(57)【要約】可動装置、例えば、履帯式装置のコンシューマを制御するための油圧式デュアルサーキットシステムを開示する。２つの油圧回路は合流弁によって合流させることができ、回路が合流された場合に、逆止弁等の装置によって、圧力媒体の需要量が少ない一方の回路に存在する高い負荷圧力は、低い負荷圧力を有する他方の回路に送られることはない。好ましい変形では、合流弁は、対応する回路のポンプ圧力と負荷圧力を受ける２つの圧力補償弁を有し、その上流には逆止弁が設けられている。
2006505750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動装置、特に、履帯式装置のコンシューマを制御するための油圧式デュアルサーキットシステムであって、かつ、
各油圧式回路（２、４）に対して可変容量型ポンプが設けられ、
対応するコンシューマに圧力媒体が供給され、
一方の回路（２、４）の前記可変容量型ポンプが他方の回路（４、２）に圧力媒体を送り、前記可変容量型ポンプの両方によって圧力媒体が前記他方の回路（４、２）に供給されるように、前記回路（２、４）が合流弁（３８）を介して接続されるように構成され、
前記可変容量型ポンプは、それぞれ対応する前記回路（２、４）の負荷圧力に従って制御される油圧式デュアルサーキットシステムであって、
前記合流弁（３８）は、前記回路（２、４）にそれぞれ対応して設けられた２つの弁手段（４０、４２；５０、５２）を有し、前記他方の回路（４、２）への接続が対応する前記回路（２、４）の前記負荷圧力とポンプ圧力に従って開かれ、前記負荷圧力を伝達する経路部分の接続は、前記他方の回路（４、２）からの前記負荷圧力が、対応する前記回路（２、４）に送られないように構成されていることを特徴とする油圧式デュアルサーキットシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記合流弁（３８）は、２つの圧力補償弁（４０、４２）を有し、
前記圧力補償弁（４０）は、閉方向において前記回路（２）に作用する前記ポンプ圧力を受け、開方向において前記負荷圧力を受け、
前記圧力補償弁（４２）は、前記回路（４）の前記ポンプ圧力と前記負荷圧力を受け、
前記圧力補償弁（４０、４２）は、前記回路（２、４）の圧力ライン（１４、１６）およびＬＳライン（２８、３０）を介して接続されるように構成され、
前記ＬＳライン（２８、３０）には、高い負荷圧力を有する前記回路（２、４）から低い負荷圧力を有する前記回路（４、２）への制御油の流れを防ぐ逆止弁（５０、５２）が設けられていることを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記圧力補償弁（４０、４２）は、開方向において作用するばね（４４）をそれぞれ有し、前記ばねのスプリング力は前記ポンプにおける圧力低下よりも小さいことを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記合流弁（３８）は弁ブロックのサンドイッチ板（３６）に支持されていることを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
デュアルサーキットシステムまたは単一サーキットシステムに選択的に調節できるように、前記合流弁をロックするためのロック手段（５４）を有することを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項６】
請求項２および請求項６において、
各ロック手段は、前記圧力補償弁（４０、４２）に対応して設けられた制御弁（５４）を有し、
対応する前記回路（２、４）の前記負荷圧力、前記タンク圧力、または、前記ポンプ圧力の高い方が、前記圧力補償弁（４０、４２）のばねチャンバに選択的に入力されることを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項７】
請求項６において、
