(57)【要約】  油圧機械（１０）とともに使用するエネルギー回収システム（５０）を開示する。エネルギー回収システムは、タンク（６０）と、タンクから流体を引き出し、流体を加圧するポンプ（５８）と、アクチュエータ（２８）と、ポンプからアクチュエータへ、及び、アクチュエータからタンクへと加圧流体を送ることにより、アクチュエータを動かすよう動作可能なアクチュエータ制御弁（２０２）とを備えてもよい。エネルギー回収システムはまた、回転装置（５８、５９）に機械的に接続され、アクチュエータから排出された流体を選択的に受容するモータ（２４１）と、モータから流出する流体を選択的にアクチュエータに送り戻すよう動作可能な少なくとも１つの弁（２５４、２５６）とをさらに備えてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（６０）と、
前記タンクから流体を引き出し、前記流体を加圧するポンプ（５８）と、
アクチュエータ（２８）と、
前記ポンプから前記アクチュエータへ、及び、前記アクチュエータから前記タンクへと加圧流体を送ることにより、前記アクチュエータを動かすよう動作可能なアクチュエータ制御弁（２０２）と、
回転装置（５８、５９）に機械的に接続され、前記アクチュエータから排出された流体を選択的に受容し、前記回転装置に動力を送達するモータ（２４１）と、
前記モータから流出する流体を選択的に前記アクチュエータに送り戻すよう動作可能な少なくとも１つの弁（２５４、２５６）とを備えるエネルギー回収システム（５０）。
【請求項２】
前記アクチュエータはブームシリンダである請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項３】
前記ブームシリンダから排出された流体を貯留し、貯留した流体を前記モータに送ることにより、前記回転装置を駆動するアキュムレータ（２３６）と、
前記アクチュエータのチャンバを前記アキュムレータに接続する第１通路（２４２）と、
前記第１通路内に配された第１制御弁（２３８）とをさらに備える請求項２に記載のエネルギー回収システム。
【請求項４】
前記アキュムレータを前記モータに接続する第２通路（２４４）と、
前記第２通路内に配された第２制御弁（２４０）と、
前記アクチュエータの前記チャンバから前記モータへと延び、前記アキュムレータ、前記第１制御弁、及び前記第２制御弁をバイパスするバイパス通路（２５１）と、
前記バイパス通路内に配されたバイパス制御弁（２４９）とをさらに備える請求項３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項５】
前記アキュムレータは、ブームアキュムレータであり、
前記制御弁は、ブーム制御弁であり、
前記エネルギー回収システムは、
揺動モータ（４９）と、
前記ポンプから前記揺動モータへ、及び、前記揺動モータから前記タンクへと加圧流体を送ることにより、前記揺動モータを動かすよう動作可能な揺動制御弁（５６）と、
前記ブームシリンダから排出された流体を貯留し、貯留した流体を前記揺動モータに送る揺動アキュムレータ（１０８）と、
前記揺動アキュムレータを前記モータに接続する通路（２７２）とをさらに備える請求項２に記載のエネルギー回収システム。
【請求項６】
前記モータを介して前記アクチュエータの第１チャンバを前記アクチュエータの第２チャンバへ接続する複数の通路（２６０、２６２）をさらに備える請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの弁は、
前記アクチュエータの前記第１チャンバに関連付けられた第１制御弁（２５４）と、
前記アクチュエータの前記第２チャンバに関連付けられた第２制御弁（２５６）とを含み、
前記第１制御弁及び前記第２制御弁は、互いに並列に前記モータの下流に配される請求項９に記載のエネルギー回収システム。
【請求項８】
前記第１制御弁及び前記第２制御弁と並列して配される第３制御弁（２５２）をさらに備え、
前記第３制御弁は、前記モータから流出する流体を選択的に低圧タンク内に向け直すよう動作可能である請求項７記載のエネルギー回収システム。
【請求項９】
前記第３制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁のうちの少なくとも１つは、前記モータから流出する流体の第１部分を前記アクチュエータに戻すよう向け直し、残余部分を前記タンクに向け直すよう同時に作動可能である請求項８に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１０】
前記モータの下流、前記第１制御弁、前記第２制御弁、及び前記第３制御弁の上流に配される圧力逃し弁（２６６）をさらに備える請求項８に記載のエネルギー回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回収システム全般に係り、特に油圧機械用エネルギー回収システムに係る。
【背景技術】
【０００２】
ドーザー、ローダー、掘削機、バックホー、モータグレーダー、及びその他の種別の重機等の油圧機械では、種々のタスクを達成するため、１つ以上の油圧アクチュエータを使用する。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供給する機械のポンプと流体連結されている。加圧流体がチャンバ内へ向かって、あるいはチャンバを通じて移動する際、流体の圧力がチャンバの油圧表面に作用し、アクチュエータ及び接続した作業ツールの動きに影響を及ぼす。加圧流体がチャンバから放出されると、機械の低圧サンプへと回収される。
【０００３】
この種の油圧機構に関連の問題の１つとして、効率が挙げられる。特に、アクチュエータが重力に沿った方向に移動している間（すなわち、アクチュエータの動きがツールの重量及び関連負荷に助長されている間）、アクチュエータチャンバからサンプへ放出される流体は特に、既にサンプ内にある流体の圧力を超える圧力を有することが多い。結果的に、サンプ内に向かって放出されるより高圧の流体は、依然として、低圧サンプへの流入に際して消耗されるエネルギーの一部を含む。この消耗エネルギーが油圧システムの効率を低下させる。
【０００４】
油圧機械の効率を向上する試みの１つが、２０１０年４月１５日公開のモリヒコらによる日本国特許出願第２０１０−０８４８８８号（「公開’８８８号」）に開示されている。特に公開’８８８号では、ブームシリンダとアキュムレータに接続された揺動モータとを有する機械用油圧システムを開示している。揺動モータは、減速中、アキュムレータ内に選択的に流体を送り、ブームシリンダのヘッド端部は、オーバーラン状況において伸張している間、アキュムレータから選択的に流体を受容する。ブームシリンダがアキュムレータから流体を受容する際、流体はまず、機械のエンジンに接続されたモータを通過し、モータを介してエンジンへエネルギーを伝達する。
【０００５】
公開’８８８号のシステムは、加圧流体の貯留及び再利用により、状況によっては効率を向上する一助となることもあるが、依然として最適な状態には満たない。特に公開’８８８号では、揺動モータのみからの加圧流体を蓄積し、ブームアクチュエータの単一チャンバのみへ流体を排出することを記述している。従って、開示のエネルギー獲得及び再利用によって達成される効率に関する利点は、限定されることもある。さらに、公開’８８８号のシステムは、ブームアクチュエータから流出する流体の方向及び使用にほとんど柔軟性を与えないこともある。この柔軟性の欠如により、機械の機能及び／又は効率を低減してしまうこともある。
【０００６】
開示のエネルギー回収システムは、上述の問題及び／又はその他の従来の問題のうちの１つ以上の解決を図るものである。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の一側面は、エネルギー回収システムに関する。前記エネルギー回収システムは、タンクと、前記タンクから流体を引き出し、前記流体を加圧するポンプと、アクチュエータと、前記ポンプから前記アクチュエータへ、及び、前記アクチュエータから前記タンクへと加圧流体を送ることにより、前記アクチュエータを動かすよう動作可能なアクチュエータ制御弁とを備えてもよい。また前記エネルギー回収システムは、回転装置に機械的に接続され、前記アクチュエータから排出された流体を選択的に受容するモータと、前記モータから流出する流体を選択的に前記アクチュエータに送り戻すよう動作可能な少なくとも１つの弁とをさらに備えてもよい。
【０００８】
