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Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schieberventil und ein Arbeitsfahrzeug.
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Hintergrund
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In einem Hydraulikkreis steuert ein Hydrauliksteuerventil eine Geschwindigkeit, eine Kraft, eine Position und eine Richtung eines Hydraulikzylinders durch Steuern eines Drucks, einer Strömungsrate und einer Richtung des Stroms des Arbeitsöls. Ein Schieberventil, welches ein schiebeartiges Hydrauliksteuerventil ist, enthält einen Ventilkörper, der eine Schieberöffnung und einen Schieber aufweist, der in der Schieberöffnung angeordnet und in eine axiale Richtung beweglich ist. Das Schieberventil bewegt den Schieber in die axiale Richtung, um das dem Hydraulikzylinder zugeführte Arbeitsöl zu steuern.
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Aus der
WO 79/00947 A1 ist ein Schieberventil bekannt, dessen Schieber mit mehreren Schlitzen versehen ist, um eine verbesserte Strömung des Arbeitsöls zu ermöglichen. Ein weiteres Schieberventil, das zu diesem Zweck Kerben oder Einschnitte aufweist, ist aus
US 6,450,194 B1 bekannt.
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Weitere Schieberventile in unterschiedlichen Ausgestaltungen sind beispielsweise aus
JP 2006-105283 A ,
JP 2012-154389 A ,
WO 2008/155929 A1 ,
EP 0 301 726 A1 ,
JP S56-167969 A ,
US 2,971,536 A ,
DE 40 40 523 A1 und
JP S56-156563 A bekannt.
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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In einem Bagger wird ein Ausleger einer Arbeitseinheit durch einen Auslegerzylinder angetrieben. Durch eine Betätigung eines Betätigungshebels durch eine Bedienperson, wird der Ausleger angehoben, wenn der Auslegerzylinder ausgefahren ist, und der Ausleger wird abgesenkt, wenn der Auslegerzylinder kontrahiert ist. Eine der Ursachen für eine Minderung der Feinsteuerungsleistung, wenn der Ausleger abgesenkt wird, ist die Strömungskraft, die auf einen Schieber wirkt. Die Feinsteuerungsleistung betrifft die Steuerungsleistung einer Arbeitseinheitsgeschwindigkeit. Insbesondere betrifft die Feinsteuerungsleistung eine Beziehung zwischen einem Hub (Pilotdruck) des Betätigungshebels und einem Schieberhub. Wenn die Strömungskraft reduziert werden kann, wird der Minderung der Feinsteuerungsleistung entgegengewirkt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Aufgabe auf, ein Schieberventil und ein Arbeitsfahrzeug zu schaffen, die einer Minderung der Feinsteuerungsleistung durch Reduzierung einer Strömungskraft, die auf einen Schieber wirkt, entgegenwirken kann.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Schieberventil auf: einen Ventilkörper, der eine Schieberöffnung aufweist; und einen Schieber, der in der Schieberöffnung angeordnet und in einer axialen Richtung beweglich ist, wobei der Schieber einen ersten Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser, der an einer Seite in der axialen Richtung des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser vorgesehen ist, aufweist, wobei der erste Abschnitt mit großem Durchmesser eine erste Außenfläche, die entlang einer Innenfläche der Schieberöffnung verschiebbar ist, eine Endfläche, die mit einem Endabschnitt der ersten Außenfläche an der einen Seite in der axialen Richtung und mit einem Endabschnitt einer Außenfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser an der anderen Seite in der axialen Richtung verbunden ist, und einen ausgeschnittenen Bereich aufweist, der an der Endfläche vorgesehen ist, und wobei eine Bodenfläche des ausgeschnittenen Bereichs in Richtung der einen Seite in der axialen Richtung so geneigt ist, dass sie sich einer Mittelachse des Schiebers annähert, und eine einzige ebene Fläche ist, wobei die Bodenfläche und die Außenfläche direkt und gleichmäßig miteinander verbunden sind.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Arbeitsfahrzeug die Betätigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schieberventil vorgesehen, das einer Minderung der Feinsteuerungsleistung durch Reduzierung der Strömungskraft, die auf einen Schieber wirkt, entgegenwirken kann.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schieberventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Schiebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
- 3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Schiebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 4 ist a teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Schiebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 5 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Bewegung des Schieberventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Pilotdruck, der auf den Schieber wirkt, und einem Schieberhub veranschaulicht.
- 7 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung der Wirkung einer Bodenfläche eines ausgeschnittenen Bereichs gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 8 ist eine schematische Ansicht für die Beschreibung der Wirkung der Bodenfläche des ausgeschnittenen Bereichs gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 9 ist eine schematische Ansicht für die Beschreibung einer Wirkung eines ausgeschnittenen Bereichs gemäß einem Vergleichsbeispiel.
- 10 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Schiebers gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
- 11 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
- 12 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel des Schieberventils und einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Beschreibung der Ausführungsformen
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Die Komponenten der nachstehend beschriebenen Ausführungsform können optional kombiniert werden. Außerdem kann es einen Fall geben, bei dem einige der Komponenten nicht verwendet werden.
