気コントロール・バルブ２４１の下流の位置における圧力を検知するべく好ましく適合される。作業機能が作動されるとき、コントロール・ユニットが対象となっている液圧シリンダ内の圧力を記録する。続いてコントロール・ユニットは、バルブ２４１を調整してＬＳコンジット内に所望の圧力を得る（続いてこれが、ポンプの圧力をコントロールする）。圧力センサ２３９は、この圧力を検知するべく適合されており、コントロール・ユニット２１３は、圧力レベルについての情報を伴う信号をポンプ圧力センサ２３９から受信するべく適合されている。圧力センサ２３９は、バルブ２４１が完全に開いているときはポンプ圧力を直接検知することになるが、通常動作モードにおいては、圧力センサ２３９が、バルブ２４１から変調された圧力を検知する。この機能は、可変コントロール圧力を伴って液圧システムの動作が可能なことを含意する。
【００６０】
したがって、コントロール・ユニット２１３は、圧力センサ２１６、２１８、２２９、２３１、２３３、２３５、２３７、２３９、および電気コントロール・バルブ２４１と機能的に接続されている。したがって、コントロール・ユニット２１３は、圧力センサから電気信号を受信し、電気コントロール・バルブ２４１をコントロールするための電気信号を生成し、続いてそれが、メイン・ポンプ２０５へ液圧信号を送る。コントロール・ユニット２１３は、作業機能のうちの任意の１つについてもっとも高い検知された負荷圧力に対応する、電気コントロール・バルブ２４１へのコントロール信号を、ポンプの圧力側の圧力が必要とされる負荷圧力よりわずかに高くなるように生成するべく適合されている。
【００６１】
前述したとおり、コントロール・ユニット２１３は、コントロール・レバー２１１、２１４、２２７からの信号を受信するべく適合されている。オペレータは、バケットの持ち上げを希望するとき、持ち上げレバー２１１を操作する。コントロール・ユニットは、持ち上げレバー２１１から対応する信号を受信し、コントロール・バルブ２０７および２０９を、ポンプが持ち上げシリンダ１０８および１０９のピストン側に接続され、かつ持ち上げシリンダのピストン・ロッド側がタンク２４３に接続される位置にコントロールする。さらにコントロール・ユニットは、持ち上げシリンダのピストン側の圧力センサ２２９から、およびポンプの下流の圧力センサ２３９から信号を受信する。受信された信号に基づき、検知された負荷圧力より高いレベルにおいて望ましいポンプ圧力が決定され、相応じて電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ２４１がコントロールされる。
【００６２】
コントロール・ユニット２１３は、コントロール・バルブ２０７および２０９の開度とポンプ２０５の出力圧力を最適動作のために調和させるべく好ましく適合される。
【００６３】
逆転バルブの形式の液圧手段２５３が、電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ２４１とポンプ２０５の間のコンジット２５１上に配置されている。逆転バルブ２５３は、（ステアリングのための）第２の作業機能２１７およびポンプ・コントロール・バルブ２４１から液圧信号を受信するべく適合されている。逆転バルブは、さらに、もっとも高い圧力を示す受信された信号に従ってポンプ２０５をコントロールするべく適合されている。したがって、液圧手段（逆転バルブ）２５３は、２つの入力圧力信号からなる出力信号内において、より高い圧力を選択する。
【００６４】
コントロール手段２０８のそれぞれのコントロール・バルブ・ユニットは、複動液圧シリンダのために好ましく適合されており、それにおいてはコントロール・バルブが電気的にコントロールされ、コントロール・バルブの両側に別々の流入口および流出口および圧力センサを有し、かつスライド上に位置センサを有する。
【００６５】
図４は、１つの前記回収ユニット２９５およびそれぞれの作業機能のための圧力制限手段２８７ｂ、２８９ｂ、および２９１ｂを示している。各圧力制限手段は、１つの前記パイロット作動バルブ２８７、２８９、または２９１を包含する。回収ユニット２９５は、適切には液圧機械であり、パイロット作動バルブとともに電気的エネルギのための回収システム３０１を作るために、発電機（または、発電機およびモータの両方として機能することが可能な電気機械）に接続される。それぞれのパイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１は、それぞれのコントロール・バルブ・ユニットの戻りポート６０ａ、６０ｂ、６０ｃに接続されている。
【００６６】
エネルギ回収システム３０１は、複数の第１のコンジット２８０、２８２、２８４を包含し、そこにパイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１が配置される。それぞれの第１のコンジットは、パイロット作動バルブを包含し、液圧システム内の前記作業機能のうちの１つからの戻りコンジット２８１、２８３、２８５とタンク２４３の間に接続される。
【００６７】
エネルギ回収システム３０１は、さらに第２のコンジット２９３を包含し、それが第１のコンジット２８０、２８２、２８４のそれぞれと、パイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１の上流において接続される。回収ユニット２９５は、エネルギの回収のために前記作業機能のうちの１つまたはいくつかからの液圧流体の流れによって駆動されることを目的として第２のコンジット２９３上に配置される。
【００６８】
エネルギ回収システム３０１は、複数の分岐コンジット３０３、３０５、３０７を包含し、そこにチェック・バルブ２９７、２９８、２９９が配置される。それぞれの分岐コンジット３０３、３０５、３０７は、回収ユニット２９５からそれぞれの作業機能へ向かう方向における流れをチェック・バルブによって遮断するために、それぞれの第１のコンジット２８０、２８２、２８４と第２のコンジット２９３の間に配置される。
【００６９】
エネルギ回収システム３０１は、さらに圧力センサ３０９を、第２のコンジット２９３内の回収ユニット２９５の上流に包含している。
【００７０】
第１のコンジット２８０、２８２、２８４は、さらにパイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１および回収ユニット２９５の下流において第２のコンジット２９３に接続される。言換えると、それぞれのパイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１は、回収ユニットと並列に接続されている。
【００７１】
電子コントロール・ユニット２１３（図３に示されている）は、パイロット作動バルブ２８７、２８９、２９１（図４に示されている）のそれぞれを個別にコントロールして作業機能の１つからのエネルギ回収を達成するべく適合されている。コントロール・ユニット２１３は、さらに、回収ユニット２９５からの抵抗（対象となっているパイロット作動バルブによって設定された最大可能圧力の範囲内）から結果としてもたらされる、圧力センサ３０９によって検知された圧力についての情報を伴う信号を受信するべく適合されている。
【００７２】
したがって作業機能の戻り流は、エネルギ回収システム３０１を通過する。当然のことながら、より多くの、またはより少ない作業機能をエネルギ回収システムに接続することが可能である。多くの場合においては、液圧シリンダのピストン側およびピストン・ロッド側の両方が、コントロール・バルブ・ユニットを使用してエネルギ回収ユニットに接続されると有利であるが、１つまたはいくつかの作業機能のためにシリンダの一方の側だけを接続可能にする選択肢も当然のことながら存在する。その場合には、シリンダの他方の側のからの戻り流がタンク内に流出口を適切に有する。
【００７３】
次に、本発明による液圧システムの種々の変形、およびエネルギ回収のためにそれを利用する種々の方法について説明する。
【００７４】
