JP2009506284A - 面積制御されるバイパスを有する油圧システム - Google Patents

Abstract

本開示は、第１の加圧流体源（２０２）と、少なくとも１つの流体アクチュエータ（１８）とを有する油圧システム（２００）に関する。さらに、油圧システムは、第１の加圧流体源と少なくとも１つの流体アクチュエータとの間に配置された第１の弁（２０８）を含む。第１の弁は、第１の加圧流体源からタンク（２０６）に加圧流体を選択的に連通させるように構成され、第１の弁は、第１の命令（３１２）に応答して移動可能である。第１の命令は、第１の弁の所定の流れ面積に少なくとも部分的に基づく。

Description

本開示は油圧システムに関し、より詳しくは、面積制御されるバイパスを有する油圧システムに関する。

例えば、掘削機、ブルドーザ、ローダ、モータグレーダのような作業機械、及び他の種類の重機は、典型的に、様々な仕事を達成するために１つ以上の油圧アクチュエータを使用する。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１つ以上のポンプに流体連結される。電気油圧弁装置は、典型的に、ポンプとアクチュエータとの間に連結されて、アクチュエータのチャンバへのおよびそこからの加圧流体の流量及び方向を制御する。

電気油圧弁装置は、単弁装置又は多弁装置を含むことが多い。単弁装置は、典型的に、流れをチャンバ内におよびそこから導くために、固定流れ面積を有する２つのみの位置を有する弁を含む。単弁装置はまた、所望のフィードバックをオペレータに提供し得る流体流をポンプからリザーバに導くバイパスオリフィスを含んでもよい。オペレータフィードバックは、アクチュエータの抵抗性の移動中に、アクチュエータに対する負荷が増加した場合、例えば、作業器具が軟らかい土から硬い土に移行した場合に生じる可能性がある。アクチュエータの抵抗性の移動は、油圧システム内の圧力を高め、これにより、バイパスオリフィスを通してリザーバへの流体流の増加が引き起こされる。このように、オペレータは、アクチュエータ及び／又は機械構成要素のより遅い移動を感知することがあり、関連の構成要素を移動させるために、さらに制御レバーを作動する必要性を感知することがあり、エンジンサージを感知して油圧システムへの流体供給を増すことがあり、及び／又は他の様々な動作上の変化を感知することがある。

多弁装置は、アクチュエータのそれぞれのチャンバ内へのおよびそこからの流体の独立制御を可能にすることによって、単弁装置に対し柔軟性の向上を提供する。しかし、多弁装置は、バイパスオリフィスを含まないことがあり、したがって、作業機械の運転中にオペレータへのフィードバックに悪影響を及ぼすことがある。

さらに、流体をアクチュエータに供給し得るポンプは、ポンプの潤滑及び冷却を維持するために、ポンプを通した連続的な流体流をしばしば必要とする。さらに、多ポンプシステムでは、いくつかのアクチュエータは、１つのポンプからの加圧流体を必要とするに過ぎない可能性があり、一方、他のアクチュエータは１つ以上ポンプからの加圧流体を必要とする可能性がある。したがって、不必要な流体流が油圧システムの部分内で供給され、望まない圧力増加、及び／又はエネルギの浪費をもたらす可能性がある。

ルンツマン（Ｌｕｎｚｍａｎ）に交付された（特許文献１）は、油圧アクチュエータ用の制御システム及び方法を開示している。（特許文献１）は、圧力下の流体を油圧アクチュエータに供給する可変流量油圧ポンプを有する油圧システムを含む。（特許文献１）はまた、油圧アクチュエータへの油圧流体の流れを制御するように動作する閉鎖中心弁と、流体リザーバへの油圧流体の流れを制御するように動作する別個のバイパス弁とを含む。閉鎖中心弁の行程信号の効果を計算する別個のバイパス制御器を有する制御システムが、別個のバイパス弁を応答制御する。別個のバイパス制御器は、閉鎖中心弁の行程信号の効果を計算し、圧力変調に基づき信号を誘導して別個のバイパス弁を制御する。

（特許文献１）は、リザーバへの加圧流体流を制御するための別個のバイパス弁を含むことが可能であるが、バイパス弁は、アクチュエータが必要とする流れを迂回させる可能性があり、このことは、油圧アクチュエータの移動速度を低下させる可能性があり、望ましくない。さらに、（特許文献１）は、複雑なポンプ及び弁制御システムを必要とする可能性がある。

米国特許第５，５４０，０４９号明細書

本開示は、上述した問題の１つ以上を克服することに向けられる。

第１の形態において、本開示は油圧システムに関する。油圧システムは、第１の加圧流体源と、少なくとも１つの流体アクチュエータとを含む。さらに、油圧システムは、第１の加圧流体源と少なくとも１つの流体アクチュエータとの間に配置された第１の弁を含む。第１の弁は、第１の命令に応答して第１の加圧流体源からタンクに加圧流体を選択的に連通させるように構成される。第１の命令は、第１の弁の所定の流れ面積に少なくとも部分的に基づく。

他の形態において、本開示は油圧システムを作動する方法に関する。本方法は、流体を加圧することと、加圧流体を第１の弁に向かって導くこととを含む。第１の弁は、第１の流路と第１の弁ステムとを有する。本方法はまた、加圧流体の量を流路を通してタンクに選択的に導くことを含む。さらに、本方法は、オペレータ入力と第１の弁の所定の流れ面積とに少なくとも部分的に応答して、流路の面積を選択的に変更することを含む。

図１は、典型的な作業機械１０を示している。作業機械１０は、例えば、採鉱、建設、農業のような産業、又は公知の他の任意の産業と関連するある種類の作業を実行する固定又は移動機械であり得る。例えば、作業機械１０は、掘削機、バックホー、ローダ、ブルドーザ、モータグレーダのような土工機械、又は他の任意の土工機械であり得る。作業機械１０は、フレーム１２、作業器具１４、油圧アクチュエータ１８、２０、２２、オペレータインタフェース１６、牽引装置２４、及び動力源２６を含むことが可能である。

