(57)【要約】液圧駆動装置（１０）は、作動流体を負荷部（１１）を通るように送液するメイン・ポンプ（１６）、加圧された作動流体をメイン・チャンバー（１６）へと連続的に送液するチャージ・ポンプ（１５）、作動流体クーラー（１３）を有して成る。負荷部（１１）を通過した作動流体の少なくとも一部は、加圧下にてチャージ・ポンプ（１５）へと戻され、チャージ・ポンプ（１５）が、加圧された作動流体を作動流体クーラー（１３）を通るようにメイン・ポンプ（１６）へと送液する。
2008528889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷部を通過するように作動流体を送液するメイン・ポンプ、
加圧された作動流体をメイン・ポンプに連続的に送液するチャージ・ポンプ、および
作動流体クーラー
を有して成る液圧駆動装置であって、
負荷部を通過するように送液された作動流体の少なくとも一部が加圧下にてチャージ・ポンプへと戻され、チャージ・ポンプが、加圧された作動流体を作動流体クーラーに通してメイン・ポンプへと送液する、
液圧駆動装置。
【請求項２】
液圧駆動装置が水圧駆動装置である、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項３】
チャージ・ポンプとメイン・ポンプとの間の作動流体の圧力が比較的一定である、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項４】
作動流体クーラーが流体冷却ラジエターである、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項５】
流体冷却ラジエターがマルチプルパス・ラジエターである、請求項４に記載の液圧駆動装置。
【請求項６】
作動流体クーラーがアルミニウム合金から実質的に形成されている、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項７】
チャージ・ポンプおよびメイン・ポンプが、作動流体ポンプ・アッセンブリの一部を成している、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項８】
メイン・ポンプ、チャージ・ポンプまたは作動流体クーラーから回収される作動流体を貯留するためのタンクを更に有して成る、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項９】
チャージ・ポンプが、タンクからの作動流体を吸引し、吸引した作動流体を加圧作動流体として作動流体クーラーへと送液する、請求項８に記載の液圧駆動装置。
【請求項１０】
メイン・ポンプが、作動流体を液圧モーターまたは別の液圧ポンプへと送液する、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項１１】
チャージ・ポンプが、液圧モーターまたは別の液圧ポンプから排出された作動流体を吸引する、請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項１２】
負荷部へと作動流体を送液する送液するメイン・ポンプ、作動流体をメイン・ポンプへと連続的に送液するチャージ・ポンプ、および、作動流体クーラーを有して成る液圧駆動装置で作動流体を冷却する方法であって、
（ｉ）負荷部を通過した作動流体の少なくとも一部を加圧下にてチャージ・ポンプへと戻す工程、および
（ｉｉ）作動流体を作動流体クーラーに通してメイン・チャンバーへと送液する工程
を含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧駆動装置（または油圧駆動装置）に関する。より詳細には、本発明は、循環する作動流体を冷却する必要のある液体駆動装置に関する。
【０００２】
本発明を特に水圧駆動装置に関して説明するものの、水圧駆動装置は単に例示にすぎず、本発明が他の液圧の駆動装置についても適用されることを理解されよう。
【背景技術】
【０００３】
液圧駆動装置を含む土工機械などの種々のプラントおよび機器は、水圧駆動装置の形態を有している。従来において、持続的な負荷の下で比較的高い常温（約２５℃以上）で作動する液圧駆動装置の性能は、かかる装置を循環する作動流体を適切に冷却する性能によって制限されている。
