(57)【要約】【課題】エネルギの貯蔵によるブレーキ力に加えて、ポンプとして作動する静油圧式ピストンエンジンに制御可能な流れ抵抗を与えるエネルギ回復機能を有する駆動装置を提供する。【解決手段】エネルギ回復機能を有する駆動装置であって、静油圧式ピストン機械（９）、これに連結する少なくとも１つの貯蔵要素（１３）、及び貯蔵導管を第１の貯蔵導管部分（１１）と第２の貯蔵導管部分（１２）に分ける絞り弁ユニット（１５）を含み、該絞り弁ユニット（１５）が制御圧力弁ユニット（１６）及び該制御圧力弁ユニット（１６）によって産出される制御圧力が作用する組込弁（１７）を含むことを特徴とする駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ回復機能を有する駆動装置であって、
静油圧式ピストンエンジン（９）、
これに連結する少なくとも１つの貯蔵要素（１３）、及び
貯蔵導管を第１の貯蔵導管部分（１１）と第２の貯蔵導管部分（１２）に分ける絞り弁ユニット（１５）を含み、
該絞り弁ユニット（１５）が制御圧力弁ユニット（１６）及び該制御圧力弁ユニット（１６）によって産出される制御圧力が作用する組込弁（１７）を含むことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記組込弁（１７）が、制御圧力に制御圧力面（１９）で作用され得、供給圧力及び貯蔵圧力に反対の方向に作用され得ることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記制御圧力弁ユニット（１６）が、制御圧力を産出するために、制御圧力供給導管（２５）を容量タンク（３６）に連結できる制御可能な圧力制限弁（３２）を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御圧力供給導管（２５）を、絞り（２９）によって、前記静油圧式ピストンエンジン（９）の供給側連結部（１４）に連結できることを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御圧力供給導管（２５）を、シャトル弁（２６）によって、前記静油圧式ピストンエンジン（９）の前記供給側連結部（１４）又は前記貯蔵要素（１３）に連結できることを特徴とする、請求項３または４に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御圧力供給導管（２５）において前記圧力制限弁（３２）の上流にパイロット弁（３１）（Ｓｃｈａｌｔｖｅｎｔｉｌ）が与えられることを特徴とする、請求項３から５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記圧力制限弁（３２）を電磁的に制御でき、そして電子制御ユニット（４０）が制御信号を産出できることを特徴とする、請求項３から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
測定された圧力値及び望まれる圧力値に従って、前記電子制御ユニット（４０）が前記制御信号を確立できることを特徴とする、請求項７に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記組込弁（１７）が、制御圧力及びこの方式で産出される油圧力と同じ方向に作用する弾力によって、閉鎖する方向に作用されることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ回復機能を有する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１から、エネルギ回復機能を有する駆動装置が既知である。そこに提案されているシステムでは、一方では圧力媒体がリザーバから圧力貯蔵室へ、ポンプ／モータ配列が減速操作の間に車両の質量慣性によって駆動されている限り、該ポンプ／モータ配列によって、運搬される。前記圧力貯蔵室が容量限界に達したとき、次に前記静油圧式駆動装置によって車両にブレーキをかけるために、そこで提案される駆動装置には、バイパスされる貯蔵要素に流れ抵抗を産出し、そして前記ポンプ／モータ配列によって閉鎖回路中を圧力媒体を運搬する用意がある。
【０００３】