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1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Schieberventils 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Das Schieberventil 1 ist a schiebeartiges Schieberventil. Wie in 1 veranschaulicht, enthält das Schieberventil 1 einen Ventilkörper 2, der eine Schieberöffnung 3 und einen Schieber 4 aufweist, der in der Schieberöffnung 3 angeordnet und in einer axialen Richtung beweglich ist.
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Der Schieber 4 weist eine Mittelachse AX auf. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung parallel zu der Mittelachse AX als eine axiale Richtung bezeichnet, eine Strahlungsrichtung bezüglich der Mittelachse AX wird als radiale Richtung bezeichnet, und eine Rotationsrichtung um die Mittelachse AX herum wird als eine Umfangsrichtung bezeichnet. Darüber hinaus wird in der axialen Richtung eine vorbestimmte Richtung entsprechend als eine Seite in der axialen Richtung bezeichnet, und eine Richtung entgegengesetzt zu der vorbestimmten Richtung wird entsprechend als die andere Seite in der axialen Richtung bezeichnet. Außerdem wird eine Richtung, die sich in der radialen Richtung der Mittelachse AX nähert, entsprechend als eine Innenseite in der radialen Richtung bezeichnet, und eine Richtung, die sich von der Mittelachse AX in der radialen Richtung weg bewegt, wird entsprechend als eine Außenseite in der radial Richtung bezeichnet.
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Das Schieberventil 1 bewegt den Schieber 4 in die axiale Richtung, um das einem Hydraulikzylinder 5 zugeführte Arbeitsöl zu steuern. Der Hydraulikzylinder 5 ist beispielsweise ein Auslegerzylinder eines Baggers. Der Hydraulikzylinder 5 weist einen Zylinder 6, einen Kolben 7, der innerhalb des Zylinders 6 beweglich ist, und einen Zylinderstab 8 auf, der mit dem Kolben 7 verbunden ist. Die Innenseite des Zylinders 6 ist durch den Kolben 7 in eine zylinderkopfseitige Ölkammer EA und eine zylinderbodenseitige Ölkammer EB aufgeteilt.
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Der Ventilkörper 2 weist eine kopfseitige Öffnung A, eine bodenseitige Öffnung B, eine Pumpenöffnung P und eine Tankanschluss T auf. Außerdem weist der Ventilkörper 2 eine ringförmige Nut 60A, die mit der kopfseitigen Öffnung A verbunden ist, und eine ringförmige Nut 60B auf, die mit der bodenseitigen Öffnung B verbunden ist.
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Die kopfseitige Öffnung A ist mit der zylinderkopfseitigen Ölkammer EA des Hydraulikzylinders 5 über einen Ölkanal LA verbunden. Die bodenseitige Öffnung B ist mit der zylinderbodenseitigen Ölkammer EB des Hydraulikzylinders 5 über einen Ölkanal LB verbunden. Die Pumpenöffnung P ist mit einer Hydraulikpumpe 9 über einen Ölkanal LP verbunden. Die Tankanschluss T ist mit einem Tank 10 über einen Ölkanal LT verbunden. Man beachte, dass 1 ein Beispiel veranschaulicht, in welchem der Schieber 4 in einer neutralen Position angeordnet ist.
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Der Schieber 4 bewegt sich in die axiale Richtung durch einen Pilotdruck PP1 und einen Pilotdruck PP2. Wenn eine Bedienperson einen Betätigungshebel betätigt, wird basierend auf der Betätigungsgröße des Betätigungshebels ein elektromagnetisches Proportionalsteuerventil betätigt. Wenn das elektromagnetische Proportionalsteuerventil betätigt wird, wirken die Pilotdrücke PP1 und PP2, die der Betätigungsgröße des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils entsprechen, auf den Schieber 4. Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Pilotdruck PP1 auf den Schieber 4 wirkt, bewegt sich der Schieber 4 zu der anderen Seite in die axiale Richtung. Wenn der Pilotdruck PP2 auf den Schieber 4 wirkt, bewegt sich der Schieber 4 zu der einen Seite in die axiale Richtung.
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Außerdem sind zwischen beiden Endabschnitten der Ventilkörper 2 und beiden Endabschnitten des Schiebers 4 Federn vorgesehen, und es ist eine Reaktionskraft auf die Pilotdrücke PP1 und PP2, die von beiden Endabschnitten ausgeübt werden, vorgesehen. In einem Fall, bei dem die Pilotdrücke PP1 und PP2 nicht auf den Schieber 4 wirken, ist der Schieber 4 durch die Federn in der neutralen Position angeordnet.
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Wenn das Arbeitsöl von dem Schieberventil 1 zu der zylinderkopfseitigen Ölkammer EA über die kopfseitige Öffnung A in dem Hydraulikzylinder 5 zugeführt wird, wird der Zylinderstab 8, der mit dem Kolben 7 verbunden ist, kontrahiert. Wenn der Zylinderstab 8 kontrahiert wird, wird ein Ausleger 11 abgesenkt, der mit einem distalen Endabschnitt des Zylinderstabs 8 verbunden ist. Wenn das Arbeitsöl von dem Schieberventil 1 zu der zylinderbodenseitigen Ölkammer EB über die bodenseitige Öffnung B in den Hydraulikzylinder 5 zugeführt wird, wird der Zylinderstab 8, der mit dem Kolben 7 verbunden ist, ausgefahren. Wenn der Zylinderstab 8 ausgefahren wird, wird der Ausleger 11, der mit dem distalen Endabschnitt des Zylinderstabs 7 verbunden ist, angehoben.
