JPH0777283A - 圧力制御弁用パイロット段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手動調節可能なパイロット制御式圧力制御弁
及びパイロット制御式定比圧力制御弁の両方において特
性を改善したパイロット段の提供。 【構成】 圧力制御弁用のパイロット段は、軸線方向に
移動自在の弁ピストン（１１０）を有し、この弁ピスト
ンは、一方の側で弁チャンバ（１３２）を境界付け、閉
鎖コーン（１０４）用の弁座（１４０）を含む。弁ピス
トン（１１０）は、弁座（１４０）の自由断面よりもか
なり大きい作動面を圧力チャンバ（１６４）内に有す
る。この圧力チャンバ（１６４）を加圧することによっ
て、圧力設定ばね（１０６）の閉鎖力とは反対方向の大
きな液圧力が弁ピストン（１１０）に及ぼされる。ハウ
ジングストップ（１３０）が、弁ピストン（１１０）の
軸線方向第１端部分をこの液圧力の方向で固定する。パ
イロット制御段は、手動調節可能な圧力制御弁及び定比
圧力制御弁の両方で特性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力制御弁用のパイロ
ット段に関する。

【０００２】本発明は、更に詳細には、第１制御チャン
ネルに連結された弁チャンバ、弁チャンバ内で軸線方向
に移動自在であり且つ弁チャンバ内に係合する閉鎖要
素、弁座、及び閉鎖要素に弁座の方向で閉鎖力を及ぼす
ように閉鎖要素と関連した圧力設定ばねを有する、圧力
制御弁用パイロット段に関する。

【０００３】

【従来の技術】液圧システムの圧力制御弁の機能は、シ
ステム圧力を予め設定された特定の圧力レベルに制限す
ることである。この予め設定された値に到ると、圧力制
御弁が応答し、余分の容積流れ（即ち及び流量と負荷流
量との差）をタンクに戻す。流量が比較的大きい場合に
は、圧力制御弁にはパイロット段が設けられる。

【０００４】パイロット段は、上文中に説明したよう
に、圧力設定ばね用の手動調節手段を有するのがよい。
このようなパイロット段が制御可能な方向弁と組み合わ
されている場合には、圧力制御機能を無圧循環に切り換
えることができる。この切り換えは、パイロット段を方
向弁で液圧的に短絡させることによって行われる。しか
しながら、この短絡に対する主段の反応が速過ぎる場合
には、望ましからぬ圧力ピークが液圧システム中に生じ
る。

【０００５】パイロット段は、上述のように、圧力を調
節するための比例作動コイルを更に有するのがよい。作
動コイルの作動力が限られているため、弁座の自由断面
は、比例パイロット段において、主調節式パイロット段
よりも小さくなければならない。しかしながら、弁座の
断面が比較的小さいと、主段を通る流量の増大に伴って
液圧システム中に望ましからぬ圧力上昇が生じる。

【０００６】定比圧力制御弁は、大抵の場合、手動調節
可能なばね負荷式圧力解放弁を備えている。このような
追加の圧力解放弁の目的は、液圧システム中に過剰の圧
力を不可避的に生ぜしめる比例作動コイルの高い制御電
流から液圧システムを保護することである。しかしなが
ら、この追加の圧力解放弁は、追加の費用及び空間を必
要とする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、手動
調節可能なパイロット制御式圧力制御弁及びパイロット
制御式定比圧力制御弁の両方において特性を改善したパ
イロット段を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、この問
題点は、前記弁チャンバの軸線方向の一方の側を境界付
け、そこに前記弁座を形成し、前記弁座が自由断面を有
する、軸線方向に移動自在の弁ピストンと、前記弁座の
前記自由断面を第２制御チャンネルに連結する、前記弁
ピストンを通る連結チャンネルと、第３制御チャンネル
に連結された圧力チャンバとを有し、前記弁ピストン
は、前記圧力チャンバ内に前記弁座の前記自由断面より
もかなり大きい作動面を有し、これによって、前記圧力
チャンバを加圧することによって、前記圧力設定ばねの
閉鎖力と反対方向の静水圧力を前記弁ピストンに及ぼ
し、更に、前記弁ピストンの軸線方向第１端部分を前記
静水圧力の方向で固定する、前記弁ピストン用のハウジ
ングストップを有することを特徴とする、従来技術部分
に記載したパイロット段によって解決される。

【０００９】本発明によるパイロット段では、前記圧力
チャンバ内の圧力を調節することによって圧力設定ばね
の予負荷を最大値と最小値との間で連続的に変化させる
ことができる。圧力設定ばねの最大予負荷は、弁ピスト
ンがハウジングストップに当接した軸線方向第１端位置
にあるときに得られる。圧力チャンバ内の圧力が過度に
高い場合でも、この最大圧力設定を越えることはできな
い。

【００１０】本発明によるパイロット段では、弁座の自
由断面は手動調節可能なパイロット断面におけるのと同
じであるのがよい。確かに、圧力チャンバの弁ピストン
の作動面と弁座の自由断面との間の大きさの差が大きい
場合には、以下の利点が得られる。即ち、（ａ）圧力チ
ャンバ内の低圧が、圧力設定ばねの予負荷を増大するた
めの大きな力をつくりだし、（ｂ）弁座に及ぼされる連
結チャンネル内の大きな制御圧力が、第３制御チャンネ
ルを通して圧力チャンバを空にするための圧力チャンバ
内の圧力上昇を小さくし、従って、弁ピストンが結果的
に非常に効果的に減衰される。

【００１１】従って、弁座の自由断面は、手動調節可能
なパイロット制御式圧力制御弁及びパイロット制御式定
比圧力制御弁の両方において機能上の不都合を生じるこ
となく、大きくすることができる。

