JP4787536B2 - 液圧エネルギ増強器 - Google Patents
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Description
本明細書には、高エネルギ段階での液圧ポンプにかかるエネルギ荷重を下げるために低エネルギ段階において蓄積されたエネルギを使用する液圧回路が提供されている。液圧ポンプからのエネルギは、蓄積される液圧エネルギの量を増すために低エネルギ段階中に増大される。増大された量の蓄積エネルギは、次いで、高エネルギ段階のために液圧ポンプによって発生されたエネルギを増強するために使用される。
図1は、本発明を使用することができる作業車両を図示している。図1に示した特別な作業車両は、垂直枢支軸40によって後方車両部分30に枢動可能に結合された前方車両部分20を含んでいる主要車両本体10を有している連接四輪駆動ローダー1である。このローダーは、当該技術において公知の方法で前方車両部分20を後方車両部分30に対して枢動させることによって操舵される。前方及び後方車両部分20及び30は、各々、前方駆動車輪50及び後方駆動車輪60上に支持されている。運転者ステーション70は後方車両部分30上に設けられており且つ概して垂直枢動軸40の上方に配置されている。前方車両部分20は、ブーム80、連結アセンブリ85、作業機具90及び液圧シリンダ120を含んでいる。前方及び後方の駆動車輪50及び60は、車両を地面に沿って推進させ且つ当該技術において公知の方法で動力を付与される。
30 後方車両部分、 40 垂直枢軸、 50 前方駆動車輪、
60 後方駆動車輪、 70 運転者ステーション、
80 ブーム、 85 連結アセンブリ、 90 作業機具、
100 液圧回路、 101 負荷検知可変容積型ポンプ、
101a ポンプ入口、 101b ポンプ出口、
101c センサー入口、 102 シャトル逆止弁、
102a、102b及び102c パイロットライン、
110 第1の容積型制御弁、 111 第2の容積型制御弁、
115 アキュムレータ、 116 アキュムレータ充填弁、
117 アキュムレータ排出弁、 120 液圧シリンダ、
120a 第1のチャンバ、 120b 第2のチャンバ、
121 シリンダロッド、 121a ピストンロッド、
121b ピストン、 121c 第1の適用面、
121d 第2の適用面、 122 ハウジング、
130 伸長負荷、 131 後退負荷、
140 流体リザーバ、 141 熱交換器アセンブリ、
142 フィルタアセンブリ、 200 液圧回路、
210 アキュムレータ弁
Claims (35)
- 作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記作業車両は、フレームと、機具と、前記フレームと機具との間に設けられた連結機構と、前記フレームと前記機具との間に設けられたブームと、前記機具を操作するための液圧シリンダとを含み、該液圧シリンダは、第1のチャンバ及び第2のチャンバを有し、前記第1のチャンバに対する第1の圧力の第1の体積の流体の適用により第1の負荷の下では伸長し、前記第2のチャンバに対する第2の圧力の第2の体積の流体の適用により第2の負荷の下では後退し、前記液圧シリンダが後退するときに前記第1のチャンバ内に第1のチャンバの圧力が発生されるようになされており、
当該液圧エネルギ増強回路は、
前記第1の圧力の第1の体積の流体を押しのけ、これにより第1の液圧エネルギを発生し、また前記第2の圧力の第2の体積の流体を押しのけ、これにより第2の液圧エネルギを発生するための液圧ポンプであって、ポンプ入口を有している液圧ポンプと、
前記シリンダロッドを伸長させるために前記第1のチャンバに前記第1の体積の流体を導き且つ前記シリンダロッドを後退させるために前記第2のチャンバに前記第2の体積の流体を導き且つ前記第1のチャンバからの流体の流れを遮断することができる少なくとも1つの容積型制御弁と、
アキュムレータでの圧力の下で前記液圧シリンダの第1のチャンバから所定の体積の流体を蓄積することができ、これにより第3の液圧エネルギを蓄積するアキュムレータであって、前記所定の体積は前記液圧シリンダが伸長位置にあるときに決定され、前記アキュムレータは、前記第2の圧力の前記第2の体積の流体が前記第2の負荷と組み合わせられて前記第2のチャンバに適用されたときに前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にする第1の予充填圧力まで予充填されるようになされ、前記第3の液圧エネルギは、前記第2のチャンバに掛かる第2の液圧エネルギと前記第2の負荷により発生する液圧エネルギとの合計に等しい、前記アキュムレータと、
前記第1のチャンバからの前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にする少なくとも1つのアキュムレータ弁であって、前記アキュムレータ内に蓄積された流体が前記アキュムレータでの圧力下で前記アキュムレータから解放されるのを可能にし、前記少なくとも1つの容積型制御弁が前記第2の体積の流体を前記液圧ポンプから前記第2のチャンバへと導き、前記第1のチャンバからの流体の流れを遮断し、それによって、前記第1のチャンバからの流体の流れを前記少なくとも1つのアキュムレータ弁へ逸らし、前記少なくとも1つのアキュムレータ弁は前記第1のチャンバからの前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするために開き、前記アキュムレータは前記所定の体積の流体を前記アキュムレータでの圧力で蓄積するようになされた前記少なくとも1つのアキュムレータ弁と、を含んでいる、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項1に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記少なくとも1つのアキュムレータ弁が、
前記第1のチャンバからの流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするためのアキュムレータ充填弁と、