第１の変形によれば、リフト・アーム・アッセンブリ１１１を下げるときにエネルギが回収される。（図１も併せて参照されたい。）コントロール・ユニットは、リフト・レバーからの信号の受信を通じてオペレータにアッセンブリを下げる希望があることを記録する。コントロール・ユニットは、持ち上げシリンダ１０８および１０９と関連付けされたパイロット作動バルブ２８９を、望ましい戻り流の圧力よりわずかに高い圧力に設定し、コントロール・バルブ２０７を開いて戻りポートからの戻り流を可能にする。戻り流の望ましい圧力は、液圧モータ２９５の抵抗を調整することによって獲得される。これにより液圧流体が、持ち上げシリンダ１０８および１０９のピストン側からコントロール・バルブ２０７を通り、チェック・バルブ２９８を介して、また液圧モータ２９５を通ってその先のタンク２４３へ、逆圧バルブ３１１を介して流れることが可能になる。（液圧流体は、液圧モータが処理できない一時的な圧力のピークが生じるか、かつ／または流れのピークが生じる限りにおいてのみパイロット作動バルブ２８９を通ることになる。）持ち上げシリンダ１０８および１０９のピストン・ロッド側は、従来的な態様でキャビテーション防止バルブを介して満たされる。それにより、液圧モータ２９５によって駆動される発電機３１３が、回収されたエネルギを電気エネルギの形式で、たとえばバッテリまたはキャパシタといったエネルギ貯蔵手段３１４へ引渡すことが可能になる。
【００７５】
リフト・アーム・アッセンブリを下げるとき、次のような種々のコントロール・オプションをエネルギ回収のために使用することが可能である。
【００７６】
●  回収なし：
すべての流れが、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ２８９を通過する。戻り流の大きさのコントロールは、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度に従ってコントロール・バルブ２０７によって生じる。
【００７７】
●  完全回収：
最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ２８９がコントロールされるが、これは、すべての戻り流が液圧モータ２９５を通過することを意味する。この場合には、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度が得られるように発電機３１３の速度を介して戻り流の大きさをコントロールすることが可能であるか、または流れのコントロールがコントロール・バルブ２０７によって生じる。
【００７８】
●  部分的回収：
コントロール・ユニットは、特定の動作モードにおいて、潜在的な回収可能エネルギの一部だけが回収可能であるか否か、およびどの程度のエネルギ／出力の回収が可能であるかを決定することが可能である。パイロット作動バルブ２８９は、戻りポートにおいて最大可能圧力が得られるようにコントロールされ、この圧力が所望のエネルギ回収レベルに対して適合される（回収システム内における損失を除くと、単位時間当りに回収されるエネルギは、液圧モータ２９５にわたる実際の圧力降下と液圧モータを通過する流れの積に等しい）。液圧モータを通る流量は、発電機３１３の速度によって決定される。この動作モードにおいては、液圧流体が、液圧モータ２９５およびパイロット作動バルブ２８９の両方を介して並列に流れる。液圧モータ２９５の速度をコントロールする方法は様々である。たとえば、液圧モータに接続された発電機からの負荷（トルク）を、所望の速度が得られるように調整することが可能である。それの代替においては、負荷を一定に維持し、パイロット作動バルブ２８９を介して速度がコントロールされる。合計の流量（これが、液圧シリンダのピストン側がどの程度迅速に空にされるかを決定し、それによってリフト・アーム・アッセンブリが下げられる速度を決定する）が、コントロール・バルブ２０７によってコントロールされる。
【００７９】
●  複合回収：
１つの、かつ同一の降下動作の間に上記のコントロール・オプション（回収なし、完全回収、および部分的回収）を切換えることが可能である。
【００８０】
●  強制低減：
コントロール・バルブ２０７が殆ど全開にされており、かつパイロット作動バルブ２８９が低い背圧を生成するべく設定されている場合（それに代えて、発電機が比較的低い負荷を液圧モータに課し、それが結果として低い背圧をもたらしている場合）でさえも充分な降下速度の達成が可能でない場合には、供給ポンプをピストン・ロッド側に接続しているコントロール・バルブ２０９もまた開かれる。それによって液圧シリンダのピストンが、ピストン・ロッド側の加圧によって押下げられる。負荷へ向かう方向の液圧シリンダの力は、ピストン・ロッド側も加圧されることから下げられる。コントロール・ユニットは、供給ポンプが作動されるべきときを決定することが可能である。これは、たとえば、以下に従って行なわれることが可能である。
【００８１】
○  戻り流が特定のレベルより低いとき、またはそれに代えて、流量が（いくらかのマージンを伴って）リフト・レバーを介して要求される流量より低いとき、ポンプが作動される。コントロール・バルブ２０７にわたる実際の流量は、スライド位置およびコントロール・バルブ２０７にわたる圧力降下に基づいて計算すること、またはそれに代えて、時間測定を液圧シリンダのピストンの位置を示す位置センサ５０からの情報とともに使用して計算することが可能である。
【００８２】
○  それに代えて、ポンプの作動を、液圧シリンダのピストン側の圧力がある特定のレベルより低いときに生じさせることが可能である。このレベルは固定とすること、または要求されている降下速度に依存したレベルとすることが可能である。
【００８３】
○  戻り流および液圧シリンダのピストン側の圧力に関して上記の条件の組合せを基礎としてポンプの作動をコントロールすることも可能である。
【００８４】
本発明の代替実施態様によれば、コントロール・バルブ２０７および２０９の両方が、エネルギ回収システムへのそれらの流出口が開かれるようにコントロールされることが可能であり、このことは、ピストン側およびピストン・ロッド側の両方が回収ユニットに接続されることを意味する。これはまた、降下動作が主としてピストン側からピストン・ロッド側へ流れる液圧流体によって行なわれることから、回収システムへの戻り流の低減（ただし圧力がより高い）を結果としてもたらすことになる。これは、たとえば、バケットが空であり、かつ液圧モータ２９５の過剰回転のリスクを伴うことなく迅速な降下を行なうときに使用することが可能である。
【００８５】
バケットを空にする（下向きにする）ときには、持ち上げ機能についてすでに述べたとおりの態様と実質的に同じ態様でエネルギを回収することが可能である。バケットを傾けるための作業機能は、液圧シリンダ１１０および関連付けされたコントロール・バルブ２２３および２２５を伴って図４内に図解されている。
【００８６】
さらなる変形によれば、ステアリング・レバーを用いた作業機械のステアリング時にエネルギが回収される。ステアリング機能は、負荷が実質的に水平に、または言換えると重力の方向とは垂直に移動するという事実に起因していくぶん特殊である。作業機械の構成要素の摩擦および慣性が、場合によっては供給ポンプ２０５を使用して負荷が移動されなければならないという結果、および場合によってはそれに代えてコントロール・バルブ２１０および２１２を用いて減速されなければならないという結果をもたらす。『神経質』な痙攣性のステアリングとならないように、所望の動きのためにステアリング・シリンダをポンプが加圧しているときと同時に特定の背圧を用いて戻り側がブーストされなければならず、これが、ステアリング・シリンダへのポンプの影響を伴うことなしに負荷がそれの移動を継続しようとする傾向があるとき、負荷を減速することができる。現在のシステムにおいては、流量に依存して大きさが変化する戻り側におけるバイアス圧力が使用される。この支援圧力は、通常、１０〜４０バールの範囲内である。バイアス圧力の達成にエネルギ回収システムを使用することによって、以下に従ってエネルギを回収することが可能である。
