(57)【要約】【解決手段】本発明は、アースムーバーで使用する液圧ハイブリッドパワートレインシステム（３００）に関し、高圧流体を出口に発生するパワープラント（３１０）であって、可変容量形ポンプ（３１６）と、自動化されたスロットル制御（３１８）とを具備している、上記パワープラントと、エネルギー保存システム（３２２）と、駆動システム（３２６，３２８）とを備えている。パワープラント（３１０）は、エンジン駆動の液圧ポンプ／モータ（３１６）を具備し、高圧流体を発生する。液圧ポンプは、好ましくは、可変容量形ポンプ（３１６）であり、システム（３００）は、自動化されたスロットル制御（３１８）を具備している。これらの要素が一緒になって、システムの流体圧力を維持する。駆動システム（３１４）の内部には、シリンダ（３３０）が設けられ、容積形ポンプ内の変位量を遅らせて、システム圧力を維持する。エネルギー保存システム（３１２）は、アキュムレータ（３２２）である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アースムーバーで使用するための液圧ハイブリッドパワートレインシステム３００であって、
高圧流体を出口３２０に発生するパワープラント３１０であって、可変容量形ポンプ３１６と、自動化されたスロットル制御３１８とを具備している上記パワープラントと、
エネルギー保存システム３１２と、
前記高圧流体に応じて、出力に回転運動を発生させる少なくとも１つの駆動モータ７６を備えた駆動システム３１４と、
前記パワープラントの出力と、前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８とに結合され、前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８の複数の動作モードから、動作モード３２４を選択するためのモード選択手段と、
前記パワープラント３１０と、前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８とに結合され、前記複数の動作モードにおいて、アースムーバーの動作を制御するための制御手段と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記パワープラント３１０は、前記高圧流体を発生させるエンジン駆動の液圧ポンプ／モータ３１６を備え、前記可変容量形ポンプ及び自動化されたスロットル制御３１８は、システムの流体圧力を維持することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記駆動システム３１４は、シリンダ３３０を具備し、容積形ポンプ内の変位量を遅らせて、システム圧力を維持することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記アキュムレータ３２２は、前記モード選択３２４が前記パワープラント３１０の能力を越えたとき、加圧流体の流れを補足することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８は、可変容量形ポンプ／モータであり、前記制御手段は、前記ポンプ／モータの変位を選択的に変化させることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
建設機械を動作させるための液圧ハイブリッドパワートレインシステム３００であって、
高圧流体を出口に発生するパワープラント３１０であって、可変容量形ポンプ３１６及び自動化されたスロットル制御３１８を備えたクローズドセンタシステム３１６を有する上記パワープラントと、
エネルギー保存システム３１２と、
前記高圧流体に応じて出力に回転運動を発生させる少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８を備えた駆動システム３１４と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項９】
前記パワートレインシステムにリンクされたクローズドセンタアクセサリーシステムをさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載の液圧ハイブリッドパワートレインシステム３００。
【請求項１０】
前記パワープラント３１０は、前記高圧流体を発生させるエンジン駆動の液圧ポンプ／モータ３１６を備え、前記可変容量形ポンプ及び自動化されたスロットル制御３１８は、システムの流体圧力を維持することを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記駆動システム３１４は、シリンダ３３０を具備し、容積形ポンプ内の変位量を遅らせて、システム圧力を維持することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記アキュムレータ３２２は、前記モード選択３２４が前記パワープラント３１０の能力を越えたとき、加圧流体の流れを補足することを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８は、可変容量形ポンプ／モータであり、前記制御手段は、前記ポンプ／モータの変位を選択的に変化させることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
車両で使用するための液圧ハイブリッドパワートレインシステム３００であって、
高圧流体を出口に発生するパワープラント３１０であって、可変容量形ポンプ３１６及び自動化されたスロットル制御３１８を備えた上記パワープラントと、
エネルギー保存システム３１２と、
前記高圧流体に応じて、出力に回転運動を発生させる少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８を備えた駆動システム３１４と、
前記パワープラント３１０の出力及び前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８とに結合され、前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８の複数の動作モードから、動作モードを選択するためのモード選択手段と、
前記パワープラント３１０及び前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８とに結合され、前記複数の動作モード３２４において、アースムーバー３００の動作を制御するための制御手段と、
前記駆動モータ３２６，３２８の変位を遅らせるための機械的手段３３と、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１７】
