JPH10508932A - 圧力補償液圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 液圧流体を一つまたは複数の液圧アクチュエータに供給するための改良された圧力補償液圧装置。遠隔配置された可変排出ポンプが入口圧力と一定のマージンに等しい出口圧力を提供する。圧力補償装置は負荷に依存する圧力が負荷検出回路を介してポンプ入力に与えられる様にする。相反的に巻かれ、多岐入出口を有するアイソレータは負荷に依存する圧力をポンプ入力部に伝達するが、負荷検出回路の流体がこの負荷検出回路から流出するのを防止し、かつ遠隔に配置されたポンプに案内する比較的長い導管を通じて流入するのを防止する。多岐弁アレイにおいて、少なくとも一つのバルブセクションは主開放バルブが有効であると、圧力補償装置を介しての逆流を防止する逆流防止シャトルバルブを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力補償液圧制御装置 技術分野 本発明は液圧駆動型の機械類を制御するバルブ装置に関する。 背景技術 機械の液圧駆動作動部材の移動速度は装置の細く絞られた主オリフィスの断面 積およびこれらのオリフィス間の圧力低下に依存する。制御を容易にするために 、圧力補償液圧制御装置はそれらの機能の一つである圧力低下を除去するように 設計されている。これれらの装置には加圧された液圧流体を機械の作動部材を駆 動するアクチュエータに可変排除液圧ポンプの入力部に一つまたは複数の作用口 の圧力を伝達する感知ラインがある。得られたポンプ出力の自己調整により、断 面積が機械の操作者により制御される制御オリフィス間の圧力がほぼ一定に低下 する。これが制御を容易にしている。なぜなら、圧力低下が一定に維持されるの で、作動部材の移動速度がオリフィスの断面積により決定されるからである。こ のような装置は１９８７年９月１５日にウイルケ（Wilke）に発行された米国特 許第４、６９３、２７２号に開示されており、この開示物が参考として含まれる 。 このような装置において、制御バルブと液圧ポンプは正常状態では互いに隣接 していないので、変動する負荷圧力情報を比較的延長可能なホースまたは導管を 通じて離れた位置にあるポンプ入口に伝達しなければならない。機械が停止され た、ニュートラル状態にある間、油の一部がこれらの導管から漏れ出る傾向にあ る。作業者が再度動作させる場合、圧力補償装置が十分に有効になる前にこれら の導管に油を補給する必要がある。これらの導管が長いので、ポンプの反応が遅 れ、わずかな負荷の低下が生じうる。これらは“遅延時間”および“始動低下” 問題と呼ばれる。 ある型の装置では、負荷を駆動するピストンの“着低”により装置全体が“ハ ングアップ”を生じる。このような現象は最高作動口圧力を使用して圧力補償 装置を動かす装置に生ずる。負荷の着低は最高の作動口圧力になっており、ポン プはより高い圧力を与えることができず、すでに制御オリフィス間には圧力の低 下がない。救済措置として、このような装置には液圧制御装置の負荷検出回路に 圧力開放（リリーフ）バルブがある。着低状態において、リリーフバルブが開放 して、感知された圧力を負荷検出開放圧力に落とす。この動作により、ポンプは 制御オリフィス間の圧力を低下させる。 この解法は有効であるが、制御オリフィス間の圧力低下をほぼ一定にする手段 の一部として作用する圧力補償逆止弁を使用する装置に望ましくない副次効果を 生じることになる。作動口圧力が負荷検出リリーフバルブの設定値を越えると、 ピストンが着低しなくともこの圧力リリーフバルブが開放してしまうことがある 。そのような場合、流体の一部は作動口から、圧力補償逆止弁を介して、ポンプ 室に逆流する。その結果、圧力が低下する。これは“逆流”問題と言われている 。 以上の理由により、ある用途では時間遅延、始動時低下、および逆流問題を減 少または除去する手段が求められている。 本発明は、以上の問題を解決するため、改良された圧力補償型液圧制御装置を 提供することを目的とする。 