【００８７】
●  回収なし：
すべての流れが、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ２９１を通過する。要求されたバイアス圧力は、コントロール・バルブ２１０および２１２のうちの１つによってコントロールされ、それが、パイロット作動バルブ２９１への戻り流をコントロールする。
【００８８】
●  完全回収：
適切な最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ２９１がコントロールされるが、これは、すべての流れが液圧モータ２９５を通過することを意味する。これにより、液圧モータ２９５上の発電機３１３からの負荷を適合させることによってバイアス圧力をコントロールすることが可能である。
【００８９】
●  部分的回収
コントロール・ユニットは、特定の動作モードにおいて、潜在的な回収可能エネルギの一部だけが回収可能であるか否か、およびどの程度のエネルギ／出力の回収が可能であるかを決定することが可能である。パイロット作動バルブ２９１は、戻りポートにおいて最大許容可能圧力が獲得されるようにコントロールされ、この圧力が所望のバイアス圧力に対して適合される。これにより、液圧モータ２９５上の発電機３１３からの負荷を適合させることによってバイアス圧力を（最大許容可能圧力まで）コントロールすることが可能である。この動作モードにおいては、液圧流体が、液圧モータ２９５およびパイロット作動バルブ２９１の両方を介して並列に流れる。液圧モータ２９５の速度をコントロールする方法は様々である。たとえば、液圧モータに接続された発電機からの負荷（トルク）を、所望の速度が得られるように調整することが可能である。それの代替においては、負荷を一定に維持し、パイロット作動バルブ２８９を介して速度がコントロールされる。
【００９０】
●  複合回収：
１つの、かつ同一のステアリング事象の間に上記のコントロール・オプション（回収なし、完全回収、および部分的回収）を切換えることが可能である。
【００９１】
●  バイアス圧力のレベルは、次に示す評価基準のうちの１つを基礎として（またはそれらの組合せを基礎として）決定することが可能である。
【００９２】
○  一定のあらかじめ決定済みのバイアス圧力の利用。
【００９３】
○  次の関数とする可変バイアス圧力の利用：
■  ステアリング・レートおよび／または
■  機械の速度および／または
■  実際のステアリング角度。
【００９４】
○  需要に関連するバイアス圧力の利用。
痙攣性のステアリングが増加する傾向があるときにバイアス圧力が増加され、痙攣性が殆どないときには所定の時間勾配または別のタイプのフィルタリングに従って減じられる。痙攣性のステアリングは、発電機３１３を介して記録することが可能なステアリング・レートの導関数を介して、またはそれに代えてステアリング・シリンダ１０４または１０５（または両方のステアリング・シリンダ）上の位置センサを介して、またはそれに代えて流出口バルブ２１０または２１２にわたる流量の計算を介して検出することが可能である。別の方法は、コントロール・ユニットが、圧力センサ２１６、２１８を介して、ステアリング・シリンダ内に大きな圧力変動が生じていることを記録する。
【００９５】
別の変形によれば、ステアリング・ホイール２１９を用いた（オービットロール・ユニットを介する）ステアリング時にエネルギが回収される。これは、以下を例外として、前述のレバー・ステアリングの説明に従って達成される。
【００９６】
●  回収なし：
パイロット作動バルブ２９１が、最大許容可能圧力が所望のバイアス圧力に対応するようにコントロールされる。発電機３１３からの液圧モータ上の負荷が、液圧流体が液圧モータ２９５を通過せずに、実質的に全流量がパイロット作動バルブ２９１を通過するような高いレベルに調整される。それに代えて、液圧モータ２９５を通る流れが生じることを防止するために、遮断バルブを液圧モータ２９５の手前または後に追加することが可能である。
【００９７】
図５は、さらに発展させた図４の実施態様を示している。液圧制限バルブ等の圧力制限器３２１が、レバー・コントロール機能からの戻りコンジット２８５とタンク２４３を接続するコンジット３２３上に配置されている。それにより、電気的な異常が戻り流を停止させる場合においてもステアリング機能への供給が行なわれることが保証可能となるため、信頼性が増加する。回収システム内に異常が生じた場合においても、液圧流体の戻り流が圧力制限バルブ３２１を介して必ずタンク２４３に到達することが可能となる。そのため圧力制限バルブの開き圧力が、適切に、エネルギ回収システムにおける使用のために望ましい圧力レベルよりわずかに高く設定される。この圧力制限バルブ３２１は、代替としてステアリング・ホイールのステアリングに関しても使用することが可能である。何らかの理由のために、オービットロール・ユニットが処理可能でないほど高いバイアス圧力がレバー・ステアリングのために使用される必要がある場合には、レバー・ステアリング用のバイアス圧力が圧力制限器およびオービットロール・ユニットへ到達することを防止するためにチェック・バルブを追加することが可能である。
【００９８】
さらなる変形によれば、いくつかの作業機能が同時に使用されているときにエネルギが回収される。たとえば、持ち上げおよびステアリングが同時に使用されており、かつ持ち上げ機能が２００バールのポンプ圧力を必要とし、ステアリングが５０バールのポンプ圧力を必要としている場合においては、エネルギ回収システムが、ステアリングに対して１５０バールの戻り圧力をブーストすることが可能である。このことは、２００バールのポンプ圧力が持ち上げおよびステアリングの両方に使用可能となることを意味する。ステアリングからのバイアスされたエネルギが回収される。
【００９９】
図４を参照し、作業機械の作業装具のための能動的サスペンション・システムとしてエネルギ回収システムが使用される別の例を次に説明する。液圧システムは、作業機械上に取付けられる作業装具の基準位置を決定するためのセンサ５０を好ましく包含する。作業装具は、１つの前記液圧作業機能を使用して作業機械の機械本体に関して移動することができる。作業装具は、たとえばリフト・アッセンブリまたはそのほかのタイプの機能とすることが可能であり、それにおいては、機械本体および／または作業装具の望ましくない運動エネルギが、相対的な動きが緩衝されるときと同時に回収される。回収ユニットは、作業装具と機械本体の間における少なくとも１つの方向の相対的な動きを緩衝するべく適合される。これは、たとえば作業機械の移動時に生じ得る外部擾乱による影響がある場合に重要である。以下においては、機械本体に関してバケットを下げる動きの緩衝が、エネルギが回収される間に行なわれる持ち上げ機能のサスペンション・システムについて説明する。（傾斜機能のためのサスペンション・システムも類似の態様で機能する。）
【０１００】
位置センサ５０（図４参照）を介して、すなわち持ち上げシリンダ上に適合させることが可能な位置センサを介して、コントロール・ユニットが、機械本体と相対的なリフト・アッセンブリの位置を記録する。コントロール・ユニットのコンピュータは、メモリ内に、サスペンション機能が作動される直前のリフト・アッセンブリの位置、および液圧シリンダのピストン側および／またはピストン・ロッド側の実際の圧力レベルをストアしている。リフト・アーム・アッセンブリは、一般に作業機械の機械本体とピボット接続される。このことは、作業機械が凹凸の多い表面上を走行しているとき、すなわち小さい隆起（こぶ）の上、および／または小さい孔の中を走行するとき、これがピストン側およびピストン・ロッド側の圧力における変動の形式で液圧シリンダに反映されることを意味する。
【０１０１】