【０００４】
全流量液圧式の水圧駆動装置では、作動流体に起因して液圧ポンプから液圧モーターへとエネルギーが伝えられる。作動流体は、液圧ポンプから液圧モーターへとエネルギーを伝えると、液圧モーターから排出され、作動流体クーラーを通って供給タンクまたはリザーバーへと戻される。供給タンクまたはリザーバーでは、作動流体は再度使用されるまで貯留されることになる。
【０００５】
閉ループ式水圧駆動装置では、上述の全流量液圧式の水圧駆動装置の回路と同様の作動流体回路（または水圧回路）内で作動流体が循環する。しかしながら、閉ループ式水圧駆動装置は、リザーバーの冷却作動流体を作動流体回路の高圧領域へと再度導入するチャージ・ポンプを含んでいる。リザーバーの冷却作動流体が作動流体回路の高圧領域へと再度導入されることによって、高圧回路のモーターケース排出管および内部潤滑回路などからサイフォンで移送される作動流体と交換することができ、作動流体クーラーを介してリザーバーへと戻すことができる。
【０００６】
上述したような水圧駆動装置の作動流体は、水圧駆動装置に外部負荷が加えられると加熱される。ある設計の液圧装置では、生じる熱は外部負荷に比例しており、負荷が大きくなればなるほど、生じる熱が多くなる。
【０００７】
上述したような閉ループ式水圧駆動装置の問題点は、作動流体回路の高圧領域を既に通過したものの、モーターケース排出管および内部潤滑回路などを通過していない装置内の作動流体が、高圧領域を再度通過しなければならず、特に前回の通過時から得た熱を保持した状態で通過しなければならないことである。従って、チャージ・ポンプによってタンクから高圧の作動流体回路に再び導入される流体の温度は、装置の運転に伴って次第に高くなる。その結果、液圧駆動装置の期待される性能は大きく減少してしまう。
【０００８】
例えば、１００キロワットのエネルギーを伝達し、外部負荷または誘発された負荷によって、１２０キロワットという一時的なエネルギー需要がもたらされる（かかるエネルギー需要は、装置の作動流体回路の高圧領域の圧力を増加することによって満たされる）閉ループ式水圧駆動装置では、装置内の作動流体の温度が上昇し、その通常の動作温度または「安定温度」を越えてしまうことになる。このように温度が上昇すると、装置の性能が低下することになる。このような温度上昇を低減させるには、装置の運転を十分な時間停止させるか、あるいは、１００キロワットを大きく下回る負荷需要の下で比較的長時間装置を運転しなければならない。
【０００９】
ある量のエネルギーを伝える全流量式または常套の閉ループ式の水圧駆動装置のタンクは、連続的にエネルギーが供されるように装置を運転した際に作動流体の温度が通常の作動温度を超えることがないような十分な量の作動流体を保持できる容量を有している必要がある。かかる装置が、上述した駆動装置の流体クーラーのような「戻される流体を冷却する機構（return fluid cooling）」を含んでいない場合、それを補償すべく装置のタンク容量を大きくしなければならない。駆動装置が「戻される流体を冷却する機構」を含んでいるか否かに拘わらず、適当な冷却を行うのに必要とされるタンク容量は、全流量回路の場合では通常非常に大きくなり、常套の閉ループ回路の場合であっても、全流量回路の場合の場合よりも僅かに小さくなるにすぎない。エネルギーが大きく負荷が大きい用途では、適当な冷却に必要なタンク容量は通常非常に大きくなり、そのような容量を有するタンクは実用的ではない。
【００１０】
独国特許第３５００３１０Ａ１号（Mannesmann Rexroth GmbH）、日本国特許第１０−０６１６１７号（Taihei Dengiyou KK）、ダウエント抄録・アクセッション番号第９１−２２９１５１／３１（Krasd Mach Tool）、米国特許第５３１７８７２Ａ号（Ingvast）および米国特許第５７０９０８５Ａ号（Herbig）には、冷却された作動流体を必要に応じて主たる作動流体回路へと供給する種々の形態の「オフライン・クーリング（off-line cooling）」を備えた液圧装置が開示されている。他の従来技術とは違って、Rexrothの装置では「ブーストポンプ（boost pump）」を備えており、高間欠回路需要（high intermittent circuit demand）に際して作動流体の不足分を補っている。
