(57)【要約】  車両用、特にピックアップトラック用の補助液圧システムであって、雪かき、ダンプボックスおよび薪割り機などの車載および非車載の両方の補助装備に対して、圧力下の液圧流体を供給するように構成されている。当該補助液圧システムは、電気的に選択可能なポペットバルブを持ったマルチピストン流体ポンプを有しており、かつ、付随するマイクロプロセッサ制御装置を有しており、該マイクロプロセッサ制御装置は可変出力を行わせ、それにより、所望の比例フローが該補助装備に供給されるようになっている。当該システムはまた、方向の制御のための切り替え可能なバルブ装置、流体分配パイプの機構、および、切り離し可能なカップリングを備え、それにより、様々な異なる補助装備を迅速にかつ単純に当該システムに接続することができるようになっている。単純なユーザーインターフェースモジュールもまた備えるため、オペレーターは、車両の中または車両の近傍から、該補助装備に命令を出すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用の補助液圧システムであって、当該補助液圧システムは、
ａ）エンジン駆動のマルチピストン流体ポンプを有し、該ポンプは、電気的に選択可能なポペットバルブと、可変出力を行うようにする付随マイクロプロセッサ制御装置とを持っており、
ｂ）切り替え可能なバルブ装置を有し、該切り替え可能なバルブ装置は、液圧流体の流れの方向を制御するものであり、
ｃ）車両に取り付けられた流体分配パイプの配置構成を有し、該流体分配パイプの配置構成は、予め定められた多数のアクセスポイントにある切り離し可能なカップリングを終点とするものであり、
ｄ）単純なユーザーインターフェースモジュールを有し、該ユーザーインターフェースモジュールは、車両の中または車両の近傍から、前記マイクロプロセッサ制御装置に命令を出すように構成されており、
前記構成によって、様々な異なる補助装備が、迅速にかつ単純に前記補助液圧システムに接続され得るようになっており、かつ、該補助装備に、圧力下にある液圧流体を、完全に制御された比例流にて供給できるようになっている、
前記補助液圧システム。
【請求項２】
車両が、重量区分１または２のピックアップトラックである、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサ制御装置が、
前記マルチピストン流体ポンプの電気的に選択可能なポペットバルブのインレットのリアルタイム制御と、前記切り替え可能なバルブ装置の制御との両方を提供し、前記単純なユーザーインターフェースモジュールからの命令に応じて液圧流体の流れの方向を制御するようになっている、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項４】
前記マルチピストン流体ポンプが、車両の主要内燃エンジンのフロント部に取り付けられており、かつ、プーリを備えており、該プーリは、フロントエンド補機駆動装置（ＦＥＡＤ）の連続的なサーペンタインベルトによって直接駆動されるように構成されており、該サーペンタインベルトは、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、エアコンディショニングコンプレッサ、水用ポンプ、および、車両の他の補助部品をも駆動するものである、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項５】
前記マルチピストン流体ポンプが、車両の標準のパワーステアリングポンプに取って代わっており、かつ、その出力流の一部が、車両のパワーステアリングの要求に向けられている、請求項４記載の補助液圧システム。
【請求項６】
前記マルチピストン流体ポンプが、動力取り出しハウジングに取り付けられており、該ハウジングは、車両のクラッチカバー、ギアボックス、または、四輪駆動トランスファーケースに取り付けられており、かつ、前記マルチピストン流体ポンプが、車両のパワートレインの出力側からギア装置によって駆動されるものである、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサ制御装置が、リモートセンサーから受信した電気信号を通じて前記マルチピストン流体ポンプの前記電気的に選択可能なポペットバルブの閉ループ制御を提供するように構成されており、該リモートセンサーは、前記補助装備の運動をモニターするように構成されており、それにより、前記マイクロプロセッサ制御装置が、車両のエンジン速度とは独立して前記補助装備の応答を制御するようになっている、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項８】
前記マイクロプロセッサ制御装置が、前記電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルと車両のエンジン速度との組合わせを用いて、前記補助装備の運動を間接的に計算することによって、前記マルチピストン流体ポンプの前記電気的に選択可能なポペットバルブの自動制御を提供するように構成されており、それにより、前記マイクロプロセッサ制御装置が、車両のエンジン速度とは独立して前記補助装備の応答を制御するようになっている、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項９】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、車両の構造体に固定して取付けられるように構成されており、かつ、農業用標準規格の１  ３／８インチの直径の６スプラインのシャフトを有して構成されており、それにより、機械的な回転動力取り出しを提供するようになっている、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項１０】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、回転式の産業用装備を駆動するように構成されており、該回転式の産業用装備が、コンクリートミキサー、水用ポンプ、木材チッパー、動力ウォッシャー、穴掘り機、発電機、ウィンチ、高速ブロワー、塩散布機、および、他の類似の装置である、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項１１】
前記補助装備が、二重に作用する液圧シリンダーであり、該液圧シリンダーは、直線式の産業用装備を駆動するように構成されており、該直線式の産業用装備が、雪かき、ゴミ圧縮機、液圧リフト、ダンプボックストレイラー、および、他の類似の装置である、請求項１記載の補助液圧システム。
