(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給量の流体を保持するよう構成されたタンクと、
流体を加圧するよう構成され、かつ吸込入口と放出出口とを有する一次加圧源と、
一次加圧源の放出出口からの加圧流体を受けるよう構成された第１のアクチュエータと、
タンク、一次加圧源の吸込入口、及び第１のアクチュエータと流体連結しているアキュムレータと、
一次加圧源の吸込入口とアキュムレータとの間に配置された第１のバルブ機構であって、該バルブ機構が、第１のアクチュエータから戻る流体が一次加圧源の吸込入口へと方向付けられる第１の位置と、第１のアクチュエータから戻る流体がアキュムレータのみに方向付けられる第２の位置との間で移動可能である、第１のバルブ機構と、
該第１のアクチュエータ、該アキュムレータ、および、該一次加圧源と流体連結しているエネルギ回復装置と
を備え、
該エネルギ回復装置は、駆動要素と、該駆動要素によって動かされて流体を加圧する被駆動要素とを含み、該駆動要素は該エネルギ回復装置に流れ込む流体によって動かされる、
油圧システム。
【請求項２】
該エネルギ回復装置と該アキュムレータと第１のアクチュエータとの間に配置された第２のバルブ機構と、
該一次加圧源の吸込入口と該エネルギ回復装置との間に配置される第３のバルブ機構であって、該アキュムレータは、該第３のバルブ機構と該一次加圧源の吸込入口との間の位置で該一次加圧源の吸込入口と選択的に流体連結される、第３のバルブ機構と
をさらに備える、請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
供給量の流体を保持するよう構成されたタンクと、
流体を加圧するよう構成され、かつ吸込入口と放出出口とを有する一次加圧源と、
一次加圧源の放出出口からの加圧流体を受けるよう構成された第１のアクチュエータと、
タンク、一次加圧源の吸込入口、及び第１のアクチュエータと流体連結しているアキュムレータであって、一次加圧源から第１のアクチュエータへの加圧流体の方向付けと同時に第１のアクチュエータからの流体がアキュムレータへと方向付けられる、アキュムレータと、
該第１のアクチュエータ、該アキュムレータ、および、該一次加圧源と流体連結しているエネルギ回復装置と
を備え、
該エネルギ回復装置は、駆動要素と、該駆動要素によって動かされて流体を加圧する被駆動要素とを含み、該駆動要素は該エネルギ回復装置に流れ込む流体によって動かされる、
油圧システム。
【請求項４】
該エネルギ回復装置と該アキュムレータと第１のアクチュエータとの間に配置された第２のバルブ機構と、
該一次加圧源の吸込入口と該エネルギ回復装置との間に配置される第３のバルブ機構であって、該アキュムレータは、該第３のバルブ機構と該一次加圧源の吸込入口との間の位置で該一次加圧源の吸込入口と選択的に流体連結される、第３のバルブ機構と
をさらに備える、請求項３に記載の油圧システム。
【請求項５】
供給量の流体を保持するよう構成されたタンクと、
流体を加圧するよう構成された一次加圧源と、
タンク及び一次加圧源と連通している第１のアクチュエータと、
タンク、一次加圧源、及び第１のアクチュエータと連通している第２のアクチュエータであって、第１のアクチュエータが、一次加圧源からの加圧流体を受け、かつ同時に第２のアクチュエータに加圧流体を排出するよう構成される、第２のアクチュエータと、
該第１のアクチュエータ、該第２のアクチュエータ、および、該一次加圧源と流体連結しているエネルギ回復装置と
を備え、
該エネルギ回復装置は、駆動要素と、該駆動要素によって動かされて流体を加圧する被駆動要素とを含み、該駆動要素は該エネルギ回復装置に流れ込む流体によって動かされる、
油圧システム。
【請求項６】
タンク、一次加圧源、第１のアクチュエータ、第２のアクチュエータ及びエネルギ回復装置と流体連結しているアキュムレータと、
該エネルギ回復装置とアキュムレータ、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータとの間に配置された第２のバルブ機構と、
該一次加圧源と該エネルギ回復装置との間に配置される第３のバルブ機構であって、該アキュムレータは、該第３のバルブ機構と該一次加圧源との間の位置で該一次加圧源と選択的に流体連結される、第３のバルブ機構と
をさらに備える、請求項５に記載の油圧システム。
【請求項７】
油圧システムを操作する方法であって、
流体を加圧することと、
加圧流体を第１のアクチュエータへと方向付けることと、
第１のアクチュエータからの流体を加圧流体源へと選択的に方向付けることと、
第１のアクチュエータからの流体をアキュムレータのみに選択的に方向付けることと、
該第１のアクチュエータと該アキュムレータと該加圧流体源からの流体をエネルギ回復装置に選択的に方向付けることと
を含み、
該エネルギ回復装置は、駆動要素と、該駆動要素によって動かされて流体を加圧する被駆動要素とを含み、該駆動要素は該エネルギ回復装置に流れ込む流体によって動かされる、方法。
【請求項８】
電力出力を生成するよう構成された動力源と、
動力源により動作可能に駆動される牽引装置と、
作業ツールと、
供給量の流体を保持するよう構成されたタンクと、
流体を加圧するよう動力源によって駆動され、かつ吸込入口と放出出口とを有する一次加圧源と、
作業ツールを動かすよう動作可能に連結され、かつ一次加圧源の放出出口から加圧流体を受けるよう構成された第１のアクチュエータと、
タンク、一次加圧源の吸込入口、及び第１のアクチュエータと流体連結しているアキュムレータと、
一次加圧源の吸込入口とアキュムレータとの間に配置された第１のバルブ機構であって、該バルブ機構が、第１のアクチュエータから戻る流体が一次加圧源の吸込入口へと方向付けられる第１の位置と、第１のアクチュエータから戻る流体がアキュムレータのみに方向付けられる第２の位置との間で移動可能である、第１のバルブ機構と、
第１のアクチュエータ、アキュムレータ、及び一次加圧源と流体連結しているエネルギ回復装置と
を備え、
該エネルギ回復装置は、駆動要素と、該駆動要素によって動かされて流体を加圧する被駆動要素とを含み、該駆動要素は該エネルギ回復装置に流れ込む流体によって動かされる、
作業機械。
【請求項９】
該エネルギ回復装置とアキュムレータと第１のアクチュエータとの間に配置された第２のバルブ機構と、
該一次加圧源の吸込入口と該エネルギ回復装置との間に配置される第３のバルブ機構とをさらに備え、
該アキュムレータは、該第３のバルブ機構と該一次加圧源の吸込入口との間の位置で該一次加圧源の吸込入口と選択的に流体連結され、
該エネルギ回復装置は、前記駆動要素と、共通のシャフトによって連結された前記被駆動要素とを含む、
請求項８に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧システム、より詳細には、再生された油圧エネルギを蓄積する及び使用するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ドーザ、ローダ、掘削機、モータグレータ、及び他の種類の重機械などの作業機械が、多様な作業を達成するよう、１つ以上の油圧アクチュエータを使用している。これらのアクチュエータは、アクチュエータ内のチャンバに加圧流体を提供する作業機械のポンプに流体連結される。加圧流体がチャンバ内へ又はチャンバを通って動く時に、流体の圧力がチャンバの油圧面に作用して、アクチュエータ及び連結された作業ツールの動きを生じさせる。加圧流体は、チャンバから排出されると、作業機械の低圧排水だめに戻る。
【０００３】
この種の油圧設備に関連する１つの課題に、効率がある。特に、アクチュエータチャンバから排水だめに排水される流体は、既に排水だめ内にある流体の圧力より大きい圧力を有する。この結果、排水だめ内に排出される、より高圧の流体にはエネルギがまだいくらか含まれており、このエネルギが低圧排水だめに入ると無駄になってしまう。この無駄になったエネルギにより、油圧システムの効率が減少する。
