(57)【要約】高出力レベルでエネルギを効率的に貯蔵し復元する能力を維持しながら、より高い効率、より小さいパッケージ寸法、より軽い重量、一体構造、耐久性及び向上した信頼性を提供するための車両用油圧エネルギ貯蔵システム。
2004522905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムであって、
高圧アキュムレータと、
並列に設けられた第一の低圧アキュムレータ及び第二の低圧アキュムレータと、
ポンプ／モータがポンプモードで駆動されたときに第一及び第二の低圧アキュムレータから流体を高圧アキュムレータに汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されるときに流体を第一及び第二の低圧アキュムレータに戻すために前記高圧アキュムレータ並びに前記第一及び第二の低圧アキュムレータと流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、
前記ポンプ／モータから前記第二の低圧アキュムレータへと流体の一部を一方向に流すために前記ポンプ／モータがモータモードにあるとき前記ポンプ／モータと前記第二の低圧アキュムレータの間に直列に設けられた第一の逆止弁と、
前記ポンプ／モータのケース、前記第二の低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータの間で直列に流体連通している冷却器と、
前記ポンプ／モータがポンプモードにあるときに流体の前記一部分を冷却するために前記第二の低圧アキュムレータからポンプ／モータケース及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体を一方向に流すために前記第二の低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータケースの間に直列に設けられた第二の逆止弁と
を備えてなる油圧エネルギ貯蔵システム。
【請求項２】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムであって、
高圧アキュムレータと、
並列に設けられた第一の低圧アキュムレータ及び第二の低圧アキュムレータと、
ポンプ／モータがポンプモードで駆動されたときに第一及び第二の低圧アキュムレータから流体を高圧アキュムレータに汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されるときに流体を第一及び第二の低圧アキュムレータに戻すために前記高圧アキュムレータ並びに前記第一及び第二の低圧アキュムレータと流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、
前記ポンプ／モータからポンプケースと冷却器を通して流体の一部を一方向に流すためにポンプ／モータ、ポンプケースと冷却器の間に直列に設けられた第一の逆止弁と、
前記ポンプ／モータがモータモードにあるときに流体の前記一部分を冷却するために前記冷却器から前記第二の低圧アキュムレータへと流体の前記一部分を一方向に流すために前記冷却器と前記第二の低圧アキュムレータの間に直列に設けらた第二の逆止弁と、
前記第二の低圧アキュムレータ及び前記ポンプ／モータと直列に設けられた第三の逆止弁と、
前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の前記一部分を冷却するために前記第二の低圧アキュムレータから前記ポンプ／モータケースへと及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体の一部分を一方向に流すために前記冷却器及び第一の逆止弁と直列に設けられた第４の逆止弁と
を備えてなる油圧エネルギ貯蔵システム。
【請求項３】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータであって、
長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングと、
前記高圧室内で軸方向に往復移動するために前記高圧室内に横断方向に取り付けられた高圧ピストンと、
前記低圧室内で軸方向に往復移動するために前記低圧室内に横断方向に取り付けられた低圧ピストンと、
往復移動の間に前記円筒状ハウジングの長手方向軸に対して垂直に前記両ピストンを維持するために前記高圧ピストンを前記低圧ピストンに接続する少なくとも３本の等間隔に設けられたロッドと
を備えてなる補正アキュムレータ。
【請求項４】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータであって、
長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングで、前記低圧室が前記高圧室から離れた気体側端と前記高圧室に隣接する流体側端を有する円筒状ハウジングと、
前記高圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、
前記低圧室内で軸方向に往復移動するために取り付けられた低圧ピストンと、
前記高圧ピストンと前記低圧ピストンを共に連結する少なくとも１本の連接ロッドと、
低圧端に隣接して前記低圧室内に取り付けられた第一の位置センサと、
高圧端に隣接して前記低圧室内に取り付けられた第二の位置センサとをそなえてなり、
それにより第一及び第二の位置センサが前記低圧室内における前記低圧ピストンの往復移動を制御する
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項５】
請求項４に記載の補正アキュムレータであって、
さらに、高圧流体室と流体連通した圧力センサを具備してなり、
それにより第二の位置センサまたは圧力センサが前記高圧ピストンおよび前記低圧ピストンの往復移動を制御し、そして加熱システムを作動させる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の補正アキュムレータにおいて、
気体側端が端壁を有し、
前記第一の位置センサが前記端壁に取り付けられている
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項７】
請求項６に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記第一の位置センサが長手方向軸上で端壁に取り付けられ、
超音波変換器を備えてなる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項８】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータであって、
長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有し、前記高圧室及び前記低圧室のそれぞれが互いに離隔した気体側端と互いに隣接した流体側端とを有する円筒状ハウジングと、
前記高圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、
前記低圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた低圧ピストンと、
前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンを一緒に軸方向に整列させて連結する少なくとも１本の連接ロッドと、
前記円筒状ハウジングの一端上に設けられた弁ブロックと、
前記高圧室流体側端を前記弁ブロックに連通する高圧導管と、
前記低圧室流体側端を前記弁ブロックに連通する低圧導管と
を備えてなる補正アキュムレータ。
【請求項９】
請求項８に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記高圧導管及び前記低圧導管が前記円筒状ハウジングの外部にある
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記高圧導管及び低圧導管は円筒状ハウジングの内部にあり、前記長手方向軸に対して平行に配置され、前記低圧ピストンを貫通しており、
さらに、前記高圧導管及び前記低圧導管と摺動自在に系合しそして密封するために前記低圧ピストンに形成された密封手段を備えてなる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１１】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータであって、
長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有し、前記高圧室及び前記低圧室の一方が他方よりも大きな直径を有する円筒状ハウジングと、
前記高圧室内で往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、
前記低圧シリンダ内で往復移動するために摺動自在に取り付けられた低圧ピストンとを備えてなり、
前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンの一方が他方より大きな直径を有する
前記高圧シリンダと前記低圧シリンダとの間に流量不均衡を生じさせるために前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンの一方が他方より大きな直径を有し、
さらに、ポンプ／モータがポンプモードで駆動されているとき前記低圧室から流体を前記高圧室に汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されているとき流体を前記低圧室に戻すために前記高圧室及び前記低圧室と流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、
ポンプモードまたはモータモードの際に、前記高圧シリンダと前記低圧シリンダの間の流量不均衡に起因して前記高圧室または前記低圧室からの流体の一部分を受け入れ及び排出するために前記低圧室と並列に設けられた低圧アキュムレータと、
前記ポンプ／モータケーシングと流体連通している冷却器と、
前記ポンプ／モータから前記ポンプケース及び前記冷却器を通る流体の一部分を一方向に流すために前記ポンプ／モータ、前記ポンプケースと前記冷却器の間に直列に設けられた第一の逆止弁と、
前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の一部分を冷却するため前記冷却器から前記低圧アキュムレータへと流体の前記一部分を一方向に流すために前記冷却器及び前記低圧アキュムレータと直列に設けられた第二の逆止弁と、
前記低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータと直列に設けられた第三の逆止弁と、
前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の一部の冷却のために前記低圧アキュムレータから前記ポンプ／モータケースへ及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体の一部を一方向に流すために設けられた第四の逆止弁とを備えてなる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記高圧ピストンが前記低圧ピストンよりも大きくて、
