(57)【要約】ポンプ（２２）制御のための電気油圧制御システムが開示される。油圧アクチュエータ（５０）は、斜板の勾配を制御するように構成される。油圧アクチュエータ（５０）の位置は、それぞれがアクチュエータ（５０）のいずれかの側の２つの圧力室（５４と５６）の中へ（から外へ）の加圧流体の流出を制御することにより制御される。流体通路（６２）は、通路をタンク（４０）へ選択的に接続するように備えられる。通路は、各圧力室（５４および５６）のためのオリフィス（６８と７０）を有している。アクチュエータ（５０）は、アクチュエータ（５０）の位置に依存して、オリフィス（６８および７０）の１つ以上のすべてまたは一部を選択的に遮断するように構成される。制御システムの構成要素は、アクチュエータ（５０）が電力のロスに際してニュートラルまたはニュートラルに近い位置に戻るように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体の供給源と、
タンク（４０）と、
第１の圧力室（５４）と第２の圧力室（５６）との間に配置されたアクチュエータ（５０）と
前記第１の圧力室（５４）と選択的に連通する第１のオリフィス（６８）と前記第２の圧力室（５６）と選択的に連通する第２のオリフィス（７０）とを有する流体通路（６２）と、
前記流体通路（６２）に配置された、開位置および閉位置を有するドレン弁（６４）と
を備え、
前記ドレン弁（６４）が開位置にある場合、流体は、前記第１のオリフィス（６８）および前記第２のオリフィス（７０）の両方から前記タンク（４０）に流入可能であり、
前記ドレン弁（６４）が閉位置にある場合に、流体は、前記第１のオリフィス（６８）および前記第２のオリフィス（７０）の両方から前記タンク（４０）に流入するこを制限されること
を特徴とする油圧システム。
【請求項２】
前記ドレン弁（６４）は、第１の機械手段によって開位置に向かって偏向され、第１の電気手段によって閉位置に向かって偏向されることを特徴とする請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
第１の位置と第２の位置とを有する第１の制御弁（５８）をさらに含み、前記第１の制御弁（５８）の前記第１の位置は、第１の圧力室（５４）を前記供給源と連通させ、前記第１の制御弁（５８）の前記第２の位置は、前記第１の圧力室（５４）を前記タンク（４０）と連通させることを特徴とする請求項２に記載の油圧システム。
【請求項４】
前記第１の制御弁（５８）は、第２の機械手段によって前記第１の位置に向かって偏向されることを特徴とする請求項３に記載の油圧システム。
【請求項５】
前記第１の制御弁（５８）は、第２の電気手段によって前記第２の位置に向かって偏向されることを特徴とする請求項４に記載の油圧システム。
【請求項６】
第１の位置と第２の位置とを有する第２の制御弁（６０）をさらに備え、前記第２の制御弁（６０）の前記第１の位置は、第２の圧力室（５６）を前記供給源と連通させ、前記第２の制御弁（６０）の前記第２の位置は、前記第２の圧力室（５６）を前記タンク（４０）と連通させることを特徴とする請求項５に記載の油圧システム。
【請求項７】
前記第２の制御弁（６０）は、第３の機械手段によって前記第１の位置に向かって偏向されることを特徴とする請求項６に記載の油圧システム。
【請求項８】
前記第２の制御弁（６０）は、第３の電気手段によって前記第２の位置に向かって偏向されることを特徴とする請求項７に記載の油圧システム。
【請求項９】
傾斜角を有する斜板をさらに備え、前記アクチュエータの動きは、前記傾斜角における変化をもたらすことを特徴とする請求項８に記載の油圧システム。
【請求項１０】
前記供給源は、チャージポンプ（２８）であることを特徴とする請求項９に記載の油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に油圧アクチュエータに関し、特に可変容量型ポンプを制御するための、作動停止時にニュートラルにする電気油圧制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
可変容量型油圧ポンプは、様々な用途に対し加圧された圧液を提供するために、油圧システムで広く用いられる。ブルドーザー、ローダーなどの多くのタイプの装置は、動作するために油圧システムに大きく依存し、固定容量型ポンプを超える、より大きな制御を提供するために可変容量型ポンプを利用する。
【発明の概要】
【０００３】
様々な制御方式が、このような可変容量型油圧ポンプの斜板角度を制御するために利用されている。このような１つの制御方式は、２００１年７月９日にカルステン・フィビンにより出願された米国特許第６，５５３，８９１号（それは参考文献として本明細書に援用される）に開示される。しかしながら、電力喪失時に作動停止してニュートラル位置となる制御方式を提供することは有用であり得る。
【０００４】
油圧システムが、加圧流体源と、タンクと、第１の圧力室および第２の圧力室との間に配置されたアクチュエータと、第１の圧力室と選択的に連通する第１のオリフィスおよび第２の圧力室との選択的に連通する第２のオリフィスを有する流体通路と、開位置および閉位置を有する流体通路に配置されたドレン弁とを有して、開示される。この開示によれば、流体は、ドレン弁が開位置である場合、第１のオリフィスおよび第２のオリフィスの両方からタンクに流入可能であり、流体は、ドレン弁が閉位置である場合には、第１のオリフィスおよび第２のオリフィスの両方からタンクへ流入することを制限される。