本開示の他の側面は、エネルギー回収方法に関する。前記方法は、タンクから流体を引き出すステップと、ポンプで前記流体を加圧するステップとを備えてもよい。また前記方法は、前記ポンプからアクチュエータ内へ加圧流体を選択的に送り、且つ、前記アクチュエータからタンクへと流体を送ることにより、前記アクチュエータを動かすステップをさらに備えてもよい。前記方法はまた、前記アクチュエータから排出された流体をモータを介して送るステップと、前記モータから前記アクチュエータへ流体を送り戻すステップとを備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示に係る一例としての機械の等角図である。
【図２】図２は、図１の機械とともに使用してもよい、本開示に係る一例としての油圧制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、土質材料を掘削し、付近の運搬車両１２に載積するよう協働する複数のシステム及び構成要素を備えた一例としての機械１０を示している。図示の例において、機械１０は油圧掘削機である。しかしながら、機械１０は、代替として、バックホー、フロントショベル、引網式掘削機、クレーン等のその他の掘削若しくは資材取扱い機械、又はその他類似の機械として実現可能であると考えられる。機械１０は、特に、溝内又は集積場の採掘位置１８と、例えば運搬車両１２上等の放出位置２０との間で作業ツール１６を動かす実装システム１４を備えてもよい。機械１０はまた、実装システム１４の手動制御のためのオペレータステーション２２を備えてもよい。機械１０は、所望に応じて、クレーン動作、溝掘り、及び資材取扱い等、トラック載積以外の動作を実施してもよい。
【００１１】
実装システム１４は、作業ツール１６を動かすため、流体アクチュエータの作用を及ばせる連結構造を備えてもよい。具体的には、実装システム１４は、一対の隣接した複動式油圧シリンダ２８（図１には１つのみ図示）によって、作業面２６に対して垂直に旋回するブーム２４を備えてもよい。実装システム１４はまた、単一の複動式油圧シリンダ３６によって、水平旋回軸３２を中心にブーム２４に対して垂直に旋回するスティック３０を備えてもよい。実装システム１４はさらに、水平旋回軸４０を中心にスティック３０に対して垂直に作業ツール１６を傾斜させるため、作業ツール１６に対して動作可能に接続された単一の複動式油圧シリンダ３８を備えてもよい。ブーム２４は、機械１０のフレーム４２に対して旋回可能に接続されてもよく、フレーム４２は、車台部材４４に対して旋回可能に接続され、揺動モータ４９によって垂直軸４６を中心に揺動されてもよい。スティック３０は、旋回軸３２及び４０により、作業ツール１６をブーム２４に対して旋回可能に接続してもよい。実装システム１４内に備えられる流体アクチュエータの数はこれより多くても少なくてもよく、所望に応じて上述の手段以外の手段で接続されてもよい。
【００１２】
多数の異なる作業ツール１６を単一の機械１０に取り付けることが可能であってもよく、オペレータステーション２２を介して制御可能であってもよい。作業ツール１６は、例えば、バケット、フォーク機構、ブレード、ショベル、粉砕機、せん断機、グラップル、グラップルバケット、磁石等の特定タスクの実施に使用されるいずれかの装置、又はその他の従来既知のタスク実施装置を含んでもよい。図１の実施形態において、作業ツール１６は、上昇、揺動、及び機械１０に対して傾斜するように接続されているが、代替又は追加として、回転、滑動、伸張、開閉、又は従来既知のその他の手段で動いてもよい。
【００１３】
オペレータステーション２２は、作業ツールの所望の動きを示す機械オペレータからの入力を受信してもよい。具体的には、オペレータステーション２２は、例えば、オペレータの座席（図示せず）に近接して配置された単軸又は多軸のジョイスティックとして実装される１つ以上の入力装置４８を備えてもよい。入力装置４８は、作業ツールの特定方向への所望の速度及び／又は力を示す作業ツール位置信号を生成することにより、作業ツール１６を配置及び／又は配向する比例型コントローラであってもよい。この位置信号は、油圧シリンダ２８、３６、３８及び／又は揺動モータ４９のいずれか１つ以上を起動するために使用されてもよい。例えば、ホイール、ノブ、プッシュプル装置、スイッチ、ペダル、及び従来既知のその他のオペレータ入力装置等、異なる入力装置が代替又は追加としてオペレータステーション２２に含まれてもよいと考えられる。
【００１４】
図２に示すとおり、機械１０は、実装システム１４（図１参照）を動かすよう協働する複数の流体要素を有したエネルギー回収システム５０を備えてもよい。特に、エネルギー回収システム５０は、揺動モータ４９と関連付けられた揺動回路５２と、油圧シリンダ２８と関連付けられたブーム回路５４と、油圧シリンダ３６及び３８と関連付けられた少なくとも１つのその他の回路（図示せず）とを備えてもよい。
【００１５】
揺動回路５２は、特に、ポンプ５８から揺動モータ４９へ、及び、揺動モータ４９から低圧タンク６０へ、加圧流体の流れを規制するよう接続された揺動制御弁５６を備えてもよい。この流体規制は、入力装置４８を介して受信されるオペレータからの要求に応じて軸４６（図１参照）を中心として作業ツール１６の揺動を生じさせるよう機能してもよい。
【００１６】
揺動モータ４９は、インペラ６４のいずれかの側方に配置された第１チャンバ及び第２チャンバ（図示せず）を少なくとも部分的に形成するハウジング６２を備えてもよい。第１チャンバがポンプ５８の出力に（例えば、ハウジング６２内に形成された第１チャンバ通路６６を介して）接続され、第２チャンバがタンク６０に（例えば、ハウジング６２内に形成された第２チャンバ通路６８を介して）接続される場合、インペラ６４は、第１方向（図２に示す）に回転するよう駆動されてもよい。反対に、第１チャンバが第１チャンバ通路６６を介してタンク６０に接続され、第２チャンバが第２チャンバ通路６８を介してポンプ５８に接続される場合、インペラ６４は、反対方向（図示せず）に回転するよう駆動されてもよい。インペラ６４を通過する流体の流量は、揺動モータ４９の回転速度に関連してもよく、インペラ６４前後の圧力差は、その出力トルクに関連してもよい。
【００１７】
揺動モータ４９は、内蔵の補助機能を備えてもよい。特に、補助通路７０がハウジング６２内において第１チャンバ通路６６と第２チャンバ通路６８との間に形成されてもよく、一対の対向逆止弁７４が補助通路７０内に配されてもよい。低圧通路７８は、逆止弁７４の間の位置において、補助通路７０に接続されてもよい。低圧通路７８と第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８との間の圧力差に基づき、逆止弁７４の一方が開放して低圧通路７８から第１チャンバ及び第２チャンバのうちのより圧力の低い方へ流体を流すようにしてもよい。通常、実装システム１４が揺動する際、第１チャンバと第２チャンバとの間には、著しい圧力差が存在することもある。
【００１８】
ポンプ５８は、機械１０のエンジン５９によって駆動され、タンク６０から注入路８０を介して流体を引き出し、所望のレベルまで流体を加圧し、排出路８２を介して揺動回路５２内へと流体を排出してもよい。逆止弁８３は、所望により、排出路８２内に配され、ポンプ５８から揺動回路５２内へ向かう加圧流体の一方向の流れを与えてもよい。ポンプ５８は、例えば、可変変位ポンプ（図２に示す）、固定変位ポンプ、又は従来既知のその他のソースとして実装されてもよい。ポンプ５８は、例えば、幅軸７１、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）、又はその他の好適な手段により、機械１０のエンジン５９又はその他の電源に対して駆動可能に接続されてもよい。あるいはポンプ５８は、トルク変換器、減速ギアボックス、電気回路、又はその他の好適な手段を介して機械１０のエンジン５９に間接的に接続されてもよい。ポンプ５８は、少なくとも部分的に、オペレータの要求する動きに対応する揺動回路５２内のアクチュエータの要望によって判定された圧力レベル及び／又は流量を有する加圧流体のストリームを生成してもよい。排出路８２は、揺動回路５２内において、揺動制御弁５６と、各々揺動制御弁５６と揺動モータ４９との間に延びる第１チャンバ導管８４及び第２チャンバ導管８６とを介して、第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８に接続されてもよい。
【００１９】
タンク６０は、流体の低圧供給を保持する貯留容器を構成してもよい。流体には、例えば、専用油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又はその他の従来既知の流体が含まれてもよい。機械１０内の１つ以上の油圧回路が、流体を引き出し、流体をタンク６０に戻してもよい。エネルギー回収システム５０は、所望に応じて、複数の個別流体タンク（図２に示す）又は単一のタンクに接続されてもよいと考えられる。タンク６０は、返却路８８を介して揺動制御弁５６に流体接続されてもよく、揺動制御弁５６、第１チャンバ導管８４、及び第２チャンバ導管８６の各々を介して第１チャンバ通路６６及び第２チャンバ通路６８に流体接続されてもよい。１つ以上の逆止弁９０が、所望により、返却路８８内に配され、タンク６０内に向かう流体の一方向の流れを促進し、且つ／又は、返却される流体の所望の圧力を維持してもよい。
