JP2008539383A - 圧力補償装置を有する油圧システム - Google Patents

Abstract

加圧流体源（２４）と、第１のチャンバ（５０）と第２のチャンバ（５２）とを有する流体アクチュエータ（１６）と、本体（９０）とを有する油圧システム（２２）。本体は、加圧流体源と第１のチャンバとを選択的に流体連通するように構成された第１の弁（２６）と、加圧流体源と第２のチャンバとを選択的に流体連通するように構成された第２の弁（３０）とを有する。本体はまた、加圧流体源と第１及び第２の弁との間に向けられた流体圧力を制御するための比例圧力補償弁（３６）と、加圧流体源と第１及び第２の弁との間に平行に配置された供給通路（６１）とを有し、比例圧力補償弁は供給通路内に配置される。

Description

本発明の開示は、一般に、油圧システム、より詳しくは、圧力補償器を有する油圧システムに関する。

例えば、ブルドーザ、ローダ、掘削機、モータグレーダのような作業機械、及び他の種類の重機は、様々な仕事を達成するために１つ以上の油圧アクチュエータを使用する。これらのアクチュエータは、加圧流体をアクチュエータ内のチャンバに提供する作業機械のポンプに流体連結される。電気油圧弁装置は、典型的に、ポンプとアクチュエータとの間に流体連結されて、アクチュエータのチャンバへのまたそこからの加圧流体の流量及び方向を制御する。

多数のアクチュエータを共通のポンプに流体連結する作業機械の油圧回路は、アクチュエータの作動中に回路内の望ましくない圧力変動を経験するかもしれない。特に、１つのアクチュエータに供給される流体の圧力は、同一の油圧回路に流体連結された異なるアクチュエータの作動に応答して変動することがあり、望ましくない。これらの圧力変動は、一貫しない及び／又は予想外のアクチュエータの運動を引き起こす可能性がある。さらに、圧力変動は、油圧回路の構成要素の誤動作又は予定より早い不具合を引き起こすほどに相当厳しく及び／又は相当頻繁に生じる場合がある。

油圧アクチュエータに供給される流体内のこれらの圧力変動を低減する１つの方法が、１９９９年３月９日にウィルケ（Ｗｉｌｋｅ）らに交付された（特許文献１）（‘６４７特許）に記載されている。（特許文献１）は、２対のソレノイド弁、可変容量型ポンプ、リザーバタンク、及び油圧アクチュエータを有する油圧回路を記載している。ソレノイド弁の一方の対は、ヘッド端部供給弁と、油圧アクチュエータのヘッド端部を可変容量型ポンプ又はリザーバタンクに連結するヘッド端部戻り弁とを含む。ソレノイド弁の他方の対は、ロッド端部供給弁と、油圧アクチュエータのロッド端部を可変容量型ポンプ又はリザーバタンクに連結するロッド端部戻り弁とを含む。これらの４つのソレノイド弁のそれぞれは、異なる圧力補償チェック弁と関連付けられる。それぞれの圧力補償チェック弁は、関連のソレノイド弁とアクチュエータとの間に連結されて、関連の弁とアクチュエータとの間の流体の圧力を制御する。

（特許文献１）に記載された油圧回路の多数の圧力補償弁は、油圧回路内の圧力変動を低減し得るが、それらは、油圧回路のコスト及び複雑さを増す可能性がある。さらに、（特許文献１）の圧力補償弁は、関連のアクチュエータの最適な性能のために十分に精密に、油圧回路内の圧力を制御し得ない。

米国特許第５，８７８，６４７号明細書

開示する油圧シリンダは、上述の問題の１つ以上を克服することに関する。

一形態では、本発明の開示は、油圧システムに関する。油圧システムは、加圧流体源と、第１のチャンバと第２のチャンバとを有する流体アクチュエータとを含む。油圧システムはまた、加圧流体源を第１のチャンバと選択的に流体連通するように構成された第１の弁と、加圧流体源と第２のチャンバとを選択的に流体連通するように構成された第２の弁とを含む。油圧システムはまた、加圧流体を加圧流体源から第１及び第２の弁に平行に向けるように構成された供給通路を含む。油圧システムはまた、第１の弁と第２の弁との間に配置された信号通路を含み、第１及び第２の弁は信号通路と平行に連結される。油圧システムはまた、加圧流体源と第１及び第２の弁との間に向けられた流体圧力を制御するように構成された比例圧力補償弁を含む。さらに、油圧システムは、供給部と信号通路との間に配置されて、供給部と信号通路とを流体連通する少なくとも１つの流体通路を含む。

他の形態では、本発明の開示は、弁本体を含む油圧弁ユニットに関する。弁本体は、加圧流体源と流体アクチュエータの第１のチャンバとを選択的に流体連通するように構成された第１の弁と、加圧流体源とアクチュエータの第２のチャンバとを選択的に流体連通するように構成された第２の弁とを含む。弁本体はまた、第１の弁と第２の弁との間に平行に配置された供給通路を含む。さらに、弁本体は、加圧流体源と第１及び第２の弁との間の供給通路内に配置された比例圧力補償弁を含む。比例圧力制御弁は、第１の弁と第２の弁との間に向けられた流体圧力を制御するように構成される。