フレーム１２は、作業機械１０を支持する任意の構造ユニットを含んでもよい。フレーム１２は、例えば、動力源２６を牽引装置２４に連結する固定ベースフレーム、作業器具１４を牽引装置２４及び動力源２６に連結するリンケージシステムの移動可能なフレーム部材、又は公知の他の任意のフレームであり得る。

作業器具１４は、仕事の実行に使用される任意の装置を含んでもよく、オペレータインタフェース１６によって制御可能であり得る。例えば、作業工具１４は、ブレード、バケット、シャベル、リッパ、推進装置、及び／又は公知の他の任意の仕事実行装置を含んでもよい。作業器具１４は、直接旋回軸を介して、リンケージシステムの１つ以上の部材を形成する油圧アクチュエータ１８、２０、２２を有するリンケージシステムを介して、又は他の任意の適切な方法でフレーム１２に連結可能である。作業器具１４は、公知の他の任意の方法で、フレーム１２に対し旋回、回転、摺動、揺動、及び／又は移動するように構成可能である。

オペレータインタフェース１６は、例えば、作業器具１４の移動、牽引装置２４の移動、フレーム１２の移動、及び／又は作業機械１０の任意の他の適切な動作のような所望の動作を示すオペレータからの入力を受信するように構成可能である。具体的に、オペレータインタフェース１６は、例えば、オペレータステーションの一方の側面に配置された多軸ジョイスティックのような作業機械１０の構成要素を位置付ける及び／又は方向付けるように構成された比例型制御器を含み得る１つ以上オペレータインタフェース装置２８を含んでもよい。オペレータインタフェース１６内に、例えば、ホイール、ノブ、プッシュプル装置、スイッチ、ペダル、及び公知の他のオペレータインタフェース装置のような追加の及び／又は異なるオペレータインタフェース装置２８を含めてもよいことが考えられる。

油圧アクチュエータ１８、２０、２２のそれぞれは、ピストン・シリンダ装置、油圧モータ、及び／又は１つ以上の流体チャンバを有する他の任意の公知の油圧アクチュエータを含んでもよい。例えば、油圧アクチュエータ１８、２０、２２のそれぞれは、シリンダを画定する管と、シリンダを第１のチャンバ及び第２のチャンバに分離するピストンとを含んでもよい。加圧流体を第１及び第２のチャンバに選択的に供給して、管に対するピストンの運動に作用するピストンを隔てた圧力差を生成することが可能である。油圧アクチュエータ１８、２０、２２のそれぞれの結果として得られる拡張及び収縮は、フレーム１２及び／又は作業工具１４の移動を補助するように機能することが可能である。

牽引装置２４は、作業機械１０のそれぞれの側面（１つのみの側面を図示）に配置された履帯を含んでもよい。代わりに、牽引装置２４は、車輪、ベルト、又は他の牽引装置を含んでもよい。牽引装置２４は、操舵可能でも、そうでなくてもよい。牽引装置２４は、油圧制御、機械制御、電気制御、又は他の任意の適切な方法で制御してもよいことが考えられる。

動力源２６は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、ガス燃料駆動エンジンのようなエンジン、又は公知の他の任意のエンジンを含んでもよい。動力源２６は、例えば、牽引装置２４のような作業機械１０の様々な構成要素にエネルギを供給するように構成可能である。代わりに、動力源２６は、燃料電池、電力貯蔵装置、電気又は油圧モータのような他の動力源、又は公知の他の動力源を含んでもよいことが考えられる。

図２に示したように、さらに、作業機械１０は、その運転に作用するために制御システム１００及び油圧システム２００を含んでもよい。制御システム１００は、油圧システム２００の動作に作用するように協働する様々な構成要素を含んでもよい。具体的に、制御システム１００は、オペレータインタフェース装置２８を介してオペレータ入力を受信し、それに応答して油圧システム２００の１つ以上の構成要素を作動するように構成可能である。油圧システム２００は、作業機械１０の１つ以上の構成要素の動作に作用するように協働する様々な構成要素を含んでもよい。具体的に、油圧システム２００は、加圧流体の圧力及び／又は流れを操作して、油圧アクチュエータ１８、２０、２２の移動に作用し、この結果、例えば、作業器具１４及び／又はフレーム１２の移動に作用するように構成可能である。

制御システム１００は、制御器１０４及び通信ライン１０６、１０８、１１０、１１２と１１４を含むことが可能である。制御器１０４は、油圧システム２００の動作を制御するように構成された単一のマイクロプロセッサ又は多数のマイクロプロセッサを含んでもよい。制御器１０４は、メモリ、データ記憶デバイス、通信ハブ、及び／又は公知の他の構成要素を含んでもよい。制御器１０４は、別個の制御器として構成するか、及び／又は作業機械１０の様々な追加機能を制御できる一般的な作業機械制御システム内に一体化してもよいことが考えられる。

制御器１０４は、通信ライン１０６を介してオペレータインタフェースデバイス２８から入力を受信するように構成可能である。制御器１０４はまた、例えば、マップ、式、及び／又はルックアップテーブルのような１つ以上のリレーショナルデータベースにアクセスするように構成可能である。制御器１０４は、受信された入力及びアクセスされたデータベースに基づき第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４及び第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０に命令することが可能である。例えば、制御器１０４は、通信ライン１１２、１１４を介して第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０にそれぞれ面積命令を発することが可能である。制御器１０４はまた、通信ライン１０８、１１０を介し流れ命令を発して、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４をそれぞれ作動することが可能である。