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Der Schieber 4 weist einen ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 21, einen zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 22, einen dritten Abschnitt mit großem Durchmesser 23 und einen vierten Abschnitt mit großem Durchmesser 24 auf. Der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 22 ist an einer Seite in der axialen Richtung des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 21 vorgesehen. Der dritte Abschnitt mit großem Durchmesser 23 ist an der anderen Seite in der axialen Richtung des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 21 vorgesehen. Der vierte Abschnitt mit großem Durchmesser 24 ist an der anderen Seite in der axialen Richtung des dritten Abschnitts mit großem Durchmesser 23 vorgesehen.
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Außerdem weist der Schieber 4 einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 30, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 32 auf. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 30 ist zwischen dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 21 und dem dritten Abschnitt mit großem Durchmesser 23 vorgesehen. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 ist zwischen dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 21 und dem zweiten Abschnitt mit großem Durchmesser 22 vorgesehen. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 32 ist zwischen dem dritten Abschnitt mit großem Durchmesser 23 und dem vierten Abschnitt mit großem Durchmesser 24 vorgesehen.
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Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 ist an der einen Seite in der axialen Richtung des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 21 vorgesehen. Der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 22 ist an einer Seite in der axialen Richtung des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 vorgesehen. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 32 ist an der anderen Seite in der axialen Richtung des dritten Abschnitts mit großem Durchmesser 23 vorgesehen. Der vierte Abschnitt mit großem Durchmesser 24 ist an der anderen Seite in der axialen Richtung des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 32 vorgesehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Schieber 4 symmetrisch zu einer Mitte in der axialen Richtung. Das heißt, der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 21, der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 22 und der dritte Abschnitt mit großem Durchmesser 23, der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 32 und der vierte Abschnitt mit großem Durchmesser 24 weisen jeweils im Wesentlichen denselben Aufbau auf. In der folgenden Beschreibung werden der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 21, der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 und der zweite Abschnitt mit großem Durchmesser 22 hauptsächlich beschrieben, und Beschreibungen des dritten Abschnitts mit großem Durchmesser 23, des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 32 und des Abschnitts mit dem vierten Durchmesser 24 werden vereinfacht oder weggelassen. Man beachte, dass der Schieber 4 asymmetrisch bezüglich der Mitte in der axialen Richtung sein kann.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des Schiebers 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht, und entspricht einer Ausschnittsansicht von einem Pfeil der Linie C-C in 1 ausgehend. 3 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht des Schiebers 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und entspricht einer Schnittansicht eines Abschnitts D in 1. 4 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht des Schiebers 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Wie in 1, 2, 3 und 4 veranschaulicht, weist der erste Abschnitt mit großem Durchmesser 21 eine erste Außenfläche 41, eine Endfläche 44 und einen ausgeschnittenen Bereich 50 auf. Die erste Außenfläche 41 ist mit einer Innenfläche der Schieberöffnung 3 verschiebbar. Die Endfläche 44 ist mit einem Endabschnitt 41A an einer Seite in der axialen Richtung der ersten Außenfläche 41 und mit einem Endabschnitt 43B an der anderen Seite in der axialen Richtung einer Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 verbunden. Der ausgeschnittene Bereich 50 ist an der Endfläche 44 vorgesehen.
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Die Endfläche 44 ist einer Seite in der axialen Richtung zugewandt. Die Endfläche 44 weist eine ringförmige Riemenform auf. Die Endfläche 44 weist einen Endabschnitt 44A an der Innenseite in der radialen Richtung und einen Endabschnitt 44B an der Außenseite in der radialen Richtung auf. Der Endabschnitt 41A der ersten Außenfläche 41 und der Endabschnitt 44B der Endfläche 44 sind miteinander verbunden. Der Endabschnitt 44A der Endfläche 44 und der Endabschnitt 43B der Außenfläche 43 sind miteinander verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform stimmen der Endabschnitt 41A der ersten Außenfläche 41 und der Endabschnitt 44B der Endfläche 44 miteinander überein. Der Endabschnitt 44A der Endfläche 44 und der Endabschnitt 43B der Außenfläche 43 stimmen miteinander überein.
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Der ausgeschnittene Bereich 50 ist derart gebildet, dass ein Abschnitt der ersten Außenfläche 41 und ein Abschnitt der Endfläche 44 ausgeschnitten sind. Mit anderen Worten, der ausgeschnittene Bereich 50 ist derart gebildet, dass ein Randabschnitt 45, der durch die erste Außenfläche 41 und die Endfläche 44 definiert ist, ausgeschnitten ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind vier ausgeschnittene Bereiche 50 in gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen. Es können in der Umfangsrichtung zwei ausgeschnittene Bereiche 50, sechs ausgeschnittene Bereiche 50 oder acht ausgeschnittene Bereiche 50 vorgesehen sein.