【００２０】
揺動制御弁５６は、揺動モータ４９の回転と、対応する実装システム１４の揺動とを制御するよう動作可能な要素を備えてもよい。具体的には、揺動制御弁５６は、すべて共通のブロック又はハウジング９７内に配された、第１チャンバ供給要素９２、第１チャンバ放出要素９４、第２チャンバ供給要素９６、及び第２チャンバ放出要素９８を備えてもよい。第１チャンバ供給要素９２及び第２チャンバ供給要素９６は、排出路８２と並列に接続され、ポンプ５８からの流体による各チャンバの充填を規制してもよく、第１チャンバ放出要素９４及び第２チャンバ放出要素９８は、返却路８８と並列に接続され、各チャンバからの流体の放出を規制してもよい。例えば逆止弁等の補助弁９９は、排出路８２と第１チャンバ放出要素９４の出口との間と、排出路８２と第２チャンバ放出要素９８の出口との間とに配されてもよい。
【００２１】
揺動モータ４９を駆動して第１方向（図２に示す）に回転させるには、ポンプ５８からの加圧流体が排出路８２及び第１チャンバ導管８４を介して揺動モータ４９の第１チャンバに入るように第１チャンバ供給要素９２をシフトさせ、揺動モータ４９の第２チャンバからの流体を第２チャンバ導管８６及び返却路８８を介してタンク６０に放出させるように第２チャンバ供給要素９８をシフトさせてもよい。揺動モータ４９を駆動して反対方向に回転させるには、揺動モータ４９の第２チャンバをポンプ５８からの加圧流体と連通させるように第２チャンバ供給要素９６をシフトさせてもよく、揺動モータ４９の第１チャンバからタンク６０へ流体を排出させるように第１チャンバ放出要素９４をシフトさせてもよい。揺動制御弁５６（すなわち、４つの異なる供給及び放出要素）の供給機能及び放出機能の双方は、所望により代替として、第１チャンバに関連付けられた単一の弁要素及び第２チャンバに関連付けられた単一の弁要素によって、又は、第１チャンバ及び第２チャンバに関連付けられた単一の弁要素によって実施されてもよい。
【００２２】
揺動制御弁５６の供給及び放出要素９２〜９８は、コントローラ１００によって発行された流量及び／又は位置のコマンドに応じて、ばね付勢に対抗してソレノイド可動であってもよい。特に、揺動モータ４９は、第１チャンバ及び第２チャンバを出入りする流体の流量に対応する速度で回転してもよい。従って、オペレータの所望の揺動速度を達成するには、推定又は測定された圧力降下に基づくコマンドを供給及び放出要素９２〜９８のソレノイド（図示せず）に送信してもよく、これによってソレノイドを、揺動モータ４９に流入させるのに必要な流体の流れに対応する量分、開放する。このコマンドは、コントローラ１００によって発行された流量コマンド又は弁要素位置コマンドの形態であってもよい。
【００２３】
揺動回路５２は、揺動モータ４９によって排出される廃液から選択的にエネルギーを抽出及び回収するエネルギー回収モジュール（ＥＲＭ）１０４に取り付けられてもよい。ＥＲＭ１０４は、特に、揺動モータ４９に流体接続可能な回収弁ブロック（ＲＶＢ）１０６と、ＲＶＢ１０６を介して揺動モータ４９と選択的に連通する揺動アキュムレータ１０８と、揺動モータ４９と選択的に直接連通する補助アキュムレータ１１０とを備えてもよい。本開示の実施形態において、ＲＶＢ１０６は、揺動制御弁５６及び揺動モータ４９の一方又は双方に対して固定的且つ機械的に接続可能であってもよく、例えばハウジング６２に直接接続可能であり、且つ／又は、ハウジング９７に直接接続可能であってもよい。ＲＶＢ１０６は、第１チャンバ導管８４に対して流体接続可能な内部第１通路１１２と、第２チャンバ導管８６に対して流体接続可能な内部第２通路１１４とを備えてもよい。揺動アキュムレータ１０８は、導管１１６を介してＲＶＢ１０６に対して流体接続されてもよく、補助アキュムレータ１１０は、導管１１８を介してタンク６０（接続Ａ参照）と並列に低圧通路７８に流体接続されてもよい。
【００２４】
ＲＶＢ１０６は、セレクタ弁１２０と、揺動アキュムレータ１０８と関連付けられた充填弁１２２、揺動アキュムレータ１０８に関連付けられて充填弁１２２と並列に配された排出弁１２４と、逃し弁７６とを収容してもよい。セレクタ弁１２０は、第１通路１１２及び第２通路１１４の圧力に基づき、第１通路１１２及び第２通路１１４の一方を充填弁１２２及び排出弁１２４と自動的に流体連通してもよい。充填弁１２２及び排出弁１２４は、コントローラ１００からのコマンドに応じて選択的に動くことができ、流体を充填又は排出する目的で、揺動アキュムレータ１０８をセレクタ弁１２０と流体連通してもよい。逃し弁７６は、タンク６０で、揺動アキュムレータ１０８の出口及び／又は充填弁１２２の下流側に選択的に接続され、エネルギー回収システム５０の圧力を逃してもよい。
【００２５】
セレクタ弁１２０は、第１通路１１２及び第２通路１１４内の流体圧力に応じて（すなわち、揺動モータ４９の第１チャンバ及び第２チャンバ内の流体圧力に応じて）自動的に動くことのできるパイロット作動式２位置３方向弁であってもよい。特に、セレクタ弁１２０は、第１通路１１２が内部通路１２８を介して充填弁１２２及び排出弁１２４に流体接続される第１位置（図２に示す）から、第２通路１１４が通路１２８を介して充填弁１２２及び排出弁１２４に流体接続される第２位置（図示せず）に向かって動くことのできる弁要素１２６を備えてもよい。第１通路１１２が通路１２８を介して充填弁１２２及び排出弁１２４に流体接続される場合、第２通路１１４を通る流体の流れは、セレクタ弁１２０によって妨げられてもよく、その逆も然りである。第１パイロット通路１３０及び第２パイロット通路１３２は、第１通路１１２及び第２通路１１４のうちのより高圧な方が弁要素１２６を動かして、対応する通路を通路１２８を介して充填弁１２２及び排出弁１２４に流体接続するように、第１通路１１２及び第２通路１１４からの流体を弁要素１２６の両端に連通してもよい。
【００２６】
充填弁１２２は、通路１２８からの流体を揺動アキュムレータ１０８に流入させるため、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことのできるソレノイド作動式可変位置２方向弁であってもよい。特に、充填弁１２２は、通路１２８から揺動アキュムレータ１０８内への流体の流れが妨げられる第１位置（図２に示す）から、通路１２８が揺動アキュムレータ１０８と流体連結される第２位置（図示せず）に向かって動くことのできる弁要素１３４を備えてもよい。弁要素１３４が第１位置から離間しており（すなわち、第２位置にあるか、又は第１位置と第２位置との間の中間位置にある）、通路１２８内の流体圧力が揺動アキュムレータ１０８内の流体圧力を上回っている場合、通路１２８からの流体が揺動アキュムレータ１０８に満たされても（すなわち、充填されても）よい。弁要素１３４は、第１位置に向かってばね付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置に動くことができることにより、通路１２８から揺動アキュムレータ１０８内への流体の流量を変動させてもよい。逆止弁１３６は、充填弁１２２と揺動アキュムレータ１０９との間に配されることにより、充填弁１２２を介して揺動アキュムレータ１０８内へ向かう流体の一方向の流れを与えてもよい。
【００２７】
排出弁１２４は、構成上、充填弁１２２と略同一であり、コントローラ１００からのコマンドに応じて選択的に動くことができることにより、揺動アキュムレータ１０８からの流体を通路１２８に流入（すなわち、排出）させてもよい。特に、排出弁１２４は、揺動アキュムレータ１０８から通路１２８内への流体の流れが妨げられる第１位置（図２に示す）から、揺動アキュムレータ１０８が通路１２８に流体接続される第２位置（図示せず）へ向かって動くことのできる弁要素１３８を備えてもよい。弁要素１３８が第１位置から離間し（すなわち、第２位置にあるか、又は第１位置と第２位置との間の中間位置にある）、揺動アキュムレータ１０８内の流体圧力が通路１２８内の流体圧力を上回った場合、揺動アキュムレータ１０８からの流体は、通路１２８内に流入してもよい。弁要素１３８は、第１位置に向かってばね付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置に動くことができることにより、揺動アキュムレータ１０８から通路１２８内に流入する流体の流量を変動させてもよい。逆止弁１４０は、揺動アキュムレータ１０８と排出弁１２４との間に配され、排出弁１２４を介して揺動アキュムレータ１０８から通路１２８内に向かう流体の一方向の流れを与えてもよい。
