JP2006526744A

JP2006526744A - 流体圧制御装置

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Publication number: JP2006526744A
Application number: JP2006508226A
Authority: JP
Inventors: カウスウォルフガング
Original assignee: ボッシュレックスロスアーゲー
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: EP1629156B1; EP1629156A1; US7395662B2; US20060218914A1; ATE343687T1; DE502004001862D1; WO2004109019A1; DE10325295A1; JP5081447B2

Abstract

コンシューマの制御のための流体圧制御装置であって、下流にＬＵＤＶ圧力補償弁を有する機械的に作動される少なくとも１つの連続可変分配弁を有する流体圧制御装置を開示する。コンシューマをロックするために、圧力補償弁ピストンを閉位置に保持するばねを備えた制御装置が設けられている。また、全てのコンシューマの最高負荷圧力を伝えるＬＳラインが流量調整弁によってタンクに接続され、ポンプ制御装置はポンプ流量を減少させることにより流量調整弁によって開放することもできる。本発明によれば、ＬＵＤＶ圧力補償弁はノズルによって圧力補償され、ＬＳラインとポンプの下流および圧力補償弁の出口の上流の圧力媒体流路の部分との間の接続がノズルを介して発生する。ノズルは、好ましくは圧力補償弁ピストンに組み込まれている。

Description

本発明は、請求項１の前文に係るコンシューマの負荷独立制御のための流体圧制御装置に関する。

ミニショベル（掘削機）等の移動機械には、１つのポンプの圧力媒体の流れを接続された複数のコンシューマに負荷とは独立して分配する流体圧制御装置が設けられることが多くなっている。これらのコンシューマは、例えば、それぞれが１つのコンシューマに対応する複数のバルブディスクを含む負荷圧力独立流量分配（ＬＵＤＶ）制御ブロックによって制御される。各バルブディスクには、圧力を補償するＬＵＤＶ圧力補償弁を備えた連続可変分配弁が設けられる。コンシューマに流れる圧力媒体は、連続可変分配弁によって形成された絞りオリフィスを最初に通過し、次に圧力補償弁を通過する。圧力補償弁の制御ピストンには、絞りオリフィスと圧力補償弁との間の圧力が前面側に印加される。この圧力は、絞りオリフィスの上流の負荷圧力とポンプ圧力からほぼ独立した圧力低下によってポンプ圧力と相対的に減少する。閉方向には、同時に作動させた全ての流体圧コンシューマの最大負荷圧力が圧力補償弁の制御ピストンに印加される。すなわち、最大負荷圧力が絞りオリフィスと圧力補償弁との間にも発生し、絞りオリフィスの断面が増加して対応するポンプの最大ポンプ量に達したときに、同時に作動させた全ての流体圧コンシューマに流れる圧力媒体の一部がコンシューマの各負荷圧力とは独立して同じ割合で減少する。

ミニショベルの場合には、ブーム、ショベル、ポスト、回転の作動機能は流体圧パイロット装置で作動させ、駆動、座屈、ブレード、ハンマーの機能は通常はコストの観点から機械的に作動させる場合が多い。機械的および流体圧で作動させた機能を遮断させるために、ドライバーが運転席を離れる際に作動させなければならない安全手段が法的に定められている。流体圧で作動させた機能を遮断することは、パイロット装置への制御油の供給を遮断するだけであるため比較的簡単である。しかし、機械的に作動させた機能をロックすることは難しい。機械的な正作動または負作動ロックを使用することが知られているが、実現するには比較的コストがかかる。

米国特許第６，５２６，７４７Ｂ２号は、流体圧的および機械的に作動させた機能を、ポンプ圧力をＬＵＤＶポンプ補償弁に閉方向に印加することによってロックし、コンシューマへの圧力媒体の供給を遮断する解決手段を開示している。このポンプ圧力は、全てのコンシューマに共通の制御ブロックの負荷圧力ラインの分配弁を介して安全手段を作動させると作用し、分配弁は遮断弁によって作動し、制御油供給源の圧力を分配弁を切り替えるために使用する。しかし、そのような解決手段では回路の点で相当な工夫が必要となる。

