(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム、すなわち、第１と第２のポートを有するアクチュエータにより前記フレームに対してバケットを持ち上げるリフト機構を有するフレームを備えた機械において使用する可変型緩衝制御装置であって、前記アクチュエータが、前記第１と第２のポートの各々へ或いは前記第１と第２のポートの各々から選択的に方向付けられる所定の流体回路からの加圧流体に応答して前記バケットを持ち上げ、前記流体回路が加圧流体源とリザーバに接続された方向制御弁と、前記アクチュエータの第１のポートに接続されたアキュムレータ装置とを有して成る緩衝制御装置において、
前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの第１のポートの流体管路に配設された第１の弁装置であって、前記第１の弁装置は、バネ付勢端と圧力応答端とを有し、バネにより付勢された第１の位置と第２の位置との間で移動可能となっており、前記第１の位置において前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間の連通が制御され、前記第２の位置において前記アキュムレータと前記アクチュエータとの間の連通が開かれる第１の弁装置と、
前記流体管路において前記第１の弁装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間に配設された流量制限装置と、
前記流体管路において前記流量制限装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間、および、前記第１の弁装置の前記圧力応答端に接続された第１の信号管路と、
前記流体管路において前記流量制限装置と前記第１の弁装置の間、および、前記第１の弁装置のバネ付勢端に接続された第２の信号管路と、
前記第１の信号管路に配設され、前記第１の信号管路を流通する流体の流れを選択的に制御するパイロット弁装置であって、前記パイロット弁装置が、バネにより付勢された第１の位置と第２の位置との間で移動可能となっており、前記第１の位置において前記第１の信号管路を流通する流体が遮断され、前記第２の位置において開放され、前記パイロット弁装置が外部からの信号に応答して前記第２の位置に移動可能となっている緩衝制御装置。
【請求項２】
前記緩衝制御装置が、更に、前記アクチュエータの第２のポートを前記第１の弁装置を介して前記リザーバに接続するための第２の流体管路を具備しており，前記第１の弁装置が第１の位置にあるとき該第１の弁装置が遮断され、前記第１の弁装置が第２の位置にあるとき該第１の弁装置が開放される請求項１に記載の緩衝制御装置。
【請求項３】
前記第１の弁装置が連続的に可変の弁装置である請求項２に記載の緩衝制御装置。
【請求項４】
前記機械が、第２のアクチュエータを有する第２の流体回路を具備しており、前記第２のアクチュエータが第２の方向制御弁を介して第２の加圧流体源とリザーバに接続されており、前記可変型緩衝制御装置が、前記第２の加圧流体源をパイロット弁装置を介して前記キュムレータ装置に接続する第３の流体管路と、第１と第２の圧力応答端を有し前記第３の流体管路において、前記第２の加圧流体源と前記パイロット弁装置との間に配設された連続的に可変の流量制御装置を具備している請求項３に記載の緩衝制御装置。
【請求項５】
前記連続的に可変の流量制御装置が、第１の位置と第２の位置との間で移動するように制御され、第１の位置において前記第２の加圧流体源からの流体が該流量制御装置を通じて方向付けられ、前記第２の位置において前記加圧流体源からの流体が遮断され、かつ、該流量制御装置の下流の加圧された流体がリザーバに接続される請求項４に記載の緩衝制御装置。
【請求項６】
前記前記連続的に可変の流量制御装置の第１の圧力応答と、前記第１の流体管路において前記流量制限装置の上流の間に接続された第３の信号管路と、前記連続的に可変の流量制御装置の第２の圧力応答端と、前記第３の流体管路において前記連続的に可変の流量制御装置の下流との間に接続された第４の信号管路とを含む請求項５に記載の緩衝制御装置。
【請求項７】
前記パイロット弁装置が第１の位置にあるとき、前記第３の流体管路内の流れが該パイロット弁装置を流通し、前記パイロット弁装置が第２の位置にあるとき、前記第３の流体管路内の流れが該パイロット弁装置を流通することが遮断される請求項６に記載の緩衝制御装置。
【請求項８】