【０００５】
斜板の勾配を制御する方法が、さらに開示される。この方法は、第１の制御弁に連結された第１の電気手段を起動し、第２の制御弁に連結された第２の電気手段を停止させ、ドレン弁に連結された第３の電気手段を起動することにより、斜板の勾配を変化させるステップと、第１の電気手段を停止させ、第２の電気手段を停止させ、第３の電気手段を停止させることにより、ニュートラル位置またはニュートラルに近い位置へ斜板を戻すステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】典型的な装置の側面概略図である。
【図２】典型的なトランスミッションの略図である。
【図３】第１の状態における典型的な制御ポンプハードウェアの略図である。
【図４】第２の状態における図３の典型的な制御ポンプハードウェアの略図である。
【図５】別の実施形態の典型的な制御ポンプハードウェアの略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、典型的な装置１０を図示する。装置１０は、採鉱、建設、農業または当該技術分野において知られている他の産業界などの産業界に関連する作業を実行する、固定装置または可動式装置であり得る。例えば、装置１０は、ブルドーザー、ローダー、バックホウトラクター、掘削機、モータグレーダ、ダンプカー、または陸地を移動する他の装置など、陸地を移動する装置であり得る。装置１０は、また、発電設備、ポンプ、船舶、または他の適当な装置を具現し得る。図１および２を参照すると、装置１０は、フレーム１２と、機器１４と、車輪またはレールなどの牽引手段１８と、エンジン１６（図２）から牽引手段１８に対して動力を伝達するトランスミッション２０（図２）とを含み得る。
【０００８】
図２に示すように、トランスミッション２０は、静圧トランスミッションであってもよいし、加圧流体の供給源（例えば、エンジン１６によって駆動された一次ポンプ２２）、モータ２４、およびバイパス安全弁２６）を含んでもよい。実際上、トランスミッションは、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）、並列経路可変トランスミッション（ＰＰＶ）、または当該技術分野において知られる他のトランスミッションであってもよい。本開示によれば、一次ポンプ２２は、可変容量型アキシャルピストンポンプなどの可変容量型ポンプであってもよいし、その容量は、斜板（図示せず）の傾斜角の変化により変更され得る。モータ２４は、固定容量型油圧モータであってもよい。しかしながら、モータ２４は、その代わりに可変容量型モータであってもよい。トランスミッション２０は、例えば、斜板制御ハードウェア３０に対して加圧流体を提供するチャージポンプ２８（それは図３に、よりいっそう詳細に示される）等の別の加圧流体の供給源をさらに含むことができる。
【０００９】
図３は、制御ハードウェア３０の一部を図示する。制御ハードウェア３０は、アクチュエータ５０の並進運動が一次ポンプ２２の斜板（図示せず）の角度方向の変化をもたらすように、斜板制御アーム（図示せず）を受けるように構成される接続部分５２を有するアクチュエータ５０を含む。アクチュエータ５０の位置は、第１の圧力室５４および第２の圧力室５６によって制御される。第１の圧力室５４は、第１の３位置および３方向制御弁５８によってチャージポンプ２８およびタンク４０と連通するように選択的に配置され、第１の制御弁５８は、スプリング６３などの機械デバイスに対して機能するソレノイド６１などの電気手段によって始動される。同様に、第２の圧力室５６は、第２の位置および３方向の制御弁６０によってチャージポンプ２８およびタンク４０と連通するように選択的に配置され、第２の制御弁は、スプリング６７などの機械デバイスに対して機能するソレノイド６５などの電気手段によって始動される。
【００１０】
図３に関して、アクチュエータ５０の右への動きは、第１の制御弁５８連結されたソレノイド６１を停止させて、第１の圧力室５４をチャージポンプ２８と連通するようにさせ、第２の制御弁６０に連結されたソレノイド６５を起動させて、第２の圧力室５６をタンク４０と連通するようにさせることにより達成される。同様に、アクチュエータ５０の左への動きは、第１の制御弁５８に連結されたソレノイド６１を起動させて、第１の圧力室５４をタンク４０と連通するようにさせ、第２の制御弁６０に連結されたソレノイド６５を停止させて、第２の圧力室５６をチャージポンプ２８と連通するようにさせることにより達成される。
【００１１】
流体通路６２が、第１の圧力室５４と第２の圧力室５６との間に備えられる。通路６２は、通路６２を第１の圧力室５４に接続する第１のオリフィス６８と、通路６２を第２の圧力室５６に接続する第２のオリフィス７０とを有する。図３に示される実施形態において、図示されるように、アクチュエータ５０がニュートラル位置にある場合、第１のオリフィス６８および第２のオリフィス７０は、アクチュエータ５０によって遮断される。アクチュエータのニュートラル位置は、アクチュエータが第１のオリフィス６８および第２のオリフィス７０に関して実質的に中心にあることにより特徴づけられ得る。アクチュエータのニュートラル位置および近ニュートラル位置は、斜板の実質的にニュートラルな配向と、プライマリーのポンプ２２のヌルまたは最小容量とに対応するであることが企図される。
