JP2923379B2 - 水圧モータ制御装置 - Google Patents

水圧モータ制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水圧モータを、動力源
として作用するポンプの圧力側と、ポンプの吸入側のタ
ンクとに連結する水圧回路に、弁の形態をした入口要素
および出口要素を配置した、例えば水圧ピストン−シリ
ンダ装置のような直線運動モータと、トルクモータのよ
うな回転または揺動モータとの双方を含む水圧モータを
制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】よく知られているように、可動水圧シス
テムにおいて、荷重を受ける各水圧モータ、例えば重量
物を動かす各水圧モータは、荷重に応じた力によって作
動され、そして、もし水圧モータがその荷重を制御され
たやり方で一方向または他方向に動かすことができるよ
うにすべき場合には、荷重を持ち上げるべきであるか、
降下させるべきであるかに拘わらず、モータを、供給ラ
インと称する水圧導管を経てポンプに連結し、そしてま
た戻りラインと称する水圧導管を経てタンクに連結する
ことが必要である。既知の可動方向弁は、移動されるべ
き荷重が持ち上げられる荷重であるか降下される荷重で
あるかを検知することができず、そして移動されるべき
荷重が持ち上げられる荷重であるか降下される荷重であ
るかに拘わらず、可動水圧システムのポンプを常に関係
する水圧モータの入口ラインに連結しておくことが必要
である。かくして、荷重を降下させる場合には、モータ
自身がタンク導管から水圧媒体を引き入れることが出来
るようになっているので、実際にはポンプ流を消費する
必要はないにも拘わらず、水圧モータはポンプ流を消費
することを余儀なくされる。この点についての問題は、
荷重を降下せしめる時でも、水圧モータの吸入側のシリ
ンダ室に水圧媒体を急速に満たす必要があることであ
る。というのは、もし吸入側のシリンダ室を急速に水圧
媒体で一杯に満たすことができなければ、シリンダ室に
低圧が発生し、厄介な重力問題を生ずるからである。
【０００３】例えば、可動水圧システムの一部を形成し
荷重を保持している水圧モータに連なるラインが破損し
た場合には、荷重は疑いなく沈下するであろうが、これ
は安全上の理由で防止しなければならない。従って、可
動水圧システムは、荷重制御弁として作用し水圧シリン
ダとその方向弁との間のラインに設けられ水圧シリンダ
とその方向弁との間の他のラインにおける圧力、すなわ
ち優勢なポンプ圧力に応じた圧力によって制御される所
謂オーバーセンタ弁を備えている。もしこの圧力が無く
なると、オーバーセンタ弁が自動的に遮断され、こうし
て荷重が落下または沈下することを防止する。
【０００４】かくして、荷重沈下を防止するために使用
される弁の作用は、ポンプ圧力とポンプ流量の双方に依
存する。例えば、水圧式昇降装置の場合には、一般に見
られるように、荷重を保持した各水圧モータによって行
われる全運動の半分は上昇運動からなり、他の半分は下
降運動からなると言う事実を考慮すると、既知の水圧シ
ステムにおいて下降運動のために必要とされるポンプ流
量を他の目的に、例えば、水圧システムに含まれる他の
水圧モータのために使用することができれば、多くの利
益が与えられることが分かるであろう。可動水圧システ
ムは、しばしば、単一の圧力源またはポンプで操作され
る数個の水圧モータを含み、可動装置に応用する場合に
は、水圧流の利用は言わば常に制限されているから、既
知の水圧システムで要求される１つ以上の「不必要な」
流れを除くことが出来るならば、重要な利益が得られ
る。
【０００５】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、既知の可動水
圧システムに起こる不必要な流体流と関連した上述の問
題を解決し、それによって、システム内の他の目的のた
めに、ポンプ流の利用性を相当程度まで増やすことであ
り、より詳しく言えば、水圧システムの荷重下降モード
において、該水圧システムのポンプを自動的に負荷から
解放出来るように構成された装置を水圧モータに設ける
ことである。明確にするために言うと、ここでは下降荷
重とは荷重を動かすためにエネルギーの入力を必要とし
ない荷重を意味し、上昇荷重とは荷重を動かすためにエ
ネルギーの入力を必要とする荷重を意味すると言うこと
も出来る。
【０００６】
【目的を達成するための手段】前述の目的は、特許請求
の範囲に記載された特徴を持つ本発明の装置によって達
成される。原理的に、本発明の装置は、各入口要素が、
ポンプから水圧モータに至る連絡路に設けられ、前記モ