【請求項１２】
車両用の補助液圧システムであって、当該補助液圧システムは、
ａ）電気的に選択可能なポペットバルブを持ったマルチピストン流体ポンプを有し、該マルチピストン流体ポンプは、車両の主要内燃エンジンのフロント部に取り付けられており、かつ、プーリを備えており、該プーリは、フロントエンド補機駆動装置（ＦＥＡＤ）の連続的なサーペンタインベルトによって直接駆動されるように構成されており、該サーペンタインベルトは、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、エアコンディショニングコンプレッサ、水用ポンプ、および、他の補助部品をも駆動するものであり、
ｂ）液圧流体の流れの方向を制御するための、切り替え可能なバルブ装置を有し、
ｃ）前記マルチピストン流体ポンプは、付随するマイクロプロセッサ制御装置を備えており、該マイクロプロセッサ制御装置は、前記電気的に選択可能なポペットバルブのインレットのリアルタイム制御と、前記切り替え可能なバルブ装置の制御との両方を提供し、オペレーターの命令に応じて液圧流体の流れの方向を制御するものであり、
ｄ）前記マイクロプロセッサ制御装置は、液圧流体の可変出力の流れを促進するものであり、かつ、リモートセンサーから受信した電気信号によって、前記電気的に選択可能なポペットバルブの閉ループ制御を提供するように構成されており、
ｅ）車両に取り付けられた流体分配パイプの配置構成を有し、該流体分配パイプの配置構成は、予め定められた多数のアクセスポイントにある切り離し可能なカップリングを終点とするものであり、
ｆ）単純なユーザーインターフェースモジュールを有し、該ユーザーインターフェースモジュールは、車両の中または車両の近傍から、前記マイクロプロセッサ制御装置にオペレーターの命令を伝送するように構成されており、
前記構成によって、様々な異なる補助装備が、迅速にかつ単純に前記システムに接続され得るようになっており、かつ、該補助装備に、オペレーターによって命令された、または、前記リモートセンサーから受信した電気信号による閉ループ制御で命令された比例流にて、圧力下の液圧流体が供給されるようになっており、前記リモートセンサーは、前記補助装備の運動をモニターするように構成されており、それにより、前記補助装備の応答が車両のエンジン速度とは独立したものとなっている、
前記補助液圧システム。
【請求項１３】
車両が、重量区分１または２のピックアップトラックである、請求項１２記載の補助液圧システム。
【請求項１４】
前記マルチピストン流体ポンプが、車両の標準のパワーステアリングポンプに取って代わっており、かつ、その出力流の一部が、車両のパワーステアリングの要求に向けられている、請求項１２記載の補助液圧システム。
【請求項１５】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、
車両の構造体に固定して取付けられるように構成されており、かつ、農業用標準規格の１  ３／８インチの直径の６スプラインのシャフトを有して構成されており、それにより、機械的な回転動力取り出しを提供するようになっており、かつ、
５４０ＲＰＭの農業用の標準規格の動力取り出し速度に閉ループ制御されている、
請求項１２記載の補助液圧システム。
【請求項１６】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、回転式の産業用装備を駆動するように構成されており、該回転式の産業用装備が、コンクリートミキサー、水用ポンプ、木材チッパー、動力ウォッシャー、穴掘り機、発電機、ウィンチ、高速ブロワー、塩散布機、および、他の類似の装置である、請求項１２記載の補助液圧システム。
【請求項１７】
前記補助装備が、二重に作用する液圧シリンダーであり、該液圧シリンダーは、直線式の産業用装備を駆動するように構成されており、該直線式の産業用装備が、雪かき、ゴミ圧縮機、液圧リフト、ダンプボックストレイラー、および、他の類似の装置である、請求項１２記載の補助液圧システム。
【請求項１８】
車両用の補助液圧システムであって、当該補助液圧システムは、
ａ）電気的に選択可能なポペットバルブを持ったマルチピストン流体ポンプを有し、該マルチピストン流体ポンプは、車両の主要内燃エンジンのフロント部に取り付けられており、かつ、プーリを備えており、該プーリは、フロントエンド補機駆動装置（ＦＥＡＤ）の連続的なサーペンタインベルトによって直接駆動されるように構成されており、該サーペンタインベルトは、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、エアコンディショニングコンプレッサ、水用ポンプ、および、車両の他の補助部品をも駆動するものであり、
ｂ）液圧流体の流れの方向を制御するための、切り替え可能なバルブ装置を有し、
ｃ）前記マルチピストン流体ポンプは、付随するマイクロプロセッサ制御装置を備えており、該マイクロプロセッサ制御装置は、前記電気的に選択可能なポペットバルブのインレットのリアルタイム制御と、前記切り替え可能なバルブ装置の制御との両方を提供し、オペレーターの命令に応じて液圧流体の流れの方向を制御するものであり、
ｄ）前記マイクロプロセッサ制御装置は、液圧流体の可変出力の流れを促進するものであり、かつ、前記電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルと車両のエンジン速度との組合わせを用いて、液圧流体の出力流を間接的に計算することによって、前記電気的に選択可能なポペットバルブの自動制御を提供するように構成されており、
ｅ）車両に取り付けられた流体分配パイプの配置構成を有し、該流体分配パイプの配置構成は、予め定められた多数のアクセスポイントにある切り離し可能なカップリングを終点とするものであり、
ｆ）単純なユーザーインターフェースモジュールを有し、該ユーザーインターフェースモジュールは、車両の中または車両の近傍から、前記マイクロプロセッサ制御装置にオペレーターの命令を伝送するように構成されており、
前記構成によって、様々な異なる補助装備が、迅速にかつ単純に前記システムに接続され得るようになっており、かつ、該補助装備に、オペレーターによって直接命令された、または、液圧出力流の間接的な算出によって自動制御された比例流にて、圧力下の液圧流体が供給されるようになっており、それにより、前記補助装備の応答が車両のエンジン速度とは独立したものとなっている、
前記補助液圧システム。
【請求項１９】
車両が、重量区分１または２のピックアップトラックである、請求項１８記載の補助液圧システム。
