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公開番号2025176696
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-04
出願番号2025082389
出願日2025-05-16
発明の名称重機用アクチュエータ・アセンブリ
出願人ウィプロエンタープライズプライベートリミテッド
代理人弁理士法人浅村特許事務所
主分類F15B 15/14 20060101AFI20251127BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】制御弁における絞り損失を低減するために、掘削機などの重機用の3つのチャンバを伴うアクチュエータ・アセンブリを提供する。
【解決手段】アクチュエータ・アセンブリ1000は、主シリンダ・アセンブリ1100と、主シリンダ・アセンブリと平行に配置されているプランジャ・シリンダ・アセンブリ1200とを含む。主シリンダ・アセンブリは、複動式シリンダ・アセンブリであり、プランジャ・シリンダ・アセンブリは、単動式シリンダ・アセンブリである。アクチュエータ・アセンブリは、アクチュエータ・アセンブリの負荷要件に基づいて、高圧油圧ライン、中圧油圧ライン、及び低圧油圧ラインのうちの少なくとも1つと選択的に結合されるように適合された3つのチャンバ1102A、1102B、1202Aを含む。アクチュエータ・アセンブリは、制御弁における絞り損失を低減して、それによって重機の全体的な動力消費を低減する。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
重機用のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）であって、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）が、
主シリンダ（１１０２）及び前記主シリンダ（１１０２）内に摺動可能に配置されている主シリンダ・ピストン（１１０４）を有する、主シリンダ・アセンブリ（１１００）と、
前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）と平行に配置されているプランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）であって、前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、プランジャ・シリンダ（１２０２）及び前記プランジャ・シリンダ（１２０２）内に摺動可能に配置されているプランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）を含む、プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）と、
を備え、
前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）が、複動式シリンダ・アセンブリであり、前記主シリンダ（１１０２）が、第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び第２のチャンバ（１１０２Ｂ）を画定し、前記主シリンダ・ピストン（１１０４）が、前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）を前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）から分離し、
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、単動式シリンダ・アセンブリであり、前記プランジャ・シリンダ（１２０２）が、その内部に第３のチャンバ（１２０２Ａ）を画定し、
前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）、前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）、及び前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）のそれぞれが、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）の負荷要件に基づいて、高圧（ＨＰ）油圧ライン、中圧（ＭＰ）油圧ライン、及び低圧油圧ライン（ＬＰ）のうちの１つと流体連通して選択的に設けられている、
アクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
続きを表示（約 4,800 文字）【請求項２】
前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）が、
前記主シリンダ（１１０２）の一端に連結されている主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）と、
フランジ（１１１１）を通して前記主シリンダ（１１０２）の他端に連結されている主シリンダ・ヘッド端カバー（１１０８）と、
主シリンダ・ロッド・アイ（１１１０）と、
主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）であって、前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）の一端が、前記主シリンダ・ピストン（１１０４）に連結されており、前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）の他端が、前記主シリンダ・ロッド・アイ（１１１０）に連結されている、主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）と、を含む、請求項１に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項３】
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、
前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の一端に連結されているプランジャ・シリンダ・キャップ端カバー（１２０６）と、
