JP2014522949A - 開及び閉ループポンプシステムの組合せを利用する油圧システム - Google Patents

Abstract

ポンプシステムは、開ループ流体回路及び閉ループ流体回路を含む。閉ループ流体回路は、閉ループ流体回路に連結された第１部品を回転させるモータを含む。閉ループポンプは、モータを第１最大回転速度まで回転させる。開ループ流体回路は、開ループ流体回路に連結された第２部品を駆動する開ループポンプを含む。制御回路は、開ループポンプからの流出を切換える制御バルブを含む。制御バルブは、開ループポンプを開ループ流体回路から遮断すると同時に、開ループポンプを閉ループ流体回路に選択的に接続する。開ループポンプが閉ループ流体回路に接続されたとき、閉ループポンプ及び開ループポンプは、モータを第１最大回転速度よりも大きい第２回転速度で駆動する。
【選択図】図１

Description

本出願は、米国以外の全指定国についての出願人である米国企業のイートン コーポレーション、及び、米国のみを指定国とする出願人である米国民のジェームズ フィリップディビングの名義で、ＰＣＴ国際特許出願として２０１２年６月２９日に出願され、２０１１年７月１日に出願された米国仮特許出願第６１／５０３７６１号について優先権を主張し、その内容は参照することにより全てここに含まれる。

多くの車両及び設備の油圧システムは、油圧モータを駆動するために閉ループポンプを使用し、また、油圧モータ及びシリンダを駆動するために開ループポンプを使用する。閉ループポンプ及びモータシステムは、輸送トミキサードラムの作動、車両を推進するためのギヤボックス内のホイールモータの駆動、又は、プラットフォーム、ヘッド、コンベヤ等の補助機能を作動させるためのモータの駆動に使用することができる。閉ループ流体回路及び開ループ流体回路は、通常、それぞれの回路を独立して作動させる。

特定の例では、コンクリートすなわちセメントのトラックとして知られる輸送ミキサーは、建設現場において、大量のコンクリートを輸送し、混合し、注入するために使用される。一般的に、ミキシングドラムを回転させ、また、補助装備を制御するための油圧システムは、以上に簡単に説明した２つの独立した流体回路を含む。第１の流体回路は、ドラムを低速及び高速で回転させることができるポンプを含む。低速回転は、一般的に輸送中に、混合されたコンクリートが硬化するのを防止するために使用される。高速回転は、コンクリートを混合、又は、ドラムを洗浄するときに使用される。その際、一般的に、ミキサーを回転させるために、その全容量が使用されることは、まれであるが、大型のポンプが要求される。第２の流体回路は、輸送ミキサーの補助装備、例えば、タグアクスル、シュートリフト等の駆動用の（第１のポンプに比して）より小さいポンプを使用する。このポンプは、一般的に、建設現場で混合コンクリートを供給するためにのみ使用される。

一形態において、本技術は、閉ループ流体回路と、開ループ流体回路と、制御回路とを備えたポンプシステムに関し、前記閉ループ流体回路は、前記閉ループ流体回路に連結された第１部品を回転させるモータと、前記モータを第１最大回転速度で駆動する閉ループポンプとを含み、前開ループ流体回路は、前記開ループ流体回路に連結された第２部品を駆動する開ループポンプを含み、前記制御回路は、前記開ループポンプを前記開ループ流体回路から遮断している間、同時に、前記開ループポンプを前記閉ループ流体回路に選択的に接続する制御バルブを含み、前記開ループポンプが前記閉ループ流体回路に接続されたとき、前記閉ループポンプ及び前記開ループポンプは、前記モータを前記第１最大回転速度よりも大きい第２最大回転速度で駆動することを特徴する。他の実施形態では、前記閉ループ流体回路は、更に、前記閉ループポンプの回転方向を制御する制御スプールを備え、前記制御スプールが第１位置にあるとき、前記閉ループポンプからの出力流れは、前記閉ループ流体回路を通して第１方向に向けられる。もう一つの実施形態では、前記制御回路は、更に、前記開ループポンプからの出力流れを制御するシャトルバルブシステムを備え、前記開ループポンプが前記閉ループ流体回路に接続され、かつ、前記シャトルバルブシステムが第１位置にあるとき、前記開ループポンプからの出力流れは、前記閉ループ流体回路を通して前記第１方向に向けられる。更にもう一つの実施形態では、ポンプシステムは、更に、前記閉ループ流体回路及び前記開ループ流体回路のそれぞれに、油圧流体を充填するチャージポンプを備えている。更にもう一つの実施形態では、ポンプシステムは、更に、前記開ループポンプ、前記閉ループポンプ及び前記チャージポンプのそれぞれを駆動する共通のモータを備えている。

