JPS5877902A - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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JPS5877902A
JPS5877902A JP57175235A JP17523582A JPS5877902A JP S5877902 A JPS5877902 A JP S5877902A JP 57175235 A JP57175235 A JP 57175235A JP 17523582 A JP17523582 A JP 17523582A JP S5877902 A JPS5877902 A JP S5877902A
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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】 この発明は負荷感知液圧システム用制御装置、峙にこの
ようなシステムに用いる/臂イロット弁に関する。
液圧システムの使用の増加に伴い、エネルギ保存及びシ
ステム性能に関心が寄せられ、負荷感知液圧手段、即ち
システムに作用する負荷が感知され、かつ負荷信号が流
体送出源の出力を豊末流体量に適合させるのに用いられ
る液圧システムが開発されるようになった。このような
システムは従前のオープンセンタ形式の液圧システムに
おいて、一般に浪費されたIンプ馬力、8iIk/トに
する。システム性能の見地から、負荷感知手段の使用は
主制御弁の所定の位置に対して、システムを流通する流
量は、システムに加わる負荷の変動にも拘らず正しく一
定に保たれる。
現在商業的に用いられている典型的な負荷感知システム
としては、米国特許第&45に210号をあげることが
できる。このようなシステムは一般に負荷感知型流量制
御弁を含み、該制御弁は負荷信号を受け、かつ負荷回路
に十分な流体を送給して、負荷の変動に伴い負荷回路の
主流量制御オリフィスに一定の圧力差を維持して、シス
テム流量を一定に保たせる。
従来の装置は、例えば最大弁変位において、人為的に負
荷信号を増大するように種々の作動状態の下において、
負荷信号にある種の改変を施すことによりシステムの利
得を増大し、これによって弁の変位に比例しない方法で
システム流量を増大するように、負荷感知システムと流
量制御弁の使用を最適化するように1幽されてきた。
従来技術では、またシステム流量を、負荷信号をその本
来の圧力から貯留部圧力tで、すべてわたって下がる範
囲で選択的に変化させることによって、制限された制御
を実施することが試みられた。これら種々の従来技術の
システムにおいては、さらに流量制御弁に加えて手動制
御弁を含むように企図された。この手動制御弁は、通常
の流量及び方向制御機能を果すために、少くとも現在一
部では用いられるであろう。よ(知られているように、
このような制御弁(例えば4!It準型スプール弁)は
−一般に大型で弁の運動及びシステム流量の制御を達成
6するのにかなりの大きさの手動入力を必要とする。
したがってこの発明の目的は、通常の大型主流量制御弁
の必要がない負荷感知型流体システムのための流体制御
装置を提供するにある0この発明の他の目的は、負荷感
知弁が、咳感知弁を制御する負荷信号の変動の結果、主
流量制御弁として有効に作動するような流量制御装置を
提供するにある。
この発明のさらに他の目的は、システム流体を最小流量
から最大流量に変化するために、負荷信号をシステム貯
留部圧力から最大システム圧力才での範囲にわたって選
択的に変化させるためのAイロット弁を含む流量制御装
置を提供するにある。
この発明のさらに他の目的は、その作動が従来技術によ
る流量制御装置よりも必要入力量が小さい小11jiA
イロツト弁によって比較的大きい流量を制御できる流量
制御装置を提供するにあるO この発明の上記及び他の目的は、負荷信号路内の圧力の
変化に応答して、変動可能な出力流量をもつ流体源を含
むシステム内で用いる流量制御装置の提供によって達成
される。このシステムは、破た流体源、と直列に接続さ
れたオリフィスを有する流路を含む。この流量制御装置
は弁内孔、オリフィスの上流で流路と連通する給送通路
、及びオリフィスの下流で流路と連通ずる負荷通路をも
つ弁ハウジングを含む。弁ハウジングはさらに、負荷信
号路と連通する負荷信号通路、及び貯留部と連通するド
レン通路をもっている。給送通路、負荷通路、負荷信号
通路、及びドレン通路は弁内孔と連通する。