そこで提案されるシステムには、前記貯蔵要素がその容量限界に到達し従ってブレーキ操作を行う間もはや圧力エネルギを貯えるためには使用できないときに、前記圧力貯蔵室から前記付加的閉鎖回路への切り替えが行われるという不利点を有する。付加的回路では絞りが行われる。しかし、特許文献１では、前記ポンプ／モータ配列と前記貯蔵要素の間の貯蔵導管において絞り機能を与えることを可能にする絞り弁ユニットを提供することは知れていない。複雑な制御システムにおいて互いに結合させられなければならない２つの別個の機能を提供することは、相当の適合化作業を必要とするだけでなく、著しく高いレベルの構造の複雑性も必要とする。これは、コストを高くしそして付加的機械部品を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，７１２，１６６  Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、エネルギの貯蔵によるブレーキ力に加えて、ポンプとして作動する静油圧式ピストンエンジンに制御可能な流れ抵抗を与えるエネルギ回復機能を有する駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する本発明による駆動装置によって達成される。
【０００７】
請求項１によると、エネルギ回復機能を有する前記駆動装置は、静油圧式ピストンエンジンおよびこれに連結する少なくとも１つの貯蔵要素を有する。前記ピストンエンジンと前記貯蔵要素とは互いに貯蔵導管によって連結される。前記貯蔵導管は、絞り弁ユニットによって第１の貯蔵導管部分と第２の貯蔵導管部分に分けられる。前記絞り弁ユニットは、制御圧力弁ユニット及び組込弁を含み、制御圧力を該組込弁に作用する該制御圧力弁ユニットによって調節し、これによって前記静油圧式ピストンエンジンと前記貯蔵要素との間の体積流に可変の絞りを与えることを可能にする。
【０００８】
本発明による静油圧式駆動装置は、導管の複雑度レベルが低く、圧力貯蔵が低い充填状態であってさえも、特に高いレベルのブレーキ作用が既に可能となっているという有利点を有する。前記従来技術から既知の前記駆動装置と対照的に、この場合には、前記絞り弁ユニットを用いて、それに対抗して前記静油圧式ピストンエンジンが運搬する流れの抵抗を増加させることが可能である。これは、特に前記圧力貯蔵室が依然空で従って十分な流れの抵抗を産出しないときに、必要なことである。前記制御圧力弁ユニットを用いて制御圧力を与えることによって、前記貯蔵導管における体積流を絞るのに単純な組込弁が使用できる。前記組込弁の調節の度合いとして制御圧力を使用することは、更に前記弁に高い力をかけることができそして迅速な反応を許容するという有利点を有する。
【０００９】
本発明による前記静油圧式駆動装置の有利な展開が、従属請求項に述べられる。
【００１０】
特に、一方で制御圧力を前記組込弁に１方向で作用させ、他方で前記静油圧式ピストンエンジンの供給圧力及び前記貯蔵要素の貯蔵圧力を反対方向に作用させることが有利である。前記制御圧力弁ユニットによって産出される制御圧力に依存して、一定の対抗圧力が結果として前記静油圧式ピストンエンジンにかけられる。従って、特に更に好ましい構造の請求項によれば、電気的に作動させられる圧力制限弁が制御圧力を産出するために使用される場合、前記静油圧式ピストンエンジンの前記対抗圧力は単純な仕方で調節することができる。そういうわけで制御は、現在の走行状態に加えて、例えばブレーキペダル位置などの使用者によって入力されるデータもまた計算に入れることができる電子制御ユニットによっても有利に行うことができる。
【００１１】
更に、圧力媒体源から圧力媒体を制御圧力供給導管を経由して前記制御圧力弁ユニットに供給すること、及び前記圧力制限弁を経由して容量タンクにこの制御圧力供給導管の圧力を開放することが有利である。従って、調節は、前記制御圧力供給導管から圧力を開放することによって行われる。特に、前記制御圧力供給導管は、絞りによって前記静油圧式ピストンエンジンの供給側連結部に有利に連結できる。別の特に好ましい構造によると、前記制御圧力供給導管の前記静油圧式ピストンエンジンの前記供給側連結部への連結は、シャトル弁によって行われる。前記静油圧式ピストンエンジンの供給側出口での圧力と前記貯蔵要素での圧力の関係に応じて、前記制御圧力供給導管は、前記シャトル弁によって該静油圧式ピストンエンジンの該供給側連結部又は該貯蔵要素に連結される。
【００１２】
電気的に制御可能な圧力制限弁を通した漏れを防止するために、好ましくは前記制御圧力供給導管において該圧力制限弁の上流にパイロット弁（Ｓｃｈａｌｔｖｅｎｔｉｌ）が配置される。前記パイロット弁は、好ましくは電気的にも作動させられ、前記制御圧力供給導管を中断するのに使用される。このようにして、下流に配置される前記圧力制限弁を通した漏れが防止される。
【００１３】
