JP2012522188A - 油圧弁装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体接続装置（１０）と、流体接続装置（１０）の接続端を少なくとも部分的に作動させるための移動可能な制御装置（１６）と、を有する油圧弁装置に関するものであって、その場合に制御装置（１６）が、逆方向に作用する二つのパイロット弁によって作動可能であり、且つばねで中心配置されてその中立位置に保持されている。それぞれのパイロット弁と制御装置との間に、少なくとも一つの絞り箇所（ｄａ₁、ｄｂ₁）が設けられており、その絞り箇所が負荷検出接続端（ＬＦ_A）及び負荷報告接続端（ＬＭ_A）と、あるいは負荷検出接続端（ＬＦＢ）及び負荷報告接続端（ＬＭ_B）と、流体を案内するように接続されることによって、負荷を移動させるために精細な制御が可能である、油圧弁装置が提供される。

Description

本発明は、少なくとも、
一つの圧力供給接続端Ｐ、
一つのリターン接続端Ｒ、
一つの負荷検出接続端ＬＳ、
二つの制御接続端Ｐ_A´とＰ_B´、及び
二つの利用接続端Ａ、Ｂ、を備える流体接続装置と、流体接続装置の接続端を少なくとも部分的に作動させるための移動可能な制御装置とを有し、その場合に前記制御装置が逆方向に作用する二つのパイロット弁によって作動可能であり、且つその中立位置にばねで中心配置されて保持されている、油圧弁装置に関する。

ＥＰ１６１６９９７Ａ１号明細書によって、特に可動の作業機械の形式の油圧消費機器を駆動するための油圧制御装置が知られており、その場合にこの消費機器は、連続的に調節可能な方向制御弁装置によって入口部を介してポンプと、排出部を介してタンクに接続可能であって、その場合に方向制御弁装置の連続的に調節可能な方向制御弁が基本位置において循環通路を開くように制御し、その循環通路を介してポンプがタンクに接続されており、且つその循環通路内に循環圧力平衡器が配置されている。方向制御弁の制御位置において、循環通路は閉じるように制御可能であって、消費機器に圧力媒体供給するための供給管路が開くように制御可能である。この既知の解決法において、方向制御弁装置は、排出部内に配置された排出絞り弁を有しており、その開口横断面が方向制御弁の作動に関係なく調節可能であることによって、ある種の別体の排出溝が形成され、その排出溝は、それぞれ存在する作動条件に従って、適切なやり方で供給横断面に関係なく作動可能である。すなわち、例えば排出部内の排出絞り弁を介して、消費機器を予圧するための圧力が調節される。さらに、例えば供給部を介して体積流量を調節することができ、その後排出絞り弁の調節によって、消費機器の速度を調節することができる。

ＤＥ３８０２６７２Ｃ２号明細書によって、一般的な圧力検出装置を有する油圧弁装置が知られており、そこでは移動可能な制御装置としてのスプールが、ハウジング孔内に配置されて、中立位置から二つの作業位置へ移動可能であって、その場合にスプールは、中央のランド部と、そのランド部からそれぞれスプールリングによって分離された二つの終端ランド部とを有しており、それらのランド部は、互いに向き合う側に、周部分に限定された絞り輪郭部を有している。ハウジング孔は、圧力媒体を供給可能なポンプ−環状溝を有しており、その両側にそれぞれモータ管路に接続可能なモータ環状溝が設けられ、且つその両側のその外部に、それぞれ容器に接続可能な容器−環状溝が設けられている。圧力検出装置は、スプール周面に絞り輪郭部に対して周方向に変位して配置された、スプール内の接続通路を介して圧力検出接続端に接続された、少なくとも一つの圧力検出開口部を有しており、その圧力検出開口部がスプールの作業位置において、検出すべき、圧力を案内する管路に接続されているが、中立位置においてはそれから分離されている。ポンプ−環状溝内の入力圧を検出するために、中央のランド部内に圧力検出開口部の少なくとも一つが配置されており、その場合にスプール内部の接続通路内に固定の絞りが設けられ、スプールの外側において検出圧力環状溝とハウジング孔内の容器環状溝との間に、スプール位置に依存する可変の絞りが設けられていることによって、中立位置と作業位置との間でスプールのより小さな無効距離が可能にされ、弁装置全体が小さく構築される。

