JP2004506852A - 弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも一つのポンプ側接続部（１０）と、少なくとも一つのタンク側接続部（１４）と、少なくとも一つのアクチュエータ側接続部（１８）と、弁ハウジング（１２）の中で変位させられる弁ピストン（２２）とを具備している弁に関するものである。前記弁ピストン（２２）は、少なくとも一つの遮断位置においてポンプ側接続部（１０）をタンク側接続部（１４）から切り離し、そしてエネルギ蓄積器（２４）とともに相互に作用する。アクチュエータ側接続部（１８）とタンク側接続部（１４）との間で流れる流体流れが、制御装置（２６）を使って制御される。制御装置（２６）は、弁ピストン（２２）に組み込まれた流体流れ調整器として作られており、前記流体流れ調整器は、ダイヤフラム構造採用した公知の弁とは対照的に、アクチュエータへの体積流量の一定値での減少を負荷から独立したやり方で可能とし、そのことにより負荷独立比例制御を実現する。

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも一つのポンプ側接続部と、少なくとも一つのタンク側接続部と、少なくとも一つのアクチュエータ側接続部と、弁ハウジングの内側で位置決めできる弁ピストンとを有する弁に関するものであり、前記弁ピストンは、少なくとも一つの閉鎖位置において、ポンプ側接続部をタンク側接続部から切り離し、更に前記弁ピストンはエネルギ蓄積器と共に作動するものであり、その際に、アクチュエータ側接続部とタンク側接続部との間で、自動調整された流体流れが、制御装置の手段によって制御可能である。
【０００２】
このような弁は、いわゆる油圧負荷検出装置若しくは油圧制御装置に普通に使用され、そして前記装置においてピストンマノメータのように働いて、不必要なポンプ供給流をタンクへ導き戻す。アクチュエータ回路における漏れがアクチュエータ圧力をポンプの性能水準まで上昇させること、及びそのことにより負荷検出装置を作動不能にすることを防ぐために、アクチュエータ側接続部の負荷はタンクの方へ移動させられる。このような負荷の移動は現在のところ、開口制御手段の使用によって費用効果の高い方法で実施されており、開口は、ピストンマノメータの中に直接的に好ましく一体化されるか、又は負荷検出制御機構の一部である制御ユニットの中に分離されて好ましく使用されるかである。
【０００３】
開口構造を有するこれらの公知の解決方法の短所は、タンクへ流出する体積流量の圧力依存性である。例えば比例弁によって制御される、負荷から独立している体積流量のアクチュエータの場合は、前記圧力依存性は、アクチュエータを負荷圧力の増大を伴う持続的な低速化に至らしめ、そして特に少ない体積流量のアクチュエータの場合にマイナスの効果をもっている。
【０００４】
技術のこの状態を踏まえて、本発明は、弁が、特にいわゆる負荷検出装置に使用されたときに前述した短所を示さないようにするために、公知の弁を更に改良するという目的を追求する。さらに、弁のコストを効果的に低減することを実現すべきであり、さらに弁は僅かなスペースだけを占めるべきである。そのように策定された目的は、請求項１に規定された特徴を有する弁によって達成される。
【０００５】
請求項１の記述的部分に規定されたように、制御装置は、弁ピストンの中に一体化された流量調整器からなっており、公知の弁の解決法とは対照的に、アクチュエータへの体積流量を負荷とは独立して一定値で減少させるように作られた開口を使用することが可能であり、その結果、負荷独立比例制御が実現される。特にアクチュエータの低速化の形をとっている前述の技術の状態の短所が、それ故確実に除かれる。本発明による流量調整器を使った解決法は、費用効果が高く適用されうるものであり、弁それ自身の中でのスペースを取らない取り付けが、流量調整器の弁ハウジングへの一体化の結果から可能である。本発明による弁は、僅かな構造的構成部品しかもっていないので、負荷検出装置全体のためになる作動の信頼性が保証される。