他の形態では、本発明の開示は、油圧システムを作動する方法に関する。本方法は、流体を加圧するステップと、供給通路を介して、流体アクチュエータの第１のチャンバと連通した第１の弁に加圧流体を向けるステップと、流体アクチュエータの第２のチャンバと連通した供給通路を介して第２の弁に加圧流体を向けるステップとを含む。本方法はまた、第１及び第２の弁の少なくとも一方を選択的に操作して、流体アクチュエータを可動するステップを含む。本方法はまた、第１及び第２の弁の下流に配置された信号通路から圧力補償弁要素に加圧流体を向けるステップと、供給通路から少なくとも１つの流体通路を介して信号通路に加圧流体を向けるステップとを含む。さらに、本方法は、第１及び第２の弁の一方の入口及び出口の圧力に応答して比例圧力補償弁要素を移動して、第１及び第２の弁の少なくとも一方にわたる圧力差を、所望の圧力差の所定の範囲内に維持するステップを含む。

図１は、典型的な作業機械１０を示している。作業機械１０は、採鉱、建設、農業のような産業、又は当該技術分野で知られている他の任意の産業と関連するある種類の作業を実行する固定又は移動機械であり得る。例えば、作業機械１０は、ブルドーザ、ローダ、バックホー、掘削機、モータグレーダ、ダンプトラックのような土工機械、又は他の任意の土工機械であり得る。作業機械１０はまた、発電設備、ポンプ、船舶、又は適切な作業を実行する他の任意の作業機械を含み得る。作業機械１０は、フレーム１２、少なくとも１つの作業器具１４、及び作業器具１４をフレーム１２に連結する少なくとも１つの油圧シリンダ１６を含んでもよい。望むなら、油圧シリンダ１６を省略し、油圧モータを含めてもよいことが考えられる。

フレーム１２は、作業機械１０の移動を補助する任意の構造ユニットを含んでもよい。フレーム１２は、例えば、電源（図示せず）を牽引装置１８に連結する固定ベースフレーム、リンケージシステムの移動可能なフレーム部材、又は当該技術分野で知られている他の任意の種類のフレームであり得る。

作業器具１４は、仕事の実行に使用される任意の装置を含んでもよい。例えば、作業器具１４は、ブレード、バケット、シャベル、リッパ、ダンプベッド、推進装置、又は当該技術分野で知られている他の任意の仕事実行装置を含んでもよい。作業器具１４は、直接旋回軸２０を介して、リンケージシステムの１つの部材を形成する油圧シリンダ１６を有するリンケージシステムを介して、又は他の任意の適切な方法でフレーム１２に連結可能である。作業器具１４は、当該技術分野で知られている他の任意の方法で、フレーム１２に対し旋回、回転、摺動、揺動、又は移動するように構成可能である。

図２に示したように、油圧シリンダ１６は、作業器具１４を可動するために協働する油圧システム２２内の様々な構成要素の１つであり得る。油圧システム２２は、加圧流体源２４、タンク３４、及び弁本体９０を含むことが可能である。油圧システム２２は、例えば、圧力センサ、温度センサ、位置センサ、制御器、アキュムレータ、及び当該技術分野で知られている他の構成要素のような追加及び／又は異なる構成要素を含み得ることが考えられる。

油圧シリンダ１６は、管４６と、管４６内に配置されたピストン組立体４８とを含むことが可能である。管４６及びピストン組立体４８の一方は、フレーム１２に旋回可能に連結してもよく、管４６とピストン組立体４８の他方は、作業器具１４に旋回可能に連結してもよい。代わりに、管４６及び／又はピストン組立体４８は、フレーム１２又は作業器具１４に固定連結可能であることが考えられる。油圧シリンダ１６は、ピストン組立体４８によって分離された第１のチャンバ５０及び第２のチャンバ５２を含むことが可能である。第１及び第２のチャンバ５０、５２には、源２４によって加圧された流体を選択的に供給し、またこれらのチャンバをタンク３４と流体連結して、ピストン組立体４８を管４６内で変位させることが可能であり、これによって、油圧シリンダ１６の有効長を変更する。油圧シリンダ１６の伸張及び収縮は、作業器具１４の可動を補助するように機能し得る。

ピストン組立体４８は、管４６と軸方向に整列されかつ管４６内に配置されたピストン５４と、フレーム１２と作業器具１４の一方に連結可能なピストンロッド５６とを含み得る（図１参照）。ピストン５４は、第１の液圧面５８と、第１の液圧面５８と反対側の第２の液圧面５９とを含むことが可能である。第１及び第２の液圧面５８、５９の流体圧力によって引き起こされる力の不均衡により、管４６内のピストン組立体４８の移動をもたらす可能性がある。例えば、第１の油圧面５８に対する力が第２の油圧面５９に対する力よりも大きいことにより、ピストン組立体４８が、油圧シリンダ１６の有効長を増加するように変位させられことがある。同様に、第２の油圧面５９に対する力が第１の油圧面５８に対する力よりも大きい場合、ピストン組立体４８は管４６内で収縮して、油圧シリンダ１６の有効長を減少させる。Ｏリングのような封止部材（図示せず）は、管４６の内壁とピストン５４の外側シリンダ面との間の流体流を制限するようにピストン５４に連結し得る。

