(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド作業機に動力を供給するための方法であって、
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、アキュムレータをチャージしようとすること、
前記アキュムレータの圧力を測定すること、
作業機の第１要素へ／からの第１目標動力流量を決定すること、
作業機の第２要素へ／からの第２目標動力流量を決定すること、
前記第２目標動力流量がほぼゼロである場合に、動作モードを第１モードに設定すること、
前記第１目標動力流量がほぼゼロである場合に、動作モードを第２モードに設定すること、
前記第１及び第２目標動力流量の双方がほぼゼロでない場合に、動作モードを第３モードに設定すること、
アキュムレータ圧力が、第１閾値より下にあり、また、動作モードが前記第１モードに設定され、かつ、前記アキュムレータが放出において使用可能である場合、前記エンジンに機械的に連結された主ポンプ、及び、前記アキュムレータに流体接続されたトランスフォーマによって、第１動力流量を分担すること、
アキュムレータ圧力が、前記第１閾値より上にあり、また、動作モードが前記第１モードに設定されている場合、前記トランスフォーマから前記第１動力流量を供給すること、
動作モードが前記第１モードに設定され、また、前記アキュムレータが放出において使用不可能である場合、前記主ポンプから前記第１動力流量を供給すること、
アキュムレータ圧力が、第２閾値より下にあり、また、動作モードが前記第２モードに設定され、かつ、前記アキュムレータが放出において使用可能である場合、前記主ポンプ及び前記トランスフォーマによって、第２動力流量を分担すること、
アキュムレータ圧力が、第２閾値より上にあり、また、動作モードが前記第２モードに設定されている場合、前記トランスフォーマから前記第２動力流量を供給すること、及び、
動作モードが前記第２モードに設定され、また、前記アキュムレータが放出において使用不可能である場合、前記主ポンプから前記第２動力流量を供給すること、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
アキュムレータ圧力が、第３閾値より下にあり、また、動作モードが前記第３モードに設定されている場合、前記主ポンプ及び前記トランスフォーマによって、前記第１動力流量を分担し、これにより、前記作業機の第１要素に動力供給することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記作業機の第２要素は、前記エンジンに機械的に連結された前記主ポンプによって動力供給されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ハイブリッド作業機は、掘削機であり、前記作業機の第１要素は、旋回アクチュエータであり、また、前記作業機の第２要素は、ブームアクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記作業機の第１要素が、機械動力を受け取っている場合に、前記作業機の第１要素から前記トランスフォーマに前記第１動力流量を供給し、これにより、前記アキュムレータをチャージすることを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１動力流量は、シャフトによって前記トランスフォーマに直接供給されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記作業機の第２要素が、機械動力を受け取っている場合に、前記作業機の第２要素から前記トランスフォーマに前記第２動力流量を供給し、これにより、前記アキュムレータをチャージすることを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２動力流量は、流体ラインによって前記トランスフォーマに流体供給されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
動作モードが前記第３モードに設定された場合に、前記トランスフォーマを介して、前記作業機の第２要素から前記作業機の第１要素へ／前記作業機の第１要素から前記作業機の第２要素へ、第３動力流量を供給することを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
動作モードが前記第３モードに設定された場合に、前記作業機の第２要素及び前記アキュムレータによって、前記作業機の第１要素への第３動力流量を分担することを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
動作モードが前記第３モードに設定された場合に、前記エンジン及び前記アキュムレータによって、前記作業機の第１要素への第３動力流量を分担することを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
動作モードが前記第３モードに設定された場合に、前記主ポンプ及び前記アキュムレータによって、前記作業機の第２要素への第３動力流量を分担することを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記作業機の第２要素が、機械動力を受け取っている場合に、前記作業機の第２要素及び前記主ポンプによって、前記アキュムレータへの第３動力流量を分担し、前記アキュムレータをチャージすることを、さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ハイブリッド作業機に動力を供給するための方法であって、
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、アキュムレータをチャージしようとすること、
前記アキュムレータの圧力を測定すること、
作業機の一要素へ／からの目標動力流量を決定すること、
アキュムレータ圧力が、ある閾値より下にあり、前記アキュムレータが放出において使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記エンジンに機械的に連結された主ポンプ、及び、前記アキュムレータに流体接続されたトランスフォーマによって、前記作業機の一要素への動力流量を分担すること、
アキュムレータ圧力が、前記閾値より上にあり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記トランスフォーマから前記作業機の一要素へ動力流量を供給すること、及び、
前記アキュムレータが、放出において使用不可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記主ポンプから前記作業機の一要素へ動力流量を供給すること、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記ハイブリッド作業機は、掘削機であり、また、前記作業機の一要素は、旋回アクチュエータ、または、ブームアクチュエータであることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記トランスフォーマ及び前記作業機の一要素は、動力伝達シャフトによって機械的に連結されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素からのものである場合、前記作業機の一要素から前記トランスフォーマへ動力流量を供給し、これにより、前記アキュムレータをチャージすることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素からのものである場合、動力伝達シャフトによって前記作業機の一要素から前記トランスフォーマへ、動力流量が直接供給されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記アキュムレータが、チャージにおいて使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素からのものである場合、流体ラインによって前記トランスフォーマへ、動力流量が流体供給されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記閾値は、可変閾値であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記アキュムレータが放出において使用可能であるかどうかを判定する前に、前記閾値の値が決定されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ハイブリッド掘削機に動力を供給するための方法であって、
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、アキュムレータをチャージしようとすること、
前記アキュムレータの圧力を測定すること、
旋回アクチュエータへ／からの旋回目標動力流量を決定すること、
ブームアクチュエータへ／からのブーム目標動力流量を決定すること、
トランスフォーマの伝達流量容量を決定すること、
前記ブームアクチュエータが、オーバーランして下降し、前記アキュムレータが、放出において使用可能であり、また、前記ブーム目標動力流量が、前記ブームアクチュエータにおけるある閾値より上にある場合、前記ブームアクチュエータ及び前記アキュムレータによって、前記旋回アクチュエータへの第１動力流量を分担すること、及び、
前記旋回アクチュエータが、減速し、前記アキュムレータが、放出において使用可能であり、また、前記旋回目標動力流量が、前記旋回アクチュエータにおけるある閾値より上にある場合、前記旋回アクチュエータ及び前記アキュムレータによって、前記ブームアクチュエータへの第２動力流量を分担すること、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
ハイブリッド作業機に動力を供給するための方法であって、
第２動力源が使用可能なエネルギを測定すること、
作業機の一要素へ／からの目標動力流量を決定すること、
前記第２動力源が、ある閾値より低い使用可能なエネルギを有し、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記作業機の一要素へ動力流量を供給可能な第１動力源、及び、前記第２動力源によって、前記作業機の一要素への動力流量を分担すること、
前記第２動力源が、前記閾値より高い使用可能なエネルギを有し、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記第２動力源から前記作業機の一要素へ動力流量を供給すること、及び、
前記第２動力源が、使用可能なエネルギを有さず、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素へのものである場合、前記第１動力源から前記作業機の一要素へ動力流量を供給すること、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、アキュムレータをチャージしようとすること、をさらに含み、
前記第１動力源は、前記エンジンに機械的に連結された主ポンプであり、また、
前記第２動力源は、前記アキュムレータが使用可能なエネルギを有する場合に、少なくとも前記アキュムレータに流体接続されるトランスフォーマである、ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、作業機の第２要素をチャージしようとすること、をさらに含み、
前記作業機の一要素は、作業機の第１要素であり、
前記第１動力源は、前記エンジンに機械的に連結された主ポンプであり、また、
前記第２動力源は、前記作業機の第２要素が使用可能なエネルギを有する場合に、少なくとも前記作業機の第２要素に流体接続されるトランスフォーマである、ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
作業機の第２要素へ／からの目標動力流量を決定すること、をさらに含み、
前記作業機の一要素は、作業機の第１要素であり、
前記第１動力源は、前記作業機の第２要素であり、また、
前記第２動力源は、アキュムレータが使用可能なエネルギを有する場合に、少なくとも前記アキュムレータに流体接続されるトランスフォーマである、ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
ハイブリッド作業機に動力を供給するための方法であって、
エンジンの出力を測定して、前記エンジンの出力が低出力値より低い場合、アキュムレータをチャージしようとすること、
前記アキュムレータの圧力を測定すること、
作業機の一要素へ／からの目標動力流量を決定すること、
アキュムレータ圧力が、ある閾値より下にあり、前記アキュムレータがチャージにおいて使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素からのものである場合、前記エンジンに機械的に連結された主ポンプ、及び、前記作業機の一要素に機械的に連結されたトランスフォーマによって、前記アキュムレータへの動力流量を分担すること、
アキュムレータ圧力が、前記閾値より上にあり、前記アキュムレータがチャージにおいて使用可能であり、また、前記目標動力流量が、前記作業機の一要素からのものである場合、前記作業機の一要素に機械的に連結された前記トランスフォーマから、前記アキュムレータへ動力流量を供給すること、及び、
前記作業機の一要素が、使用可能なエネルギを有さない場合、前記主ポンプに流体接続された前記トランスフォーマから、前記アキュムレータへ動力流量を供給すること、を含む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）
本出願は、PCT国際特許出願として、2013年12月17日に出願されており、また、2012年12月19日に出願された米国特許出願第61／739,508号に対する優先権を主張し、その開示内容はその全体を参照として本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
移動式の機械装置（例えば掘削機）は、大抵、様々な能動的機械要素（例えば、リンク機構，トラック，回転ジョイントなど）に動力供給するために用いられる油圧駆動の直動及びロータリーアクチュエータを有する油圧システムを含む。概して、直動アクチュエータは油圧シリンダを含み、また、回転アクチュエータは油圧モータを含む。機械制御システムのユーザーインターフェースにアクセスすることにより、機械装置の操作者は、様々な機械要素の動作を制御することができる。
【０００３】