可動弁部材が弁内孔内に配置されかつ複数の制御位置を
もつ。第1位置において、弁部材はドレン通路及び負荷
信号通路との間を流通させると同時に、給送通路及び負
荷通路の流通を阻止する。第2位置において、負荷信号
通路とドレン通路及び負荷通路との間を流通させると同
時に、給送通路の流通を阻止する。第3位置において、
弁部材は負荷信号通路と負荷通路との間を流通させると
同時に、ドレン通路及び給送通路の流通を阻止する。第
4装置iこおいて、負荷信号通路と負荷通路及び給送通
路との間を流通させると同時に、ドレン通路の流通を阻
止する。第6位置において、弁部材は負荷信号通路と給
送通路との間を流通させると同時に、゛ドレン通路及び
負荷通路の流通を阻止する。
この発明の実施例において、弁部材が第1位置から第2
.1111B、第4位置を過って第S位置に移動すると
、流路を通る流体は、精密に線形的に必ずしも変化しな
いが、最小流路から最大流量に漸次増大する。
第1図は流体源11から、モータ13として示さ−れる
流体圧力作動装置への流体の流量を°制御するシステム
の概略図である。
この流体源11は4ンプ1sを含み、その出力は導管1
7を用いて流量制御弁21の流入I−)19に給送され
る。流量制御弁21はさらに流出/−)2m、過剰流量
(−)25.可動弁部材27、及び弁部材27を第1図
に示す位置に向けて偏倚するばね29を含む。第1図に
示す位置において、流入ポー)19と流出ポート23と
の間には、実質的に制限されない流通関係が存在するが
、過剰流量流出ポート2Bは流入−一ト19との連通か
阻止されている。
流量制御弁21は、米国籍奸第&45L210号に記載
されたような、当業界においては公碩の型式のものが用
いられることか判り、前記特許にかかる弁を参照する。
流出/−) 2 !Iは導管31によってノ臂イロット
弁3sの流入?−ト33に接続される。ノ臂イロット弁
35はモータ13の流入口へ導管39によって接続され
る流出$−)37を含む。ノ々イロット弁35及びモー
タ13は共に負荷回路と見ることができる。ここでは簡
単に可変オリフィス43としてあられされている補助負
荷回路が、導管41によって過剰流量/ −) 2 I
sに接続されている。
この発明のノ々イロット弁35は、第1図と関連して以
下にその概l!を述べる。次いでノ臂イロット弁3sの
実施例について詳細に述べる。
パイロット弁36は流入ポート33と流出−一ト37と
の間を連通ずる流路4sをもっている。流路4Sはオリ
フィス47を含み、このオリフィス47の主たる機能は
後述する圧力降下を生ぜしめるにある。ノ々イロット弁
3Isは負荷信号−一ト49を含み、この場合負荷信号
4−ト49内の流体圧力は漁業界においては公知のよう
に、負荷傷号路61から流量制御弁21のばね室に伝達
される。負荷信号路!S1はばね29とともに、弁部材
=7を第1図において右方の図示の位置に向けて偏倚す
る。同時にノlイロット信号路53は導管31から伝達
されて、当業界では公知のように弁部材27を反対方向
に偏倚する。
纂1図に略示するように、負荷信号ポート49は可変オ
リフィスS5を介してシステム貯留部・と流通される。
同時に負荷信号/−)4Gは可変オリフィスsr@介し
てオリフィス47の上流の流路4Sと連通し、かつ可変
オリフィス59を介してオリフィス47の下流の流路4
5と連通ずる。これらの可変オリフィス55,57゜5
9については、さらにその詳細を後述する。
1111図に略示したシステムはモータ18への流量の
制御するのみで、流動力向を制御するものではないこと
に注意すべきである。
第1図とともに、次に菖2、第3図について、ノ臂イロ
ット弁3Isの実施例の詳細について述べる◎ノ々イロ
ット弁3Isは第1図においては略図で示されている流
入/−)33、流出/−ト17、オリフィス47及び負
荷信号/ −) 4 Gをもつ弁ハウジング61を含む
。弁ハウジング61はさらに弁内孔63、流入/ −ト
33と弁内孔63とを連通する給送通路65、流出−一
ト37と弁内孔63とを連通ずる負荷通路67、及び負
荷信号/ −ト49と弁内孔63とを連通する負荷信号
通路69をもっている。第3図に示すか11g2図には
示されていないスプール弁71が弁内孔63内に配置さ
れ、これについては第4図乃至1g7図を参照してその
詳mを後述する。通路65,67.89は第3図におい
て同一平面内に存在するように示されているか、実際に
は同一平面内には存在しないこと(第4因参51)に注
意を豊する。ノイロット弁35は主流路41をもつが、
この発明の範姓内において、流路4s及びオリフィス4