発明の開示 このため本発明によれば、常にポンプ流入口圧力と一定の限界圧力の和である 可変出力圧力を発生する型のポンプから負荷に液圧流体を供給するための液圧バ ルブアセンブリにおいて、前記液圧装置が、(a)前記ポンプから前記負荷へ計量 オリフィスを介して流体を供給し、前記計量オリフィス間の一定の圧力低下を与 えるようにし、第１負荷依存圧力を断路器に連通し、第２負荷依存圧力を前記断 路器から前記計量オリフィスに連通する負荷検出回路を有し、前記計量オリフィ ス間の圧力低下が前記ポンプ出力圧力と第２負荷依存圧力の差である圧力補償バ ルブ装置；(b)前記断路器は一つまたは複数の表面で画成された口径内の相反的 に衝動するスプールからなり、前記スプールが複数のランドと狭領域を有し、一 つまたは複数の口径表面で、前記負荷検出回路と連通して、第１負荷依存圧力が 前記スプールを第１の方向に動かす第１の力を発生する入力室と；前記ポンプ出 力圧力と連通し、前記スプールが前記第１の方向に動くにつれて前記ポンプ出力 圧力を口径内部表面の断路器の流出口に接続し、かつ前記スプールが前記第１方 向と逆の第２方向に動くにつれて接続を解除するようにされた接続室と；溜部と 連通し、前記スプールが第２の方向に移動するとともに前記断路器出力口と前記 溜部間に連通を確立し、かつ前記スプールが前記第１の方向に移動するにつれて 前記接続が解除されるようにされた溜室と；前記スプール内の帰還口径を介して 前記断路器出力口と連通し、前記帰還室の圧力が前記スプールを前記第２方向に 動かす帰還力を発生する帰還室とを画成し、それにより、ポンプ出力圧力が前記 帰還室に連通し、前記スプールを前記第２方向に動かし、前記第２方向の連続し た移動は前記ポンプ出力圧力と前記断路器出力口間の接続を解除し、前記溜部と 前記断路器出力口かつ前記帰還室間の接続を確立し；前記スプールは断路器の流 出口の第２の負荷依存圧力が常に第１の負荷依存圧力の関数である平衡位置にな る傾向があり；前記断路器の流出口はポンプの流入口におよび第２の負荷依存圧 力を前記圧力補償バルブ装置の計量オリフィスに連通する前記負荷検出回路と連 通し；(c)前記ポンプ流入口が第２の負荷依存圧力を受けるが、前記負荷検出回 路から流体流を受けず、かつ圧力補償圧力アセンブリの計量オリフィス間の一定 の圧力低下が前記限界圧力であることを特徴としている。 液圧バルブアセンブリにおいて、前記第１および第２の負荷依存圧力が相互に ほぼ等しいことを特徴としている。 さらに、本発明によれば、作業者が可変排除液圧ポンプから負荷圧力を発生す る負荷力を受ける液圧アクチュエータまでの流路における加圧流体の流れを制御 でき、前記ポンプは負荷検出流入口を持ち、ポンプ流入圧力以上の一定量である 出力圧力を発生する負荷検出圧力補償液圧バルブアセンブリであり、前記液圧バ ルブアセンブリが（a）流路中の計量オリフィス間に置くように並置され、少な くとも一方は操作者の制御により計量オリフィスのサイズを変化させ、前記液圧 アクチュエータへの流体の流れを制御するように動く第１バルブ装置および第２ バルブ装置と；(b)前記液圧アクチュエータの前記負荷圧力を検出する検出手段 と；(c)前記検出手段と連通し、前記負荷圧力を前記ポンプ流入口に伝達し、同 時に前記検出手段から前記ポンプ流入口への流体の流れを阻止する断路器手段 と；(d)前記断路器手段により伝達される負荷圧力と連通し、前記計量オリフィ ス間の圧力低下を一定の量に維持する圧力補償手段とからなることを特徴として いる。 さらに、本発明によれば、ポンプから一つまたは複数の作動ポートを有する圧 力補償液圧バルブ区画のアレイを介して前記作動ポートの圧力と導通する複数の 液圧アクチュエータに流体を供給し、前記ポンプは前記ポンプ流入口以上の一定 量である流出圧力を発生する型であり、前記アレイが全作用口の最高圧力が各バ ルブ区画の圧力開放バルブおよび圧力補償バルブに（a）前記圧力開放バルブの 設定圧力の低圧力および（b）最高作用口圧力に等しい負荷検出圧力を検出され かつ伝達され、かつ各圧力補償バルブが他方で前記ポンプ流出口圧力を受ける計 量オリフィスの一方に前記負荷検出圧力を与え、前記計量オリフィス間の圧力低 下が一定量になる液圧装置において、少なくとも一つの位置バルブ区画において 、前記開放バルブと前記圧力補償バルブ間に切替バルブを含み、前記切替バルブ は前記少なくとも一つのバルブ区画の圧力補償バルブに（a）前記負荷検出圧力 の高圧力または（b）少なくとも一つのバルブ区画の最高作用口圧力を伝達し、 前記圧力補償バルブが前記圧力開放バルブが開放すると常に逆流を防止するよう に閉められることを特徴としている。 液圧装置において、前記切替バルブがシャトルバルブであることを特徴として いる。 負荷に液圧流体を供給する液圧バルブアセンブリは、常時ポンプ流入口の流入 口圧力と一定の限界（マージン）圧力の和である可変入出口圧力を発生する型の ポンプを有する。