回収システムを介してコントロール・バルブ２０９が、ピストン・ロッド側をタンク２４３に対して開く。ピストン側の圧力が初期圧力より低くなると、オイルが補充され、かつリフト・アーム・アッセンブリをわずかに持ち上げるようにポンプ２０５に対してコントロール・バルブ２０７が開く。ピストン側の圧力が高くなると、コントロール・バルブ２０９が閉じてコントロール・バルブ２０７が回収システムに対して開き、その結果アッセンブリが下げられ、液圧流体の流れが回収システム内に電気的エネルギを生成する。リフト・アーム・アッセンブリを下げるときは、以下を介して減速が生じる。
【０１０２】
●  発電機３１３はトルク・コントロールを有し、したがって液圧モータ上の発電機からの負荷を、液圧モータからの背圧が充分に大きくなることに起因してリフト・アッセンブリが停止するまで増加することが可能である。液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度は、選択されたトルク・コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ２８９は、回収ユニットのための望ましい圧力レベルを可能にする最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされる。
【０１０３】
●  発電機３１３は速度コントロールを有し、それにおいては液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度が、選択された速度コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ２８９は、回収ユニットのための望ましい圧力レベルを可能にする最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされる。
【０１０４】
●  エネルギ回収がリフト・アッセンブリの望ましい減速を達成するに不充分である場合、これはエネルギ回収が所定のレベルに固定されるか、または別の理由によって制限されているという事実に起因し得るが、その場合には、追加の減速がコントロール・バルブ２０７を介して（関連付けされた損失とともに）生じ、パイロット作動バルブ２８９を介して液圧流体のバイパスを生じさせることが可能である。
【０１０５】
コントロールは、アッセンブリが初期位置の周辺にとどまるように実行することが可能であり、当該初期位置は位置センサ５０によって記録が可能である。初期位置に関する最大許容可能振幅は制限される必要がある。これは安全上の理由のためであり、バケットに引張り力が印加されたときにアッセンブリが過度にたたみ込まれないようにする。
【０１０６】
さらにまたシステムは、可変『スプリング／緩衝』特性のための状態を作り出す。好ましくはシステムが、緩衝付きのスプリングのように働き、言換えると擾乱がリフト・アッセンブリを押下げる場合に、発電機を駆動することによって電力が獲得され、同時に上記のコントロール・ストラテジによってその移動が（スプリングのように）減速される。対応する方法において、リフト・アッセンブリの持ち上げが供給ポンプによって生じるとき、特定の電力レベルが追加され、その後それが減少し、その結果、リフト・アッセンブリが停止する。このスプリング特性の形式は、以下の、またはその一部の関数とすることが可能である。
【０１０７】
●  擾乱の力の大きさ：
スプリング特性は、擾乱の力の大きさの関数とすることが可能である。擾乱の前後における液圧シリンダの圧力の差は、擾乱の力の測度である。
【０１０８】
●  負荷の重さの大きさ：
スプリング特性は、負荷の重さの関数とすることが可能である。液圧シリンダのピストン側の圧力は、負荷の重さの測度である。
【０１０９】
●  ハンドリングのタイプ：
スプリング特性は、ハンドリングおよび／または使用されることになる作業装具（バケット、パレット・フォーク、木材把持器等）に応じて変化し得る。コントロール・ユニットは、実際のハンドリングを記録し、異なる作業運用のために適合された多数のあらかじめ決定済みの特性から選択することが可能である。
【０１１０】
●  輸送および作業モード：
機械が輸送モードでのみ動作しているか、またはリフト・アッセンブリを用いた作業が進行中であるか否かに応じて異なる特性を選択することが可能である。これはたとえば、作業機械の速度の記録、および／またはいずれかのレバーの動きの記録によって示されることが可能である。
【０１１１】
さらなる変形によれば、エネルギ回収システムが使用されて液圧システムにポンプ機能が追加される。図６を参照されたい。液圧システムは、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを、ポンプの圧力側に戻すための手段５２０を包含している。電気機械５１３が、液圧機械５９５と機械的に接続される。エネルギ回収時には、電気機械を液圧機械によって駆動し、したがってそれを発電機として使用することが可能であるが、それをモータとして使用して、液圧機械をポンプとして駆動することも可能である。したがって液圧機械５９５は、液圧モータおよびポンプの両方として機能することが可能である。
【０１１２】
電気コントロール・バルブ５１５が、液圧機械５９５をタンク２４３に接続するタンク・コンジット５１７上に配置されている。このバルブは、液圧機械からタンク２４３への液圧流体の流れの防止を可能にするために使用することが可能である。ポンプ・コンジット５２１は、液圧機械をメイン・ポンプ２０５の流出口側（圧力側）に接続するべく適合されている。このポンプ・コンジット５２１は、適切に、それの１つの端部において液圧機械５９５とバルブ５１９の間の位置においてタンク・コンジット５１７に接続され、それの他方の端部においてメイン・ポンプ２０５の流出口側に接続される。チェック・バルブ５１９をポンプ・コンジット５２１上に配置することが可能である。それにより液圧流体が、メイン・ポンプ２０５からの方向においてエネルギ回収システムに直接達することが防止される。また、エネルギ回収システムからの液圧流体がメイン・ポンプ２０５を介してタンク２４３にわたることが不可能となるように、メイン・ポンプの流出口側にチェック・バルブ５２３を配置することも可能である。
【０１１３】
この方法においては回収ユニットが、液圧システムの作業機能に対して液圧流体を提供することも可能である。回収ユニットは、作業機能の戻りラインから到来する液圧流体を使用する。
【０１１４】
図６ｂに示されているこのシステムのさらなる変形においては、メイン・ポンプ２０５ｂのところにあったチェック・バルブ５２３が取除かれている。メイン・ポンプ２０５ｂは、ポンプおよび液圧モータの両方として機能するべく適合されている。このポンプは、ポンプが作業機能への供給のために圧力側に要求された圧力を提供しているときと同時に、液圧流体が回収ユニット５９５ｂからポンプの圧力側５０ｂへ、さらにポンプを通ってポンプの吸引側５１ｂへ流れるときにトルクを提供するべく適合されている。液圧機械５９５ｂは、電気機械５１３に接続することが可能であり、かつ以前の説明と同じ方法においてエネルギを回収するための液圧モータとして、あるいは戻り流の圧力を増加するためのポンプとして機能することが可能である。
【０１１５】
メイン・ポンプ２０５ｂは、エネルギ回収時にトルクを動力伝達系に伝達するために作業機械の動力伝達系５２ｂ（図６ｂでは略図的に図解されている）に接続されている。適切には、動力伝達系が動力取出装置（ＰＴＯ）を有する。ＰＴＯにおいて取出される動力は、その後、作業機械のオプションの機能のために使用することが可能である。メイン・ポンプ２０５ｂは、この場合にポンプおよび液圧モータとして動作することが可能であるが、回収ユニット５９５ｂからの液圧流体の過剰な流れがコンジット５２１を介して、さらにメイン・ポンプ２０５ｂを通ってタンク２４３へ流れることが可能になるときと同じときに、圧力側において要求される圧力を維持するべく適合されている。メイン・ポンプは、好ましくは『オーバーセンター可変押しのけ量ポンプ』タイプの可変負荷検知ポンプであるが、それも動力伝達系５２ｂに機械的に接続され、したがって、ポンプ２０５ｂを通ってタンク２４３へ『逆方向』に液圧流体が流れることから、動力伝達系上におけるトルクの生成に使用することが可能である。これは、供給側の流量要件が、対象となっている瞬間において比較的低くなるときと同じときに１つまたはいくつかの作業機能が比較的大きな戻り流を生成する動作モードにおいて特に有利なものとすることが可能である。また、電気機械５１３に接続されているエネルギ・ストレージが満杯となる場合には、それに代えてメイン・ポンプ２０５ｂを介してエネルギを回収する可能性が存在する。