この従来技術から出発して、本発明の課題は、それぞれの利用接続端に接続された、負荷の本来の運動をもたらすまでの、精細な制御が可能になる、油圧弁装置を提供することである。この課題は、その全体において特許請求項１の特徴を有する油圧弁装置によって解決される。

特許請求項１の特徴部分に従って、それぞれのパイロット弁と制御装置との間に、少なくとも一つの絞り箇所が設けられており、その絞り箇所が負荷検出接続端ＬＦ_A及び負荷報告接続端ＬＭ_Aと、あるいは負荷検出接続端ＬＦ_B及び負荷報告接続端ＬＭ_Bと、流体を案内するように接続されることによって、好ましくは制御スプールの形式で形成されている移動可能な制御装置における予め定めることができる作動圧力に、実際の負荷圧力から導き出された補償圧力が対抗作用し、その補償圧力が制御装置を、利用接続端Ａ、Ｂに接続された負荷が移動するまでの間、精細な制御領域内に保持する。その後、制御装置は、加速する負荷からの反圧をそれが許容する程度に開放された位置へ移行することができ、その場合に損失流は、だんだんと遮断される。損失流が完全に遮断されたとき、負荷検出弁においていつもは存在するような体積制御が実現され、圧力制御はオフにされる。それゆえに、移行領域内では圧力制御と体積流量制御が重畳される。

本発明に係る弁装置の好ましい実施形態において、制御スプールの形式の制御装置は、流体を案内する接続通路を有しており、その接続通路が、対をなして互いに対応付け可能な負荷検出接続端と負荷報告接続端とを互いに接続する。その場合に好ましく、且つ特に場所をとらないやり方で、接続通路の一つが中央通路として形成されており、その中央通路が絞り箇所の一つと接続されており、他の絞り箇所が環状通路内へ連通し、その環状通路は、中央通路に対して同軸に配置されて、制御スプールの内側凹部と挿入スリーブとによって画成されており、挿入スリーブは中央通路によって貫通されている。

本発明に係る解決法の特に好ましい実施形態において、制御装置の前段に圧力平衡器が配置されており、その圧力平衡器によって、いわゆる流量遮断が圧力平衡器のばね室内の負荷検出圧力制限によって容易にされる。従来技術において知られている、後段に接続された圧力平衡器を有する解決法においては、流量遮断のこの機能は不可能であり、あるいは然るべき弁付加構造を介して複雑なやり方でないと得られない。特に、比較的大きい流出横断面がリターン接続端内へ連通することができることによって、圧力平衡器の制御機能が改良される。その点では、装置全体のためのいわゆるフロート位置も改善される。

以下、図面に示す実施例を用いて、本発明に係る弁装置を詳細に説明する。その場合に図は、原理的で縮尺に従わない表示である。

弁装置の重要な構成要素を前側の正面で見た縦断面図であるが、パイロット弁は挿入されていない。 図１に示す対象の下面を切り開いて示す縦断面図である。 図２に示す部分Ｘを拡大して表示する図である。 図１に示す部分Ｘを拡大して表示する図である。

図１は、全体を符号１０で示す流体接続装置を示している。この流体接続装置１０は、一つの圧力供給接続端Ｐ、一つのリターン接続端Ｒ、一つの負荷検出接続端ＬＳ、二つの制御接続端Ｐ_A´とＰ_B´及び二つの利用接続端ＡとＢを有している。図を見る視線方向に左から右へ見て上述した流体接続端Ｐ_A´、Ｐ、Ｒ、Ｐ_B´とＬＳ及び利用接続端ＡとＢは、制御ハウジング１２内に収容されており、その場合に図１を見る視線方向において制御ハウジング１２の下方の端部に、それ自体従来型の圧力平衡器１４が設けられており、その構造的な詳細については詳しくは説明しない。しかし、圧力平衡器１４は、接続端Ｐ_A´、Ｐ_B´の前段に接続されており、印加されるＬＳ信号の設定に従って制御接続端Ｐ_A´、Ｐ_B´を操作する。このような前段に接続された圧力平衡器１４によって、圧力平衡器のばね室（図示せず）内のいわゆるＬＳ圧力制限によって、いわゆる流量遮断の機能が達成され、その場合に流量遮断は、例えば利用接続端Ａ及びＢに接続された操舵シリンダがストッパに当接し、且つ過負荷を回避するために供給量を「遮断」しようとする場合に意味をなすことができる。