上述のものの他の実施形態では、前記シャトルバルブシステムは、１つのシャトルバルブを含んでいる。もう一つの実施形態では、前記シャトルバルブシステムは、複数の油圧パイロットバルブ及び複数の電気ソレノイド作動バルブのうちの少なくとも一つを含む。特定の実施形態では、前記閉ループポンプ及び開ループポンプのそれぞれは、可変容量ポンプである。他の実施形態では、コントローラは、前記閉ループ可変容量ポンプ、前記開ループ可変容量ポンプ、前記モータ及び前記制御バルブのそれぞれに接続されている。更にもう一つの実施形態では、前記コントローラは、前記閉ループ可変容量ポンプが前記第１最大回転速度のときに生じる前記第１部品の速度を超える所望の前記第１部品速度に対応する第１部品速度信号を受信したとき、制御信号を送信して前記制御バルブを作動させて、前記開ループ可変容量ポンプを前記閉ループ流体回路に接続する。更にもう一つの実施形態では、前記制御バルブは、手動バルブである。

もう一つの形態において、本技術は、上述のポンプシステムを含む輸送ミキサーであって、前記第１部品はドラムであることを特徴とする。
もう一つの形態において、本技術は、閉ループ可変容量ポンプを含む閉ループ流体回路と、開ループ可変容量ポンプを含む開ループ流体回路と、制御バルブと、コントローラとを備えたポンプシステムの制御方法に関し、前記コントローラにより受信された第１所望速度信号に基づいて、前記閉ループ可変容量ポンプの出力流れを調整し、前記コントローラにより受信された第２所望速度信号に基づいて、前記制御バルブを作動させて、前記開ループ可変容量ポンプを前記閉ループ流体回路に接続する。一実施形態では、この制御方法は、前記コントローラによって受信された第３速度信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れを増大させることを含む。もう一つの実施形態では、この制御方法は、前記コントローラによって受信された第４所望速度信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れを減少させることを含む。もう一つの実施形態では、この制御方法は、前記コントローラにより受信された所望方向信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れの方向を変更することを含む。更にもう一つの実施形態では、この制御方法は、前記コントローラにより受信された所望方向信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出口のシャトルバルブの位置を切換えることを含む。更にもう一つの実施形態では、この制御方法は、前記制御バルブを作動させる前に、前記開ループ流体回路の補助機能を遮断することを含む。もう一つの実施形態では、この制御方法は、前記開ループ流体回路及び前記閉ループ流体回路に油圧流体を充填することを含む。

好ましい実施形態が図示されているが、その技術的範囲は、図示の構造及び手段に厳密に限定されるものではない。
輸送ミキサー用のポンプシステムの概略図である。 輸送ミキサー用の開ループ及び閉ループポンプシステムの組合せの概略図である。 二重経路推進システム用の開ループ及び閉ループポンプシステムの組合せの概略図である。 図３のシステムの一部を拡大した図である。 単一経路推進回路用の開ループ及び閉ループの組合せの概略図である。 単一経路推進回路用の開ループ及び閉ループの組合せの他の実施形態の概略図である。 輸送ミキサー用の開ループ及び閉ループポンプシステムの組合せを制御する方法を示す図である。

添付の図に示される本開示の例示的な態様を詳細に説明する。可能な限り、これら図面をとおして同じ又は同様の構造を参照するために同じ参照符号を用いる。本出願において、開及び閉ループ油圧システムの組合せは、輸送ミキサーへの適用として多くが説明される。しかしながら、ここで説明される組合せシステムは、作物噴霧機、スキッドステアローダー、ウインドローアー及びコンバイン収穫機等やその他の同様の形式の産業用設備、ミキサー、バッチャー、コンベア及び他の単一用途の回転アクチュエータ応用例のような広範な車両に使用することができる。当業者には、ここに説明されるシステムの他の応用例が考慮され、明らかになるであろう。

図１は、輸送ミキサー１００用のポンプシステムの概略図を示している。ポンプシステム１００は、ドラムモータ１０４を回転させる第１ポンプ１０２を含み、ドラムモータ１０４はドラムを回転させる。第２ポンプ１０６は、例えば、車両タグアクスル１０８、セメントシュートリフトすなわち位置決め装置１１０、あるいは、他の補助部分１１２等の１つ以上の補助部すなわち補助装備を駆動する。制御マニホールド１１４及び制御バルブ１１６は、第２流体回路１１８からの第２ポンプ１０６の選択的な遮断、及び、これによる第２ポンプ１０６の第１流体回路１２０への接続を可能にする。図示の実施形態では、第１流体回路１２０は、閉ループ回路であり、第２流体回路１１８は、開ループ回路である。しかしながら、他の実施形態では、両方の回路が閉ループ回路でもよい。ドラムは、コンクリート注入時にその内容物を放出するために逆転動作する必要があるので、一般的には第１流体回路に対して開ループ回路は、望ましくない。制御バルブ１１６及び制御マニホールド１１４は、第２ポンプ１０６と２つの回路との選択的な接続及び遮断を可能にする。制御バルブ１１６は、手動で操作することができ、又は、図示のように、電子コントローラ１１２によって作動されてもよい。第２ポンプ１０６の出力を第１流体回路１２０に組合わせることにより、ドラムモータの速度を増大させることができる。ドラムモータの速度センサ１２４は、指令入力速度により、制御バルブ１１６を作動させ、これにより、必要又は要求に応じて、第２ポンプ１０６を第１流体回路に組合わせる。例えばコンクリートの混合又は、ドラムの洗浄時に、高速回転が要求されたとき、第２ポンプ１０６の出力が第１流体回路に分配されて、ドラムモータの回転速度を増大できるようにする。

