JP4658274B2

JP4658274B2 - 制御弁

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Publication number: JP4658274B2
Application number: JP07649399A
Authority: JP
Inventors: クラフトヴォルフガング; クロップヴァルター
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JPH11315807A; US6148856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイドロリック式の消費器を荷重（ロード）とは無関係に制御する、つまり荷重の影響を受けずに制御するための制御弁であって、消費器の運動方向および運動速度を制御するための制御スプールと、該制御スプールに対応する絞り弁とが設けられていて、該絞り弁が、ポンプと消費器との接続時に、開放位置の方向では制御スプールに設けられた絞り部よりも下流側の圧力によって負荷されるようになっており、遮断位置の方向では消費器の荷重圧とばねとによって負荷されるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
対応する絞り弁、たとえば圧力バランスを備えたこのような形式の制御弁は、ロードセンシング駆動システムにおいて使用される。このような制御弁は、たとえばハイドロリックシリンダに作用する荷重を持ち上げる目的でポンプと消費器とが接続されると、制御弁の開放幅によって規定された運動速度を、消費器に作用する荷重とは無関係に制御する。絞り弁はこの場合、たとえば制御弁の下流側に配置されていて、閉鎖方向ではばねのばね力と消費器の荷重圧とによって負荷されており、開放方向では制御弁に設けられた絞り部よりも下流側の圧力によって負荷されている。したがって、消費器とポンプとが接続された状態では、消費器の種々異なる荷重圧においても、絞り弁によって制御弁における圧力差が一定に保持される。これによって、ポンプから消費器に流入する圧力媒体量は一定に維持され、かつ制御スプールの開放幅によって規定された運動速度も一定に保持される。
【０００３】
たとえばハイドロリックシリンダに作用する荷重を降下させる目的で、消費器が容器に接続されると、制御弁の開放幅によってやはり運動速度が規定される。絞り弁の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室はこの場合、容器に向かって放圧されているので、絞り弁は制御弁の絞り部よりも下流側に形成される圧力によって開放位置へ負荷される。したがって、制御弁の絞り部を通じて消費器から容器へ流出する圧力媒体量は、消費器の荷重に関連している、つまり消費器の荷重の影響を受ける。しかし、特に流出方向に作用する荷重、たとえばハイドロリックシリンダに懸吊された荷重では、消費器から流出する圧力媒体量を制限し、ひいては消費器の降下速度を制限することが必要となる。
【０００４】
消費器が制御弁によって容器に接続された場合に消費器の運動速度を制限するためには、付加的な弁を設け、これにより流出する圧力媒体量の、荷重とは無関係な制御、ひいては流出方向における消費器の運動速度の、荷重とは無関係な制御を実施することが知られている。このためには、ハイドロリックシリンダにおいて、特に懸吊された荷重の場合に降下速度を制限する目的で、流れ調整器または降下ブレーキ弁が使用される。さらに、絞り弁、たとえば絞りねじを、降下速度の制限のために使用することも知られているが、しかしこのような絞り弁は荷重に関連している、つまり荷重の影響を受ける。走行モータにおいては、流出する圧力媒体量を制限するために、制御弁に対して付加的に走行ブレーキ弁を設けることが知られている。この走行ブレーキ弁は、たとえば降坂走行中に走行モータが駆動されると、走行モータの流出側で圧力媒体をせき止めて、ブレーキ圧を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の制御弁を改良して、僅かな構成手間をかけるだけで、消費器から容器へ流出する圧力媒体流の制限が可能となり、ひいては流出方向における消費器の運動速度の、荷重とは無関係な制御が可能となるような制御弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、消費器が容器に接続された状態で、消費器から流出する圧力媒体量が絞り弁によって制限可能であるようにした。
【０００７】
【発明の効果】
すなわち、本発明によれば、消費器が容器に接続されると、絞り弁が、流出する圧力媒体量を制限するようになっている。したがって、本発明の思想は、ポンプから消費器へ向かう通流方向において荷重とは無関係な速度制御を行うために、既存の絞り弁を、消費器から容器へ向かう通流方向において荷重とは無関係な速度制御を行うためにも使用すること、つまり流出方向において消費器の運動速度を、制御弁の開放幅によって規定された速度値に制限するためにも使用することにある。これにより、消費器から流出する圧力媒体量を制限するための付加的な弁が不要となり、これによって制御弁の構成にかかる手間を減少させることができる。さらに、付加的な弁が不要となることに基づき、所要構成スペースや製造コストをも減少させることができる。
【０００８】