【０００６】
他の有利な実施例は、従属請求項で規定される。
【０００７】
本発明による弁は、図面に基づいて以下に詳細に説明される。そこで前記図面は、原則的な描写であるが縮尺は一定ではない描写で表されている。
【０００８】
図１の縦断面図で示された弁は、ポンプ側接続部１０を有しており、具体的にいうとポンプ側接続部１０は、ねじ込みカートリッジとして制御ユニットまたは同様のものに後の使用のために固定されるように弁ハウジング１２の前端に作られている。組込みセット若しくは同様のものとしての形態も可能である。弁ハウジング１２は、ポンプ側接続部１０の方に向いた弁ハウジング１２の端部に、互いに正反対に向き合った二つの第一タンク側接続部１４を有している。図１において図の左半分に見られるように、その図の上に更に別のタンク側接続部１６が配置されており、前記別のタンク側接続部１６の自由開口横断面は第一タンク側接続部１４の相当する直径より小さい。他方で、アクチュエータ側接続部１８として働く別の横向きの穴が弁ハウジング１２の中に導入されている。タンク側接続部１４及び１６も又、弁ハウジング１２において横方向の穴の形をとっている。当該の接続部１４、１６、及び１８は、弁ハウジング１２の縦軸２０に対しておおよそ横方向に延在している。対照的に、ポンプ側接続部１０は弁ハウジング１２の縦軸２０に沿って弁ハウジング１２の前端部に設けられている。
【０００９】
弁ピストン２２が、弁ハウジング１２の中に縦方向に位置決めされるように取り付けられており、前記弁ピストン２２の外周は、在来の手段による圧力リリーフ溝を備えており、従って前記溝は詳細に説明されない。図１に示される弁ピストン２２の遮断位置の一つにおいて、この弁ピストンはいずれにしてもポンプ側接続部１０をタンク側接続部１４から切り離している。更に弁ピストン２２が、エネルギ蓄積器２４と共に作動し、その際に、アクチュエータ側接続部１８とタンク側接続部１４との間で、自動調整された流体流れが、全体を２６で示される制御装置によって、制御可能である。当該の制御装置２６は特に流量調整器からなるものであり、前記流量調整器は、弁ピストン１２の中に組み込まれていて、その構造と機能に関しては以下に更に詳細に説明される。
【００１０】
言及された流量調整器は、流量調整ピストン２８をもっており、前記流量調整ピストン２８は弁ピストン２２の中で縦方向に位置決め可能なように案内され、その際弁ピストン２２の内周が流量調整ピストン２８の外周を取り囲んでいる。次に流量調整ピストン２８は別のエネルギ蓄積器３０の上に載っており、前記エネルギ蓄積器３０の作用方向は第一エネルギ蓄積器２４の作用方向とは反対方向である。流量調整ピストン２８は、弁ハウジング１２の縦軸２０に沿って中央に流体チャネル３２をもっており、前記流体チャネル３２は、図１に示される流量調整ピストン２８の少なくとも一つの変位位置において、弁ピストン２２の流体チャネル３４の中に通じており、再び図１に示される変位位置で、前記流体チャネル３４が、弁ハウジング１２の別のタンク側接続部１６との間の流体導通接続を確立している。弁ピストン２２の各々の変位位置で、弁ピストン２２は第一タンク側接続部１４を更に別のタンク側接続部１６から分離する。
【００１１】
流量調整ピストン２８の流体チャネル３２は、アクチュエータ側接続部１８の方に向いたその端部で、制御ピストン３６によって閉じられうるものであり、前記制御ピストン３６は第一エネルギ蓄積器２４によってこの閉鎖位置の方向で保持される。図１に示されるように、流体チャネル３２は、流体チャネル３２の前述の側の端部にスロートを有していて、縮小された断面をもったその端部で開口している。言及された制御ピストン３６は、構成部分として半球形状のカップ３８を有しており、前記カップ３８は、湾曲した前部接触面を使った、流量調整ピストン２８の流体チャネル３２の中への、流体を通す挿入のために与えられている。