JPS5872702A - 電気入力信号に比例して圧力媒体流を負荷に関係して調整するパイロツト操作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流入通路と流出通路との間に挿入される弁手
段と、流入通路に接続される可変容量の圧力媒体供給装
置とを備え、弁手段の可動弁体により弁位置が測定され
て、電気信号とｉ〜で少なくとも圧力媒体流の流量およ
び圧力用の目標値入力端をもつ電気制御装置へ与えられ
、この電気制御装置の電気出力信号が電気−液圧比例圧
力調整弁を制御する、電気入力信号に比例１〜で圧力媒
体流を負荷に関係して調整するパイロット操作装置に関
する。

このような装置は既に提案されておシ、その弁手段は２
ポート組込み弁の形の流量検出器と（５） して構成されている。その弁体の移動行程が電気−機械
変位検出器を介１−で検出され、電気−液圧比例圧力調
整弁を制御する電気制御装置において処理される。この
比例圧力調整弁は操作素子を制御１〜て、流量検出器を
経て流れる圧力媒体の流量が電気入力信号の大きさに比
例するようにしている。この装置の有利な点は、電気制
御装置により圧力媒体流量の調整のほかに圧力制限も制
御可能であり、比較的わずかな構成費用でこの装置を最
大出力の制御にも利用できることである。その際流量、
圧力および出力調整のために、ただ１つの電気−機械圧
力調整弁しか必要としない。しかし前述した装置の欠点
は、流量検出器の低摩擦に対する要求が高く、摩擦によ
り測定精度が限定されることである。

さらにドイツ連邦共和国特許出願公開第２９５２０８３
号明細書から、送り出１〜通路に測定絞りを設けられた
可変容量形ポンプ用調整装置が公知であシ、この絞りの
圧力差がポンプ調整器へ作用する。この調整装置により
流量と圧力の復（ｒ、） 合調整も可能であり、これらの機能に応じて２つの高価
な電気−液圧比例調整弁が使用される。

このような調整装置において有利なことは、最大流量お
よび最高圧力の範囲でも比較的精確な動作が行なわれる
ことである。しか１７２つの比例弁の費用が高いことは
欠点である。

これに対し特許請求の範囲第１項の特徴をもつ本発明の
装置は、ただ１つの電気−液圧比例圧力調整弁をもつ複
合流量−圧力調整装置により、前述の欠点を回避しなが
ら両方の装置の利点を合わ亡もつという利点がある。

したがって構成費用が比較的少なくなる。圧力調整弁に
より液圧で制御される絞り弁を使用することによって、
測定素子における摩擦の影響に伴う問題がなくなる。さ
らになかんずく圧力媒体の流量および圧力が最大値をも
つ場合、それらのいっそう精確な調整が行なわれる。さ
らにこの装置では容易に設定可能な万能の出力調整が可
能になる。さらにこの装置のために標準部品特にスプー
ル弁およびブロック組込み弁を使用することができる。

特許請求の範囲の実施態様項にあげた方策によって、特
許請求の範囲第１項に示した装置の有利な発展や改良が
可能となる。特許請求の範囲第１０項による構成が特に
有利で、それにより圧力調整弁の流通能力が非常に限ら
れているにもかかわらず、これにより大きい公称直径の
弁が制御され、しかも短い操作時間が得られる。

大きい信号の範囲では圧力調整弁の流量信号は著しく増
幅されるが、小さい信号の範囲では圧力調整弁は補助弁
の並列接続なしに高い固有動作速度で動作する。特許請
求の範囲第１１項による電気−液圧比例圧力調整弁が付
加的な位置調整回路に挿入されていると、圧力調整の精
度をさらに高めることができる。

