JPH0445711B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用性］ 本発明は、流れマツチング（整合）装置に関
し、更に詳しくは液圧アクチユエータの簡略化さ
れた制御を容易にする逆止弁構造体に係わる。

［従来の技術］ 当業者にとつて理解されるように、例えば石油
精製所と化学および電力プラントで使用される弁
のような大型プロセス制御弁は往々にして、電気
的に制御可能な液圧式位置調節装置によつて駆動
される。このような液圧式位置調節装置は一般的
に、バネで戻される単動形の強力なピストンと、
定速度容積形ポンプを含んでいる。このポンプ
は、ピストンをストローク運動させるためおよび
ピストンストローク内のすべての選択位置でピス
トンを保持するための液圧動力源を形成してい
る。代表的なポンプは連続的に運転され、アクチ
ユエータへの圧力が普通のスリーウエイサーボ弁
によつて、あるいは過剰圧力を軽減して液溜に放
出するジエツトパイプまたはフラツパーノズルの
ような等価装置手段によつて調節される。このサ
ーボ弁はピストンフイードバツクループに関連し
て用いられる電気的命令信号に応答する。

アクチユエータが作動しないときは、ピストン
の位置を保持するのに必要な適切な背圧を発生さ
せるためにサーボ弁がポンプ出力を絞り、そして
ピストンが作動しないときに流れ全部がポンプ液
溜に戻される。ポンプが連続的に作動する結果、
現在の技術水準にある液圧アクチユエータ装置の
効率は、多くの用途において５パーセントまたは
それ以下のオーダーである。アクチユエータが中
間位置に固定されているときには、ポンプによつ
て生ずる液圧エネルギーの多くは消費されて熱に
変わる。当業者によつて理解されるように、アク
チユエータは、たいがいの弁用途において、特に
大規模で安定したプロセスにおいて、事実上ほと
んどの時間にわたつて動かない。エネルギーの損
失がむだであるだけでなく、発生する熱自体が厄
介である。

上述の如く、プロセス制御弁を操作する液圧ア
クチユエータの代表的なものは、比較的にがつち
りした液圧原動体を用いている。さて第１図を参
照すると、このような原動体は概して参照符号１
１によつて示され、そしてピストン１３とシリン
ダ１５からなつている。戻し力およびわずかの危
険防止動作を与えるために、ピストンは通常は１
７で示す強いばねによつて戻し位置の方へ付勢さ
れている。タンク１９からの液圧作動液は連続運
転の一方向ポンプ２１によつて、原動体１１を操
作するのに適切な圧力で供給される。シリンダ１
５に至る供給管路２４には、原動体ピストンの移
動またはストローク範囲内のあらゆる位置におけ
る原動体ピストンの保持に適するように液圧を調
整するために、制御弁、例えば電気的に操作され
るスプール型サーボ弁２５が設けられている。余
剰流れは管路２８を介してポンプタンク１９に戻
される。

このような先行技術による装置の場合はポンプ
を停止することができない。なぜなら、通常は、
ピストンの惰行を回避するために正動作の逆止弁
をサーボ弁とアクチユエータの間に設けることが
できないからである。

この問題は、本発明による流れ−マツチング形
逆止弁または往復形逆止弁をこのような液圧アク
チユエータ回路に用いることによつて解決され
る。

［発明の目的］ 本発明のいくつかの目的の中で注目すべき目的
は、可変容積負荷部を選択的に充填または排出す
るため、例えば、ばね復帰形の単動アクチユエー
タのピストンを動かすために、単一管路ポートを
経て液体を両方向へ選択的に自由に流すことがで
きる往復形逆止弁（制御弁）を提供することと、
ピストンが動かないときに単一正作動逆止弁とと
もにピストン位置の容積を保持する往復形逆止弁
（制御弁）を提供することと、アクチユエータか
ら戻る流れを液圧動力源からの流れと一致させる
往復形逆止弁（制御弁）を提供することである。

また、本発明の目的は、ピストンが動くときに
のみポンプが動作する電油アクチユエータ（液圧
装置）を提供することと、ピストンが動かないと
きにピストン位置の容積が正作動逆止弁によつて
保持されるアクチユエータ（液圧装置）を提供す
ることと、正確に制御ることができる前記のよう
な液圧装置を提供することと、応答が対称的に行
われる前記のような液圧装置を提供することと、
信頼性が高く構造が比較的に簡単で低コストの前
記のような液圧装置を提供することである。他の
目的および特徴は以下において一部明らかにな
り、一部指摘されるであろう。