前記第２の回路が操舵回路である請求項７に記載の緩衝制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的に機械で使用する緩衝制御装置に関し、特に、システムが受ける衝撃に応答して自己調節する可変型緩衝制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばホイールローダなどの機械が、バケットに荷を積んで移動するとき、常に、この機械が移動経路に存在するこぶその他の障碍に出会って衝撃を受ける可能性がある。この衝撃を低減または除去するために、シリンダ型のリフトアクチュエータに選択的に接続されるアキュムレータを用いることが知られている。これらのアキュムレータは、アクチュエータの荷重側端（以下、単に荷重端と記載する）に接続されている場合にはアクチュエータ内の圧力変動を吸収して、アキュムレータを備えていない場合に機械の種々の構成要素に作用する力の変動を相殺する。機械に作用するこれらの力が上述の衝撃を発生させるのである。アクチュエータの荷重端の圧力に等しい予荷重を維持するために、通常の使用においては、アクチュエータの荷重端にアキュムレータを接続することが知られている。これは、通常、両者を管路で接続することにより達成されている。管路には通常オリフィスが配設されている。このオリフィスは、機械が緩衝制御モードとなっていないときに選択的に管路に接続されている。緩衝制御モードとなると、シリンダの荷重端がアキュムレータと連通して力の変動を吸収する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
緩衝制御モードの間の緩衝作用の大きさを機械へ伝達される衝撃の大きさに基づいて変化させなければならいときがある。
本発明は、上述の問題を解決することを技術課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は機械で使用する緩衝制御装置に関する。この機械は、フレーム、すなわち、第１と第２のポートを有するアクチュエータにより前記フレームに対してバケットを持ち上げるリフト機構を備えたフレームを有している。前記アクチュエータは、前記第１と第２のポートの各々へ或いは前記第１と第２のポートの各々から選択的に方向付けられる流体回路からの加圧流体に応答して前記バケットを持ち上げる。前記流体回路は、加圧流体源とリザーバに接続された方向制御弁と、前記アクチュエータの第１のポートに接続されたアキュムレータ装置とを有して成る。前記緩衝制御装置は第１の弁装置を具備している。第１の弁装置は、前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの第１のポートの流体管路に配設されている。第１の弁装置はバネ付勢端と圧力応答端とを有し、バネにより付勢された第１の位置と第２の位置との間で移動可能となっている。前記第１の位置において前記アキュムレータ装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間の連通が制御されつつ制限され、前記第２の位置において前記アキュムレータと前記アクチュエータとの間の連通が開かれる。流量制限装置が、前記流体管路において前記第１の弁装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間に配設されている。第１の信号管路が、前記流体管路において前記流量制限装置と前記アクチュエータの第１のポートとの間、および、前記第１の弁装置の前記圧力応答端に接続されている。第２の信号管路が、前記流体管路において前記流量制限装置と前記第１の弁装置の間、および、前記第１の弁装置のバネ付勢端に接続されている。パイロット弁装置が、前記第１の信号管路に配設されている。パイロット弁装置は、前記第１の信号管路を流通する流体の流れを選択的に制御する。パイロット弁装置は、バネにより付勢された第１の位置と第２の位置との間で移動可能となっており、前記第１の位置において前記第１の信号管路を流通する流体が遮断され、前記第２の位置において開放される。前記パイロット弁装置は、外部からの信号に応答して前記第２の位置に移動可能となっている。
【０００５】
本発明は、機械に作用する衝撃荷重を除去または少なくとも実質的に低減できる緩衝制御装置を提供する。機械に作用する衝撃荷重は、走行速度、地形、バケットの荷重が変化するために変化する。アクチュエータとアキュムレータとの間を流通する作動流体の流量により検知される衝撃荷重の大きさに比例させて、この衝撃荷重を低減、緩衝することが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、リフト機構を有する機械においてバケットなどを制御するための制御装置１０が図示されている。アクチュエータとしてのリフトアクチュエータ１２は第１と第２のポート１４、１６を有しており、バケットの上下動作を制御する。制御装置１０は、また、第１の流体回路１７と、加圧流体源としてのポンプ２０と、ポンプ２０用の流体源としておよび戻り流体用の容器としてのリザーバ２２とを含んでいる。第１の流体回路１７は、リフトアクチュエータ１２の動作を制御するための第１の方向制御弁１８を有している。方向制御弁１８は手動操作型の方向制御弁として図示されている。然しながら、本発明の範囲内において、方向制御弁１８は油圧または電気などにより制御してもよい。
【０００７】
リフトアクチュエータ１２の第１のポート１４には、管路３０を介してアキュムレータ装置としてのアキュムレータ２８が配設、接続されている。１つのアキュムレータ２８のみが図示されているが、アキュムレータ装置は複数のアキュムレータを並列に接続して構成しても良い。アキュムレータ２８は、リフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力レベルを同じ圧力レベルに維持されるようにリフトアクチュエータ１２に接続されている。