【００１２】閉鎖要素は、好ましくは、弁ピストンの内
を軸線方向に案内される減衰ピストンにしっかりと連結
された閉鎖コーンである。かくして、閉鎖コーンの完全
な軸線方向案内が保証され、閉鎖コーンの開閉運動の追
加の減衰が行われる。

【００１３】本発明の好ましい実施例では、弁ピストン
は第１及び２の断面領域を有し、これらの断面領域は、
両方とも、弁ピストン用の案内ボア内で軸線方向にシー
ルされている。これらの断面領域は、案内ボア内に環状
内チャンバを構成し、このチャンバに弁座への連結チャ
ンネルが開放している。この環状内チャンバは、第２制
御チャンネルに連結されている。

【００１４】本発明によるパイロット段は、主段のハウ
ジング上に取付けられる独立した弁、例えばプレート弁
であるか或いは、主段と共通のハウジングに直接一体化
されているのがよい。

【００１５】更に、本発明は、液圧システム内に圧力ピ
ークを生じることなく例えば制御信号で圧力開放状態に
切り換えることのできる手動調節可能なパイロット制御
式圧力制御弁を提供する。

【００１６】この手動調節可能なパイロット制御式圧力
制御弁は、液圧システムに連結された第１主流れポー
ト、リリーフチャンネルでタンクに連結された第２主流
れポート、及び制御チャンバを備えた主段と、前記圧力
設定ばね用の手動調節可能な手段を有し、前記第１制御
チャンネルが前記タンクに連結され、前記第２制御チャ
ンネルが前記液圧システム及び前記主段の前記制御チャ
ンバに連結された請求項１乃至４のうちのいずれか一項
に記載のパイロット段と、前記パイロット弁の前記圧力
チャンバを前記液圧システム内の圧力で制御圧力チャン
ネルを通して加圧できる第１位置及び前記パイロット弁
の前記圧力チャンバを制御タンクチャンネルを通して前
記タンクに連結する第２位置を有する、前記第３制御チ
ャンネルに連結された方向弁とを有する。

【００１７】この圧力制御弁によって、圧力を解放する
ための制御信号に対する主段の応答速度を下げることが
でき、その結果、障害となる圧力ピークが液圧システム
からの圧力の解放時に生じない。

【００１８】有利には、圧力を解放するための制御信号
に対する主段の時応答を更に制御するため、排出スロッ
トルが制御タンクチャンネルに挿入されている。本発明
によるパイロット段によれば、不当に小さい自由断面を
持つスロットルを選択することなく、液圧システムの圧
力解放相を調節できるということは理解されよう。

【００１９】有利には、入口スロットルが前記制御圧力
チャンネルに挿入されている。この入口スロットルによ
って、液圧システム中の圧力発生相を圧力解放相とは別
個に調節できる。

【００２０】更に、本発明は、弁の挙動が優れており、
最大圧力を越えないようにする機械的保護装置が一体化
されたパイロット制御式定比圧力制御弁を提供する。

【００２１】このパイロット制御式定比圧力制御弁は、
液圧システムに連結された第１主流れポート、リリーフ
チャンネルでタンクに連結された第２主流れポート、及
び制御チャンバを備えた主段と、前記圧力設定ばね用の
手動調節可能な手段を有し、前記第１制御チャンネルが
前記タンクに連結され、前記第２制御チャンネルが前記
液圧システム及び前記主段の前記制御チャンバに連結さ
れた、上文中に説明した本発明によるパイロット段と、
（Ｐ）ポート、（Ｔ）ポート、及び（Ｂ）ポートを有
し、前記（Ｐ）ポートが制御圧力チャンネルで前記液圧
システムに連結され、前記（Ｔ）ポートが制御タンクチ
ャンネルで前記タンクに連結され、前記（Ｂ）ポートが
前記パイロット段の前記第３制御チャンネルに連結され
ている定比圧力調整弁とを有し、前記定比圧力調整弁が
前記パイロット段の前記圧力チャンバを制御入力信号制
に合わせて加圧する。

【００２２】本発明によるパイロット断面の弁座の自由
断面が比較的大きいため、連結チャンネル内につくりだ
された、弁座に作用する制御圧力は、このパイロット断
面を通る流量から比較的に独立している。このことは、
液圧システム内の圧力が主段を通る流れから更に独立し
ているということを意味する。

【００２３】パイロット制御式定比圧力制御弁の圧力を
非常に正確に調節するのが望ましい場合には、本発明に
よるパイロット段には、有利には、弁ピストンの位置を
検出するための移動センサが設けられる。弁ピストンの
この位置は、閉ループ位置制御回路で、予め設定された
所望の値の信号と比例して調節される。従って、圧力設
定ばねの予負荷は非常に高精度で制御される。

【００２４】本発明の別の利点及び特徴は、添付図面に
関する以下の説明から明らかである。この説明には、本
発明によるパイロット段の好ましい実施例の詳細な説
明、このようなパイロット段の圧力制御弁での用途の幾
つかの例、及び当該技術分野の現状の比較説明が含まれ
る。

【００２５】

【実施例】先ず最初に、従来技術のパイロット制御式圧
力制御弁の欠点及び問題点を図１及び図２を参照して簡
単に説明する。図１及び図２には圧力制御弁１０が示し
てある。この弁１０は、主ピストン１２、主弁座１３、
主ピストンばね１４、及び主制御チャンバ１６からな
る。圧力制御弁１０の目的は、液圧システム１８に許容
不能な高圧が加わらないように保護し、及び／又は調節
済みの予め設定された圧力を一定に保つことである。こ
の目的のため、液圧システム１８は圧力制御弁１０を介
してリリーフチャンネル２０によって無圧タンク２２に
連結されている。

