(57)【要約】【課題】  どの動作モードが現在実行可能であるかを決定し、利用可能な最も経済的な動作モードを自動的に選択する機構を提供する。【解決手段】  システムが、シリンダ等の油圧アクチュエータを、幾つかのモードのうちの一つの中で操作する。これらのモードには、動力拡張モードと、動力収縮モードと、一つのシリンダチャンバから排出する油圧油が他方のシリンダチャンバに送られる自力再生モードと、一つのアクチュエータから排出された油圧油が供給導管に送られ、異なるアクチュエータを作動させる交差機能再生モードとが含まれる。このシステムは、圧力増大により、ポテンシャルエネルギー又は運動エネルギーを回復することもでき、この回復したエネルギーを、もう一つの同時に活性化する油圧機能を作動させること、又はオーバーセンター可変ポンプ／モータを介して原動機を駆動することに用いることができる。【選択図】図１
2006258291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースから加圧油圧油を導く供給導管と、タンクに接続された戻り導管とに弁アセンブリにより結合された第一のポートと第二のポートとを有する油圧アクチュエータを有する油圧システムを制御するための方法であって、
前記油圧アクチュエータの所望の運動を指定する指令を受けるステップと、
前記油圧アクチュエータ上に作用する油圧負荷を検出するステップと、
前記油圧システム中に存在する圧力を示す圧力値を得るステップと、
前記指令、前記油圧負荷及び前記圧力値に応じて、前記戻り管路からの油圧油が前記油圧アクチュエータ中に流れ、該油圧アクチュエータからの油圧油が前記供給導管中に流れる計量モードで前記弁アセンブリを操作するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記圧力値を得るステップが、前記油圧システム中の圧力を検出するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記圧力値を得るステップが、少なくとも前記供給導管と前記戻り導管の一つの中の油圧油の圧力を決定するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記圧力値を得るステップが、前記供給導管中の圧力を検出するステップと、前記戻り導管中の圧力を検出するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記油圧アクチュエータが、シリンダ中のロッドチャンバとヘッドチャンバとを規定するピストンを有する該シリンダを有し、
前記計量モードが、（ａ）前記弁アセンブリを操作して、前記ヘッドチャンバを前記戻り導管に接続し、前記ロッドチャンバを前記供給導管に接続して、それにより油圧油を前記ロッドチャンバから前記供給導管に送ることにより、前記シリンダから前記ピストンを引き出すステップと、（ｂ）前記弁アセンブリを操作して、前記ロッドチャンバを前記戻り導管に接続し、前記ヘッドチャンバを前記供給導管に接続し、それにより油圧油を前記ヘッドチャンバから前記供給導管に送ることにより、前記ピストンを前記シリンダ中に引き込むステップとのうちの一つを備えたことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記油圧負荷を検出するステップが、前記ロッドチャンバと前記ヘッドチャンバとのうちの少なくとも一つの中の油圧油の圧力を検出するステップを備えたことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、前記シリンダから前記ピストンを引き出す前記ステップは、前記供給導管中の圧力が前記ロッドチャンバ中の圧力より小さい場合に行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項５に記載の方法であって、前記シリンダから前記ピストンを引き出す前記ステップは、前記ピストンに作用する前記油圧負荷Ｌが、式Ｌ≦Ｒ＊Ｐｒ−Ｐｓ−Ｋを満たすときに行われることを特徴とする方法。但し、Ｒは，前記ヘッドチャンバ中の前記ピストンの表面積の、前記ロッドチャンバ中の前記ピストンの表面積に対する比、Ｐｓは前記供給導管中の圧力、Ｐｒは前記戻り導管中の圧力、Ｋは前記油圧システム中の損失を表す値である。
【請求項９】
請求項５に記載の方法であって、前記ピストンを前記シリンダ中に引っ込める前記ステップは、前記供給導管中の圧力が前記ヘッドチャンバ中の圧力より小さいときに行われることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の方法であって、前記ピストンを前記シリンダ中に引っ込める前記ステップは、前記ピストンに作用する前記油圧負荷Ｌが、式Ｌ≧Ｒ＊Ｐｓ−Ｐｒ＋Ｋを満たすときに行われることを特徴とする方法。但し、Ｒは，前記ヘッドチャンバ中の前記ピストンの表面積の、前記ロッドチャンバ中の前記ピストンの表面積に対する比、Ｐｓは前記供給導管中の圧力、Ｐｒは前記戻り導管中の圧力、Ｋは前記油圧システム中の損失を表す値である。