油圧システム２００は、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４及び第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０に加えて、タンク２０６、液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８、コンバイナ弁２３０、リリーフ弁２３２、及びチェック弁２６２、２６４、２６６、２６８を含んでもよい。さらに、油圧システム２００は、その様々な構成要素を流体連結する複数の通路２５０、２５２、２５４、２５６、２５８、２６０を含んでもよい。油圧システム２００は、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４から加圧流体流を選択的に導いて、油圧アクチュエータ１８、２０、２２の移動に選択的に作用するように構成可能である。油圧システム２００は、例えば、圧力センサ、温度センサ、位置センサ、制限オリフィス、アキュムレータ、及び／又は公知の他の構成要素のような追加及び／又は異なる構成要素を含んでもよいことが考えられる。

第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、加圧流体流を生成するように構成可能であり、また斜板式ポンプ、可変ピッチプロペラポンプのような可変容量型ポンプ、及び／又は公知の他の加圧流体源を含んでもよい。第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、例えば、カウンタシャフト、ベルト、電気回路によって、又は他の任意の適切な方法で、動力源２６に駆動可能に連結可能である。第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、タンク２０６と液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８との間に配置してもよい。

タンク２０６は、流体供給を保持するように構成されたリザーバを含んでもよい。流体は、例えば、専用の油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又は公知の他の任意の作動流体を含んでもよい。作業機械１０内の１つ以上の油圧システムは、タンク２０６から流体を引き、またタンク２０６に流体を戻すことが可能である。油圧システム２００を多数の別個の流体タンクに連結してもよいことも考えられる。

第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０のそれぞれは、タンク２０６への加圧流体流を調整するように構成可能である。第１のバイパス弁２０８は、第１の加圧流体源２０２と第１の上流側通路２５０との間に配置することが可能である。第２のバイパス弁２１０は、第２の加圧流体源２０４と第２の上流側通路２５２との間に配置することが可能である。具体的に、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０のそれぞれは、弁孔に支持されたばね付勢の弁ステムを含んでもよい。弁ステムは、ソレノイドで作動され、また流体流のタンク２０６への流れが遮断される第１の位置と、タンク２０６への最大の流体流の流れが可能にされる第２の位置との間で比例移動するように構成可能である。第１の位置と第２の位置との間の弁ステムの比例移動は、タンク２０６への加圧流体流の流れの増大を可能にし得る。比例弁ステムは、例えば線形的のように公知の任意の方法で、加圧流体流を変更してもよいことが考えられる。代わりに、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。

液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８のそれぞれは、加圧流体を第１及び第２の上流側通路２５０、２５２の個々の通路から関連の油圧アクチュエータ１８、２０、２２に選択的に連通させ、また加圧流体を関連の油圧アクチュエータ１８、２０、２２から第１及び第２の下流側通路２５４、２５６の個々の通路に選択的に連通させるように構成された１つ以上の弁及び／又は流体通路を含むことが可能である。関連の油圧アクチュエータ１８、２０、２２にまたそこから連通された加圧流体は、当該アクチュエータの移動に作用し得る。２つ以上の液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８は協働して、単一の油圧アクチュエータの移動に共同で作用してもよいことが考えられる。制御器１０４は、液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８の作動を制御してもよいことも考えられる。理解しやすくするため、液圧機器２１２のみについて以下に説明する。しかし、その説明は、液圧機器２１４、２１６、２１８に適用できることが指摘される。

液圧機器２１２は、第１の上流側通路２５０から油圧アクチュエータ１８の第１及び第２のチャンバに加圧流体を選択的に連通させ、また油圧アクチュエータ１８の第１及び第２のチャンバから第１の下流側通路２５４に加圧流体を選択的に連通させて、油圧アクチュエータ１８の移動に作用するように構成された単一弁又は多弁装置を含むことが可能である。例えば、液圧機器２１２は、上流側通路２５０から油圧アクチュエータ１８の第１及び第２のチャンバに加圧流体をそれぞれ導くために、第１及び第２の構成弁を含んでもよく、また油圧アクチュエータ１８の第１及び第２のチャンバから第１の下流側通路２５４に加圧流体を導くために第３及び第４の構成弁を含んでもよい。液圧機器２１２の要素は、制御器１０４及び／又は別個の制御器によって制御してもよいことが考えられる。さらに、液圧機器２１２は、圧力センサ、アキュムレータ、温度センサのような他の様々な構成要素、及び／又は公知の他の構成要素を含んでもよいことも考えられる。

第１の上流側通路２５０及び第２の上流側通路２５２は、コンバイナ弁２３０によって流体連結することが可能である。コンバイナ弁２３０は、弁孔に支持されたばね付勢の弁ステムを含んでもよい。弁ステムは、ソレノイドで作動され、また第１の位置と第２の位置との間で移動するように構成可能である。コンバイナ弁２３０は、第１の位置で、例えば、適切に方向付けられるチェック弁によって、第１の上流側通路２５０から第２の上流側通路２５２への流体流を可能にし、第２の上流側通路２５２から第１の上流側通路２５０への流体流を遮断することが可能である。コンバイナ弁２３０は、第２の位置で、第１及び第２の上流側通路２５０、２５２の両方にまた両方から自由に流れることを可能にし得る。代わりに、コンバイナ弁２３０は、制御器１０４によって制御してもよく、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことが考えられる。代わりに、コンバイナ弁２３０は、第１の上流側通路２５０と第２の上流側通路２５２との間の流体流を可能にする第１の位置と、第１の上流側通路２５０と第２の上流側通路２５２との間の流体流を遮断する第２の位置との間で移動するように構成された二位置弁を含んでもよいことも考えられる。コンバイナ弁２３０は、第１及び第２の上流側通路２５０、２５２の間の流体流を両方向で略遮断する、及び／又は単一方向で略遮断することを可能にするようにそれぞれが構成された任意の数の位置を含んでもよいことがさらに考えられる。