【請求項２０】
前記マルチピストン流体ポンプが、車両の標準のパワーステアリングポンプに取って代わっており、かつ、その出力流の一部が、車両のパワーステアリングの要求に向けられている、請求項１８記載の補助液圧システム。
【請求項２１】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、
車両の構造体に固定して取付けられるように構成されており、かつ、農業用標準規格の１  ３／８インチの直径の６スプラインのシャフトを有して構成されており、それにより、機械的な回転動力取り出しを提供するようになっており、かつ、
５４０ＲＰＭの農業用の標準規格の動力取り出し速度に自動制御されている、
請求項１８記載の補助液圧システム。
【請求項２２】
前記補助装備が容積式液圧モーターであって、該容積式液圧モーターは、回転式の産業用装備を駆動するように構成されており、該回転式の産業用装備が、コンクリートミキサー、水用ポンプ、木材チッパー、動力ウォッシャー、穴掘り機、発電機、ウィンチ、高速ブロワー、塩散布機、および、他の類似の装置である、請求項１８記載の補助液圧システム。
【請求項２３】
前記補助装備が、二重に作用する液圧シリンダーであり、該液圧シリンダーは、直線式の産業用装備を駆動するように構成されており、該直線式の産業用装備が、雪かき、ゴミ圧縮機、液圧リフト、ダンプボックストレイラー、および、他の類似の装置である、請求項１８記載の補助液圧システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、車両のための、とりわけ、重量区分１または２の軽量用および普通用のピックアップトラックのための補助液圧(auxiliary hydraulic)システムに関し、当該システムは、独自のマイクロプロセッサ制御されたマルチピストン流体ポンプを用いて、車載のおよび非車載の両方の補助装備に対して液圧用流体(hydraulic fluid)を供給するように構成されたものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
トラクターなどのように農業用装備を持った作業用車両のための、および、掘削機などのように建設装備を有する作業用車両のための車載補助液圧システムは、当該技術分野においてよく知られており、該システムは、典型的には、完全に一体化された配置構成を提供するものである。これらの一体化された補助液圧システムは、作業用車両のメイン液圧源によって供給され（それは、該液圧源が、液圧駆動や他の主要需要を上回る十分な能力を有している場合である）、あるいは、分離した専用のポンプによって供給され得る。いずれの場合にも、補助液圧システムには、液圧流体の流れを補助装備へとコントロールするための数多くの比例バルブおよび一方向バルブが含まれる。CheatumのUS4043099には、一対の補助アクチュエーターに動力を与えるために、トラクターのメイン液圧源を利用するといった補助液圧システムが記載されており、該システムは、プル型の農業用収穫機械のスイング可能な舌部の運動、および、ウィンドロウ(windrow、草束の列)取り上げ機構の運動を自動化する。
【０００３】
道路を走行する車両が補助液圧システムを備えることはあまり一般的ではなく、それは、液圧駆動や他の主要需要のために必要とされる一体化された液圧ポンプが利用可能でないからである。主要需要システムの欠如は、専用の補助ポンプの使用を決定付け、該補助ポンプは、エンジン駆動であったり、または、内蔵式の電気モーター駆動のモジュール内に組み込まれたりする。従来のエンジン駆動システムは、ポンプの取付けと駆動システム、切り離し装置（クラッチといったもの）、配線、スイッチング制御、比例バルブを必要としている。電気モーター駆動の構成は、切り離し装置を必要としないが、電気モーター、追加のバッテリー、および、関連する配線の追加によってさらに複雑になる。雪かきやダンプ荷台などの、液圧供給を必要とする補助装備の部分が搭載されていないならば、補助液圧システムの関連コストは一般に法外なものになると考えられている。それゆえ、道路を走行する汎用の、重量区分１または２の、軽量用および普通用のピックアップトラックは、一般に、顧客（カスタマー）の購入オプションとしてでさえ、補助液圧システムを備えていない。
【０００４】
メルセデス・ベンツのＵｎｉｍｏｇ（商標）を含めていくつかの例外が存在し、該Ｕｎｉｍｏｇ（商標）は、オフロードおよびオンロードの両方の使用が可能な、重量区分２または３の大型のユーティリティートラックである。一般用途での使用に加えて、Ｕｎｉｍｏｇ（商標）は、非常にポピュラーな軍事用車両でもあり、そして、消防車(fire vehicles)などのためのベースとしても利用されている。Ｕｎｉｍｏｇ（商標）は、農業用トラクターなどの純粋なユーティリティー車両と、ピックアップトラックなどの道路走行車両との間の境界をまたいでいるという点で独特である。それは、農業用トラクターのように、全てがロックされる全輪駆動(all wheel drive)、機械的な動力取り出し(power take-off、パワーテイクオフ)を提供し、かつ、最も重要なことには、エンジン駆動の専用ポンプによって提供される補助液圧の供給を提供する。
【０００５】
雪かき(snow plows)、引上げゲート(lift gates)、および、ダンプ荷台(dump boxes)といったような、重量区分１または２の軽量用および普通用のピックアップトラックのための、アフターマーケットの補助装備は、通常、自体に内蔵された電気モーター駆動の液圧供給装置(hydraulic supplies)を備えている。雪かきの場合、液圧供給は、システムの全コストの半分に相当する。MiceliのUS3706144には、軽量トラックで使用するための単純な雪かきシステムが記載されており、該システムは、商業用の除去装備に対して、より安価な解決手段を提供することを目的としている。しかしながら、単純化されてはいるが、Miceliの先行技術は、それでもなお、プラウ(plow、かき器)、取り付け構造体、液圧シリンダーに加えて、電気モーター駆動のポンプ、セレクターバルブ、角度制御バルブ、プラウ下降バルブ、液溜めタンク(reservoir tank)、および、関連するバルブソレノイドを必要とする。もし、補助装備の数多くの部品がピックアップトラックに追加されれば、それと同じ数の関連する電気モーター駆動の液圧供給装置を持つことが強いられる。スタンドアロンで内蔵型の電気モーター駆動の補助液圧モジュールもまた、薪割り機(log splitter)や液圧リフトシリンダーなどといった任意の数のリモート補助装備の要求を満たすべく、車両に取り付けるのに利用可能である。専用のポンプ、および、スタンドアロンの電気モーター駆動の液圧供給システムの両方共に、通常、流れ制御を提供するために、ソレノイドで作動する一対のポペットバルブを利用する。これらのポペットバルブは、オン・オフの制御および方向スイッチングを提供するが、雪かきといった用途が速度制御なしに十分に作動し得るように、比例流れへの能力は有していない。