制御圧力を生成するためにそれ自身与えられる前記圧力制限弁のための制御信号を産出するために、該圧力制限弁を電磁的に制御できる電子制御ユニットが好ましくは与えられる。前記電子制御ユニットは、入力側で、圧力値を該電子制御ユニットに発信する圧力センサに連結される。制御信号は、この電子制御ユニットによって、この測定される圧力値と予め決められ得る望ましい圧力値に従って確立される。前記測定される圧力値は、組込弁を調節する場合の前記静油圧式ピストンエンジンの前記供給側連結部で産出される圧力か、または組込弁を制御する場合の前記貯蔵要素の圧力であり得る。
【００１４】
前記組込弁は、好ましくは、制御圧力及びこれと同じ方向に作用する弾力によって閉鎖する方向に作用されるような仕方で組み立てられる。既に上述した仕方で、前記静油圧式ピストンエンジンの供給圧力及び前記貯蔵要素の貯蔵圧力は、反対方向に作用する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明による駆動装置の好ましい構造が、図中に示され、そして続く説明中により詳細に記述される。
【図１】本発明による駆動装置の第１の実施形態を示す。
【図２】本発明による駆動装置の第２の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、エネルギ回復機能を有する駆動装置１の第１の実施形態の油圧回路概念図である。示される実施形態では、例えばゴミ収集車またはフォークリフトなどの走行駆動装置２におけるエネルギ回復のために駆動装置１が与えられる。このような車両は、激しい走行サイクル、すなわちしばしばお互いに接近して続くブレーキ及び加速の作動を有する。
【００１７】
前記走行駆動装置２は、第１の半軸４及び第２の半軸５によって第１の駆動車輪６及び第２の駆動車輪７に作用する差動装置３を含む。前記差動装置３は、出力軸８によって静油圧式ピストンエンジン９に連結される。明確化のために、更に前記走行駆動装置２に属する部品は図中には示していない。前記静油圧式ピストンエンジン９は、エネルギ回復のために専ら使用される別個のピストンエンジンか、または静油圧式走行駆動装置の油圧モータであり得る。この静油圧式ピストンエンジンの出力軸８による前記走行駆動装置２の差動装置３への連結も、純粋に例示によって理解されるよう意図される。
【００１８】
前記静油圧式ピストンエンジン９は、吸入導管１０によって圧力媒体リザーバに連結される。最も単純な場合では、無加圧容量タンクが圧力媒体リザーバとして作用する。また、油圧貯蔵室を圧力媒体リザーバとして提供することも可能である。ブレーキ作動の間に運動エネルギを貯えるために、前記静油圧式ピストンエンジン９は、駆動車両の質量慣性によってポンプとして作動し、前記吸入導管１０を経由して前記圧力媒体リザーバから圧力媒体をくみ出す。前記静油圧式ピストンエンジン９は、この圧力媒体を、その供給側連結部１４に連結する貯蔵導管へと運搬する。前記貯蔵導管は、前記静油圧式ピストンエンジン９を貯蔵要素１３に連結する。前記貯蔵要素１３は、例えば、油圧膜貯蔵室である。特に前記貯蔵要素１３は、高圧力貯蔵室である。
【００１９】
前記貯蔵導管は、第１の貯蔵導管部分１１及び第２の貯蔵導管部分１２を含む。前記第１の貯蔵導管部分１１と前記第２の貯蔵導管部分１２とは、絞り弁ユニット１５によってお互いに連結され得る。
【００２０】
前記絞り弁ユニット１５は、制御圧力を産出するために制御圧力弁ユニット１６を含む。前記制御圧力弁ユニット１６によって与えられる制御圧力は、組込弁１７に作用する。示される実施形態では、前記組込弁１７は、座弁として組み立てられている。前記組込弁１７において縦方向に移動可能となるように、弁ピストン１８が配列される。前記弁ピストン１８は、制御圧力による油圧力によって作用される制御圧力面１９を有する。弁バネ２０の力が、制御圧力による油圧力と同じ方向で前記弁ピストン１８に作用する。これらとは反対方向に、前記第１の貯蔵導管部分１１及び前記第２の貯蔵導管部分１２中の圧力によって産出される２つの油圧力の合計が弁ピストン１８に作用する。このために、前記弁ピストン１８は、圧力が作用できる第１の面２１及び圧力が作用できる第２の面２２を有する。圧力が作用できる前記第１及び第２の面２１、２２は、前記弁ピストン１８上に段のある表面形状として形成される。好ましくは回転対称に組み立てられる弁ピストン１８は、圧力が作用できる第１の面２１から圧力が作用できる第２の面２２へ移行する部分で、前記組込弁１７がその閉鎖位置にある限り、密閉座２４と共に協同して弁を密閉する密閉縁２３を有する。前記弁バネ２０によって、前記弁ピストン１８は、その閉鎖位置で圧力に左右されない状態に保持される。
【００２１】