【００１２】
図３に示される実施形態において、アクチュエータ５０の比較的小さな右への動きは、第１の圧力室５４に対して第１のオリフィス６８を開き、アクチュエータ５０の比較的小さな左への動きは、第２の圧力室５４に対して第１のオリフィス６８を開く。ドレン弁６４が、開位置および閉位置を有する通路６２内に配置される。スプリング７２などの機械手段が、ドレン弁６４を開位置に向かって偏向させ、ソレノイド７４などの電気手段が、ドレン弁６４を閉位置に向かって偏向させる。ドレン弁６４が開位置にある場合、流体は、通路６２を通ってタンク４０に流入することができる。ドレン弁６４が閉位置にある場合、流体は、通路６２を介するタンク４０までの流入、第１のオリフィス６８および第２のオリフィス７０のいずれの流れも、他方の第１のオリフィス６８および第２のオリフィス７０に対して制限される。
【００１３】
産業上の利用可能性
一次ポンプ２２の通常動作の間、ソレノイド７４が作動し、ドレン弁６４を閉位置に移動する。このようにして、加圧流体が第１のチャンバ５４および第２のチャンバ５６へ、およびそれらから提供され、アクチュエータ５０を移動させ、斜板の角度を変化させて、プライマリーのポンプ２２の容量を変化させることができる。
【００１４】
電力喪失に際して、制御ハードウェア３０は、図４において示される構成を取りうる。この状態において、第１の制御弁５８および第２の制御弁６０がそれぞれのスプリングによって流れ通過位置へ始動され、第１の圧力室５４および第２の圧力室５６の双方がチャージポンプ２８と連通するようになる。さらに、ドレン弁６４もまた、スプリング７２によって開位置へと偏向される。さらに図４を参照すると、アクチュエータ５０は、ニュートラル位置に残されており、それによって、第２の圧力室５６を第２のオリフィス７０の露出部（Ａｐ２）を通じて通路６２経由でタンク４０と連通させる。第２の圧力室５６からのタンク４０への流体の流れは、第２の圧力室５６が第１の圧力室５４よりも低圧となる結果をもたらす。この圧力不均衡は、アクチュエータ５０をニュートラル位置に向けて偏向させる。しかしながら、斜板上にかかる力により、斜板アームは、アクチュエータ５０にも力（Ｆｓ）をかけ得る。このようにして、アクチュエータ５０は、均衡点に移動するし、それは一般にニュートラル位置に近いものである。摩擦の影響を無視すると、Ａｐ１のこの平衡面積は、式１により、近似することができる。ここで、Ａｃは、第２の制御弁６０の計測面積であり、Ａａｃｔは、第２の圧力室５６における圧力がかけられているアクチュエータ５０の右側の表面積であり、Ｐｃｈａｒｇｅは、チャージポンプ２８から放出されている流体の圧力である。
【００１５】
【数１】
2013508620.tif 000003
【００１６】
したがって、式１を用いることによって、アクチュエータ５０の定常状態位置は、第２のオリフィス７０の露出面積（Ａｐ２）とアクチュエータ５０位置とを比較するマップを用いることにより、近似することができる。
【００１７】
図５に示された別の実施形態において、アクチュエータ５０の大きさは、ニュートラル位置の下に部分的に重なるような（アンダーラッピングのような）サイズである。つまり、ニュートラル位置において第１のオリフィス６８および第２のオリフィス７０の両方が、それぞれ対応する圧力室５４および５６と連通している。このようなアンダーラッピング状態において、Ａｐ１が第１のオリフィス６８の露出面積である場合、Ａｐ１およびＡｐ２関するよる均衡点は、式２（Ｅｑ．２）によって近似することができる。
【００１８】
【数２】
2013508620.tif 000004
【００１９】
したがって、下方ラッピング状態において、式２を用いることにより、アクチュエータ５０の定常状態位置は、アクチュエータ５０位置を露出面積の平方の差分（すなわち、Ａｐ１２−Ａｐ２２）と比較するマップを用いることにより、近似することができる。
【００２０】
開示された油圧システムに対して、様々な変更および変形をすることができることが、当業者にとって明らかであろう。他の実施形態は、開示される油圧システムの詳説および方式の実践から、当業者に明らかとなるであろう。特に、可変容量型ポンプの利用のための本明細書に記載された制御システムは、可変容量型モータにも利用されてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。詳説および例は単なる例であるとみなされ、真の範囲は以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2013508620.tif 000007
【図４】
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【図５】
2013508620.tif 000009
【国際調査報告】
2013508620.tif 000010
2013508620.tif 000011