前記制御弁（５４）は、電気的に作動する４／３方向制御弁であることを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記コンシューマは、クローラー装置の２つの履板、あるいは、ショベル、アーム、ブーム、ターンテーブル等の前記クローラー装置の付属ユニットの走行ギア駆動機構であることを特徴とするデュアルサーキットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動装置、特に、請求項１の前文における履帯式装置のコンシューマを制御するための油圧式デュアルサーキットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，１７０，２６１Ｂ１号は、可動装置、例えば、無限軌道装置や履帯式装置の油圧式のデュアルサーキットシステムを開示している。このような履帯式装置では、走行ギアは２つの履板を有し、各履板は油圧回路の１つを介して別々に制御することができる。履帯式装置の２つの油圧回路には、ターンテーブル、ブーム、アーム、ショベル等の装置も接続される。２つの油圧回路のそれぞれには、可変容量型ポンプによって圧力媒体が供給され、各可変容量型ポンプは対応する回路のコンシューマの最高負荷圧力に従って制御される。
【０００３】
２つの履板に加えて装置の少なくとも１つのコンシューマを作動させる場合には、圧力媒体の不十分な供給を回避するために、２つの油圧回路を合流させる場合がある。米国特許第６，１７０，２６１Ｂ１号に開示された解決手段では、合流弁を介して２つの油圧回路を合流させ、２つのポンプに接続された圧力ラインおよび２つの回路の負荷圧力伝達ラインを合流させる。合流弁の制御は、別のコンシューマに圧力媒体を供給することによって行われる。また、オペレータが手動で２つの回路を合流させることもできる。
【０００４】
この解決手段の欠点は、例えば、一方の油圧回路に接続され、圧力媒体の需要量が多く、低い圧力を有するコンシューマを作動させ、他方の油圧回路に接続され、圧力媒体の需要量が少なく、高い圧力を有するコンシューマを作動させる場合に、２つの回路が、後者の回路の高い負荷圧力が前者の回路にも存在するように合流弁を介して接続されることである。この高い負荷圧力によって、第１の回路のポンプ出力は上昇し、両回路は高い圧力レベルとなる。前者の油圧回路の圧力は再び必要な圧力レベルに降下させなければならず、かなりのエネルギー損失が生じる。米国特許第６，１７０，２６１Ｂ１号に係る解決手段の別の欠点は、追加コンシューマから負荷圧力をタップし、合流弁を作動させるために回路技術の点でかなりの複雑さが必要となることである。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、２つの回路の合流時にエネルギー損失を最小化するとともに単純な構造を有する油圧式デュアルサーキットシステムを提供する目的に基づくものである。
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴を有する油圧式デュアルサーキットシステムによって達成される。
【０００７】
本発明によれば、油圧式デュアルサーキットシステムは２つの弁手段を有する合流弁を備え、各弁手段は、２つの回路の合流時に、圧力媒体の需要量が少ない回路に作用する高い負荷圧力が、負荷圧力の需要量が少なく、圧力媒体の需要量が多い他方の回路に流れることを防止する。すなわち、２つの回路では、実際の要求に対応する負荷圧力が対応する可変容量型ポンプに送られ、圧力媒体の需要量が少ない回路に高い圧力が存在する場合には、可変容量型ポンプの出力は上昇せず、上述した解決手段と比較してエネルギー損失は最小化される。本発明に係る解決手段は、圧力媒体の需要量が多い回路に高い圧力が存在する場合にも適用でき、低い負荷圧力が第２の回路に存在していれば、高い負荷圧力は第２の回路に送られる。
【０００８】