【０１１６】
以下においては、図６を参照し、作業機能からメイン・ポンプの圧力側へ液圧流体を戻すことを、傾斜機能を例として説明する。
【０１１７】
要求される最大許容可能圧力が獲得されるようにパイロット作動バルブ２８７がコントロールされるが、これは作業機能からの液圧流体のすべての戻り流が液圧機械５９５へ向けられることを意味する。メイン・ポンプの圧力側の圧力に関する戻り流の圧力に応じて異なるストラテジを使用することが可能である。
【０１１８】
●  戻り圧力がメイン・ポンプの供給圧力より高い場合：
バルブ５１５が閉じられ、液圧流体のすべての流量が液圧機械５９５を通る。電気機械５１３は、戻り圧力と供給圧力の間の圧力差に対応する量のエネルギを回収すること、すなわち電力を生成することが可能である。
【０１１９】
●  戻り圧力がメイン・ポンプの供給圧力より低い場合：
バルブ５１５が閉じられ、液圧流体のすべての流量が液圧機械５９５を通る。電気機械５１３がモータとして機能してエネルギを供給し、その結果、戻り流の圧力を、メイン・ポンプの流出口側において液圧流体が供給されることを可能にするレベルまで上昇させることが可能になる。
【０１２０】
流量の一部が供給ラインへ戻されることが望ましい場合（たとえば、戻り流が要求されている供給流量より大きい場合）には、以下を行なうことが可能である。
【０１２１】
●  過剰流量がパイロット作動バルブ２８７を介してタンク２４３に廃棄される。
【０１２２】
それに代えて、すべてのエネルギを電気的エネルギ・ストレージ・ユニット内に貯蔵し、その後に消費するか、またはほかの電気消費部分のために使用することが可能である。
【０１２３】
回収されたエネルギを異なるニーズのために使用することが可能である。たとえば、低いディーゼル・エンジン速度においては、電気エネルギを使用して作業機能内により高いシリンダ速度を生成すること、またはより多くのエンジン出力を動力伝達系にリリースすることが可能である。
【０１２４】
さらなる変形によれば、回収ユニットが使用されて液圧システム２０１に、スタンバイ・ステアリング・ポンプの形式の機能を提供することが可能である。図７を参照されたい。図６に示したシステムと比較すると、液圧機械５９５がタンク２４３から液圧流体を汲み上げることを可能にする吸引コンジット６０１が追加されている。吸引コンジット６０１は、液圧機械５９５がタンク２４３から液圧流体を汲み上げることが可能となるように第２のコンジット２９３からタンク２４３まで延びるべく好ましく適合されている。チェック・バルブ６２１を吸引コンジット６０１上に配置することが可能である。吸引コンジット６０１によって、メイン・ポンプ２０５が何らかの理由のために液圧流体を提供できない場合に、液圧機械５９５がステアリング・システムに対して液圧流体を引渡すことが可能になる。
【０１２５】
さらなる変形によれば、エネルギ回収システムが使用されて作業機械１０１の減速の間にエネルギが回収される。図８を参照されたい。メイン・ポンプ２０５は、作業機械の動力伝達系２０５ｂによって駆動可能であり、かつ作業機械の減速の間に動力伝達系を制動するべく適合されている。液圧システムは、ポンプ２０５の圧力側から回収ユニット５９５への液圧流体の流れをコントロールして、作業機械の減速の間にエネルギを回収するための液圧コントロール手段７０１ｂを包含する。図７の例と比較すると、図８の液圧システムの実施態様は、電気コントロール・バルブ７０１の形式の前記コントロール手段７０１ｂおよびコンジット７０３を包含している。バルブ７０１がコンジット７０３上に配置されており、吸引コンジット６０１とポンプ・コンジット５２１を接続している。機械の減速の間にポンプ２０５からバルブ７０１を介して流れを回収ユニットへ送り、そこにおいて液圧エネルギを電気エネルギに、直接消費またはストレージ・ユニットへの貯蔵のために変換することが可能である。機械は、ポンプ（および、液圧機械および発電機）の駆動に要求されるエネルギに対応する範囲まで減速されることになる。減速レベルの調整は、たとえば、ポンプへの最大ＬＳ信号を変調することによって生じ、その後トルクまたは速度コントロールによって電気機械５１３をコントロールする。回収ユニットを通過する流量を乗じた圧力レベルは、達成することが可能な減速効果に対応する。流量は、電気機械の直接速度コントロールによるか、または特定の速度（したがって特定の流量）に対応する負荷（トルク）のコントロールによるかのいずれかで決定することが可能である。そのほかの機能がメイン・ポンプによって同時の供給を受けている場合には、圧力および流量がそれらのほかの機能に対して継続的に維持され、かつ残りの部分が回収ユニットへ渡すように電気機械５１３がコントロールされる。
【０１２６】
図９は、図８の実施態様の代替実施態様を示している。これにおいてはコントロール手段８０１ｂが、電気コントロール・バルブ８０１および、吸引コンジット６０１と供給コンジット８０５を接続するコンジット８０３を包含している。供給コンジット８０５は、ポンプから優先順位付けバルブ２２０へ延び、さらに作業機能まで延びている。バルブ８０１は、優先順位付けバルブ２２０と作業機能の間の位置において供給コンジット８０５に接続されるコンジット８０３上に配置されている。それによりステアリングは、可能性のある回収ユニットの異常の場合においても流れを受取る。その種の場合においては優先順位付けバルブ２２０が、作業機能および／または回収ユニットへの供給を犠牲にしてメイン・ポンプ２０５からステアリングへの流れを優先することになる。
【０１２７】
図１０は、本発明による液圧システムの代替実施態様を示している。液圧システムのエネルギ回収システム９０１が液圧ベース・システム２０１内に提供されており、それについては図３および４を参照してすでに説明済みである。以下においては、図３および４におけるエネルギ回収システムとの比較においてこのシステム内に存在する相違のみを説明する。
【０１２８】
この実施態様においては、回収ユニットが、第１の液圧機械２９５および第２の液圧機械９０３を包含する。これら第１および第２の液圧機械は、機械的に相互接続されており、第１の液圧機械２９５は、液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、第２の液圧機械９０３は、第１の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合されている。したがって、エネルギ回収システム９０１は、電気機械３１３に代えて前記第２の液圧機械９０３を包含している。
【０１２９】
以下においては、第２の液圧機械９０３をポンプと呼び、第１の液圧機械２９５を液圧モータと呼ぶことにする。動力伝達のための中間シャフトを伴ったポンプおよびモータのこの構成は、液圧トルク・コンバータを形成する。たとえばアキュームレータの形式の液圧エネルギ・ストレージ９０５がポンプ９０３の流出口側に接続されている。ポンプ９０３の流出口側は、さらに、メイン・ポンプ２０５の吸引側に接続されたコンジット９０７を介して液圧システム２０１に接続される。したがって、アキュームレータ９０５内に蓄積されたエネルギは、メイン・ポンプ２０５の吸引側を介してシステムへ逆に引渡すことが可能である。
【０１３０】
