JP2012528288A - 液圧システムおよびその種の液圧システムを包含する作業機械 - Google Patents

液圧システムおよびその種の液圧システムを包含する作業機械 Download PDF

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Abstract

本発明は作業車両の流体システムに関する。前記システムは少なくとも1つの作業機能(1;217,221,203)および前記作業機能への、およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)、および前記作業機能からエネルギを回収するための前記コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート(10;60a,60b,60c)に接続された回収ユニット(9;295,595)を包含している。前記システムはさらに、前記戻りポートにおける前記液圧流体の圧力を制限するための手段(11;287b,289b,291b)を包含し、前記圧力制限手段は前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート(10;60a,60b,60c)における最大許容可能圧力を設定するように配されたパイロット作動バルブ(12;287,289,291)を包含し、それにおいて前記圧力が、コントロール・ユニット(13;213)を使用して前記パイロット作動バルブをコントロールすることによって可変である。
【選択図】図2

Description

本発明は、請求項1のプリアンブルによるところの液圧システムに関する。また本発明は、液圧システムを包含する作業機械にも関する。
ホイールローダの形式の作業機械は、作業機械の装具およびステアリング(アーティキュレート・ステアリング)の持ち上げおよび傾斜といった液圧コントロールされる複数の異なる作業機能を有する。それぞれの作業機能のコントロールは、液圧シリンダの形式のリニア・モータ等の液圧アクチュエータを介して実行される。
以下においてはホイールローダの操作に関連して本発明を説明する。これは好ましいものとするが、本発明の適用を制限する意味ではない。本発明はまた、液圧式の作業機能を有するそのほかのタイプの作業機械または作業車両のためにも利用可能である。たとえばそれをアーティキュレート・ダンプトラック、バックホー・ローダ、移動式掘削機、または農業用機械、たとえばトラクタとすることも可能である。
現在の液圧システムは、好ましくは負荷検知タイプのシステム(LSシステム)になる。これは、システムに液圧オイルを供給するポンプが、作動される液圧シリンダ(複数の液圧シリンダ)からの圧力を(LS信号を介して)検知することを意味する。続いてポンプは、その液圧シリンダ内の圧力よりわずかに高い圧力を設定する。それによって液圧シリンダへの液圧オイルの流れが得られる。コントロール・バルブ(操作バルブとも呼ばれる)が、ポンプと液圧シリンダの間に配置される。液圧シリンダへの流れの大きさは、作動されるコントロール・バルブがどの程度変調されて開かれるかに依存する。
現在の負荷検知タイプの液圧システムにおいては、回収可能なエネルギが失われている。発生する可能性のあるエネルギ損失のいくつかの例について次に説明する。
エネルギ損失が発生する可能性のある動作モードは、バケットまたはコンテナ等の作業装具を下げるときであり、当該作業装具(および場合によっては負荷)の本質的な重量が液圧シリンダ内のピストンを駆動する。この場合に、通常は、戻される液圧オイルがタンクへ排出されることからコントロール・バルブにわたって圧力降下が生じ、それがエネルギ損失(熱)へと転じる。エネルギ損失が発生する可能性のある別の動作モードは、いわゆる支援圧力を伴う。作業機械のステアリングが使用されるとき、ガクガクすることなく安定したステアリングを得る目的で、戻される液圧オイルが概略で10〜40バールの大きさの背圧を伴って加圧される。この支援圧力もまた、エネルギ損失につながる。エネルギ損失が発生する可能性のある別の動作モードは、いわゆる異なる作業機能の並列動作の間である。概して言えば、複数の作業機能のために単一の共通ポンプが使用される。しかしながらこれらの作業機能は異なる圧力を必要とする可能性があり、このことは、ポンプが、最高必要圧力に従って調整されなければならないことを意味する。これは、異なる圧力要件を有する2つの作業機能の並列動作の間に、もっとも低い圧力を必要とする作業機能のために圧力が下げられなければならないことを意味する。もっとも低い圧力を必要とする作業機能のためにコントロール・バルブにわたって発生する圧力降下は、結果としてエネルギ損失に帰する。
導入部分によって定義された種類の液圧システム、すなわちエネルギ消費に関してより効率的な、液圧システムおよび/またはその種の液圧システムが備えられた作業機械の動作のための状態を作り出すシステムを製造することを本発明の目的とする。
この目的は、請求項1によるところの液圧システムによって達成される。
コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下に起因して損失を発生させてしまうこと(上記のとおり)に代えて、回収ユニットを用いてエネルギを回収することが可能である。圧力制限手段が、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける最大許容可能圧力、すなわちコントロール・ユニットを経由してパイロット作動バルブをコントロールすることによって可変の圧力を設定するべく適合されたパイロット作動バルブを包含することから、作業機能から回収されることが望ましいエネルギの量についての上限を選択することが可能である。
設定された最大圧力はまた、コントロール・バルブ・ユニットにわたる最小可能圧力降下も決定する。作業機能からの液圧オイルの戻り流は回収ユニットを通って流れることになり、設定された最大可能圧力より高い背圧を回収ユニットが生成しない限りエネルギが回収される。本発明は、実際の動作モードに応じた多様な方法でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。最大許容可能圧力の範囲内において、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、回収ユニットからの抵抗によって決定されることになる。多くの場合、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下は、好ましくはエネルギ回収を最大化するために可能な限り小さいが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成する充分な大きさとなる。回収ユニットは、たとえば、エネルギを回収するとき、液圧モータとして機能する液圧機械とすることが可能である。回収されたエネルギは、消費先へ直接向けられるか、適切な態様で貯蔵される。
回収ユニットが実際の液圧システムに適合されている場合でさえ、いくつかの場合においては、特定の時点において潜在的に回収が可能なすべてのエネルギの貯蔵または瞬時の消費が不可能であるということが生じる可能性がある。その種の場合においては、特定量のエネルギがなおも、従来的な態様で、コントロール・バルブ・ユニットおよび/またはパイロット作動バルブにわたる圧力降下から結果としてもたらされる熱の形で放出される可能性がある。特定の状況において限られたエネルギ回収だけが望ましいか、エネルギ回収がまったく望ましくない場合、戻りポートにおける最大許容可能圧力が(対象となっている作業機能の圧力に関して)低くなるように、または後者の場合には、戻りポートにおける最大許容可能圧力が本質的に無視可能となるようにパイロット作動バルブをコントロールすることが可能である。それに対して、可能な限り多くのエネルギの回収が望ましい場合には、最大許容可能圧力が高く(対象となっている作業機能の圧力と同じ大きさか、またはそれより高く)なるようにパイロット作動バルブをコントロールすることが可能である。その場合においては、回収ユニットが、望ましい回収が獲得されるようにコントロールされ、それと同時に、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するために充分な大きさであることを保証する。
ここで指摘しておく必要があるが、『コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート』という表現は、バルブからの独立した流出口(コントロール・バルブ・ユニットが流出口または戻りポートを伴うバルブを包含する場合)をはじめ、1つまたはいくつかのバルブの2つまたはそれより多くの流出口のための共通接続ポイント(コントロール・バルブ・ユニットが、たとえば2つのコントロール・バルブを包含する場合)を含む。基本的なことは、パイロット作動バルブによって、コントロール・バルブ・ユニットの下流の戻り流の最大許容可能圧力を所望のレベルにコントロール可能であるということである。
パイロット作動バルブは、好ましく戻りポートへ接続され、かつ回収ユニットと並列に接続され、このことは、液圧流体が回収ユニットへ向けられること、および/またはパイロット作動バルブを介し、回収ユニットを通過してその先のたとえばタンクへ向けられることを意味する。
パイロット作動バルブは、好ましくは電気的にコントロール可能であり、さらにまたコントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける最大許容可能圧力は、パイロット作動バルブによって好ましくは連続的に可変である。コントロール・ユニットおよび適切なソフトウエアによって、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポートにおける圧力を、エネルギ回収を最適化するために実際の動作状況に対して調整し、適合させることが可能である。電気的にコントロール可能なバルブは、正確な形でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。
前述のとおり、圧力制限手段はパイロット作動バルブを包含する。このバルブは、たとえば圧力制限バルブまたは、コントロール・ユニットおよび圧力センサによって圧力制限バルブとして機能する比例式流量方向制御バルブとすることが可能である。
『パイロット作動』バルブという表現は、それの基準値(圧力または流量)が外部信号(電気または液圧)、好ましくはコントロール・ユニットからの信号によって決定されるバルブのことを言う。これは、直動式のバルブ、すなわちシステム内の特定の状態(通常は圧力)に対して応答するべく適合され、したがって優勢な状態に関して固定される設定を有するバルブと対照的である。たとえば、その種の直動式バルブは、プレロードされたスプリングによって決定される所定の圧力レベルを有することが可能である。
本発明は、メイン・ポンプによって引渡される液圧流体が、所定の動作状況において特定の作業機能のために必要とされる圧力を超える圧力を有する場合に特に有利である。その種の過剰圧力は、一定圧力レベルにおいて動作するポンプを有するシステムの結果とし得るが、2つまたはそれより多くの作業機能のために1つの同じポンプを使用している場合であって、それらの作業機能のために異なる圧力が必要とされ、かつもっとも高い圧力を必要とする作業機能に対してポンプ圧力が適合されている場合により一般的となる。たとえば、持ち上げおよびステアリングのための液圧シリンダが同時に使用されている場合には、持ち上げ機能が200バールの圧力を必要とすることがあり、ステアリングが50バールの圧力を必要とすることがある。本発明によるところのシステムを用いれば、関連付けされるエネルギ損失を伴ってコントロール・バルブ・ユニットを使用してステアリングへの圧力を約50バールまで下げる必要がない。それに代えて、回収ユニットが、必要とされる50バールの圧力差(200‐150=50)を獲得するために150バールを用いてステアリングからの戻り流の圧力をブーストする。このことは、持ち上げ機能およびステアリング両方のために200バールのポンプ圧力が使用可能であることを意味する。代わりに圧力降下が回収ユニットにわたって生じることから、ステアリングからのエネルギが回収されることになり、回収されるエネルギ(構成要素に関連する損失を除く)は、回収ユニットを通過する液圧流体の体積と回収ユニットにわたる圧力降下の積に比例することになる。
前述したとおり、本発明は、複数の作業機能を包含する液圧システムに有利に適用可能であり、本発明の1つの実施態様によれば、液圧システムが、関連するそれぞれのコントロール・バルブ・ユニット(しかしながらこれらのコントロール・バルブ・ユニットについて言えば、それらを2つまたはそれより多くの作業機能のための共通の包括的流体コントロール手段に統合することが可能である)を伴う複数の作業機能を包含し、1つの前記パイロット作動バルブが、それぞれの作業機能のために提供される。これは、複数の作業機能のうちの任意の1つから効率的な態様でエネルギを回収するための状態を作り出す液圧システムを提供する。いずれの作業機能のエネルギが回収されるべきであり、どの範囲までエネルギが回収されるべきかをコントロールすることが可能である。これは、結果として、作業機械の総エネルギ消費が有意に低減されることを可能にする非常に柔軟なシステムをもたらす。回収ユニットは、すべての前記パイロット作動バルブと並列に好ましく配されるが、異なる作業機能のために提供される複数の回収ユニットを使用することも可能である。ここで指摘しておく必要があるが、作業機能に関して述べられた液圧システムの種々の変形もまた、当然のことながら2つまたはそれより多くの作業機能に適用することが可能である。
パイロット作動バルブを用いて第1の作業機能のために液圧機械の特定の加圧を可能にする圧力レベルを、ほかの作業機能のためのパイロット作動バルブがより低い圧力レベルに設定されるときと同時に設定するとによって、第1の作業機能からの液圧流体が液圧機械へ向けられる一方、ほかの作業機能からの液圧流体が、それに代わってタンクへそれぞれのパイロット作動バルブを介して向けられることになる。
さらにまた、液圧システムのエネルギ回収に関連する部分を、所定の液圧システムに接続することが可能な独立したユニットとして設計することを可能にするための状態が作り出される。その種の独立したユニットは、異なるタイプの液圧システム内における1つまたはいくつかの作業機能の戻り側に接続することが可能である。したがってエネルギ回収システムは、独立したユニットとして構築すること、および標準システムに対するオプションとして提供することが可能である。以下の説明においては、『エネルギ回収システム』という表現が、単純な態様でベース・システムに接続することが可能なその種の独立したユニットを構成する能力を有する液圧システムの部分について使用されることになる。