移動式機械装置の典型的な部品は、移動式機械装置用の全体の動力源として機能する原動機（例えば、ディーゼルエンジン，火花点火エンジン，電気モータなど）を含む。一般に、原動機は、機械装置の部品である能動的機械要素を駆動するための加圧された油圧流体を供給する１つ以上の油圧ポンプに動力供給する。原動機は、概して、システムのピークの所要動力を満たすようにサイズ調整することが必要とされている。原動機は、ピークの所要動力を満たすように設計されているため、原動機が、平均的な作動荷重下において最大効率で動作しないことがある。
【０００４】
上述したタイプの能動的油圧要素の動作は、高頻度の加減速（例えば、オーバーランしている油圧荷重）によって特徴付けられる。絞り（throttling）により、減速に付随して相当なエネルギ損失がしばしば起こる。このような減速に付随したエネルギ損失を回収するような改善されたシステムが必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明における開示の１つの態様は、オーバーランしている油圧荷重からエネルギを回収して有効利用するシステムと方法に関するものである。
本発明における開示のもう１つの態様は、低荷重の間に効果的にエネルギを貯蔵し、そして、貯蔵されたエネルギを高荷重の間に効果的に放出することにより、油圧システムの原動機にかかる負荷を平準化するシステムと方法に関するものであり、これは、原動機がピークの所要動力よりはむしろ平均の所要動力に対してサイズ調整されることを可能にする。このようなシステムと方法は、さらに、原動機の動作効率が最適化されることを可能にする、より安定した動作条件で、原動機が動作することを可能にする。
本発明における開示のさらなる１つの態様は、外部荷重に対して軸仕事を提供することができる油圧トランスフォーマを含んだ油圧システムに関するものである。本発明における特定の実施形態において、クラッチが用いられ、外部荷重に出力シャフトを結合させるか、または、外部荷重から出力シャフトを切り離して、ユニットを、スタンドアローンの油圧トランスフォーマとしてさらに機能させることができる。
本発明における開示のさらなる１つの態様は、上記の油圧システム及び同類のもの用の制御システムに関するものである。
本発明における開示のさらなる１つの態様は、上記の油圧システム及び同類のもの用の制御ロジックに関するものである。
様々な追加の複数の態様が、後述において説明される。これらの態様は、個別的特徴であり、また、これらの特徴を組み合わせることが可能なものである。当然のことながら、上記の発明の概要と以下の詳細な説明の両方は、例となるものであり、また、説明のためのものでしかなく、本発明において開示される実施形態に基づいた上位概念を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本開示における原理に従った第１油圧システムの回路図である。
【図２】図１の第１油圧システムが動作することができる様々な動作モードを概略的に描写している行列図表である。
【図３】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図４】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図５】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図６】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図７】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図８】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図９】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図１０】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図１１】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している図１の第１油圧システムを示している。
【図１２】本開示における原理に従った第２油圧システムの回路図である。
【図１３】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１４】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１５】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１６】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１７】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１８】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図１９】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図２０】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図２１】図２の行列図表において示された様々な動作モードで動作している第２油圧システムを示している。
【図２２】本開示における原理に従った第３油圧システムの１つの動作構成を示している回路図である。
【図２３】本開示における原理に従った第３油圧システムの１つの動作構成を示している回路図である。
【図２４】本開示における原理に従った油圧システムが用いられている機械装置において、１つの例となる移動式掘削機を示している。
【図２５】本開示における原理に従った油圧システムが用いられている機械装置において、１つの例となる移動式掘削機を示している。
【図２６】本開示における原理に従った第４油圧システムの１つの動作構成を示している回路図である。
【図２７】本開示における原理に従った第４油圧システムの１つの動作構成を示している回路図である。
【図２８】図２７の拡大部分である。
【図２９】例示的な作業サイクルにわたっての従来型の例示的な掘削装置における原動機の出力のグラフ図を示している。
【図３０】例示的な作業サイクルにわたっての、本開示の原理に従った例示的な掘削装置における原動機の出力のグラフ図を示している。
【図３１】本開示の原理に従った図２６の第４油圧システムに関連した第４油圧システムを示している回路図である。この第４油圧システムは、使用可能なアキュムレータによって、図２４及び２５の移動型掘削装置における高いシステム負荷の下で、ブームを上昇させ、かつ、旋回駆動を加速させるモードとして構成されている。
【図３２】アキュムレータを変遷させ、かつ、図２４及び２５の移動型掘削装置における高いシステム負荷の下で、ブームを上昇させ、かつ、旋回駆動を加速させるモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【図３３】アキュムレータが非稼働であり、かつ、図２４及び２５の移動型掘削装置における高いシステム負荷の下で、ブームを上昇させ、かつ、旋回駆動を加速させるモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【図３４】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図３５】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図３６】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図３７】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図３８】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図３９】本開示における原理に従った、例示的な制御システムを運用するための例示的なロジックフローチャートである。このフローチャートは、特定の油圧システムを制御するために用いられてもよい。
【図４０】主ポンプからの流量がブームを上昇させ、また、主ポンプからの流量及びアキュムレータからの流量が旋回駆動を加速させることによって、ブームを上昇させ、かつ、旋回駆動を加速させるモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【図４１】主ポンプからの流量がブームを上昇させ、また、アキュムレータが主ポンプ及び旋回駆動の減速によってチャージされることによって、ブームを上昇させ、かつ、旋回駆動を減速させるモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【図４２】主ポンプからの流量がブームを下降させ、アキュムレータがブームの下降によりチャージされ、また、旋回駆動の加速がブームの下降により提供されることによって、ブームを下降させ、かつ、旋回駆動を加速させるモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【図４３】主ポンプからの流量がブームを上昇させ、また、アキュムレータが主ポンプによりチャージされることによって、ブームを上昇させ、かつ、アキュムレータをチャージするモードとして、第４油圧システムが構成された、図３１の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
添付図面に示されている本開示の態様を詳細に参照する。可能な限り、同一の参照番号が、同一または同類の構造を示すように図面全体にわたって用いられている。
【０００８】
図１は、本開示における原理に従ったシステム１０を示している。このシステム１０は、原動機１４（例えば、ディーゼルエンジン，火花点火エンジン，電気モータ，または他の動力源）によって駆動される可変容量形ポンプ１２を含む。この可変容量形ポンプ１２は、タンク１８（つまり低圧力のリザーバ）から低圧力の油圧流体を吸込む入口１６を含む。可変容量形ポンプ１２は、さらに、高圧力の油圧流体が出力される出口２０を含む。出口２０は、好ましくは、複数の異なる作動荷重回路に流体連通する。
【０００９】
例えば、出口２０は、第１荷重回路２２及び第２荷重回路２４に連結されて示されている。この第１荷重回路２２は、第１ポート２８，第２ポート３０，及び第３ポート３２を含んだ油圧トランスフォーマ２６を含む。油圧トランスフォーマ２６の第１ポート２８は、可変容量形ポンプ１２の出口２０に流体連通しており、さらに、第２荷重回路２４に流体連通している。第２ポート３０は、タンク１８に流体連通している。第３ポート３２は、油圧アキュムレータ３４に流体連通している。油圧トランスフォーマ２６は、さらに、外部荷重３８に連結される出力／入力シャフト３６を含む。
【００１０】
クラッチ４０が、出力／入力シャフト３６を選択的に、外部荷重３８に結合し、また、出力／入力シャフト３６を外部荷重３８から切り離すために、用いられる。クラッチ４０が出力／入力シャフト３６を外部荷重３８に結合した場合、トルクが、出力／入力シャフト３６と外部荷重３８との間で伝達される。一方で、クラッチ４０が出力／入力シャフト３６を外部荷重３８から切り離した場合、トルクは、出力／入力シャフト３６と外部荷重３８との間で全く伝達されない。クラッチ４０と外部荷重３８との間に減速ギアを設けてもよい。
【００１１】
システム１０は、さらに、原動機１４，可変容量形ポンプ１２，及び油圧トランスフォーマ２６と接続する電子コントローラ４２を含む。当然のことながら、電子コントローラ４２は、さらに、システム１０の至る所に備えられている様々な他のセンサ及び他のデータソースと接続することができる。例えば、電子コントローラ４２は、アキュムレータ３４内の油圧，可変容量形ポンプ１２によって第１荷重回路２２及び第２荷重回路２４に供給される油圧，油圧トランスフォーマ２６側のポンプ及びタンクの圧力，及び，他の圧力を測定するためにシステム１０に組み込まれている複数の圧力センサと接続することができる。
【００１２】
さらに、コントローラ４２は、出力／入力シャフト３６の回転速度を感知する回転速度センサと接続することができる。またさらに、電子コントローラ４２は、原動機１４にかかる負荷を監視するために用いられ、また、原動機１４によって駆動されるドライブシャフト１３の所与の回転速度に対する、可変容量形ポンプ１２による油圧流体の流量を制御することができる。本発明における１つの実施形態において、可変容量形ポンプ１２の斜板４４の位置を変化させることによって、ドライブシャフト１３の軸１回転あたりの可変容量形ポンプ１２による油圧流体の吐出量を変化させることができる。
【００１３】
コントローラ４２は、さらに、操作者が外部荷重３８に対して油圧トランスフォーマ２６の出力／入力シャフト３６を選択的に結合及び離脱ができるように、クラッチ４０と接続することができる。
【００１４】
電子コントローラ４２は、原動機１４が一定した運転状態（つまり定常的な運転状態）で運転することを可能にする荷重平準化機能を提供するように、油圧トランスフォーマ２６の動作を制御することができ、従って、原動機１４の全体の効率を上げることを促進する。この荷重平準化機能は、原動機１４に低荷重がかかる期間におけるアキュムレータ３４内での効率的なエネルギの貯蔵、及び、原動機１４に高荷重がかかる期間における貯蔵されたエネルギの効果的な解放によって提供される。これは、原動機１４がピークの所要動力よりはむしろ平均の所要動力に対してサイズ調整されることを可能にする。
【００１５】
図２は、システム１０の動作制御において、電子コントローラ４２によって用いられる制御ロジックの概要を概略的に描写している行列図表５０を示している。当然のことながら、行列図表５０は、単純化されたものであり、例えばアキュムレータ３４のチャージ状態などの特定の要素を考慮に入れたものではない。制御ロジック／アーキテクチャの主要目的は、原動機１４にかかる負荷を一般的なレベルに維持することであり、これにより、より効率的な原動機１４の動作を可能にする。
【００１６】
この制御ロジック／アーキテクチャは、さらに、システムのピークの所要動力を減らすことができ、従って、より小型な原動機が用いられることを可能にする。これは、アキュムレータ３４及びトランスフォーマ２６を用いて、原動機１４によって動力供給される第１荷重回路２２からのエネルギを回収し、原動機１４によって動力供給される第２荷重回路２４に動力供給するための補助動力として、この回収されたエネルギを用いることによって実現される。
【００１７】