本発明の目的は、機械的に作動させたコンシューマのロックを簡素化した流体圧制御装置を提供することにある。

この目的は、請求項１の特徴を有する流体圧制御装置によって達成される。

本発明によれば、機械的に作動される分配弁に対応するＬＵＤＶ圧力補償弁が、閉方向に作用するばねによってロードされている。また、全てのコンシューマに共通な負荷圧力検出ラインが流量調整弁を介してタンクに接続され、少量の制御油がタンクに向かって絶えず流れている。この負荷圧力ラインには安全弁が配置されており、安全弁によって負荷圧力検出ラインから流量調整弁への接続をロックすることができる。オンオフ弁の上流の領域は、ポンプとＬＵＤＶ圧力補償弁との間で圧力媒体流路の一部にノズルを介して接続されている。

安全弁を停止位置に切り替えると、負荷圧力検出ラインからタンクへの接続がロックされ、ノズルを介してタップされた（取り出された）圧力が負荷圧力検出ラインに接続された後部制御室に作用し、ＬＵＤＶ圧力補償弁が閉位置に切り替えられる。負荷圧力検出ラインは、流量調整弁の下流でポンプ制御装置に接続されている。負荷圧力検出ラインをロックした後に、ポンプ制御装置の制御圧力もタンクに向かって低下し、ポンプは予備圧力のみを発生することができる。

本発明に係る解決手段は、非常に簡単な構造と優れた応答性の点で優れている。

本発明の２つの好ましい実施形態では、安全弁の上流に配置されたノズルが圧力補償弁に組み込まれ、圧力補償弁の入口に印加された圧力がノズルによって後部制御室に送られ、圧力補償弁ピストンは圧力補償され、ばねの力によって閉じられる。

代替手段では、このノズルは、分配弁の上流の領域から安全弁の上流の領域に延びる分岐ラインに設けられる。この場合、分配弁の上流に印加されたポンプ圧力は後部圧力室に送られる。

本発明の一実施形態では、コンシューマに圧力を供給するポンプは、負荷圧力検出ラインの負荷圧力に応じて制御される差圧調整弁を備えた定容量形ポンプである。

本発明の特に好ましい実施形態では、流体圧作動される各コンシューマは、別々の制御油供給源を備えたパイロット装置によって制御される。

制御油供給源には遮断弁が設けられ、流体圧作動されたコンシューマをロックするためにパイロット装置の制御油供給源が遮断され、スライド弁がばねでバイアスされたホーム位置に戻る。本発明によれば、安全弁は遮断弁を切り替えることによっても作動される。

本発明のその他の利点はさらなる従属請求項の主題である。

以下、本発明の好適な実施形態を概略図面を参照して詳細に説明する。

図１は移動機械の制御装置を示しており、可動掘削機等の移動機械はバルブディスク２、４を含む制御ブロック１によって制御することができる。図示する実施形態では、走行駆動装置の流体圧モーター６等のコンシューマの機能は作動レバーによって機械的に作動させ、ブームを作動させる流体圧シリンダー８等の別のコンシューマの機能は流体圧で作動させる。

図示する実施形態では、制御ブロック１には固定容量形ポンプ１０によって圧力媒体が供給され、固定容量形ポンプ１０のポンプ流れは、作動コンシューマの最大負荷圧力に応じて差圧調整弁１２によって制御される。この負荷圧力は、ＬＳライン１４を介して差圧調整弁１２の閉方向に作用する制御面に印加される。一方、ポンプ圧力が差圧調整弁１２の開方向に作用する制御面に印加される。

バルブディスク２、４のそれぞれは、方向部材２０、２２と速度部材１８とを有する連続可変分配弁１６を含む。方向部材２０、２２はコンシューマとの間の圧力媒体の流れを制御し、速度部材１８は絞りオリフィスを開くことによって調整することができる圧力媒体の流量を決定する。絞りオリフィスの下流にはＬＵＤＶ圧力補償弁２４が設けられ、圧力補償弁２４は、最初に説明したように絞りオリフィスの上流の圧力低下を負荷とは独立して一定に保つ。制御位置では、対応するコンシューマの負荷圧力が開位置にある各圧力補償弁２４に印加され、閉位置ではＬＳライン１４によってタップされる最大負荷圧力が印加される。

図１に示す回路では、バルブディスク２の分配弁１６は、例えば、作動レバーによって機械的に作動させ、バルブディスク４の分配弁１６はパイロット装置２６によって作動させる。パイロット装置２６は、制御油供給源２８からの圧力が入口に印加され、出口ではパイロット装置２６の調整に応じて制御圧力を発生する減圧弁からなり、制御圧力は、分配弁１６を作動させるためにバルブディスク４の分配弁１６の制御室３１、３３に印加される。制御油供給源２８とパイロット装置２６との間の領域には、タンクＴに制御油供給源２８を接続することができる電気的に作動する遮断弁３０が設けられている。作動位置では、パイロット装置２６に制御油が供給されるように遮断弁３０が切り替えられる。