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Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 weist einen geraden Körperabschnitt 311 und einen verjüngten Abschnitt 312 auf. Der gerade Körperabschnitt 311 ist neben dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 21. Der verjüngte Abschnitt 312 ist an einer Seite in der axialen Richtung des geraden Körperabschnitts 311 vorgesehen.
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Der gerade Körperabschnitt 311 ist ein Abschnitt, der einen konstanten Radius aufweist. Der Radius des geraden Körperabschnitts 311 ist eine Entfernung zwischen der Mittelachse AX und der Außenfläche 43 in dem geraden Körperabschnitt 311.
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Der verjüngte Abschnitt 312 ist ein Abschnitt, bei dem sich ein Radius in Richtung einer Seite in der axialen Richtung vergrößert. Der Radius des verjüngten Abschnitts 312 ist eine Entfernung zwischen der Mittelachse AX und der Außenfläche 43 in dem verjüngten Abschnitt 312.
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Ein Endabschnitt 43A an der einen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 ist mit einem Endabschnitt 42B an der anderen Seite in der axialen Richtung einer zweiten Außenfläche 42 des zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser 22 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform stimmen der Endabschnitt 43A der Außenfläche 43 und der Endabschnitt 42B der zweiten Außenfläche 42 miteinander überein.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Endabschnitt 43B ein Endabschnitt an der anderen Seite in der axialen Richtung des geraden Körperabschnitts 311. Der Endabschnitt 43A ist ein Endabschnitt an der einen Seite in der axialen Richtung des verjüngten Abschnitts 312.
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Wie in 3 und 4 veranschaulicht, weist der ausgeschnittene Bereich 50 eine Bodenfläche 51 und eine Wandfläche 52 auf, die angeordnet ist, um die Bodenfläche 51 zu umschließen.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 eine ebene Fläche. Die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 weist einen Endabschnitt 51A an einer Seite in der axialen Richtung und einen Endabschnitt 51B an der anderen Seite in der axialen Richtung auf.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 in Richtung der einen Seite in der axialen Richtung derart geneigt, dass sie sich der Mittelachse AX des Schiebers 4 annähert. Das heißt, der Endabschnitt 51A ist an der Innenseite in der radialen Richtung des Endabschnitts 51B angeordnet.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Endabschnitt 51A an der einen Seite in der axialen Richtung der Bodenfläche 51 mit dem Endabschnitt 43B an der anderen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform stimmen der Endabschnitt 51A der Bodenfläche 51 und der Endabschnitt 43B der Außenfläche 43 im Wesentlichen miteinander überein.
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Als Nächstes wird eine beispielhafte Bewegung des Schieberventils 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine beispielhafte Bewegung des Schieberventils 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wenn zum Beispiel die Bedienperson den Betätigungshebel betätigt, um den Ausleger 11 des Baggers abzusenken, wird das elektromagnetische Proportionalsteuerventil basierend auf der Betätigungsgröße des Betätigungshebels betätigt. Wenn das elektromagnetische Proportionalsteuerventil betätigt wird, wirkt der Pilotdruck PP1, der der Betätigungsgröße des elektromagnetischen Proportionalsteuerventils entspricht, auf den Schieber 4. Wie in 5 veranschaulicht, wenn der Pilotdruck PP1 auf den Schieber 4 wirkt, bewegt sich der Schieber 4 zu der anderen Seite in die axiale Richtung. Wenn sich der Schieber 4 zu der anderen Seite in die axiale Richtung bewegt, wird das Arbeitsöl, das von der Hydraulikpumpe 9 zugeführt wird, von der kopfseitigen Öffnung A über die ringförmige Nut 60A ausgestoßen, nachdem es den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 30 durchströmt hat. Das Arbeitsöl, das von der kopfseitigen Öffnung A ausgestoßen wird, wird der zylinderkopfseitigen Ölkammer EA über den Ölkanal LA zugeführt. Dementsprechend wird der Hydraulikzylinder 5 kontrahiert und somit wird der Ausleger 11 abgesenkt. Außerdem wird das Arbeitsöl, das aus der zylinderbodenseitigen Ölkammer EB ausgestoßen wird, der ringförmigen Nut 60B über den Ölkanal LB und die bodenseitige Öffnung B zugeführt. Das Arbeitsöl, das der ringförmigen Nut 60B zugeführt wird, kommt mit einem Abschnitt des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser 21 in Kontakt, und wird durch den Tank 10 über die Tankanschluss T rückgewonnen, nachdem es den Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 durchströmt hat.
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Wenn sich der Schieber 4 zu der anderen Seite in der axialen Richtung bewegt, gibt es die Möglichkeit, dass abhängig von der Form des ausgeschnittenen Bereichs 50, eine der Bewegungsrichtung des Schiebers 4 entgegengesetzte Strömungskraft auf den Schieber 4 wirkt.
