JP2003247505A - 分離アクチュエータ機械機構を動作させる油圧制御回路 - Google Patents

分離アクチュエータ機械機構を動作させる油圧制御回路

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のアクチュエータが調和して駆動される
油圧回路を提供する。 【解決手段】 第１および第２シリンダを同時に動作さ
せるシステムは加圧流体の供給源に接続するための流入
ノードと、タンクに接続するための排出ノードを有す
る。２位置３方向主制御バルブは流入ノードに接続され
る第１ポートと、排出ノードに接続される第２ポート
と、共通ポートとを有する。第１バルブは共通ポートを
第１シリンダの第１ポートに接続し、第２バルブは共通
ポートを第２シリンダの第１ポートに接続する。第３バ
ルブは流入ノードを第１シリンダの第２ポートおよび第
２シリンダの第２ポートに接続する。主制御バルブおよ
び第３および第４バルブの一方を選択的に動作させるこ
とにより、第１および第２シリンダが移動する方向を決
定する。第１および第２バルブの動作により、第１およ
び第２シリンダに出入りする作動液を計量し動作量を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は機械の部材を動作さ
せるための油圧回路に関し、特に複数のアクチュエータ
ーが部材を動作させるため調和して駆動される油圧回路
に関する。
【０００２】
【従来の技術】建設および農業機械は複数の油圧バルブ
により制御される、油圧シリンダやピストン構成のよう
な、アクチュエータにより操作される複数の可動部材を
備えている。このような装置内の手動油圧バルブから電
気制御装置やソレノイドバルブの使用に移行しつつある
のが現在の傾向である。この型の制御は、装置中に配置
された複数のアクチュエータに伸びる個別油圧ラインで
複数の制御バルブを運転席に配置する必要がないので、
油圧配管系統を単純化できる。複数の油圧供給および戻
りラインのみが装置中に張り巡らされた状態で、制御バ
ルブ類が複数のアクチュエータに配置できる。この技術
の変遷により、コンピュータによる種種の機械機能の制
御を容易にしている。
【０００３】ポンプからアクチュエータへ作動液を加圧
することにより、米国特許第５，８７８，６４７号に記
載されているように、４個で１組の比例ソレノイドバル
ブにより制御される場合がある。オペレータが装置上の
部材を移動したい場合、制御レバーが操作され、部材に
付随するシリンダ用のソレノイドバルブを駆動する電気
信号を発生させる。１つのソレノイドバルブは開放さ
れ、作動液をピストンの片側のシリンダ室に供給する。
他のソレノイドバルブは流体がピストンの他方のシリン
ダ室から排出するように開放する。複数のソレノイドバ
ルブが開放する程度を変化させることにより、付随する
シリンダ室を出入りする流量が計量され、ピストンの移
動速度を制御する。各組の一対のバルブはアクチュエー
タや関連する機械部材を一方向に移動させるために使用
され、他の一対のバルブは他方向への動きを発生させ
る。
【０００４】比較的重い負荷を動かす機械部材は典型的
には並列に機能する複数のアクチュエータにより操作さ
れる。例えば、フロントエンドローダのブームは分離し
たピストンシリンダ構成により上昇および下降する一対
のアームを持っている。この負荷は２個のアクチュエー
タ間に分離され、機械アセンブリは「分離アクチュエー
タ機構」と呼ばれ、フロントエンドローダの場合、「分
離シリンダ機構」と呼ばれる。２つのシリンダは多くの
場合ホースによりシリンダに接続された単一の制御バル
ブアセンブリにより制御された。ホースの破壊によりブ
ームが下降するのを防止するため、安全バルブを各シリ
ンダに取り付ける必要がある。代案として、４個の比例
ソレノイドバルブの複数組が各シリンダに配置され、剛
性な配管に接続される。このような構成でホースが破裂
すると、バルブ類は閉じ、ブームが降下するのを防止す
る。しかしながら、この代替手段は単一のシリンダ機能
と比べて２倍の数の制御バルブおよびその関連する規制
事項を必要とした。
【０００５】したがって、分離シリンダ機構を動作させ
る油圧バルブの数を減らして、油圧装置の機械部材の安
全な制御を維持することの要望がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】油圧システムはフロント
エンドローダの分離シリンダのような第１および第２ア
クチュエータを操作させるために設けられる。これらの
アクチュエータの各々は第１および第２ポートを有す
る。油圧システムは加圧作動液の供給源に接続される一
方のポートと作動液のタンクに接続される他方のポート
と、共通ポートを有する主制御バルブを含んでいる。第
１制御バルブは主制御バルブの共通ポートを第１アクチ
ュエータの第１ポートに選択的に接続する。第２制御バ
ルブは主制御バルブの共通ポートと第２アクチュエータ
の第１ポートとの間に接続される。第３制御バルブは第
１アクチュエータの第２ポートと第２アクチュエータの
第２ポートを加圧作動液の供給源に選択的に接続する。
第４制御バルブは第１アクチュエータの第２ポートと第
２アクチュエータの第２ポートを作動液タンクに選択的
に接続する。
【０００７】第１および第２アクチュエータを一方向に
動作させるため、主制御バルブは加圧作動液の供給源を
共通ポートに接続するように位置決めされ、第４制御バ
ルブは第１および第２アクチュエータの第２ポートとタ
ンク間に流体通路を形成するように開放される。第１お
よび第２電磁油圧比例バルブは移動速度を制御するため
第１および第２アクチュエータに流れる作動液を計量す
るように操作させる。第４制御バルブが開放される程度
によりアクチュエータからの作動液の流量を計量する。
