JP2667827B2 - 液圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液圧流体を調整するための絞り弁を含み、
この絞り弁の作動を液圧で制御する形式の液圧制御装置
に関する。 （従来技術および発明が解決すべき問題点） 負荷に抗する方向の運動の速度および位置の制御に特
に好適な制御弁は、実際の使用によつて周知である。外
部アクチユエータと共に絞り弁と、三方パイロツト弁と
を有する制御回路を備える液圧制御装置が設けられる。
アクチユエータの作動力に応答して、三方パイロツト弁
は、ばねの力および出口通路の圧力に対抗して絞り要素
に作用する圧力をその制御出口に発生し、これにより、
絞り弁の所定の予め選択された開放程度を維持する。三
方パイロツト弁の第２出口は、溜めに結合され、これに
より、圧力媒体が制御出口の圧力を低下するために排出
されるのを可能にする。制御装置が入口通路および／ま
たは出口通路の圧力変動に反作用するのを可能にするた
め、絞り要素の位置を制御する変位検知装置は、絞り要
素の実際の位置を検知し従つてアクチユエータに作用し
これによりパイロツト弁に作用するアクチユエータの作
動力を変更し従つて絞り弁の予め選択された開放程度を
液圧によつて維持するために必要である。変位検知装置
は、複雑な構造を有し、従つて高価である。三方パイロ
ツト弁は、溜めへのドレーン圧力を越える殆んど最高の
作用圧力を吸収せねばならないため、同様に複雑で高価
な構造のものである。その上、この制御装置は、複雑な
電気制御回路の使用を必要とする。 新規な観念によつて開発された電気的に制御される二
方モジユール弁は、トレードジヤーナル液圧＋気圧（tr
ade journal lhydraulik＋Pneumatik）、25（198
1）、第８号、第617頁から第624頁によつて公知であ
る。リセツト操作、特に、所謂フオロアピストンシステ
ムに関する異なる観念は、第618頁の上部に示される。
しかしながら、この最後に言及した観念は、零位置で種
々な適用に許容不能な漏洩損失を包含すると共に、操作
の際に所定の圧力においてのみ生じる最初の閾値応答を
伴う挙動を示すため、本文の冒頭に記述した型式の制御
装置に対して条件付きでのみ有用である。 本発明の目的は、設定した絞り弁開度を、入口および
／又は出口通路の流体圧力変動に関わらず、構造簡単で
安価なパイロット弁を用いて簡潔な態様で維持できる、
本文の冒頭に記した形式の制御装置を提供することであ
る。 本発明による液圧制御装置は、液圧流体の入口通路と
出口通路の間に配置されて該液圧流体を規制するように
液圧で調節可能なオリフィスを含む絞り弁と、該絞り弁
オリフィスを調節するための三方パイロット弁とを有す
る。パイロット弁は、入口通路につながった制御入口
と、液体圧力をオリフィスへ加えるように絞り弁へつな
がった制御出口と、該制御出口の流体圧力を逃がすため
の第２出口と、制御出口を制御入口へ連通させる一方の
弁位置および該制御出口を第２出口へ連通させる別の弁
位置の間を可動の弁要素と、該弁要素を駆動するための
外部アクチュエータとを含む。絞り弁オリフィスは、ば
ねと出口通路の流体圧力とによってパイロット弁制御出
口からの流体圧力に抗して付勢される。この液圧制御装
置は、三方パイロット弁の第２出口が出口通路へ接続さ
れ、パイロット弁制御出口の流体圧力を外部アクチュエ
ータの駆動力に抗して該パイロット弁の弁要素へ加える
ためのパイロット制御通路と、パイロット弁第２出口の
流体圧力を外部アクチュエータの駆動力と同じ方向で該
パイロット弁の弁要素へ加えるための出口制御通路とが
設けられ、また、入口通路の液体圧力が少なくとも該パ
イロット弁の制御出口の流体圧力と第２出口の流体圧力
との間の最大差だけ出口通路の流体圧力よりも大きくな
るように三方パイロット弁と絞り弁が形成されることを
特徴とする。 上記構成では、絞り弁を或る開度に設定すべく、外部
アクチュエータを駆動すると、アクチュエータの作動力
