可変出力油圧アクチュエータシステム
【課題】車両の油圧システムによって加えられる動的可変平均流を生成する方法および装置を提供する。
【解決手段】油圧システムは、圧力源１３２とロッドチャンバ６４の間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ１０６、１０８、１１０、１１２と、ロッドチャンバ６４への加圧流体の供給を周期的に変更するために少なくとも１つのバルブに結合された制御システム１００とを備えている。制御システムは、油圧シリンダ５２の所望の出力に関連して開弁コマンドと閉弁コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように少なくとも１つのバルブに命令するように構成されている。
【解決手段】油圧システムは、圧力源１３２とロッドチャンバ６４の間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ１０６、１０８、１１０、１１２と、ロッドチャンバ６４への加圧流体の供給を周期的に変更するために少なくとも１つのバルブに結合された制御システム１００とを備えている。制御システムは、油圧シリンダ５２の所望の出力に関連して開弁コマンドと閉弁コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように少なくとも１つのバルブに命令するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本分野は概して、油圧制御システムに関する。より詳細には、この分野は、油圧システムから可変の力および／または速度を与える方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]建設機器の多くの部品は、機器によって行われる機能を制御するために油圧システムを使用する。建設機器オペレータは、様々な動作を行うために機器の様々な構成部品またはデバイスの相対位置を制御する、油圧シリンダなどの１つまたは複数の油圧アクチュエータに動作可能に結合された１つまたは複数の入力デバイスを備えている。例えば、バックホーはしばしば、ブームアームの位置、ブームアームに結合されたディッパースティックアームの位置、およびディッパースティックアームに結合されたバケツの位置などの、バックホーの様々な機能を制御するための複数の制御レバーおよび／またはフットペダルを有する。
【０００３】
[0003]制御レバーなどの入力デバイスの移動の大きさは普通、バックホー上のディッパースティックアームなどの所与のデバイスの出力、すなわち力および／または速度を制御する。いくつかの動作は、バックホーを備えたパイプ周りの掘削などの、所与のデバイスの正確な出力を必要とする。このような状況では、パイプまたは他の物体に対するディッパーアームの出力を制御することが望ましい。このような動作は、ディッパースティックアームの力および／または速度のより大きな制御などの、出力のより大きな制御により補助される。
【０００４】
[0004]油圧システムは、加圧流体の形のエネルギーを貯蔵するアキュミュレータを使用することができる。アキュミュレータは、オーバーランニング負荷の影響を受けて加圧流体を獲得することができる。建設機器が負荷を下げると、機器への重力および負荷が、加圧流体をアキュミュレータに与える。この加圧流体は、追加の作業を行うことができる、またはアキュミュレータ内に貯蔵されたままにすることができる。負荷を下げると、加圧流体は、普通は事前充填および固定容量を有するアキュミュレータに案内される。加圧流体はその後、様々な動作を行うために、後の再利用または機器の様々な構成部品またはデバイスへの分配のために、アキュミュレータからのほぼ一定の圧力レベルで利用可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明の一態様によると、シャーシ、シャーシを支持する接地係合デバイス、およびシャーシによって支持された油圧システムを備えた車両が提供される。油圧システムは、ハウジングおよびピストンアセンブリを備えた油圧シリンダを備えている。ハウジングは、ピストンアセンブリの少なくとも一部を囲んでいる。ピストンアセンブリは、ピストンヘッドおよびピストンロッドを備えている。ピストンヘッドは、孔側表面、および孔側表面に対向するロッド側表面を備えている。ハウジングおよび孔側表面は、孔チャンバを画定する。ハウジングおよび孔側表面は、ロッドチャンバを画定する。油圧システムはさらに、加圧流体を孔チャンバに与えるために、孔チャンバと流体連通している圧力源を備えている。圧力源は、ロッドチャンバに加圧流体を与えるために、ロッドチャンバと流体連通している。油圧システムはさらに、圧力源とロッドチャンバの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブと、ロッドチャンバへの加圧流体の供給を周期的に変更するために少なくとも１つのバルブに結合された制御システムとを備えている。制御システムは、油圧シリンダの所望の出力に関連して開弁コマンドと閉弁コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように少なくとも１つのバルブに命令するように構成されている。
【０００６】
[0006]本発明の別の態様によると、車両の油圧システムによって加えられる動的可変平均流を生成する方法が提供される。この方法は、油圧シリンダおよび圧力源を備えた油圧システムを備えた車両を提供するステップを含んでいる。油圧シリンダは、孔側表面およびロッド側表面を備えたピストンを備えている。油圧シリンダは、加圧流体を受けるように圧力源に流体結合されている。この方法はさらに、デューティサイクルに基づいて孔側表面およびロッド側表面の少なくとも一方に圧力を周期的に与えるステップと、少なくとも１つのオペレータ入力に応じてデューティサイクルを調整するステップとを含んでいる。
【０００７】
[0007]本発明の別の態様によると、シャーシ、シャーシを支持する接地係合デバイス、およびシャーシによって支持される油圧システムを備えた車両が提供される。油圧システムは、油圧シリンダ、加圧流体を与えるように油圧シリンダと流体連通している圧力源、圧力源と油圧シリンダの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ、デューティサイクル上で油圧シリンダへの加圧流体の供給を周期的に変更するように少なくとも１つのバルブに結合された制御システム、および制御システムと連通しているオペレータ入力を備えている。制御システムはオペレータからの入力に基づいてデューティサイクルを調整する。
【０００８】
[0008]本発明の上記および他の特性、およびこれらを得るための方法は、より明らかになり、本発明自体は、添付の図面と合わせて本発明の実施形態の以下の説明を参照してより良く理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0009]例示的な車両の斜視図である。
【図２】[0010]第１の完全動作モードの例示的な油圧システムの図である。
【図３】[0011]第２の部分動作モードの図２の油圧システムの図である。
【図４】[0012]得られるまたは「ＲＭＳ」力または圧力を与えるデューティサイクルで第１および第２のモードの間で急速に切換えを行う、図２の油圧システムを示す一連のサイクルの図である。
【図５】[0013]好ましい実施形態の油圧システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0014]対応する参照記号は、一連の図全体を通して対応する部品を示している。図面は本発明の実施形態を示しているが、図面は必ずしも等尺度ではなく、特定の機構は本発明をより良く図示および説明するために誇張している可能性がある。
【００１１】
[0015]以下に開示した実施形態は、排他的、または以下の詳細な説明で開示された正確な形態に本発明を限定することを意図したものではない。むしろ、当業者がその教示を利用することができるように、実施形態が選択および記載されている。
【００１２】
[0016]図１に例示的に示すように、車両１０は、土または他の材料を移動させるように多くの異なる動作を行うことが可能である。バックホーローダは例示的な車両として図示されているが、車両１０は、地ならし機、ブルドーザなどの任意の適切な車両であってもよい。
【００１３】
