JP4309093B2 - 油圧システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧システムに関し、より詳しくは、独立計量弁アセンブリを含む内燃機関と共に使用される油圧システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクター、掘削機、フロントエンドローダー等の作業機械は、一般的に補助構成部分へ動力を提供するだけでなく車両への駆動力をも提供する内燃機関を含む。補助構成部分は、油圧シリンダ、油圧ブレーキ、油圧ファンモータ、または他の流体駆動装置を含む。
【０００３】
内燃機関と共同して独立計量弁（ＩＭＶ）アセンブリを利用することは既知である。このような独立計量弁アセンブリは一般的に、油圧ポンプからの加圧作動油を受け、単一の油圧機能を果たす単一油圧負荷と流体連通している。例えば、ＩＭＶアセンブリは、単一出力機能（フロントエンドローダーのローダーバケットを傾けるなど）に使用される２ウェイ油圧シリンダと流体連結される。ＩＭＶアセンブリは一般的に、油圧シリンダのヘッド側端部と連結した一対の弁と、油圧シリンダにロッド側端部で連結した他方の一対の弁との、４個の独立して制御可能な弁を含む。ＩＭＶアセンブリの制御可能な弁の各対は、油圧シリンダへの、および油圧シリンダからの両方向に流すことができる。これらの制御可能な弁は、１個またはそれ以上のセンサから受けた様々な入力信号に応じて、コントローラを使用して電子的に制御される。単一油圧機能に利用されるＩＭＶアセンブリの例は、本発明の譲受人へ譲渡されている米国特許第５，９６０，６９５号（Ａａｒｄｅｍａ等）で開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した油圧ファンモータの形の補助構成部分は、内燃機関を冷却するために使用される。但し、内燃機関の冷却条件は、動作条件により変動する。エンジンの冷間時、冷却はほとんどまたは全く不要である。エンジン運転中、必要な冷却は一般的に、エンジン負荷の関数として、および大気温度や風、または車速のような外部条件で、変化する。ゆえに、連続的に油圧ファンモータを運転することは、エンジンの運転効率だけでなく寄生的動力消費の観点からも望ましくない。
【０００５】
本発明は、上述の１つまたはそれ以上の課題を克服することに向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
よって本発明の油圧システムは、油圧源と、タンクと、第１の負荷機能と関連付けられた第１の油圧負荷と、第２の負荷機能と関連付けられた第２の油圧負荷と、前記油圧源と前記第１の油圧負荷との間の流れを制御するように構成、設計された第１の無限に制御可能な可動弁であり、共通の入口を経由して、前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第１の無限に制御可能な可動弁と、前記油圧源と前記第２の油圧負荷との間の流れを制御するように構成、設計された第２の無限に制御可能な可動弁であり、前記共通の入口を経由して前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第２の無限に制御可能な可動弁と、を備えた独立計量弁アセンブリと、を備えた油圧システムであり、独立的に分けて操作可能で、前記第２の負荷と関連した前記第１の負荷は、前記第１の制御可能な弁を経由しており、前記第１の油圧負荷はファンモータおよびブレーキのうちの一方を含み、前記第２の油圧負荷はファンモータおよびブレーキのうちの他方を含むことを特徴とする。
【０００７】
また本発明の第１の油圧負荷と第２の油圧負荷の出力を制御する方法は、共通の独立計量弁アセンブリを用いた、第１の油圧負荷と第２の油圧負荷の出力を制御する方法であって、該方法は、第１の無限に制御可能な可動弁を経由して、圧力源から第１の油圧負荷へと流体を導き、第２の無限に制御可能な可動弁を経由して、圧力源から第２の油圧負荷へと流体を伝達し、第１または第２の油圧負荷とタンクとの間で流体接続した第３の無限に制御可能な可動弁を経由して、第１または第２の油圧負荷の一方の下流への流れを制御し、
