JP2006526745A

JP2006526745A - 流体圧制御装置

Info

Publication number: JP2006526745A
Application number: JP2006508227A
Authority: JP
Inventors: カウスウォルフガング; デシューディディエ
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
Also published as: US20060150807A1; DE502004001913D1; US7213501B2; EP1629207B1; DE10325294A1; ATE344394T1; EP1629207A1; WO2004109123A1

Abstract

コンシューマの負荷圧力独立制御のための流体圧制御装置であって、入口絞りオリフィスを形成する分配弁と、対応する圧力補償弁と、パイロット弁によって開放することができる各コンシューマ接続に設けられた止め弁と、キャビテーションを防止するために圧力媒体をタンクから引き出すことができるキャビテーション防止弁と、を含む流体圧制御装置を開示する。本発明によれば、分配弁と止め弁は２つの平行な軸に沿って配置され、２つのパイロット弁の軸はこれらの２本の軸に垂直に配置されている。キャビテーション防止弁は、分配弁、止め弁、キャビテーション防止弁の軸に垂直に延びている。

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。

このような制御装置の基本構造は、例えば国際公開第ＷＯ９５／３２３６４Ａ１号に開示されている。この負荷圧力独立流量分配（ＬＵＤＶ）システムでは、各コンシューマには下流に圧力補償弁を含む可変絞りオリフィスが設けられ、圧力補償弁は絞りオリフィスの上流の圧力低下を一定に保ち、各流体圧コンシューマに流れる圧力媒体の量は絞りオリフィスの開放断面のみに依存し、コンシューマの負荷圧力またはポンプ圧力には依存しない。例えば、移動機械ではそのような弁装置が並列に接続されるため、システムの流体圧ポンプが最大ストローク容量に調節され、圧力媒体の流れがコンシューマに割り当てられた各弁装置の絞りオリフィスの上流の所定の圧力低下を維持するために十分ではない場合に、全ての作動流体圧コンシューマの圧力補償弁を閉方向に調整し、全ての圧力媒体の流れを同じ割合で減少させる。この負荷圧力独立流量分配（ＬＵＤＶ）によって、全ての作動コンシューマは同じ割合で低下した速度で動作する。公知の解決手段では、コンシューマが長時間にわたって支持される場合に、分配弁を介したリーク流れのためにコンシューマの圧力が低下する場合がある。

データシートＲＤ６４２８４／０６．００（移動用途のための流体圧弁）では、分配弁とコンシューマ接続との間で圧力媒体流路に挿入され、油リークのない遮断を可能とする開放可能逆止め弁によってこの欠点を解決している。この解決手段では、過負荷および対応するコンシューマ接続への圧力媒体の供給が不足した場合のキャビテーション現象からコンシューマを保護する圧力／供給弁が設けられている。

フランス特許第２，７５６３４９号に開示されている解決手段では、弁装置を収容するバルブディスクの平面に垂直に延びた吸込弁が各コンシューマ接続に割り当てられている。しかし、この解決手段では、油をリークさせることなくコンシューマを遮断するための止め弁が設けられていない。

本発明の目的は、コンシューマを制御するために必要な全構成要素がバルブハウジング部、好ましくはバルブディスク内にコンパクトに組み合わせられ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、制御装置は好ましくはバルブディスクに組み込まれ、ＬＵＤＶ絞りオリフィスを形成する分配弁とコンシューマ接続に割り当てられた２つの止め弁がバルブディスクの平面に位置し、２つの止め弁に割り当てられた２つのパイロット弁が、パイロット弁の軸が分配弁と止め弁の２本の軸に垂直に向くように組み込まれている。コンシューマ接続に割り当てられた圧力／キャビテーション防止弁は、上述した弁の軸に垂直に、すなわち、ディスク平面に垂直に配置されている。また、本発明の特徴は、分配弁の軸に垂直に配置されたパイロット弁が、分配弁のスライド弁によって軸方向に移動することができるタペットによって、止め弁を開放し、コンシューマから圧力媒体が排出されるように機械的に作動されることである。