前記パワープラント３１０は、前記高圧流体を発生させるエンジン駆動の液圧ポンプ／モータ３１６を備え、前記可変容量形ポンプ及び自動化されたスロットル制御３１８は、システムの流体圧力を維持することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記機械的手段は、シリンダ３３０を具備し、容積形ポンプ内の変位量を遅らせて、システム圧力を維持することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記エネルギー保存システム３１２は、アキュムレータ３２２であることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記アキュムレータ３２２は、前記モード選択３２４が前記パワープラント３１０の能力を越えたとき、加圧流体の流れを補足することを特徴とする請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの駆動モータ３２６，３２８は、可変容量形ポンプ／モータであり、前記制御手段は、前記ポンプ／モータの変位を選択的に変化させることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、車両のパワートレインシステムに関し、特に、液圧ハイブリッドパワートレインシステムに関する。より詳しくは、本発明は、アースムーバー（土木機械）のための液圧ハイブリッドパワートレインシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変容量形ポンプと共にアースムーバーにおいて使用されるような、液圧システムを提供することは良く知られている。可変容量形ポンプは、歯車ポンプに比べて効率的であり、というのは、それは液圧システムが必要とする油の量だけをポンプ送出するためである。液圧ラムがいずれも動作していないとき、ポンプは単に油のポンプ送出を停止する。これは、バックホーの燃料消費を非常に抑える。
【０００３】
このシステムの利点は、利用可能なエンジン出力を最良に使用できることである。ほとんどのバックホーは、複数の異なるエンジン速度のオプションを有する。エンジンが最大速度であるとき、バックホーは、作業のための最大出力を有する。エンジンの速度が減少したとき、バックホーは、少ない利用可能な出力を有する。
【０００４】
このシステムの不都合は、エンジンが特定の速度で発生できる出力よりも大きな出力をポンプが消費しようとするならば、エンジンが停止することである。これを避けるために、システムは、すべての液圧ラムの圧力を監視し、斜板カムの角度を制御して、最も高い圧力レベルを有するラムの要求を満たす。全圧力が必要でないならば、可変容量形ポンプは、その変位を増加させて、それにより、流体流量を高め、ツールをより速く動かす。システムが全圧力を要求するときには、ポンプは、その変位を減少させて、エンジンの利用可能な出力を越えないで、圧力を提供できるようにする。システムは、固定された設定のエンジン出力に制限される。
【０００５】
いわゆるハイブリッドパワートレインであって、自動車用のものは、一般に、パワートレインと称され、内燃機関が、電気モータ又は液圧モータなどの補助モータと組み合わせられて利用されて、自動車を駆動する。パラレルハイブリッドとして知られているハイブリッドパワートレインシステムは、代表的な機械的駆動トレイン（内燃機関に結合される）と共に、補助駆動トレイン（補助モータに結合される）を具備している。これらのシステムは、部品が二重に必要なために、重くなって不利である。シリーズハイブリッドとして知られているハイブリッド駆動システムは、機械的パワートレインを廃止し、車両を駆動するために、単に、１又は複数の液圧モータを用い、一方、液圧モータに必要な液圧を提供するためにエンジンを利用する。これらのシステムは、重量の潜在的減少と結果的な効率利得のために、より魅力的である。そうした液圧ハイブリッドパワートレインの魅力は認識されてきたけれども、液圧駆動モータに対するエンジンの動作及び制御に関して、多くの効率の問題点が残されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、液圧ハイブリッドパワートレインシステム全体の効率を高めるような、液圧ハイブリッドパワートレインシステムを提供することが望ましい。また、この効率的な液圧ハイブリッドパワートレインシステムを、アースムーバーに適用することも望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
現在までのアースムーバーは、道路、建物、及び公共プロジェクトの迅速な開発を提供するが、しかしながら、それらは、それらが行う仕事量のために、多量の燃料を消費する。解決策は、好ましくは、これらの車両を、現在の性能レベルを維持しつつ、より効率的に、より少ない汚染にすることである。
【０００８】
本発明は、シリーズハイブリッドパワートレインシステムであって、この必要な効率の改良を取得するために、パワートレインを３つの区別できる部分に分解し、第１の部分はパワープラントを提供し、エンジンと可変容量形ポンプとから構成され、第２の部分は、このハイブリッドで得られたエネルギーをアキュムレータで保存し、第３の部分は、駆動システムを提供し、好ましくは、２つの別々の駆動システムを備え、この好ましい実施形態の両側は独立して制御され、車輪の関係を変化させずに、ステアリングを可能にする。
【０００９】
好ましい実施形態においては、本発明のアースムーバーで使用するための液圧ハイブリッドパワートレインシステムは、高圧流体を出口に発生するパワープラントであって、可変容量形ポンプと、自動化されたスロットル制御とを具備している、上記パワープラントと、エネルギー保存システムと、駆動システムとを備え、駆動システムは、少なくとも１つの駆動モータであって、高圧流体に応じて、出力に回転運動を発生させる、上記駆動モータを備え、モード選択手段であって、パワープラントの出力と、駆動モータとに結合され、駆動モータの複数の動作モードから、動作モードを選択するための、上記モード選択手段と、制御手段であって、パワープラントと、駆動モータとに結合され、複数の動作モードにおいて、アースムーバーの動作を制御するための、上記制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
パワープラントは、エンジン駆動の液圧ポンプ／モータを具備し、高圧流体を発生する。液圧ポンプは、好ましくは、可変容量形ポンプであり、システムは、自動化されたスロットル制御を具備している。これらの要素が一緒になって、システムの流体圧力を維持する。駆動システムの内部には、シリンダが設けられ、容積形ポンプ内の変位量を遅らせて、システム圧力を維持する。エネルギー保存システムは、アキュムレータである。
【００１１】
本発明の液圧ハイブリッドパワートレインシステムは、高圧流体を出口に発生するパワープラントと、高圧流体に応じて出力に回転運動を発生させる少なくとも１つの駆動モータと、モード選択手段であって、パワープラントの出力と、少なくとも１つの駆動モータとに結合され、少なくとも１つの駆動モータの複数の動作モードから、動作モードを選択するものを具備し、動作モードには、少なくとも２つのドライブモードと、ニュートラルモードと、リバースモードと、パーキングモードとが含まれる。また、システムは、パワープラントと少なくとも１つの駆動モータとに結合された制御手段を具備し、少なくとも１つの駆動モータの動作を、複数の動作モードにおいて制御し、少なくとも１つの駆動モータへの高圧流体の流れを中断させるための、選択的に動作するブレーキ手段と、ブレーキ手段が動作したとき、少なくとも１つの駆動モータを低圧流体源に結合する、チェックバルブのブリッジ回路とを具備している。
