(57)【要約】  本発明は人、ユーザー、及び／又はオペレーターが移動できるポータブルツールに関し、ポータブルツールは、モーターと、液体リザーバーと、前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、前記センサーから測定信号を受信するように構成されたコントローラーと、前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にあり、前記コントローラーに接続された少なくとも１つの制御弁であって、前記制御弁及び前記コントローラーが、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放するように構成される、制御弁を含む。さらに、本発明はこのようなレスキューツールの、又はそのためのポンプに関する。
2021527189.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人、ユーザー、及び／又はオペレーターが移動できるポータブルツールであって、
モーターと、
液体リザーバーと、
前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、
前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、
前記センサーから測定信号を受信するように構成されたコントローラーと、
前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にあり、前記コントローラーに接続された少なくとも１つの制御弁であって、前記制御弁及び前記コントローラーが、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放するように構成される、制御弁
を含むポータブルツール。
【請求項２】
前記ポンプは複数のチャンバーを有し、各チャンバーが、リザーバーから前記チャンバーまで延びる流体供給用の流体インプットチャネル、加圧流体アウトプットポート、及びピストンを含み、
前記モーターは、前記チャンバー内の前記ピストンを周期的に動かし、前記ピストンの吸引サイクルの間に前記リザーバーから前記インプットチャネルを介して前記チャンバーに流体を供給し、前記ピストンの排出サイクルの間に前記アウトプットポートから流体を押し出すように構成され、前記インプットチャンネルは、前記ピストンの排出サイクルの間に遮断され、
前記制御弁は、ピストンサイクルとは無関係に、前記ピストンの吸引サイクルの少なくとも一部の間、前記ポンプの前記複数のチャンバーの少なくとも１つのインプットチャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断するように構成される、
請求項１に記載のツール。
【請求項３】
バルブが、特にピストンとの機械的リンケージ及びその周期的運動を介して、前記ピストンの排出サイクルの間に前記インプットチャネルを遮断するように構成され、前記制御弁は、前記リザーバーと前記バルブとの間に配置される、請求項２に記載のツール。
【請求項４】
前記制御弁が、少なくとも前記ピストンの排出サイクルの間、前記インプットチャンネルを遮断するように構成される、請求項２又は３に記載のツール。
【請求項５】
前記ポンプは複数のチャンバーを有し、各チャンバーが、リザーバーから前記チャンバーまで延びる流体供給用の流体インプットチャネル、加圧流体アウトプットポート、及びピストンを含み、
前記モーターは、前記チャンバー内の前記ピストンを周期的に動かし、前記ピストンの吸引サイクルの間に前記リザーバーから前記インプットチャネルを介して前記チャンバーに流体を供給し、前記ピストンの排出サイクルの間に前記アウトプットポートから流体を押し出すように構成され、前記インプットチャンネルは、前記ピストンの排出サイクルの間に遮断され、
前記流体アウトプットポートから前記リザーバーへのバイパスがあり、前記バイパスが前記制御弁を含み、前記制御弁が、ピストンサイクルとは無関係に、前記ピストンの排出サイクルの少なくとも一部の間、前記ポンプの前記複数のチャンバー少なくとも１つにおける前記バイパスを選択的に開放するように構成される、
請求項１に記載のツール。
【請求項６】
前記流体インプットチャンネルが前記バイパスを含み、前記制御弁は、逆止弁などのように、前記ピストンの吸引サイクルの間に、流体が前記チャンバー内に引き込まれるように実質的に妨げられない吸引を可能にするように構成される、請求項５に記載のツール。
【請求項７】
さらに、前記モーター及び前記制御弁の少なくとも一方を情報に適合させるために、前記コントローラーに前記情報を提供する少なくとも１つのパフォーマンスセンサーを含み、前記センサーは、以下を含む群のうち少なくとも１つのパフォーマンスパラメーターに関する情報を測定及び提供するように構成される、請求項１〜６のいずれかに記載のツール：
前記ポンプからの流体圧力、前記モーターによって引き出される電流、前記モーターの時間単位あたりの回転数、前記モーターによって供給されるトルク、前記モーターによって供給及び／又は消費される電力、ツールがバッテリーを含む場合のバッテリー充電、前記モーターの回転位置、前記作業シリンダー内の前記ピストンの位置及び／又は動き、前記作業シリンダーからの前記ピストンの所定の延伸（最大延伸及び／又は最小延伸など）の概算、周囲温度、流体温度、モーター温度、モーター抵抗、流体抵抗、制御弁位置、ユーザー及び／又はオペレーターの入力、など。
【請求項８】
さらに、前記モーター及び前記バルブの少なくとも一方を情報に適合させるために、前記コントローラーに前記情報を提供する少なくとも１つの検出器を含み、前記検出器は、以下を含む群のうち少なくとも１つのパラメーターに関する情報を決定及び提供するように構成される、請求項６又は７に記載のツール：
前記ツールコンポーネント及び／又はその延長部の存在、主電源への接続、前記ツールへの水の侵入、前記ツールがバッテリーを含む場合の低バッテリーレベル、など。
【請求項９】
前記ポンプが、少なくとも２つのチャンバーと少なくとも１つの制御弁を含み、前記ピストンの吸引サイクル又は排出サイクルのそれぞれの少なくとも一部の間に、前記ポンプの前記少なくとも２つのチャンバーの少なくとも１つにおける前記インプットチャンネルを選択的に少なくとも実質的に遮断し、又は前記バイパスを開放する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のツール。
【請求項１０】
前記制御弁が複数の前記インプットチャンネル又は前記バイパスに対応し、最大数として複数の流体入力チャネルを閉じ、又はバイパス開放する、請求項９に記載のツール。
【請求項１１】
前記インプットチャンネルが前記チャンバーへのインプットポートを含み、前記制御弁が、前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に配置されるように構成された可動カバーを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のツール。
【請求項１２】
さらに、前記カバーに接続され、前記カバーを前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に配置するために、前記コントローラーによる制御下にあるドライブを含む、請求項６及び１１に記載のツール。
【請求項１３】
さらに、前記可動カバーを前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に移動するように構成された、前記ドライブと前記カバーとの間のトランスミッションを含む、請求項１２に記載のツール。
【請求項１４】
少なくとも２つの制御弁を有し、各制御弁が可動カバーを含み、それぞれの可動カバーが、前記トランスミッションに、さらには前記ドライブに接続され、前記トランスミッション及び前記ドライブはこれらの可動カバーについて共通である、請求項１３に記載のツール。
【請求項１５】
前記複数のチャンバーの前記インプットポートが整列され、前記少なくとも２つの可動カバー要素が、前記トランスミッションの一部を形成するキャリア上にある、請求項１４に記載のツール。
【請求項１６】
前記ポンプが、前記チャンバーが配置された円筒形のポンプハウスを含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のツール。
【請求項１７】
前記チャンバーの前記インプットチャネルは、前記円筒形ポンプハウスに対して、径方向及び軸方向のいずれか一方に向けられ、前記キャリアは回転可能なリングを含み、前記カバー要素は、前記回転可能なリング上に軸方向及び径方向のいずれか一方に配置され、それぞれの前記チャンバーのそれぞれの前記ピストンの排出サイクルの間に所定の前記インプットチャネルを同時に遮断する、請求項１５又は１６に記載のツール。
【請求項１８】
前記チャンバーの少なくとも１つは、流体インプット通路が前記チャンバーに流出する外向きに延びる溝を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のツール。
【請求項１９】
前記ポンプシャフト上に、スイベルプレートが配置され、前記ポンプの前記チャンバー内のピストンに接続される、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のツール。
【請求項２０】
