JP2004515723A - パイロット制御式の圧力遮断弁 - Google Patents

パイロット制御式の圧力遮断弁 Download PDF

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Abstract

本発明は、パイロット制御式の圧力遮断弁であって、メイン制御ピストンが設けられており、該メイン制御ピストンが、ハイドロリックシステムに圧力媒体を供給することができる流入通路を、ハイドロリックシステム内の上側のシステム限界圧への到達時に第1の切換位置を取ることによって流出通路に接続するようになっていて、下側のシステム限界圧への到達時に第2の切換位置を取ることによって流出通路から分離するようになっている形式のものに関する。当該圧力遮断弁が、パイロット制御弁装置を有しており、該パイロット制御弁装置によって、メイン制御ピストンを制御するために、該メイン制御ピストンに隣接した制御室の流体接続が可変であり、パイロット制御弁装置が、弁ハウジングと、該弁ハウジング内に収納されて、第1のパイロット制御ピストンと、第2のパイロット制御ピストンと、第1のパイロット制御ばねと、第2のパイロット制御ばねと、第1の調整ねじと、第2の調整ねじとを有しており、第1のパイロット制御ばねに抗して第1のパイロット制御ピストンが、ハイドロリック式に第1の切換位置から第2の切換位置に調節可能であり、第2のパイロット制御ばねに抗して第2のパイロット制御ピストンが、ハイドロリック式に第1の切換位置から第2の切換位置に調節可能であり、第1の調整ねじによって、上側のシステム限界圧を調整するために、第1のパイロット制御ばねが調整可能であり、第2の調整ねじによって、下側のシステム限界圧を調整するために、第2のパイロット制御ばねが調整可能である。
このような圧力遮断弁では、パイロット制御弁装置がコンパクトにかつ単純に形成されていて、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧とを互いに無関係に調整することができない圧力遮断弁のパイロット制御弁装置に対して交換可能であると共に廉価に製作可能であることが望ましい。
このことは、本発明によれば、両パイロット制御ピストンと、両パイロット制御ばねと、両調整ねじとが、内外で同心的に位置して配置されており、両パイロット制御ピストンが、互いに無関係に完全に機械的に調節可能であることによって達成される。

Description

【0001】
本発明は、パイロット制御式の圧力遮断弁であって、ハイドロリックアキュムレータを備えたハイドロリックシステムにおいて、上側のシステム限界圧に到達した場合に当該圧力遮断弁が、ハイドロリックシステムに圧力媒体を供給する流入通路を、タンクに通じる流出通路に接続するようになっていて、ハイドロリックアキュムレータからの圧力液体の排除によってシステム圧が下側のシステム限界圧に減少させられた場合に前記接続を分離するようになっており、当該圧力遮断弁が、請求項1の上位概念部により、メイン制御ピストンと、該メイン制御ピストンを制御するために、パイロット制御弁装置とを有しており、該パイロット制御弁装置が、2つのパイロット制御ピストンと2つのパイロット制御ばねとを備えており、両パイロット制御ばねの調整によって、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧とが互いに無関係に調整されるようになっている形式のものに関する。
【0002】
このような形式のパイロット制御式の圧力遮断弁は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第4112065号明細書またはドイツ連邦共和国特許第3608100号明細書に基づき公知である。ドイツ連邦共和国特許出願公開第4112065号明細書に記載された圧力遮断弁では、パイロット制御弁装置が完全な2つのパイロット制御弁から成っている。両パイロット制御弁は、それぞれ1つの弁ハウジングと、この弁ハウジングの孔内のパイロット制御ピストンと、ばね室内に位置するパイロット制御ばねとを備えている。このパイロット制御ばねの予荷重もしくはプレロードは調整ねじによって変えることができる。両パイロット制御弁は上下に重なり合ってメイン段のハウジングに載置されている。この公知の圧力遮断弁はかなり大きく形成されていて、比較的高価である。
【0003】
ドイツ連邦共和国特許第3608100号明細書に記載された圧力遮断弁では、パイロット制御弁装置がただ1つの弁ハウジングしか有していない。この弁ハウジングには、間隔を置いて互いに平行に2つの弁孔が延びている。両弁孔はそれぞれ一方のパイロット制御ピストンを収容している。両パイロット制御ばねは弁孔の延び方向で相並んで、パイロット制御弁装置の弁ハウジングに組み付けられたカバー内に収納されている。この公知の圧力遮断弁でもパイロット制御弁装置はまだかなり手間をかけて形成されている。
【0004】
パイロット制御弁装置がただ1つのパイロット制御ピストンとパイロット制御ばねとしか有しておらず、一方のシステム限界圧の調節が常に他方のシステム限界圧の調節をも生ぜしめるパイロット制御式の圧力遮断弁も知られている。両限界圧の間の差は上側のシステム限界圧のパーセンテージである。この場合、このパーセンテージは、パイロット制御ピストンにおける面差のサイズとパイロット制御ばねのプレロードとに関連している。上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧とを互いに無関係に調整することができない、このような形式のパイロット制御式の圧力遮断弁は、たとえば同一出願人のデータシートRD26411/03.98に基づき知られている。
【0005】
本発明の課題は、請求項1の上位概念部に記載した特徴を備えたパイロット制御式の圧力遮断弁を改良して、パイロット制御弁装置がコンパクトにかつ単純に形成されていると共に廉価に製作可能であり、さらに、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧とを互いに無関係に調整することができない圧力遮断弁のパイロット制御弁装置に対して交換可能であるようにすることである。
【0006】