本発明に係る解決手段は特にコンパクト性において優れており、ＬＵＤＶシステムに必要な全ての構成要素が最小の構成スペースに収容されている。

ドイツ特許出願第１９６２７３０６Ａ１号、米国特許第３，５９５，２７１号、米国特許第３，１２５，１２０号は、パイロット弁が分配弁のスライド弁によって機械的に作動される解決手段を開示している。しかし、これらの文献は、ＬＵＤＶシステムのバルブディスクにおける本発明に係るコンパクトな構造についての情報は何ら開示していない。

本発明の好ましい実施形態では、分配弁、止め弁、パイロット弁はディスク平面（図１）に平行に配置され、キャビテーション防止弁はディスク平面に垂直に配置されており、簡素な流路のためにバルブディスクを容易に製造することができる。

この変形では、分配弁の絞りオリフィスの下流のＬＵＤＶ圧力補償弁の軸がディスク平面を延びていることが好ましい。

特にコンパクトな設計を有する実施形態では、バルブディスクが軸方向にほぼ対称な構造を有するように、各圧力補償弁の軸が２つのパイロット弁の軸の間の中心に配置される。

この変形では、２つの圧力／キャビテーション防止弁の軸が、２つの止め弁の軸、パイロット弁の２本の軸、分配弁の軸によって形成される領域内に配置されることが好ましい。

パイロット弁を作動させるために、分配弁のスライド弁が作動部を有し、作動部によって分配弁の軸に垂直に移動するタペットがパイロット弁を開制御するために軸方向に移動することができる。本発明の好ましい実施形態では、タペットはバルブディスクまたはバルブハウジングの一部を移動する。

特にコンパクトな実施形態では、パイロット弁の軸は割り当てられた止め弁の軸と交差している。

キャビテーション防止弁の領域で、コンシューマ接続につながる作動流路がタンク流路を含むバルブディスクの平面に対してオフセットされた平面に位置している場合には、キャビテーション防止弁の取り付けが特に簡単である。

本発明のその他の利点はさらなる従属請求項の主題を構成するものである。

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、ディッパー浚渫船（ｄｉｐｐｅｒｄｒｅｄｇｅｒ）等の移動機械の制御ブロックのバルブディスク１の断面を示し、各機能（走行駆動、上昇／降下、シャベル作動等）のための弁体がバルブディスク内に組み合わされている。図１に示すバルブディスク１は、２つのコンシューマ接続Ａ、Ｂ、圧力接続Ｐ（図示せず）、タンク接続Ｔ（図示せず）、複数の制御接続（特にＬＳ接続）を有する。バルブディスク１には、バルブディスク１を横方向に延びる軸方向穴６内を軸方向に移動することができるスライド弁４を含む連続可変分配弁２が設けられている。以下に詳述するように、スライド弁４は、軸方向穴６とともに、速度部材（絞りオリフィス８ともいう）と、コンシューマ接続Ａ、Ｂとの間の圧力媒体の流れの方向を定める２つの方向部材１０、１２とを構成している。

絞りオリフィスの下流には圧力補償弁１４（ＬＵＤＶ圧力補償弁）が設けられ、圧力補償弁１４には、絞りオリフィス８の下流の圧力が開方向に印加され、図示しない制御ばねの力とコンシューマの最大負荷圧力が閉方向に印加される。負荷圧力は負荷圧力検出ライン１６を介してタップされ（取り出され）、圧力補償弁のばねチャンバに送られる。状況によっては制御ばねを省略することもできる。

バルブディスク１には、コンシューマ接続Ａ、Ｂにそれぞれ割り当てられた２つの止め弁１８、２０が配置され、止め弁１８、２０によって油のリークが発生しないようにコンシューマ接続Ａ、Ｂを遮断することができる。還流を可能とするために、止め弁１８、２０はパイロット弁２２、２４によってそれぞれ開放することができる。図１に示す実施形態では、パイロット弁２２、２４の軸は分配弁２の軸および止め弁１８、２０の共通軸に垂直に延び、パイロット弁２２、２４の軸は割り当てられた分配弁１８、２０の軸とそれぞれ交差している。パイロット弁２２、２４は、スライド弁４によって軸方向に移動させることができるタペット３０、３２によって作動させる。