図示された位置及び他の全ての切り替え位置において、カップ３８は、流体の流通のために、縮小された断面をもつ流体チャネル３２の自由端部を開放する。図１において、フランジ状拡大部４０が、カップ３８の上に設けられていて、第一エネルギ蓄積器２４を形作っている加圧ばねの自由端が前記拡大部の上に載っている。エネルギ蓄積器２４としての加圧ばねの他方の自由端は端栓４２と接触しており、前記端栓４２は、ポンプ側接続部１０の反対側の弁ハウジング１２の中にねじ込まれそして固定されている。制御ピストン３６の端栓４２に向き合っている端部に当り面４４があり、弁が通常の作動状態にあるときも、前記当り面４４は、縦軸２０の縦方向に見られる、端栓からの軸方向間隔を保っている。
【００１２】
エネルギ蓄積器２４と制御ピストン３６との作用の結果として、流量調整ピストン２８は、図１において低い位置の方向で押さえられている。圧力エネルギ蓄積器の形をとった別のエネルギ蓄積器３０が、前述の作用の方向に対抗するように作用して、流量調整ピストン２８と弁ピストン２２からなる一体化した装置の中に在り、エネルギ蓄積器３０が流量調整ピストン２８の流体チャネル３２の中に挿入されるように、エネルギ蓄積器３０の下端が弁ピストン２２の上に載っていて、もう一方の端が流量調整ピストン２８を支えている。このような挿入の目的のために、流量調整ピストン２８の流体チャネル３２の直径は、その下方自由端の方向で拡大されている。
【００１３】
流量調整ピストン２８は弁ピストン２２の内部で案内されており、弁ピストン２２はこの目的のために円筒状内凹部をもっていて、流体接続が、別のタンク側接続部１６と流体チャネル３４と流体チャネル３２との間で確立されたとき、弁ピストン２２の上部前端部と流量調整ピストン２８の上部前端部とが、おおよそは平らな一つの平面に揃い、前記平面は縦軸２０に対して横に延在する。当該の構造では、流量調整ピストン２８が、その半径方向の段付部を、弁ピストン２２の内部に向いている流体チャネル３４の上縁部と同一位置に揃えるように、流量調整ピストン２８の下方自由端が弁ピストン２２の下方受入底面から軸方向に離間している。弁ピストン２２の内部とは反対側の流体チャネル３４の端面は環状凹部４６の中に広がっており、前記環状凹部４６の上縁は、図１に示された切換図において、別のタンク側接続部１６とほぼ同一位置にある。加えて、加圧ばねの形をとっている別のエネルギ蓄積器３０の下方自由端が、弁ピストン２２の内部の底の凹部の中に収容されていて、このようにこの位置で支持されている。アクチュエータ側接続部１８は、弁ハウジング１２の弁空間４８の中に通じており、この弁空間４８の中を制御ピストン３６及び第一エネルギ蓄積器２４が延在している。さらに、弁ハウジング１２は、弁空間４８の方に向いたその側面に弁ピストン２２のための止め面５０を有しており、前記止め面５０は例えば止め輪（図示されない）の形をとっている。結果として、弁ピストン２２は、図１における下方のポンプ側接続部１０の方向で自由に位置決めすることができるが、位置決め経路は反対方向では制限される。
【００１４】
アクチュエータ側接続部１８は負荷側接続部とも呼ばれているが、圧力の作用がアクチュエータ側接続部１８へ付加されたとき、閉鎖構成部品としてのカップ３８は、エネルギ蓄積器２４及び３０の作用に逆らって押し戻され、及び／又は流量調整ピストン２８は、弁ピストン２２の中の図１で見て下方に位置決めされ、その結果流体チャネル３２は完全に開放される。当該の構造は、アクチュエータへの体積流量を負荷から独立して一定値で減少させることができるように、調整可能であり、その結果、漏れが発生した場合に負荷から独立した比例制御も可能となる。
【００１５】