この場合、消費器が容器に接続された状態で、絞り弁が、閉鎖位置の方向で、制御スプールの絞り部よりも上流側の圧力で負荷されるようになっていると特に有利である。したがって、消費器が制御弁を介して容器に接続されると、絞り弁は閉鎖位置の方向で、制御弁の流出側の絞り部よりも上流側の圧力と、ばね圧とによって負荷される。絞り弁の開放位置の方向では、制御弁の流出側の絞り部よりも下流側の圧力が作用する。したがって、絞り弁の、開放方向に作用する制御面と、閉鎖方向に作用する制御面との相応する面積比に基づき、絞り弁の開放位置で作用し、かつ絞り弁の開放幅を制御する規定の力を設定することができる。したがって、流出する圧力媒体量、ひいては流出方向における消費器の運動速度は、絞り弁によって荷重とは無関係に、制御スプールの開放幅によって規定された値に簡単に制限される。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、消費器が容器に接続された状態で、絞り弁の閉鎖位置の方向に作用する圧力が、所定の差圧を形成する弁装置によって調節可能である。このような弁装置は、制御弁の流出側の絞り部よりも上流側でかつ弁装置の入口側に形成される圧力を規定の差圧分だけ減少させるので、絞り弁の閉鎖位置の方向に作用する圧力は、弁装置で形成された差圧に相応して減じられる。これによって、絞り弁の開放位置の方向に作用する圧力差を簡単に設定することができ、ひいては流出方向における消費器の運動速度を荷重とは無関係に、制御弁のスプール変位に相応して制御することができる。
【００１０】
前記弁装置で形成可能な差圧が可変であると、特別な利点が得られる。差圧を変化させることにより、絞り弁の開放幅、ひいては消費器から流出する圧力媒体量を簡単に変化させることができる。これにより、複動式の消費器においては、流出量を消費器の流入量に適合させて、たとえばポンプの限界量またはポンプの回転数変化を考慮することが容易に可能となる。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記弁装置で形成可能な差圧が、ばね、特に調節可能なばねによって可変である。したがって、制御スプールの絞り部よりも上流側に形成される圧力は、ばねのプレロードもしくは予負荷に相応して減じられて、絞り弁を閉鎖位置の方向に負荷するようになる。調節可能なばねにより、弁装置で形成される差圧を簡単に変化させ、ひいては絞り弁の開放幅を規定することができるので、流出量を流入量に適合させることができる。
【００１２】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記弁装置で形成可能な差圧が、ポンプ圧と消費器の荷重圧とからの圧力差に関連して可変である。これにより、流出する圧力媒体量の調節時に、ポンプの限界量を簡単に考慮することができる。ポンプ圧と消費器の荷重圧とからの圧力差は、この差圧が減少すると、弁装置で形成可能な差圧が減少するように弁装置に作用することができる。これにより、絞り弁における、閉鎖位置の方向に作用する圧力が増大するので、絞り弁において開放方向に作用する圧力差が減少し、ひいては流出する圧力媒体量も減じられる。さらに、この手段により、たとえばポンプの回転数変化や対応する流出量変化に基づく、消費器に流入する圧力媒体流の変動を考慮することもできる。
【００１３】
この場合、前記弁装置に作用結合された補助ピストンが設けられていて、該補助ピストンが、前記弁装置の差圧を高める方向ではポンプ圧によって負荷されるようになっており、前記弁装置の差圧を減少させる方向では消費器の荷重圧によって負荷されるようになっていると、特に有利である。これにより、ポンプ圧と荷重圧とから形成された圧力差を弁装置においてハイドロリック的に、つまり液圧的に簡単に形成することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の有利な構成では、弁装置において形成可能な差圧が電気的に可変である。この場合にも、やはり流出量をポンプの限界量および消費器に流入する圧力媒体流の変動に電気的に適合させることができる。
【００１５】
この場合、前記弁装置に作用結合された比例磁石が設けられていて、該比例磁石が、電子制御装置の出力側に接続されており、該電子制御装置の入力側が、ポンプ圧および消費器の荷重圧を検出するための圧力ピックアップに接続されていると、特に有利である。弁装置で形成可能な差圧、ひいては消費器から容器へ流出する圧力媒体量はこの場合、比例磁石によって規定され、この比例磁石の調節は電子制御装置において、圧力ピックアップにより検出されたポンプ圧および消費器の荷重圧の値から決定される。
【００１６】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記弁装置が、消費器と、絞り弁の閉鎖位置の方向に作用する制御圧室とに接続可能な制御圧管路に配置されていて、プレロード弁、特に前記制御圧室の方向に開放する、ばね負荷された逆止弁として形成されている。消費器接続部から、絞り弁の閉鎖方向に作用する制御面にまで案内された制御圧管路に配置された、ばね負荷された逆止弁として形成されたプレロード弁を用いると、制御圧管路内の差圧を簡単に形成することができ、ひいては絞り弁を、流出する圧力媒体量を制限するために簡単に使用することができる。このためには、制御弁に、対応する制御圧管路と弁装置とが設けられるだけでよい。
【００１７】
本発明のさらに別の特に有利な構成では、前記弁装置が、消費器と、絞り弁の閉鎖位置の方向に作用する制御圧室とに接続可能な制御圧管路に配置されていて、差圧調節弁として形成されている。差圧調節弁を用いると、消費器の流出圧とは無関係な差圧形成を改善することができる。これにより、特に、当該制御弁が走行モータを制御するための走行駆動装置において使用される場合には、制御弁で調節された運動速度を一定に保持し、ひいては荷重交番時または降坂走行時における走行モータの運動速度増大を回避することができるようになる。
【００１８】
