(57)【要約】  加圧流体源（２６）と少なくとも１つの油圧アクチュエータ（１８）と第１の弁（３２）とを備えた、液圧システム（２４）が開示されている。第１の弁は、加圧流体が少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れるのが実質的に遮断される第１の位置から加圧流体が少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れることができる第２の位置までの複数の位置の間で、第１の弁ボアに対して移動可能な第１の弁体を備える。第１の弁体は、少なくとも部分的に第１の弁の下流の加圧流体の圧力信号に基づいて、第１の位置と第２の位置との間に置かれた第３の位置から第３の位置と第２の位置との間に置かれた第４の位置へと選択的に動かされるよう構成される。
2009510357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体源（２６）と、
少なくとも１つの油圧アクチュエータ（１８）と、
加圧流体が少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れるのが実質的に遮断される第１の位置、および加圧流体の最大の流れが少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れることができる第２の位置から複数の位置の間で、第１の弁ボアに対して移動可能な第１の弁体を備えた第１の弁（３２）と
を備えた液圧システム（２４）であって、
第１の弁体が、少なくとも部分的に第１の弁の下流の加圧流体の圧力に基づいて、第１の位置と第２の位置との間に置かれた、流れを通過させる第３の位置から、第３の位置と第２の位置との間に置かれた第４の位置へと選択的に動かされるよう構成された液圧システム。
【請求項２】
少なくとも１つの油圧アクチュエータが第１の油圧アクチュエータである、請求項１に記載の液圧システムであって、システムが
第２の油圧アクチュエータと、
加圧流体が第２の油圧アクチュエータの方に流れるのが実質的に遮断される第１の位置、および加圧流体の最大の流れが第２の油圧アクチュエータの方に流れることができる第２の位置から複数の位置の間で、第２の弁ボアに対して移動可能な第２の弁体を備えた第２の弁と
をさらに含み、
第１の弁の下流の圧力が第２の弁の下流の圧力より大きい場合には、第１の弁体が、第３の位置から第４の位置へと動かされるよう構成された液圧システム。
【請求項３】
供給源と第１の弁との間に置かれた圧力補償弁（３０）をさらに含み、
圧力補償弁が、供給源から第１の弁へと方向付けられた流体を第１の圧力に制御するよう構成された請求項１に記載の液圧システム。
【請求項４】
請求項１に記載の液圧システムであって、第１の弁が、第１の弁を通る加圧流体の流れを制御するよう構成された流れ区域をさらに含み、第１の弁ボアに対する第１の弁体の動きが流れ区域を按分に変え、液圧システムが、
流れ区域を按分に変えるよう、第１の弁ボアに対する第１の弁体の動きに作用するよう構成された制御装置（３０）と、
第１の弁の下流の加圧流体の圧力を感知するよう構成された少なくとも１つの圧力センサ（１０８、１１０）と
をさらに含む液圧システム。
【請求項５】
少なくとも１つの油圧アクチュエータが複数の油圧アクチュエータであり、第１の弁が複数の弁の１つである、請求項１に記載の液圧システムであって、システムが、
複数の油圧アクチュエータのうち結合された１つの方への加圧流体の按分の流れを選択的に許可するよう構成された、按分に調整可能な流れ区域を含む、複数の弁のそれぞれをさらに含み、
その下流に最高圧力を有する複数の弁の１つの流れ区域が増補される液圧システム。
【請求項６】
液圧システムを操作する方法であって、
流体を加圧することと、
第１の弁（３２）の方に加圧流体を方向付けることと、
第１の弁から第１の油圧アクチュエータ（１８）の第１のチャンバ（５４）に、第１の圧力で加圧流体の第１の流れを方向付けることと、
少なくとも部分的に第１の弁の下流の圧力に基づいて、第１の弁から第１のチャンバに第２の圧力で加圧流体の第２の流れを方向付けることとを含み、
第１の圧力が第２の圧力より大きい方法。
【請求項７】
少なくとも部分的にオペレータ入力に基づいて、加圧流体の第１の流れを判断することと、
加圧流体の第１の流れの圧力を減少することにより、加圧流体の第２の流れを生じさせることと
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第２の弁（３４）の方に加圧流体を方向付けることと、
第２の弁から第２の油圧アクチュエータ（２０）の第１のチャンバに加圧流体の第３の流れを方向付けることと、
第１の圧力を感知することと、
第３の圧力を感知することと、
第１の圧力が第３の圧力より大きい場合に、第１の弁を通る加圧流体の第２の流れを方向付けることと
をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第１の弁と第１の油圧アクチュエータとの間のある場所で第１の圧力を感知することと、
第２の弁と第２の油圧アクチュエータとの間にある第３の圧力を感知することと
をさらに含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
フレーム（１２）と、
少なくとも１つの作業器具（１４）と、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の液圧システムと
