JPH0676702U - 液圧制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば掘削機やクレーンの様な移動装置に使
用される改良した液圧システムを提供すること。 【構成】 本液圧制御システムは、ポンプ（２２）と、
液圧アクチュエータ（２０）と、管路システム（２６，
３２，３６）と、前記管路システムに配置されたメータ
イン弁手段（２７）と、メータアウト弁（３４ｄ）を含
む排出手段と、パイロットコントローラ（２３）とから
なり、前記メータアウト弁（３４ｄ）は、制御室（６３
ａ）を有し、ドレン管路（９０，２７ａ）が、前記メー
タイン弁手段（２７）が中立位置にあるときに、前記メ
ータアウト弁（３４ｄ）の制御室（６３ａ）内の圧力を
低下させるように備わり、それによってメータアウト弁
（３４ｄ）を開くようにすることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば掘削機やクレーンの様な移動装置に使用される液圧装置にお ける動力伝達装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本明細書で参考とされる米国特許第４，２０１，０５２号明 細書においては、液圧シリンダ又は液圧モータのような制御対象たるアクチュエ ータに直接取付けられる、弁本体に組込まれているパイロット圧力作動の圧力負 荷感知弁装置が開示されている。この弁装置はアクチュエータの作動位置及び作 動速度を正確に制御する。

【０００３】 簡単に述べると、前記米国特許に開示された弁装置は、独立的にパイロット作 動されるメータイン要素、一対の負荷降下逆止弁、一対の独立的に作動される常 閉型のメータアウト要素、一対の負荷圧力応答弁、及び一対のアンチキャビテー ション弁から成る。メータイン要素はアクチュエータポートの一方又は他方に流 量を方向づける作用をする。常閉型のメータアウト要素は、メータイン要素が流 体を方向づけるアクチュエータポートとは反対のポートからの流量を制御するた めに、各々のアクチュエータポートと連絡している。メータアウト要素は、リザ ーバタンクのような低圧領域と適当なアクチュエータポートとの間の流体を計量 する可変オリフィスとして作用する。各々のメータアウト要素は、メータアウト 要素に圧力リリーフ保護を行なわせることができるように負荷圧力に応答してメ ータアウト要素に作用する負荷圧力応答弁と連結している。アンチキャビテーシ ョン弁は各々のアクチュエータポートと連結し、且つ適当なポートをタンクに開 放するように作用される。

【０００４】 上記弁装置は、アクチュエータポートのマニホルドに直接取付けられ、全流量 高圧管路、一対のパイロット圧力管路、及び負荷感知管路によって流体を供給さ れる。この弁装置の作動は、手動の液圧リモートコントロール弁から、パイロッ ト管路を通じて制御される。液圧リモートコントロールからの指令信号のない場 合には、メータイン要素は中立位置即ちニュートラル位置にあり、逆止弁、メー タアウト要素、圧力応答弁及びアンチキャビテーション弁はすべて閉鎖位置にあ る。ニュートラル位置において、弁装置は制御不能な負荷の降下を防止し、オー バランニング負荷即ち負荷が行過ぎるような場合には、管路が破裂した場合であ っても高圧の流体源からアクチュエータに流体が流れるのを防止する。この弁装 置は負荷感知装置であるから、ポンプ出力は負荷によって要求される出力に整合 するようになっている。逆に、負荷非検知装置においては、ポンプ出力が負荷に よって要求される出力を越えると、過剰出力は熱として消散する。

【０００５】 ある状況の下では、弁装置をアクチュエータに直接取付けることができなかっ たり、又は好ましくないことがある。そのような状況とは、アクチュエータ上の スペースが限定される場合や、又は伸縮型ブームの最も頂部に至る供給管路とパ イロット管路の数を限定することが好ましい場合、又はウィンチタイプの装置の ようにブレーキをアクチュエータと弁装置との間に必要とする場合などである。 これらの状況の下で、弁装置は一対の管路がアクチュエータポートのマニホルド まで伸びる状態で、アクチュエータから離れた装置に取付けられている。これら の状況においては、アクチュエータポートの管路の一つと弁装置との間に、普通 のカウンタバランス弁を配置することが好ましい。カウンタバランス弁はアクチ ュエータポートのマニホルドにおける負荷を下げ、且つ保持することを制御する ために設けられる。