加圧流体源２４は、加圧流体の流れを生じるように構成可能であり、例えば、可変容量型ポンプ、固定容量型ポンプのようなポンプ、又は当該技術分野で知られている他の任意の加圧流体源を含んでもよい。加圧流体源２４は、例えば、カウンタシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、又は他の任意の適切な方法で、作業機械１０の電源に駆動可能に連結してもよい。加圧流体源２４は、タンク３４と弁本体９０との間に配置してもよい。加圧流体源２４は、油圧システム２２のみへの加圧流体の供給専用であってもよいか、代わりに、作業機械１０内の追加の油圧システム５５に加圧流体を供給し得る。

タンク３４は、流体供給を保持するように構成されたリザーバを構成し得る。流体は、例えば、専用の油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又は当該技術分野で知られている他の任意の流体を含んでもよい。作業機械１０内の１つ以上の油圧システムは、タンク３４から流体を引き、またタンク３４に流体を戻すことが可能である。油圧システム２２を多数の別個の流体タンクに連結してもよいことも考えられる。

弁本体９０は、多数の孔及びその孔内の導管を含んでもよい。具体的に、弁本体９０は、油圧システム２２の様々な構成要素を収容、支持、及び／又は構成するように構成されたハウジングを構成することが可能である。弁本体９０は、ポート９２を介して第１のチャンバ５０と、ポート９４を介して第２のチャンバ５２と、ポート１０２を介して加圧流体源２４と、またポート９６、９８、１００を介してタンク３４と流体連通し得る。具体的に、ポート９２、９４、９６、９８、１００、１０２は、弁本体９０の境界に形成してもよく、また弁本体９０と供給源２４、流体アクチュエータ１６、及びタンク３４との間の連結を許容するように構成可能である。ポート９６、９８、１００は、単一のポートとして、あるいは弁本体９０とタンク３４との間の連結を許容する望ましい任意の数のポート形成可能であることが考えられる。弁本体９０は、ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０、ロッド端部ドレン弁３２、及び比例圧力補償弁３６を含むことが可能である。弁本体９０はまた、ヘッド端部圧力リリーフ弁３８、ヘッド端部メーキャップ弁４０、ロッド端部圧力リリーフ弁４２、及びロッド端部メーキャップ弁４４を含むことが可能である。弁本体９０はまた、流体通路６０、６２、６４、６６、６８、７８、８２、シャトル弁７４、チェック弁７６、及び制限オリフィス７０、７２、８０、８４を含むことが可能である。弁本体９０は、一体のハウジングでもよく、また当該技術分野で知られている任意の適切な方法でフレーム１２に連結又は装着してもよいことが考えられる。

ヘッド端部供給弁２６は、それぞれポート１０２と９２を介して加圧流体源２４及び第１のチャンバ５０と流体連通した弁本体９０内に配置して、第１のチャンバ５０への加圧流体の流れを調整するように構成可能である。具体的に、ヘッド端部供給弁２６は、弁本体９０に形成された孔２０２内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２００を含んでもよい。弁要素２００は、ソレノイド作動され、かつ流体が第１のチャンバ５０に流れることが可能である第１の位置と、第１のチャンバ５０への流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するように構成可能である。ヘッド端部供給弁２６は、例えば、比例弁要素又は当該技術分野で知られている他の任意の弁機構のような追加の又は異なる機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ヘッド端部供給弁２６は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。さらに、ヘッド端部供給弁２６は、第１のチャンバ５０内の圧力が、加圧流体源２４からヘッド端部供給弁２６に向けられた圧力を超える再生中に、第１のチャンバ５０からの流体がポート９２を介しヘッド端部供給弁２６を通して流れるように構成可能であることが考えられる。

ヘッド端部ドレン弁２８は、それぞれポート９２と１００を介して第１のチャンバ５０及びタンク３４と流体連通した弁本体９０内に配置し、第１のチャンバ５０からタンク３４への加圧流体流を調整するように構成可能である。具体的に、ヘッド端部ドレン弁２８は、弁本体９０に形成された孔２０６内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２０４を含んでもよい。弁要素２０４は、ソレノイド作動され、かつ流体が第１のチャンバ５０に流れることが可能である第１の位置と、第１のチャンバ５０への流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するように構成可能である。ヘッド端部ドレン弁２８は、例えば、比例弁要素又は当該技術分野で知られている他の任意の弁機構のような追加の又は異なる弁機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ヘッド端部ドレン弁２８は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。