液圧システムは、前記少なくとも1つの作業機能へ液圧流体を提供するための、以下においてメイン・ポンプまたは供給ポンプと呼ばれるポンプを好ましく包含する。その種のポンプは、1つまたはいくつかの作業機能へ液圧流体を供給するべく適合させることが可能である。本発明の1つの実施態様によれば、液圧システムが、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギをポンプの圧力側に戻すための手段を包含する。これは、その後1つまたはいくつかの作業機能の供給においてメイン・ポンプの補助に使用されるエネルギを回収する可能性を提供する。これはまた、作業機械のエンジン速度が低いときの液圧システムおよび動力伝達系の駆動に充分なエネルギを提供する問題を解決するか、または少なくとも低減するための状態を作り出す。すなわち対象となっている種類の液圧システム内のメイン・ポンプは、液圧システムおよび作業機械を推進させるための動力伝達系の両方を駆動するために使用されるディーゼル・エンジン等の作業機械のエンジンに通常は機械的に接続される。メイン・ポンプの速度は、したがって、ディーゼル・エンジンの速度に依存することになる。またディーゼル・エンジンの速度は、作業機械の所望の推進速度ならびに実際の動作モードによって決定されるトルクに依存する。
本発明の別の実施態様によれば、回収ユニットが第1の液圧機械および第2の液圧機械を包含し、それら第1および第2の液圧機械が機械的に相互接続され、第1の液圧機械が液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、第2の液圧機械が、第1の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合される。第1の液圧機械は、戻りポートに好ましく接続されて作業機能からの戻り流によって駆動され、第2の液圧機械は、たとえばタンクからメイン・ポンプの圧力側へ、および/またはアキュームレータへ、かつアキュームレータからさらにポンプの圧力側(または吸引側)へ液圧流体をポンピングするべく適合される。アキュームレータを使用する場合には、アキュームレータからメイン・ポンプへ直接、または回収ユニットを介して液圧流体を提供することが、アキュームレータが第1の液圧機械への供給を行い、第2の液圧機械がメイン・ポンプの圧力側(または吸引側)への液圧流体のポンピングを行なうことから可能である。
したがって、適切な回収ユニットを用いて、作業機械のエンジン速度とは独立した形で液圧流体を提供して作業機能を供給することが可能である。多くの状況においては、またディーゼル・エンジンが低い速度において動作してメイン・ポンプのキャパシティの低下を招いている場合であっても、この流れがメイン・ポンプによって独立に生成された流れとともに作業機能への充分な流れを提供する。したがって、言換えると、貯蔵されるかまたは瞬時に使用される回収されたエネルギをディーゼル・エンジンのサポートのために使用することが可能である。
より単純な回収ユニット、たとえば単純な液圧機械の形式の回収ユニットが使用される場合においては、エネルギを回収してメイン・ポンプの圧力側へ戻すことも可能である。充分に高い圧力が戻り流に存在する場合には、その流れの少なくとも一部をメイン・ポンプの圧力側へ直接戻すことが可能である。圧力が低すぎる場合には、液圧機械をポンプとして使用して、戻り流が戻されるように圧力を増加することが可能であり、戻り流の圧力がメイン・ポンプの圧力側の圧力を超えてさらに、いくらかのマージンより大きくなる場合には、そのエネルギの一部をまず液圧機械内に回収し、その後戻り流をメイン・ポンプの圧力側に戻すことが可能である。
本発明の別の実施態様によれば、液圧システムが、作業機能から回収されるエネルギをポンプの吸引側へ戻すための手段を包含する。当然のことながら、少なくともある程度は、代わりにメイン・ポンプの吸引側へ液圧流体を提供することによってもメイン・ポンプのサポートを伴う上記の利点を得ることが可能である。たとえば、戻り流の液圧流体圧力が、圧力側への液圧流体の戻りを可能にする充分な高さでない場合には、メイン・ポンプの吸引側へそれを戻すことによって、それに代えてタンクから液圧流体を汲み上げた場合と同じだけのこの液圧流体の圧力の増加をメイン・ポンプが行なう必要がなくなることから、そのエネルギを利用することが可能である。したがって、メイン・ポンプの圧力側へエネルギ(または、言換えると液圧流体)を戻すことに関して前述した変形は、メイン・ポンプの吸引側へ戻すことに関しても適用することが可能である。戻り流が過剰な場合においては、特定の量をタンクへ向けるか、かつ/またはメイン・ポンプへの継続的な戻りのためにアキュームレータ内に中間貯蔵することが可能である。
本発明のさらなる実施態様によれば、ポンプ、好ましくは作業機能を供給するためのメイン・ポンプが、作業機械の動力伝達系によって駆動可能であり、かつ作業機械の減速の間は動力伝達系を制動するべく適合され、かつシステムは、さらに、作業機械の減速の間におけるエネルギを回収するために、ポンプの圧力側から回収ユニットへの液圧流体の流れをコントロールするための液圧コントロール手段を包含する。それによって回収ユニットを作業機械の減速に使用することも可能になり、同時に作業機械の減速の間にわたり減速エネルギが回収される。
本発明のさらなる実施態様によれば、作業装具が前記作業機能によって機械本体に関して移動可能であり、外部擾乱によって作業装具と作業機械の機械本体の間に生じる相対的な移動を少なくとも1つの方向において緩衝するべく回収ユニットが適合されている。好ましくは液圧システムが、機械本体に関して作業装具についての基準位置を決定するためのセンサを包含する。それによって回収ユニットは、たとえばホイールローダのリフト・アームのためのサスペンション・システムの一部になると同時に、エネルギを回収することが可能である。回収ユニットおよび液圧システムの残りの部分の適切なコントロールを用いれば、回収ユニットを用いてエネルギを回収できると同時に、作業装具のための緩衝付きサスペンション・システムを達成することが可能である。
本発明は、請求項31によるところの方法にも関する。
本発明によるところの方法によって、液圧システムに関して前述したとおり、対応する方法において回収ユニットを用いてエネルギを回収することが可能である。好ましくは電気信号とするコントロール・ユニットからの信号の受信を通じ、圧力制限手段を用いて戻りポートにおける最大許容可能圧力がコントロールされることから、作業機能から回収されることが望ましいエネルギの量についての上限を選択することが可能である。
設定された最大圧力はまた、コントロール・バルブ・ユニットにわたる最小可能圧力降下も決定する。作業機能からの液圧オイルの戻り流は回収ユニットを通って流れることになり、設定された最大可能圧力より高い背圧を回収ユニットが生成しない限りエネルギが回収される。本発明は、実際の動作モードに応じた多様な方法でエネルギ回収をコントロールするための状態を作り出す。最大許容可能圧力の範囲内において、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下が、回収ユニットからの抵抗によって決定されることになる。多くの場合、コントロール・バルブ・ユニットにわたる圧力降下は、好ましくはエネルギ回収を最大化するために可能な限り小さいが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するには充分な大きさである。回収ユニットは、たとえば、エネルギを回収するとき、液圧モータとして機能する液圧機械とすることが可能である。回収されたエネルギは、消費先へ直接向けられるか、適切な態様で貯蔵される。
本発明はさらに、本発明によるところの液圧システムが備えられる作業機械に関する。
本発明のこのほかの利点および有利な特徴は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかである。
以下の図面を参照し、本発明の種々の例示的な実施態様のより詳細な説明を次に行なう。
ホイールローダの側面図である。 本発明による液圧システムを示したブロック図である。 ホイールローダのための複数の作業機能を包含する本発明による液圧システムを示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムを包含する図3の液圧システムを示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第1の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第2の例のエネルギ回収システムを示したブロック図である。 第2の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第2の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。 第2の例のエネルギ回収システムの種々の変形を示したブロック図である。
図1は、ホイールローダ101の形式の作業機械を示している。ホイールローダ101は、本発明による液圧システムを適用することが可能な作業機械の例として見るべきである。ホイールローダ101は、前方車両部分102および後方車両部分103を包含する。これらの車両部分102および103のそれぞれは、フレームおよび駆動軸112および113上に配置される車輪を包含する。後方車両部分103は、オペレータのキャビン114を包含する。車両部分102および103は、これら2つの車両部分102および103に接続されたステアリング・シリンダと呼ばれる2つの液圧シリンダ104および105により、垂直軸周りに互いに関して回動可能となるような方法で接続される。したがって、液圧シリンダ104および105は、それらの液圧シリンダによるホイールローダ101のステアリングまたは旋回のために、車両の長手方向に延びる中心線に対して反対の側に配置される。言換えるとホイールローダ101ではアーティキュレート機構によるステアリングが行なわれる。
ホイールローダ101は、物体または(ばらけた)材料を取扱うためのリフト・アーム・アッセンブリ111を包含する。リフト・アーム・アッセンブリ111は、リフト・アーム・ユニット106および、リフト・アーム・ユニット106の上に取付けられるバケットの形式の装具107を包含する。ここでは、バケット107が材料116で満たされる。リフト・アーム・ユニット106の第1の端部は、バケットの持ち上げ動作を達成するために前方車両部分102にピボット接続されている。バケット107は、バケットの傾き動作を達成するためにリフト・アーム・ユニット106の第2の端部にピボット接続されている。リフト・アーム・ユニット106は、2つの液圧シリンダ108および109を使用して車両の前方部分102に関して上昇および下降を行なうことが可能である。各液圧シリンダ108、109は、第1の端部が前方車両部分102に、第2の端部がリフト・アーム・ユニット106に接続されている。バケット107は、追加の液圧シリンダ110を使用してリフト・アーム・ユニット106に関して傾けることが可能であり、傾斜シリンダと呼ばれるこのシリンダは、第1の端部が前方車両部分102に接続されており、第2の端部がリンク・アーム・システム115を介してバケット107に接続されている。
図2は、本発明の1つの実施態様の略図的な図解である。液圧システムは、少なくとも1つの作業機能1および作業機能への液圧流体およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット2を包含している。ポンプ3等の供給ユニットが、コントロール・バルブ・ユニット2を介して作業機能1へ液圧流体を提供するべく適合されている。本文中で使用される液圧流体という用語は、液圧オイルをはじめ液圧システム内に可能性として現存し得るそのほかの任意の流体を含むことが意図されている。ポンプ3は、タンク4からオイルを汲み上げることが可能である。(図2においては簡明の理由のために異なるタンク位置が適切に描かれているが、実際においてこれは1つであり、かつ同一のタンクの問題である。)この実施態様においては、作業機能が、作業装具を動かすために作業機械(図2には示されていない)上に配置される液圧シリンダ5を有する。液圧シリンダ5には、両側7および8への加圧が可能な複動ピストン6が好ましく提供される。略図的に図解されたコントロール・バルブ・ユニット2は、異なるタイプの1つまたはいくつかのバルブを含むことが可能である。当該ユニットは、作業機能をコントロールするべく適合された2つのコントロール・バルブを好ましく包含することが可能である。第1の方向におけるピストン変位のために、これらのコントロール・バルブのうちの第1のバルブを、ポンプ3を液圧シリンダのピストン側7に接続するべく適合させることが可能であり、これらのコントロール・バルブのうちの第2のバルブを、液圧シリンダのピストン・ロッド側8をタンク4に接続するべく適合させることが可能である。さらに第1の方向とは反対の第2の方向におけるピストン変位のために、第1のコントロール・バルブを、液圧シリンダのピストン側7をタンクに接続するべく適合させることが可能であり、その場合には第2のコントロール・バルブを、ポンプ3を液圧シリンダのピストン・ロッド側8に接続するべく適合させることが可能である。
さらにまた、作業機能1からエネルギを回収するために回収ユニット9がコントロール・バルブ・ユニット2の戻りポート10に接続される。図2の例示的な実施態様においては、回収ユニット9が戻りポート10とタンク4の間に接続されている。液圧システムは、戻りポート10における液圧流体の圧力を制限するための手段11も包含する。圧力制限手段11は、コントロール・バルブ・ユニット2の戻りポート10における最大許容可能圧力を設定するべく適合されたパイロット作動バルブ12を含み、この圧力は、コントロール・ユニット13によるパイロット作動バルブ12のコントロールによって変更することができる。コントロール・ユニット13は、コントロール・バルブ・ユニットによって作業機能1への、およびそこからの液圧流体の流れの大きさをコントロールするために、さらにコントロール・バルブ・ユニット2に接続されている。このコントロールもまた、ピストン6のための望ましい速度に依存する。アクチュエータ14は、作業機能1を作動するべく、かつ作業機能1の所望の速度を要求するべく適合させることが可能である。