前記アキュムレータ内に蓄積された流体が前記アキュムレータでの圧力下で前記アキュムレータから解放されるのを可能にするためのアキュムレータ排出弁であって、前記少なくとも1つの容積型制御弁が前記液圧ポンプからの前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバへ導き且つ前記第1のチャンバからの流体の流れを遮断し、それによって前記第1のチャンバからの流体を前記少なくとも1つのアキュムレータ弁へと逸らし、前記少なくとも1つのアキュムレータ弁は前記第1のチャンバからの前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするために開き、前記アキュムレータは前記所定の体積の流体を前記アキュムレータでの圧力で蓄積するようになされた前記アキュムレータ排出弁と、を含むようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項1に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記少なくとも1つの容積型制御弁は、第1の容積型制御弁と第2の容積型制御弁とを含んでおり、前記第1の容積型制御弁は前記第1のチャンバに第1の液圧エネルギを導き、前記第2の容積型制御弁は前記第2のチャンバに第2の液圧エネルギを導くようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項1に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記液圧ポンプが負荷センサーを有している負荷検知可変容積型液圧ポンプである、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項4に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記第1のチャンバ上に第1の液圧と前記第2のチャンバ上の第2の液圧との負荷検知内容を前記負荷センサーへと給送する手段を更に含んでいる、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項5に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記負荷検知内容を給送する手段がシャトル逆止弁を含んでいる、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項5に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記第2の負荷が重力作用によって生じる後退負荷であるようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項5に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記第1の圧力が最も高いパイロット圧力であるようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項5に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記第2の圧力が負荷検知内容であるようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項2に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記アキュムレータ排出弁が、前記アキュムレータ内に蓄積された所定の体積の流体を解放するために開くようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 請求項10に記載の作業車両のための液圧エネルギ増強回路であって、
前記ポンプ上の負荷を減じるために前記アキュムレータでの圧力が前記ポンプの入口に適用されるようになされた、作業車両のための液圧エネルギ増強回路。 - 液圧エネルギ増強回路であって、
第1の負荷と第2の負荷とを操作するための液圧シリンダであって、第1のチャンバと第2のチャンバとシリンダロッドとを有し、前記シリンダロッドはピストンとピストンロッドとを有し、前記ピストンは第1の適用面と第2の適用面とを有し、前記液圧シリンダは第1の圧力の第1の体積の流体を前記第1のチャンバに適用すると前記第1の負荷に抗して伸長し、前記第1の圧力は該第1の圧力が前記第1の適用面に対して適用されると第1の力を発生し、前記液圧シリンダは第2の圧力の第2の体積の流体を前記第2のチャンバに適用すると前記第2の負荷によって後退し、前記第2の圧力は該第2の圧力が前記第2の適用面に対して適用されると第2の力を発生し、前記液圧シリンダが後退しつつあるときに前記第1のチャンバ内に第1のチャンバの圧力が発生されるようになされた液圧シリンダと、
前記第1の圧力の前記第1の体積の流体を発生し、これにより第1の液圧エネルギを発生し、また前記第2の圧力の前記第2の体積の流体を発生し、これにより第2の液圧エネルギを発生し且つポンプ入口を有している液圧ポンプと、
前記第1の圧力の前記第1の体積の流体を前記第1のチャンバに導き且つ前記第2の圧力の前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバに導き且つ前記第1のチャンバからの流体の流れを遮断することができる少なくとも1つの容積型制御弁と、
前記第1のチャンバからの所定の体積の流体をアキュムレータでの圧力で蓄積することができ、これにより第3の液圧エネルギを蓄積するアキュムレータであって、前記第1の力が前記第2の力と前記第2の負荷とが組み合わせられた力に等しいときに発生される前記第1のチャンバの圧力の下においてのみ、前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にする第1の圧力へ予充填される前記アキュムレータと、