前記差圧調節弁が、前記制御圧管路を容器に接続するためのタンク放圧部を有していると、特に有利である。制御圧管路の別個のタンク放圧部が設けられていて、しかも制御圧管路から容器へ流出する圧力媒体流が差圧調節弁によって制御されることに基づき、差圧調節弁において調節された差圧を制御弁のスプール位置とは無関係に、ひいては消費器から流出する圧力媒体量とは無関係に、一定に保持することが可能となる。したがって、別個のタンク放圧部を備えた差圧調節弁として形成された弁装置を用いて、消費器の流出圧と制御弁のスプール位置とは無関係な差圧、つまり消費器の流出圧と制御弁のスプール位置の影響を受けない一定の差圧を形成することができる。この場合、差圧を変化させることにより、流出量を消費器の流出圧と制御弁のスプール位置とは無関係に、いかなる運転点のためにも高い精度で流入量に適合させることができる。これにより、当該制御弁が走行駆動装置において使用される場合には、降坂走行時または荷重交番時における車両の速度増加を簡単に回避することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の有利な構成では、前記差圧調節弁が、中間位置で絞り作用を発揮するスプール弁として形成されていて、第１の切換位置と第２の切換位置とを有しており、第１の切換位置では、前記制御圧管路と、絞り弁の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室との接続が遮断可能であって、しかも絞り弁の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室が、容器に接続されるようになっており、第２の切換位置では、前記制御圧管路が、絞り弁の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室に接続されていて、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室と容器との接続が遮断可能であり、しかも前記差圧調節弁が、前記制御圧管路内の差圧調節弁よりも上流側に形成される圧力によって第２の切換位置の方向に負荷されるようになっていて、前記制御圧管路内の差圧調節弁よりも下流側に形成される圧力と、ばねとによって第１の切換位置の方向に負荷されるようになっている。このような差圧調節弁を用いると、差圧、ひいては絞り弁を制御する圧力差を、消費器の流出圧と制御弁のスプール位置とは無関係に、ばねによって規定された値に一定に保持することができる。これにより、絞り弁によって、消費器から容器へ流出する圧力媒体流を高い精度で制御することができる。この場合、流出量は単に制御弁の開放幅によってしか規定されない。
【００２０】
消費器が、単動式のハイドロリックシリンダ、特にフロア運搬車両の昇降マストの昇降シリンダとして形成されていると、特別な利点が得られる。フロア運搬車両の昇降シリンダはたいてい、懸吊された荷重、つまり流出方向に作用する荷重によって負荷されている。この場合、本発明による制御弁により、荷重を受けているハイドロリックシリンダにおける降下速度の制限、ひいては降下速度の、荷重とは無関係な制御を簡単に得ることができる。
【００２１】
消費器はさらに、複動式のハイドロリックシリンダ、特に掘削機のブームシリンダまたはアームシリンダとして形成されていてもよい。本発明による制御弁を用いると、同じく荷重を受けている複動式のシリンダ、たとえば掘削機のブームシリンダまたはアームシリンダのロッド側において、降下速度の、荷重とは無関係な制御を簡単に得ることができる。
【００２２】
さらに、消費器は回転消費器、特に流体静力学的な走行駆動装置の走行モータとして形成されていてもよい。この場合、流出量の制限によって、たとえば流体静力学的な走行駆動装置を備えた車両の降坂走行時に走行速度を荷重とは無関係に制御することができる。
【００２３】
本発明のさらに別の有利な構成では、制御スプールがハウジング孔内に長手方向摺動可能に支承されており、該ハウジング孔に、ポンプに連通した第１の環状溝と、消費器接続部に連通した少なくとも１つの第２の環状溝と、容器に接続された少なくとも１つの第３の環状溝と、消費器の荷重圧を検出するために設けられた少なくとも１つの第４の環状溝とが配置されており、制御スプールが、複数の半径方向貫通孔を介して前記環状溝に接続可能であり、絞り弁が、制御スプール内に配置された制御ピストンとして形成されており、さらにハウジング孔に少なくとも１つの別の環状溝が設けられていて、該環状溝が、制御圧管路を介して消費器接続部に接続されており、該制御圧管路に弁装置が設けられており、消費器接続部が容器に接続されると、前記別の環状溝が、絞り弁の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室に接続可能である。これにより、構成にかかる手間は特に僅かになる。なぜならば、制御弁における流出量を制限するために、絞り弁の対応する制御面に接続可能である別の環状溝をハウジング孔に設けるだけで済むからである。この場合、この環状溝は、弁装置が配置されている制御圧管路によって消費器接続部に接続されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【００２５】
図１には、吐出容量可変調節可能なポンプ３を備えたロードセンシング駆動システムに設けられた、単動式の消費器２、たとえばハイドロリックシリンダを制御するための制御弁１が示されている。ポンプ３の調節装置４は、所要流量調整器５によって負荷されるようになっている。
【００２６】
