JP2013522739A - 油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素2をロックする装置に関するものであり、その場合に、軸方向に移動可能な構成要素2は、少なくとも1つの軸方向の位置において係止手段4を介して少なくとも1つの係止体5と形状結合で解放可能に固定することができ、及び軸方向に移動可能な構成要素2からそれぞれの係止体5を解放するための解放装置6を有し、係止手段4は、クランプピストン7によって及びエネルギ蓄積装置8を使用することによって係止及び解放可能であって、クランプピストン7はクランプ圧力の作用を受けることが可能な作業室27内で移動可能であり、油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置は、クランプピストン7が切替え装置9により少なくとも1つの切替え位置へ調節可能であること、及びクランプピストン7が、切替え装置9によってクランプ圧力の作用を受けることが可能であって、この切替え位置においてクランプ圧力が低下した場合にエネルギ蓄積装置8によってその係止位置から離れるように移動可能であることを特徴としている。
Description
本発明は、油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置に関するものであり、その場合に、前記軸方向に移動可能な構成要素は、少なくとも1つの軸方向位置において係止手段を介して係止体と形状結合で解放可能に固定可能であり、また軸方向に移動可能な構成要素から係止体を解放するための解放装置を有し、その場合に係止手段はクランプピストンによって及びエネルギ蓄積装置を使用することによって係止及び解放可能であって、クランプピストンは、クランプ圧力の作用を受けることが可能な作業室内で移動することができる。
油圧装置においては、例えば接続されている各種の作業工具を駆動することができるようにするために、様々な数の制御接続端と切替え位置を有する方向制御弁が、油圧シリンダなどのような作動器のための種々の作動課題を引き受ける。この種の方向制御弁は、特に例えば実用車両において使用されるような油圧装置の操作者にとって危険がもたされるおそれがある場合に、油圧装置の遮断後に中立位置への復帰を必要とする。すなわち、油圧装置を再始動する場合に、作業工具における意図されない位置決め運動がもたらされること、あるいは油圧装置の別の油圧消費機器の意図されない始動がもたらされることを回避することができる。特に油圧装置内の圧力媒体の圧力が意図されずに低下した場合でも、それによってもたらされる位置決め運動または油圧作動器またはモータの本来望まれるのとは異なる逆の回転方向を排除するために、この種の自動的な安全装置が必要である。
特許文献1は、ロック装置を有する油圧方向制御弁を開示しており、そのロック装置が制御スライダを作業位置に固定する。ロック装置は、方向制御弁の制御スライダのための解放装置を有しており、それによって万一の過剰圧力の場合、あるいは然るべき低圧力の場合にも、制御スライダはその中立の中央位置へ戻ることができる。この目的のために、ロック装置は、過剰圧力に応答するピストン部材を備えた圧力弁と、低圧に応答するばね型エネルギ蓄積装置を備えたピストンとを有している。ピストンもピストン部材も円錐部材と作用結合されて、その円錐部材が係止位置にある係止ボールを解放するので、制御スライダはその中立位置へ移動することができる。
特許文献2も、油圧方向制御弁の制御スライダのような軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置を示しており、その装置によって軸方向に移動可能な構成要素が係止によって軸方向位置に停止され得る。係止は、軸方向に移動可能な構成要素から係止体を解放するための解放装置によって解放され得る。さらに、係止を可能にする係止位置は、コード化ボディの位置を変化させることによって可変に調節することができる。それによって機械的なコード化が示され、そのコード化は、方向制御弁の複数の機能構成を可能にし、それに伴ってその種々の作動状態を可能にする。
