JP2006322480A - Assisted hydraulic system for transferring structural member - Google Patents

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    • E02F9/20Drives; Control devices
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To recover energy stored in a cylinder by storing the energy in a tank via compressible gas when a boom descends and then when allowing the boom to ascend, convert the energy into kinetic energy by applying gas pressure to an assisted cylinder to thus assist ascending of the boom. <P>SOLUTION: There is provided a system for ascending and descending the boom hydraulically. The system is equipped with the boom 20 coupled to a boom support rotatably around a rotary central axis, a hydraulic circuit 12 joined to the boom and boom support to allow the boom to controllably ascend and descend relatively to the boom support, and at least one assistant cylinder 18 equipped with a second end fitted to the boom support rotatably around the rotary central axis and a substantially hollow inside with a compressible medium therein. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は液圧システムの省エネルギーに関し、特に掘削機械等に於ける液圧システムのエネルギー回収による省エネルギーに関する。   The present invention relates to energy saving of a hydraulic system, and more particularly to energy saving by energy recovery of a hydraulic system in an excavating machine or the like.

一般に、掘削機械等で液圧システムによりシリンダーを介してブームを上昇させた時該シリンダーに蓄えられたエネルギーを該ブームの下降時積極的に回収して、次のブーム上昇時これを利用する機構は従来使われていない。   Generally, when a boom is raised through a cylinder by a hydraulic system in an excavating machine or the like, the energy stored in the cylinder is actively recovered when the boom is lowered, and this is utilized when the boom is raised next Has not been used in the past.

本発明は該シリンダーに蓄えられたエネルギーを該ブームの下降時、圧縮可能なガスを介してタンクに蓄えることにより回収し、次に該ブームを上昇させる時、該ガス圧力を支援シリンダーに印加することにより該エネルギーを運動エネルギーに変換し、該ブームの上昇を支援する機構に関する。   The present invention recovers the energy stored in the cylinder by storing it in a tank through a compressible gas when the boom is lowered, and then applies the gas pressure to the support cylinder when the boom is raised. In particular, the present invention relates to a mechanism that converts the energy into kinetic energy and assists in raising the boom.

当業者が本発明を実施することを可能にするためにここでの開示は詳細で、精確であるが、ここで開示される種々のバージョン(versions)は単に本発明を例示するものであり、本発明は他の特定の構造で具体化されてもよい。本発明の範囲はここに付属する請求項で規定される。   While the disclosure herein is detailed and precise in order to enable those skilled in the art to practice the invention, the various versions disclosed herein are merely illustrative of the invention, The present invention may be embodied in other specific structures. The scope of the invention is defined by the claims appended hereto.

システム10が本発明のバージョンで提供されるが、該バージョンでは2つの構造部材(structural members)16間で結合された液圧シリンダー(hydraulic cylinder)14を有する液圧回路(hydraulic circuit)12が該構造部材の1つをもう1つに対し動かすために使われており、該1つの構造部材が比較的大きいポテンシャルエネルギー位置(potential energy position)から比較してより低い又はゼロのポテンシャルエネルギー位置へ動かされる時、支援シリンダー(assist cylinder)18はポテンシャルエネルギーを取り込む(capture)ために追加的に使われる。該取り込まれたポテンシャルエネルギーは次いで運動エネルギー(kinetic energy)に変換され、該運動エネルギーは、該1つの構造部材のより大きいポテンシャルエネルギー位置の方への戻りで該液圧回路を支援する支援シリンダーを通して印加(exerted)される力(force)を発生するため使われる。   A system 10 is provided in the version of the present invention, in which a hydraulic circuit 12 having a hydraulic cylinder 14 coupled between two structural members 16 comprises a hydraulic circuit 12. Used to move one of the structural members relative to the other, and the one structural member is moved from a relatively large potential energy position to a lower or zero potential energy position. When used, an assist cylinder 18 is additionally used to capture potential energy. The captured potential energy is then converted to kinetic energy, which passes through a support cylinder that assists the hydraulic circuit in returning toward the larger potential energy position of the one structural member. Used to generate an enforced force.

該システムの使用の1つの背景となる例は、サポート(support)22に旋回心軸での回転式(pivotally)に結合されるが、該旋回心(pivot point)24の周りの上昇と下降用として、該結合されるブーム20である。上昇した位置にある時、該ブーム20は下降した位置にある時より大きなポテンシャルエネルギーを有する。該液圧回路12により該上昇した位置から該下降した位置へ動かされた時、普通失われるポテンシャルエネルギー差は該システム10の支援シリンダー18により取り込まれ、該液圧回路が該ブームを再び上昇させるよう制御される時運動エネルギーに変換される。該支援シリンダーは該運動エネルギーを支援する力に向けるよう構成されており、該力は該ブームを上昇した位置の方へリフト(lifts)し、かくして該ブーム20の上昇をスピードアップすることと、より小さく、より低廉な部品が利用されるのを可能にすることの両者を行う。   One background example of the use of the system is pivotally coupled to a support 22 pivotally, but for raising and lowering around the pivot point 24. As shown in FIG. When in the raised position, the boom 20 has greater potential energy than when in the lowered position. When moved from the raised position to the lowered position by the hydraulic circuit 12, the normally lost potential energy difference is captured by the support cylinder 18 of the system 10, and the hydraulic circuit raises the boom again. When controlled to be converted to kinetic energy. The support cylinder is configured to direct a force assisting the kinetic energy, the force lifts the boom toward a raised position, thus speeding up the boom 20; It does both to allow smaller and less expensive parts to be used.

本開示と付属する請求項の範囲は、1つの部材をもう1つに対して、より大きいポテンシャルエネルギーの位置からより低いポテンシャルエネルギーの位置へ移動させるための液圧回路のどんな使用も、該ポテンシャルエネルギーを取り込み、それを該部材の追加的移動を支援する運動エネルギーに変換し該液圧回路で使用される追加エネルギーをより少なくする様な支援シリンダーの使用と組み合わされることを含む。ブームサポート22に旋回心軸での回転式に(pivotally)結合されるブーム20を有するシステムは単に図解目的用である。この様なシステムの例は掘削機械(excavators)、バックホー(backhoes)、そしてクレーン(cranes)を含む。該システムを使う掘削機械の側面が一般的に図で説明される。   The scope of the present disclosure and the appended claims is that any use of a hydraulic circuit to move one member relative to the other from a position of higher potential energy to the position of lower potential energy In combination with the use of a support cylinder that captures energy and converts it into kinetic energy that assists in the additional movement of the member, resulting in less additional energy used in the hydraulic circuit. The system having the boom 20 pivotally connected to the boom support 22 pivotally is merely for illustration purposes. Examples of such systems include excavators, backhoes, and cranes. The side of the excavating machine that uses the system is generally illustrated in the figure.

図で示される様に、1端でブームサポート22に旋回心軸での回転式に結合されたブーム20を液圧式に上昇及び下降させるためのシステム10は該ブーム及びブームサポートに結合された液圧回路12と、該ブーム20及びブームサポート22の間に結合された支援シリンダー18と、を有する。該液圧回路12は該ブーム20を該ブームサポート22に対し制御可能に上昇及び下降させるよう構成されている。該支援シリンダー18はそれぞれ該ブーム20及び該ブームサポート22に旋回心軸での回転式に取り付けられた第1及び第2端部26,28を有する。1バージョンでは、該支援シリンダー18は圧縮可能な媒体(compressible medium)32を含む中空の内部(hollow interior)30を備える。他のバージョンでは、該圧縮可能な媒体32は窒素の様な何等かの適当な圧縮可能なガスを含み、空気と酸素を含むガスとはそれらの爆発の可能性(explosive possibilities)のために好ましくない(less preferred)。   As shown in the figure, a system 10 for hydraulically raising and lowering a boom 20 pivotally connected at one end to a boom support 22 at a pivot axis is hydraulically coupled to the boom and boom support. A pressure circuit 12 and a support cylinder 18 coupled between the boom 20 and the boom support 22. The hydraulic circuit 12 is configured to controllably raise and lower the boom 20 relative to the boom support 22. The support cylinder 18 has first and second ends 26, 28 that are pivotally attached to the boom 20 and the boom support 22, respectively, about a pivot axis. In one version, the support cylinder 18 includes a hollow interior 30 that includes a compressible medium 32. In other versions, the compressible medium 32 includes any suitable compressible gas, such as nitrogen, and air and oxygen containing gases are preferred due to their explosive possibilities. Less preferred.