制御弁１は摺動型スプール弁として形成されていて、弁ハウジング７に設けられたハウジング孔６内に長手方向摺動可能に支承されている。ハウジング孔６には、軸方向の間隔を置いて配置された複数の環状溝が一体成形されており、この場合、第１の環状溝１０が、ポンプ３に接続された圧送管路１１のポンプ接続部Ｐに連通している。この圧送管路１１には、それぞれ１つの制御弁によって制御可能となる別の消費器を接続することができる。ポンプ３はこの場合、開回路で作動する。第１の環状溝１０から軸方向の間隔を置いて配置された第２の環状溝１２は、通路を介して消費器接続部Ａに連通しており、この消費器接続部Ａは管路１３を介して消費器２に接続されている。第３の環状溝１４はタンク接続部Ｔに接続されていて、流出管路１５を介して容器１６に連通している。消費器２の荷重圧を検出するためには、第４の環状溝１７が設けられている。この第４の環状溝１７は荷重圧報知管路１９を介して所要流量調整器５に接続されている。
【００２７】
制御弁１の弁スプール２０は軸方向に間隔を置いて配置された複数の半径方向貫通孔２１，２２，２３を有しており、これらの貫通孔２１，２２，２３は、弁スプール２０が変位されると、各環状溝１０，１２，１４，１７に接続可能となる。
【００２８】
弁スプール２０には、長手方向孔２５が設けられており、この長手方向孔２５内には、絞り弁２４の制御ピストン２６が長手方向摺動可能に支承されている。制御ピストン２６には、やはり長手方向孔２７が設けられており、この長手方向孔２７は、制御ピストン２６の長手方向に対して直交する横方向に延びる横方向孔２８を介して、弁スプール２０の半径方向貫通孔２２に接続可能となる。長手方向孔２７から延びる別の横方向孔２９は、弁スプール２０に配置された別の半径方向貫通孔２３に接続される。
【００２９】
制御ピストン２６は一方の端面３０にピン３１を有しており、このピン３１によって制御ピストン２６は弁スプール２０の長手方向孔２５の端部に環状室３２を形成している。制御ピストン２６の端面３０とは反対の側の他方の端面３３は、弁スプール２０の長手方向孔２５内に、絞り弁２４の閉鎖方向に作用する制御圧室３４を形成しており、この制御圧室３４には、ばね３８が配置されている。制御圧室３４は孔３６を介して制御ピストン２６の長手方向孔２７に接続されている。両横方向孔２８，２９の間では、制御ピストン２６の長手方向孔２７内に逆止弁４５が配置されているので、両横方向孔２８，２９内に形成される圧力のうちの高い方の圧力が、孔３６を介して制御圧室３４内に形成される。制御ピストン２６の外周面は環状溝３７を有しており、この環状溝３７は横方向孔２９に連通していて、弁スプール２０に配置された斜めの絞り孔３９に接続されている。
【００３０】
消費器２に作用する荷重を持ち上げるために、弁スプール２０が図面で見て右側に向かって変位されると、第１の環状溝１０は半径方向貫通孔２１を介して環状室３２に接続される。したがって、圧力媒体はポンプ３から、絞り部として作用する半径方向貫通孔２１を介して環状室３２に流入し、これにより絞り弁２４の制御ピストン２６は、弁スプール２０の絞り部の下流側で端面３０に作用する圧力によって、図面で見て左側に向かって運動させられ、この場合、制御ピストン２６は端面３０によって環状室３２と半径方向貫通孔２２との接続を開放し、ひいては第２の環状溝１２と管路１３とを介して環状室３２と消費器２との接続を開放する。半径方向貫通孔２２内の圧力、ひいては消費器２の荷重圧は、横方向孔２８と長手方向孔２７とを通じて、開放された逆止弁４５を介して半径方向貫通孔２３に報知される。この半径方向貫通孔２３は第４の環状溝１７に連通している。したがって、消費器２の荷重圧は荷重圧報知管路１９を介して、所要流量調整器５のばね側に形成される。消費器の荷重圧はさらに孔３６を介して制御圧室３４にも形成されて、制御ピストン２６をばね３８と共に閉鎖位置の方向へ負荷する。複数の消費器を備えた駆動システムの場合には、逆止弁４５により、制御される消費器の最も高い荷重圧が所要流量調整器５と、絞り弁２４の閉鎖方向に作用する制御圧室３４とに形成されることが確保される。
【００３１】
半径方向貫通孔２１では、目標圧力媒体流量が規定され、ひいては消費器２の目標運動速度が規定される。この場合、所要流量調整器５によってポンプ３の調節装置４は、この圧力媒体流量を形成するために変位される。絞り弁２４の制御ピストン２６は端面３０において半径方向貫通孔２２と共に１つの絞り部を形成し、これにより消費器２の運動速度は荷重とは無関係に、つまり荷重によって影響されることなく、制御弁１によって規定された所定の目標運動速度に保持される。
【００３２】
これまで説明した制御弁の構成は公知先行技術に相当する。
【００３３】
本発明の構成では、ハウジング孔６にさらに別の環状溝４０が一体成形されている。この環状溝４０は弁ハウジング７に配置された制御圧管路４１を介して、第２の環状溝１２に連通した通路に接続されており、ひいては消費器接続部Ａに接続されている。制御圧管路４１には、差圧を形成する弁装置４２が配置されている。この弁装置４２は、たとえば環状溝４０の方向に開く、ばね負荷された逆止弁４３として形成されたプレロード弁である。逆止弁４３において形成可能な差圧はこの場合、逆止弁４３のプレロードもしくは予負荷によって規定される。このプレロードもしくは予負荷は、ばね４４によって決定され、このばね４４は固定調節されているか、または可変調節可能であってよい。
【００３４】
消費器２に作用する荷重を降下させるために制御弁もしくは弁スプール２０が図面で見て左側に向かって変位されると、消費器接続部Ａに連通した第２の環状溝１２は半径方向貫通孔２１を介して環状室３２に接続され、この場合、半径方向貫通孔２１は流出側の絞り部を形成し、この絞り部の開放幅により、消費器２の目標運動速度が規定される。半径方向貫通孔２２は第３の環状溝１４に接続され、ひいてはタンク接続部Ｔに接続される。
【００３５】