【００１２】
本発明の上述の及びその他の利点は、添付図面を参照した、以下の好ましい実施形態の説明から、当業者に容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の特許出願は、ここで参照によって引用される。すなわち、米国仮特許出願第６０／５６０，８９７号、米国特許出願第１１／１０１，８３７号（現在、米国特許第７，１７９，０７０号になっている）、米国仮特許出願第６０／６５５，２１１号、米国特許出願第１１／３５９，７２８号、及び米国仮特許出願第６０／７８７，９４４号である。
【００１４】
次に、図１ａを参照すると、本発明による液圧ハイブリッドパワートレインシステムは、全体を符号１０にて示している。パワートレインシステム１０は、様々な装置において利用され、限定はしないが、例えば、自動車、船、潜水艦、ヘリコプター、アースムーバーなどが、当業者によって認識されるが、明瞭にするため、本発明の以下の説明においては、自動車に据え付けられたものとして参照する。パワートレインシステム１０は、パワープラント部分１１と、モード選択モジュール４３と、制御部分５９と、動力配送部分７６とを具備している。
【００１５】
パワートレインシステム１０におけるパワープラント部分１１は、エンジン１２を備え、エンジンは燃料源１４に連通している。エンジン１２は、従来の内燃機関、タービンエンジン、バッテリや燃料電池によって駆動される電気モータなどである。エンジン１２は、好ましくは可変容量形液圧ポンプ／モータ１６に、選択的にトルクを提供し、これは、その入口側にて液圧流体の低圧源１８から供給を受け、出口側の高圧導管２０から出力する。液圧流体は、流体であって、限定はしないが、例えば、水、液圧流体、トランスミッション流体などであるか、又は、任意の圧縮性のガスも本発明の範囲に含まれる。ポンプ／モータ１６をこのように記載するのは、詳しくは後述するように、システム１０のモードに応じて、装置は交互にポンプ又はモータとして機能するためである。
【００１６】
システム１０におけるパワープラント部分１１は、複数のアクセサリードライブを具備し、限定はしないが、モータ発電機２２、空調コンプレッサ２４、及び熱ポンプ２６が含まれる。モータ発電機２２は、動力保守モジュール２８に結合され、これはさらに、バッテリーパック３０に結合される。熱ポンプ２６は、ヒータコア３２に連通しており、熱ポンプ２６とヒータコア３２との両方は、エンジン１２のための冷却水源３４に連通している。空調コンプレッサ２４は、熱交換器３６に連通している。アクセサリードライブ２２，２４，２６は、好ましくは、それぞれの電気又は液圧モータによって動作する。変形例としては、アクセサリードライブ２２，２４，２６は、選択的に機械的にエンジン１２にクラッチ接続される。アキュムレータ３８は、ポンプ／モータ１６の出口の高圧導管２０に連通している。アキュムレータ３８は、高圧液圧流体のためのリザーバとして働き、システム１０内の高圧を維持し、そのために、当業者が認識するように、高圧ガスなど（図示せず）によって充填されている。
【００１７】
スロットル制御モジュール４０は、ライン２４ａの信号を介して空調コンプレッサ２４から、ライン２８ａの信号を介して動力保守モジュール２８から、及びライン３８ａの信号を介してアキュムレータ３８から、入力信号を受ける。ライン２４ａ，２８ａ，３８ａの入力信号に基づいて、スロットル制御モジュール４０は、ライン４２に出力信号を提供し、エンジン１２及びポンプ／モータ１６のいずれか又は双方を制御するが、詳しくは後述する。ライン２４ａ，２８ａ，３８ａ，４２の信号は、様々な要素とスロットル制御モジュール４０との間の、電気信号であるか、又は、機械的フィードバックである、スロットル制御モジュール４０は、任意の適当な機械的又は電気的装置であって、１又は複数の入力に基づいて、エンジン１２及びポンプ／モータ１６の動作を制御するように動作可能なものである。
【００１８】
モード選択モジュール４３は、モード選択バルブ４４を具備し、高圧入力導管４６によって、高圧導管２０に連通している。モード選択バルブ４４は、好ましくは、トランスミッション状のシフトレバー（図示せず）などに結合され、“Ｄ”又はドライブ位置（図１ａに最良に示される）、“Ｎ”又はニュートラル位置（図１ｂに最良に示される）、“Ｒ”又はリバース位置（図１ｃに最良に示される）、及び、“Ｐ”又はパーキング位置（図１ｄに最良に示される）のうちのひとつに、バルブ４４を選択的に動かす。モード選択バルブ４４は、低圧入力導管４８を結合されて具備し、高圧入力導管４６に隣接させている。また、モード選択バルブ４４は、高圧出口導管５０と低圧出力導管５２とを結合されて具備し、これらはモード選択バルブ４４の反対側に設けられる。モード選択バルブ４４におけるそれぞれの位置Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄは、導管４６，４８，５０，５２を備えた位置の内部部分を選択的に整列し、システム１０における液圧流体の流れの方向を制御するが、これについては詳しくは後述する。“入口”及び“出口”と上述したけれども、動作中には、それぞれの導管４６，４８，５０，５２は、システム１０の動作状態に応じて、入口として、又は、出口として機能し、詳しくは後述する。
【００１９】
導管５０及び５２は、ブレーキオーバーライド装置５４に接続されている。また、ブレーキオーバーライド装置５４は、高圧出力導管５６と低圧出力導管５８とを接続されて具備し、ブレーキオーバーライド装置５４の反対側に設けられる。ブレーキオーバーライド装置５４は、第１の又は通常の位置５４ａと、第２の又はオーバーライド位置５４ｂとを有しているが、詳しくは後述する。
【００２０】
制御部分５９は、変位制御バルブ６０を具備し、高圧入力導管６２によって高圧導管２０と連通している。変位制御バルブ６０は、低圧入力導管６４を接続されて具備し、高圧入力導管６２に隣接している。また、変位制御バルブ６０は、高圧出力導管６６と低圧出口導管６８とを接続されて具備し、変位制御バルブ６０の反対側に設けられる。変位制御バルブ６０は、浮動位置バルブであり、アクセル７０とブレーキ７２とを結合されて具備し、変位制御バルブ６０からの流れを、複数のシリンダ７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄへ導く。アクセル７０及びブレーキ７２は、好ましくは、それぞれ、アクセルペダル及びブレーキペダル（図示せず）に機械的に結合されている。ブレーキ７２は、コネクタ７３を介して、ブレーキオーバーライド装置５４に結合されている。変位制御バルブ６０は、第１の又は加速位置６０ａと、第２の又は保持位置６０ｂと、第３の又は減速位置６０ｃとを有している。変位制御バルブ６０のそれぞれの位置６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、導管６２，６４，６６，６８を備えたそれぞれの位置６０ａ，６０ｂ，６０ｃの内部部分を選択的に整列し、図２に最も良く示されるように、シリンダ７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄへの液圧流体の流れの方向を制御する。