に応じてパイロット弁要素が動き、パイロット弁制御出
口を制御入口に連通する。パイロット弁制御出口には、
パイロット弁制御入口につながった入口通路の液圧によ
って流体圧力が生じ、絞り弁オリフィスに作用する。絞
り弁オリフィスはかくして設定開度へ向けて調整され、
出口通路にも流体圧力が生ずる。この圧力は、ばね力と
共に、パイロット弁制御出口の液圧に抗して絞り弁オリ
フィスに加わり、該オリフィスの開き度合いを維持す
る。出口通路の液圧はまた、出口制御通路を経てパイロ
ット弁要素に作用しており、その圧力の変動に応じてパ
イロット弁要素の位置を補償して絞り弁オリフィスの開
度を保つように働く。例えば、出口通路の圧力が低下す
ると、絞り弁オリフィスではパイロット弁制御出口の液
圧が勝って、該オリフィスが設定開度から変動しようと
する。しかしながら、この圧力低下は出口制御通路を経
てパイロット弁要素にも影響し、その駆動力の減少によ
りパイロット弁要素を幾分戻し、パイロット弁制御出口
の流体圧力を低下させる。この結果、絞り弁オリフィス
の両側でパイロット弁制御出口の圧力と出口通路の圧力
が対応して共に低下し、絞り弁を設定開度に保つのであ
る。このように、従来の複雑な変位検出装置を用いるこ
となく、入口／出口通路の圧力変動に関わらず絞り弁の
開き程度を維持することが出来る。 本発明によると更に、パイロット弁制御出口の流体圧
力も、パイロット制御通路を介して、出口通路圧力とは
反対側で、パイロット弁要素に加えられている。これに
より、出口通路の圧力はパイロット弁制御出口の圧力に
線形に重ねられ、パイロット弁制御出口の圧力と出口通
路の圧力との差圧が、外部アクチュエータの作動力に常
に比例することになる。その結果、パイロット弁は制御
出口の圧力と出口通路の圧力との間の比較的小さい差圧
を吸収するだけで済み、依然として外部アクチュエータ
の作動力の著しく効果的な増幅を行なうにもかかわら
ず、簡単で安価な構造で良いと言う利点を提供する。ま
た、高い圧力および大きな流量を容易に制御するのに、
比較的に小さい作動力のアクチュエータで十分である点
で、制御装置に格別な利点を生ずる。 制御装置の扱う流体圧力が高い場合には大きな操作力
を要するが、この操作力はパイロット弁制御出口の液圧
によって得られ、該液圧は元来高圧力である入口通路の
流体、すなわち制御装置の取り扱い流体で作られるので
ある。パイロット弁制御出口の圧力が高くとも、この圧
力は出口通路の圧力でかなり相殺され、外部アクチュエ
ータは、制御装置の取り扱い流体が高圧力であるにも関
わらず、比較的に作動力の小さなもので済み、また、パ
イロット弁は両圧力の差を吸収するだけの構造で済むの
である。 本発明による液圧制御装置の正確な操作のための唯一
の前提条件は、入口通路を占める圧力が出口通路の圧力
よりも常に高く、従って、出口通路圧力よりも高くなけ
ればならないパイロット弁制御出口に必要な圧力が発生
可能であり、更に、出口通路圧力がパイロット弁制御出
口から絞り弁オリフィスに作用する圧力に対抗して該オ
リフィスに作用することである。 パイロット弁は、小さな差圧を吸収する繊細な構造で
済むので、零移行範囲においても実用的に運転可能で、
圧力変動を極めて敏感に補償可能であり、一方、依然と
して制御装置の始動または終了操作に迅速に反応し得
る。 前述のパイロット弁は減圧弁であることが好ましい。
市販の減圧弁を用いることは、特に効果的で安価であ
る。 パイロット弁は弱いリセットばねを含み、そのばね力
を制御出口の圧力と同じ方向で弁要素に加えるものであ
っても良い。この形態は、装置の作動終了時に、パイロ
ット弁要素が中間位置に保持されることなく、零位置に
自動的にリセットされるので有利である。 前述の外部アクチュエータは、電流の供給量に比例し
て作動力を生じ、その作動力がパイロット弁制御出口の
圧力と第２出口の圧力間の差圧に常時比例する比例ソレ
ノイドであることが好ましい。これは、所定の作動力に
よって定めた絞り弁の開放程度が圧力変動に関係なく自
動的に維持されるとともに、絞り弁の開放程度が比例ソ
