(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポート（４０）および第２のポート（４２）を有する旋回モータ（１１）であって、油圧流体の流れが、第１のポート（４０）を通って流入する場合に第１の方向に動き、油圧流体の流れが、第２のポート（４２）を通って流入する場合に第２の方向に動き、第２の方向は第１の方向と反対である、旋回モータ（１１）と、
旋回モータ（１１）の第１のポート（４０）に接続された第１のモータ管（１９）、および旋回モータ（１１）の第２のポート（４２）に接続された第２のモータ管（２１）と、
第１のモータ管（１９）および第２のモータ管（２１）を通じて、油圧流体の流れを旋回モータ（１１）に選択的に供給するように構成されたポンプ（１４）と、
圧力制御式選択弁（８０）およびアキュムレータ（８８）を含むアキュムレータシステム（２３）であって、選択弁（８０）は、第１のモータ管（１９）および第２のモータ管（２１）と、アキュムレータ（８８）とに流体接続し、選択弁（８０）は、旋回モータ（１１）の第１のポート（４０）とアキュムレータ（８８）との間の流路が画定される第１の開いた位置と、旋回モータ（１１）の第２のポート（４２）とアキュムレータ（８８）との間の流路が画定される第２の開いた位置との間を移動することができ、選択弁（８０）は、第１のモータ管（１９）内の圧力が、第２のモータ管（２１）内の圧力よりも大きくなった場合に第１の開いた位置に配置され、選択弁（８０）は、第２のモータ管（２１）内の圧力が、第１のモータ管（１９）内の圧力よりも大きくなった場合に第２の開いた位置に配置される、アキュムレータシステム（２３）と、
を含み、
アキュムレータ（８８）内の加圧された油圧流体の供給は、選択弁（８０）の位置に基づいて選択弁（８０）を通って選択されたモータ管（１９または２１）への再利用を可能とし、旋回モータ（１１）を加速する制御回路。
【請求項２】
ポンプ（１４）と、第１のモータ管（１９）および第２のモータ管（２１）とに流体接続する制御弁（１７）であって、ポンプ（１４）と旋回モータ（１１）の第１のポート（４０）との間の流路が画定される第１の開いた位置と、ポンプ（１４）と旋回モータ（１１）の第２のポート（４２）との間の流路が画定される第２の開いた位置と、ポンプ（１４）および旋回モータ（１１）が互いから流体的に遮断される閉じた位置との間を移動できる制御弁（１７）、
をさらに含む、請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
制御弁（１７）は、ポンプ（１４）に流体接続する流入口（５４）と、第１のモータ管（１９）に流体接続する第１の流出口（５５）と、第２のモータ管（２１）に流体接続する第２の流出口（５６）と、流入口（５４）と第１の流出口（５５）との間に配置された第１の可変制限器（５８）と、流入口（５４）と第２の流出口（５６）との間に配置された第２の可変制限器（５９）とを含む、請求項２に記載の制御回路。
【請求項４】
タンク（１６）をさらに含み、
制御弁（１７）は、第１のモータ管（１９）およびタンク（１６）に流体接続する第３の可変制限器（６２）と、タンク（１６）から第１のモータ管（１９）を介して旋回モータ（１１）に至る一方向流体流路を画定するように、第３の可変制限器（６２）と並列の関係で接続され、第１のモータ管（１９）およびタンク（１６）に接続された一方向逆止弁（６４）とを含み、かつ第２のモータ管（２１）およびタンク（１６）に流体接続する第４の可変制限器（６３）と、タンク（１６）から第２のモータ管（２１）を介して旋回モータ（１１）に至る一方向流体流路を画定するように、第４の可変制限器（６３）と並列の関係で接続され、第２のモータ管（２１）およびタンク（１６）に接続された一方向逆止弁（６５）とを含む、請求項２または請求項３に記載の制御回路。
【請求項５】
選択弁（８０）およびアキュムレータ（８８）に流体接続するアキュムレータ畜圧弁（８５）であって、選択弁（８０）とアキュムレータ（８８）との間に直列に置かれ、選択弁（８０）からアキュムレータ（８８）への一方向流路が画定される第１の開いた位置と、アキュムレータ（８８）から選択弁（８０）への一方向流路が画定される第２の開いた位置との間を移動できるアキュムレータ畜圧弁（８５）、
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御回路。
【請求項６】
アキュムレータ畜圧弁（８５）は、ソレノイド（９７）およびスプリング（９８）を含み、アキュムレータ畜圧弁（８５）のソレノイド（９７）およびスプリング（９８）は、アキュムレータ畜圧弁（８５）を第１の開いた位置と第２の開いた位置との間で移動させるように構成され、制御回路は、
旋回モータの動作の方向および程度を選択的に指定するように構成されたオペレータ入力機構（２８）であって、方向には旋回モータ（１１）の第１および第２の方向が含まれ、程度には旋回モータ動作の下限と上限との間の範囲が含まれる、オペレータ入力機構（２８）と、
