JPH10512352A - 前制御される比例・圧力制限弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 前制御される比例・圧力制限弁において、可変な液力式の抵抗を有する緩衝ノズルによって、小容積流領域及び高圧領域ひいては主ピストン小行程領域で弁振動を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】 前制御される比例・圧力制限弁 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の形式の前制御される比例・圧 力制限弁に関する。更に本発明は、請求の範囲第９項の上位概念に記載の形式の 圧力制限弁の運転法に関する。 前制御される比例・圧力制限弁は公知である。公知の比例・圧力制限弁は、Lo hr/Main 在、Mannesmann Rexroth GmbH 社発行書物“Der Hydraulik Trainer” 第２巻、第B20及びB21 頁で記載されている。 ドイツ国特許公開第３８２４０８９号明細書から、主ピストン内に配置された 制御油ノズルを備えた前制御される比例・圧力制限弁が公知である。極めて小さ な制御可能な圧力を得るために、制御油ノズルの出口は前制御弁に制御油を供給 するために直接主ピストンから接続手段を介して案内されている。 ドイツ国特許公開第３８２４０８９号明細書から公知の前制御される比例・圧 力制限弁は、場合によっては高圧の小容積流領域で振動傾向にある。それ故、上 記公知の圧力制限弁においては、主ピストン内に緩衝ノズルが設けられている。 しかし、上記領域では主ピストンの調整行程は極めて小さくひいては緩衝ノズル を介して制御室から押退けられる制御油容積によって 、主ピストンの調整行程に対する緩衝ノズルの緩衝作用が著しく弱められかつこ の領域で弁振動を阻止できない。 従って本発明の課題は、公知の欠点を回避して、特に高圧の小容積流領域でも 、特に弁振動を阻止するために主ピストンを十分に緩衝できるようにすることに ある。 前記課題は本発明によれば、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成の本発 明による圧力制限弁によって、並びに、請求の範囲第９項の特徴部分に記載の本 発明による運転法によって、解決された。 本発明の有利な構成は、その他の請求項に記載されている。 本発明の別の利点、目的及び詳細は、図面に基づく実施例の説明から明らかで ある。 第１図は、本発明の第１実施例による前制御される比例・圧力制限弁の概略的 な縦断面図、第２図は、本発明の第２実施例による前制御される比例・圧力制限 弁の概略的な縦断面図、第３図は、本発明の第３実施例による前制御される比例 ・圧力制限弁の概略的な縦断面図、第４図は、本発明の第４実施例による前制御 される比例・圧力制限弁の概略的な縦断面図、第５図は、従来の前制御される比 例・圧力制限弁を概略的に示した図である。 第５図による弁１は、主弁２並びにパイロット弁又 は前制御弁３から構成されている。ポンプは符号５でかつタンクは符号６で示さ れている。前制御弁３は、マグネットプランジャ１１を介して前制御円錐体１３ に作用する比例磁石８を有している。 主弁２は、ケーシング１０の切欠き内に差嵌められたブシュ１４を有していて 、このブシュはカバー４によって閉鎖されかつブシュ内には主ピストン１６が配 置されている。主ピストン１６は、弁座に対して閉鎖ばね１７によってばね負荷 されている。ブシュ１４内には、軸方向に延びる流入孔１８並びに半径方向に延 びる多数の流出孔１９が形成されている。ポンプ５は、導管２１を介して流入孔 １８に接続されているのに対して、流出孔１９は、導管２０を介してタンク６に 接続されている。流入孔１８内の圧力によって主ピストン１６は開放方向に負荷 される。 前制御圧力を発生させるために、流入孔１８は制御油ノズル７及び緩衝ノズル ９を介してばね室又は制御室２２に接続されている。制御室２２内の圧力によっ て主ピストン１６が閉鎖方向に負荷される。両ノズル７，９の接続個所２５は、 同様に緩衝ノズルの機能を有する別のノズル１２を介して、前制御弁３の圧力室 ２４に接続されている。