【０００８】第１および第２アクチュエータを他の方向
に動作させるため、主制御バルブはタンクを共通ポート
に接続するように位置決めされ、第３制御バルブは第１
および第２アクチュエータの第２ポートと加圧作動液供
給源間に流体路を形成するように開放される。第３制御
バルブが開放する程度により、第１および第２アクチュ
エータに流れる作動液量を計量するように開放され、第
１および第２電磁油圧比例バルブはアクチュエータから
の作動液を計量するように動作される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、油圧システム
１０はポンプ１２により第１および第２油圧シリンダ１
４と１６のような一対のアクチュエータに供給される加
圧作動液の流量を制御する。ポンプ１２は流体を機械の
他の油圧機能に供給する。各油圧シリンダはシリンダを
ヘッド室１３とロッド室１５に分割するピストン１７を
持っている。ロッド１８はピストン１７を機械の部材に
結合する。第１および第２油圧シリンダ１４および１６
は機械部材を一体的に動かすためタンデム状に接続され
る。例えば、各シリンダは負荷バケットを上昇させる複
数のブームアームの一つに接続されているピストンロッ
ドを有するフロントエンドローダのフレームに回動可能
に接続される。
【００１０】油圧システム１０はアクチュエータシリン
ダ１４および１６からリザーバタンク１９に流れる作動
液の流量を制御する。例示を容易にするため、タンク１
９は流体をポンプ１２に供給する部分と、（図面の底部
での）流体がシリンダから排出する他の部分との２つの
部分に分割して示されるが、この概略図は単一のタンク
構造に対応することは当業者により理解される。例示を
容易にするため、分離された機能のための部分のみが示
されているが、ポンプ１２とリザーバタンク１９が機械
で他の機能を実施することが理解されるべきである。
【００１１】ポンプ１２の出力は主として供給ライン２
０により２位置３方向主制御バルブ２２と、４個の電磁
油圧（ＥＨＰ）バルブ３２、３６、４２、４４からなる
バルブアセンブリの流入ノード２１に接続される。具体
的には、流入ノード２１はソレノイドにより操作される
主制御バルブ２２に接続される。ソレノイドは油圧シス
テム１０が配置されている機械のコンピュータ制御装置
２４からの信号により励磁されると、主制御バルブ２２
は流入ノード２１がバルブの共通ポートに接続される第
１位置に配置される。ソレノイドが消磁状態になると、
ばね２６が主制御バルブ２２を共通ポート２８がバルブ
アセンブリの排出ポート２９に接続される第２位置に正
常に偏倚する。排出ノード２９は戻りライン３０および
追加タンク戻りライン３１によりシステムタンク１９に
接続される。第１圧力センサ３７は共通ポート２８の圧
力に相当する電気信号を発生し、電気信号が入力として
制御装置２４に対して入力される。
【００１２】共通ポート２８は第１双方向電磁油圧比例
バルブ３２を第１シリンダ１４のヘッド室のためのポー
トに接続される。典型的には、このＥＨＰバルブ３２は
第１シリンダ１４に配置される。制御装置２４からの信
号により、第１ＥＨＰバルブ３２は主制御バルブ２２の
共通ポート２８と第１シリンダ１４のヘッド室１３と間
の流量を計量する。第１ＥＨＰバルブ３２に流れる作動
液流量の大きさは制御装置２４により印加される電流の
レベルに依存する。第２圧力センサー３４は第１シリン
ダ１４のヘッド室１３の圧力に相当する電気信号を発生
し、電流信号は入力として制御装置２４に入力される。
主制御バルブ２２が正常位置にあるとき第１ＥＨＰバル
ブ３２の制御室の圧力を解放することにより、機械圧力
リリーフバルブ３３は第１シリンダ１４のヘッド室の圧
力が任意の閾値を超えると反応する。
【００１３】図２は第１双方向電磁油圧比例バルブ３２
と油圧システム１０に使用される他のＥＨＰバルブ３
６、４２、４４の好ましい実施例の詳細を示している。
他の型の電磁油圧非電気バルブを本発明にしたがって油
圧回路に使用可能であることを理解すべきである。例示
のバルブ１１０はバルブ本体１１２の縦長穿孔１１６内
に搭載された円筒バルブカートリッジ１１４から構成さ
れる。バルブ本体１１２は縦長穿孔１１６と連通する横
長第１ポート１１８を有する。第２ポート１２０はバル
ブ本体を通して伸び、縦長穿孔１１６の内部端部と連通
する。バルブシート１２２は第１および第２ポート１１
８と１２０間に形成される。
【００１４】主バルブポペット１２４は第１および第２
ポート間の作動液流量を選択的に制御するためバルブシ
ート１２２に対して縦長穿孔１１６内を滑動する。中央
穿孔１２６が主バルブポペット１２４内に形成され、第
２ポート１２０の開口部から主バルブポペットの遠方側
の制御室１２８の第２開口部に延在する。第１逆止バル
ブ１３４は流体がポペットの中央穿孔１２６から第２ポ
ート１２０にのみ流れるのを可能にする。第２逆止バル
ブ１３７は通路内の流体がポペット穿孔１２６から第１
ポート１１８の方向にのみ流れるように制限する。
【００１５】主バルブポペット１２４内の穿孔１２６の
第２開口部はパイロット開口部１４１が貫通して伸びる
状態で弾性シート１２９により閉止される。弾性管状支
柱１３２は弾性シート１２９を偏倚する。弾性シート１
２９の反対側は管状支柱１３２により主バブルポペット
１２４内に形成された制御室１２８およびパイロット通
路１３５の圧力にさらされる。
【００１６】バルブ本体１１２は制御室１２８と第２ポ
ート１２０間に伸びる通路１５２内の第３逆止バルブ１
５０を内蔵している。第３逆止バルブ１５０により、流
体が第２ポート１２０から制御室１２８内にのみ流れる
のを可能にする。第４逆止バルブ１５４は流体が第１ポ
ート１１８から制御室１２８にのみ流れるように他の通
路１５６に配置される。これらの２つの逆止バルブ１５