第１の油圧負荷はファンシステムからなり、第２の油圧負荷はブレーキシステムからなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、例えば、掘削機、フロントエンドローダー、トラックまたはトラクタのような、作業機械の内部に利用されている本発明の油圧システム１０の一実施形態を示している。図解を容易にするために、図１では、作業機械のフレーム１２の一部だけを示している。フレーム１２は、油圧システム１０を担持しており、これは一般に油圧源１４、ＩＭＶアセンブリ１６、第１の油圧負荷１８、第２の油圧負荷２０、調節可能な弁２２、およびタンク２４を含む。
【０００９】
油圧源１４は、加圧作動油源を油圧システム１０へ提供する。示した実施形態において、油圧源１４は油圧ポンプの形である。
【００１０】
ＩＭＶアセンブリ１６は、複数の独立して電子的に制御可能な弁２６、２８、３０および３２を含む。より詳しくは、ＩＭＶアセンブリ１６は、第１の制御可能な弁２６、第２の制御可能な弁２８、第３の制御可能な弁３０、および第４の制御可能な弁３２を含む。第１の制御可能な弁２６と第３の制御可能な弁３０とは、ＩＭＶアセンブリ１６への入口３４と並列に流体連結されている。第１の制御可能な弁２６は、ポンプ１４と、ＩＭＶアセンブリ１６の第１の出口３６を経た第１の油圧負荷１８との間で流体連結されている。第３の制御可能な弁３０は、ポンプ１４と、ＩＭＶアセンブリ１６の第２の出口３８を経た第２の油圧負荷２０との間で流体連結されている。
【００１１】
第２の制御可能な弁２８と第４の制御可能な弁３２とは、ＩＭＶアセンブリ１６の第３の出口４０と並列に流体連結され、この第３の出口４０は次にタンク２４へ至る。第２の制御可能な弁２８は、第１の油圧負荷１８とタンク２４との間に流体連結されている。第４の制御可能な弁３２は、第２の油圧負荷２０とタンク２４との間に流体連結されている。第１の油圧負荷１８がファンなどを駆動する流体モータである場合、第２の制御可能な弁２８は使用されないことが分かる。
【００１２】
示した実施形態において、制御可能な弁２６、２８、３０および３２は、電気的に制御され、無限に調節可能な弁であり、図のように、全閉位置と全開位置との間で制御可能である。各制御可能な弁２６、２８、３０および３２からそれぞれ延びている導電線４２は、次に、それぞれの制御可能な弁の動作を独立して制御するコントローラ（図示せず）と電気的に連結されている。各制御可能な弁２６、２８、３０および３２は、バネ４４によって示したように、閉位置へ付勢されている。
【００１３】
示した実施形態における、第１の油圧負荷１８は、内燃機関を冷却するために使用するファンモータの形である。ファンモータ１８は、内燃機関を冷却するためのファンブレード（図示せず）と連結した出力軸４６を含む。ファンモータ１８は、出力軸４６がエンジン運転条件に応じて所望最大回転速度となるように駆動される。出力軸４６が回転する速度は、ファンモータ１８を通って流れる作動油の流量条件に依存する。ファンモータ１８は、使用済み作動油をタンク２４へ放出する。
【００１４】
第１の圧力センサ４８と第２の圧力センサ５０は、第１の出口３６と第２の出口３８のそれぞれに流体連結されている。第１の圧力センサ４８と第２の圧力センサ５０は、好ましくはＩＭＶアセンブリ１６に組み込まれている。第１の圧力センサ４８と第２の圧力センサ５０は、それぞれが制御可能な弁２６、２８、３０および３２の動作に影響を与えるコントローラ（図示せず）と電気的に連結され、出力信号をコントローラへ送る。
【００１５】
示した実施形態において、第２の油圧負荷２０は、作業機械の一対のブレーキ５２および５４の形である。各ブレーキ５２、５４は、アキュムレータ５６、５８とそれぞれ流体連結されている。各アキュムレータ５６、５８は、それぞれのブレーキ５２または５４で使用するための油圧エネルギーを蓄える働きをする。ブレーキ５２、５４は、バネブレーキや油圧エネルギーを利用する圧力解放ブレーキのような任意の適当な形であっても良い。
【００１６】
第２の出口３８を第２の油圧負荷２０と相互接続させる調節可能な弁２２は、油圧機械式弁であり、どちらのアキュムレータが低圧力をその内部に有するかにより、アキュムレータ５６またはアキュムレータ５８への流れの方向を切り換える。あるいは、弁２２を、ブレーキ５２および／またはブレーキ５４への流量を制御する電気的に制御可能且つ無限に調節可能な弁として構成しても良い。電気的に構成する場合、弁は、同じように、動作条件により、可変制御を行うための適当な導電線を介してコントローラと電気的に連結するようにしても良い。
【００１７】
（産業上の利用可能性）