本発明によれば、目標とされる目的は、請求項1の特徴部に合致して、両パイロット制御ピストンと、両パイロット制御ばねと、両調整ねじとが、内外で同心的に位置して配置されており、両パイロット制御ピストンが、互いに無関係に完全に機械的に調節可能であることによって達成される。こうして、パイロット制御弁装置は極めてコンパクトに僅かな高さで形成される。ただ1つの弁ハウジングしかパイロット制御弁装置のために必要とならない。このパイロット制御弁装置は、両限界圧を互いに無関係に調整することができない従来のパイロット制御弁装置の代わりに、容易にメイン段に組み付けることができる。両パイロット制御ピストンのための2つの弁孔を備えたパイロット制御弁装置に比べて、本発明によるパイロット制御弁装置の弁ハウジングの加工は著しく簡単となる。なぜならば、ただ1つの弁孔しか両パイロット制御ピストンのために必要とならないからである。パイロット制御ピストンと、パイロット制御ばねと、調整ねじとをコンパクトに同心的に配置することによって、これまで実現することができなかったカートリッジ構造も可能となる。
【0007】
本発明によるパイロット制御式の圧力遮断弁の有利な構成は従属請求項から知ることができる。
【0008】
したがって、両パイロット制御ピストンの運動可能性に関する完全な機械的な無関連性は、請求項2によれば、外側のパイロット制御ピストンが、外側つばで、ハウジングに対して不動の2つのストッパの間に位置しており、一方のストッパが、弁ハウジング内に挿入されたブシュに形成されており、内側のパイロット制御ピストンが、ブシュを貫いていて、外側つばで、ブシュと、弁ハウジング内に挿入された別の挿入体との間に位置していることによって簡単に達成することができる。
【0009】
上側のシステム限界圧に到達した場合に第1のパイロット制御ピストンが確実に切り換えられて、システム圧が下側のシステム限界圧に減少するまで一方の切換位置にとどまっているようにするためには、請求項3によれば、第1のパイロット制御ピストンが、段付きピストンとして形成されている。段面の手前には圧力室が形成されている。この圧力室内にはメイン段の閉鎖時にポンプ圧が加えられる。圧力室は、上側のシステム限界圧への到達時に第1のパイロット制御ピストンの切換によってまたは切換のために放圧される。圧力室内に形成された圧力によって、第1のパイロット制御ピストンは段面で第1のパイロット制御ばねと同じ方向に負荷されている。第1のパイロット制御ばねの作用方向とは逆方向に第1のパイロット制御ピストンは大きな第1の作用面でシステム圧によって負荷されている。システム圧が所定の力を形成する第1の作用面と、ポンプ圧が所定の力を形成する第2の作用面との間の面差によって、上側のシステム限界圧の規定時に最小の下側のシステム限界圧が規定されている。請求項4によれば、第1のパイロット制御ピストンの段面もしくはより一般的にはポンプ圧が、ばね力と同じ方向に向けられた力を形成する、第1のパイロット制御ピストンに設けられた作用面が、システム圧が抗力を形成する大きな作用面のサイズの少なくとも1/3のサイズを有している。このようなサイズ比では、第1のパイロット制御ピストンがすでに確実に切り換えられる。請求項5によれば、段面が、大きな作用面のサイズの約2/3のサイズを有していると有利である。基本的には、段面は大きな作用面に比べて一層大きく形成されてもよい。しかし、このことは、コンパクトな構造の意味からもはや逸脱している。さらに、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧との間の所望の最大の差も可能にするためには、2/3のサイズ比で十分である。
【0010】
請求項6によれば、第2のパイロット制御ピストンが、段付きピストンとして形成されていて、段面で第2のパイロット制御ばねの作用方向にポンプ圧によって負荷されるのに対して、第2のパイロット制御ピストンは、大きな第1の作用面で第2のパイロット制御ばねの作用方向とは逆方向にシステム圧によって負荷されている。これによって、第2のパイロット制御ピストンが圧力遮断弁の全ての圧力・量範囲で確実に、第2のパイロット制御ばねによって規定された位置に到達することが確保されている。第2のパイロット制御ピストンの段面のサイズが、請求項7によれば、第2のパイロット制御ピストンの端部側の大きな作用面の5パーセントの範囲にあると有利である。
【0011】
本発明によって目標とされる目的は、両パイロット制御ピストンのどちらが、他方のパイロット制御ピストンを自分自身に収容する外側のパイロット制御ピストンとして形成されているかとは無関係に達成することができる。しかし、コンパクトな構造に関して、請求項8によれば、第1のパイロット制御ピストンが、中空ピストンとして形成されており、この中空ピストン内に第2のパイロット制御ピストンが案内されていると特に有利であると分かった。
【0012】
メイン制御ピストンを制御するためには、請求項9によれば、パイロット制御弁装置の両パイロット制御ピストンによって2つの通流横断面が制御可能であり、両通流横断面が、互いに直列にメイン制御ピストンの制御室とタンク接続部との間に配置されていると特に有利である。通流横断面を制御するためには、パイロット制御ピストンが、請求項9に記載した形式で種々異なる押圧力とパイロット制御ばねとによって負荷される。ここでは、請求項9記載の構成が、パイロット制御弁装置の、分解される構造でも、すなわち、両パイロット制御ピストンが内外に配置されていないかまたは別個の2つのパイロット制御弁さえ設けられている場合でも、予め知られているパイロット制御回路に比べて有利であると分かった。しかし、請求項9によれば、制御装置は、両パイロット制御ピストンが内外に位置して配置されていると特に有利である。なぜならば、この場合、請求項11に記載したように、メイン制御ピストンに設けられた制御室の放圧、すなわち、互いに直列に位置する両通流横断面の開放が構造上の少ない手間で可能となるからである。第1のパイロット制御ピストンが外側のパイロット制御ピストンである場合には、請求項12記載の構成において、2つの通流横断面を介した流体路が特に簡単に形成される。
【0013】