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6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Pilotdruck PP1, der auf den Schieber 4 wirkt, und einem Schieberhub, der die Bewegungsgröße des Schiebers 4 ist, veranschaulicht. Wenn der Betätigungshebel durch die Bedienperson in einem Zustand, bei dem der Schieber 4 in der neutralen Position angeordnet ist, betätigt wird, wirkt der Pilotdruck PP1, der der Betätigungsgröße des Betätigungshebels entspricht, auf den Schieber 4. Wenn der Pilotdruck PP1 allmählich ansteigt und einen Wert Pa übersteigt, beginnt sich der Schieber 4 zu der anderen Seite in die axiale Richtung zu bewegen.
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Wenn sich der Schieber 4 zu bewegen beginnt und sich um eine erste Entfernung Wa von der neutralen Position bewegt, ist ein Abschnitt des ausgeschnittenen Bereichs 50 in der ringförmigen Nut 60B des Ventilkörpers 2 angeordnet. Wenn sich der Schieber 4 um eine zweite Entfernung Wb von der neutralen Position bewegt, ist der gesamte ausgeschnittene Bereich 50 in der ringförmigen Nut 60B angeordnet, und ein Teil des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 ist in der ringförmigen Nut 60B angeordnet.
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Zwischen der ersten Entfernung Wa und der zweiten Entfernung Wb, durchströmt das Arbeitsöl von der bodenseitigen Öffnung B hauptsächlich den ausgeschnittenen Bereich 50. Deshalb gibt es eine Möglichkeit, dass abhängig von der Form des ausgeschnittenen Bereichs 50 die zu der Bewegungsrichtung des Schiebers 4 entgegengesetzte Strömungskraft des Arbeitsöls auf den Schieber 4 wirkt. Wie in 6 dargestellt, geht infolgedessen die Linearität des Schieberhubs bezüglich des Pilotdrucks, der der Betätigungsgröße des Betätigungshebels entspricht, verloren, und somit sinkt die Feinsteuerungsleistung.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 in Richtung der einen Seite in der axialen Richtung derart geneigt, dass sie sich der Mittelachse AX des Schiebers 4 nähert. Deshalb kann die Strömungskraft reduziert werden.
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7 ist eine schematische Ansicht für die Beschreibung einer Wirkung der Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 7 veranschaulicht, wenn sich der ausgeschnittene Bereich 50 der ringförmigen Nut 60B nähert, strömt das Arbeitsöl, das von der bodenseitigen Öffnung B der ringförmigen Nut 60B zugeführt wird, durch den ausgeschnittenen Bereich 50 hindurch. Zumindest ein Teil des Arbeitsöls trifft auf die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 auf. Das Arbeitsöl trifft auf die Bodenfläche 51 auf, während es eine Vektorkomponente aufweist, die durch einen Pfeil Y1 in 7 veranschaulicht ist. Infolgedessen wird eine Komponentenkraft des Arbeitsöls erzeugt, die eine durch einen Pfeil Y2 dargestellte Vektorkomponente aufweist, und wirkt auf die Bodenfläche 51.
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Die Komponentenkraft des Arbeitsöls, die durch den Pfeil Y2 veranschaulicht ist, wirkt auf die Bodenfläche 51, um die Strömungskraft aufzuheben. Infolgedessen wird die Strömungskraft reduziert.
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Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt 51A an der einen Seite in der axialen Richtung der Bodenfläche 51 ist mit dem Endabschnitt 43B an der anderen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 verbunden. Infolgedessen kann die Strömungskraft effektiver reduziert werden.
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8 ist eine schematische Ansicht für die Beschreibung der Wirkung der Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 8 veranschaulicht, erreicht das Arbeitsöl von der ringförmigen Nut 60B die Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31, nachdem es entlang der Bodenfläche 51 geströmt ist. Dementsprechend wird der Erzeugung eines negativen Drucks in dem ausgeschnittenen Bereich 50 entgegengewirkt.
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9 ist eine schematische Ansicht für die Beschreibung einer Wirkung eines ausgeschnittenen Bereichs gemäß einem Vergleichsbeispiel. Wie in 9 veranschaulicht, sind die Bodenfläche 51 und die Außenfläche 43 nicht direkt miteinander verbunden. In einem Fall, bei dem ein Stufenabschnitt zwischen der Bodenfläche 51 und der Außenfläche 43 gebildet ist, wie in 9 dargestellt, wird ein Raum negativen Drucks zwischen dem Stufenabschnitt und der Außenfläche 43 gebildet. Der negative Druck enthält eine Komponente einer Kraft, die den Schieber 4 veranlasst, sich in dieselbe Richtung wie die Strömungskraft zu bewegen. Deshalb bewirkt die Erzeugung des negativen Drucks eine Erhöhung der Strömungskraft, die in die Richtung entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung des Schiebers 4 wirkt.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 8 dargestellt, die Bodenfläche 51 und die Außenfläche 43 miteinander direkt und gleichmäßig verbunden. Deshalb wird der Erzeugung des Raums negativen Drucks entgegengewirkt, und die Strömungskraft wird reduziert.