図１の平面に垂直に、２つの圧力／キャビテーション防止弁２６、２８がバルブディスク１に挿入されており、圧力／キャビテーション防止弁２６、２８は、コンシューマ接続Ａ、Ｂで所定の圧力を超えた場合にタンク接続Ｔへの接続を開制御し、圧力媒体が不足した場合にタンクから圧力媒体を供給できるようにする。図１では、圧力／キャビテーション防止弁２６、２８の２本の軸は、止め弁１８、２０の共通軸、分配弁２の軸、パイロット弁２２、２４の２本の軸によって形成される領域内に位置している。

圧力補償弁１４、止め弁１８、２０、パイロット弁２２、２４、圧力／キャビテーション防止弁２６、２８は、バルブディスク１の外部、すなわち、バルブディスク１の端面（圧力補償弁、パイロット弁、止め弁）または大面積領域（圧力／キャビテーション防止弁）から形成されたバルブ穴に挿入され、各弁胴を挿入した後にねじプラグ等で遮断されている。

次に、詳細図によって弁装置の詳細を説明する。

図２は、バルブディスク１の分配弁２を示す。

スライド弁４は、中央絞りオリフィスカラー３４と、中央絞りオリフィスカラー３４の両側に配置された制御カラー３６、３８と、制御カラー３６、３８の横方向に配置されたタンクカラー４０、４２とにスライド弁４を細分化する複数の環状溝を含む。２つの端部４４、４６はバルブディスク１から突出している。この領域では、スライド弁４のセンタリングばねまたは制御部材を収容するハウジングがバルブディスクにフランジで取り付けられている。

図２において外側に位置する２つのタンクカラー４０、４２の環状端面は傾斜制御面５０、５２となっており、制御スライドの中央位置ではタペット３０および／または３２は傾斜制御面５０、５２にバイアスされていない。タンクカラー４０、４２の他方の環状端面には制御切欠部５４、５６が設けられている。また、微調整切欠部５８、６０が中央絞りオリフィスカラー３４の環状面で終端している。

図示しない圧力接続Ｐが、軸方向穴６の環状溝によって形成された圧力室６２に開口している。圧力室６２の他に、軸方向穴は、接続室６４、２つの環状室６６、６８、２つの出口室７０、７２、２つの外部タンク室７４、７６に延びている。上述した各室の間には、スライド弁４の制御エッジと協動するランドが残っている。

図１および図２によれば、接続室６４は、圧力補償弁１４の入口につながる圧力補償弁流路７８に開口している。圧力補償弁の出口は、２つの流路８０、８２を介して環状室６６、６８に接続されている。２つの出口室７０、７２は、止め弁１８、２０の入口に向かって延びるコンシューマ流路８４、８６にそれぞれ開口している。

２つのタンク室７４、７６には、対応する圧力／キャビテーション防止弁２６、２８につながるタンク室８８、９０（図１を参照）がそれぞれ開口している。

図３は、止め弁２０、パイロット弁２４、圧力補償弁１４の一部が収容されたバルブディスク１の一部を示している。止め弁２０は、止め弁穴９４内を軸方向に移動することができる止めピストン９６を有する。止め弁穴９４は、ばね１００を支持するねじプラグ９８によって遮断されている。止めピストン９６は、ばね１００によって弁座１０２にバイアスされている。止めピストン９６は、弁座差（ｓｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を有するように設計されている。図示するロック位置では、コンシューマ流路８６とコンシューマ接続Ｂに接続された作動流路１０４との間の接続が閉じられている。