図2に示す様に、1バージョンでは、該支援シリンダー18はピストン34を有しており、該ピストンは該内部30内で移動可能であり、その中の該ピストンの周辺36付近でシール可能に設置されている。他のバージョンでは、該支援シリンダー18は更に該ピストン34の1つの側40に取り付けられたロッド38を有し、該ロッドは概ねその出口端部(exit end)42で該内部30から延びている。該ロッド38の遠位の端部(distal end)44は該支援シリンダー18の第1端部26を有する。なお他のバージョンの該内部30は該出口端部42に概ね相対する閉じた端部46を有する。なお他のバージョンでは、該支援シリンダー18の第2端部28は該閉じた端部46の外部にある。なお他のバージョンでは、該支援シリンダー18は典型的なロッドとピストンのシリンダー構造(rod-and-piston cylinder structure)を有する。   As shown in FIG. 2, in one version, the support cylinder 18 has a piston 34 that is movable within the interior 30 and can be sealed near the periphery 36 of the piston therein. is set up. In other versions, the support cylinder 18 further includes a rod 38 attached to one side 40 of the piston 34 that extends from the interior 30 generally at its exit end 42. . The distal end 44 of the rod 38 has a first end 26 of the support cylinder 18. Still other versions of the interior 30 have a closed end 46 generally opposite the exit end 42. In still other versions, the second end 28 of the support cylinder 18 is external to the closed end 46. In still other versions, the support cylinder 18 has a typical rod-and-piston cylinder structure.

1バージョンでは、該内部30とピストン34は該閉じた端部46と該ピストン34の間の動的室(dynamic chamber)48を規定する。該動的室48は圧縮可能な媒体32をシール可能に含んでおり、該媒体は、該ロッド38が該内部30内に引き込まれた(retracted)時該動的室内で圧縮される。これは該ピストン34を該閉じた端部46の方へ移動させる。他のバージョンでは、該ロッド38はその中に室(chamber)50を有し、該室は該ピストンの中間部分(medial portion)54内の1つ以上のベント(vent)52を通して該動的室と流体的連通関係にある。この様な実施例で該動的室48と該室50とによりかくして規定された空間56は圧縮可能な媒体32をシール可能に含んでおり、該媒体は該ロッド38が引き込み、該ピストン34が該閉じた端部46に近づくよう動かされた時その規定された空間内で同様に圧縮される。   In one version, the interior 30 and piston 34 define a dynamic chamber 48 between the closed end 46 and the piston 34. The dynamic chamber 48 sealably includes a compressible medium 32 that is compressed in the dynamic chamber when the rod 38 is retracted into the interior 30. This moves the piston 34 toward the closed end 46. In other versions, the rod 38 has a chamber 50 therein, which chamber passes through one or more vents 52 in the piston medial portion 54. And fluid communication. In such an embodiment, the space 56 thus defined by the dynamic chamber 48 and the chamber 50 contains the compressible medium 32 in a sealable manner, the medium being retracted by the rod 38 and the piston 34 being When moved closer to the closed end 46, it is similarly compressed within its defined space.

該液圧回路12が上昇した位置からブーム20を下降させるため使われると、該ロッド38は該内部30内へ引き込まされ(caused to retract)、それは該ロッドが該ブーム20に該第1端部26で旋回心軸での回転式に結合されているからである。該引き込み動作(retraction)は該動的室48の容積を減じ、対応してその中の(或いは又、該ロッド38内に室50を有する実施例の規定された空間56内の)圧力を増加させる。該増加した圧力はそれにより該支援シリンダー18内に対応するポテンシャルエネルギーを発生し、該エネルギーは、該液圧回路12が該ブーム20を下降させつつある及び/又は下降した位置に該ブームを保持しつつある時間を通して保持される。   When the hydraulic circuit 12 is used to lower the boom 20 from the raised position, the rod 38 is caused to retract, which causes the rod to retract into the boom 20 to the first end. This is because at 26 the rotation is coupled to the pivot axis. The retraction reduces the volume of the dynamic chamber 48 and correspondingly increases the pressure therein (or alternatively within the defined space 56 of the embodiment having the chamber 50 within the rod 38). Let The increased pressure thereby generates a corresponding potential energy in the support cylinder 18, which energy holds the boom in a position where the hydraulic circuit 12 is lowering the boom 20 and / or lowered. Is held through for a while.

該液圧シリンダー14が該ブーム20を制御可能に上昇させるため使われる時、僅かな上昇でも、或いは完全な上昇でも、該内部30に形成された圧力は、該ロッド38を該内部30から延びさせる力で、該ピストン34に対し膨張することにより放圧(relieved)されることを可能にされ、その延びは対応して支援シリンダー18の第1端部26で該ブーム20に概ね上向きの力を印加する。図3参照。   When the hydraulic cylinder 14 is used to controllably raise the boom 20, whether it is a slight rise or a full rise, the pressure formed in the interior 30 extends the rod 38 from the interior 30. The force to be allowed to be relieved by expanding against the piston 34, the extension of which corresponds to a generally upward force on the boom 20 at the first end 26 of the support cylinder 18. Apply. See FIG.

図4に示す様に、1つのバージョンでは、該液圧回路12は少なくとも1つの液圧シリンダー14を有し、各シリンダーは該ブーム20に旋回心軸での回転式に取り付けられた上部端部58とブームサポート22に旋回心軸での回転式に取り付けられた下部端部60を有する。液圧シリンダー14は、中でピストン70を1つの方向に又はもう1つの方向に移動させ、それによりそれに取り付けられたロッド72を延びさせるか又は引き込ませ、対応して該ロッド72が取り付けられているブーム20の様な部材16を動かすために、1つ以上のシリンダー室68に装入(charging)及び放圧(relieving)するよう、1つ以上の液圧流体ポンプ64と液圧ライン66を経由して液圧流体リザーバー62に接続された単一作用及び2重作用液圧シリンダーに於ける様に、液圧の原理を用いて1つの部材16をもう1つに対し移動させることでの使用のために当該技術で一般的に公知である。   As shown in FIG. 4, in one version, the hydraulic circuit 12 has at least one hydraulic cylinder 14, each cylinder being pivotally attached to the boom 20 in a pivotal axis. 58 and the boom support 22 have a lower end 60 which is mounted for rotation about a pivot axis. The hydraulic cylinder 14 moves the piston 70 in one direction or the other, thereby causing the rod 72 attached to it to extend or retract, with the rod 72 attached correspondingly. One or more hydraulic fluid pumps 64 and hydraulic lines 66 are provided to charge and relieve one or more cylinder chambers 68 to move a member 16 such as a boom 20 that is in motion. By moving one member 16 relative to another using the hydraulic principle, as in a single-action and double-action hydraulic cylinder connected to a hydraulic fluid reservoir 62 via It is generally known in the art for use.

図解の目的で、1つのバージョンでは、該液圧シリンダー14は室68,該室68内に移動可能に設置されたピストン70,そして該ピストン70の1つの側74に取り付けられたロッド72を有する。該ロッド72は該室68の出口端部76からシール可能な仕方で延び、ブーム20の様な部材に結合された遠位の端部78を有する。又該シリンダー14は該出口端部76の概ね反対の室68の閉じた端部80を有する。下部の端部60は該閉じた端部80の外部にある。1つのバージョンでは、該室68は更に、該室68内でのピストン70の位置により可変である容積を有する第1及び第2動的内部部分(first and second dynamic interior portion)82,84を有する。該第1動的内部部分82は該ピストン70と該閉じた端部80の間に配置され、該第2動的内部部分84は該ピストン70と該出口端部76の間に配置される。該動的内部部分82,84は各々液圧流体86の容積を有し、該液圧回路12と流体的に連通している。   For purposes of illustration, in one version, the hydraulic cylinder 14 has a chamber 68, a piston 70 movably mounted within the chamber 68, and a rod 72 attached to one side 74 of the piston 70. . The rod 72 extends from the outlet end 76 of the chamber 68 in a sealable manner and has a distal end 78 coupled to a member such as the boom 20. The cylinder 14 also has a closed end 80 of the chamber 68 generally opposite the outlet end 76. The lower end 60 is external to the closed end 80. In one version, the chamber 68 further includes first and second dynamic interior portions 82, 84 having a volume that is variable depending on the position of the piston 70 within the chamber 68. . The first dynamic internal portion 82 is disposed between the piston 70 and the closed end 80, and the second dynamic internal portion 84 is disposed between the piston 70 and the outlet end 76. The dynamic inner portions 82 and 84 each have a volume of hydraulic fluid 86 and are in fluid communication with the hydraulic circuit 12.