補助機能の使用が必要とされ又は要求されたとき、制御バルブ１１６が再度作動し、これにより、補助部への流れを要求された流量にする。第２ポンプ１０６が第１流体回路１２０から遮断されたとき、ドラムモータは、低速で回転して、ドラム内に保持されたコンクリートが確実に硬化しないようにする。上述のように、一般的な補助機能は、タグアクスル圧力制御やシュート制御（リフト、回転、折畳み等）であるが、他の機能を含むこともできる。

図２は、輸送ミキサー用の開ループ及び閉ループポンプシステム２００の概略図を示す。図２に示されるポンプシステム２００は、開ループチャージ回路、ドラムモータを駆動するための可変容量閉ループポンプシステム、及び、輸送ミキサーの補助部を駆動するための可変容量開ループポンプシステムを含む。制御回路２８０は、開及び閉ループ回路を接続及び遮断するのに使用される多くの部品を含む。

チャージ回路は、Ａ側及びＢ側によって一部が示された閉ループ油圧駆動回路の加圧及び圧力制御を行うチャージポンプ２０２を含む。チャージポンプ２０２は、ユニットリザーバ２０４から主吸込みラインを介して油圧流体を吸込む。吸込みスクリーンすなわちフィルタ２０６は、リザーバ２０４から異物がシステムに吸込まれるのを防止する。チャージポンプ２０２は、動力源すなわちモータ２０８、一般的には内燃機関又は電気モータによって駆動される。図示のシステムでは、共通のモータ２０８が動力をスルードライブを介してチャージポンプ２０２、開ループポンプ２１０及び閉ループポンプ２１２の全てに供給する。このような実施形態では、チャージポンプ２０２は、ポンプ２１２及びポンプ２１０の単一のアセンブリに一体に組込むことができる。他の実施形態では、チャージポンプ２０２に対して専用のモータを使用することができる。チャージポンプの容量は、特定の用途の要求、あるいは、要望によって決定することができる。しかしながら、商業的な実施形態では、他の容量を用いることもできるが、高アイドルエンジンＲＰＭで約８ガロン／分から約１２ガロン／分の流量を有するポンプを使用することができる。

チャージリリーフバルブ２１４は、ポンプ２１２及び関連する制御必需品を含む閉ループ回路に設定されたチャージ圧力を制御する。更に、このリリーフバルブ２１４は、低圧リリーフバルブ２１６とバランスしてポンプ２１２のケース及びモータ２１８のモータケースを通して適切なオイル流量を供給する。チャージポンプ２０２の出口は、チャージ圧力フィルタ２２０を流通させて、油圧駆動回路の低圧側及びポンプ容量を設定する制御バルブ（後で詳述する制御スプール２３４及びソレノイド２３６、２３８）に流入するオイルを濾過する。濾過の後、油圧流体は、低圧側の閉ループ流体回路に流入する。図示の実施形態では、閉ループ流体回路の低圧側は、符号Ａによって示されている。チェックバルブ２２２は、チャージ圧力が回路の低圧側に流入できるようにする。低圧側は、ポンプ２１２の入口に近接する戻り側である。チェックバルブ２２４は、閉ループ流体回路の高圧側からの流れを阻止する。モータの回転方向が反対の場合、Ｂ側が低圧、戻り側となる。この構造では、チェックバルブ２２４が流体が高圧供給側から出るのを阻止する一方で、油圧流体は、チェックバルブ２２２を介して閉ループ回路に流入する。チェックバルブ２２２，２２４とポンプ２１２との間には、出力制限バルブ２２６，２２８が配置されている。この閉ループ流体回路には、一般的に最大許容圧力が設定される。特定の実施形態では、バルブ２２６及び２２８は、約５０００から約６０００ＰＳＩで作動する。この圧力で、出力制限バルブ２２６，２２８を通る流れは、閉ループ流体回路のチャージ圧力をピストン２３０又は２３２のスプリングによりポンプ２１２がストロークしない点まで低下させ、これにより、低下されたチャージ圧力に打勝って斜板をニュートラル方向に向ける。斜板の傾斜角は、ポンプピストンの往復運動の合計に影響するので、出口流量に直接関係する。斜板がニュートラル位置に回動したとき、ピストンは往復動せず、流量はゼロ出力まで減少する。出力流れが第２ポートの外へ向かっているのに対して、斜板は、ニュートラル位置を超えるように制御することができ、駆動されるモータを逆回転させることができる。