作動流路１０４は、コンシューマ接続Ｂから圧力／キャビテーション防止弁２８に延びている。

止めピストン９６のシェルにはノズル１０６が設けられ、ばね１００を収容するばね室１０８がノズル１０６によって作動流路１０４に接続されている。ばね室１０８は、パイロット弁２４によってタンクＴに開放することができる。パイロット弁は、穴１１２に挿入された弁座ライニング１１０を含む。弁ライニング１１０には、弁胴１１６がパイロットばね１１８によってバイアスされたパイロット弁座１１４が形成されている。パイロットばね１１８は、ライニング１１０に挿入されたワッシャー１２０上に支持されている。特に図３に示すように、穴１１２は止め弁穴６４と交差しており、止め弁穴９４と対向して配置された穴１１２の領域で、弁ライニング１１０には弁胴１１６とパイロットばね１１８とが挿入されている。弁ライニング１１０から離れた穴１１２の開口領域は、ねじプラグ１１２によって遮断されている。穴１１２の軸は、バルブディスク１のガイド突起１２４内を移動するタペット８２の軸と同軸に延びている。穴１１２はタンク室７６で終端しており、図３で上部に配置されたタペット３２の端部はパイロット弁座１１４によって取り囲まれた開口に入り込み、弁胴１１６と接触することができる。

圧力補償弁ピストン１２６は、軸方向突出部１２８とともに圧力補償弁流路７８の壁に対してバイアスされ、隣接する環状前面において制御エッジを構成する制御切欠部１３０を含み、制御切欠部１３０によって圧力補償弁流路７８と流路８０、８２との間の接続を開くことができる。

圧力制限弁はユニットになっている。圧力ばねは、弁座１３８と構成要素１４４、１４６に接続されたディスク１４２を押圧している。

構成要素１４４、１４６は１つの部分である。構成要素１４６のテーパ端部は圧力ばねによって構成要素１３８の内部弁座に対して引っ張られている。テーパばね２００は、ユニット１３８全体をハウジング内の弁座に押圧している。

図４は、圧力／キャビテーション防止弁２６の領域の切断側面図を示す。コンシューマ接続Ａは作動流路１３２に開口している。作動流路１３２（作動接続Ｂの作動流路１０４に対応）は、圧力／キャビテーション防止弁１８の放射状接続につながっている。圧力／キャビテーション防止弁はキャビテーション防止穴１３４に挿入されており、キャビテーション防止穴１３４を介して作動流路１３２をタンク流路８８に接続することができる。キャビテーション防止穴１３４によってキャビテーション防止弁座１３６が形成されており、キャビテーション防止コーン１３８が圧力ばね１４０によってキャビテーション防止弁座１３６にバイアスされている。圧力ばね１４０は、ばね板１４２に支持され、ばね板１４２は、キャビテーション防止コーン１３８内を移動する圧力制限ピストン１４６のピストン棒１４４に取り付けられている。ばね板１４２を含むピストン棒１４４は、バルブディスク１の大面積領域からキャビテーション防止穴１３４にねじ止めされた支持ねじ１４８によって支持されている。キャビテーション防止コーン１３８には圧力制限ピストン１４６のための弁座が設けられ、圧力制限ピストン１４６は圧力ばね１４０の力によってバイアスされている。圧力／キャビテーション防止弁２６のばね室の圧力は、キャビテーション防止コーン１３８の圧力穴１５０を介して圧力制限ピストン１４６のための弁座に送られる。作動流路１３２で所定の最大圧力を超えると、圧力制限ピストン１４６は、圧力ばね１４０の力およびタンク流路８８において圧力制限ピストン１４６に作用する圧力に抗して弁座から左に離れ（図４）、圧力媒体は作動流路１３２からタンク流路８８に流れることができ、作動流路１３２の圧力は最大値に制限される。圧力の供給が不足した場合には、タンク流路８８内に作動流路１３２よりも高い圧力が発生し、キャビテーション防止コーン１３８が圧力ばねの力に抗してキャビテーション防止弁座１３６から離れ、圧力媒体がタンクから作動流路１３２に流れることができ、圧力媒体の十分な供給が行われ、キャビテーションは発生しない。