緩衝ノズル１２は導管２３内に配置されていて、この導 管は、ブシュ１４内に設けられた半径方向の通路３０と主ピストン１６の外周面 に配置された第１の環状通路３７とを介して前制御弁 ３の圧力室２４を接続個所２５に接続する。 第２の環状通路３５は、ブシュ１４の外周面でケーシング１０内に配置されて いてかつ半径方向の通路３０を介して第１の環状室３７に接続されている。流出 孔１９は第３の環状通路３６に連通している。第３の環状通路は、同様にブシュ １４の外周面でケーシング１０内に配置されていてかつ導管２０を介してタンク ６に接続されている。ポンプ導管２１内ひいては流入孔１８内の圧力が前制御弁 ３において調節された値に上昇すると、前制御弁３が開放される。制御油ノズル ７に基づき主ピストン１６において圧力勾配が生ずる。主ピストン１６は弁座か ら持ち上がりかつ流出孔１９を介したポンプ５からタンク６への接続を開放する 。 次に第１図〜第４図により本発明を説明する。 これら図面では、同じもしくは類似の構成部材には第５図と同じ符号が付され ている。第１図〜第４図に図示の本発明による前制御される比例・圧力制限弁１ ０１，１０２，１０３もしくは１０４は、第５図で図示の弁のように、主弁２０ １，２０２，２０３もしくは２０４と前制御弁３とから構成されている。前制御 弁３は、第１図〜第４図の実施例では第５図による公知の圧力制限弁１の前制御 弁に類似して構成されている。この限りにおいて前制御弁３の説明に関しては第 ５図の記述を参照されたい。 第１図では、本発明による前制御される比例・圧力制限弁１０１の第１実施例 が図示されている。主弁２０１は、主ピストン１６を受容するブシュ１４を有し ている。主ピストン１６は、制御室２２内に設けられた閉鎖ばね１７によって弁 座に緊定される。主ピストン１６が弁座から持ち上げられると、圧力媒体がポン プ５からポンプ導管２１及び流出孔１９を介して環状通路３６内に流入する。こ の環状通路３６は導管２０を介してタンク６に接続されている。 ブシュ１４の内周面と主ピストン１６の外周面との間では、ブシュ１４内に環 状通路７０が配置されている。第１図の横断面から明らかなように、環状通路７ ０は、主弁の縦軸線に沿って連続する３つの区分７１，７２，７３を有している 。個々の通路区分７１，７２，７３は、直角な縁部によって制限される。環状通 路区分７１は、半径方向の通路３０を介して、ケーシング１０内のブシュ１４の 外周面に形成された環状通路３５にかつ導管２３及びノズル１２を介して前制御 弁３に接続されている。中央の環状通路区分７２においてはブシュ１４の内径は 環状通路区分７１，７３の内径よりも著しく小さく形成されているが、主ピスト ン１６の直径よりも僅かに大きく形成されている。主ピストンは、ウェブ９８に よって互いに分離された同様に方形横断面の２つの切込み部９６，９７を有して いる。 ウェブ９８の軸方向幅は、ブシュ１４の環状通路区分７２の軸方向幅に等しい 。中央の環状通路区分７２に関連してみて環状通路区分７１の方のウェブ側に設 けられた切込み部９６は、環状通路区分７１よりも著しく長く形成されているの に対して、切込み部９７は、環状通路区分７３よりも短く形成されている。主ピ ストン１６の閉鎖位置では、ブシュ１４の環状通路区分７２と主ピストン１６の ウェブ９８とは半径方向で正確に対置する。この場合、環状通路区分７２とウェ ブ９８との間には狭い自由スペースが生じ、この自由スペースの半径方向幅が環 状通路区分７２を規定する。第１図では、自由スペースの半径方向幅は記号ｘで 図示されている。 更に、主ピストン１６の軸方向に延びる袋孔６９内には制御油ノズル７が設け られていて、この制御油ノズル７は流入孔１８に連通している。袋孔６９は、主 ピストン１６の中央軸線に沿って延びていてかつ半径方向外向きに切込み部９６ に連通する半径方向孔６０に続いている。更に、主ピストン１６内には緩衝ノズ ル７４が設けられていて、この緩衝ノズル７４は、制御室２２に連通する軸方向 孔７７とウェブ９８内で外方に開口する半径方向孔７８とから形成された通路内 に配置されている。軸方向孔７７は、主ピストン１６の中央軸線に沿って延びて いる。 緩衝ノズル７４の機能は、弁１０１の振動を阻止す るために、主弁１６の調整行程を緩衝することにある。緩衝ノズル７４は、主ピ ストン１６の全行程に亘って、液力式の抵抗として作用する。別の液力式の抵抗 は、半径方向孔７８と環状通路区分７２とによって形成され、この液力式の抵抗 は、主ピストン１６の行程領域ｙ（小容積、高圧）でのみ作用する。