アキュムレータ３４及びトランスフォーマ２６は、さらに、原動機１４によって生み出されるエネルギをバッファするために用いられる。アキュムレータ３４及びトランスフォーマ２６は、さらに、油圧の絞りを解消することができる方法として、荷重の減速に関連したエネルギを回収するように用いることができる。
【００１８】
図２を参照すると、行列図表５０は、複数の横の行と複数の縦の列を含む。例えば、横の行は、原動機１４の低荷重状態に相当する第１行５２，原動機１４の目標荷重状態に相当する第２行５４，及び，原動機１４の高荷重状態に相当する第３行５６を含む。
【００１９】
縦の列は、第１列５８，第２列６０，及び第３列６２を含む。第１列５８は、トランスフォーマ２６が、クラッチ４０により出力／入力シャフト３６から外部荷重３８へトルクを伝達するモータリング機能を与えている状態を示している。第２列６０は、クラッチ４０により、出力／入力シャフト３６が外部荷重３８から切り離されている状態を示している。第３列６２は、トランスフォーマ２６が、外部荷重３８から出力／入力シャフト３６を遡ってトルクが伝達されるポンピング機能を与えている状態を示している。
【００２０】
行列図表５０のボックス６４は、原動機１４が低荷重下にあり、かつ、油圧トランスフォーマ２６が、出力／入力シャフト３６を通して外部荷重３８へトルクが伝達されるモータリング機能を与える動作モード／状態を示している。出力／入力シャフト３６の回転を通して外部荷重３８を加速させ、あるいは、駆動するように、電子コントローラ４２に指示するオペレータインタフェース４３（例えば、制御パネル，ジョイスティック，トグル，スイッチ，操作レバーなど）からのコマンドを、電子コントローラ４２が受信した場合、システム１０は、このモードで動作する。
【００２１】
このモード／状態において、可変容量形ポンプ１２からの一部の油圧流体圧力が出力／入力シャフト３６を駆動するように用いられ、また、可変容量形ポンプ１２からの油圧流体圧力の残りがアキュムレータ３４をチャージするように用いられるように、コントローラ４２は、油圧トランスフォーマ２６の動作を制御する（図３参照）。
【００２２】
行列図表５０のボックス６６は、原動機１４が低荷重下で動作し、かつ、出力／入力シャフト３６が、外部荷重３８から切り離される動作モード／状態を示している。このモード／状態において、可変容量形ポンプ１２からの全ての過剰な油圧流体圧力（例えば、第２荷重回路に必要とされない余剰動力）がアキュムレータ３４をチャージするように用いられるスタンドアローンのトランスフォーマとして、トランスフォーマ２６が機能するように、コントローラ４２は、油圧トランスフォーマ２６の動作を制御する（図４参照）。このように、トランスフォーマ２６及びアキュムレータ３４は、さもなくば使用されない原動機１４からのエネルギが、後で用いるために保存されるようなエネルギバッファ機能を提供する。
【００２３】
行列図表５０のボックス６８は、原動機１４が低荷重下にあり、かつ、トランスフォーマ２６が出力／入力シャフト３６を通してトルクが伝達されるポンプとして機能する動作モード／状態を示している。外部荷重３８の回転を減速するように電子コントローラ４２に指示するオペレータインタフェース４３からのコマンドを、電子コントローラ４２が受信した場合、システム１０は、このモードで動作する。
【００２４】
これは、外部荷重３８の動作に相当するエネルギ（例えば内部エネルギ）がトルクに変換され、出力／入力シャフト３６を通してトランスフォーマ２６へ伝達されるオーバーランニング状態を作り出す。この状態において、電子コントローラ４２は、トランスフォーマ２６が、外部荷重３８の内部エネルギから得られるトルクを、アキュムレータ３４をチャージするように用いられる油圧エネルギに変換するポンピング機能を提供するように、油圧トランスフォーマ２６の動作を制御する（図５参照）。
【００２５】
エネルギがアキュムレータ３４に移送されることにより、トランスフォーマ２６は、出力／入力シャフト３６の回転にブレーキをかけるように機能して、所望の減速を実現する。このモード／状態において、電子コントローラ４２は、さらに、可変容量形ポンプ１２からの超過エネルギが、アキュムレータ３４をチャージするために同時に用いられるように、トランスフォーマ２６を制御することができる。
【００２６】
行列図表５０のボックス７０は、原動機１４が目標荷重において動作し、かつ、出力／入力シャフト３６が外部荷重３８を駆動するモータリング機能を、油圧トランスフォーマ２６が与える動作モード／状態を示している。このモード／状態において、電子コントローラ４２は、可変容量形ポンプ１２からのエネルギが、出力／入力シャフト３６を駆動するために用いられ、かつ、エネルギがアキュムレータ３４に全く移送されないように、トランスフォーマ２６を制御する（図６参照）。
【００２７】
ボックス７２は、原動機１４が目標荷重において動作し、かつ、出力／入力シャフト３６が外部荷重３８から切り離される動作モード／状態を示している。このモード／状態において、電子コントローラ４２は、エネルギが油圧トランスフォーマ２６に全く伝達されないように、トランスフォーマ２６を制御する（図７参照）。
【００２８】
行列図表５０のボックス７４は、原動機１４が目標荷重において動作し、かつ、トランスフォーマ２６が出力／入力シャフト３６を通してトルクが伝達されるポンプとして、機能するモード／状態を示したものである。電子コントローラ４２が外部荷重３８の回転を減速するように指示するオペレータインタフェース４３からのコマンドを受信した場合、システム１０は、このモードで動作する。
【００２９】
これは、外部荷重３８の動作に相当するエネルギ（例えば内部エネルギ）がトルクに変換され、出力／入力シャフト３６を通してトランスフォーマ２６へ伝達されるオーバーランニング状態を作り出す。このモード／状態において、電子コントローラ４２は、トランスフォーマ２６が、外部荷重３８の内部エネルギから得られるトルクを、アキュムレータ３４をチャージするように用いられる油圧エネルギに変換するポンピング機能を提供するように、油圧トランスフォーマ２６の動作を制御する（図８参照）。エネルギがアキュムレータ３４に移送されることにより、トランスフォーマ２６は、出力／入力シャフト３６の回転にブレーキをかけるように機能して、所望の減速を実現する。
【００３０】
行列図表５０のボックス７６は、原動機１４が高荷重下にあり、かつ、出力／入力シャフト３６が外部荷重３８を駆動するモータリング機能を与えている動作モード／状態を示している。このモード／状態では、コントローラ４２は、アキュムレータ３４からのエネルギが、外部荷重３８を駆動するための出力／入力シャフト３６を回転させるために用いられるように、トランスフォーマ２６を制御する。さらに、原動機１４にかかる負荷の平準化／減少を促進するために、アキュムレータ３４からの超過エネルギが、可変容量形ポンプ１２及び第２荷重回路２４へ戻る方向に同時に伝達されるように、トランスフォーマ２６はコントローラ４２により制御される（図９参照）。
【００３１】
行列図表５０のボックス７８は、原動機１４が高荷重下にあり、かつ、出力／入力シャフト３６が外部荷重３８から切り離される動作モード／状態を示している。この状態では、電子コントローラ４２は、原動機１４にかかる負荷の平準化／減少を促進するために、アキュムレータ３４からのエネルギが、第２荷重回路２４において使用されるように、油圧トランスフォーマ２６によってポンプ１２及び第２荷重回路２４へ戻る方向に伝達されるように、トランスフォーマ２６を制御する（図１０参照）。当然のことながら、ポンプ１２及び第２荷重回路２４は、油圧システム１０全体のうちの“システム側”とみなすことができる。
【００３２】
行列図表５０のボックス８０は、原動機１４が高荷重下にあり、かつ、出力／入力シャフト３６を通してトランスフォーマ２６にトルクが伝達されるポンプとして、トランスフォーマ２６が機能するモード／状態を示したものである。電子コントローラ４２が、外部荷重３８の回転を減速するように指示するオペレータインタフェース４３からのコマンドを受信した場合、システム１０は、このモード／状態で動作する。
【００３３】
これは、外部荷重３８の動作に相当するエネルギ（例えば内部エネルギ）がトルクに変換され、出力／入力シャフト３６を通してトランスフォーマ２６へ伝達されるオーバーランニング状態を作り出す。このモード／状態では、電子コントローラ４２は、トランスフォーマ２６が、外部荷重３８の内部エネルギから得られるトルクを油圧エネルギに変換し、このエネルギを油圧システム１０のシステム側のほうに伝達して、原動機１４にかかる負荷の平準化／減少を促進するために用いるポンピング機能を提供するように、トランスフォーマ２６を制御する。
【００３４】
エネルギがシステム側に伝達されることにより、トランスフォーマ２６は、出力／入力シャフト３６の回転にブレーキをかけるように機能して、所望の減速を実現する。この状態では、電子コントローラ４２は、さらに、アキュムレータ３４からのエネルギが、第２荷重回路２４において使用されるために、油圧システム１０全体のうちのシステム側及び第２荷重回路２４へ戻る方向に同時に伝達されるように、トランスフォーマ２６を制御することができる（図１１参照）。
【００３５】
図１２は、共通のシャフトによって接続された複数のポンプ／モータユニットを有する油圧トランスフォーマ２６ａが設けられた図１〜１１と同様のシステム１０を示している。例えば、この油圧トランスフォーマ２６ａは、シャフト１０４によって接続された第１及び第２可変容量容積型ポンプ／モータユニット１００，１０２を含む。このシャフト１０４は、第１ポンプ／モータユニット１００を第２ポンプ／モータユニット１０２に接続する第１部分１０６と、出力／入力シャフト３６を形成する第２部分１０８を含む。
【００３６】
第１ポンプ／モータユニット１００は、可変容量形ポンプ１２と流体連通する第１側１００ａと、タンク１８と流体連通する第２側１００ｂを含む。第２ポンプ／モータユニット１０２は、アキュムレータ３４と流体連通する第１側１０２ａと、タンク１８と流体連通する第２側１０２ｂを含む。
【００３７】
本発明における１つの実施形態において、第１及び第２ポンプ／モータユニット１００，１０２の各々は、シャフト１０４と共に回転する回転ユニット（例えば、シリンダブロック及びピストン）と、シャフト１０４の１回転あたりの吐出量を変化させるために、シャフト１０４に対して異なる角度で設置することができる斜板１１０を含む。ポンプ／モータユニット１００，１０２のうちの任意の１つによって吐出されるシャフト１０４の１回転あたりの油圧流体の流量は、その任意のポンプ／モータユニットに対応する斜板１１０の角度を変化させることによって変化させることができる。
【００３８】
斜板１１０の角度を変えることは、さらに、シャフト１０４と任意のポンプ／モータユニットの回転ユニットとの間に伝達されるトルクを変化させる。斜板１１０がシャフト１０４に対して垂直に配置される場合、油圧流体の流れ量は、ポンプ／モータユニット１００，１０２に全く生じない。斜板１１０は、シャフト１０４の双方向の回転を可能にするオーバーセンター（両傾転）の斜板であってもよい。この場合の斜板１１０の角度位置は、システム１０の動作状態に基づいて電子コントローラ４２により個別に制御される。
【００３９】
斜板１１０の位置を制御することによって、コントローラ４２は、図２の行列図表５０に表記された動作モードのうちのいずれか１つにおいてシステム１０を動作させることができる。システム１０がボックス６４のモードで動作する場合、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２からの動力を用いて、シャフト１０４を回転させて外部荷重３８を駆動し、また、第２ポンプ／モータユニット１０２は、シャフト１０４から動力を取り出し、油圧流体をアキュムレータ３４内に送るための動力として用いる（図１３参照）。
【００４０】
システム１０がボックス６６のモードで動作する場合、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２からの動力を用いてシャフト１０４を回転させ、また、第２ポンプ／モータユニット１０２は、アキュムレータ３４をチャージするために、シャフト１０４から動力を取り出し、油圧流体をアキュムレータ３４内に送るための動力として用いる（図１４参照）。
【００４１】
システム１０がボックス６８のモードで動作する場合、動作している外部荷重３８からの内部エネルギがシャフト１０４を回転させ、また、第２ポンプ／モータユニット１０２は、アキュムレータ３４をチャージするために、シャフト１０４から動力を取り出し、油圧流体をアキュムレータ３４内に送るための動力として用いる（図１５参照）。ポンプ１２からのエネルギも、アキュムレータ３４をチャージするために同時に用いられてもよい。
【００４２】
システム１０がボックス７０のモードで動作する場合、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２からの動力を用いてシャフト１０４を回転させ、外部荷重３８を駆動し、また、第２ポンプ／モータユニット１０２は、吐出量ゼロに設定される（図１６参照）。
システム１０がボックス７２のモードで動作する場合、第１及び第２ポンプ／モータユニット１００，１０２の両方は、吐出量ゼロに設定される（図１７参照）。
【００４３】
システム１０がボックス７４のモードで動作する場合、動作している外部荷重３８からの内部エネルギがシャフト１０４を回転させ、また、第２ポンプ／モータユニット１０２は、アキュムレータ３４をチャージするために、シャフト１０４から動力を取り出し、油圧流体をアキュムレータ３４内に送るための動力として用い、さらに、第１ポンプ／モータユニット１００は、吐出量ゼロに設定されている（図１８参照）。
【００４４】
システム１０がボックス７６のモードで動作する場合、第２ポンプ／モータユニット１０２は、チャージされたアキュムレータ３４からの動力を用いてシャフト１０４を回転させ、外部荷重３８を駆動し、また、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２及び第２荷重回路２４へ戻る方向に油圧流体を送る（図１９参照）。
システム１０がボックス７８のモードで動作する場合、第２ポンプ／モータユニット１０２は、チャージされたアキュムレータ３４からの動力を用いてシャフト１０４を回転させ、また、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２及び第２荷重回路２４へ戻る方向に油圧流体を送る（図２０参照）。
【００４５】
システム１０がボックス８０のモードで動作する場合、第２ポンプ／モータユニット１０２は、チャージされたアキュムレータ３４からの動力を用いてシャフト１０４を回転させ、また、動作している外部荷重３８からの内部エネルギもシャフト１０４を回転させ、またさらに、第１ポンプ／モータユニット１００は、ポンプ１２及び第２荷重回路２４へ戻る方向に油圧流体を送る（図２１参照）。