この実施態様においては、回収ユニット9が液圧モータまたは液圧機械であり、液圧モータおよびポンプの両方として機能することが可能である。エネルギの回収時は、作業機能1からの戻り流が液圧機械9を駆動し、その結果として液圧機械9のシャフト15上でなされる仕事Wをもたらす。このエネルギは、続いて使用するか、または貯蔵することが可能である。たとえば、機械的な仕事を電気的なエネルギに変換するためにこの液圧機械に発電機を接続することが可能である。好ましくは作業機能1が、液圧シリンダのピストン側またはピストン・ロッド側のいずれかからの戻り流をエネルギ回収のために使用することが可能となるような方法で接続される。液圧シリンダ5のピストン側7またはピストン・ロッド側8のいずれかからエネルギを回収することが随意であることから、いわゆる再生型回収の間に外部負荷によってピストンが駆動される場合、およびピストン(および負荷)の変位に必要とされる圧力を超えた圧力において供給ユニット3によってピストンが駆動される場合の両方においてエネルギを回収することが可能である。いくつかの場合においては、エネルギが回収される間にそれらの両方が回収ユニット9と接続されるように、ピストンおよびピストン・ロッド側を(コントロール・バルブ・ユニットを経由して)相互接続できる可能性が存在する。
好ましくはパイロット作動バルブ12が、コントロール・バルブ・ユニット2の戻りポート10に接続され、かつ回収ユニット9と並列に接続される。さらにまたパイロット作動バルブ12は、コントロール・ユニット13によって適切に電気的コントロールが可能であり、かつコントロール・バルブ・ユニット2の戻りポート10における最大許容可能圧力が連続的に可変となるように設計される。したがって、エネルギ回収の間にコントロール・バルブ・ユニット2の戻りポート10において所望の最大圧力を設定することが可能である。最大許容可能圧力を超える圧力においては、パイロット作動バルブ12がバルブを通る流れのために開き、その流れをタンク4へ向けることが可能である。より低い戻り流の圧力においては、液圧機械9からの抵抗が最大許容可能圧力を超える圧力を作り出さない限りは、パイロット作動バルブ12が閉じて戻り流が液圧機械9を駆動することになる。
コントロール・バルブ・ユニット2にわたる圧力降下は、圧力制限手段11がパイロット作動バルブ12を包含することから、実際の動作状況に対して適合される柔軟な態様で調整可能である。それによってエネルギ回収を、このように実際の動作状況に対して適合させることが可能である。液圧機械9を介してなされる適切な量の仕事を奪うことによって、コントロール・バルブ・ユニット2の上流の液圧流体内における優勢な圧力に対しても適合される圧力レベルが、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート10において獲得される。回収ユニットは、好ましくコントロール・ユニット13に接続されて回収ユニット9のコントロールを可能にする。たとえば、液圧機械の変位をコントロール・ユニット13によって変更することが可能である。言換えるとコントロール・バルブ・ユニット2にわたる圧力降下は、要求される流れの必要とされる変調(および望ましいピストン6の速度)が達成できると同時に、回収ユニット9を介してエネルギを回収するために低減することが可能である。すべての回収されたエネルギが使用可能であるか、または蓄積可能であると仮定すると、コントロール・バルブ・ユニット2にわたる圧力降下は、エネルギ回収を最大化するために可能な限り小さく適切に維持されるが、要求される液圧流体の戻り流の変調を達成するに充分な大きさに維持される。
液圧システムは、さらにチェック・バルブ16を包含し、それが、コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート10と回収ユニット9の間の位置で回収ユニット9と直列に接続される。図解されている実施態様においては、回収ユニット9から作業機能1へ向かう方向の流れを遮断し、かつコントロール・バルブ・ユニット2から回収ユニット9へ向かう方向の流れを許可するために、チェック・バルブ16が、回収ユニット9と直列に接続され、かつパイロット作動バルブ12と並列に接続されている。複数の作業機能を回収ユニットに接続するときには、エネルギが回収される作業機能からの液圧流体が別の作業機能のパイロット作動バルブを介してタンクへ排出されないように、それぞれのパイロット作動バルブ毎にチェック・バルブが適切に使用される。
さらにまた、この液圧システムは、供給および/または戻り側においてコントロール・バルブ・ユニットの上流および下流の液圧流体の圧力を測定するための1つまたはいくつかの圧力センサ17、19、20、22を好ましく包含することが可能である。これらの圧力センサは、コントロール・バルブ・ユニット内に統合することも可能である。たとえば、『並列動作』の間にエネルギを回収するとき(以前に説明済み)、液圧シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するために圧力センサ20を使用することが可能であり、それにおいてはバイアス圧力が望ましい圧力であることを保証するために圧力のブーストに回収ユニットが使用される。
位置センサ21は、作業装具の位置を示すために使用することが可能である。これについては、作業機械の機械本体に関する作業装具の位置をコントロールする目的を伴って作業装具の緩衝付きサスペンションを得るために回収ユニットが使用される例の中でより詳細を後述する。
図3に液圧システム201を示す。この液圧システムは、ホイールローダ101(図1も併せて参照されたい)の液圧作業機能を実行するべく設計されている。
図4は、詳細に示された第1の例のエネルギ回収システム301を包含する図3の液圧システムを示している。
以下の本文においては、図3および4を参照する。液圧システム201には、ホイールローダのリフト・アーム・ユニットを昇降させるための第1の作業機能203が提供される。この作業機能は、リフト・アーム・ユニット106を作動するための前記2つの液圧シリンダ108および109を包含する。
さらにシステム201は、液圧回路を介して前記作業機能203に加圧された液圧流体を供給するべく適合されたポンプ205を包含する。ポンプ205は、車両の推進エンジン206によって駆動され、たとえばそれをディーゼル・エンジンとすることが可能である。適切には、ポンプ205が可変の、好ましくは無限に可変の押しのけ量を有し、作業機能のために必要とされる流れを提供する。システム201は、それぞれの作業機能のためのコントロール・バルブ・ユニットを有する流体コントロール手段208を包含する。それぞれのコントロール・バルブ・ユニットもまた、ポンプ205からそれぞれの作業機能への、およびそれぞれの作業機能からタンク243への加圧された液圧流体の引渡しをコントロールするべく適合された1つまたはいくつかのコントロール・バルブを有する液圧回路を包含することが可能である。
図解された実施態様においては、図4から明らかになるとおり、コントロール・バルブ・ユニット200bが、昇降動作のために、フロー・バルブの形式の2つのコントロール・バルブ207および209を包含する。これらのコントロール・バルブは、昇降動作のコントロールのために回路内においてポンプ205と持ち上げシリンダ108および109の間に配置される。ピストンが第1の方向へ変位するときには、これらのうちの第1のバルブ207がポンプ205を液圧シリンダ108および109のピストン側に接続するべく適合され、これらのうちの第2のバルブ209がタンク243を液圧シリンダのピストン・ロッド側に接続するべく適合される。反対の第2の方向へピストンを変位させるときには、第1のバルブ207がタンク243をピストン側に接続するべく適合され、その場合には第2のバルブ209がポンプ205をピストン・ロッド側に接続するべく適合される。これは、コントロールを変更する大きな可能性を提供する。特に、特定の場合においては、ポンプ205およびタンク243を同時に作業機能に接続する必要がない。たとえば、積み荷を下げる間はポンプ205が接続される必要がない。
図3から明らかになるとおり、液圧システムは、さらに、作業機能をコントロールするためのソフトウエアを擁するコントロール・ユニット213を包含する。コントロール・ユニットはCPU(中央処理ユニット)またはECM(電子コントロール・モジュール)とも呼ばれる。適切には、コントロール・ユニット213がマイクロプロセッサを包含する。
リフト・レバーの形式のオペレータ・コントロール要素211が、コントロール・ユニット213と機能的に接続されている。コントロール・ユニット213は、リフト・レバーからコントロール信号を受信するべく、かつレバー位置に従ってコントロール・バルブ・ユニット200bのコントロール・バルブ207および209をコントロールするべく適合されている。これは、コントロール・ユニット213から直接、または図3に図解されているとおりバルブ・コントロール・ユニット215を介して生じることが可能である。コントロール・ユニット213は、作業機械のためのより一般的なコントロール・ストラテジを好ましくコントロールし、コントロール・ユニット215は、流体コントロール手段208のコントロール・バルブ・ユニット200a、200b、および200cの基本機能をコントロールする。コントロール・ユニット213および215は、当然のことながら単一ユニットに統合することも可能である。ポンプ205の駆動時は、液圧シリンダ108および109への液圧流体の流れが得られる。これらの液圧シリンダに到達する流れの大きさは、コントロール・バルブ207および209によって調整が可能である。
液圧システム201は、さらに、作業機械のステアリングを行なうための第2の作業機能217を包含している。この作業機能は、2つの液圧シリンダ、すなわち上で述べたステアリング・シリンダ104および105(図1も併せて参照されたい)を包含する。ステアリング・ホイールの形式のオペレータ・コントロール要素219が、ステアリング・シリンダ104および105の直接コントロールのために、オービットロール・ユニット220aの形式のバルブ・ユニットを介してステアリング・シリンダ104および105に液圧的に接続されている。
図4から明らかになるとおり、ステアリング機能のためのコントロール・バルブ・ユニット200cは、作業機械のステアリングのための回路内においてポンプ205とステアリング・シリンダ104および105の間に配置されるフロー・バルブの形式の2つのコントロール・バルブ210および211を包含している。ステアリング・シリンダは、コントロール・ユニット213と機能的に接続されるステアリング・レバーの形式のオペレータ・コントロール要素214(図3に示されている)によっても作動されることが可能である。コントロール・ユニット213は、ステアリング・レバー214からコントロール信号を受信するべく、またレバー位置に従ってコントロール・バルブ210および212をコントロールするべく適合されている。
システム201は、さらにリフト・アーム・ユニット上に配置された作業装具を傾斜させるための第3の作業機能221を包含している。この作業機能は、液圧シリンダ、すなわち前述の傾斜シリンダ110を包含する。傾斜機能のためのコントロール・バルブ・ユニット200aは、持ち上げ機能の場合と類似した態様で、ポンプ205と傾斜シリンダ110の間に配置された2つのコントロール・バルブ223および225を、リフト・アーム・ユニットに関する装具の前進および後退運動をコントロールするために包含する。傾斜レバーの形式のオペレータ・コントロール要素227が、コントロール・ユニット213と機能的に接続されている。コントロール・ユニット213は、傾斜レバーからコントロール信号を受信するべく、またレバー位置に従ってコントロール・バルブ223および225をコントロールするべく適合されている。
必要とする圧力および流れをステアリングが常に得ることを可能にするという目的を伴って、ステアリング機能を持ち上げ機能および傾斜機能より自動的に優先させるために、ポンプの出力コンジット245上に優先順位付けバルブ220が配置されている。優先順位付けバルブ220は、圧力に関する調整を行なって、ステアリングが必要とする圧力を受取ることを保証する。適正な圧力において、合計の液圧流体必要量がシステムの提供能力を超えることになる場合には、ほかの作業機能を犠牲にして生じるステアリングへの必要な流量も獲得される。
図解されている実施態様においては、液圧システム201が、負荷検知システムであり、またこの目的のために、適切に、複数の圧力センサ229および231、216および218、235および237、233および239を包含する。圧力センサを使用して、前記作業機能のそれぞれの実際の圧力を検知することが可能である。システムの持ち上げ機能は、2つの圧力センサ229および231を好ましく包含し、それらのうちの1つ、229は、持ち上げシリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されており(かつ、持ち上げシリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されており)、2番目のセンサ231は、持ち上げシリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されている(かつ、持ち上げシリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されている)。対応する形でシステムの傾斜機能は、2つの圧力センサ235および237を包含し、それらのうちの1つ、235は、傾斜シリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されており(かつ、傾斜シリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されており)、2番目のセンサ237は、傾斜シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されている(かつ、傾斜シリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されている)。
ステアリング・ホイール・コントロール機能は、ステアリング・シリンダ104および105に接続されるコンジット内に圧力センサ233を包含している。圧力センサ233は、1つの方向にステアリングが行なわれるときにはシリンダの一方の側と同じ、他方の方向にステアリングが行なわれるときにはシリンダの他方の側と同じ圧力を受取るLSコンジット上に好ましく配置される。中立においては、LSコンジットがタンクに接続される。