前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の他端に着脱可能に連結されているプランジャ・シリンダ・ヘッド端カバー（１２０８）と、
プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）であって、前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）の一端が、前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）に連結されており、前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）の他端が、前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）の前記主シリンダ・ロッド・アイ（１１１０）に連結されているボール・ソケット継手（１２１２Ｊ）を画定する、プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）と、を含む、請求項２に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項４】
前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）が、
前記プランジャ・シリンダ・キャップ端カバー（１２０６）を前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）と連結して、それによって前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）に対して前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）を位置付ける（整列させる）ように適合されている位置決めピン（１２１６）と、
前記プランジャ・シリンダ・キャップ端カバー（１２０６）を前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）に係止して、それによって前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）を前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）と係止するように適合されている少なくとも１つの第１の係止要素（１２１０）であって、前記第１の係止要素（１２１０）が少なくともボルトである、少なくとも１つの第１の係止要素（１２１０）と、
前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）に対して前記第１の係止要素（１２１０）を保持するように適合された第１の保持部材（１２１４）であって、前記第１の保持部材（１２１４）が少なくともスナップ・リングである、第１の保持部材（１２１４）と、を含む、請求項３に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項５】
前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）が、
前記主シリンダ・ロッド・アイ（１１１０）に対して前記ボール・ソケット継手（１２１２Ｊ）を保持するように適合された第２の保持部材（１２１８）と、
前記主シリンダ・ロッド・アイ（１１１０）に対して前記第２の保持部材（１２１８）を係止するように適合された複数の第２の係止要素（１２２０）であって、前記第２の係止要素（１２２０）のそれぞれが少なくともボルトである、複数の第２の係止要素（１２２０）と、を含む、請求項３に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項６】
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）の位置／ストロークを検出するように適合された直線位置センサ（１２２２）を含み、
前記直線位置センサ（１２２２）が、前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）及び前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）の位置を決定するために磁気ひずみ特性を利用するように構成されており、圧力レールからの要求される流量を順に推定する制御装置（制御システム）に速度フィードバックを送り、
前記プランジャ・シリンダ・キャップ端カバー（１２０６）が、前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）に対する油圧流体の流入又は流出を容易化するように適合されたプランジャ・シリンダ・キャップ端サイド・ポート（１２０６Ｐ）を画定し、
前記主シリンダ・キャップ端カバー（１１０６）が、前記主シリンダ（１１０２）の前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）で油圧流体の流入又は流出を容易化するように適合された主シリンダ・キャップ端サイド・ポート（１１０６Ｐ）を画定し、
前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）が、油圧流体送達管（１１０９）を含み、前記管（１１０９）の一端が、前記主シリンダ・ヘッド端カバー（１１０８）に連結されており、前記管（１１０９）の他端が、前記主シリンダ（１１０２）の前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）に対する油圧流体の流入又は流出を容易化するように適合された主シリンダ・ヘッド端サイド・ポート（１１０９Ｐ）を画定する、請求項３に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項７】
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、