【００２１】
それぞれのシリンダ７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄは、コネクタ７５ａ，７５ｂ，７５ｃ，７５ｄを介して、車両のそれぞれの車輪に設けられた、それぞれの駆動又は牽引モータ７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ（動力配送部分７６）に機械的に結合されている。モータ７６ａ〜７６ｄは、好ましくは、可変容量形モータである。コネクタ７５ａ〜７５ｄの位置は、当業者が認識するように、斜板カムなどの結合によって、モータ７６ａ〜７６ｄの変位を決定する。高圧出口導管６６は、それぞれのシリンダ７４ａ〜７４ｄにおけるピストン（図示せず）の片方に連通し、低圧出口導管６８は、シリンダ７４ａ〜７４ｄにおけるピストンの反対側に連通している。システム１０は、複数の牽引モータ７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄを備えて図示されているけれども、当業者が認識するように、わずか１つのモータを使用しても、本発明の範囲内に含まれる。例えば、自動車における単一モータの装置においては、単一のモータの出力は、差動歯車に結合され、これがさらに、一対の駆動車輪に機械的に結合される。それぞれの牽引モータ７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄは、上側ポート７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄと、下側ポート７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄとを有している。上側ポート７７ａ〜７７ｄと下側ポート７８ａ〜７８ｄとを通る流体の流れの方向は、モータ７６ａ〜７６ｄの方向を決定する。フィードバックコネクタ８０は、変位制御バルブ６０とシリンダ７４ａ〜７４ｄのピストンとの間に延びている。
【００２２】
チェックバルブブリッジ回路８２は、図３に最良に示されるように、複数のチェックバルブ８４，８６，８８，９０を具備し、全波整流ブリッジと同様なやり方で配置されている。導管９２は、チェックバルブ８４の入口と、チェックバルブ８６の出口とに連通している。また、導管９２は、高圧出力導管５６と連通している。導管９４は、チェックバルブ８６の入口とチェックバルブ８８の入口とに連通している。また、導管９４は、液圧流体１８の低圧源に連通している。導管９６は、チェックバルブ８８の出口とチェックバルブ９０の入口とに連通している。また、導管９６は、低圧出力導管５６と連通している。導管９８は、チェックバルブ８４の出口とチェックバルブ９０の出口とに連通している。また、導管９８は、高圧導管２０と連通している。
【００２３】
ポンプ／モータ１６とモータ７６ａ〜７６ｄとは、好ましくは、可変容量形ポンプ／モータであって、例えば、米国特許第７，１７９，０７０号に示され、同特許の開示をここで参照によって引用し、図４及び図５に示している。変形例としては、ポンプ／モータ１６とモータ７６ａ〜７６ｄは、ベーンタイプ又はピストンタイプの可変容量形ポンプ／モータであるか、又は、固定容量形ポンプ／モータである。
【００２４】
次に、図４を参照すると、本発明に従った内歯車装置は、全体を符号１００にて示している。装置１００は、当業者が認識するように、モータとして、又は、ポンプとして、動作するように構成されているが、本発明の以下の説明においては、モータと称することとする。内歯車モータ１００は、中空ハウジング１０２を具備し、ベース部分１０４と端部キャップ１０６とを有している。ベース部分１０４は、その中に、凹部又はキャビティ１０８を形成し、そのサイズは、第１のマンドレル１１０と第１のピストン部材１１２とを受けるようになっている。端部キャップ１０６は、少なくとも２つのポート１０７（一方だけが図示される）を具備し、それぞれ内面と外面との間に延びており、好ましくは端部キャップ１０６の反対側に設けられる。片方のポート１０７は、図１ａ乃至図１ｅにおける高圧導管２０など、流体システムの高圧部分に接続され、他方のポート１０７は、図１ａ乃至図１ｅにおける流体源１８など、戻りライン又は流体源に接続される。
【００２５】
第１のマンドレル１１０は、ベース部分１１１を延通する開口部１１４を形成し、第１の外側フランジ１１６と、複数の間隔を隔てた第２の外側フランジ１１８とを具備し、ベース部分１１１の上面１１３から上方に延在している。内側フランジ１２０は、第１のマンドレル１１０のベース部分１１１から上方に延在し、開口部１１４に隣接して配置されている。第１の外側フランジ１１６は、開口部１１４に隣接して配置される。第２の外側フランジ１１８は、開口部１１４と内側フランジ１２０との両方から間隔を隔てている。第１のシールブッシング１２２のサイズは、開口部１１４内に回転可能に合致するように定められ、好ましくは、第１のマンドレル１１０のベース部分１１１と実質的に高さが等しく、ブッシングが開口部１１４に配置されたとき、ブッシング１２２の上面は、ベース部分１１１の上面１１３と、実質的に面一になる。
【００２６】
断面が実質的に円形である外歯車１２４は、ベース部分１１１の上面１１３の頂部に配置されるように適合し、歯車１２４の屈曲した外面は、外側フランジ１１６及び１１８のそれぞれの屈曲した内面に隣接している。外歯車１２４は、その内面に形成された複数の歯１２６を具備している。上面１１３に配置されたとき、歯車１２４は、外側フランジ１１８と内側フランジ１２０との間に軸線方向に固定されている。
【００２７】
断面が実質的に円形である内歯車１２８は、外面に形成された複数の歯１３０を具備し、これを延通する開口部１３２を形成している。歯１３０は、外歯車１２４の内面に形成された歯１２６と噛合するように動作可能である。歯車１２８の下面は、ブッシング１２２に延入し、ブッシングと共に回転し、モータ１００が組み立てられて動作するとき、歯１３０は、ブッシング１２２の対応する歯と協働するが、詳しくは後述する。内歯車１２８の歯１３０のそれぞれの外面は、内側フランジ１２０の内面に隣接している。開口部１３２は、モータ１００が組み立てられたとき、駆動又は出力軸１３４の自由端を受け入れるように適合している。内歯車１２８、軸１３４に沿って、軸線方向に可動になっている。駆動軸１３４は、ボールベアリング、ローラベアリングなどのベアリング１３５によって、端部キャップ１０６に回転可能に支持される。駆動軸１３４の自由端は、端部キャップ１０６の上面を越えて所定の距離だけ延びており、モータ１００の出力軸として働く。
【００２８】
第２のピストン部材１３６は、内側部分に開口部１３８を形成し、第１のマンドレル１１０の外側フランジ１１６及び１１８の上面にそれぞれ取り付けられるように適合している。従って、第２のピストン１３６と第１のピストン１１２は、下側マンドレル１１０のそれぞれ上面と下面とに取り付けられる。