【００２８】
圧力センサ１０２は、所望により、揺動アキュムレータ１０８と関連付けられ、揺動アキュムレータ１０８内に流体の圧力を示す信号を生成してもよい。本開示の実施形態において、圧力センサ１０２は、揺動アキュムレータ１０８と排出弁１２４との間に配されてもよい。しかしながら、圧力センサ１０２は、所望により代替として、揺動アキュムレータ１０８と充填弁１２２との間に配されてもよく、若しくは揺動アキュムレータ１０８に直接接続されてもよい。圧力センサ１０２からの信号は、充填弁１２２及び／又は排出弁１２４の動作の規制に使用するため、コントローラ１００に送られてもよい。
【００２９】
揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０は各々、揺動モータ４９によって後に使用される加圧流体を貯留する、圧縮性ガスを充填した圧力容器として実装されてもよい。圧縮性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、又はその他の適切な圧縮性ガスが含まれてもよい。揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０と連通する流体は、揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０の圧力を上回ると、アキュムレータ１０８及びアキュムレータ１１０に流入してもよい。これら内部のガスは圧縮性であるため、流体が揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０に流入すると、ばねのように振舞って圧縮してもよい。導管１１６及び導管１１８内の流体の圧力が揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０の圧力を下回ると、圧縮されたガスが膨張し、揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０から流体を押し出す。揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０は、所望により代替として、膜／ばね付勢型又はブラダ型のアキュムレータとして実装されてもよい。
【００３０】
本開示の実施形態において、揺動アキュムレータ１０８は、補助アキュムレータ１１０に比して、より大型（すなわち、約５〜２０倍大型）且つより高圧（すなわち、約５〜６０倍高圧）のアキュムレータであってもよい。具体的には、揺動アキュムレータ１０８は、約３００バールの範囲の圧力を有する流体を蓄積してもよく、補助アキュムレータ１１０は、約５〜３０バールの範囲の圧力を有する、揺動アキュムレータ１０８の約２０〜２５％の流体を蓄積してもよい。本構成によると、揺動アキュムレータ１０８は主に、揺動モータ４９の動きを補助し、機械の効率を向上するために使用されてもよく、補助アキュムレータ１１０は主に、揺動モータ４９における無効化の可能性を低減する一助となるように、補助アキュムレータとして使用されてもよい。しかしながら、所望に応じて、揺動アキュムレータ１０８及び／又は補助アキュムレータ１１０により他の容積及び圧力で収容されてもよいと考えられる。
【００３１】
コントローラ１００は、揺動アキュムレータ１０８に充填及び排出を選択的に行わせることにより、機械１０の性能を向上してもよい。特に、揺動モータ４９によって導入される実装システム１４の典型的な揺動は、揺動モータ４８が実装システム１４の揺動を加速する時間セグメントと、揺動モータ４９が実装システム１４の揺動を減速する時間セグメントとから成ってもよい。加速セグメントでは、揺動モータ４９から、従来はポンプ５８によって揺動モータ４９に供給された加圧流体によって実現された相当量のエネルギーを必要とし、減速セグメントでは、従来はタンク６０への排出を通じて消耗された加圧流体の形態で相当量のエネルギーを生成してもよい。加速セグメント及び減速セグメントの双方において、揺動モータ４９が相当量の油圧エネルギーを揺動運動エネルギーに変換することを必要としてもよいし、逆も然りである。しかしながら、減速の間、揺動モータ４９を通過する加圧流体は、依然として膨大な量のエネルギーを有している。減速セグメントにおいて、揺動モータ４９を通過する流体が揺動アキュムレータ１０８内に回収されると、次の加速セグメントにおいてこのエネルギーを揺動モータ４９に戻し（すなわち、排出して）、揺動モータ４９によって再利用することができる。揺動モータ４９は、加速セグメント中、揺動アキュムレータ１０８に（排出弁１２４、通路１２８、セレクタ弁１２０、及び第１チャンバ導管８４及び第２チャンバ導管８６のうちの適切な一方を介して）揺動モータ４９のより高圧な方のチャンバ内に加圧流体を単独又はポンプ５８からの高圧流体とともに選択的に排出させることにより、ポンプ５８のみを介した場合に可能であるポンプ動力よりも少ないポンプ動力により、その場合と同一以上の速度で揺動モータ４９を推進することで補助可能である。揺動モータ４９は、減速セグメント中、揺動アキュムレータ１０８に揺動モータ４９を流出する流体の充填を選択的に実施させることにより、揺動モータの動きに対するさらなる抵抗を付与し、揺動モータ４９を流出する流体の規制及び関連の冷却要件を緩和することで補助可能である。
【００３２】
コントローラ１００は、揺動回路５２の異なる要素と連通することにより、機械１０の動作を規制してもよい。例えば、コントローラ１００は、揺動回路５２内の揺動制御弁５６の要素と連通してもよい。コントローラ１００は、以下に詳述する種々のオペレータ入力及び監視パラメータに基づき、調整された方法で揺動制御弁５６を選択的に起動し、オペレータの要求する実装システム１４の動きを効率的に実施してもよい。
【００３３】
コントローラ１００は、メモリと、第２記憶装置と、クロックと、本開示と一致するタスクを達成するために協働する１つ以上のプロセッサとを備えてもよい。多くの市販のマイクロプロセッサがコントローラ１００の機能を実施するものとして構成可能である。コントローラ１００は、機械１０のその他多数の機能を制御することができる一般の機械コントローラとして容易に実装可能であることを理解されたい。信号調整回路、通信回路、及びその他の適切な回路等、種々の既知の回路がコントローラ１００と関連付けられてもよい。さらにコントローラ１００には、特定用途専用集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コンピュータシステム、及びコントローラ１００を本開示に応じて機能させる論理回路のうちの１つ以上が含まれてもよいことを理解されたい。
【００３４】
一実施形態において、コントローラ１００によって監視される動作パラメータには、揺動回路５２及び／又はブーム回路５４内の流体の圧力が含まれてもよい。例えば、１つ以上の圧力センサ１０２を第１チャンバ導管８４及び／又は第２チャンバ導管８６内に戦略的に配置することにより、各通路の圧力を感知し、コントローラ１００に送るための圧力を示す対応信号を生成してもよい。所望に応じて、任意の数の圧力センサ１０２が揺動回路５２及び／又はブーム回路５４の任意の場所に配置されてもよいと考えられる。さらに、所望により、例えば速度、温度、粘度、密度等のその他の動作パラメータが追加又は代替として監視され、エネルギー回収システム５０の動作を規制するのに使用されてもよい。
【００３５】
ブーム回路５４は、特に、コントローラ１００によって変調されることにより、ポンプ５８から油圧シリンダ２８へ、及び、油圧シリンダ２８からタンク６０への加圧流体の流れを規制するブーム制御弁２０２を備えてもよい。この流体規制は、入力装置４８を介して受信されたオペレータの要求に応じて、関連水平軸（図１参照）を中心とした作業ツール１６の昇降運動を発生させるよう機能してもよい。
【００３６】
油圧シリンダ２８は各々、筒状ハウジングと、ハウジング内に２つの個別圧力チャンバ（例えば、ヘッドチャンバ及びロッドチャンバ）を形成するよう配置されたピストンアセンブリを有する線形アクチュエータとして実装されてもよい。圧力チャンバには、選択的に、加圧流体の供給及び放出が行われ、ピンストンアセンブリを筒状ハウジング内で変位させることにより、油圧シリンダ２８の有効長を変化させるようにしてもよい。圧力チャンバを出入りする流体の流量は、油圧シリンダ２８の速度に関連してもよく、２つの圧力チャンバ間の圧力差は、油圧シリンダ２８によって連結部材に課された力に関連してもよい。油圧シリンダ２８の伸縮は、作業面２６に対する作業ツール１６の昇降として機能する。
【００３７】