[0017]車両１０は、シャーシ１２、ブレードアセンブリ１４、オペレータ区画１６、接地係合デバイス１８、およびバックホー２０などの器具を備えている。ブレードアセンブリ１４、オペレータ区画１６、およびバックホー２０はシャーシ１２によって支持されている。ブレードアセンブリ１４はまた、支持アーム２４（１つのみが図示されている）によって支持された器具またはバケツ２２を備えている。バケツ２２および支持アーム２４は、油圧シリンダ２６によってシャーシ１２に対して持ち上げるまたは下げることができる。バケツ２２は、油圧シリンダ２８によって支持アーム２４に対して移動させることができる。
【００１４】
[0018]同様に車両１０のバックホー２０は、シャーシ１２によって支持されている。バックホー２０は、ブームアーム３０、ディッパースティックアーム３２、およびバケツ３４の移動により、溝を掘る、および／または材料を移動させるために使用することができる。ブームアーム３０は、シャーシ１２によって支持されている。ディッパースティックアーム３２は、ブームアーム３０に移動可能に結合されている。ディッパースティックアーム３２は、油圧シリンダ３６を通してブームアーム３０に対して持ち上げるまたは下げることができる。バケツ３４は、ディッパースティックアーム３２に移動可能に結合されている。バケツ３４は、油圧シリンダ３８によってディッパースティックアーム３２に対して移動させることができる。
【００１５】
[0019]車両１０は、複数の接地係合デバイス１８によって推進される。追加の安定性が望ましい場合、複数のスタビライザ４０は、車両１０の基部を大きくするように下げることができる。
【００１６】
[0020]オペレータ区画１６内に位置しているオペレータは、ブレードアセンブリ１４、バックホー２０、および車両１０の移動を制御する。オペレータ区画１６は閉鎖区画として示されているが、オペレータ区画１６は開放式、または一部閉鎖式とすることができる。オペレータは、オペレータ区画１６内に置かれたレバー、ジョイスティックなどのオペレータ入力デバイス４２を通してバケツ２２、ブレードアセンブリ１４、バックホー２０、および車両１０の動作を制御する。オペレータ入力デバイス４２は、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８と、他のデバイスを制御するように構成されている。
【００１７】
[0021]油圧シリンダ２６、２８、３６および３８の位置および配向は、全体を通して論じた全ての油圧シリンダの位置および配向と同様に例示的なものである。油圧シリンダ２６、２８、３６および３８は、拡張または収縮のいずれかにより作業を行うように位置決めおよび配向されている。同様に、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８は、拡張または収縮のいずれかの間にオーバーランニング負荷を有することができる。
【００１８】
[0022]図２および３は、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８の１つまたは複数、または車両１０の他の油圧シリンダを示す、車両１０の複動式シリンダ５２の別の動作モードを示している。図２は、全出力７０（すなわち、圧力源５４からの利用可能な最大力および／または最大速度）でピストンアセンブリ５８を押すように構成された第１のまたは全出力モードを示している。図３は、部分出力８４（すなわち、圧力源５４からの利用可能な部分力および／または部分速度）でピストンアセンブリ５８を押すように構成された第２のまたは部分出力油圧モードを示している。
【００１９】
[0023]圧力源５４は、アキュミュレータ、ポンプ、または他の圧力源であってもよい。油圧シリンダ５２は、ハウジング５６と、およびピストンロッド５９およびピストンヘッド６０を備えたピストンアセンブリ５８とを備えている。ハウジング５６およびピストンヘッド６０は孔チャンバ６２を画定する。ハウジング５６およびピストンヘッド６０はまた、孔チャンバ６２からピストンヘッド６０の反対側でロッドチャンバ６４を画定する。ピストンヘッド６０は、孔側表面６６、および孔側表面６６の反対側にそれより小さいロッド側表面６８を画定する。
【００２０】
[0024]図２を参照すると、全出力モードの場合、圧力源５４は、全出力７０でピストンアセンブリ５８を押す孔チャンバ６２に加圧流体を与える。全出力７０はまた、全力７０、および／または全速度７０として特徴付けられている。全出力７０では、シリンダ５２の出力は、孔側表面６６の面積倍の圧力源５４の圧力から任意の摩擦損失を差し引いたものに等しい。
【００２１】
[0025]本実施形態に示すように、ロッドチャンバ６４内に存在する流体は、タンクまたはリザーバ７２に戻される。タンクまたはリザーバ７２はまた、様々な動作を行うように、後の再利用または機器の様々な構成部品またはデバイスへの分配のために加圧流体を受けるアキュミュレータであってもよい。全出力７０は、油圧シリンダ５２のピストンアセンブリ５８の延長線として図示されている。全出力７０はまた、油圧シリンダ５２の収縮中に起こる可能性がある。
【００２２】
[0026]次に図３を参照すると、部分出力モードの場合、加圧流体は孔チャンバ６２およびロッドチャンバ６４の両方に与えられる。ロッド側表面６８上の力は、孔側表面６６上の力に対抗する。しかし、孔側表面６６はロッド側表面６８より大きいので、シリンダ５２が全出力モードである場合よりもより小さい力および速度でシリンダ５２はさらに拡張する。部分出力８４は、油圧シリンダ５２のピストンアセンブリ５８の延長線として上に図示されている。また、部分出力８４を使用して油圧シリンダ５２を収縮させることができると考えられる。例えば、圧力源５４は、孔チャンバ６２に加圧流体に与えることなく、ロッドチャンバ６４に加圧流体を与えることが可能であるとも考えられる。
【００２３】
[0027]本開示の好ましい実施形態では、ロッド側表面６８は、孔側表面６６の表面積の何分の１かである。例えば、ロッド側表面６８は、孔側表面６６の表面積の半分を有することができる。本実施形態では、部分出力モードではピストンアセンブリ５８の出力動作（すなわち、力および／または速度）は、全出力モードのピストンアセンブリ５８に対する出力動作（すなわち、力および／または速度）のほぼ半分である。ロッド側表面６８は、孔側表面６６より大きな表面積、孔側表面６６と同じ表面積、または孔側表面６６の表面積のわずか何分の１か（４分の１など）であってもよい。
【００２４】
[0028]本開示によると、図２の全出力モードと図３の部分出力モードの間でのシリンダ５２の切換えを制御するように、１つまたは複数のバルブが設けられている。制御した割合でモードの間で変更することによって、シリンダ５２の出力は、全出力と部分出力の間で調整することができる。例えば、全出力モードが長いほど、シリンダ５２の出力は全出力に近くなる。部分出力モードが長いほど、シリンダ５２の出力は部分出力に近くなる。したがって、２つの出力（全出力および部分出力）のみを有するのではなく、シリンダ５２は全出力から部分出力にわたる可変出力を有することができる。
【００２５】
[0029]次に図５を参照すると、例示的な油圧制御システム８６が図示されている。オペレータは、シリンダ５２対する所望の拡張速度または力を要求するように、（１つまたは複数の）オペレータ入力デバイス４２を操作する。（１つまたは複数の）入力デバイス４２は、コントローラ９２へのオペレータ入力９０を作り出す。コントローラ９２は、（１つまたは複数の）オペレータ入力９０を受信し、圧力源５４からの利用可能な圧力を観察する。（オペレータ入力９０によって示されるような）要求した拡張速度および利用可能な圧力に基づき、コントローラ９２は、シリンダ５２が（図２に示すような）全出力モードでどれだけ長く動作し、（図３に示すような）部分出力モードでどれだけ長く動作するかを制御する。コントローラ９０と様々な他の構成部品の間の電子（または他の）通信ラインを示すために、破線が図５に示されている。
【００２６】