【０００６】
回転する機械的な動力取り出しのための設備は、重量区分３以上の重量トラックに提供される別の一般的なオプションであって、これは、ウィンチ、機械式リフト、発電機セット、フィードミキサーなどのような補助装備のために機械式駆動が必要とされる場合か、または、上記したようなエンジン駆動補助液圧ポンプの場合である。これらの動力取り出しユニットは、予め定められた回転速度（例えば、毎分５４０回転という農業用の標準規格の要求）を達成するための適当なギア減速を備え、また、駆動を切り離すためのクラッチングの手法を備える。例えば、WallaceのUS6073502には、コンパクトな高馬力の動力取り出しが記載されており、これは、システムのエンジンへの接続およびその切断のための空気作動式のシフティング機構を備えている。Wallaceには、さらに、ダンプベッド、高架バケット(aerial buckets)、ティルトバック車のキャリア、レッカー腕(wrecker booms)など、より強く要求する重量用トラックの液圧用途に供給できるように液圧ポンプを駆動するために、いかにして動力取り出しを使用し得るかが記載されている。多くのアフターマーケットの製造業者は、いくぶん限定された互換性のユニットを提供しているとはいえ、ここでもまた、機械的な動力取り出しに付随する法外なコストのために、道路を走行する一般用途の重量区分１または２の軽量用および普通用のピックアップトラックは、通常、この種の性能を備えない。これらの動力取り出しユニットの大きな欠点は、それらの出力シャフト速度が車両のエンジン速度に比例して変動することである。
【０００７】
車両から離れた軽量用および普通用のユーティリティー装備は、大抵、最終的な駆動構成から独立して、それ自体の動力供給を備えている。例えば、薪割り機、液圧リフト、ダンプボックストレイラーは、液圧の最終駆動(final drive)を利用するが、専用の内燃エンジンまたは電気モーターを動力とする。木材チッパー(wood chipper)、水用ポンプ、発電機、動力ウォッシャー、穴掘り機(post hole digger)などの他の装備は、専用の内燃エンジンまたは電気モーターのいずれかを用いて直接機械的に駆動される傾向がある。いずれの場合にも、ユーティリティー装備の大規模な集合は、非常に多くの原動機(prime mover)が付随する結果となり、それらには、オイルやエアフィルターの交換など、あらゆる関連するメンテナンスの必要性を伴う。家庭関連のような非産業用途の大部分では、これらの原動機は、比較的利用が少ない傾向があり、価値の提案において極度に乏しいものとなる。
【０００８】
ピックアップトラックは、軽量の実用的用途のために、また、通常の輸送のためにさえも、極めて普及している。これは、ハイパワーの、時にはディーゼルの、内燃エンジンであって、それらの原動機の用途を越えて高度に有能である内燃エンジンを提供する著しく向上した手段を、重量区分２までの重量車両に対して有している。もし、ピックアップトラックの内燃エンジンが、雪かき、ダンプ荷台、薪割り機などの車載および非車載の補助装備に動力を与えるための単純な手段を伴って構成され得れば、著しく向上した実用性およびコスト削減が実現されるであろう。
【発明の開示】
【０００９】
発明の概説
従って、車両用、特には重量区分１または２のピックアップトラック用の、車載の一体化された補助液圧システム（車両の主要内燃エンジンを動力源として利用し、かつ、車両周囲の数多くのアクセスポイントに対して圧力下にある液圧流体を提供することが可能であるもの）を提供することは有利であろう。さらには、内部または外部の比例制御バルブを必要とすることなく、前記アクセスポイントのそれぞれにおいて、オペレーターによって命令された完全な比例液圧流を提供することは、既存の技術に対する著しい利点となるであろう。オペレーターの需要に応じて、あるいは代替的に、主要内燃エンジンの速度から独立して、システムが生成する変化する需要に応じて該補助液圧システムが自動的に比例液圧流を制御することができるならば、別の大きな利点が実現されるであろう。需要がない状況の間は無視し得る動力を消費する独特のポンプを利用し、それによって、補助液圧システムが使用されていないときにエンジンから分離するという必要性を取り除くことによって、既存の技術に対するさらなる利点が実現されるであろう。
【００１０】
本発明はそのような補助液圧システムを提供し、主な態様では、当該システムは、SalterらのUS5190446およびSalterらのUS5259738に記載されるような電気的に選択可能なポペットバルブを有するエンジン駆動のマルチピストン流体ポンプを有しており、当該システムは、付随するマイクロプロセッサ制御装置を有しており、該マイクロプロセッサ制御装置は、前記流体ポンプが可変出力を行うようにするものであり、当該システムは、切り替え可能なバルブ装置を有しており、該切り替え可能なバルブ装置は液圧流の方向を制御するものであり、当該システムは、車両に取り付けられた流体分配パイプの配置構成を有し、該流体分配パイプの配置構成は、予め定められた多数のアクセスポイントにある切り離し可能なカップリングを終点とするものであり、当該システムは、単純なユーザーインターフェースモジュールを有しており、該ユーザーインターフェースモジュールは、車両の中または車両の近傍から、前記マイクロプロセッサ制御装置に命令を出すように構成されており、前記構成によって、様々な異なる補助装備が、迅速にかつ単純に前記システムに接続され得るようになっており、かつ、該補助装備に、圧力下にある液圧流体を、完全に制御された比例流にて供給できるようになっている。
【００１１】