【００２９】
第２のマンドレル１４０は、第２のピストン部材１３６の開口部１３８に配置されるように適合し、駆動軸１３４を受け入れるために、内側部分に開口部１４２が形成されている。第２のマンドレル１４０は、下向きに延びるフランジ１４４を具備し、モータ１００が組み立てられたとき、第１のマンドレル１１０における上方へ延びた内側フランジ１２０と協働する。上側マンドレル１４０は、これを延通する一対のボア孔１４６を具備し、モータ１００の動作中に、歯車１２２及び１２４と連通している。
【００３０】
第２のシールブッシング１４８は、その外面に形成された複数の歯１５０を具備し、これを延通する開口部１５２を形成している。第２のシールブッシング１４８は、開口部１５２に上側マンドレル１４０を受け入れるように適合し、外歯車１２４に受け入れられてそれと共に回転し、モータ１００が組み立てられて動作するとき、歯１２６は、ブッシング１４８の歯１５０と協働するが、詳しくは後述する。
【００３１】
モータ１００が組み立てられたとき、第１のマンドレル１１０と第１のピストン１１２とは、ハウジング１０２におけるベース部分１０４に配置され、第１のシールブッシング１２２は、マンドレル１１０内に配置され、外歯車１２４は、マンドレル１１０上に配置される。内歯車１３２と第２のマンドレル１３８とは、駆動軸１３４に取り付けられ、歯車１３２及び１２４のそれぞれの歯１２６及び１３０が回転可能に噛合し、内歯車１３２が第１のシールブッシング１２２と係合するように組み立てられる。第２のピストン１３６は、マンドレル１１０の上面に取り付けられ、第２のシールブッシング１４８は、第２のマンドレル１３８上に配置され、外歯車１２４と係合する。下向きに延びたフランジ１４４は、上方へ延びた内側フランジ１２０と協働し、外歯車の内側を、モータ１００の入口チャンバと排出チャンバとに分割し、上側端部キャップ１０６はベース部分１０４に取り付けられて、ハウジング１０２を閉じている。フランジ１２０及び１４４は、歯１２６と歯１３０との間で、半径方向に延び、フランジの片方の側に入口チャンバを形成し、フランジの他方の側に排出チャンバを形成する。
【００３２】
動作に際しては、軸１３４は、車両の車輪などの負荷（図示せず）に結合される。加圧流体は、図１ａ乃至図１ｅにおける高圧導管２０などの流体システムから導入され、一方のポート１０７を通り、ボア孔１４６を通って歯車１２４及び１２８の入口チャンバ側を迂回し、噛合する歯１２６及び１３０に対して作用して、歯車及び軸を回転させ、歯の間を流れて排出チャンバへ至り、他方のボア孔１４６を通って他方のポート１０７へと排出される。第１のシールブッシング１２２は、内歯車１２８と第１のマンドレル１１０との間に回転シールを提供し、第２のシールブッシング１４８は、外歯車１２４と第２のマンドレル１４０との間に回転シールを提供し、入口チャンバ及び排出チャンバの完全性を確保する。本発明によるモータ１００は、流体シールを維持するために、わずかにシール１２２及び１４８だけを必要とし、モータ１００の効率的な動作が得られる。
【００３３】
歯車１２４及び１２８の歯１２６及び１３０の間の通常の又はデフォルトの空間的関係は、歯１２６及び１３０が、歯の軸線領域の実質的にすべてで係合するようになっている。そうした関係においては、モータ１００は、その最大体積流れ又は最大出力を発生する。本発明によるモータ１００は、内歯車１２８は軸１３４に沿って軸線方向に可動であるので、その最大変位から有利に変化する。内歯車１２８が第１のマンドレル１１０に向かって動くと、歯１２６及び１３０が係合する軸線領域が小さくなり、モータ１００の体積流れ又は変位を減少させる。
【００３４】
ユニット１００がモータとして構成されるときには、外部圧力源、例えば、外部液圧ポンプからの液圧流体、空気圧縮機からの圧縮空気などが、ポート１０７への体積流れを提供し、歯車１２４及び１２８を回転させて、軸１３４に出力トルクを発生させる。圧力が変化すると、内歯車１２８は、軸１３４の軸線に沿って動いて、モータ１００の出力馬力を変化させる。モータ１００は、出力負荷が広く変化する下で、出力回転数を制御するために有利に利用され、限定はしないが、それらには、自動車、タレット、大型機械、アースムーバー、大型掘削ドリル、船、農業機器、又はその他が含まれる。
【００３５】
ユニット１００がポンプとして構成されるとき、図１ａ乃至図１ｅのエンジン１２などの原動力は、軸１３４を低速にて、又は低トルクにて回転させ、ポンプ１００は、ポンプハウジング１０２の内圧に基づいて、出力を変化させることで、減少した入力速度又は入力トルクに反応する。この状態においては、出力ポート１０７は、排出チャンバに高い背圧を生じさせ、内歯車１２８は、軸１３４の軸線に沿って動き、歯車１２８が連続動作と平衡する箇所又はその付近に、軸線に沿った箇所に至る。従って、ポンプ１００は、内歯車１２８が上側マンドレル１４０に実質的に隣接した、最大出力又は変位から、内歯車１２８が下側マンドレル１１０に実質的に隣接した、最小変位へと変化することができる。
【００３６】
次に、図５を参照すると、本発明による外歯車装置の全体を符号２００にて示している。装置２００は、当業者が認識するように、ポンプとして、又は、モータとして動作するように構成されているが、本発明の説明を簡素化するために、ポンプとして参照する。外歯車ポンプ２００は、中空ハウジング２０２を具備し、第１の端部キャップ２０４と第２の端部キャップ２０６とを、本体部分２０８によって結合されて有している。好ましくは、第１の端部キャップ２０４と第２の端部キャップ２０６とは、高強度ボルトなどの、複数の固定具２１０によって、本体部分２０８に取り付けられる。本体部分２０８は、内部に凹部２１２を形成している。
【００３７】
第１の歯車２１４は、その外面に形成された複数の歯２１６を有し、第２の歯車２１８は、その外面に形成された複数の歯２２０を有し、これらの歯車は、ハウジング２０２の凹部２１２内に配置されるように適合している。それぞれの歯車２１４及び２１８の歯２１６及び２２０は、ポンプ２００の動作中に、凹部又はポンプキャビティ２１２内において、回転可能に噛合するように動作する。第１の歯車２１４は、そこから延びた軸２２２を有し、第２の歯車２１６は、そこから延びた段差付き軸２２４を有している。第１の歯車２１４は、軸２２２に固定され、第２の歯車２１８は、軸２２４に沿って軸線方向に可動になっている。軸２２２及び２２４は、軸線方向の反対側に延びており、軸２２４は、軸２２２に比べて大きな長さになっている。第１のシールスリーブ２２６は、内歯を有して、第１の歯車２１４を受け入れ、第２のシールスリーブ２２８は、内歯を有して、第２の歯車２１８の端部を受け入れる。
【００３８】
板状取付具２３０は、下向きに延びたフランジ２３２を具備し、平坦な上面の上にある第１のスラスト板２３４に取り付けられている。好ましくは、スラスト板２３４は、高強度ボルトなど、複数の固定具２３６によって、取付具２３０に取り付けられている。軸２２２の自由端は、取付具２３０及びスラスト板２３４に形成された開口部を通って延びている。軸２２２の自由端は、一対のナット２３８によって、取付具２３０及びスラスト板２３４に回転可能に固定され、ボールベアリング、ローラベアリングなどのベアリング２４０によって回転可能に支持されている。第２のシールスリーブ２２８は、フランジ２３２と隣接した取付具２３０の凹部に受け入れられるように動作する。軸２２２が、取付具２３０及びスラスト板２３４に取り付けられたとき、歯車２１４は、ハウジング２０２に対して軸線方向に固定される。