【請求項１１】
請求項５に記載の方法であって、
前記弁アセンブリが、前記ヘッドチャンバを、ソースから加圧油圧油を導く供給導管に結合する第一の弁と、前記ロッドチャンバを前記供給導管に結合する第二の弁と、前記ヘッドチャンバを、タンクに接続された戻り導管に結合する第三の弁と、前記ロッドチャンバを前記戻り導管に結合する第四の弁とを有し、
前記シリンダから前記ピストンを引き出す前記ステップは、前記第二の弁と前記第三の弁とを開くことにより行われ、
前記シリンダに前記ピストンを引っ込めるステップは、前記第一の弁と前記第四の弁とを開くことにより行われることを特徴とする方法。
【請求項１２】
シリンダ中のロッドチャンバとヘッドチャンバとを規定するピストンを有する該シリンダと、ソースから加圧油圧油を導く供給導管に前記ヘッドチャンバを結合する第一の弁と、前記ロッドチャンバを前記供給導管に結合する第二の弁と、タンクに接続された戻り導管に前記ヘッドチャンバを結合する第三の弁と、前記戻り導管に前記ロッドチャンバを結合する第四の弁とを有する油圧システムを操作する方法であって、
前記ピストンの所望の動きを指示する指令を受けるステップと、
前記油圧アクチュエータ上に作用する油圧負荷を決定するステップと、
前記供給導管中に存在する第一の圧力を示すステップと、
前記戻り導管中に存在する第二の圧力を示すステップと、
前記指令、前記油圧負荷、前記第一の圧力及び前記第二の圧力に応じて、標準動力収縮（ピストン引出）モード、標準動力拡張（ピストン引出）モード、標準動力拡張（ピストン引込）モード及び標準動力収縮（ピストン引込）モードの中から計量モードを選択するステップと、
選択された前記計量モードに応じて、前記第一、第二、第三及び第四の弁のうちの二つを表３に規定したように開くステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記計量モードを選択するステップは、低側再生拡張モード、高側再生拡張モード、高側再生収縮モード及び低側再生収縮モードの中から選択することもできることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記計量モードを選択するステップは、
前記油圧負荷Ｌに応じて前記シリンダから前記ピストンを引き出すか、前記シリンダ中に前記ピストンを引き込むかを決定するステップと、
表２に与えられる油圧負荷／圧力関係が所与の計量モードを満たすか否かに基づいて該所与の計量モードを選択するステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、一以上の所与の計量モードに対する油圧負荷／圧力関係が満たされるときに、表２に特定された順で、前記指令により指示された方向にピストン移動を生じる前記第一の計量モードを選択する前記ステップが選択されることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記ヘッドチャンバ中の第三の圧力を検出するステップと、
前記ロッドチャンバ中の第四の圧力を検出するステップと、
前記第三の圧力及び前記第四の圧力に応じて前記油圧負荷Ｌを計算するステップと
を更に備えたことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記油圧負荷Ｌが、式Ｌ＝Ｒ＊Ｐａ−Ｐｂに応じて決定されることを特徴とする方法。但し、Ｒは，前記ヘッドチャンバ中の前記ピストンの表面積の、前記ロッドチャンバ中の前記ピストンの表面積に対する比、Ｐａは前記ヘッドチャンバ中の圧力、Ｐｂは前記ロッドチャンバ中の圧力である。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記ピストン上に作用する力Ｆｘを検出し、式Ｌ＝−Ｆｘ／Ａｂを使用することにより、油圧負荷Ｌを決定することを特徴とする方法。但し、Ａｂは前記ロッドチャンバ中の前記ピストンの表面積である。
【請求項１９】
第一のポートと第二のポートとを有する油圧アクチュエータと、ポンプから加圧油圧油を導く供給導管に前記第一のポートを結合する第一の弁と、前記供給導管に前記第二のポートを結合する第二の弁と、タンクに接続された戻り導管に前記第一のポートを結合する第三の弁と、前記戻り導管に前記第二のポートを結合する第四の弁とを有する油圧システムを操作する方法であって、
前記油圧アクチュエータの所望の動きを指示する指令を受けるステップと、
前記油圧アクチュエータ上に作用する油圧負荷の大きさを示すパラメータを検出するステップと、
前記油圧システム中の圧力を検出するステップと、