ータと排出ラインに設けた出口要素との間の位置におけ
る圧力を検知するように構成され、制御圧力によって制
御される調整可能なシート弁として作用する制御圧力制
御弁から成ることに特徴があると言うことが出来る。本
発明の装置は、システムが荷重下降モードにあるとき、
自動的にポンプを負荷から解放するように作用し、それ
によって、本発明に従えば、下降荷重を動かすためにポ
ンプ圧力とポンプ流を必要としないから、ポンプ流を他
の目的に使用することが出来、そして水圧昇降装置にお
いて荷重を保持した水圧モータによって実行される全て
の運動の半分は下降運動から成ることを考えると、全エ
ネルギーに可成りの利得が得られる。
【０００７】
【実施例】ここで、本発明を添付図面を参照して、より
詳細に説明する。図において、符号１は、図示例の場
合、シリンダ２と、ピストン３と、関連したピストンロ
ッド４とを有する水圧ピストン−シリンダ装置の形態を
持った水圧モータを、全体として示している。水圧モー
タ１は、そのピストン側においてライン６を通して出口
要素５に連結され、そのピストンロッド側においてライ
ン８を通して出口要素７に連結されている。２個の出口
要素５および７の各々は、それぞれ戻りライン１０へと
延びている分岐ライン１１および１２によってタンク９
に連結されている。戻りライン１０内には、ばね１３ａ
によって決定される戻りライン１０内の所定の圧力、例
えば、４，５００ｍｍＨｇ（６バール）の圧力に、応答
して開くばね負荷されたチェック弁１３が設けられる。
２個の出口要素５、７は既知のタイプの任意の圧力応答
シート弁または流量応答シート弁から成るものとしても
よい。しかしながら、後者のタイプの弁、即ち流量応答
シート弁が、多くの理由のために、そして、主として圧
力応答シート弁の形態の出口要素を使用する場合と比較
して必要な入口要素を非常に簡単化することができるた
めに、好ましい。図面には、また出口要素としてパイロ
ット流量応答シート弁を使用することが示されており、
より詳しく言うと、図示の出口要素５、７は、「ＶＡＬ
ＶＩＳＴＯＲ（バルビスタ）」と言う登録商標名の下に
市販されているパイロット流量応答シート弁の形態を持
っている。図示の実施例では、これらの弁は、概略的に
４０に示されているように、圧力補償されており、その
パイロット弁１４は制御圧力により制御される。
【０００８】水圧モータの水圧回路は必須ではないが、
好ましくは圧力制御される可変容積型のポンプ１５を有
する。可変容積型ポンプ１５は、供給ライン１６により
２個の入口要素に連結され、これらの入口要素は、本発
明の図示の実施例の場合には、圧力負荷されるか、戻し
ばねを備え、制御圧力により制御される弁１７および１
８の形態を持っている。図示された実施例の場合には、
弁１７および１８の各々は、各出口要素７および５に対
する従属弁として作用する。より詳しく言うと、弁１８
は出口要素５に対する従属弁として作用し、弁１７は出
口要素７に対する従属弁として作用する。出口要素５の
パイロット弁１４と、該要素の従属弁１８とに必要な制
御圧力は、制御圧力ライン１９を通して得られ、また対
応して、制御圧力ライン２０は出口要素７のパイロット
弁１４と、従属弁１７とへ延び、これらの制御圧力ライ
ン１９、２０は、図１に示すように、制御レバーまたは
操作レバー４１を介してライン１６に連結されている。
本発明の範囲内で、パイロット弁１４と従属弁１７、１
８とを制御するために必要な制御圧力を図面に示された
方法と異なる或る適当な方法で得ることは可能である。
【０００９】各従属弁は、（図２）シリンダ室２１内を
軸線方向に運動するように装着された弁スライド２２を
有し、弁スライド２２は、一端部位置において、ばね２
３により、例えば、好ましくは着脱可能なロックリング
またはストップリングの形をした衝接面２４に対して保
持される。かくして、制御圧力はこの端部位置の方向を
向いた弁スライドの端面２５に作用するようになされ
る。ばね２３は弁スライドの他の端面２６に対して作用
し、この端面は水圧モータシリンダ２から各出口要素
５、７の従属弁へ延びる各ライン６および８内の圧力を
検知するようになされる。より詳しく述べると、従属弁
１８は、ライン２７を通して水圧モータ１から出口要素
５へ延びるライン６内の圧力を検知し、従属弁１７は、
ライン２８を通して水圧モータ１から出口要素７へ延び
るライン８内の圧力を検知する。各従属弁のスライド２
２は、その端面２５および２６の間に円周溝２９を備え
ており、円周溝２９は、従属弁の閉止位置である図２に
示す位置において、ポンプの圧力ライン、すなわち、供
給ライン１６に連結される。従属弁の弁ハウジング３０
（図２には明瞭に示されていない）には、図示の本発明