請求項14記載の構成によっても、流入通路とシステム通路との接続のための切換の確実性は高められる。なぜならば、第2のパイロット制御ピストンが第1のパイロット制御ピストンの別の貫通孔に基づきさらなるストロークを閉鎖方向に形成するからである。この場合、外側の環状室内の圧力上昇に基づき第1のパイロット制御ピストンが第2のパイロット制御ピストンよりも迅速に閉鎖方向に運動させられると、第1のパイロット制御ピストンの第1の貫通孔は、内側でまだ開放されていても、ハウジングに対して不動の制御縁部によって外側ですでにカバーされている。この場合、両パイロット制御ピストンの間の遊びならびに第1のパイロット制御ピストンとハウジングとの間の僅かな遊びは、別の貫通孔から放圧室への小さな漏れ流のために適切に使用される。この場合、この漏れ流は第1の貫通孔も取り囲むことができ、全漏れ流の一部を成している。別の貫通孔によって生ぜしめられた、システム圧の上昇に対して減少させることができる付加的な漏れ流のため、第2のパイロット制御ピストンはより大きなストロークを形成する。特に別の貫通孔に基づき、第1の貫通孔と、ハウジングに対して不動の制御縁部との間の開放横断面の誤差はもはや十分正確に許容される必要がなく、にもかかわらず、圧力遮断弁は確実に切り換えられることが分かった。
【0014】
さらに、請求項16によれば、本発明はすでに、請求項1の上位概念部に記載した相応の特徴と、請求項1の特徴部に記載した特徴とを備えたパイロット制御弁装置によってさえも実現されている。
【0015】
以下に、本発明によるパイロット制御式の圧力遮断弁の2つの実施例を図面につき詳しく説明する。
【0016】
図2に示した回路図によれば、本発明によるパイロット制御式の圧力遮断弁はメイン段10とパイロット制御弁装置11とを有している。このメイン段10とパイロット制御弁装置11とは、それぞれ一点鎖線で示した長方形によって特徴付けられている。メイン段10は、流入接続部12と、流出接続部13と、システム接続部14とを有している。このシステム接続部14からはシステム管路15が分岐している。このシステム管路15には、ハイドロリックアキュムレータ16と、ハイドロリック式の消費器を制御するための方向制御弁(図示せず)とが接続されている。流入接続部12とシステム接続部14とは逆止弁17を介して互いに接続されている。この逆止弁17は流入接続部12からシステム接続部14に向かって開放する。メイン段10にはメイン制御ピストン20が所属している。このメイン制御ピストン20によって、流入接続部12と流出接続部13との間の通流横断面が開閉制御可能となる。メイン制御ピストン20は第1の直径でメイン段10のハウジング22の孔21に案内されていて、円錐台形面23で座縁部24に載置することが可能となる。この座縁部24の直径は案内直径よりも僅かに小さく寸法設定されている。孔21は一方の側でパイロット制御弁装置11の、弁ハウジング22に載置された弁ハウジング25によって閉鎖される。この弁ハウジング25とメイン制御ピストン20との間で孔21内に制御室26が形成されている。この制御室26によって、ばね力の弱い圧縮コイルばね27が収容されている。この圧縮コイルばね27はハウジング25とメイン制御ピストン20とに支持されていて、このメイン制御ピストン20を座縁部24に向かって負荷している。メイン制御ピストン20の、座縁部24の内部に位置する端面28は、流入接続部12に対して開放する室を仕切っている。この室は、メイン制御ピストン20内に形成されたノズル29を介して制御室26に流体接続されている。
【0017】
流入接続部12にはハイドロリックポンプ30が接続されている。このハイドロリックポンプ30は電動モータ31によって駆動される。
【0018】
図1および図2に示したように、メイン制御ピストン20がその閉鎖位置を取っている場合には、ハイドロリックポンプ30によって圧送された圧力液体は逆止弁17を介してシステム管路15ひいてはハイドロリックアキュムレータ16に流入する。システム管路15から、このシステム管路15に流入する圧力媒体量よりも少ない圧力媒体量が排除されると、システム管路15内の圧力とハイドロリックアキュムレータ16内の圧力とが上昇する。いま、本発明による圧力遮断弁のメイン段10は、ハイドロリックアキュムレータ16内の圧力が上側のシステム限界圧に到達した場合にメイン制御ピストン20が開放するように制御される。引き続き、ハイドロリックポンプ30が、タンク32から吸い込まれた圧力液体を流入接続部12と、ハウジング22の座縁部24とメイン制御ピストン20の円錐台形面23との間の通流横断面と、流出接続部13とを介して循環させてタンク32に戻す。引き続き、圧力液体をハイドロリックアキュムレータ16から排除することによって、このハイドロリックアキュムレータ16内の圧力が低下する。さらに、調整された下側のシステム限界圧に到達した場合には、メイン制御ピストン20が流入接続部12と流出接続部13との間の通流横断面を閉鎖し、これによって、ハイドロリックポンプ30が再びシステム管路15内に圧力媒体を圧送する。循環での圧送時には、流入接続部12内の圧力は低くなっていて、主として、圧縮コイルばね27のばね力によって規定されている。逆止弁17は、システム管路15から圧力液体が流入接続部12にかつメイン制御ピストン20と流出接続部13とを介してタンク32に到達することを阻止している。
【0019】
メイン制御ピストン20はパイロット制御弁装置11によって制御される。このパイロット制御弁装置11は、回路技術的に見て、2つのパイロット制御弁40,41を有している。両パイロット制御弁40,41は2ポート2位置弁として形成されていて、メイン制御ピストン20に設けられた制御室26と流出接続部13との間に互いに直列に位置している。この場合、パイロット制御弁40からは放圧管路42がパイロット制御弁ハウジング25とメイン段10の弁ハウジング22とを通って流出接続部13に通じている。この場合、制御室26はパイロット制御弁41に減衰ノズル43を介して接続されている。第1のパイロット制御弁40は第1のパイロット制御ピストン44を有している。この第1のパイロット制御ピストン44は閉鎖位置の方向に第1の圧縮コイルばね45によって負荷されている。この第1の圧縮コイルばね45の予荷重もしくはプレロードは、上側のシステム限界圧を調整するために変えることができる。開放方向にパイロット制御ピストン44は大きな作用面46でアキュムレータ圧、すなわち、システム圧によって負荷される。さらに、閉鎖方向での圧縮コイルばね45と共に、作用面46のサイズの約2/3のサイズを備えた作用面47には、減衰ノズル43とパイロット制御弁41との間に形成された圧力が作用している。この圧力は、メイン制御ピストン20の静的な状態では、制御室26内の圧力とほぼ同じ大きさである。
【0020】