この液圧バルブアセンブリに含まれるものは、流体をポンプか ら負荷へ計量オリフィスを介して供給し、かつ計量オリフィス間に一定の圧力低 下を与えるようにする圧力補償バルブアセンブリである。このバルブ装置には第 １負荷依存圧力を断路器に、かつ第２負荷依存圧力を断路器から計量オリフィス に伝達する負荷検出検出回路がある。計量オリフィス間の圧力低下はポンプ出口 圧力と第２負荷依存圧力の差である。 断路器には、一つまたは複数の口径表面により画成される口径内を相反的に摺 動するスプールがある。このスプールは、一つまたは複数の表面で後述の部屋（ チ ャンバ）を画成する複数のランドと狭領域を有する。入力室は負荷検出回路と連 通し、第１の負荷依存圧力がスプールを第１の方向に押すような入力を発生させ る。接続室はポンプ出口圧力を伝達し、且つスプールが第１方向に動くと、ポン プ出口圧力を口径内表面の断路器の出口に接続し、スプールが第１方向と反対の 第２方向に動くと、接続を切り離す。流体溜室は溜部とつながり、スプールが第 ２の方向に動くと、断路器の出口と溜部間を連通させ、スプールが第１方向に動 くと、断路させるように作用する。帰還室はスプール内の帰還口径を介して断路 器の出口と連通する。帰還室の圧力は第２方向にスプールを押す帰還力を発生す る。 ポンプ圧力は帰還室に連通し、スプールを第２方向に動かす。第２方向に移動 を続行すると、ポンプ出口圧力と断路器出口間が断路し、それにより溜部と断路 器の出口と帰還室間が接続される。その結果、スプールは、断路器の出口の第２ 負荷依存圧力が第１負荷依存圧力の関数である平衡位置に常に収まろうとする。 第２及び第２負荷依存圧力は相互に等しいか、または異なる。 断路器の出口はポンプ流入口、および第２負荷依存圧力を圧力補償バルブ装置 の計量オリフィスに伝達する負荷検出回路とつながる。したがって、ポンプ流入 口は第２負荷依存圧力を受け、負荷検出回路から液体流を受けない。圧力補償バ ルブアセンブリの計量オリフィス間の一定の圧力低下は限界圧力である。 液圧バルブ装置はポンプから複数の液圧アクチュエータに液圧流体を供給する 、バルブ区画の作用口の圧力を伝達する圧力補償バルブ区画から構成してもよい 。ポンプはポンプ流入口圧力以上の一定量である流出口を発生する型のポンプで ある。アレイは、すべての作用口の最高圧力が検出され、(a)圧力開放バルブの 設定値圧力と（b）最高作用口圧力の低い圧力に等しい負荷検出圧力を各バルブ 区画の圧力開放バルブおよび圧力補償バルブに伝達される型のバルブである。各 圧力補償バルブは他方側のでポンプ流出口圧力を受ける計量オリフィスの一方側 の負荷検出圧力をかけることにより、計量オリフィス間の圧力低下は一定量にな る。少なくとも一つのバルブ区画において、開放バルブと圧力補償バルブ間に切 替バルブがある。切替バルブはシャトルバルブでもよい。この切替バルブは（a ）負荷検出圧力または（b）少なくとも一つのバルブ区画の最高作用口圧力の高 い圧 力をバルブ区画の圧力補償バルブに伝達する。その結果、圧力補償バルブは閉塞 され、圧力開放バルブが回付状態にあれば、常に逆流を防止する。 特許請求された本発明はいくつかの利点を有することがわかる。遅延時間や立 ち上がり沈着問題が負荷検出圧力補償バルブ内の流体を遠隔のポンプ流入口から 分離し負荷圧力情報をポンプ流入口に伝達する回路及び構造体で実質的に緩和さ れる。逆流は流れが圧力補償逆止バルブ介して逆に流れるのを防止する回路兼構 造体により実質的に減少する。 本発明のこれら及び他の特徴、および様態、および利点は本発明の好ましい実 施例の後述する記載および図面を参照してより理解されるであろう。しかしなが ら、本発明は実施例に制限されるものではない。 図面の簡単な説明 第１図は本発明を実施しているバルブの一部概略、一部断面を含む図である。 第２図は本発明を実施している複数のバルブアセンブリの一部断面を含む上面 図である。 第３図は特許請求された発明を実施している液圧回路の一例を示す図である。 第４図は正常では開放状態にある特許請求された断路器の実施例を示す断面図 である。 第５図は計量状態にある断路器を示す断面図である。 第６図は断路器の一実施例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 （１）圧力補償液圧制御装置 第１図において、バルブ２は機械における液圧駆動型作用部材の動きの程度を 制御するのに使用される型のバルブである。第２図及び第３図は機械における単 一または複数の作用部材のすべての動きを制御できるマルチバルブアセンブリを 構成するように相互に接続された３個のバルブを示す。