を備えた、作業機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に液圧システム、より詳しくは圧力補償を増補した液圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧システムが、しばしば、作業機械の油圧アクチュエータの動作を制御するのに使用されている。これらの液圧システムには、一般的に、アクチュエータとポンプとの間に流体接続された、油圧回路内に配置された弁が含まれている。これらの弁は、それぞれ、アクチュエータ内の個々のチャンバへの又は個々のチャンバからの加圧流体の流量及び方向を制御するよう構成されることがある。場合によっては、多くのアクチュエータが、共通のポンプに接続されることがある。このような１つのアクチュエータの作動により、共通のポンプに流体接続された１つ以上の油圧回路内に、望ましくない圧力変動が生じることがある。また、１つのアクチュエータの作動には、独自に又は同時に行われる他のアクチュエータの作動と比べて、ポンプからのかなり高い圧力が必要となることがある。
【０００３】
液圧システム内の圧力変動を減少させる１つの方法が、ウィルク（Ｗｉｌｋｅ）らによる（特許文献１）に記述されている。（特許文献１）には、２対の電磁弁と可変容量形ポンプと貯蔵容器と油圧アクチュエータとを備えた、油圧回路が記述されている。１対の電磁弁は、ヘッドエンド供給弁とヘッドエンド戻り弁とを含み、油圧アクチュエータのヘッドエンドチャンバを可変容量形ポンプ又は貯蔵容器のいずれかに接続する。他の１対の電磁弁は、ロッドエンド供給弁とロッドエンド戻り弁とを含み、油圧アクチュエータのロッドエンドチャンバを可変容量形ポンプ又は貯蔵容器のいずれかに接続する。４つの電磁弁のそれぞれが、結合された弁とアクチュエータとの間の流体の圧力を制御するよう、異なる圧力補償弁に結合される。
【０００４】
（特許文献１）に記述されている油圧回路の多くの圧力補償弁により、油圧回路内の圧力変動は減少するが、ポンプの出力圧が油圧アクチュエータを作動するために所望の圧力まで減少した場合に、高い圧力低下を生じさせることがある。このような高い圧力低下は、油圧アクチュエータを望み通りに操作するのには不必要であり、またポンプの高い出力圧を不必要に生じさせるので、加圧流体の有効な流れが減少し、及び／又はポンプを動作可能に駆動する電源から余計なエネルギを必要とするので、油圧回路の効率が減少することがある。さらに、油圧回路は複数の油圧アクチュエータを備えることがあるので、ポンプから最高の出力圧を生じさせるアクチュエータが、複数のアクチュエータに対する外部からの負荷及び／又はオペレータ入力により変わることがある。よって、圧力要求条件を下げるよう構成されたシステムは、変化する外部からの負荷及び／又はオペレータ入力を調整するよう柔軟でなければならない。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，８７８，６４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
開示されている液圧システムは、上記に記載した課題の１つ以上を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一形態においては、本発明は、加圧流体源と少なくとも１つの油圧アクチュエータと第１の弁とを含む、液圧システムを目的とする。第１の弁は、加圧流体が少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れるのが実質的に遮断される第１の位置から加圧流体の最大の流れが少なくとも１つの油圧アクチュエータの方に流れることができる第２の位置までの複数の位置の間で、第１の弁ボアに対して移動可能な第１の弁体を備える。第１の弁体は、少なくとも部分的に第１の弁の下流にある加圧流体の圧力信号に基づいて、第１の位置と第２の位置との間に置かれた第３の位置から、第３の位置と第２の位置との間に置かれた第４の位置へと選択的に動かされるよう構成される。
【０００８】
別の形態においては、本発明は、流体を加圧することと、第１の弁の方に加圧流体を方向付けることとを含む、液圧システムを操作する方法を目的とする。この方法はまた、第１の弁から第１の油圧アクチュエータの第１のチャンバへと、第１の圧力で加圧流体の第１の流れを方向付けることを含む。この方法は、少なくとも部分的に第１の弁の下流の圧力に基づいて、第１の弁から第１のチャンバへと第２の圧力で加圧流体の第２の流れを方向付けることをさらに含み、第１の圧力は第２の圧力より大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、作業機械１０の例を例示している。作業機械１０は、鉱業、建築、農業のような業界、又は公知である他の任意の業界に関連する、ある種の操作を実施する、固定式又は可搬式の機械であり得る。たとえば、作業機械１０は、ドーザ、ローダ、バックホー、掘削機、モータグレータ、ダンプトラックのような土工機械、又は他の任意の土工機械であり得る。作業機械１０にはまた、発電設備、ポンプ、大型船、又は他の任意の好適な、何らかの操作を実施する機械が含まれることがある。作業機械１０には、フレーム１２と、第１の及び第２の作業器具１４、１６と、第１の及び第２の作業器具１４、１６及び／又はフレーム１２の間に接続された第１の及び第２の油圧アクチュエータ１８、２０とが含まれることがある。
【００１０】
フレーム１２には、作業機械１０を支える、任意の構造ユニットが含まれることがある。フレーム１２とは、たとえば、電源（図示せず）を牽引装置２２に接続する静止型基本フレーム、リンク機構システムの移動可能なフレーム部材、及び／又は公知である他の任意の種類のフレームであり得る。