リリーフ弁２３２は、第１及び第２の加圧流体源の下流に流体連結することが可能である。リリーフ弁２３２は、所定圧力を上回る第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４の下流側の圧力に応答して、弁閉位置に向かってばね付勢されかつ弁開位置に移動可能な弁要素を有することが可能である。このようにして、リリーフ弁２３２は、加圧流体のタンク２０６への排出を可能にすることによって、油圧システム２００内の圧力スパイクを低減するように構成可能である。

さらに、油圧システム２００は、加圧流体の流れを制御するために、複数のチェック弁２６２、２６４、２６６、２６８を含むことが可能である。具体的に、油圧システム２００は、第１の流体通路２５８からリリーフ弁２３２への流れを可能にするために、またリリーフ弁２３２から第１の流体通路２５８への流れを遮断するために、第１のチェック弁２６２を含んでもよい。同様に、油圧システム２００は、第２の流体通路２６０からリリーフ弁２３２への流れを可能にするために、またリリーフ弁２３２から第２の流体通路２６０への流れを遮断するために、第２のチェック弁２６４を含んでもよい。したがって、第１及び第２のチェック弁２６２、２６４は、タンク２０６から第１及び第２の流体通路２５８、２６０への加圧流体流を禁止することが可能である。油圧システム２００はまた、第１の流体通路２５８から第１の上流側流体通路２５０への加圧流体流を可能にするために、また第１の上流側流体通路２５０から第１の流体通路２５８への加圧流体流を遮断するために、第３のチェック弁２６６を含むことが可能である。同様に、油圧システム２００は、第２の流体通路２６０から第２の上流側流体通路２５２への加圧流体流を可能にするために、また第２の上流側流体通路２５２から第２の流体通路２６０への加圧流体流を遮断するために、第４のチェック弁２６８を含むことが可能である。したがって、第３及び第４のチェック弁２６６、２６８は、第１の加圧流体源２０２から第２のバイパス弁２１０への加圧流体流を禁止することが可能であり、また第２の加圧流体源２０４から第１のバイパス弁２０８への加圧流体流を禁止することが可能である。

図３は、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０を制御するための典型的なアルゴリズム３００を示している。単に理解しやすくするため、第１の加圧流体源２０２及び第１のバイパス弁２０８を参照して、アルゴリズム３００について以下に説明する。しかし、アルゴリズム３００は、第２の加圧流体源２０４及び第２のバイパス弁２１０に適用できることが指摘される。

アルゴリズム３００は、オペレータインタフェース装置２８からの入力信号を受信して、第１のバイパス弁２０８及び第１の加圧流体源２０２を制御するための信号を出力することが可能である。アルゴリズム３００は、オペレータインタフェース命令３０２を受信し、リレーショナルデータベース３０４にアクセスしてバイパス面積を決定し、バイパス命令３１２を確立することが可能である。アルゴリズム３００はまた、リレーショナルデータベースにアクセスして、推定されたバイパス流れ及び加圧流体源の流れを決定し、推定されたバイパス流れ及び加圧流体源の流れを加えて（ステップ３１０）、加圧流体源命令３１４を確立することが可能である。図３のリレーショナルデータベース３０４、３０６、および３０８の概略図は、例示目的に過ぎず、これによって表される実際の関係は、任意の関数、曲線、表、マップ及び／又は公知の他の関係の形態であってよいことが指摘される。

オペレータインタフェース命令３０２は、オペレータインタフェース装置２８の位置を示すように構成された信号を含んでもよい。オペレータインタフェース命令３０２は、例えば、パルス、電圧レベル、磁界、音波又は光波、及び／又は公知の他の信号フォーマットのような任意の信号を具現し得る。オペレータインタフェース命令３０２は、例えば、レバー位置を示し、二次油圧回路の流体操作パイロット弁の圧力を示し、及び／又はオペレータインタフェース装置の位置を表す他の任意の二次命令又は指標を示すように、オペレータインタフェース装置２８の位置を直接的又は間接的に示してもよいことが考えられる。オペレータインタフェース命令３０２は、構成要素命令及び／又は指標の組み合わせを含んでもよいことも考えられる。

リレーショナルデータベース３０４は、オペレータインタフェース位置を所定のバイパス面積に関数的に関係付けるように構成可能である。リレーショナルデータベース３０４は、例えば、２次元又は３次元のルックアップテーブル及び／又は式の形態であり得る１つ以上のリレーショナルマップを含んでもよく、任意の数の入力を関係付けてバイパス面積を確立することが可能である。具体的に、リレーショナルデータベース３０４は、オペレータインタフェース位置を所定のバイパス面積に関係付けて、加圧流体が通過して流れる所望の値の流れ面積を提供するルックアップテーブルを含んでもよい。所望の量の流れ面積は、オペレータに提供されるフィードバック量に対応し得る。例えば、特定のオペレータインタフェース命令３０２は、所望のフィードバックをオペレータに提供するために、特定のバイパス命令３１２を確立して、第１のバイパス弁２０８の所望の流れ面積を確立してもよい。補間及び／又は式を使用して、受信されたオペレータインタフェース信号と、ルックアップテーブル内のオペレータインタフェース信号とを関係付けてもよいことが考えられる。関係データベース３０４には、試験装置から決定されたデータ、所定の関係からのデータ、１人以上のオペレータによって選択されるか又は所望されるデータ、及び／又は他の任意の適切な方法によって決定されたデータを代入してもよいことも考えられる。