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Außerdem weist in der vorliegenden Ausführungsform der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 den geraden Körperabschnitt 311 neben dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser 21 und den verjüngten Abschnitt 312, der an der einen Seite in der axialen Richtung des geraden Körperabschnitts 311 vorgesehen ist, auf. Außerdem ist der Endabschnitt 43A an der einen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des verjüngten Abschnitts 312 direkt mit dem Endabschnitt 42B an der anderen Seite in der axialen Richtung der zweiten Außenfläche 42 des zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser 22 verbunden. Wie in 8 dargestellt, durchströmt deshalb zumindest ein Teil des Arbeitsöls, das entlang der Außenfläche 43 des geraden Körperabschnitts 311 geströmt ist, die Außenseite in die radiale Richtung von dem Endabschnitts 43A der Außenfläche 43, nachdem es entlang der Außenfläche 43 des verjüngten Abschnitts 312 geströmt ist. Dann, nachdem es auf eine Innenfläche des Ventilkörpers 2 aufgetroffen ist, strömt das Arbeitsöl während es auf die Bodenfläche 51 auftrifft. Der Strom des Arbeitsöls erzeugt eine Wirkung, die den Strom von der ringförmigen Nut 60B veranlasst mit Sicherheit auf die Bodenfläche 51 aufzutreffen und entlang der Bodenfläche 51 zu strömen. Deshalb wird die Erzeugung des negativen Drucks, der verursacht wird, wenn der Strom von der ringförmigen Nut 60B von der Bodenfläche 51 weg kommt, verhindert, und somit kann die Strömungskraft stabil reduziert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 in Richtung der einen Seite in der axialen Richtung derart geneigt, dass sie sich der Mittelachse AX des Schiebers 4 annähert. Deshalb ist es möglich, die Kraft zu erzeugen, um die Strömungskraft aufzuheben. Infolgedessen wird der Minderung der Feinsteuerungsleistung, die durch die Strömungskraft verursacht wird, entgegengewirkt.
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Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt 51A an der einen Seite in der axialen Richtung der Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 mit dem Endabschnitt 43B an der anderen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 verbunden. Dementsprechend wird der Erzeugung eines Raums negativen Drucks in dem ausgeschnittenen Bereich 50 entgegengewirkt, und es wird der Erhöhung der Strömungskraft entgegengewirkt. Infolgedessen wird der Minderung der Feinsteuerungsleistung, die durch die Strömungskraft verursacht wird, effektiver entgegengewirkt.
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Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die Bodenfläche 51 eine ebene Fläche. Deshalb kann das Arbeitsöl gleichmäßig entlang der Bodenfläche 51 strömen.
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Außerdem weist in der vorliegenden Ausführungsform der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 31 den geraden Körperabschnitt 311 und den verjüngten Abschnitt 312 auf, und der Endabschnitt 43A an der einen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des verjüngten Abschnitts 312 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 ist mit dem Endabschnitt 42B an der anderen Seite in der axialen Richtung der zweiten Außenfläche 42 des zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser 22 verbunden. Dementsprechend kann das Arbeitsöl, das entlang des geraden Körperabschnitts 311 und des verjüngten Abschnitts 312 geströmt ist, nachdem es auf die Innenseite des Ventilkörpers 2 aufgetroffen ist, auf die Bodenfläche 51 derart auftreffen, dass es die Strömungskraft aufhebt. Infolgedessen wird einer Minderung der Feinsteuerungsleistung, die durch die Strömungskraft verursacht wird, sogar noch effektiver entgegengewirkt.
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, wie beispielsweise bezugnehmend auf 3 oder 8 in einem Querschnitt, der die Mittelachse AX enthält, beschrieben, sind die Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 und die Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 linear gewesen und somit ist zwischen der Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 und der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 ein Randabschnitt gebildet worden. Wie in 10 dargestellt, können jedoch der Endabschnitt an der einen Seite in der axialen Richtung der Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 und der Endabschnitt an der anderen Seite in der axialen Richtung der Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 miteinander über eine bogenförmig gekrümmte Fläche 70 verbunden sein. Mit anderen Worten können in dem Querschnitt, der die Mittelachse AX enthält, die lineare Bodenfläche 51 des ausgeschnittenen Bereichs 50 und die lineare Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 miteinander über eine bogenförmig gekrümmte Linie verbunden sein. Durch die Schaffung der gekrümmten Fläche 70, strömt das Arbeitsöl von der ringförmigen Nut 60B entlang der Bodenfläche 51, und erreicht die Außenfläche 43 des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 31 nachdem es durch die gekrümmte Fläche 70 gleichmäßig geströmt ist. Darüber hinaus wird durch die Schaffung der gekrümmten Fläche 70 der Strom des Arbeitsöls gleichmäßig und somit wird der Erzeugung eines Raums negativen Drucks weiter entgegengewirkt und der Erhöhung der Strömungskraft wird weiter entgegengewirkt.
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Man beachte, dass, in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Bewegung des Schieberventils 1, wenn der Ausleger des Baggers abgesenkt wird, als ein Beispiel beschrieben worden ist. Dieselbe vorstehend beschriebene Wirkung kann jedoch erhalten werden, wenn der Ausleger angehoben wird.