【００１１】
第１の及び第２の作業器具１４、１６には、それぞれ、仕事を実施する際に使用される任意の装置が含まれることがある。たとえば、第１の及び第２の作業器具１４、１６には、ブレード、リッパー、バケット、ショベル、ダンプベッド、推進装置、又は公知である他の任意の、何らかの仕事を実施する装置が含まれることがある。第１の及び第２の作業器具１４、１６が、直接旋回軸を介して、リンク機構システム内の部材を形成する油圧アクチュエータ１８、２０の１つとのリンク機構システムを介して、及び／又は他の任意の適切な方法で、フレーム１２に接続されることがある。第１の及び第２の作業器具１４、１６が、公知である他の任意の方法で、フレーム１２に対して旋回する、回転する、滑動する、揺れる、又は動くよう構成されることがある。
【００１２】
図２に例示されているように、作業機械１０には、たとえば、第１の及び第２の作業器具１４、１６の１つ又はその両方を動かすために、第１の及び第２の油圧アクチュエータ１８、２０の１つの又はその両方の動きに作用するよう構成された液圧システム２４がさらに含まれることがある。理解を容易にするために、第１の油圧アクチュエータ１８の動作を制御するよう構成された油圧回路を参照しながら、液圧システム２４について記述する。しかし、液圧システム２４には、第２の油圧アクチュエータ２０及び／又は追加の油圧アクチュエータを作動させるための追加の油圧回路２００が含まれることがあることに留意されたい。
【００１３】
液圧システム２４には、加圧流体源２６と、タンク２８と、圧力補償弁３０と、ヘッドエンド供給弁３２と、ロッドエンド供給弁３４と、ヘッドエンドドレン弁３６と、ロッドエンドドレン弁３８とが含まれることがある。液圧システム２４にはまた、ヘッドエンド補給弁４０と、ヘッドエンド逃がし弁４２と、ロッドエンド補給弁４４と、ロッドエンド逃がし弁４６とが含まれることがある。液圧システム２４には、たとえば、温度センサ、位置センサ、アキュムレータのような追加の及び／又は異なる構成要素、及び／又は公知である他の構成要素が含まれることがあると考えられる。
【００１４】
第１の油圧アクチュエータ１８には、ピストン／シリンダ配置装置、油圧モータ、及び／又はその中に１つ以上の流体チャンバを備えた他の任意の公知の油圧アクチュエータが含まれることがある。たとえば、第１の油圧アクチュエータ１８には、チューブ５０と、チューブ５０内に置かれたピストンアセンブリ５２とが含まれることがある。チューブ５０及びピストンアセンブリ５２の１つが、フレーム１２に旋回可能に連結され、チューブ５０及びピストンアセンブリ５２の他の１つが、作業器具１４に旋回可能に連結されることがある。第１の油圧アクチュエータ１８には、ピストンアセンブリ５２によって分離された、第１のチャンバ５４（ヘッドエンドチャンバ）と第２のチャンバ５６（ロッドエンドチャンバ）とが含まれることがある。第１の及び第２のチャンバ５４、５６には、ピストンアセンブリ５２がチューブ５０内で変位するよう加圧流体が選択的に供給され、これにより、第１の油圧アクチュエータ１８の有効長が変わることがある。第１の油圧アクチュエータ１８の伸長及び後退は、フレーム１２及び作業器具１４の１つ又はその両方を動かすのを補助するよう機能することがある。第１の油圧アクチュエータ１８が、これらの間の相対的な動きに作用するよう、作業機械１０の任意の構成要素に及び／又は任意の構成要素の間で接続されることがあると考えられる。
【００１５】
ピストンアセンブリ５２の変位は、ピストンアセンブリ５２の両側全体に作用する差圧に起因することがある。力の不均衡は、第１の及び第２のチャンバ５４、５６の１つ内の流体圧が第１の及び第２のチャンバ５４、５６の他の１つ内の流体圧と異なることに起因することがある。たとえば、ピストンアセンブリ５２の第１のチャンバ面に対する圧力がピストンアセンブリ５２の第２のチャンバ面に対する圧力より大きいと、ピストンアセンブリ５２が変位して、第１の油圧アクチュエータ１８の有効長を増加することがある。同様に、ピストンアセンブリ５２の第２のチャンバ面に対する圧力がピストンアセンブリ５２の第１のチャンバ面に対する圧力より大きいと、チューブ５０内のピストンアセンブリ５２が後退して、第１の油圧アクチュエータ１８の有効長を減少することがある。Ｏリングのようなシール用部材（図示せず）が、第１のチャンバ５４と第２のチャンバ５６との間の流体の流れを限定するよう、ピストンアセンブリ５２に接続されることがあると考えられる。
【００１６】
供給源２６が、加圧流体の流れを作るよう構成され、たとえば、斜板ポンプ、可変ピッチプロペラポンプ、及び／又は公知である他の加圧流体源のような、可変容量形ポンプを含むことがある。供給源２６が、制御システム１００によって制御され、たとえば、副軸（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）により、及び／又は他の任意の好適な方法で、作業機械１０の電源（図示せず）に駆動可能に接続されることがある。供給源２６が、タンク２８と第１の油圧アクチュエータ１８との間に置かれ、制御システム１００によって制御されるよう構成されることがある。供給源２６は、もっぱら液圧システム２４にのみ加圧流体を供給する場合があれば、たとえば作業機械１０内の潤滑システムのような、追加の液圧システムに加圧流体を供給する場合もある。
【００１７】