図１において、圧力補償弁１４の軸、止め弁１８、２０と割り当てられたパイロット弁２２、２４および垂直に配置された圧力／キャビテーション防止弁２６、２８の交差軸に対して対称な設計を有する本発明に係る構造によって、ＬＵＤＶ制御とリークのないコンシューマの支持に必要な全ての流体圧構成要素を最小のスペースで組み合わせることができる。

本発明のさらなる理解のために、本発明に係る制御装置１の機能を簡潔に説明する。分配弁２のスライド弁４が図１において右側に移動し、圧力媒体をコンシューマ接続Ａを介してコンシューマに供給し、コンシューマからコンシューマ接続Ｂを介してタンクＴに供給する。スライド弁４の右方向への軸方向の移動によって、絞りオリフィスの断面は絞りオリフィスカラー３４の制御切欠部５８を介して開制御され、圧力媒体は圧力室６２から圧力補償弁流路７８に流れることができる。ポンプ圧力が十分な場合には、圧力補償弁は開方向に作用する圧力によって開位置に移動し、圧力媒体は、流路８０および環状室６６を介して開かれた出口室７０に流れ込む。圧力媒体は、出口室７０からコンシューマ流路８４を介して止め弁１８の入口に到達する。コンシューマ流路８４の圧力が十分な場合には、止め弁１８の止めピストン９６がばね１００の力に抗して弁座１０２から離れ、圧力媒体がコンシューマＡに供給される。コンシューマで上昇した負荷圧力は、ＬＳ流路７４を介して、圧力補償弁１４のばね室に送られる。補償弁は、圧力低下が入口絞りオリフィスの上流で一定に保たれる制御位置に調整される。

同時に、タペット３２が、スライド弁４の軸方向での右側への動きによって制御面５２を介して（図１において）軸方向に上方に移動し、弁胴１１６がパイロット弁座１１４から離れ、それに対応して止め弁のばね室１０８がタンク室７６に開放される。作動接続Ｂの圧力はばね１００の力に抗して止めピストン９６が弁座１０２から離れるために十分であり、圧力媒体は、作動接続Ｂからコンシューマ流路８６と制御切欠部５６を含むタンクカラー４２によって開かれた出口断面を介してタンク室７６に流れることができ、タンク室７６からタンクに流れる。

引張負荷が発生した（例えば、負荷を送り出したり、低下させる）場合には、不十分な圧力媒体が作動接続Ａに供給され、作動接続Ａの圧力が出口の圧力よりも低下することがある。すなわち、入口圧力がタンク圧力よりも低くなり、圧力／キャビテーション防止弁が上述したように開放され、圧力媒体がタンク流路８８から作動流路１３２に流れ続ける。

本発明に係る制御装置を含むバルブディスクの概略断面図を示す。図１に示すバルブディスクの分配弁の詳細図を示す。図１に示す分配弁の止め弁、パイロット弁、圧力補償弁の詳細図である。圧力／キャビテーション防止弁を含む図１に示すバルブディスクの切断側面図である。

符号の説明

１バルブディスク
２分配弁
４スライド弁
６軸穴
８絞りオリフィス
１０方向部材
１２方向部材
１４圧力補償弁
１６ＬＳ流路
１８止め弁
２０止め弁
２２パイロット弁
２４パイロット弁
２６圧力／キャビテーション防止弁
２８圧力／キャビテーション防止弁
３０タペット
３２タペット
３４絞りオリフィスカラー
３６制御カラー
３８制御カラー
４０タンクカラー
４２タンクカラー
４４端部
４６端部
５０制御面
５２制御面
５４制御切欠部
５６制御切欠部
５８微調整切欠部
６０微調整切欠部
６２圧力チャンバ
６４接続室
６６環状室
６８環状室
７０出口室
７２出口室
７４タンク室
７６タンク室
７８圧力補償器流路
８０流路
８２通路
８４コンシューマ流路
８６コンシューマ流路
８８タンク流路
９０タンク流路
９４止め弁穴
９６止めピストン
９８ねじプラグ
１００ばね
１０２弁座
１０４作動流路
１０６ノズル
１０８ばね室
１１０弁ライニング
１１２穴
１１４パイロット弁座
１１６弁胴
１１８パイロットばね
１２０ワッシャー
１２２ねじプラグ
１２４ガイド突起
１２６圧力補償弁ピストン
１２８軸方向突起
１３０制御切欠部
１３２作動流路
１３４キャビテーション防止穴
１３６キャビテーション防止弁座
１３８キャビテーション防止コーン
１４０圧力ばね
１４２ばね板
１４４ピストンロッド
１４６圧力制限ピストン
１４８支持ねじ
１５０圧力穴