本発明の主な態様では、前記マルチピストン流体ポンプは、US5190446およびUS5259738に記載されたようなものであり、かつ、半径方向の３つ以上のシリンダー(radial cylinders)を有して構成されており、各シリンダーは、前記ポンプの入り口の低圧マニホールド側において電気的に選択可能なポペットバルブを有している。前記電気的に選択可能なポペットバルブを、通常は開いているように構成し（ノーマリーオープン）、前記シリンダーの供給ストロークの間に電気信号を用いてそれらを選択的に閉じることで、前記ポンプの押しのけ容積(displacement)に、段階的可変の変化を得ることができる。前記マイクロプロセッサ制御装置は、電気的に選択可能なポペットバルブのリアルタイム制御を提供し、それによって、複雑な比例制御バルブを必要としない完全な比例流という利点を得ることができる。先行技術に対する当該ポンプ機構の別の大きな利点は、前記の選択的な押しのけ容積というアプローチは非常に効率的であり、また、需要されていない能力のために必要とされる動力が非常に少ないということである。この特徴は、クラッチまたは類似の分離機構を必要とせずに車両のエンジンによって前記ポンプが直接駆動されることを可能とする。
【００１２】
このようにして、本発明の補助液圧システムは、車両の主要内燃エンジンを動力源として利用して、雪かき、ダンプボックス、高架バケット、ティルトバック車のキャリアー、および、レッカー腕などの車載の補助装備と、材木割り機、液圧リフト、および、ダンプボックストレイラーなどの非車載の補助装備との両方を駆動する。これは、補助装備の各部品に対して付加的な内蔵された電気モーター駆動の液圧供給の必要性を取り除き、各構成を著しく単純化し、冗長性を取り除き、かつ、既存の技術と比較してコストを低減する。例えば、雪かきシステムは、もはや専用の動力供給を必要とせず、また、プラウ、取り付け構造体、および、液圧シリンダーという単純な機構から構成されるであろう。さらなる利点としては、一般的なユーザーコマンドインターフェースが全ての補助装備によって使用されるということであろう。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、車両は、重量区分１または２のピックアップトラックである。
【００１４】
本発明のさらなる態様では、前記マイクロプロセッサ制御装置は、前記マルチピストン流体ポンプの前記電気的に選択可能なポペットバルブのリアルタイム制御と、前記切り替え可能なバルブ装置の制御との両方を提供し、単純なユーザーインターフェースモジュールからの命令に応じて液圧流の方向を制御するように、電気的に操縦される数多くのバルブから構成されている。
【００１５】
本発明の別の好ましい実施形態では、前記単純なユーザーインターフェースモジュールは、人間工学的に構成されたエンクロージャ(封包物)であって、該エンクロージャは、明瞭にラベルされたスイッチとジョイスティックとの複雑でない配置構成を有しており、該ジョイスティックは、手持ち式であってもよいし、または、ダッシュボードに取り付けられていてもよく、かつ、専用のワイヤ、光ファイバーリンクを通じて、あるいは、より好ましくは、物理的接続を取り除いてオペレーターの運動の自由を著しく向上させる無線周波数装置を通じて、前記マイクロプロセッサ制御装置と通信するものであってもよい。
【００１６】
本発明のさらなる好ましい実施形態では、前記マルチピストン流体ポンプは、車両の主要内燃エンジンの前部に取り付けられており、かつ、プーリを備えており、該プーリは、フロントエンド・アクセサリ・ドライブ（フロントエンド補機駆動；front end accessory drive）（ＦＥＡＤ）の連続的なサーペンタインベルトによって直接駆動されるように構成されており、該サーペンタインベルトは、オルタネータ、パワーステアリングポンプ、エアコンディショニングコンプレッサ、水用ポンプ、および、他の補助部品もまた駆動する。
【００１７】
本発明の前記さらなる好ましい実施形態の別の態様では、前記マルチピストン流体ポンプが、標準のパワーステアリングポンプに取って代わっており、かつ、その出力流の一部が、車両のパワーステアリングの要求に向けられている。
【００１８】
本発明の代替的な実施形態では、前記マルチピストン流体ポンプは、動力取り出しハウジングに取り付けられており、該ハウジングは、車両のクラッチカバー、ギアボックスまたは四輪駆動トランスファーケースに取り付けられており、かつ、前記マルチピストン流体ポンプは、車両のパワートレインの出力側からギア装置によって駆動されるものである。
【００１９】
本発明の補助液圧システムのさらなる有用性は、低コストの標準規格的な構成の容積式液圧モーターを提供することによって実現され、該液圧モーターは、ローター、ギアまたはピストンなどを用い、車両構造体に不動に取り付けられており、かつ、前記システムのアクセスポイントの一つにおいて、分離可能なカップリングを介して前記補助液圧システムに接続される。該モーターは、農業用標準の１  ３／８インチの直径の６スプラインの装置など、適切な出力シャフトを有して構成される。該モーターは、付加的には、ホール効果センサなどの一体化された速度測定デバイスを有しており、該速度測定デバイスは、前記マイクロプロセッサ制御装置に情報を提供し、それにより、前記マルチピストン流体ポンプの前記電気的に選択可能なポペットバルブの適切なリアルタイムの閉ループ制御が行われて、車両のエンジン速度から独立して前記液圧モーターの一定の回転速度を得るための適切な液圧流が提供される。このように、車両のエンジン速度が独立して変動しながらも、オペレーターの介入なしで、毎分５４０回転という農業用の規定などの標準規格の一定速度で作動し得る動力取り出し装置が提供される。
【００２０】
前記動力取り出し装置の好ましい実施形態では、前記容積式液圧モーターは、取り付け装置を備えており、該取り付け装置は、標準規格のトウヒッチレシーバーと互換性があるので、ヘイベーラーおよびスノーブロワーなどの器具に対して回転駆動を提供するように、車両の後部に迅速的に搭載することができる。
【００２１】
前記マイクロプロセッサ制御装置の好ましい実施形態では、出力流が、前記電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルから直接算出され、前記マルチピストン流体ポンプのシャフト速度は、前記単純なユーザーインターフェースモジュールにあるセットポイントボタンが作動したときに、即時に記録される。次いで、この情報の組み合わせが、車両のエンジン速度の変化に応じて前記電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルを変動させることによって、一定の出力フローを維持する対象を設定するために利用される。このように、セットポイントのフローは、前記駆動された補助装備からの完全な閉ループフィードバックなしで維持され得る。
【００２２】