【００２６】参照番号２４は、手動式圧力調節装置を備
えたパイロット弁を示す。この弁は、弁座２６及び閉鎖
コーン２８を有する。閉鎖コーン２８は、弁チャンバ３
０内で軸線方向に移動自在であり、弁座２６と密封係合
できる。手動調節可能な圧力設定ばね３２が、閉鎖コー
ン２８に弁座２６の方向で閉鎖力を及ぼすように、閉鎖
コーン２８と関連している。弁チャンバ３０は、第１制
御チャンネル３４でタンク２２に連結されている。第２
制御チャンネル３６は一端が弁座２６に開放している。
第２制御チャンネル３６の他端は、第３制御チャンネル
３８で主制御チャンバ１６に液圧的に連結されており、
第４制御チャンネル４０で液圧システム１８に液圧的に
連結されている。

【００２７】液圧システム１８内のシステム圧力ｐE
が、圧力設定ばね３２で設定された開放圧力以下である
場合には、パイロット弁２４は閉じており、主制御チャ
ンバ１６がシステム圧力ｐE で加圧される。主ピストン
１２が、弁座１３の自由断面とほぼ一致する主制御面即
ちパイロット領域４２を主制御チャンバ１６内に有する
ため、主ピストン１２は、静水圧的に均衡し、主ピスト
ンばね１４でその弁座１３に押付けられ、シールを形成
する。従って、リリーフチャンネル２０を介する液圧シ
ステム１８とタンク２２との間の連結は閉鎖される。

【００２８】液圧システム１８内のシステム圧力ｐE
が、圧力設定ばね３２によって設定された開放圧力を越
えると、閉鎖コーン２８が圧力設定ばね３２に抗して開
放し、弁チャンバ３０及び第１制御チャンネル３４を介
してパイロットオイルをタンク２２に排出できる。パイ
ロットオイルを液圧システム１８から第４制御チャンネ
ル４０を通して入れることは第１スロットル４４によっ
て制限される。比較的一定の制御圧力が第２制御チャン
ネル３６及び主制御チャンバ１６内につくりだされる。
システム圧力ｐE が連続的に上昇する場合には、最終的
に主ピストン１２が開放し、液圧システム１８がリリー
フチャンネル２０を介してタンク２２に連結され、その
結果、システム圧力が制限される。

【００２９】図１では、液圧システム１８は、電磁作動
式方向弁４６（例えば戻しばねを備えた２／２方向弁）
への制御信号によって、要求に応じて減圧できる。この
方向弁４６は、パイロット弁２４と並列に液圧的に連結
されている。方向弁４６を電磁的に開放すると、主制御
チャンバ１６がタンク２２に解放される。換言すると、
パイロット弁２４を迂回することによって、パイロット
弁２４の圧力調節機能を無効にする。主制御ピストン１
２は、その主制御面４２を圧力を解放するために開放
し、液圧システム１８内の流れが、リリーフチャンネル
２０へ逸らされる。液圧システム１８内につくりだされ
たシステム圧力は、主ピストンばね１４及びパイロット
システム内に配置されたスロットル４４、４８、５０の
反対力で決まる。

【００３０】図１の液圧システム１８の従来技術では、
減圧は、満足のいく結果を得ることができない。主ピス
トン１２は、非常に突然に応答して、パイロット弁２４
と短絡し、ほんの数ミリ秒開放するため、解放衝撃が生
じ、これに対応してリリーフチャンネル２０内で流量の
突然の増大が起こる。このような解放衝撃は、騒音を生
じるばかりでなく、例えばフィルタ、冷却器、シール、
及び固定要素に対する損傷のような、システムにおける
障害を引き起こし、或いはシステムに連結された機械に
望ましからぬ振動を生じる。主制御チャンバ１６の出口
に挿入されたスロットル４８、及びパイロット弁２４の
タンクチャンネルに挿入されたスロットル５０ですら、
多くの場合、主ピストン１２の開放移動を不適切に減速
するに過ぎない。実際、スロットル４８、５０の自由断
面は、汚染物粒子がこれらのスロットルを塞ぐことのな
いように、最小でなければならない。

【００３１】図２の従来技術の弁１０は、独立した機械
式圧力解放装置を有するパイロット制御式定比圧力制御
弁として使用される。パイロット弁２４と同様のパイロ
ット弁に参照番号５２が附してあり、このパイロット弁
は、弁座５４及び閉鎖コーン５６を有する。この閉鎖コ
ーン５６は、弁チャンバ５８内で軸線方向に移動自在で
あり、弁座５４と密封係合する。パイロット弁５２は、
パイロット弁２４の手動調節可能な圧力設定ばね３２の
代わりに電気的に制御可能な比例作動コイル６０を有
し、このコイルは、閉鎖コーン５６の閉鎖力を電気制御
電流６２と比例して発生する。閉鎖コーン５６に作用す
る閉鎖力がパイロット弁５２の開放圧力を決定し、従っ
て圧力制御弁１０の主制御チャンバ１６内の圧力を決定
するため、液圧システム１８内の圧力ｐE を電気制御電
流６２に比例して連続的に変化させることができる。変
形例では、比例作動コイル６０は、閉鎖コーン５６に弁
座５４の方向で閉鎖力を及ぼす圧力ばね（図示せず）に
作用し、このばねの押圧力、及びかくして液圧システム
１８内の圧力ｐE を連続的に制御する。両実施例には、
比例作動コイル６０の作動力が限られている（一般的に
は約６０Ｎ乃至１００Ｎ）ため、弁座５４の自由断面を
比較的小さく設計しなければならないという欠点があ
る。弁座５４の自由断面は、通常は、手動調節可能なパ
イロット弁２４の弁座２６の自由断面の約七分の一乃至
十分の一である。これにより、弁座５４の流れ断面がか
なり小さくなり、これにともなって圧力損失がパイロッ
ト弁５２で生じる。このため、主制御チャンバ１６内の
圧力が制御チャンネル４０内の流れの変動の影響を非常
に受けやすい。制御チャンネル４０内の流れの変動は、
例えば、圧力制御弁１０を通る流れの増大により、主ピ
ストン１２に閉鎖方向で作用する流れ力が高くなるため
であると説明できる。液圧システム内の圧力ｐE が増大
すると、制御チャンネル４０内の流量が減少する。その
結果、システム圧力ｐE が増大し、圧力制御弁１０を通
る流量Ｑが増大する。パイロット制御弁５２での圧力損
失が大きければ大きい程、パイロット制御式圧力制御弁
１０の特性曲線（Ｑ；ｐE ）の傾きが急になる。従っ
て、比例作動コイルが作動するパイロット段の弁座の自
由断面が、一般的には、手動調節可能なパイロット弁よ
り小さいということは残念なことである。