パイロット制御弁41は第2のパイロット制御ピストン48を有している。この第2のパイロット制御ピストン48は閉鎖方向に第2の圧縮コイルばね49によって負荷されている。この第2の圧縮コイルばね49のプレロードは、下側のシステム限界圧を調整するために可変である。開放方向にパイロット制御ピストン48は正確にパイロット制御ピストン44と同様にシステム圧によって作用面50で負荷されている。さらに、閉鎖方向での圧縮コイルばね49と共にパイロット制御ピストン48には、減衰ノズル43とパイロット制御弁41との間に形成された圧力が作用する。この圧力に対する作用面51のサイズは作用面50のサイズの約5パーセントにしか寸法設定されていない。
【0021】
圧縮コイルばね45,49が位置する室は放圧管路42に位置している。
【0022】
運転中にメイン制御ピストン20がその閉鎖位置を取っていて、ハイドロリックポンプ30によって圧送された圧力液体が逆止弁17を介してハイドロリックアキュムレータ16に到達する場合には、パイロット制御弁40はその閉鎖位置に位置しており、パイロット制御弁41はその開放位置に位置している。すなわち、制御室26が放圧管路42に対して遮断されている。制御室26内の圧力は流入接続部12内の圧力と同じ大きさである。この圧力の作用下でかつ圧縮コイルばね27の作用下でメイン制御ピストン20はその閉鎖位置を維持している。パイロット制御弁40の作用面46,47とパイロット制御弁41の作用面50,51とには実際に同一の圧力が加えられている。逆止弁17を介した圧力減少は無視することができる。ハイドロリックアキュムレータ16内の圧力が圧力媒体の流入によって上昇しかつ最終的に大きくなる。この場合、パイロット制御弁40に通流横断面が開放されるようにするためには、圧力作用面としての両作用面46,47の間の差面で十分である。作用面47に加えられている圧力が即座に減少し始めるので、パイロット制御弁40が確実にその開放位置に切り換えられる。いま、制御室26から圧力液体が両パイロット制御弁40,41と放圧管路42とを介してタンク32に流出する。メイン制御ピストン20がばね側で放圧されて開放される。流入接続部12内の圧力が、圧縮コイルばね27のプレロードによって規定された低い値に減少する。逆止弁17が閉鎖する。引き続き、ハイドロリックポンプ30によって圧送された圧力液体がハウジング22の座縁部24とメイン制御ピストン20の円錐台形面23との間の通流横断面を介してタンク32に戻される。ノズル29のハイドロリック抵抗と、圧縮コイルばね27のばね力に対する押圧等価性とによって規定された少ない制御オイル量しかパイロット制御弁装置11を介してタンク32に到達しない。パイロット制御弁40をその開放位置にもたらすことができる圧力は上側のシステム限界圧と同じ大きさである。この上側のシステム限界圧の高さは圧縮コイルばね45のプレロードによって規定されていて、このプレロードの変化によって変えることができる。
【0023】
ハイドロリックポンプ30が圧力媒体を循環させて圧送する間、ハイドロリックアキュムレータ16内の圧力はハイドロリック式の消費器に対する圧力液体の排除によって徐々に減少する。さらに、ハイドロリックアキュムレータ16内の圧力は、第2のパイロット制御弁41の作用面50に形成される力が圧縮コイルばね49のばね力よりも小さくなるほど低くなる。いまや、このばね力がパイロット制御ピストン48を閉鎖方向に運動させる。これによって、通流横断面が弁41によって閉鎖され、ノズル29を介して引き続き圧力媒体が流入する制御室26内でひいてはパイロット制御弁40,41の作用面47,51でも圧力が増加する。パイロット制御ピストン48の作用面51での圧力増加によって、パイロット制御弁41は確実に閉鎖される。制御室26内の圧力は流入接続部12内の圧力と同じ大きさであるので、メイン制御ピストン20は、圧縮コイルばね27の作用下でかつ座縁部24の外部で余り面に作用するポンプ圧下で閉鎖する。したがって、流入接続部12内の圧力と、制御室26内の圧力と、作用面47,51に加えられる圧力とがシステム圧に上昇する。このシステム圧は目下下側のシステム限界圧と同じ大きさである。この下側のシステム限界圧に作用面47で到達する前にすでに、パイロット制御弁40もその閉鎖位置に到達している。ハイドロリックアキュムレータ16への圧力液体の流入によってシステム圧が増加する。この場合、作用面50に比べて極めて小さな作用面51のため、パイロット制御弁41を再びその開放位置にもたらすためには、下側のシステム限界圧を上回る僅かな上昇で十分である。このことは、メイン制御ピストン20に影響を与えないままである。なぜならば、パイロット制御弁40がすでにその閉鎖位置に位置していて、制御室26の放圧を阻止しているからである。システム圧が再び上側のシステム限界圧と同じ高さになった場合に初めて、パイロット制御弁40が再びその開放位置に切り換えられる。
【0024】
開放位置から閉鎖位置へのパイロット制御弁40の確実なかつ迅速な切換のためには、作用面47が作用面46のサイズの少なくとも1/3のサイズに寸法設定されていることが望ましい。さらに、圧縮コイルばね45の調整によって上側のシステム限界圧が調整されている場合には、面46のサイズに対する面47のサイズの比率に基づき、圧縮コイルばね45がパイロット制御弁40を作用面47の負荷軽減時にパイロット制御弁41の切換動作なしでも閉鎖位置にもたらすことができる、作用面46に作用する圧力が形成される。したがって、この圧力は、上側のシステム限界圧が与えられた場合に獲得することができる最小の下側のシステム限界圧を成している。面47と面46との間の比率が、たとえば1/3であると、上側のシステム限界圧が210barに調整されている場合には、最小の下側のシステム限界圧は140barとなる。面46に対する面47の比率が、有利には2/3であると、上側のシステム限界圧が210barに調整されている場合には、最小の下側のシステム限界圧は70barとなる。このスパン内で下側のシステム限界圧は圧縮コイルばね49の調整によって調整することができる。しかし、作用面51の存在によって、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧との間の最小の間隔に対する制限も与えられている。
【0025】