制御圧管路４１を介して、半径方向貫通孔２１によって形成された流出側の絞り部よりも上流側の圧力が、ばね負荷された逆止弁４３として形成された弁装置４２に作用する。環状溝４０内の圧力は、弁装置４２のばね４４において相応して調節された値だけ減じられ、この場合、ばねプレロードもしくはばね予負荷に相当する差圧が弁装置４２において形成される。環状溝４０はこの場合、半径方向貫通孔２３と横方向孔２９と長手方向孔２７と孔３６とを介して、絞り弁２４の、閉鎖方向に作用する制御圧室３４に接続される。したがって、制御ピストン２６には、開放方向においては環状室３２内の圧力が作用し、閉鎖方向においては弁装置４２に形成された差圧に相応して減じられた消費器圧と、ばね３８のばね力とが作用する。これにより、絞り弁２４は両端面３３，３０における相応する圧力差に基づき、開放位置の方向に負荷されるので、絞り弁２４は端面３０を介して、環状室３２から半径方向貫通孔２２に通じる規定の開放横断面を開放する。これにより、消費器２の降下速度を、消費器２に作用する荷重とは無関係に、半径方向貫通孔２１の開放幅によって規定された速度値に一定に保持し、ひいてはこの値に制限することができる。制御弁１の降下位置において第３の環状溝１４に接続される絞り孔３９により、制御圧室３４と容器１６との接続が達成され、これによって環状溝３７内の圧力、ひいては制御圧室３４内の圧力を、消費器圧の変化に適合させることができる。
【００３６】
たとえば弁装置４２の差圧を高め、つまりばね４４のプレロードもしくは予負荷を高めることによって、絞り弁２４の両端面３０，３３に形成される圧力差を高めることにより、消費器２の流出量を増大させることができる。相応して、弁装置４２の差圧を減少させることにより、つまりばねプレロードもしくはばね予負荷を減少させることにより、絞り弁２４に形成される圧力差を減少させることができ、これによって消費器２の流出量を減少させることができる。したがって、弁装置４２で形成される圧力差を変えることによって、消費器の流出側の容量流を流入側の容量流に簡単に適合させることができる。
【００３７】
図２には、複動式の消費器２、たとえばハイドロリックシリンダを制御するための本発明による制御弁１の配置が示されている。制御弁１はこの場合、図１に示した制御弁を第１の環状溝１０に関して対称的に構成した構造に相当している。同一の構成部分は同じ符号で示されている。
【００３８】
弁ハウジング７の中央の範囲では、ハウジング孔６に、ポンプ接続部Ｐに連通した第１の環状溝１０が配置されている。中央部から外側に向かって、まず２つの第２の環状溝１２ａ，１２ｂが設けられており、この場合、一方の環状溝１２ａは一方の消費器接続部Ａ、つまりたとえばハイドロリックシリンダのロッド側に連通しており、他方の環状溝１２ｂは他方の消費器接続部Ｂ、たとえばハイドロリックシリンダのピストン側に連通している。２つの第３の環状溝１４ａ，１４ｂはタンク接続部Ｔに連通している。第３の環状溝１７ａ，１７ｂは荷重圧報知管路１９に接続されており、この荷重圧報知管路１９はポンプ３の所要流量調整器５のばね側にまで案内されている。
【００３９】
弁スプール２０には、中央の範囲で分離ウェブが配置されており、この場合、分離ウェブからは弁スプール２０の外側の端部の方向に２つのハウジング孔２５ａ，２５ｂが延びている。各ハウジング孔２５ａ，２５ｂには、それぞれ絞り弁２４ａ，２４ｂの制御ピストン２６ａ，２６ｂが配置されている。
【００４０】
制御スプール２０が図面で見て右側に向かって変位されると、消費器接続部Ａは流入側の消費器接続部を成し、消費器接続部Ｂは流出側の消費器接続部を成す。相応して、制御スプール２０が図面で見て左側に向かって変位されると、消費器接続部Ｂが流入側の消費器接続部を成し、消費器接続部Ａが流出側の消費器接続部を成す。
【００４１】
消費器２の両運動方向において流出量の制限を得るためには、制御ピストン２６ａ；２６ｂの、遮断位置の方向に作用する制御圧室３４ａ；３４ｂが、弁装置４２ａ；４２ｂによって負荷されるようになっている。このためには、弁ハウジング７に２つの制御圧管路４１ａ，４１ｂが配置されており、さらにハウジング孔６に２つの環状溝４０ａ，４０ｂが配置されている。弁装置４２ａ，４２ｂはこの場合、プレロード弁、たとえばばね負荷された逆止弁４３ａ，４３ｂとして形成されている。
【００４２】
図３には、図２に示した制御弁１の改良形が示されている。この制御弁１は、両回転方向で駆動可能な回転式の消費器２ａ、たとえば流体静力学的（ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｓｃｈ．）な走行駆動装置の走行モータを負荷するために設けられている。
【００４３】
弁装置４２ａ，４２ｂにおいてそれぞれ形成可能な差圧、つまりたとえばばね負荷された逆止弁４３ａ，４３ｂとして形成された弁装置４２ａ，４２ｂのプレロードもしくは予負荷は、ハイドロリック的に、つまり液圧的に可変である。このためには、弁装置４２ａ，４２ｂが各１つの補助ピストン５０ａ，５０ｂに作用結合されている。補助ピストン５０ａ，５０ｂはそれぞれ弁ハウジング７に設けられた孔５１ａ，５１ｂ内に長手方向摺動可能に支承されていて、ピン５２ａ，５２ｂを有している。このピン５２ａ；５２ｂは逆止弁４３ａ；４３ｂのばね４４ａ；４４ｂに結合されている。補助ピストン５０ａ，５０ｂの、ばね４４ａ，４４ｂのプレロードもしくは予負荷を高める方向に作用する端面５３は、ポンプ３の吐出圧によって負荷されるようになっている。このためには、孔５１ａ，５１ｂが、それぞれ１つの制御圧管路５４ａ，５４ｂによって第１の環状溝１０に接続されている。ばね４４ａ，４４ｂのプレロードもしくは予負荷を減少させる方向に作用する端面５５は、消費器２ａの荷重圧によって負荷されるようになっている。このためには、一方の孔５１ａが制御圧管路５６ａを介して第４の環状溝１７ａに接続されており、他方の孔５１ｂが制御圧管路５６ｂを介して第４の環状溝１７ｂに接続されている。弁装置４２ａ，４２ｂのばね４４ａ，４４ｂのプレロードもしくは予負荷、ひいては弁装置４２ａ，４２ｂにおいて形成される圧力差はこの場合、ポンプ圧と荷重圧とから形成された圧力差に相応して可変となる。これにより、ポンプの限界量またはポンプの回転数変動を考慮することができる。