前記ポンプの前記チャンバー内の前記ピストンの少なくとも１つがそのチャンバーから延在し、前記スイベルプレートに当接する前記ピストンの端部は、前記チャンバーへ又は前記チャンバーからの最適な力の整列及びピストン誘導のための、前記チャンバーに対して外向きに延在する、例えば丸み、円錐又はピラミッド形状の突起を含む、請求項１９に記載のツール。
【請求項２１】
前記ポンプ及び前記モーターは、共通のシャフト上に配置され、前記シャフトが共通のベアリングを含む、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のツール。
【請求項２２】
さらに、バッテリーを含み、これにより、バッテリーを充電するための電源コネクタを除いて、前記ツールは外部接続なしで自己完結型である、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のツール。
【請求項２３】
前記ツールは、ラム、スプレッダー、カッターなどを含む一式のレスキューツールのうちの１つのレスキューツールである、請求項１〜２２のいずれか１項に記載のツール。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載のツールの、又はそのためのポンプ。
【請求項２５】
人、ユーザー、及び／又はオペレーターが移動できるポータブルツールを操作する方法であって、前記ツールは、
モーターと、
液体リザーバーと、
前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、
前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、
前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にある少なくとも１つの制御弁を含み、
前記方法は、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放することを含む
方法。
【請求項２６】
前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを遮断又は開放することは、前記センサーから受信された測定信号に基づく、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
さらに、ユーザー入力を受信して、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の前記流体チャネルを少なくとも実質的に遮断又は開放することを含む、請求項２５又は２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はツールに関し、ツールは、電気モーターなどのモーター、モーターによって駆動されるポンプ、及びツールを起動又は駆動するための作業シリンダーなどのシリンダーを含む。このようなツールの例は、レスキューツールである。他の例は、スキッドシステム（ｓｋｉｄｄｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）、リレイラーシステム（ｒｅ−ｒａｉｌｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）、及び同期リフトシステムに関連する（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｌｉｆｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）。
【背景技術】
【０００２】
レスキューツールなどの高出力ツールは、従来、外部ポンプに接続されており、１つ又は複数のホースがポンプからツールまで伸びており、加圧油圧作動油がツールに供給される。そのような従前の構成では、ツールは、シリンダー及び作動可能なツールコンポーネントのみ、又は少なくともこれらにより構成されていた。
【０００３】
あるいは、ＥＰ３３６０６４９及びＥＰ３３４５６５６から知られているように、モーターはレスキューツールの外部にあり得、例えば、ポータブルのバッテリー駆動のスクリュー／ドリルマシンの形で、レスキューツールと結合して動力を提供する。
【０００４】
ただし、特にレスキューツールの分野では、自己完結型及び／又はポータブルツールにシフトする傾向がある。自己完結型のポータブルツールを実現するには、ツールは、サイズ、重量、生成力、生成速度、製造、及び販売コストの点で、外部ポンプを備えた従来のシステムと競争できる必要があり、したがって、ツールは、ポンプとモーターをツールに含めることができ、操作性と携帯性を確保するために、よりコンパクトで軽量な方法で設計する必要がある。さらに、油圧作動油用のタンク又はリザーバーも含まれる場合があり、ツールをコンパクトでポータブルに保つうえでの課題が追加される。また、動作速度は、少なくとも従来のツールと同じか同等のレベルである必要がある。さらに、消費電力（特に、バッテリーもツールのハウジングに組み込まれる場合）は、かなりの時間の操作性を可能にする必要があり、制御は、消費電力を考慮して、レスキュー操作の途中でツールが作動をしなくならないように作業が確実に行われるように構成する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
要約すると、本開示の発明者は、自己完結型及び／又はポータブルであり得、上記側面及び考慮事項などに関して従来のホース接続ツールと同等又はそれよりも優れている（適切な冷却能力など）ツールを設計するという課題に直面した。
【０００６】
レスキューツールなどのポータブル及び／又は自己完結型ツールに必要なこれらの望ましい特性の少なくとも一部は、前述のスキッドシステム、リレイラーシステム、同期リフトシステムなどの他のタイプのツール、特に設計のコンパクトさ、コスト、生成力、及びその他の側面にも適用される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、ここでは、
モーターと、
液体リザーバーと、
前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、
前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、
前記センサーから測定信号を受信するように構成されたコントローラーと、
前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にあり、前記コントローラーに接続された少なくとも１つの制御弁であって、前記制御弁及び前記コントローラーが、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放するように構成される、制御弁
を含むポータブルツールが提案される。
【０００８】
油圧作動油の流量と圧力は、ポンプの出口に重い制御可能なバルブを必要とせずに効果的に制御できる。したがって、本開示の根底にある問題は、軽量を維持しながら、既知のレスキュー装置の制御を改善すると考えられる。
【０００９】
特定の実施形態では、ツールは、
前記モーターと、
複数のチャンバーを備えた前記ポンプであって、各チャンバーが、リザーバーから前記チャンバーまで延びる流体供給用の流体インプットチャネル、加圧流体アウトプットポート、及びピストンを含む、ポンプと、
前記チャンバーのアウトプットポートと流体接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
を含み、
前記モーターは、前記チャンバー内の前記ピストンを周期的に動かし、前記ピストンの吸引サイクルの間に前記リザーバーから前記インプットチャネルを介して前記チャンバーに流体を供給し、前記ピストンの排出サイクルの間に前記アウトプットポートから流体を押し出すように構成され、前記インプットチャンネルは、前記ピストンの排出サイクルの間に遮断される。
【００１０】
前記制御弁は、ピストンサイクルとは無関係に、前記ピストンの吸引サイクルの少なくとも一部の間、前記ポンプの前記複数のチャンバーの少なくとも１つのインプットチャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断するように構成され得る。
【００１１】
特定の実施形態では、バルブが、特にピストンとの機械的リンケージ及びその周期的運動を介して、前記ピストンの排出サイクルの間に前記インプットチャネルを遮断するように構成され得、前記制御弁は、前記リザーバーと前記バルブとの間に配置される。その結果、ピストンの排出サイクルの間にインプットチャネルを閉じるために通常すでに設けられているバルブは、インプットチャネルを通ってタンク又はリザーバーに流体が戻るのを防ぐので、制御弁、ピストンの圧力が低い吸引サイクルの間に、インプットチャネルを閉じたままにするだけでよいので、制御弁は軽くてシンプルでよい。この場合、制御弁の圧力差は雰囲気圧力又はタンク圧力（１ｂａｒなど）と同じくらい低く、制御弁が圧力に耐える必要がないため（チャンバーのアウトプット側に配置した場合の最大１０バール以上の圧力差がある）、インプットポートの単純なフラップが十分であり得る。
【００１２】
別の実施形態では、制御弁は、少なくともピストンの排出サイクルの間、インプットチャネルを遮断するように構成され得る。それにもかかわらず、制御弁は、ピストンの排出サイクルの間の高圧にも耐えるためにより頑丈である必要があり、前述の実施形態とは対照的に、構成要素の数及びその制御に関して単純化を達成することができる。