全体を符号１６で示す制御装置そのものは、従来型のパイロット弁によって既知のやり方で作動されるものであるので詳しくは説明しない。前記パイロット弁は、表示を簡単にするために、図１においては、それぞれ対応付け可能なそのパイロット接続ハウジング１８、２０に言及される限りにおいてのみ示されている。二つのパイロット弁は、出力側において、制御装置１８のために、逆方向に作用する二つの制御圧力Ｘ_AないしＸ_Bを供給する。

上述した制御装置１６は、図１を見る視線方向において水平に移動可能な制御スプール２２を有しており、その制御スプール２２は、図１においては、その変位されない中央位置または中立位置で示されている。制御スプール２２のこのような中立位置は、さらに二つのばねエネルギ蓄積機構によって支持されており、そのばねエネルギ蓄積機構は、圧縮ばね２４として形成されており、且つ対応付け可能なパイロット弁ハウジング１８ないし２０内のそれぞれ対応付け可能なばね室２６、２８内に統合されている。表示を簡単にするために、図１を見る視線方向において左のばね室２６内には、圧縮ばね２４は描かれていない。この種の油圧弁装置においてはこのような構造も知られているので、ここではそれについてこれ以上詳しく説明しない。

制御スプール２２を有する制御装置１６には、負荷検出接続端ＬＦ_AとＬＦ_B及び負荷報告接続端ＬＭ_AとＬＭ_Bが設けられており、それらは対をなして互いに流体を案内するように接続されている。そして特に、図２に示す図１の下面表示のように、負荷検出接続端ＬＦ_Aが負荷報告接続端ＬＭ_Aに接続され、負荷検出接続端ＬＦ_Bが負荷報告接続端ＬＭ_Bに接続される。上述した検出接続端と、専門用語で信号管路とも称される報告接続端は、制御スプール２２内に半径方向の横孔として形成されており、且つそれぞれ制御スプール２２がどのような軸方向の行程位置をとるかに応じて、上述した負荷検出接続端と負荷報告接続端が、それぞれ対応付け可能な流体接続装置１０の接続端と流体を案内するか、又は遮断するように接続される。特に、負荷検出接続端と負荷報告接続端は、制御スプール２２の内部の流体を案内する複数の接続通路を介して、対応付け可能なやり方で互いに接続されている。すなわち、接続通路の一つが中央通路３０として形成されており、その中央通路３０が制御スプール２２の中心軸線または摺動縦軸線に沿ってその制御スプール２２を完全に貫通し、その両端部へ向かって外部へ開口している。このような中央通路３０は、流体を案内するように、負荷検出接続端ＬＦ_Aを負荷報告接続端ＬＭ_Aに接続する。さらに、中央通路３０に対して同軸に配置されて、環状通路３２が設けられており、その右側の構造的形態が、特に図３と図４の表示から明らかにされる。このような環状通路３２は、制御スプール２２の内側凹部３４に半径方向孔として形成されて、挿入スリーブ３６の円筒状の外周面によって内側を画成されており、前記挿入スリーブ３６は、中空円筒として形成されて中央通路３０の一部を案内している。その場合に、図２を見る視線方向において、挿入スリーブ３６の左の端面側が、制御スプール２２内に形成された半径方向段部３８に支持されている。

さらに、図１と２から明らかなように、これらを見る視線方向において左側に、第１の絞り箇所ｄａ₁が形成されており、その絞り箇所は、制御スプール２２の左の端面を越えて中央通路３０内へ少し食い込んでいる。相対物として、反対側に他の第２の絞り箇所ｄｂ₁が形成されており、その形態が特に図３と４に示されている。このような絞り箇所ｄｂ₁は、閉鎖ねじ４０内に統合されており、その閉鎖ねじ４０がねじ区間４２において制御スプール２２の端面に形成された凹部内に螺合されている。このような閉鎖ねじ４０は、外周面をある種の弁皿４４によって捕捉されており、その弁皿４４は、圧縮ばね２４の作用を受けて、図３と図４を見る視線方向において、図３と図４に示すように、弁皿４４の外端縁が制御ハウジング１２の側端面と面一で終了するまで、中立位置へ移動される。

