(57)【要約】油圧システム（５０）は、油圧アクチュエータ（３０）と、油圧アクチュエータ（３０）に流体を供給するポンプ（５４）と、油圧アクチュエータ（３０）に流体連結された第１アキュムレータ（７２）とを備える。第１アキュムレータ（７２）は、油圧アクチュエータ（３０）から受容した流体を貯留する。油圧システム（５０）はまた、ポンプ（５４）に対して駆動的に連結され、第１アキュムレータ（７２）と流体連結されたモータ（８４、１８４、２８４）を備える。モータ（８４、１８４、２８４）は、第１アキュムレータ（７２）から貯留した流体を受容してポンプ（５４）を駆動する。油圧システム（５０）はさらに、第１アキュムレータ（７２）と油圧アクチュエータ（３０）との間に流体連結された第１排出バルブ（７８）を備える。第１排出バルブ（７８）は、第１アキュムレータ（７２）からの貯留した流体を、ポンプ（５４）を通じて循環させることなく、第１アキュムレータ（７２）から油圧アクチュエータ（３０）へと供給する。
2015520347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧システム（５０）であって、
油圧アクチュエータ（３０）と、
前記油圧アクチュエータ（３０）に流体を供給するポンプ（５４）と、
前記油圧アクチュエータ（３０）と流体連結され、前記油圧アクチュエータ（３０）から受容した流体を貯留するよう構成された第１アキュムレータ（７２）と、
前記ポンプ（５４）に対して駆動的に連結され、前記第１アキュムレータ（７２）と流体連結され、前記第１アキュムレータ（７２）から前記貯留した流体を受容して前記ポンプ（５４）を駆動するよう構成されたモータ（８４、１８４、２８４）と、
前記第１アキュムレータ（７２）と前記油圧アクチュエータ（３０）との間に流体連結され、前記第１アキュムレータ（７２）からの前記貯留した流体を、前記ポンプ（５４）を通じて循環させることなく、前記第１アキュムレータ（７２）から前記油圧アクチュエータ（３０）に供給するよう構成された第１排出バルブ（７８）とを備えることを特徴とする油圧システム（５０）。
【請求項２】
前記第１アキュムレータ（７２）と前記モータ（８４、１８４、２８４）との間に流体連結され、前記第１アキュムレータ（７２）から前記貯留した流体を前記モータ（８４、１８４、２８４）に供給するよう構成された第２排出バルブ（８２、２８２）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の油圧システム（５０）。
【請求項３】
前記第１アキュムレータ（７２）における前記貯留した流体と関連して、アキュムレータ圧力を判定するよう構成されたアキュムレータ圧力センサ（１０２Ａ）と、
前記油圧アクチュエータ（３０）に供給される前記流体と関連して、アクチュエータ圧力を判定するよう構成されたアクチュエータ圧力センサ（１０２Ｂ）と、
前記第１排出バルブ（７８）、前記第２排出バルブ（８２、２８２）、前記アキュムレータ圧力センサ（１０２Ａ）、及び前記アクチュエータ圧力センサ（１０２Ｂ）と連結されたコントローラ（１００）とをさらに備え、
前記コントローラ（１００）は、
前記アキュムレータ圧力及び前記アクチュエータ圧力と関連の第１条件が満たされると、前記第１排出バルブ（７８）を開放し、
前記アキュムレータ圧力及び前記アクチュエータ圧力と関連の、前記第１条件とは異なる第２条件が満たされると、前記第２排出バルブ（８２、２８２）を開放するよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の油圧システム（５０）。
【請求項４】
前記コントローラ（１００）は、前記油圧アクチュエータ（３０）に流体を供給する旨のコマンドを受け、前記コマンドに応じて前記第１排出バルブ（７８）又は前記第２排出バルブ（８２、２８２）のいずれを開放すべきかを判定するよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載の油圧システム（５０）。
【請求項５】
前記第１条件には、前記アクチュエータ圧力が前記アキュムレータ圧力より低く、且つ、前記アキュムレータ圧力と前記アクチュエータ圧力との差が閾値より小さいことが含まれ、又は、
前記第２条件には、前記アクチュエータ圧力が前記アキュムレータ圧力より低く、且つ、前記アキュムレータ圧力と前記アクチュエータ圧力との差が閾値より大きいことが含まれることを特徴とする請求項４に記載の油圧システム（５０）。
【請求項６】
前記第２条件には、前記アクチュエータ圧力が前記アキュムレータ圧力より大きいことが含まれることを特徴とする請求項４に記載の油圧システム（５０）。
【請求項７】
前記コントローラ（１００）はさらに、前記コマンドに応じて、前記アクチュエータ圧力と前記アキュムレータ圧力との第１の差と、前記アクチュエータ圧力と前記ポンプ（５４）によって供給される前記流体と関連のポンプ圧力との第２の差とを判定し、
前記第１条件には、前記第１の差が前記第２の差より小さいことが含まれるか、又は、前記第２条件には、前記第２の差が前記第１の差より小さいことが含まれることを特徴とする請求項４に記載の油圧システム（５０）。
【請求項８】
前記油圧アクチュエータは、機械本体に対して移動可能に連結されたブーム（２２）を動かす油圧シリンダ（３０）であり、前記油圧シリンダは、複数の油圧シリンダ（３０）のうちの１つであり、
前記ポンプ（５４）は、選択的に、前記複数の油圧アクチュエータ（３０）の複数の第１チャンバ（４０）に並列して流体を供給し、又は、記複数の油圧アクチュエータ（３０）の複数の第２チャンバ（３８）に並列して流体を供給し、
前記第１アキュムレータ（７２）は、過剰負荷状況において、前記複数の第１チャンバ（４０）から受容した流体を貯留するよう構成され、
前記モータ（８４、１８４、２８４）は、非過剰負荷状況において、流体を前記複数の第１チャンバ（４０）に供給すべく前記ポンプ（５４）を駆動するため、前記第１アキュムレータ（７２）からの前記貯留した流体を受容するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の油圧システム（５０）。
【請求項９】
油圧システム（５０）でエネルギーを回収及び再利用する方法であって、
流体を第１アキュムレータ（７２）に貯留するため、前記流体を油圧アクチュエータ（３０）から前記第１アキュムレータ（７２）へと導くステップと、
前記第１アキュムレータ（７２）に貯留された前記流体に関連のアキュムレータ圧力を判定するステップと、
前記油圧アクチュエータ（３０）に供給された前記流体に関連のアクチュエータ圧力を判定するステップと、
前記アキュムレータ圧力及びアクチュエータ圧力に関連の第１条件が満たされた場合、前記第１アキュムレータ（７２）からの前記貯留した流体を、ポンプ（５４）を通じて循環させることなく、前記第１アキュムレータ（７２）から前記油圧アクチュエータ（３０）へと導くステップと、
前記アキュムレータ圧力及び前記アクチュエータ圧力と関連の前記第１条件とは異なる第２条件が満たされた場合、前記第１アキュムレータ（７２）からの前記貯留した流体を、前記ポンプ（５４）を駆動するモータ（８４、１８４、２８４）へと導くステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記第１条件には少なくとも、
アキュムレータ圧力と前記アクチュエータ圧力との第１の差が閾値より小さいこと、又は、