リレーショナルデータベース３０６は、オペレータインタフェース位置を推定バイパス流に関数的に関係付けるように構成可能である。リレーショナルデータベース３０６は、例えば、２次元又は３次元のルックアップテーブル及び／又は式の形態であり得る１つ以上のリレーショナルマップを含んでもよく、任意の数の入力を関係付けて推定バイパス流を確立することが可能である。具体的に、リレーショナルデータベース３０６は、オペレータインタフェース位置を所定の推定バイパス流に関係付けるルックアップテーブルを含んでもよい。例えば、特定のオペレータインタフェース命令３０２は、決定されたバイパス面積と、このバイパス面積を通した推定加圧流体流とに部分的に基づき、推定バイパス流を確立してもよい。代わりに、リレーショナルデータベース３０６が、バイパス面積を推定バイパス流に関係付けるルックアップテーブルを含んでもよいことが考えられる。補間及び／又は式を使用して、受信されたオペレータインタフェース信号と、ルックアップテーブル内の推定バイパス流とを関係付けてもよいことも考えられる。さらに、関係データベース３０４には、試験装置から決定されたデータ、所定の関係からのデータ、１人以上のオペレータによって選択されるか又は所望されるデータ、及び／又は他の任意の適切な方法によって決定されたデータを代入してもよいことが考えられる。

リレーショナルデータベース３０８は、オペレータインタフェース位置と加圧流体源の流れとを関数的に関係付けるように構成可能である。リレーショナルデータベース３０８は、例えば、２次元又は３次元のルックアップテーブル及び／又は式の形態であり得る１つ以上のリレーショナルマップを含んでもよく、任意の数の入力を関係付けて加圧流体源の流れを確立することが可能である。具体的に、リレーショナルデータベース３０８は、オペレータインタフェース位置を所定の加圧流体源の流れに関係付けるルックアップテーブルを含んでもよい。例えば、特定のオペレータインタフェース命令３０２は、油圧アクチュエータ１８、２０、２２の１つ以上を操作するために必要な加圧流体の所望の流れ又はその量に部分的に基づき、加圧流体源の流れを確立してもよい。補間及び／又は式を使用して、受信されたオペレータインタフェース信号と、ルックアップテーブル内の推定バイパス流とを関係付けてもよいことが考えられる。関係データベース３０４には、試験装置から決定されたデータ、所定の関係からのデータ、１人以上のオペレータによって選択されるか又は所望されるデータ、及び／又は他の任意の適切な方法によって決定されたデータを代入してもよいことも考えられる。

制御アルゴリズム３００は、所定のオペレータインタフェース命令３０２について決定された推定バイパス流と決定された加圧流体源の流れとを加えてもよい。決定された推定バイパス流及び決定された加圧流体源の流れは、個々の流れを単一の流れ命令に組み合わせることによって加えてもよい。例えば、決定された推定バイパス流及び決定された加圧流体源の流れを共に合計して、単一の加圧流体源命令３１４を確立してもよい。推定バイパス流及び加圧流体源の流れを加えることにより、適切な量の加圧流体を油圧システム２００に供給して、アクチュエータ要件及びバイパス弁要件の両方を満たすことが可能である。

バイパス命令３１２は、バイパス弁２０８と関連付けられたソレノイドに電圧印加して、バイパス弁２０８の弁孔に対しバイパス弁２０８の弁ステムを移動し、バイパス弁の流れ面積を変更するように構成された信号を含んでもよい。バイパス命令３１２は、例えば、パルス、電圧レベル、磁界、音波又は光波、及び／又は公知の他の信号フォーマットのような任意の信号を具現し得る。加圧流体源命令３１４は、加圧流体源２０２を作動して、加圧流体源２０２の構成要素を移動し、加圧流体源２０２の流量及び／又は圧力を変更するように構成された信号を含んでもよい。加圧流体源命令３１４は、例えば、パルス、電圧レベル、磁界、音波又は光波、及び／又は公知の他の信号フォーマットのような任意の信号を具現し得る。

開示した油圧システムは、油圧アクチュエータを含む任意の作業機械に適用可能であり得る。開示した油圧システムは、油圧アクチュエータを操作するために必要なエネルギを低減することが可能であり、適切なオペレータフィードバックを提供することが可能であり、多数の加圧流体源システムに適用可能であり、及び／又は簡単なバイパス制御構造を提供することが可能である。油圧システム２００の操作について以下に説明する。

図２を参照すると、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、タンク２０６から流体を受け取って、加圧流体を第１及び第２の流体通路２５８、２６０及び第１及び第２の上流側流体通路２５０、２５２にそれぞれ供給することが可能である。このように、加圧流体を第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０の上流側に及び第１、第２、第３、及び第４の液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８のそれぞれの上流側に供給することが可能である。さらに、加圧流体は、コンバイナ弁２３０の両側に供給することが可能である。最初に、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、最小圧力及び流量で加圧流体を油圧システム２００に供給してもよい。最小圧力及び流量は、例えば、斜板式ポンプの最小斜板角によって決定することが可能である。第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０のそれぞれは、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４によって供給される最小流量のほぼすべてをタンク２０６に導くことが可能な初期の流れ面積に作動してもよい。

油圧アクチュエータ１８、２０、２２の１つ以上は、オペレータ入力に応答して流体圧力によって移動可能であり得る。オペレータは、オペレータインタフェース装置２８を所望の位置に作動して、例えば作業器具１４のような作業機械１０の構成要素の制御に作用してもよい。オペレータインタフェース装置２８は、通信ライン１０６を介して、オペレータインタフェース装置２８の相対位置を示すオペレータインタフェース命令３０２（図３）を制御器１０４に送信することが可能である。制御器１０４は、アルゴリズム３００内で使用するためのオペレータインタフェース命令３０２を受信することが可能である。