タンク２８には、たとえば流体の供給を保持するよう構成された貯蔵容器のような、公知である任意の低圧源が含まれることがある。流体は、たとえば、専用作動油、エンジン潤滑油、トランスミッション潤滑油、又は公知である他の任意の作動流体を含むことがある。作業機械１０内の１つ以上の液圧システムが、タンク２８から流体を汲み出し、流体をタンク２８に戻すことがある。液圧システム２４が、多くの別個の流体タンクに接続されることがあることも考えられる。
【００１８】
圧力補償弁３０は、供給源２６と上流の供給通路６０との間に置かれた比例制御弁であり、上流の供給通路６０に供給される流体の圧力を制御するよう構成されることがある。圧力補償弁３０には、流れを通過させる位置の方にバネ及び油圧偏倚する、かつ流れを遮断する位置の方に油圧偏倚する比例弁体が含まれることがある。圧力補償弁３０の比例弁体は、この結果生じたバネ力と液圧との均衡に応じて、弁体に対して変位することがある。
【００１９】
圧力補償弁３０が、圧力補償弁３０と上流の供給通路６０との間にある１箇所から流体通路７８を介して方向付けられた流体により、流れを遮断する位置の方に移動可能であることがある。制限オリフィス８０が、流体通路７８内の圧力及び／又は流れの振動を最小限に抑えるよう、流体通路７８内に置かれることがある。圧力補償弁３０が、シャトル弁７４から流体通路８２を介して方向付けられた流体により、流れを通過させる位置の方に移動可能であることがある。制限オリフィス８４が、流体通路８２内の圧力及び／又は流れの振動を最小限に抑えるよう、流体通路８２内に置かれることがある。圧力補償弁３０の比例弁体が流れを遮断する位置の方にバネ偏倚する場合があれば、通路８２からの流体が流れを遮断する位置の方に圧力補償弁３６の弁体を偏倚する場合があれば、及び／又は通路７８からの流体が流れを通過させる位置の方に圧力補償弁３０の比例弁体を動かす場合もあると考えられる。また圧力補償弁３０が、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の下流に又は他の任意の好適な場所に置かれる場合があることも考えられる。さらに、所望の場合には、制限オリフィス８０及び８４が除外されることがあることも考えられる。
【００２０】
ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４が、供給源２６と第１の油圧アクチュエータ１８との間に置かれ、それぞれ第１の及び第２のチャンバ５４、５６への加圧流体の流れを調節するよう構成されることがある。具体的には、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４には、それぞれ、流体の流れが第１の及び第２のチャンバ５４、５６の方に流れるのが実質的に遮断される第１の位置から、最大の流体の流れが第１の及び第２のチャンバ５４、５６の方に流れることができる第２の位置までの、複数の位置のどこかに弁体を動かすよう、バネ偏倚するかつ電磁作動する比例弁体が含まれることがある。さらに、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の比例弁体は、加圧流体が流れる流れ区域の大きさを変えるよう、制御システム１００によって制御されることがある。ヘッドエンド供給弁３２が、油圧作動される、機械作動される、空気圧作動される、又は他の任意の好適な方法で作動される場合があると考えられる。たとえば、作用する外力の変化及び／又は異なるオペレータ入力に基づいて第１の油圧アクチュエータ１８の異なる作動速度を生じさせるために、異なる流体の流量を第１の及び第２のチャンバ５４、５６に供給する必要がある及び／又は望ましいことがあるので、比例弁体により、固定区域の弁体に対する油圧アクチュエータ１８の動きを制御する際の柔軟性が増すことがあることに留意されたい。
【００２１】
ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８が、第１の油圧アクチュエータ１８とタンク２８との間に置かれ、第１の及び第２のチャンバ５４、５６からの加圧流体の流れを調節するよう構成されることがある。具体的には、ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８には、それぞれ、流体が第１の及び第２のチャンバ５４、５６から流れることができる第１の位置と流体が第１の及び第２のチャンバ５４、５６から流れるのが実質的に遮断される第２の位置との間でバネ偏倚するかつ電磁作動する、２位置弁体が含まれることがある。ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８には、たとえば比例弁体のような追加の又は異なる弁体、及び／又は公知である他の任意の弁装置が含まれることがあると考えられる。ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８が、油圧作動される、機械作動される、空気圧作動される、及び／又は他の任意の好適な方法で作動される場合があることも考えられる。
【００２２】
ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２、３４、３６、３８が、相互に流体接続されることがある。特に、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４が、上流の供給通路６０に平行に接続され、下流のシステム信号通路６２に接続されることがある。ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８が、下流のドレン通路６４に平行に接続されることがある。ヘッドエンド供給弁及び戻り弁３２、３６が、第１のチャンバ通路６１に平行に接続され、ロッドエンド供給弁及び戻り弁３４、３８が、第２のチャンバ通路６３に平行に接続されることがある。