使用時、ポンプ１４は加圧作動油をＩＭＶアセンブリ１６の入口３４へ吐出する。ファンモータ１８および／またはブレーキ２０に加えられる作動油の流量および／または圧力を制御するコントローラを使用して第１の制御可能な弁２６および第３の制御可能な弁３０を独立的に制御する。ＩＭＶアセンブリ１６の従来の使用法では、通常、油圧シリンダのヘッド側端部とロッド側端部とにおける圧力を検出するために使用されていた第１の圧力センサ４８および第２の圧力センサ５０は、第１の制御可能な弁２６および第３の制御可能な弁３０を独立して制御すべくコントローラへそれぞれの出力信号を送る。必要な場合、第１の油圧負荷１８の方向へ送られている作動油を制御可能に迂回させるために第２の制御可能な弁２８を使用することも可能である。第４の制御可能な弁３２は、ブレーキ２０から作動油を排出させるために使用することもできる。第１の油圧負荷１８および第２の油圧負荷２０の運転は、互いに相容れない。ブレーキ５２、５４の充填が冷却ファン１８の運転よりも優先する。ブレーキ５２、５４に充填が必要な場合、作動油は、最初にブレーキ５２、５４へ送られる。モータ内の内部クロスオーバレリーフ弁は、これが起こる場合でもファンの回転を継続させることができる。
【００１８】
本発明の油圧システムは、独立計量弁アセンブリが多数の油圧負荷出力負荷機能に適応するように構成されている。独立計量弁アセンブリ内の制御可能な弁は、別々に、独立して制御されて多数の油圧負荷へ加えられている作動油の流量および圧力を制御する。出力油圧負荷の特定の構成により、制御可能な弁もまた、独立して制御されて１つまたはそれ以上の油圧負荷からの流れを、ＩＭＶアセンブリからの付加出口と連結されたタンクへ戻すことができる。各出力油圧負荷へ加えられる圧力および／または流量は、ＩＭＶアセンブリからの出口における各加圧作動油に関連付けられた圧力センサ信号を使用して制御される。好ましくは、このような圧力センサは、ＩＭＶアセンブリに組み込まれ、ゆえに、油圧システムの一体化が簡単になる。ゆえに、本発明の油圧システムは、内燃機関および事前一体化したＩＭＶアセンブリの既存ポンプを使用して多数の出力油圧負荷を制御する際により大きな自由度を提供することができる。
【００１９】
本発明の他の態様、目的および利点は、図面、開示および請求の範囲の検討によって得られよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】作業機械に組み込まれた本発明の油圧システムの実施形態の概略図である。
【符号の説明】
１０ 油圧システム
１４ 油圧源
１６ ＩＭＶアセンブリ
１８ 第１の油圧負荷
２０ 第２の油圧負荷
２２ 調節可能な弁
２４ タンク
２６ 第１の制御可能な弁
２８ 第２の制御可能な弁
３０ 第３の制御可能な弁
３２ 第４の制御可能な弁
３４ ＩＭＶアセンブリの入口
３６ ＩＭＶアセンブリの第１の出口
３８ ＩＭＶアセンブリの第２の出口
４０ ＩＭＶアセンブリの第３の出口
４２ 導電線
４４ バネ
４６ 出力軸
４８ 第１の圧力センサ
５０ 第２の圧力センサ
５２ ブレーキ
５４ ブレーキ
５６ アキュムレータ
５８ アキュムレータ

Claims (8)

1. 油圧源と、
   タンクと、
   第１の負荷機能と関連付けられた第１の油圧負荷と、
   第２の負荷機能と関連付けられた第２の油圧負荷と、
   前記油圧源と前記第１の油圧負荷との間の流れを制御するように構成、設計された第１の無限に制御可能な可動弁であり、共通の入口を経由して、前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第１の無限に制御可能な可動弁と、
   前記油圧源と前記第２の油圧負荷との間の流れを制御するように構成、設計された第２の無限に制御可能な可動弁であり、前記共通の入口を経由して、前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第２の無限に制御可能な可動弁と、
   を備えた独立計量弁アセンブリと、
   を備えた油圧システムであり、
   独立的に分けて操作可能で、前記第２の負荷と関連した前記第１の負荷は、前記第１の制御可能な弁を経由しており、
   前記第１の油圧負荷はファンモータおよびブレーキのうちの一方を含み、前記第２の油圧負荷はファンモータおよびブレーキのうちの他方を含むことを特徴とする油圧システム。