本発明の２つの実施例が図面に示されており、以下これ
について説明する。

第１図は電気入力信号に比例１−で圧力媒体流を負荷に
関係して調整するパイロット操作装置１０を示している
。この操作装置１０は可変容量の圧力媒体供給装置１１
をもち、この供給装置１１の出口１２に送り出し通路１
３が接続されている。圧力媒体供給装置１１は公知のよ
うに可変容量形ポンプ１４からなり、圧力媒体をタンク
１５から吸入する。ポンプ１４には調整弁１６が付属１
７、制御接続口１７を介して制御可能である。送り出し
通路１３には液圧制御される絞り弁１８が挿入されて、
送り出１−通路１３を流入通路１９と流出通路２１とに
分けている。絞り弁１８は４ポート弁として構成され、
流入通路１９および流出通路２１用の接続口２２　、２
３のほかに、制御接続口２４および戻り通路接続口２５
をもっている。制御接続口２４は第１の制御接続通路２
６を経て供給装置１１の制御接続口１７へ接続され、戻
り通路接続口２５はタンク１５へ通じている。絞り弁１
８は常に移動可能な弁体２７をもち、この弁体２７はば
ね２８および第１の制御接続口２９内の圧力により、動
作位置３１の方へ荷重をかけられている。弁体２７は反
対側に、第２の制御接続口３２内の圧力によシ遮断位置
３３の方へ荷重をかけられている。遮断位置３３では流
入（９） 通路１９と流出通路２１とが互いに遮断され、第１の制
御接続通路２６はタンク１５へ圧力を除かれる。

弁体２７の特定の移動行程範囲にわたって延びる動作位
置３１において、接続口２２と２３との接続が弁体の変
位に比例して開かれ、戻り通路接続口２５が遮断される
。さらにこの動作位置３１では、流出通路接続口２３が
常に制御接続口２４に接続される。第２の制御接続口３
２は制御通路３４を介して流入通路１９に接続されてい
る。絞シ弁１８の第１の制御接続口２９は、制御通路３
５を介して電気−液圧比例圧力調整弁３６の液体入口へ
接続され、この弁の弁体は比例電磁石３７により制御さ
れる。

さらに制御通路３５は絞り３８を介して流入通路１９に
接続されている。絞り弁１８の弁体２７は電気−機械変
位検出器３９へ連結され、この検出器３９は、弁体２７
の変位に比例（−で電気信号を電気制御装置４２の入力
端４１へ与える。

比例電磁石３７を制御するために役だっ電気制御装置４
２は、圧力媒体流量用の目標値を与える第１の入力端４
３をもっている。ここへ与えられ（１０） る目標値信号は第１の制限回路装置４４へ通され、この
回路装置４４の出力端４５は第１の差動増幅器４７の非
反転入力端４６へ接続されている。反転入力端４８は実
際値入力端４１からの弁体位置に関係する信号を受ける
。第１の差動増幅器４７の出力信号は第２の制限回路装
置４９へ与えられる。その出力端５１の電圧信号５１は
、増幅器５２を介して対応する電流信号に変換されて、
比例電磁石３７を制御するために出力端５３から取出さ
れる。第２の制限回路装置４９にある制御部入力端５４
は、圧力媒体流の圧力制限用目標値を与えるのに役だつ
第２の入力端５５に接続されている。実際値入力端４１
および第２の制限回路装置４９の出力端５１からの信号
は乗算素子５６へ与えられ、この乗算素子５６の出力端
５７は第２０差動増幅器５９の反転入力端５８へ接続さ
れている。非反転入力端６１は、出力の目標値を与えら
れる第３の入力端６２に接続されている。第２の差動増
幅器５９の出力信号は第１の制限回路装置４４の制御入
力端６３に接続されている。

（１１） 装置１０の作用は次のとおりである。

まず流量の調整について述べるが、可変容量形ポンプ１
４が圧力媒体流を生じ、この媒体流が流入通路１９およ
び絞り弁１８を経て流出通路１３へ流れ、さらに図示し
てない液圧負荷へ流れる′ものとする。その際ポンプ１
４の出口１２にはポンプ圧力が、また流出通路２１には
負荷圧力が存在する。