【００１１】
上述したような水圧駆動装置の性能を減じることなく、かかる装置の作動流体タンク容量を減じることができることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述の従来技術の不利益な点の１つ以上を解消又は少なくとも軽減することであり、あるいは、有用な選択肢または商業的に好ましい選択肢を供することである。
【００１３】
本発明の他の目的および利点は、図面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。尚、かかる説明は、本発明の好ましい態様を示しており、単なる例示にすぎない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１要旨として、本発明では、負荷部（hydraulic drive）を通過するように作動流体（または圧媒液）を送液するメイン・ポンプ、
加圧された作動流体をメイン・ポンプへと連続的に送液するチャージ・ポンプ（charge pump）、および
作動流体クーラー
を有して成る液圧駆動装置であって、
負荷部を通過した作動流体の少なくとも一部が加圧下にてチャージ・ポンプへと戻され、チャージ・ポンプが、「加圧された作動流体」を作動流体クーラーを通るようにメイン・ポンプ(または主ポンプ、main pump)へと送液する、
液圧駆動装置が供される。
【００１５】
チャージ・ポンプとメイン・ポンプとの間に流体クーラーが配置されているので、比較的高い温度（例えば５２℃以下の温度）で長時間の過負荷の条件でも、十分に冷却された流体を連続的にメイン・ポンプに供することができる。そして、流体クーラー、チャージ・ポンプおよびメイン・ポンプが含まれる装置の主たる閉回路ループ内において、作動流体を冷却することができるので、オフラインで作動流体を冷却しなくてもよい。
【００１６】
液圧駆動装置は、適当な水圧駆動措置であってもよい。好ましくは、液圧駆動装置は、複数の液圧モーターを駆動させる水圧駆動装置（hydrostatic drive apparatus）であってよい。
【００１７】
本発明の装置に用いられるチャージ・ポンプは、いずれの適当なポンプであってよい。チャージ・ポンプは、所望の最大圧力以下で操作できるように設計されているものであってよい。好ましくは、チャージ・ポンプは、６９バール（１０００ｐｓｉ）以下の圧力で操作できるように設計されている。好ましい態様では、チャージ・ポンプが、３５〜４５バール（５００〜６００ｐｓｉ）の最大圧力下で運転できるように設計されている。
【００１８】
チャージ・ポンプとメイン・ポンプとの間の作動流体の圧力は比較的一定であることが好ましい。これによって、好適に設計されている流体クーラーの性能の信頼性が増す。
【００１９】
流体の冷却は、作動流体を適当に冷却できる作動流体クーラーによって行われる。かかる作動流体クーラーは、作動流体がチャージ・ポンプからメイン・ポンプへと移送される際に作動流体を冷却することができ、チャージ・ポンプとメイン・ポンプとの間で生じる高い圧力の下でも運転できるものである。好ましくは、作動流体クーラーは流体冷却ラジエターである。作動流体クーラーが流体冷却ラジエターである場合、かかるラジエターはマルチプルパス・ラジエーター（multiple pass radiator）であることが好ましい。好ましい態様では、作動流体クーラーがアルミニウム合金から実質的に形成されている。作動流体クーラーは、所望の最大圧力以下で作動できるように設計されている。好ましくは、作動流体クーラーは、７０バール（１０１５ｐｓｉ）以下の圧力で作動できるように設計されている。好ましい態様では、流体クーラーは、３５〜４５バール（５００〜６００ｐｓｉ）の最大圧力で作動できるように設計されている。好ましくは、流体クーラーを通過する際に所定量の熱が作動流体から除去されるように、作動流体クーラーは、クーラーの熱遮断容量と、装置によって作動流体に生じる熱との釣り合いがとれるように設計されている。
【００２０】