図３を参照すると、制御器１０４は、オペレータインタフェース命令３０２に応答してアルゴリズム３００を実行するように構成可能である。具体的に、アルゴリズム３００は、オペレータインタフェース命令３０２に少なくとも部分的に基づきバイパス面積、推定バイパス流、及び加圧流体源の流れを決定するように構成可能である。アルゴリズム３００は、リレーショナルデータベース３０４を介して適切なバイパス面積を決定し、リレーショナルデータベース３０６を介して適切な推定バイパス流を決定し、また操作データベース３０８を介して適切な加圧流体源の流れを決定することが可能である。

さらに、アルゴリズム３００は、決定されたバイパス面積、推定バイパス流、及び加圧流体源の流れに少なくとも部分的に基づき、バイパス命令３１２及び加圧流体源命令３１４を発生するように構成可能である。具体的に、アルゴリズム３００は、所望のバイパス流れ面積に比例してバイパス命令３１２を発生してもよい。アルゴリズム３００は、推定バイパス流及び決定された加圧流体源の流れの和に比例して加圧流体源命令３１４を発生してもよい。アルゴリズム３００は、推定バイパス流及び加圧流体源の流れを合計して、適切な量の流れを油圧システム２００に供給し、オペレータが望む操作を実行することが可能である。例えば、推定バイパス流が決定された加圧流体源の流れに加えられなかった場合、１つ以上の油圧アクチュエータ１８、２０、２２は、要求された加圧流体流を受け取らないことがあるが、この理由は、加圧流体源の流れの一部分が、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０（図２）の一方又は両方を介してタンク２０６に方向転換され得るからである。

制御器１０４は、通信ライン１１２、１１４を介して第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０の１つにバイパス命令３１２を通信するように構成可能であり（図２）、また通信ライン１０８、１１０を介して第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４の１つに加圧流体源命令３１４を通信するように構成可能である（図２）。アルゴリズム３００は、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０のそれぞれ１つについてバイパス命令を発生するために、また第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４のそれぞれ１つについて加圧流体源命令を発生するために、繰り返してもよいことが考えられる。代わりに、アルゴリズム３００は、第１及び第２のバイパス命令を同時に決定して、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０をそれぞれ制御するように、また第１及び第２の加圧流体源命令を決定して、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４をそれぞれ制御するように、構成してもよいことがさらに考えられる。

再び図２を参照すると、通信ライン１１２を介して制御器１０４から第１のバイパス弁２０８に通信されたバイパス命令に応答して、第１のバイパス弁２０８の弁ステムを第１の開位置に作動することが可能である。同様に、通信ライン１１４を介して制御器１０４から第２のバイパス弁２１０に通信されたバイパス命令に応答して、第２のバイパス弁２１０の弁ステムを第２の開位置に作動することが可能である。さらに、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４は、通信ライン１０８、１１０を介して制御器１０４から通信された第１及び第２の加圧流体源命令に応答して、個々の加圧流体流を第１及び第２の流体通路２５８、２６０に供給するように作動可能である。さらに、制御器１０４は、液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８の１つ以上の動作を制御して、油圧アクチュエータ１８、２０、２２の１つ以上を選択的に操作してもよい。

例えば、オペレータは、油圧アクチュエータ１８の伸長又は収縮を望むことがある。単に説明のため、液圧機器２１２は、油圧アクチュエータ１８の移動を制御することが可能である。このように、オペレータインタフェース装置２８を介したオペレータ入力は、制御器１０４を介して、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２の流れを確立し、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２のバイパス流をタンク２０６に導いてもよく、また液圧機器２１２の１つ以上の弁を選択的に作動して、油圧アクチュエータ１８にまたそこから加圧流体を導いてもよい。

第１の加圧流体源２０２からの加圧流体の第１の流れは、第１の流体通路２５８及び第１の上流側通路２５０を介して液圧機器２１２に導いてもよい。第１の加圧流体流の一部は、第１のバイパス弁２０８を通してタンク２０６に導いてもよい。タンク２０６に導かれた第１の加圧流体流の量は、第１のバイパス弁２０８が開口している量に直接比例することがあり、例えば、第１のバイパス弁２０８の流れ面積がより大きいと、タンク２０６に方向転換される第１の加圧流体流の量は、それだけ大きくなる。第１のバイパス弁２０８のより大きな流れ面積は、例えば、油圧アクチュエータ１８の抵抗性の移動中に、より多くの加圧流体流をタンク２０６に迂回させることによって、オペレータに提供されるより大きなフィードバックに対応し得ることが考えられる。油圧アクチュエータ１８が第１の加圧流体源２０２からの加圧流体のみを必要とし得ることも考えられる。このように、第２の流れは、第２の加圧流体源２０４からの最小の加圧流体流に略等しいかもしれず、第２のバイパス弁２１０は、初期位置に留まって、最小の加圧流体流のほぼすべてを第２の加圧流体源２０４からタンク２０６に方向転換し続けることが可能である。

他の実施例では、オペレータは、油圧アクチュエータ２０の伸長又は収縮を望むことがある。単に説明のため、液圧機器２１４、２１６は油圧アクチュエータ２０の移動を制御することが可能である。このように、オペレータインタフェース装置２８を介したオペレータ入力は、制御器１０４を介して、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２の流れを確立し、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２のバイパス流をタンク２０６に導いてもよく、また液圧機器２１４、２１６の１つ以上の弁を選択的に作動して、油圧アクチュエータ２０にまたそこから加圧流体流を導いてもよい。油圧アクチュエータ２０は、その作動のために第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４の両方からの加圧流体流を必要とし得ることが考えられる。油圧アクチュエータ２０は、共に動作する２つの油圧アクチュエータを含んでもよく、液圧機器２１４は、加圧流体を２つの油圧アクチュエータの一方に導くことが可能であり、また液圧機器２１６は、加圧流体を２つの油圧アクチュエータの他方に導くことが可能であることも考えられる。