装置の２つの実施例においては、スライド２２を囲む溝
３１が配置され、溝３１は、従属弁１８に関しては、ラ
イン８を介して、従属弁１７に関しては、ライン６を介
して水圧モータのシリンダ２と連結される。
【００１０】図１に示す水圧モータのピストン３に、ピ
ストン側のシリンダ室またはシリンダ空間内に圧力、例
えば７５，０００ｍｍＨｇ（１００バール）の圧力を生
ずる降下荷重Ｐが作用するとすると、もし出口要素５が
閉じられているならば、この圧力は排出ライン６内を支
配する。ここで操作レバー４１の手動操作により荷重Ｐ
が降下される、即ち荷重が荷重の作用する方向と同じ方
向に動かされるならば、操作レバー４１の操作量に応じ
た制御圧力が制御圧力ライン１９内に作られ、出口要素
５のパイロット弁１４を開かせるが、加える制御圧力は
排出ライン６内を支配する検出圧力より実質的に低いと
いう事実のために出口要素５の従属弁１８は閉じられた
ままでいる。例えば、必要な制御圧力は、ばね２３の作
用に逆らって従属弁スライド２２を移動させ、それによ
り従属弁を開くに必要とされる圧力より高い必要はない
と言うことが出来る。適当な制御圧力は、例えば、７，
５００〜１８，７５０ｍｍＨｇ（１０〜２５バール）で
ある。パイロット弁１４が開くと直ちに、パイロット流
が、調整可能な絞りまたは縮流部として作用する出口弁
５を通過し、それにより弁５が開かれる。比例パイロッ
ト弁１４により、各出口弁５、７はライン６から分岐ラ
イン１１に流体を流すように円滑にまたは連続的に開く
ことができ、そして戻りライン１０に設けたばね負荷チ
ェック弁１３の存在により、戻りライン１０と、同じく
可変絞りまたは可変縮流部として作用する出口弁の形態
を持った他の出口要素７への分岐ライン１２にも圧力が
得られる。弁５に類似の弁７も、その入口側の圧力が出
口側の圧力より低いとき、チェック弁として作用し、そ
れにより、水圧流体が水圧モータ１のピストンロッド側
のシリンダ室へ流れることを許容する。ピストンロッド
側のシリンダ室を満たすために使用されない水圧流体
は、戻りライン１０を通ってタンク９へ流れる。制御圧
力を受けない従属弁１７は、検出ライン２８通して、ラ
イン８内の圧力を受けるが、この圧力は、前述の場合に
は、閉止圧力として作用し、かくして従属弁１７を閉止
して置くばね２３を補助するだけである。前述したこと
から、ポンプ１５は降下荷重を荷重方向に動かすために
使用する必要はなく、ポンプは自動的に負荷から解放さ
れ、それにより流体流量とそれに関連するエネルギーを
節約することが理解されるであろう。
【００１１】水圧モータ１のピストン３に作用する荷重
Ｐが持ち上げられる場合には、制御圧力がライン２０
（図３）内に形成され、次いでこの制御圧力が出口要素
７のパイロット弁１４を開くことを保証し、そしてばね
２３の作用に逆らって、そしておそらく検出ライン２８
内の圧力にも逆らって前記出口弁７の従属弁１７が開く
ことを保証する。従属弁１７が制御圧力によって作動さ
れると、従属弁のスライド２２が動き、ポンプ１５から
延びる供給ライン１６が水圧モータのピストン側のシリ
ンダ室に通ずるライン６と連通するようになる。その結
果、水圧モータのピストン３はポンプ圧力による力を受
けて軸線方向上方に移動し、直ちに出口要素、即ち弁７
は水圧モータのピストンロッド側のシリンダ室から前記
弁自身を通してライン１２へ、そして戻りライン１０を
通してタンク９へ水圧流体を流す。出口弁７は全閉位置
と全開位置との間で連続的に調節することが出来るか
ら、水圧モータ１を離れる流れも、そしてそれと共に荷
重が動かされる速度も円滑にかつ連続的に制御すること
が出来る。従属弁の検出ライン２７、２８内の圧力の急
激な増加を妨げるために、前記ラインの各々は何らかの
そのような圧力の過激な増加を減衰させるための縮流部
を設けるとよく、そうすることにより従属弁の弁スライ
ド２２が意図することなく移動することがなくなるであ
ろう。
【００１２】図４および図５は、水圧モータ１が他の図
面に示された水圧モータに対して１８０゜回転し、張力
荷重または引っ張り荷重Ｐを受けていると想定される本
発明装置の実施例を示している。図４に示す実施例と図
１に示す実施例は、図３に示す実施例とは、従属弁のチ
ェック弁３３が、図３に使用した記号が示すように、従
属弁１７、１８の内部に配置される代わりに、従属弁１
７、１８の外側に配置される点で異なる。図４の実施例
の場合には、ポンプ１５は各従属弁１７、１８からの圧
力に基ずいて遠隔圧力制御されるために、チェック弁３
３は各従属弁の外部に置かれ、結局ポンプ１５は、チェ
ック弁３６を備え従属弁１８とそのチェック弁３３との
間の位置でライン８に接続されているライン３５と、チ