前記第1の液圧エネルギの下で前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするための少なくとも1つのアキュムレータ弁であって、必要とされたときに前記所定の体積の流体が前記アキュムレータから解放されるのを可能にし、前記少なくとも1つの容積型制御弁が前記第2の体積の流体を前記液圧ポンプから前記第2のチャンバへ導き且つ前記第1のチャンバからの前記流体の流れを遮断し、それによって前記第1のチャンバからの流体を前記少なくとも1つのアキュムレータ弁へと逸らし、前記少なくとも1つのアキュムレータ弁は前記第1のチャンバからの前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするために開き、前記アキュムレータは前記所定の体積の流体を前記アキュムレータでの圧力で蓄積するようになされた前記少なくとも1つのアキュムレータ弁と、を含む液圧エネルギ増強回路。 - 請求項1に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記少なくとも1つのアキュムレータ弁が、
前記第1のチャンバからの流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするためのアキュムレータ充填弁と、
前記アキュムレータでの圧力の下で前記アキュムレータ内に蓄積された流体が前記アキュムレータから解放されるのを可能にするためのアキュムレータ排出弁であって、前記少なくとも1つの排出制御弁が前記液圧ポンプからの前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバへ導き且つ前記第1のチャンバからの流体の流れを遮断し、それによって前記第1のチャンバからの流体を前記少なくとも1つのアキュムレータ弁へと逸らせ、前記少なくとも1つのアキュムレータ充填弁は前記第1のチャンバからの前記所定の体積の流体の流れが前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするために開き、前記アキュムレータ排出弁は閉じており、前記アキュムレータは前記所定の体積の流体を前記アキュムレータでの圧力で蓄積するようになされた前記アキュムレータ排出弁と、を含む液圧エネルギ増強回路。 - 請求項12に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記少なくとも1つの容積型制御弁が、第1の容積型制御弁と第2の容積型制御弁とを含み、前記第1の容積型制御弁は前記第1の体積の流体を前記第1のチャンバへ導き、前記第2の容積型制御弁は前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバへ導くようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項12に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記液圧ポンプが負荷センサーを有する負荷検知可変容積型液圧ポンプである、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項15に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
第1の液圧の負荷検知内容を前記第1のチャンバへ給送し且つ第2の液圧の負荷検知内容を前記第2のチャンバへ給送するようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項16に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記負荷検知内容を給送する手段がシャトル逆止弁を含んでいる、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項16に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記第2の負荷が重力作用によって生じる後退負荷であるようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項16に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記第1の圧力が前記負荷検知内容より大きいようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項16に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記第2の圧力が前記負荷検知内容よりも大きいようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項13に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記アキュムレータ内に蓄積された前記所定の体積の流体を解放するために前記アキュムレータ排出弁が開くようになされている、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項21に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記ポンプに対する負荷を減じるために前記アキュムレータでの圧力が前記ポンプの入口に適用されるようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 作業車両のための液圧回路内のエネルギを増強するための方法であって、
前記液圧回路は、負荷を操作するための液圧シリンダを含んでおり、該液圧シリンダは第1のチャンバと第2のチャンバとを有し、前記液圧シリンダは第1の圧力の第1の体積の流体を前記第1のチャンバに適用すると前記第1の負荷に抗して伸長し、第2の負荷と第2の圧力の第2の体積の流体を前記第2のチャンバに適用することによって発生される前記第2の力によって後退し、前記液圧シリンダが後退しているときに前記第1のチャンバ内に第1のチャンバの圧力が発生され、液圧ポンプが前記第1の圧力で前記第1の体積の流体を押しのけ且つ前記第2の圧力で前記第2の体積の流体を押しのけ、前記液圧ポンプはポンプ入口を有しており、少なくとも1つの容積型制御弁が前記第1の体積の流体を前記第1のチャンバへと導き、アキュムレータが所定の体積の流体をアキュムレータでの圧力で蓄積することができ、アキュムレータ充填弁が所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にし、アキュムレータ排出弁が所定の体積の流体が前記アキュムレータから解放されるのを可能にするようにされており、