Claims

コンシューマの負荷圧力独立制御のための流体圧制御装置であって、
前記コンシューマへの圧力媒体の流れを制御し、各圧力補償弁（１４）が割り当てられた連続可変分配弁（２）が収容されたハウジング部、好ましくはバルブディスク（１）と、
前記分配弁（２）と前記コンシューマとの間の圧力媒体流路に配置され、対応するコンシューマ接続から圧力媒体を流すために開放することができる少なくとも１つの止め弁（１８、２０）と、
前記コンシューマへの供給が不足した場合にタンクから圧力媒体を吸込むことができるキャビテーション防止弁（２６、２８）と、
を含み、
前記止め弁（１８、２０）は、パイロット弁（２２、２４）によって制御され、
前記パイロット弁（２２、２４）の軸は、前記分配弁（２）と前記分配弁（２）に軸方向に平行に配置された前記止め弁（１８、２０）の軸に垂直に延び、
前記パイロット弁（２２、２４）は、前記分配弁（２）のスライド弁（４）によって機械的に開制御することができ、圧力制限キャビテーション防止弁（２６、２８）の軸は、前記分配弁（２）と前記パイロット弁（２２、２４）の軸に垂直に延びていることを特徴とする流体圧制御装置。
請求項１において、
前記制御装置は、バルブディスク（１）に収容され、
前記分配弁（２）、２つの止め弁（１８、２０）、パイロット弁（２２、２４）は、ディスク平面に配置され、
前記圧力制限キャビテーション防止弁（２６、２８）は、前記ディスク平面に垂直に配置されていることを特徴とする流体圧制御装置。
請求項１または請求項２において、
前記圧力補償弁（１４）の軸は、前記ディスク平面において前記分配弁の軸に垂直に配置されていることを特徴とする制御装置。
請求項３において、
前記圧力補償弁（１４）の軸は、前記２つのパイロット弁（２２、２４）の軸の間の中心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、
前記パイロット弁（２２、２４）の軸は、ばね室（１０８）の領域において対応する前記止め弁（１８、２０）の軸と交差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、
前記圧力制限キャビテーション防止弁（２６、２８）の軸は、前記止め弁（１８、２０）の共通軸と前記分配弁（２）の軸との間の領域に位置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、
前記スライド弁（４）は、制御面（５０、５２）を含み、
前記分配弁の軸に垂直に延びるタペット（３２）は、前記パイロット弁（２２、２４）を開くために前記制御面（５０、５２）によって軸方向に移動可能であることを特徴とする制御装置。
請求項７において、
前記タペット（３０、３２）は、前記バルブディスク（１）内を移動することを特徴とする制御装置。
請求項２〜８のいずれか１項において、
前記止め弁（１８、２０）および前記パイロット弁（２２、２４）は、前記バルブディスク（１）の側面で終端する交差穴（９４、１１２）に収容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、
少なくとも前記圧力制限キャビテーション防止弁（２６、２８）の領域において、前記コンシューマ接続（Ａ、Ｂ）につながる作動流路（１０４、１３２）は、タンク流路（８８、９０）を含む平面に対してオフセットして配置された前記バルブディスク（１）の平面に位置していることを特徴とする制御装置。