それにより前記高圧室からの流出が前記低圧室への流入より大きくなって、高い流体圧力を維持し、前記高圧シリンダから前記低圧シリンダへの正の流量不均衡を発生する
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記低圧アキュムレータが、低圧室内に同心に形成された環状の室であり、その環状アキュムレータ室内には、環状アキュムレータピストンがその中で往復移動するために摺動自在に取り付けて設けられている
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記環状アキュムレータピストンが細長い環状リングの形である
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１５】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータであって、
長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングと、
前記高圧室内で軸方向に往復移動するために前記高圧室に横断方向に取り付けられた高圧ピストンと、
前記低圧室内で往復移動するために前記低圧室に横断方向に的に取り付けられた低圧環状ピストンと、
往復移動の間に前記円筒状ハウジングの長手方向軸に対して垂直に前記両ピストンを維持するために前記高圧ピストンを前記低圧ピストンに接続する少なくとも３本の等間隔に設けられたロッドと、
前記低圧環状ピストンと同心でその中に設けられた前記低圧室の中心に形成された低圧アキュムレータシリンダと、
前記低圧アキュムレータシリンダと前記環状ピストンの間に形成されて、それにより前記環状ピストンが前記低圧アキュムレータシリンダと摺動嵌合する密封手段と、
中を通って流体を循環させるためのケースを有し、ポンプ／モータがポンプモードにあるときに前記低圧室から及び前記低圧アキュムレータから流体を前記高圧室に汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードにあるときに流体を前記高圧室から前記低圧室に及び前記低圧アキュムレータに戻すために前記高圧室、前記低圧室及び前記低圧アキュムレータと流体連通しているポンプ／モータと、
前記ポンプ／モータケーシング及び前記低圧アキュムレータと流体連通し、それにより前記ポンプ／モータがポンプモード及びモータモードにあるとき前記冷却器を通って流体が前記低圧アキュムレータに流入し及び前記低圧アキュムレータから流出する冷却器と
を備えてなる補正アキュムレータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記低圧アキュムレータシリンダが空気を大気に通気するためにその上部内に形成されたアクセスポートを有する
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記高圧室は、中を前記高圧ピストンが軸方向に往復移動するための鋼鉄製ライナを有し、前記鋼鉄製ライナはその鋼鉄製ライナと実質的に前記ピストンストロークの長さの前記シリンダとの間に環形部を画定し、さらに、前記ライナと前記室との間で油圧を平衡させるために前記環形部を前記高圧室内の流体と相互接続する流体導管手段を有する
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記ライナが実質的に前記高圧室の長さだけ延びている
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項１９】
請求項３、４、５、８、９、１１、１２、１３又は１４に記載の補正アキュムレータであって、
そこから軸方向プランジャが延び出している前記低圧ピストンが中で往復移動する前記低圧室の遠位端に設けられた大気室と、
ピストン／モータから排出される流体を受けるためのサージタンクと、
前記ピストンプランジャを密封的に受け、前記大気室に排出するために前記サージタンクから流体を受けるために、前記低圧室の端壁内に形成された円筒状ギャラリと、
前記大気室の底部内にあって、逆止弁を介して低圧アキュムレータまたは低圧室と連通している流体出口とを有してなり、
それにより前記ピストンプランジャが挿入去れると大気室が大気に対して閉鎖され、前記大気室内の空気を圧縮すると前記逆止弁が開いて前記大気室底部の流体が前記低圧アキュムレータ又は前記低圧室に汲み上げられる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２０】
請求項３、４、５、８、９、１１、１２、１３又は１４に記載の補正アキュムレータであって、
前記低圧ピストンが中で往復移動する前記低圧室の遠位端に設けられた大気室と、
ピストン／モータから排出される流体を受けるためのサージタンクと、
前記サージタンクから流体を受け前記大気室内に排出するために前記低圧室の端壁内に形成されている開口と、
前記端壁開口を閉じるためにピストン内に形成されているプランジャ手段と、
前記大気室の底部内にあって、逆止弁を介して低圧アキュムレータまたは低圧室と連通している流体出口とを有してなり、
それによりピストン及びプランジャ手段の往復運動が大気室を大気に対して閉鎖し、前記大気室内の空気を圧縮すると前記逆止弁が開いて前記大気室底部の流体が前記低圧アキュムレータ又は前記低圧室に汲み上げられる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２１】
請求項３、４、５、８、９、１１、１２、１３又は１４に記載の補正アキュムレータであって、
前記低圧室を前記高圧室から分離している障壁に突き当たるように前記低圧室内に延び出している前記低圧ピストンの頂部の近傍にバネ復帰プランジャポンプが取り付けられている前記低圧室の遠位端に設けられた大気室と、
前記低圧ピストンの頂上部内に形成された、前記低圧室から前記プランジャポンプへの入口と、
前記低圧室から前記プランジャポンプ内への一方向流れのために前記入口内に設けられた常閉の逆止弁と、
前記プランジャポンプから前記大気室への出口と、
前記プランジャポンプから前記大気室への一方向流れのための前記出口内に設けられた常閉の逆止弁とを有してなり、
それにより前記低圧ピストンの往復運動の際に前記プランジャポンプが前記障壁に突き当たると、前記低圧室の頂上部内内に空気があれば前記大気室内に汲み上げる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の補正アキュムレータにおいて、
前記プランジャポンプが前記障壁内に取り付けられていて、その障壁内に形成された導管手段が汲み上げられた空気を大気に導く
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２３】
請求項３、４、５、８、９、１１、１２、１３又は１４に記載の補正アキュムレータであって、
前記低圧室の遠位端に大気室を有し、
前記円筒状ハウジングが前記高圧室を前記低圧室から分離している障壁を有し、
前記障壁内に形成された弁座内に着座し、前記高圧室から前記低圧室へ流れを通常閉じるように付勢されたポペット弁を有し、
前記ポペット弁は前記低圧室内に突出しているステムを有しており、
それにより前記低圧ピストンが前記ポペット弁ステムに突き当たると前記ポペット弁が開き、高圧流体が前記高圧室から前記低圧室に流れることができる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２４】
請求項３、４、５、８、９、１１、１２、１３又は１４に記載の補正アキュムレータであって、
前記低圧室の遠位端に大気室を有し、
前記円筒状ハウジングが前記高圧補正室を前記低圧室から分離している障壁を有し、
前記障壁に向かって突出している前記高圧ピストン上にポペットサム弁が取り付けられており、
前記低圧室と流体連通して前記障壁上に前記ポペットサム弁のための弁座が形成されていて、前記高圧室から高圧流体が完全に排出される前に閉じるために前記ポペット弁を受けるようになっており、
前記ポンプ／モータと流体連通して前記障壁内にサーボ供給口が形成されており、
それにより前記ポペットサム弁が閉じた後に前記高圧室内に残留している高圧流体がモータポンプに導かれる
ことを特徴とする補正アキュムレータ。
【請求項２５】
前記いずれかの請求項に記載の補正アキュムレータを含んでなる一体型アキュムレータシステムであって、
車両最終ドライブへの直接取り付けのために、一体化構造とするため、前記円筒状ハウジングが、弁ブロックと合体され、またオーバーセンタ型ポンプ／モータまたは非オーバーセンタ型ポンプ／モータと合体されている
ことを特徴とする一体型アキュムレータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧エネルギ貯蔵システムに関するものであり、より詳くは、車両に使用される油圧エネルギ貯蔵システムに関し、高出力レベルでエネルギを効率的に貯蔵しそして復元する能力を維持しながら、高効率化、パッケージの小型化、軽量化、一体構造、耐久性及び向上した信頼性を提供しようというものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧エネルギ貯蔵システムを装備した車両は、運動エネルギを、ブレーキを通して消散させるのでなくむしろ制動の間に貯蔵し、次いで引き続く加速のために元に戻す能力を有する。このような車両は、通常、車両主発動機がエネルギ貯蔵にも寄与するときは「油圧ハイブリッド」と呼ばれ、車両エネルギが貯蔵されるのみであるときは「貯蔵油圧エネルギ推進」（ＳＨＥＰ）と呼ばれる。この出願は、ＳＨＥＰ貯蔵に言及するが、ここに開示する発明は、油圧ハイブリッド車両にも同じく適用される。
【０００３】
油圧ハイブリッド及びＳＨＥＰ車両は、多くの特許と技術論文の主題となって来た。米国特許３，９０３，６９６号は、基本的ＳＨＥＰシステムを示し、米国特許４，７６０，６９７号は、さらに複雑な変形を示し、米国特許４，２４２，９２２号は、油圧ハイブリッドの基礎を記述する。これら全てをここに援用する。
【０００４】
自動車、バス、ゴミ収集車、列車その他の車両におけるＳＨＥＰとハイブリッドシステムの使用を扱った公表技術論文の代表は、以下の論文である。「Simulation of a Hydraulic Hybrid Vehicle Train（油圧ハイブリッド車両のパワートレインのシミュレーション）」、ＡＳＭＥ論文７３−ＩＣＴ−５０号、１９７３年９月２３−２７日号。「Practical Considerations for Energy-Storage Motor Vehicles（エネルギ貯蔵自動車に関する実用的諸考察）」、米国ニューヨーク州ニューヨークＡＳＭＥ、１９８１年発行。及び「Studies of an Accumulator Energy-Storage Automobile Design with a Single Pump/Motor Unit（単一ポンプ／モータ装置を用いるアキュムレータエネルギ貯蔵自動車設計に関する研究）」、ＳＡＥ論文８５１６７７号１９８５年。
【特許文献１】
米国特許第３，９０３，６９６号
【特許文献２】
米国特許第４，７６０，６９７号