オペレータ入力機構（２８）、およびアキュムレータ畜圧弁（８５）のソレノイド（９７）に電気的に接続され、オペレータ入力機構（２８）から可変信号を受け取るように構成されたコントローラ（３０）であって、その信号は可変とされて、オペレータが選択した旋回モータ動作の方向および程度を示し、オペレータ入力機構（２８）からの信号に基づいて、アキュムレータ畜圧弁（８５）を第１の開いた位置および第２の開いた位置の一方に置くように、アキュムレータ畜圧弁（８５）のソレノイド（９７）を動作させる、コントローラ（３０）と、
を含む、請求項５に記載の制御回路。
【請求項７】
コントローラ（３０）は、オペレータ入力機構（２８）が、所定のパーセント以上のモータ動作範囲と共に時計方向か、または所定のパーセント以上のモータ動作範囲と共に反時計方向を指定した場合に、アキュムレータ畜圧弁（８５）を第２の開いた位置に置く、請求項６に記載の制御回路。
【請求項８】
アキュムレータ（８８）と共に動作可能に配置された圧力変換器（９１）と、
選択弁（８０）およびアキュムレータ（８８）に流体接続する調節弁（８２）であって、選択弁（８０）とアキュムレータ（８８）との間に直列に置かれ、選択弁（８０）からアキュムレータ（８８）への流路が画定される完全に開いた位置と、選択弁（８０）およびアキュムレータ（８８）が互いから流体的に遮断される完全に閉じた位置との間の移動範囲にわたって可変に移動できる調節弁（８２）と、
をさらに含み、
調節弁（８２）の位置が、圧力変換器（９１）によって検出された圧力に基づいて合わされる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の制御回路。
【請求項９】
調節弁（８２）は、ソレノイド（９４）およびスプリング（９５）を含み、ソレノイド（９４）およびスプリング（９５）は、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の移動範囲にわたって調節弁（８２）を移動させるように構成され、制御回路は、
圧力変換器（９１）および調節弁（８２）のソレノイド（９４）に電気的に接続され、圧力変換器（９１）から可変信号を受け取るように構成されたコントローラ（３０）、
をさらに含み、その信号は可変とされて、圧力変換器（９１）によって検出されたアキュムレータ（８８）内の圧力を示し、調節弁（８２）のソレノイド（９４）を作動させ、コントローラ（３０）は、圧力変換器（９１）によって検出された圧力に基づいて調節弁（８２）を配置する、請求項８に記載の制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許開示は、概略的には、掘削機用などの油圧式旋回モータ制御回路に関し、より詳細には、旋回モータから運動エネルギを回生する油圧式旋回モータ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、掘削機などの特定のタイプの機械は、油圧式旋回モータにより、上側構造体が、中心回転軸を中心としてベース機械に対して回転できるようにする旋回機構を含む。油圧式旋回モータは、旋回モータを制御するように構成された方向制御弁を含む油圧回路の一部である。機械の上側構造体の質量および形状が大きいため、上側構造体が回転した場合に高い慣性負荷が生じる。
【０００３】
機械および油圧回路の様々な部分にかかる、慣性により誘起された油圧衝撃負荷を防止または軽減するために、そのような機械の油圧回路内に多くの装置を使用してきた。その例の１つは、１９８６年５月６日に登録された、Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｆ．Ｓｃｈｅｘｎａｙｄｅｒによる（特許文献１）に開示されている。（特許文献１）に記載された油圧式旋回モータ制御回路は一対の分流弁を含み、その分流弁はそれぞれ、スプリングで付勢されたそれらの標準位置で、油圧式旋回モータにつながる第１のモータ管と第２のモータ管との間の連通を特定の方向に制限する。これは、方向制御弁が動作位置から中立位置にシフトした場合に、上側構造体の制限付き自由旋回を可能にする。方向制御弁を動作位置にシフトさせることにより、モータ管間が相互接続しないように分流弁の適切な一方が遮断位置にシフトする。本開示は、旋回モータ動作を通して機械の生産性および燃料効率を高めることに対処する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，５８６，３３２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、１つの態様において、旋回モータの動作によって発生した運動エネルギを回生し、旋回モータから回生された運動エネルギを油圧のポテンシャルエネルギに変換し、旋回モータから回生された運動エネルギを変換した油圧ポテンシャルエネルギを再利用して旋回モータを加速する、旋回モータを制御する方法およびシステムについて説明する。
【０００６】