［発明の構成］ このような目的を達成する本発明の制御弁は、
軸線方向で隔置され且つ同じ方向に向いている第
１と第２の弁座を備えた円筒状上本と、差圧に応
答して軸先方向に移動可能で、前記弁座と同時に
協働かつ同期して開放するように軸線方向で隔置
された弁面を含む、前記本体内に設けられたプラ
グ部材と、前記本体とプラグ部材によつてそれら
の間に形成され、且つ軸線方向で前記弁座の間に
位置している室とこの室の中に開口するドレンポ
ートとを含み、それによつて前記ドレンポートが
閉じたときに、前記弁面を開放しようとする向き
の液圧流れが前記本体を通つて進み、前記ドレン
ポートが開いたときに、前記方向から前記本体に
入る液圧流れが反対方向の制御流れを発生させ、
この両流れが前記ドレンポートを通つて出るもの
である。

また、本発明の制御弁は、ほぼ管状のスリーブ
と、このスリーブの中で軸線方向に滑動可能なピ
ストンとを有し、前記スリーブと前記ピストンが
対をなした第１の協働弁面と、この第１の対から
軸線方向に隔置された対をなす第２の協働弁面と
を有し、これらの弁面が互いに同期して開放する
ように整合しており、更に前記ピストンの中に前
記第１の弁面から前記ピストンの一端に通じる第
１の通路と、前記第２の弁面から前記ピストンの
他端に通じる第２の通路を含み、前記スリーブの
中に、前記第１および第２の弁面をドレンポート
に接続する通路を有し、前記スリーブの一端に弁
座を有し、前記弁座と協働し完全に閉鎖する弁部
材を有し、前記ピストンがその運動時に前記弁部
材に作用して弁部材を前記弁座から持上げる部分
を含み、この弁部材の持上げとほぼ同時に前記協
働弁面が開放するものである。

一方、本発明の液圧装置は上記本発明の制御弁
のいずれかを利用したものであり、その第１の態
様は可変容積形負荷部と、タンクと、このタンク
から液体を吸上げて圧力下の液体を供給するため
の一方向ポンプと、放出弁と、前記ポンプと前記
負荷部の間に設けられた往復形逆止弁とを有し、
この逆止弁が対をなした協働する第１と第２の弁
面を有し、この弁面が機械的に連結され、かつポ
ンプ圧力が負荷圧力よりも高くなつたとき同期し
て開放するように配置され、更に弁座が前記ポン
プと前記負荷部の間で直列に接続され、２対の弁
面間の接続部が前記放出弁を介して前記タンクに
接続され、それによつて、前記放出弁が閉じたと
きに、前記ポンプの作動によつて負荷部容積が増
大し、前記放出弁が開放したときに前記ポンプの
作動によつて負荷部容積が減少する液圧装置であ
る。

またその第２の態様は、液体タンクと、双方向
ポンプと、可変容積形負荷部と、流れマツチング
制御弁とを有し、この制御弁が供給ポート、負荷
ポートおよびドレンポートを有し、供給ポートに
入る液圧流れが負荷ポートに入る制御された流れ
を生じ、この両流れがドレンポートを通つて流出
するものであり、更にタンクからポンプの方への
流れを許す個々この逆止弁を介して前記タンクと
前記ポンプの両側を接続する手段、ポンプの一方
の側と前記制御弁の供給ポートを接続する手段、
前記制御弁の負荷ポートと前記負荷部を接続する
手段、前記制御弁のドレンポートと前記タンクを
接続する手段、および前記ポンプから前記負荷部
の方へ流れを許す逆止弁を介して、前記ポンプの
他の側と前記負荷部を接続する手段を有する液圧
装置である。

その第３の態様は、ピストンの反対側に通じる
第１と第２のポートを有する複動ピストンとシリ
ンダと、双方向ポンプと、可変容積形負荷部と、
一対の流れマツチング制御弁とを有し、この各制
御弁が供給ポート、負荷ポートおよび一対のドレ
ンポートに入る制御流れを生じ、これら流れが
各々ドレンポートから流出するものであり、更に
前記ポンプの各側と前記制御弁の供給ポートを接
続する手段、前記制御弁の負荷ポートと前記シリ
ンダポートのそれぞれ一個を接続する手段、前記
制御弁の負荷ドレンポートと他の制御弁の供給ポ
ートを接続する手段、および各制御弁の供給ドレ
ンポートと他の制御弁の負荷ポートを接続する逆
止弁手段を有する液圧装置である。

本発明の一面による液圧装置は、圧力下で液体
を供給するために液体を液溜から吸込むポンプを
使用している。ポンプと負荷部の間には往復逆止
弁が設けられ、この逆止弁は対をなした第１と第
２の弁面を有し、この弁面は機械的に接続され、
かつポンプ圧力が負荷部圧力を超えたときに同期
して開放するよう配置されている。これらの弁面
はポンプと負荷部の間で直列に接続され、この二
対の弁面間の接続部は更に放出弁を介して液溜に
接続されている。放出弁が閉じているときには、
ポンプの作動によつて負荷部の容積が増大し、そ
して放出弁が閉じているときにはポンプが作動し
ても負荷部の容積は減少する。