前記アクチュエータ圧力と前記アキュムレータ圧力との第２の差が、前記アクチュエータ圧力と前記ポンプ（５４）によって供給される流体に関連のポンプ圧力との第３の差より小さいことのいずれか一方が含まれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気油圧システム全般に関し、特に、位置エネルギーの回収及び再利用のための電気油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土砂、建設資材、及び／又は、がれき等の重い重量物を移動させるため、機械（例えば、ホイールローダ、掘削機、フロントショベル、ブルドーザー、バックホー、テレハンドラー等）を使用することもある。これら機械は、重量物を移動するための器具を利用することもある。この器具には、この器具を移動させるべく油圧アクチュエータを駆動するために加圧流体を使用してもよい油圧システムによって、動力が供給されてもよい。
【０００３】
機械が動作している間、この器具は上昇位置まで上昇させられてもよい。この器具は比較的重いこともあるため、上昇位置まで上昇される際、位置エネルギーを得てもよい。この器具が上昇位置から解放されると、加圧された油圧流体が油圧アクチュエータの外に追い出され、バルブを通ってスロットル調整され、タンクへと戻される際、この位置エネルギーは熱に変換されてもよい。位置エネルギーの熱への変換は、結果として、排出された油圧流体を不要に加熱してしまうことに繋がり、機械が追加で冷却能力を持つ必要が出てくることもあった。このロス又は浪費した位置エネルギーを回収して再利用することにより、機械の効率を向上してもよい。
【０００４】
重量物の積み下ろしに伴ってエネルギーをリサイクルするよう設計された一システムが、Ｂｒｕｕｎの米国特許第６，５８４，７６９号（「Ｂｒｕｕｎ」）に開示されている。Ｂｒｕｕｎは、可変容量型油圧機械、サーボポンプ、及びアキュムレータを備えた油圧回路を開示している。動作中、アキュムレータ中の加圧油は、可変容量型油圧機械の双方向ポンプを通じて流れ、その後、昇降シリンダーへと送達される。積み下ろし動作の際、双方向ポンプ内の流動方向が変化し、油はアキュムレータへと供給される。しかしながら、Ｂｒｕｕｎによる油圧回路は、重量物の積み下ろしから位置エネルギーを効率的に回収又は再利用しなくてもよく、且つ、このシステムは比較的複雑で高価であることもあった。
【０００５】
本発明のシステムは、以上に述べた課題及び／又は従来技術の他の問題の１つ以上を解決することを目的とする。
【発明の概要】
【０００６】
一様態によると、本発明は、油圧システムに係る。本油圧システムは、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに流体を供給するポンプと、前記油圧アクチュエータと流体連結された第１アキュムレータとを備える。第１アキュムレータは、前記油圧アクチュエータから受容した流体を貯留する。本油圧システムはまた、前記ポンプに対して駆動的に連結され、前記第１アキュムレータと流体連結されたモータを備える。このモータは、前記第１アキュムレータから前記貯留した流体を受容して前記ポンプを駆動する。本油圧システムはさらに、前記第１アキュムレータと前記油圧アクチュエータとの間に流体連結された第１排出バルブを備える。第１排出バルブは、前記第１アキュムレータからの前記貯留した流体を、前記ポンプを通じて循環させることなく、前記第１アキュムレータから前記油圧アクチュエータに供給する。
【０００７】
他の一様態によると、本発明は、油圧システムでエネルギーを回収及び再利用する方法に係る。本方法は、流体を第１アキュムレータに貯留するため、前記流体を油圧アクチュエータから前記第１アキュムレータへと導くステップと、前記第１アキュムレータに貯留された前記流体に関連のアキュムレータ圧力を判定するステップと、前記油圧アクチュエータに供給された前記流体に関連のアクチュエータ圧力を判定するステップとを備える。本方法はまた、前記アキュムレータ圧力及びアクチュエータ圧力に関連の第１条件が満たされた場合、前記第１アキュムレータからの前記貯留した流体を、ポンプを通じて循環させることなく、前記第１アキュムレータから前記油圧アクチュエータへと導くステップを備える。本方法はさらに、前記アキュムレータ圧力及び前記アクチュエータ圧力と関連の第２条件が満たされた場合、前記第１アキュムレータからの前記貯留した流体を、前記ポンプを駆動するモータへと導くステップを備える。ここで第２条件は、第１条件とは異なる。
【０００８】
他の一様態によると、本発明は、油圧システムに係る。本油圧システムは、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに流体を供給する第１ポンプと、前記第１ポンプを駆動するために動力を供給する電源とを備える。本油圧システムはまた、前記油圧アクチュエータと流体連結され、前記油圧アクチュエータから受容した流体を貯留する第１アキュムレータを備える。本油圧システムはさらに、前記第１ポンプに対して駆動的に連結された装置を備える。この装置は、前記第１ポンプを駆動すべく前記第１アキュムレータからの前記貯留した流体を受容するために、モータとして第１モードで動作し、加圧流体を前記第１アキュムレータに供給するために、第２ポンプとして第２モードで動作する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明における、一例としての機械を描いた図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る、図１の機械と併せて使用してもよい本発明の一例としてのシステムの概略図である。
【図３】図３は、他の実施形態に係る、図１の機械と併せて使用してもよい本発明の一例としてのシステムの概略図である。
【図４】図４は、さらに他の実施形態に係る、図１の機械と併せて使用してもよい本発明の一例としてのシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
これから本発明の一例としての実施形態を詳細に参照していくが、その例が添付の図面に示されている。同一又は類似の要素について言及する際、可能な限り、図面を通して同一の参照符号を使用するようにする。
【００１１】
図１は、タスクを達成するために協働する複数のシステム及び構成要素を有した一例としての機械１０を示している。機械１０は、採鉱、建設、農業、運送等の産業又は当分野において既知の他の産業と関連する種別の動作を実施する固定機械又は可動機械として具体化されてもよい。例えば、機械１０は、掘削機（図１に示す）、ホイールローダ、フロントショベル、ブルドーザー、バックホー、テレハンドラー、モータグレーダー、ダンプトラック、又はその他の土砂運搬機械であってもよい。機械１０は、作業ツール１４を動かす器具システム１２と、機械１０を推進させる駆動システム１６と、器具システム１２及び駆動システム１６に動力を供給する電源１８と、器具システム１２、駆動システム１６、及び／又は電源１８の手動制御のために据え付けられたオペレータステーション２０とを備えてもよい。
【００１２】
器具システム１２は、作業ツール１４を移動させるため、油圧シリンダー等の１つ又は複数の油圧アクチュエータに作用される連結構造を備えてもよい。油圧アクチュエータは、加圧された油圧流体を受容し、加圧された油圧流体の油圧及び／又は流れを機械力及び／又は機械的動作に変換する装置を備えてもよい。例えば、器具システム１２はまた、作業ツール１４を機械１０の本体部に対して枢動可能に連結するため、ブーム２２及びスティック２４を備えてもよい。一実施形態において、ブーム２２は、１つ又は複数の油圧シリンダー３０により、作業面に対して水平な軸の周りを垂直に枢動可能であってもよい。図１及び２に示すとおり、隣接した一対の複動式油圧シリンダー３０は、ブーム２２を機械１０の本体部に対して枢動可能に連結してもよい。スティック２４は、ブーム２２の一端及び作業ツール１４の他端にて、枢動可能に連結されてもよい。１つ又は複数の油圧シリンダーもまた、作業ツール１４を枢動させるためにスティック２４と作業ツール１４との間に設けられてもよく、且つ／又は、スティック２４を枢動させるためにブーム２２とスティック２４との間に設けられてもよい。