[0030]好ましい実施形態によると、シリンダ５２は、図４に示すようにデューティサイクルを使用して、全動作モードと部分動作モードの間で急速に切り換わる。各サイクルは、各パルス（ｂ）と各パルスが継続する長さ（ａ）の間の周期を有する。パルス（ｂ）間の周期に対するパルス長さ（ａ）の比が、デューティサイクルである。デューティサイクルは、０から１までの範囲であってもよい。デューティサイクルが０である場合、シリンダ５２は常に、図示するようにＦ２で力または圧力を与える部分出力モードで動作する。デューティサイクルが１である場合、シリンダ５２は常に、図示するようにＦ１で圧力を与える全出力モードで動作する。デューティサイクルが０に近ければ近いほど、シリンダ５２の拡張速度（または力）は、部分出力モードでシリンダ５２の拡張速度により近くなる。デューティサイクルが１に近ければ近いほど、シリンダ５２の拡張速度（または力）は、全出力モードでシリンダ５２の拡張速度により近くなる。全動作モードと部分動作モードの間での周期的な切換の得られる出力は、図４に示すように入力の二乗平均平方根である。
【００２７】
[0031]オペレータ入力信号９０により、コントローラ９２はデューティサイクルを調整する。例えば、オペレータがシリンダ５２のより速い拡張、またはより大きい力を要求すると、コントローラ９２はデューティサイクルを大きくすることによって応答する。オペレータがシリンダ５２のより遅い拡張、またはより小さい力を要求すると、コントローラ９２はデューティサイクルを小さくすることによって応答する。シリンダ５２の出力は、全出力モードで動作する間のシリンダ５２の力、部分出力モードで動作する間のシリンダ５２の力、およびデューティサイクルの関数である。全出力モードで動作する間のシリンダ５２の力は、圧力源５４によって供給される圧力およびシリンダ５２の幾何形状（例えば、孔側表面６６の表面積）の関数である。同様に、部分出力モードで動作する間のシリンダ５２の力は、圧力源５４によって供給される圧力およびシリンダ５２の幾何形状（例えば、孔側表面６６の表面積およびロッド側表面６８の面積）の関数である。デューティサイクルは、各パルスの長さ（ａ）を増減させることによって調整されることが好ましい。しかし、デューティサイクルはまた、各パルス（ｂ）間の期間を増減させること、このある組み合わせ、および各パルスの長さ（ａ）を調整することによって、または任意の他の方法で調整することもできる。
【００２８】
[0032]各パルス（ｂ）間の時間の長さは、全出力モードと部分出力モードの間の切換えの認知に影響を与える。各パルス（ｂ）間の時間の長さが長くなれば長くなるほど、切換えはより認知されなくなる。例えば、各パルス（ｂ）間の時間の長さが１分でありデューティサイクルが５０％である場合、オペレータは、３０秒毎の速度の変化に気付く可能性がある。しかし、各パルス（ｂ）間の時間の長さがはるかに短い場合、オペレータは拡張の速度の急速な変化に気付かない。さらに、シリンダ５２の質量および他の特徴、および車両１０の他の構成部品による減衰により、シリンダ５２の出力速度（または力）の変化の認知がさらに小さくなる。その結果、オペレータは、シリンダ５２が異なるモードで急速に動作しているが、シリンダ５２が一定の平均速度で延びることに気付く。シリンダ５２の「平均」圧力（または力）はまた、シリンダ５２によって受けられる圧力の二乗平均平方根と呼ぶこともできる。この二乗平均平方根圧力（または力）は、デューティサイクルと圧力源５４によって与えられる圧力の関数である。加えて、シリンダ５２によって移動されている負荷は、シリンダ５２の出力に影響を与える。
【００２９】
[0033]次に図５を参照すると、好ましい実施形態の油圧システム１００が図示されている。油圧システム１００は、ほぼ一定の圧力レベルで加圧流体を与える、圧力源／アキュミュレータ１０２を備えている。油圧システム１００はまた、上に論じたシリンダ５２を備えている。以下により詳細に論じるように、油圧システム１００は、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２を備えている。切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２は、上に論じるように、全出力７０を与えるように孔側表面６６に圧力源５４から流体を案内し、上に論じるように、部分出力８４を与えるように孔側表面６６およびロッド側表面６８に圧力源５４から流体を案内する。
【００３０】
[0034]切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２はそれぞれ、油圧システムコントローラ９２に結合されている。切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２は、高周波数応答を有する高速切換バルブであることが好ましい。例えば、一実施形態によると、周波数応答は５Ｈｚ（または、２００ミリ秒切換時間）である。別の実施形態によると、周波数応答は２５Ｈｚ（または、４０ミリ秒切換時間）である。より大きいまたは小さい周波数応答を有するバルブを使用することもできる。正確な周波数応答は、選択したバルブ、およびシステム圧力などの他の要因による。より速い切換時間および応答時間は、優れた効率およびより小さい認知につながる可能性があることが考えられる。
【００３１】
[0035]高速切換バルブ１１０は、ロッドチャンバ６４へまたはそこからの加圧流体の連通を開閉するように構成されており、ロッドバルブ１１０とも呼ばれる。高速切換バルブ１１２は、孔チャンバ６２へのまたはそこからの加圧流体の連通を開閉するように構成されており、孔バルブ１１２とも呼ばれる。表１に示すように、油圧コントローラ９２は、算出したデューティサイクルにより、開閉して図２の全出力７０と図３の部分出力８４の間で切り換わるように、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２に命令する。
【００３２】
【表１】
【００３３】
[0036]全出力モードの場合、バルブ１０６は開いてロッドチャンバ６４からタンク７２に圧力を解放し、バルブ１１０は閉じて圧力源１０２からの圧力を遮断する。その結果、シリンダ５２は全速度（または力）を与えようとする。部分出力モードの場合、バルブ１１０は開いてロッドチャンバ６４に圧力を与え、バルブ１０６は閉じてタンク７２に流体が逃げるのを遮断する。その結果、シリンダ５２は部分出力速度（または力）を与えようとする。バルブ１１２は、加圧流体を孔チャンバ６２に一定して与えるように、シリンダ５２の拡張中は開いたままである。同様に、タンク７２への流体の逃げを遮断するように、シリンダ５２の拡張中はバルブ１０８は閉じたままである。
【００３４】
[0037]油圧システム１００は任意選択では、圧力ゲージ１２０およびバルブ１２２を備えている。油圧コントローラ９２は、別のアキュミュレータなどの他のシステム、または車両１０の別の機器を制御する任意選択の油圧システム１３０に加圧流体を送ろうとすることができる。油圧システム１３０は、油圧システム１００と同様である。油圧システム１３０は、ポンプなどの圧力源１３２、および圧力ゲージ１３４を備えている。油圧コントローラ９２はまた、バルブ１２２を開くように命令することによって、圧力ゲージ１２０と圧力ゲージ１３４の間の圧力読取りを均一にしようとすることができる。コントローラ９２が、システム１３０が追加の圧力を必要とすることを検出し、ゲージ１２０がアキュミュレータ１０２が適当な圧力を有することを示す場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開いて、加圧流体がシステム１３０に流れるのを可能にする。同様に、システム１００が圧力を必要とする場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開いて、圧力源１３２、あるいはシステム１３０から圧力を与えることができる。
【００３５】
[0038]前に論じたように、車両１０（バケツ２２または支持アーム２４など）がオーバーランニング負荷としても知られている負荷を下げると、ピストンアセンブリ５８に置かれた力は、孔チャンバ６２（または、負荷の位置によってロッドチャンバ６４）内で流体を加圧することができる。油圧コントローラ９２はまた、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２を使用して、孔チャンバ６２（およびロッドチャンバ６４）から車両１０の第２の機器（例えば、ブームアーム３０）に加圧流体を送るために使用することもできる。例えば、オペレータが負荷を下げたい場合、オペレータ入力４２を反対の方向に移動させることができる。その結果、バルブ１２２は開き、（油圧システム１３０の圧力がシステム１００より小さいと仮定して）圧力逃がし経路を与える。孔チャンバ６２（およびロッドチャンバ６４）内の圧力がシステム１３０に放出して、シリンダ５２の収縮が可能になる。孔チャンバ６２からの圧力は、アキュミュレータ１０２などのアキュミュレータ、または別のアキュミュレータに蓄積することができる。