第１の加圧流体源２０２からの第１の加圧流体流は、第１の流体通路２５８及び第１の上流側通路２５０を介して液圧機器２１４に導いてもよい。第１の加圧流体流の一部は、第１のバイパス弁２０８を通してタンク２０６に導いてもよい。タンク２０６に導かれた第１の加圧流体流の量は、第１のバイパス弁２０８が開口している量に比例することがあり、例えば、第１のバイパス弁２０８の流れ面積がより大きいと、タンク２０６に方向転換される第１の加圧流体流の量は、それだけ大きくなる。油圧アクチュエータ２０は、その作動のために２つの液圧機器を必要とし得るので、第２の加圧流体源２０４からの第２の加圧流体流は、第２の流体通路２６０及び第２の上流側通路２５２を介して液圧機器２１６に導いてもよい。第２の加圧流体流の一部は、第２のバイパス弁２１０を通してタンク２０６に導いてもよい。第１のバイパス弁２０８と同様に、タンク２０６に導かれた第２の加圧流体流の量は、第２のバイパス弁２１０が開口している量と比例し得る。上述のように、第１及び／又は第２のバイパス弁２０８、２１０のより大きな流れ面積は、例えば、油圧アクチュエータ２０の抵抗性の移動中に、より大きな加圧流体流をタンク２０６に迂回させることによって、オペレータに提供されるより大きなフィードバックに対応し得る。

さらに他の実施例では、オペレータは、油圧アクチュエータ２２の伸長又は収縮を望むことがある。単に説明のため、液圧機器２１８は、油圧アクチュエータ２２の移動を制御することが可能である。このように、オペレータインタフェース装置２８を介したオペレータ入力は、制御器１０４を介して、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２の流れを確立し、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０に選択的に命令して、加圧流体の第１及び第２のバイパス流をタンク２０６に導いてもよく、また液圧機器２１２の１つ以上の弁を選択的に作動して、油圧アクチュエータ２２にまたそこから加圧流体流を導いてもよい。

第２の加圧流体源２０４からの第２の加圧流体流は、第２の流体通路２６０及び第２の上流側通路２５２を介して液圧機器２１８に導いてもよい。第２の加圧流体流の一部は、第２のバイパス弁２１０を通してタンク２０６に導いてもよい。タンク２０６に導かれた第２の加圧流体流の量は、第２のバイパス弁２１０が開口している量に直接比例することがあり、例えば、第２のバイパス弁２１０の流れ面積がより大きいと、タンク２０６に方向転換される第１の加圧流体流の量は、それだけ大きくなる。第２のバイパス弁２１０のより大きな流れ面積は、例えば、油圧アクチュエータ２２の抵抗性の移動中に、より多くの加圧流体流をタンク２０６に迂回させることによって、オペレータに提供されるより大きなフィードバックに対応し得ることが考えられる。油圧アクチュエータ２２が第２の加圧流体源２０４からの加圧流体のみを必要とし得ることも考えられる。このように、第１の流れは、第１の加圧流体源２０２からの最小の加圧流体流に略等しいかもしれず、第１のバイパス弁２０８は、初期位置に留まって、最小の加圧流体流のほぼすべてを第１の加圧流体源２０４からタンク２０６に方向転換し続けることが可能である。

例えば、油圧アクチュエータ１８、２０、２２の２つ以上が同時に作動可能な多機能操作では、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０のそれぞれのために、多数のバイパス命令を確立してもよい。制御器１０４は、最大の流れ面積に対し個々のバイパス弁を制御するであろうバイパス命令を通信してもよいことが考えられる。例えば、液圧機器２１２と２１８の両方を同時に操作することが望まれる場合、構成要素２１２は、非最小の流れ面積に対し第１のバイパス弁２０８を確立してもよく、構成要素２１８は、最小の流れ面積に対し第１のバイパス弁２０８を確立してもよい。このように、制御器１０４は、最小の流れ面積に対し第１のバイパス弁２０８を制御することが可能である。同様に、構成要素２１８の制御により、非最小の流れ面積に対し第２のバイパス弁２１０を確立してもよく、構成要素２１２は、最小の流れ面積に対し第２のバイパス弁２０８を確立してもよい。このように、非最小の流れ面積に対し第２のバイパス弁２１０を制御することが可能である。多機能操作で第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０を最大流れ面積に対し制御することにより、例えば、より少ないフィードバックよりもむしろより多いフィードバックがオペレータに提供されることを保証することによって、オペレータに適切なフィードバックを提供し得ることが考えられる。単一操作及び／又は多機能操作で、所望のように、第１及び第２のバイパス弁を完全閉位置と完全開位置との間の任意の流れ面積に対し制御してもよいことも考えられる。

コンバイナ弁２３０は、液圧機器２１２、２１４、２１６、２１８の１つ以上の動作に応答して、第１及び第２の上流側流体通路２５０、２５２の間の流体流を可能にする第１の位置と、第２の上流側通路２５２から第１の上流側通路２５０への流体流を遮断する第２の位置との間で作動させることが可能である。例えば、液圧機器２１４、２１６の動作中、コンバイナ弁２３０は、第１の位置にあり、これによって、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４からの第１及び第２の加圧流体流が、第１及び第２の上流側通路２５０、２５２内で合流することを可能にし、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４が、合流した加圧流体流を液圧機器２１４、２１６に累積的に供給することを可能にし得る。他の実施例では、液圧機器２１８の動作中、コンバイナ弁２３０は、第２の位置にあり、これによって、第２の加圧流体源２０４からの第２の加圧流体流が、液圧機器２１８から離れて、第１の上流側通路２５０内に方向転換されることが阻止される。