【００１３】
数多くの異なる作業ツール１４が、単一の機械１０に対して取り付け可能であってもよく、オペレータによって制動可能であってもよい。作業ツール１４は、例えば、バケット、フォークアレンジメント、ブレード、ショベル、リッパー、ダンプ車車体、ブルーム、除雪機、推進装置、裁断装置、把持装置、又は従来技術において既知のその他のタスク実施装置のような特定のタスクを実施するために使用される如何なる装置を備えてもよい。作業ツール１４は、図１の実施形態において、機械１０の本体部に対して垂直方向に枢動して水平方向に揺動するように連結されていたが、代わりに、又は、追加で回転、摺動、開閉、又は従来既知の他の方法で動作してもよい。
【００１４】
電源１８は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、気体燃料駆動エンジン、又は従来既知の他の種別の燃焼機関として具体化されてもよい。電源１８は、代わりに、燃料電池、電力貯蔵装置、又は従来既知のその他の電源等、非燃焼型電源として具体化されてもよいと考えられている。電源１８は、以下に説明するとおり、油圧シリンダー３０（及び／又はその他の油圧アクチュエータ）及び／又は１つ又は複数のポンプを移動させるために後に流体動力に変換されてもよい機械力又は電力の出力を生成してもよい。
【００１５】
オペレータステーション２０は、機械の所望の操縦を示す、オペレータからの入力を受信する装置を備えてもよい。具体的には、オペレータステーション２０は、オペレータの座席に近接して位置づけられた１つ又は複数のオペレータインタフェース装置（例えば、ジョイスティック、ハンドル、ペダル等）を備えてもよい。オペレータインタフェース装置は、機械の所望の操縦を示す変位信号を生成することにより、機械１０の動き（例えば、走行及び／又はツールの動き）を開始してもよい。オペレータは、インタフェース装置を移動させることで、所望のスピード及び／又は所望の力での所望の方向への機械の対応動作に影響を及ぼしてもよい。
【００１６】
図２に示すとおり、各油圧シリンダー３０は、ハウジング３２とピストン３４とを備えてもよい。ハウジング３２は、内部チャンバーを形成する内面を有したベッセルを備えてもよい。一実施形態において、ハウジング３２は、内面を規定する円筒形孔部を有した略円筒形状のベッセルを備えてもよい。ピストン３４は、ピストン３４とハウジング３２との間の相対運動を許容するため、ハウジング３２の内面に対して接近して摺動可能に受容されてもよい。
【００１７】
ロッド３６は、図２に示すとおり、一端がピストン３４に連結されてもよく、図１に示すとおり、他端が直接又は間接的にブーム２２に連結されてもよい。ピストン３４は、ハウジング３２の内部チャンバーを、ハウジング３２のロッド端部側において内部チャンバーの一部に対応するロッドエンドチャンバー３８と、ロッド端部側と反対においてハウジング３２の内部チャンバーの一部に対応するヘッドエンドチャンバー４０とに分割してもよい。ピストン３４をハウジング３２内で変位させるため、ロッドエンドチャンバー３８及びヘッドエンドチャンバー４０には各々、選択的に、ハウジング３２の各開口を介して加圧された流体が供給され、加圧された空気が流し出されることにより、油圧シリンダー３０の有効長を変化させてブーム２２を動かすようにしてもよい。ロッドエンドチャンバー３８及びヘッドエンドチャンバー４０に対する流体の流量は、油圧シリンダー３０の速度推移に関連してもよく、ロッドエンドチャンバー３８とヘッドエンドチャンバー４０との間の圧力差は、油圧シリンダー３０によって器具システム１２の関連連結構造に付与される力に関連してもよい。
【００１８】
図２に示すとおり、機械１０は、タスクを実施するため、加圧された油圧流体を１つ又は複数の油圧アクチュエータに対して選択的に流入又は流出させるよう協働する複数の流体要素を有した油圧回路又はシステム５０を備えてもよい。例えば、図２に示す実施形態において、油圧システム５０は、ブーム２２を動かすために、加圧された油圧流体を油圧シリンダー３０に対して選択的に流入又は流出させる。油圧システム５０は、タンク５２、ポンプ５４、シリンダー制御バルブアセンブリ６０、及びエネルギー回収システム７０を備えてもよい。油圧システム５０はまた、機械１０の他の油圧アクチュエータを備えてもよい。
【００１９】
タンク５２は、例えば流体容器等、低圧油圧流体ソースを備えてもよい。流体には、専用油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、及び／又はその他好適な作動流体が含まれてもよい。油圧システム５０は、選択的に、器具システム１２の動作中、タンク５２から流体を引き出したり、またタンク５２へと流体を戻したりしてもよい。タンク５２は１つのみ図示されているが、油圧システム５０は多数の独立した流体タンクと流体連通していてもよいと考えられている。
【００２０】
ポンプ５４は、加圧された油圧流体の流れを生み出してもよく、例えば、ピストンポンプ、ギアポンプ、ベーンポンプ、又は内接ギアポンプであってもよい。ポンプ５４は、可変の変位能力、又は代わりに、流れを供給する固定の能力を有してもよい。ポンプ５４は、ポンプ注入口５６及びポンプ注出口５８を備えてもよい。ポンプ注入口５６は、流体ラインによってタンク５２と連結されてもよい。動作を行う際、ポンプ５４は、周囲圧力以下でタンク５２から油圧流体を引き出し、油圧流体を加圧することによって機械エネルギー又は機械力を油圧エネルギー又は油圧力に変換してもよい。加圧された油圧流体は、ポンプ注出口５８を介して流出する。
【００２１】
ポンプ５４は、例えば、とりわけ油圧システム５０内の油圧アクチュエータ（例えば、油圧シリンダー３０）の所望のスピードに基づき、その位置を油圧−機械的に、又は、電気−油圧的に調整することにより、ポンプ５４の出力（例えば、排出量）を変化させるスウォシュプレート等のストローク調整機構を備えてもよい。ポンプ５４の変位は、ポンプ５４から実質的に流体が排出されないゼロ変位位置から、流体がポンプ５４から最大量排出される最大変位位置まで調整されてもよい。ポンプ５４は、例えば、副軸、ベルト、又はその他の好適な方法によって電源１８に対して駆動的に連結されてもよい。あるいは、ポンプ５４は、継ぎ手１９（図３及び図４）、トルク変換機、ギアボックス、電気回路を介して、又は従来既知の他の方法で電源１８に対して間接的に連結されてもよい。ポンプ５４は、加圧された油圧流体を油圧シリンダー３０及び／又は機械１０のその他の油圧アクチュエータに供給するための専用のポンプであってもよい。
【００２２】
シリンダー制御バルブアセンブリ６０は、２つのポンプ・トゥ・シリンダー（「Ｐ−Ｃ」）独立計量制御バルブ６２及び６４と、２つのシリンダー・トゥ・タンク（「Ｃ−Ｔ」）独立計量制御バルブ６６及び６８を含む独立計量バルブユニットを備えてもよい。Ｐ−Ｃ独立計量制御バルブ６２及び６４とＣ−Ｔ独立計量制御バルブ６６及び６８は各々、独立して開閉状態及び開閉位置に作動されてもよい。Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４とＣ−Ｔ制御バルブ６６及び６８を選択的に作動させることにより、加圧された油圧流体は、各油圧シリンダー３０のロッドエンドチャンバー３８及びヘッドエンドチャンバー４０に対して流入及び流出させられてもよい。Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４とＣ−Ｔ制御バルブ６６及び６８は、ロッドエンドチャンバー３８及びヘッドエンドチャンバー４０に対する流体の流入及び流出の方向及び流量を制御することによって、器具システム１２の動きを制御してもよい。追加又は代替として、シリンダー制御バルブアセンブリ６０は、油圧シリンダー３０へ出入りする、加圧された油圧流体の流量を制御するため、１つ又は複数の単一スプールバルブ（図示せず）、比率制御バルブ、又はその他の好適な装置を備えてもよい。