図２の円Ｘの拡大に相当する、図３に示す部分表示において、挿入スリーブ３６は、制御スプール２２から右へ導出されて、挿入スリーブ３６の自由な端部が、閉鎖ねじ４０の外側端面に当接している。負荷報告接続端ＬＭ_Aとしての半径方向孔または横孔を残して、その他の中央通路３０は絞り箇所ｄｂ１の方向には遮断栓４６によって流体密に閉鎖されている。このようにして、中央通路３０を介して伝えられる、負荷検出接続端ＬＦ_Aの負荷検出圧力が、第２の絞り箇所ｄｂ₁へ達しないことが保証される。しかし、それに対して９０°回転された図４に示す縦断面図が示すように、絞り箇所ｄｂ₁は、制御スプール２２内の円筒状の拡幅部の形式の接続通路４８を介して、環状通路３２内へ連通しているので、この点で負荷検出接続端ＬＦ_Bと負荷報告接続端ＬＭ_Bとの間に流体を案内する接続が存在する。これらの接続端は、絞り箇所ｄａ₁との接続は有しておらず、図４に示す表示は、拡大された円表示Ｘという点で図１に示す表示に相当する。中央通路３０を接続通路４８に対して遮断するために、他の流体密の遮断栓５０が用いられ、その遮断栓５０は、負荷報告接続端ＬＭ_Aと挿入スリーブ３６の内部の接続通路４８との間に配置されている。

図１から図４を見る視線方向において、制御スプール２２がその中立位置から左の作業位置へ移動された場合に、負荷検出接続端ＬＦ_Aが、利用接続端Ａ及びそこに生じる圧力と重なり、前記圧力を中央通路３０及び負荷報告接続端Ａを介して、同様に環状通路の形式で形成されている負荷検出接続端ＬＳへ伝える。というのも負荷報告接続端ＬＭ_Aが、ＬＳ環状通路内へ進入するからである。逆の場合つまり制御スプール２２がその中央位置から右へ移動した場合に、負荷検出接続端ＬＦ_Bが対応付けられた利用接続端Ｂ内へ移動し、環状通路３２を介して検出された圧力が、負荷報告接続端ＬＭ_Bを介して、負荷検出接続端ＬＳを有する環状通路内へ達する。このような負荷検出及び報告連鎖は、その後さらに、絞り箇所ｄａ₁ないしｄｂ₁に生じるパイロット弁センサ圧力に重畳される。その点では図１のみに図示されるように、それぞれ挿入されたパイロット弁とばね室２６ないし２８の間にさらに、第３と第４の絞り箇所ｄａ₂ないしｄｂ₂を形成することができる。以下で絞り箇所が問題になる範囲内では、この絞り箇所は従来の絞りを介して、あるいはオリフィスを介しても、実現することができる。