本発明の他の一面によると、往復形逆止弁また
は流れマツチング弁は管状本体構造体を用いた装
置である。この構造体は本体に沿つた第１の軸線
方向位置に供給ポートを有し、かつ第一の位置か
ら軸線方向にずれている、本体に沿つた第２の位
置に負荷ポートを有する。ドレンポートは供給ポ
ートと負荷ポートの間に位置している。本体の中
にはプラグ部材が設けられ、このプラグ部材は供
給ポートと負荷ポートのいかなる差圧にも応答し
て軸線方向に動くことができる。プラグ部材は固
定連結されかつ対をなしている面を含み、この面
は供給ポートと負荷ポートを同期的にかつ累進的
に開放する。供給ポートと負荷ポートは開放され
るとそれぞれドレンポートに接続する。共通のま
たは別個のドレンポートは最終用途に応じて設け
られている。共通のドレンポートが用いられそし
てこのポートが閉じている場合には、供給ポート
に流入した液圧流れは負荷ポートから出る。ドレ
ンポートが開放しているときには、供給ポートに
流入した液圧流れは負荷ポートを通じて制御流を
発生し、この両流れはドレンポートを通じて弁か
ら出る。

［実施例］ 以下、本発明の制御弁及び液圧装置の好適な実
施例を図面を参照して説明する。なお、図中対応
する参照符号は対応する部品を示している。

本発明による流れ−マツチング形逆止弁または
往復形逆止弁は第１図に示すような液圧アクチユ
エータ回路の管路２４に用いられる。このような
弁の比較的に簡単な変更例が第３図に示され、か
つ基本的な弁機能および装置全体の動作を説明す
るために役に立つ。

第２図に本発明の第１の制御弁の実施例を示
す。第１図と対応する部品は対応する参照番号で
示してある。第２図を参照すると、そこに示した
弁はほぼ円筒状または管状の本体部分３３を含
み、この本体部分の中でプラグ部材３５が作動す
る。制御弁構造体の全体３１によつて示されてい
る。弁本体３３は第１の弁座３７と第２の弁座３
９を備え、この第２の弁座は第１の弁座から本体
に沿つて軸線方向にずれた位置にある。両弁座は
同じ方向に向いていて直径が同じである。

プラグ部材３５は第１の弁面４１と第２の弁面
４３を含み、この両弁面はそれぞれ弁座３７，３
９と協働する。弁面４１と４３間の軸線方向間隔
が弁座３７と３９の軸線方向間隔と一致している
ので、２つのポートは同期して開放する。弁座３
７と協働して弁面４１によつて制御されるポート
は吹出しまたは供給ポートと考えられ、一方、第
２の弁座３９と関連して第２の弁面４３によつて
制御されるポートは負荷ポートと考えられる。プ
ラグ部材３５は好ましくは例えばばね４５によつ
てポートを閉じる方向に軽く付勢されているが、
プラグ部材は実質的に本体の中で浮いており、そ
れによつて供給側と負荷側の間のいかなる圧力差
にも応答する。

弁本体３３とプラグ部材３５はそれらの間に中
間室４７を形成している。ドレンポートは参照符
号４９で示すように、室４７に開口している。弁
本体３３とプラグ部材３５は、説明のためにそれ
ぞれ一体構造物として示してあるが、必要なとき
には複数の要素を組立ててこれらの部品を形成
し、それによつて図示の連動集合体の構造を可能
にすることは、機械技術の当業者には理解される
であろう。

第２図の弁３１は流れマツチング特性、要する
に往復形逆止弁作用を発揮するように機能する。
この動作は第３図に示すような装置全体の説明と
相まつて最もよく理解される。図示の如く、第２
図の制御弁は逆止弁の代りに供給管路２４に設け
られている。しかし、戻り管路２８は弁３１のド
レンポートに接続されている。参照符号５１で示
した簡単なツーウエイ方向切換弁、例えば電磁操
作オン／オフ弁がドレンポートに直列に接続され
ている。後で詳しく述べるように、シリンダを充
填しないために簡単なオン／オフ弁を使用するこ
とができる。なぜなら、ピストン１３の充填およ
び排出作用のときにシングル制御弁２５が機能す
るからである。

このとき、第２，３図と共に考えることが有益
である。即ち第３図は本発明の液圧装置の第１の
態様の実施例を示すものである。ここでドレンポ
ート４９が完全に閉じている、すなわち電磁操作
弁５１が閉じていると仮定すると、弁３１の供給
ポート内への減圧流れは中間室４７を通過し、そ
して負荷ポートの外へ流れ続けることが容易に判
る。理解されるように、この状態でのシリンダ１
５の充填は絞り弁２５の操作によつて制御可能で
ある。更に、供給圧力がシリンダ１５内の圧力以
下に降下すると、制御弁３１は正作動逆止弁とし
て作用し、ピストンからの逆流を回避する。