【００２３】
Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４は、加圧された油圧流体をポンプ注出口５８から油圧シリンダー３０内へと導いてもよい。一実施形態において、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２は、選択的に、油圧流体の流れを（例えば、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２をヘッドエンドチャンバー４０に並列に流体連結した１つ又は複数の流体ラインを介して）油圧シリンダー３０のヘッドエンドチャンバー４０内へと導き、Ｐ−Ｃ制御バルブ６４は、選択的に、油圧流体を（例えばＰ−Ｃ制御バルブ６４をロッドエンドチャンバー３８に並列に流体連結した１つ又は複数の流体ラインを介して）ロッドエンドチャンバー３８に導いてもよい。また、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４は、ヘッドエンドチャンバー４０とロッドエンドチャンバー３８とを流体連結してもよい。
【００２４】
Ｃ−Ｔ制御バルブ６６及び６８は、油圧流体を、油圧アクチュエータ３０からタンク５２に導いてもよい。一実施形態において、Ｃ−Ｔ制御バルブ６６は、ヘッドエンドチャンバー４０を出た油圧流体を受容し、この油圧流体を（例えば、ヘッドエンドチャンバー４０を並列にＣ−Ｔ制御バルブ６６に流体連結する１つ又は複数の流体ラインを介して）タンク５２へと導いてもよい。Ｃ−Ｔ制御バルブ６８は、ロッドエンドチャンバー３８を出た油圧流体を受容し、この油圧流体を（例えば、ロッドエンドチャンバー３８を並列にＣ−Ｔ制御バルブ６８へと流体連結する１つ又は複数の流体ラインを介して）タンク５２に導いてもよい。Ｃ−Ｔ制御バルブ６６及び６８は、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４と同様、独立調整可能な種々のバルブ装置であってもよい。
【００２５】
一実施形態において、エネルギー回収システム７０は、高圧（「ＨＰ」）アキュムレータ７２と、アキュムレータ充填バルブ７４、チェックバルブ７６及び８０、シリンダー排出バルブ７８、モータ排出バルブ８２、及びモータ８４を備えてもよい。エネルギー回収システム７０によって回収されたエネルギーは、油圧シリンダー３０及び／又は機械１０の他の油圧アクチュエータの次の移動及び動作のための動力を供給するのに使用されてもよい。
【００２６】
例えば、エネルギー回収システム７０は、過剰負荷状況において、油圧シリンダー３０から排出される加圧された油圧流体と関連のエネルギーを回収してもよい。過剰負荷状況は、油圧シリンダー３０が重量物を上昇させるために延長された後に後退させたい場合に発生することもある。過剰負荷状況において、油圧シリンダー３０は、器具システム１２の重力及び／又は器具システム１２によって運搬される重量物の重力によって（例えば、Ｐ−Ｃ制御バルブ６４を開放し、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及びＣ−Ｔ制御バルブ６８を閉鎖することにより）後退させられてもよい。この後退により、ピストン３４の各ヘッドエンドチャンバー４０の方向への移動を生じさせ、結果として、加圧された油圧流体がヘッドエンドチャンバー４０から追い出されるようにしてもよい。過剰負荷状況は、油圧シリンダー３０が器具システム１２の重量及び／又は移動又は動作を実施するために重量物に付与される重力に対抗して機能しなければならない抵抗負荷状況と区別されてもよい。抵抗負荷状況は、例えば、重力に対抗してピストン３４を持ち上げる場合等、油圧シリンダー３０を延ばすときに発生することもある。
【００２７】
アキュムレータ充填バルブ７４は、ヘッドエンドチャンバー４０をＨＰアキュムレータ７２に流体連結してもよい。過剰負荷状況において、Ｃ−Ｔ制御バルブ６６が閉鎖位置に移動されている間、アキュムレータ充填バルブ７４は開放位置に移動されてもよく、このようにすることでヘッドエンドチャンバー４０から出る加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２に入れる（すなわち充填する）ことができる。アキュムレータ充填バルブ７４は、アキュムレータ充填バルブ７４が開放位置にあるとき、チェックバルブ７６が加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０からＨＰアキュムレータ７２には流すが、逆方向には流さないように、チェックバルブ７６と連携して機能してもよい。非過剰負荷状況（抵抗負荷状況等）において、アキュムレータ充填バルブ７４は、ヘッドエンドチャンバー４０から出る加圧された油圧流体がＨＰアキュムレータ７２に入ること（またはその逆）を防ぐため、閉鎖位置にあってもよい。
【００２８】
ＨＰアキュムレータ７２内における加圧された油圧流体の量が増えるほど、ＨＰアキュムレータ７２内の圧力も上昇するため、加圧された油圧流体がヘッドエンドチャンバー４０からＨＰアキュムレータ７２へと進むのは一層困難になる。ＨＰアキュムレータ７２内の圧力がヘッドエンドチャンバー４０内の圧力と一旦同じになると、加圧された油圧流体は、ヘッドエンドチャンバー４０からＨＰアキュムレータ７２へと流れるのを止めてもよい。加圧された油圧流体は、油圧シリンダー３０をその現在の位置に維持し、機械１０が現場の起伏面上を移動する際の器具システム１２の「弾み」量を低減することによって、ＨＰアキュムレータ７２を、バネ又は衝撃吸収材として振舞わせる。油圧シリンダー３０が連続動作が望まれる場合、ポンプ５４は、各ピストン３４をヘッドエンドチャンバー４０の方向に駆動することによってヘッドエンドチャンバー４０内の圧力を上昇させるため、加圧された油圧流体を（例えばＰ−Ｃ制御バルブ６４を介して）油圧シリンダー３０のロッドエンドチャンバー３８に供給してもよい。このように、ヘッドエンドチャンバー４０内の圧力は、常にＨＰアキュムレータ７２内の圧力より高いレベルに維持されてもよく、ピストン３４は、止まることなく、過剰負荷状況においても円滑に機能するようにしてもよい。
【００２９】
シリンダー排出バルブ７８及びモータ排出バルブ８２は、ＨＰアキュムレータ７２内に貯留される加圧された油圧流体を再利用（又は排出）するために、ＨＰアキュムレータ７２を油圧シリンダー３０及びモータ８４に各々流体連結する流体ライン内に位置づけられてもよい。過剰負荷状況において、シリンダー排出バルブ７８及びモータ排出バルブ８２は、各々閉鎖位置にあることで、ヘッドエンドチャンバー４０から出る加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２内に蓄積及び充填してもよい。油圧シリンダー３０を延ばしたいとき、抵抗負荷状況又はその他の非過剰負荷状況においては、シリンダー排出バルブ７８及び／又はモータ排出バルブ８２は、ＨＰアキュムレータ７２内に貯留される加圧された油圧流体が再利用されてもよいように、各々の開放位置へとシフトしてもよい。例えば、以下に述べるように、加圧された油圧流体は、ＨＰアキュムレータ７２により、所望の動きを行うために油圧シリンダー３０に供給されてもよく、且つ／又は、機械的エネルギー出力を生成するためにモータ８４に供給されてもよい。
【００３０】