ポンプ４は典型的にはバ ルブアセンブリから遠隔的に配置され、供給導管またはホース６に接続されてい る。 特許請求された発明をより理解しやすくするために、図に示されている実施例 に基本的な流体の流路を説明するのが有役である。 第１図において、バルブ２には操作者が遠隔装置（図示しない）により一方の 方向に動かすことができる制御スプール８がある。このスプールの動く向きによ り、液圧流体は（ここでは、オイル）はシリンダー容器１４の下室１０または上 室１２に向けられ、作用部材（図示されない）に接続されたピストン１６を上下 に駆動する。操作者が制御スプールを動かす範囲は作用部材の動きの速度を決め る。アセンブリのバルブの各々は同様に動き、以下の説明が各バルブに適用でき る。 ピストン１６を（第１図の方向で）上方に動かすために、操作者は制御スプー ル８を（第１図の方向で）左方向に動かす制御装置（図示せず）動かす。これに より、ポンプ４が（後述する負荷検出ネットワークの制御の元で）液溜１８から オイルを引くように通路を開く。さらに、ポンプ４はポンプ出力導管６を介して バルブの供給路２０に、且つ制御オリフィス(制御スプール８の計量ノッチ２２( 第１図))、供給通路２４(第１図及び第２図)、(後述される)圧力補償逆止バルブ ２８の可変オリフィス２６(第２図)、ブリッジ通路３０、制御スプール８の通路 ３２、作用口通路３４を介して、且つ作用口３６から外部作用口導管３８を介し て、且つシリンダー容器の１４の下室１０内に、オイルを強制的に流し込む。ピ ストン１６の下室に伝達された圧力はピストンを上方向に動かし、オイルをシリ ンダー容器１４の上室１２から強制的に排出する。 押し出されたオイルは導管４０を介して、さらに作用口４４を介して中間バル ブ４２に、さらに作用口通路４６、通路４８を介して相反制御スプール８、さら に溜コア５０を介してオイル溜１８に接続された溜口５２（第３図）に流入する 。 ピストン１６を（第１図の向きで）下方に動かすために、操作者は（相反制御 スプール８を（第１図の向きで）右方向に動かすために制御装置を逆方向に動か す。制御装置が該当する組の通路を開くことにより、ポンプ４は強制的にオイル を上室１２に流入させ、かつシリンダー１４の下室１０から流出させるようにし て、ピストン１６を下方に動かす。 圧力補償装置がないと、操作者はピストン１６の動きの速さを制御するが困難 になるであろう。この困難はピストンの動きの速さがオイルの流速に直接関係す ることにある。この流速は主に２つの変数（すなわち、流通路にあるもっとも制 約を受けるオリフィスの断面積およびオリフィス間の圧力低下）により決まる。 もっとも制約を受けるオリフィスは相反制御スプール８の計量ノッチ２２である 。操作者は制御スプール８を動かすことにより計量ノッチ２２の断面積を変えら れる。計量ノッチが流速を決定する一つの変数を制御している間に、制御を不十 分にする。なぜならば、流速が主にオリフィス２２間で生じる装置の全圧力低下 の平方根に比例するからである。たとえば、前端ローダのバケットに材料を追加 することによりシリンダー容器１４の下室１０の圧力が上昇する。その圧力とポ ンプ４により与えられる圧力の差を減少させてしまう。圧力補償がないと、全圧 力低下の減少が流速を低下させ、その結果、操作者が計量ノッチ２２を一定断面 積に保持してもピストン１６の速度が低下する。 前述したように、米国特許第４、６９３、２７２号は一つの変数（計量ノッチ ２２の面積）のみを扱うことにより操作者がピストン速度を制御できる装置を開 示している。この装置では、(装置の圧力低下のほとんどが生ずる)計量ノッチ２ ２間の圧力低下をバルブアセンブリの各バルブが遭遇する種々の負荷圧力の連続 する変化に関わらずほぼ一定に維持する圧力補償装置を使用している。ここで述 べられる実施例は本質的に米国特許第４、６９３、２７２号の圧力補償装置を採 用しており、その改良である。しかしながら、特許請求された改良発明はここに 記載されたバルブ、または米国特許第４、６９３、２７２号のバルブの使用のみ に限定されるものではない。 圧力補償装置は圧力補償逆止バルブ２８に基づいている。バルブ２８はピスト ン５４を持ち、ピストンは口径内を相反的にかつ密閉するように摺動し、口径部 を供給通路２４と連通する上室５６（第１図及ぶ第２図の方向で）と下室５８に 分離する。ピストン５４は下室５８に配置されたバネ６０で上方に偏椅されてい る。ピストン５４の上辺６２と底辺６４は面積が等しい。ピストン５４が下方に 動くにつれて、上室５６とブリッジ通路３０間の通路を開放させる。