以下、本発明に係る油圧弁装置の特有な構造を機能説明の形式で詳細に説明する。
図１に示す中立位置において、圧力接続端Ｐと利用接続端Ａ及びＢは互いに遮断されており、その場合にこの種の形態を閉鎖された中央位置を称することもできる。さらに、負荷検出管路は、リターンＲに接続されており、従って除荷されている。負荷報告接続端ＬＭ_Aと負荷報告接続端ＬＭ_Bの形式の他の二つの信号管路が、負荷検出接続端ＬＳに接続されている。図示の中立位置においては、二つの信号管路が、そして作業位置においては、常に圧力のないパイロット圧力室へ通じる方がＬＳに接続される。ここでは、パイロット圧力室は、ばね室２６、２８の形式のそれぞれのばね室と同一である。中立位置において、センサ圧力（＝作動圧力）Ｘ_B、Ｘ_Aが作用されると、第２のばね室２８（Ｘ_B側）内に構築される圧力が制御スプール２２を中間位置へ摺動させるまで、短時間、制御オイル流が絞りｄｂ₂とｄｂ₁及び信号管路ＬＭ_Bを介し、負荷検出接続端ＬＦ_Bを介してリターン接続端Ｒに流れる。その後、このような信号管路が遮断されるので、その点では制御オイル損失は生じない。この中間位置はいわゆる精細な制御領域を表す。圧力供給接続端Ｐから利用接続端Ａへの接続は、いまやわずかしか開放されていない。信号管路ＬＭ_Aは、他方で絞りｄａ₁によってばね室２６から分離されており、ばね室２６は、絞りｄａ₂によってセンサ圧力接続端Ｘ_A（Ｘ_B）から分離されている。記述した（Ｘ_Bが作動された）状態において、センサ接続端Ｘ_Aは圧力なしであるので、加圧された媒体は、負荷によって、ＬＳ接続端を介して並列に接続された信号管路内へ圧入し、そこから信号流として絞りｄａ₁とｄａ₂を介して圧力のない接続端Ｘ_A内へ流出することができる。その場合に、負荷圧力は、実質的に二つの段階で、特に“ＬＳ”から絞りｄａ₁におけるばね室２６内の“圧力”へ、そしてそこから絞りｄａ₂を介して“Ｘ_B＝Ｔ₀＝０”へ低下する。その場合に、ばね室２６内に生じる中間圧力は作用するセンサ圧力Ｘ_Bに対抗作用する。従って制御スプール位置は、センサ圧力Ｘ_Bと接続端Ｘ_Aにおけるばね室２６内の中間圧力Ｘ´_Aとの間の差によって決定される。

従って精細な制御領域の中間位置において、一方で、信号流がＸ_Aでばね室２６内へ流れ、負荷圧力に比例して制御スプール２２を「中立」方向にし、他方では、損失流が作業接続端Ａからリターン接続端Ｒへ流れる。消費機器Ａが静止している場合に、接続端Ａ内に、ＰからＡへの接続及びリターン接続端Ｒへの調節絞りへの接続の直列回路によって決定される圧力が生じる。従って、センサ圧力Ｘ_Bによって作動される制御回路が生じる。消費機器が静止している場合に、生じる擬似的負荷は、前段に接続された圧力平衡器１４の制御される圧力差の大きさだけ、圧力供給接続端Ｐにおけるポンプ圧よりも低い。従ってポンプは通例のように負荷検出システム内で駆動される。擬似的な負荷検出圧力は、上述した信号管路及び接続された絞りｄａ₁とｄｂ₁を介して、制御スプール２２に反作用もし、また制御スプール２２は、その位置によって、並びにＰと利用接続端Ａとの間及びリターン接続Ｒへの調節絞りとの間の調節可能な接続の直列回路（分圧回路）によって利用接続端Ａ内の圧力を制御する。スプールのストロークに依存し、且つそのとき使用される調節絞りの大きさによって、損失流は圧力制御の安定性に関して機械的に調節され得る。

センサ圧力が再び増大されると、スプール２２がその精細な制御領域から出るように調節され、絞られた圧力が上昇して、負荷がそれに応じて移動する。さらに調節する場合に、リターン接続端Ｒへの調節絞りはオフにすることができる。というのは、今や加速段階は終了して、負荷の一定の運動が達成されているからである。センサ圧力Ｘ_Bは、Ａ内に生じる背圧を上回らないようにするために、どのくらいの体積流量を消費機器へ供給することが許されるかを定める。

従って、本発明に係る油圧弁装置によると、損失流によって圧力を制御するために制御スプール２２の精細な制御領域を十分に利用することが可能である。このようにして制御スプール２２における作動圧力に、実際の負荷圧力から導き出された補償圧力が対抗し、利用接続端Ａ、Ｂに接続された負荷が運動するまでの間、制御スプール２２を精細な制御領域内に保持する。このようにして、損失流をだんだんと遮断することができ、完全に遮断された場合に、ＬＳ弁において一般的なように体積流量制御が実現される。そのとき圧力制御は止められており、移行領域内では圧力及び体積制御が重畳される。

Claims (10)