ブーム制御弁２０２は、ヘッド端部通路２０６及びロッド端部通路２０８により、油圧シリンダ２８に接続されてもよい。ブーム制御弁２０２の動作位置に基づき、ヘッド端部通路２０６及びロッド端部通路２０８の一方がブーム制御弁２０２を介してポンプ５８に接続され、ヘッド端部通路２０６及びロッド端部通路２０８の他方がブーム制御弁２０２を介してタンク６０に同時に接続されることにより、油圧シリンダ２８内のピストンアセンブリ前後に圧力差を生じ、その伸縮を発生させてもよい。作業ツール１６の昇降中、特に作業ツール１６に大きな負荷が付与されて下降する際、通常、相当量の圧力差がヘッドチャンバ及びロッドチャンバの間に存在する。つまり、下降の際、ヘッド端部通路２０６は同時に、ロッド端部通路２０８内で運搬される流体よりもずっと高圧の流体を運搬してもよい。
【００３８】
ポンプ５８は、少なくとも部分的にオペレータの要求する動作に対応した、ブーム回路５４内のアクチュエータの要望によって判定された圧力レベル及び／又は流量を有する加圧流体のストリームを生成してもよい。逆止弁２１６は、所望により、排出路８２内においてポンプ５８とブーム制御弁２０２との間に配され、ポンプ５８からブーム回路５４へ向かう加圧流体の一方向の流れを与えてもよい。排出路８２は、ブーム回路５４内において、ブーム制御弁２０２を介してヘッド端部通路２０６及びロッド端部通路２０８に接続されてもよい。
【００３９】
本開示の一例としての実施形態において、ブーム制御弁２０２は、揺動制御弁５６と略同一であってもよい。特に、ブーム制御弁２０２は、油圧シリンダ２８の伸縮と、対応する実装システム１４の昇降とを制御するよう動くことのできる要素を備えてもよい。具体的には、ブーム制御弁２０２は、すべて共通のブロック又はハウジング２２６に配された、ヘッド端部供給要素２１８と、ヘッド端部放出要素２２０、ロッド端部供給要素２２２と、ロッド端部放出要素２２４とを備えてもよい。ヘッド端部供給要素２１８及びロッド端部供給要素２２２は、排出路８２と並列に接続されることにより、ポンプ５８からの流体による各チャンバの充填を規制してもよく、ヘッド端部放出要素２２０及びロッド端部放出要素２２４は、返却路２２８と並列に接続されることにより、各チャンバからタンク６０への流体の放出を規制してもよい。例えば逆止弁等の補助弁２３０は、返却路２２８及びヘッド端部放出要素２２０の出口との間と、返却路２２８とロッド端部放出要素２２４の出口との間とに配されてもよい。
【００４０】
油圧シリンダ２８（図２に示す）を延ばすには、ポンプ５８からの加圧流体が排出路８２及びヘッド端部通路２０６を介して油圧シリンダ２８のヘッドチャンバへ流入するように、ヘッド端部供給要素２１８をシフトさせてもよく、ロッドチャンバからの流体がロッド端部通路２０８及び返却路２２８を介してタンク６０内に流入するように、ロッド端部放出要素２２４をシフトさせてもよい。油圧シリンダ２８を後退させるには、ロッドチャンバをポンプ５８からの加圧流体と連通するように、ロッド端部供給要素２２２をシフトさせてもよく、ヘッドチャンバからタンク６０内へ流体を放出させるように、ヘッド端部放出要素２２０をシフトさせてもよい。ブーム制御弁２０２の供給機能及び放出機能（すなわち、４つの異なる供給及び放出要素）は双方とも、所望により代替として、ヘッドチャンバに関連付けられた単一の弁要素及びロッドチャンバに関連付けられた単一の弁要素、又はヘッドチャンバ及びロッドチャンバの双方に関連付けられた単一の弁要素によって実施されてもよいと考えられる。
【００４１】
ブーム制御弁２０２の供給及び放出要素２１８〜２２４は、コントローラ１００によって発行される流量及び／又は位置のコマンドに応じて、ばね付勢に対抗してソレノイド可動であってもよい。特に、油圧シリンダ２８は、ヘッドチャンバ及びロッドチャンバを出入りする流体の流量に対応した速度で伸縮してもよい。従ってオペレータの所望の上昇速度を達成するには、推定又は測定された圧力降下に基づくコマンドを、供給及び放出要素２１８〜２２４のソレノイド（図示せず）に送信してもよく、これによってソレノイドを、油圧シリンダ２８において必要とされる流体の流量に対応する量分、開放する。このコマンドは、コントローラ１００によって発行された流量コマンド又は弁要素位置コマンドの形態であってもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態において、圧力補償器２３２は、ブーム回路５４内に設けられ、ブーム制御弁２０２に関連付けられてもよい。本開示の例において、圧力補償器２３２は、排出路８２内において、ブーム制御弁２０２の上流位置に配される。この位置において、圧力補償器２３２は、ブーム回路５４の揺動回路５２に対する相互作用によって供給圧力が変動する間、ブーム制御弁２０２へ略均一な流量の流体を供給してもよい。
【００４３】
揺動回路５２と同様、ブーム回路５４はまた、油圧シリンダ２８によって排出される消耗流体からエネルギーを選択的に抽出及び回収するエネルギー回収モジュール（ＥＲＭ）２３４に取り付けられてもよい。ＥＲＭ２３４は、特に、第１充填弁２３８及び第２充填弁２４０を介して油圧シリンダ２８と選択的に連通するブームアキュムレータ２３６と、蓄積された流体によって選択的に駆動されるモータ２４１とを備えてもよい。通路２４２は、ヘッド端部通路２０６から充填弁２３８を介してブームアキュムレータ２３６まで延びてもよく、通路２４４は、返却通路２２８から充填弁２４０を介してブームアキュムレータ２３６まで（且つ、アキュムレータ２３６とモータ２４１の入口との間を）延びてもよい。通路２４２及び／又は通路２４４内には１つ以上の逆止弁２４６が配され、ブームアキュムレータ２３６へ流入する流体の一方向の流れ、及び／又は、返却路２２８を流出する流体の一方向の流れを各々促進してもよい。第１充填弁２３８及び第２充填弁２４０は、コントローラ１００からのコマンドに応じて選択的に動くことができ、流体を充填する目的で、ヘッド端部通路２０６及び／又は返却通路２２８をブームアキュムレータ２３６に流体連通してもよい。同様に、第２充填弁２４０は、排出の目的で、ブームアキュムレータ２３６をモータ２４１の入口に流体連通するよう選択的に動くことができてもよい。
【００４４】
ブーム回路５４のブームアキュムレータ２３６は、揺動回路５２の揺動アキュムレータ１０８及び補助アキュムレータ１１０と同様であってもよい。特に、ブームアキュムレータ２３６は、油圧シリンダ２８によって後に使用される加圧流体を貯留する、圧縮性ガスの充填された圧力容器として実装されてもよい。圧縮性ガスには、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、又はその他の適切な圧縮性ガスが含まれてもよい。ブームアキュムレータ２３６と連通した流体がブームアキュムレータ２３６の圧力を上回ると、流体はブームアキュムレータ２３６に流入してもよい。内部のガスが圧縮性であるため、流体がブームアキュムレータ２３６に流入すると、ばねのように振舞って圧縮してもよい。通路２４４内の流体の圧力がブームアキュムレータ２３６の圧力を下回ると、圧縮されガスが膨張し、ブームアキュムレータ２３６から流体を押し出す。ブームアキュムレータ２３６は、所望により代替として、膜／ばね付勢型又はブラダ型のアキュムレータとして実装されてもよい。
【００４５】
本開示の実施形態において、ブームアキュムレータ２３６は、揺動アキュムレータ１０８と略同一又はそれ未満の大きさを有するものの、より低圧の流体を保持してもよい。具体的には、ブームアキュムレータ２３６は、約５０〜１００Ｌの容積を有し、約８０〜１５０バールの圧力を収容してもよい。しかしながら、所望により、その他の容積及び圧力がブームアキュムレータ２３６に収容されてもよい。
【００４６】