【００１３】
本開示のさらなる特定の実施形態では、流体アウトプットポートから前記リザーバーへのバイパスが提供され得、前記バイパスが前記制御弁を含み、前記制御弁が、ピストンサイクルとは無関係に、前記ピストンの排出サイクルの少なくとも一部の間、前記ポンプの前記複数のチャンバー少なくとも１つにおける前記バイパスを選択的に開放するように構成される。バイパス内の制御弁は、リザーバーとチャンバーとの間のインプットチャネル内の制御弁の実施形態と同じくらい単純であり得、チャンバーからリザーバーに流体を戻すためのバイパスを開いたままにするために針によって操作される単純な針操作逆止弁でさえあり得、したがって、シリンダーへの加圧流体の流れに寄与しない。これにより、加圧流体の流出に寄与する（又は寄与しない）チャンバーを選択する原理を適用できると同時に、チャンバー内又はチャンバーから作業シリンダーへのチャネルのアウトプットポートにある重くて頑丈な閉鎖バルブよりもはるかに簡単なソリューションを実現できる。
【００１４】
両方の特徴のセットは、一般にツール、特にポンプの選択がセンサーの読みに応じて調整されるという本開示の本発明の概念内に存在し、より詳細には、ポンプのチャンバーの選択は、シリンダーへの加圧油圧作動油の流れに寄与するように行うことができ、アウトプットポート（流れ方向）の後ろにある頑丈でボリュームのあるバルブの使用を回避できる。複数のチャンバーのどれがシリンダーへの流体の流れに寄与することができるかを選択することにより、内部及び外部の状況及びその調整に応じて、ポンプをツールの内部及び外部の状況に合わせて調整し、シリンダーに行くための適切な圧力で所望の流れを生成することができる。その間、ポンプは速度制御と制御された力の生成が可能であるが、設計は非常にコンパクトであるため、レスキューツールなどのポータブルツール又は場合によっては自己完結型のツールに含めることができ、その場合レスキューツールは、モーターと、液体リザーバーと、前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、前記センサーから測定信号を受信するように構成されたコントローラーと、前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にあり、前記コントローラーに接続された少なくとも１つの制御弁であって、前記制御弁及び前記コントローラーが、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放するように構成される、制御弁を含む。それにもかかわらず、他のタイプのツールは、添付の特許請求の範囲で定義されているように、本開示の保護の範囲から決して除外されない。
【００１５】
ツールがポータブル又は自己完結型である場合、及び／又はモーターが電気モーターである場合、ポンプを駆動するためにモーターに電力を供給するためのバッテリーは、ツールハウジングに含まれ得、及び／又はユーザーの背中に携帯するバッテリーパックなど、個別にポータブルなモジュールの形状と形態で提供され得る。
【００１６】
ツールの制御弁により、ポンプ又は油圧回路の操作を一般的に制御して、ツールを内部又は外部の操作状況に適合させることができる。
【００１７】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールは、制御弁及びモーターの少なくとも一方を制御するように構成されたコントローラーをさらに含み得る。そのような実施形態では、ツールは、前記モーター及び前記制御弁の少なくとも一方を情報に適合させるために、前記コントローラーに前記情報を提供する少なくとも１つのパフォーマンスセンサーをさらに含み、前記センサーは、以下を含む群のうち少なくとも１つのパフォーマンスパラメーターに関する情報を測定及び提供するように構成され：前記ポンプからの流体圧力、前記モーターによって引き出される電流、前記モーターの時間単位あたりの回転数、前記モーターによって供給されるトルク、前記モーターによって供給及び／又は消費される電力、ツールがバッテリーを含む場合のバッテリー充電、前記モーターの回転位置、前記作業シリンダー内の前記ピストンの位置及び／又は動き、前記作業シリンダーからの前記ピストンの所定の延伸（最大延伸及び／又は最小延伸など）の概算、周囲温度、流体温度、モーター温度、モーター抵抗、流体抵抗、制御弁位置、ユーザー及び／又はオペレーターの入力、など。追加的又は代替的に、ツールは、前記モーター及び前記バルブの少なくとも一方を情報に適合させるために、前記コントローラーに前記情報を提供する少なくとも１つの検出器をさらに含み、前記検出器は、以下を含む群のうち少なくとも１つのパラメーターに関する情報を決定及び提供するように構成される：前記ツールコンポーネント及び／又はその延長部の存在、主電源への接続、前記ツールへの水の侵入、前記ツールがバッテリーを含む場合の低バッテリーレベル、など。
【００１８】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記ポンプが、少なくとも２つのチャンバーと少なくとも１つの制御弁を含み、前記ピストンの吸引サイクル又は排出サイクルのそれぞれの少なくとも一部の間に、前記ポンプの前記少なくとも２つのチャンバーの少なくとも１つにおける前記インプットチャンネルを選択的に少なくとも実質的に遮断し、又は前記バイパスを開放することができる。そのような実施形態では、当該ツールにおいて、前記制御弁が複数の前記インプットチャンネル又は前記バイパスに対応し、最大数として複数の流体入力チャネルを閉じ、又はバイパス開放することができる。
【００１９】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記インプットチャンネルが前記チャンバーへのインプットポートを含み、前記制御弁が、前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に配置されるように構成された可動カバーを含むことができる。コントローラーも有するそのような実施形態では、ツールは、前記カバーに接続され、前記カバーを前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に配置するために、前記コントローラーによる制御下にあるドライブをさらに含むことができる。また、ツールは、前記可動カバーを前記インプットポート上又は前記インプットポートから離れて選択的に移動するように構成された、前記ドライブと前記カバーとの間のトランスミッションをさらに含むことができる。そのようなトランスミッションが設けられる場合、ツールは、少なくとも２つの制御弁を有し得、各制御弁が可動カバーを含み、それぞれの可動カバーが、前記トランスミッションに、さらには前記ドライブに接続され、前記トランスミッション及び前記ドライブはこれらの可動カバーについて共通であり得る。また、ツールにおいて、前記複数のチャンバーの前記インプットポートが整列され、前記少なくとも２つの可動カバー要素が、前記トランスミッションの一部を形成するキャリア上にあるという特徴もさらに示すことができる。
【００２０】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記ポンプが、前記チャンバーが配置された円筒形のポンプハウスを含むことができる。整列されたインプットポートも有するそのような実施形態では、ツールにおいて、前記チャンバーの前記インプットチャネルは、前記円筒形ポンプハウスに対して、径方向及び軸方向のいずれか一方に向けられ、前記キャリアは回転可能なリングを含み、前記カバー要素は、前記回転可能なリング上に軸方向及び径方向のいずれか一方に配置され、それぞれの前記チャンバーのそれぞれの前記ピストンの排出サイクルの間に所定の前記インプットチャネルを同時に遮断することができる。
【００２１】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記チャンバーの少なくとも１つは、流体インプット通路が前記チャンバーに流出する外向きに延びる溝を含むことができる。
【００２２】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記ポンプシャフト上に、スイベルプレートが配置され、前記ポンプの前記チャンバー内のピストンに接続されることができる。そのような実施形態では、前記ポンプの前記チャンバー内の前記ピストンの少なくとも１つがそのチャンバーから延在することができ、前記スイベルプレートに当接する前記ピストンの端部は、前記チャンバーへ又は前記チャンバーからの最適な力の整列及びピストン誘導のための、前記チャンバーに対して外向きに延在する、例えば丸み、切頭円錐、円錐又は角錐又は切頭角錐形状の突起を含むことができる。
【００２３】
追加的又は代替的実施形態では、本開示によるツールにおいて、前記ポンプ及び前記モーターは、共通のシャフト上に配置され、前記シャフトが共通のベアリングを含むことができる。
【００２４】
本開示のさらなる側面によれば、人、ユーザー、及び／又はオペレーターが移動できるポータブルツールを操作する方法が提供され、前記ツールは、
モーターと、
液体リザーバーと、
前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、
前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、
前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にある少なくとも１つの制御弁を含み、