ロッド端部供給弁３０は、それぞれポート１０２と９４を介して加圧流体源２４及び第２のチャンバ５２と流体連通した弁本体９０内に配置し、第２のチャンバ５２への加圧流体流を調整するように構成可能である。具体的に、ロッド端部供給弁３０は、弁本体９０に形成された孔２１０内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２０８を含んでもよい。弁要素２０８は、ソレノイド作動され、かつ流体が第２のチャンバ５２に流れることが可能である第１の位置と、第２のチャンバ５２への流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するように構成可能である。ロッド端部供給弁３０は、例えば、比例弁要素又は当該技術分野で知られている他の任意の弁機構のような追加の又は異なる弁機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ロッド端部供給弁３０は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。さらに、ロッド端部供給弁３０は、第２のチャンバ５２内の圧力が、加圧流体源２４からロッド端部供給弁３０に向けられた圧力を超える再生中に、第２のチャンバ５２からの流体がポート９４を介しロッド端部供給弁３０を通して流れるように構成可能であることが考えられる。

ロッド端部ドレン弁３２は、それぞれポート９４と１００を介して第２のチャンバ５２及びタンク３４と流体連通した弁本体９０内に配置し、第２のチャンバ５２からタンク３４への加圧流体流を調整するように構成可能である。具体的に、ロッド端部ドレン弁３２は、弁本体９０に形成された孔２１４内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２１２を含んでもよい。弁要素２１２は、ソレノイド作動され、かつ流体が第２のチャンバ５２に流れることが可能である第１の位置と、第２のチャンバ５２への流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するように構成可能である。ロッド端部ドレン弁３２は、例えば、比例弁要素又は当該技術分野で知られている他の任意の弁機構のような追加の又は異なる弁機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ロッド端部ドレン弁３２は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。

ヘッド端部及びロッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８、３０、３２は、流体的に相互連結可能である。特に、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０は、上流の共通供給流体通路６０に平行に連結し、かつ下流の共通信号流体通路６２に連結することが可能である。上流の共通供給流体通路６０及び下流の共通信号流体通路６２のそれぞれは、弁本体９０に形成された別個の導管であり得、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁孔２０２、２１０を連結することが可能である。ヘッド端部及びロッド端部のドレン弁２８、３２は、下流の共通ドレン通路６４に平行に連結可能である。共通ドレン通路６４は、弁本体９０に形成された導管であり得、またヘッド端部及びロッド端部のドレン弁孔２０６、２１４を連結し、ポート１００で終端してタンク３４への流体流を許容することが可能である。

ヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８は、第１のチャンバ流体通路６１に平行に連結可能である。第１のチャンバ流体通路６１は、ヘッド端部の供給弁孔及びドレン弁孔２０２、２０６を連結する弁本体９０に形成された導管であり得る。通路６１の第１のチャンバ流体導管は、弁本体９０の境界に形成された流体ポート９２で終端して、第１のチャンバ５０への流体流を許容することが可能である。ロッド端部の供給弁及び戻り弁３０、３２は、第２のチャンバ流体通路６３と平行に連結可能である。第２のチャンバ流体通路６３は、弁本体９０に形成された導管であり得、またロッド端部の供給弁孔及びドレン弁孔２１０、２１２を連結することが可能であり、流体ポート９４で終端して、第２のチャンバ５２への流体流を許容することが可能である。

ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、第１のチャンバ５０とヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８との間の第１のチャンバ流体通路６１に流体連結することが可能である。ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、弁本体９０に形成された孔（参照せず）内に支持されたばね付勢の弁要素（参照せず）を有することが可能である。通路６１の第１のチャンバ流体導管は、ヘッド端部圧力リリーフ弁孔を連結することが可能であり、またポート９６で終端して、ヘッド端部圧力リリーフ弁３８を通してタンク３４への流体流を許容することが可能である。弁要素は、弁閉位置に向かってばね付勢されて、第１のチャンバ流体通路６１内の圧力が所定圧力の上方にあることに応答して、弁開位置に移動可能である。このようにして、ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、第１のチャンバ５０からの流体がタンク３４に排出することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力スパイクを低減するように構成可能である。

ヘッド端部メーキャップ弁４０は、第１のチャンバ５０とヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８との間の第１のチャンバ流体通路６１に流体連結することが可能である。ヘッド端部メーキャップ弁４０は、弁本体９０に形成された孔（参照せず）内に支持され、かつ、第１のチャンバ流体通路６１内の流体圧力がタンク３４内の流体の圧力の下方にあることに応答して、タンク３４から第１のチャンバ流体通路６１内への流体を可能にするように構成された弁要素（参照せず）を有することが可能である。ヘッド端部メーキャップ弁孔は、通路６１の第１のチャンバ流体導管に連結して、ポート９６からヘッド端部メーキャップ弁４０を通して第１のチャンバ５０への流体流を許容することが可能である。このようにして、ヘッド端部メーキャップ弁４０は、タンク３４からの流体が第１のチャンバ５０を充填することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力低下を低減するように構成可能である。

ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、第２のチャンバ５２とロッド端部の供給弁及びドレン弁３０、３２との間の第２のチャンバ流体通路６３に流体連結することが可能である。ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、弁本体９０に形成された孔（参照せず）内に支持されたばね付勢の弁要素（参照せず）を有することが可能である。通路６３の第２のチャンバ流体導管は、ヘッド端部圧力リリーフ弁孔を連結することが可能であり、またポート９８で終端して、ヘッド端部圧力リリーフ弁４２を通してタンク３４への流体流を許容することが可能である。弁要素は、弁閉位置に向かってばね付勢されて、第１のチャンバ流体通路６３内の圧力が所定圧力の上方にあることに応答して、弁開位置に移動可能である。このようにして、ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、第２のチャンバ５２からの流体がタンク３４に排出することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力スパイクを低減するように構成可能である。

ロッド端部メーキャップ弁４４は、第２のチャンバ５２とロッド端部の供給弁及びドレン弁３０、３２との間の第２のチャンバ流体通路６３に流体連結することが可能である。ロッド端部メーキャップ弁４４は、弁本体９０に形成された孔（参照せず）内に支持され、かつ、第２のチャンバ流体通路６３内の流体圧力がタンク３４内の流体の圧力の下方にあることに応答して、タンク３４から第２のチャンバ流体通路６３内への流体を可能にするように構成された弁要素（参照せず）を有することが可能である。ヘッド端部メーキャップ弁孔は、通路６３の第２のチャンバ流体導管に連結して、ポート９８からヘッド端部メーキャップ弁４０を通して第１のチャンバ５０への流体流を許容することが可能である。このようにして、ロッド端部メーキャップ弁４４は、タンク３４からの流体が第２のチャンバ５２を充填することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力低下を低減するように構成可能である。

弁本体９０は、油圧システム２２内の流体圧力及び／又は流体流を制御するために追加の構成要素を含んでもよい。具体的に、弁本体９０は、下流の共通信号流体通路６２内に配置されたシャトル弁７４を含んでもよい。シャトル弁７４は、弁本体９０に形成された孔（参照せず）内に支持されたシャトル弁要素（参照せず）を含んでもよい。シャトル弁孔は、通路６２の下流の共通信号流体導管に連結可能である。シャトル弁７４は、ヘッド端部又はロッド端部の供給弁２６、３０からのより高い流体圧力に応答して、より低い流体圧力を有するヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の一方を比例圧力補償弁３６に流体連結するように構成可能である。このようにして、シャトル弁７４は、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０からの圧力信号を弁別して、２つの弁のより低い出口圧力が比例圧力補償弁３６の移動に影響を及ぼすことを許容する。シャトル弁７４は、より高い圧力に応答して、より低い圧力が比例圧力補償弁３６に影響を及ぼすことを許容するので、比例圧力補償弁３６は、再生中にも正確に機能することが可能である。

弁本体９０は、油圧システム２２内の流体圧力及び／又は流体流を制御するために圧力調整通路６６、６８を含むことも可能である。流体通路６６、６８のそれぞれは、上流の共通供給流体通路６０と下流の共通信号流体通路６２とを流体連結するように、弁本体９０に形成された別個の導管として構成可能である。流体通路６６、６８は、流体通路６６、６８内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にするために、それぞれ、弁本体９０内に形成された制限オリフィス７０、７２を含んでもよい。代わりに、流体通路６６、６８は、それぞれロッド端部及びヘッド端部の供給弁要素２０２、２１０の導管（図示せず）として形成可能であり、また制限オリフィス７０、７２は、ロッド端部及びヘッド端部の弁要素２０２、２１０内に形成して、流体通路６６、６８内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にすることが可能であることが考えられる。

弁本体９０はまた、比例圧力補償弁３６と上流側流体通路６０との間に配置されたチェック弁７６を含むことが可能である。チェック弁７６は、弁本体９０内に支持されたチェック弁要素（参照せず）を含んでもよい。油圧システム２２及び／又は弁本体９０は、油圧システム２２内の流体圧力及び／又は流体流を制御するために追加の及び／又は異なる構成要素を含み得ることが考えられる。

比例圧力補償弁３６は、上流の共通供給流体通路６０と供給源２４との間に配置された油圧機械式作動の比例制御弁でもよく、また上流の共通供給流体通路６０に供給される流体の圧力を制御するように構成してもよい。具体的に、比例圧力補償弁３６は、弁本体９０に形成された圧力補償孔２１８内に支持された圧力補償弁要素２１６を含んでもよい。比例圧力補償弁要素は、通路６０の上流の共通供給導管に連結してもよく、直接又は弁本体９０に形成された入口流体導管（参照せず）を介して、さらにポート１０２に連結してもよい。弁要素２１６は、流れ通過位置に向かってばね付勢及び油圧式に付勢されてもよく、油圧によって流れ遮断位置に向かって移動可能である。比例圧力補償弁３６は、比例圧力補償弁３６とチェック弁７６との間の点から流体通路７８を介して向けられた流体によって流れ遮断位置に向かって移動可能である。流体通路７８は、弁本体９０内に形成された導管でもよく、圧力補償孔２１８と通路６０の上流の共通供給導管とを連結することが可能である。流体通路７８は、流体通路７８内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にするために、弁本体９０に形成された制限オリフィス８０を含んでもよい。比例圧力補償弁３６は、シャトル弁７４から流体通路８２を介して向けられた流体によって流れ通過位置に向かって移動可能である。流体通路８２は、弁本体９０内に形成された導管でもよく、シャトル弁７４の孔と圧力補償孔２１８とを連結することが可能である。流体通路８２は、流体通路８２内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にするために、弁本体９０内に形成された制限オリフィス８４を含んでもよい。代わりに、圧力補償弁要素２１６が流れ遮断位置に向かってばね付勢されてもよいこと、代わりに、通路８２からの流体が比例圧力補償弁３６の弁要素を流れ通過位置に向かって付勢してもよいこと、及び／又は、代わりに、通路７８からの流体が比例圧力補償弁３６の弁要素を流れ遮断位置に向かって移動させてもよいことが考えられる。代わりに、比例圧力補償弁３６は、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の下流又は他の任意の適切な位置に配置してもよいことも考えられる。望むなら、制限オリフィス８０と８４を省略してもよいことも考えられる。