【００４６】
ポンプ／モータユニット１００，１０２の吐出量及び吐出方向を制御することによって、特定のレベルにおける流体動力（圧力×流量）は、別のレベルに変換されるか、または、外部荷重３８を駆動するために用いられるシャフトの動力として提供される。外部荷重３８の減速が望まれる場合、油圧トランスフォーマ２６ａは、タンク１８からの低圧力の流体を吸込み、貯蔵のためのアキュムレータ３４か，可変容量形ポンプ１２に接続された第２荷重回路２４か，またはこの２つの組み合わせ（両方），のうちのいずれかに、送るポンプとして動作することができる。
【００４７】
シャフトの働きを外部荷重３８に作用させる必要がない場合、クラッチ４０を用いて出力／入力シャフト３６を外部荷重３８から切り離すことにより、油圧トランスフォーマ２６ａは、スタンドアローンの油圧トランスフォーマ（例えば、従来型の油圧トランスフォーマ）として、機能することができる。これは、他の関連するシステム荷重（例えば、第２荷重回路２４に相当する荷重）によって要求される圧力にかかわらず、システム１０からエネルギを取り出し、現在のアキュムレータ圧力において絞られることなく（without throttling）エネルギを貯蔵することによって実現される。
【００４８】
同様に、絞られないエネルギが、さらに、現在圧力においてアキュムレータ３４から引き出され、所望の動作圧力でシステム１０に供給される。油圧トランスフォーマ２６ａによる供給流量の配分は、ポンプ／モータユニット１００，１０２の斜板１１０の位置を制御することによって、制御される。本発明における特定の実施形態において、本発明で開示される態様が、出力／入力シャフト３６と外部荷重３８との間の連結を切り離すためのクラッチがないシステムにおいて用いられてもよい。
【００４９】
図２２は、本開示の原理に従った、もう１つのシステム２１０を示している。このシステム２１０は、原動機２１４によって駆動される可変容量形ポンプ２１２を含む。この可変容量形ポンプ２１２は、タンク２１８から油圧流体を吸込み、第１荷重回路２２２，第２荷重回路２２４及び第３荷重回路２２６に動力供給するために、加圧された油圧流体を出力する。制御バルブ装置２２７は、可変容量形ポンプ２１２と第２荷重回路２２４と第３荷重回路２２６との間の流体連通を制御する。
【００５０】
第１荷重回路２２２は、共通のシャフト２２９によって接続された３つの回転部を含む油圧トランスフォーマ２６ｂを含む。この共通のシャフト２２９は、出力／入力シャフト２３６を形成する端部を含む。クラッチ２４０が、出力／入力シャフト２３６を外部荷重２３８に結合させるため、また、出力／入力シャフト２３６を外部荷重２３８から切り離すために、選択的に用いられる。
【００５１】
この油圧トランスフォーマ２６ｂの回転部は、第１可変容量形ポンプ／モータユニット２００，第２可変容量形ポンプ／モータユニット２０２，及び，第３可変容量形ポンプ／モータユニット２０３を含む。第１可変容量形ポンプ／モータユニット２００の第１側２７０は、可変容量形ポンプ２１２の出力側に流体接続され、また、第１可変容量形ポンプ／モータユニット２００の第２側２７１は、タンク２１８に流体接続されている。第３可変容量形ポンプ／モータユニット２０３の第１側２７２は、第２荷重回路２２４につながる流路２８１に流体接続されている。
【００５２】
流量制御バルブ２８０が、流路２８１に配置されている。第３可変容量形ポンプ／モータユニット２０３の第２側２７３は、タンク２１８に流体接続されている。第２可変容量形ポンプ／モータユニット２０２の第１側２７４は、油圧アキュムレータ２３４に流体接続され、また、第２可変容量形ポンプ／モータユニット２０２の第２側２７５は、タンク２１８に流体接続されている。ポンプ／モータユニット２００，２０２及び２０３は、前述のポンプ／モータとして同一型の構成を有することができる。
【００５３】
第２荷重回路２２４は、シリンダボディ２９７内に取り付けられたピストン２９６を有する油圧シリンダ２９５を含む。ピストン２９６は、上昇ストローク方向２９８及び戻りストローク方向２９９において移動可能である。ピストン２９６が上昇ストローク方向２９８に移動している場合、油圧シリンダ２９５は、ワーク要素３０１（例えばブーム）を重力に逆らって上昇させる、すなわち、移動させるために用いられる。ピストン２９６が戻りストローク方向２９９に移動している場合、ワーク要素３０１は、重力を利用して移動する。シリンダボディ２９７は、ピストン２９６のピストンヘッド３０４の両側に配置される第１及び第２ポート３０２，３０３を形成する。
【００５４】
上昇ストローク方向２９８にピストン２９６を移動させるために、油圧流体が、ポンプ２１２から制御バルブ装置２２７及び流量制御バルブ２８０を通過し、そして、第１ポート３０２を通過してシリンダボディ２９７内へ加圧される。同時に、上昇ストローク方向２９８へのピストンヘッド３０４の運動は、流体を、第２ポート３０３を通過させてシリンダボディ２９７の外へ押し出す。シリンダボディ２９７から抜け出て、第２ポート３０３を通過する油圧流体は、油圧流体をタンク２１８へ送る制御バルブ装置２２７により、タンク２１８へ流れる。
【００５５】
戻りストローク方向２９９にピストン２９６を移動させるために、油圧流体が、ポンプ２１２から制御バルブ装置２２７を通過し、そして、第２ポート３０３を通過してシリンダボディ２９７内へ加圧される。同時に、戻りストローク方向２９９へのピストンヘッド３０４の運動は、流体を、第１ポート３０２を通過してシリンダボディ２９７の外へ押し出す。戻りストローク方向２９９へのピストンヘッド３０４の運動は、重力によって（例えば、上昇されたワーク要素３０１の重量によって）促進／動力供給され、第１ポート３０２から抜け出るように油圧流体を加圧する。
【００５６】
図２３に示されているように流量制御バルブ２８０をシフトさせることにより、ピストン２９６の戻りストローク間の第１ポート３０２からの油圧流体出力は、流路２８１を通過して第３ポンプ／モータユニット２０３へ送られ、シリンダボディ２９７から抜け出た加圧流体からのエネルギは、共通シャフト２２９を駆動するために用いられる。油圧シリンダ２９５から排出される圧力により共通シャフト２２９が駆動されると、ピストン２９６の戻りストロークに相当するエネルギは、第２ポンプ／モータユニット２０２を通過してアキュムレータ２３４に移送され、かつ／または、出力／入力シャフト２３６を通過して外部荷重２３８に移送される。
【００５７】
さらに、このエネルギは、第１ポンプ／モータユニット２００の第１側２７０から吐出された加圧流体として可変容量形ポンプ２１２へ戻すことも可能である。このようにして、油圧トランスフォーマ２６ｂは、油圧シリンダ２９５の上昇ストローク間に持ち上げられて上昇したワーク要素３０１の重量に相当するポテンシャルエネルギの回収と使用を可能にする。
【００５８】
前述した本発明における実施形態と同様に、油圧トランスフォーマ２６ｂ及びアキュムレータ２３４は、さらに、ポンプ２１２からの超過エネルギがアキュムレータ２３４内に貯蔵されることを可能にし、エネルギバッファ機能を提供する。さらに、前述した本発明における実施形態と同様に、動作している荷重２３８の減速に相当するエネルギが、後で使うためにアキュムレータ２３４に貯蔵され、かつ／または、第２または第３回路２２４，２２６において用いるために、ポンプ２１２に戻るように移送され、荷重平準化機能を提供する。
【００５９】
またさらに、バルブ２８０及び第３ポンプ／モータユニット２０３は、アキュムレータ２３４からか、または、動作している荷重２３８の減速に相当するエネルギが、ピストン２９６を上昇方向２９８に駆動するために用いられることを可能にする。図２において説明したモードと比較すると、動力の取り出し及び動力の供給の両方が可能な他の回路にリンクした第３ポンプ／モータユニット２０３の追加が、動作モード／オプションの追加の設定を可能にする。
【００６０】
本発明における１つの実施例において、上述したタイプの油圧回路構成は、掘削機のような移動式の掘削装置の一部に組み込まれる。例えば、図２４及び２５は、アンダーキャレッジ４１０に支持される上部構造４１２を含む例示的な掘削機４００を描写している。このアンダーキャレッジ４１０は、掘削機４００を移動させるための推進構造を含む。例えば、アンダーキャレッジ４１０は、左右に軌道を含む。上部構造４１２は、アンダーキャレッジ４１０に対して旋回軸４０８（つまりスイング軸）まわりに回動可能である。特定の実施形態において、上述したタイプのトランスフォーマの入力／出力シャフトは、アンダーキャレッジ４１０に対してスイング軸４０８まわりに上部構造４１２を回動させるために用いられる。
【００６１】
上部構造４１２は、機械装置の原動機１４を支持して運ぶことができ、さらに、オペレータインタフェースが備えられている運転室４２５を含むことができる。ブーム４０２は、上部構造４１２によって支持され、また、ブームシリンダ４０２ｃによって上昇位置と下降位置との間で回動される。アーム４０４が、ブーム４０２の先端部に回動可能に接続されている。アームシリンダ４０４ｃは、ブーム４０２に対してアーム４０４を回動させるために用いられる。掘削機４００は、さらに、アーム４０４の先端部に回動可能に接続されているバケット４０６を含む。バケットシリンダ４０６ｃは、アーム４０４に対してバケット４０６を回動させるために用いられる。
【００６２】
特定の実施形態において、ブームシリンダ４０２ｃ，アームシリンダ４０４ｃ，及び，バケットシリンダ４０６ｃは、上述したタイプの荷重回路システムの一部であることができる。例えば、図２２及び２３の実施形態における油圧シリンダ２９５は、ブームシリンダ４０２ｃとして機能することができる。
【００６３】
図２６から２８は、掘削機４００に適合されて用いられる本開示における原理に従った他のシステム５１０を示している。このシステム５１０は、原動機５１４によって動力供給される可変容量形ポンプ５１２を含む。この可変容量形ポンプ５１２は、シャフトの軸１回転あたりのポンプの吐出量を制御するための斜板５４４を含むことができる。システムのコントローラ５４２は、ネガティブフロー制御オリフィスバルブ５４５（例えば、比例流量制御バルブ）を有するネガティブフロー制御回路５４３と接続することができる。このネガティブフロー制御回路５４３は、ネガティブフロー制御（ＮＦＣ）ポンプ制御方式がポンプ５１２の動作を制御するために用いられることを可能にする。
【００６４】
可変容量形ポンプ５１２は、タンク５１８から油圧流体を吸込み、それから、第１荷重回路５２２，第２荷重回路５２４，及び第３荷重回路５２６に動力供給するために、加圧された流体を出力する。第２荷重回路５２４は、アームシリンダ４０４ｃを含み、また、第３荷重回路５２６は、ブームシリンダ４０２ｃを含む。流量方向制御バルブ５２３（例えば、比例流量制御バルブ）は、アームシリンダ４０４ｃとポンプ５１２とタンク５１８との間の流れを制御する。流量方向制御バルブ５２５（例えば、比例流量制御バルブ）は、ブームシリンダ４０２ｃとポンプ５１２とタンク５１８との間の流れを制御する。
【００６５】
第１荷重回路５２２は、共通のシャフト５２９によって接続されている２つの回転部を含んでいる油圧トランスフォーマ２６ｃを含む。この共通シャフトまたは複数のシャフト５２９は、出力／入力シャフト５３６を形成する端部を含む。クラッチ５４０が、出力／入力シャフト５３６を外部荷重５３８に選択的に結合し、また、出力／入力シャフト５３６を外部荷重５３８から選択的に切り離すために、用いられる。出力／入力シャフト５３６は、望ましくは、アンダーキャレッジ４１０に対して旋回軸４０８まわりに掘削機４００の上部構造４１２を回動（つまり、旋回軸４０８まわりに旋回）させるために用いられる。このように、外部荷重５３８は、旋回軸４０８まわりの上部構造４１２の回動運動を加減速するために用いられる荷重を示す。減速ギア５３９が、クラッチ５４０と上部構造４１２との間に示されている。
【００６６】
油圧トランスフォーマ２６ｃの回転部は、第１可変容量ポンプ／モータユニット５００，及び，第２可変容量ポンプ／モータユニット５０２を含む。第１可変容量ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０は、可変容量形ポンプ５１２の出力側に流体接続され、また、第１可変容量形ポンプ／モータユニット５００の第２側５７１は、タンク５１８に流体接続されている。流路５６９は、第１可変容量形ポンプ／モータユニット５００の第２側５７１を、ポンプ５１２の出力側に接続する。第２可変容量ポンプ／モータユニット５０２の第１側５７４は、油圧アキュムレータ５３４に流体接続され、また、第２可変容量形ポンプ／モータユニット５０２の第２側５７５は、タンク５１８に流体接続されている。ポンプ／モータユニット５００，５０２は、前述のポンプ／モータとして同一型の構成を有することができる。
【００６７】
ブームシリンダ４０２ｃは、シリンダ４０５及びピストン４０７を含む。シリンダ４０５は、ピストン４０７のピストンヘッド４１３の両側に第１及び第２ポート４０９，４１１を形成する。
【００６８】
流量制御バルブ５６７（つまりモードバルブ）は、流路５６９に配置されている。特定の実施形態において、流量制御バルブ５６７は、比例流量制御バルブである。流量制御バルブ５６７は、第１位置と第２位置との間で移動可能である。第１位置において、流量制御バルブ５６７は、ポンプ５１２の出力側を、第１ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０に流体接続する。（図２７に示されている）第２位置において、流量制御バルブ５６７は、シリンダ４０５の第１ポート４０９を、第１ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０に流体接続する。
【００６９】
ブーム４０２を上昇させるための上昇／伸びストロークにおいてピストン４０７を移動させるために、第１ポート４０９が、ポンプ５１２の出力側に流体連通するように配置され、また、第２ポート４１１が、タンク５１８に流体連通するように配置され、かつ／または、第１ポート４０９が、第１ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０に流体連通するように配置され、また、第２ポート４１１が、タンク５１８に流体連通するように配置される。
【００７０】
ブーム４０２を下降させるための戻り方向においてピストン４０７を移動させるために、第１ポート４０９が、流量制御バルブ５６７を経由して第１ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０に流体連通するように配置される。特定の実施形態において、一方向チェックバルブ５６３は、ブーム４０２がこの構成において下降するとき、第１ポート４０９がタンク５１８に流体連通することを防ぐ。当然のことながら、ブーム４０２が下降するとき、ブーム４０２の重量が、第１ポート４０９から排出されるように油圧流体を加圧する。