また、チャージポンプ２０２は、閉ループポンプ２１２の流量及び方向の設定に応じてオイルをサーボピストン２３０又は２３２に導入するのに使用する制御スプール２３４に油圧流体を供給する。制御スプール２３４は、電子コントローラ２４０によって制御される２つの制御ソレノイド２３６，２３８を含む。各ソレノイド２３６，２３８は、制御スプール２３４を移動させることができ、これにより、チャージ圧力を２つのサーボピストン２３０，２３２の一方に導き、その結果、ポンプ２１２を所望の方向にストロークさせる。また、サーボピストン２３０，２３２は、流量を制御する。サーボピストン２３０は、加圧されたとき、斜板を移動させて流体を閉ループ流体回路のＡ側に供給する。同様に、サーボピストン２３２は、加圧されたとき、斜板を移動させて流体を閉ループ流体回路のＢ側に供給し、これにより、ポンプ２１２が逆転し、その結果、モータ２１８が逆回転する。他の実施形態では、三方２位置弁を利用して、２つのサーボピストン２３０，２３２の一方に直接流れを導くことができる。この構造は、スプール２３４及びフィードバックリンク２４２を省略することができ、このフィードバックリンクは、サーボ制御ループと同様の方法でスプールを移動するのに使用されてコントローラ２４０によって要求された設定容量を維持する。この設定位置は、コントローラ２４により、少なくとも一部が、速度センサ２４４によって測定されるモータ２１８の要求速度に基づいて決定される。

更に、また、チャージポンプ２０２は、冷却油圧流体の流れを閉ループポンプ２０２、及び、ドラムミキサーを駆動する油圧モータ２１８の両方に供給する。閉ループポンプ２１２からの冷却流体は、油圧クーラー２４６を通ってリザーバに流入し、リザーバはユニットリザーバ２０４とすることができる。冷却流体は、モータ２１８のケースを通ってリザーバへ流れ、このリザーバもまたユニットリザーバ２０４とすることができる。特定の応用例の要求により、チャージ流れの更なる管理が必要な場合、追加のソレノイド２４８を利用することができる。これは、モータ２１８のケース及び閉ループポンプ２１２にわたる適切な冷却及び最大圧力の要求を確実に達成するのに役立つ。ソレノイド２４８は、特定の作動状態に応じて電子コントローラ２４０によって制御することができる。

第１流体回路、この場合、閉ループ流体回路は、閉ループ可変容量ポンプ２１２を含み、この可変容量ポンプは、第１の形態において、油圧流体をＡ側（低圧側すなわち戻り側）からＢ側（高圧側すなわち供給側）へ移動させる。上述のように、閉ループポンプ２１２は、モータ２０８によって駆動され、その出力流れは、逆転されて、コントローラによる命令に応じて、油圧モータ２１８を正方向又は逆方向のいずれにも回転させることができる。特定の商業的な実施形態では、異なる容量の他のポンプも考えられるが、閉ループポンプ２１２は、約３０ガロン／分から約３５ガロン／分の最大流量を発生する。閉ループポンプ２１２は、固定又は可変容量のいずれかにすることができる油圧モータ２１８を直接的に駆動する。モータ２１８のサイズは、適用例の仕様に基づいて決定することができる。

速度センサ２４４は、モータ出力駆動軸２５０の回転速度及び方向を測定する。この測定速度は、両ポンプ２１２及び２１０を制御するコントローラ２４０の入力信号として使用されて、駆動軸２５０の所望の回転速度に合致した適切な流量を供給する。シャフト２５０は、推進回路、輸送ミキサードラム駆動回路、又は、一般的なあらゆる回転駆動応用装置に用いることができる。シャトルバルブ２５２は、過度のチャージ（すなわち流体）流れがチャージリリーフバルブ２１６を介して回路から流出できるようにする。また、シャトルバルブ２５２は、過度のチャージがモータケースを流通できるようにし、これにより、モータ２１８の内部の部品を冷却及び潤滑する。チャージリリーフバルブ２１６は、チャージリリーフバルブ２１４とバランスして、モータ２１８のケースを通る流れを適切にする。

また、制御オリフィス又は圧力補償流量調整器２５４が使用されて、必要又は所望される場合、チャージ流量の一部がモータ２１８のケースをバイパスできるようにする。ポンプ２１０及びチャージポンプ２０２からの流れを組合わせることにより、一般的に見られる従来の閉ループ駆動システムよりも相当に大きい流量を得られることになることに注目すべきである。流量調整器２５４から流出する流れは、システムの規模を考慮して、油圧クーラー２４６を通るように導かれ、又は、図示されるように、単にリザーバに直接流れる。あるいは、専用のクーラーが流量調整器２５４の下流に設置される。