２と１５６はそれぞれ流量制限オリフィス１５３および
１５７を持っている。
【００１７】主バルブポペット１２４の動きは電磁コイ
ル１３９、電機子１４２、およびパイロットポペット１
４４からなるソレノイド１３６により制御される。電機
子１４２はカートリッジ１１４を貫通する穿孔１１６内
に位置決めされ、第１ばね１４５は電機子から離間する
ように主バルブポペット１２４を偏倚する。パイロット
ポペット１４４は管状電機子１４２の穿孔１４６内に配
置され、調整ねじ１６０に係合する第２ばね１４８によ
り電機子内に偏倚される。
【００１８】電磁コイル１３９の非通電状態において、
第２ばね１４８は電機子１４２の端部１５２に対してパ
イロットポペット１４４に力を加え、電機子とパイロッ
トポペットを主バルブポペット１２４に向けて押し付け
る。これにより、パイロットポペット１４４の円錐先頭
が弾性シート１２９とパイロット通路１３５内のパイロ
ット開口部１４１に入り閉止し、制御室１２８と第２ポ
ート１２０間に流体が通じるのを止める。
【００１９】制御バルブ１１０は第１および第２ポート
１１８と１２０間の作動液の流量を比例的に計量する。
電流は電機子１４２をソレノイド１３６内に引きこみ、
主バルブポペット１２４から離間させるように電磁界を
発生させる。電流の振幅はバルブが開放する量およびバ
ルブを通して流れる作動液の流量を決定する。
【００２０】具体的には、第１ポート１１８の圧力が第
２ポート１２０の圧力を超えると、より高い圧力が第４
逆止バルブ１５４を介して制御室１２８に伝達される。
電機子１４２が動くにつれて、パイロットポペット１４
４のヘッド１６６はパイロット開口部１４１を開放する
主バルブポペット１２４から強制的に離間される。この
作用により、作動液が制御室１２８、パイロット通路１
３５、第１逆止バルブ１３４を介して第１ポート１１８
から第２ポート１２０に流れる。パイロット通路１３５
を通過する作動液の流れは制御室１２８内の圧力を第２
ポート１２０の圧力に減少させる。表面１５８に加えら
れる第１ポート１１８内のより高い圧力は第１および第
２ポート１１８と１２０間に直接の連通を開くバルブシ
ート１２２から離間するように主バルブポペット１２４
を強制する。主バルブポペット１２４の動きは、平衡圧
力がオリフィス１５７を介して流れる一定の流量とパイ
ロット開口部１４１に対するパイロット開口部の有効オ
リフィスとにより主ポペット１２４間に確立するまで、
継続する。このバルブ開口部のサイズと貫通する作動液
の流量は電磁コイル１３９内の電流の大きさにより制御
される電機子１４２とパイロットポペット１４４の位置
により決定される。
【００２１】第２ポート１２０内の圧力が第１ポート１
１８内の圧力を超えると、第２ポートから第１ポートに
流れる比例流量はソレノイド１３６を活性化することに
より得られる。この場合、より高い第２ポート圧力は第
３逆止バルブ１５４を介して制御室１２８に伝達され、
パイロットポペット１４４がパイロットシート１２９か
ら離間するように動くと、流体が制御室、パイロット通
路１３５、第２逆止バルブ１３７から第１ポート１１８
に流れる。これにより、主バルブポペット１２４が底部
表面に作用するより高い圧力により開口する。
【００２２】図１を再度参照すると、第２ＥＨＰバルブ
３６は主制御バルブ２２の制御ポート２８を第２シリン
ダ１６のヘッド室１３のポートに結合する。典型的に
は、この第２ＥＨＰバルブ３６は第２シリンダ１６に配
置される。制御装置２４から個別の複数の電気信号は第
２ＥＨＰバルブ３６の動作および通過する作動液の量を
制御する。第２リリーフバルブ３８は、第２シリンダ１
６のヘッド室に過大な圧力が出現する場合、第２ＥＨＰ
バルブ３６を開放するように設けられる。第１および第
２リリーフバルブ３３および３８のための圧力基準ライ
ンがタンク戻りライン２９に接続可能であり、または、
主制御バルブ２２の共通ポート２８の代りにタンク１９
に直接接続可能であることに注目すべきである。
【００２３】第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３
６は典型的には２つのシリンダ１４と１６に近接して配
置されることに注目すべきである。実際には、第１およ
び第２ＥＨＰバルブ３２および３６は好ましくは、比較
的耐破壊(burst-proof)接続を形成するように剛性なチ
ューブを使用して、シリンダに直接搭載される。すでに
注目されたように、シリンダ類に作用する重力は各シリ
ンダのヘッド室から作動液を強制に排出するように図１
に示される向きで、シリンダを下方向に押し下げる傾向
がある。したがって、油圧ホースが第１、第２、または
第３センサ３７、３４または３５により監視された圧力
により示されるように油圧システム１０内のどこかで破
損した場合、第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３
６はが閉止され、シリンダ１４および１６により維持さ
れた負荷を保持する。
【００２４】第１および第２シリンダ１４および１６の
各ロッド室１５のポートは第３および第４ＥＨＰバルブ
４２および４４に伸びる共通油圧ライン４０に接続され
る。第３圧力センサ３５はロッド室１５の圧力を示す電
気信号を発生し、この電気信号は入力として制御装置２
４に入力される。第３ＥＨＰバルブ４２は油圧ライン４
０を流入ノード２１を介してポンプ１２の出力部に接続
する。第４ＥＨＰバルブ４４は排出ノード２９を介して
シリンダ１４および１６のロッド室からタンク戻りライ
ン３０に油圧ライン４０を接続する。これらのＥＨＰバ
ルブ４２と４４は、後述されるように、制御装置２４か
らの個別の電気信号により動作される。
【００２５】油圧シリンダ１４と１６の動きの方向は第
３および第４ＥＨＰバルブ４２と４４の一方が開く主制