本開示の態様では、制御回路は、ポンプ、旋回モータ、第１および第２のモータ管、ならびにアキュムレータシステムを含む。旋回モータは、第１のポートおよび第２のポートを有する。旋回モータは、油圧流体の流れが第１のポートから旋回モータに流入したときに、第１の方向に動く。旋回モータは、油圧流体の流れが第２のポートから旋回モータに流入したときに、第２の方向に動き、第２の方向は第１の方向と反対である。第１のモータ管は、モータの第１のポートに接続され、第２のモータ管は、モータの第２のポートに接続される。アキュムレータシステムは、圧力制御式の選択弁およびアキュムレータを含む。選択弁は、第１および第２のモータ管、ならびにアキュムレータに流体接続する。選択弁は、旋回モータの第１のポートとアキュムレータとの間の流路が画定される第１の開いた位置と、旋回モータの第２のポートとアキュムレータとの間の流路が画定される第２の開いた位置との間を移動できる。選択弁は、第１のモータ管内の圧力が第２のモータ管内の圧力よりも大きい場合に第１の開いた位置に配置され、第２のモータ管内の圧力が第１のモータ管内の圧力よりも大きい場合に第２の開いた位置に配置される。
【０００７】
本開示の別の態様では、旋回モータを制御する方法は、旋回モータを第１の方向に動かすために、第１のモータ管を通って旋回モータの第１のポートに入り、旋回モータの第２のポートから出て第２のモータ管に至るように、油圧流体の流れを誘導することを含む。第１のポートに入り、第２のポートから出る、油圧流体の流れを減速させることができる。第２のポートから旋回モータを出た油圧流体の流れの少なくとも一部が、アキュムレータに向けられるように、旋回モータの第２のポートからアキュムレータへの流路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】掘削機の側面図である。
【図２】運動エネルギを回生する油圧式旋回モータ制御システムの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、旋回モータの動作によって発生した運動エネルギを回生し、この運動エネルギを油圧ポテンシャルエネルギに変換し、旋回モータの加速用に油圧ポテンシャルエネルギを再利用して、機械の生産性およびシステム全体の燃料効率を高める油圧システムおよび方法に関する。油圧システムは、旋回モータの運動によって生じた運動エネルギを収集するアキュムレータを含む。アキュムレータは、掘削機などの機械の上側構造体が運動することで可動モータに作用する慣性トルクによって加圧された、旋回モータからの排出オイルを蓄積する。旋回モータの減速については、アキュムレータが担うことができる。
【００１０】
アキュムレータ内の加圧オイルからなる供給物を再利用して、選択されたモータポートに加圧オイルを供給することにより、旋回モータを加速することができる。アキュムレータは、旋回モータをターボ過給するために、旋回モータを動作させる油圧ポンプと並列して旋回モータに接続することができる。アキュムレータが確実に旋回モータの適切な側に接続されるようにするために、圧力制御式の選択弁を設けることができる。
【００１１】
図１は、油圧式掘削機などの機械４を概略的に示している。機械４は、ベース機械８に対して中心軸（図示せず）のまわりに回転可能な上側構造体６を含む。上側構造体６は、旋回モータ１１の制御の下に回転する。図示した実施形態では、上側構造体６は、当業者には分かるように、作業用具１３、この場合はバケットを支持する、上側構造体から延びるブーム９を含む。
【００１２】
図２は、機械４の上側構造体６を駆動して回転させるように構成された油圧式旋回モータ１１を制御する油圧回路１０を示している。油圧回路１０は、タンク１６に接続されたポンプ１４と、ポンプ管１８を介してポンプ１４に接続された制御弁１７と、制御弁１７を油圧式旋回モータ１１の両側に接続する第１のモータ管１９および第２のモータ管２１と、アキュムレータシステム２３とを含むことができる。アキュムレータシステム２３は、第１のセレクタ管２５および第２のセレクタ管２６を介して油圧式旋回モータ１１に接続され、次に、第１および第２のセレクタ管は、それぞれ、第１のモータ管１９および第２のモータ管２１に接続されている。使用者が旋回モータ１１を運転できるように、オペレータ入力機構２８または旋回レバーを設けることができる。具体的には、オペレータ入力機構２８は、オペレータ機構２８から入力コマンド信号を受け取るように構成されたコントローラ３０に接続されている。コントローラ３０は論理的に動作して、旋回モータ１１に供給される流体を調整する出力制御信号を供給する。
【００１３】
実施形態では、旋回モータ１１は、第１のポート４０および第２のポート４２を含む。旋回モータ１１は、油圧流体の流れが第１のポート４０を通って旋回モータ１１に流入したときに、第１の方向に動くことができる。旋回モータ１１は、油圧流体の流れが第２のポート４２を通って旋回モータ１１に流入したときに、第２の方向に動くことができる。実施形態において、第２の方向は、第１の方向に対して反対の関係にある。さらなる実施形態では、旋回モータ１１は、第１の方向に動作した場合に、上側構造体６を（上から見て）時計方向に動かすことができ、第２の方向に動作した場合に、（上から見て）反時計方向に動かすことができる。
【００１４】
ポンプ１４は任意の適切なポンプとすることができ、可変容量型ポンプとして示されている。ポンプ１４は、加圧された油圧流体の流れを、制御バルブ１７から第１のモータ管１９および第２のモータ管２１の一方を経由して、旋回モータ１１に選択的に供給するように構成することができる。ポンプ管１８は、ポンプ１４から制御弁１７への一方向流路を画定するためにポンプ管に配置された一方向逆止弁４５を有することができる。