前記指令、前記油圧負荷及び前記圧力に応じて、前記第一の弁と前記第四の弁とが開かれ、前記供給導管からの油圧油が第一の方向に前記油圧アクチュエータを駆動する第一の計量モードと、前記第二の弁と前記第三の弁とが開かれ、前記供給導管からの油圧油が前記油圧アクチュエータを第二の方向に駆動する第二の計量モードと、前記油圧アクチュエータが前記第二の方向に移動している間前記第一の弁と前記第四の弁とが開かれ、油圧油が、前記油圧アクチュエータから前記供給導管に流れ、更に前記戻り導管から前記油圧アクチュエータに流れる第三の計量モードとの中から計量モードを選択するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記計量モードを選択するステップは、前記油圧アクチュエータが前記第一の方向に移動している間前記第二の弁と前記第三の弁とが開かれ、油圧油が、前記油圧アクチュエータから前記供給導管に流れ、更に前記戻り導管から前記油圧アクチュエータに流れる第四の計量モードからも選択することができることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、前記油圧システム中の前記圧力検出ステップが、前記供給導管と前記戻り導管との少なくとも一方中の圧力を検出するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、前記油圧負荷を決定するステップが、前記第一のポートと前記第二のポートの少なくとも一つに隣接する油圧油の圧力を検出するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１９に記載の方法であって、可逆逆止め弁を介して前記供給導管に前記第一の弁と前記第二の弁とを接続するステップを更に有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
ソースからの加圧油圧油を導く供給導管と、タンクに接続された戻り導管とに、弁アセンブリにより共に接続された第一のチャンバと第二のチャンバとを有するピストン−シリンダ装置を有する油圧システムを制御する方法であって、
油圧アクチュエータの所望の動きを指示する指令を受けるステップと、
前記油圧アクチュエータ上に作用する油圧負荷を検出するステップと、
前記油圧システム中に存在する圧力を示す圧力値を求めるステップと、
前記指令、前記油圧負荷及び前記圧力値に応じて、前記第一のチャンバから、前記第二のチャンバと前記供給導管との双方に油圧油を送るように前記弁アセンブリを操作するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、前記弁アセンブリを操作する前記ステップが前記ピストン−シリンダ装置の引き込みを生じることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、前記圧力値を求めるステップが前記油圧システム中の圧力を検出するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２４に記載の方法であって、圧力値を求めるステップが、前記供給導管と前記戻り導管との少なくとも一つの中の油圧油の圧力を決定するステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）適用無し。
（連邦資金による研究開発に関する陳述）適用無し。
本発明は、機械を操作するための油圧システムで、複数の機能を有し、独立した油圧アクチュエータをそれぞれが有する油圧システムに係り、特に、再生モードで動作するシステムに関する。その再生モードにおいては、一つの機能から排出された加圧油圧油が別の機能に送られてその機能を作動させる。
【背景技術】
【０００２】
広範囲な種々の機械が複数の可動部材を有する。これらの可動部材は、シリンダ及びピストン装置等の独立した油圧アクチュエータにより操作され、油圧アクチュエータは、また、弁アセンブリにより制御される。従来、弁アセンブリは、シリンダの一チャンバ中への加圧油圧油の流れと、他のシリンダチャンバからの油圧油の流れを制御している。どのシリンダチャンバが加圧油圧油を受け入れるかが、機械部材の運動方向を決定する。ピストン、したがって機械部材の速度は、これらの流れの少なくとも一つを比例的に制御することにより変化させることができる。
【０００３】