シリンダ１５内の減圧作動液の容積を減少させ
るためには、ドレンポート４９を開放しなければ
ならない。すなわち、オン／オフ弁５１を開放す
ることによつてドレンポートを開放しなければな
らない。しかしながら、サーボ弁２５が圧力を供
給ポートへ供給していないときには、オン／オフ
弁５１を単に開放しただけではピストンを引つ込
めることはできない。制御弁３１のドレンポート
が開放しているときに液圧流れが制御弁の供給ポ
ート内に導かれるように、サーボ弁２５が操作さ
れると、供給圧力が負荷圧力と等しくなり、プラ
グ部材３５を充分に移動させて供給ポートを開放
するや否や、液圧流れがタンク１９に戻ることが
判る。

しかしながら、プラグ部材３５がひとたび動く
と、負荷ポートも供給ポートと同じ量だけ開放さ
れる。前述の如く、２個のポート内の弁面は直径
が同じであるので面積も同じである。更に、負荷
側の圧力が必ず供給側の圧力とほぼ同じであり、
かつドレン圧力が２つの流れに関して同じである
ので、２つの弁面を横切つて生じる圧力降下が同
じであることが判る。従つてほぼ同じ流れが供給
側と負荷側から生じるのが理解されるであろう。
このようにして、制御弁３１には流れマツチング
装置として作動する。すなわち、ピストンから出
る流れは制御弁３１の供給ポートに入る流れと同
じである。充填モードのときは、この流れは絞り
弁２５によつて制御される。更に、制御弁３１は
戻し管路２８と関連して逆止弁として動作する。
なぜなら、電磁操作弁が開放していてポンプ圧力
が負荷圧力以下に降下しても、逆流が生じないか
らである。

ピストン３１から出る流れは、充填流れを制御
する同一サーボ弁、即ち絞り弁２５によつて制御
され、かつこのサーボ弁が両状態において実質的
に同じ差圧状態で動作しているので、シリンダの
充填と排出に関してほぼ対称の動作が達成され、
それによつてこのような液圧アクチユエータを用
いるサーボ制御装置全体の実施が容易になること
が判る。更に、もし望ましければ、弁５１と２５
を組合せて１つのスプール弁型構造体とすること
ができる。

第２図に示した比較的に簡単な弁の動作はそれ
が例示の目的にかなうことが容易に判るが、当業
者であれば、小さな流れのときのこのような構造
体の平衡動作が、限界寸法に調和する精度、すな
わち弁座３７と３９間の実際の隔離と比較した、
弁面４１と４３間のプラグ部材３８の長さに大き
く依存することが判るであろう。限界寸法の保持
は第４図に示した配置によつて容易になる。この
構造体は現在において好ましいものである。

第４図に本発明の第２の制御弁の好適な実施例
を示す。第４図に示した装置を参照すると、構造
的な技術が、厳しい公差を常に達成するスプール
弁の製作に用いられる技術とよく似ていることが
当業者には判るであろう。本体集合体６１の中に
スリーブ６３とピストン６５が装着されている。
スリーブ６３は本体部材６１の中に定置され、ピ
ストン６５はスリーブ６３内で軸線方向に滑動可
能である。すなわち、このピストンの滑動態様は
スプール弁内のスプール要素の滑動態様に類似し
ている。好ましくはピストン６５はスリーブ６３
に重なつていて、漏れの少ない密接したはめあい
を形成している。スリーブ６３は一対の内面環状
溝６７，６９を備え、この溝は軸線方向に正確に
隔離されている。ピストン６５は一対の外面環状
溝７１，７３を備え、この溝は軸線方向に隔離さ
れている。この隔離距離はスリーブの溝６７と６
９の軸線方向間隔と一致している。

ピストン６５の中で第１の通路系７０が溝７１
を供給ポートに接続し、第２の通路系７７が溝７
３とスリーブの負荷ポート端部を接続している。
スリーブ内の横ポート７８，７９は溝６７，６９
と弁本体６１内の一対のドレンポート８２，８４
を接続している。第３図に示す装置に用いると、
ドレンポート８２，８４は本体６１の外部で相互
に接続され、第２図の制御弁の単一ドレンと同じ
ように機能する共通ドレンを形成する。しかし、
後で第７図に関連して説明する複動シリンダ装置
のような他の装置では、供給部と負荷部からの別
個のドレン通路を使用し、それらの間に圧力バリ
アすなわちシールランド部を設けると好都合であ
る。これらは後でそれぞれ供給ドレンおよび負荷
ドレンとして引用する。

スリーブ６３の上端部参照符号８５で示した弁
座を備え、球状の弁要素８７がばね８９によつて
軽く付勢されてこの弁座に接触している。ピスト
ンの環状溝がスリーブ６４のそれぞれの環状溝に
近接するときに、弁要素８７を弁座８５から持ち
上げるために、ピストン６５に突出部９１が形成
されている。