シリンダー排出バルブ７８は、例えば、ＨＰアキュムレータ７２を選択的に双方のヘッドエンドチャンバー４０と流体連通させるために、ＨＰアキュムレータ７２及び油圧シリンダー３０を流体連結させる流体ライン内に位置づけられてもよい。一実施形態において、アキュムレータ充填バルブ７４及びモータ排出バルブ８２が閉鎖位置にある間、シリンダー排出バルブ７８は開放位置にシフトされることにより、油圧シリンダー３０を延ばすためにＨＰアキュムレータ７２内の加圧された油圧流体が同時にヘッドエンドチャンバー４０に供給されるように、ＨＰアキュムレータ７２とヘッドエンドチャンバー４０との間に流路を生じさせるようにしてもよい。シリンダー排出バルブ７８もまた、シリンダー排出バルブ７８が開放位置にある間、チェックバルブ８０が加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２からヘッドエンドチャンバー４０へは流すが、その逆方向には流さないように、チェックバルブ８０と連携して機能してもよい。
【００３１】
モータ排出バルブ８２は、例えば、選択的にＨＰアキュムレータ７２をモータ８４と流体連通させるために、ＨＰアキュムレータ７２及びモータ８４を流体連結する流体ライン内に位置づけられてもよい。一実施形態において、アキュムレータ充填バルブ７４及びシリンダー排出バルブ７８が閉鎖位置にある間、モータ排出バルブ８２は開放位置にシフトされることにより、ＨＰアキュムレータ７２内の加圧された油圧流体が（例えばポンプ５４の駆動を補助するための）機械的エネルギー出力を生成するためにモータ８４へと供給されるように、ＨＰアキュムレータ７２とモータ８４との間に流路を生じさせてもよい。
【００３２】
モータ８４は、電源１８及び／又はポンプ５４に連結された可変変位モータであってもよい。モータ８４は、ＨＰアキュムレータ７２から加圧された流体を受容し、この流体をタンク５２内に排出してもよい。モータ８４は、ポンプ５４及び／又はその他の構成要素に引き渡される機械的エネルギー出力を生成するために、加圧された流体内に含まれたエネルギーを使用してもよい。例えば、図２に示すように、モータ８４はポンプ５４のポンプ軸に連結されてもよく、ポンプ軸も電源１８によって駆動されてもよい。あるいは、ポンプ５４は、例えば、ギア、軸、継ぎ手等、１つ以上の機械的コネクタといった他の機械的配置を介してモータ８４及び／または電源１８に連結されてもよい。
【００３３】
エネルギー回収システム７０もまた、タンクアキュムレータ９０、チェックバルブ９２、及び背圧バルブ９４を備えてもよい。一実施形態において、タンクアキュムレータ９０は、Ｃ−Ｔ制御バルブ６８を介して、ロッドエンドチャンバー３８に対して動作可能に連結されてもよい。例えば、油圧シリンダー３０を延ばしたいとき、抵抗負荷状況又はその他の非過剰負荷状況において、Ｃ−Ｔ制御バルブ６６が閉鎖位置へと移動されている間、Ｃ−Ｔ制御バルブ６８は開放位置に移動されることにより、ロッドエンドチャンバー３８から出る加圧された油圧流体をタンクアキュムレータ９０に入れる（すなわち充填する）ようにしてもよい。したがって、ロッドエンドチャンバー３８から出た油圧流体は、後に再利用するため、タンクアキュムレータ９０に貯留されてもよい。
【００３４】
背圧バルブ９４は、例えば、タンクアキュムレータ９０内に貯留される加圧された油圧流体の圧力を調節するため、加圧された油圧流体がタンク５２に戻る通路を許容してもよい。例えば、前述のとおり、ロッドエンドチャンバー３８を出る加圧された油圧流体は、Ｃ−Ｔ制御バルブ６８を通じてタンクアキュムレータ９０へ向って導かれることにより、加圧された油圧流体がタンクアキュムレータ９０内に貯留されるとき、その内部に圧力を生じさせるようにしてもよい。タンクアキュムレータ９０内の圧力が、背圧バルブ９４を開放位置へと押し進めるのに要する所定の圧力を下回っている限り、タンクアキュムレータ９０は、加圧された油圧流体をさらに貯留し続け、タンクアキュムレータ９０内の圧力が着実に上昇し続けるようにしてもよい。しかしながら、タンクアキュムレータ９０内の圧力が一定の圧力を一旦超過すると、背圧バルブ９４は開放位置へと押し進められ、タンクアキュムレータ９０内の加圧された油圧流体をタンク５２に逃すようにしてもよい。十分な量の流体がタンクアキュムレータ９０から出て、タンクアキュムレータ９０内の圧力が再び所定の圧力を一旦下回ると、背圧バルブ９４はその閉鎖位置へと復帰してもよい。したがって、タンクアキュムレータ９０内の圧力が一貫して所定の圧力レベル以下に維持されるように、タンクアキュムレータ９０内の過剰な流れがタンク５２に戻されてもよい。所定の圧力レベルは、背圧バルブ９４によって付与されるバイアス圧力を調整することによって調整されてもよいと考えられている。
【００３５】
タンクアキュムレータ９０は、モータ８４を駆動する必要があるが、ＨＰアキュムレータ７２内に加圧された油圧流体が不足している場合（例えば、ＨＰアキュムレータ７２内の圧力が閾値より低い場合）等、所望のタイミングで、加圧された油圧流体をモータ８４に供給してもよい。一実施形態において、モータ排出バルブ８２は閉鎖位置にシフトし、チェックバルブ９２は、加圧された油圧流体をタンクアキュムレータ９０からモータ８４へ流してもよいが、その逆方向には流さない。
【００３６】
エネルギー回収システム７０もまた、再生バルブ９６とチェックバルブ９８とを備えてもよい。再生バルブ９６は、ヘッドエンドチャンバー４０とロッドエンドチャンバー３８との間に延設された１つ又は複数の流体ライン内に配されてもよい。再生バルブ９６が開放位置にシフトされると、ヘッドエンドチャンバー４０から排出された流体の一部は、まず流体をポンプ５４及び／又はＨＰアキュムレータ７２を通過させることなく、ロッドエンドチャンバー３８へと（及び／又はその逆に）導かれてもよい。再生バルブ９６もまた、再生バルブ９６が開放位置にあるとき、チェックバルブ９８が、加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０からロッドエンドチャンバー３８へと流すが、その逆方向には流さないように、チェックバルブ９８と連携して機能してもよい。あるいは、再生バルブ９６を開放する代わりに、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４は、ヘッドエンドチャンバー４０から排出された流体の一部を、ポンプ５４及び／又はＨＰアキュムレータ７２を通過させることなく、ロッドエンドチャンバー３８へと（及び／又はその逆に）導くため、同時に開放位置へとシフトされてもよい。
【００３７】
例えば、過剰負荷状況において油圧シリンダー３０を後退させたい場合、加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０からロッドエンドチャンバー３８へと流すために、再生バルブ９６が開放位置へとシフトされてもよい。結果として、ポンプ５４によってロッドエンドチャンバー３８に供給する加圧された油圧流体が不足する場合（ポンプ５４もまた、加圧された油圧流体を、例えば、スティック２４及び／又は作業ツール１４を動かすために他の油圧シリンダーへ供給しているような場合）に、再生バルブ９６が、ヘッドエンドチャンバー４０からロッドエンドチャンバー３８に加圧された油圧流体を直接供給して、油圧シリンダー３０の後退において所望の速度を維持するよう補助し、油圧シリンダー３０の速度を制限せざるを得なくなる状況を避けるよう動作してもよい。
【００３８】
再生バルブ９６は、加圧された油圧流体が、ヘッドエンドチャンバー４０からＨＰアキュムレータ７２及びロッドエンドチャンバー３８の双方に同時に供給されるように、アキュムレータ充填バルブ７４と同時に開放されてもよい。あるいは、再生バルブ９６は、ヘッドエンドチャンバー４０からの加圧された油圧流体が、ロッドエンドチャンバー３８のみに供給されるように、アキュムレータ充填バルブ７４が閉鎖したときに開放されてもよい。