【０００６】 安定した負荷の取扱いが望ましい別の状況下においては、アクチュエータポー トと弁装置との間のパイロット作動逆止弁を配置することが好ましい。パイロッ ト作動逆止弁は、負荷を積極的に保持するため、即ち負荷を揺動させずに安定し て保持するために設けられる。

【０００７】 更に、多くの装置において、線形液圧シリンダはフロート位置を有することが 必要であり、また回転式の液圧モータは自由回転又は惰性回転位置を有するとが 必要である。これらの装置のどちらにおいても、シリンダの端部にあるシリンダ の要素、又はブームに対する回転駆動体は、弁装置における摩擦力によって停止 状態になるまで惰走することができる。

【０００８】

【考案の解決しようとする問題点】

前記特許で開示された弁装置は、アクチュエータの自由フロート、又は自由回 転乃至は惰性回転に役立つものではない。また、カウンタバランス弁、パイロッ ト作動逆止弁を上記目的にかなうように配置することが困難であつた。これは、 主として常閉型のメータアウト弁要素に起因している。

【０００９】 従って、本考案の目的は、アクチュエータの自由フロート位置、又は自由回転 乃至は惰性回転位置を有し、またカウンタバランス弁、パイロット作動逆止弁を 上記目的にかなうように配置することができる前記の型の弁装置を提供すること である。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】

本考案の液圧制御システムは、圧力流体を供給するポンプと、 可動な要素と前記流体の入口及び出口として交互に機能するような少なくとも １つの開口を備える液圧アクチュエータと、 前記ポンプを前記アクチュエータの開口及びタンクに接続し、作動管路及び戻 り管路を含む管路システムと、 前記作動管路を経て前記アクチュエータの開口へ流体を供給しまた供給を停止 するように 、前記管路システムに配置されたメータイン弁手段と、 流体をタンクに流し又はこのような流れを停止させるように、前記作動管路と 前記戻り管路の間に接続されたメータアウト弁を含む排出手段と、そして 前記メータイン弁手段と前記メータアウト弁の位置を決めるために、これらの 弁に高圧又は低圧のパイロット圧を供給するパイロットコントローラとからなり 、 前記メータイン弁手段は、低いパイロット圧で閉位置にあり、また高いパイロ ット圧では開位置にあり、 前記メータアウト弁は、絞られた接続路によって負荷圧が供給され、前記パイ ロットコントローラによつて制御されるパイロット弁によって排出可能な制御室 を有し、 前記メータアウト弁は、前記制御室内の圧力による閉じようとする力に抗して 開く方向に、負荷圧が前記メータアウト弁に作用するような構造からなり、 ドレン管路が、前記メータイン弁手段が中立位置にあるときに、前記メータア ウト弁の制御室内の圧力を低下させるように備わり、それによってメータアウト 弁を開くようにすることを特徴とする。

【００１１】 本考案によれば、ドレン管路（９０，２７ａ）が、メータイン弁手段（２７） が中立位置にあるときに、メータアウト弁（３４ｄ）の制御室（６３ａ）内の圧 力を低下させるように備わり、それによってメータアウト弁（３４ｄ）を開くよ うに構成されており、従ってアクチュエータは例えば自由停止ブームの場合にお けるように自由に動くことができるものである。