開ループ流体回路は、可変容量ポンプ２１０によって駆動され、このポンプは、ユニットリザーバ２０４から油圧流体を吸込む。開ループ回路ポンプ２１０は、一実施形態では、負荷感知圧力補償可変容量ポンプとすることができる。ポンプ２１０は、一般的ないずれかの負荷感知回路のように、圧力制限及び負荷感知フィードバックコントロール２１０Ａ，２１０Ｂの両方を含む。ポンプ２１０の容量は、適用例の必要に応じて決定されるが、特定の商業的な実施形態では、約１５ガロン／分以下の流量が採用される。ポンプ２１０は、モータ２０８からのスルードライブ、又は、専用のモータのいずれかによって駆動される。ポンプ２１０からの出力は、コントローラ２４０によって制御される比例ソレノイドバルブ２６２へ流れる。以下に説明するように、コントローラ２４０は、ソレノイド２６２を作動させて、モータ２１８が要求される速度設定に一部が基づいて要求されるように、ポンプ２１０から閉ループ回路への流体が流れるようにする。一般的なタグアクスル回路に対する流量が要求されたとき、コントローラ２４０は、もう一つのソレノイドバルブ２５６を励起して、ポンプを圧力制限状態にする。他の回路では、ソレノイドバルブ２５６は、必要とされず、代わりに、一般的な負荷感知信号がシャトルバルブ２５８を介して送られて、要求された流量でストロークさせる。必要な、又は、所望される場合、補助回路への流れは、減圧バルブ２６０を介して流れて、補助回路の部品を過度の圧力から保護する。

ソレノイド２６２が開ループ回路ポンプ２１０から閉流体ループへの流れを生じるように位置決めされたとき、その流れは、油圧シャトルバルブ２６４を通って流れてポンプ２１０から閉ループ回路の高圧側へ向かう。開ループ流体回路の他の要素は、ポンプ２１０からのポンプ出口圧力がポンプ２１０の負荷感知フィードバックスプールへ戻るようにしてポンプ２１０の流量を増大させるチェックバルブ２６６を含む。比例ソレノイドバルブ２６２の位置は、要求されるモータ２１８の回転速度を満足するために必要な要求される流量にポンプ２１０が応答して、これを発生させる圧力限界を生成する。比例ソレノイドバルブ２６２は、電子コントローラ２４０によって制御されて、モータ２１８の所望の出力速度を達成する。更に、チェックバルブ２６６は、ポンプ２１０が補助機能を提供して、閉ループポンプ２１２からの流れに組み合わされないことが要求されたとき、ポンプ２１０からの流れが閉ループシステムに流入するのを阻止する。チェックバルブ２６８は、ポンプ２１０からの流れが閉ループ流体回路で必要とされないとき、閉ループ油圧駆動回路から戻る流れを阻止する。シャトルバルブ２５８は、閉ループポンプ回路と組合わせるときのポンプ２１０への負荷感知信号、又は、補助回路からの負荷感知信号のいずれかを通す。オリフィス及びフィルタ２７０は、ポンプ２１０の流れの要求がないとき、負荷感知信号をドレーンする。ドレーンオリフィス２７０は、ポンプ２１０の機能が要求されないとき、出口圧力を低圧スタンバイ設定まで低下させて出力の損失を減少させる。

図３は、二重経路推進システム３００の開ループ及び閉ループシステムの組合せの概略回路図である。部分拡大概略図が図３Ａ及び３Ｂに示されている。この二重経路システム３００は、開及び閉ループ回路の２つの組合せを含み、それぞれが二重経路機構の推進機能の半分を制御し、この機構は、自走式ウインドローアー、自走式飼料収穫機及びスキッドステアローダーを含むことができる。そのようなシステム３００は、二重経路推進駆動油圧システムを利用するあらゆる車両に使用することができる。様々な回路に使用される部品は、配置及び機能において図２のシステム２００に示されたものと同様であるから、ここではそれ以上詳細に説明しない。しかしながら、明瞭化のため、多くの要素は、以下に特定する。システム３００は、２つの閉ループ回路のそれぞれに対して２つの閉ループポンプ３１２，３１２’を含む。また、各閉ループ回路は、それぞれモータ３１８，３１８’を含む。モータ３１８，３１８’のそれぞれに関連する駆動軸は、図３には示されていないが、図２に示される駆動軸２５０と同様に作動して所望の装備に出力を供給する。また、チャージポンプ３０２，３０２’は、２つの閉ループ回路のそれぞれに含まれる。各開ループ回路は、ポンプ３１２，３１２’を含む。モータ３０８は、閉ループポンプ３１２，３１２’の両方及びチャージポンプ３０２，３０２’の両方を駆動する。分離したモータ３０９は、両方の開ループポンプを駆動する。当然、モータ３０８，３０９の代わりに単一のモータを使用してもよい。

制御回路３８０，３８０’は、関連する開及び閉ループ回路の分離及び組合せを可能にする。制御回路３８０，３８０’に示されるバルブ構造は、図２の実施形態とは僅かに異なる。具体的には、制御回路３８０を参照して、油圧シャトルバルブ２６４（図２に示される）は、油圧シャトルバルブ３６４及び２つの油圧パイロットバルブ３６５Ａ，３６５Ｂを含むバルブシステムに置換えられている。これらの３つのバルブ３６４，３６５Ａ，３６５Ｂは、組合わさってバルブ２６４と同じ機能を実行する。当然、図２に示されるバルブ２６４のような単一の油圧制御バルブを代わりに使用してもよい。同様のバルブ３６４’，３６５Ａ’，３６５Ｂ’の構造が制御回路３８０’に使用されている。２つの開及び閉ループ回路の組合せの間の共通のリンクは、グラウンドである。