第１充填弁２３８及び第２充填弁２４０は各々、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことのできるソレノイド作動式可変位置２方向弁であり、流体を各通路からブームアキュムレータ２３６に流入させ、ブームアキュムレータ２３６からの流体を通路２４４を介してモータ２４１に流入させてもよい。特に、充填弁２３８及び充填弁２４０は各々、流体の流れが妨げられる第１位置（図２に示す）から、流体が弁要素によって実質的に規制されず、自在にブームアキュムレータ２３６に流入及び／又はブームアキュムレータ２３６から流出する第２位置（図示せず）に向かって動くことのできる弁要素を備えてもよい。弁要素が第１位置から離間し（すなわち、第２位置にあるか、又は第１位置と第２位置との間の中間位置にある）、各通路内の流体の圧力がブームアキュムレータ２３６内の流体の圧力を上回った場合、流体はブームアキュムレータ２３６内に移動し、ブームアキュムレータ２３６を満たしてもよい（すなわち、充填してもよい）。同様に、充填弁２４０の弁要素が第２位置又は中間位置にあり、ブームアキュムレータ２３６内の圧力が通路２４４内の圧力を上回った場合、流体はブームアキュムレータ２３６を流出し、通路２４４を介してモータ２４１へと通過する。弁要素は、第１位置に向かってばね付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置第２位置との間の任意の位置に動くことができることにより、ブームアキュムレータ２３６へ流入する流体の流量を変動させてもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態において、圧力逃し機構２４７がブームアキュムレータ２３６に関連付けられてもよい。圧力逃し機構２４７は、規制部２５０と並列に配される圧力逃し弁２４８を備えてもよく、これら双方は、ブームアキュムレータ２３６とタンク６０との間に配置されてもよい。圧力逃し弁２４８は、通常閉鎖されているが、選択的に流れ通過位置に移動され、ブームアキュムレータ２３６内の流体の圧力を逃してもよい。規制部２５０は、流体の一部をブームアキュムレータ２３６からタンク６０に連続的に漏れさせてもよい。さらなる圧力センサ１０２がブームアキュムレータ２３６と圧力逃し機構２４７との間の位置においてブームアキュムレータ２３６と関連付けられ、コントローラ１００に送られる対応圧力信号を生成してもよい。
【００４８】
バイパス機構２４５が、通路２４２と通路２４４との間に延びてもよい。バイパス機構２４５は、バイパス通路２５１内に配されたバイパス制御弁２４９を備えてもよい。バイパス制御弁２４９は、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことのできるソレノイド作動式可変位置２方向弁であり、油圧シリンダ２８からの流体が選択的にアキュムレータ２３６をバイパスするようにし、モータ２４１に直接流れるようにしてもよい。特に、制御弁２４９は、各弁を通過する流体の流れが妨げられる第１位置（図２に示す）から、流体がアキュムレータ２３６を出入りすることなく、通路２４２〜２４４から規制されずに自在に流れる第２位置（図示せず）に向かって動くことのできる弁要素を備えてもよい。弁要素は、第１位置に向かってばね付勢され、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置に動くことができることにより、各弁を通過する流体の流量を変動させてもよい。例えば、アキュムレータ２３６に既に加圧流体が充填され、油圧シリンダ２８から排出されている流体が、依然としてモータ２４１を駆動するのに十分高いアキュムレータ２３６の圧力を下回り、且つ／又は、モータ２４１で動力が直ちに必要であり、アキュムレータ２３６が蓄積流体の十分な供給量を有さない場合、アキュムレータ２３６をバイパスすることが望ましい。
【００４９】
モータ２４１は、ブームアキュムレータ２３６内に加圧流体の形態で貯留されたエネルギー（及び／又は油圧シリンダ２８からバイパス通路２５１を介して排出された加圧流体の形態のエネルギー）を機械エネルギーに変換するよう機能してもよい。具体的には、モータ２４１は、通路２４４及び充填弁２４０を介して返却路２２８（逆止弁２４６の下流）及びブームアキュムレータ２３６の双方に対して並列に流体接続されてもよい。本構成によると、いずれかの通路からの流体がモータ２４１を通って送られることにより、モータ２４１の駆動に使用されてもよい。
【００５０】
図示の例において、モータ２４１は、エンジン５９、ポンプ５８の入力軸、及び／又はその他の回転装置に機械的に連結された可変変位油圧モータである。この連結により、モータ２４１は、加圧流体によって駆動されると、エンジン５９、ポンプ５８、及び／又はその他の回転装置を機械的に補助してもよい。モータ２４１は、ポンプ５８が正の変位をする場合、ポンプ５８及びエンジン５９を補助してもよく、あるいはポンプ５８が中立の変位をする場合、エンジン５９のみを補助してもよい。さらにいくつかの実施形態において、エンジン５９は、モータ２４１を選択的に駆動することにより、モータ２４１を通って送られて油圧シリンダ２８に戻るように再循環される流体の圧力を上昇させてもよい。
【００５１】
１つ以上のモータ制御弁がモータ２４１の出口に関連付けられ、モータ２４１の動作を規制するために使用されてもよい。本開示の実施形態では、３つの異なる制御弁が図示されており、タンク制御弁２５２と、ロッド端部制御弁２５４と、ヘッド端部制御弁２５６とを含み、これらはすべてモータ２４１の出口と並列に接続されている。タンク制御弁２５２は、放出路２５８内においてモータ２４１とタンク６０との間に搭載されてもよい。ロッド端部制御弁２５４は、ロッド端部返却路２６０内においてモータ２４１とロッド端部通路２０８との間に搭載されてもよい。ヘッド端部制御弁２５６は、ヘッド端部返却路２６２内においてモータ２４１とヘッド端部通路２０６との間に（例えば、通路２４２を介して）搭載されてもよい。１つ以上の逆止弁２６４が通路２５８〜２６２のうちの１つ以上に関連付けられ、これら通路内での一方向の流れを保証する一助となってもよい。
【００５２】
制御弁２５２〜２５６は各々、コントローラ１００からのコマンドに応じて動くことのできるソレノイド作動式可変位置２方向弁であり、モータ２４１からの流体をタンク６０、油圧シリンダ２８のヘッド端部、又は油圧シリンダ２８のロッド端部に流入させることにより、異なる目的を達成してもよい。特に、制御弁２５２〜２５６の各々は、各弁を通る流体の流れが妨げられる第１位置（図２に示す）から、対応の弁要素によって規制されることなく、流体が自在に流れる第２位置（図示せず）に向かって動くことのできる弁要素を備えてもよい。弁要素は、第１位置に向かってばね付勢されており、コントローラ１００からのコマンドに応じて第１位置と第２位置との間の任意の位置に動くことができることにより、各弁を通過する流体の流量を変動させてもよい。
【００５３】
異なる目的を達成するため、制御弁２５２〜２５６のうちのいずれか１つ以上が同時に動作可能であってもよい（すなわち、第２位置又は中間位置に移動されてもよい）。例えば、モータ２４１を通過する流体から最大量のエネルギーを抽出するには、モータ２４１の前後で最大の圧力降下が発生されなければならない。この最大の圧力降下は、モータ２４１の下流側の圧力が最低である場合に発生することがある。最大の圧力降下は、タンク制御弁２５２のみが使用され、対応要素が完全に第２位置に移動された場合に発生することがほとんどである。しかしながら状況によっては、ロッド端部制御弁２５４及びヘッド端部制御弁２５６の一方を単独又はタンク制御弁２５２とともに使用することによって、より大きな圧力降下を発生させてもよい。これは例えば、オーバーランの状況において、油圧シリンダ２８の拡張チャンバが内部で負の圧力を発生した場合に当てはまることがある。同様に、油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバから放出された流体がモータ２４１を通過する際、その流体の一部のみが、チャンバ間の形状差によって油圧シリンダ２８のロッド端部チャンバで消耗され得る。この状況では、流体の一部がタンク制御弁２５２を介してタンク６０内に送られ、残余分の流体がロッド端部制御弁２５４を介してロッド端部チャンバへ引き渡されてもよい。ロッド端部制御弁２５４及びヘッド端部制御弁２５６は、通常、ともに使用されなくてもよい。
【００５４】
ロッド端部制御弁２５４とヘッド端部制御弁２５６の一方を使用する際、モータ２４１を通過する流体は、油圧シリンダ２８に送り戻されてもよい。これにより、いくつかの目的を達成してもよい。第１に、モータ２４１を通過する流体と関連付けられたエネルギーがまず回収され、エンジン５９及び／又はポンプ５８の駆動に使用されることにより、機械１０の効率を向上する。第２に、流体は、モータ２４１にエネルギーを付与した後、油圧シリンダ２８内での内部再生に使用されてもよく、これは無効化を低減する一助となる。流体を油圧シリンダ２８に再循環させるのに先立ってモータ２４１によって取り除かれたエネルギーは、この戻された流体がこの状況下では無効化を防ぐためのみに使用され、油圧シリンダ２８を動かすためには使用されないため、オーバーラン状況において油圧シリンダ２８内で必要とされなくてもよい。第３に、ポンプ５８は、オーバーラン状況において油圧シリンダ２８に流体を提供するのに多くのエネルギーを費やすことを必要としなくてもよい。最後に、モータ２４１は、非オーバーラン状況において、油圧シリンダ２８に向け直す流体の圧力をさらに上昇させることが可能であってもよい。
【００５５】