対応する形でシステムのレバー・コントロール機能は、2つの圧力センサ216および218を包含し、それらのうちの1つ、216は、ステアリング・シリンダのピストン・ロッド側の圧力を測定するべく適合されており(かつ、ステアリング・シリンダのピストン・ロッド側へのコンジット上に適切に配置されており)、2番目のセンサ218は、ステアリング・シリンダのピストン側の圧力を測定するべく適合されている(かつ、ステアリング・シリンダのピストン側へのコンジット上に適切に配置されている)。
この液圧システムは、さらに、液圧信号を介してポンプの圧力側の圧力をコントロールするべく適合された電気コントロール・バルブ241を包含している。システム201は、ポンプの圧力側の圧力を示す圧力を検知するために追加の圧力センサ239を包含することも可能である。圧力センサ239は、電気コントロール・バルブ241の下流の位置における圧力を検知するべく好ましく適合される。作業機能が作動されるとき、コントロール・ユニットが対象となっている液圧シリンダ内の圧力を記録する。続いてコントロール・ユニットは、バルブ241を調整してLSコンジット内に所望の圧力を得る(続いてこれが、ポンプの圧力をコントロールする)。圧力センサ239は、この圧力を検知するべく適合されており、コントロール・ユニット213は、圧力レベルについての情報を伴う信号をポンプ圧力センサ239から受信するべく適合されている。圧力センサ239は、バルブ241が完全に開いているときはポンプ圧力を直接検知することになるが、通常動作モードにおいては、圧力センサ239が、バルブ241から変調された圧力を検知する。この機能は、可変コントロール圧力を伴って液圧システムの動作が可能なことを含意する。
したがって、コントロール・ユニット213は、圧力センサ216、218、229、231、233、235、237、239、および電気コントロール・バルブ241と機能的に接続されている。したがって、コントロール・ユニット213は、圧力センサから電気信号を受信し、電気コントロール・バルブ241をコントロールするための電気信号を生成し、続いてそれが、メイン・ポンプ205へ液圧信号を送る。コントロール・ユニット213は、作業機能のうちの任意の1つについてもっとも高い検知された負荷圧力に対応する、電気コントロール・バルブ241へのコントロール信号を、ポンプの圧力側の圧力が必要とされる負荷圧力よりわずかに高くなるように生成するべく適合されている。
前述したとおり、コントロール・ユニット213は、コントロール・レバー211、214、227からの信号を受信するべく適合されている。オペレータは、バケットの持ち上げを希望するとき、持ち上げレバー211を操作する。コントロール・ユニットは、持ち上げレバー211から対応する信号を受信し、コントロール・バルブ207および209を、ポンプが持ち上げシリンダ108および109のピストン側に接続され、かつ持ち上げシリンダのピストン・ロッド側がタンク243に接続される位置にコントロールする。さらにコントロール・ユニットは、持ち上げシリンダのピストン側の圧力センサ229から、およびポンプの下流の圧力センサ239から信号を受信する。受信された信号に基づき、検知された負荷圧力より高いレベルにおいて望ましいポンプ圧力が決定され、相応じて電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ241がコントロールされる。
コントロール・ユニット213は、コントロール・バルブ207および209の開度とポンプ205の出力圧力を最適動作のために調和させるべく好ましく適合される。
逆転バルブの形式の液圧手段253が、電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ241とポンプ205の間のコンジット251上に配置されている。逆転バルブ253は、(ステアリングのための)第2の作業機能217およびポンプ・コントロール・バルブ241から液圧信号を受信するべく適合されている。逆転バルブは、さらに、もっとも高い圧力を示す受信された信号に従ってポンプ205をコントロールするべく適合されている。したがって、液圧手段(逆転バルブ)253は、2つの入力圧力信号からなる出力信号内において、より高い圧力を選択する。
コントロール手段208のそれぞれのコントロール・バルブ・ユニットは、複動液圧シリンダのために好ましく適合されており、それにおいてはコントロール・バルブが電気的にコントロールされ、コントロール・バルブの両側に別々の流入口および流出口および圧力センサを有し、かつスライド上に位置センサを有する。
図4は、1つの前記回収ユニット295およびそれぞれの作業機能のための圧力制限手段287b、289b、および291bを示している。各圧力制限手段は、1つの前記パイロット作動バルブ287、289、または291を包含する。回収ユニット295は、適切には液圧機械であり、パイロット作動バルブとともに電気的エネルギのための回収システム301を作るために、発電機(または、発電機およびモータの両方として機能することが可能な電気機械)に接続される。それぞれのパイロット作動バルブ287、289、291は、それぞれのコントロール・バルブ・ユニットの戻りポート60a、60b、60cに接続されている。
エネルギ回収システム301は、複数の第1のコンジット280、282、284を包含し、そこにパイロット作動バルブ287、289、291が配置される。それぞれの第1のコンジットは、パイロット作動バルブを包含し、液圧システム内の前記作業機能のうちの1つからの戻りコンジット281、283、285とタンク243の間に接続される。
エネルギ回収システム301は、さらに第2のコンジット293を包含し、それが第1のコンジット280、282、284のそれぞれと、パイロット作動バルブ287、289、291の上流において接続される。回収ユニット295は、エネルギの回収のために前記作業機能のうちの1つまたはいくつかからの液圧流体の流れによって駆動されることを目的として第2のコンジット293上に配置される。
エネルギ回収システム301は、複数の分岐コンジット303、305、307を包含し、そこにチェック・バルブ297、298、299が配置される。それぞれの分岐コンジット303、305、307は、回収ユニット295からそれぞれの作業機能へ向かう方向における流れをチェック・バルブによって遮断するために、それぞれの第1のコンジット280、282、284と第2のコンジット293の間に配置される。
エネルギ回収システム301は、さらに圧力センサ309を、第2のコンジット293内の回収ユニット295の上流に包含している。
第1のコンジット280、282、284は、さらにパイロット作動バルブ287、289、291および回収ユニット295の下流において第2のコンジット293に接続される。言換えると、それぞれのパイロット作動バルブ287、289、291は、回収ユニットと並列に接続されている。
電子コントロール・ユニット213(図3に示されている)は、パイロット作動バルブ287、289、291(図4に示されている)のそれぞれを個別にコントロールして作業機能の1つからのエネルギ回収を達成するべく適合されている。コントロール・ユニット213は、さらに、回収ユニット295からの抵抗(対象となっているパイロット作動バルブによって設定された最大可能圧力の範囲内)から結果としてもたらされる、圧力センサ309によって検知された圧力についての情報を伴う信号を受信するべく適合されている。
したがって作業機能の戻り流は、エネルギ回収システム301を通過する。当然のことながら、より多くの、またはより少ない作業機能をエネルギ回収システムに接続することが可能である。多くの場合においては、液圧シリンダのピストン側およびピストン・ロッド側の両方が、コントロール・バルブ・ユニットを使用してエネルギ回収ユニットに接続されると有利であるが、1つまたはいくつかの作業機能のためにシリンダの一方の側だけを接続可能にする選択肢も当然のことながら存在する。その場合には、シリンダの他方の側のからの戻り流がタンク内に流出口を適切に有する。
次に、本発明による液圧システムの種々の変形、およびエネルギ回収のためにそれを利用する種々の方法について説明する。
第1の変形によれば、リフト・アーム・アッセンブリ111を下げるときにエネルギが回収される。(図1も併せて参照されたい。)コントロール・ユニットは、リフト・レバーからの信号の受信を通じてオペレータにアッセンブリを下げる希望があることを記録する。コントロール・ユニットは、持ち上げシリンダ108および109と関連付けされたパイロット作動バルブ289を、望ましい戻り流の圧力よりわずかに高い圧力に設定し、コントロール・バルブ207を開いて戻りポートからの戻り流を可能にする。戻り流の望ましい圧力は、液圧モータ295の抵抗を調整することによって獲得される。これにより液圧流体が、持ち上げシリンダ108および109のピストン側からコントロール・バルブ207を通り、チェック・バルブ298を介して、また液圧モータ295を通ってその先のタンク243へ、逆圧バルブ311を介して流れることが可能になる。(液圧流体は、液圧モータが処理できない一時的な圧力のピークが生じるか、かつ/または流れのピークが生じる限りにおいてのみパイロット作動バルブ289を通ることになる。)持ち上げシリンダ108および109のピストン・ロッド側は、従来的な態様でキャビテーション防止バルブを介して満たされる。それにより、液圧モータ295によって駆動される発電機313が、回収されたエネルギを電気エネルギの形式で、たとえばバッテリまたはキャパシタといったエネルギ貯蔵手段314へ引渡すことが可能になる。
リフト・アーム・アッセンブリを下げるとき、次のような種々のコントロール・オプションをエネルギ回収のために使用することが可能である。
● 回収なし:
すべての流れが、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ289を通過する。戻り流の大きさのコントロールは、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度に従ってコントロール・バルブ207によって生じる。
● 完全回収:
最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ289がコントロールされるが、これは、すべての戻り流が液圧モータ295を通過することを意味する。この場合には、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度が得られるように発電機313の速度を介して戻り流の大きさをコントロールすることが可能であるか、または流れのコントロールがコントロール・バルブ207によって生じる。
● 部分的回収:
コントロール・ユニットは、特定の動作モードにおいて、潜在的な回収可能エネルギの一部だけが回収可能であるか否か、およびどの程度のエネルギ/出力の回収が可能であるかを決定することが可能である。パイロット作動バルブ289は、戻りポートにおいて最大可能圧力が得られるようにコントロールされ、この圧力が所望のエネルギ回収レベルに対して適合される(回収システム内における損失を除くと、単位時間当りに回収されるエネルギは、液圧モータ295にわたる実際の圧力降下と液圧モータを通過する流れの積に等しい)。液圧モータを通る流量は、発電機313の速度によって決定される。この動作モードにおいては、液圧流体が、液圧モータ295およびパイロット作動バルブ289の両方を介して並列に流れる。液圧モータ295の速度をコントロールする方法は様々である。たとえば、液圧モータに接続された発電機からの負荷(トルク)を、所望の速度が得られるように調整することが可能である。それの代替においては、負荷を一定に維持し、パイロット作動バルブ289を介して速度がコントロールされる。合計の流量(これが、液圧シリンダのピストン側がどの程度迅速に空にされるかを決定し、それによってリフト・アーム・アッセンブリが下げられる速度を決定する)が、コントロール・バルブ207によってコントロールされる。
● 複合回収:
1つの、かつ同一の降下動作の間に上記のコントロール・オプション(回収なし、完全回収、および部分的回収)を切換えることが可能である。
● 強制低減:
コントロール・バルブ207が殆ど全開にされており、かつパイロット作動バルブ289が低い背圧を生成するべく設定されている場合(それに代えて、発電機が比較的低い負荷を液圧モータに課し、それが結果として低い背圧をもたらしている場合)でさえも充分な降下速度の達成が可能でない場合には、供給ポンプをピストン・ロッド側に接続しているコントロール・バルブ209もまた開かれる。それによって液圧シリンダのピストンが、ピストン・ロッド側の加圧によって押下げられる。負荷へ向かう方向の液圧シリンダの力は、ピストン・ロッド側も加圧されることから下げられる。コントロール・ユニットは、供給ポンプが作動されるべきときを決定することが可能である。これは、たとえば、以下に従って行なわれることが可能である。
○ 戻り流が特定のレベルより低いとき、またはそれに代えて、流量が(いくらかのマージンを伴って)リフト・レバーを介して要求される流量より低いとき、ポンプが作動される。コントロール・バルブ207にわたる実際の流量は、スライド位置およびコントロール・バルブ207にわたる圧力降下に基づいて計算すること、またはそれに代えて、時間測定を液圧シリンダのピストンの位置を示す位置センサ50からの情報とともに使用して計算することが可能である。
○ それに代えて、ポンプの作動を、液圧シリンダのピストン側の圧力がある特定のレベルより低いときに生じさせることが可能である。このレベルは固定とすること、または要求されている降下速度に依存したレベルとすることが可能である。
○ 戻り流および液圧シリンダのピストン側の圧力に関して上記の条件の組合せを基礎としてポンプの作動をコントロールすることも可能である。
本発明の代替実施態様によれば、コントロール・バルブ207および209の両方が、エネルギ回収システムへのそれらの流出口が開かれるようにコントロールされることが可能であり、このことは、ピストン側およびピストン・ロッド側の両方が回収ユニットに接続されることを意味する。これはまた、降下動作が主としてピストン側からピストン・ロッド側へ流れる液圧流体によって行なわれることから、回収システムへの戻り流の低減(ただし圧力がより高い)を結果としてもたらすことになる。これは、たとえば、バケットが空であり、かつ液圧モータ295の過剰回転のリスクを伴うことなく迅速な降下を行なうときに使用することが可能である。
バケットを空にする(下向きにする)ときには、持ち上げ機能についてすでに述べたとおりの態様と実質的に同じ態様でエネルギを回収することが可能である。バケットを傾けるための作業機能は、液圧シリンダ110および関連付けされたコントロール・バルブ223および225を伴って図4内に図解されている。