特許文献3から、半径方向に移動可能なボールを用いて、位置固定された部分に対して長手方向に移動可能な部分のための、一般的な油圧作動される係止装置が知られている。ボールは、位置固定されたスリーブ状部分の横孔内に配置されており、係止位置において移動可能な部分に設けられた係止溝内へ、及び係止を解かれた位置においては、半径方向外側に位置する滑動スリーブに設けられた溝内へ進入することができる。係止装置は、さらに、圧力媒体源から、移動可能な部分によって画成される圧力室への圧力媒体接続部を有しており、その場合に圧力媒体接続部の一部は、移動可能な部分自体の中に形成されている。長手方向に移動する部分は典型的にはピストンであって、そのピストンは所定の移動距離の後に係止装置によって機械的にロックされる。その位置において、滑動スリーブの端面がパイプ端部に添接し、圧縮ばねは完全に付勢される。ピストンを引きだそうとする場合に、孔を介して圧力媒体がそれなりに高い圧力のもとで圧力室内へ導入される。この圧力媒体を介して圧力が構築され、その圧力が圧縮ばねの力に抗してスライドスリーブを移動させるので、環状溝がボールの領域内へ達することができ、ピストンが再びアンロックされる。
装置の欠点と見なすことができるのは、所定の作業圧力に達した場合に常に制御スライダの係止解除が行なわれることである。それに反して、永続的な係止または係止解除、及び構成要素詳しく言えばつまり方向制御弁のこの種の構成によって実施される作動モードは不可能である。
この従来技術に基づいて本発明の課題は、上述した欠点を持たない、油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素、特に制御スライダ、をロックする装置を提供することである。
この課題は、請求項1の特徴を全体として有する軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置によって解決される。
本発明を特徴づける、特に好ましい装置の特徴は、クランプピストンが切替え装置によって少なくとも1つの切替え位置へ調節可能なことである。切替え装置は、一方で、クランプ圧力がクランプピストンへ導かれて、この「キックアウト切替え位置」と称される第1の切替え位置においてクランプ圧力が低下した場合に、クランプピストンがエネルギ蓄積装置によってもその係止位置から再び離れるように移動することができる、ということをもたらす。他方では、好ましくは切替え装置によって、少なくとも2つの更なる切替え位置を実現することができ、その場合に更なる第2の切替え位置は、圧力媒体をクランプピストンから圧力媒体容器へ運び去るために用いられるので、制御スライダが中立位置へ復帰することができる。切替え装置の第3の切替え位置は、好ましくはクランプピストンが、それぞれ占められる切替え位置、特に係止位置に固定されることを行なう。
前記構成要素は、油圧方向制御弁の制御スライダであり得る。特に好ましい実施例において、切替え装置は、好ましくは方向制御弁によって制御される消費機器の負荷圧力をクランプ圧力として供給される。結果として、圧力媒体ポンプが始動された場合に、油圧作業工具の作業位置における係止作用は起こり得ない。従って圧力媒体ポンプが再び始動された場合に、方向制御弁の制御スライダが、作業接続端が圧力媒体を送給する圧力媒体ポンプと直接接続される位置にあること及び従って消費機器の危険な意図されない操作が可能になることは確実に阻止される(安全機能)。
切替え装置のいわゆる「キックアウト(kick-out)」作用は、方向制御弁の作業接続端において所定の負荷の大きさに達した場合に、係止作用を無効にするとともに、エネルギ蓄積装置の助けを借りて弁スライダを係止位置から押し出す(キックアウト)。
切替え装置は、好ましくは手動で操作され、係止のための好ましくは3つの切替え位置または作動モードが実現される。切替え装置は係止のためのクランプピストンに対する圧力供給を制御するので、切替え装置の弁部材の第2の切替え位置は、クランプピストンの作業室を空にするためにその作業室が圧力媒体容器と接続されて、クランプピストンの作業室と消費機器の負荷圧力との接続が中断されることにより、クランプピストンの永続的な負荷除去をもたらすことができる。それによって係止の永続的な非作動位置が生じる。
切替え装置の第3の切替え位置においては、クランプピストンの作業室への圧力媒体の供給及びそこからの排出の遮断をもたらすことができる。そこから、クランプピストンの遮断位置が生じる。種々の切替え位置の選択は、回転スイッチまたは切替えボタンを介して行なうことができ、その場合に切替え装置の弁部材の3つ全ての切替え位置は、切替えボタンの半回転以下において選択可能である。