いくつかの実施形態において、さらなる圧力逃し弁２６６がモータ２４１の出口と関連付けられてもよい。圧力逃し弁２６６は、モータ２４１と返却路２２８との間に配されてもよい。圧力逃し弁２６６は、通常閉鎖されるが、選択的に流れ通過位置に移動され、モータ２４１の下流側の流体の圧力を逃してもよい（例えば、モータ２４１が自らを通過する流体の圧力を上昇させる場合）。さらなる圧力センサ１０２がモータ２４１と関連付けられ、モータ２４１と圧力逃し弁２６６との間の位置に配置されることにより、コントローラ１００に送られる対応圧力信号を生成してもよい。コントローラ１００は、これらの圧力信号に基づき、制御弁２５２〜２５６の動作を適正に制御することが可能であってもよい。
【００５６】
揺動回路５２及びブーム回路５４は、流れを共有し、エネルギーを回復する目的で相互接続されてもよい。例えば、共通返却路２６８が揺動回路５２とブーム回路５４との間に延びてもよい。共通返却路２６８は、揺動回路５２からの返却路８８をブーム回路５４からの返却路２２８と接続してもよく、制御弁２７０は、通路２６８内に配されることにより、回路５２と回路５４との間の流体の流れを規制してもよい。このように、補助アキュムレータ１１０は、回路５２及び回路５４の双方からの流体によって満たされ、同様に、補助アキュムレータ１１０は、逆止弁２４６を介して回路５２及び回路５４の双方とモータ２４１とに流体を供給してもよい。最後に、共通アキュムレータ通路２７２は、揺動回路５２の揺動アキュムレータ１０８から延び、ブーム回路５４の通路２４４と接続してもよい。本構成によると、揺動アキュムレータ１０８からの加圧流体は、共通アキュムレータ通路２７２、通路２４４、及び第２充填弁２４０を介してブームアキュムレータ２３６に引き渡されてもよく、逆も然りである。同様に、揺動アキュムレータ１０８からの加圧流体は、共通アキュムレータ通路２７２及び通路２４４を介してモータ２４１によって通過させられ、機械エネルギーに変換されてもよい。
【００５７】
いくつかの実施形態において、アキュムレータ返却路（図示せず）が設けられ、モータ２４１の出口を共通アキュムレータ通路２７２に接続するのに使用されて、モータ２４１を流出した高圧流体を揺動回路５２内（例えば、揺動アキュムレータ１０８内）に、且つ／又は、ブーム回路５４内（例えば、ブームアキュムレータ２３６内）に送ってもよい。制御弁（例えば、モータ、ヘッド端部制御弁、ロッド端部制御弁、又はその他の個別の制御弁のうちの１つ）が、共通のアキュムレータ返却路内に配され、返却流体を所望の回路に送るよう動くことができてもよい。
【００５８】
コントローラ１００は、揺動アキュムレータ１０８に選択的に充填及び排出を行わせることにより、機械１０の性能を向上してもよい。特に、油圧シリンダ２８によって構成される実装システム１４の動きは、油圧シリンダ２８が実装システム１４を上昇させる時間セグメントと、油圧シリンダが実装システム１４を下降させる時間セグメントとから成ってもよい。上昇セグメントでは、従来はポンプ５８によって油圧シリンダ２８に供給される加圧流体によって実現された、油圧シリンダ２８からの相当量のエネルギーを必要とし、下降セグメントでは、従来はタンク６０への排出を通じて消耗された加圧流体の形態で相当量のエネルギーを生成してもよい。上昇セグメント及び下降セグメントの双方では、油圧シリンダ２８が相当量の油圧エネルギーを運動エネルギーに変換する必要があってもよく、逆も然りである。しかしながら、下降の際、油圧シリンダ２８を通過した加圧流体は、依然として大量のエネルギーを有している。油圧シリンダ２８から排出された流体が下降セグメントの際にブームアキュムレータ２３６内に選択的に回収されると、このエネルギーはその後、続く上昇セグメントにおいて、油圧シリンダ２８によって返却（すなわち、排出）され、再利用が可能である。ポンプ５８（及びエンジン５９）は、上昇セグメント中、ブームアキュムレータ２３６にモータ２４１を通して（第２充填弁２４０及び通路２４４を介して）加圧流体を排出させることで、そのようにしない場合に可能であったよりも少ないエンジン動力で同一以上の速度にてポンプ５８を駆動させることによって補助可能である。
【００５９】
他の実施形態によると、コントローラ１００は、追加又は代替として、実装システム１４の下降を行う間に（又はその他のタイミングで）ブームアキュムレータ２３６から排出される流体を揺動回路５２内（例えば、揺動アキュムレータ１０８内）に送ることにより、揺動モータ４９の動きを補助してもよい。同様に、コントローラ１００は、追加又は代替として、揺動アキュムレータ１０８から排出される流体をブームアキュムレータ２３６内に送り、且つ／又はモータ２４１を通過させてもよい。同様に、コントローラ１００は、追加又は代替として、モータ２４１から排出された流体を揺動アキュムレータ１０８及びブームアキュムレータ２３６の一方又は双方に送ってもよい。
【００６０】
コントローラ１００はまた、ブーム回路５４と関連のバージョンのピークシェービングを実施してもよい。例えば、コントローラ１００は、上昇動作モードにおいて、ポンプ５８及びエンジン５９が過剰な容量（すなわち、ブーム回路５４がオペレータの要望に応じて作業ツール１６を動かすのに必要な容量よりも大きな容量）を有する場合、ブームアキュムレータ２３６に、ポンプ５８から（例えば、制御弁２０２、ヘッド端部通路２０６、通路２４２、逆止弁２４６、及び第１充填弁２３８を介して）流出する流体を充填させてもよい。この充填が行われる間、残余部の流れがブームアキュムレータ２３６内に押し込まれるように、油圧シリンダ２８の出口における流れをポンプ５８から流出する流体の全流量より少なく規制する必要があってもよい。そしてポンプ５８及び／又はエンジン５９の容量が油圧シリンダ２８に十分な動力を送るのに不十分である際、ブームアキュムレータ２３６内においてポンプ５８から以前に回収された高圧流体を、上述の方法によってモータ２４１を通じて排出することにより、エンジン５９及びポンプ５８を補助してもよい。
【００６１】
コントローラ１００はさらに、揺動回路５２及びブーム回路５４の双方と関連するピークシェービングを実施してもよい。特に、ポンプ５８からの過剰な流体は回路間の共通アキュムレータ通路２７２によって送られ、揺動アキュムレータ１０８又はブームアキュムレータ２３６のいずれかの内部に貯留されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本開示のエネルギー回収システムは、作業ツールの揺動及び／又は上昇動作を含む、略反復的な作業サイクルを実施する任意の機械に適用可能である。本開示のエネルギー回収システムは、作業サイクルの異なるセグメントの間、アキュムレータで作業ツールの動きを補助することにより、機械の性能及び効率を向上する一助となってもよい。また本開示のエネルギー回収システムは、数多くの異なる方法により、さもなければ消耗されていたエネルギーを取得及び再利用することにより、機械の効率を向上する一助となってもよい。エネルギー回収システム２３４の動作を、以下、詳細に説明する。
【００６３】
機械１０の動作中、エンジン５９は、ポンプ５８を駆動することにより、タンク６０から流体を引き出し、流体を加圧する。加圧された流体は、例えば、ヘッド端部供給要素２１８を介して油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバ内に送られ、この流体は同時に、ロッド端部放出要素２２４を介して油圧シリンダ２８のロッド端部チャンバを流出させられてもよい。この動作により、油圧シリンダ２８を延ばし、ブーム２４を上昇させてもよい。
【００６４】
いくつかの適用例において、以前にブームアキュムレータ２３６内に回収された流体がブーム２４の上昇を補助してもよい。例えば、ブームアキュムレータ２３６内から流出した加圧流体は、充填弁２４０及び通路２４４を通じてモータ２４１へ送られてもよい。この流体はさらに、モータ２４１によって加圧され、ヘッド端部制御弁２５６及び通路２６２を介して油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバに送られてもよい。この流体は、所望により、ポンプ５８からの流体の供給を補完してもよく、若しくは、ブーム２４を上昇させるために使用される流体の専用ソースであってもよい。ブームアキュムレータ２３６内の流体は既にある程度まで加圧されているため、流体をさらに加圧するのに必要なエネルギーは、ポンプ５８がタンク６０から引き出される流体を完全に加圧する際に必要なエネルギーより少なくてもよい。従って、ブームアキュムレータ２３６からの流体を使用してブーム２４の上昇を助けることにより、省力を実現してもよい。
【００６５】