さらなる変形によれば、ステアリング・レバーを用いた作業機械のステアリング時にエネルギが回収される。ステアリング機能は、負荷が実質的に水平に、または言換えると重力の方向とは垂直に移動するという事実に起因していくぶん特殊である。作業機械の構成要素の摩擦および慣性が、場合によっては供給ポンプ205を使用して負荷が移動されなければならないという結果、および場合によってはそれに代えてコントロール・バルブ210および212を用いて減速されなければならないという結果をもたらす。『神経質』な痙攣性のステアリングとならないように、所望の動きのためにステアリング・シリンダをポンプが加圧しているときと同時に特定の背圧を用いて戻り側がブーストされなければならず、これが、ステアリング・シリンダへのポンプの影響を伴うことなしに負荷がそれの移動を継続しようとする傾向があるとき、負荷を減速することができる。現在のシステムにおいては、流量に依存して大きさが変化する戻り側におけるバイアス圧力が使用される。この支援圧力は、通常、10〜40バールの範囲内である。バイアス圧力の達成にエネルギ回収システムを使用することによって、以下に従ってエネルギを回収することが可能である。
● 回収なし:
すべての流れが、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ291を通過する。要求されたバイアス圧力は、コントロール・バルブ210および212のうちの1つによってコントロールされ、それが、パイロット作動バルブ291への戻り流をコントロールする。
● 完全回収:
適切な最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ291がコントロールされるが、これは、すべての流れが液圧モータ295を通過することを意味する。これにより、液圧モータ295上の発電機313からの負荷を適合させることによってバイアス圧力をコントロールすることが可能である。
● 部分的回収
コントロール・ユニットは、特定の動作モードにおいて、潜在的な回収可能エネルギの一部だけが回収可能であるか否か、およびどの程度のエネルギ/出力の回収が可能であるかを決定することが可能である。パイロット作動バルブ291は、戻りポートにおいて最大許容可能圧力が獲得されるようにコントロールされ、この圧力が所望のバイアス圧力に対して適合される。これにより、液圧モータ295上の発電機313からの負荷を適合させることによってバイアス圧力を(最大許容可能圧力まで)コントロールすることが可能である。この動作モードにおいては、液圧流体が、液圧モータ295およびパイロット作動バルブ291の両方を介して並列に流れる。液圧モータ295の速度をコントロールする方法は様々である。たとえば、液圧モータに接続された発電機からの負荷(トルク)を、所望の速度が得られるように調整することが可能である。それの代替においては、負荷を一定に維持し、パイロット作動バルブ289を介して速度がコントロールされる。
● 複合回収:
1つの、かつ同一のステアリング事象の間に上記のコントロール・オプション(回収なし、完全回収、および部分的回収)を切換えることが可能である。
● バイアス圧力のレベルは、次に示す評価基準のうちの1つを基礎として(またはそれらの組合せを基礎として)決定することが可能である。
○ 一定のあらかじめ決定済みのバイアス圧力の利用。
○ 次の関数とする可変バイアス圧力の利用:
■ ステアリング・レートおよび/または
■ 機械の速度および/または
■ 実際のステアリング角度。
○ 需要に関連するバイアス圧力の利用。
痙攣性のステアリングが増加する傾向があるときにバイアス圧力が増加され、痙攣性が殆どないときには所定の時間勾配または別のタイプのフィルタリングに従って減じられる。痙攣性のステアリングは、発電機313を介して記録することが可能なステアリング・レートの導関数を介して、またはそれに代えてステアリング・シリンダ104または105(または両方のステアリング・シリンダ)上の位置センサを介して、またはそれに代えて流出口バルブ210または212にわたる流量の計算を介して検出することが可能である。別の方法は、コントロール・ユニットが、圧力センサ216、218を介して、ステアリング・シリンダ内に大きな圧力変動が生じていることを記録する。
別の変形によれば、ステアリング・ホイール219を用いた(オービットロール・ユニットを介する)ステアリング時にエネルギが回収される。これは、以下を例外として、前述のレバー・ステアリングの説明に従って達成される。
● 回収なし:
パイロット作動バルブ291が、最大許容可能圧力が所望のバイアス圧力に対応するようにコントロールされる。発電機313からの液圧モータ上の負荷が、液圧流体が液圧モータ295を通過せずに、実質的に全流量がパイロット作動バルブ291を通過するような高いレベルに調整される。それに代えて、液圧モータ295を通る流れが生じることを防止するために、遮断バルブを液圧モータ295の手前または後に追加することが可能である。
図5は、さらに発展させた図4の実施態様を示している。液圧制限バルブ等の圧力制限器321が、レバー・コントロール機能からの戻りコンジット285とタンク243を接続するコンジット323上に配置されている。それにより、電気的な異常が戻り流を停止させる場合においてもステアリング機能への供給が行なわれることが保証可能となるため、信頼性が増加する。回収システム内に異常が生じた場合においても、液圧流体の戻り流が圧力制限バルブ321を介して必ずタンク243に到達することが可能となる。そのため圧力制限バルブの開き圧力が、適切に、エネルギ回収システムにおける使用のために望ましい圧力レベルよりわずかに高く設定される。この圧力制限バルブ321は、代替としてステアリング・ホイールのステアリングに関しても使用することが可能である。何らかの理由のために、オービットロール・ユニットが処理可能でないほど高いバイアス圧力がレバー・ステアリングのために使用される必要がある場合には、レバー・ステアリング用のバイアス圧力が圧力制限器およびオービットロール・ユニットへ到達することを防止するためにチェック・バルブを追加することが可能である。
さらなる変形によれば、いくつかの作業機能が同時に使用されているときにエネルギが回収される。たとえば、持ち上げおよびステアリングが同時に使用されており、かつ持ち上げ機能が200バールのポンプ圧力を必要とし、ステアリングが50バールのポンプ圧力を必要としている場合においては、エネルギ回収システムが、ステアリングに対して150バールの戻り圧力をブーストすることが可能である。このことは、200バールのポンプ圧力が持ち上げおよびステアリングの両方に使用可能となることを意味する。ステアリングからのバイアスされたエネルギが回収される。
図4を参照し、作業機械の作業装具のための能動的サスペンション・システムとしてエネルギ回収システムが使用される別の例を次に説明する。液圧システムは、作業機械上に取付けられる作業装具の基準位置を決定するためのセンサ50を好ましく包含する。作業装具は、1つの前記液圧作業機能を使用して作業機械の機械本体に関して移動することができる。作業装具は、たとえばリフト・アッセンブリまたはそのほかのタイプの機能とすることが可能であり、それにおいては、機械本体および/または作業装具の望ましくない運動エネルギが、相対的な動きが緩衝されるときと同時に回収される。回収ユニットは、作業装具と機械本体の間における少なくとも1つの方向の相対的な動きを緩衝するべく適合される。これは、たとえば作業機械の移動時に生じ得る外部擾乱による影響がある場合に重要である。以下においては、機械本体に関してバケットを下げる動きの緩衝が、エネルギが回収される間に行なわれる持ち上げ機能のサスペンション・システムについて説明する。(傾斜機能のためのサスペンション・システムも類似の態様で機能する。)
位置センサ50(図4参照)を介して、すなわち持ち上げシリンダ上に適合させることが可能な位置センサを介して、コントロール・ユニットが、機械本体と相対的なリフト・アッセンブリの位置を記録する。コントロール・ユニットのコンピュータは、メモリ内に、サスペンション機能が作動される直前のリフト・アッセンブリの位置、および液圧シリンダのピストン側および/またはピストン・ロッド側の実際の圧力レベルをストアしている。リフト・アーム・アッセンブリは、一般に作業機械の機械本体とピボット接続される。このことは、作業機械が凹凸の多い表面上を走行しているとき、すなわち小さい隆起(こぶ)の上、および/または小さい孔の中を走行するとき、これがピストン側およびピストン・ロッド側の圧力における変動の形式で液圧シリンダに反映されることを意味する。
回収システムを介してコントロール・バルブ209が、ピストン・ロッド側をタンク243に対して開く。ピストン側の圧力が初期圧力より低くなると、オイルが補充され、かつリフト・アーム・アッセンブリをわずかに持ち上げるようにポンプ205に対してコントロール・バルブ207が開く。ピストン側の圧力が高くなると、コントロール・バルブ209が閉じてコントロール・バルブ207が回収システムに対して開き、その結果アッセンブリが下げられ、液圧流体の流れが回収システム内に電気的エネルギを生成する。リフト・アーム・アッセンブリを下げるときは、以下を介して減速が生じる。
● 発電機313はトルク・コントロールを有し、したがって液圧モータ上の発電機からの負荷を、液圧モータからの背圧が充分に大きくなることに起因してリフト・アッセンブリが停止するまで増加することが可能である。液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度は、選択されたトルク・コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ289は、回収ユニットのための望ましい圧力レベルを可能にする最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされる。
● 発電機313は速度コントロールを有し、それにおいては液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度が、選択された速度コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ289は、回収ユニットのための望ましい圧力レベルを可能にする最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされる。
● エネルギ回収がリフト・アッセンブリの望ましい減速を達成するに不充分である場合、これはエネルギ回収が所定のレベルに固定されるか、または別の理由によって制限されているという事実に起因し得るが、その場合には、追加の減速がコントロール・バルブ207を介して(関連付けされた損失とともに)生じ、パイロット作動バルブ289を介して液圧流体のバイパスを生じさせることが可能である。
コントロールは、アッセンブリが初期位置の周辺にとどまるように実行することが可能であり、当該初期位置は位置センサ50によって記録が可能である。初期位置に関する最大許容可能振幅は制限される必要がある。これは安全上の理由のためであり、バケットに引張り力が印加されたときにアッセンブリが過度にたたみ込まれないようにする。
さらにまたシステムは、可変『スプリング/緩衝』特性のための状態を作り出す。好ましくはシステムが、緩衝付きのスプリングのように働き、言換えると擾乱がリフト・アッセンブリを押下げる場合に、発電機を駆動することによって電力が獲得され、同時に上記のコントロール・ストラテジによってその移動が(スプリングのように)減速される。対応する方法において、リフト・アッセンブリの持ち上げが供給ポンプによって生じるとき、特定の電力レベルが追加され、その後それが減少し、その結果、リフト・アッセンブリが停止する。このスプリング特性の形式は、以下の、またはその一部の関数とすることが可能である。
● 擾乱の力の大きさ:
スプリング特性は、擾乱の力の大きさの関数とすることが可能である。擾乱の前後における液圧シリンダの圧力の差は、擾乱の力の測度である。
● 負荷の重さの大きさ:
スプリング特性は、負荷の重さの関数とすることが可能である。液圧シリンダのピストン側の圧力は、負荷の重さの測度である。
● ハンドリングのタイプ:
スプリング特性は、ハンドリングおよび/または使用されることになる作業装具(バケット、パレット・フォーク、木材把持器等)に応じて変化し得る。コントロール・ユニットは、実際のハンドリングを記録し、異なる作業運用のために適合された多数のあらかじめ決定済みの特性から選択することが可能である。
● 輸送および作業モード:
機械が輸送モードでのみ動作しているか、またはリフト・アッセンブリを用いた作業が進行中であるか否かに応じて異なる特性を選択することが可能である。これはたとえば、作業機械の速度の記録、および/またはいずれかのレバーの動きの記録によって示されることが可能である。
さらなる変形によれば、エネルギ回収システムが使用されて液圧システムにポンプ機能が追加される。図6を参照されたい。液圧システムは、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを、ポンプの圧力側に戻すための手段520を包含している。電気機械513が、液圧機械595と機械的に接続される。エネルギ回収時には、電気機械を液圧機械によって駆動し、したがってそれを発電機として使用することが可能であるが、それをモータとして使用して、液圧機械をポンプとして駆動することも可能である。したがって液圧機械595は、液圧モータおよびポンプの両方として機能することが可能である。
電気コントロール・バルブ515が、液圧機械595をタンク243に接続するタンク・コンジット517上に配置されている。このバルブは、液圧機械からタンク243への液圧流体の流れの防止を可能にするために使用することが可能である。ポンプ・コンジット521は、液圧機械をメイン・ポンプ205の流出口側(圧力側)に接続するべく適合されている。このポンプ・コンジット521は、適切に、それの1つの端部において液圧機械595とバルブ519の間の位置においてタンク・コンジット517に接続され、それの他方の端部においてメイン・ポンプ205の流出口側に接続される。チェック・バルブ519をポンプ・コンジット521上に配置することが可能である。それにより液圧流体が、メイン・ポンプ205からの方向においてエネルギ回収システムに直接達することが防止される。また、エネルギ回収システムからの液圧流体がメイン・ポンプ205を介してタンク243にわたることが不可能となるように、メイン・ポンプの流出口側にチェック・バルブ523を配置することも可能である。