御バルブ２２の位置により決定される。第１および第２
ＥＨＰバルブ３２および３６の動作により主制御バルブ
２２と２つのシリンダ１４と１６間の流量を計量する。
８個のＥＨＰバルブが一対の分離油圧シリンダの動作を
制御するために以前使用されていたが、本発明の油圧シ
ステム１０では５個のバルブと、４個の双方向ＥＨＰバ
ルブ３２、３６、４２および４４と、１個の２位置３方
向主制御バルブ２２のみを採用すれば足りる。
【００２６】さらに、このバルブアセンブリは図３の一
覧表により示された複数の動作モードを有する。最初の
２つはロッドがシリンダから伸張・後退する従来のモー
ドである。この正常伸張モードにおいて、主制御バルブ
２２は励磁されるので、流体供給ライン２０がバルブの
共通ポート２８および第１および第２ＥＨＰバルブ３２
および３６に接続される。制御装置２４は両シリンダ１
４と１６のヘッド室１３に対する作動液流量を計量する
ため第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６を励磁
する。このモードが生じている間、制御装置２４は第２
圧力センサ３４からの信号により示される圧力を監視す
る。同時に、第４ＥＨＰバルブ４４はシリンダ１４およ
び１６のロッド室１５をタンク戻りライン３０に接続す
るために励磁されるので、ロッド１８がシリンダから遠
方に伸張するにつれて、ロッド室から強制された流体が
タンク戻りライン３０に流れる。第４ＥＨＰバルブ４４
は戻り流量を計測するために制御装置２４により動作さ
れる。この正常伸張モードにおいて、第３ＥＨＰバルブ
４２は閉止状態に維持される。制御装置２４は第３圧力
センサ３５からの信号により示されるロッド室圧力を監
視する。
【００２７】正常後退モードにおいて、第３ＥＨＰバル
ブ４２は流入ノードのポンプ１２から油圧シリンダ１４
および１６のロッド室１５に受け入れられた流量を計量
するために制御装置２４により励磁される。主制御バル
ブ２２はこのモードで消磁され、共通ポート２８がタン
ク戻りライン３０に接続されるばね２６により位置決め
される。したがって、制御装置２４による第１および第
２ＥＨＰバルブ３２および３６の動作によりシリンダ１
４および１６のヘッド室１３から主制御バルブ２２を介
してタンク１９に流れる流量を計量する。これにより、
ピストン１７がロッド１８を第１および第２シリンダ１
４および１６に後退させる。
【００２８】もし油圧システム１０が正常伸張／後退モ
ードでのみ動作する場合は、主制御バルブ２２は図３に
示される単方向２位置バルブにより代替可能である。図
１または図３に示される主制御バルブ２２はパイロット
動作型バルブである。
【００２９】図１および図３を参照すると、油圧システ
ム１０は３方向主制御バルブ２２がポンプ供給ライン２
０をポート２８に接続するように励磁される駆動再生伸
張動作モードを有する。制御装置２４は供給ラインから
２つのシリンダ１４および１６のヘッド室に流れる流量
を計量するために第１および第２ＥＨＰバルブ３２およ
び３６を動作する。しかしながら、正常伸張モードと異
なり、駆動再生伸張モードは第４ＥＨＰバルブ４４の閉
止状態を維持するので、シリンダ１４および１６から強
制された流体はタンク戻りライン３０に流れない。その
代わり、制御装置２４がシリンダロッド室から流体がポ
ンプ１２から供給される流体と合流する流入ノード２１
に流れる流量を計量する第３ＥＨＰバルブ４２を動作さ
せる。シリンダ１４および１６のロッド室１５から排出
される流体は再循環され、シリンダヘッド室１３を満た
すために使用される。ロッド室１５はヘッド室より小さ
いので、より大容量のヘッド室を満たすために要求され
る追加の流量がポンプ１２により供給される。同様に、
任意のシリンダ速度を与えるためにポンプ１２から供給
される要求流量は大幅に減少する。
【００３０】流体がシリンダ１４および１６のロッド室
とヘッド室間を自由に流れる標準フロートモードが得ら
れる。このモードを実行するためのある型の油圧システ
ムは、励磁されると、タンク１９とバルブアセンブリの
排出ノード２９間を完全に分離しまたは比例的に分離状
態を計量するタンク戻りラインバルブ３１の追加を要求
する。タンク戻りラインバルブ３１は図２に示されるよ
うなＥＨＰバルブである。タンクとの分離状態にある
と、主制御バルブ２２のソレノイドは消磁されるので、
その共通ポート２８はバルブアセンブリの排出ノード２
９に接続される。このとき、第１および第２ＥＨＰバル
ブ３２および３６はシリンダ１４および１６のヘッド室
からの流路を与えるために開放される。第４ＥＨＰバル
ブ４４は制御装置２８により開放されるので、シリンダ
ロッド室はバルブアセンブリ排出ノード２９に接続され
る。シリンダ１４および１６に作用する負荷力の方向に
依存して、流体をヘッド室１３とロッド室１５間に流す
ことが可能である。タンク戻りラインバルブ３１が必要
とされるので、もしシリンダが伸張中、このモードにお
いて、ヘッド室１３のキャビテーションを防止するため
に戻り流体がポンプやシステムの他の機能から転送され
る。タンク戻りラインバルブ３１の目的は排出ノード２
９とタンク１９間のライン内を制限することにある。さ
らに、もしヘッド室内のキャビテーションが許容可能で
あると、フロートモードための代替手段は必要とされな
い。
【００３１】続いて図１および図３を参照すると、シリ
ンダの負荷に作用する力がヘッド室１３から流体を強制
排出する傾向にある場合、非駆動再生後退モードが利用
可能である。この状態で、シリンダヘッド室１３から消
磁された３方向バルブ２２に流れる流量を計量するため
に第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６を動作さ
せることによりポンプ１２から油圧を供給しない制御さ
れた方法で、ロッド１８を後退可能であるので、流体が