図２のブロック線図は、負荷から独立した比例制御がこの目的のためにどのように実現可能になるかを示している。この図は、いわゆる負荷検出装置の基本回路概念を表しており、定容量形ポンプ５２が、図２に示される実施例において使用されている。当該の定容量形ポンプの代わりに適切な可変容量形ポンプ（図示されない）が使用されてもよい。言及された負荷検出の目的は、最適化されたエネルギ利用の達成であり、そのために、弁の形をした調整要素へ戻される負荷圧力が使用され、例えば定容量形ポンプ５２によって油圧として提供される出力と、ここでは油圧作動シリンダ５４の形をとっているアクチュエータの出力とを調整することを必要とする。すでに望まれる操作の快適性の理由から、比例制御要素が、ここでは油圧作動シリンダ５４の形をとっているアクチュエータを駆動するために通常使用されていて、もっぱら説明を非常に簡単にするためにここでは可変絞り弁５６が、油圧作動シリンダ５４のための駆動構成部品として比例制御弁の代わりに使用されている。アクチュエータ体積流量は変化し得るものであり、したがって作動シリンダ５４は、可変絞り弁若しくは制御絞り５６の手段によって作動される。アクチュエータ体積流量は、絞り弁自由開口断面Ｑと絞り弁５６における圧力差Δｐとから決まり、前記圧力差Δｐは、絞り弁５６の上流と下流との検出点５８で測定されるものである。
【００１６】
当該の負荷検出装置では、弁ピストン２２は、一種のピストンマノメータの機能を割り当てられており、制御装置２６の部品としての流量調整ピストン２８は、油圧アクチュエータ回路６２に漏れが生じた場合、アクチュエータ５４への体積流量を一定値で負荷から独立して減少させる。従って二ヶ所の検出点５８の間で測定された差圧Δｐは、弁ピストン２２の形をとっているピストンマノメータに係合しているエネルギ蓄積器２４のばね力によってあらかじめ決められ、そしてピストンマノメータの調整によって一定に維持される。そのときマノメータとしての弁ピストン２２はほぼ釣り合っている。
【数１】

【００１７】
従って、正比例の関係が、可変絞り弁５６の自由断面Ｑと実際のアクチュエータ体積流量との間で得られる。アクチュエータ回路６２の方向において追加的負荷の形をとっている追加的力が作動シリンダ５４のシリンダロッド６４に加えられるとすると、弁ピストン２２の形をとっているピストンマノメータが、図２に示されるその遮断位置の中に入るように押され、そこにおいてポンプ側接続部１０が第一タンク側接続部１４から切り離され、そして定容量形ポンプ５２が、付加された追加的負荷を相殺するために、相応して作動シリンダ５４のピストン側６６に必要な量の流体を供給する。しかし、もし作動シリンダ５４が反対方向で負荷を取り去ると、前述の付加された負荷を一定負荷によって相殺しなければならず、そして定容量形ポンプ５２が、ところで前記ポンプ５２はタンク６８の方向への圧力制限弁６０によって守られているが、ここで直ぐに解放された接続の手段によって第一タンク側接続部１４へポンプ送出し、ピストンマノメータとしての弁ピストン２２が、アクチュエータ側接続部１８の方向へ適切に持ち上げられた変位位置に引っ込められる（図１参照）。
【００１８】
複数のアクチュエータが負荷検出装置に接続され、共通の一つの定容量形ポンプ５２によって供給される場合、前述の弁配置の適切な負荷検出制御が働くことが可能なように、負荷検出配管が連結されなければならない。
【００１９】
アクチュエータ５４が接続される油圧回路６２に、またはアクチュエータ５４それ自身に漏れが生じた場合は、全体を符号２６で表された制御装置が、アクチュエータの圧力を、負荷検出が不能になるという結果招く望ましくないポンプ水準まで上昇させないことを確実にする。これは制御装置２６によって防止され、前記制御装置２６はアクチュエータ側接続部１８の圧力を別のタンク側接続部１６の方へ分配して軽減する。アクチュエータへの体積流量は、流量調整装置によって負荷とは独立に一定値で減少され、その結果負荷独立比例制御が提供される。負荷圧力が増大したアクチュエータ５４による運転過程の減速化は確実に回避される。流量調整装置をピストンマノメータへ組み込むことが、構成部品数の少ないコンパクトな構造をもたらし、そして本発明よる弁の場合に保守性を改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による弁の縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示された弁の使用法を表わした回路図であり、負荷検出装置が、油圧アクチュエータとして動作シリンダをもつの場合における回路図である。