【特許文献３】
米国特許第４，２４２，９２２号
【非特許文献１】
「Simulation of a Hydraulic Hybrid Vehicle Train（油圧ハイブリッド車両のパワートレインのシミュレーション）」、ＡＳＭＥ論文７３−ＩＣＴ−５０号、１９７３年９月２３−２７日号
【非特許文献２】
「Practical Considerations for Energy-Storage Motor Vehicles（エネルギ貯蔵自動車に関する実用的諸考察）」、米国ニューヨーク州ニューヨークＡＳＭＥ、１９８１年発行
【非特許文献３】
「Studies of an Accumulator Energy-Storage Automobile Design with a Single Pump/Motor Unit（単一ポンプ／モータ装置を用いるアキュムレータエネルギ貯蔵自動車設計に関する研究）」、ＳＡＥ論文８５１６７７号１９８５年。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の改良は、ＳＨＥＰ車両、油圧ハイブリッドにおいてエネルギ貯蔵に通常使用されるハイドロニューマチックアキュムレータ、及び関連の油圧回路に適用される。工業上の慣例に従って、この出願において使用する用語「流体」は、油圧流体、典型的には、特別に調合された鉱物油などの液体を意味する。用語「気体」は、ハイドロニューマチックアキュムレータを予備充填(precharge)するため使用される気体、典型的には乾燥窒素である、を意味する。
【０００６】
車両、特に頻繁な発進停止に合う車両の性能と燃費は、減速中の車両運動エネルギを回収し貯蔵し、次いで後続の加速の間にそれを元に戻す（起こり得る損失の分は減少するが）ことによって改良することができる。ＳＨＥＰシステムは、車両の駆動列に接続することの出来る油圧ポンプ／モータ（Ｐ／Ｍ）を有し、高圧油圧流体をハイドロニューマチックアキュムレータに送り込むことによって車両を減速できるようになっており、それにより車両の運動エネルギを回収するようになっている。後続の加速は、少なくとも一部分で、貯蔵運動エネルギを使いながらＰ／Ｍをモータとして駆動することによって達成できる。油圧ハイブリッドシステムは、この同じ能力に加えて、車両エンジンが駆動する油圧ポンプを有する。これは、複雑になる代わりにいっそう融通性のあるシステムを提供する。重要なのは、これがエンジン使用の最適化により、燃費に更に追加の改良を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
広義の側面において、車両に使用するためのこの発明による油圧エネルギ貯蔵システムは、高圧アキュムレータと、並列に設けられた第一の低圧アキュムレータ及び第二の低圧アキュムレータと、ポンプ／モータがポンプモードで駆動されたときに第一及び第二の低圧アキュムレータから流体を高圧アキュムレータに汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されるときに流体を第一及び第二の低圧アキュムレータに戻すために前記高圧アキュムレータ並びに前記第一及び第二の低圧アキュムレータと流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、前記ポンプ／モータから前記第二の低圧アキュムレータへと流体の一部を一方向に流すために前記ポンプ／モータがモータモードにあるとき前記ポンプ／モータと前記第二の低圧アキュムレータの間に直列に設けられた第一の逆止弁と、前記ポンプ／モータのケース、前記第二の低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータの間で直列に流体連通している冷却器と、前記ポンプ／モータがポンプモードにあるときに流体の前記一部分を冷却するために前記第二の低圧アキュムレータからポンプ／モータケース及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体を一方向に流すために前記第二の低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータケースの間に直列に設けられた第二の逆止弁とを備えてなるものである。
【０００８】
より詳しくは、車両に使用するためのこの発明の油圧エネルギ貯蔵システムの実施態様は、高圧アキュムレータと、並列に設けられた第一の低圧アキュムレータ及び第二の低圧アキュムレータと、ポンプ／モータがポンプモードで駆動されたときに第一及び第二の低圧アキュムレータから流体を高圧アキュムレータに汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されるときに流体を第一及び第二の低圧アキュムレータに戻すために前記高圧アキュムレータ並びに前記第一及び第二の低圧アキュムレータと流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、前記ポンプ／モータからポンプケースと冷却器を通して流体の一部を一方向に流すためにポンプ／モータ、ポンプケースと冷却器の間に直列に設けられた第一の逆止弁と、前記ポンプ／モータがモータモードにあるときに流体の前記一部分を冷却するために前記冷却器から前記第二の低圧アキュムレータへと流体の前記一部分を一方向に流すために前記冷却器と前記第二の低圧アキュムレータの間に直列に設けらた第二の逆止弁と、前記第二の低圧アキュムレータ及び前記ポンプ／モータと直列に設けられた第三の逆止弁と、前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の前記一部分を冷却するために前記第二の低圧アキュムレータから前記ポンプ／モータケースへと及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体の一部分を一方向に流すために前記冷却器及び第一の逆止弁と直列に設けられた第４の逆止弁とを備えてなるものである。
【０００９】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータの実施態様は、長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングと、前記高圧室内で軸方向に往復移動するために前記高圧室内に横断方向に取り付けられた高圧ピストンと、前記低圧室内で軸方向に往復移動するために前記低圧室内に横断方向に取り付けられた低圧ピストンと、往復移動の間に前記円筒状ハウジングの長手方向軸に対して垂直に前記両ピストンを維持するために前記高圧ピストンを前記低圧ピストンに接続する少なくとも３本の等間隔に設けられたロッドとを備えてなるものである。
【００１０】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータの別の実施態様は、長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングで、前記低圧室が前記高圧室から離れた気体側端と前記高圧室に隣接する流体側端を有する円筒状ハウジングと、前記高圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、前記低圧室内で軸方向に往復移動するために取り付けられた低圧ピストンと、前記高圧ピストンと前記低圧ピストンを共に連結する少なくとも１本の連接ロッドと、低圧端に隣接して前記低圧室内に取り付けられた第一の位置センサと、高圧端に隣接して前記低圧室内に取り付けられた第二の位置センサとを備えてなるもので、それにより第一及び第二の位置センサが前記低圧室内における前記低圧ピストンの往復移動を制御するものである。補正アキュムレータは、さらに、高圧流体室と流体連通した圧力センサを具備していてもよく、それにより第二の位置センサまたは圧力センサが前記高圧ピストンおよび前記低圧ピストンの往復移動を制御し、そして加熱システムを作動させることができる。第一の位置センサは、端壁に取り付けることができるが、好ましくは、長手方向軸上で端壁に取り付けられ、そして超音波変換器を備えてなる。
【００１１】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータの別の実施態様は、長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有し、前記高圧室及び前記低圧室のそれぞれが互いに離隔した気体側端と互いに隣接した流体側端とを有する円筒状ハウジングと、前記高圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、前記低圧室内で軸方向に往復移動するために摺動自在に取り付けられた低圧ピストンと、前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンを一緒に軸方向に整列させて連結する少なくとも１本の連接ロッドと、前記円筒状ハウジングの一端上に設けられた弁ブロックと、前記高圧室流体側端を前記弁ブロックに連通する高圧導管と、前記低圧室流体側端を前記弁ブロックに連通する低圧導管とを備えてなるものである。前記高圧導管及び前記低圧導管は、前記円筒状ハウジングの外部に設けることができる。前記高圧導管及び低圧導管は円筒状ハウジングの内部に長手方向軸に対して平行に、そして前記低圧ピストンを貫通して設けることができ、そして前記高圧導管及び前記低圧導管と摺動自在に系合しそして密封するために前記低圧ピストンに密封手段を設ける。
【００１２】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータのさらに別の実施態様は、長手方向軸を有し、その長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有し、前記高圧室及び前記低圧室の一方が他方よりも大きな直径を有する円筒状ハウジングと、前記高圧室内で往復移動するために摺動自在に取り付けられた高圧ピストンと、前記低圧シリンダ内で往復移動するために摺動自在に取り付けられた低圧ピストンとを備えてなり、前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンの一方が他方より大きな直径を有する
前記高圧シリンダと前記低圧シリンダとの間に流量不均衡を生じさせるために前記高圧ピストン及び前記低圧ピストンの一方が他方より大きな直径を有し、さらに、ポンプ／モータがポンプモードで駆動されているとき前記低圧室から流体を前記高圧室に汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードで駆動されているとき流体を前記低圧室に戻すために前記高圧室及び前記低圧室と流体連通し、中を通って流体を循環させるためのケースを有するポンプ／モータと、ポンプモードまたはモータモードの際に、前記高圧シリンダと前記低圧シリンダの間の流量不均衡に起因して前記高圧室または前記低圧室からの流体の一部分を受け入れ及び排出するために前記低圧室と並列に設けられた低圧アキュムレータと、前記ポンプ／モータケーシングと流体連通している冷却器と、前記ポンプ／モータから前記ポンプケース及び前記冷却器を通る流体の一部分を一方向に流すために前記ポンプ／モータ、前記ポンプケースと前記冷却器の間に直列に設けられた第一の逆止弁と、前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の一部分を冷却するため前記冷却器から前記低圧アキュムレータへと流体の前記一部分を一方向に流すために前記冷却器及び前記低圧アキュムレータと直列に設けられた第二の逆止弁と、前記低圧アキュムレータと前記ポンプ／モータと直列に設けられた第三の逆止弁と、前記ポンプ／モータがポンプモードにあるとき流体の一部の冷却のために前記低圧アキュムレータから前記ポンプ／モータケースへ及び前記冷却器を通って前記ポンプ／モータへと流体の一部を一方向に流すために設けられた第四の逆止弁とを備えてなるものである。前記高圧ピストンは、好ましくは、前記低圧ピストンよりも大きくて、それにより前記高圧室からの流出が前記低圧室への流入より大きくなって、高い流体圧力を維持し、前記高圧シリンダから前記低圧シリンダへの正の流量不均衡を発生するようにするのがよい。