【００３２】図２では、手動調節可能なパイロット弁２
４' がパイロット弁５２と並列に配置されている。パイ
ロット弁２４' の目的は、液圧システム１８に過大な圧
力が加わらないように保護することである。このような
高圧は、例えば、比例作動コイル６０の誤った制御（例
えば過大な制御電流６２）によって引き起こされる。こ
のパイロット弁２４' は、その弁座２６' 、閉鎖コーン
２８' 、弁チャンバ３０' 、及び圧力設定ばね３２' に
ついて、機能及び構造が図１のパイロット弁２４と対応
している。このような第２弁２４' を圧力制御弁１０の
パイロット部分に組み込むには、追加の費用及び空間を
必要とする。

【００３３】本発明によるパイロット弁の好ましい実施
例を図３及び図４を参照して説明する。弁１００は、以
下に列挙する主要要素からなる。即ち、弁ハウジング１
０２、閉鎖コーン１０４のような閉鎖要素、圧力設定ば
ね１０６、圧力設定ばね１０６用の調節手段１０８、弁
ピストン１１０、及び弁ピストン１１０用の弁スリーブ
１１２からなる。

【００３４】弁スリーブ１１２は、弁ハウジング１０２
の第１段付きボア１１６に密封をなして挿入されてい
る。閉鎖ストッパー１１４がこの第１段付きボア１１６
を軸線方向でシールすると同時に弁スリーブ１１２をそ
の内部に固定する。第２段付きボア１１８が段付きボア
１１６を弁ハウジング１０２を通して軸線方向に延長す
る。第２段付きボア１１８の断面は、第１段付きボア１
１６よりも小さい。この第２段付きボア１１８は、調節
手段１０８、例えば、ねじスピンドルを備えた従来の手
動作動式調節機構、によって軸線方向にシールされてい
る。圧力設定ばね１０６は、第１端が調節手段１０８の
ばねプレート１２０に当接し、第２端が閉鎖コーン１０
４の肩面１２２に当接し、従って、閉鎖コーン１０４に
第１段付きボア１１６の方向で弾性力を及ぼす。この力
は、調節手段１０８によって手動で調節できる。

【００３５】特に、弁スリーブ１１２、弁ピストン１１
０、及び閉鎖コーン１０４を含むパイロット弁１００の
左側の内側部分を、図４を参照して詳細に説明する。弁
ピストン１１０は、弁スリーブ１１２の案内ボア１２４
内で軸線方向に移動自在である。即ち、弁ピストン１１
０は、その第１端面１２６が弁ハウジング１０２のハウ
ジングストップである環状肩面１３０に当接した軸線方
向第１端位置と、その第２端面１２８が閉鎖ストッパー
１１４に当接した軸線方向第２端位置との間で移動自在
である。案内ボア１２４と軸線方向に連続した弁チャン
バ１３２の断面は、案内ボア１２４の断面よりも小さ
く、かくして肩面１３０を形成する。図４では、弁ピス
トンは、その軸線方向第１端位置に配置されている。第
１制御チャンネル１３３が弁チャンバ１３２内に開放し
ている。

【００３６】閉鎖コーン１０４は、有利には、減衰ピス
トン１３４にしっかりと連結されている。このピストン
１３４は、有利には、その自由端の案内延長部１３６に
よって、弁ピストン１１０の案内ボア１３８内を軸線方
向に案内される。この減衰ピストン１３４は、閉鎖コー
ン１０４の夫々の移動方向と反対方向に減衰力がつくり
だされるように、例えば案内延長部１３６に設けられた
平らな表面（図示せず）によって液圧流体を押し退けな
ければならない。案内ボア１３８の第１端（又はその軸
線方向に連続した部分）は、一端が弁ピストン１１０の
第１端面１２６に開放しており、閉鎖コーン１０４が積
極的に係合する弁座１４０の自由断面をこの端面に形成
する。適当に適合させた弁座を備えた球形又はプレート
形状の弁座を閉鎖コーン１０４の代わりに設けてもよ
い。有利には、開放ばね１４１が閉鎖コーン１０４と弁
ピストン１１０の第１端面１２６との間に設けられてい
る。

【００３７】案内ボア１３８はその反対端が軸線方向に
シールされている。案内延長部１３６と閉鎖コーン１０
４との間の減衰ピストン１３４の断面が案内ボア１３８
よりもかなり小さいため、減衰ピストン１３４と案内ボ
ア１３８との間に弁座１４０まで延びる環状断面の連結
チャンネル１４２が構成される。弁ピストン１１０に設
けられた横ボア１４４が連結チャンネル１４２を環状内
チャンバ１４６に連結する。環状内チャンバ１４６は、
案内ボア１２４内で、弁ピストン１１０の第１断面領域
１４８と第２断面領域１５０との間で軸線方向に密封を
なして境界付けられている。環状内チャンバ１４６は、
弁スリーブ１１２に設けられた対応する連結開口部１５
２及び弁スリーブ１１２と第１段付きボア１１６との間
に構成された環状外チャンバ１５４を通して第２制御チ
ャンネル１５６に連結されている。