遮断弁３０の下流の領域は、制御ライン３２を介して、２／２ポート分配弁として形成された安全弁３４の制御室に接続されている。安全弁３４は、ＬＳライン１４が遮断される切替位置にばねによってバイアスされている。遮断弁３０を通過位置に切り替えることによって、制御油供給源２８から供給される制御油供給圧力が安全弁３４の制御室に作用し、安全弁３４がばねの力に抗して通過位置に切り替えられる。

安全弁３４と差圧調整弁１２との間の領域には、ＬＳライン１４をタンクＴに接続する流量調整弁３６が配置されている。すなわち、安全弁３４の開位置では、流量調整弁３６の調整に応じた一定量の制御油がＬＳラインを介してタンクＴに流れる。ＬＳライン１４の圧力は、流量調整弁３６と安全弁３４との間に配置された圧力制限弁３７によって制限される。

図２の拡大図によってバルブディスク２の構造について説明する。

上述したバルブディスク２、４のそれぞれは、ポンプ圧力が印加される圧力接続Ｐと、タンクに接続されたタンク接続Ｓと、ＬＳライン１４に接続されたＬＳ接続ＬＳと、コンシューマ（この場合は流体圧モーター６）に接続された２つの作動接続Ａ、Ｂと、を有する。

バルブディスク２の分配弁１６のスライド弁３８は、センタリングばね装置４０によって図示するホーム位置にバイアスされている。スライド弁３８は、バルブディスク２から横に突出し、作動レバー等が蝶番で取り付けられる作動部４２によって作動される。

スライド弁３８は、圧力室４６、入口室４８、圧力室２０に関してほぼ対称的に配置された２つの出口室５０、５２、出口室５０、５２の両側に配置された２つの作動室５４、５６、作動室５４、５６に隣接する２つのタンク室５８、６０に放射方向に延びるバルブ穴４４内を移動する。

スライド弁１６は、圧力室４６と入口室４８との間で環状ランドとともに速度部材１８を形成する絞りオリフィスを形成する中央絞りオリフィスカラー６２を有する。絞りオリフィスカラー６２の両側には、方向部材２０、２２の２つの制御カラー６４、６６とタンクカラー６８、７０がスライド弁３８に配置されている。

圧力室４６は圧力接続Ｐに接続され、２つのタンク室５８、６０はタンク接続Ｓに接続されている。入口室４８は、入口流路７２を介して圧力補償弁２４の入口に接続されている。圧力補償弁２４の出口は２つの出口流路７４、７６を介して出口室５０、５２に接続され、２つの作動室５４、５６は流路７８、８０を介して作動接続ＡまたはＢに接続されている。

図２では、圧力補償弁２４は閉位置にある。圧力補償弁２４は、圧力補償弁穴８２内を軸方向に移動できる圧力補償弁ピストン８４を有する。圧力補償弁ピストン８４は段差ピストンであり、小さい方のピストン表面は、閉位置において入口流路７２のショルダー８６上に支持されている。出口流路７４、７６の圧力、すなわち、対応するコンシューマの負荷圧力は、ショルダー８６に面する圧力補償弁ピストン８４の端面に印加される。圧力補償弁ピストン８４の大径部（図２を参照）は、ＬＳ流路９０を介してＬＳ接続に接続された後部制御室８８に入り込んでいる。

図２の詳細図から分かるように、圧力補償弁ピストン８４は減少した端面に開口する軸方向穴９２を含み、軸方向穴は、負荷検出ノズル９４を介して横方向に圧力補償弁ピストン８４を通過する横穴９６に開口している。横穴は圧力補償弁８６の周囲壁によって圧力補償弁ピストン８４の閉位置および制御位置において遮断され、圧力補償弁２４が完全に開かれるまでは開くことはない。制御油は、圧力補償弁の入口から負荷検出ノズルを介して制御室８８およびＬＳライン１４へ流れ、コンシューマの負荷圧力は実質的にＬＳライン１４の最大負荷圧力として印加される。