当該セットポイントの流れ制御計画(floe control strategy)は、本発明の補助液圧システムによって供給される単純な液圧モーターによって、広範囲の一定速度の補助装備が駆動されることを可能とする。これらの補助装備器具は、水用ポンプ、発電機、コンクリートミキサー、ウィンチ、高速ブロワー、および、ゴミ圧縮機、ならびに、広範囲の他の用途を含み得る。
【００２３】
本発明のさらなる態様は、以下の説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の補助液圧システムが搭載されたピックアップトラックの部分切り取り斜視図である。
【図２】図２は、本発明の補助液圧システムのユーザーインターフェースモジュールの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の補助液圧システムのユーザーインターフェースモジュールの斜視図であって、ピックアップトラックのダッシュパネルに取り付けられているのを示している。
【図４】図４は、本発明の補助液圧システムの液圧回路の概略図である。
【図５】図５は、液圧モーター駆動の動力取り出しの斜視図であり、ピックアップトラックの後部に搭載され、本発明の補助液圧システムに接続されている。
【図６】図６は、薪割り機の斜視図であり、ピックアップトラックの後部において薪割り機内に搭載され、本発明の補助液圧システムに接続されている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
発明の詳細な説明
図１を参照すると、重量区分１または２のピックアップトラック（１）が、従来のように、内燃エンジン（２）を動力としている。該内燃エンジン（２）は、フロントエンド補機駆動装置(front end accessory drive、ＦＥＡＤ）（３）を有して構成されており、該フロントエンド補機駆動装置は、オルタネータ（４）、水用ポンプ（６）、および、エアコンディショニングコンプレッサー（７）などの数多くの従来の付属部品を駆動するように構成されている多連溝付き(multi-grooved)のサーペンタインベルト（５）から構成されている。ＦＥＡＤは、付加的には、マルチピストン(multi-piston)流体ポンプ（１１）を駆動するように構成されており、該マルチピストン流体ポンプは、圧力下にある液圧流体を分配することができる。該マルチピストン流体ポンプ（１１）は、電気的に選択可能なポペットバルブ（複数）を有しており、該ポペットバルブは、可変出力が容易に行われるように構成されている。その電気的に選択可能なポペットバルブは、マイクロプロセッサ制御装置（１２）を通じて動力を与えられ、予め定められた比例液圧流(proportional hydraulic flow)が、該マルチピストン流体ポンプ（１１）によって分配バルブブロック（１３）に供給される。液溜め(reservoir)（１４）が、あらゆる需要において適切な量の液圧流体を前記ポンプに供給するように、かつ、分配バルブブロック（１３）から戻ってきた液圧流体を受け入れるように接続されている。流体分配パイプ（１９）のシステムが、ピックアップトラック（１）に取り付けられ、かつ、前記分配バルブブロック（１３）から、数多くの予め定められたアクセスポイント（１６）、（１７）への経路が定められている。該流体分配パイプ（１９）は、対になって経路を定められており、かつ、予め定められたアクセスポイント（１６）、（１７）にある標準規格の切り離し可能なカップリング（１８）を終点としている。前記分配バルブブロック（１３）は、切り替え可能なバルブ装置を有しており、該切り替え可能なバルブ装置は、数多くの電気的に操縦（パイロット）されるバルブから構成されており、該バルブは、比例液圧流を、予め定められたアクセスポイント（１６）、（１７）のどれに方向付けるかを決定する。付加的には、前記分配バルブブロック（１３）の電気的に操縦されるバルブはまた、流体分配パイプの各ペアの方向状態を決定する。流体分配パイプの各ペアは、ＡパイプとＢパイプにて構成されており、かつ、該分配バルブブロック（１３）は、高圧の液圧流体がＡパイプまたはＢパイプのうちのいずれか一方に送られ、他方が液溜め（１４）へと送られるのを、方向付けることができる。
【００２６】
図２および図３を参照すると、シンプルなユーザインターフェース(user interface)モジュール（３０）が、人間工学的に設計されたハンドル（３５）と、デッドマン・トリガー（３９）と、シンプルなブラケット（３６）とを持って構成されており、該ブラケットは、ピックアップトラック（１）のダッシュパネル（４１）への取り外し可能な取り付けができるようにしており、また、デッドマン・トリガー（３９）を、それがダッシュパネルに連結されているときに無効にする。ユーザーインターフェースモジュール（３０）は、制御ジョイスティック（３１）と、主パワースイッチ（３２）と、アクセスポイント選択スイッチ（３３）と、方向制御スイッチ（３４）と、制御計画(control strategy)選択スイッチ（４０）と、セットポイントボタン（３７）とを有している。ピックアップトラック（１）の妥当な作動範囲内において、命令信号がユーザーインターフェースモジュール（３０）とマイクロプロセッサ制御装置（１２）との間で伝送されるように、アンテナ（３８）がマイクロプロセッサ制御装置（１２）との無線通信を行うようにする。
【００２７】
図４は、上記した補助液圧システムに関係付けられた回路線図（サーキットダイヤグラム）を示している。内燃エンジン（２）がマルチピストン流体ポンプ（１１）を駆動し、該マルチピストン流体ポンプは、低圧パイプ（６０）を通じて液溜め（１４）からその液圧の供給を引き出し、分配バルブブロック（１３）に直接接続されている供給パイプ（６１）へと圧力下にある液圧流体を送る。フィルター（６２）とバイパスチェック（bypass check)バルブ（６３）の装置が低圧パイプ（６０）中に備えられて、清浄な液圧流体がマルチピストン流体ポンプ（１１）に確実に供給されるようにしている。圧力逃しバルブ（６４）が、システムを不測な過剰負荷から保護するように構成されている。分配バルブブロック（１３）は、２つの電気的に操縦される三方バルブ（７０）、（７１）、オーバーセンターバルブ（７２）、内部の高圧マニホールド（７３）、内部の低圧マニホールド（７４）、および、２組の流体分配パイプ接続部（７５）、（７６）を有している。供給パイプ（６１）が、分配バルブブロック（１３）の高圧マニホールド（７３）に接続されており、戻りのライン（６５）が、分配バルブブロック（１３）の低圧マニホールド（７４）に接続するように構成されている。各流体分配パイプ接続部（７５）、（７６）は、ＡポートおよびＢポートを有している。オーバーセンターバルブ（７２）は、内部の信号接続部（７７）を通じて高圧マニホールド（７３）に接続されているので、マルチピストン流体ポンプ（１１）が高圧マニホールド（７３）に供給していない場合には、低圧マニホールド（７４）内の流体の流れがブロックされる。図１と図４の両方を参照すると、２つの電気的に操縦（パイロット）される三方バルブ（７０）、（７１）が、それぞれ、２つの電気的なソレノイドパイロット（７０ａ）、（７０ｂ）、（７１ａ）、（７１ｂ）を有して構成されており、これらソレノイドパイロットは、マイクロプロセッサ制御装置（１２）の適当な動力出力段に接続されており、以下のような４つの作動状態の選択を可能とする。