本発明の具体的な実施形態では、合流弁は、各回路にそれぞれ対応して設けられた２つの圧力補償弁を有する。これらの圧力補償弁は、開方向において各回路においてタップされた負荷圧力を受け、閉方向において各ポンプ圧力を受ける。また、圧力補償弁に接続された負荷圧力ラインには逆止弁等が設けられ、逆止弁等は、圧力補償弁が開いている時に、合流対象の回路からの高い負荷圧力が、開かれた圧力補償弁を介して対応する回路に送られることを防止する。すなわち、負荷の高い回路に対応する圧力補償弁が開く場合にのみ、高い負荷圧力を他方の回路に送ることができる。
【０００９】
２つの圧力補償弁と２つの逆止弁とを有する解決手段は非常に簡単な構成を有し、作動にはポンプ圧力と負荷圧力をタップすることが必要なだけである。
【００１０】
この変形としては、圧力補償弁は、開方向において、負荷圧力に加え、例えば、ばねの力を受ける場合、ばねのスプリング力はポンプのΔｐよりも小さいことが特に好ましい。
【００１１】
可動装置、例えば、履帯式装置のコンシューマと走行ギアを作動させるためのバルブアセンブリがプレート設計の制御ブロックに組み合わされる場合には、２つの圧力補償弁と対応する逆止弁がサンドイッチ板に組み合わされることが好ましい。２つの回路との連結が極めて単純になるからである。
【００１２】
上述した解決手段では、２つの回路の合流は、圧力補償弁に存在する圧力（ポンプ圧力、負荷圧力）に従って自動的に行われる。任意に干渉する場合には、本発明の有利な特徴では、開方向に作用する圧力補償弁の制御面に作用する制御圧力、例えば、負荷圧力を、方向制御弁を介してタップする。例えば、基本位置では、方向制御弁の出口ポートは、負荷圧力を受ける対応する圧力補償弁のばねチャンバをタンクに接続し、圧力補償弁は常に閉位置に維持され、圧力補償弁を介した２つの回路の合流は不可能となる。方向制御弁の別のスイッチング位置では、２つのポンプ圧力の高い方をばねチャンバに入力することができる。このスイッチング位置では、各圧力補償弁は常に開いており、２つの回路は圧力補償弁を介して接続される。第３のスイッチング位置では、負荷圧力がばねチャンバに存在する。そして、合流弁は上述した自動モードで動作する。
【００１３】
方向制御弁は、好ましくは、オペレータによって上述した動作位置（自動動作、回路ロック、回路合流）の１つに任意に切り替えることができる電気的に作動する４／３方向制御弁として実現される。
【００１４】
本発明に係る油圧式のデュアルサーキットシステムは、油圧モータが各回路を介して２つの履板のそれぞれを駆動するために作動される履帯式装置において特に有利に採用することができる。
【００１５】
本発明のその他の利点はさらなる従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態を、概略図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００１７】
パワーショベル制御装置１は、２つの油圧回路２、４を有するデュアルサーキットシステムとして設計され、各回路には可変容量型ポンプ（図示せず）によって圧力媒体が供給される。図１に示す制御装置を有するパワーショベルは、２つの履板を備えた走行ギアを有し、走行駆動機構には、２つの回路２、４を介して圧力媒体が互いに独立して供給される。走行駆動機構に加え、例えば、ターンテーブル、アーム、ショベル、ブーム等のパワーショベルの他のコンシューマもデュアルサーキットシステムを介して作動する。
【００１８】
図１に係るパワーショベル制御装置を構成する制御ブロックはディスク設計として実現され、２つの可変容量型ポンプ（図示せず）が制御ブロックにおいて圧力ポートＰ１、Ｐ２に接続されている。制御ブロックは、タンクポートＴ、左右の履板のための駆動機構がそれぞれ接続された作動ポートＡ１、Ｂ１およびＡ２、Ｂ２を有する。その他のポートＡ３、Ｂ３、Ａ４、Ｂ４等も、パワーショベルのその他のコンシューマ、例えば、ターンテーブルの駆動機構、アーム、ショベルまたはブームの作動のための油圧シリンダの接続に使用される。図示する実施形態では、ブームはポートＡ２、Ｂ２に接続され、ショベルはポートＡ４、Ｂ４に接続されているものとする。