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Darüber hinaus wird in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem das Schieberventil 1 auf den Hydraulikzylinder (Auslegerzylinder), der den Ausleger antreibt, angewandt wird. Das Schieberventil 1 kann jedoch auf einen Hydraulikzylinder (Stielzylinder), der einen Stiel antreibt, angewandt werden, oder kann auf einen Hydraulikzylinder (Löffelzylinder) angewandt werden, der einen Löffel antreibt. Außerdem kann das Schieberventil 1 auf einen Hydraulikzylinder angewandt werden, der eine Schaufel einer Planierraupe antreibt, oder kann auf einen Hydraulikzylinder angewandt werden, der eine Arbeitseinheit eines Radladers antreibt.
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11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs 100 veranschaulicht, an dem das in der vorstehenden Ausführungsform beschriebene Schieberventil 1 befestigt ist. In 11 ist das Arbeitsfahrzeug 100 ein Bagger.
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Wie in 11 veranschaulicht, enthält der Bagger 100 eine Arbeitseinheit 200, einen oberen Schwenkkörper 101, einen unteren Fahrkörper 102 und eine Betätigungsvorrichtung 300. Die Arbeitseinheit 200 wird durch einen hydraulischen Druck betätigt. Der obere Schwenkkörper 101 ist ein Fahrzeugkörper, der die Arbeitseinheit 200 stützt. Der untere Fahrkörper 102 ist eine Fahrvorrichtung, die den oberen Schwenkkörper 101 stützt. Die Betätigungsvorrichtung 300 ist für die Betätigung der Arbeitseinheit 200. Der obere Schwenkkörper 101 weist einen Betriebsraum 103 auf, den die Bedienperson besteigt. Der Betriebsraum 103 weist einen Fahrersitz 103S auf, auf dem die Bedienperson sitzt. Der untere Fahrkörper 102 weist ein Paar Raupenketten auf. Der Bagger 100 fährt aufgrund der Drehung der Raupenketten. Der untere Fahrkörper 102 kann Räder aufweisen.
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Die Arbeitseinheit 200 wird durch den oberen Schwenkkörper 101 gestützt. Die Arbeitseinheit 200 weist den Ausleger 11, der mit dem oberen Schwenkkörper 101 gekoppelt ist, einen Stiel 12, der mit dem Ausleger 11 gekoppelt ist, und einen Löffel 13, der mit dem Stiel 12 gekoppelt ist, auf. Der Ausleger 11 wird durch den Hydraulikzylinder 5 (Auslegerzylinder 5A) betätigt. Der Stiel 12 wird durch den Hydraulikzylinder 5 (Stielzylinder 5B) betätigt. Der Löffel 13 wird durch den Hydraulikzylinder 5 (Löffelzylinder 5C) betätigt.
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Die Betätigungsvorrichtung 300 ist in dem Betriebsraum 103 angeordnet. Die Betätigungsvorrichtung 300 enthält ein Betätigungselement, das durch die Bedienperson des Baggers 100 bedient wird. Das Schieberventil 1 wird durch die Bedienung der Betätigungsvorrichtung 300 betrieben. Die Bedienperson bedient die Betätigungsvorrichtung 300, um die Arbeitseinheit 200 zu betreiben. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Betätigungsvorrichtung 300 einen rechten Arbeitseinheitsbetätigungshebel, und einen linken Arbeitseinheitsbetätigungshebel.
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Wenn der rechte Arbeitseinheitsbetätigungshebel in einer neutralen Position nach vorne betätigt wird, wird der Ausleger 11 abgesenkt, und wenn der rechte Arbeitseinheitsbetätigungshebel nach hinten betätigt wird, wird der Ausleger 11 angehoben. Wenn der rechte Arbeitseinheitsbetätigungshebel in der neutralen Position nach rechts betätigt wird, führt der Löffel 13 ein Abladen durch, und wenn der rechte Arbeitseinheitsbetätigungshebel nach links betätigt wird, führt der Löffel 13 ein Schaufeln durch.
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Wenn der linke Arbeitseinheitsbetätigungshebel in einer neutralen Position nach vorne betätigt wird, führt der Stiel 12 ein Abladen durch, und wenn der linke Arbeitseinheitsbetätigungshebel nach hinten betätigt wird, führt der Stiel 12 ein Schaufeln durch. Wenn der linke Arbeitseinheitsbetätigungshebel in der neutralen Position nach rechts betätigt wird, schwenkt der obere Schwenkkörper 101 nach rechts aus, und wenn der linke Arbeitseinheitsbetätigungshebel nach links betätigt wird, schwenkt der obere Schwenkkörper 101 nach links aus.
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Man beachte, dass die Beziehung zwischen den Betätigungsrichtungen des rechten Arbeitseinheitsbetätigungshebels und des linken Arbeitseinheitsbetätigungshebels und den Bewegungsrichtungen der Arbeitseinheit 200, und die Beziehung zwischen den Betätigungsrichtungen der Betätigungshebel und den Schwenkrichtungen des oberen Schwenkkörpers 101 nicht die vorstehend beschriebenen Beziehungen sein müssen.
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12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des Schieberventils 1 und der Betätigungsvorrichtung 300 schematisch veranschaulicht. Die Zufuhr des Arbeitsöls bewirkt das Antreiben des Hydraulikzylinders 5. Das Schieberventil 1 steuert die Zufuhrmenge des Arbeitsöls zu dem Hydraulikzylinder 5, und die Richtung, in welche das Arbeitsöl strömt.