7はノ臂イロット弁3sの残余部から隔離されている。
第4図に示されたスプール弁71について詳細に説明す
る。スプール弁71は弁内孔74をもち、かつ弁ハウジ
ング61に保持されるように弁内孔6s内に置台される
スリーブ73を含む。第4図においてスプール75が弁
内孔74内に配置される。スリーブ7mは円周方内聞ロ
ア7を有し、レノ−79,が開ロア7を通って突出し、
かつスプール7!!と結合していてレノ−79の運動に
よってスプール75を回転させる。
次に第2図及び第S図乃至第1図を第4図と関連して、
スリーブ7s及びスプール7Bについて種々の流路とと
もに十分に理解するために詳細に述べる。#!5WJ7
!F至第1図から、スリーブ73に形成された種々の半
径方向通路は、第4図においては説明を容易にするよう
に図示されているが、実際には同一軸方向平面内には存
在しないことが判るであろう。
スリーブ13は複数の褒状@81 、83.85゜87
をもってす、る。褒状#81が負荷通路67と、褒状溝
83が給送通路6sと、婁状擲85が負荷信号通路69
とそれぞれ常時連通している。褒状#87は1対の傾斜
通路88.89及びスリーブ73に形成されたドレン通
路9oによってシステム貯留部と連通している。
スリーブ73はさらに、スリーブ73の内部と褒状#8
1,8B、85.87との間を連通する複数対の直径上
に対向する半径方向内孔91.93,15.97をもっ
ている。
さらに主として第4図について、スプール7sは1対の
直径上に対向する軸方向に嬌びる溝孔99を有し、これ
らの溝孔99は半径方向内孔91.9B、95.97の
すべてと連通ずるように十分な距離をもって軸方向に延
びている。
そのうえスプール75は褒状溝101(第7図参照)J
Ii−有し、これによって溝孔99は、スプール75の
回転位置のいかんに拘らず、半径方向内孔95及び褒状
@85を通って、負荷信号通路69及び負荷信号/−)
49と常時連通する0 作動について述べればつきのとおりである。
第1図とともにM8t!1乃至第12図に関してこの発
明の詳細な説明する。第8図乃至第12図に右いて、各
半径方向内孔91.98.97は、各対の半径方向内孔
の軸方向溝孔99との関係を説明する目的で、同一横方
向平面内で示されていることに注意°を要する。才た半
径方向内孔9sが第8図乃至第1!図に示されていない
のは、前述のように負荷信号−一ト49と軸方向溝孔9
9との連通は連続的であってしゃ断されず、従って詳細
を図示する必要がないからである。第8図乃至llls
図の目的は第1図に略示した可変オリフィス65,87
.59の開、閉順序を示すことにある。
第8図に/々イロット弁s5の蛾小流量位置が示されて
いる。最小流量位置に詔いて、レノ々−79及びスプー
ル7sは、軸方向溝孔99が第8図に示す向きをとるよ
うに位置づけられ、これによって癖。孔99が半径方向
内孔97と最大遅過状態となるが、スプール7sは半径
方向内孔111.、’98を通る流通JE−阻止する。
溝孔99と半径方向内孔97との間の流路面積は、ex
図の可変オリフィス61Iを構成し、一方溝孔99と半
径方向内孔91との間の流路面積は第1図の可変オリフ
ィスl$7を構成する。ゆえに第8図の最小流量位置に
おいて、可変オリフィス57゜59は閉じられるが可変
オリフィス55は最大流量位置にある。オリフィス面槓
対弁変位度を示す第13図のグラフにおいて、第8図乃
至第12図のスプール7bの種々の位置に対応した符号
が付けられている。第8図の位置においては、負荷信号
−一部49とシステム貯留部との間では比較的制限され
ない流通状態にある。負荷信号路51がタンク圧力の際
、弁部材21は/瘤イロット信号路63の圧力によって
第1図において、左方へ偏倚されるから、流入&−ト1
9を通る一ンプ1Bからのほとんど全部の流体は、過剰
流量/ −ト2 Sを通って補助負荷回路43に流通す
る。よって/臂イロット弁3Bを通って流出/ −) 
2 Bからモータ13へ流れる流体の置型は最小値とな
る。これについては第14図の流量対弁変位度グラフが
参照される。この実施例において、ばね119が弁部材
21に作用する力は4.6 Kg/j(@ S psi
 )に相轟するから、第8図の最小流量位置にあるパイ
ロット弁38については、モータ13に通流する流体圧
力はほぼ也・−/j(111psi )であり、もしこ
の圧力がモータを作動するのに不十分であれば、パイロ
ット弁88f通る流量はすべての実用目的に対しゼロに
なるであろう・ 第9図において、スプール7Bは最小流量位置から離れ
て、溝孔99が半径方向り孔91及び半径方向内孔91