【００３９】
第２のスラスト板２４２は、高強度ボルトなどの複数の固定具２４４によって、第１の端部キャップ２０４の上面２０５に取り付けられる。板２４２は、軸２２４の自由端を受け入れるための開口部と、自由端キャップ２０４の上面に隣接した第１のシールスリーブ２２６を受け入れて配置するための大きな開口部とを具備している。軸２２４の自由端は、板２４２の開口部を延通し、段差にて一対のナットに螺合し、ポールベアリング、ローラベアリングなどのベアリング２４８によって回転可能に支持される。ベアリング２４８は、好ましくは、第１の端部キャップ２０４の上面２０５に形成されたキャビティ２５０内に配置され、一方、ナット２４６は、軸２２４を、上面２０５とは反対側の下面に設けた端部キャップに取り付ける。軸２２４の自由端は、端部キャップ２０４の下面を越えて所定の距離だけ延びており、ポンプ２００の駆動軸又は出力軸として働く。
【００４０】
本体部分２０８には、第１のポート２５２及び第２のポート２５４が形成され、それぞれ内面と外面との間に延びている。片方のポート２５２及び２５４は、図１ａ乃至図１ｅの液圧流体源１８など、流体システムの低圧部分に接続され、他方のポート２５２及び２５４は、図１ａ乃至図１ｅの高圧導管２０など、流体システムの高圧又は加圧部分に接続される。
【００４１】
動作に際しては、軸２２４は、図１ａ乃至図１ｅにおけるエンジン１２などの原動力に結合される。原動力が軸２２４を回転させるとき、歯車２１８は回転し、歯車２１４を回転させる。片方のポート２５２又は２５４を通して流体システムから導入された流体は、当業者に良く知られているように、噛合する歯２１６及び２２０の間に捕らえられ、他方のポート２５２又は２５４を通して排出される。適当な通路は、ハウジング２０２内に形成され、ポンプ２００の動作中に、流体が正しく迂回することを確保する。第１のシールスリーブ２２６は、第１の歯車２１４と上面２０５との間に回転シールを提供し、第２のシールスリーブ２２８は、第２の歯車２１８と取付具２３０との間に回転シールを提供して、ポンプキャビティ２１２の完全性を確保する。本発明によるポンプ２００は、シールを維持するために、わずかにシールスリーブ２２６及び２２８だけを必要とし、ポンプ２００の効率的な動作が得られる。
【００４２】
歯車２１４及び２１８の歯２１６及び２２０の間の通常の又はデフォルトの空間的関係は、歯２１６及び２２０が、歯の軸線領域の実質的にすべてで係合するようになっている。そうした関係においては、ポンプ２００は、その最大体積流れ又は最大出力を発生する。本発明によるポンプ２００は、第２の歯車２１８が軸２２４に沿って軸線方向に可動であるので、その最大変位から有利に変化する。第２の歯車２１８が下側スラスト板２４２に向かって動くと、歯２１６及び２２０が係合する軸線領域が小さくなり、ポンプ２００の体積流れ又は変位を減少させる。代表的には、これが生じるのは、原動力が低速にて又は低トルクにて軸２２４を回転させ、ポンプ２００は、ポンプハウジング２０２の内圧に基づいて、出力を変化させることで、減少した入力速度又は入力トルクに反応する。この状態においては、出力ポート２５２又は２５４は、凹部２１２に高い背圧を生じさせ、第２の歯車２１８は、軸２２４の軸線に沿って動き、歯車２１８が連続動作と平衡する箇所又はその付近の、軸線に沿った箇所に至る。従って、ポンプ２００は、歯車２１８が取付具２３０に実質的に隣接した、最大出力又は変位から、歯車２１８が下側スラスト板２４２に実質的に隣接した、最小変位へと変化することができる。
【００４３】
装置２００がモータとして構成されるときには、外部圧力源、例えば、外部液圧ポンプからの液圧流体、空気圧縮機からの圧縮空気などが、ポート２５２及び２５４への体積流れを提供し、歯車２１４及び２１８を回転させて、軸２２４に出力トルクを発生させる。圧力が変化すると、第２の歯車２１８は、軸２２４の軸線に沿って動いて、モータ２００の出力馬力を変化させる。モータ２００は、出力負荷が広く変化する下で、出力回転数を制御するために有利に利用され、限定はしないが、それらには、自動車、タレット、大型機械、アースムーバー、大型掘削ドリル、船、農業機器、又はその他が含まれる。
【００４４】
システム１０の動作においては、エンジン１２が始動し、ポンプ／モータ１６にトルクを供給して、これが、高圧導管２０に加圧液圧流体を供給する。アキュムレータ３８は、導管２０の内部の液圧圧力を比較的安定して維持することを確保し、当業者に良く知られているやり方で、エネルギー保存を提供する。導管２０の圧力は、導管４６，６２，９８に伝達される。
【００４５】
図１ａを参照すると、モード選択バルブ４４がＤ又はドライブ位置にあり、ブレーキオーバーライド装置５４が５４ａの位置にあるとき、液圧流体は導管４６を通って流れ、モード選択バルブ４４を通り、Ｄ位置に矢印で示した方向に導管５０を出て、ブレーキオーバーライド装置５４を通り、５４ａの位置の矢印で示した方向に導管５６を出てモータ７６ａ〜７６ｄの上側ポート７７ａ〜７７ｄのそれぞれに向かい、モータ７６ａ〜７６ｄを通ってそれぞれの下側ポート７８ａ〜７８ｄへ向かい、圧力を低下させて、当業者に知られたやり方にて、それぞれのモータ７６ａ〜７６ｄに前進方向の出力トルクを提供する。下側ポート７８ａ〜７８ｄの低圧の液圧流体は、導管５８を通り、ブレーキオーバーライド装置を通って、５４ａの位置の矢印に示した方向に導管５２を出て、モード選択バルブ４４を通り、Ｄ位置の矢印に示した方向に導管４８を出て、液圧流体源１８に至る。
【００４６】
図１ｂを参照すると、モード選択バルブ４４がＮ又はニュートラル位置にあり、ブレーキオーバーライド装置５４が５４ａの位置にあるとき、液圧流体は導管４６を通って流れるが、Ｎ位置において導管４６と隣接したキャップによって、モード選択バルブ４４を通り抜けることを防がれる。出力導管５０及び５２は、導管４８にて、低圧液圧流体と連通しており、従って、ブレーキオーバーライド装置５４を通り又はモータ７６ａ〜７６ｄへ向かう流体流れは存在せず、導管５０及び５６内の圧力は、導管５２及び５８内の圧力と釣り合う。Ｎ位置にあるとき、任意のモータ７６ａ〜７６ｄが油流れを要求するならば、リザーバ１８からの油が、モータ７６ａ〜７６ｄを通って流れるために利用可能である。
【００４７】
図１ｃを参照すると、モード選択バルブ４４がＲ又はリバース位置にあり、ブレーキオーバーライド装置５４が５４ａの位置にあるとき、液圧流体は導管４６を通って流れ、モード選択バルブ４４を通り、Ｒ位置に矢印で示した方向に導管５２を出て、ブレーキオーバーライド装置５４を通り、５４ａの位置の矢印で示した方向に導管５８を出て、モータ７６ａ〜７６ｄの下側ポート７８ａ〜７８ｄのそれぞれに向かい、モータ７６ａ〜７６ｄを通ってそれぞれの上側ポート７７ａ〜７７ｄへ向かい、圧力を低下させて、当業者に知られたやり方にて、それぞれのモータ７６ａ〜７６ｄに後進方向の出力トルクを提供する。下側ポート７７ａ〜７７ｄの低圧の液圧流体は、導管５６を通り、ブレーキオーバーライド装置を通って、５４ａの位置の矢印に示した方向に導管５０を出て、モード選択バルブ４４を通り、Ｄ位置の矢印に示した方向に導管４８を出て、液圧流体源１８に至る。