この通路が 既述されたオリフィス２６である。 この圧力補償装置はアセンブリの各バルブの駆動作用口の圧力を検出し、これ らの作用口の圧力の最高圧を（後述されるシャトルバルブにより）選択し、選択 された圧力をポンプ４の入力を制御するのに使用する。ポンプ４は出力部が入力 部の６６の圧力と一定の圧力の和（マージンとして既知）であるように設計され ている可変排除ポンプである。ここでは、術語「入力部（INPUT）６６」と「入 力口（INPUT PORT）６６」は参照のため「排除（量）制御口」として記載される 場合がある。以下に記載されるように、圧力補償逆止バルブ２８はマージン圧力 が計量ノッチ２２間でほぼ一定の圧力低下であるように作動する。 アレイ（４２、６８、７０）の各バルブの（ここで述べられるマルチバルブア レイにおいて、負荷検出回路の一部である）シャットルバルブ装置は中間バルブ ４２としての術語で記載される。 バルブ４２（バルブ６８、７０も同様）は検出シャトルバルブ７２を有する。 それらの入力部は（a）作用口３６または４４の駆動される口の圧力（またはス プール８が中立であれば溜コア５０の圧力）を受ける（シャトル通路７４を介す る）ブリッジ通路３０と（b）中間バルブ４２から下流のバルブの駆動される作 用口の圧力の最高圧力を持つ次段の下流バルブ７０の貫通通路である。検出シャ トルバルブ７２は中間バルブ４２の貫通通路７６を介して圧力（a）および（b） のより高い方の圧力を近傍の上流バルブ６８の検出シャトルバルブ７２に伝達す るように動作する。 バルブ６８の貫通通路７６は断路器８０の入力通路７８に通じる。したがって 、説明した方法では、バルブアセンブリの駆動される全作用口圧力の最高圧力は( 以下に説明される方法で)出力部８２で最高作用口圧力を発生する断路器８０の 入力部７８に伝達される。(米国特許第４、６９３、２７２号の装置には断路器 がなく、最高作用口圧力がポンプ４の入力部６６に直接かけられる。)断路器の流 入口７８に伝達された圧力は第１の負荷に依存する圧力であり、断路器の流出口 ８２から伝達される圧力は第２の負荷に依存する圧力である。 断路器８０の出力部８２の圧力は各近傍のバルブ内の該当する移送通路８４と 通じる各バルブの移送通路８４によりポンプ４の入力部６６に加えられる。さら に、各バルブの交差通路８６により、(もし（後述の）逆流防止シャトルバルブ ８８が開放すると)断路器８０の出力部８２の圧力が圧力補償逆止バルブの下室 ５８に印加され、圧力をピストン５４の底部に及ぼす。(米国特許第４、６９３ 、２７２号の装置では、逆流防止シャトルバルブ８８はなく、最高作用口圧力は 常に圧力補償逆止バルブピストン５４の底辺６４に加えられる。) 逆流防止シャトルバルブ８８が開くとすると、圧力補償逆止バルブの下室５８ は最高作用口圧力になる。ピストン５４の下辺６４と上辺６２の面積は等しいの で、流体の流れはオリフィス２６で絞られ、補償バルブ２８の上室５６の圧力は ほぼ最高圧に等しい。[これは「第２の負荷依存圧力」である。他の実施例では 、第２負荷依存圧力は最高作用口圧力の他の関数である。]この圧力は供給通路 ２４を介して計量ノッチ２２の片側に伝達される。計量ノッチ２２の他の側は供 給通路２０に通じ、ポンプ出力圧力を有し、最高作用口圧力と限界圧力（マージ ン）の和に等しい。結果として、計量ノッチ２２間の圧力低下は限界値に等しい 。最高作用口圧力の変化が計量ノッチ２２の供給側（通路２０）と圧力補償ピス トン５４の底部で生じる。このような変化に応答して、圧力補償ピストン５４は 平衡位置になり、負荷検出限界が計量ノッチ２２間で維持される。 （２）断路器の構造及び動作 米国特許第４、６９３、２７２号の装置との比較において、断路器（アイソレ ータ）８０の役目は、ホース９０を通して流体を遠隔の外部ポンプ入力部６６に 向けるのではなく、流体をバルブアセンブリ内の負荷検出シャットルネットワー クに納めることにある。 第４図及び第５図に示されるように、断路器８０は、流入側のバルブアセンブ リの最外部バルブ６８に取付けられ、且つそれと通じるバルブアセンブリの流入 部９６内に形成された口径９４内に配置された断路器スプール９２からなる。断 路器９２は第１ランド１００を第２ランド１０２から分離する第１の細く絞られ た区画９８と第２スプールランド１０２を第３ランド１０６から分離する第２の 細く絞られた区画１０４を有する。