【００３６】
[0039]図５に示すように、車両１０は、シリンダ５２の位置を監視するシリンダ位置センサ１２４を備えることができる。監視した位置に基づき、コントローラ９２は、シリンダ５２の位置、およびロッド５９の拡張速度を判断することができる。コントローラ９２は、ロッド５９の実際の速度をオペレータがオペレータ入力４２を通して要求した速度と比較することができる。速度が遅すぎる場合、コントローラ９２はデューティサイクルを大きくすることができる。速度が遅すぎる場合、コントローラ９２はデューティサイクルを小さくすることができる。
【００３７】
[0040]同様に、コントローラ９２がデューティサイクルを１（すなわち、最大出力）まで増加させ、ロッド５９の所望の速度が達成されない場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開き、ポンプ１３２、またはアキュミュレータ１０２より高い別の圧力源からシステム１００に大きな圧力を与えることができる。
【００３８】
[0041]油圧コントローラ９２は、全て同時に閉じるように（すなわち、全て閉位置に）高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２に命令することができる。油圧コントローラ９２は、全出力モードと部分出力モードの間の変化を緩衝するまたは遅くするために、全ての閉位置を使用することができる。バルブ１０６、１０８、１１０、１１２の全てを閉じることによって、シリンダ５２は均衡する可能性がある。コントローラ９２はまた、シリンダ５２の実際の移動がオペレータ入力を越えないことを保証するために全ての閉じ位置を使用することができる。例えば、オペレータ入力と位置センサ１２４によって感知されるような実際の移動の間の誤差修正として、全ての閉位置により、油圧システム１００を均衡させることが可能になる。
【００３９】
[0042]本発明が例示的な設計を有するものとして記載したが、本発明はさらに、本開示の趣旨および範囲内で変更することができる。本出願はしたがって、その一般的な原理を使用して、本発明の任意の様々な変更形態、使用、または適応形態を含むことを意図している。さらに、本出願は、本発明が関連する技術における知られているまたは習慣的な実施内にあるように、本開示からのこのような逸脱を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 車両
１２ シャーシ
１４ ブレードアセンブリ
１６ オペレータ区画
１８ 接地係合デバイス
２０ バックホー
２２ バケツ
２４ 支持アーム
２６ 油圧シリンダ
２８ 油圧シリンダ
３０ ブームアーム
３２ ディッパースティックアーム
３４ バケツ
３６ 油圧シリンダ
３８ 油圧シリンダ
４０ スタビライザ
４２ 入力デバイス
５２ 複動式シリンダ
５４ 圧力源
５６ ハウジング
５８ ピストンアセンブリ
５９ ピストンロッド
６０ ピストンヘッド
６２ 孔チャンバ
６４ ロッドチャンバ
６６ 孔側表面
６８ ロッド側表面
７０ 全出力
７２ リザーバ
８４ 部分出力
８６ 油圧制御システム
９０ オペレータ入力
９２ コントローラ
１００ 油圧システム
１０２ 圧力源／アキュミュレータ
１０６ 高速切換バルブ
１０８ 高速切換バルブ
１１０ 高速切換バルブ
１１２ 高速切換バルブ
１２０ 圧力ゲージ
１２２ バルブ
１３０ システム
１３２ 圧力源
１３４ 圧力ゲージ
【技術分野】
【０００１】
[0001]本分野は概して、油圧制御システムに関する。より詳細には、この分野は、油圧システムから可変の力および／または速度を与える方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]建設機器の多くの部品は、機器によって行われる機能を制御するために油圧システムを使用する。建設機器オペレータは、様々な動作を行うために機器の様々な構成部品またはデバイスの相対位置を制御する、油圧シリンダなどの１つまたは複数の油圧アクチュエータに動作可能に結合された１つまたは複数の入力デバイスを備えている。例えば、バックホーはしばしば、ブームアームの位置、ブームアームに結合されたディッパースティックアームの位置、およびディッパースティックアームに結合されたバケツの位置などの、バックホーの様々な機能を制御するための複数の制御レバーおよび／またはフットペダルを有する。
【０００３】
[0003]制御レバーなどの入力デバイスの移動の大きさは普通、バックホー上のディッパースティックアームなどの所与のデバイスの出力、すなわち力および／または速度を制御する。いくつかの動作は、バックホーを備えたパイプ周りの掘削などの、所与のデバイスの正確な出力を必要とする。このような状況では、パイプまたは他の物体に対するディッパーアームの出力を制御することが望ましい。このような動作は、ディッパースティックアームの力および／または速度のより大きな制御などの、出力のより大きな制御により補助される。
【０００４】
[0004]油圧システムは、加圧流体の形のエネルギーを貯蔵するアキュミュレータを使用することができる。アキュミュレータは、オーバーランニング負荷の影響を受けて加圧流体を獲得することができる。建設機器が負荷を下げると、機器への重力および負荷が、加圧流体をアキュミュレータに与える。この加圧流体は、追加の作業を行うことができる、またはアキュミュレータ内に貯蔵されたままにすることができる。負荷を下げると、加圧流体は、普通は事前充填および固定容量を有するアキュミュレータに案内される。加圧流体はその後、様々な動作を行うために、後の再利用または機器の様々な構成部品またはデバイスへの分配のために、アキュミュレータからのほぼ一定の圧力レベルで利用可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明の一態様によると、シャーシ、シャーシを支持する接地係合デバイス、およびシャーシによって支持された油圧システムを備えた車両が提供される。油圧システムは、ハウジングおよびピストンアセンブリを備えた油圧シリンダを備えている。ハウジングは、ピストンアセンブリの少なくとも一部を囲んでいる。ピストンアセンブリは、ピストンヘッドおよびピストンロッドを備えている。ピストンヘッドは、孔側表面、および孔側表面に対向するロッド側表面を備えている。ハウジングおよび孔側表面は、孔チャンバを画定する。ハウジングおよび孔側表面は、ロッドチャンバを画定する。油圧システムはさらに、加圧流体を孔チャンバに与えるために、孔チャンバと流体連通している圧力源を備えている。圧力源は、ロッドチャンバに加圧流体を与えるために、ロッドチャンバと流体連通している。油圧システムはさらに、圧力源とロッドチャンバの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブと、ロッドチャンバへの加圧流体の供給を周期的に変更するために少なくとも１つのバルブに結合された制御システムとを備えている。制御システムは、油圧シリンダの所望の出力に関連して開弁コマンドと閉弁コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように少なくとも１つのバルブに命令するように構成されている。
【０００６】
[0006]本発明の別の態様によると、車両の油圧システムによって加えられる動的可変平均流を生成する方法が提供される。この方法は、油圧シリンダおよび圧力源を備えた油圧システムを備えた車両を提供するステップを含んでいる。油圧シリンダは、孔側表面およびロッド側表面を備えたピストンを備えている。油圧シリンダは、加圧流体を受けるように圧力源に流体結合されている。この方法はさらに、デューティサイクルに基づいて孔側表面およびロッド側表面の少なくとも一方に圧力を周期的に与えるステップと、少なくとも１つのオペレータ入力に応じてデューティサイクルを調整するステップとを含んでいる。
【０００７】