【００１９】
図示する制御ブロックは、２つの負荷圧力ポートＬＳ１、ＬＳ２をさらに有し、負荷圧力ポートＬＳ１、ＬＳ２を介して回路２、４に作用する負荷圧力がタップされ、可変容量型ポンプの供給制御弁（図示せず）に伝達される。したがって、後者はこの最高負荷圧力に従って制御される。
【００２０】
上述したコンシューマの作動は、それぞれが調和して変化する方向制御弁群６によって行われ、各方向制御弁６の下流には圧力補償弁８が設けられている。方向制御弁６は、可変絞りオリフィスを構成する速度部材と、方向部材とを有し、絞りオリフィスは圧力補償弁８の上流に設けられ、方向部材は圧力補償弁８の下流に設けられている。各圧力補償弁８は、閉方向において負荷圧力を受け、開方向において方向制御弁６の絞りオリフィスの下流の圧力を受ける。圧力補償弁のピストンは、制御圧力に従って比例可変方向制御弁６の絞りオリフィスの圧力低下が一定に保たれる制御位置を維持し、負荷圧力独立流量制御が可能となる。同様なＬＳ（ｌｏａｄ  ｓｅｎｓｉｎｇ：負荷感知）制御装置は公知であるため、方向制御弁６と下流にある圧力補償弁８の構成の詳細な説明は省略する。方向制御弁６の制御は、各パイロット弁１０、１２を使用して行われ、各パイロット弁１０、１２を介して制御圧力が方向制御弁６のスプールの端部側制御面に入力される。これらのパイロット弁は、例えば、ジョイスティックの作動変位に従って作動する。
【００２１】
方向制御弁６のポートは、圧力ライン１４、１６を介して圧力ポートＰ１または圧力ポートＰ２と接続されている。各方向制御弁は、それぞれが対応するコンシューマポートＡ、Ｂに作動ライン１８または作動ライン２０を介して接続された２つの作動ポートを有する。コンシューマから圧力媒体を戻すために、方向制御弁６の出口ポートは制御ブロックのタンクポートＴにタンクライン２２を介して接続されている。
【００２２】
作動ラインには、コンシューマに伝達される最高圧力を制限するための圧力制限弁がさらに設けられている。作動ポートＡ２、Ｂ２、Ｂ１、Ｂ３、Ａ４の圧力を制限する圧力制限弁（図示せず）は抗キャビテーション機能によって実現され、コンシューマを前進させる場合には、キャビテーション現象を回避するためにタンクから圧力媒体が補充される。２つの回路２、４の負荷圧力ポートＬＳにそれぞれ接続された負荷圧力信号ライン２８、３０は、ＬＳ流量調整弁３２またはＬＳ流量調整弁３４を介して共通タンクライン２２に接続されている。
【００２３】
圧力補償弁８は、完全に開いた端部位置では、入口に存在する圧力（絞りオリフィスの下流の圧力）を負荷圧力ライン２８または負荷圧力ライン３０に送るように実現されており、後者には回路２または回路４の最高負荷圧力が常に存在する。
【００２４】
対応する圧力補償弁８、パイロット弁１０、１２、圧力制限弁２４、２５を備えた上述した方向制御弁は、ディスクまたは共通制御ブロックにそれぞれ設けられる。２つの油圧回路２、４を接続するために、サンドイッチ板３６には合流弁３８が設けられ、所定の動作条件において２つの油圧回路２、４の圧力ライン１４、１６が合流され、作動対象のコンシューマには両方の可変容量型ポンプから圧力媒体が供給される。
【００２５】
合流弁の構成を、図２に係る拡大図を参照して説明する。
【００２６】
合流弁３８は、ばね４４によって開放位置にバイアスされた２つの圧力補償弁４０、４２を有する。ばねのスプリング力は、ポンプのΔｐよりも多少小さくなるように設計されている。例えば、後者が約２０バールである場合、ばね４４のスプリング力は約１０〜１９バールである。
【００２７】