球状弁要素８７の作用を一次的に無視すると、
弁のピストンとスリーブ部分の協働作用が第２図
に示した弁の作用と実質的に似ていることが判る
であろう。供給ポートの圧力が負荷ポートの圧力
と等しくなるときに、ピストンは上方へ移動し、
２つの弁部分を同期して開放する。もし、ドレン
ポートが接続されて閉じていると、供給ポート内
に導かれた液体流れはドレンポートを通つて負荷
ポートへ進む。しかし、ドレンポートが開放して
いると、供給ポートと負荷ポートからのマツチン
グ流れはドレンポートを通つて出る。これらの流
れは容量が良く調和する。なぜなら、弁開口が密
接調和し、各溝の中で圧力降下が等しいからであ
る。

スリーブの頂部に球状弁要素を設けても前記の
基本動作は変らない。なぜなら、環状溝が互に開
放すると同時にまたは開放する少し前に、球状弁
要素８７が弁座から持上げられるからである。し
かし、供給圧力が負荷圧力よりも大巾に降下する
ときはいつでも、球状弁要素は負荷からの逆流を
排除する簡単できわめて効果的な逆止弁として作
用する。この要素によつて所望のシール条件が充
たされるので、ピストンとスリーブ間を完全シー
ルする必要はない。第３図の装置における第４図
の弁装置の全体的な動作が第２図の弁装置の動作
と基本的に同じであるので、第４図の弁装置は第
３図の新規な液圧装置において直接的に代用さ
れ、この減圧装置が引き続いて所望の機と利点を
有することが判るであろう。

本発明に従つて構成された弁の流れマツチング
特性は、可変速度双方向ポンプを使用できる装置
においても有利に用いることができる。第５図に
本発明の液圧装置の第２の態様の実施例を示す。
第５図では、再び参照符号１５によつて示したシ
リンダを作動させるのに適した圧力で液圧作動液
を供給するために、双方向容積形ポンプ１００が
用いられている。圧力をかけたアキユムレータ１
０１は減圧作動液のタンクを形成している。この
タンクはそれぞれ逆止弁１０２，２０３を介して
いるポンプ１００の両側に接続されている。ポン
プ１００は好ましくは容積形の歯車ポンプであ
り、ステツピングモータ１０５によつて両方向に
駆動される。ピストン１３の移動は適当なトラン
スデユーサ、例えば１０６で示した側線型ポテン
シヨーメータによつて追跡され、適当なフイード
バツク信号または電圧を供給する。シリンダ１５
に加えられる最大圧力を制限するために、参照符
号１０８で示した圧力放出弁が設けられている。
シリンダ１５は逆止弁１０９を介してポンプの一
方の側に接続され、そして流れマツチング制御弁
３１を介してポンプの他の側に接続されている。

流れマツチング制御弁３１の比較的に簡単な変
形例が第５図に示され、これは装置全体の動作を
説明するために役立つ。しかし、第４図に示した
構造が現時点では好ましいことが理解されるであ
ろう。ポンプ１００が第５図において右から左へ
流れを生じる方向に駆動されるときにはポンプの
高圧側からの流れは逆止弁１０３によつて阻止さ
れるが、逆止弁１０９を通過し、シリンダの動作
容積を増大させる。この場合、制御弁３１は単
に、正作動逆止弁として作用する。

ポンプが反対方向に駆動されて第５図において
左から右へ流れを生じると、ポンプの高圧側から
の流れは逆止弁１０２によつて阻止されるが、制
御弁３１の供給ポートへ流入する。ポンプの高圧
側の圧力が負荷圧力、すなわちシリンダ１５内の
圧力と等しくなるや否や、プラグ部材は供給ポー
トを開放する弁座から持上げられる。しかし、制
御弁の供給ポートが開くと同時に、負荷ポートも
同じ量だけ開放する。中間室が液体をアキユムレ
ータ１０１に戻すので、ポンプによつて発生した
流れが制御弁の負荷ポートを通じて同じ流れを生
じることが判る。この両流れは制御弁のドレンポ
ートから出てアキユムレータ１０１またはタンク
に戻る。シリンダ１５の排出流れがポンプから出
る流れとほぼ同じになるように保持されるので、
減圧装置全体の感度、即ち“ゲイン”が充填と排
出の両方について同じであり、かつサーボ制御技
術の当業者によつて理解される非常に好ましいこ
とであることが判る。

ポンプ１００の動作を制御するためにいろいろ
な制御方法があるが、特殊な１つの方法が第６図
に例として示してある。ポテンシヨメータ１０６
から得られるフイードバツク信号は作動増巾器１
１１内で、ピストンの所望位置を示す基準電圧と
比較され、これによつてピストンの所望位置と実
際の位置の差を示す誤差信号が発生する。ゼロク
ロツシングデテクタ回路１１３は誤差の向きまた
は極性を示す信号を供給し、この信号は参照符号
１１５によつて示した慣用のステツプモータ駆動
回路の方向制御入力部に供給される。誤差の極性
とは関係なくその大きさに比例する信号が参照符
号１１７によつて示した絶対値デテクタ回路によ
つて与えられる。理解されるように、この回路は
ダイオードの簡単な配列によつて形成することが
できる。誤差の絶対値に比例する信号は電圧周波
数コンバータ１１９へ供給され、このコンバータ
の出力はステツプモータ駆動回路１１５のステツ
プ信号入力部に供給される。