図２に示す実施形態では、軸方向穴９２が制御室８８に接続されるノズル９８が横穴９６の反対側で軸方向穴９２の延長として設けられている。

また、圧力補償弁ピストン８４はショルダー６２に対してばね１００によって閉位置にバイアスされており、閉位置では圧力補償弁ピストン８４の段差部の外側エッジ１０２が入口流路７２と出口流路７４、７６との間の接続を閉じている。ばね１００は、圧力補償弁穴８２にねじ止めされたねじプラグ１０４上に支持されている。

流体圧機能に割り当てられたバルブディスク４は基本的に同様な構造を有するが、圧力補償弁ピストン１０６はノズル９８を有するようには設計されておらず、軸方向穴１０８と制御室１１０とは常時接続されてはいない。また、圧力補償弁ピストン１０６は、ばねによって閉位置にバイアスされていない。

流体圧モーター６を駆動する際には、作動レバーを開位置に作動させることによってスライド弁１６を手動で移動させ、速度部材１８の絞りオリフィスが開制御される。この制御の開始時に、閉方向に作用する負荷圧力に抗して作用するポンプ圧力が圧力補償弁２４の入口に印加される。ポンプ圧力は、圧力補償弁ピストン８４が出口流路７４、７６への接続を開くまで増加する。次に、圧力媒体は方向部材２０、２２を介して流体圧モーター６に流れ、流体圧モーター６からタンクに戻る。流体圧モーター６のみを作動させる場合、圧力補償弁２４は流体圧モーター６の負荷圧力によって完全に開位置に切り替わり、負荷圧力がＬＳラインに送られる。ブーム（流体圧シリンダー８）が接続されている場合には、バルブディスク４のスライド弁はパイロット装置２６によって制御される。負荷圧力が流体圧モーター６よりも流体圧シリンダー８において高い場合には、高い負荷圧力は上述したようにバルブディスク４の制御室１１０に送られ、高い制御圧力がバルブディスク２の圧力補償弁２４の後部側に作用する。次に、圧力補償弁ピストン８４は、絞りオリフィスの圧力低下が負荷とは独立して一定に保たれる制御位置に移動する。

ドライバーが運転席を離れる場合には、最初に遮断弁３０を操作しなければならない。遮断弁３０は、例えば、スイッチ等によって操作する。このようにして、パイロット装置２６の制御油供給源が遮断され、バルブディスク４の分配弁１６がホーム位置に戻り、流体圧シリンダー８は駆動されなくなる。遮断弁３０を切り替えることによって、タンク圧力も制御ライン３２に印加され、開いている安全弁３４は閉位置に切り替わる。従って、差圧調整弁１２と各バルブ機能との間の接続が遮断される。差圧調整弁１２のばね室は流量調整弁３６の上流でタンクＴに向かって開放され、差圧調整弁１２は予備圧力（ｓｔａｎｄｂｙｐｒｅｓｓｕｒｅ）のみを発生させることができる。

軸方向穴８２、横穴９６、ノズル９８、ＬＳライン１４を介したバルブディスク２の圧力補償弁２４からの制御油の流れが遮断され、制御油の流れによる圧力補償弁２４の上流での圧力低下が発生しなくなるため、圧力補償弁ピストン８４は圧力補償されてばね１００の力によって閉位置に戻り、流体圧モーター６への接続が遮断される。

従って、上述した実施形態では、機械的に作動させた機能のすべてが遮断弁３０を作動させることによってロックされる。また、遮断弁３０を機械的または電気的に作動させることもできる。

ばね１００とノズル９８の断面の寸法は、機械的に作動させたバルブディスク２を安全にロックすることができるが、上述したＬＵＤＶ機能にほとんど影響を及ぼさないように選択される。

図１は本発明の変形を示しており、ノズル９８’が圧力補償弁ピストン８４内には配置されておらず、圧力媒体流路がポンプ１０の下流および絞りオリフィスの上流から安全弁３４の上流のＬＳライン１４の一部に接続される分岐ライン１１２に配置されている。通常の作動状態、すなわち、安全弁３４が開いている場合には、ノズル９８’を介して制御油が流量調整弁３６を通過してタンクＴに連続して流れる。安全弁３４を切り替えると、ポンプの出口の圧力がノズル９８’によって負荷検出ライン１４および制御室８８に作用し、圧力補償弁２４が閉位置に戻る。