【００１２】 第１図を参照すると、本考案の実施例である液圧システムは、ここでは線形液 圧シリンダとして示されたアクチュエータ２０を含む。該アクチュエータ２０は 、開口Ａ，Ｂと出力軸２１を有している。出力軸２１は、普通の構造による負荷 感知制御装置７９〜８２を有する可変容積型ポンプ装置２２から供給される液圧 流体によって両方向に動かされるようになっている。更に、液圧システムは、パ イロットコントローラ２３を有し、これは後で説明するように、アクチュエータ の運動方向を制御するためにパイロットポートＣ１またはＣ２を通るパイロット 圧を弁装置２４に対し選択的に供給する。ポンプ２２からの流体は、各管路２５ と２６を通じてメータイン弁２７に送られる。このメータイン弁２７は、それぞ れ負荷降下チェック弁３７，３８を通って開口Ａ，Ｂに接続される部分３２，３ ３を有する作動管路を経て液圧流体の流れをアクチュエータ２０の一方又は他方 の開口Ａ，Ｂに方向づけ、且つ制御する作用を営む。

【００１３】 更に液圧制御システムは、常閉型のメータアウト弁３４ｄ，３５ｄを含む排出 手段を含み、各排出手段は、開口Ａ又はＢと戻り管路３６間に配置される。メー タアウト弁３４ｄ，３５ｄは、戻り流れ、すなわちタンクに至る流体を制御する 。加うるに、メータアウト弁３４ｄ，３５ｄは、第２図に示すように、２段階の リリーフ弁として設計することができる。その端部に対してパイロット弁として 作用するばね付ポペット弁４１，４２（第２図）が各弁３４ｄ，３５ｄと関連さ れている。

【００１４】 負荷降下チェック弁３７，３８は、ばね負荷されたポペット弁として形成され 、作動管路の上流部分３２又は３３と作動管路の下流の開口Ａ又はＢを分ける。 更に、ばね負荷されたアンチキャビテーション弁３９，４０は、タンクに至る戻 り管路３６内の圧力が下流の開口Ａ又はＢの圧力よりも高いときに開かれる。

【００１５】 パイロットポートＣ１及びＣ２が、パイロット制御管路２８，３０及び２９， ３１によってそれぞれメータイン弁２７の対向する端部まで延びている。メータ イン弁２７の移動方向により、液圧流体は作動管路３２，Ａ又は３３，Ｂを通っ てアクチュエータ２０の一端又は他端に通じる。

【００１６】 更に、液圧システムは、戻り管路、すなわちタンク管路に組み合わされた背圧 弁４４を有する。背圧弁４４は、負荷の行き過ぎ又は負荷の降下がアクチュエー タを下方に動かす傾向にあるときに、キャビテーションを最小限にする。荷重ポ ンプ安全弁４５が、ポンプ２２の入口の必要流量以上の過剰流量を取り去るため 、及びアクチュエータに利用できる流体を増大させて背圧弁４４に流体を与える ために設けられている。

【００１７】 メータイン弁２７は、スプールを配置するボアからなり、低いパイロット圧力 （通常）で、スプールをばねによってニュートラル位置に維持する。スプールは 圧力管路２６から管路３２，３３の各々への流体の流れを常時遮断する。高いパ イロット圧力がスプールの何れかの端部に伝えられたときにスプールは、高いパ イロット圧力、ばねの付勢力、及び流れの力の間に力の釣合が達成されるまで移 動する。その移動方向は、管路２６からの圧力流体を管路３２と３３の何れかに 供給するかを決定する。

【００１８】 高いパイロット圧力がメータイン弁２７及びメータアウト弁３４ｄ又は３５ｄ へとつながる管路２８，３０又は２９，３１のいずれかに伝えられるときに、一 つのメータアウト弁は作動管路の部分Ａ又はＢから戻り管路３６へ至る流れを許 容し、一方他のメータアウト弁は閉じたままである。