【００１５】
制御弁１７は、ポンプ１４、ならびに第１のモータ管１９および第２のモータ管２１に流体接続することができる。制御弁は、ポンプ１４と旋回モータ１１の第１のポート４０との間の流路が画定される第１の開いた位置と、ポンプ１４と旋回モータ１１の第２のポート４２との間の流路が画定される第２の開いた位置と、ポンプ１４および旋回モータ１１が互いから流体的に遮断される閉じた位置との間を移動することができる。
【００１６】
制御弁１７は、分流器４８および一対の絞り−逆止弁５０、５１として機能すると考えることができる、独立して動作する４つの弁を含む独立調量弁（ＩＭＶ）システムとすることができる。分流器４８は、ポンプ管１８を介してポンプ１４に流体接続する流入口５４と、第１のモータ管１９を介して旋回モータ１１に流体接続する第１の流出口５５と、第２のモータ管２１を介して旋回モータ１１に流体接続する第２の流出口５６とを有することができる。制御バルブ１７の分流器は、第１の可変制限器５８、および第２の可変制限器５９を含むことができる。第１の可変制限器５８は、制御弁１７の流入口５４と第１の流出口５５との間に配置することができる。分流器の第２の可変制限器５９は、制御弁の流入口５４と第２の流出口５６との間に配置することができる。分流器の第１の可変制限器５８は、旋回モータ１１の第１のポート４０用のモータ一方向流路に対する可変ポンプを形成することができる。分流器の第２の可変制限器５９は、旋回モータ１１の第２のポート４２用のモータシリンダ一方向流路に対する可変ポンプを形成することができる。
【００１７】
各絞り−逆止弁５０、５１は、可変制限器６２、６３および一方向逆止弁６４、６５を含むことができる。第１および第２の絞り−逆止弁５０、５１は、タンク１６に流体接続する。第１の絞り逆止弁５０および第２の絞り逆止弁５１は、タンク管６８に並列に接続され、次に、タンク管はタンク１６に接続されている。一方向逆止弁６９は、タンク管６８内の背圧の確立に寄与するようにタンク管６８に配置することができる。
【００１８】
第１の絞り−逆止弁５０は、第１のモータ管１９に流体接続することができる。第３の可変制限器６２は、第１のモータ管１９と、タンク管６８を介してタンク１６とに流体接続することができる。一方向逆止弁６４は、第３の可変制限器６２と並列の関係で接続することができる。逆止弁６４は、第１のモータ管１９と、タンク管６８を介してタンク１６とに接続されて、タンク１６から逆止弁６４を通り、第１のモータ管１９を経て旋回モータ１１に至る一方向流体流路を画定することができる。
【００１９】
第２の絞り−逆止弁５１は、第２のモータ管２１に流体接続することができる。第４の可変制限器６３は、第２のモータ管２１と、タンク管６８を介してタンク１６とに流体接続することができる。一方向逆止弁６５は、第４の可変制限器６３と並列の関係で接続することができる。逆止弁６５は、第２のモータ管２１と、タンク管６８を介してタンク１６とに接続されて、タンク１６から逆止弁６５を通り、第２のモータ管２１を経て旋回モータ１１に至る一方向流体流路を画定することができる。
【００２０】
第１の絞り−逆止弁５０は、旋回モータ１１の第１のポート４０用の、可変モータシリンダからタンクまでの一方向流路を画定することができ、逆止弁６４は、旋回モータ１１にキャビテーション防止機能を付与する。第２の絞り−逆止弁５１は、旋回モータ１１の第２のポート４２用の、可変モータシリンダからタンクまでの一方向流路を画定することができ、付属する逆止弁６５は、旋回モータ１１にキャビテーション防止機能を付与する。
【００２１】
制御弁１７は、コントローラ３０に電気的に接続することができる。モータ速度は、ポンプ１４から旋回モータ１１への油圧オイルの流れを制御する制御弁１７を使用して制御することができる。制御弁１７の可変制限器５８、５９、６２、６３のそれぞれは、コントローラ３０によって独立して動作することができる。他の実施形態では、当技術分野で公知のソレノイド作動式方向制御弁を使用して、ポンプ１４から旋回モータ１１への油圧オイルの流れを制御することができる。
【００２２】
第１のモータ管１９は、制御バルブ１７と旋回モータ１１の第１のポート４０とに流体接続する。第２のモータ管２１は、制御バルブ１７と旋回モータ１１の第２のポート４２とに流体接続する。第１のモータ管１９および第２のモータ管２１の一方内の、所定の値を超える過剰な圧力が、第１のモータ管１９および第２のモータ管２１のもう一方に向けて解放されるように、モータ管１９、２１を通常の態様で相互接続する、相互間で配管した一対の圧力逃がし弁７２、７３を設けることができる。
【００２３】
アキュムレータシステム２３は、第１のモータ管１９および第２のモータ管２１に接続された選択弁８０と、第１のアキュムレータ管８３を介して選択弁８０に直列に接続された調節弁８２と、第２のアキュムレータ管８６を介して調節弁８２に直列に接続されたアキュムレータ畜圧弁８５と、第３のアキュムレータ管８９を介してアキュムレータ畜圧弁８５に直列に接続された油圧アキュムレータ８８とを含むことができる。圧力センサ９１は、アキュムレータ畜圧弁８５とアキュムレータ８８との間に配置することができる。