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Ein Hydrauliksystem des Baggers 100 enthält die Hydraulikpumpe 9 eine a Pilotdruckpumpe 302, Ölkanäle 303A und 303B, Drucksensoren 304A und 304B, Steuerventile 307A und 307B, und die Betätigungsvorrichtung 300. Die Hydraulikpumpe 9 ist eine Haupthydraulikpumpe. Die Pilotdruckpumpe 302 führt Pilotöl zu. Das Pilotöl strömt durch die Ölkanäle 303A und 303B. Die Drucksensoren 304A und 304B sind in den Ölkanälen 303A bzw. 303B angeordnet. Die Steuerventile 307A und 307B passen den Pilotdruck an, der auf das Schieberventil 1 wirkt. Die Betätigungsvorrichtung 300 enthält den rechten Arbeitseinheitsbetätigungshebel und den linken Arbeitseinheitsbetätigungshebel, die den Pilotdruck an dem Schieberventil 1 anpassen. Der rechte Arbeitseinheitsbetätigungshebel und der linke Arbeitseinheitsbetätigungshebel der Betätigungsvorrichtung 300 sind Betätigungsvorrichtungen des Pilothydraulikdrucksystems.
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Das Arbeitsöl das aus der Hydraulikpumpe 9 zugeführt wird, wird dem Hydraulikzylinder 5 über das Schieberventil 1 zugeführt. Das Schieberventil 1 wird durch die Betätigungsvorrichtung 300 betrieben. Das von der Pilotdruckpumpe 302 eingespeiste Pilotöl wird der Betätigungsvorrichtung 300 zugeführt. Man beachte, dass das von der Hydraulikpumpe 9 eingespeiste und durch ein Dekompressionsventil dekomprimierte Pilotöl der Betätigungsvorrichtung 300 zugeführt werden kann. Die Betätigungsvorrichtung 300 enthält ein Pilotdruckeinstellventil. Die Steuerventile 307A und 307B werden basierend auf der Betätigungsgröße der Betätigungsvorrichtung 300 betätigt, und der Pilotdruck, der auf den Schieber 4 des Schieberventils 1 wirkt, wird eingestellt. Das Schieberventil 1 wird durch den Pilotdruck angetrieben. Die Einstellung des Pilotdrucks durch die Betätigungsvorrichtung 300 bewirkt eine Einstellung der Bewegungsgröße, der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung des Schiebers in die axiale Richtung.
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Wenn die Betätigungsvorrichtung 300 bedient wird und sich der Schieber 4 durch den Pilotdruck in dem Ölkanal 303A bewegt, wird das Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe 9 der zylinderbodenseitigen Ölkammer EB zugeführt. Wenn außerdem die Betätigungsvorrichtung 300 betätigt wird und sich der Schieber 4 durch den Pilotdruck in dem Ölkanal 303B bewegt, wird das Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe 9 der zylinderkopfseitigen Ölkammer EA zugeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schieberventil
- 2
- Ventilkörper
- 3
- Schieberöffnung
- 4
- Schieber
- 5
- Hydraulikzylinder
- 6
- Zylinder
- 7
- Kolben
- 8
- Zylinderstab
- 9
- Hydraulikpumpe
- 10
- Tank
- 11
- Ausleger
- 12
- Stiel
- 13
- Löffel
- 21
- Erster Abschnitt mit großem Durchmesser
- 22
- Zweiter Abschnitt mit großem Durchmesser
- 23
- Dritter Abschnitt mit großem Durchmesser
- 24
- Vierter Abschnitt mit großem Durchmesser
- 30
- Abschnitt mit kleinem Durchmesser
- 31
- Abschnitt mit kleinem Durchmesser
- 32
- Abschnitt mit kleinem Durchmesser
- 41
- Erste Außenfläche
- 41A
- Endabschnitt
- 42
- Zweite Außenfläche
- 42B
- Endabschnitt
- 43
- Außenfläche
- 43A
- Endabschnitt
- 43B
- Endabschnitt
- 44
- Endfläche
- 44A
- Endabschnitt
- 44B
- Endabschnitt
- 45
- Randabschnitt
- 50
- Abschnitt mit einem Ausschnitt
- 51
- Bodenfläche
- 52
- Wandfläche
- 60A
- Ringförmige Nut
- 60B
- Ringförmige Nut
- 70
- Gekrümmte Fläche
- 100
- Arbeitsfahrzeug
- 101
- Oberer Schwenkkörper
- 102
- Unterer Fahrkörper
- 103
- Betriebsraum
- 103S
- Fahrersitz
- 200
- Arbeitseinheit
- 300
- Betätigungsvorrichtung
- A
- kopfseitige Öffnung
- B
- bodenseitige Öffnung
- P
- Pumpanschluss
- T
- Tankanschluss
- EA
- zylinderkopfseitige Ölkammer
- EB
- zylinderbodenseitige Ölkammer
- LA
- Ölkanal
- LB
- Ölkanal
- LP
- Ölkanal
- LT
- Ölkanal
- PP1
- Pilotdruck
- PP2
- Pilotdruck