レノイドへの電流供給量に応じて変動する利点を提供す
る。比例ソレノイドは、比較的弱い力を発生するように
構成されるもので良く、従って、コンパクトで安価な構
造で済む。 絞り弁は、ばねの力によって該弁のオリフィスを閉じ
る位置に動かす構成であることが好ましい。この場合、
パイロット弁が零位置にあると、絞り弁は、特定の用途
にとって必要な閉鎖位置を占める。絞り弁に作用するば
ねは、パイロット弁の制御出口の圧力と出口通路の圧力
との差圧を定める。 これに代えて、絞り弁は、ばねの力によって該弁のオ
リフィスを完全に開く位置に動かすように構成されても
良い。この場合、絞り弁は、パイロット弁が零位置にあ
ると、完全な開放位置を自動的に占める。 絞り弁は、圧力補償装置の制御弁であってもよい。こ
の場合、制御装置は、非常にコンパクトな全体寸法と構
成要素の少なさが顕著な負荷補償付き流量制御弁装置の
態様で、圧力補償装置と協働する。そのような構成にお
いては、制御装置を備えた絞り弁が、入口通路により高
い圧力を常時保証する圧力補償装置の制御絞り弁として
作用する。 本発明の実施例は、例として添付図面を参照して下記
に説明される。 （実施例） 詳細には示されないハウジング内に設置される絞り弁
１は、第１図に図式的に示される。下方へ延びる出口ポ
ート３に連通する絞り弁チヤンバ６の一部を形成する環
状通路２は、ハウジング内に設けられる。入口通路４
は、環状通路２に結合され、一方、出口ポート３は、出
口通路５に連通する。半径方向へ延びる通路８を形成さ
れる弁ピストンの形状の絞り要素７は、絞り弁チヤンバ
６内に変位可能に装着される。ばね９は、第１図では上
方へ付勢する様に絞り要素７に作用する。絞り要素７
は、絞り弁チヤンバ６を上側チヤンバ10と、下側チヤン
バとに区分する。半径方向通路８の端縁は、絞り開口部
14を形成する様に環状通路２の境界端縁13と協働し、開
口部14の寸法は、絞り要素７のストロークによつて可変
である。チヤンバ10は、それに開放するポート15を有し
ている。入口通路４に結合される制御通路16は、図式的
に示される制御装置17に通じ、制御装置17は、通路18を
経てポート15に連通し、他の通路19を経て出口通路５に
連通する。入口通路４から延びる制御通路16の代りに、
外部源から供給される別個の制御通路が設けられてもよ
い。 第１図の制御要素７の下方への変位は、低減される絞
り開口部14の寸法を生じる。絞り要素７の下端位置で
は、絞り開口部14が閉鎖される。絞り要素７の上端位置
では、絞り開口部は、その最大の程度まで開放される。 第２図により、液圧制御装置17が簡単な構造の通常の
減圧弁でもよい三方パイロツト弁20を有することは明ら
かである。三方パイロツト弁20の弁要素23は、弱いリセ
ツトばね21と、パイロツト制御通路22を経て通路18から
得られる圧力とによつて上方の方向へ付勢される。従つ
て、弁要素23に作用する力は、弁要素23の上端に作用す
る様に制御通路25を経て通路19から得られる圧力によつ
て対抗される。弁要素23は、例えば下方に向けられても
よい作動力を変更するために外部で作動される様に構成
される外部アクチユエータ24によつて更に作用される。
アクチユエータ24は、好ましくはその磁力がそれに供給
される電流に比例して可変である比例ソレノイドでもよ
い。 第２図では、入口通路４および出口通路５は、入口通
路４の圧力が出口通路５の圧力よりも常時高いことを保
証する様に作用可能な圧力補償装置26を経て延びること
が更に示される。従つて、全体の装置は、負荷補償付き
流量制御弁装置を形成する。 液圧制御装置は、次の通り作用する。 操作が開始される以前に、ばね９は、絞り要素７をそ
の上端位置に変位し、従つて、絞り開口部14は、完全に
開放される。アクチユエータ24は、如何なる作動力をも
出さない。リセツトばね21は、第２図に図式的に示す用
に弁要素23をその上端位置に変位し、従つて、通路18
は、通路19に連通する。 圧力が該系統に加えられるとき、アクチユエータ24