バルブアセンブリの排出ノード２９に流れる。第４ＥＨ
Ｐバルブ４４は制御装置２４により開放される。典型的
な機械において、排出ノード２９はタンク戻りライン３
０を形成する比較的長い油圧ホースによりタンク１９に
接続される。長いホースの流れに対する抵抗により、排
出ノード２９の流体は最小の抵抗を有する通路として第
４ＥＨＰバルブ４４の方向に流れる傾向にある。このよ
うに、第４ＥＨＰバルブ４４を開放することにより、シ
リンダヘッド室１３から排出されている流体がシリンダ
１４および１６のロッド室に流れる。より小容量のロッ
ド室を満たすために要求される流量を超えてヘッド室か
ら排出される過剰流量がタンク戻りライン３０を介して
タンク１９に流れる。タンク戻りライン３０が比較的低
抵抗の通路である用途において、制御装置２４は比例タ
ンク戻りバルブ３１の動作を介して流れるラインの流量
を計量できる。
【００３２】図５は固定容量形ポンプ１２、およびバル
ブアセンブリのポンプ供給ライン２０と排出ノード２９
間のアンローダバルブ５２とを有する第２油圧システム
５０を示している。本発明のこの実施例はシリンダ１４
および１６に作用する重力や他の力がロッド１８を伸長
する傾向がある場合、流体を非駆動再生伸張モード可能
にするロッド室１５から強制的に排出する傾向にあるこ
とを利用することができる。ロッド室１５からの流体は
第４ＥＨＰバルブ４４を介してバルブアセンブリの出力
ノード２９に対して計量される。この第３ＥＨＰバルブ
４２が消磁されて閉止モードになると、タンク戻りバル
ブ３１は比例的に制御される。３方向主制御バルブ２２
も消磁状態に維持され、排出ノード２９を共通ポート２
８および第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６に
接続する。これらのバルブ３２および３６はシリンダ１
４および１６のヘッド室１３に流れる作動液の流量を計
量するため制御装置２４により動作される。ヘッド室１
３はロッド室から排出される流体量より大きい容量を要
求するので、アンローダバルブ５２を介して流れるバイ
パス流または他の機能からの戻り流体はタンク戻りバル
ブ３１の比例閉止により加圧される。
【００３３】図１を再度参照すると、部分的駆動計量伸
張モードでは第２圧力センサ３４からの信号が容量とポ
ンプの出力圧力を制御する場合に制御装置２４により使
用される可変容量形ポンプ１２を利用することができ
る。このモードにおいて、流入ノード２１をバルブの共
通ポート２８を接続し、加圧流体を第１および第２ＥＨ
Ｐバルブ３２および３６に供給する３方向主制御バルブ
２２が励磁される。第１および第２ＥＨＰバブル３２お
よび３６は２個のシリンダ１４および１６の各ヘッド室
に流れる流量を計量するため制御装置により動作され
る。この動作によりシリンダのロッド室１５から油圧ラ
イン４０に流体を強制的に流す。制御装置２４はロッド
室から流体が可変容量形ポンプ１２から流れる流体に加
えられる流入ノード２１に流れる流量を計量するため第
３ＥＨＰバルブ４２を動作する。ロッドをシリンダ１４
および１６から伸張するために必要な圧力を維持するた
めポンプ１２の容量を調整することにより、制御装置２
４は第２センサ３４からの圧力信号に応答する。この動
作によりより大きいヘッド室を拡張するために必要とさ
れる流量差が供給される。
【００３４】図６において、本発明の他の実施例は図１
に示される実施例に類似しており、同一部品には同一参
照番号が与えられている。第２電磁油圧比例バルブ３６
は第２アクチュエータ１６のヘッド室１３を主制御バル
ブ２２の共通ポート２８に接続するシャドウポペットバ
ルブ６０により置換される。このポペットは第１ＥＨＰ
バルブの主ポペット１２４が動作するのと同様な方法で
第１ＥＨＰバルブ３２の制御室１２８の圧力に応答し
て、動作する。ポペットバルブ６０は第１ＥＨＰバルブ
３２の主ポペット１２４と調和して開閉する。バルブ３
２および６０は制御装置２４により第１ＥＨＰバルブ３
２の動作に応答して比例量だけ開放する。したがって、
制御バルブ３２および６０は共通ポート２８と各アクチ
ュエータ１４および１６のヘッド室間に同様な作動液の
計量を提供する。
【００３５】図７は少ない数量の電磁油圧バルブを有す
る分離アクチュエータを制御するためのシステム７０の
他の実施例を図示している。この油圧システム７０にお
いて、流体はポンプ７１によりタンク７２から排出さ
れ、供給ライン７３に供給される。パイロット動作型第
１制御バルブ７４は加圧流体を供給ライン７３から第１
アクチュエータ７８の第１ポート７５に接続する。この
第１ポート７５は第１アクチュエータ７８のヘッド室と
関連し、パイロット動作型第２制御バルブ７６によりタ
ンク７２に選択的に接続される。パイロット動作型第３
制御バルブ８２はポンプ７１の出力部を第１アクチュエ
ータ７８のロッド室のための第２ポート７７に接続す
る。パイロット動作型第４制御バルブ８４が第２ポート
７７をシステムタンク７２に選択的に接続する。第１、
第２、第３、および第４制御バルブ７４、７６、８２お
よび８４は図２に示されるものと同様な構造を有する。
【００３６】パイロット動作型第１制御バルブ７４の制
御室１２８の圧力はポンプ７１から第２アクチュエータ
８０の第１ポート７９に流れる加圧流体の流れを制御す
る第１ポペットバルブ９０を動作させるために加えられ
る。第１ポート７９は第２アクチュエータ８０のヘッド
室と関連している。パイロット動作型第２制御バルブ７
６の制御室は動作時に第２アクチュエータ８０の第１ポ
ート７９をタンク７２に接続する第２ポペットバルブ９
２を動作させるように設けられる。パイロット動作型第
３制御バルブ８２の制御室１２８は開放時ポンプ７１と
第２アクチュエータ８０の第２ポート８１間に流路を設