図３に示したように、作業器具１４を可動するために協働し得る様々な要素を含む代わりの油圧システム２２’が開示されている。代わりの油圧システム２２’の説明及び操作は、上に開示したような油圧システム２２と同様であり、同一の参照番号が、両方の油圧システム２２、２２’の同様の要素を識別するために使用される。したがって、同様の要素の詳細な説明は省略され、代わりの油圧システム２２’の違いのみを以下に開示する。

ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０は、圧力調整通路６６、６８の流体流を選択的に制御するように構成可能である。ヘッド端部供給弁２６は、弁本体９０内に形成された孔２０２内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２００’を含んでもよい。同様に、ロッド端部供給弁３０は、弁本体９０内に形成された孔２１０内に支持された２位置のばね付勢の弁要素２０８’を含んでもよい。ヘッド端部及びロッド端部の弁要素２００、２０８と同様のヘッド端部及びロッド端部の弁要素２００’、２０８’は、ソレノイド作動され、また流体が個々のチャンバ５０、５２に通される第１の位置と、個々のチャンバ５０、５２への流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するように構成可能である。ヘッド端部又はロッド端部の供給弁２６、３０の一方が流れ通過位置に移動され、かつシャトル弁７４が流れ通過弁に向かって付勢されるとき、流れ通過弁の遮断部分２０１’、２０９’は、圧力調整通路６６、６８の一方の中の流体流を遮断することが可能である。同様に、ヘッド端部又はロッド端部の供給弁２６、３０の一方が流れ遮断位置に移動され、かつシャトル弁７４が流れ遮断弁から離れて付勢されるとき、流れ遮断弁の遮断部分２０１’、２０９’は、圧力調整通路６６、６８の一方の中の流体流を可能にすることが可能である。例えば、ヘッド端部供給弁２６が流れ通過位置に移動されるとき、ヘッド端部供給弁要素２００’の遮断部分２０１’は、圧力調整通路６６の流体流を遮断する。同様に、ヘッド端部供給弁３０が流れ通過位置に移動されるとき、ヘッド端部供給弁要素２０８’の遮断部分２０９’は、圧力調整通路６８の流体流を遮断する。

開示した油圧システムは、アクチュエータに供給される流体の圧力及び／又は流れの調整が望まれる油圧アクチュエータを含む任意の作業機械に適用可能である。開示した油圧システムは、油圧システムの構成要素を保護しかつ低コストの簡単な構造の一貫したアクチュエータ性能を提供する高感度の圧力調整を提供することが可能である。次に、油圧システム２２の操作について説明する。

油圧シリンダ１６は、オペレータ入力に応答して流体圧力によって移動可能であり得る。流体は加圧流体源２４によって加圧して、ポート１０２を介して弁本体９０に向けることが可能である。さらに、ポート１０２からヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０に向けることが可能である。管４６に対しピストン組立体４８を伸長又は後退させるためのオペレータ入力に応答して、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６と３０の一方は開位置に移動して、加圧流体を第１及び第２のチャンバ５０、５２の適切なチャンバに向けることが可能である。略同時に、ヘッド端部及びロッド端部のドレン弁２８、３２の一方は開位置に移動して、ポート１００を介して第１及び第２のチャンバ５０、５２の適切なチャンバからタンク３４に流体を向け、ピストン組立体４８の移動を引き起こすピストン５４にわたる圧力差を創出することが可能である。例えば、油圧シリンダ１６の伸長が要求される場合、ヘッド端部供給弁２６は開位置に移動して、加圧流体源２４から第１のチャンバ５０に加圧流体を向けることが可能である。加圧流体を第１のチャンバ５０に向けるのと略同時に、ロッド端部ドレン弁３２は開位置に移動して、第２のチャンバ５２からタンク３４への流体の排出を可能にし得る。油圧シリンダ１６の後退が要求される場合、ロッド端部供給弁３０は開位置に移動して、加圧流体源２４から第２のチャンバ５２に加圧流体を向けることが可能である。加圧流体を第２のチャンバ５２に向けるのと略同時に、ヘッド端部ドレン弁２８は開位置に移動して、第１のチャンバ５０からタンク３４への流体の排出を可能にし得る。