と同時に連通ずる位置に向けて回転されている。スプー
ル7sか1118図に示す位置から第9−に示す位置に
向けて回転されると、可変オリフィス5sは減少し始め
るが、可変オリフィス6・は増大し始め、可変オリフィ
スs7は閉鎖状態を保つ。第9図に示す位置において、
流出It −) 31 ?内の流体圧力(負荷圧力正負
荷通路61、環状#$81及び半径方向内孔91を通り
、次いで軸方向溝孔99から負荷信号通路69を通り負
荷信号# −) 411に連通される。しかし同時にこ
の負荷圧力はその一部が半径方向内孔97及び環状溝8
7から通路88.89.90を通ってシステム貯留部に
放出され、これによって負荷信号路151の圧力は、タ
ンク圧力と流出−一部37における実際の負衝圧、力と
の間の値をもつ。負荷信号路slの圧力が増大すると、
弁部材27は右方へ薔動し始め、流入ポー)1Gから過
剰流量/−) ! 8への流量を漸次減少し、同時に流
出/ −) 2 、Iへの流量を漸次増大する。
スプール75が第9図に示す位置を過ぎて第1θ図に示
す位置に回転されると、溝孔99から半径方向内孔97
を通ってシステム貯留部への流通は阻止され、即ち第1
図の可変オリフィス55は、この時点において閉鎖され
る。同時に半径方向内孔91と溝孔99との連通は最大
量に近づき、7141図の可変オリフィスS9は殆んど
全開される。第1O図に示すように、溝孔99はまた流
入ポート33の圧力をもつ流体を含む半径方向内孔93
と連通し始め、可変オリフィスs7は依然として閉鎖さ
れたままである。
弁スプール7sがgto図に示す位置にあると赤、負荷
信号路S1の負荷信号& −) 411にあられれる負
荷信号通路は、システム貯留部へ放出されないから、流
出#−) m 7内の圧力と同一である。負荷信号路S
lの圧力は、この時点で流出j−) 87内の負荷圧力
に勢しいから、弁部材17はさらに111図において右
方へ移動されて、流入& −) I IIから過剰流量
7−)2Bへの流量を減少する。
纂11図において、弁スプール75は溝孔99が半径方
向内孔9sと連通し、かつ半径方向内孔91と連通状1
1を維持する位置に回転されている・ゆえに總11図の
位置において、負荷信号−一部49内の流体圧力は、流
出/ −) 117内の圧力と流入$−) 8 B内の
幾分高い圧力との間の値をとる。この負荷信号路!s1
の圧力の増大は、弁部材27をさらに右方へ移動して過
剰流量1− ) 2 易への流量を減じ、同時に流出/
−)28への流量を増大する。スプール75が第115
3に示す位置に向けて移動しさらにこれを越えると、溝
孔99と内孔93との間の連通面積が増大し、第1図の
可愛オリフィス57が開いて行く。同時に溝孔99と内
孔91との間の連通面積は減少し、第1図の可変オリフ
ィス59は閉じて行く。
次に$12図にAイロット弁3Bの最大流量位置が示さ
れている・。811図からスプール7sは、溝孔99が
内孔91との連通から離れる位置に回転されていること
が判り、第1図の可変オリフィス5Gはこの時点で閉じ
られる。同時に溝孔99と半径方向内孔93との間の連
通面積はその鰻大値に近づいて到達し、第1図の可変オ
リフィスa7はこの時点で完全に開かれる。
ゆえに第12図に示す位置において、負荷信号ポート4
9内の流体圧力は、流入/−トR”N内の流体圧力と実
質的に等しく、かつ負荷信号路51とパイロット信号路
53との圧力は実質的に等しい。この結果ばね29は弁
部材27を第1図において最右方へ偏倚し、流入#−)
19から過剰流量ポート21Sへの流通を阻止し、同時
#C流入/−)IIから優先流出/ −ト231へ実質
的に全システム流量を流通させる。
スプール7Sが第8図に示す位置から第12図に示す位
置に漸次回転されると、弁部材27は第1図においてそ
の最左方位置からその最右方位置に順次移動するから、
流量制御弁21はモータ1s用の流量制御弁として作用
することが判る。この発明の1つのll#像は、流量制
御機能を生ぜしめる入力は、比較的小聾のスプール7s
の運動によって生ずることである。スプール7sの回転
に必要とする力は殆んど無視できる程度の大lk8であ
るが、間接的#clIk小流量から最大流量に変化させ
る。この実施例において、スプール7sは直径が約ig
−(”/@in)であるが、この発明により、0M11
mから40〜50gpmの範囲にわたって積置に流量を
制御できる。
第8図乃至第1鵞図に示すスプール75の位置について
再IIt考察すれば、この発明の実施例において、スプ
ール7Isは5つの位置をもつが、第8、第1!因に示