前記方法は、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放することを含む。
【００２５】
この方法は、前記センサーから受信された測定信号に基づいて、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを遮断又は開放することを含み得る。
【００２６】
この方法は、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の流体チャネルを少なくとも実質的に遮断又は開放するためのユーザー入力を受信することを含み得る。ユーザー入力は、コントローラーによって設定可能なものとは異なるツール操作を設定するためのオーバーライド、又はコントローラーの代わりとして構成することができる。
【００２７】
添付の特許請求の範囲で定義された特徴に対応する、より一般的な用語での本開示によるツールの実施形態の上記の議論に続いて、本明細書では、添付の図面の図を参照して、より詳細な説明が提供される。上記のように、特に、特定の実施形態の特徴は、当業者が理解するのに十分な開示を提供するために開示されるが、特定の実施形態の具体的に明らかにされた特徴のいずれも、特に、添付の特許請求の範囲の独立請求項の対象となる限り、本開示者による実施形態の集合に対する保護範囲にいかなる制限を課すものとして解釈されるべきではない。さらに、添付の図面の個別の図では、別個の実施形態が含まれ得る場合でも、同一又は類似の態様、要素、機能、及び構成要素は、同一又は類似の参照番号を使用して示すことがある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本開示によるレスキューツールの潜在的な実施形態としてのスプレッダーの斜視図を示す。
【図２】図２は、図１と同じスプレッダーの斜視図を示し、部分的に透視図として表現されている。
【図３】図３は、本開示によるツール及びその制御の概略図を示す。
【図４】図４は、本開示によるツールのより詳細な実施形態を示す。
【図５】図５は、図４のツール内の共通のモーター及びポンプシャフト上に配置されているポンプの構成をより詳細に示す。
【図６】図６は、図４のツール内の共通のモーター及びポンプシャフト上に配置されているポンプの構成をより詳細に示す。
【図７】図７は、ポンプの別個のチャンバーが加圧流体をシリンダーに供給することに関与することを可能にするための制御弁を備えた、図５及び６のシャフト上のポンプの配置の構成を示す。
【図８】図８は、図７と同様の実施形態を示しているが、より多くの他の構成要素を備えている。
【図９】図９は、本開示によるツールの代替実施形態としてのラムを示し、当該ラムに使用できる延長部と組み合わされている。
【図１０】図１０は、制御弁がアウトプットポートのバルブを閉じるための頑丈な弁である必要がないようにするための相互に異なる実施形態を示す。
【図１１】図１１は、制御弁がアウトプットポートのバルブを閉じるための頑丈な弁である必要がないようにするための相互に異なる実施形態を示す。
【図１２】図１２は、本開示によるツールの傾斜特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１及び２には、既知のスプレッダー１０１が示されている。図９は、ラム４１を示している。ツール１０１，４１は、単なる例として、レスキューツールの形態であるが、本開示による任意の他のタイプの油圧ツールであり得、あるいは、本開示はまた、カッター、以下に説明する図にあるようなラムなどに関連し得る。本開示の原理はまた、レスキューツール以外のツール、例えば、ポータブル及び／又は自己完結型のツールのフレームワークのような、コンパクトさが望まれる場合、例えば、一般的な油圧力ツールに適用することができる。
【００３０】
スプレッダー１０１は、スプレッダーハウジング１０２を含み、任意的にスプレッダー１０１の構造を形成する。ハウジング１０２は、それによって別個の構成要素を接続することができる構造を形成するものとして参照される。スプレッダーハウジング１０２は、油圧作業シリンダー１０９を収容し、コネクタ１０４を介した油圧動力源への接続は、次に、シリンダー１０９を駆動するのに役立つことができる。例えば、リレイラーシステム、同期リフトシステム、スキッドシステム、解体、リサイクルなどのレスキューツール以外の他の実施形態も同様である。また、そのようなツールについては、システムコンポーネントを一人で持ち上げて移動することが望ましい場合があるので、軽量及びコンパクトなど、本開示の根底にある考慮事項が適用され得る。好ましくは、例えば、レスキューツールの実施形態では、以下の実施形態で説明するように、ツールは携帯可能であり、及び／又は自己完結型でさえある。その中で、ツールは、統合されたポンプ及び関連する電気モーターをさらに含み、モーターに電力を供給するためのバッテリー及びバッテリーを充電するための電源を備えている。本開示によるツールの実施形態として例示的なスプレッダー１０１の動作原理の説明を提供することにより、以下のような、本開示の添付の特許請求の範囲による特徴的な特徴がより明確に開示されている実施形態の説明の基礎が築かれる。
【００３１】
図１及び２には見えないが、図３に示されているピストンロッド１１１は、作業シリンダー１０９から延在している。ピストンロッド１１１は、トランスミッション１１０を介して、２つの回転可能に駆動可能なアーム１０５、及び１０６に接続され、アーム１０５及び１０６は、回転点１０７、及び１０８においてヨーク１１２に回転可能に接続されている。
【００３２】
作業シリンダー１０９がそのピストンロッド１１１を延伸するように駆動すると、トランスミッション１１０は、示された構成にあるアーム１０５及び１０６を押し出し、それにより、アーム１０５及び１０６はヨーク１１２上の回転点１０７及び１０８に対して外側に旋回するように駆動され、自動車事故の破片などの外部要素を強制的に引き離す。ツールがカッター等のレスキューツールの別タイプである場合、明らかに異なるトランスミッションが配置され得る。前記別タイプである場合、駆動可能なアーム１０５及び１０６がカッターブレードに代替され、共に強制されて自動車事故の部分を切断するように駆動される。そのようなカッターブレード、駆動アーム１０５、１０６、及び／又はツールの他の要素は、作業シリンダー１０９のピストンロッド１１１に接続され得る作動可能なツールコンポーネントを形成する。
【００３３】
図３に示されるように、ツールは、作業シリンダー１０９又は後続の図のシリンダー１に接続されたポンプ１１３を備えることができる。両者は、流体の流れの方向をシリンダー１、１０９の上部若しくは下部チャンバー及び／又はタンク若しくはリザーバー２６へ設定するように構成されたバルブブロック１１４を介して接続される。コントローラー１３は、バルブブロック１１４、ポンプ１１３、及びモーター１１１に制御信号を提供する。モーター１１１は、固定子１４及び回転子１５を含み、モーター１１１は、バッテリー２４と電気的に接続され、ポンプ１１３と機械的に接続される。バッテリーは、充電器回路１１５を介して充電することができ、ポンプ１１３は、可逆的であり得る。加圧された流体が外部から供給されるか、又は作業シリンダー１、１０９からポンプで排出されるか、又はツールの内部のポンプ及びモーターアセンブリによって提供される場合でも、ツールは、モーター１１１とポンプ１１３の一方、及び／又はバルブブロック１１４を介して作業シリンダー１、１０９を制御するコントローラー１３を含むことができる。図３の概略的な実施形態では、コントローラー１３は、複数の別個の延伸又は収縮力レベルのうちの所望の１つに応じて、シリンダー１、１０９及びタンク又はリザーバー２６への接続の選択を開閉するようにバルブブロック１１４を制御する。力レベルの所望の１つの選択は、多数の可能な内部又は外部の状況に依存し得る。
【００３４】
ツール１０１は、情報を提供するためにコントローラー１３に接続された複数のセンサー５２を含み得、これに基づいて、コントローラー１３は、少なくともモーター１１１及び／又はポンプ１１３及び／又はバルブブロック１１４を情報に適合させ得る。そのような実施形態では、センサー５２のいずれか１つは、以下を含む群のうち少なくとも１つのパフォーマンスパラメーターに関する情報を測定及び提供するように構成され得る：ポンプからの流体圧力、モーターによって引き出される電流、モーターの時間単位あたりの回転数、モーターによって供給されるトルク、前記モーターによって供給及び／又は消費される電力、ツールがバッテリーを含む場合のバッテリー充電、モーターの回転位置、作業シリンダー１、１０９内のピストン６、１１１の位置、作業シリンダー１、１０９からのピストン６、１１１の最大延伸の概算、周囲温度、流体温度、モーター温度、モーター抵抗、流体抵抗、ツールコンポーネント１０５、１０６の存在、その延長部４２の存在、主電源への接続、ツールへの水の侵入、ツールがバッテリーを含む場合の低バッテリーレベルなど。
【００３５】
これら及び他の内部及び内部の状況、パラメーター、及び決定により、コントローラー１３は、ツール１０１の内部状態又は外部の状況に適合した選択された力レベルを最適化することができる。例えば、モーター１１１が過熱し始めている場合、より低い力レベルを選択することにより、進行中の作業を継続し、より低い力及び／又はペースで完了することさえ可能になる。例えば、本開示は、ポンプ１１３に対するコントローラー１３の対応する制御によって、より少ないポンプチャンバーの展開（後述する）を可能にし、提供されるトルク及びモーターによって生成される熱を低下させることを可能にする。したがって、生成された力レベルは維持され得るが、速度は低下され得る。