この構造体は口径９４をランド１００の外側 部にある流入室１０８、第１ランド１００と第２ランド１０２間の接続室１１０ 、第２ランド１０２と第３ランド１０６間の溜室１１２、第３ランド１０６の外 側部の帰還室１１４に分割している。口径９４は流入口通路７８のための負荷検 出信号入力口１１６と、ポンプ出力通路１２０のためのポンプ流入口１１８と、 溜 通路１２４のための溜口１２６と、断路器流出口の流入口１２６を有する。スプ ール９２には第３ランド１０６と第２の細く絞られた区画１３０を介して帰還室 １１４から第２ランド１０２に延長する縦方向部分１２８からなるＬ型通路（“ 帰還口径”）がある。そこで、スプールは第２ランド１０２にスプール表面があ る横方向部分１３０と交差し、常に流出口１２６を介して流出通路８２につなが る。追加のバネ１３２は帰還室１１４に向けてスプール９２を偏椅させ、バネ保 持具１３４はその方向への移動を制限する。制限オリフィス１３６は流出通路８ ２を移送通路８４から分離する。 この装置が負荷が動かない中立状態に（第４図）にあると、断路器８０の流入 口７８の最高作用口圧力はゼロと見られる溜部１８の圧力に等しい。ポンプ流出 口圧力はポンプ流出通路１２０およびポンプ流入口１１８を介して断路器８０の 接続室１１０、且つ流出口１２６から流出通路８２に伝達される。この圧力もス プールの内部通路１３０と１２８を介して帰還室１１４で検出され、スプール９ ２を流入室１０８方向に（たとえば、第４図及び第５図で左方向に）押圧する傾 向にある。スプールがその方向に動くと、接続室１１０を介して断路器流出口１ ２６と流出路８２に通じる流路は流出口１２６をふさぐランド１０２により遮断 され始める。第５図参照のこと。もし帰還室１１４の圧力がスプール９２を左方 向に押し続けるほど十分に高くなれば(ポンプ流出圧力が増加するにつれて)、流 出通路８２は溜室１１２につながるようになる。流出通路８２と帰還室１１４の 圧力は溜室口１２２を介して漏れる。これにより流出通路８２と帰還室１１４の 圧力が平衡値に制限される。本発明において、スプール９２の両端は同一断面積 を有するので、(流出通路８２と連通する)帰還室１１４の圧力が流入室１０８の 圧力（第１の負荷依存圧力）とバネ１３２の圧力（たとえば、スプール９２の断 面積により割算された（追加）バネ１３２の力）の和になると平衡状態が得られ る。第５図参照のこと。 本発明において、バネ値は非常に軽い（ほぼゼロ）である。この場合では、帰 還室１１４の圧力が（最高の作用口圧力である）流入室１０８の圧力に達すると 平衡状態になる。帰還室１１４の圧力は流出通路８２から流出口１２６を介して 伝達される。流出通路８２から、この圧力（第２の負荷依存圧力）はポンプ負荷 検出入力部に伝達される。ポンプ出力は最高作用口圧力と限界（マージン）圧力 の和となる。 結果として、ポンプ流入部６６は最高作用口圧力（第２負荷依存圧力）を受け るが、負荷検出シャットル装置内のオイルはバルブアセンブリ内に残る。オイル はバルブアセンブリの流入口区画９６に配置された断路器流入口７８で阻止され る。ポンプ４は断路器８０（経路６、１２０、１１８、１１０、１２６、８２、 ８４、９０、６６）を介して自身の一定オイル供給源となり、ポンプ４に接続さ れるホース９０をオイルで満たす。負荷検出圧力が変化すると、バルブ作用口か ら供給されるオイルを必要とせずに、新しい圧力が負荷検出流入部に６６に伝達 され、実質的に負荷のゆるみ（load dipping）が減少する。通路９０はポンプ４ から供給されるオイルで満たされるので、装置の反応時間も同様に改善される。 本実施例では、第１及び第２の負荷依存圧力が相互にほぼ等しく、最高作用口 圧力である。ただし、本発明ではそれほど厳密ではない。他の実施例では、装置 の部品の偏差が二つの負荷依存圧力を互いに異なるように、および／または最高 作用口圧力と異なるようにする。たとえば、スプール９２の両端が異なる面積を 有し、バネ１３２が無視し得る以上の値を有すると、圧力差が生じる。第２の負 荷依存圧力は第１負荷依存圧力の関数である。 断路器は上述のバルブアセンブリでの使用に制限を受けない。むしろ、断路器 は圧力補償バルブ装置でない多くの他の実施例で使用される。断路器は、流体を 他の部分に流さずに、可変圧力を液圧回路の別の部分に伝達するのに有益であれ ばどこでも採用される。 （３）逆流防止装置の構造および動作 上述したように、逆流を防止する装置の必要性が“着底”問題を解決するため に生じる。着底問題は負荷を駆動するピストンがシリンダ内での動きを制限され ると、流体の流れが止まり、計量ノッチ２２間に圧力低下がなくなる。