【００３９】
機械１０の動作中、機械１０のオペレータは、油圧シリンダー３０の所望の動きを示す信号をコントローラ１００に提供するため、インタフェース装置（図示せず）を利用してもよい。インタフェース装置（図示せず）からの信号や、例えば、油圧システム５０全体に位置づけられた種々の圧力、温度、及び／又は位置センサ１０２からの信号を含む、１つ又は複数の信号に基づき、コントローラ１００は、所望の方法で（すなわち、所望の速度及び／又は所望の力で）油圧シリンダー３０を所望の位置に移動させるため、異なるバルブ６２、６４、６６、６８、７４、７８、８２、及び９６の動きと、ポンプ５４及び／又はモータ８４の変位とを指令してもよい。例えば、センサ１０２には、ＨＰアキュムレータ７２に貯留され、且つ／又は、ＨＰアキュムレータ７２に供給される加圧された油圧流体と関連の圧力を判定するアキュムレータ圧力センサ１０２Ａ、ヘッドエンドチャンバー４０内に貯留され、且つ／又は、ヘッドエンドチャンバー４０へ供給される加圧された油圧流体と関連の圧力を判定する１つ又は複数のシリンダー圧力センサ１０２Ｂ、及び／又は、ポンプ５４から供給される加圧された油圧流体と関連の圧力を判定するポンプ圧力センサ１０２Ｃが含まれてもよい。図２に示すとおり、ＨＰアキュムレータ７２内に貯留される加圧された油圧流体の温度、モータ排出バルブ８２からモータ８４へと導かれる油圧流体の圧力、及びモータ８４の変位を判定するセンサ、各Ｐ−Ｃ制御バルブ６２及び６４のためのスプール変位センサ、ポンプ５４から供給されてＰ−Ｃ制御バルブ６２及び６４へと導かれる油圧流体の圧力、ヘッドエンドチャンバー４０及びロッドエンドチャンバー３８の各々に対して貯留、供給、又は排出される油圧流体の圧力を判定するセンサ１０２等、他のセンサが設けられてもよい。
【００４０】
コントローラ１００は、機械１０のオペレータからの入力に基づき、且つ、検知されたか、若しくは、他の既知の動作パラメータに基づいて、油圧システム５０の動作を制御するための構成要素を含む、単一又は複数のマイクロプロセッサとして具体化されてもよい。多数の市販のマイクロプロセッサが、コントローラ１００の機能を実施するよう構成し得る。コントローラ１００は、多数の機械機能を制御することのできる一般機械のマイクロプロセッサとして容易に具体化できることが理解されなければならない。コントローラ１００は、メモリ、二次記憶装置、プロセッサ、及びアプリケーションを作動させる他の構成要素を備えてもよい。電力供給回路、信号調整回路、ソレノイド駆動回路、及び他の種別の回路等、他の種々の回路がコントローラ１００と関連付けられてもよい。
【００４１】
例えば、ポンプ５４及び／又は油圧シリンダー３０から排出される油圧流体の流れの調節を補助するため、１つ又は複数のチェックバルブ１０４が追加で設けられてもよい。さらに、油圧流体の圧力がリリーフバルブ１０６に対して設定された閾値を超えた場合、流体を油圧システム５０からタンク５２内へと逃すために、１つ又は複数のリリーフバルブ１０６が設けられてもよい。
【００４２】
図３に示すとおり、可変変位のオーバーセンターポンプ／モータ１８４とそれに関連付けられた流体ラインが、図２のモータ８４とそれに関連付けられた流体ラインの代わりとされてもよい。図３に示す油圧サブシステムは、図２に示す油圧システム５０の内部に設けられてもよいが、説明を簡単にするため、油圧システム５０の構成要素が図３では省略されている。矢印Ａで示すとおり、ＨＰアキュムレータ７２は、図２との関連で上述したとおり、例えばアキュムレータ充填バルブ７４を介して加圧した油圧流体を受容してもよい。矢印Ｂで示すとおり、ポンプ５４は、図２との関連で上述したとおり、例えばシリンダー制御バルブアセンブリ６０を介して油圧シリンダー３０に加圧した油圧流体を供給してもよい。
【００４３】
オーバーセンターポンプ／モータ１８４は、例えばオーバーセンターポンプ／モータ１８４のスウォシュプレート（図示せず）の位置（例えば傾斜角）に応じて、選択的にポンプ又はモータとして動作してもよい。スウォシュプレートの位置は、コントローラ１００を使用して制御されてもよい。矢印Ｃで示すとおり、オーバーセンターモータ１８４に対する流れの方向は、オーバーセンターポンプ／モータ１８４の動作に応じて調整されてもよい。オーバーセンターポンプ／モータ１８４は、第１ポート１８６と第２ポート１８８とを備えてもよい。流れがモータ排出バルブ８２からオーバーセンターポンプ／モータ１８４に導かれる場合、第１ポート１８６が注入口として機能し、第２ポート１８８が注出口として機能する。流れが反対方向（オーバーセンターポンプ／モータ１８４からモータ排出バルブ８２へ）導かれる場合、第２ポート１８８が注入口として機能し、第１ポート１８６が注出口として機能する。
【００４４】
オーバーセンターポンプ／モータ１８４がモータとして動作する場合、第１ポート１８６が注入口として機能し、第２ポート１８８が注出口として機能する。したがって、モータ排出バルブ８２は、第２ポート１８８が流体をオーバーセンターポンプ／モータ１８４からタンク５２内へと排出している間、第１ポート１８６にＨＰアキュムレータ７２からの加圧された油圧流体を受容させるよう、開放位置へとシフトされてもよい。オーバーセンターポンプ／モータ１８４は、ポンプ５４及び／又はその他の構成要素に引き渡される機械的エネルギー出力を生成するため、加圧された流体内に含まれたエネルギーを使用してもよい。矢印Ｄで示されるとおり、オーバーセンターポンプ／モータ１８４は、ＨＰアキュムレータ７２からの加圧された油圧流体の代わりに、図２との関連で上述したとおり、タンクアキュムレータ９０等のその他の構成要素からの加圧された油圧流体を受容してもよい。例えば、モータ排出バルブ８２は、閉鎖位置へとシフトし、チェックバルブ９２は、加圧された油圧流体をタンクアキュムレータ９０からモータ８４へと流してもよいが、その逆方向には流さない。
【００４５】
オーバーセンターポンプ／モータ１８４がポンプとして動作する場合、第２ポート１８８が注入口として機能し、第１ポート１８６が注出口として機能する。したがって、オーバーセンターポンプ／モータ１８４は、第２ポート１８８で、周囲圧力以下でタンク５２から油圧流体を引き出し、油圧流体を加圧することによって、（例えば電源１８からの）機械的エネルギー又は機械的力を油圧エネルギー又は油圧力に変換してもよい。加圧された油圧流体は、第１ポート１８６を通って流出してもよい。モータ排出バルブ８２は、エネルギーを貯留して後に行われる排出を通じてそれを使用すべく、加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２に供給するために、開放位置にシフトされてもよい。
【００４６】
あるいは、図４に示すとおり、切替バルブ２８２、可変変位ポンプ／モータ２８４、及び関連の流体ラインが、図２に示すモータ排出バルブ８２、モータ８４、及び関連の流体ラインの代わりとされてもよい。図４に示す油圧サブシステムは、図２に示す油圧システム５０内に設けられてもよいが、説明を簡単にするため、油圧システム５０の構成要素が図４では省略されている。
【００４７】
ポンプ／モータ２８４は、ポンプ／モータ２８４のスウォシュプレート（図示せず）の位置（例えば傾斜角）に応じて、選択的にポンプ又はモータとして動作してもよい。スウォシュプレートの位置は、コントローラ１００を使用して制御されてもよい。ポンプ／モータ２８４は、注入ポート２８６及び注出ポート２８８を備えてもよい。図３に示すオーバーセンターポンプ／モータ１８４とは異なり、ポート２８６及び２８８は、注入口から注出口へ（またその逆へ）切り替えることができなくてもよい。したがって、切替バルブ２８２は、ポンプ／モータ２８４への流れの方向を制御するために設けられてもよい。切替バルブ２８２は、第１位置２８２Ａ、第２位置２８２Ｂ、及び第３位置２８２Ｃの間でシフトされてもよい。