油圧システム２００は、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０を含むので、作業機械１０の運転中に改良されたオペレータフィードバックを提供し得る。上述のように、アクチュエータ１８、２０、２２の移動が外部負荷の抵抗を受けるとき、油圧システム２００内の圧力が増加して、第１及び／又は第２のバイパス弁２０８、２１０を通した加圧流体流の増加をもたらし得る。この流れの増加は、例えば、作動速度の減少により、オペレータによって感知して、直面する抵抗を示すことが可能である。さらに、バイパス流及び加圧流体源の流れは合流させ得るので、油圧システム２００は、十分なオペレータフィードバックを維持しつつ、十分な加圧流体流を複数の油圧アクチュエータに供給することが可能である。さらに、第１及び第２のバイパス弁２０８、２１０は、第１及び第２の加圧流体源２０２、２０４から最小の流れを方向転換し得るので、油圧システム２００内の圧力上昇を低減することが可能である。最後に、面積命令によってバイパス弁２０８、２１０を制御することにより、油圧システム２００の簡単な制御を行って、油圧アクチュエータ１８、２０、２２へのまたそこからの加圧流体の柔軟かつ正確な制御を可能にし得る。

面積制御されたバイパスを有する開示した油圧システムに様々な修正及び変形を行うことができることが、当業者には明らかであろう。開示した油圧システムの説明と実施を考慮することにより、他の実施形態が当業者には明白であろう。説明及び実施例は模範的なものに過ぎないと考えられ、真の範囲は、次の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示されることが意図される。

開示した典型的な作業機械の概略側面図である。 図１の作業機械の典型的な油圧システムの概略図である。 図２の油圧システムのバイパス弁用の典型的な制御アルゴリズムの概略図である。

Claims (10)

1. 第１の加圧流体源（２０２）と、
   少なくとも１つの流体アクチュエータ（１８）と、
   第１の命令（３１２）に応答して第１の加圧流体源からタンク（２０６）に加圧流体を選択的に連通させるように構成される、第１の加圧流体源と少なくとも１つの流体アクチュエータとの間に配置された第１の弁（２０８）であって、第１の命令が第１の弁の所定の流れ面積に少なくとも部分的に基づく第１の弁と
   を備える油圧システム（２００）。
2. 少なくとも１つの流体アクチュエータが第１の複数の流体アクチュエータ（１８、２０）であり、油圧システムが、第１の加圧流体源と、第１の弁と、第１の複数の流体アクチュエータとを流体連通する第１の通路（２５８）をさらに含む、請求項１に記載の油圧システム。
3. オペレータ入力（３０２）を受信して、第１の命令を第１の弁に通信し、第２の命令（３１４）を第１の加圧流体源に通信するように構成された制御器（１０４）をさらに含む、請求項１に記載の油圧システム。
4. 第２の命令が、第１の弁を通した加圧流体流の推定量と、第１の加圧流体源を通した加圧流体流の所定値とに少なくとも部分的に基づく、請求項３に記載の油圧システム。
5. 第１の命令が、オペレータ入力と第１の弁の変位値とに関係するルックアップテーブル（３０４）を介して決定され、
   第２の命令が、
   第１の弁の変位と第１の弁の流れとに関係するルックアップテーブル（３０６）を介して第１の弁の流れを推定し、
   オペレータ入力と第１の加圧流体源の流れとに関係するルックアップテーブル（３０８）を介して第１の加圧流体源の流れを決定し、そして
   推定された第１の弁の流れと、決定された第１の加圧流体源の流れとを加える（３１０）こと
   によって決定される、請求項３に記載の油圧システム。
6. 第２の加圧流体源（２０４）と、
   第２の複数の流体アクチュエータ（２０、２２）と、
   第２の加圧流体源と第２の複数の流体アクチュエータとの間に配置された第２の弁（２１０）であって、第２の弁が、第３の命令に応答して移動可能であり、第３の命令が第２の弁の所定の流れ面積に少なくとも部分的に基づく第２の弁と
   をさらに含む、請求項１に記載の油圧システム。
7. 油圧システム（２００）を作動する方法であって、
   流体を加圧することと、
   第１の流路と第１の弁ステムとを有する第１の弁（２０８）に向かって加圧流体を導くことと、
   加圧流体の量を第１の流路を通してタンク（２０６）に選択的に導くことと、
   オペレータインタフェース命令（３０２）と、第１の弁の所定の流れ面積とに少なくとも部分的に応答して、第１の流路の面積を選択的に変更することと
   を含む方法。
8. 流体を加圧することが、第１の加圧流体源（２０２）で流体を加圧することを含み、方法が、
   第１の弁の所定の流れ面積に少なくとも部分的に基づき、オペレータ入力と第１の弁の変位値とに関係するルックアップテーブルに少なくとも部分的に基づき第１の命令（３１２）を決定することと、
   第１の弁の変位値と、推定された弁の流量とに関係するルックアップテーブルに少なくとも部分的に基づき第２の命令を決定することと、
   オペレータ入力と第１の加圧流体源の流量とに関係するルックアップテーブルに少なくとも部分的に基づき第３の命令を決定することと、
   第２及び第３の命令の和に少なくとも部分的に基づき第４の命令（３１４）を決定することと、
   第１の命令を第１の弁に選択的に通信することと、
   第４の命令を第１の加圧流体源に選択的に通信することと
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 流体を加圧することが、第１の流体を第１の圧力に加圧して、第１の流量で第１の流体を導くことと、第２の流体を第２の圧力に加圧して、第２の流量で第２の流体を導くこととを含み、方法が、
   第１の流量を有する流体を第１の弁に向かって導くことと、
   第２の流量を有する流体を第２の弁（２１０）に向かって導くことと、
   第１の流体の少なくとも一部分が第１の弁を通してタンクに流れることを選択的に可能にすることと、
   第２の流体の少なくとも一部分が第２の弁を通してタンクに流れることを選択的に可能にすることと
   をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
10. 作業器具（１４）と、
    フレーム（１２）と、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の油圧システムと
    を備える作業機械（１）。

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