は、絞り開口部14の所定の開放程度に対応する所定の作
動力を出す様に調節される。パイロツト弁20の弁要素23
は、下方へ変位され、従つて、通路16から得られる圧力
P_Aは、パイロツト弁20の制御出口に圧力P_Xを発生する様
に作用し、この圧力は、絞り開口部14を次第に閉じる様
に制御要素７を下方へ変位する如く通路18を経て要素７
に上から作用する。一方、出口通路５に形成される圧力
Ｂは、通路19に圧力P_Bを発生する様に作用し、この圧力
は、アクチユエータ24の作動力と協動して弁要素23を下
方へ付勢する様に制御通路25を経て作用し、従つて、差
圧は、圧力P_Xと圧力P_Bとの間に設定され、この差圧は、
アクチユエータ24の作動力に正確に比例する。ばね９の
力は、絞り要素７のストロークの所定の位置に要素７を
維持する様に通路11の圧力Ｂと協動し、このとき、絞り
開口部の所定の開放程度が維持され、平衡状態が設定さ
れる。 絞り弁１が圧力補償装置26に組合わせて使用されれば
（第２図に示す様に）、入口通路４の圧力Ａが増大する
と、通路19および制御通路25の圧力P_Bは、弁要素23を僅
かに下方へ変位する様に同様に上昇し、通路18および制
御通路22の圧力P_Xを対応する様に上昇させる。この圧力
は、絞り要素７を上方へ変位する様に上昇する圧力P_Bの
傾向に対抗し、従つて、要素７は、絞り開口部14の所定
開放程度に対応するそのストロークの位置に維持され
る。 他方において、絞り弁１が圧力補償装置なしに使用さ
れれば、圧力Ａの任意の上昇または低下は、この圧力Ａ
が半径方向で絞り要素７およびパイロツト弁20の双方に
供給され従つて軸方向の方向で如何なる力をも発生不能
なため、絞り要素７の変位を生じない。 しかしながら、制御通路11を経て絞り要素７を上方へ
変位する傾向のある出口通路５の圧力Ｂの任意の上昇
は、制御通路25を経て弁要素23に作用することによつて
弁要素23を下方へ僅かに変位し、従つて、圧力P_Aは、通
路18の圧力P_Xを対応する様に上昇する如く作用し、これ
により、絞り開口部14の予め選択された開放程度を維持
ないし再設定する。 一方、出口通路の圧力Ｂが低下すると、制御通路11を
経て絞り要素７に働く圧力が減少し、絞り要素７はパイ
ロット弁の通路18の圧力P_Xによって下方へ変位しようと
する。しかしながら、通路19および制御通路25の圧力P_B
も同時に低下するので、制御通路22を経た通路18の依然
高い圧力がパイロット弁の弁要素23を僅かに上方へ変位
させるように作用する。この結果、通路18の圧力P_Xが通
路19の圧力に対応して低下し、絞り要素７の上下に加わ
る圧力が共に減少して、絞り開口部14の開放度合いを維
持する。 この様にして、アクチユエータ24の設定によつて選択
される様な絞り開口部14の開放程度は、圧力変動に関係
なく自動的に維持される。 制御装置17に関しては、絞り開口部14を流通する圧力
媒体の体積であるか、または圧力降下であるかは、重要
ではない。これは、絞り開口部14の所定の開放程度を維
持することのみが決定的である多くの用途に同様に重要
ではない。流量も一定に保たれるべきであれば、圧力補
償装置26は、この目的のために通常の態様で使用されて
もよい。 第３図、第４図は、絞り弁の２つの可能な構造を示
す。第３図は、絞り弁１が零位置において完全に開放す
る位置を取ることを保証する様にばね９が作用する第１
図に示される絞り弁の図式的な図を示す。 しかしながら、第４図に示す絞り弁１′の実施例で
は、絞り弁は、零位置で完全に閉鎖される状態を取るこ
とが与えられ、従つて、入口通路と出口通路との間の連
通は、遮断される。制御装置の正確な作用の基本的な要
件は、圧力P_A、従つて入口通路４の圧力が出口通路５の
圧力Ｂに相当する圧力P_Bと、三方パイロツト弁20によつ
て吸収され得る最大差圧との和に少なくとも等しいかま
たは大きいことである。通路18に広がる圧力P_Xは、通路
19の圧力P_B（出口通路５の圧力Ｂに相当する）と、三方