同様に、油圧シリンダ２８のロッド端部チャンバから排出される流体は、選択的に、ブームアキュムレータ２３６内に回収され、且つ／又は、モータ２４１の駆動に使用されてもよい。つまり、いくつかの適用例において、油圧シリンダ２８から排出される流体の圧力が上昇されていてもよい。例えば、ブーム２４が作業面２６に合わされ、フレーム４２の一部が作業面２６から離間して持ち上げられる場合、機械１０の重量は、ブーム２４を上昇させる間（すなわち、フレーム４２を下降させる間）、ロッド端部チャンバから排出される流体を加圧してもよい。加圧流体は、ロッド端部放出要素２２４から、逆止弁２４６を通過して返却路２２８を通り、且つモータ２４１を通って（すなわち、モータ２４１を駆動するために）、若しくは充填弁２４０を介して通路２４４及びブームアキュムレータ２３６内へと送られてもよい。この流体でモータ２４１を駆動することにより、流体内に保持されたエネルギーの一部がエンジン５９及び／又はポンプ５８に送られることで、機械１０の効率を向上してもよい。
【００６６】
ブーム２４の下降は、同様の方法で達成されてもよい。特に、ポンプ５８によって加圧された流体は、ロッド端部供給要素２２２を介して油圧シリンダ２８のロッド端部チャンバ内へ送られ、同時に、この流体は、ヘッド端部放出要素２２０を介して油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバから流出させられてもよい。この動作により、油圧シリンダ２８はブーム２４を後退及び下降させてもよい。
【００６７】
いくつかの適用例において、以前にブームアキュムレータ２３６内に回収された流体がブーム２４の下降を補助してもよい。例えば、ブームアキュムレータ２３６内からの加圧流体が充填弁２４０及び通路２４４を通ってモータ２４１に送られてもよい。この流体はモータ２４１によってさらに加圧されてもよく（若しくは、エネルギーがモータ２４１によってこの流体から吸収されてもよい）、ロッド端部制御弁２５４及び通路２６０を介して油圧シリンダ２８のロッド端部チャンバに送られてもよい。この流体は、所望により、ポンプ５８からの流体供給を補完してもよく、ブーム２４の下降に使用される流体の専用ソースであってもよい。上述のとおり、ポンプ５８に掛かる負荷を低減することにより、機械１０の効率を向上してもよい。
【００６８】
同様に、油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバから排出される流体は、選択的に、ブームアキュムレータ２３６内に回収され、且つ／又は、モータ２４１の駆動に使用されてもよい。すなわち、いくつかの適用例において、油圧シリンダ２８から排出される流体の圧力が上昇されていてもよい。例えば、ブーム２４に資材が積載されると、ブーム２４を通じて作用する資材（及びブーム２４、スティック３０、及び作業ツール１６）の重量は、ブーム２４を下降する間、油圧シリンダ２８のヘッド端部チャンバから排出される流体を加圧してもよい。この加圧された流体は、逆止弁２４６を通過してヘッド端部チャンバから、且つ充填弁２３８を通ってブームアキュムレータ２３６内へ送られてもよい。追加又は代替として、ヘッド端部チャンバから排出される流体は、通路２４２、バイパス制御弁２４９、及び通路２４４を通ってモータ２４１に送られてもよい。この高圧流体は、その後、モータ２４１を駆動し、エンジン５９及び／又はポンプ５８にエネルギーを付与してもよい。
【００６９】
いくつかの利点が本開示のエネルギー回収システムと関連付けられてもよい。例えば、本開示のシステムは、エネルギー回収及び再利用の双方を行う間、揺動回路及びブーム回路を一体化してもよいため、より多くのエネルギーを貯留及び再利用してもよい。さらに本開示のシステムでは複数の異なるアキュムレータを利用するため、これらのアキュムレータは比較的小型であり、安価であり、且つ容易にパッケージ化されてもよい。また各アキュムレータのサイズ及び／又は圧力容量は、接続される各回路の性能を向上するために調整されてもよい。また異なる値を組み合わせたアキュムレータを個別化することにより、関連流体を多くの異なる方法によって貯留、ルート化、圧力上昇、及び／又は変換してもよい。さらに、油圧シリンダ２８に関連付けられた流体の内部再生の能力は、モータ２４１を介したエネルギー回収との組み合わせにおいて、より高い効率が実現されてもよい。
【００７０】
本開示のエネルギー回収システムには種々の訂正及び変更が加えられることは、当業者にとって明らかであろう。当業者にとって、本開示のエネルギー回収システムの使用及び実装を考慮することでその他の実施形態が明らかとなるであろう。本明細書及び例は、例示のみを目的としているものと考慮されなければならず、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】
2016513221.tif 000003
【図２】
2016513221.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月20日(2015.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク（６０）と、
前記タンクから流体を引き出し、前記流体を加圧するポンプ（５８）と、
アクチュエータ（２８）と、
前記ポンプから前記アクチュエータへ、及び、前記アクチュエータから前記タンクへと加圧流体を送ることにより、前記アクチュエータを動かすよう動作可能なアクチュエータ制御弁（２０２）と、
回転装置（５８、５９）に機械的に接続され、前記アクチュエータから排出された流体を選択的に受容し、前記回転装置に動力を送達するモータ（２４１）と、
前記モータから流出する流体を選択的に前記アクチュエータに送り戻すよう動作可能な少なくとも１つの弁（２５４、２５６）とを備えるエネルギー回収システム（５０）。
【請求項２】
前記アクチュエータはブームシリンダである請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項３】
前記ブームシリンダから排出された流体を貯留し、貯留した流体を前記モータに送ることにより、前記回転装置を駆動するアキュムレータ（２３６）と、
前記アクチュエータのチャンバを前記アキュムレータに接続する第１通路（２４２）と、
前記第１通路内に配された第１制御弁（２３８）とをさらに備える請求項２に記載のエネルギー回収システム。
【請求項４】
前記アキュムレータを前記モータに接続する第２通路（２４４）と、
前記第２通路内に配された第２制御弁（２４０）と、
前記アクチュエータの前記チャンバから前記モータへと延び、前記アキュムレータ、前記第１制御弁、及び前記第２制御弁をバイパスするバイパス通路（２５１）と、
前記バイパス通路内に配されたバイパス制御弁（２４９）とをさらに備える請求項３に記載のエネルギー回収システム。
【請求項５】
前記アキュムレータは、ブームアキュムレータであり、
前記制御弁は、ブーム制御弁であり、
前記エネルギー回収システムは、
揺動モータ（４９）と、
前記ポンプから前記揺動モータへ、及び、前記揺動モータから前記タンクへと加圧流体を送ることにより、前記揺動モータを動かすよう動作可能な揺動制御弁（５６）と、
前記ブームシリンダから排出された流体を貯留し、貯留した流体を前記揺動モータに送る揺動アキュムレータ（１０８）と、
前記揺動アキュムレータを前記モータに接続する通路（２７２）とをさらに備える請求項２に記載のエネルギー回収システム。
【請求項６】
前記モータを介して前記アクチュエータの第１チャンバを前記アクチュエータの第２チャンバへ接続する複数の通路（２６０、２６２）をさらに備える請求項１に記載のエネルギー回収システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの弁は、
前記アクチュエータの前記第１チャンバに関連付けられた第１制御弁（２５４）と、
前記アクチュエータの前記第２チャンバに関連付けられた第２制御弁（２５６）とを含み、
前記第１制御弁及び前記第２制御弁は、互いに並列に前記モータの下流に配される請求項６に記載のエネルギー回収システム。
【請求項８】
前記第１制御弁及び前記第２制御弁と並列して配される第３制御弁（２５２）をさらに備え、
前記第３制御弁は、前記モータから流出する流体を選択的に低圧タンク内に向け直すよう動作可能である請求項７記載のエネルギー回収システム。
【請求項９】
前記第３制御弁と、前記第１制御弁及び前記第２制御弁のうちの少なくとも１つは、前記モータから流出する流体の第１部分を前記アクチュエータに戻すよう向け直し、残余部分を前記タンクに向け直すよう同時に作動可能である請求項８に記載のエネルギー回収システム。
【請求項１０】
前記モータの下流、前記第１制御弁、前記第２制御弁、及び前記第３制御弁の上流に配される圧力逃し弁（２６６）をさらに備える請求項８に記載のエネルギー回収システム。
【国際調査報告】
2016513221.tif 000005
2016513221.tif 000006