その場合に、切替え装置の弁部材は、例えば制御ピストンによって極めて場所をとらずに実現可能であるように、回転運動と並進運動の組合せを実施することができる。
中立位置または中央の位置において、「キックアウト」作用が実現され、その作用においてクランプピストンには係止のためにクランプ圧力が供給される。この中立位置の左と右に、2つの更なる切替え位置を設けることができる。装置の特に組込み空間を節約する実施形態においては、装置は弁部材のハウジング内に統合されており、切替えピストンの縦軸線は、方向制御弁の弁部材の縦軸線に対して平行に配置される。
本発明に係る装置は、特に、例えば農業用トラクターのような実用車両の油圧装置内に配置するのに適している。
以下、図面に示す実施例を用いて、本発明に係る装置を詳細に説明する。
図1には、方向制御弁3の弁部材18をロックするために方向制御弁3に設けられた装置1が模式的な回路図で示されている。弁部材18は、弁スライダとして及び軸方向に移動可能な構成要素2として、それ自体知られたやり方で形成されている。図2が示すように、このような方向制御弁3は、作業圧力及びポンプ圧力を供給するための圧力供給接続端P、リターン接続端R、セクション負荷検出接続端LS、2つの制御接続端P’AとP’B及び2つの利用接続端E、Fを有している。上述した流体接続端LS、P’A、P’B、R、E、Fは、方向制御弁3のハウジング14の部分に配置されている。図1と図2を見る視線方向において、ハウジング14の下方の部分は、環状通路配置19を有しており、その中へ圧力補償器11が挿入可能であって、前記圧力補償器11は、方向制御弁3の前段に接続されていて、その方向制御弁にLS圧力制限による量遮断の機能を与える。それによって、模式的にのみ示されて終端ストッパに位置すべき油圧シリンダとして形成されている消費機器10を駆動する場合に、圧力媒体ポンプの過負荷を回避するために、油圧シリンダへの圧力媒体の供給量を遮断する。
図1が簡単に示すように、弁部材18を固定するために、弁部材18をロックする装置1が方向制御弁3のハウジング14に付設されている。装置1は、図2´が示すように、弁部材18と同方向に移動可能な係止ピストン20を有する係止手段4からなる。係止ピストン20の延長内に円錐ブッシュの形式の要素21が配置されており、前記円錐ブッシュ21が制御面または斜面22を有している。制御面22は、ボールの形状の個別の係止体5と協働し、それら係止体5は、方向制御弁3のハウジング14と結合されたハウジング23に対して係止ピストン20を係止するか又は適切に解放することができる。その場合に図2´〜図7においては、係止ピストン20に設けられた2つの係止凹部24、25を使用しながら、3つの切替え位置A(=DR)、B(=K.O.)C(=o.R.)が実現される。
装置全体の機能を果たし得る構造のために、図2´を見る視線方向において、そこで基本位置にある装置1は、図2を見る視線方向においても、方向制御弁3のハウジング14の左側に接続されなければならない。方向制御弁3ないし装置1がその接続部の寸法から調和のとれたように示されない限りにおいて、接続部の幾何学配置の形成は、当業者の平均的能力内にあって、それにもかかわらず、その限りにおいて異なる図2及び図2´は、装置全体を解説的に説明するために用いられる。
方向制御弁3に設けられた配置構成の実施例において図2´〜図5が装置1の模式的な縦断面で示すように、装置1は、単一のハウジング29内に配置されており、ハウジング29は、面取りされた角部によって形成される矩形の中実のフランジプレート30を有しており、前記フランジプレートによってハウジングが、方向制御弁3のハウジング14の平坦な端面にその左側からねじ結合され得る。図7は、ハウジング29が、ハウジング14へ向って実質的に円錐状に拡大する形状を有する、カップの形式で形成されていることを斜視図で示しており、その場合にハウジング29内に、円筒状の孔31が形成さている。孔31は、孔31の実質的に全長を貫通する係止ピストン20の直径のほぼ2倍の大きさの直径Dを有している。