その比例的な油圧油の制御のために、油圧アクチュエータは油圧回路分岐の一部である。この油圧回路分岐は、各シリンダチャンバを供給導管に結合する一対の比例電気油圧弁と、これらのシリンダチャンバをタンク戻り導管に接続するもう一対の同様な弁とを有する。これらの弁は、例えば米国特許第６，７７５，９７４号に記載された方法に基づいて、速度等によりそれぞれ独立に操作される。その方法においては、機械操作者は、電気信号をシステムコントローラに送信する入力装置を操作することにより、油圧アクチュエータに対して所望の速度を指示する。システムコントローラは、油圧アクチュエータに作用する力の量を示すセンサ信号も受信する。これらの所望の速度信号と力の信号とは、油圧回路分岐中の油圧油の流量を特徴付ける等価流量係数を決定するために用いられる。この等価流量係数から、第一及び第二の弁流量係数が求められ、これらの求めた弁流量係数は、油圧流量を制御して油圧アクチュエータの所望の運動を生じる二個の比例電気油圧弁を駆動するために用いられる。これらの流量係数は、油圧システムの各部でのコンダクタンス又はリストリクタンスのいずれかを特徴付ける。弁流量係数は、各弁を開き、関連する流量レベルを生じる電流に変換される。
【０００４】
油圧シリンダを操作する動力拡張モードと動力収縮モードとの間、供給導管からの油圧油は、一つのシリンダチャンバに供給され、他方のシリンダチャンバから排出される全ての油圧油が、システムタンクに導く戻り導管に流入する。ある条件では、外部負荷、又は機械に作用する他の力が、供給導管からの大きな圧力が無くとも、シリンダ／ピストン装置の拡張と収縮とを可能にする。例えば、バックホーにおいては、バケツが重い物質で満たされたとき、重力によりブームが下げられ得る。この力が、ブームシリンダの一つのチャンバから弁アセンブリを通ってタンク戻り導管に油圧油を駆動する。同時に、ある量の油圧油が、弁アセンブリを通って供給導管から、拡張している他方のシリンダチャンバ中に引き出される。しかし、供給導管の油圧油は、後者の油圧油の流れが生じるために大きな圧力に維持されなければならない訳ではない。この状況で、油圧油は、かなり高い圧力でシリンダから排出され、それにより、圧力がタンク中から開放されるときに通常失われるエネルギーを含む。
【０００５】
機械の効率と経済的な動作を最適化するために、排出する油圧油のエネルギーを使用しないでタンク中に開放する代わりに、そのエネルギーを使用することが望ましい。いくつかの油圧システムの適当な圧力状態の下では、一つのシリンダチャンバから排出される油圧油は、弁アセンブリにより、拡張している他方のシリンダチャンバへ送られる。この自己再生として参照するモードは、排出する油圧油のエネルギーを、伸張するチャンバを少なくとも部分的に充填するために用い、それにより、供給導管からの油圧油の量を減少させるか無くする。
【０００６】
バックホーの例を続けると、ブームが下がっているので、機械操作者は、圧力を受けた油圧油がそのアームに対する油圧シリンダに供給されることを必要とするバックホーアームを持ち上げているかも知れない。したがって、アームアクチュエータがエネルギーを消費しつつ、一方ブームシリンダがエネルギーを放出し続ける。排出された油圧油のエネルギーをアームシリンダに伝えることができ、シリンダを全体的に作動させるか、又は少なくとも、一般的に「交差機能再成」と参照される動作である、ポンプにより供給される加圧油圧油を増大させることができれば、有利であろう。この場合、一つの機能からのエネルギーが、自己再生モードにおいて同一の機能により用いられるよりも、別の機能により用いられる方がより効率的に用いられるかもしれない。米国特許第６，５０２，３９３号には、交差機能再成モードを含む数個のモードで動作できる油圧システムが開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
種々の動作モードの全てが所与の時点で実行可能なわけではなく、油圧システムの異なる部分に存在する圧力条件と、機械の構成要素に作用する外部の力とに応じる。したがって、どの動作モードが現在実行可能であるかを決定し、利用可能な最も経済的な動作モードを自動的に選択する機構を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
油圧システムは、例えば、シリンダ中のロッドチャンバとヘッドチャンバとを規定する可動ピストンを備えた油圧シリンダ等のアクチュエータを有する。ロッドチャンバとヘッドチャンバとは、ソースから加圧流体を運ぶ供給導管と、タンクに結合された戻り導管とに、弁アセンブリによって選択的に結合される。しかし、他の型の油圧アクチュエータを用いることもできる。
【０００９】