図４は、単一経路推進回路４００の開ループ及び閉ループポンプシステムの組合せの概略回路図である。このようなシステム４００は、単一目的の回転アクチュエータに使用することができる。さらに、多くの部品は、前出の図面に関連して以上に説明されている。明瞭化のため、図示のシステム４００は、閉ループポンプ４１２及びチャージポンプ４０２を含み、これらは共にモータ４０８によって駆動される。分離したモータ４０９は、開ループポンプ４１０を駆動する。モータ４１８は、閉ループ回路、又は、開及び閉ループ回路の組合せによって駆動することができる。制御回路４８０は、油圧シャトルバルブ４６４及び２つの油圧パイロットバルブ４６５Ａ，４６５Ｂを含む。

図５は、単一経路推進回路５００の開ループ及び閉ループの他の組合せの概略回路図である。このようなシステム５００は、単一目的の回転アクチュエータに使用することができる。さらに、多くの部品は、前出の図面に関連して以上に説明されている。図示のシステム５００は、閉ループポンプ５１２及びチャージポンプ５０２を含み、これらは共にモータ５０８によって駆動される。分離したモータ５０９は、開ループポンプ５１０を駆動する。モータ５１８は、閉ループ回路、又は、開及び閉ループ回路の組合せによって駆動することができる。制御回路５８０は、以上の図２〜４に説明したものとは異なる。具体的には、制御回路５８０は、電気ソレノイド作動バルブ５６４Ａ，５６４Ｂを利用して、開ループポンプ５１０を閉ループ回路に接続する。

図６Ａ及び６Ｂは、電子コントローラ２４０によって制御される輸送ミキサーのポンプシステム（図２に示されるポンプシステム等）の一つの制御方法を示す。同様の方法は、図３〜５に示されるシステムの制御にも考慮され、これは当業者には明らかであろう。この方法６００は、コントローラがモータ２１８の所望の回転方向を表す信号を受信することから開始する（動作６０２）。特定の機能がモータ２１８延いてはドラムの要求される回転方向に関連付けられる。例えば、混合、洗浄及び輸送機能は、一般的に、ドラムを第１方向に回転させることを要求する。コンクリート放出動作は、一般的にドラムを反対の第２方向に回転させることを要求する。特定の実施形態では、特定のモード（例えば混合）は、自動的に設定速度にプログラムされるが、図示の方法は、全てのモードに対して可変速度調整を考慮している。運転者の所望の回転方向が作動しているモータの以前に選択された回転方向から変更されている場合（動作６０４）、作動している全てのポンプは、流れの方向を変更する前に、減速され、又は、停止されなければならない。先ず、開ループポンプ２１０の出力が減少されて完全に停止され（動作６０６）、その後、閉ループポンプ２１２が減速された後、停止される（動作６０８）。ポンプ２１２の作動が充分に減速された時点で、制御スプール２３４の位置が変更される（動作６１０）。また、シャトルバルブ２６４は、一般的に、圧力の変化に応答して位置を変更するが、電子コントローラ２４０から送られた信号に基づく作動を要求するシャトルバルブを使用することもできる。

回路を通る流れの方向が設定された後、電子コントローラ２４０により、ドラム速度の設定を表す信号が受信される（動作６１４）。更に、ドラム速度設定は、特定の作動モード（例えば、混合）に関連付けることができるが、運転者による手動操作がより望ましい。速度設定が閉ループポンプ２１２の最大流量よりも小さい場合（動作６１６）、アルゴリズムは、次いでソレノイドバルブ２６２が閉じられているか否かを判断し（動作６１８）、これにより、開ループポンプ２１２を閉ループ流体回路から遮断する。その後、閉ループポンプ２１２の流量は、これが所望の速度設定ポイントに合うまで調整される（動作６２０）。その後、アルゴリズムは、更なる速度設定の調整を待ち受ける。この代わりに、又は、これに加えて、アルゴリズムは、更なる回転方向の設定の調整を待ち受ける。これにかかわらず、所望のモータの回転方向、又は、モータの速度の設定のいずれかの更なる調整は、アルゴリズムを適当な位置に戻して、ポンプ回路の制御を継続する。

速度の決定要求へ戻って（動作６１６）、所望の速度設定が閉ループポンプ２１２の最大流量の能力を超過しない場合（動作６２２）、閉ループポンプ２１２の容量すなわち流量は、先ず、その最大設定に調整される（動作６２４）。閉ループポンプ２１２がその最大設定にある場合（動作６２２）、アルゴリズムは、次いで、開ループポンプ２１０からの流れが補助又は開ループ流体回路へ流れているか否かを判断する（動作６２６）。流れていない場合、アルゴリズムは、先ず、ソレノイドバルブ２６２を確実に開き（動作６２８）（これにより、開ループポンプ２１０と閉ループ流体回路との間が確実に接続する）、そして、開ループポンプ２１０の出力流量を所望の速度レベルに合わせる（動作６３０）。この出口流量制御は、上述されている。開ループポンプ２１０が流体を補助回路に供給している場合（動作６２６）、ソレノイドバルブ２６２を開き（動作６２８）、開ループポンプ２１０を調整する前に（動作６３０）、補助流体回路は、ソレノイドバルブ２５６の閉弁、又は、補助バルブ機能（図２に図示せず）の作動を停止する制御のいずれかによって遮断される。調整時に、上述のように、アルゴリズムは、更なる速度及び回転方向の調整がなされるまで待ち受ける。