係止ピストン20は、円筒状の回転部分として、方向制御弁3の弁部材18と一体的に形成されており、またフランジプレート30の軸方向領域内に弁部材18の直径の約1/4の直径縮小を有しており、ハウジング29の軸方向領域内における直径は、係止凹部24、25を形成する2つの凹部32を別にして、変化しないで形成されている。凹部32は、部分円の形状の横断面を有している。係止ピストン20は、その自由端部33においてガイドブッシュ34内に支承されており、ガイドブッシュ34の半分の長さにわずかに達しないカラーによって、孔31により形成される壁に添接している。係止ピストン20は、その時々の移動位置に従ってその自由端部33がハウジング29の尖端に設けられた止り穴内へ嵌入できることによって、ガイドブッシュ34を貫通することができる。凹部32は、図3と図4に示す係止ピストン20の移動位置において、ガイドブッシュ34のそれぞれの端面36、36’の領域内に位置する。
ボールの形状の係止体5が凹部32内へ落ち込むことができる。図2´〜図5に示す実施例において、制御面または斜面22は、ハウジング側のストッパに対して、ストッパスリーブ35に設けられており、その場合に斜面22は、弁部材18の縦軸線17に対して約45°でガイドブッシュ34の方へ延びているので、係止体5またはボールは、斜面22に添接してガイドブッシュ34の前側36に保持される。ストッパスリーブ35は、円筒圧縮ばね37を介して付勢され、前記円筒圧縮ばね37は半径方向の間隔をもって係止ピストン20により案内されており、またストッパスリーブ35の、ストッパスリーブ35の内径の拡大によって形成される端面38により軸方向に支持される。圧縮ばね37は、ストッパスリーブ35の内周面39により半径方向に案内される。ストッパスリーブ35は、ピストンの形式の内側輪郭を有している。圧縮ばね37の反対側の端部は、クランプピストン7に係合して保持されている。クランプピストン7は、フランジプレート30のためのストッパ面41を通って延びる止り孔40内に軸方向に移動可能に配置されている。止り孔40は、わずかに大きい直径DSを有しているので、その中で案内されるクランプピストン7の、孔31の方へ向いた端面42がフランジプレート30に当接することができる。
圧縮ばね37は、クランプピストン7の凹部43内に位置して、半径方向に案内される。ガイドブッシュ34の外周面と孔31との間の環状空間内にエネルギ蓄積装置8を表す円筒圧縮コイルばね44が配置されている。この圧縮コイルバネ44は、ストッパスリーブ35の、斜面または制御面22に半径方向外側で隣接する端面45へ押圧力をもたらす。それゆえにこの押圧力は、圧縮ばね37の押圧力とは逆に向けられている。
止り孔40の底とクランプピストン7の後ろ側との間の作業室27は、クランプ圧力pが作用することが可能であり、前記クランプ圧力pは、図1〜図7に示す全ての実施例において、圧力補償器11の負荷圧力P’である。負荷圧力p’は、方向制御弁3のハウジング14内で延びる通路46を介して取り出され、その場合に通路46は、単に制御圧導管の寸法を有する。通路46は、制御ピストン15として形成された、切替え装置9の弁部材12の端面47に隣接する。制御ピストン15は、その縦軸線16が弁部材18の縦軸線17に対して平行に方向付けされており、かつ一方で、図3に縦断面で示されるように、貫通孔48を有しており、前記貫通孔48が制御ピストン15を通って軸方向に延びている。
貫通孔48は偏心して延びている。さらに、制御ピストン15の外周面には、貫通孔48の反対側にスパナの口形状の溝49が制御ピストン15の外周面に配置されている。制御ピストン15の端面47は、支承針51の鋭くない針尖端50に当接し、前記支承針51は、方向制御弁3のハウジング14内に制御ピストン15の縦軸線16の方向に挿入されている。制御ピストン15は、実質的に止り孔52内で滑動するように延びており、前記止り孔52はクランプピストン7のための止り孔40に対して平行である。止り孔52は、方向制御弁3のハウジング14の、止り孔40自体と同一のストッパ面41を通って延びている。
弁部材12の直径は、端面47とは反対の側において縮小されて、そこに円筒圧縮ばね28が取り付けられており、前記圧縮ばね28の制御ピストン15とは逆の端部が切替えボタン13の軸53に支持されている。軸53は、ハウジング29内を延びており、圧縮ばね28の方に向いたその端部は、切替えピストン15と同一の外径を有している。軸53の直径は、ハウジング29の内部で第1の直径後退部54において切替えボタン13の方へ向って縮小し、またハウジング29を出たところで再び縮小する。軸53は、切替えボタン13を貫通しており、かつその中でスプライン結合55(溝ばね)で部分的に延びている。切替えボタン13は、軸53のねじ上に固定されたキャップナット56によって、同じく固定されている。切替えボタン13は、特に図7に示すように、2枚羽根の回転ボタンとして形成されていて、手動で操作することができる。