油圧システムを操作する方法は、ピストンに作用する力を検出するステップを含む。例えば、ロッドチャンバとヘッドチャンバとの少なくとも一方の中の圧力を測定することにより、又はピストンに取り付けられた力センサにより、前記力を検出することができる。供給導管及びタンク導管の少なくとも一つにおける圧力等の、油圧システム中の他の圧力が、周知の大きさを有する。油圧システム中の力と圧力とに応じて、この方法は、シリンダからピストンを引き出すステップか、シリンダ中へピストンを引っ込めるステップかの少なくとも一方を行う。シリンダからピストンを引き出すステップは、弁アセンブリを操作して、ヘッドチャンバを戻り導管に接続し、ロッドチャンバを供給導管に接続し、それにより油圧油をロッドチャンバから供給導管に送ることによりなされる。ピストンをシリンダ中に引っ込めるステップは、弁アセンブリを操作して、ロッドチャンバを戻り導管に接続し、ヘッドチャンバを供給導管に接続することにより、それにより油圧油をヘッドチャンバから供給導管に送ることによりなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照する。機械の油圧システム１０は、例えば、シリンダ１１又は回転モータ等の、油圧アクチュエータにより操作される機械要素を有する。油圧システム１０は、（図示しない）エンジンや電気モータ等の原動機により駆動される可変容量形ポンプ１２を用いて、タンク１３から油圧油を引き出し、この油圧油に圧力を掛けて供給導管１４に供給することが望ましい。交差機能再成をなすためのここに記載する新規な概念は、定容量形ポンプや他の型の油圧アクチュエータを用いる油圧システムに基づいて実施することもできることを理解すべきである。標準動作モードにおける供給導管１４は、油圧油を複数の油圧機能１９〜２０へ供給する。油圧油は、油圧機能１９〜２０から、タンク制御弁１８により接続された戻り導管１７を通ってタンク１３に戻る。
【００１１】
供給導管１４及び戻り導管１７は、油圧システム１０が配置された機械の複数の油圧機能に接続されている。これらの機能の一つ２０を詳細に説明し、他の機能１９は、他の機械部材を動作させるための同様な構成要素を有している。代表的な油圧システム１０は、各機能の弁と制御回路とが関連する油圧アクチュエータに隣接して位置する分散型の油圧システムである。
【００１２】
所与の機能２０は弁アセンブリ２５を有し、この弁アセンブリ２５は、電気的に可逆のチェック弁２９により供給導管１４に結合されたノード「ｓ」を有している。可逆なチェック弁２９は、油圧油が供給導管１４からノード「ｓ」にだけ流れることのできる第一の位置と、油圧油がノード「ｓ」から供給導管１４にだけ流れることのできる第二の位置とを有している。タンク戻り導管１７は、もう一つのノード「ｔ」で弁アセンブリ２５に接続されている。弁アセンブリ２５の第一の作業ポートノード「ａ」は、シリンダ１１のヘッドチャンバ２６に対する第一のポートに結合されている。第二の作業ポートノード「ｂ」は、シリンダロッドチャンバ２７に対する第二のポートに接続されている。四個の電気油圧比例弁２１，２２，２３及び２４が、ノード間の油圧油の流れ、したがってシリンダ１１への及びシリンダ１１からの流量、を制御する。第一の電気油圧比例（ＥＨＰ）弁２１は、ノードｓ及びａの間に接続されている。第二の電気油圧比例弁２２は、ノード「ｓ」及び「ｂ」の間の流れを制御し、一方第三の電気油圧比例弁２３は、ノード「ａ」とノード「ｔ」との間にある。第四の電気油圧比例弁２４は、ノード「ｂ」と「ｔ」との間にある。
【００１３】
所与の機能２０のための油圧の構成要素は二個の圧力センサ３６及び３８も有し、これらの圧力センサ３６，３８は、それぞれ、ヘッドチャンバ２６及びロッドチャンバ２７内の圧力Ｐａ及びＰｂを検出する。もう一つの圧力センサ５１が、この機能のノード「ｔ」に現れる戻り導管圧力Ｐｒを検出する。さらに、圧力センサ４０が、供給導管１４中の圧力Ｐｓを測定する。これらの２個のセンサ５１，４０は全ての機能１９及び２０に対して作用する。
【００１４】
四個の圧力センサ３６，３８，４０及び５１からの信号は機能コントローラ４４に対する入力として印加される。機能コントローラ４４は、四個の電気油圧比例弁２１〜２４を操作して、ピストン２８及びそのロッド４５の所望の動作を、以下に述べるように達成する。機能コントローラ４４はマイクロコンピュータに基づいた回路であり、コンピュータ化されたシステムコントローラ４６からの他の入力信号を受信する。機能コントローラ４４により実行されるソフトウェアプログラムが、出力信号を生成することにより、それらの入力信号に応答する。これらの出力信号は、シリンダ１１を適当に動作させるための特定の量だけ四個の電気油圧比例弁２１〜２４を選択的に開く。
【００１５】
システムコントローラ４６は、油圧システム１０の全体的な動作を監督し、従来のメッセージプロトコルを用いて通信ネットワーク５５を介して機能コントローラ４４と信号を交換する。システムコントローラ４６は、ポンプ１２の放出口での供給導管圧力センサ４０からの信号と、戻り導管圧力センサ５１からの信号も受信する。それらの圧力信号に応答して、システムコントローラ４６が、タンク制御弁１８と可変容量型ポンプ１２とを操作する。複数のジョイスティック４７及び４８が、機械操作者が、油圧機能がどのように動作すべきかを指示するために、システムコントローラ４６に接続される。
【００１６】