多数のアクチュエータを加圧流体源２４に流体連結し得るので、アクチュエータの１つの操作により、油圧シリンダ１６に向けられる流体の圧力及び／又は流れに影響を及ぼすことが可能である。調整されないままである場合、これらの影響は、油圧シリンダ１６及び作業器具１４の一貫しない及び／又は予想外の運動をもたらすであろうし、またおそらくは、油圧システム２２の構成要素の短い寿命をもたらすであろう。比例圧力補償弁３６は、油圧システム２２内の流体圧力に応答して流れ通過位置と流れ遮断位置との間に比例圧力補償弁３６の弁要素を比例して移動することによりこれらの影響を考慮して、油圧システム２２のすべての供給弁にわたる略一定の所定の圧力降下を提供することが可能である。

ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の一方が流れ通過位置に移動するとき、シャトル弁７４の流れ通過弁側の下流の共通流体通路６２内の圧力は、シャトル弁７４の流れ遮断側の下流の共通信号流体通路６２内の流体圧力よりも低いことがある。この結果、シャトル弁７４は、より高い圧力によって流れ通過弁に向かって付勢され、これによって、通路８２を介して流れ通過弁及び流体通路６６、６８の一方から比例圧力補償弁３６に、より低い圧力を連通することが可能である。次に、比例補償弁３６に連通されるこのより低い圧力は、比例圧力補償弁ばねの力と共に、流体通路７８からの圧力に対抗作用することが可能である。次に、その結果生じる力は、比例圧力補償弁３６の弁要素を流れ遮断位置又は流れ通過位置に向かって弁要素を移動させることが可能である。加圧流体源２４からの圧力が低下するとき、比例圧力補償弁３６は、流れ通過位置に向かって移動可能であり、これによって、上流の共通流体通路６０内の圧力を維持する。同様に、加圧流体源２４からの圧力が上昇するとき、比例圧力補償弁３６は、流れ遮断位置に向かって移動可能であり、これによって、上流の共通流体通路６０内の圧力を維持する。このようにして、比例圧力補償弁３６は、油圧システム２２内の流体圧力を調整することが可能である。

比例圧力補償弁３６はまた、油圧システム２２内で再生工程が行われることによって引き起こされる油圧システム２２内の圧力及び／又は流れ変動を低減するように構成可能である。特に、作業器具１４の可動中、作業器具１４に対する外力が、加圧流体源２４によってヘッド端部又はロッド端部の供給弁２６、３０に供給される流体の圧力よりも大きな圧力を第１及び第２のチャンバ５０、５２の一方の中に発生する場合がある。これらの場合の間、この高圧流体は、エネルギを維持するために再生することが可能である。具体的に、この高圧流体は、第１及び第２のチャンバ５０、５２の適切なチャンバから上流の共通流体通路６０に向けてもよい。比例圧力補償弁３６は、比例圧力補償弁３６の弁要素を流れ遮断位置に向かって移動させることによって、高圧流体のこの供給を受け入れることが可能である。このようにして、比例圧力補償弁３６は、再生工程中にも略一定の圧力を提供し得る。

油圧システム２２’の操作は、次の違いを有する油圧システム２２の操作と同様である。ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の一方が流れ通過位置に移動されるとき、シャトル弁７４の流れ通過弁側の下流の共通信号流体通路６２内の圧力は、シャトル弁７４の流れ遮断側の下流の共通信号流体通路６２内の流体の圧力よりも低いことがある。この結果、シャトル弁７４は、より高い圧力によって流れ通過弁に向かって付勢され、これによって、流体通路６６、６８の一方の中の流体流を遮断し得るので、流れ通過弁から比例圧力補償弁３６に、より低い圧力のみを連通することが可能である。例えば、ヘッド端部供給弁２６が流れ通過位置に移動するとき、弁要素２００’は、流体通路６６内の流体流を遮断することが可能である。シャトル弁７４は、より高い圧力によってヘッド端部供給弁２６に向かって付勢され、これによって、ヘッド端部供給弁２６から流体通路８２に低圧を連通することが可能である。弁要素２００’は、圧力調整流体通路６６の流体流を遮断し得るので、シャトル弁７４は、ヘッド端部供給弁２６から比例圧力補償弁３６に低圧のみを連通し、これによって、低圧連通シャトル弁７４の流体流を低減することが可能である。

様々な構成要素が弁本体９０に含まれてもよい。特に、弁本体９０は、コンパクトな油圧弁ユニットを提供することが可能であり、空間及び／又は材料の低減を実現して、潜在的に材料コスト及び製造コストを低減することが可能である。弁本体は、油圧ライン接合部の数を低減することによって信頼性をさらに高め、このように、漏れ及び／又は故障の機会を低減し、かつ信号強度及び／又は応答タイミングを向上させることが可能である。