【００２４】
選択弁８０は、第１のモータ管１９および第２のモータ管２１と、（図示したように、調節弁８２およびアキュムレータ畜圧弁８５を介して）アキュムレータ８８とに流体接続することができる。選択弁８０は、圧力作動式方向制御２／２方弁とすることができる。選択弁８０は、第１のモータ管１９および第２のモータ管２１の間の圧力差に反応できるので、第１のアキュムレータ管８３と相対圧力が大きい方のモータ管との間の流路を付属するセレクタ管を用いて開通させる。
【００２５】
選択弁８０は、旋回モータ１１の第１のポート４０とアキュムレータ８８との間の流路が画定される第１の開いた位置と、旋回モータ１１の第２のポート４２とアキュムレータ８８との間の流路が画定される第２の開いた位置との間を移動することができる。選択弁８０は、第１のモータ管１９内の圧力が第２のモータ管２１内の圧力よりも大きい場合に、第１の開いた位置に配置することができる。選択弁８０は、第２のモータ管２１内の圧力が第１のモータ管１９内の圧力よりも大きい場合に、第２の開いた位置に配置することができる。
【００２６】
調節弁８２は、通常は閉じた比例流量制御弁とすることができる。調節弁８２は、（図示したように、アキュムレータ畜圧弁８５を介して）選択弁８０およびアキュムレータ８８に流体接続することができる。調節弁８２は、選択弁８０とアキュムレータ８８との間に直列に配置することができる。調節弁８２は、選択弁８０とアキュムレータ畜圧弁８５との間に直列に配置することができる。調節弁８２は、第１のアキュムレータ管８３と第２のアキュムレータ管８６との間の流路が画定される完全に開いた位置と、第１のアキュムレータ管８３と第２のアキュムレータ管８６が互いから流体的に遮断される完全に閉じた位置との間の移動範囲にわたって可変に移動することができる。
【００２７】
完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の中間位置では、調節弁８２の相対位置と完全に開いた位置との間の関係に応じて、完全に開いた位置に対して制限された流路を画定することができる。調節弁８２は、（図示したように、アキュムレータ畜圧弁８５を介した）選択弁８０とアキュムレータ８８との間の流路が画定される完全に開いた位置と、選択弁８０とアキュムレータ８８が互いから流体的に遮断される完全に閉じた位置との間の移動範囲にわたって可変に移動することができる。
【００２８】
調節弁８２は、ソレノイド９４およびスプリング９５を含むことができる。ソレノイド９４およびスプリング９５は、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の移動範囲にわたって、調節弁８２を動かすように構成することができる。図示した実施形態では、スプリング９５は、ソレノイド９４が励磁されていない場合に調節弁８２を完全に閉じた位置に置く。調節弁８２のソレノイド９４は、コントローラ３０に電気的に接続することができる。コントローラ３０は、アキュムレータ８８に取り付けられた圧力センサ９１によって検出された圧力に基づいて、調節弁８２の位置を調整することができ、圧力センサ９１も、コントローラ３０に電気的に接続されている。圧力センサ９１は、アキュムレータ８８内の圧力を検出するために、アキュムレータ８８と共に動作可能に配置することができる。
【００２９】
コントローラ３０は、圧力センサ９１から可変信号を受け取るように構成され、その信号は可変とされて、圧力センサ９１によって検出されたアキュムレータ８８内の圧力を示す。コントローラ３０は、圧力変換器９１によって検出された圧力に基づいて調節弁８２を配置するために、調節弁のソレノイドを作動させることができる。
【００３０】
特定の実施形態では、アキュムレータが畜圧動作にかけられているときに、アキュムレータ８８内の圧力が所定のレベル以下である間、調節弁８２を完全に開いた状態に維持するように、コントローラ３０を構成することができる。圧力変換器９１が、アキュムレータ８８内の圧力が所定のレベルを超えたことを示すと、コントローラ３０は、圧力変換器９１によって検出された圧力に基づいて、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の中間位置に調節弁８２を置くことができる。アキュムレータ８８内の圧力が、第１の所定のレベルよりも高い第２の所定のレベルにあることを圧力変換器９１が検出すると、コントローラ３０は、調節弁８２を完全に閉じた位置に置くことができる。
【００３１】
アキュムレータ８８内の圧力が、第１の所定のレベルと第２の所定のレベルとの間にある場合、コントローラ３０は、完全に開いた位置と完全に閉じた位置との間の中間位置に調節弁８２を置くことができ、この中間位置は、第１および第２の所定のレベルを基準とした、アキュムレータ８８内の圧力レベルに対応する。例えば、調節弁８２が完全に開いた位置にあるときに、アキュムレータ８８内の圧力が、第１および第２の所定のレベル間の中間にある場合、調節弁８２を中間位置に置くことができ、この中間位置は、調節弁８２を通る流れを所定の比率で抑制する。
【００３２】