図２における上側の圧力補償弁４０は回路２に対応して設けられ、下側の圧力補償弁４２は回路４に対応して設けられている。圧力ライン１４に存在する圧力（ポンプ圧力）は閉方向に作用する圧力補償弁４０の制御面に伝達され、回路２の負荷圧力ライン２８に存在する最高負荷圧力は制御ライン４６を介してタップされ、開方向に作用する圧力補償弁４０の制御面に伝達される。図示する実施形態では、制御ライン４６はばね４４のばねチャンバに接続されている。
【００２８】
したがって、第２の回路４の圧力ライン１６に存在する圧力が閉方向に作用する圧力補償弁４２の制御面に伝達され、負荷圧力信号ライン３０の圧力は制御ライン４８を介して圧力補償弁４２のばねチャンバに伝達される。
【００２９】
圧力補償弁４０、４２の２つの入口ポートＰ、ＬＳは、それぞれ対応する圧力ライン１４、１６および負荷圧力信号ライン２８、３０に接続されている。圧力補償弁４０、４２のＬＳポートの上流には、負荷圧力信号ライン１４または負荷圧力信号ライン１６から対応するＬＳポートに圧力媒体を流れさせ、反対方向では遮断する逆止弁５０、５２が設けられている。
【００３０】
２つの出口ポートＡ、Ｂは、各回路２、４の負荷圧力信号ライン２８、３０または圧力ライン１４、１６に接続されている。
【００３１】
この合流弁の機能を、パワーショベル制御装置の２つの動作条件を参照して説明する。
【００３２】
まず、作動ポートＡ２、Ｂ２に接続されたコンシューマ、例えば、ブームが多量の圧力媒体を必要とし、比較的低いポンプ圧力が油圧回路２に存在する動作条件を考える。一方、第２の回路４の作動ポートＡ４、Ｂ４に接続されたコンシューマ、例えば、ショベルは、比較的高いポンプ圧力で少量の圧力媒体のみを必要とする。この動作条件では、第２の回路４に対応する補償弁４２は高いポンプ圧力によって閉位置に保持され、第１の回路２に対応する圧力補償弁４０は、減少したポンプ圧力によってポートＰ、ＬＳがポートＡ、Ｂに接続される制御位置に設定される。したがって、第２の回路４に対応する可変容量型ポンプは圧力媒体を第１の回路２に接続されたブーム（ポートＡ２、Ｂ２）に送り、このコンシューマの圧力媒体の需要が満たされる。逆止弁５０は、負荷圧力信号ライン３０に存在する高い負荷圧力が第１の回路２の負荷圧力信号ライン２８に送られることを防ぎ、第１の回路２の圧力レベルは低いままに維持され、上述したエネルギー損失は発生しない。制御位置では、圧力補償弁５０は、圧力媒体流を第２の回路４の高い圧力レベルから第１の回路２で必要な圧力レベルまで減少させる。
【００３３】
ここで、履帯式装置が直線的に走行し、両方の履板に最大量の圧力媒体が供給されているものとする。両方の可変容量型ポンプは最大能力で動作し、圧力補償弁は閉方向の最高ポンプ圧力を受けて閉じられ、回路２、４は互いに切り離されている。ここで、別のコンシューマ、例えば、ブーム（ポートＡ２、Ｂ２）が追加されると、このコンシューマの圧力媒体の需要によって第１の回路の圧力が低下する。合流弁３８が設けられていない場合には、左側履板（ポートＡ１、Ｂ１）への圧力媒体の供給が不十分となり、履帯式装置は曲線的に走行することになる。しかし、これは合流装置３０によって以下のように防止される。
【００３４】
第１の回路２の圧力低下と対応するポンプ圧力の減少のために、圧力補償弁４０は調整位置に設定され、２つの回路２、４が互いに接続される。２つの回路が接続されると、第２の回路４のポンプ圧力も低下し、第２の回路４に対応する圧力補償弁４２も開き、２つの回路２、４は圧力補償弁４０、４２を介して互いに接続される。すなわち、飽差下で動作する一種のＬＩＰＤ（負荷圧力独立分配）単一サーキットシステムが確立され、履帯式装置の直線的な走行が維持され、追加されたコンシューマ（ブーム）に圧力媒体が供給される。
【００３５】
上述した実施形態の場合には、合流弁３８は自動的に作動し、少なくとも１つの回路で飽差が生じた場合に２つの回路２、４を接続する。例えば１つのコンシューマへの最適な供給を確保するために、２つの回路をオペレータが任意に合流させることが必要である場合がある。しかし、合流を防止するために、２つの回路を互いにロックすることが必要な場合もある。