1. 少なくとも、
   一つの圧力供給接続端（Ｐ）、
   一つのリターン接続端（Ｒ）、
   一つの負荷検出接続端（ＬＳ）、
   二つの制御接続端（Ｐ_A´、Ｐ_B´）、及び
   二つの利用接続端（Ａ、Ｂ）、を有する流体接続装置（１０）と、
   流体接続装置（１０）の接続端を少なくとも部分的に作動させるための、移動可能な制御装置（１６）と、を有し、制御装置（１６）が、二つの逆方向に作用するパイロット弁によって作動可能であり、且つその中立位置にばねで中心配置されて保持されている、油圧弁装置であって、
   それぞれのパイロット弁と制御装置との間に、少なくとも一つの絞り箇所（ｄａ₁、ｄｂ₁）が設けられており、前記絞り箇所が負荷検出接続端（ＬＦ_A）及び負荷報告接続端（ＬＭ_A）に、あるいは負荷検出接続端（ＬＦ_B）及び負荷報告接続端（ＬＭ_B）に、流体を案内するように接続されることを特徴とする油圧弁装置。
2. 制御装置（１６）が、流体を案内する複数の接続通路を備えた制御スプール（２２）を有しており、前記接続通路が、互いに対をなして対応付け可能な負荷検出接続端と負荷報告接続端（ＬＦ_A、ＬＭ_A；ＬＦ_B、ＬＭ_B）を互いに接続することを特徴とする、請求項１に記載の弁装置。
3. 前記複数の接続通路の一つが、絞り箇所の一つ（ｄａ₁）に接続された中央通路（３０）として形成されており、且つ
   他の絞り箇所（ｄｂ₁）が、環状通路（３２）内へ連通しており、前記環状通路（３２）が中央通路（３０）に対して同軸に配置されて、制御スプール（２２）の内側凹部（３４）と、中央通路（３０）によって貫通されている挿入スリーブ（３６）とによって画成されていることを特徴とする、請求項２に記載の弁装置。
4. ばねで中心配置された制御スプール（２２）の中立位置内で、二つの負荷検出接続端（ＬＦ_A、ＬＦ_B）が、利用接続端（Ａ、Ｂ）を有する環状通路の外側に位置し、且つ負荷検出接続端（ＬＳ）の環状通路が、対応付け可能な負荷報告接続端（ＬＭ_A、ＬＭ_B）の間に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の弁装置。
5. 絞り箇所（ｄａ₁）が、中央通路（３０）を介して負荷検出接続端（ＬＦ_A）及び負荷報告接続端（ＬＭ_A）に接続され、且つ
   絞り箇所（ｄｂ₁）が、環状通路（３２）を介して負荷報告接続端（ＬＦ_B）及び負荷報告接続端（ＬＭ_B）と流体を案内するように接続されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の弁装置。
6. 第２の絞り箇所（ｄｂ₁）が、密閉部分（４６）を介して流体密に、負荷報告接続端（ＬＭ_A）を有する中央通路（３０）から分離されており、且つ接続通路（４８）内へ連通し、前記接続通路（４８）に、負荷報告接続端（ＬＭ_B）を有する環状通路（３２）が流体を案内するように接続されることを特徴とする、請求項５に記載の弁装置。
7. 制御ハウジング（１２）内の流体接続装置（１０）が、以下の順序、即ち：
   制御接続端（Ｐ_A´）、
   利用接続端（Ａ）、
   リターン接続端（Ｒ）、
   利用接続端（Ｂ）、
   制御接続端（Ｐ_B´）、及び
   負荷検出接続端（ＬＳ）、の順序で配列されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の弁装置。
8. 第１の絞り箇所（ｄａ₁）が、制御接続端（Ｐ_A´）に隣接して、制御スプール（２２）の中央通路（３０）内へ突出しており、且つ
   第２の絞り箇所（ｄｂ₁）が、負荷検出接続端（ＬＳ）に隣接して、接続通路（４８）を画成しながら制御スプール（２２）内へ連通していることを特徴とする、請求項７に記載の弁装置。
9. 制御スプール（２２）をばねで中心配置するために、装置のばね室（２６、２８）内に配置された二つの圧縮ばね（２４）が用いられ、前記ばね室（２６、２８）が、パイロット弁を有する接続箇所の方向に、それぞれ他の絞り箇所（ｄａ₂、ｄｂ₂）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の弁装置。
10. 制御装置（１６）の流体接続端の前段に、圧力平衡器（１４）が接続されており、前記圧力平衡器が、少なくとも部分的に流体接続装置（１０）と同時に作動することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の弁装置。

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