メイン・ポンプ２０５は、作業機械の動力伝達系と好ましくは機械的に接続され、ディーゼル・エンジン等の作業機械の推進エンジンによって駆動される。液圧システムは、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギをポンプ２０５の吸引側へ戻すための手段９００を包含している。液圧流体は、アキュームレータ９０５からメイン・ポンプへ提供することが可能である。アキュームレータ内の液圧流体は加圧されていることから、メイン・ポンプ２０５を駆動するトルクにも寄与することが可能であり、それを利用してディーゼル・エンジンの負荷を軽減することが可能である。アキュームレータがメイン・ポンプの吸引側に接続されることから、アキュームレータ９０５内に貯蔵されたすべてのエネルギを、アキュームレータ内の実際の圧力レベルとは無関係にシステム内において使用することが可能である。アキュームレータの圧力が、作動されることになる作業機能内における圧力より高くなる場合、すなわちアキュームレータ９０５内の圧力がメイン・ポンプの圧力側における圧力より高い場合には、アキュームレータから供給される過剰トルクがディーゼル・エンジンのトルクを減ずることが可能である。その種の場合においては、メイン・ポンプが、ディーゼル・エンジンをサポートする液圧モータとして機能することになる。
【０１３１】
エネルギを回収するためにエネルギ回収システム９０１を使用する種々の方法について次に説明する。
【０１３２】
第１の変形によれば、リフト・アーム・アッセンブリ１１１を下げるときにエネルギが回収される。（図１も併せて参照されたい。）コントロール・ユニットは、オペレータにリフト・レバーを介してリフト・アーム・アッセンブリを下げる希望があることを記録する。コントロール・ユニットは、持ち上げシリンダ１０８および１０９と関連付けされたパイロット作動バルブ２８９を最大許容可能圧力に設定し、かつコントロール・バルブ２０７を開くが、このことは、回収ユニットのための要求された圧力を達成することが可能であることを意味する。これにより液圧流体は、持ち上げシリンダ１０８および１０９のピストン側からコントロール・バルブ２０７を通り、チェック・バルブ２９８を通り、さらに液圧モータ２９５を通ってその先のタンク２４３へ、逆圧バルブ３１１を介して流れることが可能になる。持ち上げシリンダ１０８および１０９のピストン・ロッド側は、従来的な態様で、コントロール・バルブ・ユニット内に配置されたキャビテーション防止バルブによって補充される。
【０１３３】
ポンプ２９５は、液圧モータ２９５によって駆動され、アキュームレータ９０５へ加圧液圧流体を引渡す。モータ２９５を通過する戻り流の圧力は、液圧シリンダ内の圧力に依存する（それもまた、実際の負荷に依存する）。ポンプ９０３の圧力側の圧力は、アキュームレータ９０５内の気体が圧縮された程度に依存する。このことは、アキュームレータ９０５内の圧力および液圧モータ２９５の手前の液圧流体の圧力が基本的に決して等しくならないことを意味する。液圧トルク・コンバータを使用することによって、すべての回収されたエネルギを、圧力レベルとは無関係にアキュームレータ９０５内において処理することが可能である。
【０１３４】
モータ２９５が高い圧力において動作し、アキュームレータ９０５が低い圧力を有している場合には、同一のトルクを得るためにポンプ９０３に設定するべき押しのけ量の計算が行なわれる（トルクは、圧力を乗じた押しのけ量に比例する）。実際においては、このことが、ポンプ９０３がアキュームレータ９０５へ、液圧モータ２９５との比較においてより大きな流量およびより低い圧力を伴って液圧流体を圧送するが、アキュームレータ９０５内に蓄積されるエネルギは、液圧モータ内に現れたそれと実質的に対応することを意味する。それに代えて、コントロール・バルブ２０７およびコントロール・バルブ２０９の両方が回収ユニットへの流出口を開くことが可能であり、これは、ピストン側およびピストン・ロッド側の両方が回収ユニットに接続されることを意味する。これはまた、降下動作が主としてピストン側からピストン・ロッド側へ流れる液圧流体によって行なわれることから、回収ユニットへの戻り流の低減（ただし圧力がより高い）を結果としてもたらすことになる。これは、たとえば、バケットが空であり、かつ液圧モータ２９５の過剰回転のリスクを伴うことなく迅速な降下を行なうときに使用することが可能である。
【０１３５】
種々のコントロール・オプションを使用することが可能である。
【０１３６】
●  回収なし：
すべての戻り流が、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ２８９を通過する。戻り流の大きさのコントロールは、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度に従ってコントロール・バルブ２０７によって生じる。流量は、コントロール・バルブ２０７のスライド位置およびそのスライドにわたる圧力降下に基づいて計算することが可能である。液圧シリンダのピストン側の圧力センサおよび回収ユニットの圧力センサ３０９を利用することが可能である。エネルギの回収が望ましくないとする理由としては、たとえばアキュームレータ９０５が完全に充填されていること、すなわちアキュームレータ内の圧力が最大レベルに到達してしまっていることを挙げることが可能である。また、最大の力を用いて（ポンピングの力による押し下げを通じて）リフト・アーム・アッセンブリを下げることが望まれている場合もその理由となり、その場合においては、戻りライン内の背圧が下げる動きに対抗することになる。
【０１３７】
●  完全回収：
適切な最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ２８９がコントロールされるが、これは、すべての流れが液圧モータ２９５を通過することを意味する。戻り流の大きさのコントロールは、コントロール・バルブ２０７によって生じる。コントロール・ユニットは、液圧シリンダのピストン側の圧力についての情報を有しており、可能な限りの量でコントロール・バルブ２０７を好ましく開く。要求された流量を獲得するためにコントロール・バルブ２０７の後においてどの程度高い背圧が優勢となるべきかの計算を実行することが可能である。圧力は、圧力センサ３０９によって測定が可能である。液圧モータ２９５については、Ｍｕｔ＝Ｄｉｓｐｌ×圧力降下×ηｈｍ／（２×ＰＩ）が適用できる。ポンプ９０３については、Ｍｉｎ＝Ｄｉｓｐｌ×圧力降下／（ηｈｍ×２×ＰＩ）が適用できる。圧力、効率、およびモータの変位に関係する入力データによって、要求されるポンプ９０３の押しのけ量の設定の決定を計算することが可能である。その後ポンプが、計算された値に従ってコントロールされる。さらにまた、圧力センサ３０９によって測定された実際の圧力を検証した後に、押しのけ量の微調整を実行することが可能である。アキュームレータ９０５内および液圧シリンダのピストン側の圧力が変動することから押しのけ量の反復的な計算および変調が連続的に実行される。
【０１３８】
●  部分的回収：
エネルギの特定部分だけが回収可能である場合には、望ましいトルクの計算および変調が、ポンプ９０３の押しのけ量を調整することによって実行される。これは、コントロール・バルブと液圧モータの間の位置、すなわち圧力センサ３０９における特定の圧力に対応する。センサ９０９が、液圧モータ２９５をポンプ９０３に接続するシャフトの速度を検知するべく適合されている。速度センサ９０９からの情報を用いて、液圧モータ２９５およびポンプ９０３が過剰回転でないことを検証することが可能である。その後パイロット作動バルブ２８９は、戻りポートにおける最大許容可能圧力を、過剰回転が生じ得ないような値に調整することが可能である。したがって、パイロット作動バルブを介して直接タンク２４３に液圧流体の流れをバイパスさせることが可能である。コントロール・バルブ２０７は、適正なシリンダ速度が獲得されるように従来的な態様で調整される。
【０１３９】
●  複合回収：
１つの、かつ同一の降下事象の間に上記のコントロール・オプション（回収なし、完全回収、および部分的回収）を切換えることが可能である。たとえば、下げる動きの開始時に、アキュームレータ９０５内の圧力が低い場合に部分的な回収を適用することが可能である。その後、完全回収が実行され、アキュームレータ９０５が最大圧力まで到達した後は回収が生じない。