【００３６】
これらの変形は、開方向に作用する圧力補償弁４０、４２（ばねチャンバ）の制御面に、直接ではなく、図３に係る各制御弁５４を介して接続された２つの制御ライン４６、４８によって比較的簡単に実現することができる。
【００３７】
図３に示す制御弁５４は、４／３方向制御弁として実現され、圧力ポートＰ、ＬＳポートＬＳ、タンクポートＴ、ばねチャンバへの制御ライン４６または４８に接続された制御ポートＳを有する。ＬＳポートは、各回路２、４の負荷圧力信号ライン２８または３０に接続されている。圧力ポートＰは、シャトル弁５６を介して２つの油圧回路２、４の２つの圧力ライン１４、１６に接続されている。シャトル弁５６によって、２つのポンプ圧力の高い方が常に圧力ポートＰに伝達される。制御弁５４の図示する基本位置（０）では、圧力ポートＰとＬＳポートＬＳは遮断され、制御ライン４６（４８）はタンクポートＴに接続される。すなわち、タンク圧力がばねチャンバに存在し、各圧力補償弁４０、４２はアクティブなポンプ圧力によって閉位置にバイアスされ、２つの圧力補償弁４０、４４が閉じられ、２つの回路２、４は互いに対してロックされる。
【００３８】
電気的に作動する制御弁５４がスイッチング位置（ａ）に切り替えられると、各回路２、４に存在する負荷圧力は制御弁５４を通過して制御ライン４６（４８）に送られ、合流弁３８は図１、２の説明と同様に作動する。
【００３９】
制御弁５４が（ｂ）で示される位置に切り替えられると、圧力ポートＰは制御ポートＳに接続され、２つのポンプ圧力の高い方がばねチャンバに作用し、対応する圧力補償弁４０（４２）は、ばね４４の力によって開位置に保持される。すなわち、装置は、両方のポンプによって圧力媒体がコンシューマに供給される単一サーキットシステムとして動作する。
【００４０】
可動装置、例えば、履帯式装置のコンシューマを制御するための油圧式デュアルサーキットシステムを開示する。２つの油圧回路は合流弁によって合流させることができ、回路が合流された場合に、逆止弁等の装置によって、圧力媒体の需要量が少ない一方の回路に存在する高い負荷圧力は、低い負荷圧力を有する他方の回路に送られることはない。好ましい変形では、合流弁は、対応する回路のポンプ圧力と負荷圧力を受ける２つの圧力補償弁を有し、その上流には逆止弁が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、履帯式装置を動作させるための制御ブロックの回路図の抜粋を示す。
【図２】図２は、図１の回路図の詳細図を示す。
【図３】図３は、図２に係る回路図の圧力補償弁を制御するための方向制御弁を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１  パワーショベル制御装置
２  第１の回路
４  第２の回路
６  方向制御弁
８  圧力補償弁
１０  パイロット弁
１２  パイロット弁
１４  圧力ライン
１６  圧力ライン
１８  作動ライン
２０  作動ライン
２２  タンクライン
２４  圧力制限弁
２６  圧力制限弁
２８  負荷圧力信号ライン
３０  負荷圧力信号ライン
３２  ＬＳ流量調節弁
３４  ＬＳ流量調節弁
３６  サンドイッチ板
３８  合流弁
４０  圧力補償弁
４２  圧力補償弁
４４  ばね
４６  制御ライン
４８  制御ライン
５０  逆止弁
５２  逆止弁
５４  制御弁
５６  シャトル弁
【図１】
2006505750.tif 000003
【図２】
2006505750.tif 000004
【図３】
2006505750.tif 000005
【国際調査報告】
2006505750.tif 000006
2006505750.tif 000007
2006505750.tif 000008
2006505750.tif 000009
2006505750.tif 000010
2006505750.tif 000011