さらに供給装置１１の制御人口１７には調整圧力が存在
して、調整ばね６４の力と共にポンプ圧力に抗１−て調
整弁１６へ作用する。動作中ポンプ圧力から調整圧力を
差引いた差圧から調整圧力勾配が調整弁１６に生ずるが
、この調整圧力勾配は調整ばね６４の力に関係し、特に
一定である。しかし弁体２７の動作位置３１で供給装置
１１の制御接続口１７は、制御接続通路２６および絞り
弁１８にある制御接続口２４を介して流出通路２１へ接
続されている。したがって第１近似では、調整圧力は負
荷圧力に等しいことになる。このことから明らかになる
ように、動作位置３１で弁体２７を介して作用する流入
通路１９と流出通路２１との間の圧力（１２） 勾配は調整圧力勾配に等１〜く、したがって同様に一定
である。しかし圧力勾配が一定であると、絞り弁１８を
介して流出通路２１へ流れる圧力媒体の流量は、弁体２
７によりそのつど開かれる流通断面に比例１−でいる。

一方この流通断面は弁体２７の移勤行程に比例し、１〜
たがって電気制御装置４２の実際値入力端４１における
変位検出器３９の電気出力信号にも比例している。この
ことから、流出通路２１へ流れる圧力媒体の流量は弁体
２７の移勤行程の大きさにのみ関係する。しかし弁体２
７自体は弁位置調整回路にあり、電磁変位検出器３９は
対応する電気信号を実際値入力端４１へ与える。この実
際値信号は第１の差動増幅器４７において第１の入力端
４３における流量目標値と比較され、それにより得られ
る差電圧が増幅器５２においてこれに比例する電流信号
に変換された後、出力端５３において比例電磁石３７の
制御に利用される。この電流信号の大きさに比例して、
圧力調整弁３６が制御通路３５における液圧を制御ｊ−
１それにより調整偏差が零になるまで、弁体２７が（１
３） パイロット操作される。そのとき弁体２７はその所望の
位置にあシ、この位置で流出通路２１へ流れる圧力媒体
の流量は、流量目標値用の第１の入力端４３における電
気入力信号の大きさに比例している。その除温１および
第２の制限回路装置４４　、４９がまだ作用しないもの
と仮定している。

接続される負荷の異なる大きさのため流出通路２１内の
負荷圧力が上昇するかあるいは低下すると、調整弁１６
の対応する補償移動により、絞り弁１８を介する圧力降
下が不変であるように、ポンプ１４が常に制御される。

１〜たがって装置１゜により、第２図に流量特性曲線６
９で示すように、入力端４３におけるそのつどの電気信
号に比例１〜で圧力媒体流の負荷に関係する調整を行な
うことができる。なお第２図においてＰは圧力、Ｑは流
量である。

上述した流量調整のほかに、装置１０によりさらに付加
的な圧力制御も行なうことができる。

これは、圧力調整弁３６を絞り弁１８および供給装置１
１と液圧接続Ｌ　、このために特別に構成され（１４） だ制御装置４２と組合わせることによって行なわれる。

既に述べたように、圧力調整弁３６により制御される制
御通路３５内のパイロット操作圧力は、電気出力端５３
における電流信号の大きさに比例１−でいる。さらに絞
り弁１８における圧力降下および弁体２７の特定の動作
位置における絞り３８を介する圧力降下は一定なので、
出力端５３における電流信号は供給装置１１の制御接続
口１７における調整圧力に比例している。さて絞り弁１
８に対して調整弁１６に対するのと同じ動作範囲を選ぶ
と、制御接続口２９の調整圧力が流出通路２１の負荷圧
力に等しくなる。これにより流出通路２１の負荷圧力は
出力端５３の電流信号に比例することになる。したがっ
てこの回路では同時に流量および圧力に対する電気信号
が得られる。出力端５３における電流信号は第２の制限
回路装置４９の出力端５１における電圧信号に比例ｊ−
でいるので、出力端５１におけるこの信号の大きさの簡
単な制限によって、圧力の高さも制限することができる
。１〜たがって適当な目標値信号を第２（１５） の入力端５５へ与えることによって、第２図の線図に例
えば圧力特性曲線７１により示すように、圧力の高さ、
が任意に制限される。