構造的に見て、両パイロット制御弁40,41は極めてコンパクトに内外に組み込まれているので、両パイロット制御弁40,41は、特に図1に示した断面図から明らかであるように、ただ1つの弁であるように思われる。ちなみに、図1には、メイン段11の構成部材と、逆止弁17と、ハイドロリックアキュムレータ16と、ハイドロリックポンプ30と、電動モータ31とが図2に類似して示してあり、図2と同じ符号を備えている。図1に示したパイロット制御弁装置11はプレート状の弁ハウジング25を有している。この弁ハウジング25には側面から大容積の盲孔55が加工成形されている。この盲孔55の中心には、複数回段付けされた弁孔56が開口している。この弁孔56は、盲孔55とは反対の側に位置する側面にその最大の直径を有していて、そこで閉鎖ねじ57によって閉鎖されている。弁孔56は最小の直径を直接盲孔55の底部58に続いて有している。弁孔56には直接第1のパイロット制御ピストン44として、段付けされた中空ピストンが案内されている。この中空ピストンは弁孔56から盲孔55内に突入している。パイロット制御ピストン44の、閉鎖ねじ57から離れる方向に向けられた段面59と、弁孔56の、軸方向で向かい合って位置する段面47との間には環状室61が形成されている。この環状室61には半径方向で、弁ハウジング25を通って延びる通路62が開口している。この通路62を介して環状室61は、メイン制御ピストン20に設けられた制御室26に流体接続されている。この場合、減衰ノズル43は通路62にねじ込まれている。環状室61内に形成された圧力によって、パイロット制御ピストン44は、弁孔56の段面47と同じ大きさである生ぜしめられた作用面で閉鎖ねじ57に向かって負荷される。
【0026】
閉鎖ねじ57に向かって、パイロット制御ピストン44の、段面59の外径を備えた区分に外側つば63が続いている。この外側つば63によってパイロット制御ピストン44は、一方では閉鎖ねじ57に向かって、孔56内に挿入されて定置に保持されたブシュ64に当接することができ、逆方向では弁孔56の別の段部65に当接することができる。外側つば63の軸方向の両ストッパと軸方向の延在長さとによって、パイロット制御ピストン44の移動ストロークが規定されている。ブシュ64と閉鎖ねじ57との間には別のブシュ66が位置している。このブシュ66は閉鎖ねじ57によってブシュ64に向かって押圧され、さらに、弁孔56の一方の段部に向かって押圧される。
【0027】
第1のパイロット制御ピストン44は中心に、一貫して延びる軸方向孔69を有している。この軸方向孔69内では第2のパイロット制御ピストン48が軸方向に移動可能である。軸方向孔69は、大きい方の直径の孔区分と小さい方の直径の孔区分とを備えた段孔として形成されている。大きい方の直径の孔区分は、パイロット制御ピストン44の、ブシュ64に面した側の端面で外向きに開放しており、小さい方の直径の孔区分はハウジング25の盲孔55に向かって開放している。孔69の、パイロット制御ピストン44に設けられた段面51に内外で移行する両孔区分の横断面は互いに約5パーセントだけしか異なっていない。小さい方の直径を備えた孔区分の内部では、軸方向孔69が、軸方向で同じ高さに位置する複数の貫通孔70を介してパイロット制御ピストン44の外面に接続されている。図1に示したように、パイロット制御ピストン44がブシュ64に接触している場合には、貫通孔70は、弁孔56の、この弁孔56の段面47と盲孔55の底部58との間に位置する壁区分によって外側でカバーされている。盲孔55の底部58と弁孔56との間の縁部はハウジングに対して不動の制御縁部71を形成している。この制御縁部71は貫通孔70と協働する。制御縁部71が貫通孔70によって通過され、これによって、弁スプール44がブシュ64から離れる方向でハウジング25の段部65に移動させられた場合に制御縁部71は貫通孔70から盲孔55への通流横断面を形成している。
【0028】
段付けされた軸方向孔69に相応してパイロット制御ピストン48が段付けされている。このパイロット制御ピストン48は、一方の案内区分を小さい方の直径の孔区分の領域に有していて、僅かに大きな直径を備えた案内区分を大きい方の直径の孔区分に有している。両案内区分は互いに十分に間隔を置いて配置されている。この場合、両案内区分の間のピストン区分の直径は小さい方の案内区分の直径に比べてさらに減径されている。これによって、段部51により、半径方向で外側のパイロット制御ピストン44と内側のパイロット制御ピストン48との間にかつ軸方向で両案内区分の間に環状室72が形成される。この環状室72は、パイロット制御ピストン44に設けられた半径方向孔73を介して常に環状室61にひいてはメイン制御ピストン20に設けられた制御室26に流体接続されている。環状室72内に加えられる圧力は、パイロット制御ピストン48の、パイロット制御ピストン44の段面51のサイズに相当する環状面に、閉鎖ねじ57に向かって作用する力を形成する。パイロット制御ピストン48の小さい方の直径の案内区分の、環状室72に面した側の端面に設けられた外縁部74は、パイロット制御ピストン44に設けられた貫通孔70と協働する制御縁部を形成している。この制御縁部は、図1に示したパイロット制御ピストン48の切換位置では、パイロット制御ピストン44に設けられた段面51と貫通孔70との間に位置していて、パイロット制御ピストン48の別の切換位置では、パイロット制御ピストン44の目下の切換位置とは無関係に、環状室72と貫通孔70との間の開放した流体接続が生ぜしめられるまで移動させられている。
【0029】
第2のパイロット制御ピストン48は閉鎖ねじ57に向かってパイロット制御ピストン44を越えて張り出していて、ブシュ64の内側つばを貫いていて、この内側つばとブシュ66との間にヘッド75で収容されている。
【0030】
ブシュ66は外面に旋削加工部76を備えている。この旋削加工部76はハウジング25の孔77に向かって開放している。この孔77はシステム管路15ひいてはハイドロリックアキュムレータ16に流体接続されている。ブシュ64,66に設けられた半径方向孔と軸方向孔とを介して、パイロット制御ピストン44,48の、閉鎖ねじ57に面した側の終端面は、旋削加工部76内に加えられた圧力、すなわち、システム圧にさらされている。この圧力はパイロット制御ピストン44,48に、このパイロット制御ピストン44,48をブシュ64;66から離れる方向で盲孔55に向かって負荷する力を形成している。この場合、パイロット制御ピストン44に設けられた作用面は、軸方向孔69の大きい方の区分の直径と同じ大きさに寸法設定された内径と、ハウジング25の段面47の外径と同じ大きさに寸法設定された外径とを備えた環状面と同じ大きさである。パイロット制御ピストン48に設けられた作用面はこのピストン48の大きい方の案内区分の横断面と同じ大きさである。