【００２３】
ヘッドエンド及びロッドエンド補給弁４０、４４が、第１の油圧アクチュエータ１８とヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２、３４、３６、３８との間の、第１の及び第２のチャンバ通路６１、６３に流体接続されることがある。ヘッドエンド及びロッドエンド補給弁４０、４４が、それぞれ、第１の及び第２のチャンバ通路６１、６３内の流体圧がタンク２８内の流体の圧力より低いことに応じて、タンク２８から第１の及び第２のチャンバ通路６１、６３へ流体を許容するよう構成された弁体を備えることがある。このようにして、ヘッドエンド及びロッドエンド補給弁４０、４４が、第１の及び第２のチャンバ５４、５６を満たすためにタンク２８から流体を許容するよう、第１の油圧アクチュエータ１８に作用する外力に起因する液圧システム２４内の圧力低下を減少させるよう構成されることがある。
【００２４】
ヘッドエンド及びロッドエンド圧力逃がし弁４２、４６が、第１の油圧アクチュエータ１８とヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２、３４、３６、３８との間の、第１のチャンバ及び第２の通路６１、６３に流体接続されることがある。ヘッドエンド及びロッドエンド圧力逃がし弁４２、４６が、それぞれ、第１の及び第２のチャンバ通路６１、６３内の圧力が所定の圧力より高いことに応じて、弁を閉じる位置の方にバネ偏倚し、かつ弁を開放する位置の方に移動可能である弁体を備えることがある。このようにして、ヘッドエンド及びロッドエンド圧力逃がし弁４２、４６が、タンク２８に排出するために第１の及び第２のチャンバ５４、５６から流体を許容することにより、第１の油圧アクチュエータ１８に作用する外力に起因する液圧システム２４内の圧力スパイクを減少させるよう構成されることがある。
【００２５】
シャトル弁７４が、下流のシステム信号通路６２内に置かれることがある。シャトル弁７４が、ヘッドエンド又はロッドエンド供給弁３２、３４の他の１つからのより高い流体圧に応じて、より低い流体圧を有するヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つを圧力補償弁３０に流体接続するよう構成されることがある。このようにして、シャトル弁７４が、流体通路８２を介して圧力補償弁３０の動きに作用するために２つの弁のより低い方の出口圧力を許容するよう、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４からの圧力信号を分析することがある。
【００２６】
液圧システム２４には、液圧システム２４内の流体圧及び／又は流れを制御するために、追加の構成要素が含まれることがある。具体的には、液圧システム２４には、液圧システム２４内の流体圧及び／又は流れを制御するよう構成された圧力平衡通路６６、６８が含まれることがある。圧力平衡通路６６、６８が、上流の供給通路６０と下流のシステム信号通路６２とを流体接続することがある。圧力平衡通路６６、６８には、流体通路６６、６８内の圧力及び／又は流れの振動を最小限に抑えるために、それぞれ制限オリフィス７０、７２が含まれることがある。所望の場合には、制限オリフィス７０、７２が除外されることがあると考えられる。液圧システム２４にはまた、圧力補償弁３０と上流の供給通路６０との間に置かれた逆止め弁７６が含まれ、加圧流体が上流の供給通路６０から圧力補償弁３０へと流れるのを遮断するよう構成されることがある。
【００２７】
制御システム１００が、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４及び供給源２６の動作を制御するよう構成されることがある。制御システム１００には、通信回線１０４、１０６を介してヘッドエンド及びロッドエンド圧力センサ１０８、１１０から圧力信号を受信するよう構成された制御装置１０２が含まれることがある。制御装置１００がまた、通信回線１１２、１１４を介してヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４に制御信号を送り、通信回線１１６を介して供給源２６に制御信号を送るよう構成されることがある。圧力及び制御信号は、それぞれ、たとえば、パルス、電圧レベル、磁場、音波又は光波、及び／又は別の信号フォーマットのような、任意の従来の信号であり得ると考えられる。
【００２８】
制御装置１０２が、ヘッドエンド及びロッドエンド圧力センサ１０８、１１０から受信された圧力信号に応じて、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４及び供給源２６を制御するよう構成されることがある。制御装置１０２が、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の弁体の動きを、したがってヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４を通って方向付けられる流れの量を制御するための、かつ供給源２６の出力、たとえばその出力圧及び／又は出力流量を制御するための、適切な出力信号を判断するために、１つ以上のアルゴリズムを実施するよう構成されることがある。制御装置１０２が、たとえば、所定の等式、ルックアップテーブル、及び／又はマップにより、適切な制御信号を判断することがある。制御装置１０２には、１つ以上のマイクロプロセッサ、メモリ、データ記憶装置、通信ハブ、及び／又は公知である他の構成要素が含まれることがあると考えられる。制御装置１０２が、別個の制御装置として構成される、又は作業機械１０の様々な追加機能を制御することが可能な一般的な作業機械制御システム内に統合されることがあることも考えられる。さらに、制御装置１０２が、たとえばヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８のような、液圧システム２４内の他の構成要素の動作を制御することがあると考えられる。