【００３８】第３制御チャンネル１５８が、別の環状外
チャンバ１６０及び弁スリーブ１１２に設けられた別の
連結開口部１６２によって圧力チャンバ１６４に連結さ
れている。この圧力チャンバ１６４は、弁スリーブ１１
２の案内ボア１２４内に、一方では閉鎖ストッパー１４
によって、他方では弁ピストン１１０の第２端面１２８
によって境界付けられている。かくして、弁ピストン
は、この圧力チャンバ１６４内に圧力作動面を有する。
この面の面積は、案内ボア１２４の断面と一致する。こ
の面積は、弁座１４０の自由断面の１０倍以上である。

【００３９】上述の構造を、本発明の基本的概念から逸
脱することなく、構造的に変更してもよいということは
勿論のことである。かくして、例えば、減衰ピストン１
３４をなくして弁ピストン１１０の外側に閉鎖コーン１
０４の案内体を設けてもよい。弁スリーブ１１２をなく
してもよい。当業者には、弁ピストン１１０の二つの端
ストップの構造に関する別の解決策もまた明らかであ
る。

【００４０】図３及び図４に示すパイロット弁１００の
作動態様及び重要な利点を、弁の三つの異なる実施例を
示す図５、図６、及び図７を参照して説明する。

【００４１】図５、図６、及び図７の弁の実施例では、
圧力制御弁１０を主段として備えた各場合で本発明によ
るパイロット弁１００が使用されている。主段を説明す
る目的で、図１及び図２を参照する。同じ要素には同じ
参照番号が附してある。パイロット弁１００の部品に関
する参照番号は図３及び図４に示してある。図面の輻輳
を回避するため、これらの参照番号は図５、図６、及び
図７には組み込んでない。従って、以下の説明を更によ
く理解するため、図３及び図４を考慮に入れなければな
らない。

【００４２】図５では、開放圧力を手動で調節するパイ
ロット制御式圧力制御弁をパイロット弁１００が圧力制
御弁（主段弁）１０とともに形成する。閉鎖コーン１０
４に作用する閉鎖力は、調節手段１０８によって圧力設
定ばね１０６に予め負荷を加えることによって設定され
る。パイロット弁１００の第１制御チャンネル１３３
は、タンク２２に連結されている。パイロット弁１００
の第２制御チャンネル１５６は、パイロットオイル圧力
ポート１６６を通して液圧システム１８に連結されてお
り、そのため、閉鎖コーン１０４は、システム圧力ｐE
でその弁座１４０に押付けられる。第２制御チャンネル
１５６は、同様に、主制御チャンバポート１６８によっ
て主制御チャンバ１６に連結されている。システム圧力
ｐE が、調節手段１０８で設定された開放圧力よりも低
い場合には、主制御チャンバ１６は、パイロットオイル
圧力ポート１６６及び主制御チャンバポート１６８を通
してシステム圧力ｐE で加圧される。主制御面４２の面
積及び主弁座１３の断面積が等しい場合には、主ピスト
ン１２は液圧的に均衡し、ピストンばね１４で主弁座１
３に押付けられてシールを形成する。

【００４３】参照番号１７０は、４／２方向弁（ＩＳＯ
１２１９による図案で示す）を示し、この方向弁は、電
磁作動式であり、四つのポート（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｐ）、及び（Ｔ）、及び二つの制御位置を有し、基本
位置がばね力で決定される。方向弁１７０の二つの制御
位置のうちの一方の制御位置では、パイロット弁１００
の圧力チャンバ１６４が方向弁１７０及び弁ハウジング
１０２を通る制御圧力チャンネル１７２を通してパイロ
ットオイル圧力ポート１６６に連結されている（制御圧
力チャンネル１７２の一部だけを弁ハウジング１０２に
示す）。従って、パイロット弁１００の弁ピストン１１
０が肩面１３０に大きな力で押付けられる。

【００４４】液圧システム１８内のシステム圧力ｐE
が、設定された開放圧力を越えると、閉鎖コーン１０４
が弁座１４０から持ち上げられる。パイロットオイル圧
力ポート１６６内の入口スロットル１７４で制限された
パイロットオイルの流れは、弁座１４０及び第１制御チ
ャンネル１３３を通ってタンク２２に流入する。従っ
て、弁座１４０に到る連結チャンネル１４２内では、制
御圧力はほぼ一定である。制御圧力ｐC は、主制御チャ
ンバ連結部１６８を通して主制御ピストン１２の主制御
面４２に作用する。システム圧力が増大し続ける場合に
は、主ピストンに開放方向に作用する液圧力が、閉鎖方
向に作用する主ピストンばね１４のばね力よりも最終的
に大きくなる。この際、主ピストン１２がその弁座１３
から持ち上がり、流れがリリーフチャンネル２０を通し
てタンク２２に逸らされる。かくして圧力制御の効果が
得られる。主制御チャンバ連結部１６８の減衰スロット
ル１７６が主ピストン１２の移動を減衰する。システム
圧力と主ピストンばね１４が決定する制御圧力との圧力
差が、入口スロットル１７４の流れ断面と組み合わさっ
てパイロット弁１００を取るパイロットオイルの流れを
決定する。入口スロットル１７４及び減衰スロットル１
７６は、圧力変動のない安定した作動挙動及び主弁１０
を通る流れが増大するときにシステム圧力がほとんど上
昇しない特性曲線（Ｑ、ｐE ）が得られるように最適の
方法で互いに適合されていなければならないということ
は勿論のことである。

【００４５】パイロット弁１００の作動態様は、ここま
では、図１のパイロット弁２４とそれほど変わるところ
がない。しかしながら、本発明のパイロット弁１００と
従来技術のパイロット弁２４との間の主要な相違点は、
圧力制御弁１０及びリリーフチャンネル２０を通してタ
ンク２２への液圧システム１８の電気作動式圧力解放に
ある。