図２に関して、油圧システム１０の制御に関連するタスクが異なったコントローラ４４及び４６の間で分配される。単一の機能２０の動作を考えると、対応するジョイスティック４８からの出力信号が、システムコントローラ４６中の入力回路５０に印加される。入力回路５０は、ジョイスティック４８の位置を示すその出力信号を、そのジョイスティック４８により制御される油圧アクチュエータ１１に対する所望の速度指令を表す信号に変換する。この変換は、コントローラ４６のメモリに格納されたルックアップテーブルにより実施することが望ましい。ピストンロッド４５の指令された速度ｘは、引き出し方向に正として、任意に規定される。
【００１７】
この速度指令は、システムコントローラ４６から各機能コントローラ４４へ送信される。各機能コントローラ４４は、油圧アクチュエータ１１を制御する電気油圧比例弁２１〜２４を操作する。油圧機能２０は、油圧アクチュエータがどこから油圧油を受けて、油圧アクチュエータから排出された油圧油をどこへ向けるのかを決定する幾つかの計量モードのどれにおいても動作することができる。
【００１８】
ポンプからの油圧油が供給導管１４を介してシリンダチャンバ２６又は２７の一つに供給され、他方のチャンバから戻り導管１７へ排出される基本的な計量モードを、動力計量モードとして参照する。特にピストンロッドの移動の方向により、標準動力拡張（ピストン引出）モード及び標準動力収縮（ピストン引込）モードとして参照する。
【００１９】
再び図１に関し、所与の機能が、チャンバ２６又はチャンバ２７の一つから同じシリンダの他方のチャンバ２７又は２６へ排出される油圧油を送ることがある。油圧油を、その機能の弁アセンブリ２５のノードｓを介して送るか、ノードｔを介して送るかにより、計量モードをそれぞれ高側再生又は低側再生として参照する。ピストンが引き込まれつつある間、拡張しつつあるより小さいロッドチャンバ２７中に必要な油圧油の量よりも多い量の油圧油がヘッドチャンバ２６から排出される。低側再生モードでは、その過剰な油圧油が戻り導管１７に流れるが、供給導管１４の圧力が、排出する油圧油の圧力より大きくない場合には、過剰な油圧油は、高側再生モードの供給導管１４に流れる。負荷がシリンダを壊しそうであり、操作者が収縮を指令すると、供給導管１４とロッドチャンバ２７との間の第二の弁２２は、供給導管１４をヘッドチャンバ２６に結合する第一の弁２１と同時に開いて、この結果、主としてロッドの断面積のみにより負荷が運ばれる。このことにより、圧力が増大し、他の同時に活性化している機能を駆動する可能性、又はオーバーセンタ可変容量形ポンプ１２を介して原動機を駆動する可能性が増大する。その負荷からの力によりピストンがシリンダ１１から引き出されるときには、より小さなロッドチャンバ２７から油圧油を排出するときに比べて、より多い量の油圧油がヘッドチャンバ２６を充填するのに必要である。したがって、低側再生モード中の拡張の間、他の機能から到来するその油圧油と共に、追加の油圧油がタンク戻り導管１７から引き出される。高側再生モードがピストンを引き出すことに用いられるときには、追加の油圧油は供給導管１４から到来する。
【００２０】
一つの機能内のある圧力条件では、シリンダ１１から排出される全ての油圧油を供給導管１４に供給して、別の同時に活性化される油圧機能を完全に作動させるか、ポンプ１２により供給される油圧油を少なくとも補足するかすることができる。これらの「交差機能再成」モードは、大きな外部負荷が油圧アクチュエータ１１に力Ｆｘを掛けているときに生じる。その力がピストンロッド４５を引っ込めようとするときには、通常（第一及び第四の弁２１及び２４が開く）標準動力拡張モードであるものの中に弁アセンブリ２５を置くことにより、シリンダヘッドチャンバ２６から低い圧力の供給導管１４に高い圧力の油圧油が送られる。油圧油は戻り導管１７からロッドチャンバ２７に引き込まれる。このモードは、標準動力拡張（ロッド引込）として参照される。同様に、外力Ｆｘがピストンロッド４５を引き出させようとするときには，通常（第二及び第三の弁２２及び２３が開く）標準動力収縮モードであるものの中に弁アセンブリを置くことにより、シリンダロッドチャンバ２７から低い圧力の供給導管１４に高い圧力の油圧油が送られる。油圧油は、戻り導管１７からヘッドチャンバ２６に引き込まれる。このモードは、標準動力収縮（ピストン引出）として参照される。これらの後者の計量モードの一つが実行可能であるか否かは、所望のピストンの移動の方向と、油圧機能２０の異なるノードでの相対圧力とによる。
【００２１】