前述した事から当業者には、ステツプモータ１
０５が一方向に付勢され、誤差の感知方向に従つ
ておよび誤差の大きさに比例する速度で逆動する
ことが判るであろう。この動作によつてサーボル
ープが閉鎖され、ピストンの位置が所望の設定値
基準信号の変化に追従する。しかし、ポンプが連
続運転される普通の電気式液圧アクチユエータと
比べると、このステツプモータ１０５は誤差があ
るときにのみ付勢され、付勢のレベルは誤差に比
例する。従つて、比較的に安定した全体装置にお
いて、モータは間欠的に付勢される。

このように必要なときだけ間欠的に付勢する
と、必要な平均電力と装置内で放出される熱量が
減少することが判るであろう。更に、モータが付
勢されていないときには、ピストン１３の位置は
正作動逆止弁構造体によつて保持され、そして負
荷圧力がポンプ自体を横切つて保持されるときに
ポンプ１９を通じて生じる漏れまたは逆流の関数
ではない。装置内の制御弁３１以外のすべての弁
は簡単な逆止弁構造体であり、普通の液圧サーボ
制御装置の場合のように精巧な可逆またはフオー
ウエイ弁を必要としない。

供給ポートと負荷ポートのために別個のドレン
ポートが使用されれば、本発明の流れ配向概念は
複動すなわち双方向液圧シリンダの制御弁作用に
も有利に適用可能である。本発明の液圧装置の第
３の態様の実施例を第７図に示す。さて第７図を
参照すると、原動体は概して参照符号１２１によ
つて示され、ピストン１２３とシリンダ１２５と
からなつている。ダブルロツドピストンはその両
面の環状面積が等しくなつている。

双方向容積形ポンプ１２７はシリンダを作動さ
せめのに適した圧力の液圧作動液を供給するため
に利用される。圧力を加えたアキユムレータ１３
１は液圧作動液のためのタンクを形成している。
このタンクはそれぞれ逆止弁１３２，１３３を介
してポンプ１２７の両側に接続されている。ポン
プ１２７は好ましくは容積形のかみあい歯車形式
のものであり、適当な電子制御装置１３７によつ
て速度を零から最大まで変えられるステツプモー
タ１３５によつて両方向に駆動される。ピストン
の移動は、適当なフイードバツク電圧または信号
を供給するように、適当なトランスデユーサ１３
８例えば側線型ポテンシヨメータによつて追跡さ
れる。

ポンプの片側は液圧回路を介してシリンダ１２
１の片側に接続されている。この液圧回路は流れ
マツチング弁１３９と逆止弁１４７の供給／供給
ードレン通路を含む。ポンプ１２７の他の側は液
圧回路を介してシリンダに対称的に接続されてい
る。この液圧回路は流れマツチング弁１４１と逆
止弁１４５の供給／供給ードレン通路を含む。こ
の両流れマツチング弁１３９，１４１の構造と寸
法は同じである。この弁は好ましくは、供給およ
び負荷ポートのために保持されている別個のドレ
ンポートを備えた第４図に示す構造をしている。

シリンダ１２１の各側は反対側の流れマツチン
グ弁１３９または１４１の負荷ポートにクロスし
て接続されている。これと類似して、各流れのマ
ツチング弁の負荷ドレンポートも他の流れマツチ
ング弁の供給ポートにクロスして接続されてい
る。以下説明する作動において、負荷がピストン
に左側から加えられ、従つてシリンダの右側が左
側よりも圧力が高いと仮定する。

負荷に抗してピストンを駆動するために、ポン
プ１２７は図において左から右へ流れを供給する
ように駆動される。ポンプの出口の圧力がシリン
ダの低圧側の圧力よりも高くなると、流れマツチ
ング弁１３９を通る通路の最初の開放が行われ、
そしてポンプの出口側の圧力がシリンダの高圧側
の圧力と等しくなる。ポンプ作用を続けると、弁
１３９と逆止弁１４７の供給／供給−ドレン通路
を通つて流れが生じ、ピストンを左へ駆動する。
それと同時に、等しい流れがピストンの左側から
制御弁１３９の負荷／負荷−ドレン通路を通つて
ポンプの低圧側へ比較的に真直に戻る。