【００４６】４／２方向弁１７０は、その二つの作用ポ
ート（Ａ）及び（Ｂ）で第３制御チャンネル１５８に連
結されている。方向弁１７０に電流を流してないときに
減圧を行おうとする場合には、作用ポート（Ａ）の連結
を図５に示すようにストッパーで閉鎖する。しかしなが
ら、方向弁１７０が賦勢されているときに減圧を行おう
とする場合には、作用ポート（Ｂ）との連結をストッパ
ー（図示せず）で閉鎖する。両方の場合において、液圧
システム１８を減圧状態に切り換える場合、パイロット
弁１００の圧力チャンバ１６４を方向弁１７０で制御タ
ンクチャンネル１７８を通してタンク２２に減圧する。
タンクチャンネル１７８は、例えば、図５に示すよう
に、第１制御チャンネル１３３を通してタンク２２に連
結されたパイロット弁１００の弁チャンバ１３２に開放
している。４／２方向弁の代わりに、３／２方向弁を使
用してもよいということは勿論である。

【００４７】弁ピストン１１０に閉鎖ストッパー１１４
の方向で力Ｆが作用する。この力Ｆのモジュラスは、Ｆ
＝ｐC ×ＡS である。ここで、ｐC は、圧力設定ばね１
０６によって予め設定された開放圧力（又は制御圧力）
であり、ＡS は弁座１４０の自由断面である。この力
は、減圧状態に切り換える際に、弁ピストン１１０を閉
鎖ストッパー１１４の方向に移動するのに利用できる。
圧力チャンバ１６４からのパイロットオイルは、第３制
御チャンネル１５８を通り、方向弁１７０及び制御タン
クチャンネル１７８を通ってタンク２２に押し込まれ
る。この場合には、利用できる力Ｆが圧力チャンバ１６
４内に圧力ｐC よりも係数ｋ＝ＡS ／ＡD だけ小さい圧
力を生じるため、弁ピストン１１０の移動は非常にゆっ
くりとしている。ここで、ＡD は弁スリーブ１１２の案
内ボア１２４の断面積である。弁ピストン１１０の移動
速度は、排出スロットル１８０を制御タンクチャンネル
１７８に設置することによって更に低速にできる。

【００４８】圧力設定ばね１０６は、弁ピストン１１０
が閉鎖ストッパー１１４の方向でカバーする距離に比例
して緩む。従って、設定された開放圧力、及びかくして
圧力制御弁１０の主制御チャンバ１６の制御圧力が減少
する。圧力制御弁１０は、リリーフチャンネル２０に開
放しているが、常にパイロット弁１００の制御が加わっ
た状態にある。

【００４９】パイロット弁１００の開放ばね１４１は、
制御チャンバ１６内の制御圧力を完全に減少させるた
め、閉鎖コーン１０４が弁座１４０から適切に持ち上げ
られ、タンク２２内にパイロットオイルを排出できるよ
うにする。このようにして、閉鎖コーン１０４に周知の
方法で閉鎖方向に作用する高い流れ力が加わった場合で
も、閉鎖コーン１０４が弁座１４０から適切に持ち上げ
られることが保証される。

【００５０】本発明によるパイロット制御弁１００によ
って減圧の進行に故意に影響を及ぼすことができる。即
ち、減圧速度を下げることができる。図５に示す実施例
では、減速係数ｋは、実際には、１：１５に等しい。こ
れは、圧力チャンバ１６４で利用できる圧力が制御圧力
ｐC の十五分の一であるということを意味する。従っ
て、０．６mm乃至１mmのスロットル直径でこのようなゆ
っくりとした減圧時間を調節できるので減圧衝撃が全く
生じない。減圧は、圧力設定ばね１０６が時間に従って
制御された態様で弛緩することによって、即ち予め設定
された所望の圧力値が時間に従って制御された態様で減
少することによって、主段の主ピストン１２の圧力調整
機能に干渉することなく、行われる。

【００５１】図１の従来技術の弁では、これを行うこと
はできない。高圧が加わった主制御チャンバ１６の減圧
中、上文中に説明したように、パイロット弁２４が方向
弁４６によって短絡される。制御タンクチャンネルのス
ロットル５０での大きな圧力差のため、主ピストン１２
の開放移動は非常に限られた程度までしか減速できな
い。

【００５２】パイロット弁１００について、圧力チャン
ネル１７３に組み込んだ入口スロットル１８２によって
圧力形成相に影響を及ぼすこともできる。スロットル１
８２の自由断面が弁ピストン１１０の軸線方向第１端位
置の方向での移動速度を決定し、及びかくして圧力形成
時間を決定する。従って、排出スロットル１８０及び入
口スロットル１８２の夫々で減圧及び圧力形成相に夫々
別々に影響を及ぼすことができる。

【００５３】図６に示す構成では、図５の４／２方向弁
１７０が三つのポート（Ｂ）、（Ｐ）、及び（Ｔ）及び
比例作動コイルを持つ比例圧力調整弁１８４に代えてあ
る。弁の基本位置は、ばね力によって決定される。
（Ｂ）ポートは第３制御チャンネル１５８に連結され、
（Ｐ）ポートは制御圧力チャンネル１７２に連結され、
（Ｔ）ポートは制御タンクチャンネル１７８に連結され
ている。（Ｂ）ポート内の圧力は、制御電流に比例して
低圧範囲（即ち０バール乃至１２バール）に制御され
る。パイロット弁１００の圧力チャンバ１６４は、比例
的に制御されたこの低圧によって加圧される。案内ボア
１２４と弁座１４０の自由断面との間の約１５：１の面
積比により、圧力チャンバ１６４内の予め制御された低
圧が、弁ピストン１１０の移動により圧力設定ばね１０
６に予め負荷を加えるのに十分であることが保証され
る。従って、制御圧力は、圧力設定ばね１０６によって
制御電流１６２に比例して制御され、液圧システム１８
内のシステム圧力ｐE は、上述のように、この制御圧力
に比例して制御される。