本発明の装置に用いられるメイン・ポンプは、いずれの適当な可変流量ポンプであってよい。メイン・ポンプは、所望の最大圧力以下で操作できるように設計されているものであってよい。好ましくは、メイン・ポンプは、３１０バール（４５００ｐｓｉ）以下の圧力で操作できるように設計されている。好ましい態様では、チャージ・ポンプが、２６２〜３１０バール（３８００〜４５００ｐｓｉ）の最大圧力下で運転できるように設計されている。
【００２１】
チャージ・ポンプとメイン・ポンプとは、作動流体ポンプ・アッセンブリの一部を成している。
【００２２】
液圧駆動装置には、チャージ・ポンプ、メイン・ポンプまたは作動流体クーラーがそれぞれ複数含まれていてもよい。好ましい態様では、液圧駆動装置は、一対の作動流体ポンプ・アッセンブリおよび単一の作動流体クーラーを含んでいる。
【００２３】
多くの液圧モーター、ポンプまたは他の負荷部では、負荷部を通って送液される作動流体の一部が、潤滑のために使用され、ケース排出管または内部潤滑回路などからサイフォンで移送され得る。本発明では、液圧駆動装置が過剰の作動流体を保持または収集するためのタンクを備えていることが好ましい。また、チャージ・ポンプが、タンクから作動流体を吸引し、吸引した作動流体を加圧状態で作動流体クーラーへと送液できることが好ましい。
【００２４】
好ましくは、メイン・ポンプによって、液圧モーター（hydraulic motor）または別の液圧ポンプ(hydraulic pump)等の負荷部分へと作動流体が送液される。
【００２５】
好ましくは、チャージ・ポンプが、液圧モーターまたは別の液圧ポンプ等の負荷部分から排出された作動流体を吸引する。
【００２６】
本発明の装置がクーラー環境に対して特に好適に使用されるように、装置内の作動流体の温度をサーモスタットで制御してもよい。
【００２７】
第２の要旨として、本発明では、負荷部を通るように作動流体を送液するメイン・ポンプ、作動流体をメイン・ポンプに連続的に送液するチャージ・ポンプ、および、作動流体クーラーを有して成る液圧駆動装置において作動流体を冷却する方法が供される。かかる本発明の方法は、
（ｉ）負荷部を通過した作動流体の少なくとも一部を加圧下にてチャージ・ポンプへと戻す工程、および
（ｉｉ）作動流体が作動流体クーラーを通ってメイン・チャンバーへと送られるように作動流体を送液する工程
を含んで成る。
【００２８】
作動流体の冷却は、作動流体を適当に冷却できる作動流体クーラーによって行われる。かかる作動流体クーラーは、チャージ・ポンプからメイン・ポンプへと移送される作動流体を冷却することができ、チャージ・ポンプとメイン・ポンプとの間で生じる高い圧力の下でも運転できるものである。好ましくは、作動流体クーラーは流体冷却ラジエターである。作動流体クーラーが流体冷却ラジエターである場合、かかるラジエターはマルチプルパス・ラジエーター（multiple pass radiator）であることが好ましい。好ましい態様では、作動流体クーラーがアルミニウム合金から実質的に形成されている。作動流体クーラーは、所望の最大圧力以下で作動できるように設計されている。好ましくは、作動流体クーラーは、７０バール（１０１５ｐｓｉ）以下の圧力で作動できるように設計されている。好ましい態様では、流体クーラーは、３５〜４５バール（５００〜６００ｐｓｉ）の最大圧力で作動できるように設計されている。
【００２９】
負荷部を通って送液された作動流体の一部を、潤滑のために使用してよく、ケース排出管または内部潤滑回路などからサイフォンで移送してもよい。液圧駆動装置が過剰の作動流体を保持または収集するためのタンクを備えていることが好ましい。また、チャージ・ポンプが、タンクから作動流体を吸引し、吸引した作動流体を加圧状態で作動流体クーラーへと送液できることが好ましい。
【００３０】
図１を参照しながら、本発明の好ましい態様について説明する。これにより、本発明をより十分に理解できると共に、本発明の実施が可能となるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１には、本発明の好ましい態様として、水圧駆動装置の形態の液体駆動装置１０が示されている。
【００３２】