【００３６】
本開示による可能な機能のさらなる例として、ピストン６、１１１が完全な延伸に近づくと、コントローラー１３は、延伸力をより低いレベルに低減し、最大延伸でゼロにまでして、作業シリンダー１、１０９又は他の内部又は外部構成要素への損傷を回避し得る。ピストン６、１１１の最大延伸は、例えばラムの場合、作動可能なツールコンポーネント１０５、１０６上の、又はその延長部４２、接続部４３及び／又はフォーク４４によって影響を受け得る。延長部４２は、その存在を、有線又は無線を介した信号を介してプロセッサに通信することもできる。また、コントローラー１３は、例えば、延長部４２上に追加で提供されるセンサーが障害物（例えば、自動車事故の梁や支柱）での移動範囲の境界の接近を示す場合、力及び／又は速度を増加又は減少させるためにツールの延長された長さを考慮に入れることができる。迫持が実現されると、力は再び増加することができる。ツール上での存在を明示するスマート延長部、又はそのような延長部上の追加のセンサー、例えば近接センサーを備えたそのような実施形態は、添付の独立請求項の特徴がなくても、それ自体が発明とみなされるべきであることに留意されたい。
【００３７】
図１及び２に示されるように、コネクタ１０４は、例えば、作動可能なツールコンポーネント１０５、１０６の運動方向を逆転させるために、ユーザー入力要素１４０を備えたハンドル１４１を備えることができる。さらに、ハンドル１４１は回転可能であり得、これは、センサーを使用して検出され得、ハンドル１４１を左又は右に回転させることによって、ユーザー／オペレーターが速度又は力を増加させることを可能にする。結果として、ツールの機能は、ユーザーによって能動的に操作され得、コントローラー１３は、例えば、ツール１０１を損傷又は誤動作から保護するために、内部又は外部の状況がツールの設定の可能性を制限しない限り、ユーザーによる設定入力を可能にする。例えば、速度又は力を増加させるためにユーザー／オペレーターの入力が受け取られたが、モーターが許容温度の限界に近づいている場合、より大きな力のためのユーザー入力は無視されるか、又はコントローラー１３によって置き換えられ得る。
【００３８】
明らかに、本発明は、本開示の前には想像できなかった、ツール１０１及び４１のある程度の自動及びユーザー入力制御を可能にする。
【００３９】
スプレッダー１０１は、図４〜８のより詳細な図によれば、同じ原理が、シール２（より具体的には、シリンダーロッド３がシリンダー１に引っ込められる動的シール）を有する図９のシリンダー１のラム４１に適用され得る。圧力線４は、ロッド３を通って延在し、ロッド３に接続されたヘッド８の前のチャンバー内に連通し、一方、さらなる圧力線５は、ヘッド８の後ろのシリンダー１内の別のチャンバー内に連通し、チャンバーはヘッド８とヘッド８を囲むシール７によって分割される。
【００４０】
シリンダーピストン６は、加圧流体の供給に応じて、それぞれ後退運動及び駆動前進運動で駆動することができる。
【００４１】
シリンダー１は、ポンプハウス１２の一部を形成する円筒形ポンプピストンハウジング９を有するポンプから加圧流体を供給され、ポンプピストンハウジングはチャンバーを規定し、そのそれぞれにポンプピストン２８、５０（以下の図、例えば図５に詳細に示されている）が配置されている。チャンバーは軸方向に延在し、ポンプピストン２８、５０はその中で軸方向かつ周期的に移動可能であり、個々のチャンバーに作動油を供給するためのインプット又は吸引ポート３０は、円筒形ポンプピストンハウジング９に対して径方向に延在する。ポンプピストン２８、５０が前進又は排出サイクルにおいて吸引ポート３０を通過する場合、ポンプピストン２８、５０自体は、流体が吸引ポート３０を通ってリザーバー２６に押し戻されないことを確実にするための逆止弁として機能する。ピストン２８、５０が後退位置にある状態で、チャンバーの適切な充填を確実にするために、チャンバーには、環状の吸引溝２９が設けられている。
【００４２】
ポンプハウジング１２のポンプピストンハウジング９の周囲には、ステージリング１０が設けられている。図７に示されるように、ステージリング１０は、ポンプピストンハウジング９の周りで回転可能であり、その上にフラップ、リップ、又はカバー４９を閉じ、圧力の低いポンプピストン２８、５０の吸引サイクルにおいて、選択された複数のチャンバーへの流体の取り込みを抑制するための制御弁として機能する。ポンプピストン２８、５０自体が、流体がリザーバー２６に押し戻されるのを回避するための頑丈な逆止弁として機能するので、制御弁４９は、例えば、ステージリング１０上の可撓性リップ４９として、非常に軽くて単純に具現化され得る。リップは、ステージリング１０の周囲に沿って分布しているので、所定の数のチャンバーが、シリンダー１への加圧流体の供給に寄与し、又は寄与していない。この目的のために、ステージリング１０は、ポンプピストンハウジング９の周りを回転して、所定の数の吸引ポート３０を開閉することができる。ステージモーター１１は、ステージリング１０、特にリップ４９の位置を決定して、所望の数のポート３０をカバーし、コントローラー１３の制御下で、シリンダー１への加圧流体のアウトプットへの寄与を省くために提供される。コントローラー１３は、内部又は外部のいくつかの考慮事項及び測定結果に応じて、任意の所与の時点で、どのチャンバー及びいくつのチャンバーが寄与するかを決定することができる。これに基づいて、コントローラー１３は、ステージモーター１１を制御して、ステージリング１０及びそのリップ４９を、吸引ポート３０の所望の個体及び数量の上に配置することができる。コントローラー１３は、そのために複数の可能なセンサー及び検出器５２からの入力を受信することができ、ツールの豊富な自動制御を可能にするだけでなく、有用なユーザー入力を可能にする。
【００４３】
ポンプピストンハウジング９内のポンプのピストン２８、５０は、モーター固定子１４及びモーター回転子１５を含むモーターによって駆動され、モーターは、ポンプ１１３と共通のシャフト２１上に配置され、ポンプ１１３及びモーター１４、１５は、共通の単軸シャフト２１上に互いに直接隣接して配置されている。その結果、共通のシャフト２１は、単一の、すなわち、介在する結合又はトランスミッションを伴わない一体型構成要素であり、ポンプ及びモーターは、その上に並んだ構成で配置される。ポンプもシャフト２１に配置されているため、コンパクトな設計が可能である。シャフト２１は、ベアリング２０、２２のセットに配置されている。スイベルプレート５１は、ベアリングボールがキャリアプレート５３内に配置されているピボットベアリングを支持し、シャフト２１に配置され、シャフト２１がモーター１４、１５によって回転されるとき、スイベルプレート５１は、ポンプピストン２８、５０を、それらの吸引サイクル及び排出サイクルを通して、その周期的な動きで順次駆動する（ポンプのチャンバーの軸方向構成が順次であるため）。
【００４４】
図５〜７に示すように、ポンプピストン２８、５０は、溝穴４７においてピストン保持プレート３６、４８と結合するための丸いヘッド５４及びくびれ６１を有する。ピストン２８、５０のヘッド５４は、円錐形、円錐台形、ピラミッド形、ピラミッド状台形などの代替の形状を有し得る。特に、ピストン２８、５０のヘッド５４の形状は、丸みを帯びた、蛇行した、又はわずかに膨らんだ形状を有する円錐形であり得る。図６に関連して、モーター１４、１５の影響下でスイベルプレート５１がシャフト２１と共に回転するときの力の衝突角度について、最適な力の伝達は、相互作用点３８を介して力ベクトル３７に沿って達成され、結果として生じる力ベクトルは矢印３９で識別され、流体力ベクトル４０を達成することに留意されたい。ピストン２８、５０のヘッド５４の形状の結果として、加えられた力の径方向成分は、相互作用点３８において、チャンバー３３内にあり、その中のピストン２８、５０の最適な誘導を可能にする。相互作用点がチャンバー３３の外側にあるヘッド５４の形状の実施形態では、ピストン２８、５０の長さは、それによって引き起こされる傾斜効果に耐えるために増加しなければならない。その結果、スイベルプレート５１は、ピストン２８、５０の丸いヘッド５４の輪郭上、又はそれに沿って回転する。それにより、モーター１４、１５によってスイベルプレート５１を介してポンプピストン２８、５０に加えられる実質的にすべての力が、ピストン２８、５０の周期的運動の方向に直線力に変換される。
【００４５】
シャフト２１は、任意選択で、ツールを通る空気流を駆動するためにファン（図示せず）と追加的に連結され得る。このように生成された空気の流れは、ツールの冷却に役立つことができる。このような実施形態では、空気入口、ファンに沿った空気流路、及び空気出口を設ける必要がある。しかしながら、そのような実施形態では、流体又は少なくとも湿度の浸透のリスクが存在する可能性があり、そのためにセンサー５２が設けられ、流体／湿度レベルを決定し、コントローラー１３が検出された流体／湿度レベルに基づいてツールの動作を調整できるようにする。又はファンに沿ってツールを通る空気流路が詰まると、冷却が妨げられるので、ツールへの粒子の侵入を防止するために、フィルターを設けることができる。
【００４６】
図５、６の実施形態では、チャンバー３３のアウトプットポートは、逆止弁３１につながり、逆止弁３１は、ピストンの排出サイクルの間にピストン２８、５０によってチャンバー３３から放出された流体によってシート３２から押し出される、シート３２内のばね付きボール３４を含む。