該2重作用液圧シリンダー14では、該第1及び第2動的内部部分82,84の各々は液圧ライン66で液圧流体リザーバー62に接続される。1実施例の該リザーバー62は少なくとも1つの液圧ポンプ64と流体的に連通しており、該ポンプは、該ポンプ64を該動的内部部分に接続する液圧ライン66を通して該リザーバー62から、該第1の82の又は第2の84の動的内部部分へ選択的に液圧流体86を供給するよう構成されている。流体86はピストン70を該出口端部76の方へ動かし、該ロッド72を該室68から延びさせるために、該第1動的内部部分82へ選択的に供給される。該ロッド72を引き込ませるために反対のことが起こり、流体86が、該第2動的内部部分84へ供給される。1つのバージョンでは、該ポンプ64から該流体を供給されない動的内部部分から流体を導くために、該動的内部部分82,84を該液圧流体リザーバー62へ直接接続するよう追加の液圧ライン66が提供される。これは、容積が減少する該動的内部部分が、容積が増加しつつあるもう1つの動的内部部分へ流体を供給するためにより多くの力とエネルギーを要するであろう該流体の圧縮よりも、寧ろ流体86を放出(discharges)するように、ピストン70の運動を容易化(facilitates)する。   In the dual acting hydraulic cylinder 14, each of the first and second dynamic inner portions 82, 84 is connected to a hydraulic fluid reservoir 62 by a hydraulic line 66. In one embodiment, the reservoir 62 is in fluid communication with at least one hydraulic pump 64 that passes from the reservoir 62 through a hydraulic line 66 that connects the pump 64 to the dynamic internal portion. The hydraulic fluid 86 is configured to be selectively supplied to the first 82 or second 84 dynamic internal portions. Fluid 86 is selectively supplied to the first dynamic interior portion 82 to move the piston 70 toward the outlet end 76 and extend the rod 72 from the chamber 68. The opposite occurs to retract the rod 72 and fluid 86 is supplied to the second dynamic interior portion 84. In one version, an additional hydraulic line is connected to connect the dynamic internal portions 82, 84 directly to the hydraulic fluid reservoir 62 to direct fluid from the dynamic internal portions not supplied with the fluid from the pump 64. 66 is provided. This is more than compression of the fluid, where the dynamic internal portion that decreases in volume will require more force and energy to supply fluid to another dynamic internal portion that is increasing in volume. Rather, it facilitates the movement of piston 70 to discharge fluid 86.

或るバージョンの該支援シリンダー18は、該ブーム20が何等かの与えられた位置にある時該内部30の圧力を制御するために、圧縮可能な媒体32を含む補助膨張タンク(auxiliary expansion tank)88を更に有している。例えば、掘削機が休止している時、そのブーム20は、圧力が該動的室48及び/又は該規定された空間56内に残っている様な中立位置(neutral position)にあるかも知れない。この圧力は該掘削機が休止している間望ましくない力が該ブーム20に印加される状態を引き起こすだろう。かくして、ここに説明されるバージョンの膨張タンク88に関連して該圧力を放圧し次に該内部30に再装入(recharging)する手段が提供される。   A version of the support cylinder 18 includes an auxiliary expansion tank that includes a compressible medium 32 to control the pressure in the interior 30 when the boom 20 is in any given position. 88 is further included. For example, when the excavator is at rest, the boom 20 may be in a neutral position such that pressure remains in the dynamic chamber 48 and / or the defined space 56. . This pressure will cause an undesired force to be applied to the boom 20 while the excavator is at rest. Thus, means are provided for releasing the pressure and then recharging the interior 30 in connection with the version of the expansion tank 88 described herein.

1つのバージョンでは、装入ライン90と放圧ライン92は該膨張タンク88を該内部30に流体的に接続する。該装入ライン90は該閉じた端部66の近くに配置された第1ポート94を通して該圧縮可能な媒体32を該内部30に装入するよう構成されている。該内部30はここで該ピストン34の位置に対し望ましい最小圧力に装入されてもよい。そうするために、1つのバージョンでは、該タンク88と該第1ポート94の間で該装入ライン90上にポンプ96が提供される。該ポンプ96は該望ましい圧力が達成されるまで該タンク88から該内部30へ圧縮可能な媒体32を制御可能な仕方で運ぶよう構成される。他のバージョンでは、該装入ラインを通して該第1ポートの方向でのみ圧縮可能な媒体流体を流れさせるために該ポンプ96と第1ポート94の間で該装入ライン90にチェックバルブ98が提供される。   In one version, a charge line 90 and a pressure relief line 92 fluidly connect the expansion tank 88 to the interior 30. The charging line 90 is configured to load the compressible medium 32 into the interior 30 through a first port 94 disposed near the closed end 66. The interior 30 may now be charged to the minimum pressure desired for the position of the piston 34. To do so, in one version, a pump 96 is provided on the charging line 90 between the tank 88 and the first port 94. The pump 96 is configured to control the compressible medium 32 from the tank 88 to the interior 30 in a controllable manner until the desired pressure is achieved. In other versions, a check valve 98 is provided on the charging line 90 between the pump 96 and the first port 94 to allow compressible media fluid to flow through the charging line only in the direction of the first port. Is done.

該放圧ライン92は、該内部の圧力が或るしきい値圧力を越えたとき、又は操作者(示されてない)が望んだ時圧縮可能な媒体32を該内部30から該タンク88へ戻して除去するよう構成される。1つのバージョンでは、該放圧ライン92は該タンク88を該閉じた端部46の近くに配置された第2ポート100を通して該内部30へ流体的に接続する。他のバージョンでは、該タンク88と該第2ポート100の間の該放圧ライン92上に安全バルブ(relief valve)102が提供される。該安全バルブ102は、該内部30が該しきい値圧力に到達するか、又は操作者によりそうするよう制御されて及び/又は手動で引き起こされるか、何れかの時に、開きそして圧縮可能な媒体32を該第2ポート100から出させるよう構成されてもよい。図5参照。   The pressure relief line 92 allows compressible media 32 from the interior 30 to the tank 88 when the interior pressure exceeds a certain threshold pressure or when an operator (not shown) desires. Configured to be removed back. In one version, the pressure relief line 92 fluidly connects the tank 88 to the interior 30 through a second port 100 disposed near the closed end 46. In other versions, a relief valve 102 is provided on the pressure relief line 92 between the tank 88 and the second port 100. The safety valve 102 opens and compressible media either when the interior 30 reaches the threshold pressure or is controlled and / or manually triggered by an operator 32 may be configured to exit from the second port 100. See FIG.

支援シリンダー18の1つのバージョンでは、該内部30は約12.7cm(約5インチ)と約29.21cm(約11.5インチ)の間の内径を有する。他のバージョンでは、該内径は約25.4cm(約10インチ)である。なお他のバージョンでは、該内径は約16.51cm(約6.5インチ)である。   In one version of the support cylinder 18, the interior 30 has an inner diameter of between about 5 inches and about 11.5 inches. In other versions, the inner diameter is about 10 inches. In still other versions, the inner diameter is about 6.5 inches.

中に室50を有する支援シリンダー18のロッド38の1つのバージョンでは、該室は約5.08cm(約2インチ)と約15.24cm(約6インチ)の間の内径を有する。他のバージョンでは、該室の内径は約11.43cm(約4.5インチ)である。   In one version of the rod 38 of the support cylinder 18 having a chamber 50 therein, the chamber has an inner diameter of between about 2 inches and about 6 inches. In other versions, the inner diameter of the chamber is about 4.5 inches.