前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）に取り付けられるように適合されたプランジャ・シリンダ・ピストン軸受（１２０５）であって、油圧流体が前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）の一方の側から前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）の他方の側へ流れることを可能にするために、前記プランジャ・シリンダ・ピストン軸受（１２０５）と前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）との間には間隙が画定されており、前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）が、前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）の両側からの領域を含む、プランジャ・シリンダ・ピストン軸受（１２０５）と、
プランジャ・シリンダ・ヘッド端カバー（１２０８）においてその内側に画定されたブッシュ受入溝によって受け入れられるように適合されたプランジャ・シリンダ・バイメタル・ブッシュ（１２０７）と、を含み、
前記プランジャ・シリンダ・ピストン軸受（１２０５）及び前記プランジャ・シリンダ・バイメタル・ブッシュ（１２０７）が、前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）の側方負荷容量を向上させるように適合されており、
前記プランジャ・シリンダ・バイメタル・ブッシュ（１２０７）が、前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）の伸長及び収縮中に前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）を案内するように適合されている、請求項１に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項８】
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）が、
前記プランジャ・シリンダ・ヘッド端カバー（１２０８）においてその外側に画定された第１の封止部受入溝によって受け入れられるように適合されており、前記プランジャ・シリンダ（１２０２）と係合されている少なくとも１つの第１の封止要素（１２０９）と、
複数の第２の封止要素（１２１１）であって、前記第２の封止要素（１２１１）のそれぞれが、前記プランジャ・シリンダ・ヘッド端カバー（１２０８）においてその内側に画定された第２の封止部受入溝によって受け入れられるように適合されており、前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）と係合されている複数の第２の封止要素（１２１１）と、を含む、請求項３に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項９】
前記主シリンダ（１１０２）の前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）が、それぞれ前記主シリンダ・キャップ端サイド・ポート（１１０６Ｐ）及び前記プランジャ・シリンダ・キャップ端サイド・ポート（１２０６Ｐ）を通して、前記高圧油圧ライン、前記中圧油圧ライン、及び前記低圧油圧ラインのうちのいずれか１つから油圧流体を選択的に受け入れるように構成されており、前記油圧流体が、前記主シリンダ（１１０２）の前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）から、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）の負荷要件に基づいて前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）及び前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）の伸長を促進するために前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）が連結された前記対応する圧力油圧ラインへ出て、
前記主シリンダ（１１０２）の前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）が、前記主シリンダ・ヘッド端サイド・ポート（１１０９Ｐ）を通して、前記高圧油圧ライン及び前記中圧油圧ラインのうちのいずれか一方から油圧流体を選択的に受け入れるように構成されており、前記油圧流体が、前記主シリンダ（１１０２）の前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）から、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）の負荷要件に基づいて前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）及び前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）の収縮を促進するために前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）が連結されたそれぞれの圧力油圧ラインへ出る、請求項１に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。
【請求項１０】
前記主シリンダ（１１０２）の前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）で生成される力の合計が前記主シリンダ（１１０２）の前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）で生成される力を超える場合、前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）及び前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）が前記伸長位置に移動し、
前記主シリンダ（１１０２）の前記第２のチャンバ（１１０２Ｂ）で生成される力が前記主シリンダ（１１０２）の前記第１のチャンバ（１１０２Ａ）及び前記プランジャ・シリンダ（１２０２）の前記第３のチャンバ（１２０２Ａ）における合力を上回る場合、前記主シリンダ・ピストン・ロッド（１１１２）及び前記プランジャ・シリンダ・ピストン・ロッド（１２１２）が前記収縮位置に移動し、