【００１３】
前記低圧アキュムレータは、低圧室内に同心に形成された環状の室とし、その環状アキュムレータ室内には、細長い環状リングの形の環状アキュムレータピストンを、その中で往復移動するために摺動自在に取り付けて設けることができる。
【００１４】
車両に使用するための油圧エネルギ貯蔵システムに使用する補正アキュムレータのさらに別の実施態様は、長手方向軸を有してその長手方向軸と同心の高圧室及び低圧室を有する円筒状ハウジングと、前記高圧室内で軸方向に往復移動するために前記高圧室に横断方向に取り付けられた高圧ピストンと、前記低圧室内で往復移動するために前記低圧室に横断方向に的に取り付けられた低圧環状ピストンと、往復移動の間に前記円筒状ハウジングの長手方向軸に対して垂直に前記両ピストンを維持するために前記高圧ピストンを前記低圧ピストンに接続する少なくとも３本の等間隔に設けられたロッドと、前記低圧環状ピストンと同心でその中に設けられた前記低圧室の中心に形成された低圧アキュムレータシリンダと、前記低圧アキュムレータシリンダと前記環状ピストンの間に形成されて、それにより前記環状ピストンが前記低圧アキュムレータシリンダと摺動嵌合する密封手段と、中を通って流体を循環させるためのケースを有して、ポンプ／モータがポンプモードにあるときに前記低圧室から及び前記低圧アキュムレータから流体を前記高圧室に汲み上げ、ポンプ／モータがモータモードにあるときに流体を前記高圧室から前記低圧室に及び前記低圧アキュムレータに戻すために前記高圧室、前記低圧室及び前記低圧アキュムレータと流体連通しているポンプ／モータと、前記ポンプ／モータケーシング及び前記低圧アキュムレータと流体連通していて、それにより前記ポンプ／モータがポンプモード及びモータモードにあるとき前記冷却器を通って流体が前記低圧アキュムレータに流入し及び前記低圧アキュムレータから流出する冷却器とを備えてなるものである。好ましくは、前記高圧室は、中を前記高圧ピストンが軸方向に往復移動するための鋼鉄製ライナを有し、前記鋼鉄製ライナはその鋼鉄製ライナと実質的に前記ピストンストロークの長さの前記シリンダとの間に環形部を実質的に前記高圧室の長さだけ延びて画定し、さらに、前記高圧室は、前記ライナと前記室との間で油圧を平衡させるために前記環形部を前記高圧室内の流体と相互接続する流体導管手段を有する。
【００１５】
低圧ピストンが中で往復移動する前記低圧室の遠位端に設けられた大気室を有する補正アキュムレータの別の実施態様は、そこから延び出している軸方向プランジャと、ピストン／モータから排出される流体を受けるためのサージタンクと、前記ピストンプランジャを密封的に受け、前記大気室に排出するために前記サージタンクから流体を受けるために、前記低圧室の端壁内に形成された円筒状ギャラリと、前記大気室の底部内にあって、逆止弁を介して低圧アキュムレータまたは低圧室と連通している流体出口とを有してなり、それにより前記ピストンプランジャが挿入されると大気室が大気に対して閉鎖され、前記大気室内の空気を圧縮すると前記逆止弁が開いて前記大気室底部の流体が前記低圧アキュムレータ又は前記低圧室に汲み上げられるものである。
【００１６】
低圧ピストンが中で往復移動する低圧室の遠位端に大気室を有する補正アキュムレータの代替構成は、ピストン／モータから排出される流体を受けるためのサージタンクと、前記サージタンクから流体を受け大気室内に排出するために低圧室の端壁内に形成されている開口と、前記端壁開口を閉じるためにピストン内に形成されているプランジャ手段と、前記大気室の底部内にあって、逆止弁を介して低圧アキュムレータまたは低圧室と連通している流体出口とを備えてなり、それによりピストン及びプランジャ手段の往復運動が大気室を大気に対して閉鎖し、前記大気室内の空気を圧縮すると前記逆止弁が開いて前記大気室底部の流体が前記低圧アキュムレータ又は前記低圧室に汲み上げられるようになっている。
【００１７】
低圧室の遠位端に大気室を有する補正アキュムレータのさらに別の実施態様は、前記低圧室を前記高圧室から分離している障壁に突き当たるように前記低圧室内に延び出している前記低圧ピストンの頂部の近傍に取り付けられたバネ復帰プランジャポンプと、前記低圧ピストンの頂上部内に形成された、前記低圧室から前記プランジャポンプへの入口と、前記低圧室から前記プランジャポンプ内への一方向流れのために前記入口内に設けられた常閉の逆止弁と、前記プランジャポンプから前記大気室への出口と、前記プランジャポンプから前記大気室への一方向流れのための前記出口内に設けられた常閉の逆止弁とを備えてなり、それにより前記低圧ピストンの往復運動の際に前記プランジャポンプが前記障壁に突き当たると、前記低圧室の頂上部内内に空気があれば前記大気室内に汲み上げるようになっている。プランジャポンプを、前記障壁内に取り付けて、その障壁内に形成された導管手段が汲み上げられた空気を大気に導くようにしてもよい。
【００１８】
低圧室の遠位端に大気室を有し、円筒状ハウジングが高圧室を低圧室から分離している障壁を有する補正アキュムレータの別の実施態様は、前記障壁内に形成された弁座内に着座し、前記高圧室から前記低圧室へ流れを通常閉じるように付勢されたポペット弁を備えてなり、前記ポペット弁は前記低圧室内に突出しているステムを有していて、それにより前記低圧ピストンが前記ポペット弁ステムに突き当たると前記ポペット弁が開き、高圧流体を前記高圧室から前記低圧室に流すようになっている。
【００１９】
低圧室の遠位端に大気室を有し、円筒状ハウジングが高圧補正室を低圧室から分離している障壁を有する補正アキュムレータのさらに別の実施態様は、前記障壁に向かって突出している高圧ピストン上にポペットサム弁が取り付けられており、前記低圧室と流体連通して前記障壁上に前記ポペットサム弁のための弁座が形成されていて、前記高圧室から高圧流体が完全に排出される前に閉じるために前記ポペット弁を受けるようになっており、前記ポンプ／モータと流体連通して前記障壁内にサーボ供給口が形成されており、それにより前記ポペットサム弁が閉じた後に前記高圧室内に残留している高圧流体がモータポンプに導かれるように構成されている。
【００２０】
上述のような補正アキュムレータを備えたアキュムレータシステムにおいて、車両の最終ドライブへの直接取り付けのために一体化構造とするため、前記円筒状ハウジングが、弁ブロックと合体され、またオーバーセンタ型ポンプ／モータまたは非オーバーセンタ型ポンプ／モータと合体されている一体型アキュムレータシステムが熱望されてきた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、発明の実施態様を付属の図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、例として、図示してない要領で車両の駆動列に接続されたＰ／Ｍユニットでこうせいされ、Ｐ／Ｍ回転が車両の運動に結合されている基本的ＳＨＥＰシステムを示している。エネルギは、高圧（ＨＰ）アキュムレータ２内に貯蔵され、それは締切弁３によってより長期的エネルギ貯蔵のために密封することができる。このアキュムレータは、典型的に、予装填圧力が約１５０バール、最大圧力が約３５０バールであるが、他の圧力比を採用することもできる。圧力変換器がＨＰ値を（図示せず）制御システムに入力する。Ｐ／Ｍユニットは、典型的には、高速軸ピストンユニットであるので、高速においてキャビテーションを防止すべき場合、ポンピング時にその入口で典型的には約１０バールのチャージ圧力を必要とする。これは、低圧（ＬＰ）アキュムレータ５によって提供される。変換器６は、制御システムに低圧値を入力する。ＨＰアキュムレータ２内に入る流体は、室２ａ内の気体を圧縮し、それによって圧力を上昇させる。同時に、気体室５ａのＬＰ気体圧力によって付勢されて、流体はＬＰアキュムレータから出なければならず、ＬＰアキュムレータ圧力は必ず下降する。下降の量は、２つのアキュムレータの相対的大きさに依存する。通常は、ＬＰアキュムレータがＨＰアキュムレータより大きいので、ＬＰアキュムレータ圧力範囲は、ＨＰアキュムレータ側よりも小さい。
【００２３】
車両が減速していくと、ＨＰアキュムレータ圧力は上昇し、ＬＰアキュムレータ圧力は下降し、車両が加速していくと、その逆になる。そのことは、通常、ＬＰアキュムレータ圧力は、低車速そして低Ｐ／Ｍ回転速度において最低になり、高速において最高になることを意味する。感知可能な限度内で、Ｐ／Ｍがポンプとして作動中にキャビテーションを防止するために高速時に高入口圧力を必要とするので、これは有益な効果である。
【００２４】
Ｐ／Ｍユニットは、若干量の流体をそのケース内に漏洩し、それはタンク７に排出され、そのタンクはフィルタガス抜き８を介して大気に開放されている。このことは、多くの標準的なＰ／Ｍの設計に必要であり、というのはそれらのケース内、典型的には定格圧が１バールに設定されているが、において、有意な圧力がかかるのは不適切だからである。この流体は、チャージポンプ９によってシステムに戻され、フィルタ１０と冷却器１１を介してＬＰアキュムレータ側に戻るよう輸送される。
【００２５】
チャージポンプの運転方法には、多くのやり方がある。例えば、タンクが一杯になったときに、タンク内のレベルスイッチでポンプのスイッチを入れることができる。この場合、チャージポンプは、システムを許容運転温度に保つために冷却器を介して十分な流量を提供するとともに、Ｐ／Ｍケース漏洩を補給する二重の役割を有する。必要とする冷却流量が漏洩より大きい場合は、ポンプは作動され続けなければならず、その供給は圧力制御弁１２を介して戻して循環させなければならない。この弁は、ＨＰアキュムレータ内にその時点で貯蔵されている流体と均衡するように、ＬＰアキュムレータ内に正確な量の流体の貯蔵を確保するように制御される。
【００２６】
チャージポンプは、常時、その供給圧力を大気圧からＬＰに上げなければならないが、それはかなりのエネルギ浪費になり、貯蔵システムの全体効率の低下につながる。この配置構成において、Ｐ／Ｍユニットは、オーバーセンタ運転が可能で、正の押しのけ容積においてポンプとして作動して、車両を減速させ、流体をＬＰアキュムレータからＨＰアキュムレータに移動させる。それは、負の押しのけ容積においてモータとして作動し、ＨＰアキュムレータから流体を取り出す。モータのトルクは、押しのけ容積の値と圧力差の関数であり、運転者の命令が制御システムによって押しのけ容積の値に変換される。
【００２７】
他のシステムは、ＵＳ４、７６０、６９７に典型的に示されたような中心作動の片側だけが可能なＰ／Ｍユニットを使用し、減速から加速への切換にいくつかの追加の制御弁を必要とする。