【０００４】
このような油圧システムの効率を向上させる１つの方法が、２００４年６月１５日にスミス(Ｓｍｉｔｈ）に発行された（特許文献１）に記述されている。（特許文献１）は、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータと、第３のアクチュエータと、加圧流体源とを備えた油圧再生システムについて記述している。方向制御弁は、加圧源と、第１の、第２の、及び第３のアクチュエータのそれぞれとの間に配置される。アキュムレータは、作業機械の効率を増加するよう、加圧流体を貯蔵し、加圧流体を選択的に放出するのに使用される。
【０００５】
（特許文献１）のシステムは、過負荷での動作中に油圧エネルギを再生するよう構成される。特に、アクチュエータに対する荷重が、自重によりアクチュエータの所望の方向への動きを支援すると、アクチュエータを出る流体は、荷重により有効なレベルまで加圧される。（特許文献１）のシステムは、この重力で加圧された流体をアクチュエータから関連する方向制御弁を通って方向付けて、加圧流体源を支援し、システム内の他のアクチュエータを支援し、アキュムレータを充填する。一旦、アキュムレータが充填されると、アキュムレータ内の加圧流体の保留分が使用されて、通常は加圧源によってアクチュエータに提供される流体を補完するか又は該流体に取って代わり、加圧源にトルクアシストを提供し、関連する作業機械の推進力を支援し、モータとして加圧源を駆動することにより関連するエンジンをトルクアシストする。再生イベント中に、加圧源からの加圧流体の出力が、減少する又は完全になくなることがある。
【０００６】
（特許文献１）のシステムは、従来の油圧システムと比べて向上した効率を有するが、高価であり、限られたものであり得る。具体的には、３つの方向制御弁のそれぞれに、独立した４つの計量弁の１組が含まれる。この多数の計量弁のために、システムの費用がかなり増加することがある。その上、再生イベントに応じて加圧源の動作が変わるために、加圧源を駆動するエンジンの動作も変わることがある。エンジン動作の変化が十分に大きい場合、エンジンの効率が減少することがある。さらに、（特許文献１）のシステムは、アクチュエータに関連する再生イベント中に、そのアクチュエータを後退させる電力供給源を活用する方法を提供していない。この能力がない場合、アクチュエータの後退力が非常に非効率となり得る。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６,７４８,７３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の油圧再生システムは、上記に記載した課題の１つ以上を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様において、本発明は、タンクと、一次加圧源と、第１のアクチュエータと、アキュムレータと、第１のバルブ機構とを含む、油圧システムに関する。タンクは、供給量の流体を保持するよう構成される。一次加圧源は、流体を加圧するよう構成され、吸込入口と放出出口とを有する。第１のアクチュエータは、一次加圧源の放出出口から加圧流体を受けるよう構成される。アキュムレータは、タンク、一次加圧源の吸込入口、及び第１のアクチュエータと流体連結している。第１のバルブ機構は、一次加圧源の吸込入口とアキュムレータとの間に配置され、第１のアクチュエータから戻る流体が一次加圧源の吸込入口へと方向付けられる第１の位置と、第１のアクチュエータから戻る流体がアキュムレータのみに方向付けられる第２の位置との間で移動可能である。
【００１０】
別の態様において、本発明は、タンクと、一次加圧源と、第１のアクチュエータと、アキュムレータとを含む、油圧システムに関する。タンクは、供給量の流体を保持するよう構成される。一次加圧源は、流体を加圧するよう構成され、吸込入口と放出出口とを有する。第１のアクチュエータは、一次加圧源の放出出口から加圧流体を受けるよう構成される。アキュムレータは、タンク、一次加圧源の吸込入口、及び第１のアクチュエータと流体連結している。第１のアクチュエータからの流体は、一次加圧源から第１のアクチュエータへの加圧流体の方向付けと同時にアキュムレータへと方向付けられる。
【００１１】
さらに別の態様においては、本発明は、タンクと、一次加圧源と、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータとを備えた、油圧システムに関する。タンクは、供給量の流体を保持するよう構成される。一次加圧源は、流体を加圧するよう構成される。第１のアクチュエータは、タンク及び一次加圧源と連通している。第２のアクチュエータは、タンク、一次加圧源、及び第１のアクチュエータと連通している。第１のアクチュエータは、一次加圧源から加圧流体を受け、かつ同時に加圧流体を第２のアクチュエータに排出するよう構成される。
【００１２】
さらに別の態様においては、本発明は、タンクと、一次加圧源と、第１のアクチュエータと、第２のアクチュエータとを含む、油圧システムに関する。タンクは、供給量の流体を保持するよう構成される。一次加圧源は、流体を加圧するよう構成される。第１のアクチュエータは、タンク及び一次加圧源と連通し、流体を第２のアクチュエータに選択的に排出するよう構成される。第２のアクチュエータは、タンク、一次加圧源、及び第１のアクチュエータと連通し、流体を第１のアクチュエータに選択的に排出するよう構成される。
【００１３】
さらに別の態様においては、本発明は、供給量の流体を保持するよう構成されたタンクと、流体を加圧するよう構成された一次加圧源とを含む、油圧システムに関する。油圧システムはまた、タンクと連通している第１のアクチュエータと一次加圧源とを含む。第１のアクチュエータは、第１のチャンバと第２のチャンバとを備える。油圧システムはさらに、タンクと連通している第２のアクチュエータと、一次加圧源と、第１のアクチュエータとを含む。第２のアクチュエータは、第３のチャンバと第４のチャンバとを備える。油圧システムは、その上、第１の、第２の、第３の、第４の、第５の、第６の、第７の、第８の、及び第９のバルブ機構を含む。第１のバルブ機構は、一次加圧源及び第１のチャンバに流体連通するよう構成される。第２のバルブ機構は、一次加圧源及び第２のチャンバに流体連通するよう構成される。第３のバルブ機構は、第１のチャンバ及びタンクに流体連通するよう構成される。第４のバルブ機構は、第２のチャンバ及びタンクに流体連通するよう構成される。第５のバルブ機構は、一次加圧源及び第３のチャンバに流体連通するよう構成される。第６のバルブ機構は、一次加圧源及び第４のチャンバに流体連通するよう構成される。第７のバルブ機構は、第３のチャンバ及びタンクに流体連通するよう構成される。第８のバルブ機構は、第４のチャンバ及びタンクに流体連通するよう構成される。第９のバルブ機構は、第２のチャンバ及び第４のチャンバに流体連通するよう構成される。
【００１４】
さらに別の態様においては、本発明は、油圧システムを操作する方法に関する。本方法は、流体を加圧することと、加圧流体を第１のアクチュエータに方向付けることとを含む。本方法はまた、流体を第１のアクチュエータから加圧流体源へと選択的に方向付けることと、流体を第１のアクチュエータからアキュムレータのみに選択的に方向付けることとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、作業機械１０の例示的実施形態を例示している。作業機械１０は、鉱業、建築、農業などの産業、又は当業者に公知の他の任意の産業に関連するある種の操作を実施する、可動機械又は固定機械であり得る。たとえば、作業機械１０は、ホイールローダ、運搬トラック、バックホー、モータグレータなどの土工機械、又は他の任意の好適な操作を実施する作業機械として具現化され得る。作業機械１０は、代替形態として、発電設備、ポンプ、又は別の固定作業機械として具現化され得る。作業機械１０は、動力源１２と、牽引装置１４と、運転室１６と、作業ツール１８と、作業ツール１８を作業機械１０のフレーム２２に連結する１つ以上の油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃとを含み得る。