【００４７】
ばね３５は、シャフト２１の周りに、それ自体のシートとキャリアプレート５３又はピストン保持プレート３６、４８との間に配置され、キャリアプレート５３は、ピボットプレート５１とピストン２８、５０との間にピボットベアリングのベアリングボールを保持して、キャリアプレート５３をスイベルプレート５１に向かって押す。ピストン保持プレート３６、４８は、キャリアプレート５３に取り付けられ得る。
【００４８】
図７、８、及び１０は、コンパクトモーター１４、１５に加えて、共通シャフト２１でのポンプ構成の動作を、概略的で部分的に透視図の状態で示す。
【００４９】
ピストン保持プレート３６、４８は、キャリアプレート５３に取り付けられており、シャフト２１と共に回転しないが、スイベルプレート５１は、シャフト２１に固定され、シャフト２１と共に回転する。図７、８、１０の構成では、スイベルプレート５１がシャフト２１上に配置され、それと共に回転する。スイベルプレート５１が円周方向に波打つ又は湾曲した表面を有する前面を有する場合、スイベルプレート５１の前面が、前方（ピストン２８、５０に向かって）への２つの突起及び２つの後方のくぼみを有すれば、これにより、モーター１４、１５のｒｐｍのピストンのサイクルへのトランスミッション速度、例えば比率２が可能になる。しかし、より単純な実施形態では、スイベルプレート５１は、単一の正弦波周期、すなわち、前面に沿った１つの完全な円周方向において、ピストン２８、５０に面する前面の１つの突起及び１つのくぼみを含む。後者の実施形態は、添付の図に示されるように、最終的な結果として、ピストン２８、５０に面するスイベルプレート５１の前面を有し、シャフト２１の長手方向軸に対して平面で斜めである。
【００５０】
ステージリング１０は、リング１０の位置に応じて、少なくとも１つのチャンバーの吸引インプットポート３０を覆うために、リップ又はカバー要素４９が搭載される。この位置は、コントローラー１３によって決定され、ステージモーター１１を介してコントローラー１３の制御下に設定される。センサー５２のような任意の数の内部及び外部センサーは、ポート３０の流体インプット、したがってポンプによってインプットされる圧力及び流体の流れ、さらにユーザー入力１４０、１４１を決定し、コントローラー１３がステージリング１０の位置を決定し、寄与しないと決定された数のチャンバーのポート３０上にリップ又はカバー要素を配置することによって、ポンプの出力に寄与するチャンバー３３の寄与数を決定するための基礎を提供し得る。ステージリングの多様性又は制御弁の代替の実施形態に応じて、個々のチャンバーが寄与する（又は寄与しない）ように指定され得、また、ポンプピストンハウジング９の円周に沿った寄与チャンバーの均一な分布が実現でき、その中で力及び負荷も均一に分散できる。チャンバーのポート３０に対するステージリング１０上のリップ又はカバー要素４９の配置は、この点に関して最適化され得る。単一のリップは、複数のチャンバーのポート３０のうちの２つ以上を覆うことができる。
【００５１】
その結果、コンパクトな構成は、共通のシャフト２１によって、及びチャンバー３３のどの特定のものがポンプの出力に寄与するかを決定するための最も簡単な手段によって達成され、アウトプットポート内の圧力に対して、出力ポート３０を閉じるための重いバルブ（単純な入力閉鎖リップ又はカバー要素４９が出力ポート上のそのような弁によって置き換えられた場合）を展開する必要はない。
【００５２】
同じ目的のための代替構成は、一般的に図１１に示されている。その中で、モーター５５は、コントローラー１３の制御下で、ピン５８を延伸して、ポンプのチャンバー３３の出力ポートからリザーバー２６へのバイパス５７内の逆止弁５６を強制的に開くように構成され、チャンバー３３からの流体の流れがシリンダー１、１０９に向けられるのを防ぎ、さらにポンプの総出力に寄与しないようにし、さらに同じ目的を達成するために、アウトプットポートの頑丈なバルブを避ける。さらに、ポンプのチャンバーのアウトプットポートとシリンダー１、１０９との間の頑丈なバルブは、添付の、さらには独立した請求項の少なくともいくつかによれば、本開示の範囲から除外されないことに留意されたい。
【００５３】
図１１の実施形態では、チャンバー３３は、ピストン２８、５０の吸引サイクルにおいて、同じバイパスチャネル５７に沿ってリザーバー２６から流体を引き込み、ピストン２８の吸引力に基づいて逆止弁を開く。あるいは、平行チャネルが、リザーバー２６からチャンバー３３へ提供され得る。
【００５４】
さらなる逆止弁６２は、好ましくは、チャンバー３３とシリンダー１、１０９との間のチャネルに配置される。この逆止弁はまた、図１０の実施形態において提供され得る。
【００５５】
図４に戻ると、ツール１０１は、いくつかのバッテリーセル２４を収容するためのバッテリーハウジング２３を備える。ハウジング２３及びセル２４は、シリンダー１を取り囲むことができ、同様に、リザーバー２６は、コンパクトな構成のため、さらにはモーター１４、１５及びシリンダー１、１９０からの放熱のため、シリンダー１を取り囲むことができる。したがって、リザーバー２６及びその中の作動油などの作動流体は、そのような実施形態では、モーター及び／又はポンプによって生成された熱のツール全体への分配及び放散に寄与し、展開の有効期間をより長くすることができる。追加的又は代替的に、好ましくはシリンダー１、１９０も取り囲むように、ヒートシンクを設けることができる。
【００５６】
上記実施形態では、全シリンダー容積は、いくつかの構成要素２７を有する。これらは、コントローラー１３を介して適切に駆動することにより、ロッド１１１のシリンダー１、１０９へ、及びシリンダー１、１０９からの必要な延伸／収縮を可能にする。
【００５７】
図９は、本開示が有用であり得る代替タイプのツールとしてのラム４１を示している。ラム４１は、シリンダーのピストンロッド１１１又はバックスタッド５９上にいくつかの延長部４２Ａ、４２Ｂのいずれか１つを装備することができる。延長部４２Ａ、４２Ｂのうちの１つをピストンロッド１１１又はバックスタッド５９上に配置するために、両方の延長部４２Ａ、４２Ｂは、コネクタ４３Ａ、４３Ｂを有する。延長部４２Ａ、４２Ｂは異なる長さを有し、より短い延長部４２Ｂは、より長い延長部４２Ａのさらなるスタッド６０の代わりにフォーク４４を有する。ロッド１１１又はスタッド５９上の延長部４２Ａ、４２Ｂのいずれか１つの存在を検出するために、センサーを設けることができる。延長部４２Ａ又は４２Ｂは、ツール４１、特にそのコントローラー１３にその存在を知らせるための有線又は無線の通信手段を有し得る。延長部のこの存在又は不存在は、ポンプの出力側の圧力センサー５２によって検出される圧力と同様に、コントローラー１３によって選択及び設定される異なる動作モードを引き起こすことができる。
【００５８】
本開示は、内部若しくは外部の状況及び／又はユーザー入力に応じて、油圧ツールがギアアップ又はギアダウンすることを可能にする。例えば、負荷を測定して、ツールのギアを上げるか下げるかを決定することができる。この目的のために、コントローラー１３は、モーターの回転数を適合させ、総ポンプ出力に寄与するポンプチャンバーの数を適合させて、速度及び／又は動力及び／又は生成力を選択することができる。モーターが過熱していることが検出された場合、モーターの温度などの他の状況を考慮してツールをギアダウンすることもできるが、ギアを下げることにより、運転を継続し、内部状況の例としてモーターを焼損から保護することができる。ポンプの出力圧力を決定するための圧力センサー５２のように、コントローラーがユーザー入力を含むモーター及び／又はポンプの動作状態を適合させるために、任意の数のセンサー及び検出器を使用することができる。
【００５９】
従来技術のホース接続ツールのようなギアアップ又はギアダウンが不可能なツールでは、トランスミッション速度は、予想される最大のシリンダー力（設計されたモータートルク）が十分であり、かつ過度にならないように選択する必要がある。その結果、１速のみの車のように、希望の速度を提供できない可能性のあるツールになる。
【００６０】
本開示によれば、内部及び外部の状況が考慮され、ユーザー入力を可能にすることで、ギアアップ又はギアダウンに関してツールのモードを適合させることができるとともに、複数のチャンバーのアウトプット側に大きくて頑丈な閉鎖バルブを避けることができるが、除外はしない。複数のチャンバーのそれぞれに吸込側閉鎖バルブ及び／又はアウトレット側のバイパス（図１１の実施形態の制御弁５６など）を採用することにより、軽量、小型、効率的なギアリングを提供することができる。
【００６１】
ポンプのチャンバー内のピストンのピストン排出サイクルの間にインプットポートを閉じるための通常のバルブとは別に、ピストン運動の吸引サイクルの間に複数のポンプチャンバーから選択されたもののインプットポートを閉じるための制御弁を備えた実施形態では、蓋又はカバーは、インプットポートを完全に閉じる必要はなく、流体のチャンバーへの流入を制限するだけでよい場合もある。柔軟なフラップ、リップ４９などで十分である。したがって、カバー要素を運ぶステージリング１０、又はリップ４９は、簡単かつ安価に実現することができる。ステージモーター１１はまた、非常に安価で単純で、頑丈で、小型であればよい。
【００６２】