該支援シリンダー18の行程(stroke)は該液圧回路12の液圧シリンダー14の行程に対し両立可能に構成されるべきである。1つのバージョンでは、完全な引き込みから完全な延びまで(from full retraction to full extension)の該支援シリンダー18の行程は決して実現せず、何故ならば動作中該液圧シリンダー18の行程は、該支援シリンダーの完全な引き込み及び完全な延びの前に完全に延ばされるか引き込まれるからである。他のバージョンでは、該支援シリンダーの行程は約88.9cm(35インチ)と約177.8cm(70インチ)の間にある。なお他の実施例では、該支援シリンダーの行程は約124.46cm(約49インチ)である。   The stroke of the support cylinder 18 should be configured to be compatible with the stroke of the hydraulic cylinder 14 of the hydraulic circuit 12. In one version, the stroke of the support cylinder 18 from full retraction to full extension is never realized because the stroke of the hydraulic cylinder 18 during operation This is because it is fully extended or retracted before full retraction and full extension of the cylinder. In other versions, the stroke of the support cylinder is between about 35 inches and about 70 inches. In yet another embodiment, the stroke of the support cylinder is about 49 inches.

1つのバージョンでは、該支援シリンダー18の第1及び第2端部26,28及び/又は該液圧回路12の液圧シリンダー14の上部及び下部端部58,60はこれらの端部を該ブーム20及びブームサポート22に旋回心軸での回転式に取り付けるアイ(eyes)104を有する。他のバージョンでは、各アイ104はベアリング106を有する。なお他のバージョンでは、各ベアリング106は直径で約5.08cm(約2インチ)と約15.24cm(約6インチ)の間の寸法を有する該ブーム20又はブームサポート22からのピン108を受けるよう構成される。   In one version, the first and second ends 26, 28 of the support cylinder 18 and / or the upper and lower ends 58, 60 of the hydraulic cylinder 14 of the hydraulic circuit 12 are connected to the ends of the boom. 20 and boom support 22 have eyes 104 that are pivotally mounted on a pivot axis. In other versions, each eye 104 has a bearing 106. In yet other versions, each bearing 106 receives a pin 108 from the boom 20 or boom support 22 having a diameter between about 2 inches and about 6 inches. It is configured as follows.

液圧回路12による該ブーム20の下降で引き起こされる支援ロッド38の引き込みの結果として該内部30内に形成される圧力の量は、該ブームの上昇と、該上昇を行うことでの該液圧回路による追加エネルギーのより少ない支出要求(requiring less expense of additional energy)と、を支援するのに充分であるべきである。1実施例では、該支援シリンダー18内に発生されるポテンシャルエネルギー(potential energy)の最大量は、約88、960N(約20、000ポンド)の力と約311、360N(約70、000ポンド)の力の間の大きさがある力を該支援シリンダーを通して該ブーム20に印加するよう使われる運動エネルギーに変換可能である。   The amount of pressure formed in the interior 30 as a result of the retracting of the support rod 38 caused by the lowering of the boom 20 by the hydraulic circuit 12 is the rise of the boom and the hydraulic pressure resulting from the raising. It should be sufficient to support the requiring less expense of additional energy. In one embodiment, the maximum amount of potential energy generated in the support cylinder 18 is about 88,960 N (about 20,000 pounds) force and about 311,360 N (about 70,000 pounds). Can be converted into kinetic energy used to apply a force to the boom 20 through the support cylinder.

本発明のなおもう1つのバージョン110では、ブーム支援機構114は、掘削機のブームとフレームの間に配置された液圧シリンダー140と、支援シリンダー140用アキュムレーター(accumulator)142と、を有する。シリンダー140は該ブーム112と該ブームサポート構造のメインボデイとの間に結合され、該ブームを上昇及び下降させる主ブームリフトシリンダー(primary boom lift cylinder)14と協力して作動するよう配置される。   In yet another version 110 of the present invention, the boom support mechanism 114 includes a hydraulic cylinder 140 disposed between the excavator boom and the frame and an accumulator 142 for the support cylinder 140. A cylinder 140 is coupled between the boom 112 and the main body of the boom support structure and is arranged to operate in cooperation with a primary boom lift cylinder 14 that raises and lowers the boom.

図7及び8で示されるピストンの様な移動壁(moving wall)144が該アキュムレーター142内に配置され、該アキュムレーターの内部をそれぞれ第1及び第2室146,148に分離するが、該室は、該移動壁144の位置の変化と共に、長さが、そして従って容積が変わる。   A moving wall 144, such as the piston shown in FIGS. 7 and 8, is disposed within the accumulator 142 and separates the interior of the accumulator into first and second chambers 146 and 148, respectively. The chamber changes in length, and thus in volume, as the position of the moving wall 144 changes.

液圧ライン150はシリンダー140と該アキュムレーター142の室146との間に配置され、該室146と該シリンダー140を流体的連通関係に置く。液圧ライン152がライン150と液圧流体貯蔵タンク(hydraulic fluid storage tank)154との間に接続されるが、該タンクは大抵の場合、該ブーム20と共に使われる他の液圧式で動作するデバイスに液圧流体を供給する現在の液圧流体リザーバー(hydraulic fluid reservoir)とすることが出来る。かくして本ブーム支援機構はアドオンデバイス(add-on device)であり、現在の液圧回路で機能する。ライン152は、支援シリンダー140及びアキュムレーター142用に中断されない流体供給(uninterrupted fluid supply)が利用可能となるように、該リザーバーの最低動作流体レベルの下で貯蔵タンク154に接続されるべきである。ライン152は、もしその上流及び下流圧力の差圧がそのチェックバルブを開くに充分な程大きい場合、該タンクからライン150への流体流れを可能にするチェックバルブ156を有している。安全バルブ(relief valve)160を有する戻りライン158が中に配置され、該チェックバルブ156の相対する側の位置間に延びているが、それは、もしライン150が過装入(overcharged)の場合、タンク154への戻り流れ用該チェックバルブ156を過ぎるためである。ライン150及びシリンダー140の液圧がモニターされ得るよう適当な液圧ゲージ162が液圧ライン164によりライン150に接続されてもよい。液圧流体はシリンダー140及び室146間でライン150を通って流れる。室148は媒体を有し、該媒体は、図7及び8に示す様に室146の液圧流体がピストン144を右へ動かすと圧縮される。室148内で使用するための適当な媒体は上記説明の様な乾燥窒素又はもう1つの非爆発性ガス(non-explosive gas)である。圧力ゲージ166が、該アキュムレーター内のガス圧力をモニターするために圧力ライン168によりアキュムレーター142の室148に接続されてもよい。液圧ライン170がポンプ123とホイストバルブ(hoist valve)の間の現在の液圧ラインにライン150を接続し、シャットオフバルブ(shutoff valve)172を有している。   A hydraulic line 150 is disposed between the cylinder 140 and the chamber 146 of the accumulator 142 to place the chamber 146 and the cylinder 140 in fluid communication. A hydraulic line 152 is connected between line 150 and a hydraulic fluid storage tank 154, which is often the other hydraulically operated device used with the boom 20. It can be the current hydraulic fluid reservoir that supplies hydraulic fluid to the tank. Thus, the boom support mechanism is an add-on device and works with current hydraulic circuits. Line 152 should be connected to storage tank 154 below the minimum operating fluid level of the reservoir so that an uninterrupted fluid supply is available for support cylinder 140 and accumulator 142. . Line 152 has a check valve 156 that allows fluid flow from the tank to line 150 if the differential pressure between its upstream and downstream pressures is large enough to open the check valve. A return line 158 having a relief valve 160 is disposed therein and extends between positions on opposite sides of the check valve 156, if the line 150 is overcharged. This is because the check valve 156 for the return flow to the tank 154 is passed. A suitable hydraulic gauge 162 may be connected to line 150 by hydraulic line 164 so that the hydraulic pressure of line 150 and cylinder 140 can be monitored. Hydraulic fluid flows through line 150 between cylinder 140 and chamber 146. Chamber 148 has a medium that is compressed as hydraulic fluid in chamber 146 moves piston 144 to the right as shown in FIGS. A suitable medium for use in chamber 148 is dry nitrogen or another non-explosive gas as described above. A pressure gauge 166 may be connected to the chamber 148 of the accumulator 142 by a pressure line 168 to monitor the gas pressure in the accumulator. A hydraulic line 170 connects line 150 to the current hydraulic line between pump 123 and hoist valve and has a shutoff valve 172.