【００１６】
動力源１２は、たとえば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジンなどのガス燃料動力エンジンなどのエンジン、又は当業者には明らかな他の任意の種類のエンジンとして具現化され得る。動力源１２は、代替形態として、燃料電池、電力貯蔵装置、電動機などの不燃動力源、又は他の同様の機構として具現化され得る。動力源１２は、牽引装置１４を駆動するよう動作可能に連結され、これにより、作業機械１０を推進し得る。
【００１７】
牽引装置１４は、作業機械１０のそれぞれの側に置かれた車輪を含み得る（一方の側だけが示されている)。代替形態として、牽引装置１４は、トラック、ベルト、又は他の公知の牽引装置を含み得る。作業機械１０の車輪の任意の組合せが、駆動される及び／又は操舵されてもよいことが考えられる。
【００１８】
運転室１６は、所望の作業機械の操舵、走行、又は作業ツールの運転を示す、作業機械のオペレータからの入力を受信するよう構成された装置を含み得る。具体的には、運転室１６は、ハンドル、１軸又は多軸のジョイスティック、又はオペレータの座席の近くに置かれた他の公知の入力装置として具現化された、１つ以上のオペレータインターフェース装置２４を含み得る。オペレータインターフェース装置２４は、所望の作業機械又は作業ツールの運転を示す、操舵、位置、及び／又は速度制御信号を生成することにより、作業機械１０又は作業ツール１８を動かすよう構成された、比例型の制御装置であり得る。運転室１６が、作業機械１０に又は作業機械１０から遠隔に置かれ、機械、油圧、空気圧、電気、又はワイヤレスリンクを経由して連結されることが考えられる。
【００１９】
数々の異なる作業ツール１８は、１つの作業機械１０に装着可能であり、オペレータインターフェース装置２４を介して制御可能であり得る。作業ツール１８は、たとえば、バケット、フォーク設備、ブレード、ショベル、リッパー、ダンプベッド、ほうき、除雪機、推進装置、切断装置、把持装置などの特定の作業を実施するのに使用される任意の装置、又は当業者に公知の他の任意の作業実施装置を含み得る。作業ツール１８は、持ち上がって作業機械１０に対して傾くように、図１の開示されている実施形態においては連結されているが、代替形態又は追加形態として、当業者に公知の他の任意の方法で、回転、滑動、揺動、又は動き得る。
【００２０】
図２に例示されているように、作業機械１０は、作業ツール１８を動かし、かつ作業機械１０を推進させるよう協働する、複数の流体構成要素を備えた油圧システム２６を含み得る。具体的には、油圧システム２６は、供給量の流体を保持するタンク２８と、流体を加圧し、かつその加圧流体を油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃに方向付けるよう構成された一次加圧源３０とを含み得る。油圧システム２６はまた、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに及び油圧アクチュエータ２０ｃに結合された、ヘッドエンド供給弁３２と、ヘッドエンドドレン弁３４と、ロッドエンド供給弁３６と、ロッドエンドドレン弁３８とを含み得る。油圧システム２６は、さらに、アキュムレータ４０と、エネルギ回復装置４２と、トランスミッションユニット４４とを含み得る。油圧システム２６が、たとえば、圧力逃がし弁、補給弁、圧力等化通路、温度センサ、位置センサ、加速度センサなどの追加の及び／又は異なる構成要素、及び当業者に公知の他の構成要素を含むことが考えられる。
【００２１】
タンク２８は、供給量の流体を保持するよう構成されたリザーバを構成し得る。流体は、たとえば、専用の作動油、エンジン潤滑油、トランスミッション潤滑油、又は当業者に公知の他の任意の流体を含み得る。作業機械１０内の１つ以上の油圧システムは、タンク２８から流体を引き込み、流体をタンク２８に戻し得る。油圧システム２６が多くの別個の流体タンクに連結されることも考えられる。
【００２２】
一次加圧源３０は、タンク２８から吸込みライン４５を介して流体を引き込み、かつ流体を所定のレベルまで加圧するよう連結され得る。一次加圧源３０は、たとえば、加圧流体の可変流を生成するよう構成された可変容量形又は定容量形ポンプなどの、ポンプとして具現化され得る。一次加圧源３０は、たとえば、カウンタシャフト４６、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）により、又は動力源１２の出力回転が一次加圧源３０のポンプ作用を生じさせるような他の任意の好適な方法で、作業機械１０の動力源１２に駆動可能に連結され得る。代替形態として、一次加圧源３０は、トルクコンバータ、ギアボックスを介して、又は当業者に公知の他の任意の方法で、動力源１２に間接的に連結され得る。逆止め弁４７は、タンク２８から一次加圧源３０への１方向の流体の流れを提供するよう、吸込みライン４５内に配置され得る。所望の場合には、多くの加圧流体源が、加圧流体を油圧システム２６に供給するよう相互連結されることが考えられる。
【００２３】
油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃは、直接枢軸を介して、連結システム内の部材を形成する油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃを備えた連結システム（図１参照)を介して、又は他の任意の適切な方法で、作業ツール１８をフレーム２２に連結する流体シリンダを含み得る。所望の場合には、代替形態として、流体シリンダ以外の油圧アクチュエータが油圧システム２６内に実装されることが考えられる。図２に例示されているように、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃのそれぞれが、チューブ４８とチューブ４８内に配置されたピストンアセンブリ５０とを含み得る。チューブ４８及びピストンアセンブリ５０の１つは、フレーム２２（図１参照)に枢転可能に連結され、チューブ４８及びピストンアセンブリ５０の他の１つは、作業ツール１８に枢転可能に連結され得る。チューブ４８及び／又はピストンアセンブリ５０が、代替形態として、フレーム２２又は作業ツール１８のいずれかに固定連結されることが考えられる。油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃのそれぞれが、ピストンアセンブリ５０によって分離された、第１のチャンバ５２と第２のチャンバ５４とを含み得る。第１の及び第２のチャンバ５２、５４は、一次加圧源３０から加圧流体が選択的に供給されてタンク２８と選択的に連結される結果、チューブ４８内でピストンアセンブリ５０を変位させて、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの有効長を変化させ得る。油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの伸張及び後退は、作業ツール１８を動かすことを支援し得る。
【００２４】