【００７１】
このように加圧された油圧流体をトランスフォーマ２６ｃに送ることによって、上昇されたブーム４０２の重量に相当するポテンシャルエネルギは、アキュムレータ５３４において回収されて貯蔵され、かつ／または、出力／入力シャフト５３６を介して外部荷重５３８に伝達される。また、特定の実施形態において、このエネルギは、さらに、第１ポンプ／モータユニット５００の第１側５７０から送り込まれる加圧された油圧流体として可変容量形ポンプ５１２へ戻る方向に同時に移送されてもよい。このようにして、油圧トランスフォーマ２６ｃは、油圧シリンダ４０２ｃの上昇ストローク間に上昇したブーム４０２の重量に相当するポテンシャルエネルギの回収と使用を可能にする。
【００７２】
前述した本発明における実施形態と同様に、油圧トランスフォーマ２６ｃ及びアキュムレータ５３４は、さらに、ポンプ５１２からの超過エネルギがアキュムレータ５３４内に貯蔵されることを可能にし、エネルギバッファ機能を提供する。さらに、前述した本発明における実施形態と同様に、作動している荷重５３８の減速に相当するエネルギが、後で使うためにアキュムレータ５３４に貯蔵され、ブーム４０２ｃへ移送され、かつ／または、第２または第３回路５２４，５２６において用いるために、ポンプ５１２に戻るように移送され、荷重平準化機能を提供する。コントローラ５４２と接続される油圧流体圧力センサ５９０が、システム５１０の至る所に設けられている。
【００７３】
図２９は、典型的な作業サイクル（例えば掘削サイクル）にわたっての従来型の作業機（例えば掘削機）における原動機（例えばディーゼルエンジン）の出力（つまりグラフ図）を示している。
この図における出力ピークは、特に、高出力要求が要求され、かつ／または、同時にいくつかの運転（例えば、ブームを上昇させ、かつ、上部構造を旋回させること）が必要とされる場合に起こり得る。
【００７４】
反対に、出力の谷（つまり出力の過少利用）は、低出力要求が典型的な作業サイクルにおける他の部分において必要とされる場合に起こり得る。
従来型の作業機における原動機及び／または１つ以上の油圧供給ポンプは、出力ピークに合わせてサイズ調整されるであろう。この典型的な作業サイクルにわたり、平均エンジン出力は、生成されるエンジンエネルギをサイクルタイムで除することによって決定されることができる。
【００７５】
この平均エンジン出力は、ピーク出力より大幅に小さいであろう。原動機の効率は、低荷重レベルで作動し、かつ／または、荷重レベルと著しく異なって移行する場合に低下してしまう。
本開示におけるシステムは、原動機の出力を平準化することによって、原動機の効率を大幅に高めることができる。
【００７６】
図３０は、図２９における典型的な作業サイクルと類似した典型的な作業サイクル（例えば掘削サイクル）にわたっての、図２９における従来型の作業機と類似した作業機（例えば掘削機）における原動機（例えばディーゼルエンジン）の出力（つまりグラフ図）を示している。
その一方で、図３０における作業機は、油圧システム１０、２１０、５１０のような本開示における原理に従った油圧システムを含む。油圧システム１０、２１０、５１０は、荷重平準化及びエネルギ再利用機能によって典型的な作業サイクルにわたって要求されるエンジン出力を下げる。
【００７７】
これは、作業機に用いられるより小さな原動機を使用可能にすること（つまりエンジンのサイズを縮小する）、エネルギの再利用によって効率が上がること（つまりエネルギ回生）、典型的な作業サイクルにおいてより長時間にわたってエンジンのピーク効率をより厳密に合わせることによって効率が上がること（つまりエンジン効率の最適化）、より小さなエンジンのより軽い重量によって効率が上がること（例えば、より小さい旋回慣性）、より小さなエンジンに対するより低いコスト、より安定した出力荷重でエンジンを運転することによるより長いエンジン寿命、等を含んだ利益をもたらす。
【００７８】
本開示における原理に従って、システムコントローラ５４２のような制御システムが、油圧システム５１０のような油圧システムを制御するために適合される。後述は、制御システムの例示的な動作方法である。
この制御ロジック／アーキテクチャの主要目的は、原動機（例えば原動機５１４）にかかる荷重レベルを一様に保持し、これにより、原動機のより効率的な動作を可能にする。また、この制御ロジック／アーキテクチャは、システムのピーク出力要求を減らすことができ、これにより、より小さな原動機が使用されることを可能にする。
【００７９】
油圧システム５１０の目的は、従来型の油圧システムをエミュレートし、これにより、従来型の油圧システムと同一または類似した動作特性を有することである。
特に、作業機（例えば掘削機４００）の操作者は、従来型の油圧システムを備えた作業機と同一の方法または類似した方法で、油圧システム５１０を備えた作業機を操作することができる。システムコントローラ５４２は、操作者によって操作されるオペレータインタフェースによって生成されるコマンドを受信する。
【００８０】
システムコントローラ５４２は、油圧システム５１０を監視し、また、掘削機４００の様々な状態及び状況を考慮してコマンドを解釈する。これらは、ブーム４０２の状態、上部構造４１２の旋回状態、アキュムレータ５３４の状態、及び、エンジン負荷の状態を含む。
これらの様々な入力を処理することによって、システムコントローラ５４２は、操作者の入力を遂行する適切な制御信号を生成する。
【００８１】
好適な実施形態として、油圧システム５１０は、複数のアクチュエータを含み、また、リニアアクチュエータとロータリーアクチュエータの双方を含んでもよい。
油圧システム５１０は、エネルギ回収を含むことができ、また、複数のアクチュエータでエネルギを再利用することができ、またさらに、エンジンにかかるアクチュエータの負荷を平準化することができる。油圧システム５１０は、複数のアクチュエータにおける独立したメータイン制御及びメータアウト制御を必要としない。
【００８２】
油圧システム５１０は、上部構造４１２の旋回、ブーム４０２の運動、１次ポンプ５１２、及び、アキュムレータ５３４を含んだ複数の構成要素の間でエネルギを交換することができる。
エネルギ回収及びエンジン負荷の平準化は、複数のアクチュエータに対して同時に生じてもよい。
【００８３】
ここで図３１〜３３及び４０〜４３を参照すると、システム５１０は、さらに、図２６〜２８に示されているようなシステム５１０と比較して、バルブ４１５及び４１７を含み、そして、一方向チェックバルブ５６３を廃棄し、かつ／または、無効にする。
バルブ４１５は、シリンダ４０２ｃのポート４０９とポート４１１との間に接続されている。バルブ４１７は、シリンダ４０２ｃのポート４１１とタンク５１８との間に接続されている。
【００８４】
図に示されているように、バルブ４１５、４１７は、比例バルブである。
バルブ４１５、４１７は、シリンダ４０２ｃに、バルブ５２３、５２５、５６７の位置調整に応じて複数の迂回流路を提供することができる。
【００８５】
図３１〜３３において、システム５１０は、モード１（つまりＭ１）において示されている。特に、図３１は、サブモードＭ１ａを示しており、図３２は、サブモードＭ１ｔを示しており、また、図３３は、サブモードＭ１ｂを示している。
モード１は、ブーム４０２が上昇され、また、上部構造４１２が回転方向に加速されることを含み、その一方で、システム負荷は高い。
【００８６】
サブモードＭ１ａにおいて、アキュムレータ５３４は、エネルギをシステム５１０に供給するのに十分チャージされている（例えば、実際のアキュムレータ圧力Ｐａｃｃは、低設定値のアキュムレータ圧力Ｐｌｏｗより大きい）。
図３１に示されているように、サブモードＭ１ａは、モータとしてポンプ／モータ５０２を構成し、ポンプとしてポンプ／モータ５００を構成し、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続するようにモードバルブ５６７を設定し、ＮＦＣ（ネガティブフロー制御）バルブ５４５を開放し、クラッチ５４０を係合し、ブレーキ５３３を係合解除し、また、流量方向制御バルブ５２５を中立位置に配置する。
【００８７】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を上昇させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“高い”状態から下げられるまで、かつ／または、ブーム４０２及び上部構造４１２から同時に要求される動力に応じることができない程にアキュムレータ５３４がエネルギを十分に放出するまで、サブモードＭ１ａの状態を保持することができる。
【００８８】
ブーム４０２及び上部構造４１２から要求される動力に応じることができない程に、アキュムレータ５３４が十分に放出されると、システムコントローラ５４２は、システム５１０をサブモードＭ１ｔに自動的に設定する。
図３２に示されているように、サブモードＭ１ｔは、初めにポンプ／モータ５０２をモータとして設定し、ポンプとしてポンプ／モータ５００を構成し、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続するようにモードバルブ５６７を設定し、ＮＦＣバルブ５４５を開放し、クラッチ５４０を係合し、そして、流量方向制御バルブ５２５を中立位置に配置する。
【００８９】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を上昇させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“高い”状態から下げられるまで、かつ／または、ブーム４０２及び上部構造４１２に動力を供給できない程にアキュムレータ５３４がエネルギを十分に放出するまで、サブモードＭ１ｔの状態を保持することができる。
サブモードＭ１ｔは、システム５１０をサブモードＭ１ａからサブモードＭ１ｂになだらかに移行させるものであり、これにより、ポンプ／モータ５０２の吐出量、ポンプ／モータ５００の吐出量、モードバルブ５６７、ＮＦＣバルブ５４５、及び、流量方向制御バルブ５２５を変化させる（例えば、継続的に変化させる）。
【００９０】
ポンプ／モータ５０２の吐出量は、アキュムレータ５３４が消耗するが、トルクを生成するために初めに増加してもよい。また、アキュムレータ５３４が枯渇した場合、ポンプ／モータ５０２の吐出量は、ゼロに設定される。
ポンプ／モータ５００の吐出量は、アキュムレータ５３４が消耗し、また、モードバルブ５６７及びＮＦＣバルブ５４５が再設定されるが、出力／入力シャフト５３６に要求トルク及び要求速度を提供するように、継続的に調整されることができる。
【００９１】
モードバルブ５６７は、ブーム４０２に油圧動力を供給することから、ポンプからモータへ切り替えられたポンプ／モータ５００と連結した１次ポンプ５１２から油圧動力を受け取ることへ、再設定される。
ＮＦＣバルブ５４５は、１次ポンプ５１２を適切な吐出量に設定するために、開放状態から制限された状態へ移行する。
流量方向制御バルブ５２５は、中立位置から、ブームシリンダ４０２ｃを作動させるための適切な位置へ移行する。
【００９２】
ブーム４０２及び上部構造４１２に動力をこれ以上供給することができない程に、アキュムレータ５３４内のエネルギが放出されると、システム５４２は、システム５１０をサブモードＭ１ｂに自動的に再設定する。
図３３に示されているように、サブモードＭ１ｂは、ポンプ／モータ５０２が吐出量ゼロに設定されていることを保持し、ポンプ／モータ５００がモータとして設定されていることを保持し、モードバルブ５６７がエンジン（つまり１次ポンプ５１２）と流体接続されていることを保持し、ＮＦＣバルブ５４５が制限された状態にあることを保持し、クラッチ５４０が係合されていることを保持し、また、流量方向制御バルブ５２５を、ブームシリンダ４０２ｃを作動させるための適切な位置に配置する。
【００９３】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を上昇させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、または、システム負荷が“高い”状態から下げられるまで、サブモードＭ１ｂを保持することができる。
【００９４】
図４２において、システム５１０は、モード２（つまりＭ２）において示されている。このモード２は、システム負荷が目標負荷内にある一方で、ブーム４０２が下降されてオーバーランしていること、及び、上部構造４１２が回転方向に加速されていることを含む。
サブモードＭ２ａにおいて、アキュムレータ５３４は十分に枯渇しており、システム５１０からエネルギを受け取る（例えば、実際のアキュムレータ圧力Ｐａｃｃは、高設定値のアキュムレータ圧力Ｐｈｉｇｈより小さい）。
【００９５】
サブモードＭ２ａは、ポンプとしてポンプ／モータ５０２を構成し、モータとしてポンプ／モータ５００を構成し、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続するようにモードバルブ５６７を設定し、ＮＦＣバルブ５４５を開放し、クラッチ５４０を係合し、また、流量方向制御バルブ５２５を中立位置に配置する。
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“目標負荷内”から外れるまで、かつ／または、これ以上動力を受け取ることができない程にアキュムレータ５３４が十分にチャージされるまで、サブモードＭ２ａの状態を保持することができる。
【００９６】
アキュムレータ５３４が、これ以上動力を受け取ることができない程に十分にチャージされる状態に近づくと、システムコントローラ５４２は、システム５１０をサブモードＭ２ｔに自動的に設定する。
このサブモードＭ２ｔは、初めにポンプ／モータ５０２をポンプとして設定する。ポンプ／モータ５００は、モータとして保持される。モードバルブ５６７は、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続されている状態を保持する。ＮＦＣバルブ５４５は、開放されたままである。クラッチ５４０は、係合されている状態を保持する。また、流量方向制御バルブ５２５は、中立位置に配置されたままである。
【００９７】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“目標負荷内”から変遷するまで、かつ／または、これ以上動力を受け取ることができない程にアキュムレータ５３４が十分にチャージされるまで、サブモードＭ２ｔの状態を保持することができる。