前記プランジャ・シリンダ・アセンブリ（１２００）のストロークが、前記主シリンダ・アセンブリ（１１００）のストロークより多く、その結果、前記アクチュエータ・アセンブリ（１０００）の全動作中において、前記プランジャ・シリンダ・ピストン（１２０４）が、プランジャ・シリンダ・キャップ端カバー（１２０６）及び前記プランジャ・シリンダ・ヘッド端カバー（１２０８）と接触しない、請求項９に記載のアクチュエータ・アセンブリ（１０００）。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
以下の明細書は、本発明、及び本発明が実施されるべき方式を具体的に説明する。
続きを表示（約 2,500 文字）【０００２】
本明細書における実施の形態は、一般に重機（ｈｅａｖｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ）に関し、より具体的には掘削機などであるがそれに限定されない重機用のアクチュエータ・アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、掘削機は、建設関連活動及び土木活動で使用される重機である。例えば、掘削機は主に、採掘を目的として、且つ様々な用途における様々な持ち上げ作業及び運搬作業のために使用される。さらに、油圧ブレーカ、カッタ、シャー、グラップル、カプラなどの特殊な器具を様々なブーム及びアーム構成の端部に装着することができ、それによって掘削機がより広い範囲の活動を行うことが可能になる。典型的には、掘削機は、無限軌道（ｔｒａｃｋｓ）又は車輪を伴う車台の頂上にある回転式上部構造の上に、ブーム、アーム、バケット、及びキャブを含む。掘削機のアーム、ブーム、及びバケットのそれぞれは、油圧アクチュエータを利用する。油圧シリンダが、シリンダ内の油圧及びシリンダ内を移動するピストンの有効領域に基づいて物体を移動させるための力を発生させ、結果として負荷力をもたらす。典型的なシリンダでは、２つのチャンバが用いられ、各チャンバはそれぞれの有効領域を有し、そのような構成は各方向に力を生じさせる。加圧流体がシリンダの両方の領域で作用する結果として生じる正味の力は、典型的にはシリンダ負荷と称される。従来の適用例は、通常、一方のチャンバへ流入／流出する流量に作用し、他方で残りのチャンバは、システム損失を低減するために可能な限り低い圧力に保たれる。特に機械あたりの油圧アクチュエータの数が増加したことで、長年にわたって種々の油圧制御アーキテクチャが開発されてきた。通例、これらのアーキテクチャは、例えば静油圧ポンプなどの共有された油圧動力供給部及び各アクチュエータ専用の制御弁を使用する。これらのアーキテクチャに関連する課題とは、第１の課題が単一の共有された油圧動力源を伴う複数のアクチュエータの可制御性であり、第２の課題がエネルギー効率である。第１の課題に関しては種々の手法が成功を収めてきた一方で、現在利用可能な回路のほとんどは、主に制御弁における絞り損失に起因して、一度に複数のアクチュエータを駆動する際の効率が依然として低い。複数の油圧アクチュエータが同じ油圧供給部を共有する場合、供給される圧力は、システムでの最大圧力要件よりもわずかに高くなければならない。したがって、所望の負荷を実現するためにより低い圧力を要求する任意の他の油圧アクチュエータは、供給圧力を所望のレベルに減少させるために絞り制御が必要となり、このことは、総エネルギー消費の３５％～７２％で変動する場合がある動力損失を招く。
【０００４】
したがって、前述の欠点を回避するアクチュエータ・アセンブリに対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書における実施の形態の主要な目的は、制御弁における絞り損失を低減するために、重機（掘削機）用の３つのチャンバを伴うアクチュエータ・アセンブリを提供することである。
【０００６】
本明細書における実施の形態の別の目的は、重機（掘削機）のエネルギー動力消費を低減することである。
【０００７】
本明細書における実施の形態のこれらの目的及び他の目的は、以下の説明及び添付の図面と併せて検討される場合、より良好に評価され理解されよう。しかし、以下の説明は、実施の形態及びその多数の具体的な詳細を示す一方で、例示として与えられるものであり、限定として与えられるものではないことを理解されたい。本明細書における実施の形態の精神から逸脱することなく、本明細書における実施の形態の範囲内で多数の変更及び修正がなされてもよく、本明細書における実施の形態はそれらの修正を全て包含する。
【０００８】
実施の形態が添付の図面に例示されており、添付の図面全体を通して、同一の参照符号は、様々な図において一致する部分を示す。本明細書における実施の形態は、図面を参照する以下の説明からより良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に開示される実施の形態による、アクチュエータ・アセンブリが収縮位置にある、重機用のアクチュエータ・アセンブリの断面図である。
本明細書に開示される実施の形態による、伸長位置にあるアクチュエータ・アセンブリの断面図である。
本明細書に開示される実施の形態による、アクチュエータ・アセンブリの主シリンダ・アセンブリの斜視図である。
本明細書に開示される実施の形態による、主シリンダ・アセンブリの断面図である。
本明細書に開示される実施の形態による、アクチュエータ・アセンブリのプランジャ・シリンダ・アセンブリの斜視図である。
本明細書に開示される実施の形態による、プランジャ・シリンダ・アセンブリの断面図である。
本明細書に開示される実施の形態による、高圧油圧ライン、中圧油圧ライン、及び低圧油圧ラインに結合されたアクチュエータ・アセンブリの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書における実施の形態並びにその様々な特徴及び有利な詳細が、添付の図面で例示され以下の説明で詳述される非限定的な実施の形態を参照して、より十分に説明される。よく知られている構成要素及び処理技法の説明は、本明細書における実施の形態を不必要に不明瞭にしないように省略される。本明細書で用いられる例は、本明細書における実施の形態が実施されることができる手法の理解を助けること、及び当業者が本明細書における実施の形態を実施することをさらに可能にすることが単に意図されている。したがって、それらの例は、本明細書における実施の形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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