パイロツト弁20上の実際の差圧、即ち、圧力P_Xと圧力P_B
との間の差圧との和に相当する。 また、零位置において、三方パイロツト弁が実際に漏
洩損失なしに作用し、従つて、フオークリフト等に如何
なる問題もなしに使用可能なことは、重要である。

【図面の簡単な説明】 第１図は図式的に示される液圧制御装置に組合わされる
絞り弁の図、第２図は負荷補償付き流量制御装置のブロ
ツク図、第３図および第４図は絞り弁の２つの異なる実
施例の図を示す。 １……絞り弁、４……入口通路 ５……出口通路、７……絞り要素 ９……ばね、10……上側チヤンバ 14……絞り開口部、16……制御通路 20……三方パイロツト弁、21……リセツトばね 23……弁要素 24……外部アクチユエータ 26……圧力補償装置。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．液圧制御装置であって、液圧流体の入口通路（４）
   と出口通路（５）の間に配置されて該液圧流体を規制す
   るように液圧で調節可能なオリフィス（14）を含む絞り
   弁（１）と、該絞り弁オリフィスを調節するための三方
   パイロット弁（20）とを有し、このパイロット弁が、前
   記入口通路（４）につながった制御入口（16）と、流体
   圧力（P_X）を前記オリフィスへ加えるように前記絞り弁
   へつながった制御出口（18）と、該制御出口の流体圧力
   を逃がすための第２出口（19）と、前記制御出口を前記
   制御入口へ連通させる一方の弁位置および該制御出口を
   前記第２出口へ連通させる別の弁位置の間を可動の弁要
   素（23）と、該弁要素を駆動するための外部アクチュエ
   ータ（24）とを含み、前記絞り弁オリフィス（14）がば
   ね（９）と前記出口通路の流体圧力（Ｂ）とによって前
   記パイロット弁制御出口からの流体圧力（P_X）に抗して
   付勢される液圧制御装置において、 前記三方パイロット弁（20）の第２出口（19）が前記出
   口通路（５）へ接続され、前記パイロット弁制御出口
   （18）の流体圧力（P_X）を前記外部アクチュエータ（2
   4）の駆動力に抗して該パイロット弁の弁要素（23）へ
   加えるためのパイロット制御通路（22）と、前記パイロ
   ット弁第２出口（19）の流体圧力（P_B）を前記外部アク
   チュエータ（24）の駆動力と同じ方向で該パイロット弁
   の弁要素（23）へ加えるための出口制御通路（25）とが
   設けられ、前記三方パイロット弁（20）と前記絞り弁
   （１）は、前記入口通路（４）の流体圧力（Ａ）が少な
   くとも該パイロット弁の制御出口の流体圧力（P_X）と第
   ２出口の流体圧力（P_B）との間の最大差だけ前記出口通
   路（５）の流体圧力（Ｂ）よりも大きくなるように形成
   されることを特徴とする液圧制御装置。 ２．特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
   三方パイロット弁（20）が減圧弁である液圧制御装置。 ３．特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
   外部アクチュエータ（24）が、電流の供給量に比例する
   作動力を有する比例ソレノイドであり、前記三方パイロ
   ット弁（20）の制御出口（18）の圧力と第２出口（19）
   の圧力との間の差圧が、前記比例ソレノイドの作動力に
   常時比例する液圧制御装置。 ４．特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
   絞り弁（１）は、前記ばね（９）の力によって前記オリ
   フィス（14）を閉塞する位置に動かすように構成される
   液圧制御装置。 ５．特許請求の範囲第１項に記載の装置において、前記
   絞り弁（１）は、前記ばね（９）の力によって前記オリ
   フィス（14）を完全に開放する位置に動かすように構成
   される液圧制御装置。