着底した 作用口は最高作用口圧力を有し、ポンプ圧力に等しい。上述の圧力補償装置がバ ルブアセンブリの相反制御スプールの各々の計量ノッチ２２で同一の圧力低下を 生じるので、負荷は流れに会合せず、何も動かない。この装置は膠着状態になる 。 この膠着状態問題を解決するために、負荷検出開放バルブ１３８が移送通路４ ８に配置され、ポンプ補償器を設定する負の限度（マージン）以下の圧力で開放 する。検出開放バルブ１３８を使用しているが、逆流防止装置を欠く従来のバル ブにおいて、開放バルブ１３８はアセンブリ内の各圧力補償逆止バルブ２８のピ ストン５４の低辺６４に直接連通する。設定値を越える圧力により駆動されると 、検出開放バルブ１３８は溜部１８に通じ、ピストン５４の底辺６４の圧力を制 限し、圧力低下が各計量ノッチ２２に起こる。実際には、負荷検出開放バルブ１ ３８は着底した負荷を圧力補償装置から取り去り、装置が着底しない負荷の動き を回復させる負荷検出開放バルブ１３８で補修されるようにする。 上述のように、この解決法は別の問題を生じる。アクチュエータの配置に適用 された外力により、作用口が負荷検出開放設定より高い圧力に上昇する場合好ま しくない逆流が生じる。たとえば、もしバックホーブームが重い重り上に延びる 場合、逆流が生じる。重りは鎖でバケットに取り付けられ、バケットを外方に湾 曲させることにより地面から吊り上げられる。これによりブームシリンダ容器１ ０に接続されたバルブ作用口３６内の圧力を上昇させることができる。作用口圧 力がポンプ出力口６の圧力より大きいと、圧力補償ピストン５４がオリフィス２ ６に開放し、計量ノッチ２２を介してポンプ４方向の逆流を生じ、作用口３６の 圧力が負荷検出開放バルブ１３８の設定レベルに減少するまで、負荷を低下させ る。実際には、この条件では、圧力補償逆止バルブ２８の逆止バルブ２８の機能 は失われる。 この問題を解決するために、逆流防止切替バルブがブリッジ通路３０とバルブ 通路８４間の一または複数のバルブ（６８、４２、７０）に配置される。本実施 例では、逆流防止切替バルブはシャトルバルブ８８であるが、本発明では限定さ れない。逆流防止シャットルバルブ８８の流出口は圧力補償ピストン５４の底辺 ６４に引き回される。逆流防止シャットルバルブ８８は（最高作用口圧力または 負荷検出開放バルブ１３８の設定値圧力である）通路８４の圧力を（特定のバル ブ用の駆動された作用口圧力である）ブリッジ通路３０の圧力と比較する。シャ トルバルブ８８は通路８４または通路３０のより高い圧力を圧力補償ピストン５ ４の底辺６４に伝達する。負荷検出開放バルブ１３８が開放されないと、通路８ ４の圧力が最高作用口圧力となり、圧力補償装置が上述のように動作する。負荷 検出開放バルブ１３８が開放すると、通路３０の圧力が通路８４の圧力より高く なる。そうなると、逆流防止シャトルバルブ８８が圧力を圧力補償ピストン５４ の底辺６４に伝達する。後者の状態は作用口３６の圧力が（圧力補償ピストン５ ４の上辺５４に生じる）ポンプ流出口圧力より大きいときのみ生じるので、ピス トン５４は上昇し、オリフィス２６を閉じる。それにより、上述の逆流が防止さ れる。 本発明の好ましい実施例が上述のごとく開示されたが、特許請求された発明は 実施例に限定されるものではない。本発明の範囲内で実施例に種々の他の変更を 加えることができる。本発明は上記の特定の説明により制限されるものでなく、 以下の特許請求の範囲で判断されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハムキンス， エリック ピー. アメリカ合衆国 53186 ウィスコンシン 州，ワウケシャ， ウエストブルック パ ークウェイ 995 (72)発明者 レイン， ミカエル シー. アメリカ合衆国 53185 ウィスコンシン 州，ウォーターフォード， ドーバー ラ イン ロード 25080 (72)発明者 ペダーセン， レイフ アメリカ合衆国 53188 ウィスコンシン 州，ワウケシャ， ホーソーン ドライブ 1414 (72)発明者 ラッセル，リン エイ. アメリカ合衆国 53119 ウィスコンシン 州， イーグル，オルデ プロスペクター ズ トレイル 604