例えば流出通路２１における負荷圧力が、入力端５５に
あらかじめ与えられる圧力目標値を超過すると、接続口
１７における圧力も高まり、これにより調整弁１６を介
してポンプ１４がいっそう大きい流量を流入通路１９へ
送シ出す。それにより流入通路１９内の圧力が上昇し、
接続通路３４を経て絞り弁１８の接続口３２の圧力も上
昇して、この絞り弁１８を閉鎖位置へ移動させようとす
る。さて絞り弁１８の弁位置調整が制限回路装置４９に
より妨げられないと、差動増幅器４７の出力端に生ずる
電気誤差信号が制限回路装置４９を経て増幅器５２およ
び圧力調整弁３６へ達することになる。

こうして高められる絞り弁１８の接続口２９の圧力を介
して、通路２１および１９における圧力の上昇にもかか
わらず、絞り弁１８の不変な開度で新しい定常状態にな
る。

しかし制限回路装置４９の出力端５１に入力端５４（１
６） の一定信号が達し、Ｌだがって流出通路２１の負荷圧力
がその対応する目標値信号より大きいと、圧力調整弁３
６は絞り弁１８の弁位置を維持するのに必要な高い圧力
を生ずることができず、流出通路２１内の負荷圧力が入
力端５５の目標値に等しい新だな定常状態が生ずるまで
、絞り弁１８が変化する。

一ヒ述した流量および圧力の調整のほかに、装置１０で
は流量および圧力の電気信号が同時に得られるので、装
置１０によりさらに出力調整を行なうこともできる。こ
の目的のため乗算素子５６において、実際値入力端４１
における流量に関係する信号と第２の制限回路装置４９
の出力端５１における圧力に関係する信号とが互いに乗
算されると、流出通路２１における流量とそのつどの負
荷圧力との積から生ずる出力に比例する信号が出力端５
７に生ずる。出力のこの実際値は、第２の差動増幅器５
９において、入力端６２における出力の目標値と比較さ
れる。圧力の値が高すぎると、差動増幅器５９の誤差信
号が第１の制限回路装置４４の制御入力端６３に作用し
、それにより流量を制限する。こう１〜で発生出力を任
意の一定な値に制限することができる。

第３図は絞り弁の変った流圧制御という点で相違してい
る第２のパイロット操作装置８０の一部を示し、大きい
公称直径の絞り弁も短い操作時間で制御可能である。装
置８０は第１図による装置１０とは次の点で相違ｌ〜て
いるが、同じ部分には同じ符号がつけである。絞り弁１
８にある第１の制御接続口２９と絞り３８との間の制御
通路３５に補助絞り８１が挿入されている。この補助絞
り８１に生ずる圧力差が制御通路８２　、８３を経て液
圧パイロット操作３ポート３位置方向切換え弁８６の制
御接続口８４　、８５へ導かれる。この方向切換え弁８
６はばねで中央位置に保たれるスプール８７をもち、こ
のスプール８７は中央遮断位置８８、左の圧力除去位置
８９および右の導通位置９１をもっている。方向切換え
弁８６は流入接続口９２を流入通路１９に、戻り通路接
続口９３をタンク１５に、また負荷接続口９４を絞り弁
１８の第１の制御接続口２９に接続されている。

装置８０における液圧制御の作用は次のとおりである。

まず圧力調整弁３６による絞り弁１８の液圧パイロット
操作の際、流入通路１９からの制御流は絞り３８および
補助絞り８１を経て第１の制御接続口２９へ流れるか、
あるいは制御流は第１０制呻接続口２９から補助絞り８
１と開かれた圧力調整弁３６を経てタンク１５へ流れる
。比例動作する圧力調整弁３６の流通能力は比較的小さ
い。さてこのような圧力調整弁３６により、大きい公称
直径しだがって大きい操作ピストンをもつ絞り弁１８が
パイロット操作されると、必ずしも望ましくない数１０
０　ｍ　ｓ　ｅ　ｃの操作時間が生ずることがある。こ
のような状態で特に１００ｍ５ｅｃ以下の操作時間を得
るため、圧力調整弁３６の流量信号が補助絞り８１およ
び３ポート３位置方向切換え弁８６により増幅される。