圧縮ばね37のためのばね室57と圧縮ばね28のためのばね室58は、タンク接続端の形式の圧力媒体容器T(図7を参照)に接続されている。そのための通路59が、図2´〜図5を見る視線方向において、方向制御弁3のハウジング14内で縦軸線16、17に対して平行な方向で弁部材18の上方で延びている。通路59は、フランジプレート30とそれに連続するハウジング29のハウジング領域とを横切るように斜めに配置されて、ばね室57内へ連通している。図7が示すように、この通路59の他方の端部は、弁ハウジング29の平坦にフライス加工された側面60に開口している。
制御ピストン15の、図3と図5に示す切替え位置において、それに関するばね室58は、制御ピストン15のための貫通孔48を介して、図7の下方の領域において側面60に開口する更なる圧力媒体容器接続端Tと流体を案内するように接続されている。
図6がハウジング29と切替えボタン13を正面図で示すように、実施例において、3つの切替え位置A、B、Cが実現されている。図6と図2´において、切替えボタン13は、いわゆる「キックアウト」作用(K.O.)をとりながら、基本位置としての切替え位置Aをとる。その場合に制御ピストン15の端面47に導かれるクランプ圧力pは、負荷圧力p’であって、その負荷圧力は、圧力補償器11から取り出され、溝49と制御ピストン15内の図示されない分岐通路とを介し、また方向制御弁3のハウジング14内の横通路61を介してクランプピストン作業室27に接続されている。
作業室27に然るべき圧力が供給されたときに、クランプピストン7は、図4に示す位置をとることができ、及び弁部材18の作動に基づく然るべき切替え位置に関連して油圧消費機器10に圧力が供給されたときに、係止体5が2つの係止凹部24と25のいずれかに落ち込むことにより、係止をもたらすことができる。それによって、係止ピストン20及びそれと一体的に形成された弁部材18が、ストッパスリーブ35に対して解放可能に固定される。ボールとして形成されている係止体5は、ストッパスリーブ35の斜面または制御面22に添接し、前記ストッパスリーブ35がまた、クランプピストン7によってもたらされる、圧縮ばね37のより高いばね付勢力によってガイドブッシュ34に対して押圧される。
作動が中断されるか又は油圧装置が停止された時に、LS圧力とそれに伴ってクランプピストン7の作業室27内の圧力p’も低下し、あるいはゼロになった場合に、係止ピストン20は、圧縮ばね37のばね力が減少されて、エネルギ蓄積装置8、圧縮コイルばね44、及び図示されない弁ばね(他の弁スライダ端部)によってクランプピストン7が図2´と図5に示される位置の方向へ押し戻れた場合に、係止体5をそれぞれの係止凹部24、25から解放して押し出す位置へ移動することができる(キックアウト)。
更なる切替え位置において、切替え装置9の全ての機能を非作動にすることができる(これについては図5を参照)。その場合に、切替えボタン13は、約90°変位して配置された位置にある。その場合にクランプピストン作業室27は、横通路61と溝49とを介して、下方の圧力媒体タンク接続端Tへ連通するように設定されている。これは、例えば、油圧シリンダとして形成されている消費機器10による昇降作業が連続的である場合に、弁部材の切替え位置が絶え間なく変化することができるので、役立つことがあり得る。切替え装置9の第3の切替え位置(図3を参照)においては、係止が行なわれた後に、クランプピストンの作業室27内に存在するクランプ圧力p’が圧力補償器11から切り離されることによって、係止ピストン20の連続係止を生じさせることができる。それによって油圧モータの連続駆動を可能にすることができる。
切替え装置9の保守及び組立て目的のために、ハウジング29は、方向制御弁3のハウジング14から簡単にネジを緩めて外すことができる(図示せず)。平形ガスケット62は、最も簡単なシール部材として、上述した流体を案内する接続路及び2つのハウジング14と29との間のばね室を密閉するために使用することができる。
Claims (13)