【００１９】 多数のアクチュエータを制御する多数の弁装置２４の中の最大負荷圧力を感知 するために、且つ負荷感知型の可変容積型ポンプ２２により高い圧力を与えるた めに設備が設けられる。即ち各々の弁装置２４は隣接したアクチュエータから管 路７９を通じて負荷圧力を受けるシャトル弁８０にまで伸長する管路８１を有し ている。シャトル弁８０はどちらの圧力が大きいかを検知し、より高い圧力をポ ンプ２２に与えるようにシフトする。連続した各々の弁装置はシャトル弁８０， ８２を組込んでおり、これらのシャトル弁８０，８２はその中の負荷圧力を隣接 する弁装置の負荷圧力と比較し、且つ連続した隣接の弁装置により高い圧力を伝 え、最後に最も高い負荷圧力をポンプ２２に与える。

【００２０】 単一のメータイン弁２７は、１９８０年２月４日に出願され且つ本出願人によ る出願である未決の特許出願第１１７，９３６号（特開昭５５−１４９４０２号 公報参照）に示されるように、二つのメータイン弁に取り換えることもできる。

【００２１】 液圧回路のその他の要素についての好ましい構造の評価は、米国特許第４，２ ０１，０５２号明細書に詳述されている。

【００２２】 第２図に示すように、メータアウト弁３４ｄ，３５ｄは、ポペット型からなり 、制御室６３ａ，６３ｂを有し、これらの室はそれぞれオリフィス６２ａ及び６ ２ｂを通って開口Ａ及びＢに接続しており、それぞれステム６５ａ，６５ｂを引 っ込めることにより開口可能であり、各ステムはピストン６７ａ，６７ｂに接続 されている。

【００２３】 パイロット圧が制御管路２８を通って伝えられると，ピストン６７ａ及びステ ム６５ａは動かされ、制御室６３ａは開口され、その結果開口Ａにおける圧力は メータアウト弁３４ｄを開く。同様な操作が制御管路２９及びメータアウト弁３ ５ｄのパイロット圧により行なわれる。

【００２４】 付加的な特徴として、メータアウト弁３４ｄ，３５ｄは、ポペット弁４１，４ ２によって制御され、これらポペット弁は、一側を開口Ａ又はＢの圧力によって 作用され、他側を同じ圧力によって遅れて作用される。ポペット弁の端部に向っ て、負荷降下チェック弁３７を通る絞り管路７２が、アキュムレータ７２ａ及び ポペット弁４１のばね空洞４１ａに接続している。そのためポペット弁４１は、 作動管路Ａにおける突然の圧力上昇に敏感であり、短時間でメータアウト弁３４ ｄの応答圧を低下させる。これは、管路７３ａを経て戻り管路３６の低圧に向け て制御室６３ａ、すなわちメータアウト弁３４ｄを開口することによって完了す る。例えば、管路３２の突然の圧力上昇は、弁３７を開き作動管路Ａにおける突 然の圧力上昇をもたらすと共に、アキュムレータ７２ａ及びポペット弁４１のば ね空洞４１ａに供給されてポペット弁４１を開く。これにより、制御室６３ａに つながっている管路７４と管路７３ａが導通して制御室６３ａは戻り管路３６に 対し開口される。

【００２５】 同様の配置が、他のばね空洞４２ｂ、アキュムレータ７２ｂ、オリフィス６２ ｂ、及び管路７３ｂを含むポペット弁４２にされている。圧力上昇が通過すると き、ポペット弁４１又は４２は、管路７３ａ又は７３ｂを閉鎖してノーマル位置 に戻り、その結果メータアウト弁３４ｄ又は３５ｄの制御圧は再び高められる。

【００２６】 メータイン弁２７が中央に位置する（低パイロット圧）とき、バルブスプール の絞り管路２７ａ，２７ｂは、パイロット管路３０を作動管路部分３２に、また パイロット管路３１を作動管路部分３３に接続する。