【００２９】
ヘッドエンド及びロッドエンド圧力センサ１０８、１１０には、任意の公知の圧力センサが含まれ、第１の及び第２のチャンバ５４、５６に供給される加圧流体の圧力を感知し、その感知された圧力を示す適切な圧力信号を生じさせるよう構成されることがある。圧力信号は、たとえば、個々の第１の及び第２のチャンバ５４、５６内、第１の及び第２のチャンバ通路６１、６３内のような、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の下流にある任意の場所、及び／又は他の任意の好適な場所から判断されることがあると考えられる。任意の数の圧力センサが、たとえば、所定のアルゴリズムによりその圧力信号を１つの圧力信号に組み合わせることにより、及び／又は複数の圧力信号を相互に関係付ける複数のルックアップテーブルを使用することにより、制御装置１０２がヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４及び供給源２６にとって適切な制御信号を判断するのに使用される圧力信号を生成するようそれぞれ構成された液圧システム２４内に置かれることがあると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
開示されている液圧システムは、油圧アクチュエータに供給される流体の圧力及び／又は流れを制御する必要のある、１つ以上の流体アクチュエータを含む任意の作業機械に適応可能であり得る。特に、開示されている液圧システムは、その構成要素全体の圧力低下を減少させつつ、その中の圧力サージを減少させることがある。開示されている液圧システムはまた、アクチュエータに対する負荷の変化、またこれに対応する加圧流体源に対する異なる需要を調整することが可能であり得る。液圧システム２４の動作について以下に説明する。理解を容易にするために、第１の油圧アクチュエータ１８を参照しながら液圧システム２４の動作について説明するが、この説明は、第２の油圧アクチュエータ２０及び／又は追加の油圧アクチュエータを作動させるよう構成された、任意の追加の油圧回路２００にも当てはまることを理解されたい。
【００３１】
第１の油圧アクチュエータ１８は、オペレータ入力に応じて流体圧により移動可能であり得る。流体が、供給源２６によって加圧され、上流の供給通路６０を介してヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４に方向付けられることがある。チューブ５０に対してピストンアセンブリ５２を伸長させる又は後退させるためのオペレータ入力に応じて、制御装置１０２が、加圧流体を第１の及び第２のチャンバ５４、５６の適切な１つに方向付けるために、流れを遮断する位置から流れを通過させる位置へと動くよう、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２及び３４の１つを制御することがある。実質的に同時に、ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３６、３８の１つが、ピストンアセンブリ５２をチューブ５０に対して動かす差圧をピストンアセンブリ５２全体に作るために、第１の及び第２のチャンバ５４、５６の適切な１つからタンク２８へと流体を方向付けるよう、流れを遮断する位置から流れを通過させる位置へと動くことがある。流れを通過させる位置にあるヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つの比例弁体は、そこを通る加圧流体の所望の流れを生じさせるよう、その複数の位置の任意の１つへと制御されることがあると考えられる。第１の油圧アクチュエータ１８に供給される流れの量は、第１の油圧アクチュエータ１８が動く速度に比例することがあることに留意されたい。たとえば、比較的大きい流れを許容するヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つの位置は、比較的小さい流れを許容する位置と比べて、より大きい速度で油圧アクチュエータ１８を作動させる。流れを通過させる位置にあるヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つの弁体の位置は、たとえば、第１の油圧アクチュエータ１８を適切に動かすよう、所望の量の流体を所望の流速で提供するために、ルックアップテーブルによりオペレータ入力を所望の流れを通過させる位置に関係付ける制御装置１０２によって判断されることがあることも考えられる。さらに、ヘッドエンド及びドレンエンドドレン弁３６、３８の１つの弁体は、たとえば、油圧アクチュエータ１８の動きに対して適切な抵抗を生じさせるよう、所望の量の流体を所望の流速で提供するために、オペレータ入力及び／又はピストンアセンブリ５２全体の差圧を所望の流れを通過させる位置に関係付ける制御装置１０２によって判断されることがあると考えられる。
【００３２】
ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つが流れを通過させる位置に動く時に、シャトル弁７４の流れが通過する弁の側の下流のシステム信号通路６２内の圧力が、シャトル弁７４の流れを遮断する側の下流のシステム信号通路６２内の流体の圧力より低いことがある。この結果、シャトル弁７４が、より高い圧力により、流れを通過させる弁の方に偏倚することがあり、これにより、流れを通過させる弁及び流体通路６６、６８の１つから通路８２を介して圧力補償弁３０へとより低い圧力が連通する。次いで、圧力補償弁３０に連通されるこのより低い圧力は、バネの力と共に、流体通路７８から圧力補償弁３０に連通される圧力に対して作用することがある。次いで、この結果生じた力が、圧力補償弁３０の弁体を、流れを遮断する位置又は流れを通過させる位置の方に動かすことがある。たとえば、アクチュエータの１つ以上に作用するより低い外力により需要が減少すること及び／又は異なる動作を生じさせるためにオペレータ入力を変更することにより、供給源２６からの圧力が低下する時に、圧力補償弁３０が流れを通過させる位置の方に動き、これにより、上流の供給通路６０内の圧力が維持されることがある。同様に、たとえば、アクチュエータの１つ以上に作用するより高い外力により需要が増加すること及び／又は異なる動作を生じさせるためにオペレータ入力を変更することにより、供給源２６からの圧力が増加する時に、圧力補償弁３０が流れを遮断する位置の方に動き、これにより、上流の供給通路６０内の圧力が維持されることがある。このようにして、圧力補償弁３０が、所与の動作について、供給源２６の出力圧に関係なく、第１の油圧アクチュエータ１８に対して所望の負荷圧力を生じさせ維持するよう、上流の供給通路６０内の圧力を実質的に一定の圧力に制御するための適切な圧力低下を生じさせることにより、液圧システム２４内の流体圧を調節することがある。
【００３３】
圧力補償弁３０全体の圧力低下は、供給源２６が、それぞれが異なる負荷圧力を有する多くの油圧アクチュエータに圧力を供給するので、供給源２６の圧力出力及び第１の油圧アクチュエータ１８の作動に関連する負荷圧力によって変化することがある。たとえば、第１のオペレータ入力で、供給源２６からの第１の圧力を要求する第１の油圧アクチュエータ１８の作動のみを指令し、その後のオペレータ入力で、第１の圧力より高い供給源２６からの第２の圧力を要求する第１の油圧アクチュエータ１８及び第２の油圧アクチュエータ２０の作動を指令することがある。しかし、圧力補償弁３０が上流の供給通路６０内の圧力を実質的に一定の圧力に維持するので、特に流れを通過させる位置にあるヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の１つ全体の圧力低下は、実質的に一定であり得る。たとえば、ヘッドエンド供給弁３２全体の圧力低下は、所望の動作について、約２ＭＰａであり得る。同じ所望の動作について、供給源２６の圧力出力は、たとえば約２０ＭＰａであり、第１の油圧アクチュエータ１８の負荷圧力は、たとえば約１０ＭＰａであり得る。よって、圧力補償弁３０の弁体は、たとえば圧力補償弁３０全体に約８ＭＰａの、圧力低下が生じる位置へと作動されることがある。さらに、異なる動作について、供給源２６の圧力出力は、たとえば約３０ＭＰａであり、第１の油圧アクチュエータ１８の負荷圧力は、たとえば約１０ＭＰａのままであり得る。よって、圧力補償弁３０の弁体は、たとえば圧力補償弁３０全体に約１８ＭＰａの、圧力低下が生じる位置へと作動されることがある。
【００３４】
たとえば、多くの油圧アクチュエータ、たとえば第１の及び第２の油圧アクチュエータ１８、２０を操作することが望ましい場合のような多機能操作においては、制御装置１０２が、多くのヘッドエンド及びロッドエンド供給弁、たとえばヘッドエンド及びロッドエンド弁３２、３４が、加圧流体を多くの油圧アクチュエータの個々のチャンバ、たとえば第１の及び第２のチャンバ５４、５６に方向付けるために、流れを通過させる位置に作動されるよう制御することがある。制御装置１０２が、流れを通過させる多くの供給弁に結合された、多くのヘッドエンド及びロッドエンド圧力センサ、たとえばヘッドエンド及びロッドエンド圧力センサ１０８、１１０から、多くの圧力信号を受信することがある。下流に最高圧力を有するこのような流れを通過させる多くの供給弁の１つ、たとえば結合された油圧アクチュエータの最高の負荷圧力に関連するこのような流れを通過させる多くの供給弁の１つが、増補されることがある。具体的には、流れを通過させる多くの供給弁の１つが、流れを通過させる多くの供給弁の他の１つの下流の圧力より大きい圧力をその下流に有することがある。制御装置１０２が、たとえば多くの圧力センサ１０８、１１０から受信された信号を比較することにより、最高圧力で流れを通過させる供給弁を判断することがある。制御装置１０２が、その比例弁体の変位をより開放された位置の方に増加することにより、最高圧力で流れを通過させる供給弁を増補することがある。たとえば、個々のルックアップテーブルにより制御装置１０２によって判断された、その比例弁体の変位は、ここを通る加圧流体の流れの圧力を低下するよう増補されることがある。
【００３５】