【００５４】最大システム圧力は、調節手段１０８で手
動で設定できる。この設定は、圧力調整弁１８４の制御
用電子装置とは別個に行われる。これらの制御用電子装
置でエラーが生じた場合、制御圧力は、調節手段１０８
で手動で設定された最大圧力を越えることができない。
確かに、弁ピストン１１０は、圧力チャンバ１６４内に
過剰な作動圧力がある場合でも、端部が肩面１２２に当
接するまでしか前進できない。従って、図２の線図に示
す追加の手動調節式パイロット弁は不必要である。これ
は、この機能が、既に、本発明によるパイロット弁１０
０の基本的な機能であるためである。

【００５５】本発明によるパイロット弁１００を使用す
ると、弁の流量Ｑの増大時のシステム圧力ｐE の上昇が
実質的に平坦な、図２に示す従来技術の弁装置と比べて
改善された弁特性（Ｑ、ｐE ）を得ることができる。こ
の利点は、パイロット弁１００の弁座１４０の自由断面
が、比例作動コイルを持つ従来技術のパイロット弁と比
べて約１０倍大きいことに帰すことができる。

【００５６】図７は、パイロット制御式定比圧力制御弁
におけるパイロット弁１００の別の用途を示す。パイロ
ット弁１００の閉鎖ストッパー１１４を、弁ピストン１
１０の正確な位置を検出してこの位置に比例した出力信
号を発生する移動センサ１８８に変えてある。この移動
センサ１８８は、例えば、ねじストッパーで弁ピストン
１１０に機械的に連結された気密誘導移動センサである
のがよい。

【００５７】比例作動コイルを備えた比例移動弁１９２
は、（Ａ）ポートで第２制御チャンネル１５６に連結さ
れ、（Ｔ）ポートで制御タンクチャンネル１７８に連結
され、（Ｐ）ポートでパイロット弁１００の制御チャン
ネル１７２に連結されている。この場合、弁ピストン１
１０の位置は、閉ループ制御回路で制御される。この目
的のため、移動センサ１８８の出力信号を所望の値と比
較し、比例圧力調整弁１９２をこれに対応して調節す
る。従って、上述のように、圧力設定ばね１０６の予負
荷を予め設定された所望の値に従って高い精度で連続的
に変化させることができ、液圧システム１８内の対応す
るシステム圧力ｐE を調整する。パイロット弁１００
は、調節精度の高い電気制御式定比圧力制御弁を構成す
る簡単な手段である。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力を解放するための手動調節手段及び無圧循
環への切り換えを行う設備を備えた従来技術のパイロッ
ト制御式圧力制御弁の液圧レイアウトである。

【図２】最大圧力を越えないようにする追加の安全装置
を備えた従来技術の定比圧力制御弁の液圧レイアウトで
ある。

【図３】本発明によるパイロット段の一実施例の断面図
である。

【図４】図３の拡大詳細図である。

【図５】圧力を解放するための手動調節手段、及び制御
信号に応じて圧力を解放し圧力を形成するための設備を
備えた圧力制御弁における図３及び図４に示す本発明に
よるパイロット段を示す図である。