ピストンアセンブリ５０は、加圧流体に応じて移動可能であり得る。特に、ピストンアセンブリ５０は、第１の油圧面５６と、第１の油圧面５６の反対に配置された第２の油圧面５８とを含み得る。第１の及び第２の油圧面５６、５８に対する流体圧力による力の不均衡により、チューブ４８内でピストンアセンブリ５０が動き得る。たとえば、第２の油圧面５８に対する力より大きい第１の油圧面５６に対する力によって、ピストンアセンブリ５０が変位させられて、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの有効長が増加し得る。同様に、第２の油圧面５８に対する力が第１の油圧面５６に対する力より大きい場合、ピストンアセンブリ５０がチューブ４８内で後退し、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの有効長が減少する。第１の及び第２のチャンバ５２及び５４からの流体の流量及び第１の及び第２のチャンバ５２及び５４への流体の流量が、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの速度を決め、第１の及び第２の油圧面５６及び５８に接触している流体の圧力が、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの作動力を決定し得る。Ｏリングなどの封止部材（図示せず）が、チューブ４８の内壁とピストンアセンブリ５０の外側円筒面との間の流体の流れを制限するよう、ピストンアセンブリ５０に連結され得る。
【００２５】
ヘッドエンド供給弁３２は、一次加圧源３０と第１のチャンバ５２との間に配置され、流れコマンド信号に応じて第１のチャンバ５２への加圧流体の流れを調節するよう構成され得る。具体的には、ヘッドエンド供給弁３２は、電磁作動され、かつ流体が第１のチャンバ５２から遮断される第１の位置と流体が第１のチャンバ５２内に流れることができる第２の位置との間で動くよう構成された、比例バネ付勢されたバルブ機構を含み得る。ヘッドエンド供給弁３２は、第１のチャンバ５２内への流量を変えるよう第１の位置と第２の位置との間の任意の位置に移動可能であり、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの速度に影響を与える。ヘッドエンド供給弁３２が、代替形態として、油圧式に作動される、機械的に作動される、空気圧で作動される、又は他の任意の好適な方法で作動されることが考えられる。
【００２６】
ヘッドエンドドレン弁３４は、第１のチャンバ５２とタンク２８との間に配置され、エリアコマンド信号に応じて第１のチャンバ５２からタンク２８への流体の流れを調節するよう構成され得る。具体的には、ヘッドエンドドレン弁３４は、電磁作動され、かつ流体が第１のチャンバ５２から流れるのが遮断される第１の位置と流体が第１のチャンバ５２から流れることができる第２の位置との間を動くよう構成された、比例バネ付勢されたバルブ機構を含み得る。ヘッドエンドドレン弁３４は、第１のチャンバ５２からの流量を変えるよう第１の位置と第２の位置の間の任意の位置で移動可能であり、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの速度に影響を与える。ヘッドエンドドレン弁３４が、代替形態として、油圧式に作動される、機械的に作動される、空気圧で作動される、又は他の任意の好適な方法で作動されることが考えられる。
【００２７】
ロッドエンド供給弁３６は、一次加圧源３０と第２のチャンバ５４との間に配置され、流れコマンド信号に応じて第２のチャンバ５４への加圧流体の流れを調節するよう構成され得る。具体的には、ロッドエンド供給弁３６は、電磁作動され、かつ流体が第２のチャンバ５４から遮断される第１の位置と流体が第２のチャンバ５４内に流れることができる第２の位置との間で動くよう構成された、比例バネ付勢されたバルブ機構を含み得る。ロッドエンド供給弁３６は、第２のチャンバ５４への流量を変えるよう第１の位置と第２の位置の間の任意の位置に移動可能であり、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの速度に影響を与える。ロッドエンド供給弁３６が、代替形態として、油圧式に作動される、機械的に作動される、空気圧で作動される、又は他の任意の好適な方法で作動されることが考えられる。
【００２８】
ロッドエンドドレン弁３８は、第２のチャンバ５４とタンク２８との間に配置され、エリアコマンド信号に応じて第２のチャンバ５４からタンク２８への流体の流れを調節するよう構成され得る。具体的には、ロッドエンドドレン弁３８は、電磁作動され、かつ流体が第２のチャンバ５４から流れるのが遮断される第１の位置と流体が第２のチャンバ５４から流れることができる第２の位置との間で動くよう構成された、比例バネ付勢されたバルブ機構を含み得る。ロッドエンドドレン弁３８は、第２のチャンバ５４からの流量を変えるよう第１の位置と第２の位置の間の任意の位置に移動可能であり、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの速度が影響を受ける。ロッドエンドドレン弁３８が、代替形態として、油圧式に作動される、機械的に作動される、空気圧で作動される、又は他の任意の好適な方法で作動されることが考えられる。
【００２９】
ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２〜３８は、相互に流体連結され得る。特に、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２、３６は、一次加圧源３０から開始した共通の供給通路６０に平行に連結され得る。ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３４、３８は、タンク２８へと続く共通のドレン通路６２に平行に連結され得る。油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに結合されたヘッドエンド供給弁及びドレン弁３２、３４は、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの第１のチャンバ５２を選択的に供給する及び排出する第１のチャンバ通路６４に平行に連結され得る。油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたヘッドエンド供給弁及びドレン弁３２、３４は、油圧アクチュエータ２０ｃの第１のチャンバ５２を選択的に供給する及び排出する第１のチャンバ通路６６に平行に連結され得る。ロッドエンド供給弁及びドレン弁３６、３８は、第２のチャンバ５４を選択的に供給する及び排出する共通の第２のチャンバ通路６８に平行に連結され得る。流れ制御される追加の独立した計量弁７０は、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁３２及び３６と同様に、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに結合されたロッドエンド供給弁及びドレン弁３６、３８と油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたロッドエンド供給弁及びドレン弁３６、３８との間の、共通の第２のチャンバ通路６８内に配置され得る。エリア制御される追加の独立した計量弁７２は、ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁３４及び３８と同様に、共通の供給通路６０と共通のドレン通路６２とを連結する流体通路７４内に配置され得る。
【００３０】
アキュムレータ４０は、流体動力源として将来使用するために加圧流体を貯蔵するよう構成された、圧縮性ガスで充填された圧力容器として具現化され得る。圧縮ガスは、たとえば、窒素又は別の適切な圧縮ガスを含み得る。アキュムレータ４０と連通している流体は、所定の圧力を超えると、アキュムレータ４０に流れ込み得る。窒素ガスは圧縮性があるので、バネのように作用し、流体がアキュムレータ４０内に流れる時に圧縮し得る。アキュムレータ４０に連通された通路内の流体の圧力が所定の圧力以下に降下した場合には、アキュムレータ４０内の圧縮窒素が膨張し、アキュムレータ４０内の流体をアキュムレータ４０を出るよう駆り立て得る。所望の場合には、アキュムレータ４０が、代替形態として、バネ付勢型のアキュムレータとして具現化され得ることが考えられる。所定の圧力は、１５０〜２００バールの範囲内であり得る。