【００２８】
ＨＰアキュムレータの気体空間をエラストマ発泡で充填すると、その行程をほぼ一定の温度に保つ利点があり、効率が大幅に高まると同時に、気体温度の上昇による問題が減少する。ＬＰアキュムレータに発泡を使用しても効率に対する効果は低いが、温度を下げるのに有効である。
【００２９】
図１に示したＨＰアキュムレータは、室２ａ内にあるブラダの充填発泡を備えたブラダ型として定義される。この技術は、採用されてはいるが、アキュムレータが充填されるにつれてブラダはそれ自体ばかりか発泡も変形させなければならず、ブラダの長期的信頼性には不安がある。
【００３０】
理想的には、発泡は浸透性がなく、気体が発泡の隙間をほとんど通り抜けることなく気体とともに収縮する。過剰な流れは、発泡を損傷し、ある程度効率を損なうことになる。折りたたみ式ブラダでは、均一な圧縮を提供するのは不可能で、発泡の劣化やブラダに皺がよることもある。図２は、類似のＳＨＥＰシステムであるが、約１０バールまで、そのケースの中にＬＰを取り込むことができるＰ／Ｍを使用している。これは、大気圧から密封されているので、密封ＳＨＥＰシステムと呼ばれる。
【００３１】
Ｐ／Ｍ２１、ＨＰアキュムレータ２２、締切弁２３、変換器２４とＬＰアキュムレータ２５は、図１の対応する構成部品に関して記載したように作動する。この場合、循環ポンプ２６は、フィルタ２７と冷却器２８の圧力低下により汲み上げ吐出だけを行えばよく、図１の開放ＳＨＥＰシステムに対して大幅なエネルギの節約になる。導管２９は、Ｐ／Ｍのケースを介しての循環流れを提供し、それは高速回転での運転の必要条件であることが多い。しかしながら、循環ポンプは、典型的には車両の電気系統から外れて駆動され、発電機からバッテリー、電気モータを経て最後にポンプに達する経路は、エネルギにとって効率的ではない。ポンプは、システム温度と最小限の循環条件によって、パワー消費を最小にするために可変速度とすることができるが、それは制御の複雑化とコスト高を招く。ポンプは、また別の潜在的騒音源でもある。
【００３２】
ＬＰアキュムレータ２５は、従来のピストン型アキュムレータとして示されている。浮動ピストン３０は、ボア内で波打ったり詰まったりせず安定であるには、十分に長くなければならない。気体はいかなる場合にも決して完全には圧縮されてしまわないので、アキュムレータ全長を最小にするように気体側でピストンをくりぬく方法が通常とられる。しかしながら、この構造は、発泡には理想的ではなく、ピストン凹部内の発泡／気体は収縮し、主ギャラリから凹部内への発泡／気体流れを必要とし、それは発泡マトリックスの歪みを誘発し、その結果その隙間を気体が流れる。ＨＰアキュムレータは、発泡／気体空間が均一に収縮するように、ピストン３１が他の方を向いて示されている。しかしながら、今度はピストン内に使用限度を超える流体があり、アキュムレータをより長くする必要がある。
【００３３】
ＬＰアキュムレータがＨＰ流体で充填及び排出されるとき、ＬＰアキュムレータ圧力の変動は、図１のシステムについて論じたのと同じである。しかしながら、この場合、ＬＰアキュムレータ圧力は、Ｐ／Ｍのケースとそのシャフトシールにも作用するので、実際には、最大ＬＰアキュムレータ圧力をケースとそのシャフトシールの定格内に制限するために、ＬＰアキュムレータは比較的大きくする必要がある。Ｐ／Ｍシャフトシールは、ＬＰアキュムレータ圧力とＰ／Ｍ回転速度の範囲にわたって漏洩があってはならないので、枢要な構成部品である。自動車環境において許容されるためには、車両寿命期間の間は、システムの密封完全性を信頼できるように保持しなければならない。
【００３４】
図３は、第１の大型アキュムレータ４５と第二の小型アキュムレータ４６の２台のＬＰアキュムレータを使用することによって、密封ＳＨＥＰシステム内に循環ポンプを必要としないこの発明の実施態様を示している。Ｐ／Ｍ４１、ＨＰアキュムレータ４２、締切弁４３及び圧力変換器４４は、前出の図と同様である。車両が加速し、Ｐ／Ｍがモータモードにあるとき、流体は、ＨＰアキュムレータ４２からＰ／Ｍ４１を通って第１の大型アキュムレータ４５へ、そして逆止弁４９を通って第２の小型アキュムレータ４６に流れる。
【００３５】
Ｐ／Ｍがポンプモードにある減速の際には、流体は、ＬＰアキュムレータ４５、４６からＰ／ＭそしてＨＰアキュムレータ４２へ流れる。大型アキュムレータ４５からの流れは直接Ｐ／Ｍに流れるが、小型アキュムレータからの流れは、逆止弁５０を通り、Ｐ／Ｍのケース、フィルタ４７及び冷却器４８を経由迂回してからＰ／Ｍの入口に到達する。これによって、半サイクルの間に、流体の一部分の循環と冷却が提供される。逆止弁４９と５０は、所望であれば、逆向きにして、加速中に循環をさせることができる。唯一の効率損失は、フィルタと冷却器による圧力損失であるが、それは、その流量を提供するように小型アキュムレータの寸法を設計して、現実の冷却流必要量に合わせて設計することができる。
【００３６】
図４は、両方の作動モードにおける循環を提供するさらなる実施態様を示している。Ｐ／Ｍがモータモードにある加速時には、流体の主流は、ＨＰアキュムレータ４２からＬＰアキュムレータ４５へ流れ、循環流れは、逆止弁５２、Ｐ／Ｍのケース、フィルタ４７、冷却器４８そして逆止弁４９を通過して小型アキュムレータ４６に至る。Ｐ／Ｍがポンプモードにある減速時には、流体の主流は、ＬＰアキュムレータ４５からＨＰアキュムレータ４２へ流れる。循環流れは、小型アキュムレータ４６から逆止弁５０、Ｐ／Ｍのケース、フィルタ４７、冷却器４８そして逆止弁６０を通ってＰ／Ｍの入口に至り、ＨＰアキュムレータ４２に達する。このことで、流体流の僅かな部分でありながら主流のほぼ固定された割合の循環流が効果的に提供される。図３と比較して、冷却器をより頻繁に流れれば、必要な流量もより少なくてすみ、冷却器を小さくできることを意味し、それはより小さな小型アキュムレータ４６を実現する。
【００３７】
補正アキュムレータ又は圧力補正アキュムレータは、高圧と低圧を一つの組立体に効果的に組み合わせて、ＨＰ側への流入がＬＰ側からの流れの分だけオフセットされ（差し引かれ）るようになっている。基本的には、それは、軸方向に一緒に配置された２つのピストンアキュムレータで構成されており、両ピストンが連結ロッドで連結されている。援用する米国特許第２、７２１、４４６号と米国特許第３、９１８、４９８号は、そのような装置を記載している。その最も単純な形式では、ＨＰアキュムレータ４２への流入がＬＰピストンからの流れによって完全に相殺されるので、ＬＰアキュムレータの必要をなくしている。
【００３８】
図５は、前述のように、補正アキュムレータ６２、Ｐ／Ｍ４１、締切弁４３及び圧力変換器４４を使用するＳＨＥＰシステムを示したものである。補正アキュムレータ６２は、予装填気体／発泡を充填した高圧室６５を囲む円筒状ハウジング構造と、ＨＰピストン６６、ＬＰピストン６７及び軸方向連結ロッド６８からなる往復運動ピストン組立体とで構成されており、図示のように全体が密封されている。図５においてＨＰピストンの左にある室６９は、ＳＨＥＰのＨＰ流体側に接続され、ＬＰピストンの右側の室７０は、ＳＨＥＰのＬＰ流体側に接続される。ＬＰピストンの左側の室７１は、フィルタブリーザ７２を通って大気に接続されている。ＨＰ発泡／気体室の円筒形状は、発泡マトリックスの歪みや発泡の隙間を通しての気体流れを起こすことなく、気体と発泡体を共に容易に圧縮できる点で理想的である。
【００３９】
ＨＰ流体がアキュムレータＨＰ室６９の中へ流れると、ピストン組立体が右へ移動し、その同体積の流体をＬＰポート７８の外に排出し、ブリーザ７２から吸気する。逆に、ＨＰ流体がアキュムレータ６２が流れ出ると、ピストン組立体を左に移動させ、等容量のＬＰ流体をＬＰ室７０内に引き込み、ブリーザ７２から空気を押し出す。小型ＬＰアキュムレータ７５は、Ｐ／Ｍ入口に適切な充填圧力を確保し、システム温度の変化やその他の要因による容積変動を補正するために必要である。通常の減速、加速の間には、このアキュムレータを出入りする流体はなく、そのため循環ポンプ７６が必要になる。図２に示した同等なシステムとは対照的に、アキュムレータが充填、排出されるときにＬＰの変動はなく、そのことは、Ｐ／Ｍが最高運転速度で作動するためにＬＰアキュムレータ圧が常に十分高くなければならないことを意味している。
【００４０】
ＨＰピストンの左側のピストン面積７３は、連結ロッド６８が存在するために、右側の面積７４よりも小さい。連結ロッドは、ＬＰピストンの右側に作用するＬＰ室７０内における低圧のために、僅かに引っ張られた状態に保持される。ピストン組立体の力の均衡は、ＨＰ流体圧力が、主として連結ロッドの相対的大きさによって決まる分だけ、常にＨＰ気体圧力よりも僅かに高いことを意味する。連結ロッドの直径が小さいほど、流体と気体間の圧力の差が小さくなる。感知できる範囲内で流体圧力が気体圧力より高いことは好都合であるが、ピストン運動方向にかかわらず、それはピストンシールが常に同一方向に作用するからであり、潤滑が良くなり、低粘度の気体より相対的に高い粘度の流体を密封する方が容易だからである。
【００４１】
ピストン６６と６７は、ピストン３０と３１（図２）に比較して、短くすることができる。それは連結ロッド６８で連結されて安定しているからであるが、そのためにはロッドの直径が十分な大きさでピストンをしっかり支持するように適切に連結されていなければならない。実際には、このことは、連結ロッドを単にＬＰピストンに作用する低圧力による僅かな張力に耐えるために必要なよりも大きくする必要があることを意味する。補正アキュムレータは、ピストンを図２に示したものより短くすることが可能であり、ＬＰ気体の容積をさほど必要としないので、体積で約２５％、全体のパッケージサイズを減らすことができる。
【００４２】
図６と７は、図５の中心連結ロッド６８を３本の小径で等間隔に離した連結ロッド８１によって置換し補正アキュムレータの構造を示している。これによって、ピストン８２と８３が安定して支持されるので、ロッドは短いままでよく、連結ロッドの全断面積を小さくすることができる。連結ロッドの断面積を小さくすることによって有効面積の差が小さくなるので、ＨＰピストン８２の流体側の面積８４が気体側の面積８５よりほんの僅か小さくなる。その結果として、流体圧力が気体圧力よりほんの僅か高くなり、力が均衡する。典型例としては、３５０バールの最大アキュムレータ圧力で約１０バールの圧力差が達成できる。これは、最小の摩擦と摩耗で安定したシール性能を提供するために理想的と思われる。
【００４３】
構造の便宜に合わせて、必要であれば、４本以上の連結ロッドを用いることができるのは明らかである。典型的なＳＨＥＰ設備は、横置きのアキュムレータを採用することになるが、それはこの置き方が車両構造の中に最も容易に収納できるからである。産業用エネルギ貯蔵に使用される大半のアキュムレータは、縦に取り付けられる。図７に示した構造は、ピストンの回転位置を維持するのにさらに有利なので、本来アキュムレータハウジング内に設置しなければならない姿勢に敏感な装置を、ピストン内に設置することが可能になる。
【００４４】