2. 前記第２の油圧負荷は一対のブレーキと、前記第２の出口を前記ブレーキの各々と流体相互接続する調節可能な弁であって、前記第２の出口から前記ブレーキの各々への流量を制御する調節可能な弁とを含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧システム。
3. 油圧源と、
   第１負荷機能と関連つけられた第１油圧負荷と、
   第２負荷機能と関連つけられた第２油圧負荷であり、一対のブレーキを含む前記第２の油圧負荷と、
   複数の独立して電子的に制御可能な弁を含む独立計量弁アセンブリであって、前記油圧源に流体接続された入口、前記第１の油圧負荷と流体接続された第１の出口、および前記第２の油圧負荷と流体接続された第２の出口を含む、独立計量弁アセンブリと、を含む油圧システムとを備え、
   前記調節可能な弁は、前記第２の出口から前記ブレーキの各々への流量を制御する、
   ことを特徴とする油圧システム。
4. フレームと、
   前記フレームで但持された油圧システムであって、
   油圧源と、
   第１の負荷機能と関連付けられた第１の油圧負荷と、
   第２の負荷機能と関連付けられた第２の油圧負荷であり、一対のブレーキを含む前記第２の油圧負荷と、
   複数の独立して電子的に制御可能な弁を含む独立計量弁アセンブリであって、前記油圧源に流体接続された入口、前記第１の油圧負荷と流体接続された第１の出口、および前記第２の油圧負荷と流体接続された第２の出口を含む、独立計量弁アセンブリとを含む油圧システムとを備え、
   前記調節可能な弁は、前記第２の出口から前記ブレーキの各々への流量を制御する、
   ことを特徴とする作業機械。
5. 共通の独立計量弁アセンブリを用いた、第１の油圧負荷と第２の油圧負荷の出力を制御する方法であって、該方法は、
   第１の無限に制御可能な可動弁を経由して、圧力源から第１の油圧負荷へと流体を導き、
   第２の無限に制御可能な可動弁を経由して、圧力源から第２の油圧負荷へと流体を伝達し、
   第１または第２の油圧負荷とタンクとの間で流体接続した第３の無限に制御可能な可動弁を経由して、第１または第２の油圧負荷の一方の下流への流れを制御し、
   第１の油圧負荷はファンシステムからなり、第２の油圧負荷はブレーキシステムからなる、ことを特徴とする第１の油圧負荷と第２の油圧負荷の出力を制御する方法。
6. 前記ブレーキシステムに優先的な流れを導く工程を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 油圧源と、
   タンクと、
   第１の負荷機能と関連付けられた第１の油圧負荷と、
   第２の負荷機能と関連付けられた第２の油圧負荷と、
   前記油圧源と前記第１の油圧負荷との間の流れを制御するように構成、設計された第１の制御可能弁であり、共通の入口を経由して前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第１の制御可能弁と、
   前記油圧源と前記第２の油圧負荷の間の流れを制御するように構成、設計された第２の制御可能弁であり、前記共通の入口を経由して前記油圧源と相伴って流体接続された入口を有している前記第２の制御可能弁と、
   を備えた独立計量弁アセンブリと、
   を備えた油圧システムであり、
   独立的に分けて操作可能で、前記第２の負荷と関連した前記第１の負荷は、前記第１の制御可能な弁を経由しており、
   前記第２の油圧負荷は一対のブレーキと、前記第２の出口を前記ブレーキの各々を流体相互接続する調節可能な弁と、を含んでおり、
   前記調節可能弁は、前記第２の出口から各々前記ブレーキへの流量を制御することを特徴とする油圧システム。
8. 共通の独立計量弁アセンブリを用いて第１の油圧負荷と第２の油圧負荷の出力を制御する方法であり、該方法は、
   第１の制御可能弁を経由して、圧力源から第１の油圧負荷へと流体を導き、
   第２の制御可能弁を経由して、前記圧力源から第２の油圧負荷へと、導かれた流体を伝達し、
   前記第１のまたは第２の油圧負荷の一方とタンクの間に流体接続された第３の制御可能弁を経由して、前記第１または第２の油圧負荷の一方の下流への流れを制御し、
   前記第１の油圧負荷は、ファンシステムからなり、前記第２の油圧負荷は、ブレーキシステムからなり、
   さらに前記方法は、前記ブレーキシステムへの優先的な流れを導く工程を備えていることを特徴とする方法。

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