前記制御圧力面１９で制御圧力を産出するために、制御圧力供給導管２５がシャトル弁２６に連結される。前記シャトル弁２６は、前記制御圧力供給導管２５を、圧力媒体源として供給圧力枝導管２７かまたは貯蔵圧力枝導管２８に連結する。前記供給圧力枝導管２７及び前記貯蔵圧力枝導管２８中の圧力に応じて、前記制御圧力供給導管２５は、それぞれの場合においてより高い圧力を有する方の導管に連結される。好ましくは固定された設定にされるかまたは調節可能な絞り２９が、前記制御圧力供給導管２５において前記制御圧力弁ユニット１６内に配置される。
【００２２】
前記制御圧力供給導管２５は、連結導管３０によって前記組込弁１７に連結され、前記制御圧力供給導管２５中の圧力が前記制御圧力面１９に供給され、前記弁ピストン１８を閉鎖する方向に油圧力で作用する。前記制御圧力供給導管２５中の圧力レベルを調節するために、前記制御圧力供給導管２５においては、パイロット弁３１及び調節可能圧力制限弁３２が配置される。前記パイロット弁３１を用い、電磁石３３を適切に活性化することで、前記制御圧力供給導管２５の前記圧力制限弁３２への連結を、前記圧力制限弁３２を通した流れの漏れを防止するために、完全にはずすことができる。前記連結がはずされた位置においては、前記パイロット弁３１は、圧力バネ３４によってこの連結がはずされる位置の方向に作用される。前記制御圧力供給導管２５中の制御圧力レベルを、調節可能に組み立てられた前記圧力制限弁３２によって調節することが意図されるとき、前記電磁石３３が活性化される。前記電磁石３３に電力が供給されると、前記パイロット弁３１はその第２のスイッチ位置に移動させられ、前記制御圧力供給導管２５から前記圧力制限弁３２へと油を流すことのできる連結が生成される。
【００２３】
前記圧力制限弁３２は、電磁石３７によって制御することができる。前記電磁石３７は、好ましくは、制御信号で作用される比例磁石であり、これにより前記圧力制限弁３２の連結圧力が調節される。前記電磁石３７の力に対抗して、前記圧力制限弁３２には、計量導管３８によって供給される、該圧力制限弁３２への入力圧力によって計量面上に生成される油圧力が作用する。前記入力圧力は、前記パイロット弁３１が連結されるときは、前記制御圧力供給導管２５の圧力に相当する。前記圧力制限弁３２の入力側から供給される圧力によって生成されるこの油圧力が、対抗する方向に作用する電磁石３７の力を超える場合、前記圧力制限弁３２は連結される位置の方向に移動させられる。前記圧力制限弁３２が連結される位置にあるとき、前記制御圧力供給導管２５は、減圧導管３５に連結される。前記減圧導管３５は、容量タンク３６に開口する。前記圧力制限弁３２上に結果として生じる力に応じて、前記制御圧力供給導管２５及び前記減圧導管３５の間に結果として絞られた連結が生成される。このため、前記絞り２９に圧力低下がもたらされ、組込弁１７上の制御圧力面１９で調節可能な制御圧力が生じる結果となる。
【００２４】
ブレーキ作動の間、圧力媒体が前記静油圧式ピストンエンジン９によって上記したような仕方で前記吸入導管１０から前記第１の貯蔵導管部分１１へと運搬される。前記貯蔵導管部分１１中の圧力は、圧力が作用できる前記面２１上に作用する。同時に、前記貯蔵要素１３中の圧力が、圧力が作用できる前記第２の面２２上に作用する。このようにして生成される油圧力の合計が、反対方向に作用する前記弁バネ２０の力及び前記制御圧力面１９での油圧力の合計よりも大きい場合、前記組込弁１７は連結する位置の方向に動かされ、そして前記貯蔵要素１３が圧力媒体で満たされる。
【００２５】
前記貯蔵要素１３中の圧力が増加するにつれ、圧力が作用できる前記第２の面２２での油圧力も増加する。このため、前記組込弁１７が連結する位置の方向に更に動かされ、該組み立て弁１７での絞り作用が減少させられる。このため、前記組込弁１７の増加する開口及び結果として生じる前記密閉縁２３と前記密閉座２４との間の絞り効果の低下によって、前記貯蔵要素１３の対抗圧力がより高くなるのが計算に入れられる。好ましい構造では、前記貯蔵要素１３における圧力増加のために増加する対抗圧力が、正確な仕方で前記組込弁１７の絞りを減少させることによって補償される。前記制御圧力面１９での制御圧力を一定にするためには、車両を、このために貯蔵要素１３のその都度の充填状態とは関係なく、一定のブレーキ効果にかけなければならない。
【００２６】