ポンプシステムを制御する他の方法が考慮されている。例えば、上述の方法は、２位置シャトルバルブ２６４を考慮する。図２に示されるシステムの実施形態において、シャトルバルブ２６４は、３つの位置を含み、それぞれが出力を閉ループ回路のＡ側又はＢ側のいずれかに導き、また、第３のニュートラル位置を有し、回路の圧力に応じて自動的に作動される。また、電子コントローラによる作動を必要とするバルブを利用してもよい。上述の方法は、シャトルバルブ２６４が圧力に応じて適切な位置へ自動的に動作することを示しているが、他の実施形態は、直接的に駆動する必要があるシャトルバルブを含み、このため、アルゴリズムの修正が必要になるかもしれない。また、開ループポンプ２１０は、可変容量ポンプとすることができるのに対して、閉ループポンプ２１２は、固定容量ポンプとすることができる。したがって、可変速度調整は、固定容量ポンプの最大出力流量を超えた場合にのみ可能であり、僅かに異なる制御が必要となる。しかしながら、２つの可変容量ポンプを有することにより、より大きな柔軟性及び制御が可能になる。例えば、両方のポンプの容量は、必要に応じて独立して調整することができる。これにより、閉ループポンプ２１２が最大容量に設定された後、開ループポンプ２１０の容量を調整する代わりに、開ループポンプ２１０の容量が最大化されて、閉ループポンプ２１２の容量が必要に応じて調整されるようにすることができる。これにより、万一のポンプの故障、若しくは、機械的又は電気的な問題により一方のポンプが最大速度に達することができない場合における冗長性を提供することができる。他の修正及び制御シーケンスが考慮される。

上述のポンプシステムは、単一のパッケージ又は複数のパッケージのいずれかでキットとして販売することができる。キットは、必要な又は望まれるセンサ、バルブ、電子コントローラ等と共に、閉ループポンプ、開ループポンプ及びチャージポンプを含むことができる。あるいは、ポンプ、スルードライブ及び駆動源は、電子コントローラと共に単一のユニットとして販売することができる。そして、ユーザーは、様々なバルブ及びセンサをサードパーティ又はポンプ供給業者から得ることができる。他の実施形態では、線分Ｐ（図２に示されるように）によって仕切られた部品は、全てのバルブ、センサ、ポンプ、配管、その他の部品を含む単一のパッケージに含まれるようにすることができる。望まれるならば、キットに含まれる説明書は、特定の導入設備に基づいて要求されるワイヤのタイプの仕様となるが、制御ワイヤを含むようにすることもできる。

更に、電子コントローラは、システムの使用に必要なソフトウエア又はファームウエア
がロードされることができる。代替構造では、ＰＣがコントローラとして使用される場合、又は、ＰＣがユーザー又はサービスインタフェイスとしてポンプシステムに接続されて使用される場合、ソフトウエアは、標準的なＰＣにアップロードするための様々なタイプの記憶メディア（ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢデバイス等）に含まれることができる。更に、ウエブサイトアドレス及びパスワードがキットの説明書に含まれ、プログラムをインターネット上のウエブサイトからダウンロードするようにしてもよい。

ここに説明される制御アルゴリズムの技術は、ハードウエア、ソフトウエア又はハードウエアとソフトウエアの組合せによって実現することができる。ここに説明される技術は、１つのコンピュータシステムの集中方式、又は、異なる要素がいくつかの相互接続されたコンピュータシステムにわたって広がる分散方式によって実現することができる。ここに説明された方法を実行するために適したあらゆる種類のコンピュータシステム又は他の装置が適合する。一般的なハードウエアとソフトウエアの組合せは、ロードされて実行されたとき、ここに説明された方法を実行するようにコンピュータシステムを制御するコンピュータプログラムを有する汎用コンピュータシステムとすることができる。この技術は、輸送ミキサーで使用されることが考慮されているので、どのようなものであっても、必要なオペレーターインタフェイス（方向指示スイッチ、速度セレクタ等）を含むスタンドアロン型ハードウエアシステムが望ましい。

また、ここに説明された技術は、コンピュータプログラム製品に組込むことができ、このプログラム製品は、ここに説明された技術の実行を可能にする全ての機能を備え、コンピュータシステムにロードされたとき、これらの方法を実行することができる。この内容のコンピュータプログラムは、情報処理能力を有するシステムに特定の機能を直接的に、又は、次のいずれか又は両方、すなわち、ａ）他の言語、コード又は表記法への変換；ｂ）異なる材料形態(material form)の再生、を経て実行させるように意図された一連の指示であるあらゆる表現、あらゆる言語、コード又は表記法を意味する。