【００２８】
・第１の電気的に操縦（パイロット）される三方バルブ（７０）は、自体の第１の電気的なソレノイドパイロット（７０ａ）への信号を通じて、自体の第１ポジションへと作動し、マルチピストン流体ポンプ（１１）が、第１の流体分配パイプ接続部（７５）のポートＡに、圧力下にある液圧流体を供給する。該ポートＡは、流体分配パイプ（１９）を通じて、後部の予め定められたアクセスポイント（１６）のＡパイプへとつなげられている。第１の電気的に操縦される三方バルブ（７０）が、自体の第１の電気的なソレノイドパイロット（７０ａ）への信号を通じて、自体の第１ポジションへと作動すると、第１の流体分配パイプ接続部（７５）のポートＢが低圧マニホールド（７４）に接続され、次いでオーバーセンターバルブ（７２）を通じて液溜め（１４）に接続されて、連続的な流体回路の作動が可能となる。
【００２９】
・第１の電気的に操縦される三方バルブ（７０）は、自体の第２の電気的なソレノイドパイロット（７０ｂ）への信号を通じて、自体の第２ポジションへと作動し、マルチピストン流体ポンプ（１１）が、第１の流体分配パイプ接続部（７５）のポートＢに、圧力下にある液圧流体を供給する。該ポートＢは、流体分配パイプ（１９）を通じて、後部の予め定められたアクセスポイント（１６）のＢパイプへとつなげられている。第１の電気的に操縦される三方バルブ（７０）が自体の第２の電気的なソレノイドパイロット（７０ｂ）への信号を通じて自体の第２ポジションへと作動すると、第１の流体分配パイプ接続部（７５）のポートＡが低圧マニホールド（７４）に接続され、次いでオーバーセンターバルブ（７２）を通じて液溜め（１４）に接続されて、連続的な流体回路の作動が可能となる。
【００３０】
・第２の電気的に操縦される三方バルブ（７１）は、自体の第１の電気的なソレノイドパイロット（７１ａ）への信号を通じて手、自体の第１ポジションへと作動し、マルチピストン流体ポンプ（１１）が、第２の流体分配パイプ接続部（７６）のポートＡに、圧力下にある液圧流体を供給する。該ポートＡは、流体分配パイプ（１９）を通じて、前部の予め定められたアクセスポイント（１７）のＡパイプへとつなげられている。第２の電気的に操縦される三方バルブ（７１）が自体の第１の電気的なソレノイドパイロット（７１ａ）への信号を通じて自体の第１ポジションに作動すると、第２の流体分配パイプ接続部（７６）のポートＢが低圧マニホールド（７４）に接続され、次いでオーバーセンターバルブ（７２）を通じて液溜め（１４）に接続されて、連続的な流体回路の作動が可能となる。
【００３１】
・第２の電気的に操縦される三方バルブ（７１）は、自体の第２の電気的なソレノイドパイロット（７１ｂ）への信号を通じて、自体の第２のポジションへと作動し、マルチピストン流体ポンプ（１１）が、第２の流体分配パイプ接続部（７６）のポートＢに、圧力下にある液圧流体を供給する。該ポートＢは、流体分配パイプ（１９）を通じて、前部の予め定められたアクセスポイント（１７）のＢパイプへとつなげられている。第２の電気的に操縦される三方バルブ（７１）が自体の第２の電気的なソレノイドパイロット（７１ｂ）への信号を通じて自体の第２ポジションに作動すると、第２の流体分配パイプ接続部（７６）のポートＡが低圧マニホールド（７４）に接続され、次いでオーバーセンターバルブ（７２）を通じて液溜め（１４）に接続されて、連続的な流体回路の作動が可能となる。
【００３２】
２つの電気的に操縦（パイロット）される三方バルブ（７０）、（７１）の両方は、操縦信号（パイロットシグナル）が与えられていないときには、いずれのバルブを通じても液圧の流れが生じ得ないように、閉鎖された中央部に在るように構成されている。図４は、２つの予め定められたアクセスポイントの回路のみを示しており、従って、２つの電気的に操縦される三方バルブ（７０）、（７１）のみが示されているが、分配バルブブロック（１３）は、必要とされるだけ多くの電気的に操縦される三方バルブを用いて複数回路を供給するように構成されていてもよい。
【００３３】
図１、２および４を参照すると、マイクロプロセッサ制御装置（１２）が、高出力(high power)デジタルプロセッサを有し、かつ、少なくとも２つの動力出力段(power output stages)を有し、該動力出力段は、マルチピストン流体ポンプ（１１）の電気的に選択可能なポペットバルブと、分配バルブブロック（１３）の電気的に操縦される三方バルブとの両方に動力を与えるように構成されており、かつ、前記マイクロプロセッサ制御装置（１２）は、ユーザーインターフェースモジュール（３０）との通信のために関係する符号化（エンコーディング）および多重化（マルチプレキシング）を伴った無線周波数インターフェースを有している。前記デジタルプロセッサは、ユーザーインターフェースモジュール（３０）からの命令信号を解釈(interpret)して、動力出力段を通じてマルチピストン流体ポンプ（１１）の電気的に選択可能なポペットバルブに適切な出力を送信することにより、比例液圧流についてリアルタイムのオペレーターの命令による制御を提供することができる。加えて、該デジタルプロセッサは、ユーザーインターフェースモジュールからの命令信号を解釈して、動力出力段を通じて分配バルブブロック（１３）の電気的に操縦される三方バルブに適切な出力を送信することにより、オペレーターの命令した流れ方向にて、オペレーターの命令による予め定められたアクセスポイントに液圧流体を方向付けることができる。電気的に操縦される三方バルブ（７０）、（７１）のうちのどれが２つの動力出力段のうちの第１のものからの信号を受信することになるかについての選択は、ユーザーインターフェースモジュール（３０）にあるアクセスポイント選択スイッチ（３３）によって選択される。