【０１４０】
さらなる変形によれば、バケットを空にする（下向きにする）ときにエネルギが回収される。バケットを空にするときの回収は、リフト・アーム・アッセンブリを下げるときに対応する態様で生じる。
【０１４１】
さらなる変形によれば、ステアリング・レバーを用いたステアリング時にエネルギが回収される。図１０に示されている実施態様に従ったシステムによるレバー・ステアリングの間におけるエネルギ回収は、図４に示されている実施態様に従ったシステムによるレバー・ステアリングの間におけるエネルギ回収と実質的に同じ態様で生じるが、次に示すいくつかの相違を伴う。
【０１４２】
●  『完全回収』の場合には、ポンプ９０３上のトルクを（以前の説明に従って）調整することによってバイアス圧力がコントロールされる。
【０１４３】
さらなる変形によれば、ステアリング・ホイールを用いた（オービットロール・ユニットを介する）ステアリング時にエネルギが回収される。図１０に示されている実施態様に従ったシステムによるステアリング・ホイール・ステアリングの間におけるエネルギ回収は、図４に示されている実施態様に従ったシステムによるステアリング・ホイール・ステアリングの間におけるエネルギ回収と実質的に同じ態様で生じるが、次に示すいくつかの相違を伴う。
【０１４４】
●  『回収なし』の場合には、ポンプ９０３の押しのけ量が、液圧モータ上の負荷が液圧モータ２９５を介して流れが通過不可能なほど大きくなるように（最大）レベルまでコントロールされる。
【０１４５】
図１１は、さらに発展させた図９の実施態様を示している。（このさらなる発展は、図５に示されているさらに発展させた図４内の液圧システムに対応する。）圧力制限器１０２１が、戻りコンジットをレバー・ステアリングからタンク２４３に接続するコンジット１０２３上に配置されている。
【０１４６】
さらなる変形によれば、いくつかの作業機能が同時に使用されているときにエネルギが回収される。これは、図４に示されている液圧システムについて前述した方法と実質的に同じに働く。
【０１４７】
さらなる変形によれば、液圧システムが、作業機能のための、たとえば持ち上げ機能のための能動サスペンション・システムとして使用され、それにおいては、機械本体および／または作業装具の望ましくない運動エネルギが少なくとも部分的に回収される。これは、図４に示されている液圧システムについて前述した方法に対応するが、いくつかの相違を伴う。
【０１４８】
●  ポンプ９０３はトルク・コントロールを好ましく有し、したがって液圧モータ上のポンプからの負荷を、液圧モータからの背圧が充分に大きくなることに起因してリフト・アッセンブリが停止するまで増加することが可能である。液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度は、選択されたトルク・コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ２８９は、最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされるが、これは最大圧力の範囲内における望ましい圧力レベルにおいて回収ユニットが動作可能であることを意味する。
【０１４９】
●  限られたエネルギ回収のみが実行可能である場合には、コントロール・バルブ２０７によって作業装具の移動の特定の減速を生じさせることが可能であり、パイロット作動バルブ２８９を介して液圧流体のバイパスを生じさせることが可能である。
【０１５０】
さらなる変形によれば、液圧システムが使用されて作業機械１０１の減速の間にエネルギ回収が得られる。図１２を参照されたい。図１１に示されている実施態様と比較すると、電気コントロール・バルブ１１０１が回収システムの第２のコンジット２９３とタンク２４３を接続するコンジット１１０３上にも配置される。
【０１５１】
作業機械の減速の間においては、メイン・ポンプ２０５が動力伝達系を制動するときと同じときに、動力伝達系によってメイン・ポンプ２０５が駆動される。それによりメイン・ポンプは、バルブ１１０１を介して回収ユニットへ液圧流体の流れをポンピングする。作業機械は、メイン・ポンプ２０５（および回収ユニット）の駆動に要求されるエネルギに対応する範囲まで減速される。減速の間においてはバルブ１１０１が好ましく全開に維持される。減速レベルの調整は、メイン・ポンプへのＬＳ信号の計算および調整（ＬＳ信号がポンプの圧力調整器のための基準信号を構成することから）、およびポンプ９０３の押しのけ量の調整によって生じることが可能である。流量は、速度センサ９０９からの入力データを用いて計算することが可能である。減速の効果は、その流量を乗じた圧力に比例する。
【０１５２】
減速からのエネルギの回収は、ほかの作業機能が使用されているときと同じときに可能である。ほかの作業機能が同時に使用されている場合には、メイン・ポンプへのＬＳ信号が、ほかの作業機能のために要求される圧力のうちのもっとも高い圧力、および望ましい減速効果の獲得に要求される圧力（減速エネルギ）によって決定される。回収可能となるエネルギの量の計算が実行され、それに応じてポンプ９０３の押しのけ量が調整される。液圧モータ２９５にわたる流量が（速度センサ９０９によって）計算され、ほかの作業機能へ出て行く流量が（関連付けされたコントロール・バルブのスライド位置および圧力降下によって）計算される。たとえばオービットロール・ユニットを用いたステアリング・ホイール・ステアリングが使用される場合には、ステアリング位置センサを使用してステアリングへの流量を計算することが可能である。回収ユニットが、必要とされる量の減速エネルギに対応する圧力および／または流量を受取ることが可能でない場合には、対応する圧力降下がコントロール・バルブ１１０１にわたって生じるようにそれをコントロールすることによって特定の量のエネルギが廃棄される。
【０１５３】
図１３は、図１２の実施態様の代替実施態様を示している。これにおいては、電気コントロール・バルブ１２０１が、回収システム内の第２のコンジット２９３を、メイン・ポンプ２０５と作業機能の間に配置されている供給コンジット８０５に接続するコンジット１２０３上に配置される。コンジット１２０３は、優先順位付けバルブ２２０と作業機能の間の位置において供給コンジット８０５に接続されている。それによりステアリングは、可能性のある回収ユニットの異常の場合においても流れを受取る。その種の場合においては優先順位付けバルブ２２０が、作業機能および／または回収ユニットへの供給を犠牲にしてメイン・ポンプ２０５からステアリングへの流れを優先することになる。
【０１５４】
さらなる変形によれば、回収されたエネルギをアキュームレータからメイン・ポンプへ供給するために液圧システムが使用される。
【０１５５】
アキュームレータ内にストアされたエネルギを作業機能のために直接使用することは、通常、大きな損失を結果としてもたらす。アキュームレータ内の圧力は、気体が圧縮されている程度に依存し、液圧シリンダによって要求される圧力は、実際の負荷状況に依存する。アキュームレータ内の圧力が液圧シリンダの圧力要件より低く、液圧シリンダがまったく動かないことになるか、またはアキュームレータ内の圧力が液圧シリンダの圧力要件より高く、液圧シリンダのピストンの速度がコントロールされることを可能にするためにバルブを介してエネルギが抑圧されなければならないことになるかのいずれかとなる。
【０１５６】
しかしながら、本発明による液圧システムのこの変形を通じて、アキュームレータ９０５内に蓄積される実質的にすべてのエネルギを回収することが可能である。図１０を参照されたい。
【０１５７】