アキュムレータ畜圧弁８５は、（図示したように、調節弁８２を介して）選択弁８０に流体接続することができ、アキュムレータ８８に流体接続することができる。アキュムレータ畜圧弁８５は、選択弁８０とアキュムレータ８８との間に直列に配置することができる。アキュムレータ畜圧弁８５は、調節弁８２とアキュムレータ８８との間に直列に配置することができる。
【００３３】
アキュムレータ畜圧弁８５は、アキュムレータ８８への一方向流路が画定される第１の開いた位置または畜圧位置と、アキュムレータ８８から出る一方向流路が画定される第２の開いた位置または放出位置との間を移動することができる。アキュムレータ畜圧弁８５が畜圧位置にある場合、選択弁８０から調節弁８２を通ってアキュムレータ８０に至る一方向流路を画定することができる。アキュムレータ畜圧弁８５が放出位置にある場合、アキュムレータ８８から調節弁８５を通って選択弁８０に至る一方向流路を画定することができる。
【００３４】
アキュムレータ畜圧弁８５は、ソレノイド９７およびスプリング９８を含むことができる。アキュムレータ畜圧弁８５のソレノイド９７およびスプリング９８は、第１の開いた位置と第２の開いた位置との間でアキュムレータ畜圧弁８５を移動させるように構成することができる。図示した実施形態では、スプリング９８は、ソレノイド９７が励磁されていないときに、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に置く。アキュムレータ畜圧弁８５のソレノイド９７は、コントローラ３０に電気的に接続することができる。同様にコントローラ３０に電気的に接続されたオペレータ用旋回モータレバー２８により、アキュムレータ畜圧弁８５の位置を合わせることができる。
【００３５】
旋回モータが減速している間、図２に示すように、アキュムレータ畜圧弁８５は通常、畜圧位置に置くことができる。一部の実施形態において、使用者が、旋回モータ１１を加速するよう指示する所定のしきい値の位置かまたはそれを超える位置にオペレータ入力機構２８を置いた場合に、コントローラ３０は、アキュムレータ畜圧弁８５のソレノイド９７を作動させて、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に移動させることができる。
【００３６】
オペレータ入力機構２８は、例えば、機械４の上側構造体６内に配置することができる。オペレータ入力機構２８は、旋回モータ動作の方向および程度を選択的に指定するように構成することができる。方向には、旋回モータ１１の第１および第２の方向を含めることができ、程度には、旋回モータ動作の下限と上限との間の範囲を含めることができる。一実施形態では、オペレータ入力機構２８は、（図２に示すように）中立位置から、第１の方向を示す左方向９９に移動することができ、中立位置から、第２の方向を示す右方向１００に移動することができる。一実施形態では、オペレータ入力機構２８は、中立位置から左および右に、それぞれ最大左位置および最大右位置まで所定の量だけ移動することができる。また、オペレータ入力機構２８の移動速度をその方向と合わせて使用して、モータの加速または減速を指定することができる。
【００３７】
オペレータ入力機構２８が、中立位置から左か、または右に移動した程度またはパーセンテージを使用して、（最大許容旋回モータ動作に対するパーセンテージとして表すことができる）旋回モータ１１の動作の程度を指定することができる。一部の実施形態において、オペレータは、オペレータ入力機構２８を最大左位置に移動させることにより、旋回モータ１１が最大許容出力１００％で第１の方向に動作するように信号を送ることができる。同様に、オペレータは、オペレータ入力機構を最大右位置に移動させることにより、旋回モータ１１が最大許容出力１００％で第２の方向に動作するように信号を送ることができる。最大左位置と中立位置との間の中間位置では、第１の方向の動作の対応するパーセンテージを指定することができる。最大右位置と中立位置との間の中間位置では、第２の方向の動作の対応するパーセンテージを指定することができる。
【００３８】
コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８、およびアキュムレータ畜圧弁８５のソレノイド９７に電気的に接続することができる。コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８から可変信号を受け取るように構成することができ、その信号は可変とされて、オペレータによって選択された旋回モータ動作の方向および程度を示す。コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８からの信号および／または、例えば、モータ圧力などの他の信号に基づいて、アキュムレータ畜圧弁８５を畜圧位置および放出位置の一方に置くために、アキュムレータ畜圧弁のソレノイド９７を動作させることができる。コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８から受け取った入力に基づいて、ＩＭＶ１７（または、他の実施形態では、例えば、方向制御弁）を動作させるように構成することができる。
【００３９】