少なくとも１つの機械的に制御できるコンシューマを含む移動機械のための制御ブロックの回路図を示す。図１に示す制御ブロックのバルブディスクの拡大図を示す。

符号の説明

１制御ブロック
２バルブディスク
４バルブディスク
６流体圧モーター
８流体圧シリンダー
１０ポンプ
１２差圧調整弁
１４ＬＳライン
１６分配弁
１８速度部材
２０方向部材
２２方向部材
２４ＬＵＤＶ圧力補償弁
２６パイロット装置
２８制御油供給源
３０遮断弁
３１制御室
３２制御流路
３３制御室
３４安全弁
３６流量制御弁
３７圧力制限弁
３８スライド弁
４０センタリングばね装置
４２作動部
４４バルブ穴
４６圧力室
４８入口室
５０出口室
５２出口室
５４作動室
５６作動室
５８タンク室
６０タンク室
６２絞りオリフィスカラー
６４制御カラー
６６制御カラー
６８タンクカラー
７０タンクカラー
７２入口流路
７４出口流路
７６出口流路
７８作動流路
８０作動流路
８２圧力補償弁穴
８４圧力補償弁ピストン
８６ショルダー
８８後部制御室
９０ＬＳ流路
９２軸穴
９４負荷検出ノズル
９６横穴
９８ノズル
１００ばね
１０２外側エッジ
１０４ねじプラグ
１０６圧力補償弁ピストン（４）
１０８軸穴（４）
１１０制御チャンバ（４）
１１２分岐ライン

Claims

コンシューマ（６、８）の制御のための流体圧制御装置であって、
圧力補償弁（２４）を下流に有する少なくとも１つの機械的に作動される連続可変分配弁（１６）と、
その作動によって前記圧力補償弁を前記コンシューマ（６）への接続を閉じるための閉位置に切り替えることができる安全弁（３４）と、
を含み、
前記圧力補償弁（２４）は、対応する前記コンシューマ（６）の負荷圧力を開方向に印加することができるとともに、後部制御室（８８）における全ての制御されるコンシューマの最高負荷圧力を閉方向に印加することができ、
前記負荷圧力が、ＬＳライン（１４）を介してポンプ（１０）のポンプ調整弁（１２）に伝達することが可能な流体圧制御装置であって、
圧力補償弁ピストン（８４）をばね（１００）によって閉位置に保持することができ、
前記ＬＳライン（１４）が、流量制御弁（３６）によってタンクに接続され、
前記安全弁（３４）が、前記流量調整弁（１２）と前記圧力補償弁（２４）との間で前記ＬＳライン（１４）に配置され、
スイッチ弁の切替によって制御室（８８）に作用する圧力が、前記ポンプ（１０）の下流であって前記圧力補償弁（２４）の出口（７４、７６）の上流の圧力媒体流路部分によってノズル（９８）を介して取り出されることを特徴とする制御装置。
請求項１において、
前記ノズル（９８）が前記圧力補償弁ピストン（８４）に統合され、前記後部制御室（８８）を前記圧力補償弁の入口に接続していることを特徴とする制御装置。
請求項１において、
ノズル（９８’）が、前記ポンプ（１０）の出口と前記ＬＳライン（１４）の前記安全弁（３４）の上流の部分との間にある分岐ライン（１１２）に配置されていることを特徴とする制御装置。
前記請求項のいずれか１項において、
前記ポンプ調整弁（１２）が差圧調整弁であり、前記ポンプが定容量形ポンプであることを特徴とする制御装置。
前記請求項のいずれか１項において、
他のコンシューマ（８）の機能が、制御油供給源（２８）に接続されたパイロット装置（２６）によって流体圧制御され、前記制御油供給源（２８）は遮断弁（３０）によって前記パイロット装置（２６）から遮断することができ、前記安全弁（３４）が前記遮断弁（３０）によってロック位置に切り替えることができることを特徴とする制御装置。
請求項２において、
前記圧力補償弁ピストン（８４）は、前記圧力補償弁（２４）が完全に開かれた場合に開制御される横穴（９６）に負荷検出ノズル（９４）を介して開口する軸方向穴（９２）を有し、
前記ノズル（９８）が前記横穴（９６）を前記後部制御室（８８）に接続していることを特徴とする制御装置。
前記請求項のいずれか１項において、
前記ノズル（９８、９８’）が前記圧力補償弁ピストン（８４）の負荷検出ノズル（９６）よりも小さな断面を有することを特徴とする制御装置。