【００４８】
図１ｄを参照すると、モード選択バルブ４４がＰ又はパーキング位置にあり、ブレーキオーバーライド装置５４が５４ａの位置にあるとき、液圧流体は導管４６，４８，５０，５２のいずれをも流れることなく、Ｐ位置においてそれぞれの導管４６，４８，５０，５２と隣接したキャップによって、モータ７６ａ〜７６ｄに流体が流れることを防止する。
【００４９】
上に概説したように、第１の位置５４ａにおいて、ブレーキオーバーライド装置５４は、（モード選択バルブ４４の位置に応じて）、導管５０及び５６との間において、及び導管５２及び５８との間において、液圧流体が流れることを許容する。しかしながら、第２の位置５４ｂにおいては、図１ｅに最良に示されるように、液圧流体は、導管５０，５２，５６，５８のいずれをも流れることがなく、第２の位置５４ｂにおいてそれぞれの導管５０，５２，５６，５８と隣接したキャップが、ブレーキオーバーライド装置５４を通るすべての流れを防止している。ブレーキオーバーライド装置５４が、その通常の第１の位置５４ａから第２の位置５４ｂへ動くには、ブレーキ７２が動作して、コネクタ７３に沿った信号が伝達されることで、変位制御バルブ４４からモータ７６ａ〜７６ｄへの液圧流体の流れが防止される。
【００５０】
動作に際して、モード選択バルブ４４がＤ又はドライブ位置にあり、ブレーキ７２が係合し、オーバーライド装置５４が第２の位置５４ｂに動かされるならば、モータ７６ａ〜７６ｄのための唯一の液圧流体源は、チェックバルブブリッジ回路８２であり、従って、すべての流体流れは、チェックバルブブリッジ回路８２を通って迂回する。ブレーキ中には、モータ７６ａ〜７６ｄは、ポンプとして機能し始め、有利には、制動中の車両の車輪の回転から、エネルギーを取り戻す。Ｄ位置においてブレーキをかけると、液圧流体は、液圧流体源１８から流れて、導管９４を通り、チェックバルブ８６を通って、導管９２を通り、上側ポート７７〜７７ｄへ向かい、モータ７６ａ〜７６ｄへ向かい、ここで、液圧流体圧力が上昇する。次に、高圧液圧流体は、モータ７６ａ〜７６ｄから流れ、下側ポート７８ａ〜７８ｄを通り、導管９６を通り、仮に、導管９６の圧力が導管９８に比べて高いならば、チェックバルブ９０を通り、導管９８に入り、ここで、高圧液圧流体は、導管２０に流れて、アキュムレータ３８を再充填する。
【００５１】
モード選択バルブ４４がＲ位置にあるときにブレーキをかけると、液圧流体は、液圧流体源１８から流れ、導管９４を通り、チェックバルブ８８を通り、導管９６を通り、下側ポート７８ａ〜７８ｄに向かい、モータ７６ａ〜７６ｄに向かい、ここで、液圧流体圧力が上昇する。次に、高圧液圧流体は、モータ７６ａ〜７６ｄから流れ、上側ポート７７ａ〜７７ｄを通り、導管９２を通り、仮に、導管９２の圧力が導管９８に比べて高いならば、チェックバルブ８４を通って導管９８に入り、ここで、高圧液圧流体は導管２０に流れて、アキュムレータを再充填する。
【００５２】
チェックバルブブリッジ回路８２は、いったん車両が完全に停止したとき、液圧流体が逆方向にモータ７６ａ〜７６ｄに流れることを防ぐように機能する。モード選択バルブ４４がＤ位置にあるとき、ブレーキをかけると、ブレーキオーバーライド装置５４は５４ｂの位置へ動いて、モード選択バルブ４４からモータ７６ａ〜７６ｄへ流体が流れるのを防止する。高圧導管２０からの流れは、導管９８を介して、モータ７６ａ〜７６ｄへ到達しようと試みるが、チェックバルブ８４及び９０を介して、モータに流れることは防がれる。チェックバルブブリッジ回路８２が、導管９８への流れを許容するのは、チェックバルブ８４を通して導管９２から、又は、チェックバルブ９０を介して導管９６からだけであり、これが生じるのは、導管５６及び９２又は導管５８及び９６の圧力が、導管９８の圧力に比べて高いときだけである。導管９２の圧力が導管９８及び導管９４の圧力に比べて低いならば、チェックバルブ８６は開くが、導管９４が低圧であるので、リザーバ１８から導管９２へ流れは生じない。同様に、導管９６の圧力が導管９８及び導管９４の圧力に比べて低いならば、チェックバルブ８８は開くが、導管９４が低圧であるので、リザーバ１８から導管９６への流れは生ずることがなく、有利には、車両が完全に停止した後に、高圧液圧流体がモータ７６ａ〜７６ｄからエンジンへ逆方向に流れるのを防止する。
【００５３】
動作に際しては、システム１０を通る液圧流体の流れは、オペレータによって、変位制御バルブ６０に結合されたアクセル７０及びブレーキ７２を介して制御される。コネクタ８０と結合部７５ａ〜７５ｄとは、適当なリンクなどを介して一緒に結合され、モータ７６ａ〜７６ｄは、結合部７５ａ〜７５ｄを介して、変位制御バルブ６０にフィードバックを提供し、このやり方は、コネクタ８０が結合部７５ａ〜７５ｄを通してモータ７６ａ〜７６ｄに制御を提供するのと同様である。
【００５４】
例えば、車両のユーザ（図示せず）がアクセル７０を押圧すると、これは、フィードバックコネクタ８０を加速方向に動かし、変位制御バルブ６０を６０ａの位置へ向けて動かす。導管６２からの高圧流体は、変位制御バルブ６０のポートを通って流れ、導管６６の圧力を高め、シリンダ７４ａ〜７４ｄへ流れる。導管６６の圧力は、導管６８の圧力に比べて高いために、コネクタ７５ａ〜７５ｄは加速方向へ動き、変位を増加させて、従って、モータ７６ａ〜７６ｄの出力トルクを増加させる。
【００５５】
いったん、モータ７６ａ〜７６ｄが所望の出力トルクに達したならば、モータ７６ａ〜７６ｄのスロットルは後退して、コネクタ７５ａ〜７５ｄを減速方向へ動かし、導管６６の圧力を低下させ、導管６８の圧力を上昇させる。この動きは、フィードバックコネクタ８０によって、変位制御バルブ６０に戻され、変位制御バルブを６０ｂの位置へ向けて動かす。この位置６０ｂにおいては、変位制御バルブ６０を通る流れは存在せず、従って、コネクタ７５ａ〜７５ｂは静止維持され、モータ７６ａ〜７６ｄの変位、従って出力トルクは一定に維持される。
【００５６】
ユーザが彼又は彼女の足をアクセル７０から離すと、これにより、フィードバックコネクタ８０は減速方向へ動き、変位制御バルブ６０を６０ｃの位置へ向けて動かす。導管６２からの高圧流体は、変位制御バルブ６０のポートを通って流れ、導管６８の圧力を高め、シリンダ７４ａ〜７４ｄに流入する。導管６８の圧力は導管６６の圧力に比べて高いので、コネクタ７５ａ〜７５ｄは減速方向へ動き、モータ７６ａ〜７６ｄの変位を、従って、出力トルクを減少させる。
【００５７】