ェック弁３８を備え従属弁１７とそのチェック弁３３と
の間の位置でライン６に接続されているライン３７とに
分岐しているライン３４を通して、２つの従属弁１７、
１８に連結されている。かくして、荷重検出ライン３４
の分岐ライン３５および３７に設けたチェック弁３６お
よび３８は、ライン８からライン６へ、およびその逆に
水圧流体が流れるのを防止することを意図している。
【００１３】更に、図４の実施例は、戻りライン１０に
おけるチェック弁１３より低い圧力に設定される減圧弁
３９を有する。この場合、もし水圧モータ１のピストン
３が張力または引っ張り力Ｐが作用する方向と同じ方向
に動かされるべきであるならば、出口要素５のパイロッ
ト弁１４と従属弁１８とに通ずる制御圧力ライン１９内
に制御圧力が発生される。この制御圧力は出口弁５を開
き、水圧流体をライン１１に、そしてそれにより、前述
したように、弁７の出口における圧力、即ちライン１２
の圧力が、弁７の入口における圧力、即ちライン８の圧
力より大きいとき、チェック弁として作用する他の出口
弁７に通ずるライン１２を通過させ、かくしてライン１
２における流体をライン８に通過させ、水圧モータ１の
ピストン側のシリンダ室を満たす。戻りライン１０にお
けるばね負荷されたチェック弁１３の存在の結果とし
て、戻りライン１０内とライン１１、１２および８内
と、そしてピストン側のシリンダ室内に圧力が維持され
る。しかしながら、このシリンダ室はピストンロット側
のシリンダ室より大きな横断面積を持つために、ピスト
ンロッド側のシリンダ室からの流体の流量は、ピストン
側のシリンダ室を満たすには十分な量ではなく、そのた
めライン１０、１１、１２および８、そしてまたピスト
ン側のシリンダ室における圧力は自動的に低下する。こ
の圧力が、減圧弁３９に設定されている圧力にほぼ等し
く、戻りライン１０におけるチェック弁１３の保持圧力
より低いとき、減圧弁３９は、該弁を通してライン１６
からライン１０に流体を流し、容量の不足を平衡せしめ
るとともに、水圧モータのピストン側のシリンダ室内で
の低圧力とそれに伴うキャビテーションの発生を防止す
る。この荷重状態においても、公知技術と比較して可成
りのエネルギーが節約される。
【００１４】例えば、図４に示された実施例において、
もし水圧モータのピストン３が荷重Ｐが作用する方向に
反対の方向に動かされる場合には、操作レバー４１によ
り入口要素１７が開かれ、ポンプ１５から入口要素１７
を通して流体が流され、そしてこの場合、圧力は、出口
要素５の入口側においてその出口側におけるよりも実質
的に高いから、出口要素５は閉じたままであり、入口要
素１７を通る流出流はライン６により水圧モータ１のピ
ストンロッド側のシリンダ２の中に導かれる。出口要素
７のパイロット弁１４は、入口要素１７と同じ制御圧力
で作動されて開き、それを通してパイロット流を通過さ
せ、既知のように、出口要素７を円滑かつ連続的に開
き、こうして水圧モータ１からのライン８をタンク９に
通ずる戻りライン１２、１０に連絡する。これに関し
て、各入口要素１７、１８の弁スライド２２において円
周方向に延びる溝２９内の相互に向き合った露出面４３
は、互いに等しい寸法のものであり、ポンプ圧力に付随
する力は互いに相殺されるから、入口要素１７、１８の
スライド２２はポンプ圧力によっていずれの方向にも動
かされることはないことが注目されるであろう。本発明
は、特許請求の範囲に限定された発明の概念の範囲内
で、修正、変更を多くの方法で行うことができるから、
前述し図示した実施例に限定されないことが理解される
であろう。例えば、通常の例では、普通の入口要素また
は入口弁として作用する弁１７および１８は実施例に使
用された出口弁と同じ種類のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された弁装置を有する水圧
モータの水圧回路の概略ブロック図。
【図２】前記弁装置に含まれた入口要素の断面図。
【図３】図１に示したものに類似した概略ブロック図
で、図１に示したものとは異なる荷重状態を示す。
【図４】本発明の装置を組み込んだ他の水圧回路の概略
ブロック図で、他の荷重状態を示す。
【図５】図４に示す装置に含まれる２つの入口要素の断
面図。
【符号の説明】
１ 水圧モータ ２ シリンダ ３ ピストン ４ ピストンロッド ５、７ 出口要素 ６、８ ライン ９ タンク １０ 戻りライン １１、１２ 分岐ライン １４ パイロット弁 １５ ポンプ １６ 供給ライン １７、１８ 入口要素、または従属弁 １９、２０ 制御圧力ライン ２２ 弁スライド