【図６】最大圧力を越えないようにする安全装置を一体
に備えた定比圧力制御弁における図３及び図４に示す本
発明によるパイロット段を示す図である。

【図７】最大圧力を越えないようにする安全装置及び閉
ループ位置制御回路を一体に備えた圧力制御弁における
図３及び図４に示す本発明によるパイロット段を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 圧力制御弁 １６ 手段制御チャンバ １８ 液圧システム ２０ リリーフチャンネル ２２ 無圧タンク １００ パイロット弁 １０４ 閉鎖コーン １０６ 圧力設定ばね １０８ 調節手段 １１０ 弁ピストン １１２ 弁スリーブ １２４ 案内ボア １３０ 環状肩面 １３３ 第１制御チャンネル １３４ 減衰ピストン １３８ 案内ボア １４０ 弁座 １４１ 開放ばね １４２ 連結チャンネル １４４ 横ボア １４６ 環状内チャンバ １４８ 第１断面領域 １５０ 第２断面領域 １５２ 連結開口部 １５４ 環状外チャンバ １５６ 第２制御チャンネル １５８ 第３制御チャンネル １６４ 圧力チャンバ １７０ ４／２方向弁 １７２ 制御圧力チャンネル １７８ 制御タンクチャンネル １８０ 排出スロットル １８２ 入口スロットル １８４ 比例圧力調整弁 １８８ 移動センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルル・トラトベルガー ドイツ連邦共和国デー−47229 ドゥイス ブルク，マルティーニシュトラーセ ２ (72)発明者 カルル−ハインツ・ポスト ドイツ連邦共和国デー−41564 カールス ト，ローゼンシュトラーセ 15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１制御チャンネル（１３３）に連結さ
   れた弁チャンバ（１３２）、 弁座（１４０）、 前記弁座（１４０）と関連し、前記弁チャンバ（１３
   ２）内で軸線方向に移動自在の閉鎖要素（１０４）、 前記閉鎖要素（１０４）に前記弁座（１４０）の方向で
   閉鎖力を及ぼすように前記閉鎖要素（１０４）と関連し
   た圧力設定ばね（１０６）を有する、 圧力制御弁用パイロット段において、 前記弁チャンバ（１３２）の軸線方向の一方の側を境界
   付け、そこに前記弁座（１４０）を形成し、前記弁座
   （１４０）が自由断面を有する、軸線方向に移動自在の
   弁ピストン（１１０）と、 前記弁座（１４０）の前記自由断面を第２制御チャンネ
   ル（１５６）に連結する、前記弁ピストン（１１０）を
   通る連結チャンネル（１４２、１４４）と、 第３制御チャンネル（１５８）に連結された圧力チャン
   バ（１６４）とを有し、前記弁ピストン（１１０）は、
   前記圧力チャンバ（１６４）内に前記弁座（１４０）の
   前記自由断面よりもかなり大きい作動面を有し、これに
   よって、前記圧力チャンバ（１６４）を加圧することに
   よって、前記圧力設定ばね（１０６）の閉鎖力と反対方
   向の静水圧力を前記弁ピストン（１１０）に及ぼし、更
   に、 前記弁ピストン（１１０）の軸線方向第１端部分を前記
   静水圧力の方向で固定する、前記弁ピストン（１１０）
   用のハウジングストップ（１３０）を有することを特徴
   とする、パイロット段。
2. 【請求項２】 前記閉鎖要素は、前記弁ピストン（１１
   ０）の案内ボア（１３８）内を軸線方向に案内される減
   衰ピストン（１３４）にしっかりと連結された閉鎖コー
   ン（１０４）からなることを特徴とする、請求項１に記
   載のパイロット段。
3. 【請求項３】 前記弁ピストン（１１０）用の案内ボア
   （１２４）と、 前記弁ピストン（１１０）上で軸線方向に間隔を隔てら
   れ、前記案内ボア（１２４）に密封嵌合した第１及び第
   ２の断面領域（１４８、１５０）と、 前記案内ボア（１２４）内で前記弁ピストン（１１０）
   の前記二つの断面領域（１４８、１５０）間に構成さ
   れ、前記弁座（１４０）への前記連結チャンネル（１４
   ２、１４４）が開放した、環状内チャンバ（１４６）
   と、 前記環状内チャンバ（１４６）を前記第２制御チャンネ
   ル（１５６）に連結するための手段とを有することを特
   徴とする、請求項１又は２に記載のパイロット段。
4. 【請求項４】 前記案内ボア（１２４）を内部に有する
   弁スリーブ（１１２）と、 前記弁スリーブ（１１２）を取り囲む環状外チャンバ
   （１５４）と、 前記環状内チャンバ（１４６）を前記環状外チャンバ
   （１５４）に連結するため前記弁スリーブ（１１２）に
   設けられた連結開口部（１５２）とを有し、前記第２制
   御チャンネル（１５６）が前記環状外チャンバ（１５
   ４）に開放していることを特徴とする、請求項３に記載
   のパイロット段。
5. 【請求項５】 液圧システム（１８）に連結された第１
   主流れポート、リリーフチャンネル（２０）でタンク
   （２２）に連結された第２主流れポート、及び制御チャ
   ンバ（１６）を備えた主段（１０）を有する、手動調節
   可能なパイロット制御式圧力制御弁において、 前記圧力設定ばね（１０６）用の手動調節可能な手段
   （１０８）を有し、前記第１制御チャンネル（１３３）
   が前記タンク（２２）に連結され、前記第２制御チャン
   ネル（１５６）が前記液圧システム（１８）及び前記主
   段（１０）の前記制御チャンバ（１６）に連結された請
   求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のパイロット
   段（１００）と、 前記パイロット弁（１００）の前記圧力チャンバ（１６
   ４）を前記液圧システム（１８）内の圧力で制御圧力チ
   ャンネル（１７２）を通して加圧できる第１位置及び前
   記パイロット弁（１００）の前記圧力チャンバ（１６
   ４）を制御タンクチャンネル（１７８）を通して前記タ
   ンク（２２）に連結する第２位置を有する、前記第３制
   御チャンネル（１５８）に連結された方向弁（１７０）
   とを有することを特徴とする、手動調節可能なパイロッ
   ト制御式圧力制御弁。
6. 【請求項６】 排出スロットル（１８０）が前記制御タ
   ンクチャンネル（１７８）に挿入されていることを特徴
   とする、請求項５に記載の手動調節可能なパイロット制
   御式圧力制御弁。
7. 【請求項７】 入口スロットル（１８２）が前記制御圧
   力チャンネル（１７２）に挿入されていることを特徴と
   する、請求項５又は６に記載の手動調節可能なパイロッ
   ト制御式圧力制御弁。
8. 【請求項８】 液圧システム（１８）に連結された第１
   主流れポート、リリーフチャンネル（２０）でタンク
   （２２）に連結された第２主流れポート、及び制御チャ
   ンバ（１６）を備えた主段（１０）を有する、パイロッ
   ト制御式圧力制御弁において、 前記圧力設定ばね（１０６）用の手動調節可能な手段
   （１０８）を有し、前記第１制御チャンネル（１３３）
   が前記タンク（２２）に連結され、前記第２制御チャン
   ネル（１５６）が前記液圧システム（１８）及び前記主
   段（１０）の前記制御チャンバ（１６）に連結された請
   求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のパイロット
   段（１００）と、 （Ｐ）ポート、（Ｔ）ポート、及び（Ｂ）ポートを有
   し、前記（Ｐ）ポートは制御圧力チャンネル（１７２）
   で前記液圧システム（１８）に連結され、前記（Ｔ）ポ
   ートは制御タンクチャンネル（１７８）で前記タンク
   （２２）に連結され、前記（Ｂ）ポートは前記パイロッ
   ト段（１００）の前記第３制御チャンネル（１５８）に
   連結されている定比圧力調整弁（１７０、１８４）とを
   有し、 前記定比圧力調整弁（１７０、１８４）が前記パイロッ
   ト段（１００）の前記圧力チャンバ（１６４）を制御入
   力信号制に合わせて加圧する、パイロット制御式定比圧
   力制御弁。
9. 【請求項９】 前記弁ピストン（１１０）の位置を検出
   するための移動センサ（１８８）が前記パイロット段
   （１００）に設けられ、前記弁ピストン（１１０）の位
   置は、閉ループ位置制御回路で、予め設定された所望の
   値の信号と比例して調節され、これによって、前記圧力
   設定ばね（１０６）の予負荷を制御することを特徴とす
   る、請求項８に記載のパイロット制御式定比圧力制御
   弁。