この方法においては回収ユニットが、液圧システムの作業機能に対して液圧流体を提供することも可能である。回収ユニットは、作業機能の戻りラインから到来する液圧流体を使用する。
図6bに示されているこのシステムのさらなる変形においては、メイン・ポンプ205bのところにあったチェック・バルブ523が取除かれている。メイン・ポンプ205bは、ポンプおよび液圧モータの両方として機能するべく適合されている。このポンプは、ポンプが作業機能への供給のために圧力側に要求された圧力を提供しているときと同時に、液圧流体が回収ユニット595bからポンプの圧力側50bへ、さらにポンプを通ってポンプの吸引側51bへ流れるときにトルクを提供するべく適合されている。液圧機械595bは、電気機械513に接続することが可能であり、かつ以前の説明と同じ方法においてエネルギを回収するための液圧モータとして、あるいは戻り流の圧力を増加するためのポンプとして機能することが可能である。
メイン・ポンプ205bは、エネルギ回収時にトルクを動力伝達系に伝達するために作業機械の動力伝達系52b(図6bでは略図的に図解されている)に接続されている。適切には、動力伝達系が動力取出装置(PTO)を有する。PTOにおいて取出される動力は、その後、作業機械のオプションの機能のために使用することが可能である。メイン・ポンプ205bは、この場合にポンプおよび液圧モータとして動作することが可能であるが、回収ユニット595bからの液圧流体の過剰な流れがコンジット521を介して、さらにメイン・ポンプ205bを通ってタンク243へ流れることが可能になるときと同じときに、圧力側において要求される圧力を維持するべく適合されている。メイン・ポンプは、好ましくは『オーバーセンター可変押しのけ量ポンプ』タイプの可変負荷検知ポンプであるが、それも動力伝達系52bに機械的に接続され、したがって、ポンプ205bを通ってタンク243へ『逆方向』に液圧流体が流れることから、動力伝達系上におけるトルクの生成に使用することが可能である。これは、供給側の流量要件が、対象となっている瞬間において比較的低くなるときと同じときに1つまたはいくつかの作業機能が比較的大きな戻り流を生成する動作モードにおいて特に有利なものとすることが可能である。また、電気機械513に接続されているエネルギ・ストレージが満杯となる場合には、それに代えてメイン・ポンプ205bを介してエネルギを回収する可能性が存在する。
以下においては、図6を参照し、作業機能からメイン・ポンプの圧力側へ液圧流体を戻すことを、傾斜機能を例として説明する。
要求される最大許容可能圧力が獲得されるようにパイロット作動バルブ287がコントロールされるが、これは作業機能からの液圧流体のすべての戻り流が液圧機械595へ向けられることを意味する。メイン・ポンプの圧力側の圧力に関する戻り流の圧力に応じて異なるストラテジを使用することが可能である。
● 戻り圧力がメイン・ポンプの供給圧力より高い場合:
バルブ515が閉じられ、液圧流体のすべての流量が液圧機械595を通る。電気機械513は、戻り圧力と供給圧力の間の圧力差に対応する量のエネルギを回収すること、すなわち電力を生成することが可能である。
● 戻り圧力がメイン・ポンプの供給圧力より低い場合:
バルブ515が閉じられ、液圧流体のすべての流量が液圧機械595を通る。電気機械513がモータとして機能してエネルギを供給し、その結果、戻り流の圧力を、メイン・ポンプの流出口側において液圧流体が供給されることを可能にするレベルまで上昇させることが可能になる。
流量の一部が供給ラインへ戻されることが望ましい場合(たとえば、戻り流が要求されている供給流量より大きい場合)には、以下を行なうことが可能である。
● 過剰流量がパイロット作動バルブ287を介してタンク243に廃棄される。
それに代えて、すべてのエネルギを電気的エネルギ・ストレージ・ユニット内に貯蔵し、その後に消費するか、またはほかの電気消費部分のために使用することが可能である。
回収されたエネルギを異なるニーズのために使用することが可能である。たとえば、低いディーゼル・エンジン速度においては、電気エネルギを使用して作業機能内により高いシリンダ速度を生成すること、またはより多くのエンジン出力を動力伝達系にリリースすることが可能である。
さらなる変形によれば、回収ユニットが使用されて液圧システム201に、スタンバイ・ステアリング・ポンプの形式の機能を提供することが可能である。図7を参照されたい。図6に示したシステムと比較すると、液圧機械595がタンク243から液圧流体を汲み上げることを可能にする吸引コンジット601が追加されている。吸引コンジット601は、液圧機械595がタンク243から液圧流体を汲み上げることが可能となるように第2のコンジット293からタンク243まで延びるべく好ましく適合されている。チェック・バルブ621を吸引コンジット601上に配置することが可能である。吸引コンジット601によって、メイン・ポンプ205が何らかの理由のために液圧流体を提供できない場合に、液圧機械595がステアリング・システムに対して液圧流体を引渡すことが可能になる。
さらなる変形によれば、エネルギ回収システムが使用されて作業機械101の減速の間にエネルギが回収される。図8を参照されたい。メイン・ポンプ205は、作業機械の動力伝達系205bによって駆動可能であり、かつ作業機械の減速の間に動力伝達系を制動するべく適合されている。液圧システムは、ポンプ205の圧力側から回収ユニット595への液圧流体の流れをコントロールして、作業機械の減速の間にエネルギを回収するための液圧コントロール手段701bを包含する。図7の例と比較すると、図8の液圧システムの実施態様は、電気コントロール・バルブ701の形式の前記コントロール手段701bおよびコンジット703を包含している。バルブ701がコンジット703上に配置されており、吸引コンジット601とポンプ・コンジット521を接続している。機械の減速の間にポンプ205からバルブ701を介して流れを回収ユニットへ送り、そこにおいて液圧エネルギを電気エネルギに、直接消費またはストレージ・ユニットへの貯蔵のために変換することが可能である。機械は、ポンプ(および、液圧機械および発電機)の駆動に要求されるエネルギに対応する範囲まで減速されることになる。減速レベルの調整は、たとえば、ポンプへの最大LS信号を変調することによって生じ、その後トルクまたは速度コントロールによって電気機械513をコントロールする。回収ユニットを通過する流量を乗じた圧力レベルは、達成することが可能な減速効果に対応する。流量は、電気機械の直接速度コントロールによるか、または特定の速度(したがって特定の流量)に対応する負荷(トルク)のコントロールによるかのいずれかで決定することが可能である。そのほかの機能がメイン・ポンプによって同時の供給を受けている場合には、圧力および流量がそれらのほかの機能に対して継続的に維持され、かつ残りの部分が回収ユニットへ渡すように電気機械513がコントロールされる。
図9は、図8の実施態様の代替実施態様を示している。これにおいてはコントロール手段801bが、電気コントロール・バルブ801および、吸引コンジット601と供給コンジット805を接続するコンジット803を包含している。供給コンジット805は、ポンプから優先順位付けバルブ220へ延び、さらに作業機能まで延びている。バルブ801は、優先順位付けバルブ220と作業機能の間の位置において供給コンジット805に接続されるコンジット803上に配置されている。それによりステアリングは、可能性のある回収ユニットの異常の場合においても流れを受取る。その種の場合においては優先順位付けバルブ220が、作業機能および/または回収ユニットへの供給を犠牲にしてメイン・ポンプ205からステアリングへの流れを優先することになる。
図10は、本発明による液圧システムの代替実施態様を示している。液圧システムのエネルギ回収システム901が液圧ベース・システム201内に提供されており、それについては図3および4を参照してすでに説明済みである。以下においては、図3および4におけるエネルギ回収システムとの比較においてこのシステム内に存在する相違のみを説明する。
この実施態様においては、回収ユニットが、第1の液圧機械295および第2の液圧機械903を包含する。これら第1および第2の液圧機械は、機械的に相互接続されており、第1の液圧機械295は、液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、第2の液圧機械903は、第1の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合されている。したがって、エネルギ回収システム901は、電気機械313に代えて前記第2の液圧機械903を包含している。
以下においては、第2の液圧機械903をポンプと呼び、第1の液圧機械295を液圧モータと呼ぶことにする。動力伝達のための中間シャフトを伴ったポンプおよびモータのこの構成は、液圧トルク・コンバータを形成する。たとえばアキュームレータの形式の液圧エネルギ・ストレージ905がポンプ903の流出口側に接続されている。ポンプ903の流出口側は、さらに、メイン・ポンプ205の吸引側に接続されたコンジット907を介して液圧システム201に接続される。したがって、アキュームレータ905内に蓄積されたエネルギは、メイン・ポンプ205の吸引側を介してシステムへ逆に引渡すことが可能である。
メイン・ポンプ205は、作業機械の動力伝達系と好ましくは機械的に接続され、ディーゼル・エンジン等の作業機械の推進エンジンによって駆動される。液圧システムは、作業機能からの戻り流から回収されたエネルギをポンプ205の吸引側へ戻すための手段900を包含している。液圧流体は、アキュームレータ905からメイン・ポンプへ提供することが可能である。アキュームレータ内の液圧流体は加圧されていることから、メイン・ポンプ205を駆動するトルクにも寄与することが可能であり、それを利用してディーゼル・エンジンの負荷を軽減することが可能である。アキュームレータがメイン・ポンプの吸引側に接続されることから、アキュームレータ905内に貯蔵されたすべてのエネルギを、アキュームレータ内の実際の圧力レベルとは無関係にシステム内において使用することが可能である。アキュームレータの圧力が、作動されることになる作業機能内における圧力より高くなる場合、すなわちアキュームレータ905内の圧力がメイン・ポンプの圧力側における圧力より高い場合には、アキュームレータから供給される過剰トルクがディーゼル・エンジンのトルクを減ずることが可能である。その種の場合においては、メイン・ポンプが、ディーゼル・エンジンをサポートする液圧モータとして機能することになる。
エネルギを回収するためにエネルギ回収システム901を使用する種々の方法について次に説明する。
第1の変形によれば、リフト・アーム・アッセンブリ111を下げるときにエネルギが回収される。(図1も併せて参照されたい。)コントロール・ユニットは、オペレータにリフト・レバーを介してリフト・アーム・アッセンブリを下げる希望があることを記録する。コントロール・ユニットは、持ち上げシリンダ108および109と関連付けされたパイロット作動バルブ289を最大許容可能圧力に設定し、かつコントロール・バルブ207を開くが、このことは、回収ユニットのための要求された圧力を達成することが可能であることを意味する。これにより液圧流体は、持ち上げシリンダ108および109のピストン側からコントロール・バルブ207を通り、チェック・バルブ298を通り、さらに液圧モータ295を通ってその先のタンク243へ、逆圧バルブ311を介して流れることが可能になる。持ち上げシリンダ108および109のピストン・ロッド側は、従来的な態様で、コントロール・バルブ・ユニット内に配置されたキャビテーション防止バルブによって補充される。
ポンプ295は、液圧モータ295によって駆動され、アキュームレータ905へ加圧液圧流体を引渡す。モータ295を通過する戻り流の圧力は、液圧シリンダ内の圧力に依存する(それもまた、実際の負荷に依存する)。ポンプ903の圧力側の圧力は、アキュームレータ905内の気体が圧縮された程度に依存する。このことは、アキュームレータ905内の圧力および液圧モータ295の手前の液圧流体の圧力が基本的に決して等しくならないことを意味する。液圧トルク・コンバータを使用することによって、すべての回収されたエネルギを、圧力レベルとは無関係にアキュームレータ905内において処理することが可能である。
モータ295が高い圧力において動作し、アキュームレータ905が低い圧力を有している場合には、同一のトルクを得るためにポンプ903に設定するべき押しのけ量の計算が行なわれる(トルクは、圧力を乗じた押しのけ量に比例する)。実際においては、このことが、ポンプ903がアキュームレータ905へ、液圧モータ295との比較においてより大きな流量およびより低い圧力を伴って液圧流体を圧送するが、アキュームレータ905内に蓄積されるエネルギは、液圧モータ内に現れたそれと実質的に対応することを意味する。それに代えて、コントロール・バルブ207およびコントロール・バルブ209の両方が回収ユニットへの流出口を開くことが可能であり、これは、ピストン側およびピストン・ロッド側の両方が回収ユニットに接続されることを意味する。これはまた、降下動作が主としてピストン側からピストン・ロッド側へ流れる液圧流体によって行なわれることから、回収ユニットへの戻り流の低減(ただし圧力がより高い)を結果としてもたらすことになる。これは、たとえば、バケットが空であり、かつ液圧モータ295の過剰回転のリスクを伴うことなく迅速な降下を行なうときに使用することが可能である。
種々のコントロール・オプションを使用することが可能である。
● 回収なし:
すべての戻り流が、最小の背圧を生成するべく設定されたパイロット作動バルブ289を通過する。戻り流の大きさのコントロールは、リフト・アーム・アッセンブリの所望の降下速度に従ってコントロール・バルブ207によって生じる。流量は、コントロール・バルブ207のスライド位置およびそのスライドにわたる圧力降下に基づいて計算することが可能である。液圧シリンダのピストン側の圧力センサおよび回収ユニットの圧力センサ309を利用することが可能である。エネルギの回収が望ましくないとする理由としては、たとえばアキュームレータ905が完全に充填されていること、すなわちアキュームレータ内の圧力が最大レベルに到達してしまっていることを挙げることが可能である。また、最大の力を用いて(ポンピングの力による押し下げを通じて)リフト・アーム・アッセンブリを下げることが望まれている場合もその理由となり、その場合においては、戻りライン内の背圧が下げる動きに対抗することになる。
● 完全回収:
適切な最大可能圧力が得られるようにパイロット作動バルブ289がコントロールされるが、これは、すべての流れが液圧モータ295を通過することを意味する。戻り流の大きさのコントロールは、コントロール・バルブ207によって生じる。コントロール・ユニットは、液圧シリンダのピストン側の圧力についての情報を有しており、可能な限りの量でコントロール・バルブ207を好ましく開く。要求された流量を獲得するためにコントロール・バルブ207の後においてどの程度高い背圧が優勢となるべきかの計算を実行することが可能である。圧力は、圧力センサ309によって測定が可能である。液圧モータ295については、Mut=Displ×圧力降下×ηhm/(2×PI)が適用できる。ポンプ903については、Min=Displ×圧力降下/(ηhm×2×PI)が適用できる。圧力、効率、およびモータの変位に関係する入力データによって、要求されるポンプ903の押しのけ量の設定の決定を計算することが可能である。その後ポンプが、計算された値に従ってコントロールされる。さらにまた、圧力センサ309によって測定された実際の圧力を検証した後に、押しのけ量の微調整を実行することが可能である。アキュームレータ905内および液圧シリンダのピストン側の圧力が変動することから押しのけ量の反復的な計算および変調が連続的に実行される。
● 部分的回収:
エネルギの特定部分だけが回収可能である場合には、望ましいトルクの計算および変調が、ポンプ903の押しのけ量を調整することによって実行される。これは、コントロール・バルブと液圧モータの間の位置、すなわち圧力センサ309における特定の圧力に対応する。センサ909が、液圧モータ295をポンプ903に接続するシャフトの速度を検知するべく適合されている。速度センサ909からの情報を用いて、液圧モータ295およびポンプ903が過剰回転でないことを検証することが可能である。その後パイロット作動バルブ289は、戻りポートにおける最大許容可能圧力を、過剰回転が生じ得ないような値に調整することが可能である。したがって、パイロット作動バルブを介して直接タンク243に液圧流体の流れをバイパスさせることが可能である。コントロール・バルブ207は、適正なシリンダ速度が獲得されるように従来的な態様で調整される。
● 複合回収:
1つの、かつ同一の降下事象の間に上記のコントロール・オプション(回収なし、完全回収、および部分的回収)を切換えることが可能である。たとえば、下げる動きの開始時に、アキュームレータ905内の圧力が低い場合に部分的な回収を適用することが可能である。その後、完全回収が実行され、アキュームレータ905が最大圧力まで到達した後は回収が生じない。
さらなる変形によれば、バケットを空にする(下向きにする)ときにエネルギが回収される。バケットを空にするときの回収は、リフト・アーム・アッセンブリを下げるときに対応する態様で生じる。
さらなる変形によれば、ステアリング・レバーを用いたステアリング時にエネルギが回収される。図10に示されている実施態様に従ったシステムによるレバー・ステアリングの間におけるエネルギ回収は、図4に示されている実施態様に従ったシステムによるレバー・ステアリングの間におけるエネルギ回収と実質的に同じ態様で生じるが、次に示すいくつかの相違を伴う。
● 『完全回収』の場合には、ポンプ903上のトルクを(以前の説明に従って)調整することによってバイアス圧力がコントロールされる。
さらなる変形によれば、ステアリング・ホイールを用いた(オービットロール・ユニットを介する)ステアリング時にエネルギが回収される。図10に示されている実施態様に従ったシステムによるステアリング・ホイール・ステアリングの間におけるエネルギ回収は、図4に示されている実施態様に従ったシステムによるステアリング・ホイール・ステアリングの間におけるエネルギ回収と実質的に同じ態様で生じるが、次に示すいくつかの相違を伴う。
● 『回収なし』の場合には、ポンプ903の押しのけ量が、液圧モータ上の負荷が液圧モータ295を介して流れが通過不可能なほど大きくなるように(最大)レベルまでコントロールされる。
図11は、さらに発展させた図9の実施態様を示している。(このさらなる発展は、図5に示されているさらに発展させた図4内の液圧システムに対応する。)圧力制限器1021が、戻りコンジットをレバー・ステアリングからタンク243に接続するコンジット1023上に配置されている。
さらなる変形によれば、いくつかの作業機能が同時に使用されているときにエネルギが回収される。これは、図4に示されている液圧システムについて前述した方法と実質的に同じに働く。
さらなる変形によれば、液圧システムが、作業機能のための、たとえば持ち上げ機能のための能動サスペンション・システムとして使用され、それにおいては、機械本体および/または作業装具の望ましくない運動エネルギが少なくとも部分的に回収される。これは、図4に示されている液圧システムについて前述した方法に対応するが、いくつかの相違を伴う。
● ポンプ903はトルク・コントロールを好ましく有し、したがって液圧モータ上のポンプからの負荷を、液圧モータからの背圧が充分に大きくなることに起因してリフト・アッセンブリが停止するまで増加することが可能である。液圧シリンダのピストン・ストローク長およびピストン速度は、選択されたトルク・コントロール・ストラテジに依存することになる。パイロット作動バルブ289は、最大許容可能圧力をセットするべくコントロールされるが、これは最大圧力の範囲内における望ましい圧力レベルにおいて回収ユニットが動作可能であることを意味する。
● 限られたエネルギ回収のみが実行可能である場合には、コントロール・バルブ207によって作業装具の移動の特定の減速を生じさせることが可能であり、パイロット作動バルブ289を介して液圧流体のバイパスを生じさせることが可能である。
さらなる変形によれば、液圧システムが使用されて作業機械101の減速の間にエネルギ回収が得られる。図12を参照されたい。図11に示されている実施態様と比較すると、電気コントロール・バルブ1101が回収システムの第2のコンジット293とタンク243を接続するコンジット1103上にも配置される。
作業機械の減速の間においては、メイン・ポンプ205が動力伝達系を制動するときと同じときに、動力伝達系によってメイン・ポンプ205が駆動される。それによりメイン・ポンプは、バルブ1101を介して回収ユニットへ液圧流体の流れをポンピングする。作業機械は、メイン・ポンプ205(および回収ユニット)の駆動に要求されるエネルギに対応する範囲まで減速される。減速の間においてはバルブ1101が好ましく全開に維持される。減速レベルの調整は、メイン・ポンプへのLS信号の計算および調整(LS信号がポンプの圧力調整器のための基準信号を構成することから)、およびポンプ903の押しのけ量の調整によって生じることが可能である。流量は、速度センサ909からの入力データを用いて計算することが可能である。減速の効果は、その流量を乗じた圧力に比例する。
減速からのエネルギの回収は、ほかの作業機能が使用されているときと同じときに可能である。ほかの作業機能が同時に使用されている場合には、メイン・ポンプへのLS信号が、ほかの作業機能のために要求される圧力のうちのもっとも高い圧力、および望ましい減速効果の獲得に要求される圧力(減速エネルギ)によって決定される。回収可能となるエネルギの量の計算が実行され、それに応じてポンプ903の押しのけ量が調整される。液圧モータ295にわたる流量が(速度センサ909によって)計算され、ほかの作業機能へ出て行く流量が(関連付けされたコントロール・バルブのスライド位置および圧力降下によって)計算される。たとえばオービットロール・ユニットを用いたステアリング・ホイール・ステアリングが使用される場合には、ステアリング位置センサを使用してステアリングへの流量を計算することが可能である。回収ユニットが、必要とされる量の減速エネルギに対応する圧力および/または流量を受取ることが可能でない場合には、対応する圧力降下がコントロール・バルブ1101にわたって生じるようにそれをコントロールすることによって特定の量のエネルギが廃棄される。
図13は、図12の実施態様の代替実施態様を示している。これにおいては、電気コントロール・バルブ1201が、回収システム内の第2のコンジット293を、メイン・ポンプ205と作業機能の間に配置されている供給コンジット805に接続するコンジット1203上に配置される。コンジット1203は、優先順位付けバルブ220と作業機能の間の位置において供給コンジット805に接続されている。それによりステアリングは、可能性のある回収ユニットの異常の場合においても流れを受取る。その種の場合においては優先順位付けバルブ220が、作業機能および/または回収ユニットへの供給を犠牲にしてメイン・ポンプ205からステアリングへの流れを優先することになる。
さらなる変形によれば、回収されたエネルギをアキュームレータからメイン・ポンプへ供給するために液圧システムが使用される。
アキュームレータ内にストアされたエネルギを作業機能のために直接使用することは、通常、大きな損失を結果としてもたらす。アキュームレータ内の圧力は、気体が圧縮されている程度に依存し、液圧シリンダによって要求される圧力は、実際の負荷状況に依存する。アキュームレータ内の圧力が液圧シリンダの圧力要件より低く、液圧シリンダがまったく動かないことになるか、またはアキュームレータ内の圧力が液圧シリンダの圧力要件より高く、液圧シリンダのピストンの速度がコントロールされることを可能にするためにバルブを介してエネルギが抑圧されなければならないことになるかのいずれかとなる。
しかしながら、本発明による液圧システムのこの変形を通じて、アキュームレータ905内に蓄積される実質的にすべてのエネルギを回収することが可能である。図10を参照されたい。
アキュームレータ905は、バルブ913を介してポンプ205の吸引側に接続されている。メイン・ポンプ205とタンク243の間のコンジット上のチェック・バルブ915が、アキュームレータ905からの加圧オイルがタンク243へ渡ることを防止する。バルブ913が閉じられているときは、メイン・ポンプが従来的な態様でタンクからオイルを汲み上げる。ポンプの駆動に要求される動力は、ポンプを通る流量を乗じたポンプの圧力側と吸引側の間における圧力差に比例する。バルブ913が開かれているときは、アキュームレータ内の圧力がポンプの吸引側に供給され、それがポンプ205の圧力側と吸引側の間における圧力差を小さくする。アキュームレータ内の圧力が出力圧力と等しい場合には、ポンプの駆動にディーゼル・エンジンから実質的にまったく(スリップ損失に起因するいくらかのエネルギ消費を例外として)エネルギを供給する必要がない。アキュームレータ905内の圧力がメイン・ポンプ205からの出力圧力より低い場合には、アキュームレータ905内における優勢な圧力をポンプの圧力側の必要圧力まで増加する動力だけがディーゼル・エンジンから必要になる。アキュームレータ905内の圧力が圧力側の望ましい圧力より高い場合には、メイン・ポンプ205が液圧モータとして動作し、ディーゼル・エンジンおよびそれの補助装備を駆動することになる。
上記の説明においては『電気コントロール・バルブ』という用語が、液圧コンジット内の直接電気的にコントロールされるバルブのために使用されており、言換えるとこれは、入力電気信号を介してコントロールされるべく適合されたバルブである。当然のことながらこの用語『電気コントロール・バルブ』の範囲内において、いくつかのバルブの配列といった変形も存在し、それにおいては、そのうちの第1のバルブが液圧コンジット上に配置され、第2の直接電気的にコントロールされるバルブが液圧信号を介して第1のバルブをコントロールするべく適合される。
1 作業機能
2 コントロール・バルブ・ユニット
3 ポンプ、供給ユニット
4 タンク
5 液圧シリンダ
6 複動ピストン、ピストン
7 ピストン側
8 ピストン・ロッド側
9 回収ユニット、液圧機械
10 戻りポート
11 圧力制限手段
12 パイロット作動バルブ
13 コントロール・ユニット
14 アクチュエータ
15 シャフト
16 チェック・バルブ
17 圧力センサ
18 流入口ポート
19 圧力センサ
20 センサ、圧力センサ
21 位置センサ
22 圧力センサ
50 位置センサ
50b 圧力側
51b 吸引側
52b 動力伝達系
60a 戻りポート
60b 戻りポート
60c 戻りポート
101 ホイールローダ、作業機械
102 機械本体、前方車両部分
103 後方車両部分
104 液圧シリンダ、ステアリング・シリンダ
105 液圧シリンダ、ステアリング・シリンダ
106 リフト・アーム・ユニット
107 装具、バケット
108 液圧シリンダ、持ち上げシリンダ
109 液圧シリンダ、持ち上げシリンダ
110 液圧シリンダ、傾斜シリンダ
111 作業装具、リフト・アーム・アッセンブリ
112 駆動軸
113 駆動軸
114 キャビン
115 リンク・アーム・システム
116 材料
200a コントロール・バルブ・ユニット
200b コントロール・バルブ・ユニット
200c コントロール・バルブ・ユニット
201 液圧システム、システム
203 第1の作業機能、作業機能
205 ポンプ、メイン・ポンプ
205b メイン・ポンプ、動力伝達系
206 推進エンジン
207 コントロール・バルブ、第1のバルブ
208 流体コントロール手段
209 コントロール・バルブ、第2のバルブ
210 コントロール・バルブ
211 オペレータ・コントロール要素、コントロール・レバー、持ち上げレバー、コントロール・バルブ
212 コントロール・バルブ
213 コントロール・ユニット、電子コントロール・ユニット
214 オペレータ・コントロール要素、ステアリング・レバー、コントロール・レバー
215 コントロール・ユニット
216 圧力センサ
217 第2の作業機能
218 圧力センサ
219 オペレータ・コントロール要素、ステアリング・ホイール
220 優先順位付けバルブ
220a オービットロール・ユニット
221 第3の作業機能
223 コントロール・バルブ
225 コントロール・バルブ
227 オペレータ・コントロール要素、コントロール・レバー
229 圧力センサ
231 圧力センサ
233 圧力センサ
235 圧力センサ
237 圧力センサ
239 圧力センサ
241 電気コントロール・バルブ、バルブ、電気的にコントロールされるポンプ・コントロール・バルブ、ポンプ・コントロール・バルブ
243 タンク
245 出力コンジット
251 コンジット
253 液圧手段、逆転バルブ
280 第1のコンジット
280b 流入口ポート
281 戻りコンジット
282 第1のコンジット
282b 流入口ポート
283 戻りコンジット
284 第1のコンジット
284b 流入口ポート
285 戻りコンジット
287 パイロット作動バルブ
287b 圧力制限手段
289 パイロット作動バルブ
289b 圧力制限手段