本発明の液体駆動装置１０は、一対の作動流体ポンプ・アッセンブリ１２、作動流体クーラー１３、および、作動流体タンクまたは作動流体リザーバー１４を有して成る。
【００３３】
各々の作動流体ポンプ・アッセンブリ１２は、チャージ・ポンプ１５およびメイン・ポンプ１６を含んでいる。各々のチャージ・ポンプ１５の第１入口は、タンク１４の出口に接続されている。そのため、各々のチャージ・ポンプ１５が、タンク出口１４を介してタンク内の低圧の作動流体を吸引することができる。各々のチャージ・ポンプ１５の出口は、作動流体クーラー１３の入口と接続されている。そのため、各々のチャージ・ポンプ１５は、高圧の作動流体を作動流体クーラー１３の入口へと送液できるので、作動流体クーラー１３を通るように作動流体を送液することができる。
【００３４】
作動流体クーラー１３は、各々のポンプ・アッセンブリ１２のメイン・ポンプの入口に接続された出口を備えている。そのため、作動流体クーラー１３の出口から排出された高圧の作動流体が、各々のメイン・ポンプ１６の入口へと流入できる。作動流体クーラー１３は、流体冷却ラジエターの形態を有している。
【００３５】
各々のメイン・ポンプ１６の出口は、個々の液圧モーター１１の入口と接続されている。そのため、メイン・ポンプ１６によって、高圧の作動流体が各々の液圧モーター１１へと送液され得る。
【００３６】
各々の液圧モーター１１の出口は、ポンプ・アッセンブリ１２のそれぞれのチャージ・ポンプ１５の第２入口に接続されている。そのため、液圧モーター１１によって使用された後の低圧の作動流体が、チャージ・ポンプ１５の第２入口へと流入できるようになっている。そして、チャージ・ポンプ１５によって、使用済みの作動流体が装置１０の高圧領域へと再度導入されることになる。尚、装置１０の高圧領域は、チャージ・ポンプ１５の出口から液圧モーター１１の出口までの領域である。
【００３７】
各々の液圧モーター１１の排出管とタンク１４とは相互に接続されている。そのため、液圧モーター１１で使用されたというよりもむしろ液圧モーターから排出された作動流体がタンク１４内へと流入できる。液圧モーター１１から排出される作動流体は、例えば、液圧モーターのケース排出管または内部潤滑回路からサイフォンで移送される作動流体であり得る。
【００３８】
作動流体クーラー１３は、アルミニウム合金から形成されるマルチパス流体冷却ラジエター（または複数の流体通路を備えた冷却ラジエター）であり、そこを通過する高圧の作動流体（装置１０の高圧領域に保持されるのに十分な量の作動流体であり、装置１０の性能を維持するのに最適な温度を有した作動流体）を冷却できるように設計されている。
【００３９】
本発明の装置はコンパクトで効率的である。また、本発明の装置は、液圧原理を使用しており、ギアボックス（または変速機）および機械的な動力伝達装置など現在用いられている常套の機械的方法よりも相当効率的にエネルギーを伝えることができる。
【００４０】
本明細書で特に言及しない限り、特許請求の範囲および明細書で用いられている「有して成る」または「含んで成る」という表現は、言及している要素の他に更なる別の要素をも有する又は含むことを意味している。
【００４１】
また、本明細書で特に言及しない限り、特許請求の範囲および明細書で用いられている「実質的」または「約」という表現は、それによって規定さている数値にのみ限定されるものではないことを意味している。
【００４２】
本発明の範囲または概念から逸脱することなく、当業者によって本発明に修正および変更を加えることができることを理解されたい。尚、当業者に明らかである修正および変更は、特許請求の範囲で規定された範囲内またはその均等の範囲にあるものといえる。
【００４３】
先行技術に関する刊行物が本明細書で言及されている場合、その言及は、その刊行物がオーストラリアその他の国における当該分野の共通一般認識の一部を形成していると認めることにはならないことは明白に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の好ましい態様の液圧駆動装置の模式図である。
【図１】
2008528889.tif 000003
【国際調査報告】
2008528889.tif 000004
2008528889.tif 000005
2008528889.tif 000006