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１個の水圧モータ（１）と、
    少なくとも前記水圧モータ（１）の動力源として作用す
    るポンプ（１５）と、タンク（９）と、前記ポンプ（１
    ５）と水圧モータ（１）との間のポンプの圧力側の水圧
    回路に置かれた入口要素（１７、１８）と、前記水圧モ
    ータ（１）とポンプ（１５）との間のポンプの吸入側の
    水圧回路に置かれた出口要素（７、５）とを有する水圧
    モータ制御装置において、 前記各入口要素（１７、１８）が、水圧モータ（１）と
    出口要素（７、５）との間の位置における水圧回路内の
    圧力を検出し、また別個に与えられた制御圧力に応じ
    て、荷重を降下せしめる場合に、前記検出された圧力に
    よって水圧モータのピストンの一方の側から他方の側へ
    の流体の流れを操作し、それによって、ポンプ（１５）
    の負荷を解除するように制御されることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 各出口要素（５、７）はパイロット弁
    （１４）を備え、各パイロット弁は前記別個に与えられ
    た制御圧力によって制御され、各出口要素（５、７）は
    関連する入口要素（１７、１８）と同時に、関連するパ
    イロット弁（１４）を通る同じ制御圧力により制御され
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 各入口要素（１７、１８）は、可動弁ス
    ライド（２２）を有し、水圧モータ（１）と出口要素
    （５、７）との間の水圧モータ（１）の水圧回路内の圧
    力を検出するために、各入口要素（１８、１７）は、そ
    れぞれの検出ライン（２７および２８）を通して、水圧
    モータ（１）からの排出ラインとして作用するよう前記
    モータ（１）と関連する出口要素（７、５）との間に延
    びるライン（６、８）に連結され、前記検出ラインを通
    して、入口要素の各々の弁スライド（２２）は前記別個
    の制御圧力が加わる端面（２５）と反対側の端面（２
    ６）に検出圧力を受けるように構成されていることを特
    徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記入口要素（１７、１８）の弁スライ
    ド（２２）は、検出圧力が作用するのと同じ側に、閉鎖
    位置に向かってばね偏倚されていることを特徴とする請
    求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 発生した圧力サージを減衰させる作用を
    する縮流部（３２）が各検出ライン（２７、２８）に配
    置されていることを特徴とする請求項３または請求項４
    に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記出口要素（５、７）は、それぞれ各
    分岐ライン（１１、１２）を経て、タンク（９）に至る
    共通の戻りライン（１０）に連結されていることを特徴
    とする請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 前記タンクに至る戻りライン（１０）
    は、前記戻りライン（１０）内に比較的低い圧力を維持
    するように作用するばね負荷チェック弁（１３）を組み
    入れていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 減圧弁（３９）がポンプ（１５）から水
    圧モータ（１）に至る連結路と前記出口要素（５、７）
    に共通の戻りライン（１０）との間に配置され、該減圧
    弁はばね負荷チェック弁（１３）により戻りライン（１
    ０）内に維持される圧力よりも低い圧力に設定されてい
    ることを特徴とする請求項１から請求項７までの何れか
    １項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも出口要素（５、７）は、入口
    側の圧力が出口側の圧力より低いとき、チェック弁とし
    て作用する種類のパイロット流制御シート弁からなるこ
    とを請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記シート弁（５、７）は圧力補償さ
    れることを特徴とする請求項９に記載の装置。
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