【0031】
盲孔55内には2つのパイロット制御ばね45,49が位置している。両パイロット制御ばね45,49は両パイロット制御ピストン44,48と同様に内外で同心的に配置されている。外側のパイロット制御ばね45はばね受け77を介して第1のパイロット制御ピストン44に、このパイロット制御ピストン44を閉鎖ねじ57に向かって負荷して支持されている。他方で外側のパイロット制御ばね45は調整ねじ78に支持されている。この調整ねじ78は盲孔55にねじ込まれている。内側のパイロット制御ばね49はばね受け79を介して、パイロット制御ピストン44を越えて張り出したパイロット制御ピストン48に支持されていて、このパイロット制御ピストン48を同じく閉鎖ねじ57に向かって負荷している。さらに、パイロット制御ばね49は調整ねじ80に支持されている。この調整ねじ80は調整ねじ78の中心にねじ込まれていて、ねじりによって調整ねじ78に対して軸方向で調節することができる。
【0032】
盲孔55は放圧通路42の一部を成している。この放圧通路42には、ハウジング25に設けられた横方向孔81も所属している。この横方向孔81を介して放圧流体路がタンク32に通じている。
【0033】
図1では、パイロット制御ピストン44,48が、図2に回路図で示した切換位置を取っている。パイロット制御ピストン44に設けられた貫通孔70は内側でパイロット制御ピストン48によってカバーされていて、外側でハウジング25によってカバーされている。メイン制御ピストン20に設けられた制御室26と環状室61,72とにはポンプ圧が形成されている。このポンプ圧はパイロット制御ピストン48を、面51のサイズを備えた面でパイロット制御ばね49と同じ方向に負荷している。ポンプ圧がパイロット制御ピストン44に作用する生ぜしめられた作用面は面47のサイズに正確に相当しておらず、面47に比べて面51だけ減少させられている。しかし、便宜上、弁孔56の相応の段部が、図2に示した符号47を備えている。なぜならば、面51は面47に比べて極めて小さく寸法設定されていて、弁の質的な理解に対して無視することができるからである。逆方向では、パイロット制御ピストン44,48が、すでに説明した作用面でシステム圧によって負荷される。この圧力は、ハイドロリックアキュムレータ16が負荷される場合に実際にポンプ圧と同じ大きさである。
【0034】
したがって、最初の負荷時では、システム圧が、面50から面51だけ差し引いた大きさの面にパイロット制御ばね49のばね力と同じ力を形成する程度に高い場合に、パイロット制御ピストン48が、図1に示した切換位置から別の切換位置に切り換えられる。これによって、パイロット制御ピストン44に設けられた貫通孔70が内側で環状室72に向かって、ひいてはメイン制御ピストン20に設けられた制御室26に向かって開放される。システム圧が、パイロット制御ピストン44の面46から面47だけ差し引いた面にパイロット制御ばね45のばね力と同じ大きさである力を形成する程度に高く上昇させられている場合には、パイロット制御ピストン44が、図1に示した位置から第2の切換位置の方向に運動させられる。この場合、貫通孔70は外側でも開放されるので、圧力流体は環状室61から半径方向孔73と、環状室72と、貫通孔70とを介して盲孔55内に流出することができ、そこからタンク32内に流出することができる。これにより生ぜしめられる環状室61内の圧力減少によって、パイロット制御ピストン44が迅速に切り換えられる。いま、環状室61,72内にはタンク圧が加えられている。システム圧がパイロット制御ピストン48に作用する作用面はパイロット制御ピストン48の大きい方の案内区分の横断面と同じ大きさである。相応して、パイロット制御ばね49に抗して作用する押圧力もハイドロリックアキュムレータ16の最初の負荷時よりも大きく規定されている。したがって、パイロット制御ピストン48は、このパイロット制御ピストン48をパイロット制御ばね49に抗して、図1に示していない切換位置にもたらすためにハイドロリックアキュムレータ16の最初の負荷時の圧力で十分である圧力よりもやや低い圧力で、図1に示した切換位置に戻される。下側のシステム限界圧への到達時にパイロット制御ピストン48が戻されると、パイロット制御ピストン44に設けられた貫通孔70が内側で閉鎖されるので、環状室61,72内の圧力が再びポンプ30からメイン制御ピストン20への流入通路内の圧力と同じ大きさになる。したがって、メイン制御ピストン20が流入通路とタンク32との間の接続部を閉鎖する。流入通路内の圧力と環状室61,72内の圧力とはシステム圧に上昇する。これによって、パイロット制御ピストン44も再び、図1に示した切換位置に戻される。このことは、パイロット制御ピストン48が再びばね49に抗して、貫通孔70を内側で再び開放する別の切換位置に移動させられる場合よりも早期に行われる。
【0035】
図3および図4に示した実施例は図1に示した実施例とほぼ同じである。相応して、パイロット制御ピストンおよび種々異なる孔および室には図1と同じ符号が使用してある。また、以下では、違いしか説明しないことにする。その他に関しては、図1に対する説明に記載してある。
【0036】
第1の違いは、いま、第1のパイロット制御ピストン44が、図1に示した実施例のように、直接プレート状のハウジング内で走行せず、パイロット制御弁がカートリッジ構造で形成されていて、弁スリーブ85を有していることにある。この弁スリーブ85はピストンとばねとを収容していて、弁プレート86にねじ込まれている。
【0037】
さらに、第1のパイロット制御ピストン44は、図1に示した貫通孔70に相当する、同一の半径方向平面に均一に全周にわたって分配された同じ大きさの4つの孔84の領域により小さな直径の別の孔87を有している。この孔87は、周方向で見て、2つの孔84の間の中央に位置しているものの、孔84に対して軸方向で、パイロット制御ピストン44の軸方向孔69に設けられた段部に向かってずらされている。これによって、制御縁部74は、孔84が内側ですでにカバーされている場合に孔87を内側でなお部分的に開放したままにしておく。本発明では、孔84の直径は1.2mmに寸法設定されていて、孔87の直径は0.7mmに寸法設定されている。
【0038】