Claims (9)

1. 少なくとも一つのポンプ側接続部（１０）と、少なくとも一つのタンク側接続部（１４）と、少なくとも一つのアクチュエータ側接続部（１８）と、弁ハウジング（１２）の内部で位置決めできる弁ピストン（２２）とをもつ弁であって、前記弁ピストン（２２）が、少なくとも一つの閉鎖位置においてポンプ側接続部（１０）をタンク側接続部（１４）から切り離し、更に前記弁ピストン（２２）がエネルギ蓄積器（２４）と共に作動する際に、アクチュエータ側接続部（１８）とタンク側接続部（１４）との間で、自動調整された流体流れが、制御装置（２６）の手段よって制御可能である前記弁において、制御装置（２６）が、弁ピストン（２２）の中に組み込まれた流量調整器からなることを特徴とする弁。
2. 流量調整器が流量調整ピストン（２８）をもっており、前記流量調整ピストン（２８）が、弁ピストン（２２）の中で縦方向に位置決め可能なように案内され、且つ別のエネルギ蓄積器（３０）に支えられているところの、請求項１に記載の弁。
3. 流量調整ピストン（２８）が流体チャネル（３２）をもっており、流量調整ピストン（２８）が少なくとも一つの変位位置にあるとき、前記流体チャネル（３２）が弁ピストン（２２）の流体チャネル（３４）の中に通じており、弁ピストン（２２）が少なくとも一つの変位位置にあるとき、前記流体チャネル（３４）が、弁ハウジング（１２）の中の別のタンク側接続部（１６）に通じて、前記別のタンク側接続部（１６）が、ポンプ側接続部（１０）に接続可能なタンク側接続部（１４）から切り離されるところの、請求項２に記載の弁。
4. 流量調整ピストン（２８）の流体チャネル（３２）が、アクチュエータ側接続部（１８）の方に向いた、流体チャネル（３２）の端部を制御ピストン（３６）によって閉じられることが可能であり、前記制御ピストン（３６）が第一エネルギ蓄積器（２４）によってこの閉鎖位置の方向に維持されるところの、請求項３に記載の弁。
5. 制御ピストン（３６）が、構成部品としてのカップ（３８）をもっており、前記カップ（３８）が、湾曲した先端接触面を使った、流量調整ピストン（２８）の流体チャネル（３２）の中への、流体を通す挿入のために備えられているところの、請求項４に記載の弁。
6. 二つのエネルギ蓄積器（２４、３０）が押圧ばねの形をとっているところの、及び第二エネルギ蓄積器（３０）の一方の端が弁ピストン（２２）に支えられていて、第二エネルギ蓄積器（３０）の他方の端が、流量調整ピストン（２８）の流体チャネル（３２）の中に導入されるような方法で、流量調整ピストン（２８）を支えているところの、請求項３〜５のいずれか一項に記載の弁。
7. 別のタンク側接続部（１６）が、弁ハウジング（１２）の、アクチュエータ側接続部（１８）とタンク側接続部（１４）との間に設けられているところの、及びアクチュエータ側接続部（１８）が弁空間（４８）に通じていて、前記弁空間（４８）の中で制御ピストン（３６）が第一エネルギ蓄積器（２４）によって延在させられているところの、請求項４〜６のいずれか一項に記載の弁。
8. 弁ピストン（２２）が、アクチュエータ側接続部（１８）の方を向いたその端部に止め面（５０）を備えられるところの、請求項１〜７のいずれか一項に記載の弁。
9. 弁ピストン（２２）が、負荷検出装置におけるピストンマノメータの機能を割り付けられているところの、及び特に油圧アクチュエータ回路（６２）において漏れが生じた場合に、流量調整ピストン（２８）が、少なくとも一つのアクチュエータ（５４）への体積流量を負荷とは独立に一定値で減少させるところの、請求項１〜８のいずれか一項に記載の弁。