その都度の制御圧力のレベルは、制御信号によって決定され、制御信号は信号導管３９を経由して前記圧力制限弁３２の前記電磁石３７へと供給される。前記信号導管３９は、前記電磁石３７を電子制御ユニット４０に連結する。前記電子制御ユニット４０は、前記信号導管３９を経由して前記電磁石３７に供給される制御信号の値を確立する。入力信号として、前記電子制御ユニット４０は、少なくとも圧力センサ４１の圧力信号を利用する。前記圧力センサ４１は、センサ導管４６を経由して前記電子制御ユニット４０へと連結される。図１の第１の示される実施形態においては、該貯蔵センサ４１は、前記第２の貯蔵導管部分１２中に配置される。前記電子制御ユニット４０に供給される測定圧力値は、従って前期貯蔵要素１３中の圧力に対応する。このために、システムが前記貯蔵要素１３中の圧力のみを計算に入れ、前記静油圧式ピストンエンジン９の供給側で生成される圧力は計算に入れないので、システムは制御される。追加の入力変数として、例えば追加の信号導管４２を経由して望ましい値またはブレーキペダル位置を決定することも可能である。
【００２７】
前記絞り弁ユニット１５を安全にするため、前記制御圧力弁ユニット１６中に第１の安全弁４３が与えられ、制御圧力が該安全弁４３によって決定される臨界値を超えている限り、導管３０を減圧導管３５に連結する。
【００２８】
第２の安全弁４４が、前記第２の貯蔵導管部分１２に連結され、そしてこの場合臨界圧力値を超える限り、該貯蔵導管部分の圧力を容量タンク３６中に開放する。第３の安全弁４５が、前記第１の貯蔵導管部分１０に連結され、そしてこれを減圧し、それ故該第１の貯蔵導管部分１１において臨界圧力値を超える場合、該静油圧式ピストンエンジン９の供給側圧力を容量タンク３６中に開放する。３つの安全弁４３〜４５を有する例示の代替として、安全弁４３及び４４なしで済ませることも可能である。そして安全確保が、前記第３の安全弁４５によってなされる。制御圧力が許容できないほど高く増加するとき、前記組込弁１７は、その閉鎖位置に移動する。それ故、前記第１の貯蔵導管部分１１における供給側圧力が増加し、これによって前記第３の安全弁４５は連結される。
【００２９】
図２は、本発明による駆動装置１′の第２の実施形態を示す。図１の要素に相当する要素には、同じ参照番号を与えた。不必要な繰り返しを回避するため、この全体を再び記載することはしない。
【００３０】
図１と対照的に、圧力センサ４１′が第１の貯蔵導管部分１０中に配置される。それ故、貯蔵要素１３中の圧力は、電子制御ユニット４０の入力変数として使用されず、その代り第１の貯蔵導管部分１１において静油圧式ピストンエンジン９によって生成される圧力が入力変数として使用される。図１による実施形態での制御と対照的に、図２による実施形態には、圧力制限弁３２の電磁石３７のための制御信号を確立するとき静油圧式ピストンエンジン９のために生成される実際の対抗圧力が計算に入れられるため、調節が関与する。これに従い、前記静油圧式ピストンエンジン９の新たな供給圧力によって、制御信号の補正が直接行われ、そして電子制御ユニット４０によって制御信号導管３９へと伝達される。
【００３１】
本発明は、示される実施形態に限定はされない。特に例示される実施形態の個々の特徴をお互いに組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１      駆動装置
２      走行駆動装置
３      差動装置
４      第１の半軸
５      第２の半軸
６      第１の駆動車輪
７      第２の駆動車輪
８      出力軸
９      静油圧式ピストンエンジン
１０    吸入導管
１１    第１の貯蔵導管部分
１２    第２の貯蔵導管部分
１３    貯蔵要素
１４    供給側連結部
１５    絞り弁ユニット
１６    制御圧力弁ユニット
１７    組込弁
１８    弁ピストン
１９    制御圧力面
２０    弁バネ
２１    第１の面
２２    第２の面
２３    密閉縁
２４    密閉座
２５    制御圧力供給導管
２６    シャトル弁
２７    供給圧力枝導管
２８    貯蔵圧力枝導管
２９    絞り
３０    連結導管
３１    パイロット弁
３２    制御可能圧力制限弁
３３    電磁石
３４    圧力バネ
３５    減圧導管
３６    容量タンク
３７    電磁石
３８    計量導管
３９    信号導管
４０    電子制御ユニット
４１、４１′    圧力センサ
４２    追加の信号導管
４３    第１の安全弁
４４    第２の安全弁
４５    第３の安全弁
【図１】
2009541670.tif 000003
【図２】
2009541670.tif 000004
【国際調査報告】
2009541670.tif 000005
2009541670.tif 000006
2009541670.tif 000007
2009541670.tif 000008