【００３１】
アキュムレータ４０は、油圧システム２６の様々な通路から加圧流体を受け、かつ油圧システム２６の様々な通路に加圧流体を放出するよう連結され得る。特に、アキュムレータ４０は、流体通路７６を介して第１のチャンバ通路６４及び６６と、流体通路７８を介して吸込みライン４５と、流体通路８０を介してトランスミッションユニット４４と、流体通路８１を介してエネルギ回復装置４２と連通し得る。流れ制御される独立した計量弁８２は、第１のチャンバ通路６４とアキュムレータ４０との間の流体通路７６内に配置され得る。流れ制御される独立した計量弁８４は、第１のチャンバ通路６６と独立した計量弁８２との間の流体通路７６内に配置され得る。流れ制御される独立した計量弁８６は、一次加圧源３０の吸込入口とアキュムレータ４０との間の流体通路７８内に配置され得る。２つの流れ制御される独立した計量弁８８、９０は、トランスミッションユニット４４とアキュムレータ４０との間の流体通路８０内に配置され得る。エリア制御される独立した計量弁９２は、エネルギ回復装置４２とアキュムレータ４０との間の流体通路８１内に配置され得る。所望の場合には、追加の又はより少ない数の独立した計量弁が、アキュムレータ４０に結合されること、及び／又は油圧システム２６の独立した計量弁が、流れ又はエリア制御される任意の１つであり得ることが考えられる。
【００３２】
アキュムレータ４０は、作業機械１０の任意選択の乗車制御機能に関連し得る。特に、アキュムレータ４０は、第１の乗車制御通路１１６及び第２の乗車制御通路１１８を経由して、共通の供給通路６０と連通し得る。第１の流れ制御される独立した計量弁１２０は、第１の乗車制御通路１１６内に配置され、第２の流れ制御される独立した計量弁１２２は、第２の乗車制御通路１１８内に配置され得る。乗車制御機能が動作可能になると、加圧流体が、第１の乗車制御通路１１６を経由してアキュムレータ４０を充填するよう一次加圧源３０から、及び油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの振動で誘発された走行を抑えるよう、第２の乗車制御通路１１８を経由してアキュムレータ４０から、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの第１のチャンバ５２に流れ得る。
【００３３】
エネルギ回復装置４２は、タンク２８からのエネルギを回復させ、かつタンク２８に排出する流体を調整するよう相互に流体連結された、多くの構成要素を含み得る。具体的には、エネルギ回復装置４２は、駆動要素９４と、被駆動要素９６と、エネルギ貯蔵手段９８とを含み得る。駆動要素９４は、共通のドレン通路６２及び流体通路７８、８１を介してアクチュエータ２０ａ〜ｃ及びアキュムレータ４０からの廃液を受け、かつ流体を流体通路１００を介して被駆動要素９６に方向付けるよう連結され得る。被駆動要素９６は、駆動要素９４からの廃液を受け、タンク２８から吸込みライン１０２を経由して追加の流体を引き込み得る。逆止め弁を備えた１つ以上の迂回回路（図示せず）は、駆動及び被駆動要素９４、９６の１つ又はその両方に結合され、エネルギ回復装置４２を通って流れる廃液の圧力及び／又は速度を調節するよう構成され得る。駆動要素９４は、たとえば、共通のシャフト、歯車列（図示せず）、カム機構（図示せず）、連結システム（図示せず）を経由して、又は駆動要素９４の回転が連結された構成要素の作動運動を生じさせるような他の任意の適切な方法で、被駆動要素９６及びエネルギ貯蔵手段９８の両方を駆動するよう連結され得る。所望の場合には、エネルギ回復装置４２の構成要素の任意の１つ又はすべてが、タンク２８内に置かれることが考えられる。さらに、流体調整手段が、エネルギ回復装置４２内にさらに含まれ得る、及び／又は所望の場合には、中を流れる流体から空気及び／又はデブリを除去するよう駆動要素９４によって駆動され得ることが考えられる。
【００３４】
エネルギ貯蔵手段９８は、油圧システム２６で後に使用するために作動液から過剰なエネルギを除去するよう機能し得る。たとえば、エネルギ貯蔵手段９８は、固定式慣性フライホイール、可変慣性フライホイール、電気フライホイール（例えば、モータ／ジェネレータなどの発電装置)、又は過剰なエネルギを貯蔵するための、当業者に公知の他の任意の手段として具現化し得る。エネルギ貯蔵手段９８は、たとえば駆動要素９４と被駆動要素９６との間、又は図２に例示されているようにシャフトの一方の端部の方などの、その長さに沿った任意の好適な場所で駆動及び被駆動要素９４、９６と同じシャフトに連結されることが考えられる。さらに、所望の場合には、クラッチ装置（図示せず）が手段９８に結合され、手段９８をシャフトと選択的に係合する及び離脱させ得ることが考えられる。所望の場合には、エネルギ貯蔵手段９８が省かれることも考えられる。
【００３５】
トランスミッションユニット４４は、作業機械１０を推進させるよう協働する構成要素を含み得る。具体的には、トランスミッションユニット４４は、流体通路１０８及び１１０を経由してトランスミッションポンプ１０６に連結されかつトランスミッションポンプ１０６によって駆動されるモータ１０４を備えた、流体静力学的な装置として具現化され得る。モータ１０４は、モータ１０４の出力回転が牽引装置１４のこれに対応する推進運動を生じさせるような、当業者に明らかな任意の方法で、牽引装置１４（図１参照)に連結され得る。
【００３６】
モータ１０４は、圧力の不均衡によって移動可能な、回転又はピストン型の油圧モータを含み得る。たとえば、トランスミッションポンプ１０６によって加圧された流体は、前方方向又は逆方向のいずれかへの、結合された牽引装置１４の動きを要請する入力に応じて流体通路１０８又は１１０のいずれか１つを介してモータ１０４へと方向付けられ得る。同時に、モータ１０４を通過した流体は、トランスミッションポンプ１０６の吸込み側に再び排出され得る。モータ１０４の一方の側への加圧流体の方向及びモータ１０４の反対側からの流体の排出が、モータ１０４を回転させる差圧を作り出し得る。モータ１０４を通って流れる流体の方向及び速度が、牽引装置１４の回転方向及び速度を決定し、流体の圧力がトルク出力を決定し得る。
【００３７】
トランスミッションポンプ１０６は、流体を所定のレベルまで加圧するよう連結され、たとえば、加圧流体の可変流を生成するよう構成された可変容量形又は定容量形ポンプを含み得る。トランスミッションポンプ１０６は、たとえば、カウンタシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）により、又は動力源１２の出力回転がトランスミッションポンプ１０６のポンプ作用を生じさせるような他の任意の好適な方法で、作業機械１０の動力源１２に駆動可能に連結され得る。代替形態として、トランスミッションポンプ１０６は、トルクコンバータ、ギアボックスを介して、又は当業者に公知の他の任意の方法で、動力源１２に間接的に連結され得る。
【００３８】
レゾルバ１１２は、流体通路１０８と１１０との間に配置され、独立した計量弁８８に結合され得る。レゾルバ１１２は、流体通路８０と、より高圧の流体を含む流体通路１０８及び１１０の１つとを連結するよう構成され得る。たとえば、トランスミッションポンプ１０６が、流体通路１０８内の加圧流体の流れでモータ１０４を駆動している場合、流体通路１１０内を戻る流体流は、より低圧であり得る。したがって、レゾルバ１１２は、流体通路１０８を流体通路８０と連結するよう開放し得る。逆に、トランスミッションポンプ１０６が、流体通路１１０内の加圧流体の流れでモータ１０４を駆動している場合、流体通路１０８内を戻る流体流は、より低圧であり得る。したがって、レゾルバ１１２は、流体通路１１０を流体通路８０と連結するよう開放し得る。