圧力調整弁３６が小さい信号の範囲で動作する限り、補
助絞り８１に生ずる圧力差は小さすき゛て、方向切換え
弁８６はその遮断位置８８をとる。それによシ調整弁３
６だけが（１９） その固有の高い静的精度で作用１−１この精度は１段の
中間接続によっては低下されない。これに反し圧力調整
弁３６が大きい信号の範囲で動作すると、補助絞り８１
を通って流れる制御流が圧力差を生じ、この圧力差がば
ねで拘束されたスプール８７を変位させて、それに応じ
てそのつどの制御流が増幅されるようにする。制御流が
補助絞り８１を経て絞り弁１８にある制御接続口２９へ
流れると、スプール８７はその導通位置９１へ切換わり
、それによって並列な制御流が直接流入通路１９から方
向切換え弁８６を経て第１の制御接続口２９へ達する。

制御流が逆に第１の制御接続口２９から補助絞り８１お
よび圧力調整弁３６を経てタンク１５へ流れると、スプ
ール８７が圧力除去位置８９へ切換わり、それにより並
列な制御流が第１の制御接続口２９から方向切換え弁８
６を経てタンク１５へ流れる。こうして大きい信号の範
囲で圧力調整弁３６が動作すると、流量信号が著Ｌ　＜
増幅され、その増幅率は１０に達することがある。

こうして大きい公称直径の弁が小さい流通能力（２０） の圧力調整弁により制御され、その際比較的短い操作時
間が得られる。もちろんこの制御方式は絞り弁における
適用に限定されることなく、同じような条件をもつ他の
液圧制御される弁へも適用可動である。

本発明の思想から逸脱することなく、図示１７だ実施例
の変形も可能なことはもちろんである。

・　例えば調整器をもつ可変容量形ポンプの代りに、付
属する切換え弁をもつ定容量形ポンプから圧力媒体供給
装置を形成することができ、その際切換えスプールの一
方の側にポンプ圧力を作用させ、ばね荷重を受ける側に
負荷圧力を作用させることができる。逆の作用方向をも
つように、したがって圧力なしで閉じるように、絞シ弁
１８を構成することもできる。適当な手段によって入力
と出力とを電子的に比較すれば、図示（−だ装置は効率
および摩耗の監視にも適ｌ−でいる。