上側のシステム限界圧に到達しかつ弁が、流入通路を流出通路に接続している状態に位置している場合には、両パイロット制御ピストン44,48は右方にストッパにまで移動させられている。下側のシステム限界圧への到達後の戻し段階では、まず第2のパイロット制御ピストン48が左方に移動させられ、内側で孔84を閉鎖するので、環状室61内で圧力が上昇する。この環状室61内には、パイロット制御ピストン44が戻るように、上側のシステム限界圧と下側のシステム限界圧に関連した規定された圧力が達成されなければならない。第1実施例に比べて孔87のため増加させられた漏れのため、第2のパイロット制御ピストン48は引き続き運動させられて孔87をも閉鎖する。環状室61内の圧力が上昇する。この場合、規定された圧力が達成されると、第1のパイロット制御ピストン44が左方に運動させられ、孔84が外側でも閉鎖される。その後、メイン制御ピストン20が閉鎖し、アキュムレータ圧が上昇する。
【0039】
アキュムレータ圧のある程度の上昇後、ヘッド75がブシュ64に接触している右側の終端位置に第2のパイロット制御ピストン48が再び切り換えられる。孔87によって、孔84のサイズおよび位置における誤差に対するメイン制御ピストン20の閉鎖動作の感度が孔87なしの解決手段に比べて低減されていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】
パイロット制御弁装置の第1実施例の縦断面図である。
【図2】
図1に示した実施例の回路図である。
【図3】
第1のパイロット制御ピストンの壁に設けられた、内側の第2のパイロット制御ピストンによって影響を与えることができる別の孔の点で第1実施例と異なる第2実施例を示す図である。
【図4】
ハウジングに対して不動の制御縁部および第2のパイロット制御ピストンに設けられた制御縁部と協働する孔の領域における、図3に示した外側のパイロット制御ピストンの展開図である。
【符号の説明】
10 メイン段、 11 パイロット制御弁装置、 12 流入接続部、 13 流出接続部、 14 システム接続部、 15 システム管路、 16 ハイドロリックアキュムレータ、 17 逆止弁、 20 メイン制御ピストン、 21 孔、 22 弁ハウジング、 23 円錐台形面、 24 座縁部、 25 弁ハウジング、 26 制御室、 27 圧縮コイルばね、 28 端面、 29 ノズル、 30 ハイドロリックポンプ、 31 電動モータ、 32 タンク、 40 パイロット制御弁、 41 パイロット制御弁、 42 放圧管路、 43 減衰ノズル、 44 パイロット制御ピストン、 45 圧縮コイルばね、 46 作用面、 47 作用面、 48 パイロット制御ピストン、 49 圧縮コイルばね、 50 作用面、 51 作用面、 55 盲孔、 56 弁孔、 57 閉鎖ねじ、 58 底部、 59 段面、 61 環状室、 62 通路、 63 外側つば、 64 ブシュ、 65 段部、 66 ブシュ、 69 軸方向孔、 70 貫通孔、 71 制御縁部、 72 環状室、 73 半径方向孔、 74 制御縁部、 75 ヘッド、 76 旋削加工部、 77 孔またはばね受け、 78 調整ねじ、 79 ばね受け、 80 調整ねじ、 81 横方向孔、 84 孔、 85 弁スリーブ、 86 弁プレート、 87 孔

Claims (16)

  1. パイロット制御式の圧力遮断弁であって、メイン制御ピストン(20)と、パイロット制御弁装置(11)とが設けられており、メイン制御ピストン(20)が、ハイドロリックシステムに圧力液体を供給することができる流入通路(12)を、ハイドロリックシステム内の上側のシステム限界圧への到達時に第1の切換位置を取ることによって流出通路(13)に接続するようになっていて、下側のシステム限界圧への到達時に第2の切換位置を取ることによって流出通路(13)から分離するようになっており、パイロット制御弁装置(11)によって、メイン制御ピストン(20)を制御するために、該メイン制御ピストン(20)に隣接した制御室(26)の流体接続が可変であり、パイロット制御弁装置(11)が、弁ハウジング(25,85)と、該弁ハウジング(25,85)内に収納されて、第1のパイロット制御ピストン(44)と、第2のパイロット制御ピストン(48)と、第1のパイロット制御ばね(45)と、第2のパイロット制御ばね(49)と、第1の調整ねじ(78)と、第2の調整ねじ(80)とを有しており、第1のパイロット制御ばね(45)に抗して第1のパイロット制御ピストン(44)が、ハイドロリック式に第1の切換位置から第2の切換位置に調節可能であり、第2のパイロット制御ばね(49)に抗して第2のパイロット制御ピストン(48)が、ハイドロリック式に第1の切換位置から第2の切換位置に調節可能であり、第1の調整ねじ(78)によって、上側のシステム限界圧を調整するために、第1のパイロット制御ばね(45)が調整可能であり、第2の調整ねじ(80)によって、下側のシステム限界圧を調整するために、第2のパイロット制御ばね(49)が調整可能である形式のものにおいて、
    両パイロット制御ピストン(44,48)と、両パイロット制御ばね(45,49)と、両調整ねじ(78,80)とが、内外で同心的に位置して配置されており、両パイロット制御ピストン(44,48)が、互いに無関係に完全に機械的に調節可能であることを特徴とする、パイロット制御式の圧力遮断弁。
  2. 外側のパイロット制御ピストン(44)が、外側つば(63)で、ハウジングに対して不動の2つのストッパ(64,65)の間に位置しており、一方のストッパが、弁ハウジング(25,85)内に挿入されたブシュ(64)に形成されており、内側のパイロット制御ピストン(48)が、ブシュ(64)を貫いていて、外側つば(75)で、ブシュ(64)と、弁ハウジング(25)内に挿入された別の挿入体(66)との間に位置している、請求項1記載の圧力遮断弁。
  3. 第1のパイロット制御ピストン(44)が、段付きピストンとして形成されていて、段面の手前に圧力室(61)を形成しており、第1のパイロット制御ピストン(44)が、圧力室(61)内に形成された圧力によって第2の作用面(47)で第1のパイロット制御ばね(45)と同じ方向に負荷されており、第1のパイロット制御ピストン(44)が、大きな第1の作用面(46)でシステム圧によって第1のパイロット制御ばね(45)の作用方向とは逆方向に負荷されている、請求項1または2記載の圧力遮断弁。
  4. 第1のパイロット制御ピストン(44)の第2の作用面(47)が、第1の作用面(46)のサイズの少なくとも1/3のサイズを有している、請求項3記載の圧力遮断弁。