電気的なソレノイドパイロット（７０ａ）、（７０ｂ）、（７１ａ）、（７１ｂ）のうちのどれが２つの動力出力段のうちの第１のものからの信号を受信するかについての選択は、ユーザーインターフェースモジュール（３０）にあるコントロールジョイスティック（３１）または方向制御スイッチ（３４）によってなされる。付加的には、該コントロールジョイスティック（３１）はまた、マイクロプロセッサ制御装置（１２）の２つの動力出力段の第２のものに対して需要信号を提供し、次いでそれが、マルチピストン流体ポンプ（１１）の電気的に選択可能なポペットバルブに適切な出力を送ることにより、比例液圧流についてリアルタイムのオペレーターの命令による制御を提供する。付加的には、マイクロプロセッサ制御装置（１２）のデジタルプロセッサは、ユーザーインターフェースモジュール（３０）からの組み合わせられた命令信号、および選択されたリモートセンサーからの入力を解釈して、閉ループのリアルタイム制御計算を遂行することができ、それにより、液圧シリンダーの伸長または液圧モーターの回転速度などの命令された主な出力が、マルチピストン流体ポンプ（１１）の入力速度などの外からの影響とは独立して維持され得る。マイクロプロセッサ制御装置（１２）は、電気的に操縦される三方バルブ（７０）、（７１）のうちの１つのみが一度に選択され得るように構成されている。
【００３４】
図５は、本発明の補助液圧システムの適用を示しており、回転式の機械的な動力取り出し駆動が、低コストの容積式(positive displacement)液圧モーター（５０）によって提供されており、該容積式液圧モーターは、ローター、ギアまたはピストンなどを用いた標準的な構成のものであり、取付け装置（５１）を介して車両構造体に取り外し可能に取り付けられており、該取付け装置は、車両の標準規格的なトゥヒッチレシーバー(tow hitch receiver)（５２）と互換性があるように構成されている。該容積式液圧モーター（５０）は、出力シャフト（５５）を備えており、該出力シャフトは、農業用の動力取り出し規格の１  ３／８インチ直径の６スプラインの装置を有して構成されている。該液圧モーター（５０）は、柔軟性を有するホース（５６）、（５７）を通じて、および、本発明の補助液圧システムの、標準規格の切り離し可能なカップリング（１８）と互換性のあるコネクタを介して、後部の予め定められたアクセスポイント（１６）のＡおよびＢのパイプに接続されている。図１および図５を参照すると、該モーターは、付加的には、ホール効果センサーなどの一体化された速度測定器具（５８）を有しており、速度測定器具（５８）は、マイクロプロセッサ制御装置（１２）に情報を提供し、それにより、マルチピストン流体ポンプ（１１）の電気的に選択可能なポペットバルブの適当なリアルタイムの閉ループ制御が遂行され、車両のエンジン速度とは独立して、液圧モーター（５０）の出力シャフト（５５）の一定の回転速度を達成するための適切な液圧流れを提供することができる。このように、車両のエンジン速度が独立して変動しながらも、オペレーターの介入なしで、毎分５４０回転という農業用の規定などのような標準規格の一定速度で作動し得る動力取り出し装置が提供され、それにより、ヘイベーラー(hay bailers、干し草梱包機）、および、スノーブロワー(snow blower、除雪機）などの器具に対して回転駆動が提供される。
【００３５】
マイクロプロセッサ制御装置（１２）の好ましい実施形態では、出力流(output flow)は、電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルから直接的に算出され、マルチピストン流体ポンプ（１１）のシャフト速度は、ユーザーインターフェースモジュール（３０）においてセットポイントボタン（３７）が動かされたときに、即時に記録される。次いで、この情報の組み合わせが、対象（ターゲット）をセットするために利用され、該対象は一定の出力フローを維持し、その維持は、車両のエンジン速度の変化に応じて電気的に選択可能なポペットバルブのデューティサイクルを変動させることによって行われる。このように、セットポイントの流れが、駆動された補助装備からの完全な閉ループフィードバックなしで維持され得る。
【００３６】
図６は、本発明の補助液圧システムのさらなる適用を示しており、薪割り機（９０）が、取り付け機構（９１）によって車両構造体に取り外し可能に取り付けられるように構成されており、該取り付け機構（９１）は、車両の標準規格のトウヒッチレシーバー（５２）と互換性があるように構成されている。該薪割り機（９０）は、作動(actuation)シリンダー（９５）を備えており、該作動シリンダーは、柔軟性を有するホース（９６）、（９７）を通じて、および、本発明の補助液圧システムの標準規格の切り離し可能なカップリング（１８）に対して互換性のあるコネクターを介して、後部の予め定められたアクセスポイント（１６）のＡおよびＢのパイプに接続されている。さらに図１および図２を参照すると、薪割り機を使用するときには、非常ブレーキ(emergency brake)をオンにして、オートマティックトランスミッションを駐車（パーク）にセットするか、あるいは、標準的なトランスミッションをニュートラルにセットして、ピックアップトラック（１）の内燃エンジン（２）が、おおよそ１０００ＲＰＭの高いアイドリング状態にセットされる。ユーザーインターフェースモジュール（３０）が、ダッシュパネルから取り外され、ピックアップトラック（１）の外にいるユーザーによって手持ち(hand held)モードで利用される。後部の予め定められたアクセスポイント（１６）が、ユーザーインターフェースモジュール（３０）にあるアクセスポイント選択スイッチ（３３）によって選択され、次いで、薪割り機（９０）の作動シリンダー（９５）の運動の方向を選択するために、コントロールジョイスティック（３１）が用いられる。マイクロプロセッサ制御装置（１２）は、ユーザーインターフェースモジュール（３０）のデッドマン・トリガー（３９）が押し下げられた場合に、その２つの動力出力段からの命令信号を提供するだけである。このようにして、もし、該ユーザーインターフェースモジュール（３０）が置かれたならば、補助液圧システムは停止する。
【図１】
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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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【国際調査報告】
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