ここに説明されているものは、本技術の例示及び好ましい実施形態を考慮したものであり、この教示から当業者には、この技術の他の修正例が明らかになるであろう。ここに開示された製造及び配置の特定の方法は、本質的に例示であり、限定を考慮するものではない。したがって、全てのそのような修正例が本技術の技術的思想の範囲内に入る添付の請求の範囲が保護されるべきである。したがって、特許によって保護されるべきものは、以下の請求の範囲及び均等物において定義され、分化された本技術である。

Claims (19)

1. 閉ループ流体回路と、開ループ流体回路と、制御回路とを備えたポンプシステムであって、
   前記閉ループ流体回路は、前記閉ループ流体回路に連結された第１部品を回転させるモータと、前記モータを第１最大回転速度で駆動する閉ループポンプとを含み、
   前開ループ流体回路は、前記開ループ流体回路に連結された第２部品を駆動する開ループポンプを含み、
   前記制御回路は、前記開ループポンプを前記開ループ流体回路から遮断している間、同時に、前記開ループポンプを前記閉ループ流体回路に選択的に接続する制御バルブを含み、
   前記開ループポンプが前記閉ループ流体回路に接続されたとき、前記閉ループポンプ及び前記開ループポンプは、前記モータを前記第１最大回転速度よりも大きい第２最大回転速度で駆動することを特徴するポンプシステム。
2. 前記閉ループ流体回路は、更に、前記閉ループポンプの回転方向を制御する制御スプールを備え、前記制御スプールが第１位置にあるとき、前記閉ループポンプからの出力流れは、前記閉ループ流体回路を通して第１方向に向けられることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
3. 前記制御回路は、更に、前記開ループポンプからの出力流れを制御するシャトルバルブシステムを備え、前記開ループポンプが前記閉ループ流体回路に接続され、かつ、前記シャトルバルブシステムが第１位置にあるとき、前記開ループポンプからの出力流れは、前記閉ループ流体回路を通して前記第１方向に向けられることを特徴とする請求項２に記載のポンプシステム。
4. 更に、前記閉ループ流体回路及び前記開ループ流体回路のそれぞれに、油圧流体を充填するチャージポンプを備えていることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
5. 更に、前記開ループポンプ、前記閉ループポンプ及び前記チャージポンプのそれぞれを駆動する共通のモータを備えていることを特徴とする請求項４に記載のポンプシステム。
6. 前記シャトルバルブシステムは、シャトルバルブであることを特徴とする請求項３に記載のポンプシステム。
7. 前記シャトルバルブシステムは、複数の油圧パイロットバルブ及び複数の電気ソレノイド作動バルブのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のポンプシステム。
8. 前記閉ループポンプ及び開ループポンプのそれぞれは、可変容量ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
9. 更に、前記閉ループ可変容量ポンプ、前記開ループ可変容量ポンプ、前記モータ及び前記制御バルブのそれぞれに接続された一つのコントローラを備えていることを特徴とする請求項８に記載のポンプシステム。
10. 前記コントローラは、前記閉ループ可変容量ポンプが前記第１最大回転速度のときに生じる前記第１部品の速度を超える所望の前記第１部品速度に対応する第１部品速度信号を受信したとき、制御信号を送信して前記制御バルブを作動させて、前記開ループ可変容量ポンプを前記閉ループ流体回路に接続することを特徴とする請求項９に記載のポンプシステム。
11. 前記制御バルブは、手動バルブを含むことを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
12. 請求項１に記載のポンプシステムを備えた輸送ミキサーであって、前記第１部品はドラムを含むことを特徴とする輸送ミキサー。
13. 閉ループ可変容量ポンプを含む閉ループ流体回路と、開ループ可変容量ポンプを含む開ループ流体回路と、制御バルブと、コントローラとを備えたポンプシステムの制御方法であって、
    前記コントローラにより受信された第１所望速度信号に基づいて、前記閉ループ可変容量ポンプの出力流れを調整し、
    前記コントローラにより受信された第２所望速度信号に基づいて、前記制御バルブを作動させて、前記開ループ可変容量ポンプを前記閉ループ流体回路に接続することを特徴とするポンプシステムの制御方法。
14. 更に、前記コントローラによって受信された第３速度信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れを増大させることを特徴とする請求項１３に記載のポンプシステムの制御方法。
15. 更に、前記コントローラによって受信された第４所望速度信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れを減少させることを特徴とする請求項１４に記載のポンプシステムの制御方法。
16. 更に、前記コントローラにより受信された所望方向信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出力流れの方向を変更することを特徴とする請求項１３に記載のポンプシステムの制御方法。
17. 更に、前記コントローラにより受信された所望方向信号に基づいて、前記開ループ可変容量ポンプの出口のシャトルバルブの位置を切換えることを特徴とする請求項１６に記載のポンプシステムの制御方法。
18. 更に、前記制御バルブを作動させる前に、前記開ループ流体回路の補助機能を遮断することを特徴とする請求項１３に記載のポンプシステムの制御方法。
19. 更に、前記開ループ流体回路及び前記閉ループ流体回路に油圧流体を充填することを特徴とする請求項１３に記載のポンプシステムの制御方法。
    

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