[0007]本発明の別の態様によると、シャーシ、シャーシを支持する接地係合デバイス、およびシャーシによって支持される油圧システムを備えた車両が提供される。油圧システムは、油圧シリンダ、加圧流体を与えるように油圧シリンダと流体連通している圧力源、圧力源と油圧シリンダの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ、デューティサイクル上で油圧シリンダへの加圧流体の供給を周期的に変更するように少なくとも１つのバルブに結合された制御システム、および制御システムと連通しているオペレータ入力を備えている。制御システムはオペレータからの入力に基づいてデューティサイクルを調整する。
【０００８】
[0008]本発明の上記および他の特性、およびこれらを得るための方法は、より明らかになり、本発明自体は、添付の図面と合わせて本発明の実施形態の以下の説明を参照してより良く理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0009]例示的な車両の斜視図である。
【図２】[0010]第１の完全動作モードの例示的な油圧システムの図である。
【図３】[0011]第２の部分動作モードの図２の油圧システムの図である。
【図４】[0012]得られるまたは「ＲＭＳ」力または圧力を与えるデューティサイクルで第１および第２のモードの間で急速に切換えを行う、図２の油圧システムを示す一連のサイクルの図である。
【図５】[0013]好ましい実施形態の油圧システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0014]対応する参照記号は、一連の図全体を通して対応する部品を示している。図面は本発明の実施形態を示しているが、図面は必ずしも等尺度ではなく、特定の機構は本発明をより良く図示および説明するために誇張している可能性がある。
【００１１】
[0015]以下に開示した実施形態は、排他的、または以下の詳細な説明で開示された正確な形態に本発明を限定することを意図したものではない。むしろ、当業者がその教示を利用することができるように、実施形態が選択および記載されている。
【００１２】
[0016]図１に例示的に示すように、車両１０は、土または他の材料を移動させるように多くの異なる動作を行うことが可能である。バックホーローダは例示的な車両として図示されているが、車両１０は、地ならし機、ブルドーザなどの任意の適切な車両であってもよい。
【００１３】
[0017]車両１０は、シャーシ１２、ブレードアセンブリ１４、オペレータ区画１６、接地係合デバイス１８、およびバックホー２０などの器具を備えている。ブレードアセンブリ１４、オペレータ区画１６、およびバックホー２０はシャーシ１２によって支持されている。ブレードアセンブリ１４はまた、支持アーム２４（１つのみが図示されている）によって支持された器具またはバケツ２２を備えている。バケツ２２および支持アーム２４は、油圧シリンダ２６によってシャーシ１２に対して持ち上げるまたは下げることができる。バケツ２２は、油圧シリンダ２８によって支持アーム２４に対して移動させることができる。
【００１４】
[0018]同様に車両１０のバックホー２０は、シャーシ１２によって支持されている。バックホー２０は、ブームアーム３０、ディッパースティックアーム３２、およびバケツ３４の移動により、溝を掘る、および／または材料を移動させるために使用することができる。ブームアーム３０は、シャーシ１２によって支持されている。ディッパースティックアーム３２は、ブームアーム３０に移動可能に結合されている。ディッパースティックアーム３２は、油圧シリンダ３６を通してブームアーム３０に対して持ち上げるまたは下げることができる。バケツ３４は、ディッパースティックアーム３２に移動可能に結合されている。バケツ３４は、油圧シリンダ３８によってディッパースティックアーム３２に対して移動させることができる。
【００１５】
[0019]車両１０は、複数の接地係合デバイス１８によって推進される。追加の安定性が望ましい場合、複数のスタビライザ４０は、車両１０の基部を大きくするように下げることができる。
【００１６】
[0020]オペレータ区画１６内に位置しているオペレータは、ブレードアセンブリ１４、バックホー２０、および車両１０の移動を制御する。オペレータ区画１６は閉鎖区画として示されているが、オペレータ区画１６は開放式、または一部閉鎖式とすることができる。オペレータは、オペレータ区画１６内に置かれたレバー、ジョイスティックなどのオペレータ入力デバイス４２を通してバケツ２２、ブレードアセンブリ１４、バックホー２０、および車両１０の動作を制御する。オペレータ入力デバイス４２は、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８と、他のデバイスを制御するように構成されている。
【００１７】
[0021]油圧シリンダ２６、２８、３６および３８の位置および配向は、全体を通して論じた全ての油圧シリンダの位置および配向と同様に例示的なものである。油圧シリンダ２６、２８、３６および３８は、拡張または収縮のいずれかにより作業を行うように位置決めおよび配向されている。同様に、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８は、拡張または収縮のいずれかの間にオーバーランニング負荷を有することができる。
【００１８】
[0022]図２および３は、油圧シリンダ２６、２８、３６および３８の１つまたは複数、または車両１０の他の油圧シリンダを示す、車両１０の複動式シリンダ５２の別の動作モードを示している。図２は、全出力７０（すなわち、圧力源５４からの利用可能な最大力および／または最大速度）でピストンアセンブリ５８を押すように構成された第１のまたは全出力モードを示している。図３は、部分出力８４（すなわち、圧力源５４からの利用可能な部分力および／または部分速度）でピストンアセンブリ５８を押すように構成された第２のまたは部分出力油圧モードを示している。
【００１９】
[0023]圧力源５４は、アキュミュレータ、ポンプ、または他の圧力源であってもよい。油圧シリンダ５２は、ハウジング５６と、およびピストンロッド５９およびピストンヘッド６０を備えたピストンアセンブリ５８とを備えている。ハウジング５６およびピストンヘッド６０は孔チャンバ６２を画定する。ハウジング５６およびピストンヘッド６０はまた、孔チャンバ６２からピストンヘッド６０の反対側でロッドチャンバ６４を画定する。ピストンヘッド６０は、孔側表面６６、および孔側表面６６の反対側にそれより小さいロッド側表面６８を画定する。
【００２０】
[0024]図２を参照すると、全出力モードの場合、圧力源５４は、全出力７０でピストンアセンブリ５８を押す孔チャンバ６２に加圧流体を与える。全出力７０はまた、全力７０、および／または全速度７０として特徴付けられている。全出力７０では、シリンダ５２の出力は、孔側表面６６の面積倍の圧力源５４の圧力から任意の摩擦損失を差し引いたものに等しい。
【００２１】
[0025]本実施形態に示すように、ロッドチャンバ６４内に存在する流体は、タンクまたはリザーバ７２に戻される。タンクまたはリザーバ７２はまた、様々な動作を行うように、後の再利用または機器の様々な構成部品またはデバイスへの分配のために加圧流体を受けるアキュミュレータであってもよい。全出力７０は、油圧シリンダ５２のピストンアセンブリ５８の延長線として図示されている。全出力７０はまた、油圧シリンダ５２の収縮中に起こる可能性がある。
【００２２】
[0026]次に図３を参照すると、部分出力モードの場合、加圧流体は孔チャンバ６２およびロッドチャンバ６４の両方に与えられる。ロッド側表面６８上の力は、孔側表面６６上の力に対抗する。しかし、孔側表面６６はロッド側表面６８より大きいので、シリンダ５２が全出力モードである場合よりもより小さい力および速度でシリンダ５２はさらに拡張する。部分出力８４は、油圧シリンダ５２のピストンアセンブリ５８の延長線として上に図示されている。また、部分出力８４を使用して油圧シリンダ５２を収縮させることができると考えられる。例えば、圧力源５４は、孔チャンバ６２に加圧流体に与えることなく、ロッドチャンバ６４に加圧流体を与えることが可能であるとも考えられる。
【００２３】
[0027]本開示の好ましい実施形態では、ロッド側表面６８は、孔側表面６６の表面積の何分の１かである。例えば、ロッド側表面６８は、孔側表面６６の表面積の半分を有することができる。本実施形態では、部分出力モードではピストンアセンブリ５８の出力動作（すなわち、力および／または速度）は、全出力モードのピストンアセンブリ５８に対する出力動作（すなわち、力および／または速度）のほぼ半分である。ロッド側表面６８は、孔側表面６６より大きな表面積、孔側表面６６と同じ表面積、または孔側表面６６の表面積のわずか何分の１か（４分の１など）であってもよい。