サブモードＭ２ｔは、システム５１０をサブモードＭ２ａからサブモードＭ２ｂになだらかに移行させるものであり、これにより、ポンプ／モータ５０２の吐出量を変化させる（例えば、継続的に変化させる）。
【００９８】
ポンプ／モータ５０２の吐出量は、アキュムレータ５３４の容量に調和するように設定されることができる。また、アキュムレータ５３４が完全にチャージされた場合、ポンプ／モータ５０２の吐出量は、ゼロに設定される。
ポンプ／モータ５００の吐出量は、アキュムレータ５３４がチャージされる一方で、出力／入力シャフト５３６に要求トルク及び要求速度を提供するように、継続的に調整されてもよい。
【００９９】
アキュムレータ５３４が、これ以上動力を受け取ることができない程にチャージされると、システムコントローラ５４２は、システム５１０をサブモードＭ２ｂに自動的に設定する。
このサブモードＭ２ｂは、吐出量ゼロに設定されたポンプ／モータ５０２の状態を保持し、モータとして設定されたポンプ／モータ５００を保持し、モードバルブ５６７がブームシリンダ４０２ｃと流体接続されるように設定されている状態を保持し、ＮＦＣバルブ５４５が開放された状態を保持し、クラッチ５４０が係合されている状態を保持し、また、流量方向制御バルブ５２５が中立位置に配置された状態を保持する。
【０１００】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に加速させないコマンドを入力するまで、または、システム負荷が“目標負荷内”から変遷するまで、サブモードＭ２ｂの状態を保持することができる。
【０１０１】
システム５１０は、さらに、モード３（つまりＭ３）に設定されてもよい。
このモード３は、システム負荷が目標負荷内にある一方で、ブーム４０２が下降されてオーバーランしていること、及び、上部構造４１２が回転方向に減速されていることを含む。
サブモードＭ３ａにおいて、アキュムレータ５３４は十分に枯渇しており（つまり、最大容量以下等に放出されており）、システム５１０からエネルギを受け取る。
【０１０２】
特に、サブモードＭ３ａにおいて、アキュムレータ５３４は、十分に消耗しており（つまり、実際のアキュムレータ圧力Ｐａｃｃは、高設定値のアキュムレータ圧力Ｐｈｉｇｈより小さい）、トランスフォーマ２６ｃを介して油圧シリンダ４０２ｃから、かつ／または、出力／入力シャフト５３６を介して旋回駆動から軸動力を直接受け取るトランスフォーマ２６ｃから、エネルギを受け取る。
サブモードＭ３ａは、ポンプとしてポンプ／モータ５０２を構成し、モータとしてポンプ／モータ５００を構成し、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続するようにモードバルブ５６７を設定し、ＮＦＣバルブ５４５を開放し、クラッチ５４０を係合し、また、流量方向制御バルブ５２５を中立位置に配置する。
【０１０３】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に減速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“目標負荷内”でなくなるまで、かつ／または、これ以上動力を受け取ることができない程にアキュムレータ５３４が十分にチャージされるまで、サブモードＭ３ａの状態を保持することができる。
【０１０４】
アキュムレータ５３４が、これ以上動力を受け取ることができない程に十分にチャージされる状態に近づくと、システムコントローラ５４２は、システム５１０をサブモードＭ３ｔに自動的に設定する。
このサブモードＭ３ｔは、初めにポンプ／モータ５０２をポンプとして設定する。ポンプ／モータ５００は、モータとして保持される。モードバルブ５６７は、ブームシリンダ４０２ｃと流体接続されている状態を保持する。ＮＦＣバルブ５４５は、開放されたままである。クラッチ５４０は、係合されている状態を保持する。また、流量方向制御バルブ５２５は、中立位置に配置されたままである。
【０１０５】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に減速させないコマンドを入力するまで、システム負荷が“目標負荷内”から変遷するまで、かつ／または、これ以上動力を受け取ることができない程にアキュムレータ５３４が十分にチャージされるまで、サブモードＭ３ｔの状態を保持することができる。
サブモードＭ３ｔは、システム５１０をサブモードＭ３ａからサブモードＭ３ｂになだらかに移行させるものであり、これにより、ポンプ／モータ５０２の吐出量を変化させる（例えば、継続的に変化させる）。
【０１０６】
ポンプ／モータ５０２の吐出量は、アキュムレータ５３４の容量に調和するように設定されることができる。また、アキュムレータ５３４が完全にチャージされた場合、ポンプ／モータ５０２の吐出量は、“ｅ”に設定され、この“ｅ”は、油圧シリンダ４０２ｃ及び／または旋回駆動からのエネルギ吸収を提供するのに十分ないくらかのゼロではない値である。
実際のアキュムレータ圧力Ｐａｃｃが、逃がし圧力Ｐreliefにあるか、または、逃がし圧力Ｐreliefに近いと、“ｅ”の値は、小さいであろうが、十分な制動トルクを提供する。
【０１０７】
アキュムレータ５３４が完全にチャージされると、油圧流量は、代わりに、リリーフバルブ５３５を通過し、タンク５１８に排出される。
ポンプ／モータ５０２の吐出量、及び／または、ポンプ／モータ５００の吐出量は、出力／入力シャフト５３６のトルクと速度、及び／または、油圧シリンダ４０２ｃからの油圧エネルギを吸収するように、継続的に調整されることができる。その間に、アキュムレータ５３４はチャージされ、かつ／または、油圧流量はリリーフバルブ５３５を通過する。
【０１０８】
アキュムレータ５３４が、これ以上動力を受け取ることができない程にチャージされると、システムコントローラ５４２は、システム５１０をサブモードＭ３ｂに自動的に設定する。
このサブモードＭ３ｂは、吐出量“ｅ”に設定されたポンプ／モータ５０２の状態を保持し、モータとして設定されたポンプ／モータ５００を保持し、モードバルブ５６７がブームシリンダ４０２ｃと流体接続されるように設定されている状態を保持し、ＮＦＣバルブ５４５が開放された状態を保持し、クラッチ５４０が係合されている状態を保持し、また、流量方向制御バルブ５２５が中立位置に配置された状態を保持する。
【０１０９】
システム５１０は、操作者がこれ以上ブーム４０２を下降させない、または、上部構造４１２をこれ以上回転方向に減速させないコマンドを入力するまで、または、システム負荷が“目標負荷内”から変遷するまで、サブモードＭ３ｂの状態を保持することができる。
【０１１０】
作業機に用いられる従来型の油圧リニアアクチュエータ及び油圧回転アクチュエータ（例えば、油圧シリンダ及び油圧モータ）は、概して、絞り方法における油圧バルブを用いて制御される。この方法は、測定される高圧油圧流体から熱が発生すると、大きなエネルギが浪費されてしまう。
油圧-機械式トランスフォーマ２６ｃは、油圧掘削機４００に組み込まれた場合、ブームと旋回のエネルギ回生、及び、エンジン負荷の平準化を実現する。
【０１１１】
本開示における原理に従って、ブーム４０２及び／または上部構造４１２の旋回における慣性エネルギを回収するための監視システム制御方式が、油圧機械の操作方法（つまり、作業機の動作特性）を維持しながら、燃料消費量を削減するためにシステムコントローラ５４２によって実行される。
ブーム４０２及び／または上部構造４１２の旋回における慣性エネルギは、油圧-機械式トランスフォーマ２６ｃ及びアキュムレータ５３４によって、獲得・回収される。
【０１１２】
典型的な従来型の掘削機において、エンジンは、全てのアクチュエータ（例えば、ブーム、アーム、複数のバケットシリンダ、及び、旋回モータ）の動作に対して直接動力供給する。このときのエンジン出力消費量は、概して、図２９のグラフ図と類似した傾向を有する。アクチュエータが、高圧力及び／または大流量のタスク（例えば、受動的なブームアップ）を果たす場合、エンジンからの高出力が必要とされる。
この、ブームを上昇させるために用いられる高エネルギは、ブームがオーバーランニング方式において下降する場合、最終的には、熱として浪費されるであろう。旋回モータが加速され、その後、油圧ブレーキが作用する場合、類似したエネルギ浪費が発生する。
【０１１３】
本発明における油圧-機械式トランスフォーマシステム５１０と類似したエンジン出力消費量の推移が、図３０に示されている。
本開示における原理に従って、油圧-機械式トランスフォーマ２６ｃ及びアキュムレータ５３４は、エネルギの貯蔵・放出性能を提供し、エンジン（つまり原動機５１４）から供給される平均動力を削減する。
【０１１４】
システム５１０がエンジン負荷を平準化するために用いられる場合、システム５１０は、エネルギをトランスフォーマ２６ｃに供給するか、アキュムレータ５３４にエネルギを貯蔵するかのどちらかを判定するための判定点（ポイント）として“平均出力”を用いる。
車両４００が作動すると、この“平均出力”点は、操作者のニーズに合うように、エンジン出力が変化し、また、システム５１０が順応するように調整する。
【０１１５】
例えば、システム出力要求が平均エンジン出力より高い場合、アキュムレータ５３４に貯蔵されたエネルギが、エンジンに接続されたポンプ５１２に取って代わり、アクチュエータを駆動する（つまり、加圧された油圧流体を、例えば、トランスフォーマ２６ｃを介して油圧シリンダ４０２ｃに、及び／または、旋回駆動を直接作動させるトランスフォーマ２６ｃに供給する）であろう。
【０１１６】
システム出力要求が平均エンジン出力より低い場合、エンジンに接続されたポンプ５１２が、トランスフォーマ２６ｃにエネルギを供給し始め、また、このエネルギは、アキュムレータ５３４に貯蔵される。
また、負荷平準化実行の判断は、アキュムレータのチャージ状態、及び、操作者のコマンド入力によって影響を受ける。
【０１１７】
エネルギ回生モードにおいて、システム５１０は、過剰負荷の場合、ブームシリンダ４０２ｃのキャップ端から、トランスフォーマ２６ｃに流体を導き、アキュムレータ５３４内に流体を貯蔵する。
システム５１０は、トランスフォーマ２６ｃに油圧流体を供給し、また、下部構造-上部構造の回転駆動に連結されるクラッチ５４０を作動させることによって、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃで旋回駆動を直接行うことができる。
【０１１８】
旋回駆動（つまり、下部構造-上部構造の回転駆動）が、トランスフォーマ２６ｃによりアキュムレータ５３４に油圧流体を戻すようにポンピングすることによって、制動している場合、エネルギは貯蔵される。
極端な例として、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃが低すぎる場合、主エンジンポンプ５１２は、アキュムレータ５３４が十分な圧力を有するまで、複数のアクチュエータに動力提供することができる。
本発明の目的は、平均のエンジン出力消費量を削減することであり、これにより、燃料の節約を実現する。
【０１１９】
２つのポンプ／モータ５００及び／または５０２の吐出量を操作することは、膨大な変圧比及びエネルギの流れ方向（例えば、アキュムレータ５３４にエネルギを貯蔵するか、アキュムレータ５３４からエネルギを放出するかのどちらか）を提供する。
モードバルブ５６７は、トランスフォーマ２６ｃが主ポンプ５１２の出力側と連結されるか、それとも、ブームシリンダ４０２ｃのブームキャップチャンバに直接連結されるかどうかを決定する。
【０１２０】
クラッチ５４０は、トランスフォーマ２６ｃと旋回運転（つまり旋回駆動）との間に挿入されている。
比例流量制御バルブ、すなわち、ＮＦＣバルブ５４５が、主ポンプ５１２の吐出量を能動的に制御することを可能にするために挿入され、エンジン負荷の平準化を実現する。
【０１２１】
ブームのパイロットバルブは、ジョイスティックによる操作者のコマンドをバイパスするために、中立位置に配置されることができる。
要約すれば、２つのポンプ／モータ５００、５０２の吐出量、モードバルブ５６７、ＮＦＣバルブ５４５、クラッチ５４０、及び、ブームバルブ５２５の６つの制御要素が操作されることができる。さらに、ブレーキ５３３が操作されることができる。
【０１２２】
ブーム４０２と旋回駆動の運動、及び、エンジン出力によって、上述した状態を含んだシステムの様々な状態が、定められる。
特有の制御動作が、複数のモードの各々に対して決定される。この制御動作は、２つの目的を果たす。１つの目的は、６つの制御要素からの動力要求を満たすことである。もう１つの目的は、エネルギ回生効率を最適化することである。
これにより、動的計画法及び／または他の軌道最適化技術を用いて動力管理を実行することができる。
【０１２３】
本開示における原理に従って、システム５１０は、所与のモード内で様々なサブモード間を自動的に移行することができる。
上述したように、特定のモードは、“ａ”によって示される状態で動作可能であり、“ｔ”によって示される状態に移行可能であり、または、“ｂ”によって示される一方向において非稼働である、アキュムレータ５３４を含む。
サブモードの移行条件は、サブモード間の移行が生じる場合に、なだらかな過渡応答を実現するように定められる。
【０１２４】
他の動作モードの間に、システムコントローラ５４２は、掘削機４００を制御するための操作者からの制御入力をまず成立させようとする。
また、システムコントローラ５４２は、ここでは“ａ”を含むサブモードによって示されているようにアキュムレータ５３４に貯蔵されたエネルギを利用しようとし、また、エネルギがアキュムレータ５３４から消費されると、アキュムレータ５３４を動作可能な状態に戻そうとする。
【０１２５】
さらに、システムコントローラ５４２は、エネルギを回収し、アキュムレータ５３４内にエネルギを貯蔵しようとする。
サブモードの表示は、アキュムレータ５３４が動作可能、非稼働、または、移行していることを其々示す[ａ]，[ｂ]，及び，[ｔ]を含むことができる。
【０１２６】
本開示における原理に従って、追加の複数のモードが、上述のモード及び／またはサブモード内に含まれる特定の特徴をバイパスするために、定められてもよい。
このような追加のモードは、例えば、わずかな運動が要求される場合、及び／または、わずかなエネルギ回収を有するかまたはポテンシャルを再利用する運動のために、用いられてもよい。
【０１２７】
本開示における原理に従って、システム５１０は、バイパスモードを含んだ様々なモード間を移行することができる。
モード移行条件は、モード間の移行が生じる場合に、なだらかな過渡応答を実現するように定められる。
【０１２８】