比例圧力補償弁３６は油圧機械式に作動されるので、油圧シリンダ１６の運動又は構成要素の寿命に影響を及ぼすことができる前に、圧力変動に迅速に対応することが可能である。特に、比例圧力補償弁３６の応答時間は、約２００ｈｚ以上であることができ、これは、約５〜１５ｈｚで応答する典型的なソレノイド作動弁よりもはるかに大きい。さらに、比例圧力補償弁３６は、電子制御によるよりもむしろ油圧機械式に作動可能なので、コストを最小にし得る。

開示した油圧システムに対し様々な修正と変更をなし得ることが、当業者には明白であろう。開示した油圧システムの説明と実施を考慮することにより、他の実施形態が当業者には明白であろう。説明及び実施例は模範的なものに過ぎないと考えられ、真の範囲は、次の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示されることが意図される。

開示した典型的な実施形態による作業機械の概略側面図である。 開示した模範的な油圧回路の概略図である。 開示した模範的な他の油圧回路の概略図である。

Claims (10)

1. 油圧システム（２２）であって、
   本体（９０）であって、
   加圧流体源（２４）と流体アクチュエータ（１６）の第１のチャンバ（５０）とを選択的に流体連通するように構成された第１の弁（２６）と、
   加圧流体源と流体アクチュエータの第２のチャンバ（５２）とを選択的に流体連通するように構成された第２の弁（３０）と、
   加圧流体源と第１及び第２の弁との間に向けられた流体圧力を制御するための比例圧力補償弁（３６）と、
   加圧流体源と第１及び第２の弁との間に配置された供給通路（６０）であって、第１及び第２の弁が平行に供給通路に接続され、比例圧力補償弁が供給通路内に配置される供給通路と、
   を含む本体を備える油圧システム。
2. さらに、本体が、
   第１及び第２の弁の下流に配置された信号通路（６２）であって、第１及び第２の弁が信号通路と流体連通している信号通路と、
   第１の弁と第２の弁との間の信号通路内に配置されたシャトル弁（７４）であって、シャトル弁が流体圧力に応答して加圧流体を信号通路から選択的に通すシャトル弁とを含む、
   請求項１に記載の油圧システム。
3. 供給通路と信号通路との間に配置された第１の圧力調整通路（６６）及び第２の圧力調整通路（６８）をさらに含む、請求項２に記載の油圧システム。
4. 第１及び第２の圧力調整通路が加圧流体を供給通路から信号通路に通し、
   シャトル弁が、加圧流体を第１及び第２の弁の一方から比例圧力補償弁に選択的に通す、
   請求項３に記載の油圧システム。
5. 第１及び第２の圧力調整通路が加圧流体を供給通路から信号通路に通し、
   シャトル弁が、第１及び第２の圧力調整通路の一方からの加圧流体と、第１及び第２の弁の一方からの加圧流体との組み合わせを比例圧力補償弁に選択的に通す、
   請求項３に記載の油圧システム。
6. さらに、本体が、
   第１及び第２の弁の一方からシャトル弁を介して比例圧力補償弁に加圧流体を向けて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で比例圧力補償弁要素（２１６）を付勢するように構成された第３の流体通路（８１）を含む、
   請求項２に記載の油圧システム。
7. 油圧システム（２２）を作動する方法であって、
   流体を加圧するステップと、
   供給通路（６０）を介して、アクチュエータ（１６）の第１のチャンバ（５０）と連通した第１の弁（２６）に加圧流体を向けるステップと、
   供給通路を介して、アクチュエータの第２のチャンバ（５２）と連通した第２の弁（３０）に加圧流体を向けるステップと、
   第１及び第２の弁の少なくとも一方を選択的に作動して、アクチュエータを可動するステップと、
   第１及び第２の弁の下流に配置された信号通路（６２）から圧力補償弁要素（２１６）に加圧流体を向けるステップと、
   供給通路から第１の圧力調整通路（６６）及び第２の圧力調整通路（６８）を介して信号通路に加圧流体を向けるステップと、
   第１及び第２の弁の一方の入口と信号通路との間の圧力差に応答して圧力補償弁要素を移動して、第１及び第２の弁の少なくとも一方にわたる所定の差を、所望の圧力差の所定の範囲内に維持するステップと、
   を含む方法。
8. 圧力に応答して信号通路からシャトル弁（７４）を介して圧力補償弁要素に加圧流体を向けるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 第１及び第２の弁の少なくとも一方を選択的に作動するステップが、
   第１及び第２の弁の一方の弁要素（２００’、２０８’）を移動して、加圧流体を供給通路からアクチュエータに通し、第１の圧力調整通路の加圧流体の流れを選択的に遮断するステップと、
   第１及び第２の弁の他方の弁要素（２００’、２０８’）を移動して、加圧流体を供給通路からアクチュエータに通し、第２の圧力調整通路の加圧流体の流れを選択的に遮断するステップと、
   を含む、請求項７に記載の方法。
10. 作業機械（１０）であって、
    作業器具（１４）と、
    作業器具の可動を補助するように構成された請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧システム（２２）と、
    を備える作業機械。

Images