アキュームレータ９０５は、バルブ９１３を介してポンプ２０５の吸引側に接続されている。メイン・ポンプ２０５とタンク２４３の間のコンジット上のチェック・バルブ９１５が、アキュームレータ９０５からの加圧オイルがタンク２４３へ渡ることを防止する。バルブ９１３が閉じられているときは、メイン・ポンプが従来的な態様でタンクからオイルを汲み上げる。ポンプの駆動に要求される動力は、ポンプを通る流量を乗じたポンプの圧力側と吸引側の間における圧力差に比例する。バルブ９１３が開かれているときは、アキュームレータ内の圧力がポンプの吸引側に供給され、それがポンプ２０５の圧力側と吸引側の間における圧力差を小さくする。アキュームレータ内の圧力が出力圧力と等しい場合には、ポンプの駆動にディーゼル・エンジンから実質的にまったく（スリップ損失に起因するいくらかのエネルギ消費を例外として）エネルギを供給する必要がない。アキュームレータ９０５内の圧力がメイン・ポンプ２０５からの出力圧力より低い場合には、アキュームレータ９０５内における優勢な圧力をポンプの圧力側の必要圧力まで増加する動力だけがディーゼル・エンジンから必要になる。アキュームレータ９０５内の圧力が圧力側の望ましい圧力より高い場合には、メイン・ポンプ２０５が液圧モータとして動作し、ディーゼル・エンジンおよびそれの補助装備を駆動することになる。
【０１５８】
上記の説明においては『電気コントロール・バルブ』という用語が、液圧コンジット内の直接電気的にコントロールされるバルブのために使用されており、言換えるとこれは、入力電気信号を介してコントロールされるべく適合されたバルブである。当然のことながらこの用語『電気コントロール・バルブ』の範囲内において、いくつかのバルブの配列といった変形も存在し、それにおいては、そのうちの第１のバルブが液圧コンジット上に配置され、第２の直接電気的にコントロールされるバルブが液圧信号を介して第１のバルブをコントロールするべく適合される。
【符号の説明】
【０１５９】
１        作業機能
２        コントロール・バルブ・ユニット
３        ポンプ、供給ユニット
４        タンク
５        液圧シリンダ
６        複動ピストン、ピストン
７        ピストン側
８        ピストン・ロッド側
９        回収ユニット、液圧機械
１０      戻りポート
１１      圧力制限手段
１２      パイロット作動バルブ
１３      コントロール・ユニット
１４      アクチュエータ
１５      シャフト
１６      チェック・バルブ
１７      圧力センサ
１８      流入口ポート
１９      圧力センサ
２０      センサ、圧力センサ
２１      位置センサ
２２      圧力センサ
５０      位置センサ
５０ｂ    圧力側
５１ｂ    吸引側
５２ｂ    動力伝達系
６０ａ    戻りポート
６０ｂ    戻りポート
６０ｃ    戻りポート
１０１    ホイールローダ、作業機械
１０２    機械本体、前方車両部分
１０３    後方車両部分
１０４    液圧シリンダ、ステアリング・シリンダ
１０５    液圧シリンダ、ステアリング・シリンダ
１０６    リフト・アーム・ユニット
１０７    装具、バケット
１０８    液圧シリンダ、持ち上げシリンダ
１０９    液圧シリンダ、持ち上げシリンダ
１１０    液圧シリンダ、傾斜シリンダ
１１１    作業装具、リフト・アーム・アッセンブリ
１１２    駆動軸
１１３    駆動軸
１１４    キャビン
１１５    リンク・アーム・システム
１１６    材料
２００ａ  コントロール・バルブ・ユニット
２００ｂ  コントロール・バルブ・ユニット
２００ｃ  コントロール・バルブ・ユニット
２０１    液圧システム、システム
２０３    第１の作業機能、作業機能
２０５    ポンプ、メイン・ポンプ
２０５ｂ  メイン・ポンプ、動力伝達系
２０６    推進エンジン
２０７    コントロール・バルブ、第１のバルブ
２０８    流体コントロール手段
２０９    コントロール・バルブ、第２のバルブ
２１０    コントロール・バルブ
２１１    オペレータ・コントロール要素、コントロール・レバー、持ち上げレバー、コントロール・バルブ
２１２    コントロール・バルブ
２１３    コントロール・ユニット、電子コントロール・ユニット
２１４    オペレータ・コントロール要素、ステアリング・レバー、コントロール・レバー
２１５    コントロール・ユニット
２１６    圧力センサ
２１７    第２の作業機能
２１８    圧力センサ
２１９    オペレータ・コントロール要素、ステアリング・ホイール
２２０    優先順位付けバルブ
２２０ａ  オービットロール・ユニット
２２１    第３の作業機能
２２３    コントロール・バルブ
２２５    コントロール・バルブ
２２７    オペレータ・コントロール要素、コントロール・レバー
２２９    圧力センサ
２３１    圧力センサ
２３３    圧力センサ
２３５    圧力センサ
２３７    圧力センサ
２３９    圧力センサ
２４１    電気コントロール・バルブ、バルブ、電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ、ポンプ・コントロール・バルブ
２４３    タンク
２４５    出力コンジット
２５１    コンジット
２５３    液圧手段、逆転バルブ
２８０    第１のコンジット
２８０ｂ  流入口ポート
２８１    戻りコンジット
２８２    第１のコンジット
２８２ｂ  流入口ポート
２８３    戻りコンジット
２８４    第１のコンジット
２８４ｂ  流入口ポート
２８５    戻りコンジット
２８７    パイロット作動バルブ
２８７ｂ  圧力制限手段
２８９    パイロット作動バルブ
２８９ｂ  圧力制限手段
２９１    パイロット作動バルブ
２９１ｂ  圧力制限手段
２９３    第２のコンジット
２９５    回収ユニット、液圧モータ、第１の液圧機械
２９７    チェック・バルブ
２９８    チェック・バルブ
２９９    チェック・バルブ
３０１    エネルギ回収システム、回収システム
３０３    分岐コンジット
３０５    分岐コンジット
３０７    分岐コンジット
３０９    圧力センサ
３１１    逆圧バルブ
３１３    発電機、電気機械
３１４    エネルギ貯蔵手段
３２１    圧力制限器、圧力制限バルブ
３２３    コンジット
５１３    電気機械
５１５    電気コントロール・バルブ
５１７    タンク・コンジット、バルブ
５１９    チェック・バルブ
５２０    エネルギを戻すための手段
５２１    ポンプ・コンジット
５２３    チェック・バルブ
５９５    液圧機械、回収ユニット
５９５ｂ  回収ユニット、液圧機械
６０１    吸引コンジット
６２１    チェック・バルブ
７０１    バルブ、電気コントロール・バルブ
７０１ｂ  液圧コントロール手段
７０３    コンジット
８０１    電気コントロール・バルブ、バルブ
８０１ｂ  液圧コントロール手段
８０３    コンジット
８０５    供給コンジット
９００    吸引側へ戻す手段
９０１    エネルギ回収システム
９０３    第２の液圧機械、ポンプ
９０５    液圧エネルギ・ストレージ、アキュームレータ
９０７    コンジット
９０９    速度センサ
９１３    バルブ
９１５    チェック・バルブ
１０２１  圧力制限器
１０２３  コンジット
１１０１  電気コントロール・バルブ
１１０３  コンジット
１２０１  電気コントロール・バルブ
１２０３  コンジット
【図１】
0005567663.tif 000002
【図２】
0005567663.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
0005567663.tif 000010
【図９】
0005567663.tif 000011
【図１０】
0005567663.tif 000012
【図１１】
0005567663.tif 000013
【図１２】
0005567663.tif 000014
【図１３】
0005567663.tif 000015