本開示の原理に基づき、図１２に従ってツールを立ち上げることのグラフィック表現が提供され得る。これにより、速度と生成された力の両方を考慮に入れることができ、ツールの小型化は、共通のモーターとポンプシャフト２１を介して達成できる。ポンプからの作業量は、場合によってはモーターの制御下で、内部及び外部の状況、さらにはユーザー入力に適合させることができる。
【００６３】
図１２の上のグラフは、ポンプからの圧力Ｐ（ｂａｒ）に対する流量Ｑ（リットル／分（ｌｐｍ））を示している。圧力Ｐは、シリンダー１、１０９からのピストン１１１の延伸速度に直接関係している。下のグラフは、圧力Ｐ（ｂａｒ）に対するモーター出力Ｐ（Ｗ）を例示している。例示されたグラフは、８つのチャンバー３３を備えた４つのステージ（４段）を有するポンプに関する。どの段階でも、必要な数、場合によっては個別に選択された寄与チャンバー３３が展開され、残りのチャンバーは寄与しない。これらの寄与しないチャンバーは、図１１のようにバイパスされるか、そのインプット（吸引）ポートが閉じられる。この意味で、寄与していないチャンバー３３は、「スイッチオフ」ということができる。４つのステージを有するポンプのコントローラー１３は、チャンバー３３のそれぞれについて、制御弁４９又は５６を制御することによって、寄与するチャンバー３３の数を増加又は減少できることは明らかである。これにより、寄与するチャンバー３３を段階的に選択的に増加又は省略することによって、図１２の下のグラフのように圧力Ｐ、及び図１２の上のグラフのようにボリュームＱに関連する速度を連続的に増減しながらも、図１２のモーター出力Ｐを許容最大値未満のレベルに保つことができる。コントローラー１３は、図１２の実線又は破線の特性に従うことにより、圧力Ｐ又は速度及び体積Ｑを増加又は低下させる方向にポンプをギアダウン又はギアダウンすることができる。コントローラーは、測定又は検出された内部又は外部の状況に基づいて、最適な特性を決定できる。
【００６４】
コントローラー１３は、寄与するチャンバー３３の数を切り替えるために、内部と外部の状況及び考慮事項をとるように構成される。そのような状況は、パフォーマンスセンサー又は検出器５２からの信号、ならびにスイッチ１４０及び／又は回転ハンドル１４１などを介したユーザー又はオペレーターの入力に基づいて決定することができる。追加的又は代替的に、コントローラー１３は、図１２に示されるように、ステージ間の切替圧力を適応させることができ、これは、実線に従って切り替える代わりに、破線の特性グラフによって例示される。
【００６５】
モーター５５、１１１の過度の負荷を回避するために、モーター５５、１１１によって供給されるトルク、及びバッテリーセル２４からのバッテリー電流（ツールに搭載されている場合）を制限する必要がある。コントローラー１３は、測定又は検出結果及び／又はユーザー／オペレーター入力と併せて、本発明の特定の実施形態の図１２の特性グラフに基づいて、電子速度制御（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｐｅｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ、本明細書では以下「ＥＳＣ」とも呼ばれる。）を提供する。これにより、図１２の下のグラフの４つのステージを通過しながら、モーター出力を最大値未満に保つことができる。これにより、１ステージのポンプで作業シリンダーの圧力を上げる必要がある場合よりも、よりシンプルで軽量、小型、低出力のモーターの使用が可能になる。
【００６６】
コントローラー１３は、モータートルク及びモーターへのバッテリー電流に関する情報を提供するセンサー５２からのデータを提供され得、また、センサー５２からの情報がなくても（設けられている場合）、図１２のグラフの所望の１つに基づいて、寄与するチャンバー３３を増加又は省略することによって、これらのパラメーターにギアリングを適合させるために制御弁４９、５６のいずれかを制御することができる。
【００６７】
ここで、モータートルクはモーター電流に直線的に対応し、電圧センサー５２はモーター電圧を測定することができ、コントローラー１３は、決定されたモーター電圧及びモーター電流から、（残りの）バッテリー容量を決定することができ、バッテリー電圧が監視される場合、バッテリー電流もさらに推定できる。
【００６８】
例えば、ステージリング１０の位置を設定するための、モーター５５、１１１及び（ステージモーター１１が駆動する）制御弁４９又は５６のコントローラー１３の組み合わせ制御は、全く新しく有益な機能のホストを提供する。
【００６９】
図１２のように、モーター速度ｒｐｍ、モータートルク、及び比率の制御は、最大の出力及び／又は効率のために最適化できる。
【００７０】
制御は、ツール（のタイプ）、ユーザー、又は用途に合わせて簡単に調整でき、コントローラー１３及びそれによって具現化されたＥＳＣに対して合理的に制限された調整のみを必要とする。ここでは、いくつかの例を示す：
−図９に関連して上記のようにラムに延長部を追加すると、動作圧力が制限され得る。センサー５２を設けて、延長部が実際に、スマートツールの延長部を構成するピストン１１１又はバックスタッド５９に接続されているかどうかを検出することができる。又は、延長部に取り付けられた近接センサーは、自動車事故の地点又は中間の障害物への接近に関する情報を提供し得る；
−スマートツール拡張のさらなる実施形態において、統合ラムサポート４４が設けられる場合、ラムサポートが実際にラム上に配置されているかどうかを検出するように構成されたセンサー５２を設けることができ、動作圧力が制限され得る。それにより、そのような統合されたラムサポートは、別個のラムサポートの代替物を形成することができ、それにより、ツール、特に図９のラムは、より迅速に展開され、より安全に操作できるようになる；
−動作圧力は、ユーザー／オペレーターを保護する目的で制限されるが、ユーザーが操作可能なオーバーライドボタン又はスイッチを提供することにより、特により高い圧力を可能にすることにより、コントローラーは、図１２の特性グラフを適切に適合させることにより、最大圧力を展開できるようにし、例えば一時的に動作圧力を上げることができる。通常の操作では、ユーザーの安全性が向上し、入力指令には追加のリスクが伴うことを特に認識されるが、特殊な状況ではオーバードライブ機能を自由に使用できる。又は、ユーザーはコントローラーの代わりにステージリング１０を操作できる；
−広範なツールは、少なくともモーター、ポンプ、及びコントローラーによって形成される本質的に同じドライブを装備することができ、電子速度制御「ＥＣＳ」を定義するコントローラー１３のプログラミングソフトウェアへの簡単な調整で、より小さなツールは、小さいツールは、大きいツールよりも制限された速度を示すことが可能である（ここでは、その移動範囲を指すために「小さい」と「大きい」が使用される）。
【００７１】
コントローラー１３は、ギアアップ又はギアダウンするために、選択された数のチャンバー３３の関与に基づいて、図１２のトランスミッションのステージを参照して、モータートルク及び所望の伝達特性に基づいて最大動作圧力を決定することができるので、コントローラー１３／ＥＳＣは、安全な動作速度を超えないことを保証することができ、そのため、本開示によるツールは、圧力制限弁を必須としない。
【００７２】
対照的に、圧力センサー５２が展開されるとき、そのような圧力センサー５２からの圧力測定信号は、ポンプからの過度の圧力を防ぎ、ツールの損傷を防ぐために、ステージを切り替えるために、すなわち、寄与するチャンバー３３の数を決定するために、及び／又はモーター５５、１１１をギアダウンするために有利に使用され得る。
【００７３】
ポンプからの最高動作圧力で最大モータートルクに達すると、モーター５５、１１１は、圧力制限バルブ又はスイッチングバルブと比較して、エネルギーを節約するために、コントローラー１３によってギアダウン、減速、又はストールすることができる。さらに、ユーザー／オペレーターは、ツールの操作限界に達したとの警告を手動で受け取ることにより（ユーザー／オペレーターはモーターのギアダウンの変化を感じることができる）、ツールの最大出力に到達したことをより検出可能に通知される。
【００７４】
上記のように、閾値温度を超えたときに、モーターだけでなく、バッテリー、コントローラー、及びポンプの過度の加熱は、コントローラーがモーター電流を制限するため、適切な温度センサー５２を備えることによって検出することができる。そのような状況下でのギアダウンは、「ディレーティング」と呼ばれることがあり、これは、従来技術のツールで原則として知られており、ディレーティング制御がモータートルクをそのような程度に制限する油圧スイッチバルブを使用してそのような機能が実現される。油圧スイッチバルブのスイッチ圧力が発生せず、その場合、ツールは大きな力を生成するように動作できなくなる。対照的に、本開示は、コントローラー１３がポンプをその任意のステージ（寄与するチャンバー３３の組み合わせ）に切り替えることができるので、ディレーティング中もツールが動作可能であり続けることを可能にする。ただし、ディレーティングにはモータートルクの低減が含まれ、その結果、最大達成可能な動作圧力及び／又は流量と速度の低減ももたらされるが、これによりツールは機能を維持でき、完全にシャットダウンする（これは、特に（排他的ではないが）レスキューツールの場合に望ましくない）従来のツールよりも大幅に改善される。
【００７５】