ける第３パイロットバルブ９４を動作させるように接続
される。同様に、パイロット動作型第４制御バルブ８４
の制御室１２８の圧力は開放時第２アクチュエータ８０
の第２ポート８１とタンク７２との間に通路を設ける第
４ポペットバルブ９６を動作させるように加えられる。
【００３７】制御装置８６により動作されると、パイロ
ット動作型第１制御バルブ７４はポンプ７１から第１ア
クチュエータ７８のヘッド室に加圧流体を案内するよう
に開放する。第１制御バルブ７４の制御室１２８の圧力
により、第１ポペットバルブ９０を対応する量だけ開放
させる。これにより、第２アクチュエータ８０のヘッド
室を流体供給ライン７３に接続させる。第１制御バルブ
７４と第１ポペットバルブ９０はこれらのピストンを上
昇させる傾向にある両アクチュエータ７８および８０の
ヘッド室に対する加圧流体を計量する。
【００３８】このとき、制御装置８６は第１アクチュエ
ータ７８の第２ポート７７をタンク７２に結合するパイ
ロット動作型第４制御バルブ８４を動作し、アクチュエ
ータのロッド室内の流体をタンクに排出させる。パイロ
ット動作型第４制御バルブ８４の制御室の圧力により、
第２アクチュエータ８０の第２ポート８１とタンク７２
間に通路を形成する第４ポペットバルブ９６のシャドウ
開口部を発生する。第１および第４ポペットバルブ９０
および９６と共に、第１および第４制御バルブ７４およ
び８４の上記組み合わせ動作により２つのアクチュエー
タ７８および８０内のピストンを上昇させる。
【００３９】第１アクチュエータ７８のヘッド室からの
流体をタンク７２に排出される通路を形成するため制御
装置８６がパイロット動作型第２制御バルブ７６を開放
するとき、ピストンは下降する。第２制御バルブ７６の
制御室１２８の圧力により第２ポペットバルブ９２を対
応する量だけ開放させる。第２ポペットバルブ９２の開
口部は第２アクチュエータ８０のヘッド室内の流体がタ
ンク７２に流れるのを可能にする。この動作中、パイロ
ット動作型第３制御バルブ８２はポンプ７１から第１ア
クチュエータ７８のロッド室に流れる加圧作動液を計量
するために動作される。この動作により、第２アクチュ
エータ８０の第２ポート８１に流れる加圧流体を計量す
る第３ポペットバルブ９４のシャドウ動作を実行する。
【００４０】上述の且つ図３に示されるすべての計量モ
ードは図７に示される分離アクチュエータシステム７０
で利用可能である。この実施例は２個のアクチュエータ
を制御するため４個の電磁油圧バルブのみを使用し、双
方向に負荷を保持でき、且つ単に２つの作用ポート圧力
センサ９８および９９を要求する利点を有している。
【００４１】前述の記載は主に本発明の好ましい実施例
に指向されている。いくつかの配慮が本発明の範囲内で
種々の変形例に対してなされたが、当業者は本発明の実
施例の開示から明らかである更なる変形例を実現できる
ことが予期される。したがって、本発明の範囲は上記の
記載により限定されることなく特許請求の範囲により決
定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による油圧回路の概略図である。
【図２】図２は本発明による双方向ソレノイド動作型パ
イロットバルブの断面図である。
【図３】図３は油圧回路の異なる動作モード用の図１に
示される複数のバルブの状態を示す一覧表である。
【図４】図４は図１の油圧回路で使用される変形バルブ
を示す図である。
【図５】図５は本発明による他の油圧回路の概略図であ
る。
【図６】図６はシャドウポペットバルブにより置換され
た複数の電磁油圧制御バルブの一例を有する図１に示さ
れた回路と類似の油圧回路の概略図である。
【図７】図７は４個の電磁油圧制御バルブとシャドウポ
ペットバルブを採用している他の油圧回路の概略図であ
る。
【符号の説明】
１０ 油圧システム １２ ポンプ １３ ヘッド室 １４、１６ 油圧シリンダ １５ ロッド室 １７ ピストン １９ リザーバタンク ２０ 供給ライン ２１ 流入ノード ２２ 主制御バルブ ２４ 制御装置 ２６ ばね ２８ 共通ポート ２９ 排出ノード ３２、３６、４２、４４ 電磁油圧比例（ＥＨＰ）バ
ルブ ３３ リリーフバルブ ３４、３７ 圧力センサ １１０ バルブ １１２ 本体 １１４ 円筒バルブカートリッジ １１６ 縦長穿孔 １１８ 横長ポート １２２ バルブシート １２４ 主バルブポペット １２６ 中央穿孔 １２８ 制御室 １３５ パイロット通路 １３６ ソレノイド １４２ 電機子 １４４ パイロットポペット １５０ 逆止バルブ １５７ オリフィス １６０ 調整ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598096131 Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ 257， Ｗａｕｋｅｓ ｈａ， Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ 53187− 0257 ＵＳ (72)発明者 ジョセフ エル． ファフ アメリカ合衆国 53226 ウィスコンシン 州 ワウワトサ， ジャクソン パーク ブールバード 9004 (72)発明者 ドゥワイト ビー． ステファンソン アメリカ合衆国 53018 ウィスコンシン 州 デラフィールド， ジェネシー スト リート エス． 360 Ｆターム(参考） 2B304 KA02 KA16 LA02 LA16 MA02 PA01 PB05 PD16 PD19 PD20 PD27 PD33 QA13 QB24 QB26 QC03 3H089 AA73 BB17 BB27 CC01 CC12 DA03 DB01 DB44 DB45 DB48 EE36 FF12 GG02 JJ17