前記アキュムレータを、第1の力が、前記第2の力と前記第2の負荷とが組み合わせられた力に等しいとき、発生される第1のチャンバの圧力の下で前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にする第1の圧力まで予充填することと、
前記液圧ポンプによって前記第2の圧力で前記第2の体積の流体を押しのけることと、
前記少なくとも1つの容積型制御弁を前記第1のチャンバに対して閉じて前記第1のチャンバからの流体の流れを前記アキュムレータ充填弁へと逸らしつつ、前記少なくとも1つの容積型制御弁を前記第2のチャンバに対して開いて前記第2の容積の流体を前記第2のチャンバへと導くことと、
前記アキュムレータ充填弁を開いて前記アキュムレータが前記所定の体積の流体を前記アキュムレータでの圧力で蓄積するのを可能することと、を含む方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積された後に前記アキュムレータ充填弁を閉じることを更に含む方法。 - 請求項24に記載の方法であって、
前記アキュムレータ内に蓄積された前記所定の体積の流体を解放するために、液圧エネルギの高い要求量のときに前記アキュムレータ排出弁を開くことと、
前記液圧ポンプに対する負荷を減じるために、前記ポンプの入口に前記アキュムレータでの圧力を適用することと、を含む方法。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記第2の負荷が重力の作用によって生じる後退負荷であるようにした、方法。 - 作業車両のための液圧回路内のエネルギを増強するための方法であって、
前記液圧回路は、負荷を操作するための液圧シリンダを含んでおり、該液圧シリンダは第1のチャンバと第2のチャンバとを有しており、前記液圧シリンダは前記第1のチャンバへの第1の圧力で生じる第1の液圧エネルギで第1の体積の流体を適用した際に第1の負荷に抗して伸長し、前記液圧シリンダは前記第2のチャンバへの第2の圧力で生じる第2の液圧エネルギ及び第2の負荷を組み合わせた力の下で後退し、前記液圧シリンダが後退しているときに前記第1のチャンバ内に第1のチャンバの圧力が発生され、前記第1の圧力で前記第1の体積の流体を押しのけ且つ前記第2の圧力で前記第2の体積の流体を押しのける液圧ポンプを含み、該液圧ポンプはポンプ入口を有し、前記液圧回路は、前記必要に応じて前記第1の体積の流体を前記第1のチャンバに導き且つ前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバに導く少なくとも1つの容積型制御弁を含み、アキュムレータの圧力で前記第1のチャンバからの所定の体積の流体を蓄積し、これにより第3の液圧エネルギを蓄積することができるアキュムレータを含み、前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にするためのアキュムレータ充填弁を含み、前記所定の体積の流体が前記アキュムレータから解放されるのを可能にするアキュムレータ排出弁を含み、
前記第1の液圧エネルギが、前記第2の液圧エネルギ及び前記第2の負荷が適用されると発生する液圧エネルギを組み合わせたエネルギに等しいときだけ発生する第1のチャンバの圧力の下で、前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積されるのを可能にする予充填圧力へと前記アキュムレータを予充填することと、
前記液圧ポンプによって前記第2の圧力の前記第2の体積の流体を発生させることと、
前記少なくとも1つの容積型制御弁を前記第2のチャンバに対して開いて前記第2の体積の流体を前記第2のチャンバに導く一方で前記少なくとも1つの容積型制御弁を前記第1のチャンバに対して閉じて前記第1のチャンバからの流体の流れを前記アキュムレータ充填弁へと逸らすことと、
前記アキュムレータ排出弁を閉じ、前記アキュムレータ充填弁を開いて前記アキュムレータが前記アキュムレータでの圧力で前記所定の体積の流体を蓄積することを可能にすることと、を含む方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
前記所定の体積の流体が前記アキュムレータ内に蓄積された後に前記アキュムレータ充填弁を閉じることを更に含んでいる方法。 - 請求項28に記載の方法であって、
液圧エネルギの高い要求量があったときに前記アキュムレータ排出弁を開いて前記アキュムレータ内に蓄積されている第3の液圧エネルギを解放することと、
前記アキュムレータでの圧力を前記ポンプ入口に適用して前記液圧ポンプに対する負荷を減じることと、を含む方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
前記第2の負荷が重力の作用によって生じる後退負荷であるようにした方法。 - 請求項1に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記所定の体積の流体が一杯まで伸長した位置において前記液圧シリンダの第1のチャンバ内に含まれている十分な体積の流体であるようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項12に記載の液圧エネルギ増強回路であって、
前記所定の体積の流体が一杯まで伸長した位置において前記液圧シリンダの第1のチャンバ内に含まれている十分な体積の流体であるようになされた、液圧エネルギ増強回路。 - 請求項23に記載の方法であって、
前記所定の体積の流体が一杯まで伸長した位置において前記液圧シリンダの第1のチャンバ内に含まれている十分な体積の流体であるようにした、方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
前記所定の体積の流体が一杯まで伸長した位置において前記液圧シリンダの第1のチャンバ内に含まれている十分な体積の流体であるようにした、方法。 - 請求項24に記載の方法であって、
液圧エネルギの高い要求量があったときに前記アキュムレータ排出弁を開いて前記アキュムレータ内に蓄積されている所定の体積の流体を解放することと、
前記アキュムレータでの圧力を適用して前記液圧ポンプに対する負荷を減じることと、を含む方法。
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