ポンプ１２７が反対方向に操作されると、すな
わち第７図において右から左へ流れを生じると、
類似の動作が行なわれるが、付加的な流れマツチ
ング効果が表われてくる。先ず、ポンプ出口圧力
がシリンダ高圧側の圧力に達すると、流れマツチ
ング制御弁１４１を通る通路が開放しはじめる。
シリンダの高圧側からの流れは制御弁１４１の負
荷／負荷−ドレン通路を通つてポンプの吸込み側
に戻り、ピストンの右側への移動を可能にする。
同時に、マツチング流れが弁１４１と逆止弁１４
５の供給／供給−ドレン通路を通過し、容積が大
きくなるピストンの低圧側に充填される。しか
し、判るように、負荷がこの運動を助勢し、ポン
プ１２７は、吸込み圧力がシリンダの低圧側圧力
よりも高くなりうるオーバーラン状態になると考
えられる。この状態で、通常は受態的である他の
流れマツチング弁１３９が少しだけ開く。負荷ド
レン／負荷通路の開放はポンプ出口の一部を迂回
し、流れマツチング弁１４１の部分的な再閉鎖を
可能にする。従つて、この流れマツチングは絞り
を増大し、シリンダの高圧側からの流れを減少さ
せ、それによつてバランスを回復する。

液圧回路が完全に対称であるので、負荷が反対
方向からピストンに作用しても、捕捉的な作用が
達成されることが判る。第７図の対称的な構造の
付加的な利点は、ポンプが停止するときに、能動
的な弁のプラグの下で発生する高圧が受動的な弁
のプラグを持上げ、かつこの圧力を逃がすことに
ある。さもないと、この圧力は高圧負荷ポートの
閉鎖を遅らせ、ピストンにクリープを生じること
になる。更に、ポンプは負荷解除され、次の始動
の準備がなされ、それによつてモータが停止する
危険が実質的に排除される。

要約すると、シリンダの片側に押込まれる流れ
が、ポンプの回転方向や負荷の方向にかかわら
ず、ポンプ吸込み部に戻る流れに常に整合するこ
とが判る。更に、この液圧回路が全く対称である
ので、シリンダの高圧側と低圧側は負荷ベクトル
の方向によつて支持されるだけである。逆に言え
ば、アクチユエータの応答すなわち感度は、負荷
の方向にかかわらず、両方向において全く同じで
あり、サーボ制御技術の当業者によつて理解され
るように非常に望ましい特性を有する。

更に、比較的に安定した全装置においてモータ
は間欠的に付勢される。理解されるように、それ
によつて、平均必要出力と装置内で発生する熱量
が低減される。更に、モータが付勢されないとき
には、ピストンの位置は正作動逆止弁構造体によ
つて保持され、負荷圧力がポンプ自体を横切つて
保持されても、ポンプを通つて生ずる漏れや逆流
との相関的な要素ではない。更に、流れマツチン
グ弁１３９，１４１を除くこの装置内のすべての
弁は簡単な逆止弁構造体であり、普通の減圧アク
チユエータの場合に必要とされるカウンタバラン
ス弁または精巧な逆転フオーウエイ弁ではない。