【００２７】 更に、本考案によれば、ドレン管路９０は、上流の作動管路部分３２をアキュ ムレータ７２ａに接続し、そしてそれを通ってポペット弁４１のばね空洞４１ａ に接続するように備わっている。そのために、低いパイロット圧が空洞４１ａに 与えられ、これはポペット弁４１を開くように作用するから、すなわちポペット 弁４１を閉に保持する圧力が減ぜられ、たとえ相対的に低い負荷圧（約２００ｐ ｓｉ）が下流の開口Ａに現れようとも弁４１を開くようにしている。

【００２８】 制御室６３ａの制御圧が管路７３ａを経て開放され、下流の開口Ａの圧力が戻 り管路３６に対してメータアウト弁３４ｄを開くように許容される。

【００２９】 かくして、弁装置２４における簡単な管路９０の追加は、アクチュエータの一 方向における特徴的な動き、すなわちフロート動又は惰性動のために備わってい ることが理解できるであろう。

【００３０】 もしも、特徴的なフロート又は惰性動が他方向にも取入れられるならば、上流 作動管路部分３３とアキュムレータ７２ｂ間に同様な管路（第１図における符号 ９２）が加えられる。該管路は、メータイン弁２７が中立位置にあるときに、メ ータアウト弁３５ｄの制御圧を減じる。

【００３１】 要求に従い、一方の又は他方のあるいは両方の管路９０，９２は、メータアウ ト弁３４ｄ又は３５ｄの制御圧を低下させるために使用され、弁３４ｄ又は３５ ｄはかくて開口Ａ又はＢの低い負荷圧に応じて開くように許容される。

【００３２】 一方、第１図の実施例におけるメータアウト弁３４ｄ又は３５ｄは、単一のパ イロット圧源（コントローラ３３）により制御され、第２図のメータアウト弁３ ４ｄ又は３５ｄは、いわば二つのパイロット圧源により制御され、最初にコント ローラ２３により、次に開口Ａ又はＢにおける負荷圧により制御される。

【００３３】

【考案の効果】

本考案によれば、ドレン管路が、メータイン弁手段が中立位置にあるときに、 メータアウト弁の制御室内の圧力を低下させるように備わり、それによってメー タアウト弁を開くように構成されているので、アクチュエータは、自由フロート 位置（線形液圧シリンダの場合）又は自由回転乃至は惰性回転位置（回転式液圧 モータの場合）を有することができ、またカウンタバランス弁、パイロット作動 逆止弁をその配置の目的にかなうようにすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による液圧制御システムの回路図で、二
つの開口を有するアクチュエータ用の回路図を示す。

【図２】本考案による他の実施例の液圧制御システムの
要部断面図である。

【符号の説明】

２０・・・・・・・・液圧アクチュエータ ２１・・・・・・・・出力軸 ２２・・・・・・・・液圧ポンプ装置 ２４・・・・・・・・弁装置 ２７・・・・・・・・メータイン弁 ３２，３３・・・・・作動管路 ３４ｄ，３５ｄ・・・メータアウト弁 ３６・・・・・・・・戻り管路 ４１，４２・・・・・ばね付ポペット弁 ３９，４０・・・・・アンチキャビテーション弁 ４４・・・・・・・・背圧弁 ８０，８２・・・・・シャトル弁