【００３９】
補給弁１１４も、流体通路１０８と１１０との間に配置され得る。補給弁１１４は、独立した計量弁９０に結合され、流体通路８０とより低圧の流体を含む流体通路１０８及び１１０の１つとを連結するよう構成され得る。たとえば、トランスミッションポンプ１０６が、流体通路１０８内の加圧流体の流れでモータ１０４を駆動している場合、流体通路１１０内を戻る流体流は、より低圧であり得る。したがって、補給弁１１４は、流体通路１１０を流体通路８０と連結するよう開放し得る。逆に、トランスミッションポンプ１０６が、流体通路１１０内の加圧流体の流れでモータ１０４を駆動している場合、流体通路１０８内を戻る流体流は、より低圧であり得る。したがって、補給弁１１４は、流体通路１０８を流体通路８０と連結するよう開放し得る。
【００４０】
図３は、油圧システム２６の動作中に起こりえる、開示されている流体連結の例を表したチャートである。以下、開示されている制御システム及びその動作をさらに例示するために、図３について論じる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
開示されている油圧システムは、駆動力源の効率及び安定した性能が重要である、油圧アクチュエータを含む任意の作業機械に適応可能であり得る。開示されている油圧システムは、通常ならば作業機械の通常の動作中に無駄になるエネルギを捕獲し、このエネルギをアキュムレータ内に加圧流体の形態で貯蔵し、同時に、関連する動力源の安定した動作を促進する。アキュムレータ内に貯蔵されている加圧流体は、たとえば、作業ツールの動きを支援すること、関連する動力源をトルクアシストすること、又は作業機械の動きを支援することなどの、作業機械の後の操作を実施するのに使用され得る。ここで、油圧システム２６の動作について記述する。
【００４２】
油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃは、インターフェース装置２４（図１参照)のオペレータ操作に応じて、加圧流体によって動くことが可能であり得る。具体的には、図２に例示されているように、流体は、一次加圧源３０によって加圧され、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２〜３８へと方向付けられ得る。作業ツール１８を動かすためのオペレータ入力に応じて、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁及びドレン弁３２〜３８の１つ以上が、開放位置へと動き、これにより、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃ内の特定のチャンバへと加圧流体が方向付けられ、このチャンバから流体が排出される。たとえば、図３の表に示されているように、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂを伸張させ、作業ツール１８を上げるために、ヘッドエンド供給弁３２及びロッドエンドドレン弁３８が開放され得る。次いで、加圧流体が、一次加圧源３０から、共通の供給通路６０を通って、ヘッドエンド供給弁３２を通って、第１のチャンバ供給通路６４を通って、第１のチャンバ５２へと流れ得る。第１のチャンバ５２内の流体の圧力が第１の油圧面５６に作用する時に、ピストンアセンブリ５０が、チューブ４８から伸張するよう駆り立てられ得る。ロッドエンドドレン弁３８が開放されるので、第２のチャンバ５４内の流体が、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂから、ロッドエンドドレン弁３８を通って、共通のドレン通路６２を通って、駆動要素９４を介してタンク２８へと押し出され得る。これに対して、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂを後退させ、作業ツール１８を下げるために、ロッドエンド供給弁３６及びヘッドエンドドレン弁３４が開放され得る。ロッドエンド供給弁及びヘッドエンドドレン弁３６、３４が開放されると、加圧流体が、一次加圧源３０から、共通の供給通路６０を通って、ロッドエンド供給弁３６を通って、第２のチャンバ通路６８を通って、第２のチャンバ５４へと流れ得る。第２のチャンバ５４内の流体の圧力が第２の油圧面５８に作用する時に、ピストンアセンブリ５０がチューブ４８内に後退するよう駆り立てられ得る。ヘッドエンドドレン弁３４が開放されるので、第１のチャンバ５２内の流体が、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂから、ヘッドエンドドレン弁３４を通って、共通のドレン通路６２を通って、駆動要素９４を介してタンク２８へと押し出され得る。作業ツール１８の傾きを生じさせる油圧アクチュエータ２０ｃの従来の伸張及び後退は、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの伸張及び後退と同様であり得る。したがって、これについての記述については、本開示から省くこととする。
【００４３】
流体は、伸張又は後退動作中に油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃから排出する時に、まだタンク２８内の流体の圧力より大きい圧力レベルであることがある。排出流体がタンク２８内のより低圧の流体に加わるよう単に方向付けられた場合、排出流体に関連するエネルギが失われることとなる。油圧システム２６の効率を向上させるために、排出流体をエネルギ回復装置４２に方向付けることにより、排水のエネルギが回復され得る。
【００４４】
排水が、エネルギ回復装置４２内に流れ込む時に、まず駆動要素９４を通って流れ、駆動要素９４を回転するよう駆り立てられ得る（図２参照)。回転エネルギを駆動要素９４に伝えた後、排水のいくらか又はすべてが、被駆動要素９６へと方向付けられ得る。所望の場合には、排水の一部分が、駆動要素９４を通って流れる前に又は後に、既にタンク２８内にある、より低圧の流体に加わるよう方向付けられることが考えられる。エネルギ回復装置４２を通って流れている間、空気及び／又はデブリが遠心力で流体から除去され得る。
【００４５】
駆動要素９４と被駆動要素９６とを連結するシャフトが駆動要素９４によって回転される時に、被駆動要素９６及びエネルギ貯蔵手段９８は、それぞれ、流体を加圧し、かつエネルギを貯蔵するよう作動され得る。特に、被駆動要素９６が回転する時に、駆動要素９４及びタンク２８からの流体は、被駆動要素９６内に引き込まれ、加圧され、吸込みライン１０２及び４５を介して一次加圧源３０へと方向付けられ得る。回復されたエネルギが直ちには要求されていない状況においては、エネルギは、油圧システム２６で後に使用するために、手段９８内に動力学的に又は電気的に貯蔵され得る。所望の場合には、加圧流体が、被駆動要素９６からアキュムレータ４０へと方向付けられることも考えられる。
【００４６】
オーバーラン状況として知られているある情況において、作業ツール１８の重量、及び油圧アクチュエータ２０ａ、ｂのピストンアセンブリ５０を通じて作用するその中に含まれている荷重が、アキュムレータ４０内に貯蔵するのに又は作業機械１０の他の油圧アクチュエータで使用するのに適したレベルまで、第１のチャンバ５２内の流体を加圧し得る。この加圧流体が、アキュムレータ４０又は他のアクチュエータではなくタンク２８へと方向付けられると、加圧流体のエネルギが無駄になる。加圧流体をアキュムレータ４０内に貯蔵することにより、或いは加圧流体を方向変更することにより、上昇した作業ツール１８の潜在エネルギの少なくともの一部分及び荷重が捕獲され、以下により詳細に説明するように、将来作業を実施する際に、他の油圧アクチュエータ及び／又は作業機械１０を支援するよう使用され得る。
【００４７】