【００４４】
図４には、図２に示した制御弁の改良形が示されており、図４の実施例では、弁装置４２ａ，４２ｂにおいて形成可能な圧力差が電気的に変えられるようになっている。
【００４５】
このためには、逆止弁４３ａ，４３ｂとして形成された弁装置４２ａ，４２ｂが、ばねのプレロードもしくは予負荷を高めるために各１つの磁石システム６０ａ，６０ｂ、たとえば比例磁石に結合されている。この磁石システム６０ａ，６０ｂは制御線路６１ａ，６１ｂを介して、電子制御装置６２の出力側に接続されている。電子制御装置６２の入力側は、ポンプ３の吐出圧を検出するための圧力ピックアップ６３に接続されている。圧力ピックアップ６３はこのために、たとえばポンプ３の圧送管路１１に接続されていてよい。さらに、消費器２ａの荷重圧を検出するための圧力ピックアップ６４が設けられており、この圧力ピックアップ６４は、たとえば制御圧管路６５を介して荷重圧報知管路１９に接続されている。したがって、逆止弁４３ａ，４３ｂのプレロードもしくは予負荷を変え、ひいては弁装置４２ａ，４２ｂの差圧を変えるための電気的な手段により、ポンプ圧と荷重圧とから形成された圧力差を簡単に使用することができる。
【００４６】
図５に示した制御弁１では、第１の環状溝１０に関して図面で見て右側に示した構造が、図１〜図４に示した制御弁、つまり制御圧管路４１ｂに配置された、逆止弁４３ｂとして形成された弁装置４２ｂを備えた制御弁に相当している。絞り弁２４ｂの、閉鎖方向に向かって作用する制御圧室３４ｂはこの場合、絞りを介して容器１６へ放圧されている。この絞りは、たとえば図１に示した実施例の場合と同様に、弁スプール２０に設けられた斜めの絞り孔３９によって形成することができる。
【００４７】
図５の第１の環状溝１０に関して左側には、本発明による制御弁１の別の構成が示されている。この場合、制御圧管路４１ａに配置された弁装置４２ａは差圧調節弁７０ａとして形成されている。
【００４８】
差圧調節弁７０ａの図示の配置形式の代わりに、複動式の消費器を制御するための制御弁において両制御圧管路４１ａ，４１ｂにそれぞれ１つの差圧調節弁７０ａ，７０ｂが配置されているような配置形式も可能である。さらに、図１に示した単動式の消費器を制御するための制御弁においては、制御圧管路４１に１つの差圧調節弁７０を配置することも可能である。
【００４９】
差圧調節弁７０ａは、第１の切換位置７１ａと第２の切換位置７１ｂとを有していて、かつ中間位置で絞り作用を発揮するスプール弁として形成されている。第１の切換位置７１ａでは、制御圧管路４１ａと環状溝４０ａとの接続が遮断されている。さらに、この第１の切換位置７１ａでは、制御圧管路４１ａの、環状溝４０ａに接続された管路区分が、差圧調節弁７０ａを介して容器１６に接続されている。第２の切換位置７１ｂでは、制御圧管路４１ａが環状溝４０ａに接続されている。この第２の切換位置７１ｂでは、制御圧室３４と容器１６との接続が遮断されている。差圧調節弁７０ａは第２の切換位置７１ｂの方向に作用する制御圧面７２ｂを有しており、この制御圧面７２ｂは制御圧管路４１ａ内の、差圧調節弁７０ａよりも上流側の圧力、つまり第２の環状溝１２ａに形成される消費器の流出圧によって負荷されるようになっている。このためには、制御圧管路４１ａの、第２の環状溝１２ａに連通した管路区分から、制御圧分岐管路７３ｂが分岐されており、この制御圧分岐管路７３ｂが制御圧面７２ｂにまで案内されている。第１の切換位置７１ａの方向に作用する制御圧面７２ａは、制御圧管路４１ａ内の、差圧調節弁７０ａよりも下流側に形成される圧力と、ばね７４とによって負荷されるようになっている。このためには、制御圧管路４１ａの、環状溝４０ａに連通した管路区分に、制御圧分岐管路７３ａが接続されており、この制御圧分岐管路７３ａが制御圧面７２ａにまで案内されている。
【００５０】
弁スプール２０が図５で見て左側に向かって変位されると、制御圧管路４１ａを介して、消費器の流出側に接続された第２の環状溝１２ａと、絞り弁２４ａの制御圧室３４ａとの接続が形成される。差圧調節弁７０ａはこの場合、第２の切換位置７１ｂの方向に変位されて、ばね７４のプレロードもしくは予負荷に相当する差圧を形成する。この場合、差圧調節弁７０ａが容器１６に対して別個のタンク放圧部を有することに基づき、差圧調節弁７０ａが第２の切換位置７１ｂの方向に変位された状態では、差圧調節弁７０ａを介して小さな容量流しか流れないことが得られる。これにより、ばね７４の調節によって規定される差圧調節弁７０ａにおける差圧が、消費器の流出圧や制御弁１のスプール変位とは無関係となること、つまり消費器の流出圧や制御弁１のスプール変位の影響を受けなくなることが達成される。これにより、制御弁１が走行駆動装置において使用される場合には、絞り弁２４ａを走行モータの流出圧や走行弁のスプール変位とは無関係に、一定の圧力差で通流位置の方向へ負荷することができる。この場合、走行駆動装置は、荷重交番時または降坂走行時に、制御弁１で調節された運動速度で駆動される。ばね７４はこの場合、固定調節されているか、または無段式に可変調節可能であってよい。さらに、第３図および第４図に示したばね７４の調節も可変であってよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】単動式の消費器を制御するための本発明による制御弁の断面図である。
【図２】複動式の消費器を制御するための本発明による制御弁の断面図である。
【図３】図２に示した本発明による制御弁の改良形を示す断面図である。