【００４８】
ポンプ／モータ２８４がモータとして動作する場合、切替バルブ２８２は、注出ポート２８８が流体をポンプ／モータ２８４からタンク５２内へと排出している間、注入ポート２８６にＨＰアキュムレータ７２からの加圧された油圧流体を受容させるため、第１位置２８２Ａへとシフトされてもよい。ポンプ／モータ２８４は、ポンプ５４及び／又はその他の構成要素へ引き渡す機械的エネルギー出力を生成するため、加圧された流体内に含まれるエネルギーを使用してもよい。
【００４９】
切替バルブ２８２が第２位置２８２Ｂへとシフトされると、ポンプ／モータ２８４は、ＨＰアキュムレータ７２と流体連結されず、したがって、ＨＰアキュムレータ７２を充填またはＨＰアキュムレータ７２からの排出を行うことができなくなる。
【００５０】
ポンプ／モータ２８４がポンプとして動作する場合、切替バルブ２８２は、注入ポート２８６に油圧流体を周囲圧力以下でタンク５２から引き出させるために第３位置２８２Ｃへとシフトされてもよく、油圧流体を加圧することにより、（例えば電源１８からの）機械的エネルギー又は機械的力を油圧エネルギー又は油圧力に変換してもよい。加圧された油圧流体は、注出ポート２８８を通って流出させられ、切替バルブ２８２を介してＨＰアキュムレータ７２に供給されてもよい。したがって、ＨＰアキュムレータ７２は、切替バルブ２８２が第３位置２８２Ｃにある間、ポンプ／モータ２８４をポンプとして動作させることによって充填されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
開示の油圧システム５０は、１つ又は複数の油圧シリンダー（例えば油圧シリンダー３０）又はその他の油圧アクチュエータに対して動作可能に連結された器具システム１２の動きに関連付けられた位置エネルギーの回収及び／又は再利用を可能にするため、機械との特別な利用可能性を有してもよい。油圧システム５０の動作について、これから説明する。
【００５２】
機械１０の動作中、オペレータステーション２０内に位置づけられたオペレータは、インタフェース装置により、所望の方向及び所望の速度での作業ツール１４の特別な動きを指令してもよい。インタフェース装置によって生成され、所望の動きを示す１つ又は複数の対応信号が、機械性能情報、例えば、圧力データ、位置データ、温度データ、速度データ、ポンプ及び／又はモータ変位データ、及び従来既知のその他のデータ等、センサ１０２からのデータとともに、コントローラ１００へと提供されてもよい。
【００５３】
コントローラ１００は、ポンプ５４、モータ８４、ポンプ／モータ１８４又は２８４、バルブ６２、６４、６６、６８、７４、７８、８２、９６、及び／又は２８２、及び／又は、油圧システム５０の他の構成要素のうちの１つ又は複数に向けられた制御信号を生成してもよい。コントローラ１００は、例えばインタフェース装置からの信号に基づいて、油圧シリンダー３０を延ばすか後退させるかを判定し、且つ、油圧シリンダー３０の動きの速度と方向を判定してもよい。コントローラ１００はまた、ＨＰアキュムレータ７２を充填するのに、アキュムレータ充填バルブ７４を開放させ、且つ／又は、ポンプ／モータ１８４又は２８４を動作させるかを判定してもよい。コントローラ１００はまた、油圧シリンダー３０の延長を補助するために（例えばシリンダー排出バルブ７８を開放することによって）加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０に供給することにより、且つ／又は、ポンプ５４又はその他の構成要素の駆動を補助するために（例えばモータ排出バルブ８２又は切替バルブ２８２を介して）加圧された油圧流体をモータ８４、ポンプ／モータ１８４、又はポンプ／モータ２８４に供給することにより、ＨＰアキュムレータ７２からの排出を実施するかを判定してもよい。
【００５４】
以下の議論は、モータ８４を含む油圧回路５０の動作に係るが、ポンプ／モータ１８４又は２８４のいずれかを含む同様の油圧回路にも同一の説明が当てはまることが理解される。
【００５５】
ブーム２２を上昇位置から降下させるための油圧シリンダー３０の後退は、上昇されたブーム２２に働く重力及び／又は作業ツール１４によって運搬される重量物の重力によって駆動されてもよい。加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０から押し出すために、これらの力がピストン３４に働いてもよい。そして加圧された油圧流体は、アキュムレータ充填バルブ７４を介してＨＰアキュムレータ７２に導かれ、ここに貯留され、且つ／又は、油圧シリンダー３０の後退について所望の速度を維持するのを補助するため、再生バルブ９６又はＰ−Ｃ制御バルブ６２及び６４を介してロッドエンドチャンバー３８内へと導かれてもよい。
【００５６】
ブーム２２を上昇させるための油圧シリンダー３０の延長には、ロッドエンドチャンバー３８内の加圧された油圧流体をタンク５２に戻しつつ、ポンプ５４から提供される加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０内へ供給することが含まれてもよい。加圧された油圧流体がロッドエンドチャンバー３８から出ると、タンクアキュムレータ９０が加圧された油圧流体とそれに関連のエネルギーを貯留するように、タンクアキュムレータ９０へと導かれてもよい。
【００５７】
ＨＰアキュムレータ７２内に貯留される加圧された油圧流体は、油圧シリンダー３０を延長すべく、例えばヘッドエンドチャンバー４０に向かうブーム２２の次の動きを補助する力を提供するために使用されてもよい。例えば、コントローラ１００は、油圧シリンダー３０の延長を補助し、且つ／又は、タンク５２から引き出された油圧流体を加圧して加圧された油圧流体をヘッドエンドチャンバー４０へと導くポンプ５４からの流れを補完すべく、加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２からヘッドエンドチャンバー４０へと供給するために、シリンダー排出バルブ７８を（例えばモータ排出バルブ８２を閉鎖している間に）開放してもよい。あるいは、コントローラ１００は、ポンプ５４の駆動を補助すべく、加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２からモータ８４へと供給するために、モータ排出バルブ８２を（例えばシリンダー排出バルブ７８を閉鎖している間に）開放してもよい。
【００５８】
コントローラ１００は、少なくとも、ヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力（例えば、シリンダー圧力センサ１０２Ｂにより検知された圧力に基づく）と、ＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力（例えば、アキュムレータ圧力センサ１０２Ａにより検知された圧力に基づく）とに基づき、シリンダー排出バルブ７８又はモータ排出バルブ８２をいつ開放するかを判定してもよい。例えば、コントローラ１００は、ヘッドエンドチャンバー４０と関連の圧力がＨＰアキュムレータ７２と関連の圧力を超える場合に、モータ排出バルブ８２を開放してもよい。コントローラ１００はまた、ヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力がＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力を下回り、且つ、２つの圧力の差が比較的大きい場合（例えば、約１０バール、約２０バール、約３０バール、約４０バール等の閾値を越える場合）、モータ排出バルブ８２を開放してもよい。ポンプ５４の駆動を補助するために、加圧された油圧流体をＨＰアキュムレータ７２からモータ８４へと供給することにより、電源１８への負担を低減し、引いては燃料消費を低減してもよい。