作業ツール１８を下げて後ろに傾ける操作中などの、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの後退及び油圧アクチュエータ２０ｃの伸長が同時に要請された場合に、再生が可能である。図３に示されているように、この操作を達成するために、油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたヘッドエンド供給弁３２、及び独立した計量弁７０及び８２が開放され得る。この構成において、加圧流体が、一次加圧源３０から、共通の供給通路６０を通って、油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたヘッドエンド供給弁３２を通って、油圧アクチュエータ２０ｃの第１のチャンバ５２へと流れ得る。同時に、油圧アクチュエータ２０ｃの第２のチャンバ５４からの流体が、共通の第２のチャンバ通路６８を通って、独立した計量弁７０を通って、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの第２のチャンバ５４へと押し込まれ得る。次いで、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂのピストンアセンブリ５０の続いて起こる動きにより、流体が、その第１のチャンバ５２から、共通の第１のチャンバ通路６４を通って、独立した計量弁８２を通って、アキュムレータ４０へと流れ込み、後に使用するためにここに貯蔵される。状況によっては、油圧アクチュエータ２０ｃが、作業ツール１８を後ろに引っ張るよう後退し得ることも考えられる。
【００４８】
アキュムレータ４０内からの流体は、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの伸張を支援するのに使用され得る。また、図３に示されているように、この操作を達成するために、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに結合されたヘッドエンド供給弁及びロッドエンドドレン弁３２、３８、及び独立した計量弁８６が開放され得る。この構成において、加圧流体は、アキュムレータ４０から一次加圧源３０の吸込み側に流れ、これにより、通常一次加圧源３０から利用可能な流れを補足し得る。次いで、補足された流れは、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂを伸張するために、上述した従来の方法でヘッドエンド供給弁及びロッドエンドドレン弁３２、３８を通って方向付けられ得る。アキュムレータ４０が、作業機械１０の任意の油圧アクチュエータを、この方法で（例えば、図３に例示されているように、加圧流体をアキュムレータ４０から、独立した計量弁８６を介して一次加圧源３０の吸込み側に方向付けることにより)支援することが考えられる。さらに、この同じ方法で、アキュムレータ４０が、高い電力需要又は動力源１２の開始操作中にモータのように一次加圧源３０を駆動することにより、動力源１２をトルクアシストすることが考えられる。逆止め弁４７が、アキュムレータ４０からのこのような支援を促進し、その間、エネルギ回復装置４２は、ポンプの吸込み側の逆止め弁に通常関連する空洞化を防止し得る。
【００４９】
油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの支援された伸張中に、作業ツールの上げて捨てる操作中などに、油圧アクチュエータ２０ｃを同時に後退することも可能である。図３に示されているように、この操作を達成するために、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに結合されたロッドエンドドレン弁３８、独立した計量弁８６、油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたロッドエンド供給弁３６、及び独立した計量弁８４が、開放され得る。この構成において、加圧流体が、アキュムレータ４０から一次加圧源３０の吸込み側へと流れ、これにより、通常一次加圧源３０から利用可能な流れを補足し得る。次いで、補足された流れが、共通の供給通路６０を通って、油圧アクチュエータ２０ｃに結合されたロッドエンド供給弁３６を通って、油圧アクチュエータ２０ｃの第２のチャンバ５４へと方向付けられ得る。同時に、油圧アクチュエータ２０ｃの第１のチャンバ５２からの流体が、第１のチャンバ通路６６を通って、独立した計量弁８４を通って、第１のチャンバ通路６４を通って、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの第１のチャンバ５２へと押し込まれ得る。油圧アクチュエータ２０ａ、ｂのピストンアセンブリ５０が、チューブ４８から伸張する時に、結合された第２のチャンバ５４からの流体が、第２のチャンバ５４から、ロッドエンドドレン弁３８を通って、共通のドレン通路６２を通って、エネルギ回復装置４２へと押し込まれ得る。
【００５０】
アキュムレータ４０も、作業機械１０の乗車制御機能と合わせて使用され得る。特に、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂを伸張した後に、実質的に高速で長い距離を走行することが望ましいことがある。しかし、平らでない又はでこぼこな地形が原因となって、上げられた作業ツール１８及びその中に含まれている荷重により、作業機械１０が、不必要に縦揺れする、弾む、又は跳ね返ることがある。アキュムレータ４０は、作業機械１０の望ましくない動きに関連するエネルギのいくらかを吸収する及び放散するよう、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂに選択的に連結され得る。
【００５１】
図３に例示されているように、乗車制御機能が動作可能になると、独立した計量弁８２及び１２２及びヘッドエンド供給弁３２が、油圧アクチュエータ２０ａ、ｂの第１のチャンバ５２内の変動する圧力に応じて、アキュムレータ４０内に加圧流体を貯蔵するよう及びアキュムレータ４０から加圧流体を解放するよう選択的に開放され得る。たとえば、作業ツール１８が、出くわした地形により下方に急傾斜した時には、第１のチャンバ５２内の圧力が増加することがある。作業ツール１８の動きを抑えるために、この増加した圧力が、第１のチャンバ通路６４、流体通路７６、及び独立した計量弁８２を通って、アキュムレータ４０に解放され得る。これに対して、作業ツール１８が上方に急傾斜した時には、第１のチャンバ５２内の圧力が減少することがある。作業ツール１８の急激な下方への反動を防止するために、アキュムレータ４０からの加圧流体が、第２の乗車制御通路１１８、独立した計量弁１２２、及びヘッドエンド供給弁３２を介して、第１のチャンバ５２へと方向付けられ得る。
【００５２】
上述した作業ツール１８の衝撃緩和中に、作業ツール１８の位置が、所望の位置からはずれることがある。作業ツール１８を所望の位置に戻すために、アキュムレータ４０内への及びアキュムレータ４０からの流体の流れが、上述した方法と同様の方法で制御され得る。つまり、ピストンアセンブリ５０の位置が所望の位置より後退した場合、アキュムレータ４０からの加圧流体が、第１のチャンバ５２へと方向付けられ得る。同様に、ピストンアセンブリ５０の位置が所望の位置より伸張した場合、流体が、第１のチャンバ５２からアキュムレータ４０に解放され得る。アキュムレータ４０内の流体量及び圧力が乗車制御機能に十分であることを確実にするために、加圧流体が、一次加圧源３０から方向付けられて、第１の乗車制御通路１１６及び独立した計量弁１２０を介してアキュムレータ４０を充填することがある。
【００５３】