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が第１および第２ポートを有する第
    １および第２アクチュエータを動作させるための油圧シ
    ステムにおいて、 加圧作動液の供給源に接続するための一方のポートと、
    作動液タンクに接続するための他方のポートと、共通ポ
    ートとを有する主制御バルブと；前記主制御バルブの共
    通ポートを前記第１アクチュエータの第１ポートに接続
    する双方向第１制御バルブと；前記主制御バルブの共通
    ポートを前記第２アクチュエータの第１ポートに接続す
    る双方向第２制御バルブと；前記第１アクチュエータの
    第２ポートと前記第２アクチュエータの第２ポートの両
    方を加圧作動液の供給源に接続する第３制御バルブと；
    前記第１アクチュエータの第２ポートと第２アクチュエ
    ータの第２ポートの両方を作動液タンクに接続する第４
    制御バルブと；を備えることを特徴とする油圧システ
    ム。
  2. 【請求項２】 前記主制御バルブは２位置３方向バルブ
    であることを特徴とする請求項１記載の油圧システム。
  3. 【請求項３】 前記主制御バルブは前記一方のポートが
    前記共通ポートに接続される第１位置と、前記他方のポ
    ートが前記共通ポートに接続される第２位置とを有する
    ことを特徴とする請求項１記載の油圧システム。
  4. 【請求項４】 前記第１制御バルブ、前記第２制御バル
    ブ、前記第３制御バルブ、および前記第４制御バルブは
    比例バルブであることを特徴とする請求項１記載の油圧
    システム。
  5. 【請求項５】 前記主制御バルブが加圧作動液の供給源
    を前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第２および
    前記第４制御バルブが開放され、前記第３制御バルブが
    閉止される第１動作モードと；前記主制御バルブが作動
    液タンクを前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第
    ２、および前記第３制御バルブが開放され、前記第４制
    御バルブが閉止される第２動作モードと；をさらに有す
    ることを特徴とする請求項１記載の油圧システム。
  6. 【請求項６】 前記第１および第２動作モードの少なく
    とも一方において、前記第１および第２制御バルブが流
    量を計量するために動作されることを特徴とする請求項
    ５記載の油圧システム。
  7. 【請求項７】 前記第１動作モードにおいて、前記第４
    制御バルブが流量を計測するために動作されることを特
    徴とする請求項５記載の油圧システム。
  8. 【請求項８】 前記第２動作モードにおいて、前記第３
    制御バルブが通過する流量を計量するために動作される
    ことを特徴とする請求項５記載の油圧システム。
  9. 【請求項９】 前記主制御バルブが作動液タンクを前記
    共通ポートに接続し、前記第１、前記第２、前記第４制
    御バルブが開放され、前記第３制御バルブが閉止される
    動作モードをさらに備えることを特徴とする請求項１記
    載の油圧システム。
  10. 【請求項１０】 前記第３制御バルブおよび前記第４制
    御バルブは双方向バルブであることを特徴とする請求項
    １記載の油圧システム。
  11. 【請求項１１】 前記主制御バルブが加圧作動液の供給
    源を前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第２、前
    記第３制御バルブが開放され、前記第４制御バルブが閉
    止される第１動作モードと；前記主制御バルブが作動液
    タンクを前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第
    ２、前記第４制御バルブが開放され、前記第３制御バル
    ブが閉止される第２動作モードと；前記主制御バルブが
    作動液タンクを前記共通ポートに接続し、前記第１、前
    記第２、前記第４制御バルブが開放され、前記第３制御
    バルブが閉止される動作フロートモードと；をさらに備
    えることを特徴とする請求項１０記載の油圧システム。
  12. 【請求項１２】 前記第１制御バルブ、前記第２制御バ
    ルブ、前記第３制御バルブ、および前記第４制御バルブ
    は電磁油圧比例パイロットバルブであることを特徴とす
    る請求項１記載の油圧システム。
  13. 【請求項１３】 前記油圧システムを作動液タンクに接
    続する比例戻りライン制御バルブをさらに備えることを
    特徴とする請求項１記載の油圧システム。
  14. 【請求項１４】 前記油圧システムを加圧作動液の供給
    源に接続するアンローダバルブをさらに備えることを特
    徴とする請求項１記載の油圧システム。
  15. 【請求項１５】 前記主制御バルブ、前記第１制御バル
    ブ、前記第２制御バルブ、前記第３制御バルブ、および
    前記第４制御バルブは電気的に動作されることを特徴と
    する請求項１記載の油圧システム。
  16. 【請求項１６】 前記主制御バルブ、前記第１制御バル
    ブ、前記第２制御バルブ、前記第３制御バルブ、および
    前記第４制御バルブに動作可能に接続された電子制御装
    置をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の油
    圧システム。
  17. 【請求項１７】 各々が第１および第２ポートを有する
    第１および第２アクチュエータを動作させるための油圧
    システムにおいて、 加圧作動液の供給源に接続するための流入ノードと；作