ここで図３４〜３９を参照すると、本開示における原理に従った例示的なフローチャートが示されている。これらのフローチャートは、油圧作業機における制御を実行するための１つの方法、及び／または、複数の方法を示している。
図３４〜３９に示され、後述される複数のモードは、特定の実施形態として、上述したモード及びサブモードと部分的に一致、共存することなどが可能である。
【０１２９】
図３４は、本開示における原理に従った（例えば、原動機５１４用の）エンジン出力平準化ロジック６００を示している。
このエンジン出力平準化ロジックルーチン６００は、エンジン出力が、“高出力”値より上にあるか、“高出力”値と“低出力”値の間にあるか、または、“低出力”値より低いかどうかを確定するために、（例えば、原動機５１４の）エンジン出力を計算し、また、エンジン出力を評価する。
【０１３０】
エンジン出力が“高出力”値より高い場合、エンジン出力平準化ロジック６００は、その後、アキュムレータ（例えば、アキュムレータ３４、アキュムレータ２３４、アキュムレータ５３４等）から追加のエネルギ（つまり動力）を要求しようとする。
エンジン出力が“低出力”値より低い場合、エンジン出力平準化ロジック６００は、その後、必要に応じてアキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）をチャージしようとする。
制御システム（例えば、コントローラ４２、５４２等）内で、エンジン出力平準化ロジック６００を実行することによって、典型的な作業サイクルにおけるエンジン出力のピーク及び／または谷が、上述したように、平準化されることができる。
【０１３１】
特に、例示的なエンジン出力平準化ロジックフローチャート６００は、スタート地点６０２から始まる。
このエンジン出力平準化ロジックフローチャート６００が始まると、制御システムは、エンジン出力（例えば、実際のエンジン出力）が計算されるエンジン出力ルーチン６０４へ進む。
エンジン出力を計算すると、制御システムは、判定点（ポイント）６０６へ進む。
判定点６０６において、ステップ６０４において計算されたエンジン出力は、エンジン出力が“高出力”値より高いかどうかを判定するために、考査される。
【０１３２】
この考査結果が“イエス”の場合、制御システムは、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）から余分のエネルギ（つまりエネルギ）を必要とする（つまり要求する）ものとする、フラグを設定するルーチン６０８に進む。
ステップ６０８が完了及び／または遂行されると、制御システムは、アキュムレータ使用ルーチン６２０へ進む。
また、このアキュムレータ使用ルーチン６２０は、図３５に示されている。
判定点６０６が“ノー”に終わる場合、制御システムは、判定点６１０に進む。
判定点６１０において、ステップ６０４において計算されたエンジン出力が、“低出力”値と比較される。
【０１３３】
ステップ６１０の結果が“イエス”の場合、制御システムは、ルーチン６１２に進む。このルーチン６１２は、エンジン出力が、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）をチャージするために使用可能であるものとすることを示す、フラグを設定する。
ステップ６１２が完了及び／または遂行されると、制御システムは、アキュムレータ使用ルーチン６２０へ進む。
判定点６１０が“ノー”に終わる場合、制御システムは、判定点６０４に進む。
【０１３４】
図３５は、アキュムレータ使用ルーチン６２０を示している。
このアキュムレータ使用ルーチン６２０は、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）内のアキュムレータ圧力Ｐａｃｃが、“高圧力”値より大きいか、“高圧力”値と“低圧力”値の間にあるか、または、“低圧力”値より低いかどうかを調べるように、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃを考査する。
アキュムレータ圧力Ｐａｃｃを測定し、分類することによって、アキュムレータの状態を確定することにより、アキュムレータの使用が、適切に判定及び／または計画されることができる。
【０１３５】
特に、アキュムレータ使用ロジック６２０は、スタート地点６２２から始まる。
このアキュムレータ使用ロジック６２０が始まると、制御システムは、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃが読み込まれる、ルーチン６２４へ進む。
アキュムレータ圧力Ｐａｃｃが読み込まれると、制御システムは、判定点６２６に進む。
判定点６２６において、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃが、“高圧力”値に対して考査される。
【０１３６】
この判定点６２６の考査結果が“イエス”の場合、制御システムは、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が放出においてのみ使用可能であるものとすることを示す、フラグが設定される、ルーチン６２８に進む。
ステップ６２８が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６３８へ進む。
判定点６２６が“ノー”に終わる場合、制御システムは、アキュムレータ圧力Ｐａｃｃが“低圧力”値に対して考査される、判定点６３０に進む。
【０１３７】
この判定点６３０の考査結果が“イエス”の場合、制御システムは、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）がチャージにおいてのみ使用可能であるものとすることを示す、フラグが設定される、ルーチン６３２に進む。
ルーチン６３２が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６３８へ進む。
判定点６３０が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン６３４に進む。
【０１３８】
ルーチン６３４において、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）がチャージ及び／または放出において使用可能であるものとすることを示す、フラグが設定される。
エンジン出力平準化ロジックルーチン６００をインポートし、かつ／または、エンジン出力平準化ロジックルーチン６００のルーチン６３４への組み込みをもたらす、ルーチン６３６によって、ルーチン６３４は提供される。
ルーチン６３４が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６３８へ進む。
【０１３９】
終点６３８に到達すると、特定の例示的な実施形態として、アキュムレータ使用ルーチン６２０は、トリガー信号が与えられ、それによって、アキュムレータ使用ルーチン６２０をスタート地点６２２から再スタートさせるまで、待機する。
特定の例示的な実施形態として、このトリガー点（ポイント）は、１ミリ秒（1000分の1秒）ごとに生成されてもよい。他の実施形態として、他の規則的かつ／または不規則的なトリガー点のインターバルが、用いられてもよい。
【０１４０】
アキュムレータ使用ルーチン６２０は、概して、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が、満タンで追加のエネルギを得ることができないか、空でエネルギを少しも供給することができないか、または、満タンと空の間にあってエネルギを受け取ること及び／またはエネルギを供給することの両方ができるか、どうかを示す。
【０１４１】
図３６は、作業機（例えば図２４及び２５に示された油圧掘削機４００）の動作モードを選択する、ルーチン６５０を示している。
このルーチン６５０は、スタート地点６５２から始まる。スタート地点６５２から、制御システムは、判定点６５４に進む。
判定点６５４において、第１アクチュエータ（例えば、旋回アクチュエータ及び／または旋回駆動シャフト５３７）が静止状態にあるかどうかが判定される。
【０１４２】
判定点６５４が“イエス”に終わる場合、制御システムは、クラッチ（例えば、クラッチ４０、クラッチ２４０、クラッチ５４０等）が係合解除され（例えば、旋回駆動シャフト５３７を出力／入力シャフト５３６から係合解除する）、また、ブレーキ５３３が係合される、ルーチン６５６に進む。
ルーチン６５６が完了されると、制御システムは、ルーチン７００（つまりブーム専用モード）へ進む。
このブーム専用モード７００は、図３８に示されており、また、ブーム４０２を制御することができる。
【０１４３】
判定点６５４が“ノー”に終わる場合、制御システムは、第２アクチュエータ（例えば、ブームアクチュエータ４０２ｃ）が静止状態にあるかどうかが判定される判定点６５８に進む。
判定点６５８が“イエス”に終わる場合、制御システムは、ルーチン６７０（つまり旋回専用モード）へ進む。
【０１４４】
この旋回専用モード６７０は、図３７に示されており、また、旋回要素を制御する（例えば、旋回軸４０８まわりの上部構造４１２の回動を加速及び減速させる）ことができる。
判定点６５８が“ノー”に終わる場合、ルーチン７４０（つまり“対運転”モード）が実行される。この対運転モードは、図３９に示されている。
【０１４５】
従って、ルーチン６５０は、旋回要素（例えば、旋回軸４０８まわりの上部構造４１２の回動）が静止状態にあるか、ブーム（例えばブーム４０２）が静止状態にあるか、または、旋回要素もブームも静止状態にないか、どうかを確定する。
旋回要素及び／またはブームが静止状態にあるかどうかを確定することにより、ブーム専用モード、旋回専用モード、または、対運転モードが、それに応じて選択されることができる。
【０１４６】
図３７は、旋回専用ルーチン６７０を示している。
この旋回専用ルーチン６７０は、ブーム軸（つまり、ブームアクチュエータ４０２ｃ）が実質的に静止状態であることが所定のことである点が、簡素化されている。
旋回専用ルーチン６７０は、１つ以上の主ポンプ（例えば、ポンプ１２、ポンプ２１２、ポンプ５１２等）が用いられるか、１つ以上のアキュムレータ（例えば、アキュムレータ３４、アキュムレータ２３４、アキュムレータ５３４等）が用いられるか、または、主ポンプ（例えば、ポンプ５１２）及びアキュムレータの双方が用いられ、掘削機の出力である旋回アクチュエータ（例えば旋回駆動シャフト５３７）に動力供給するように共用されるか、どうかを確定する。
【０１４７】
旋回専用ルーチン６７０は、さらに、旋回アクチュエータが減速され、これにより、アキュムレータを回生的にチャージする状況をもたらしているかどうかを検知する。
旋回専用ルーチン６７０は、ブームアクチュエータが実質的に静止状態にある所定の条件下で機能する点が、簡素化されている。
【０１４８】
旋回専用ルーチン６７０は、スタート地点６７２から始まる。
スタート地点６７２から始まると、制御システムは、判定点６７４へ進む。この判定点６７４において、旋回アクチュエータが加速しているかどうかに関して、判定がなされる。
本明細書で例示的に用いられる、加速は、旋回軸４０８の回転速度が絶対値として増加していることを示す。
判定点６７４が“イエス”に終わると、制御システムは、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が放出において使用可能であるかどうかが判定される、判定点６７６へ進む。
【０１４９】
アキュムレータを放出させることによって、アキュムレータからのエネルギが用いられ、掘削機４００の旋回軸４０８を動作させることができる。
判定点６７６が“イエス”であると、制御システムは、判定点６７８へ進む。この判定点６７８において、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が、旋回アクチュエータ（例えば、旋回駆動シャフト５３７）を駆動するのに十分な圧力を有するかどうかを判定する。
判定点６７８が“イエス”に終わると、制御システムは、アキュムレータが旋回アクチュエータを駆動するために用いられる、ルーチン６８０へ進む。
【０１５０】
ルーチン６８０が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６９０へ進む。
判定点６７４が“ノー”に終わると、制御システムは、判定点６８２へ進む。この判定点６８２において、掘削機４００の旋回軸４０８が減速されているかどうかが判定される。
本明細書で例示的に用いられる、減速は、旋回軸４０８の回転速度が絶対値として減少していることを示す。
【０１５１】
判定点６８２が“イエス”に終わると、制御システムは、ルーチン６８４へ進む。このルーチン６８４において、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）は、適切な場合にチャージされる。
ステップ６８４においてアキュムレータをチャージすることにより、エネルギは、旋回要素から回収され、また、アキュムレータに供給され貯蔵される。
特に、掘削機４００の慣性エネルギが、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）内のポテンシャルエネルギに変換される。
【０１５２】
ルーチン６８４が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６９０へ進む。
判定点６８２が“ノー”を示すと、制御システムは、判定点６７６へ進む。
判定点６７６が“ノー”を示すと、制御システムは、主ポンプ（例えばポンプ５１２）のみを用いて掘削機の旋回軸を駆動するものとするフラグが設定される、ルーチン６８６へ進む。このとき、１つ以上の主ポンプは、掘削機のエンジン／原動機によって駆動される。
ルーチン６８６が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６９０へ進む。
【０１５３】
判定点６７８が“ノー”であると、制御システムは、エンジン（例えば原動機５１４）とアキュムレータとの間でエネルギ分担が用いられ、旋回アクチュエータを駆動するものとする、フラグが設定される、ルーチン６８８へ進む。
上述したように、トランスフォーマ（例えばトランスフォーマ２６ｃ）は、エンジンによって駆動される主ポンプにおける圧力と、アキュムレータからの圧力とを釣り合わせるように、用いられることが可能である。
このときの圧力は、ポンプ／モータ５００、５０２の斜板の片方または双方を設定及び／または制御することによって、釣り合わされることができる。
【０１５４】
ルーチン６８８が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点６９０へ進む。
図３５に対して上述されているように、終点６９０に到達すると、旋回専用ルーチン６７０は、信号がこのルーチン６７０をスタート地点６７２から再スタートさせるまで、待機することができる。