【図４】図２に示した本発明による制御弁の別の改良形を示す断面図である。
【図５】本発明による制御弁のさらに別の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１制御弁、２，２ａ消費器、３ポンプ、４調節装置、５所要流量調整器、６ハウジング孔、７弁ハウジング、１０第１の環状溝、１１圧送管路、１２，１２ａ，１２ｂ第２の環状溝、１３管路、１４，１４ａ，１４ｂ第３の環状溝、１５流出管路、１６容器、１７，１７ａ，１７ｂ第４の環状溝、１９荷重圧報知管路、２０弁スプール、２１，２２，２３半径方向貫通孔、２４，２４ａ，２４ｂ絞り弁、２５長手方向孔、２５ａ，２５ｂハウジング孔、２６，２６ａ，２６ｂ制御ピストン、２７長手方向孔、２８，２９横方向孔、３０端面、３１ピン、３２環状室、３３端面、３４，３４ａ，３４ｂ制御圧室、３６孔、３７環状溝、３８ばね、３９絞り孔、４０，４０ａ，４０ｂ環状溝、４１，４１ａ，４１ｂ制御圧管路、４２，４２ａ，４２ｂ弁装置、４３，４３ａ，４３ｂ逆止弁、４４，４４ａ，４４ｂばね、４５逆止弁、５０ａ，５０ｂ補助ピストン、５１ａ，５１ｂ孔、５２ａ，５２ｂピン、５３端面、５４ａ，５４ｂ制御圧管路、５５端面、５６ａ，５６ｂ制御圧管路、６０ａ，６０ｂ磁石システム、６１ａ，６１ｂ制御線路、６２電子制御装置、６３，６４圧力ピックアップ、６５制御圧管路、７０ａ，７０ｂ差圧調節弁、７１ａ第１の切換位置、７１ｂ第２の切換位置、７２ａ，７２ｂ制御圧面、７３ａ，７３ｂ制御圧分岐管路、７４ばね、Ａ，Ｂ消費器接続部、Ｐポンプ接続部、Ｔタンク接続部

Claims

ハイドロリック式の消費器を荷重とは無関係に制御するための制御弁であって、消費器の運動方向および運動速度を制御するための制御スプールと、該制御スプールに対応する絞り弁とが設けられていて、該絞り弁が、ポンプと消費器との接続時に、開放位置の方向では制御スプールに設けられた流入側の絞り部よりも下流側の圧力によって負荷されるようになっており、閉鎖位置の方向では消費器の荷重圧とばねとによって負荷されるようになっている形式のものにおいて、消費器（２；２ａ）が容器（１６）に接続された状態で、消費器（２；２ａ）から流出する圧力媒体量が同一の絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）によって制限可能であり、消費器（２；２ａ）が容器（１６）に接続された状態で、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）が、閉鎖位置の方向で、制御スプール（２０）の流出側の絞り部（２１）よりも上流側の圧力で負荷されるようになっており、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）が、閉鎖位置の方向では、ばねと、前記流出側の絞り部（２１）よりも上流側の圧力とによって負荷されていて、開放位置の方向では、前記流出側の絞り部（２１）よりも下流側の圧力によって負荷されていることを特徴とする制御弁。
消費器（２；２ａ）が容器（１６）に接続された状態で、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の閉鎖位置の方向に作用する圧力が、所定の差圧を形成する弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）によって調節可能である、請求項１記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）で形成可能な差圧が可変である、請求項２記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）で形成可能な差圧が、ばね（４４；４４ａ，４４ｂ；７４）、特に調節可能なばねによって可変である、請求項３記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）で形成可能な差圧が、ポンプ圧と消費器（２；２ａ）の荷重圧とからの圧力差に関連して可変である、請求項３または４記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）に作用結合された補助ピストン（５０ａ，５０ｂ）が設けられていて、該補助ピストン（５０ａ，５０ｂ）が、前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）の差圧を高める方向ではポンプ圧によって負荷されるようになっており、前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）の差圧を減少させる方向では消費器（２ａ）の荷重圧によって負荷されるようになっている、請求項５記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）で形成可能な差圧が、電気的に可変である、請求項３から５までのいずれか１項記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）に作用結合された比例磁石（６０ａ，６０ｂ）が設けられていて、該比例磁石（６０ａ，６０ｂ）が、電子制御装置（６２）の出力側に接続されており、該電子制御装置（６２）の入力側が、ポンプ圧および消費器の荷重圧を検出するための圧力ピックアップ（６３，６４）に接続されている、請求項７記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）が、消費器（２；２ａ）と、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）とに接続可能な制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）に配置されていて、プレロード弁、特に前記制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）の方向に開放する、ばね負荷された逆止弁（４３；４３ａ，４３ｂ）として形成されている、請求項２から８までのいずれか１項記載の制御弁。