本開示では、スイッチングステージ（すなわち、寄与するチャンバーの数を決定すること）は、コントローラー１３に送信されるモーター速度センサー５２からのモーター速度信号に基づいて実行され得る。次に、コントローラー１３は、所望に応じて、又は必要である場合、モーター電流、したがってモータートルクをも、所定の最大閾値未満に制限することができる。例えば、モーター速度信号と達成可能な圧力及び／又は流量との間の関係は、コントローラーがこれを取得してポンプを制御するためのメモリに格納され得る。負荷がそのようなトルクを保証する場合、コントローラー１３はモーター速度を低下させることができる。モーター速度が下限閾値を超えると、ポンプチャンバー３３は省略され、その結果、「スイッチオフ」される。逆に、モーター速度が上限閾値を超える場合、寄与するためにチャンバー３３を追加することができる。
【００７６】
ポンプの損失は、チャンバー３３のピストン及びチャンバー壁に沿った漏れによってかなりの程度まで決定される。このような漏れ流れの粒子は、ピストンとチャンバー壁の摩耗を引き起こす可能性がある。漏れ流量はポンプ圧力とともに増加するため、ステージ（寄与するチャンバーの組み合わせ）で進行中のチャンバー３３は、この摩耗に最も受ける。最高圧力を受けるこのようなステージに交互にチャンバーを割り当てることにより、ポンプの全体的な平均寿命を延ばすことができる。同じステージ（すなわち、寄与チャンバー３３の数）に異なるステージリング１０の位置を割り当てることにより、異なるチャンバーが異なるステージに関与し、チャンバー全体に摩耗と亀裂を分散させ、それによってポンプの寿命を延ばすことができる。
【００７７】
コントローラー１３が、各ステージに交互又はローテーションするチャンバー３３及びその中のピストンを割り当てるように構成される場合、ポンプの平均余命を長くすることができる。この目的のために、ステージリング１０は、適切に選択された数及び範囲のリップ４９を搭載することができ、ステージリングは、コントローラー１３の制御下でモーター１１によって回転され、リップ４９が異なる寄与チャンバー３３を除外及び含む多様な異なる回転位置に回転することができる。さらに、ステージリング１０のそのような駆動は、チャンバー３３のいずれかが顕著な摩耗を受けやすいか又はその影響を受けやすいかを決定するための自己診断によってコントローラー１３によって制御されることが考えられる。その場合、他のチャンバー３３及びその中のピストンは、適切なステージ、特に、より多くの又はより少ない数のチャンバー３３を含む高圧又は高速の段階のために選択され得る。自己診断は、ツールがその終了位置にあるときに、動作圧力を測定して、作業シリンダーピストンのその終了位置にあるツールに関する入力を受信するコントローラー１３に基づいて可能である。最大出力に達していないか、又は到達が遅すぎるかどうかを判断することにより、摩耗したチャンバー３３／その中のピストンを検出することができる。
【００７８】
組み立て時に、プログラムをエンドユーザー又は整備士が実行して、最初にツールを調整することができ、ここで、ツールは較正され、負荷がかかった状態でこの目的のために操作され得る。ツールに接続するために外部フィルターを設けることができる。
【００７９】
エンドユーザー又は整備士は、本開示に従って、ツールの自己診断のための診断プログラムを開始することができる。そのような診断において、コントローラー１３は、各段階に必要な圧力が達成されているかどうかを検証することができ、又は、ポンプのすべてのピストン２８、５０が、それぞれのチャンバー３３内のピストンによって最大圧力が達成されるかどうか、及びどれだけ速く達成されるかを決定するために、最小容積を有する位置に配置されているかどうかを検証することができる。
【００８０】
従来のツールでは、モーター速度（ｒｐｍ）は通常、常に一定であるが、モーターの速度を変えることができ、例えば、油圧バルブを使用して、従来のツールの速度を調整することができる。ただし、それによって減少又はシャットオフによる損失が発生する可能性がある。対照的に、本開示によれば、コントローラー１３は、減少又はシャットオフによる損失なく、モーターの速度を調整することができる。本明細書で提案されるツールでは、ポンプのステージもコントローラー１３の制御下にあるので、ステージは任意の所与の時間に選択されることができ、モーター１４、１５の速度の調節も考慮に入れられ得る。さらに、ポンプのステージ及びモーターの速度を選択するために、ユーザーがグリップ１４１を回すことによって入力される所望のツール速度値もさらに考慮に入れることができる。
【００８１】
可変モーター速度により、ドライブの範囲を広げることができる。比較的低いモータートルクを使用すると、モーターが最高速度に達することができ、ユーザーが最高速度を利用できるようになる。このような最高速度は、バッテリー電圧によって制限される場合があり、モーター速度及び関連する電磁力は、バッテリー電圧とのバランスがとれるまで増加させることができる。それでも、弱め界磁を展開することにより、モーター速度をさらに上げることができる。コントローラー１３は、ポンプのステージについて通知されるので、弱め界磁は、最大のサイクル体積を有するステージで選択的に展開され得る。次に、他の段階では、弱め界磁に関連する効率の低下という欠点はなく、関連する段階では、工具速度が高いという利点が保証される。
【００８２】
ポート３０の溝２９は、チャンバー３３の改善された充填を確実にし、その結果、より高速でも、ポンプは期待通りに機能し得る。複数のインプットチャネルを提供することによってチャンバーのより良い充填を達成することもできるが、添付の独立請求項１の特徴的な部分に従って、ピストン排出サイクルの間、流体がリザーバー又はタンク２６に押し戻されるのを防ぐために、及び／又は、ピストンの吸引サイクル間、ポンプの総仕事量を調整するために、追加のインプットチャネルもすべてブロックする必要がある。これにより、結果として得られるポンプ及び／又はバルブの設計が特に複雑になる。
【００８３】
図６による構成は、最適化されたピストンヘッドの設計に関連しており、ピストンに生じる横方向の力が最小限に抑えられる。湾曲したピストンヘッド５４に対してより大きな接触半径を達成することができ、それにより、ヘルツ張力が減少し、弾性流体力学的潤滑の条件が改善される。スイベルプレート５１での、及びピストン２８、５０とチャンバー３３との間の接触での摩擦損失を低減することができ、それにより、より短いピストンが可能であり、よりコンパクトなポンプを実現することができる。
【００８４】
図５のピストン保持プレート３６、４８は、溝６１内でピストンと係合し、これは、ピストンの直径が増加して保持プレート３６、４８によって係合するためのフランジを形成する場合よりも、ミリングによってより容易に形成される。ピストンヘッドを係合するための保持プレートの穴は、図７に示されるようにキー形状である。これにより、ピストン２８、５０をチャンバー３３に挿入した後、保持プレートを容易に取り付けることができる。さらに、これは、チャンバー３３を充填するときに、ピストンと保持プレート３６、４８との間の接触を強化する。あるいは、保持プレートは、ピストンヘッドに係合するために径方向内側に延びるスロットを有し得、これにより、ポンプピストンハウジング９の周囲に分散されたより多くのチャンバーが可能になる。ピストン保持プレートの構成は、ピストンにバネを使用した構成よりもコンパクトで、剛性で頑丈であるため、より高速な動作が可能である。
【００８５】
図５のポンプピストンハウジング９とピストン保持プレート３６、４８との間のばね３５は、簡素化を具体化し、よりコンパクトな設計に貢献し、ばね３５のためのより多くのスペースを提供する。
【００８６】
上記では、多くの説明された機能が、代替案と関連してそれらの利点と併せて説明された。また、レスキューツールの実施形態において本明細書でしばしば言及される本開示のポータブルツールは、例えば、リレイラーシステム、同期リフトシステム、スキッドシステム、解体、リサイクルなどのレスキューツール以外の他の実施形態などの他の目的に使用可能／適用可能であり得る。しかしながら、あまり好ましくない可能性があるが、添付の特許請求の範囲のいずれかで定義された特徴の代替案も、添付の特許請求の範囲で定義されたように、本開示の範囲内に含まれ得、ここで、具体的に開示された特徴の他の代替案も包含され得る。そのため、範囲は添付のクレームの定義のみに限定され、少なくとも一部の法域では、クレームされた特徴の明白な代替案も含まれ得る。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月16日(2021.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２５】
人、ユーザー、及び／又はオペレーターが移動できるポータブルツールを操作する方法であって、前記ツールは、
モーターと、
液体リザーバーと、
前記リザーバー及び前記モーターに接続されたポンプと、
前記ポンプのアウトプットに接続された作業シリンダーと、
前記作業シリンダーに接続された作動可能なツールコンポーネントと、
前記モーター、前記リザーバー、前記ポンプ、前記作業シリンダー、及び前記ツールのいずれか１つ又は複数に接続されたレスキューツール内のセンサーと、
前記リザーバー、前記ポンプ及び前記作業シリンダーによって定義される油圧回路内にある少なくとも１つの制御弁と、
前記センサーから測定信号を受信するように構成されたコントローラーとを含み、
前記方法は、前記制御弁を使用して、前記油圧回路内の任意の流体チャネルを選択的に少なくとも実質的に遮断又は開放することを含む
方法。
【国際調査報告】
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