【００２４】
[0028]本開示によると、図２の全出力モードと図３の部分出力モードの間でのシリンダ５２の切換えを制御するように、１つまたは複数のバルブが設けられている。制御した割合でモードの間で変更することによって、シリンダ５２の出力は、全出力と部分出力の間で調整することができる。例えば、全出力モードが長いほど、シリンダ５２の出力は全出力に近くなる。部分出力モードが長いほど、シリンダ５２の出力は部分出力に近くなる。したがって、２つの出力（全出力および部分出力）のみを有するのではなく、シリンダ５２は全出力から部分出力にわたる可変出力を有することができる。
【００２５】
[0029]次に図５を参照すると、例示的な油圧制御システム８６が図示されている。オペレータは、シリンダ５２対する所望の拡張速度または力を要求するように、（１つまたは複数の）オペレータ入力デバイス４２を操作する。（１つまたは複数の）入力デバイス４２は、コントローラ９２へのオペレータ入力９０を作り出す。コントローラ９２は、（１つまたは複数の）オペレータ入力９０を受信し、圧力源５４からの利用可能な圧力を観察する。（オペレータ入力９０によって示されるような）要求した拡張速度および利用可能な圧力に基づき、コントローラ９２は、シリンダ５２が（図２に示すような）全出力モードでどれだけ長く動作し、（図３に示すような）部分出力モードでどれだけ長く動作するかを制御する。コントローラ９０と様々な他の構成部品の間の電子（または他の）通信ラインを示すために、破線が図５に示されている。
【００２６】
[0030]好ましい実施形態によると、シリンダ５２は、図４に示すようにデューティサイクルを使用して、全動作モードと部分動作モードの間で急速に切り換わる。各サイクルは、各パルス（ｂ）と各パルスが継続する長さ（ａ）の間の周期を有する。パルス（ｂ）間の周期に対するパルス長さ（ａ）の比が、デューティサイクルである。デューティサイクルは、０から１までの範囲であってもよい。デューティサイクルが０である場合、シリンダ５２は常に、図示するようにＦ２で力または圧力を与える部分出力モードで動作する。デューティサイクルが１である場合、シリンダ５２は常に、図示するようにＦ１で圧力を与える全出力モードで動作する。デューティサイクルが０に近ければ近いほど、シリンダ５２の拡張速度（または力）は、部分出力モードでシリンダ５２の拡張速度により近くなる。デューティサイクルが１に近ければ近いほど、シリンダ５２の拡張速度（または力）は、全出力モードでシリンダ５２の拡張速度により近くなる。全動作モードと部分動作モードの間での周期的な切換の得られる出力は、図４に示すように入力の二乗平均平方根である。
【００２７】
[0031]オペレータ入力信号９０により、コントローラ９２はデューティサイクルを調整する。例えば、オペレータがシリンダ５２のより速い拡張、またはより大きい力を要求すると、コントローラ９２はデューティサイクルを大きくすることによって応答する。オペレータがシリンダ５２のより遅い拡張、またはより小さい力を要求すると、コントローラ９２はデューティサイクルを小さくすることによって応答する。シリンダ５２の出力は、全出力モードで動作する間のシリンダ５２の力、部分出力モードで動作する間のシリンダ５２の力、およびデューティサイクルの関数である。全出力モードで動作する間のシリンダ５２の力は、圧力源５４によって供給される圧力およびシリンダ５２の幾何形状（例えば、孔側表面６６の表面積）の関数である。同様に、部分出力モードで動作する間のシリンダ５２の力は、圧力源５４によって供給される圧力およびシリンダ５２の幾何形状（例えば、孔側表面６６の表面積およびロッド側表面６８の面積）の関数である。デューティサイクルは、各パルスの長さ（ａ）を増減させることによって調整されることが好ましい。しかし、デューティサイクルはまた、各パルス（ｂ）間の期間を増減させること、このある組み合わせ、および各パルスの長さ（ａ）を調整することによって、または任意の他の方法で調整することもできる。
【００２８】
[0032]各パルス（ｂ）間の時間の長さは、全出力モードと部分出力モードの間の切換えの認知に影響を与える。各パルス（ｂ）間の時間の長さが長くなれば長くなるほど、切換えはより認知されなくなる。例えば、各パルス（ｂ）間の時間の長さが１分でありデューティサイクルが５０％である場合、オペレータは、３０秒毎の速度の変化に気付く可能性がある。しかし、各パルス（ｂ）間の時間の長さがはるかに短い場合、オペレータは拡張の速度の急速な変化に気付かない。さらに、シリンダ５２の質量および他の特徴、および車両１０の他の構成部品による減衰により、シリンダ５２の出力速度（または力）の変化の認知がさらに小さくなる。その結果、オペレータは、シリンダ５２が異なるモードで急速に動作しているが、シリンダ５２が一定の平均速度で延びることに気付く。シリンダ５２の「平均」圧力（または力）はまた、シリンダ５２によって受けられる圧力の二乗平均平方根と呼ぶこともできる。この二乗平均平方根圧力（または力）は、デューティサイクルと圧力源５４によって与えられる圧力の関数である。加えて、シリンダ５２によって移動されている負荷は、シリンダ５２の出力に影響を与える。
【００２９】
[0033]次に図５を参照すると、好ましい実施形態の油圧システム１００が図示されている。油圧システム１００は、ほぼ一定の圧力レベルで加圧流体を与える、圧力源／アキュミュレータ１０２を備えている。油圧システム１００はまた、上に論じたシリンダ５２を備えている。以下により詳細に論じるように、油圧システム１００は、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２を備えている。切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２は、上に論じるように、全出力７０を与えるように孔側表面６６に圧力源５４から流体を案内し、上に論じるように、部分出力８４を与えるように孔側表面６６およびロッド側表面６８に圧力源５４から流体を案内する。
【００３０】
[0034]切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２はそれぞれ、油圧システムコントローラ９２に結合されている。切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２は、高周波数応答を有する高速切換バルブであることが好ましい。例えば、一実施形態によると、周波数応答は５Ｈｚ（または、２００ミリ秒切換時間）である。別の実施形態によると、周波数応答は２５Ｈｚ（または、４０ミリ秒切換時間）である。より大きいまたは小さい周波数応答を有するバルブを使用することもできる。正確な周波数応答は、選択したバルブ、およびシステム圧力などの他の要因による。より速い切換時間および応答時間は、優れた効率およびより小さい認知につながる可能性があることが考えられる。
【００３１】
[0035]高速切換バルブ１１０は、ロッドチャンバ６４へまたはそこからの加圧流体の連通を開閉するように構成されており、ロッドバルブ１１０とも呼ばれる。高速切換バルブ１１２は、孔チャンバ６２へのまたはそこからの加圧流体の連通を開閉するように構成されており、孔バルブ１１２とも呼ばれる。表１に示すように、油圧コントローラ９２は、算出したデューティサイクルにより、開閉して図２の全出力７０と図３の部分出力８４の間で切り換わるように、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２に命令する。
【００３２】
【表１】
【００３３】
[0036]全出力モードの場合、バルブ１０６は開いてロッドチャンバ６４からタンク７２に圧力を解放し、バルブ１１０は閉じて圧力源１０２からの圧力を遮断する。その結果、シリンダ５２は全速度（または力）を与えようとする。部分出力モードの場合、バルブ１１０は開いてロッドチャンバ６４に圧力を与え、バルブ１０６は閉じてタンク７２に流体が逃げるのを遮断する。その結果、シリンダ５２は部分出力速度（または力）を与えようとする。バルブ１１２は、加圧流体を孔チャンバ６２に一定して与えるように、シリンダ５２の拡張中は開いたままである。同様に、タンク７２への流体の逃げを遮断するように、シリンダ５２の拡張中はバルブ１０８は閉じたままである。
【００３４】