コントローラ３０は、オペレータが、所定量の最大左位置または最大右位置以内に旋回モータ１１を動作させることを要求するとすぐに、アキュムレータ畜圧弁を放出位置に置くことができる。例えば、一実施形態では、コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８が、９０％などの所定のパーセンテージか、またはそれ以上の、旋回モータ１１の最大許容動作とともに時計方向を指定した場合、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に置くことができる。同様に、コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８が、９０％などの所定のパーセンテージか、またはそれ以上の、旋回モータ１１の最大許容動作とともに反時計方向を指定した場合、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に置くことができる。アキュムレータ畜圧弁８５が放出位置に置かれると、コントローラ３０は、オペレータ入力機構２８が、中立位置を含む所定の範囲以内に置かれるまで、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に維持することができる。例えば、オペレータ入力機構２８が、左方向９９からか、または右方向１００からのいずれかで、中立位置に対して２０％以内の位置になるまで、アキュムレータ畜圧弁８５を放出位置に維持するようにコントローラ３０を構成することができる。
【００４０】
一部の実施形態において、アキュムレータが放出動作にかけられているときに、アキュムレータ８８内の圧力が、アキュムレータ内の加圧流体がほぼ空になる圧力レベルより低くなるなど、所定のレベルより低くなった場合に、アキュムレータの放出機能を無効にするようにコントローラ３０を構成することができる。そのような場合に、コントローラ３０は、たとえオペレータ入力機構２８が、旋回モータ１１を所定のしきい値より上で動作させることを要求している場合でも、アキュムレータ畜圧弁８５を畜圧位置に維持することができる。
【００４１】
本開示の別の態様では、旋回モータ１１を制御する方法は、旋回モータ１１により発生した運動エネルギをアキュムレータ８８に蓄積された加圧油圧流体に変換する畜圧動作を含むことができる。一実施形態では、第１のモータ管１９を通って旋回モータ１１の第１のポート４０に入り、旋回モータ１１の第２のポート４２から出て第２のモータ管２１に至るように油圧流体の流れを誘導して、旋回モータ１１を第１の方向に動かすことができる。第１のポート４０に入り、第２のポート４２から出る、旋回モータ１１を通る油圧流体の流れを減速することができる。第２のポート４２から旋回モータ１１を出た油圧流体の流れの少なくとも一部が、アキュムレータ８８に向けられるように、旋回モータ１１の第２のポート４２からアキュムレータ８８への流路を形成することができる。
【００４２】
旋回モータを制御する方法は、アキュムレータ８８に蓄積された加圧油圧流体を使用して、旋回モータ１１を加速する加速動作または放出動作を含むことができる。一実施形態では、第１のポート４０に入り、第２のポート４２から出る、旋回モータ１１を通る油圧流体の流れを必要に応じて加速することができる。旋回モータ１１の第２のポート４２からアキュムレータ８８への流路を遮断することができる。アキュムレータ８８に蓄積された油圧流体の流れの少なくとも一部が、第１のポート４０に入り、第２のポート４２から出る形で旋回モータ１１を貫流するように、アキュムレータ８８から旋回モータ１１の第１のポート４０への流路を形成することができる。
【００４３】
旋回モータ１１が第２の方向に動作する場合も同様に加速動作を使用することができる。一実施形態では、旋回モータ１１の第１のポート４０に入り、旋回モータの第２のポート４２から出る、油圧流体の流れを遮断することができる。第２のモータ管２１を通って旋回モータ１１の第２のポート４２に入り、旋回モータ１１の第１のポート４０から出て第１のモータ管１９を通るように油圧流体の流れを誘導して、旋回モータ１１を第２の方向に動かすことができる。旋回モータ１１の第２のポート４２に入り、第１のポート４０から出る油圧流体の流れを必要に応じて加速することができる。アキュムレータ８８に蓄積された油圧流体の流れの少なくとも一部が、第２のポート４２に入り、第１のポート４０から出る形で旋回モータ１１を貫流するように、アキュムレータ８８から旋回モータ１１の第２のポート４２への流路を形成することができる。
【００４４】
同様に、旋回モータ１１が第２の方向に動作する場合も同様に、旋回モータ１１により発生した運動エネルギを、アキュムレータ８８に蓄積された加圧油圧流体に変換する畜圧動作を使用することができる。一実施形態では、旋回モータ１１の第２のポート４２への油圧流体の流れを減速することができる。アキュムレータ８８から旋回モータ１１の第２のポート４２への流路を遮断することができる。第１のポート４０から旋回モータ１１を出た油圧流体の流れの少なくとも一部が、アキュムレータ８８に向けられるように、旋回モータ１１の第１のポート４０からアキュムレータ８８への流路を形成することができる。
【００４５】