本発明のブーム支援機構の使用と動作のために、該支援シリンダー18,140が該機械のブームとフレームとの間で該機械に取り付けられる。該支援シリンダー18、140の精確な位置、直径そして行程は、該ブームのリフト動作(lifting the boom)での適切で一貫した支援を保持するために、該アキュムレーター142の圧力及び容量と協力するよう選択されねばならない。従って、該シリンダー140及びアキュムレーター142の両者の寸法、位置及び行程は本発明の応用により変化するであろう。更に、該支援シリンダー140の配置は主ブームリフトシリンダー(primary boom lift cylinder)14と協力的に動作するよう選択されねばならない。本発明の該支援機構のより効率的動作のために複数のブーム支援シリンダー18,140及びアキュムレーター142を提供することが幾つかの応用では有利である。液圧ライン152はタンクの最低流体動作レベルの下でタンク154に接続され、液圧流体はタンク154からシリンダー140,室146内の液圧ライン150へ、主としてポンプ123からライン170を通して印加される。室148は適当な量のガスで予め装入されているので、ブームがその最大上昇より低い該ブーム20の何れかの位置用に動かされた時、該室148内の該ガスは該ブームに補間的リフト力(supplemental lifting force)を印加する。安全の目的で、その機構が使用しない時本機構からの圧力を解除することが望ましく、シャットオフバルブ(shutoff valve)が提供される。シャットオフバルブ72が開くと、シリンダー140,ライン150そして室146内の圧力はライン170を通してタンク154へ放圧される。ピストン144が該ガスからの圧力下で図7及び8で示して左へ動くことで室148の圧力は該予め装入された圧力(pre-charge pressure )まで減少する。   For use and operation of the boom support mechanism of the present invention, the support cylinders 18, 140 are attached to the machine between the machine's boom and frame. The exact position, diameter, and stroke of the support cylinders 18, 140 cooperate with the pressure and capacity of the accumulator 142 to maintain proper and consistent support in the lifting of the boom. Must be chosen as such. Accordingly, the size, position and stroke of both the cylinder 140 and accumulator 142 will vary with the application of the present invention. In addition, the placement of the support cylinder 140 must be selected to work cooperatively with the primary boom lift cylinder 14. It is advantageous in some applications to provide a plurality of boom assist cylinders 18, 140 and accumulators 142 for more efficient operation of the assist mechanism of the present invention. The hydraulic line 152 is connected to the tank 154 under the minimum fluid operating level of the tank, and hydraulic fluid is applied from the tank 154 to the hydraulic line 150 in the cylinder 140, chamber 146, primarily from the pump 123 through line 170. . The chamber 148 is pre-charged with the appropriate amount of gas so that when the boom is moved for any position of the boom 20 below its maximum rise, the gas in the chamber 148 will enter the boom. Apply a supplemental lifting force. For safety purposes, it is desirable to release the pressure from the mechanism when the mechanism is not in use, and a shutoff valve is provided. When the shutoff valve 72 is opened, the pressure in the cylinder 140, line 150 and chamber 146 is released through the line 170 to the tank 154. As piston 144 moves to the left as shown in FIGS. 7 and 8 under pressure from the gas, the pressure in chamber 148 decreases to the pre-charge pressure.

該ブームが使われるべき時、シャットオフバルブ172は開かれ、ライン150の圧力は該ブームの動作が始まる時該機械の液圧システムにより急速に回復する。該ブームが初めて上昇する時、該ブーム20の上昇は主として該機械の液圧システムにより行われる。該ブーム20が上げられる時シリンダー140のシャフトは該シリンダー140から益々外方へ延びるが、しかしながら、室148が装入される圧力はピストン144を位置的に保持するので、室146は比較的小さく、室148は比較的大きい。バルブ172は開いた儘置かれ、ポンプ23は、ライン150の液圧圧力が室148の予め装入された圧力と実質的に同じになるまで動作する。次いでバルブ172は閉じる。ブームが図8に示す様に下降すると、支援シリンダー140のシャフトは該シリンダーの中へ動かされ、液圧流体が該シリンダーから該アキュムレーター142の室146へ流れる。ピストン144はガス収容室148の方向へ動かされそれにより室148の寸法を減じ、更に中のガスを圧縮する。   When the boom is to be used, shutoff valve 172 is opened and the pressure in line 150 is quickly restored by the machine's hydraulic system when the boom begins to operate. When the boom is raised for the first time, the boom 20 is raised primarily by the hydraulic system of the machine. When the boom 20 is raised, the shaft of the cylinder 140 extends outwardly from the cylinder 140, however, the pressure at which the chamber 148 is charged holds the piston 144 in position, so that the chamber 146 is relatively small. The chamber 148 is relatively large. Valve 172 is placed open and pump 23 operates until the hydraulic pressure in line 150 is substantially the same as the precharged pressure in chamber 148. Valve 172 is then closed. When the boom is lowered as shown in FIG. 8, the shaft of the assist cylinder 140 is moved into the cylinder and hydraulic fluid flows from the cylinder to the chamber 146 of the accumulator 142. The piston 144 is moved toward the gas storage chamber 148, thereby reducing the size of the chamber 148 and further compressing the gas therein.

該支援システムの圧力は該ブームを単独で上昇させるには充分でないが、しかしながら、該加圧ガスにより該シリンダー140を通してブーム20に作用するリフトは、該ブーム20を上昇させるために該主リフトシリンダー140から要求される作動力を減じる。主ブームシリンダー140が該ブーム20を上昇させるよう動作する時、該圧縮されたガスはブーム20を上昇させることで該主シリンダー140を支援する。室148内の圧縮されたガスはピストン144を図8に示す左へ強制するが、それは支援シリンダー140の動作を通してブーム20を上方へ強制する効果を有する。かくして該ブーム20を上昇させるために要するエネルギーの大部分は該加圧ガスにより供給され、該ガスの加圧は、該圧縮されたガスが、該ブーム20下降時の既支出運動エネルギーの前の廃物(waste)により更に圧縮されることで、何等追加エネルギー支出を要しない。該ブーム20の下降は該ピストン144を動かし、それにより該ガスを圧縮し、該ガスは次いで該ブームが再び上昇させられる時該主シリンダー14を出る。   The pressure of the support system is not sufficient to raise the boom alone, however, the lift acting on the boom 20 through the cylinder 140 by the pressurized gas causes the main lift cylinder to raise the boom 20. The operating force required from 140 is reduced. As the main boom cylinder 140 operates to raise the boom 20, the compressed gas assists the main cylinder 140 by raising the boom 20. The compressed gas in chamber 148 forces piston 144 to the left as shown in FIG. 8, which has the effect of forcing boom 20 upward through the operation of assist cylinder 140. Thus, most of the energy required to raise the boom 20 is supplied by the pressurized gas, and the pressurization of the gas causes the compressed gas to flow before the spent kinetic energy when the boom 20 is lowered. By further compressing with waste, no additional energy expenditure is required. The lowering of the boom 20 moves the piston 144, thereby compressing the gas, which then exits the main cylinder 14 when the boom is raised again.