[0037]油圧システム１００は任意選択では、圧力ゲージ１２０およびバルブ１２２を備えている。油圧コントローラ９２は、別のアキュミュレータなどの他のシステム、または車両１０の別の機器を制御する任意選択の油圧システム１３０に加圧流体を送ろうとすることができる。油圧システム１３０は、油圧システム１００と同様である。油圧システム１３０は、ポンプなどの圧力源１３２、および圧力ゲージ１３４を備えている。油圧コントローラ９２はまた、バルブ１２２を開くように命令することによって、圧力ゲージ１２０と圧力ゲージ１３４の間の圧力読取りを均一にしようとすることができる。コントローラ９２が、システム１３０が追加の圧力を必要とすることを検出し、ゲージ１２０がアキュミュレータ１０２が適当な圧力を有することを示す場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開いて、加圧流体がシステム１３０に流れるのを可能にする。同様に、システム１００が圧力を必要とする場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開いて、圧力源１３２、あるいはシステム１３０から圧力を与えることができる。
【００３５】
[0038]前に論じたように、車両１０（バケツ２２または支持アーム２４など）がオーバーランニング負荷としても知られている負荷を下げると、ピストンアセンブリ５８に置かれた力は、孔チャンバ６２（または、負荷の位置によってロッドチャンバ６４）内で流体を加圧することができる。油圧コントローラ９２はまた、高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２を使用して、孔チャンバ６２（およびロッドチャンバ６４）から車両１０の第２の機器（例えば、ブームアーム３０）に加圧流体を送るために使用することもできる。例えば、オペレータが負荷を下げたい場合、オペレータ入力４２を反対の方向に移動させることができる。その結果、バルブ１２２は開き、（油圧システム１３０の圧力がシステム１００より小さいと仮定して）圧力逃がし経路を与える。孔チャンバ６２（およびロッドチャンバ６４）内の圧力がシステム１３０に放出して、シリンダ５２の収縮が可能になる。孔チャンバ６２からの圧力は、アキュミュレータ１０２などのアキュミュレータ、または別のアキュミュレータに蓄積することができる。
【００３６】
[0039]図５に示すように、車両１０は、シリンダ５２の位置を監視するシリンダ位置センサ１２４を備えることができる。監視した位置に基づき、コントローラ９２は、シリンダ５２の位置、およびロッド５９の拡張速度を判断することができる。コントローラ９２は、ロッド５９の実際の速度をオペレータがオペレータ入力４２を通して要求した速度と比較することができる。速度が遅すぎる場合、コントローラ９２はデューティサイクルを大きくすることができる。速度が遅すぎる場合、コントローラ９２はデューティサイクルを小さくすることができる。
【００３７】
[0040]同様に、コントローラ９２がデューティサイクルを１（すなわち、最大出力）まで増加させ、ロッド５９の所望の速度が達成されない場合、コントローラ９２はバルブ１２２を開き、ポンプ１３２、またはアキュミュレータ１０２より高い別の圧力源からシステム１００に大きな圧力を与えることができる。
【００３８】
[0041]油圧コントローラ９２は、全て同時に閉じるように（すなわち、全て閉位置に）高速切換バルブ１０６、１０８、１１０および１１２に命令することができる。油圧コントローラ９２は、全出力モードと部分出力モードの間の変化を緩衝するまたは遅くするために、全ての閉位置を使用することができる。バルブ１０６、１０８、１１０、１１２の全てを閉じることによって、シリンダ５２は均衡する可能性がある。コントローラ９２はまた、シリンダ５２の実際の移動がオペレータ入力を越えないことを保証するために全ての閉じ位置を使用することができる。例えば、オペレータ入力と位置センサ１２４によって感知されるような実際の移動の間の誤差修正として、全ての閉位置により、油圧システム１００を均衡させることが可能になる。
【００３９】
[0042]本発明が例示的な設計を有するものとして記載したが、本発明はさらに、本開示の趣旨および範囲内で変更することができる。本出願はしたがって、その一般的な原理を使用して、本発明の任意の様々な変更形態、使用、または適応形態を含むことを意図している。さらに、本出願は、本発明が関連する技術における知られているまたは習慣的な実施内にあるように、本開示からのこのような逸脱を含むことを意図している。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 車両
１２ シャーシ
１４ ブレードアセンブリ
１６ オペレータ区画
１８ 接地係合デバイス
２０ バックホー
２２ バケツ
２４ 支持アーム
２６ 油圧シリンダ
２８ 油圧シリンダ
３０ ブームアーム
３２ ディッパースティックアーム
３４ バケツ
３６ 油圧シリンダ
３８ 油圧シリンダ
４０ スタビライザ
４２ 入力デバイス
５２ 複動式シリンダ
５４ 圧力源
５６ ハウジング
５８ ピストンアセンブリ
５９ ピストンロッド
６０ ピストンヘッド
６２ 孔チャンバ
６４ ロッドチャンバ
６６ 孔側表面
６８ ロッド側表面
７０ 全出力
７２ リザーバ
８４ 部分出力
８６ 油圧制御システム
９０ オペレータ入力
９２ コントローラ
１００ 油圧システム
１０２ 圧力源／アキュミュレータ
１０６ 高速切換バルブ
１０８ 高速切換バルブ
１１０ 高速切換バルブ
１１２ 高速切換バルブ
１２０ 圧力ゲージ
１２２ バルブ
１３０ システム
１３２ 圧力源
１３４ 圧力ゲージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシと、
前記シャーシを支持する接地係合デバイスと、
前記シャーシによって支持された油圧システムであって、
ハウジングおよびピストンアセンブリを備えた油圧シリンダであって、前記ハウジングが前記ピストンアセンブリの少なくとも一部を囲んでおり、前記ピストンアセンブリがピストンヘッドおよびピストンロッドを含んでおり、前記ピストンヘッドが孔側表面および前記孔側表面と対向するロッド側表面を含んでおり、前記ハウジングおよび前記孔側表面が孔チャンバを画定し、前記ハウジングおよび前記ロッド側表面がロッドチャンバを画定する油圧シリンダと、
前記孔チャンバに加圧流体を与えるように前記孔チャンバと流体連通していると共に、前記ロッドチャンバに加圧流体を与えるように前記ロッドチャンバと流体連通している圧力源と、
前記圧力源と前記ロッドチャンバの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブと、
前記ロッドチャンバへの前記加圧流体の供給を周期的に変更するように前記少なくとも１つのバルブに結合されると共に、前記油圧シリンダの所望の出力に関連して開コマンドと閉コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように前記少なくとも１つのバルブに命令するように構成された制御システムとを備えた
前記油圧システムと
を備えた車両。
【請求項２】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバルブは、切換バルブである、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記切換バルブは、約５Ｈｚ以上の周波数応答を有する、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記圧力源と前記孔チャンバとの間の流体連通を調節するように構成された孔バルブをさらに備えた、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記ロッド側表面は、前記孔側表面より小さい、請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバルブのデューティサイクルを判断するためにオペレータ入力をさらに備えている、請求項１に記載の車両。
【請求項９】
車両の油圧システムによって加えられる動的可変平均流を生成する方法であって、
油圧シリンダおよび圧力源を含む油圧システムを備えた車両を提供するステップであって、前記油圧シリンダが孔側表面およびロッド側表面を有するピストンを備えており、前記油圧シリンダが加圧流体を受けるように前記圧力源に流体結合されているステップと、