前記弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）が、消費器（２；２ａ）と、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）とに接続可能な制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）に配置されていて、差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）として形成されている、請求項２から８までのいずれか１項記載の制御弁。
前記差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）が、前記制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）を容器（１６）に接続するためのタンク放圧部を有している、請求項１０記載の制御弁。
前記差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）が、中間位置で絞り作用を発揮するスプール弁として形成されていて、第１の切換位置（７１ａ）と第２の切換位置（７１ｂ）とを有しており、第１の切換位置（７１ａ）では、前記制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）と、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）との接続が遮断可能であって、しかも絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）が、容器（１６）に接続されるようになっており、第２の切換位置（７１ｂ）では、前記制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）が、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）に接続されていて、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）と容器（１６）との接続が遮断可能であり、しかも前記差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）が、前記制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）内の差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）よりも上流側に形成される圧力によって第２の切換位置（７１ｂ）の方向に負荷されるようになっていて、前記制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）内の差圧調節弁（７０；７０ａ，７０ｂ）よりも下流側に形成される圧力と、ばね（７４）とによって第１の切換位置（７１ａ）の方向に負荷されるようになっている、請求項１１記載の制御弁。
消費器（２）が、単動式のハイドロリックシリンダ、特にフロア運搬車両の昇降マストの昇降シリンダとして形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御弁。
消費器（２）が、複動式のハイドロリックシリンダ、特に掘削機のブームシリンダまたはアームシリンダとして形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御弁。
消費器が、回転消費器（２ａ）、特に流体静力学的な走行駆動装置の走行モータとして形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御弁。
制御スプール（２０）がハウジング孔（６）内に長手方向摺動可能に支承されており、該ハウジング孔（６）に、ポンプに連通した第１の環状溝（１０）と、消費器接続部（Ａ；Ｂ）に連通した少なくとも１つの第２の環状溝（１２；１２ａ，１２ｂ）と、容器（１６）に接続された少なくとも１つの第３の環状溝（１４；１４ａ，１４ｂ）と、消費器（２；２ａ）の荷重圧を検出するために設けられた少なくとも１つの第４の環状溝（１７；１７ａ，１７ｂ）とが配置されており、制御スプール（２０）が、複数の半径方向貫通孔（２１，２２，２３）を介して前記環状溝に接続可能であり、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）が、制御スプール（２０）内に配置された制御ピストン（２６；２６ａ，２６ｂ）として形成されており、さらにハウジング孔（６）に少なくとも１つの別の環状溝（４０；４０ａ，４０ｂ）が設けられていて、該環状溝（４０；４０ａ，４０ｂ）が、制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）を介して消費器接続部（Ａ；Ｂ）に接続されており、該制御圧管路（４１；４１ａ，４１ｂ）に弁装置（４２；４２ａ，４２ｂ）が設けられており、消費器接続部（Ａ；Ｂ）が容器（１６）に接続されると、前記別の環状溝（４０；４０ａ，４０ｂ）が、絞り弁（２４；２４ａ，２４ｂ）の、閉鎖位置の方向に作用する制御圧室（３４；３４ａ，３４ｂ）に接続可能である、請求項１から１５までのいずれか１項記載の制御弁。