気体型アキュムレータは、温度に敏感である。エラストマ発泡体の圧力は、圧縮から生じる温度上昇による影響を最小に抑えるのに効果的だが、車載のアキュムレータの周囲温度は、その時の気象条件や他の要因、例えば排気系への接近、油圧流体から気体への熱伝達によって大幅に変動することがある。１７５から３５０バールの設計圧力範囲を有するエネルギ貯蔵システムを例に取ると、Ｐ／Ｍは、１７５バールの全押しのけ容積での必要牽引力を得られるサイズに決定され、より高圧では押しのけ容積はより少さくなる。１７５バール未満の圧力は、その設計牽引力を提供しないが、それでもエンジン駆動車両の駆動システムと平行して、有効なエネルギをある程度は提供することができる。ＨＰアキュムレータ圧力変換器を使用する従来の制御法では、圧力が１７５バールに下がったとき、アキュムレータは空と判断するので、このエネルギは利用できない。
【００４５】
ＨＰ気体を、例えば、設計作動温度６０℃で１７５バールまで予装填したとき、予装填圧力は０℃で約１３５バールになり、１７５から３５０バールの範囲のみを使用すると、設計の７５％だけの有効貯蔵能力が与えられる。アキュムレータの全押しのけ容積を１３５から３５０バールまで使用できると、設計温度で運転したときよりも現実にもっと多くのエネルギが利用できるが、アキュムレータが完全に排出しとき利用可能な牽引力は７５％に落ちる。
【００４６】
ＨＰアキュムレータ使用の低圧域遮断における変動では、制御のために圧力変換器を使用するのは困難である。図８は、大気室またはＬＰ流体室のいずれかに制御目的のために位置センサを組み入れた補正アキュムレータを示している。近接スイッチをブラダ型ＨＰアキュムレータに用いることは、非現実的であり、ピストン型の場合は、高圧のため困難である。
【００４７】
貯蔵されたエネルギが車両を加速して、センサ９２が作動してアキュムレータが空であることを示すまでの間は、ＬＰピストン９１は、図８で見て左に移動する。減速の間は、ピストン９１は、センサ９３が起動してアキュムレータが一杯であることが示されるまで、あるいは圧力変換器９４が最高許容圧力に達したことを示すまで右に移動する。このピストンセンサと圧力変換器を組み合わせることで、アキュムレータは、温度条件範囲全般にわたって最大限に作動できる。極低温条件下では、センサ９２が示す、アキュムレータが空の時のＬＰ変換器の読み取り値は、エンジン冷媒または排気を用いて、米国特許第４、３６７、７８６号に代表される（図示せず）ような気体加熱システムを持ち込むのに使用できる。位置センサ９２と９３は、既知の任意のタイプのものとすることができる。代案として、超音波型などの、より長い範囲の位置変換器９５を用いることができる。
【００４８】
ＳＨＥＰまたは油圧ハイブリッドシステムにとって、完全に組み立てられ試験されたハードウェア構成部品として車両内に設置することができる単一の密封ユニットとしてパッケージ化されることは、通常の油圧システムにおいて一個一個設置してから次いで接続配管し、システムに流体を充填し、圧力を掛け、空気を逃がして試験運転する必要のある場合に比べて、有利なことである。図５、９と１０は、ＳＨＥＰシステムに要求される全ての弁を含む弁ブロック１０３にアキュムレータポートを接続する導管１０１と１０２を備えた補正アキュムレータ１００を示している。
【００４９】
図９と１０は、全体的パッケージサイズが大きくならないように、組立体のそれぞれ隅部１０３、１０４に導管１０１、１０２を設けたものを示している。図１１と１２は、さらに小型ですっきりした外観のパッケージにするために、導管が補正アキュムレータの内部に位置していてピストン１２０を通過している類似の配置を示している。高圧および低圧導管１１１と１１２が弁ブロック１１３に接続されている。ＨＰ導管１１１は、通路１１４を介してアキュムレータのＨＰ側と連通している。導管１１１を取り囲むＬＰピストン１２０内のシール１１５は、ピストンが連結ロッド１１８によって往復運動するときに漏洩を防止する。
【００５０】
ＬＰ導管１１２は、通路１１６を介してアキュムレータのＬＰ側と連通している。導管１１２を取り囲むＬＰピストン１２０内のシール１１９は、ピストンが往復運動する際に漏洩を防ぐ。ＬＰ室１１７の直径は、導管を含んでピストン面積を等しくするために、図示したように、ＨＰ室より大きな直径とすることができる。
【００５１】
図１３は、ＨＰピストン１２２がＬＰピストン１２３よりも大きな補正アキュムレータ１２１を示している。これは、車両の減速の間にアキュムレータが充填されるにつれて、ＨＰ側への流入がＬＰ側からの流出によって完全には補正されず、小型アキュムレータ１２４によってその差が生じることを意味する。同様に、加速の間にアキュムレータから排出されるにつれて、ＨＰからの流出がＬＰへの流入より大きく、その差が小型アキュムレータに流れ込む。
【００５２】
先に図４で述べた４つの逆止弁群１２５は、小型アキュムレータへの流入と流出の全てがＰ／Ｍのケース、フィルタと冷却器を通過するように作動するので、循環ポンプの必要性がなくなる。ピストンの直径と小型アキュムレータの大きさは、主アキュムレータが車両加速のために排出するときに、所要の循環量とＰ／Ｍ入口圧力の適切な上昇を供給できるように、選択できる。たとえ、ＬＰピストンがＨＰピストンより大きかったとしても、異なるのはその大きさだけで、主アキュムレータの排出によりＰ／Ｍ入口圧力の変化の方は低下するので、循環プロセスは、同様にうまく作動するが、好ましいオプションとは言えない。
【００５３】
図１３のシステムは、一体化構造に装着するには不都合な小型アキュムレータを必要とする。図１４は、補正アキュムレータ１３２のＬＰ端と一体で同心の環状小型アキュムレータピストン１３１を示している。小型アキュムレータピストン１３１は、環状１３５内に往復自在に取り付けられた環状リングであり、その環状シリンダ内で安定し、波打たないように十分な長さが必要である。この組立体は、ＬＰピストン１３３がＨＰピストン１３４より小さいうえに、高圧に耐えられるようにＨＰ端をＬＰ端の壁厚より厚くしなければならないために、パッケージサイズをあまり大きくせずに製作できる。
【００５４】
図１５は、図６と７の複数の連結ロッド１４１を使用したこの発明の別の実施態様を示し、補正アキュムレータのＬＰピストン１４５の内部に同心に取り付けられた小型アキュムレータ１４２を有するものを示している。典型的には約５バールの、小型アキュムレータの気体予装填が、充填弁１４３と通路１４４を介して挿入される。ＬＰピストン１４５は、環状リングとして示され、等間隔で離れた連結ロッド１４１によって安定して結合されているので、長さは短くすることができる。ＬＰアキュムレータの中心に一体化されたＬＰ室が一体化構造であることで、冷却流れを発生させるための別個のＬＰアキュムレータの必要はなくなる。この中心室からの流れは、加速モードと制動モードの両方の際に、ポンプ／モータケースを通って導かれる。
【００５５】
小型アキュムレータのアクセスポート１４６は、空気の捕集を防止するために、意図的にアキュムレータシリンダ１４２の頂上部に配置される。小型アキュムレータは、補正アキュムレータの中心板のところに気体連通して示されている。これは、特定の構造に便利なときは、端板の気体連通について逆にすることもできる。小型アキュムレータは、ＬＰピストン及びシリンダと同心に示されているが、それが特定の構造に便利であれば、偏心して配置することもできる。
【００５６】
米国特許第２、７６４、９９９号は、図２に、また米国特許第４、７１４、０９４号は、図３に、本質的に内部応力が発生しないように、ＨＰ気体がシリンダ管の外側に作用するアキュムレータの構造を示しており、両者ともにここに援用する。この構造、特に後者が開示している構造は、ＨＰ気体シリンダ内にエラストマ発泡を用いる必要がないとすれば、ＳＨＥＰ用への応用に好適な構造であろう。
【００５７】
図１５は、発泡体の使用に適した補正アキュムレータのＨＰ端のための推奨構造を図示している。ホーニングした鋼鉄ライナ１４７が、密封ＨＰピストン１４８の往復運動のためのボアを提供している。従来の設計では、これは、圧力容器１５１構造の一部であり、圧力を受けて膨張し、より大きな押し出しギャップをシーリングにもたらし、製造中に生じるか又はその後の取り付けや他の外力によって生じるかも知れない歪みにさらされる。この実施態様において、参照文献に教示されたように気体ではなくて、ＨＰ流体が番号１４９で示したような接続ギャラリを介してライナの外側に接続されているので、油圧がライナの外側にも等しく作用し、それによって内部応力をなくしている。明らかに、これは単一ピストンアキュムレータにも適用できる。図示された構造は、ＨＰピストンのストロークの長さを有するライナを示しており、シール１５０が気体から流体を分離している。構造上の便宜性から、ライナは、ＨＰ室の全長に延ばすことができる。特に、圧力容器が複合構造である場合、シールは、ライナと圧力容器１５１の間に接着ボンドを使用することで代用することもできる。ライナと圧力容器の間に流体をある程度の循環をさせることによって、油圧流体によってＨＰ気体を加熱し、アキュムレータの貯蔵能力を改善するとともに油圧システムにある程度の冷却を与えるためことができる。
【００５８】
油圧システムは、油圧作動流体の外部漏洩を起こしやすく、信頼できる解決を得るために、システム設計と設置に大きな注意を払わなければならない。ＳＨＥＰシステムは、車両寿命期間を通して外部漏洩があってはならない。漏洩可能性を最少にするためにとるべき戦略の１つは、すべての外部動的シールを最少にし、不可避なものは低圧で、できれば大気圧でだけで確実にシールすることである。大気シールは、道路車両に従来使用されている機関と変速機シャフトシールと同じレベルの信頼性を提供することができる。
【００５９】
ここに記載の、補正アキュムレータを備えたＳＨＥＰシールシステムに関しては、Ｐ／ＭシャフトシールとＬＰピストンシールの、２つの外部動的シールがある。これらのシールは、両方とも約１０バールのＬＰにさらされる。シャフトシールは、最も枢要で、運転温度範囲全般にわたり回転および静止の両方の状態で、何年にもわたってそのような圧力で漏洩のない性能を発揮する回転シールを作製するのはかなりの挑戦である。ある程度滲出の可能性があるシールを提供することは、はるかに容易なことである。
【００６０】
この状況において、大気タンクに戻るドレーンが第２のシールを有するのは一般的慣行である。しかしながら、（例えば、図２に示した）密封ＳＨＥＰシステムは、シール漏れを油圧システムに戻すための大気タンクも再充填ポンプも持たない。図１６と１７は、補正アキュムレータの大気室１６１を大気タンクとして、及びＬＰピストン１６２の往復運動を再充填ポンプとして機能させて利用することで、この欠点を解決する手段を図示している。大気ドレーン１６３がＰ／Ｍ上に設けられるが、それは図示されていないが回転シール設計者には公知の方法で、サージタンク１６４に接続した第２のシャフトシールが使用される。できれば、タンクは、フィルタブリーザ１６５と一体であることが望ましい。サージタンクは、ギャラリ１６６内に排出する。Ｐ／Ｍの圧力シャフトシールからの漏洩は、ＬＰピストンの漏洩とともに、後で大気室１６１の底に集まる。
【００６１】
逆止弁１６７は、小型アキュムレータ１６９に接続され、大気室からＬＰ側１６８への連通を提供する。逆止弁１６７は、ＬＰ圧力によって、通常閉じたままの状態にある。逆止弁は、できれば、それ自体漏洩がないように軟着設計が望ましい。ＬＰピストンは、アキュムレータの貯蔵が排出されるにつれて、左に移動する。プランジャ１７０は、ギャラリ１６６と密封嵌合するＬＰピストンの端に形成される。図１６は、ギャラリが閉鎖される直前のピストン位置を示している。一旦ギャラリが閉鎖されると、室１６１内の残りの体積が閉止され、ピストンが図１６で見てさらに左に移動すると、その中の流体とともに空気を圧縮する。