291 パイロット作動バルブ
291b 圧力制限手段
293 第2のコンジット
295 回収ユニット、液圧モータ、第1の液圧機械
297 チェック・バルブ
298 チェック・バルブ
299 チェック・バルブ
301 エネルギ回収システム、回収システム
303 分岐コンジット
305 分岐コンジット
307 分岐コンジット
309 圧力センサ
311 逆圧バルブ
313 発電機、電気機械
314 エネルギ貯蔵手段
321 圧力制限器、圧力制限バルブ
323 コンジット
513 電気機械
515 電気コントロール・バルブ
517 タンク・コンジット、バルブ
519 チェック・バルブ
520 エネルギを戻すための手段
521 ポンプ・コンジット
523 チェック・バルブ
595 液圧機械、回収ユニット
595b 回収ユニット、液圧機械
601 吸引コンジット
621 チェック・バルブ
701 バルブ、電気コントロール・バルブ
701b 液圧コントロール手段
703 コンジット
801 電気コントロール・バルブ、バルブ
801b 液圧コントロール手段
803 コンジット
805 供給コンジット
900 吸引側へ戻す手段
901 エネルギ回収システム
903 第2の液圧機械、ポンプ
905 液圧エネルギ・ストレージ、アキュームレータ
907 コンジット
909 速度センサ
913 バルブ
915 チェック・バルブ
1021 圧力制限器
1023 コンジット
1101 電気コントロール・バルブ
1103 コンジット
1201 電気コントロール・バルブ
1203 コンジット

Claims (31)

  1. 少なくとも1つの作業機能(1;217,221,203)および前記作業機能への、およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)、および前記作業機能からエネルギを回収するための前記コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート(10;60a,60b,60c)に接続された回収ユニット(9;295,595)、および前記戻りポートにおける前記液圧流体の圧力を制限するための手段(11;287b,289b,291b)を包含する作業機械(101)のための液圧システムであって、前記圧力制限手段が、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート(10;60a,60b,60c)における最大許容可能圧力を設定するように配されたパイロット作動バルブ(12;287,289,291)を包含し、それにおいて前記圧力が、コントロール・ユニット(13;213)を使用して前記パイロット作動バルブをコントロールすることによって可変であることを特徴とする液圧システム。
  2. 前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)が、前記戻りポート(10;60a,60b,60c)に接続されており、かつ前記回収ユニット(9;295;595)と並列に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液圧システム。
  3. 前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)が、電気的にコントロール可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の液圧システム。
  4. 前記コントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)の前記戻りポート(10;60a,60b,60c)における前記最大許容可能圧力が、前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)を使用して連続的に変更可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液圧システム。
  5. 前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート(10;60a,60b,60c)と前記回収ユニットの間における位置において前記回収ユニット(9;295;595)と直列に接続されるチェック・バルブ(16;297,298,299)を包含すること、および前記チェック・バルブが、前記作業機能(1;217,221,203)へ向かう方向の流れを遮断するために前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)と並列に接続されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の液圧システム。
  6. 前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポート(10;60a,60b,60c)と前記パイロット作動バルブの流入口ポート(18;280b,282b,284b)の間にある位置において前記液圧流体の圧力を測定するべく適合された圧力センサ(17;309)を包含することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の液圧システム。
  7. 前記システムが、液圧流体を提供するためのポンプ(3;205)を包含することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の液圧システム。
  8. 前記ポンプ(3;205)が、前記少なくとも1つの作業機能(1;217,221,203)へ液圧流体を提供するべく適合されることを特徴とする請求項7に記載の液圧システム。
  9. 前記システムが、前記作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを前記ポンプの圧力側へ戻すための手段(520)を包含することを特徴とする請求項8に記載の液圧システム。
  10. 前記ポンプ(205b)がポンプおよび液圧モータの両方として機能するべく適合されていること、および前記ポンプが前記作業機能(1;217,221,203)への供給のために前記圧力側において必要な圧力を提供しているときと同時に、前記ポンプが、液圧流体が前記回収ユニット(595b)から前記ポンプの前記圧力側(50b)へ流れ、さらに前記ポンプを通って前記ポンプの前記吸引側(51b)へ流れるときにトルクを提供するべく適合されることを特徴とする請求項および8または9に記載の液圧システム。
  11. 前記システムが、前記作業機能からの戻り流から回収されたエネルギを前記ポンプ(205)の吸引側へ戻すための手段(900)を包含することを特徴とする請求項8または9に記載の液圧システム。
  12. 前記回収ユニットが第1の液圧機械(295)および第2の液圧機械(903)を包含すること、および前記第1および第2の液圧機械が機械的に相互接続されること、および前記第1の液圧機械が液圧流体の流れによって駆動されるべく適合され、前記第2の液圧機械が前記第1の液圧機械により駆動されることによって液圧流体をポンピングするべく適合されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の液圧システム。
  13. 前記第1の液圧機械(295)が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第2の液圧機械(903)がアキュームレータ(905)への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項12に記載の液圧システム。
  14. 前記第1の液圧機械(295)が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第2の液圧機械(903)が前記ポンプの前記圧力側への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項8または12に記載の液圧システム。
  15. 前記第1の液圧機械(295)が前記戻り流によって駆動されるべく前記戻りポートに接続され、前記第2の液圧機械(903)が前記ポンプの前記吸引側への液圧流体のポンピングを行なうべく適合されることを特徴とする請求項8または12に記載の液圧システム。
  16. 前記ポンプ(205)が前記作業機械の動力伝達系によって駆動可能であり、かつ前記作業機械(101)の減速の間は前記動力伝達系を制動するべく適合されること、および前記システムが、前記作業機械の減速の間におけるエネルギの回収のために前記ポンプの前記圧力側から前記回収ユニットへの液圧流体の流量をコントロールするための液圧コントロール手段(701b;801b)を包含することを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の液圧システム。
  17. 前記少なくとも1つの作業機能(1;217,221,203)が、作業機械内の機械構成要素へ動力を伝達するためのピストンが備えられた液圧シリンダを包含することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の液圧システム。
  18. 前記コントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)が、選択の余地を残して前記液圧シリンダの前記ピストン側および/または前記液圧シリンダの前記ピストン・ロッド側から前記回収ユニットへの液圧流体の戻り流をコントロールするべく適合されていることを特徴とする請求項17に記載の液圧システム。
  19. 前記システムが、前記液圧シリンダの前記ピストン側の前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ(19;235,229,216)を包含することを特徴とする請求項17または18に記載の液圧システム。
  20. 前記システムが、前記液圧シリンダの前記ピストン・ロッド側の前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ(20;237,231,218)を包含することを特徴とする請求項17乃至19のいずれか1項に記載の液圧システム。
  21. 前記回収ユニット(9;295;595)が前記作業機械(101)の作業装具(111)と機械本体(102)の間において外部擾乱によって生じる相対的な移動を、少なくとも1つの方向において緩衝するべく適合されること、および前記作業装具が前記作業機能(1;217,221,203)によって前記機械本体に関して移動可能であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1項に記載の液圧システム。
  22. 前記システムが、前記機械本体(102)に関する前記作業装具(111)の基準位置を決定するためのセンサ(21;50)包含することを特徴とする請求項21に記載の液圧システム。
  23. 前記システムが、複数の作業機能(1;217,221,203)を、関連付けされたそれぞれのコントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)とともに包含すること、および1つの前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)がそれぞれの前記作業機能のために提供されることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1項に記載の液圧システム。
  24. 前記システムが、それぞれのパイロット作動バルブ(287,289,291)のために配置される1つの前記チェック・バルブ(16;297,298,299)を包含すること、それにおいて前記チェック・バルブが前記回収ユニット(295)と直列に、前記それぞれのコントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポートと前記回収ユニットの間の位置において接続され、かつそれぞれの作業機能(217,221,203)へ向かう方向の流れを遮断するために前記パイロット作動バルブと並列に接続されることを特徴とする請求項5または23に記載の液圧システム。
  25. 前記チェック・バルブ(297,298,299)の前記流出口が回収ユニットの上流において相互接続されることを特徴とする請求項24に記載の液圧システム。
  26. 前記システムが、前記チェック・バルブの下流および前記回収ユニットの上流にある位置において前記液圧流体の前記圧力を測定するべく適合された圧力センサ(309)を包含することを特徴とする請求項25に記載の液圧システム。
  27. 前記システムが、前記コントロール・バルブ・ユニットの前記戻りポートと前記パイロット作動バルブの前記流入口ポートの間にある位置において前記液圧流体の圧力を測定するべく適合された、それぞれのパイロット作動バルブのための圧力センサを包含することを特徴とする請求項23乃至25のいずれか1項に記載の液圧システム。
  28. 前記システムが、それぞれの前記作業機能のために1つの前記回収ユニットを包含することを特徴とする請求項23または24に記載の液圧システム。
  29. 前記システムが、前記パイロット作動バルブ(12;287,289,291)の個別コントロールのためのコントロール・ユニット(13;213)を包含することを特徴とする請求項23乃至28のいずれか1項に記載の液圧システム。
  30. 請求項1乃至29のいずれか1項に記載の液圧システムを包含する作業機械(101)。
  31. 液圧システム内においてエネルギを回収するための方法であって、前記液圧システムが、少なくとも1つの作業機能(1;217,221,203)および前記作業機能への、およびそこからの液圧流体をコントロールするためのコントロール・バルブ・ユニット(2;200a,200b,200c)、および前記作業機能からエネルギを回収するための前記コントロール・バルブ・ユニットの戻りポート(10;60a,60b,60c)に接続された回収ユニット(9;295;595)を包含し、前記戻りポートにおける最大許容可能圧力(Pmax)が、圧力制限手段(11;287b,289b,291b)によって、前記作業機能(1;217,221,203)の実際の動作モードに対して前記回収ユニット(9;295;595)の最大エネルギ回収レートを適合する目的を伴うコントロール・ユニット(13;213)からの信号の受信を通じてコントロールされることを特徴とする方法。
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