第２の流体管路３２が、リフトアクチュエータ１２の第２のポート１６をリザーバ２２に選択的に接続する。
【０００８】
第１の弁装置としての流量制御弁３６と、流量制限装置としてのオリフィス４０と、パイロット弁装置４２とを具備する可変型緩衝制御装置３４が配設されている。流量制御弁３６は連続的に流量を制御可能であり、第１の流体管路３０においてリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４とアキュムレータ２８との間に配設されている。流量制御弁３６は、また、第２の流体管路３２においてリフトアクチュエータ１２の第２のポート１６とリザーバ２２の間とに配設されている。流量制御弁３６はバネにより付勢されているバネ付勢端４４と圧力に応答する圧力応答端４６とを有している。流量制御弁３６は、バネにより付勢された第１の位置から第２の位置に移動可能となっている。流量制御弁３６が第１の位置にあるとき、第１の流体管路３０を介してのアキュムレータ２８とリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４との間の連通が絞られ、かつ、第２の流体管路３２を介してのリフトアクチュエータ１２の第２のポート１６とリザーバ２２との連通が遮断される。流量制御弁３６が第２の位置にあるとき、アキュムレータ２８がリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４と連通し、リフトアクチュエータ１２の第２のポート１６がリザーバ２２と連通する。
【０００９】
オリフィス４０は、第１の流体管路３０において流量制御弁３６とリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の間に配設されており、そこを流通する流量に応じて圧力を低下させる。
【００１０】
第１の信号管路５０が、第１の流体管路３０のオリフィス４０の上流側と、流量制御弁３６の圧力応答端４６との間に連結されている。第２の信号管路５２が、第１の流体管路３０の流量制限装置４０の下流側と、流量制御弁３６のバネ付勢端４４との間に連結されている。
【００１１】
パイロット弁装置４２は第１の信号管路５０に配設されており、バネにより付勢された第１の位置と、第２の位置との間で移動可能となっている。パイロット弁装置４２が、第１の位置にあるとき第１の信号管路５０が遮断され、第２の位置にあるとき第１の信号管路５０が開放される。パイロット弁装置４２は、外部からの信号に応答して第２の位置に移動可能となっている。
【００１２】
図２を参照すると本発明の第２の実施形態が図示されている。図２において図１と同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。図２の実施形態は、操舵回路などの第２の流体回路６０を含んでいる。第２の流体回路６０は、第２の加圧流体源６２と、第２の方向制御弁６４と、第２のアクチュエータ６６とを具備している。
【００１３】
図２の実施形態による緩衝制御装置は、第２の加圧流体源６２とアキュムレータ２８との間に連結された第３の流体管路７０を具備している。連続的に可変の流量制御装置７２が第３の流体管路に配設されており、第１の圧力応答端７４と第２の圧力応答端７６とを有している。第３の信号管路７８が流量制御装置７２の第１の圧力応答端７４と、第１の流体管路３０に接続された第１の信号管路５０とに接続されている。第４の信号管路８０が流量制御装置７２の第２の圧力応答端７６と、第３の流体管路７０において流量制御装置７２の下流側に接続されている。第４の信号管路８０に緩衝オリフィス８２が配設されている。
【００１４】
図１の第１の信号管路５０に配設されているパイロット弁装置４２の代わりに、修正されたパイロット弁装置４２ａが、第１の信号管路５０および図２の第３の流体管路７０に配設されている。パイロット弁装置４２ａは、バネにより付勢された第１の位置と第２の位置との間で移動可能となっている。パイロット弁装置４２ａが第１の位置にあるとき第１の信号管路５０が遮断され、かつ、第３の流体管路７０が開かれ、第２の位置にあるとき第１の信号管路５０が開かれ、かつ、第３の流体管路７０が遮断される。
【００１５】
本発明の本質から逸脱するとなく、種々の形態の制御装置１０を利用することが可能である。例えば、図１の流量制御弁３６およびパイロット弁装置４２は１つのマニフォールド装置として構成することができる。同様に、図２の流量制御弁３６と、パイロット弁装置４２ａおよび流量制御装置７２は１つのマニフォールド装置として構成することができる。更に、図２の加圧流体源６２は操舵装置６０の一部にて構成されているが、第２の加圧流体源６２は独立のポンプや、ブレーキ回路または他の回路、すなわち、アキュムレータ２８にリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力レベルまで予荷重をかけるために必要な圧力を発生可能な他の回路の一部にて構成してもよい。