【００６２】
図１７は、完全に排出された補正アキュムレータを示し、ＨＰピストン１７１がその行程の左端に達している。大気室での最終体積１７２は、当初シールされプランジャ１７０によって隔絶された後、約４：１の圧縮比を与えるように設計されている。漏洩による流体がなければ、残りの体積内の気体が圧縮されて約６バールの圧力を生み出すが、ＬＰに抗して逆止弁１６７を開けるには不十分であり、そのため気体は油圧システムに押し込まれない。もし、漏洩による流体が存在すれば、空気の量は減るが、体積の変化は本質的に同じで、ＬＰ圧と同じかそれ以上の値になるまで圧縮圧力は増加し、そのとき大気室の底の流体の一部が油圧システム内に押し戻される。こうして自動再充填システムが提供される。サージタンクは、主アキュムレータが完全に排出され、大気室への通路がないときに発生しうる漏洩流体を貯蔵する働きがある。
【００６３】
同じシステムは、（例えば、図１に示したような）開放タンクＳＨＥＰシステムにも適用でき、図１８に関して図示したように、大気圧ケースを持つＰ／Ｍからのケースドレーン流れを再循環させることができる。Ｐ／Ｍケースドレーン１８１は、大気タンク１８２に流れ込む。オーバーフロー１８３は、大気室１８４に流れ込み、逆止弁１８５を介してＬＰアキュムレータ１８６内に汲み戻される。アキュムレータ１８６は、オリフィス１８７との組み合わせで、圧縮ポンプシステムからの各充填および排出サイクルについて、ＬＰ圧を維持すると同時に脈動供給を平滑化する働きをする。このシステムには、ケースドレーン流れが発生すると、それを自動的に吸入排出するだけという利点がある。
【００６４】
図１８は、ピストン直径が等しい補正アキュムレータを示しているが、ケースドレーン流れが供給する循環が十分でないときは、ピストン直径が等しくないものを用いることが可能である。
【００６５】
図１９は、逆止弁１９１をＬＰピストン１９２内に取り付けることを可能にして、ピストンが定義された垂直性で保持されるように、複数の連結ロッドを備えた補正アキュムレータを使用する圧縮ポンプの別の実施態様を示している。ＳＴＥＭ１７０（図１７）の代わりにバネ込めプランジャ１９３が入口ポート１９４を閉じて、図１７の実施態様に関して先に論じたのと同じ圧縮ポンプ機能をもたらす。
【００６６】
大気タンクを用いるシステムにおけるタンクの機能の１つは、初期組み立てと充填の際に、あるいはその後の修理時に、システム内に導入される空気を逃がすことを可能にすることである。充填後に油圧システム内に幾分かの気泡が残ることは避けられない。これらの気泡は、システムの最初の稼動で圧力を受け、空気は次第に流体内に溶解する。例えば、通常の作動流体は、大気圧下では体積で約１０％の溶解空気を含んでいる。この量は、圧力に比例して増加するので、２気圧で飽和したものは大気圧に戻ると体積で２０％になる。システム内に入るオイルは大気圧で飽和するので、さらに圧力を受けて溶解した追加の空気は、空気の量を約１０％より上に増加させる。次いで、オイルが循環してタンクに戻ったとき、空気は大気に放出される。このプロセスは、油圧システムからの掃気を絶えず行ない、油圧システムの効率を支えるために重要であるが余り知られていない。
【００６７】
密封ＳＨＥＰシステムは、大気タンクを持たず、したがって、取り込まれた空気を逃す手段がない。現在の慣行では、試験運転時に大気タンクを介して別個の循環ポンプで取り込まれた空気を除去できるだけ時間をかけ、流体を循環させる方法が取られている。このプロセスは不確実なうえ、時間を要するが、特に大量の空気を取り込む面に設置される産業用アキュムレータの場合は、なおさらである。ピストン型アキュムレータは、図１５を参照して述べたように、取り込み空気量を最小にするように簡単にポートを位置決めできるのが長所である。
【００６８】
上述のようなタイプの再充填ポンプが存在するので、次に図２０を参照して記載するように、ＳＨＥＰシステムの自動掃気が達成できる。ピストンの垂直性が固定されるように、複数の連結ロッドを備えた補正アキュムレータで、ＬＰ室２０２への連通２０１は、遊離空気があってもＬＰ室の頂上部で捕獲し易いように、アキュムレータの底部に向けて位置付けられる。特に、Ｐ／Ｍのケースと小型アキュムレータを含むシステムの他の部分は、可能な限り空気の捕捉を最小にするように設計され接続される。例として、小型アキュムレータ２０３への接続を上部に例示した。
【００６９】
小型バネ復帰プランジャポンプ２０４は、ピストンが右端まで動いてシステムが完全に充填されると、障壁２０６と接触することで作動するように、ＬＰピストン２０５内に取り付けられる。プランジャポンプへの入口は、存在しうる空気を捕捉するために通路２０７から、次いで入口逆止弁２０８を介して、ＬＰ室の頂上部から取り込む。ポンプからの流れは、出口逆止弁２０９から大気室２１０に達する。逆止弁２０９のバネには、ＬＰ圧を抑えるだけの強さが必要で、プランジャが作動した時に流れさえあればよい。
【００７０】
代わりに、ＬＰピストンとの接触によって作動させるようにプランジャポンプを障壁内に取り付け、大気室と導管で連通させることもできる。これは、ピストンを垂直に確保できない場合に必要とされる。汲み上げられた空気は、フィルタブリーザを介して排出される。通常条件下で、汲み上げられるのは作動流体だけである。溶解空気が大気圧で（オイルに対して）１０％飽和を超えると、この過剰空気は放出され、フィルタブリーザから排出される。再充填ポンプは、次いで流体をシステム内に汲み戻す。大気室を経由して流体を循環させるシステムの連続運転は、システム内の溶解空気を徐々に大気飽和レベルへと導く。
【００７１】
ＨＰピストン内に機械的停止装置がないと、ＬＰピストンがその行程終わりに達した後、アキュムレータの充填が継続されつづけた場合に、連結ロッドに過剰内部応力がかかる危険がある。前述の位置感知システムは、制御システムがそのような事態を防止するのを可能にするが、このような事態の発生を防止するために確実に働く自動システムを持つことは有益である。
【００７２】
図２１、２２と２３は、このようなストローク終端保護システムの好ましい実施態様を示している。図２１は、ＨＰ流体２１４からＨＰ気体２１３を分離するＨＰピストン２１２を備えた、補正アキュムレータ２１１を示している。ＬＰピストン２１５は、大気室２１７からＬＰ流体２１６を分離する。この２本のピストンは、シール２２０を備えた中心板２１９を貫通する多数の連結ロッド２１８によって接続されている。アキュムレータは、ＨＰポート２２１を通してＬＰポート２２２からの戻りＬＰ流れで充填される。これらの流れは、アキュムレータの排出の際には、逆転する。中心板には、ストローク終端（ＥＯＳ）弁２２３が組み込まれている。
【００７３】
図２２において、ＥＯＳ弁は、中心板内に形成された弁座２２５と係合しているステム付きポペット弁２２４で構成される。ポペット弁は、弁案内２２６内に緩く支えられている。弁案内は、流体を流れさせるための多数の孔２２７を有し、保持リング２２８で中心板内に保持されている。ポペット弁は、ワッシャ２３０と保持リング２３１を介して弁案内とポペット弁の間に作用するバネ２２９が示す閉鎖位置に付勢される。
【００７４】
この実施態様は、円錐台座とポペット弁上の接合球状部分を使い、自己調整ポペット弁設計を採用する。弁は、バネによって閉止されるうえに、高圧が作用して閉鎖状態が維持される。ピストン組立体は、ＬＰピストンがポペット弁ステムの端と接触するまでアキュムレータが充填されるにつれて右に移動する。さらに移動すると、弁を開放し、低圧内に高圧を解放するように作用し、それが流体をポンプ入口に再循環させる。
【００７５】
図２３は、流路２３３を確保するために弁を押して開けるＬＰピストン２３２とともにこの働きを図示している。このシステムは、エネルギ貯蔵システムの制御装置を単純化するが、それはそのとき正確な位置感知または温度補正による正確な圧力測定の必要性を少なくしつつ、損傷の懸念をせずにアキュムレータを完全に充填して差支えないからである。適切な冷却が提供されるならば、この弁を統合したシステムは、アキュムレータが完全に充填されると、Ｐ／Ｍで車両制動を継続的に提供することができるが、それは車両運動エネルギがＥＯＳ弁の絞り作用によって流体の加熱に変換されるからである。
【００７６】
一般的慣行として、Ｐ／Ｍの制御のためにサーボ供給として貯蔵されたＨＰ流体の一部が使用されるが、それはこれによって別のサーボエネルギ源を提供する必要がなくなるからである。しかしながら、アキュムレータが完全に排出されたとき、これには問題が生じることになる。使用できるＨＰサーボがないからである。これを解消するには、Ｐ／Ｍが本来的にストローク上に来るように、適切なバネその他の手段によって、Ｐ／Ｍ制御の付勢を使用するが、高速制御応答を提供することは困難である。
【００７７】
この理由のために、通常の慣行では、サーボ圧力が常に利用できるように、通常使用の間は、アキュムレータを完全に排出することは避けられ、アキュムレータが不可避に完全排出されたときの初期始動にのみ、バネ付勢が使用される。このようにして、アキュムレータの全エネルギ容量の消費と、ピストン組立体の位置の正確な測定、あるいは圧力と温度の正確な測定のいずれかを必要とするような制御の複雑化を防止している。
【００７８】
図２４、２５と２６は、ＨＰ流体の残留量をサーボ供給に利用できるようにアキュムレータの完全排出を自動的に防止する手段の好ましい実施態様を示している。図２４は、先に説明した補正アキュムレータに、中心板を貫通する複数個の連結ロッドによって結合されたＨＰおよびＬＰピストンを有するものを示している。ＨＰポートには、２つのＨＰポート、すなわち主ポート２４１とサーボ供給ポート２４２がある。弁組立体２４３は、好適には、ネジ込み式キャップ２４５付きのポペット弁２４４として図２５と２６を参照してより明確に図示されたサム弁が望ましく、ネジ込み式にＨＰピストンに取り付けられたステム２４６に摺動自在に取り付けられる。バネ２４７は、ステム上の頭部２４８が許す限りポペット組立体をＨＰピストンから遠くに付勢する。
【００７９】
弁座２４９は、中心板に組み込まれている。この弁座は、サム弁が閉じるときに、ポペット上の対応接合面と係合する。この実施態様は、円錐台座とポペット弁上に球状接合部を備えた自己調整ポペット弁設計を使用する。ピストン組立体は、アキュムレータが排出するにつれて、図２５と２６で見て、左に移動する。ＨＰピストンが中心板に近づくにつれて、サム弁は中心板内の座に対して閉鎖し、もはや主ＨＰポートを介して排出されないようにある量のＨＰ流体を取り込む。しかしながら、サーボポートはまだ開いていて、ＨＰ流体は、このポートを介して利用できる。
【００８０】
図２６は、サム弁が閉じて、ある量のサーボ流体が使用された後のサム弁の外形を図示している。ＨＰピストン２５０は、中心板２５１にほぼ接触する位置にあり、ポペットは、座をシールしている。ポペット組立体は、バネに逆らってステムを部分的に押し下げる。ポペット組立体もまた、高圧の作用によって閉じたまま保持されるが、それは主ポートにはもはや圧力が掛かっていないからである。
【００８１】