アキュムレータ８８をより加圧された流体で満たして、アキュムレータ８８内の圧力を高め、所望の方向で旋回モータ１１を通るようにアキュムレータ内の加圧流体を放出して、旋回モータ１１を加速するために、畜圧動作と放出動作とを交互に繰り返して行うことができる。
【００４６】
旋回モータを制御する方法は、アキュムレータ放出阻止動作を含むことができ、この動作は、アキュムレータ８８内の圧力が所定のレベルよりも下がった場合に、アキュムレータ８８内の加圧流体を放出する機能を無効にすることができる。一実施形態では、第１のポート４０に入り、第２のポート４２から出る、旋回モータ１１を通る油圧流体の流れを加速することができる。アキュムレータ８８に蓄積された油圧流体の圧力を検出することができる。旋回モータ１１の第２のポート４２からアキュムレータ８８への流路を遮断することができる。アキュムレータ８８内の圧力が、第１の所定の圧力を超えた場合に、アキュムレータ８８に蓄積された油圧流体の流れの少なくとも一部が、第１のポート４０に入り、第２のポート４２から出る形で旋回モータ１１を貫流するように、アキュムレータ８８から旋回モータ１１の第１のポート４０への流路を形成することができる。アキュムレータ８８内の圧力が第２の所定の圧力未満である場合に、アキュムレータ８８から旋回モータ１１の第１のポート４０への流路を遮断することができ、第２の所定の圧力は、第１の所定の圧力未満である。
【００４７】
旋回モータを制御する方法は、アキュムレータ畜圧阻止動作を含むことができ、この動作は、アキュムレータ内の圧力が所定のレベルを超える場合に、アキュムレータへの加圧流体の畜圧を抑制することができ、アキュムレータ内の圧力が、第１の所定のレベルより高い第２の所定のレベルを超える場合に、アキュムレータを畜圧する機能を無効にすることができる。一実施形態では、アキュムレータ８８に蓄積された油圧流体の圧力を検出することができる。アキュムレータ８８内の圧力が第１の所定の圧力を超えた場合に、旋回モータ１１からアキュムレータ８８への流路を制限することができる。アキュムレータ８８内の圧力が第２の所定の圧力を超えた場合に、旋回モータ１１からアキュムレータ８８への流路を遮断することができ、第２の所定の圧力は、第１の所定の圧力よりも高い。
【００４８】
産業上の利用性
本開示は、例えば、掘削機などの機械４の旋回モータ１１を制御するのに適用できる。旋回モータ１１は、機械４の上側構造体６を時計方向か、または反時計方向のいずれかに駆動して回転させるように構成することができる。アキュムレータ８８は、掘削機１３の上側構造体６が運動することで可動モータ１１に作用する慣性トルクによって加圧された、旋回モータ１１からの排出オイルを蓄積する。旋回モータの減速はアキュムレータ８８によって制御することができる。アキュムレータ８８内の加圧されたオイルからなる供給物を再利用して、選択されたモータポート４０、４２に加圧オイルを供給することにより、旋回モータ１１を加速することができる。アキュムレータ８８が確実に旋回モータ１１の適切な側に接続されるようにするために、圧力制御式の選択弁８０を設けることができる。
【００４９】
開示した旋回モータ構成および動作方法によってもたらされた利点が、本明細書の教示を検討することで分かるであろう。例えば、システムおよび方法は、旋回モータの動作によって発生した運動エネルギの回生を、この運動エネルギの油圧ポテンシャルエネルギへの変換を通じて可能にする。その後、変換された油圧エネルギは、旋回モータを加速するために再利用することができる。当然のことながら、前述の説明は、開示したシステムおよび技術の例を提示している。一方、本開示の他の実施例は、前述の例とは細部で異なっていてもよいと考えられる。本開示または本開示の例についての言及はすべて、その時点で説明される特定の例について言及することを意図されており、より一般的に、本開示の範囲に関する限定を含むよう意図されるものではない。特定の部分に対する差別および軽視の言葉はすべて、これらの部分を選好しないことを示すよう意図されているが、別途に示されていない限り、本開示の範囲からそのようなものを完全に除外することを意図されるものではない。
【００５０】
本明細書における各値の範囲の記載は、本明細書に別途指摘がない限り、単に、その範囲に包含される各別個の値を個々に参照することに対する簡便な方法となることを意図されており、各別個の値は、これが本明細書に個々に記載されているのと同様に本明細書に援用される。本明細書で説明したすべての方法は、本明細書で別途指摘がない限り、または別段に文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。
【００５１】
したがって、本開示は、準拠法が許可する通り、添付の特許請求の範囲に記載の対象に関するすべての修正形態および等価物を包含する。さらに、本開示は、本明細書に別途指摘がない限り、または別段に文脈と明らかに矛盾しない限り、本開示のあり得るすべての変形形態における上記要素の任意の組み合わせを包含する。
【図１】
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【図２】
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