図２に関して、関連する油圧機能２０の機能コントローラ４４が計量モード選択ルーチン５４を実行することにより、特定の機能に対する計量モードが選択される。このソフトウェア選択ルーチン５４は、この特定の機能２０における供給導管１４と戻り導管１７との圧力Ｐｓ及びＰｒと共に、（速度指令により指示されたような）ピストン運動の所望の方向、並びにシリンダチャンバ圧力Ｐａ及びＰｂに応じて、計量モードを決定する。これらの圧力の関係は、「駆動圧力」として参照される正味の圧力が所与の計量モードにおいて適切な動作のためにピストン２８に印加されるか否かを示す。種々の計量モードが異なる駆動圧力を必要とする。供給導管１４と戻り導管１７との中の圧力を測定する以外の技術を、これらの圧力を求めるために使用することができる。例えば、定容量形ポンプと圧力レギュレータとが常に所望の圧力設定値に供給導管圧力を制御する場合、その圧力値を、測定する必要なく使用できる。
【００２２】
種々の計量モードに対してピストン２８の適当な運動を生じるのに必要な駆動圧力Ｐｅｑが表１中の式により与えられる。
【表１】
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これらの式において、Ｒは、シリンダ１１のヘッドチャンバ２６中のピストン表面積のロッドチャンバ２７中のピストン表面積に対する比である（Ｒ≧１．０）。所与の計量モードが、指令された方向へのピストン及びピストンロッドの移動を生じるためには、対応する駆動圧力（Ｐｅｑ）が、正の値を有するばかりでなく、弁の損失に打ち克つに足りるほど十分に大きくなければならない。
【００２３】
所与の時点に特定の計量モードが実行可能であるか否かは、所望の運動の方向と、油圧アクチュエータ（例えば、シリンダ１１）に作用する油圧負荷Ｌの機能である。望ましい技術においては、この油圧負荷は、式Ｌ＝Ｒ＊Ｐａ−Ｐｂにより計算される。あるいは、この油圧負荷は、例えば、ピストンロッド４５に搭載されたロードセル４３を用いて力Ｆｘを計測し、式Ｌ＝−Ｆｘ／Ａｂを用いて評価できる。ここで、Ａｂは、ロッドチャンバ２７中のピストンの表面積である。しかし、この油圧負荷は、ピストンロッド４５に作用する外力Ｆｘの変化ばかりでなく、導管の流れ損失と、シリンダの摩擦の変化とに応じて変化する。したがって、この代わりの技術は、ある油圧の機能に対しては受け入れられるが、他の場合には、導管の損失とシリンダの摩擦とが計算に入れられていないので、正確さの少ない計量モードの遷移が生じる可能性がある。
【００２４】
駆動圧力Ｐｅｑが０である場合は、シリンダ１１に作用する力は、油圧により平衡が保たれ、動きが生じない。しかし、駆動圧力Ｐｅｑは、動きを生じさせるためには打ち克たなければならないシリンダ摩擦、弁損失及び導管損失を表す値Ｋ以上でなければならない（すなわち、Ｐｅｑ≧Ｋ）。この条件が満足される場合、ピストンロッド４５は、アセンブリ２５中の弁２１〜２４の適当な対が開かれるときに、速度指令により指定された方向に移動する。この条件を用いて、表１中の各式中の油圧負荷Ｌを項Ｒ＊Ｐａ−Ｐｂで置き換えることにより、表２中の油圧負荷／圧力の関係が生じ、それにより、所与の計量モードが、所与の時点で実行可能かどうかを決定するのに用いる負荷範囲が規定される。
【表２】
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表２中の計量モードは、ピストン及びピストンロッドの運動の方向、すなわち引き出すか引っ込めるか、に応じて四つ組に分類される。
【００２５】
指令速度の方向に応じて、計量モード選択ルーチン５４が、表２中の四つの式の対応する組を解析し、どれが現在の条件に当て嵌まるかを決定する。これらの式のうちの一以上が当て嵌まる可能性があるので、多数の有効な計量モードが同時に存在できる。どの計量モードが所望の速度を達成しながら最も効率的で経済的な動作を提供するかに基づいて、使用する特定の有効な計量モードを選択する。各組の中で四個の計量モードが、一般的に最も有効で経済的な計量モードから、一般的に最も少なく有効で経済的な計量モードの順に列挙される。したがって、複数の計量モードが使用のために実行可能である場合、表２のリストで最も高い計量モードが、多くの環境で選択される。例えば、ピストンロッドを引き出すためには、油圧負荷が負であれば、標準動力収縮（ピストン引出）モードが好ましい。この場合、弁２２及び２３が、標準動力収縮（ピストン引込）モードに関して開かれるであろう。しかし、負の油圧負荷は、ピストンロッドを引き出させ、それにより、別の機能による使用のために、ロッドシリンダチャンバ２７から供給導管１４に油圧油を押し込む。この動作は、戻り導管１７からその機能へ油圧油を引き出し、拡張するヘッドシリンダチャンバ２６を満たす。
【００２６】
いったん選択されると、その計量モードは、システムコントローラ４６と、それぞれの機能コントローラ４４の弁制御ルーチン５６とに知らされる。弁制御ルーチン５６は、選択された計量モード、圧力測定値（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｓ，Ｐｒ）及び速度指令を使用し、ピストン２８の指令速度を達成するような方法で電気油圧比例弁２１〜２４を操作する。各計量モードにおいて、アセンブリ２５中の弁の二個が活動状態、すなわち開かれている。この計量モードは、どの対の弁を開くかを規定し、弁制御ルーチン５６が、圧力と指令された速度ｘとに基づいて、これらの弁のそれぞれが開くべき量を決定する。電気油圧弁２１〜２４の選択された一つを比例的に操作するための電流レベルを生じる一組の弁ドライバ６０に弁制御ルーチン５６が送る一組の四個の出力信号がこれにより生じる。米国特許第６，７７５，９７４号に記載されているような方法に基づく速度に応じて、これらの弁を操作できる。この記述は、参照によりここに組み込まれる。