- 油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素(2)をロックする装置であって、前記軸方向に移動可能な構成要素(2)は、少なくとも1つの軸方向の位置において係止手段(4)を介して少なくとも1つの係止体(5)と形状結合で解放可能に固定可能であり、及び軸方向に移動可能な構成要素(2)からそれぞれの係止体(5)を解放するための解放装置(6)を有しており、係止手段(4)は、クランプピストン(7)によって及びエネルギ蓄積装置(8)を使用することによって係止及び解放可能であって、クランプピストン(7)は、クランプ圧力の作用を受けることが可能な作業室(27)内で移動可能である、油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置において、
クランプピストン(7)が、切替え装置(9)により少なくとも1つの切替え位置へ調節可能であること、及び
クランプピストン(7)が、切替え装置(9)によってクランプ圧力の作用を受けることが可能であり、かつこの切替え位置においてクランプ圧力が低下した場合に、エネルギ蓄積装置(8)によってその係止位置から離れるように移動されることが可能であること、を特徴とする油圧装置の軸方向に移動可能な構成要素をロックする装置。 - 切替え装置(9)の更なる第2の切替え位置において、構成要素(2)がその中立位置へ戻ることができるように、圧力媒体がクランプピストン(7)によって作業室(27)から圧力媒体容器(T)内へ運び去られ得ることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 切替え装置(9)の第3の切替え位置において、クランプピストン(7)が、それぞれ占められる切替え位置に、特に係止位置に固定され得ることを特徴とする、請求項1または2に記載の装置。
- 構成要素(2)が、油圧方向制御弁(3)の制御スライダであることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、好ましくは方向制御弁(3)によって作動される消費機器(10)の負荷圧力(p’)をクランプ圧力として供給されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、少なくとも2つ、好ましくは3つの切替え位置(A、B、C)へ手動で移動可能であることを特徴とする、請求項2から5のいずれか一項に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、係止手段(4)の係止位置において、圧力補償器(11)の出口圧力(p’)に一致する圧力媒体圧をクランプピストン(7)に供給す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装置。
- 切替え装置(9)が弁部材(12)を有しており、前記弁部材(12)の少なくとも2つ、好ましくは3つの切替え位置(A、B、C)が、回転及び並進運動によってもたらされ得ることを特徴とする、請求項2から7のいずれか一項に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、約180°回転可能な切替えボタン(13)を有しており、前記切替えボタン(13)によって切り替え装置(9)の弁部材(12)の少なくとも2つの切替え位置(A、B、C)が設定可能であることを特徴とする、請求項8に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、その回転可能な切替えボタン(13)の中立位置を有しており、前記中立位置においてクランプピストン(7)にクランプ圧力が供給されることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、油圧方向制御弁(3)のハウジング(14)内に一体化されていること、及び前記ハウジング(14)内のクランプ圧力が方向制御弁(3)から切替え装置(9)へ導かれることを特徴とする、請求項4から10のいずれか一項に記載の装置。
- 切替え装置(9)が、制御ピストン(15)として形成された弁部材(12)を有しており、前記弁部材(12)の縦軸線(16)が、油圧方向制御弁(3)の弁部材(18)の縦軸線(17)に対して平行に延びていることを特徴とする、請求項4から11のいずれか一項に記載の装置。
- 負荷圧力(p’)が、絞り箇所によってクランプピストン(7)の圧力室(6)から分離されていることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の装置。
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