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．常にポンプ流入口圧力と一定の限界圧力の和である可変出力圧力を発生する 型のポンプから負荷に液圧流体を供給するための液圧バルブアセンブリにおいて 、前記液圧装置が (a) 前記ポンプから前記負荷へ計量オリフィスを介して流体を供給し、前記 計量オリフィス間の一定の圧力低下を与えるようにし、第１負荷依存圧力を断路 器に連通し、第２負荷依存圧力を前記断路器から前記計量オリフィスに連通する 負荷検出回路を有し、前記計量オリフィス間の圧力低下が前記ポンプ出力圧力と 第２負荷依存圧力の差である圧力補償バルブ装置； (b) 前記断路器は一つまたは複数の表面で画成された口径内の相反的に衝動 するスプールからなり、前記スプールが複数のランドと狭領域を有し、一つまた は複数の口径表面で、 前記負荷検出回路と連通して、第１負荷依存圧力が前記スプールを第１の方 向に動かす第１の力を発生する入力室と； 前記ポンプ出力圧力と連通し、前記スプールが前記第１の方向に動くにつれ て前記ポンプ出力圧力を口径内部表面の断路器の流出口に接続し、かつ前記スプ ールが前記第１方向と逆の第２方向に動くにつれて接続を解除するようにされた 接続室と； 溜部と連通し、前記スプールが第２の方向に移動するとともに前記断路器出 力口と前記溜部間に連通を確立し、かつ前記スプールが前記第１の方向に移動す るにつれて前記接続が解除されるようにされた溜室と； 前記スプール内の帰還口径を介して前記断路器出力口と連通し、前記帰還室 の圧力が前記スプールを前記第２方向に動かす帰還力を発生する帰還室とを画成 し、 それにより、ポンプ出力圧力が前記帰還室に連通し、前記スプールを前記第 ２方向に動かし、前記第２方向の連続した移動は前記ポンプ出力圧力と前記断路 器出力口間の接続を解除し、前記溜部と前記断路器出力口かつ前記帰還室間の接 続を確立し； 前記スプールは断路器の流出口の第２の負荷依存圧力が常に第１の負荷依存 圧力の関数である平衡位置になる傾向があり； 前記断路器の流出口はポンプの流入口におよび第２の負荷依存圧力を前記圧 力補償バルブ装置の計量オリフィスに連通する前記負荷検出回路と連通し； (c) 前記ポンプ流入口が第２の負荷依存圧力を受けるが、前記負荷検出回路 から流体流を受けず、かつ圧力補償圧力アセンブリの計量オリフィス間の一定の 圧力低下が前記限界圧力であることを特徴とする液圧バルブアセンブリ。 ２．前記第１および第２の負荷依存圧力が相互にほぼ等しいことを特徴とする請 求の範囲１記載の液圧バルブアセンブリ。 ３．作業者が可変排除液圧ポンプから負荷圧力を発生する負荷力を受ける液圧ア クチュエータまでの流路における加圧流体の流れを制御でき、前記ポンプは負荷 検出流入口を持ち、ポンプ流入圧力以上の一定量である出力圧力を発生する負荷 検出圧力補償液圧バルブアセンブリであり、前記液圧バルブアセンブリが (a) 流路中の計量オリフィス間に置くように並置され、少なくとも一方は操 作者の制御により計量オリフィスのサイズを変化させ、前記液圧アクチュエータ への流体の流れを制御するように動く第１バルブ装置および第２バルブ装置と； (b) 前記液圧アクチュエータの前記負荷圧力を検出する検出手段と； (c) 前記検出手段と連通し、前記負荷圧力を前記ポンプ流入口に伝達し、同 時に前記検出手段から前記ポンプ流入口への流体の流れを阻止する断路器手段と ； (d) 前記断路器手段により伝達される負荷圧力と連通し、前記計量オリフィ ス間の圧力低下を一定の量に維持する圧力補償手段と からなることを特徴とする負荷検出圧力補償流体バルブアセンブリ。 ４．ポンプから一つまたは複数の作動ポートを有する圧力補償液圧バルブ区画の アレイを介して前記作動ポートの圧力と導通する複数の液圧アクチュエータに流 体を供絵し、前記ポンプは前記ポンプ流入口以上の一定量である流出圧力を発生 する型であり、前記アレイが全作用口の最高圧力が各バルブ区画の圧力開放バル ブおよび圧力補償バルブに（a）前記圧力開放バルブの設定圧力の低圧力および （b）最高作用口圧力に等しい負荷検出圧力を検出されかつ伝達され、かつ各圧 力補償バルブが他方で前記ポンプ流出口圧力を受ける計量オリフィスの一方に前 記負荷検出圧力を与え、前記計量オリフィス間の圧力低下が一定量になる液圧装 置において、少なくとも一つの位置バルブ区画において、前記開放バルブと前記 圧力補償バルブ間に切替バルブを含み、前記切替バルブは前記少なくとも一つの バルブ区画の圧力補償バルブに（a）前記負荷検出圧力の高圧力または（b）少な くとも一つのバルブ区画の最高作用口圧力を伝達し、前記圧力補償バルブが前記 圧力開放バルブが開放すると常に逆流を防止するように閉められることを特徴と する液圧装置。 ５．前記切替バルブがシャトルバルブであることを特徴とする請求の範囲４記載 の液圧装置。