サーボ流体をさらに使用すると、ＨＰピストンは、中心板に近づいて行き、やがて接触する。こうなると、サーボ流体は、もうそれ以上使えない。ステム上のポペット組立体の行程は、主に接触する部分は、ＨＰピストンと中心板の間であり、サム弁組立体に接触しないように、ＨＰピストンの閉鎖行程より若干長い。サム弁がエネルギ貯蔵システムの制御装置を単純化しているのは、そのときサム弁に主ＨＰポートを完全に排出し、サーボ運転のためにある程度のエネルギをなお保持することが許容され、正確な位置感知または温度補正による正確な圧力測定の必要性が減るからである。通常運転においてサム弁が、ＨＰピストンの各シール側で圧力がほぼ等しく維持され、サーボ公差が完全排出されたときに必要なのが、全気体シール圧力を保持することだけであるという点は、さらなる利点である。
【００８２】
ＳＨＥＰエネルギ貯蔵システムは機械的に、流体導管によって共に接続された数多くの構成部品で構成され、そこに加圧気体と作動流体が充填される。システムがうまく作動するには充填が極めて重要であり、正確な気体圧力と正確な流体量が要求される。初期充填の後、流体に混入した空気は、システムから掃気しなければならない。車両組み立ての観点から望ましいのは、エネルギ貯蔵システムが従来の車両トランスミッションとほとんど同じ方法で、設置に先立って充填、掃気そして試験が十分に施された完全一体型組立体であることである。そうすれば、エネルギ貯蔵システムが必要とするのは、電気的か機械的かを問わず、完全に機能するユニットである外部制御装置の接続だけである。
【００８３】
図２７は、図１０と関連して記載した弁ブロック２５２を組み込んだ、図１５と関連して記載された小型アキュムレータ組立体２５１を示している。Ｐ／Ｍ２５３のオーバーセンタタイプは、すべての連通を内包して組立体に直接取り付けられる。組立体は、その内部の騒音と振動の伝達を最小にするために、弾性取付台とともに車両内に搭載される。駆動軸２５４は、車両の設計に応じてトランスミッションと車軸のいずれでも、ユニバーサルプロペラシャフトによって駆動列に接続できる。一体型組立体は、トランスミッションに直接取り付けることも可能であるが、そうすれば全体的機関とトランスミッション組立体の一部となる。車両が、ユニバーサルシャフトを車輪へ接続し、最終ドライブを搭載したシャーシを有するならば、一体型組立体は、最終ドライブに直接取り付けることができる。
【００８４】
図２８は、上述のようなアキュムレータ組立体２６１と弁ブロック２６２を使用し、組立体の一部として非オーバーセンタＰ／Ｍ２６３をその組立体の一部に使用した類似の配置を示している。シャフト２６４は、先に説明した駆動列に接続することができる。冷却システム２６５とフィルタ２６６も、一体型組立体の一部として示されている。図２８は、フィルタと冷却器が直接取り付けられた弁ブロックに、さらに直接取り付けられた圧力補正アキュムレータを示している。ポンプ／モータユニットもまた、弁ブロックに直接取り付けられているのが分かる。この装置は、図２９に示すように、ポンプ／モータユニットを一体型アキュムレータシステムの中心板で弁ブロックに直接取り付けて再構成することができる。これによって、車両に搭載する前のシステム全体のオイル充填、抽気あるいは予備検査が可能になる。
【００８５】
図２９は、弁ブロック２７１がアキュムレータ組立体のＨＰ端２７２とＬＰ端２７３の間に取り付けられ、Ｐ／Ｍ２７４が前出のように弁ブロックに取り付けられた別の配置を示している。
【００８６】
図３０は、システムを駆動列に接続することを可能にするトラスンファボックスを加えた状態を示している。一般的に、この構造は、エンジンとトランスミッションを車軸に接続しているプロペラシャフトがトランスファケース２８１によって遮られるバスなどの商用車に適している。この実施態様において、一体型組立体は、トランスファケースを含んでいる。トランスファケースは、歯車、伝達チェーンまたは駆動ベルトを介して駆動を伝達することができる。シャフト２８２または２８３のいずれかは、トランスミッションに接続できる、このとき、他方は、車軸に接続される。
【００８７】
図３１は、図３０の構成の変型を示したもので、シャーシレール間の幅が限られた車両に、より適している。Ｐ／Ｍ２９１は、前面で車両機関に向かいアキュムレータ組立体とほぼ同一線上に取り付けられている。Ｐ／Ｍ２９１は、トランスファケース２９２上に取り付けられており、図示されていないが、そのシャフトは後方を指している。補正アキュムレータのＬＰ端２９３は、トランスファケースの後方側、次いで中心板２９４そしてＨＰ端２９５が取り付けられる。導管２９６は、中心板とＰ／Ｍを接続している。必要な制御弁があれば、中心板内またはポンプのポートブロック内のいずれかに、あるいは一部はそれぞれの中に取り付けることができる。伝達シャフト２９７は、従来の駆動シャフトで車両機関に接続される。Ｐ／Ｍは、前面に向いているので、自在継手付きのシャフトを接続するのに十分な長さがある。他のシャフト２９８は、別の従来の駆動シャフトを用いて車両の後部駆動車軸に接続されている。図３１は、オーバーセンタＰ／Ｍを備えた実施態様を図示している。図３０に示したように、非オーバーセンタ設計を使用することもできる。一体化構造については、小型アキュムレータの特定の設計に関連して説明したが、同じ原理を他のアキュムレータ配置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】大気流体タンクを備えた先行技術ＳＨＥＰシステムの線図的図解である。
【図２】先行技術の完全密封型ＳＨＥＰシステムの線図的図解である。
【図３】冷却流が単一方向のチューブＬＰアキュムレータを使用した線図的図解である。
【図４】冷却流れが二方向のチューブＬＰアキュムレータを使用した線図的図解である。
【図５】補正アキュムレータの長手方向断面視を示すＳＨＥＰシステムの線図的図解である。
【図６】複数の連結ロッドを有する補正アキュムレータの断片的長手方向断面図である。
【図７】図６に示した補正アキュムレータの線７−７に沿った断面図である。
【図８】位置シーズニングを有する補正アキュムレータの断片的長手方向断面図である。
【図９】弁ブロックを有する補正アキュムレータの断片的長手方向断面図である。
【図１０】図９に示した補正アキュムレータの線１０−１０に沿った断面図である。
【図１１】内部連結を有する補正アキュムレータの断片的長手方向断面図である。
【図１２】図１１に示した補正アキュムレータの線１２−１２に沿った断面図である。
【図１３】不平衡補正アキュムレータの長手方向断面を含むＳＨＥＰシステムの線図的図解である。
【図１４】外部同心ＬＰアキュムレータと無応力ＨＰライナの長手方向断面を含む図９に示したＳＨＥＰシステムの線図的図解である。
【図１５】内部同心ＬＰアキュムレータと無応力ＨＰライナの長手方向断面図である。
【図１６】密封されたシステムのための再注入圧縮ポンプの断片的長手方向断面図である。
【図１７】図１６に示した再注入圧縮ポンプの閉状態における断片的断面図である。
【図１８】再注入圧縮ポンプの断片的長手方向断面を含む大気タンクシステムの線図的図解である。
【図１９】ＬＰピストン内の圧縮ポンプの断片的長手方向断面図である。
【図２０】掃気システムの長手方向断面図である。
【図２１】ストローク終端保護装置の長手方向断面図である。
【図２２】図２１に示したスプール弁の閉状態における拡大断面図である。
【図２３】図２１に示したスプール弁の開状態における拡大断面図である。
【図２４】補助高圧サーボ供給装置の断片的断面図である。
【図２５】図２４に示したサーボ供給装置の開状態における拡大断面図である。
【図２６】図２４に示したサーボ供給装置の閉状態における拡大断面図である。
【図２７】オーバーセンタ型ポンプ／モータを有する一体構造の一部切欠き側面立面図である。
【図２８】非オーバーセンタ型ポンプ／モータを有する一体構造の一部切欠き側面立面図である。
【図２９】非可撓性導管オーバーセンタ型ポンプ／モータがセンター位置にある場合のそれを有する一体構造の一部切欠き側面立面図である。
【図３０】トランスファ変速装置を有する一体構造の一部切欠き側面立面図である。
【図３１】反転ポンプ／モータを有する一体型構造の一部切欠き側面立面図である。
【符号の説明】
【００８９】
４１  ポンプ／モータ
４２  ＨＰアキュムレータ
４３  締切弁
４４  圧力変換器
４５  ＬＰアキュムレータ
４６  小型アキュムレータ
４７  フィルタ
４８  冷却器
４９  逆止弁
５０  逆止弁
【国際公開パンフレット】
2004522905.tif 000003
2004522905.tif 000004
2004522905.tif 000005
2004522905.tif 000006
2004522905.tif 000007
2004522905.tif 000008
2004522905.tif 000009
2004522905.tif 000010
2004522905.tif 000011
2004522905.tif 000012
2004522905.tif 000013
2004522905.tif 000014
2004522905.tif 000015
2004522905.tif 000016
2004522905.tif 000017
2004522905.tif 000018
2004522905.tif 000019
2004522905.tif 000020
2004522905.tif 000021
2004522905.tif 000022
2004522905.tif 000023
2004522905.tif 000024
2004522905.tif 000025
2004522905.tif 000026
2004522905.tif 000027
2004522905.tif 000028
2004522905.tif 000029
2004522905.tif 000030
2004522905.tif 000031
2004522905.tif 000032
2004522905.tif 000033
2004522905.tif 000034
2004522905.tif 000035
2004522905.tif 000036
2004522905.tif 000037
2004522905.tif 000038
2004522905.tif 000039
2004522905.tif 000040
2004522905.tif 000041
2004522905.tif 000042
2004522905.tif 000043
2004522905.tif 000044
2004522905.tif 000045
2004522905.tif 000046
2004522905.tif 000047
2004522905.tif 000048
2004522905.tif 000049
2004522905.tif 000050
2004522905.tif 000051
2004522905.tif 000052
2004522905.tif 000053
2004522905.tif 000054
2004522905.tif 000055
2004522905.tif 000056
2004522905.tif 000057
2004522905.tif 000058
2004522905.tif 000059
2004522905.tif 000060
2004522905.tif 000061
2004522905.tif 000062
2004522905.tif 000063
2004522905.tif 000064