上昇した質量内にあるポテンシャルエネルギーは該ブーム20が下降させられる時運動エネルギーに変換されるが、支援シリンダー140の圧縮ガス内に蓄えられるポテンシャルエネルギーとして、本機構により特に再取り込みされる。該ブーム20を上昇させるのに要する全エネルギーは本機構を有しても、有さなくても同じに留まる。しかしながら、該ブーム支援機構が使われる時、該ブームを上昇させるため要する全エネルギーの1部は該支援シリンダー140の該圧縮ガスにより供給される。かくして、前のリフトサイクル中に該システムに持ち込まれるエネルギーは、該ブーム20が下降させられる時該ガスを更に圧縮するため使われる。従って、次のサイクル部分で該ブームを上昇させるのに要する全エネルギーの1部分は、支援シリンダー140内に該圧縮ガスにより取り込まれた前のリフトサイクルにより供給される。結果として、本機構は該主液圧シリンダー140に該被負荷ブーム20により作用する反対作用の圧力(counteracting pressure)を減じるが、それは該ガスが該ブーム20が下降させられる時支出される運動エネルギーにより圧縮されるからである。   The potential energy in the raised mass is converted to kinetic energy when the boom 20 is lowered, but is specifically recaptured by this mechanism as potential energy stored in the compressed gas of the support cylinder 140. The total energy required to raise the boom 20 remains the same with or without the mechanism. However, when the boom assist mechanism is used, a portion of the total energy required to raise the boom is supplied by the compressed gas in the assist cylinder 140. Thus, the energy brought into the system during the previous lift cycle is used to further compress the gas when the boom 20 is lowered. Thus, a portion of the total energy required to raise the boom in the next cycle portion is supplied by the previous lift cycle that is taken into the support cylinder 140 by the compressed gas. As a result, the mechanism reduces the counteracting pressure acting on the main hydraulic cylinder 140 by the loaded boom 20, which is the kinetic energy that the gas spends when the boom 20 is lowered. It is because it is compressed by.

液圧圧力が放圧(relieved)された後該バルブ172が閉じている間にもし該ブーム20が上昇させられるならば、チェックバルブ156は開き、埋め合わせ流体(make up fluid)がタンク154から流れるであろう。もしライン150,シリンダー140そして室146が過大に加圧(over pressurized)されるなら、幾らかの流体を該タンクへ放圧するよう安全バルブ156が開くであろう。従って、ライン152及び158とバルブ156及び160は安全目的で提供される。   If the boom 20 is raised while the valve 172 is closed after hydraulic pressure has been relieved, the check valve 156 opens and make-up fluid flows from the tank 154. Will. If line 150, cylinder 140 and chamber 146 are over pressurized, safety valve 156 will open to release some fluid into the tank. Accordingly, lines 152 and 158 and valves 156 and 160 are provided for safety purposes.

該ポンプを動作させるエンジンの様な本発明の機構の種々の部品に提供される支援の結果として、該主液圧シリンダー14は最大出力より少な目に運転され、実質的なコスト節約と燃料消費節約に帰着する様なより小さい容量で提供されてもよい。本ブーム支援機構により提供される支援はブーム20をより速く上昇させ、かくしてブーム操作の各サイクルに要する時間を減じ、該ブームの生産性(productivity)を高める。   As a result of the assistance provided to the various components of the mechanism of the present invention, such as the engine that operates the pump, the main hydraulic cylinder 14 is operated less than maximum power, resulting in substantial cost savings and fuel consumption savings. It may be provided in a smaller capacity that results in The assistance provided by the present boom assist mechanism raises the boom 20 faster, thus reducing the time required for each cycle of boom operation and increasing the productivity of the boom.

ここで幾つかの実施例が開示されたが、示され、説明された実施例と変更品は単に本発明の原理を図解するものであり、種々の変型品が当業者により実施され得るがそれらは本発明及びここに付属する請求項の範囲及び精神から離れるものではないことは理解されるべきである。   While several embodiments have been disclosed herein, the embodiments and modifications shown and described are merely illustrative of the principles of the present invention and various modifications may be made by those skilled in the art. It should be understood that this does not depart from the scope and spirit of the invention and the claims appended hereto.

2構造部材間に結合された支援シリンダーにより支援された液圧回路を有するシステムの1バージョンの部分側面図である。2 is a partial side view of a version of a system having a hydraulic circuit assisted by a support cylinder coupled between two structural members. FIG. 本発明の1バージョンの支援シリンダーの部分側面図である。FIG. 3 is a partial side view of a version of the support cylinder of the present invention. 本発明の支援シリンダーのもう1つのバージョンの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of another version of the support cylinder of the present invention. 本システムにより使われてもよい液圧回路の1バージョンの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a version of a hydraulic circuit that may be used by the system. 補助膨張タンクと、該タンクに該支援シリンダーを結合する回路と、を有する支援シリンダーのバージョンの線図である。FIG. 2 is a diagram of a version of a support cylinder having an auxiliary expansion tank and a circuit coupling the support cylinder to the tank. 掘削機械により使われるシステムの1バージョンの側面図である。1 is a side view of a version of a system used by a drilling machine. 上昇位置のブームを示す本発明の液圧回路のなおもう1つのバージョンの部分側面線図である。FIG. 6 is a partial side view of yet another version of the hydraulic circuit of the present invention showing the boom in the raised position. 降下位置のブームを示す図7のバージョンの部分側面線図である。FIG. 8 is a partial side view of the version of FIG. 7 showing the boom in the lowered position.

符号の説明Explanation of symbols

10 システム
12 液圧回路
14 液圧シリンダー
16 構造部材
18 支援シリンダー
20 ブーム
22 サポート
24 旋回心
26 第1端部
28 第2端部
30 内部
32 媒体
34 ピストン
36 ピストンの周辺
38 ロッド
40 ピストンの1つの側
42 出口端部
44 ロッドの遠位の端部
46 閉じた端部
48 動的室
50 室
52 ベント
54 ピストンの中間部分
56 規定された空間
58 上部端部
60 下部端部
62 液圧流体リザーバー
64 液圧流体ポンプ
66 液圧ライン
68 シリンダー室
70 ピストン
72 ロッド
74 ピストンの1つの側
76 出口端部
78 遠位の端部
80 閉じた端部
82 第1動的内部部分
84 第2動的内部部分
86 液圧流体
88 補助膨張タンク
90 装入ライン
92 放圧ライン
94 第1ポート
96 ポンプ
98 チェックバルブ
100 第2ポート
102 安全バルブ
104 アイ
106 ベアリング
108 ピン
110 1つのバージョン
112 ブーム
123 ポンプ
140 液圧シリンダー又は支援シリンダー
142 支援シリンダー用アキュムレーター
144 移動壁
146 第1室
148 第2室
150、152 液圧ライン
154 液圧流体貯蔵タンク
156 チェックバルブ
158 戻りライン
160 安全バルブ
162 液圧ゲージ
164 液圧ライン
166 圧力ゲージ
168 圧力ライン
170 液圧ライン
172 シャットオフバルブ
























10 system
12 Hydraulic circuit
14 Hydraulic cylinder
16 Structural members
18 Support cylinder
20 boom
22 Support
24 Swivel heart
26 First end
28 Second end
30 inside
32 Medium
34 piston
36 Around the piston
38 rods
40 One side of the piston
42 Exit end
44 Distal end of rod
46 Closed end
48 Dynamic room
50 rooms
52 Vent
54 Middle part of piston
56 Specified space
58 Upper edge
60 Lower edge
62 Hydraulic fluid reservoir
64 Hydraulic fluid pump
66 Hydraulic line
68 cylinder chamber
70 piston
72 rods
74 One side of the piston
76 Exit end
78 Distal end
80 Closed end
82 First dynamic internal part
84 Second dynamic internal part
86 Hydraulic fluid
88 Auxiliary expansion tank
90 charging line
92 Pressure release line
94 1st port
96 pump
98 Check valve
100 Second port
102 Safety valve
104 Eye
106 Bearing
108 pins
110 one version
112 boom
123 pump
140 Hydraulic cylinder or support cylinder
142 Accumulator for support cylinder
144 Moving wall
146 Room 1
148 Room 2
150, 152 Hydraulic line
154 Hydraulic fluid storage tank
156 Check valve
158 Return line
160 Safety valve
162 Hydraulic gauge
164 Hydraulic line
166 Pressure gauge
168 pressure line
170 Hydraulic line
172 Shutoff valve
























Claims (29)