【００２７】
特に、標準動力収縮（ピストン引出）モードにおいて、第二及び第三の電気油圧比例（ＥＨＰ）弁２２及び２３が開かれる。この対の弁は、以前の油圧システムでは、シリンダ１１中にピストン２８を引っ込めるためのみに開かれていたが、標準動力収縮（ピストン引出）モードに対して規定された条件の下でこれらの弁を開くことは、ピストンを引き出すように作用する外力が、供給導管１４からの圧力によるピストン上の力より大きいために、ピストンを引き出す。その力関係の下で、ピストン２８はシリンダ１１から引き出される。低側再生拡張モードに対して、第三及び第四のＥＨＰ弁２３及び２４が開かれ、第一及び第二のＥＨＰ弁２１及び２２が高側再生拡張モードに対して開かれる。標準動力拡張（ピストン引出）モードにおいて、第一及び第四のＥＨＰ弁２１及び２４が開かれる。
【００２８】
第一及び第四のＥＨＰ弁２１及び２４は、標準動力拡張（ピストン引込）モードにおいても開かれる。しかし、この後者のモードが選択された場合、ピストン２８を引っ込めようとする外力が、供給導管１４からの圧力によるピストン上の力よりも大きいので、ピストンはシリンダ１１の中に引込む。高側再生収縮モードにおいては、第一及び第二のＥＨＰ弁２１及び２２が開かれ、一方第三及び第四のＥＨＰ弁２３及び２４が低側収縮モードで開かれる。標準動力収縮（ピストン引込）モードに対して、第二及び第三のＥＨＰ弁２２及び２３が開かれる。
【００２９】
種々の計量モードで開かれる弁は、表３に要約される。
【表３】
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【００３０】
指令された速度ｘを達成するために、システムコントローラ４６が可変容量形ポンプ１２を操作し、油圧システム１０中の全ての油圧機能の油圧油供給要求を満たす供給導管１４中の圧力レベルを生成する。その目的のために、システムコントローラ４６は、供給導管１４から油圧油を消費する計量モードで動作する各活性化機械機能の必要に合致するように、個々のポンプの供給圧力の設定値（Ｐｓ設定値）を決定する圧力制御ルーチン６２を実行する。最大値を有する供給圧力の設定値が、供給導管圧力の指令として選択され、この供給圧力指令は可変容量形ポンプ１２を制御するポンプドライバ６５に送られ、供給導管１４中に必要な圧力を生じる。
【００３１】
システムコントローラ４６は、タンク制御弁１８も操作して、全ての油圧機能１９及び２０の圧力要求を満たすように、戻り導管１７中の圧力レベルを制御する。圧力制御ルーチン６２は、同様に、戻り導管１７から油圧油を消費する計量モードで動作している油圧システム１０の各機能に対する戻り導管圧力の設定値を計算する。その圧力レベルを達成するためのタンク制御弁１８の操作で弁ドライブ６４により用いられる戻り導管圧力指令として、それらの機能の戻り導管圧力の設定値の最大のものを選択する。
【００３２】
上述した記載は、本発明の望ましい実施の形態に主として向けられた。本発明の範囲内の種々の代案に対して幾つかの注意が与えられたが、当業者が、本発明の実施の形態の開示から現在明瞭な追加の代案を実現しそうであることが予期される。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲から決定すべきであって、上の開示により制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を具体化する代表的な油圧システムの概略図である。
【図２】図１の油圧システムの制御図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  油圧システム
１１  シリンダ
１２  可変容量形ポンプ
１３  タンク
１４  供給導管
１７  戻り導管
１８  タンク制御弁
１９，２０  油圧機能
２１〜２４  電気油圧比例弁
２５  弁アセンブリ
２６  ヘッドチャンバ
２７  ロッドチャンバ
２８  ピストン
２９  可逆逆止め弁
３６，３８，４０，５１  圧力センサ
４４  機能コントローラ
４６  システムコントローラ
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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