主ピストン １６の行程が大きい場合、半径方向孔７８は環状通路区分の領域から突出しブシ ュ１４の環状通路区分７３に連通する。つまり、行程領域ｙにおいては相前後し て接続された２つの液力式の抵抗が協働して作用する、即ち、緩衝ノズル７４と 、衝撃板（Prallplatten）原理で作業する、半径方向孔７８と環状通路区分７２ とから形成された液力式の抵抗とが、有効な緩衝ノズルとして作用する。ピスト ン行程に関連した有効な絞り横断面は、行程領域ｙにおいては小さくひいては、 液力式の全抵抗は緩衝ノズル７４の絞り横断面ひいては単独の液力式の抵抗より も大きい。これによって、高圧の小さな容積流領域において弁１０１の安定化が 得られる。半径方向孔７８と環状通路区分７２とから形成された液力式の抵抗が ピストン行程全体に亘って作用しないことによって、大きな容積流変動の場合に 許容し得ない高い圧力ピークもしくは圧力崩壊が回避され、これによって、弁の 動的特性が改善される。当然、軸方向孔７７及び半径方向孔７８の横断面によっ て同様に主ピストン１６の緩衝作用に影響が及ぼされ る。 第２図で図示の、比例・圧力制限弁１０２の本発明による主弁２０２の第２実 施例では、ブシュ１４の内周面に台形状に形成された環状の凹部１９１が設けら れている。主ピストン１６の外周面には、垂直な縁部１９９を有する第１の環状 の切込み部１９６と第２の台形状の切込み部１９７が形成されている。第２図横 断面図から明らかなように、切込み部１９６と１９７との間のウェブ１８９内に は、楔状の切込み部１９８が形成されている。第１図で記述の実施例とは異なっ て、半径方向孔７８は主ピストン１６の一方の切込み部、つまり、第２の切込み 部１９７に連通していて、この第２の切込み部１９７は、主ピストン１６の閉鎖 位置でブシュ１４の凹部１９１に正確に対置する。楔状の切込み部１９８とブシ ュ１４の内壁との間に形成された通路１７２は、第１図で図示の実施例に類似し て、緩衝ノズル７４と共に相前後して接続された２つの緩衝ノズルを形成する。 図示のように主ピストン１６を中心として完全に環状に配置する必要のない楔状 の切込み部１９８は、図面で記号ｙで示された主ピストン１６の行程においての み作用する。主ピストン１６の行程が大きい場合、緩衝ノズル７４の絞り横断面 のみが作用する。これによって、既に第１図に関連して説明したように、弁の安 定化が得られる。それというのも、容積流変動が大きい場合に弁の動的特性を低 下させることなしに、高圧の小さな容積流領域において有効な緩衝作用が改善さ れるからである。 第３図で図示の、比例・圧力制限弁の本発明による主弁２０３の第３実施例で は、第２図で図示の実施例に類似して、ブシュ１４の内周面に方形の横断面を有 する環状の凹部２９１が形成されている。凹部２９１は、半径方向孔２９２を介 してブシュ１４の外周面に形成された環状溝２９３に接続されていて、この環状 溝２９３内には導管２３が連通している。主ピストン１６の外周面には方形の成 形横断面を有する１つだけの環状の切込み部２９７が形成されている。緩衝ノズ ル７４は、主ピストン１６を介して半径方向に延びる通路としてブシュ１４の内 壁とばね室２２との間に形成されている。第１図及び第２図で図示の位置に相応 する、主ピストン１６の第３図で図示の閉鎖位置では、緩衝ノズル７４は作用し ない。絞り横断面を緩衝ノズル７４の絞り横断面よりも小さく形成された別の通 路２００は、同様に主ピストン１６を介して半径方向に延びかつ主ピストン１６ の閉鎖位置で及び主ピストン１６の行程が小さい場合にばね室２２を凹部２９１ に接続する。つまり、主ピストン１６の記号ｙで図示された行程領域に亘って通 路２００のみが緩衝ノズルとして作用する。主ピストン１６の調整行程が大きい 場合には、通路２００は最早凹部２９１には接続されず、緩衝ノズル７４がばね 室２２を凹部２９１に接続 する。つまり、主ピストン１６の調整行程が小さい場合、弁振動を阻止するため に、通路２００の小さな絞り横断面が作用する。主ピストン１６の行程が大きい 場合には、緩衝ノズル７４は大きな絞り横断面で弁１の動的特性の低下を阻止す る。 第３図では通路２００及び緩衝ノズル７４は平行に形成されていてかつ両緩衝 装置もしくは通路は主ピストン１６の調整行程に関連して選択的に使用される。 