ブームを液圧的に上昇及び下降させるシステムに於いて、前記システムが、ブームサポートに旋回心軸での回転式に結合されたブームと、前記ブーム及び該ブームサポートに結合され、前記ブームを前記ブームサポートに対して制御可能に上昇及び下降させるよう構成された液圧回路と、そして前記ブームに旋回心軸での回転式に取り付けられた第1端部、前記ブームサポートに旋回心軸での回転式に取り付けられた第2端部、及び中に圧縮可能な媒体を有する実質的に中空の内部を備える少なくとも1つの支援シリンダーと、を具備することを特徴とする該システム。   A system for hydraulically raising and lowering a boom, the system being coupled to a boom support rotationally on a pivot axis, coupled to the boom and the boom support, and A hydraulic circuit configured to controllably raise and lower relative to the boom support; and a first end pivotally attached to the boom at a pivot axis; the boom support at the pivot axis The system comprising: a second end rotatably mounted, and at least one assisting cylinder with a substantially hollow interior having a compressible medium therein. 前記液圧回路が少なくとも1つの液圧シリンダーを備えており、各前記シリンダーが前記ブームに旋回心軸での回転式に取り付けられた上端と前記ブームサポートに旋回心軸での回転式に取り付けられた下端とを有することを特徴とする請求項1の該システム。   The hydraulic circuit comprises at least one hydraulic cylinder, each cylinder being rotatably attached to the boom at a pivot axis and a boom support to the boom support. The system of claim 1 having a lower end. 各前記液圧シリンダーが室と、前記室内に移動可能に設置されたピストンと、そして前記ピストンの1つの側に取り付けられたロッドとを有しており、前記ロッドは前記室の出口端部からシール可能な仕方で延び、前記上端を有する遠位の端部を有しており、前記室は前記出口端部に概ね相対する閉じた端部を有しており、前記下端は前記閉じた端部の外部にあり、前記室の第1動的内部部分は前記閉じた端部と前記ピストンの間に配置されており、第2動的内部部分は前記1つの側と前記出口端部の間に配置されており、前記第1及び第2動的内部部分の各々は液圧流体を有し、前記液圧回路と流体的に連通していることを特徴とする請求項2の該システム。   Each hydraulic cylinder has a chamber, a piston movably installed in the chamber, and a rod attached to one side of the piston, the rod from the outlet end of the chamber Extending in a sealable manner and having a distal end having said upper end, said chamber having a closed end generally opposite said outlet end, said lower end being said closed end The first dynamic internal portion of the chamber is disposed between the closed end and the piston, and the second dynamic internal portion is between the one side and the outlet end. 3. The system of claim 2, wherein each of the first and second dynamic interior portions includes hydraulic fluid and is in fluid communication with the hydraulic circuit. 前記圧縮可能な媒体がガスであることを特徴とする請求項1の該システム。   The system of claim 1, wherein the compressible medium is a gas. 前記ガスが、窒素、他の非爆発性ガス、そしてそれらの組み合わせから成るガスのグループから選択されることを特徴とする請求項4の該システム。   The system of claim 4, wherein the gas is selected from the group of gases consisting of nitrogen, other non-explosive gases, and combinations thereof. 前記ガスが窒素であることを特徴とする請求項4の該システム。   The system of claim 4, wherein the gas is nitrogen. 前記支援シリンダーが更に、前記内部内のその周辺付近にシール可能に設置された移動可能なピストンと前記ピストンの1つの側に取り付けられその出口端部で前記内部から延びるロッドとを備えており、前記ロッドは前記第1端部を含む遠位の端部を有しており、前記内部は更に前記出口端部と概ね相対する閉じた端部を有することを特徴とする請求項1の該システム。   The support cylinder further comprises a movable piston sealably installed near its periphery within the interior and a rod attached to one side of the piston and extending from the interior at its outlet end; The system of claim 1, wherein the rod has a distal end including the first end, and the interior further has a closed end generally opposite the exit end. . 前記内部と前記ピストンは前記閉じた端部と前記ピストンとの間に配置された動的室を規定することを特徴とする請求項7の該システム。   8. The system of claim 7, wherein the interior and the piston define a dynamic chamber disposed between the closed end and the piston. 前記ロッドはその中に室を有しており、前記室は前記ピストン内の少なくとも1つの中間のベントを通して前記動的室と流体的に連通していることを特徴とする請求項8の該システム。   9. The system of claim 8, wherein the rod has a chamber therein, the chamber being in fluid communication with the dynamic chamber through at least one intermediate vent in the piston. . 前記圧縮可能な媒体は、前記液圧回路が前記ブームを下降させるよう使われる時相互に流体的に連通している前記室と前記動的室とにより規定された空間内で圧縮されさせられ、前記圧縮可能な媒体は前記支援シリンダー内にポテンシャルエネルギーを発生する圧力で、かつ、前記ポテンシャルエネルギーが、前記第1端部で前記ブーム上に概ね上方への力を印加するために前記ピストン上に前記空間内で印加される該圧力により前記ロッドを前記内部から延びさせる運動エネルギーに変換された時、次に前記ブームを上昇させるよう前記液圧回路を支援するのに充分な該圧力に、圧縮されることを特徴とする請求項9の該システム。   The compressible medium is compressed in a space defined by the chamber and the dynamic chamber in fluid communication with each other when the hydraulic circuit is used to lower the boom; The compressible medium is at a pressure that generates potential energy in the support cylinder, and the potential energy is applied on the piston to apply a generally upward force on the boom at the first end. When the pressure applied in the space is converted into kinetic energy that causes the rod to extend from the interior, it is then compressed to the pressure sufficient to assist the hydraulic circuit to raise the boom. 10. The system of claim 9, wherein: 前記圧縮可能な媒体は前記液圧回路が前記ブームを下降させるよう使われる時前記動的室内で圧縮されさせられており、前記圧縮可能な媒体は前記支援シリンダー内にポテンシャルエネルギーを発生する圧力で、かつ、前記ポテンシャルエネルギーが、前記第1端部で前記ブーム上に概ね上方への力を印加するために前記ピストン上に前記動的室内で印加される該圧力により前記ロッドを前記内部から延びさせる運動エネルギーに変換された時、次に前記ブームを上昇させるよう前記液圧回路を支援するのに充分な該圧力に、圧縮されることを特徴とする請求項8の該システム。   The compressible medium is compressed in the dynamic chamber when the hydraulic circuit is used to lower the boom, and the compressible medium is at a pressure that generates potential energy in the support cylinder. And the potential energy extends from the interior to the rod by the pressure applied in the dynamic chamber on the piston to apply a generally upward force on the boom at the first end. 9. The system of claim 8, wherein when converted to kinetic energy, the system is compressed to the pressure sufficient to assist the hydraulic circuit to then raise the boom. 前記内部は約12.7cm(約5インチ)と約29.21cm(約11.5インチ)の間の内径を有することを特徴とする請求項7の該システム。   The system of claim 7, wherein the interior has an inner diameter of between about 5 inches and about 11.5 inches. 前記内径が約25.4cm(約10インチ)であることを特徴とする請求項12の該システム。   13. The system of claim 12, wherein the inner diameter is about 10 inches. 前記内径が約16.51cm(約6.5インチ)であることを特徴とする請求項12の該システム。   13. The system of claim 12, wherein the inner diameter is about 6.5 inches. 前記室が約5.08cm(約2インチ)と約15.24cm(約6インチ)の間の内径であることを特徴とする請求項9の該システム。   The system of claim 9, wherein the chamber has an inner diameter between about 2 inches and about 6 inches. 前記内径が約11.43cm(約4.5インチ)であることを特徴とする請求項15の該システム。   The system of claim 15, wherein the inner diameter is about 4.5 inches. 前記支援シリンダーが約88.9cm(約35インチ)と約177.8cm(約70インチ)の間の行程距離を有することを特徴とする請求項1の該システム。   The system of claim 1, wherein the support cylinder has a stroke distance of between about 35 inches and about 70 inches. 前記行程距離が約124.46cm(約49インチ)であることを特徴とする請求項17の該システム。   The system of claim 17, wherein the stroke distance is about 49 inches. 発生される前記ポテンシャルエネルギーが約88、960N(約20,000ポンド)と約311、360N(約70、000ポンド)の間の大きさのある力を印加するよう変換されることを特徴とする請求項10又は請求項11の該システム。   The potential energy generated is converted to apply a force having a magnitude between about 88,960 N (about 20,000 pounds) and about 311,360 N (about 70,000 pounds). 12. The system of claim 10 or claim 11. 更に前記内部に流体的に接続された膨張タンクを具備しており、前記膨張タンクが前記圧縮可能な媒体の追加量を含むことを特徴とする請求項7の該システム。   8. The system of claim 7, further comprising an expansion tank fluidly connected to the interior, wherein the expansion tank contains an additional amount of the compressible medium. 