最高圧力供給弁が増補されるので、供給源２６に対する全体的な圧力需要が減少することがある。たとえば、ヘッドエンド供給弁３２が、所望の動作について最高圧力供給弁であることを考えると、圧力補償弁３０が、供給源２６と第１の油圧アクチュエータ１８との間に一定の圧力低下を維持することがある。ヘッドエンド供給弁３２を増補することにより、上流の供給通路６０と第１のチャンバ通路６１との間の差圧が減少することがある。したがって、シャトル弁７４の流れを通過させる弁の側に供給される圧力が減少し、この結果、より低い圧力が通路８２を介して圧力補償弁３０に連通することがある。次いで、このより低い圧力が、圧力補償弁３０の比例弁体の均衡をより閉じられた位置へと作用させることがある。しかし、上流の供給通路６０から第１のチャンバ通路６１までの圧力低下が減少するので、供給源２６からはより少ない圧力しか必要でないことがある。したがって、供給源２６に対する需要が減少することがある。よって、制御装置１０２は、供給源２６の出力圧を減少させ、この出力圧が、供給源２６に駆動可能に接続された電源の必要な出力を減少させるか、又は供給源２６が増加した加圧流体の流れを出力できるようにすることがある。たとえば、公知であるように、加圧流体源が様々な圧力及び流量で加圧流体を出力することがあり、この出力される圧力は出力される流量に反比例し、また物理的な制限により出力需要限度を有することがある。ヘッドエンド供給弁３２を増補することにより供給源２６の出力圧が減少するため、供給源２６が、より小さい出力圧で同じ出力流量を供給するのにより少ないエネルギしか必要としない場合があれば、より小さい出力圧で増加した出力流量を供給できる場合もあり、したがって、より多くの加圧流体の流れが第１の油圧アクチュエータ１８に供給される。供給源２６の出力流量の増加は、最高圧力供給弁に結合されたアクチュエータに向けられることに留意されたい。何故なら、たとえば、最高圧力供給弁でない弁に結合されたアクチュエータが、これに作用する比較的低い抵抗力に対するその動きに作用するのに十分な流れを有することがあるからである。
【００３６】
多くの油圧アクチュエータを選択的に作動させる異なるオペレータ入力のために、液圧システム２４の最高圧力供給弁が変わることがあることが考えられる。最高圧力供給弁は、たとえば、部分的に、動くアクチュエータの数、それぞれのアクチュエータの動きの度合い、動くアクチュエータの種類、動く特定の群のアクチュエータ、及び／又は他のアクチュエータの動きの形態によることがあることも考えられる。よって、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４が比例弁であるので、弁体のそれぞれが、最高圧力供給弁が変わる時に液圧システム２４の柔軟な制御を提供する必要がある場合及び／又は望ましい場合に増補され得る。たとえば、比例区域の弁体により、第１の油圧アクチュエータ１８に作用する外力の変化及び／又は異なる所望のオペレータ入力に適応された、第１の油圧アクチュエータ１８の異なる作動速度を生じさせるよう、異なる流量の流体を第１の及び第２のチャンバ５４、５６に供給できることがある。増補された、最高圧力で流れを通過させる供給弁の比例弁体の変位が、個々のルックアップテーブルから判断された変位を超える量により、完全に開放された弁位置へと増加することがあることも考えられる。さらに、増補された、最高圧力で流れを通過させる供給弁に結合されたドレン弁の流れを通過させる位置が、結合された油圧アクチュエータの動きに対して適切な抵抗を維持するよう減少した圧力に応じて調整されないことがあることも考えられる。
【００３７】
さらに、多機能操作においては、１つ以上の油圧回路が、実質的に同じ圧力を有する、及び／又は所定の範囲内の圧力を有することがある。よって、実質的に同じ圧力に関連する流れを通過させる供給弁のそれぞれが、増補されることがある。多機能操作においては、１つ以上の油圧アクチュエータが作動されないことがあることも考えられる。よって、非活動状態の油圧アクチュエータに関連する圧力のデフォルト値は、ゼロであり得る。たとえば、１つのみの油圧アクチュエータを操作することが望ましい場合のような、多くの油圧アクチュエータシステムの１つの機能操作においては、流れを通過させる供給弁は、多機能操作における最高圧力で流れを通過させる供給弁と同様の方法で増補されることがあることも考えられる。さらに、たとえば第１の及び第２のチャンバ５４、５６の１つからの加圧流体を上流の供給通路６０内の供給源２６からの加圧流体と組み合わせることができるよう、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３４の両方を開放することにより、たとえば制御装置１０２が第１の及び第２のチャンバ５４、５６の１つから第１の及び第２のチャンバ５２、５４の他の１つへとタンク２８の方に方向付けられる加圧流体の一部を再生するために液圧システム２４を選択的に制御する場合のような、液圧システム２４の特定の操作について、制御装置１０２が最高圧力の流れを通過させる弁を選択的に増補しないことがあることも考えられる。
【００３８】
当業者には、開示されている液圧システムの様々な修正形態及び変形形態が作られ得ることが明らかであろう。当業者には、本明細書について考慮し、開示されている液圧システムを実践することにより、他の実施形態が明らかとなろう。本明細書及び例は単なる例示であると考えられるべきであり、真の範囲は頭記の特許請求の範囲及びそれらの等価物に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】開示されている作業機械の例を示す概略図である。
【図２】図１の作業機械の、開示されている液圧システムの例を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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