【００１６】
バケットに荷積みする間、作業者は緩衝制御装置のバネ効果を必要としないであろう。バケットに詰め込む間、リフトアクチュエータ１２の剛性を積極的に制御することが望ましい。図１を参照すると、バケットに荷積みして所望高さまで持上げた後、周知の態様で、パイロット弁装置４２に外部から信号が送信されると、パイロット弁装置４２が第２の位置に移動して、緩衝制御装置３４が作動し緩衝制御モードとなる。第１の管路３０内の加圧された加圧流体が、第１の信号管路５０を流通してパイロット弁装置４２を横断し、流量制御弁３６の圧力応答端に供給され、流量制御弁が第２の位置へ向けて付勢される。リフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の初期圧力はアキュムレータ２８内の圧力と同じ圧力であるので、流量制御弁３６は概ね第１の位置に保持される。機械が移動経路中の凹凸に出会うと、リフトアクチュエータ１２を介して力が機械に伝達され、バケットの荷重が反応する。下方の作用力がリフトアクチュエータ１２において第１のポート１４の圧力レベルを増加させ、リフトアクチュエータ１２アキュムレータ２８へ作動流体が流出する。流量制限装置４０の上流側のより高い圧力流体が、第１の信号管路５０を介して流量制御弁３６の圧力応答端に作用して、流量制御弁３６が、バネ力および第１の管路３０において流量制限装置４０の下流の低い圧力レベルにより発生した力に対抗して第２の位置へ移動する。流量制限装置４０を横断する圧力差から生じる力が前記バネの力よりも高い限り流量制御弁３６は第２の位置に保持され、アキュムレータ２８が衝撃荷重を吸収する。衝撃が低減され、流量制限装置４０を横断する差圧が低下すると、流量制御弁３６が第１の位置へ向けて移動する。流量制御弁３６の第１の位置への動作の間、該弁を流通する作動流体の流量は流量制限装置４０を横断する差圧に比例するように調整される。
【００１７】
機械に小さな衝撃が作用すると、流量制御弁３６は第１の位置から第２の位置へ向けて部分的に移動し、リフトアクチュエータ１２からアキュムレータ２８への流量が調整される。流量制御弁３６の移動の程度は、流量制限装置４０を横断する差圧に比例する。流量制御弁３６を横断する流量を制御することにより、小さい衝撃荷重が効果的に制御され、反作用力によるバケットの跳ね返り量が最小となる。
【００１８】
緩衝制御モードの間、図２の作用は基本的に図１の作用と同じである。図２実施形態の作用の違いは、緩衝制御モードにないときアキュムレータ２８の圧力レベルがリフトアクチュエータ１２の荷重端の圧力レベルに維持される点である。これは第２の加圧流体源６２から加圧流体を供給することにより達成される。
【００１９】
緩衝制御モードにないとき、修正されたパイロット弁装置４２ａは第１の位置にバネにより付勢されており、第３の流体管路を流通する流体はパイロット弁を自由に通過できる。流量制御装置７２が、第１の信号管路５０により伝えられるリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力を、第２の信号管路８０により伝えられるアキュムレータ２８の圧力と常時比較している。アキュムレータ２８の圧力がリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力よりも低い場合には、流量制御装置７０が第１の位置へ向けて移動して、第２の加圧流体源６２からアキュムレータ２８へ加圧流体が供給される。アキュムレータ２８の圧力が第１のポート１４の圧力よりも高い場合には、流量制御装置７２が第２の位置へ向けて移動して、第２の加圧流体源６２が遮断され、かつ、アキュムレータ２８からリザーバ２２へ圧力が逃される。
【００２０】
流量制御装置７２は、リフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力およびアキュムレータ２８の圧力に応じて第１の位置と第２の位置との間を移動し、アキュムレータ２８の圧力をリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力に一致させる。
【００２１】
上述したように、緩衝制御装置３４は機械に負荷される衝撃荷重の大きさに応答して衝撃を制御する。更に、緩衝制御装置３４は第２の加圧流体源６２に関連して機械への衝撃を制御するように作用するとともに、アキュムレータ２８の圧力がリフトアクチュエータ１２の第１のポート１４の圧力と実質的に同じ圧力となるように作用する。
【００２２】
本発明の他の特徴、目的、利点は図面、開示、請求の範囲から明となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
１２…リフトアクチュエータ
１４…第１のポート
１６…第２のポート
１８…第１の方向制御弁
２０…ポンプ
２２…リザーバ
２８…アキュムレータ
３０…第１の流体管路
３２…第２の流体管路
３４…緩衝制御装置
３６…流量制御弁
４０…流量制限装置
４２…パイロット弁
【図１】
0003857382.tif 000002
【図２】
0003857382.tif 000003