本発明の思想から逸脱することなく、それ以外の変更も
可動である。

【図面の簡単な説明】

（２１） 第１図は本発明によるパイロット操作装置の第１実施例
の接続図、第２図はその圧力と流量の関係を示す線図、
第３図は第２実施例の一部の接続図である。 １０　、８０・・・パイロット操作装置、１１・・・圧
力媒体供給装置、１４・・・可変容量形ポンプ、１８・
・・絞シ弁、１９・・・流入通路、２１・・・流出通路
、２６・・・制御通路、２７・・・弁体、３１・・・動
作位置、３６・・・圧力調整弁、４２・・・電気制御装
置。 特許出願人　　ローベルト□ボッシュ書ゲゼルシャフト
・（２２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　流入通路と流出通路との間に挿入される弁手段と
   、流入通路に接続される可変容量の圧力媒体供給装置と
   を備え、弁手段の可動弁体によシ弁位置が測定されて、
   電気信号として少なくとも圧力媒体流の流量および圧力
   用の目標値入力端をもつ電気制御装置へ与えられ、この
   電気制御装置の電気出力信号が電気−液圧比例圧力調整
   弁を制御するパイロット操作装置において、弁手段が比
   例動作する絞り弁０８１として構成され、この絞シ弁ａ
   ８が比例圧力調整弁（３Ｇ）により液圧制御され、流出
   通路１２υの圧力を圧力媒体供給装置（１１）へ伝達す
   る接続通路（３１、２６’）が設けられていることを特
   徴とする、電気入力信号に比例１−て圧力媒体流を負荷
   に関係して調整するパイロット操作装置。 （１） ２、圧力調整弁０６）の液体入口が絞り弁（Ｉ８）の第
   １の制御接続口−に接続され、また絞り（２）を介しご
   流入通路０優に接続されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ３、絞り弁（国の弁体（２７）が、第１の制御接続口（
   ２９）内の圧力およびばね（２８）により、流入通路（
   １９１から流出通路（１■への流量をいっそう大きくす
   る動作位置Ｏυの方向へ荷重をかけられ、反対側にある
   第２の制御接続口（３つが流入通路時に接続されて、そ
   の圧力が弁体（２７）に対して遮断位置（３３）の方向
   へ荷重をかけることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の装置。 ４、流出通路Ｑυ内の負荷圧力を圧力媒体供給装置（１
   υへ導く接続通路（３１、２６’）が絞り弁（ＩｇＩに
   より制御可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の装置。 ５、絞り弁０槌がその動作位置（３１）で負荷圧カ接続
   通路頓を導通状態に保ち、遮断位置（３３）でこの接続
   通路（イ）の圧力をタンク（１５１へ除くことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の装（２） 置。 ６．　圧力調整弁（３６）の電気入力端ｉ５３の前に、
   その入力信号を制限する回路装置（４９）が接続され、
   この制限回路装置（４９）の制御入力端６４）が圧力の
   目標値入力端！５５）へ接続され、またその入力端が、
   絞り弁（ＩＩＯに付属する電気−機械変位検出器（３９
   ）の負荷に関係する出力信号（旬と液体流量の目標値に
   関係する目標信号（４■から形成される差動増幅器（４
   ７）の出力信号を受けることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の装置。 ７　変位検出器（３！Ｉの電気出力信号（４１）と制限
   回路装置１４９）の出力信号６υとが乗算素子（５６）
   へ供給され、この乗算素子５６）の出力端ｌ５７）が第
   ２の差動増幅器（５９）の反転入力端柵へ接続され、こ
   の第２の差動増幅器（５９）の非反転入力端！１３１１
   が出力用の第３の目標値入力端１珈へ接続され、第２の
   差動増幅器霞の出力信号が、流量用の第１の目標値入力
   端（４■の後に接続されかつ第１の差動増幅器（４ＴＩ
   の前に接続されている第２０制恨（３） 回路装置（４４）を制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第６項に記載の装置。 ８、圧力媒体供給装置（１１）が付属する調整弁（１６
   ）をもつ可変容量形ポンプ（１４）と１〜て構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ９　圧力媒体供給装置が付属する切１奥え弁をもつ定容
   址形ポンプとして構成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 １０、流入通路（１ｇｌから絞り（３８）を経て絞り弁
   （Ｉ８）の制御接続口（２９）へ至る制御通路（３５）
   において、制御接続口（２９）と絞り（３８）との間に
   補助絞り（８１）が挿入され、その圧力差が充分な大き
   さの場合方向切換え弁１８Ｇ）を制御して、補助絞り（
   ８１）を経て制御接続口（２！１）へ流れるかまたは制
   御接続口（２９）から流れ出る制量圧力媒体流のほかに
   、それに対ｊ〜で並列に方向切換え弁（８Ｇ）を経て流
   入通路（Ｉ’ｌ＋から制御接続口ｅ９）へ流れるがまた
   はこの制御接続口（２ＣｆＪからタンク（１５）へ流れ
   る制御圧カ媒（４） 体流を制御Ｌ、゛補助絞り侶υの圧力差が小さい範囲に
   ある場合、この方向切換え弁（財）を介する接続を遮断
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ■　圧力調整弁が付加的な弁位置調整回路に挿入されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。