有利には、アクセル７０とエンジン１２との間には、いかなる直接的結合も存在しない。むしろ、エンジン１２は、エンジン速度（ライン４２の信号に基づく）と、トルク（変位制御バルブ６０の位置に基づき、アクセル７０の位置の影響を受ける）と、システム圧力（ライン３８ａの信号に基づく）との組合せに基づいて動作し制御される。この入力の組合せによって、システム１０のスロットル制御モジュール４０は、エンジン１２をピーク効率にて常に運転でき、既知のエンジン効率パラメータに基づき、従って、エンジン１２及びシステム１０に比例制御を提供する。システム１０が完全に充填されたときには、エンジン１２は、有利には停止させて、瞬間的な燃料消費をゼロに減少させる。システム圧力が低下すると、エンジン１２は、再始動して、再び導管２０に圧力を提供する。
【００５８】
空調コンプレッサ２４と、動力保守モジュール２８と、アキュムレータ３８との状態又は動作状態に基づいて（ライン２４ａ，２８ａ，３８ａのそれぞれの信号によって決定される）、スロットル制御モジュール４０は、ライン４２に信号を送出し、エンジン１２を始動又は停止させ、及び／又は、ポンプ／モータ１６の変位を変化させる。
【００５９】
導管２０内のシステム圧力が高まると、アキュムレータは充填し、ポンプ／モータ１６からの流量は減少する。ポンプ／モータ１６の流れは減少を続け、ついには、システム圧力は、モータ７６ａ〜７６ｄへの出力に起因して低下する。ポンプ／モータ１６の流れがゼロに達すると、いつでも、再び流れが必要になるまで、エンジン１２は停止する。また、アクセサリーが出力を要求するならば、エンジン１２がエンストするのを防ぐために、ポンプ／モータ１６の流れは減少する（アクセサリーはエンジン１２にクラッチ結合されていると仮定する。）。パワートレインシステム１０は、動力消費の速度を平均化することで、その効率を得る。間欠的なバーストに必要なエネルギーは、アキュムレータ３８に保存されたエネルギーによって供給される。ポンプ／モータ１６は、車両を推進するのに必要な平均流れに比べて大きな流れを提供する。ポンプ１６によって発生した余分な流れは、アキュムレータ３８に保存される。
【００６０】
本発明による液圧ハイブリッドパワートレインシステム１０は、有利には、複雑でなく、率直な制御方法論を提供し、モータ７６ａ〜７６ｄから応答する出力トルクが、いったん変位が増加すると、非常に迅速であるという事実のおかげで、システム１０に極めて敏感な制御手段を提供する。
【００６１】
図６を参照すると、アースムーバーで使用するための、上述した好ましいシリーズハイブリッド液圧システムを模式的に示している。システム３００は、連通した３つの区別できる部分に分割され、パワープラント３１０と、エネルギー保存３１２と、駆動システム３１４とに分けられる。
【００６２】
パワープラント３１０は、一般的に、エンジン（図示せず）と、可変容量形ポンプ３１６と、自動化されたスロットル制御３１８と、一方弁３２０とからなる。システム３００におけるこの部分は、２つの主要な機能を有する。第１の機能は、システム圧力を維持することである。これを達成するために、可変容量形ポンプ３１６を提供し、自動化されたスロットル制御３１８と組み合わせる。これらの２つの制御を組み合わせることによって、エンジンを常時、効率的に動作させ、いくつかの動作モードにおいては、エンジンは停止でき、車両は保存されたエネルギーで依然として動作できる。
【００６３】
エネルギー保存３１２は、アキュムレータ３２２を備えている。ポンプ３１６からのすべての出力は、一方弁３２０を通り、駆動システム３１４とアクセサリー３２４とへ向かう。即座の使用には必要でないエネルギーは、アキュムレータ３２２に保存される。アキュムレータ３２２は、車両がパワープラントの能力を越えて必要なとき、一時的に、油の流れを補足する。
【００６４】
駆動システム３１４は、オペレータによって制御される、システムの運転の唯一の部分である。それぞれのモータ３２６，３２８のための制御は、２つのレバーで出来るほど簡単で、それぞれの手で１つを操作する。両方の制御を同一の方向に押すと、モータの変位は高まって、モータ３２６，３２８のトルクは、車両を静止させている摩擦を越えて、所望の方向への動きが得られる。パワープラントがシステム圧力を維持できない位置に、レバーが保持されたならば、シリンダ３３０，３３２は、オペレータが利用可能な変位量を後退させ始め、システム圧力を維持する。シリンダ３３０，３３２は、モータ３２６，３２８のガバナと同様に作用し、制御シーケンスの手動調整よりもむしろ、自動調整の利点を有する。
【００６５】
アースムーバーをターンさせるには、単に、一方のレバーを動かすか、又は、代わりに、レバーを反対方向に動かす。また、液圧エネルギーは、好ましくは、リフト及びバケット３２４又はその他のアタッチメントを動作させるために配備される。クローズドセンタシステムによれば、オープンセンタシステムに比べて、はるかに効率的にリフトを動作できる。
【００６６】
当業者は認識するだろうが、本発明によるシステム１０は、任意の数のシステムに液圧出力を供給するのに利用され、それらには、限定はしないが、例えば、船、ボート、又は、潜水艦などの浮上又は潜水船舶、又は、特にヘリコプターの推進システムが含まれる。要するに、ポンプ／モータ１６の出力は、パワートレインシステム１０と共に利用され、任意の数の液圧モータ、例えばモータ７６ａ〜７６ｄを任意の数の目的のために運転し、これらは本発明の範囲に維持される。
【００６７】
コネクタ７３，７５ａ〜７５ｄ，８０と、ライン２４ａ，２８ａ，３８ａ，４２の信号とは、任意のタイプの機械的コネクタ、例えば、液圧ライン、ケーブル、金属棒などであるか、又は、ソレノイドバルブなどと連通した電気信号でもよく、これらは本発明の範囲内に維持される。
【００６８】
特許法令の規定に従って、本発明は、好ましい実施形態を表すと考えられるものについて記述した。しかしながら、本発明は、その精神及び範囲から逸脱せずに、特に図示して説明したものとは別な具合に実施できることに留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１ａ】本発明による液圧ハイブリッドパワートレインシステムを示した模式図であって、モード選択バルブは、“ドライブ”位置になっている。
【図１ｂ】図１ａの液圧ハイブリッドパワートレインシステムであって、モード選択バルブは、“ニュートラル”位置になっている。
【図１ｃ】図１ａの液圧ハイブリッドパワートレインシステムであって、モード選択バルブは、“リバース”位置になっている。
【図１ｄ】図１ａの液圧ハイブリッドパワートレインシステムであって、モード選択バルブは、“パーキング”位置になっている。
【図１ｅ】図１ａの液圧ハイブリッドパワートレインシステムであって、ブレーキオーバーライド装置は、オーバーライド位置になっている。
【図２】図１ａ乃至図１ｄの駆動モータと変位制御装置とを拡大して示した模式図である。
【図３】図１ａ乃至図１ｄのブレーキオーバーライド装置とチェックバルブブリッジ回路とを拡大して示した模式図である。
【図４】本発明による内歯車ポンプ／モータを示した分解斜視図である。
【図５】本発明による外歯車ポンプ／モータを示した一部分解斜視図である。
【図６】本発明による好ましいハイブリッドアースムーバーシステムを示した模式図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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