このことは、通路２００が機能を発揮する、第３図２個所で示された調整行程ｙ により明らかである。 第４図で図示の、比例・圧力制限弁の本発明による主弁２０４の第４実施例で は、通路３７４及び通路３００は同様に平行に配置されている。第３図で図示の 実施例とは異なって、通路３７４及び通路３００はそれぞれ半径方向の通路とし てブシュ１４内に形成されている。第４図で図示の主ピストン閉鎖位置では及び 主ピストン行程が小さい場合には、通路３００のみが作用する。通路３７４及び 通路３００の共通の絞り横断面（＝絞り横断面の和）は、第１図〜第３図実施例 の緩衝ノズル７４の絞り横断面に等しい。記号ｙで示された値以上に主ピストン １６の行程が拡大した場合には、通路３７４及び通路３００の共通の絞り横断面 が作用する。ばね１７によって主ピストンが弁座に押付けられる第４図で図示の 位置では、通路３００のみが緩衝装置として作用しかつ両緩衝装置３７４，３０ ０を使用する場合に比して減少した絞り横断面に基づき既に上述した利点が得ら れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パイロット弁（３）、主ピストン（１６）、制御油ノズル（７）及び緩衝ノ ズル（７４，７８，７２；７４，１７２；７４，２００；３００，３７４）を有 する、前制御される比例・圧力制限弁であって、前記主ピストン（１６）が、制 御室（２２）内で支配する圧力によって閉鎖方向にかつ入口（１８）内で支配す る圧力によって開放方向に負荷可能であり、前記制御油ノズル（７）が、入口（ １８）とパイロット弁（３）との間にかつ前記緩衝ノズルが、制御室（２２）と パイロット弁（３）との間に配置されている形式のものにおいて、前記緩衝ノズ ル（７４，７８，７２；７４，１７２；７４，２００；３００，３７４）の液力 式の全抵抗が、主ピストン（１６）の行程に関連して可変であることを特徴とす る、前制御される比例・圧力制限弁。 ２．前記緩衝ノズル（７４，７８，７２；７４，１７２；７４，２００；３００ ，３７４）が、少なくとも２つの単個ノズルから形成されていることを特徴とす る、請求項１記載の前制御される比例・圧力制限弁。 ３．少なくとも２つの単個ノズル（７４，２００；３００，３７４）が、互いに 平行に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の前制御され る比例・圧力制限弁。 ４．主ピストン（１６）の行程に関連して、少なくとも２つの単個ノズル（７４ ，２００；３００，３７４）の少なくとも１つ（７４，２００；３７４）が閉鎖 されていることを特徴とする、請求項３記載の前制御される比例・圧力制限弁。 ５．主ピストン（１６）の行程とは無関連に、第１の単個ノズル（２００，３０ ０）が、第２の単個ノズル（７４，３７４）よりも小さな絞り横断面を有してい ることを特徴とする、請求項３又は４記載の前制御される比例・圧力制限弁。 ６．少なくとも２つの単個ノズル（７４，７８；７４，１７２）が、互いに直列 に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の前制御される比例・ 圧力制限弁。 ７．少なくとも２つの単個ノズル（７４，７２，７８；１７２）の少なくとも１ つの単個ノズル（７２，７８；１７２）が、主ピストン（１６）の行程に関連し て可変な液力式の抵抗を有していることを特徴とする、請求項６記載の前制御さ れる比例・圧力制限弁。 ８．前記緩衝ノズルが、主ピストン（１６）の半径方向孔（７８）を有していて 、該半径方向孔（７８）が、主ピストン（１６）の閉鎖位置で、半径方向で狭幅 な環状ギャップ（７２）の領域に外向きに連通 していてかつ主ピストン（１６）の所定の行程後半径方向で広幅な環状ギャップ （７３）の領域に外向きに連通していることを特徴とする、請求項１から７まで のいずれか１項記載の前制御される比例・圧力制限弁。 ９．調整行程をノズル作用によって緩衝される主ピストン（１６）を有する前制 御される圧力制限弁（１０１，１０２，１０３，１０４）の運転法において、主 ピストン（１６）行程が小さい場合に主ピストン（１６）の運動を、主ピストン （１６）行程が大きい場合よりも小さなノズル横断面によって緩衝することを特 徴とする、前制御される圧力制限弁の運転法。