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力流体を供給するポンプ（２２）と、 可動な要素（２１）と前記流体の入口及び出口として交
   互に機能するような少なくとも１つの開口（Ａ）を備え
   る液圧アクチュエータ（２０）と、 前記ポンプ（２２）を前記アクチュエータの開口（Ａ）
   及びタンクに接続し、作動管路（３２，Ａ）及び戻り管
   路（３６）を含む管路システム（２６，３２，３６）
   と、 前記作動管路（３２，Ａ）を経て前記アクチュエータの
   開口（Ａ）へ流体を供給しまた供給を停止するように
   、前記管路システムに配置されたメータイン弁手段
   （２７）と、 流体をタンクに流し又はこのような流れを停止させるよ
   うに、前記作動管路（Ａ）と前記戻り管路（３６）の間
   に接続されたメータアウト弁（３４ｄ）を含む排出手段
   と、そして前記メータイン弁手段（２７）と前記メータ
   アウト弁（３４ｄ）の位置を決めるために、これらの弁
   に高圧又は低圧のパイロット圧を供給するパイロットコ
   ントローラ（２３）とからなり、 前記メータイン弁手段（２７）は、低いパイロット圧で
   閉位置にあり、また高いパイロット圧では開位置にあ
   り、 前記メータアウト弁（３４ｄ）は、絞られた接続路（６
   ２ａ）によって負荷圧が供給され、前記パイロットコン
   トローラ（２３）によつて制御されるパイロット弁（６
   ５ａ，６７ａ）によって排出可能な制御室（６３ａ）を
   有し、 前記メータアウト弁（３４ｄ）は、前記制御室（６３
   ａ）内の圧力による閉じようとする力に抗して開く方向
   に、負荷圧が前記メータアウト弁（３４ｄ）に作用する
   ような構造からなり、 ドレン管路（９０，２７ａ）が、前記メータイン弁手段
   （２７）が中立位置にあるときに、前記メータアウト弁
   （３４ｄ）の制御室（６３ａ）内の圧力を低下させるよ
   うに備わり、それによってメータアウト弁（３４ｄ）を
   開くようにすることを特徴とする液圧制御システム。
2. 【請求項２】前記アクチュエータ（２０）は、２系統で
   作用し、２つのアクチュエータ開口（Ａ，Ｂ）を有し、 前記管路システムは、２つの作動管路（３２，Ａ；３
   ３，Ｂ）を含み、そして前記排出手段は、第２のメータ
   アウト弁（３５ｄ）を含み、 第２のドレン管路（９２，２７ｂ）が、前記メータイン
   弁手段（２７）が中立位置にあるときに、前記第２のメ
   ータアウト弁（３５ｄ）の制御室（６３ｂ）内の圧力を
   低下させるように備わり、それによって前記第２のメー
   タアウト弁（３５ｄ）を開くようにすることを特徴とす
   る請求項１に記載の液圧制御システム。
3. 【請求項３】前記各作動管路（３２，Ａ；３３，Ｂ）
   が、負荷降下チェック弁（３７，３８）を含み、該弁
   は、前記メータイン弁手段（２７）が中立位置にあると
   きに、前記作動管路の上流部分（３２，３３）と該作動
   管路の下流部分としての前記開口（Ａ，Ｂ）を分け、ば
   ね室（４１ａ，４２ｂ）を備える少なくとも常閉型ばね
   付ポペット弁（４１，４２）が、対応するアクチュエー
   タ開口（Ａ，Ｂ）内の負荷圧によって開方向に、及び前
   記ばね室（４１ａ，４２ｂ）内の圧力によって閉方向に
   作動され、そして前記メータアウト弁（３４ｄ，３５
   ｄ）の制御室（６３ａ，６３ｂ）内の圧力を制御するた
   めに、対応するメータアウト弁（３４ｄ，３５ｄ）と関
   連しており、そして前記ドレン管路（９０，２７ａ；９
   ２，２７ｂ）が、前記上流部分（３２，３３）を前記ポ
   ペット弁（４１，４２）のばね室（４１ａ，４２ｂ）に
   接続する第１部分（９０，９２）を有する請求項１又は
   ２に記載の液圧制御システム。
4. 【請求項４】前記ポペット弁（４１，４２）のばね室
   （４１ａ，４２ｂ）が、前記ドレン管路（９０，２７
   ａ；９２，２７ｂ）の第１部分（９０，９２）に接続す
   るアキュムレータ（７２ａ，７２ｂ）に接続されている
   請求項３に記載の液圧制御システム。
5. 【請求項５】前記メータイン弁手段、前記メータアウト
   弁、前記作動管路、及び前記ドレン管路が、バルブボデ
   ィ（５４）に備わっている請求項３又は４に記載の液圧
   制御システム。