【００５９】
一方、コントローラ１００は、ヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力がＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力を下回り、且つ、２つの圧力の差が比較的小さい場合（例えば、約１０バール、約２０バール、約３０バール、約４０バール等の閾値を下回る場合）、シリンダー排出バルブ７８を開放してもよい。圧力低下が比較的小さいときにシリンダー排出バルブ７８を開放することで、圧力低下により生じる熱量を低減してもよい。またモータ８４は、ＨＰアキュムレータ７２からシリンダー排出バルブ７８を介してヘッドエンドチャンバー４０に加圧された油圧流体を供給するために使用されないので、モータのエネルギー変換効率によるエネルギーの潜在的喪失が避けられてもよい。またポンプ５４は、ＨＰアキュムレータ７２からシリンダー排出バルブ７８を介してヘッドエンドチャンバー４０に加圧された油圧流体を供給するために使用されないので、電源１８への負担が低減されてもよく、引いては燃料消費が低減されてもよい。
【００６０】
加圧された油圧流体は、ＨＰアキュムレータ７２からヘッドエンドチャンバー４０又はモータ８４に供給されてもよく、したがって加圧された油圧流体は、ＨＰアキュムレータ７２からポンプ５４へ直接供給されなくてもよい。結果として、ポンプ５４は、タンク５２からの低圧油圧流体に加えて加圧油圧流体も受容するよう、特別に設計される必要がない。
【００６１】
コントローラ１００は、ヘッドエンドチャンバー４０及びＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力に加えて、ポンプ５４に関連の圧力に基づき（例えば、ポンプ圧力センサ１０２Ｃによって検知された圧力に基づく）、シリンダー排出バルブ７８又はモータ排出バルブ８２のいずれを開放するかを判定してもよい。ある適用例によると、油圧システム５０は、所望の異なる圧力又は負荷と関連付けられた多数の油圧アクチュエータ（例えば、油圧シリンダー３０、スティック２４を動かすための１つ又は複数の油圧シリンダー、及び／又は作業ツール１４を動かすための１つ又は複数の油圧シリンダー）を備えてもよい。ポンプ５４は、加圧された油圧流体を複数の油圧アクチュエータに同時に供給してもよい。ポンプ５４の出口圧力は、ポンプ５４に連結された複数の油圧アクチュエータのうち、最も高い所望の圧力（負荷）に基づいて判定されてもよい。しかしながら、ポンプ５４によって供給される加圧された流体の圧力がヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力より高い場合、Ｐ−Ｃ制御バルブ６２を超える際に圧力降下があることもあり、圧力差によっては熱を生じることもある。したがって、シリンダー排出バルブ７８が開放されると、ヘッドエンドチャンバー４０とＨＰアキュムレータ７２とに関連の圧力の差によっては、圧力降下（及び対応する発熱）を生じることもある。モータ排出バルブ８２が開放されると、ヘッドエンドチャンバー４０とポンプ５４とに関連の圧力の差によっては、圧力降下（及び対応する発熱）を生じることもある。コントローラ１００は、バルブ７８又は８２のいずれがより低い圧力降下を生じるかに基づいて、シリンダー排出バルブ７８又はモータ排出バルブ８２のいずれを開放するかを判定してもよく、これによって発熱を低減してもよい。
【００６２】
例えば、コントローラ１００は、ヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力とＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力との間の第１の差と、ヘッドエンドチャンバー４０に関連の圧力とポンプ５４に関連の圧力との間の第２の差とを判定してもよい。コントローラ１００は、第２の差が第１の差より小さく、且つ／又は、ポンプ５４が油圧シリンダー３０でなく他の油圧アクチュエータに加圧された流体を送達している場合（例えば、油圧アクチュエータのいずれかが非過剰負荷状況である場合）に、モータ排出バルブ８２を開放し、第１の差が第２の差より小さい場合、シリンダー排出バルブ７８を開放してもよい。結果として、圧力降下が低減され、それにしたがって油圧システム５０内での発熱量は低減されて、エネルギーが節約されてもよい。
【００６３】
ＨＰアキュムレータ７２内に貯留される加圧された油圧流体が使い切られると、それにしたがってＨＰアキュムレータ７２内の圧力は降下することもある。コントローラ１００は、例えばアキュムレータ圧力センサ１０２Ａによって検知された圧力に基づいて、ＨＰアキュムレータ７２に関連の圧力が所望のレベルを下回ったと判断すると、 モータ排出バルブ８２とシリンダー排出バルブ７８とを閉鎖してもよく、ＨＰアキュムレータ７２内の加圧された油圧流体が枯渇状態に近づくにつれて、タンクアキュムレータ９０内の加圧された流体がモータ８４に供給され、モータ８４にポンプ５４を駆動させるようにしてもよい。
【００６４】
エネルギー回収システム７０がポンプ／モータ１８４又は２８４を備える場合、ＨＰアキュムレータ７２もまた、ポンプ／モータ１８４又は２８４をポンプとして動作させることによって充填されてもよい。例えば、ポンプ／モータ１８４又は２８４は、電源１８がアイドル状態の場合、低負荷の場合、且つ／又は、より低い動力が要求される場合（例えば、電源１８に要求される動力が電源１８の最大出力未満で閾値（例えば、約２００ｋＷ、約１５０ｋＷ、約１００ｋＷ、約５０ｋＷ等）を下回る場合）、且つ／又は、ＨＰアキュムレータ７２がより低い圧力を有する場合に、ポンプとして動作させられてもよい。しかしながら、電源１８がアイドル状態でない場合、より高負荷の場合、且つ／又は、より高い動力が要求される場合（例えば、電源１８に要求される動力が出力を上回る場合）、且つ／又は、ＨＰアキュムレータ７２内の圧力が閾値を上回る場合、ポンプ／モータ１８４又は２８４は、ポンプ５４及び／又はその他の構成要素の駆動を補助する機械的出力を生成すべく、ＨＰアキュムレータ７２から排出を行うために、モータとして動作可能であってもよい。したがって、ポンプ／モータ１８４又は２８４は、電源１８のより効率的な動作を許容するピークシェービング機能を提供してもよいため、電源１８のサイズを小さくしてもよい。
【００６５】
そこで、エネルギー回収システム７０は、事前にタンクへスロットル調整して熱として喪失したエネルギーを捕捉し、このエネルギーをＨＰアキュムレータ７２及びタンクアキュムレータ９０に貯留することにより、エネルギーの回収及び／又は再利用を可能にしてもよい。そして、オペレータが油圧シリンダー３０を延ばすことによってブーム２２を再度持ち上げたい場合、加圧された油圧流体の形で貯留されたエネルギーは、ヘッドエンドチャンバー４０又はモータ８４、１８４、又は２８４へと再循環されてもよい。このようなエネルギーの再利用により、オペレータの要求を満たしつつも、機械効率を向上し、（例えば、電源１８への負荷の低減を促すことによって）燃料コストや全体の動作コストを低減してもよい。
【００６６】
当業者にとって、本発明の油圧システムに種々の修正及び変更がなされ得ることは自明であろう。当業者にとって、本明細書を考慮し、開示の油圧システムを実践することで、他の実施形態も明らかになるであろう。本明細書及び例は例示のみを目的とするものであり、真の範囲は以下の請求項及びその同等物によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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