以上のことから鑑みて、本発明のいくつかの目
的が達成され、他の有利な効果が得られることが
判るであろう。

上記構造体において本発明の範囲から逸脱する
ことなくいろいろな変形が可能であるので、上記
説明に含まれることまたは添付の図面に示したこ
とはすべて例示的なものとして解釈すべきであつ
て制限的な意味において解釈すべきではないと理
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、慣用の、すなわち先行技術による回
路液圧アクチユエータのやや図式的な図である。
第２図は、本発明に従つて形成された往復形逆止
弁または流れマツチング弁の断面図である。第３
図は、本発明による制御弁、すなわち第２図また
は第４図に示した型の制御弁を使用している、本
発明に従つて形成された液圧アクチユエータの図
式的な図である。第４図は、好ましい機械的構造
を有する本発明による制御弁の断面図である。第
５図は、流れマツチング弁と協働する双方向可変
速度ポンプを用いている、本発明に従つて形成さ
れた液圧アクチユエータ装置の図式的な図であ
る。第６図は第５図のアクチユエータ装置におけ
る使用に適している電子制御装置のブロツク線図
である。第７図は、本発明による複動形液圧アク
チユエータ装置の図式的な図である。 １１……可変容積負荷部、１９，１０１，１３
１……タンク、２１……一方向ポンプ、３１，１
３９，１４１……制御弁、３３，６１……本体、
３５……プラブ部材、３７，３９……第１、第２
の弁座、４１，４３……第１、第２の弁面、４７
……中間室、４９……ドレンポート、６３……ス
リーブ、６５……ピストン、６７，６９……内面
環状溝、７１，７３……外面環状溝、１００，１
２７……双方向ポンプ、１２３……複動ピスト
ン、１２５……シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給ポートと負荷ポートを有し、軸線方向で
   隔置され且つ同じ同じ方向に向いている第１と第
   ２の弁座を備えた管状本体と、 前記供給ポートと前記負荷ポートの圧力差に応
   答して軸線方向に移動可能で、前記弁座と協働し
   且つ同期して開放するように軸線方向に隔置され
   た弁面を含む、前記本体内に設けられたプラグ部
   材と、 前記本体と前記プラグ部材によつてそれらの間
   に形成され、且つ前記第１と第２の弁座との間に
   位置している室と、 この室に開口するドレンポートとを含み、 前記ドレンポートが閉じたときに、前記弁面を
   開放しようとする向きの液圧流れが前記本体を通
   つて進み、前記ドレンポートが開いたときに、前
   記向きに前記本体に入る液圧流れが反対向きの制
   御された流れを発生させ、これら両流れが前記ド
   レンポートを通つて出ることを特徴とする制御
   弁。 ２ 管状本体と、本体中にほぼ管状のスリーブ
   と、このスリーブの中で軸線方向に滑動可能なピ
   ストンとを有し、 前記スリーブと前記ピストンが対をなした第１
   の協働弁面と、この第１の対から軸線方向に隔置
   された位置に、対をなした第２の協働弁面とを有
   し、これらの弁面は互いに同期して開放するよう
   に整合しており、更に 前記ピストンの中に前記第１の弁面から前記ピ
   ストンの一端に通じる第１の通路と、前記第２の
   弁面から前記ピストンの他端に通じる第２の通路
   を含み、 前記スリーブの中に、前記第１および第２の弁
   面をドレンポートに接続する通路を有し、 前記スリーブの一端に弁座を有し、 前記弁座と協働し完全に閉鎖する弁部材を有
   し、前記ピストンがその運動時に前記弁部材に作
   用して弁部材を前記弁座から持上げる部分を含
   み、この弁部材の持上げとほぼ同時に前記協働弁
   面が開放する制御弁。 ３ 可変容積形負荷部、 タンク、 このタンクから液体を吸上げて圧力下の液体を
   供給するための一方向ポンプ、 放出弁、および 前記ポンプと前記負荷部の間に設けられた往復
   形逆止弁を有し、この逆止弁が対をなした協働す
   る第１と第２の弁面を有し、この弁面が機械的に
   連結され、かつポンプ圧力が負荷圧力よりも高く
   なつたとき同期して開放するように配置され、更
   に弁座が前記ポンプと前記負荷部の間で直列に接
   続され、２対の弁面間の接続部が前記放出弁を介
   して前記タンクに接続され、 それによつて、前記放出弁が閉じたときに、前
   記ポンプの作動によつて負荷部容積が増大し、前
   記放出弁が開放したときに前記ポンプの作動によ
   つて負荷部容積が減少する液圧装置。 ４ 液体タンク、 双方向ポンプ、 可変容積形負荷部、および 流れマツチング制御弁を有し、この制御弁が供
   給ポート、負荷ポートおよびドレンポートを有
   し、前記供給ポートに入る液圧流れが前記負荷ポ
   ートに入る制御された流れを生じ、この両流れが
   前記ドレンポートを通つて流出するものであつ
   て、また前記負荷ポートからの液圧流れに対して
   逆止弁となるものであり、更に タンクからポンプの方への流れを許す個々の逆
   止弁を介して前記タンクと前記ポンプの両側を接
   続する手段、 前記ポンプの一方の側と前記制御弁の供給ポー
   トを接続する手段、 前記制御弁の負荷ポートと前記負荷部を接続す
   る手段、 前記制御弁のドレンポートと前記タンクを接続
   する手段、および 前記ポンプから前記負荷部の方へ流れを許す逆
   止弁を介して、前記ポンプの他の側と前記負荷部
   を接続する手段を有する液圧装置。 ５ 第１と第２のポートを有する複動ピストンシ
   リンダ、 双方向ポンプ、および 一対の流れマツチング制御弁を有し、この各制
   御弁はそれぞれ供給ポートと供給ドレンポートと
   負荷ポートと負荷ドレンポートとを有し、供給ポ
   ートと供給ドレンポート間に生じる流れと負荷ポ
   ートと負荷ドレンポート間に生じる流れとが同期
   して流れるものであり、更に負荷ポート側の液圧
   が高い場合には負荷側からの液圧流れに体して逆
   止弁となるものであり、更に 前記ポンプの各側と前記制御弁の供給ポートを
   接続する手段、 前記制御弁の負荷ポートと前記シリンダの第１
   及び第２のポートのそれぞれ一個とを接続する手
   段、 前記制御弁の負荷ドレンポートと他の制御弁の
   供給ポートを接続する手段、および 各制御弁の供給ドレンポートと他の制御弁の負
   荷ポートを接続する逆止弁手段を有し、 前記ポンプが作動されて一方の制御弁の供給ポ
   ート側の液圧が負荷ポート側より高い場合にはそ
   の供給ポート及び負荷ポートに入り各ドレンポー
   トに流出する制御流れを生じるとともに、更に差
   圧が高くなると他方の制御弁の負荷ドレンポート
   に入り負荷ポートに出る制御流れを生じることを
   特徴とする液圧装置。