【０１５５】
図３８は、ブーム専用ルーチン７００を示している。
このブーム専用ルーチン７００は、旋回軸（つまり、旋回アクチュエータ）が実質的に静止状態であることが所定のことである点が、簡素化されている。
ブーム専用ルーチン７００は、スタート地点７０２から始まる。スタート地点７０２から始まると、制御システムは、判定点７０４へ進む。
この判定点７０４において、ブーム（例えばブーム４０２）が駆動されて上昇しているか（例えば、重力に逆らって移動しているか）どうかに関して、判定がなされる。
【０１５６】
判定点７０４が“イエス”に終わると、制御システムは、ブーム上昇要求が受動的なブーム上昇要求をもたらしているかどうかが判定される、判定点７０６へ進む。
本明細書における例示的な実施形態として用いられる、“受動的”は、その動作（ブーム上昇）をもたらすためにエネルギが消費されることを示す。
判定点７０６が“イエス”に終わる場合、制御システムは、判定点７０８へ進む。
判定点７０８において、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が放出において使用可能であるかどうかが判定される。
【０１５７】
判定点７０８が“イエス”に終わる場合、制御システムは、判定点７１０へ進む。
判定点７１０において、トランスフォーマの流量及び／または圧力が、ブームアクチュエータ（例えばブームアクチュエータ４０２ｃ）に動力供給するのに十分であるかどうかが判定される。
判定点７１０が“イエス”に終わると、制御システムは、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が単独で用いられ、ブームアクチュエータに動力供給する、ルーチン７１２へ進む。
【０１５８】
ルーチン７１２が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点７２２へ進む。
判定点７０４が“ノー”に終わると、制御システムは、判定点７１４へ進む。この判定点７１４において、ブーム下降運動がオーバーランしているかどうかが判定される。
本明細書における例示的な実施形態として用いられる、“オーバーラン（オーバーランニング）”は、エネルギ回収が可能であることを示す。
【０１５９】
特に、慣性荷重及び／または重力による荷重は、有用なエネルギとして、回収、再利用、及び／または、貯蔵されることができる。
判定点７１４が“イエス”に終わる場合、制御システムは、トランスフォーマが適切な場合にアキュムレータをチャージするために用いられる、ルーチン７１６へ進む。
ルーチン７１６が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点７２２へ進む。
判定点７０６が“ノー”であると、制御システムは、ルーチン７１８へ進む。
【０１６０】
このルーチン７１８において、主ポンプが単独で用いられ、ブームアクチュエータに動力供給するものとすることを示す、フラグが設定される。
判定点７０８が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７１８へ進む。判定点７１０が“ノー”を示すと、制御システムは、ルーチン７２０へ進む。このルーチン７２０において、エンジンによって駆動される主ポンプと、トランスフォーマを介して加圧流体を供給するアキュムレータとの間で流量分担することによって、ブームアクチュエータが動力供給されるものとする、フラグが設定される。
【０１６１】
ルーチン７２０が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点７２２へ進む。
判定点７１４が“ノー”であると、制御システムは、ルーチン７１８へ進む。
ルーチン７１８が完了及び／または遂行されると、制御システムは、終点７２２へ進む。
【０１６２】
図３９は、対運転モード７４０を示している。
この対運転モード７４０は、詳細に上述したような旋回軸とブーム軸の双方が、詳細に上述したように、同時に動作する場合に実行される。
対運転モード７４０は、スタート地点７４２から始まる。
スタート地点７４２から始まると、制御システムは、判定点７４４へ進む。この判定点７４４において、旋回アクチュエータ（例えば旋回駆動シャフト５３７）が加速しているかどうかが、判定される。
【０１６３】
判定点７４４が“イエス”に終わる場合、制御システムは、判定点７４６へ進む。この判定点７４６において、ブーム（例えばブーム４０２）が上昇することを要求されているかどうかが判定される。
判定点７４６が“イエス”に終わると、制御システムは、判定点７４８へ進む。この判定点７４８において、ブーム上昇動作が受動的であるかどうかが判定される。
判定点７４８が“イエス”に終わると、制御システムは、判定点７５０へ進む。この判定点７５０において、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）が放出において使用可能であるかどうかが判定される。
【０１６４】
判定点７５０が“イエス”に終わる場合、制御システムは、判定点７５２へ進む。この判定点７５２において、アキュムレータ圧力が旋回アクチュエータを動作させるのに十分であるかどうかが判定される。
判定点７５２が“イエス”に終わると、制御システムは、ルーチン７５４へ進む。このルーチン７５４において、トランスフォーマの伝達流量容量の可能出力が確定される。
アキュムレータの性能評価が、この、トランスフォーマの流量容量を計算することの一部となり得る。
【０１６５】
ルーチン７５４が実行されると、制御システムは、判定点７５６へ進む。この判定点７５６において、トランスフォーマの流量がブームを駆動するのに十分であるかどうかが判定される。
判定点７５６が“イエス”に終わる場合、制御システムは、ルーチン７５８へ進む（図３１参照）。このルーチン７５８において、ブームと旋回要素の双方を駆動させるためにトランスフォーマ（例えばトランスフォーマ２６ｃ）を用いるものとする、フラグが設定される。
【０１６６】
判定点７４４が“ノー”に終わると、制御システムは、判定点７６０へ進む。この判定点７６０において、旋回要素が減速しているかどうかが判定される。
判定点７６０が“イエス”に終わる場合、制御システムは、ブームが上昇するように命令されているかどうかが判定される、判定点７６２へ進む。
この判定点７６２が“イエス”に終わると、制御システムは、ブーム上昇動作が受動的であるかどうかが判定される、判定点７６４へ進む。
この判定点７６４が“イエス”に終わると、制御システムは、ルーチン７６６へ進む。
【０１６７】
ルーチン７６６において、トランスフォーマの伝達流量容量の可能出力が計算される。
この、トランスフォーマの流量容量の計算は、アキュムレータ圧力の性能評価を含むことができる。
ルーチン７６６が実行されると、制御システムは、判定点７６８へ進む。この判定点７６８において、トランスフォーマの流量がブームアクチュエータを駆動するのに十分であるかどうかが判定される。
【０１６８】
判定点７６８が“イエス”に終わると、制御システムは、ルーチン７７０へ進む（図３１参照）。
このルーチン７７０において、トランスフォーマがブームと旋回要素の双方を動作させるために用いられるものとする、フラグが設定される。
【０１６９】
判定点７４６が“ノー”に終わると、制御システムは、判定点７７２へ移動する。この判定点７７２において、オーバーランしているブーム下降動作が生じているかどうかが判定される。
判定点７７２が“イエス”を示すと、制御システムは、判定点７７４へ移動する。
この判定点７７４において、ブームが旋回アクチュエータを駆動するのに十分な圧力及び／または流量を生成しているかどうかが判定される。
【０１７０】
判定点７７４が“イエス”に終わると、制御システムは、判定点７７６へ移動される。この判定点７７６において、アキュムレータが放出において使用可能であるかどうかが判定される。
判定点７７６が“イエス”に終わると、制御システムは、判定点７７８へ移動される。この判定点７７８において、アキュムレータ圧力とブーム圧力との組み合わせが、旋回アクチュエータを駆動させるのに十分であるかどうかが判定される。
【０１７１】
判定点７７８の結果が“イエス”である場合、制御システムは、ルーチン７８０へ移動される（図４２参照）。このルーチン７８０において、旋回動作が、ブーム下降流量及びアキュムレータ流量との間におけるエネルギ分配によって生成されるものとすることを示す、フラグが設定される。
また、ブーム動作が、流量方向制御バルブ（例えば、流量方向制御バルブ５２５）とトランスフォーマ（例えばトランスフォーマ２６ｃ）との間の流量分配によって生成されるものとすることを示す、フラグが設定される。
ルーチン７８０が実行されると、制御システムは、終点７９０へ移動される。
【０１７２】
判定点７５０が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８２へ移動される（図３３参照）。
このルーチン７８２において、エンジン（例えば、エンジン５１４によって駆動される主ポンプ５１２）が、旋回アクチュエータ（例えば、旋回駆動シャフト５３７を駆動するトランスフォーマ２６ｃ）とブームアクチュエータ（例えばブームアクチュエータ４０２ｃ）の双方を駆動するために用いられるものとすることを示す、フラグが設定される。
ルーチン７８２が実行されると、制御システムは、終点７９０へ移動される。
【０１７３】
判定点７５２が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８４へ移動される（図４０参照）。
このルーチン７８４において、旋回動作が、エンジンによって駆動される主ポンプと、アキュムレータ（例えばアキュムレータ５３４）によって駆動されるトランスフォーマとの間の流量分担によって生成されるものとすることを示す、フラグが設定される。
また、ブーム動作が、エンジンによって駆動される主ポンプによって提供されるものとすることを示す、フラグが設定される。
ルーチン７８４が実行されると、制御システムは、終点７９０へ移動される。
【０１７４】
判定点７５６が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８６へ移動される（図３２参照）。
このルーチン７８６は、旋回動作がトランスフォーマ単体によって生成されるものとすることを示す、フラグを設定する。
さらに、ルーチン７８６は、ブーム動作が流量方向制御バルブとトランスフォーマとの間の流量分担によって生成されるものとすることを示す、フラグを設定する。
ルーチン７８６が実行されると、制御システムは、終点７９０へ進む。
【０１７５】
判定点７７６が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８２へ移動される。ルーチン７８２が実行されると、制御システムは、終点７９０へ進む。
判定点７７８が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８２へ移動される。ルーチン７８２が実行されると、制御システムは、終点７９０へ進む。
判定点７４８が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン６７０Ａへ移動される。
【０１７６】
このルーチン６７０Ａにおいて、ブームアクチュエータは、エンジン単体によって動力供給される主ポンプにより、駆動される。
さらに、ルーチン６７０Ａは、旋回アクチュエータの制御ロジックを、図３７に示されている旋回専用モード６７０のロジックに移行する。
判定点７７２が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン６７０Ａへ移動される。
【０１７７】
判定点７６８が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン７８６へ移動される。ルーチン７８６が実行されると、制御システムは、終点７９０へ進む。
判定点７６２が“ノー”に終わると、制御システムは、判定点７８８へ移動される。この判定点７８８において、ブーム下降動作がオーバーランしているかどうかが判定される。
【０１７８】
判定点７８８が“イエス”に終わると、制御システムは、ルーチン７６６へ移動される。
判定点７８８が“ノー”であると、制御システムは、ルーチン６７０Ａへ移動される。
判定点７６４が“ノー”に終わると、制御システムは、ルーチン６７０Ａへ移動される。
【０１７９】
ここで図４０〜４３を参照すると、システム５１０の追加の構成が、示されている。これらの追加構成は、例示的な構成である。システム５１０においてさらなる他の構成が、あり得る。
特に、図４０は、エンジン５１４からのエンジンエネルギが、ブームシリンダ４０２ｃに動力供給し、また、エンジン５１４からのエンジンエネルギ及びアキュムレータ５３４からのアキュムレータエネルギが、（トランスフォーマ２６ｃを介して）旋回駆動シャフト５３７を駆動する、構成を示している。
【０１８０】
図４１は、エンジン５１４からのエンジンエネルギが、ブームシリンダ４０２ｃに動力供給し、また、エンジン５１４からのエンジンエネルギ及び旋回要素の減速エネルギが、アキュムレータ５３４をチャージする、構成を示している。
図４２は、主ポンプ５１２がブームシリンダ４０２ｃに流量を供給し、また、ブーム４０２がオーバーランニング状態において下降している、構成を示している。その代わりに、流量は、比例バルブ４１７を介してブームシリンダ４０２ｃに供給されてもよい。
図４２は、さらに、ブームエネルギが、トランスフォーマ２６ｃを介してアキュムレータ及び／または旋回要素に伝達されていることを示している。
【０１８１】
これにより、ブーム４０２からのエネルギは、アキュムレータ５３４をチャージし、かつ／または、旋回駆動シャフト５３７の加速を促進するために用いられることができる。また、ブーム４０２からのエネルギは、必要に応じて、リリーフバルブ５３５において浪費されることができる。
図４３は、エンジン５１４からのエンジンエネルギが、ブームシリンダ４０２ｃに動力供給し、また、エンジン５１４からのエンジンエネルギが、トランスフォーマ２６ｃを介してアキュムレータ５３４をチャージする、構成を示している。
【０１８２】
本開示の様々な修正と変更が、本開示の範囲と精神から離れることなしに、当業者に明らかとなるであろう。また、本開示の範囲が、本明細書内で説明された例示的な実施形態に過度に限定されないことが理解されるべきである。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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