  5. 第1のパイロット制御ピストン(44)の第2の作用面(47)が、第1の作用面(46)のサイズの約2/3のサイズを有している、請求項3または4記載の圧力遮断弁。
  6. 第2のパイロット制御ピストン(48)が、段付きピストンとして形成されていて、第2の作用面(51)で第2のパイロット制御ばね(49)の作用方向に圧力負荷されているのに対して、第2のパイロット制御ピストン(48)が、大きな第1の作用面(50)でシステム圧によって第2のパイロット制御ばね(49)の作用方向とは逆方向に負荷されている、請求項1から5までのいずれか1項記載の圧力遮断弁。
  7. 第2の作用面(51)のサイズが、第2のパイロット制御ピストン(48)の第1の作用面(50)の5パーセントの範囲にある、請求項6記載の圧力遮断弁。
  8. 第1のパイロット制御ピストン(44)が、中空ピストンとして形成されており、第2のパイロット制御ピストン(48)が、第1のパイロット制御ピストン(44)内に案内されている、請求項1から7までのいずれか1項記載の圧力遮断弁。
  9. パイロット制御弁装置(11)の両パイロット制御ピストン(44,48)によって2つの通流横断面が制御可能であり、両通流横断面が、互いに直列にメイン制御ピストン(20)の制御室(26)とタンク接続部(13)との間に配置されており、第1のパイロット制御ピストン(44)が、該パイロット制御ピストン(44)によって制御可能な通流横断面の開放の方向に第1の作用面(46)でシステム圧によって負荷可能であり、通流横断面の閉鎖の方向に、メイン制御ピストン(20)の制御室(26)内に形成された圧力によって、第1の作用面(46)よりも小さく寸法設定された第2の作用面(47)でかつ第1のパイロット制御ばね(45)によって負荷可能であり、第2のパイロット制御ピストン(48)が、該パイロット制御ピストン(48)によって制御可能な通流横断面の開放の方向に作用面(50)でシステム圧によって負荷可能であり、通流横断面の閉鎖の方向に第2のパイロット制御ばね(49)によって負荷可能である、請求項1から8までのいずれか1項記載の圧力遮断弁。
  10. 第2のパイロット制御ピストン(48)が、第1の作用面(50)よりも著しく小さく寸法設定された第2の作用面(51)で通流横断面の閉鎖の方向に、メイン制御ピストン(20)の制御室(26)内に形成された圧力によって負荷可能である、請求項9記載の圧力遮断弁。
  11. 外側のパイロット制御ピストン(44)が、その壁に少なくとも1つの貫通孔(70,84)を有しており、該貫通孔(70,84)が、外側のパイロット制御ピストン(44)の閉鎖位置で、ハウジングに対して不動の制御縁部(71)によって外側でカバーされていて、外側のパイロット制御ピストン(44)の開放位置で放圧室(55)に向かって開放しており、内側のパイロット制御ピストン(48)が、制御縁部(74)を有しており、該制御縁部(74)によって、内側のパイロット制御ピストン(48)の閉鎖位置で、外側のパイロット制御ピストン(44)に設けられた貫通孔(70,84)が、外側のパイロット制御ピストン(44)の位置とは無関係に内側でカバーされているのに対して、内側のパイロット制御ピストン(48)の開放位置で外側のパイロット制御ピストン(44)の貫通孔(70,84)が、外側のパイロット制御ピストン(44)の位置とは無関係に内側で環状室(72)に向かって開放しており、該環状室(72)が、両パイロット制御ピストン(44,48)の間に形成されていて、メイン制御ピストン(20)に設けられた制御室(26)に、外側のパイロット制御ピストン(44)に設けられた別の貫通孔(73)を介して流体接続されている、請求項9または10記載の圧力遮断弁。
  12. 軸方向で第1のパイロット制御ピストン(44)の段部と弁ハウジング(25)の段部(47)との間に外側の環状室(61)が形成されており、該環状室(61)に、弁ハウジング(25)を貫いて、メイン制御ピストン(20)に設けられた制御室(26)に通じる通路(62)が開口しており、第2のパイロット制御ピストン(48)に設けられた環状の切欠きによって、第1のパイロット制御ピストン(44)と第2のパイロット制御ピストン(48)との間に内側の環状室(72)が形成されており、該環状室(72)が、外側のパイロット制御ピストン(44)に設けられた少なくとも1つの半径方向孔(73)を介して外側の環状室(61)に流体接続されており、第2のパイロット制御ピストン(48)の、環状の切欠きを仕切る制御縁部(74)が、第1のパイロット制御ピストン(44)に設けられた、外側で放圧室(55)に向かって開放され得る貫通孔(70,85)を通過することができるようになっている、請求項8または11記載の圧力遮断弁。
  13. 第2のパイロット制御ピストン(48)が、制御縁部(74)に、規定された直径を有していて、環状の切欠きの他方の側に、前記直径に比べて僅かに大きな直径を有している、請求項12記載の圧力遮断弁。
  14. 第1のパイロット制御ピストン(44)が、その壁に少なくとも1つの別の貫通孔(87)を有しており、該貫通孔(87)が、第1のパイロット制御ピストン(44)の全ての位置で外側でカバーされており、内側の環状室(72)に通じる貫通孔(87)の開放横断面に、第1のパイロット制御ピストン(44)に対して相対的に第2のパイロット制御ピストン(48)の制御縁部(74)の位置によって影響を与えることができるようになっている、請求項12または13記載の圧力遮断弁。
  15. 放圧室(55)に向かって開放され得る貫通孔(84)が、同一の半径方向平面に位置しかつ互いに同じ角度間隔を置いて配置された同じ大きさの第1の孔として形成されており、第1のパイロット制御ピストン(44)に設けられた別の貫通孔(87)が、第2の孔として形成されており、該孔の直径が、第1の孔(84)の直径よりも小さく寸法設定されており、第2の孔(87)が、放圧室(55)から離れる方向で第1の孔(84)を最高でも該孔(84)の直径の半分だけ越えている、請求項14記載の圧力遮断弁。
  16. 請求項1の上位概念部に記載した特徴を備えた、パイロット制御式の圧力遮断弁に用いられるパイロット制御弁装置において、請求項1の特徴部に記載した特徴または請求項2から15までのいずれか1項記載の特徴が設けられていることを特徴とする、パイロット制御弁装置。
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