作業機械１０の走行中に、トランスミッションユニット４４からの加圧流体が再生されるような状況があり得る。たとえば、作業機械が静止している時のバケットのピン止めの状況中に、トランスミッションポンプ１０６は、まだ流体を加圧中であり、この加圧流体をモータ１０４を方向付けている。この状況において、モータ１０４が、牽引装置１４を無益にスリップ又はスピンさせる余分なトルクを牽引装置１４に働かせることがある。代わりに、加圧流体の１部分が、作業ツール１８の動きを支援するよう、流体通路１０８又は１１０からアキュムレータ４０へと又は油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの１つ以上へと方向変更され得る。具体的には、図３に例示されているように、独立した計量弁８８が、流体が、流体通路１０８又は１１０の１つから、トランスミッションユニット４４のレゾルバ１１２を通って、独立した計量弁８８を通って、流体通路８０を通って、アキュムレータ４０へと流れるのを可能にするよう開放され得る。したがって、通常ならば余分なトルクとして無駄になっていたエネルギが、将来アキュムレータ４０内で使用するために保存されるか又は作業ツール１８又は動力源１２を増強するよう使用され得る。
【００５４】
また、加圧流体をアキュムレータ４０からトランスミッションユニット４４に移すことが望ましい時があるかもしれない。この状況において、独立した計量弁９０が、アキュムレータ４０から、流体通路８０を通って、独立した計量弁９０を通って、補給弁１１４を通って、流体通路１０８又は１１０の１つへと流体が流れることを可能にするよう開放され得る。
【００５５】
開示されている油圧システムは、多くの利点を有する。たとえば、アキュムレータ４０内に貯蔵されている流体を一次加圧源３０の吸込入口へと方向付けることにより、一次加圧源３０が必要とする加圧流体の量が減少し得る。したがって、より少ない外部エネルギしか消費しない、より低費用の加圧源が利用され、これにより、作業機械１０の効率全体が増加する。アキュムレータ４０内に貯蔵されている加圧流体又は油圧アクチュエータ２０ａ、ｂを動かすために油圧アクチュエータ２０ｃから解放された加圧流体を使用することにより、一次加圧源３０が必要とする加圧流体の量がさらに減少し得る。この方法で、作業機械１０の効率が、さらに向上することとなる。
【００５６】
また、アキュムレータ４０は、再生イベント中に一次加圧源３０の吸込み側から隔離されるので、隔離されない場合には利用可能である圧力より高圧を有する流体で充填され得る。つまり、油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃの１つ以上から排出する流体が、一次加圧源３０への圧力損失なく、アキュムレータ４０のみに方向付けられるので、流体の圧力は、およそ１５０〜２００バール程度の、高いまま維持される。このより高い圧力は、たとえば乗車制御などの追加使用に役立つ。
【００５７】
その上、再生された流体（例えば、アキュムレータ４０からの及び／又は油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃからの流体)が、動力源１２を支援するのに使用されるので、作業機械１０を所与の速度まで加速させるのに又は作業機械１０の速度を維持するのに必要な燃料の量が減少し得る。燃料が減少すると、作業機械１０の操作費用も減少する。代替形態として、流体再生によってもたらされる動力支援により、動力源１２の全体の寸法を減少させることが可能となり得る。さらに、アキュムレータ４０からの及び／又は油圧アクチュエータ２０ａ〜ｃからの支援により、動力源１２は、作業機械１０に対する荷重の変化に関係なく、より一定の速度で操作され得る。動力源１２がほぼ一定の速度であると、エミッション、雑音レベル、及び燃料消費量が低下する。
【００５８】
さらに、油圧システム２６は、作業機械１０を減速するのに、或いは他の作業機械システムに利用可能な電力出力を選択的に減少させるのに使用され得る。特に、一次加圧源３０に係合することにより、及び生成された加圧流体をアキュムレータ４０へと方向付けることにより、作業機械１０の動きに対向する力が働くことがある。流体を加圧するよう一次加圧源３０によって消費されたトルクは、動力源１２の回転に対抗し、したがって、トランスミッションユニット４４の動作に対抗することがある。この同じ方法で、油圧システム２６は、動力源１２からの電力を消費することにより、牽引装置１４のスリップを最小限に抑えるのに利用され、これにより、トランスミッションユニット４４を介して牽引装置１４に利用可能な電力が減少することがある。これに対して、油圧システム２６からの再生された流体が、トランスミッションユニット４４の速度及び／又はトルク出力を増加するよう、トランスミッションユニット４４に利用可能となることがある。
【００５９】
最後に、一次加圧源３０が、再生イベント中にも流体を加圧するのに効果的に利用されるので、動力源１２の電力出力がより安定したものとなり得る。具体的には、再生中の一次加圧源３０の動作能力により、一次加圧源３０がほぼ連続的に操作され得る。このように安定して電力を動力源１２から引き込むことにより、動力源１２の非効率な燃料消費量の変動が最小限に抑えられ得る。その上、この操作を促進するのに必要な最小数の計量弁により、低費用のシステムが可能となる。
【００６０】
本発明による方法及びシステムの様々な修正形態及び変形形態が作られ得ることは、当業者には明らかであろう。本明細書に開示されている方法及びシステムの仕様を考慮し、実践することにより、当業者には、本方法及びシステムの他の実施形態が明らかとなろう。仕様及び例は単なる例示であり、本発明の真の範囲は、頭記の特許請求の範囲及びそれらの等価物に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】開示されている例示的な作業機械を示す絵画図である。
【図２】図１の作業機械と共に使用するための、開示されている例示的な油圧システムの概略回路図である。
【図３】図２の油圧システムの動作中に起こり得る、開示されている異なる例示的な流体連結及び関連するシステム操作を示す表である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  作業機械
１２  動力源
１４  牽引装置
１６  運転室
１８  作業ツール
２０ａ  油圧アクチュエータ
２０ｂ  油圧アクチュエータ
２０ｃ  油圧アクチュエータ
２２  フレーム
２４  オペレータインターフェース装置
２６  油圧システム
２８  タンク
３０  一次加圧源
３２  ヘッドエンド供給弁
３４  ヘッドエンドドレン弁
３６  ロッドエンド供給弁
３８  ロッドエンドドレン弁
４０  アキュムレータ
４２  エネルギ回復装置
４４  トランスミッションユニット
４５  吸込みライン
４６  カウンタシャフト
４７  逆止め弁
４８  チューブ
５０  ピストンアセンブリ
５２  第１のチャンバ
５４  第２のチャンバ
５６  第１の油圧面
５８  第２の油圧面
６０  共通の供給通路
６２  共通のドレン通路
６４  第１のチャンバ通路
６６  第１のチャンバ通路
６８  第２のチャンバ通路
７０  独立した計量弁
７２  独立した計量弁
７４  流体通路
７６  流体通路
７８  流体通路
８０  流体通路
８１  流体通路
８２  独立した計量弁
８４  独立した計量弁
８６  独立した計量弁
８８  独立した計量弁
９０  独立した計量弁
９２  独立した計量弁
９４  駆動要素
９６  被駆動要素
９８  エネルギ貯蔵手段
１００  流体通路
１０２  吸込みライン
１０４  モータ
１０６  トランスミッションポンプ
１０８  流体通路
１１０  流体通路
１１２  レゾルバ
１１４  補給弁
１１６  第１の乗車制御通路
１１８  第２の乗車制御通路
１２０  独立した計量弁
１２２  独立した計量弁
【図１】
0005184788.tif 000002
【図２】
0005184788.tif 000003
【図３】
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