    動液タンクに接続するための排出ノードと；共通ポート
    を有し、前記流入ノードおよび前記排出ノードに接続さ
    れる主制御バルブであり、前記流入ノードが前記共通ポ
    ートに接続される第１位置と前記排出ノードが前記共通
    ノードに接続される第２位置を有する主制御バルブと；
    前記主制御バルブの前記共通ポートと前記第１アクチュ
    エータの前記第１ポート間に接続された双方向第１比例
    バルブと；前記主制御バルブの前記共通ポートと前記第
    ２アクチュエータの前記第１ポート間に接続された双方
    向第２比例バルブと；前記流入ノードと、前記第１アク
    チュエータの前記第２ポートと前記第２アクチュエータ
    の前記第２ポートの両方間に接続された第３比例バルブ
    と；前記流入ノードと、前記第１アクチュエータの前記
    第２ポートと前記第２アクチュエータの前記第２ポート
    の両方間に接続された第４比例バルブと；を備えること
    を特徴とする油圧システム。
  18. 【請求項１８】 前記油圧システムを前記作動液タンク
    に選択的に接続する比例戻りライン制御バルブをさらに
    備えることを特徴とする請求項１７記載の油圧システ
    ム。
  19. 【請求項１９】 加圧作動液の供給源を前記排出ノード
    に選択的に接続するアンローダバルブをさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の油圧システム。
  20. 【請求項２０】 前記第１比例バルブ、前記第２比例バ
    ルブ、前記第３比例バルブ、および前記第４比例バルブ
    は電磁油圧バルブであることを特徴とする請求項１７記
    載の油圧システム。
  21. 【請求項２１】 前記第１比例バルブ、前記第２比例バ
    ルブ、前記第３比例バルブ、および前記第４比例バルブ
    はパイロットバルブであることを特徴とする請求項１７
    記載の油圧システム。
  22. 【請求項２２】 前記第３比例バルブと前記第４比例バ
    ルブは双方向バルブであることを特徴とする請求項１７
    記載の油圧システム。
  23. 【請求項２３】 各々が第１および第２ポートを有する
    第１および第２シリンダを動作させるための油圧システ
    ムにおいて、 加圧作動液の供給源に接続するための流入ノードと；作
    動液タンクに接続するための排出ノードと；前記第１シ
    リンダの前記第２ポートと前記第２シリンダの前記第２
    ポートの両方に接続される油圧ラインと；共通ポートを
    有し、前記流入ノードおよび前記排出ノードに接続され
    る主制御バルブであり、前記流入ノードが前記共通ポー
    トに接続される第１位置と前記排出ノードが前記共通ポ
    ートに接続される第２位置を有する主制御バルブと；前
    記主制御バルブの前記共通ポートを前記第１シリンダの
    前記第１ポートに選択的に接続する双方向第１電磁油圧
    比例バルブと；前記主制御バルブの前記共通ポートを前
    記第２シリンダの前記第１ポートに選択的に接続する双
    方向第２電磁油圧比例バルブと；前記油圧ラインを前記
    流入ノードに選択的に接続する双方向第３電磁油圧比例
    バルブと；前記油圧ラインを前記排出ノードに選択的に
    接続する双方向第４電磁油圧比例バルブと；を備えるこ
    とを特徴とする油圧システム。
  24. 【請求項２４】 前記排出ノードを前記作動液タンクに
    選択的に接続する比例戻りライン制御バルブをさらに備
    えることを特徴とする請求項２３記載の油圧システム。
  25. 【請求項２５】 前記流入ノードを前記排出ノードに選
    択的に接続するアンローダバルブをさらに備えることを
    特徴とする請求項２３記載の油圧システム。
  26. 【請求項２６】 前記第１比例バルブ、前記第２比例バ
    ルブ、前記第３比例バルブ、および前記第４比例バルブ
    はパイロットバルブであることを特徴とする請求項２３
    記載の油圧システム。
  27. 【請求項２７】 各々が第１および第２ポートを有する
    第１および第２アクチュエータを動作させるための油圧
    システムにおいて、 第１制御室を有し、前記第１アクチュエータの前記第１
    ポートを加圧作動液の供給源に接続するパイロット動作
    型第１制御バルブと；第２制御室を有し、前記第１アク
    チュエータの前記第１ポートを作動液タンクに接続する
    パイロット動作型第２制御バルブと；第３制御室を有
    し、前記第１アクチュエータの前記第２ポートを加圧作
    動液の供給源に接続するパイロット動作型第３制御バル
    ブと；第４制御室を有し、前記第１アクチュエータの前
    記第２ポートを作動液タンクに接続するパイロット動作
    型第４制御バルブと；前記第１制御室の圧力に応答し
    て、前記第２アクチュエータの前記第１ポートを加圧作
    動液の供給源に接続する第１ポペットバルブと；前記第
    ２制御室の圧力に応答して、前記第２アクチュエータの
    前記第１ポートを前記作動液タンクに接続する第２ポペ
    ットバルブと；前記第３制御室の圧力に応答して、前記
    第２アクチュエータの前記第２ポートを加圧作動液の供
    給源に接続する第３ポペットバルブと；前記第４制御室
    の圧力に応答して、前記第２アクチュエータの前記第２
    ポートを前記作動液タンクに接続する第４ポペットバル
    ブと；を備えることを特徴とする油圧システム。
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