デューティサイクルに基づいて前記孔側表面および前記ロッド側表面の少なくとも一方に圧力を周期的に与えるステップと、
少なくとも１つのオペレータ入力に応じて前記デューティサイクルを調整するステップとを含む方法。
【請求項１０】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アキュミュレータは、ほぼ一定の圧力で加圧流体を蓄積する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ロッド側表面は、前記孔側表面より小さい、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
調整ステップでの誤差を判断し、誤差を小さくするためにデューティサイクルを調節するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
シャーシと、
前記シャーシを支持する接地係合デバイスと、
前記シャーシによって支持された油圧システムであって、
油圧シリンダ、
加圧流体を与えるように前記油圧シリンダと流体連通している圧力源、
前記圧力源と前記油圧シリンダの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ、
デューティサイクル上で前記油圧シリンダへの前記加圧流体の供給を周期的に変更するように、前記少なくとも１つのバルブに結合された制御システム、および
オペレータからの入力に基づいて前記デューティサイクルを調整する前記制御システムと連通しているオペレータ入力を備えた
油圧システムと
を備えた車両。
【請求項１６】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項１５に記載の車両。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのバルブは切換バルブである、請求項１５に記載の車両。
【請求項１８】
前記切換バルブは、約５Ｈｚ以上の周波数応答を有する、請求項１７に記載の車両。
【請求項１９】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項１５に記載の車両。
【請求項２０】
前記制御システムは、前記油圧シリンダの拡張速度の増加を要求するオペレータに応じてデューティサイクルを大きくする、請求項１５に記載の車両。
【請求項１】
シャーシと、
前記シャーシを支持する接地係合デバイスと、
前記シャーシによって支持された油圧システムであって、
ハウジングおよびピストンアセンブリを備えた油圧シリンダであって、前記ハウジングが前記ピストンアセンブリの少なくとも一部を囲んでおり、前記ピストンアセンブリがピストンヘッドおよびピストンロッドを含んでおり、前記ピストンヘッドが孔側表面および前記孔側表面と対向するロッド側表面を含んでおり、前記ハウジングおよび前記孔側表面が孔チャンバを画定し、前記ハウジングおよび前記ロッド側表面がロッドチャンバを画定する油圧シリンダと、
前記孔チャンバに加圧流体を与えるように前記孔チャンバと流体連通していると共に、前記ロッドチャンバに加圧流体を与えるように前記ロッドチャンバと流体連通している圧力源と、
前記圧力源と前記ロッドチャンバの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブと、
前記ロッドチャンバへの前記加圧流体の供給を周期的に変更するように前記少なくとも１つのバルブに結合されると共に、前記油圧シリンダの所望の出力に関連して開コマンドと閉コマンドの間で自動的および周期的に交互になるように前記少なくとも１つのバルブに命令するように構成された制御システムとを備えた
前記油圧システムと
を備えた車両。
【請求項２】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバルブは、切換バルブである、請求項１に記載の車両。
【請求項４】
前記切換バルブは、約５Ｈｚ以上の周波数応答を有する、請求項３に記載の車両。
【請求項５】
前記圧力源と前記孔チャンバとの間の流体連通を調節するように構成された孔バルブをさらに備えた、請求項１に記載の車両。
【請求項６】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項１に記載の車両。
【請求項７】
前記ロッド側表面は、前記孔側表面より小さい、請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記少なくとも１つのバルブのデューティサイクルを判断するためにオペレータ入力をさらに備えている、請求項１に記載の車両。
【請求項９】
車両の油圧システムによって加えられる動的可変平均流を生成する方法であって、
油圧シリンダおよび圧力源を含む油圧システムを備えた車両を提供するステップであって、前記油圧シリンダが孔側表面およびロッド側表面を有するピストンを備えており、前記油圧シリンダが加圧流体を受けるように前記圧力源に流体結合されているステップと、
デューティサイクルに基づいて前記孔側表面および前記ロッド側表面の少なくとも一方に圧力を周期的に与えるステップと、
少なくとも１つのオペレータ入力に応じて前記デューティサイクルを調整するステップとを含む方法。
【請求項１０】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アキュミュレータは、ほぼ一定の圧力で加圧流体を蓄積する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記ロッド側表面は、前記孔側表面より小さい、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
調整ステップでの誤差を判断し、誤差を小さくするためにデューティサイクルを調節するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
シャーシと、
前記シャーシを支持する接地係合デバイスと、
前記シャーシによって支持された油圧システムであって、
油圧シリンダ、
加圧流体を与えるように前記油圧シリンダと流体連通している圧力源、
前記圧力源と前記油圧シリンダの間の流体連通を調節するように構成された少なくとも１つのバルブ、
デューティサイクル上で前記油圧シリンダへの前記加圧流体の供給を周期的に変更するように、前記少なくとも１つのバルブに結合された制御システム、および
オペレータからの入力に基づいて前記デューティサイクルを調整する前記制御システムと連通しているオペレータ入力を備えた
油圧システムと
を備えた車両。
【請求項１６】
前記圧力源はアキュミュレータである、請求項１５に記載の車両。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのバルブは切換バルブである、請求項１５に記載の車両。
【請求項１８】
前記切換バルブは、約５Ｈｚ以上の周波数応答を有する、請求項１７に記載の車両。
【請求項１９】
前記油圧シリンダは、複動式油圧シリンダである、請求項１５に記載の車両。
【請求項２０】
前記制御システムは、前記油圧シリンダの拡張速度の増加を要求するオペレータに応じてデューティサイクルを大きくする、請求項１５に記載の車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３７５４１（Ｐ２０１１−１３７５４１Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２６９９９３（Ｐ２０１０−２６９９９３）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５９１００５１６５）ディーア・アンド・カンパニー (109)
【氏名又は名称原語表記】ＤＥＥＲＥ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６９９９３（Ｐ２０１０−２６９９９３）
【出願日】平成２２年１２月３日（２０１０．１２．３）
【出願人】（５９１００５１６５）ディーア・アンド・カンパニー (109)
【氏名又は名称原語表記】ＤＥＥＲＥ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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