更に装入ラインと放圧ラインとを具備しており、前記装入ラインは前記タンクを前記閉じた端部の近くの第1ポートで前記内部に流体的に接続しており、前記装入ラインは中の前記ピストンの位置に対する望ましい最小圧力を中で達成するために前記タンクからの前記圧縮可能な媒体を前記内部に装入するよう構成されており、前記放圧ラインは前記閉じた端部の近くの第2ポートで前記内部に前記タンクを流体的に接続し、前記放圧ラインは、前記内部の現実の圧力がしきい値圧力を越える時は前記第2ポートを通して前記内部から前記タンクへ前記圧縮可能な媒体を取り除くよう構成されることを特徴とする請求項20の該システム。   The charging line further includes a charging line and a pressure releasing line, the charging line fluidly connecting the tank to the interior at a first port near the closed end, and the charging line. Is configured to charge the interior of the compressible medium from the tank to achieve a desired minimum pressure relative to the position of the piston therein, the pressure relief line being at the closed end The tank is fluidly connected to the interior at a second port near the interior and the pressure relief line is connected to the tank from the interior through the second port when the internal actual pressure exceeds a threshold pressure. 21. The system of claim 20, wherein the system is configured to remove the compressible medium. 更に前記タンクと前記第1ポートの間の前記装入ライン上にポンプを具備しており、前記ポンプは前記圧縮可能な媒体を前記タンクから前記内部へ運ぶよう構成されることを特徴とする請求項21の該システム。   A pump is further provided on the charging line between the tank and the first port, the pump being configured to carry the compressible medium from the tank to the interior. Item 21. The system according to Item 21. 更に前記第1ポートの方向でのみ前記装入ラインを通る流体流れを可能にするよう構成されたチェックバルブを前記装入ライン上に具備することを特徴とする請求項22の該システム。   23. The system of claim 22, further comprising a check valve on the charging line configured to allow fluid flow through the charging line only in the direction of the first port. 更に前記放圧ライン上に安全バルブを具備しており、前記安全バルブは前記内部が前記しきい値圧力に到達した時前記圧縮可能な媒体が前記第2ポートから出ることを可能にするため開くよう構成されることを特徴とする請求項21の該システム。   In addition, a safety valve is provided on the pressure relief line, the safety valve being opened to allow the compressible medium to exit the second port when the interior reaches the threshold pressure. The system of claim 21, wherein the system is configured as follows. 各前記液圧シリンダーは2重作用液圧シリンダーを有しており、前記液圧回路は少なくとも1つの液圧ポンプと流体的に連通する液圧流体リザーバーを備えており、前記液圧ポンプは、前記第1及び第2動的内部部分へ前記ポンプを接続する液圧ラインを通して、液圧流体を前記第1動的内部部分か又は前記第2動的内部部分か何れかへ選択的に供給するよう構成されており、前記液圧ポンプにより液圧流体を供給されない前記第1及び第2動的内部部分の1つから前記液圧流体を導くために前記第1及び第2動的内部部分を前記リザーバーに接続するために追加の液圧ラインが提供されることを特徴とする請求項3の該システム。   Each hydraulic cylinder has a dual working hydraulic cylinder, the hydraulic circuit includes a hydraulic fluid reservoir in fluid communication with at least one hydraulic pump, the hydraulic pump comprising: Hydraulic fluid is selectively supplied to either the first dynamic internal portion or the second dynamic internal portion through a hydraulic line connecting the pump to the first and second dynamic internal portions. The first and second dynamic internal portions are configured to direct the hydraulic fluid from one of the first and second dynamic internal portions that are not supplied with hydraulic fluid by the hydraulic pump. 4. The system of claim 3, wherein an additional hydraulic line is provided for connection to the reservoir. 前記液圧回路が少なくとも1つの液圧シリンダーを備えており、各前記液圧シリンダーは前記ブームに旋回心軸での回転式に取り付けられた上端と前記ブームサポートに旋回心軸での回転式に取り付けられた下端とを有しており、前記液圧シリンダーは更に室と、前記室内に移動可能に設置されたピストンと、そして前記ピストンの1つの側に取り付けられたロッドとを有しており、前記ロッドは前記室の出口端部から延び前記上端を含む遠位の端部を有しており、前記室は前記出口端部に概ね相対する閉じた端部を有しており、前記下端は前記閉じた端部の外部にあり、前記室の少なくとも第1動的内部部分は前記閉じた端部と前記ピストンとの間に配置されており、前記第1動的内部部分は液圧流体を含み、前記液圧回路と流体的に連通しており、前記支援シリンダーは更に前記内部内にシール可能に設置された移動可能な支援ピストンと、前記支援ピストンの1つの側に取り付けられ支援シリンダー出口端部で前記内部から延びる支援ロッドとを備えており、前記支援ロッドは前記第1端部を含む遠位の端部を有しており、前記内部は更に前記支援シリンダー出口端部と概ね相対する支援シリンダーの閉じた端部を有しており、前記内部と前記支援ピストンは前記支援シリンダーの閉じた端部と前記支援ピストンとの間に配置された動的室を規定しており、前記圧縮可能な媒体は前記液圧回路が前記ブームを下降させるために前記ロッドを前記室内へ引き込めるため使われる時前記動的室内に圧縮され、前記支援ロッドは同時に前記内部内へ引き込められ、前記圧縮可能な媒体の圧縮は前記動的室内の現実の圧力を増加させ、中にポテンシャルエネルギーを発生し、前記支援シリンダーは前記ポテンシャルエネルギーを、前記液圧回路が前記室から前記ロッドを延ばすため使用される時前記ブームの次の上昇を支援する運動エネルギーに変換するよう構成されており、前記液圧回路は、前記支援ロッドを延ばし前記第1端部で前記ブームに概ね上方への力を印加するために前記支援シリンダー内で使われる該運動エネルギーの結果として、より少ないエネルギーを支出することを特徴とする請求項1の該システム。   The hydraulic circuit comprises at least one hydraulic cylinder, each hydraulic cylinder being pivotally attached to the boom at a pivot axis and pivotally pivoted to the boom support. The hydraulic cylinder further has a chamber, a piston movably installed in the chamber, and a rod attached to one side of the piston. The rod extends from the outlet end of the chamber and has a distal end including the upper end; the chamber has a closed end generally opposite the outlet end; and the lower end Is external to the closed end, and at least a first dynamic internal portion of the chamber is disposed between the closed end and the piston, the first dynamic internal portion being a hydraulic fluid And in fluid communication with the hydraulic circuit The support cylinder further comprises a movable support piston sealably installed within the interior, and a support rod attached to one side of the support piston and extending from the interior at the support cylinder outlet end. The support rod has a distal end including the first end, and the interior further includes a closed end of the support cylinder generally opposite the support cylinder exit end. The interior and the support piston define a dynamic chamber disposed between a closed end of the support cylinder and the support piston, and the compressible medium has the hydraulic circuit connected to the boom When used to retract the rod into the chamber to lower the chamber, it is compressed into the dynamic chamber, and the support rod is simultaneously retracted into the interior to compress the compressible medium. Compression increases the actual pressure in the dynamic chamber and generates potential energy therein, and the support cylinder uses the potential energy when the hydraulic circuit is used to extend the rod from the chamber. Configured to convert kinetic energy to assist in the next lift of the boom, wherein the hydraulic circuit extends the support rod to apply a generally upward force to the boom at the first end. 2. The system of claim 1, wherein less energy is expended as a result of the kinetic energy used in the support cylinder. 前記第1及び第2端部そして前記上端及び下端がアイを備えることを特徴とする請求項2の該システム。   The system of claim 2, wherein the first and second ends and the upper and lower ends comprise eyes. 各前記アイがベアリングを有することを特徴とする請求項27の該システム。   28. The system of claim 27, wherein each eye has a bearing. 各前記ベアリングが直径で約5.08cm(約2インチ)と約15.24cm(約6インチ)の間の寸法のピンを受けるよう構成されることを特徴とする請求項28の該システム。   29. The system of claim 28, wherein each of the bearings is configured to receive a pin having a diameter between about 2 inches and about 6 inches.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180111298A (en) * 2017-03-31 2018-10-11 구현서 Reversing cylinder position fixing device for Die spotting press

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