す位置の間で連続的に変動することは明らかである。鵞
たスプール7sが第8、第10.第12図に示す位置に
あるときは、負荷信号路51は静的信号と考えられ、負
荷信号圧力をもつ流体は流動しない。第8図において、
負荷信号は流出?−ト37の圧力にあり、II 12図
において、負荷信号は流入が一部33の圧力にある。し
かしスプール75が第9゜第11図の中間位置にあると
き、負荷信号路s1は動的信号と考えられ、負荷信号圧
力の流体が流動される。99図において、負荷信号圧力
の流体は溝孔99を通って、流出/ −ト8 ’Iから
システム貯留部へ流動する。第11図においてζ負荷信
号圧力の流体は溝孔99を通って、流入/ −ト8 B
から流出−一部37へ流動する。
第14図かられかるように、この発明に係るパイロット
弁36の動作はほぼ非線形である。
しかしAイロット弁35の非線形性を補償するように、
檀々の信号を形づくるように弁スプール75に電気作動
入力を提供することは、機業者の知識の範囲内の事項と
考えられる。換言すれば、システム全体を作業者から見
て線形に見せしめることができる。
本文に説明したこの発明の実施例において、オリフィス
47は固定オリフィスとして示されている。しかし、こ
の発明の範囲内においてオリフィス47の代りに可変オ
リフィスが用いられる。この場合、システムを線形化す
るために、上記成形回路に可変オリフィスの制御装置を
組合わせることができる。望た、1つの方法としてこの
回路用の2つの流量制御装置をもつ可変オリフィスを用
いることもできる。さらに、この発明の範囲内である渥
式の方向制御装置、例えばオン・オフ式ソレノイド弁の
装置を提供することもできる。
この発明を尚業者がこれを実施し得るに足るようにその
IIP#iについて説明した。上述の明細書の説明内容
を就みかっ理解すれば、この発明の種々の改変が機業者
には明らかとなり、これらの改変はすべてそれらがこの
発明の特許請求の範囲内にある限り、この発明に含まれ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る流量制御装愛が配置された液圧
システム概要図、II2図は第1図に略本した/費イロ
ット弁の弁ハウジングの縦断正面図、第3図は第2図の
ものにスプール弁を俟着し、493−3に沿ってとられ
た断面図、第4図は嬉3図の一部の拡大縦断正面図、I
I 6 s第a、11117図は第4図(7,34[−
5,6−6,7−7に沿ってとられた横断平面図、纂8
図乃至縞12図は、前記のものにおける/瘤イロット弁
の作動を示す一部の拡大横断面図、第13図はオリフィ
ス面横対弁変位度のグラフ、$14図は流蓋対弁変位度
のグラフを示す。 11・・・流体源     13・・・モータ16・・
・Iンゾ    17…導 管19・・・流入/−)!
1・・・流量制御弁23・・・流出−−)    26
−j−過剰流量/−)27・・・可動弁部材   31
・・・導 管33・・・流入/−)BB・・・パイロッ
ト弁37・・・流出?−ト   39・・・導 管45
・・・流 路     47・・・オリフィス49・・
・負荷信号$−)at・・・負荷信号路53・・す(イ
ロット信号路  I5・・・可変オ(Jワイス5フ・・
・可変オリフィス   s9・・・可変オリフィス61
−・・弁ハウジング   6m・・・弁内孔SS −・
・給送通路    67・・・負荷通路69・・・負荷
信号通路   71・・・スプール弁78・・・スリー
ブ    74−・弁内孔75・・・スゾール    
79・・・レノ々−90−・・ドレン通路 FIG、  4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 負荷信号路(51)内の圧力の変化に応答して変動
    可能な出力流量をもつ流体源(n)と、流体源に直列に
    接続され、かつオリフィス(47)を有する11 % 
    (31,89) JE−含むシステム用流量制岬装置で
    あって、(a)弁内孔(63)、オリフィスの上流にお
    いて流路と流通する給送通路(65) sオリフィスの
    下流において流路と連通ずる負荷通路(67) 、負荷
    信号路と連通する負荷信号通路(69) 、及びシステ
    ムドレンが流通するドレン通路(90)を有し、給送通
    路、負荷通路、負荷信号通路、及、びドレン通路が弁内
    孔と連通している弁ハウジング(61)と、(b)前記
    弁内孔内に配Wlされ、かつドレンi!A路と負荷信号
    通路との間を流通させると同時に、給送通路及び負荷通
    路の流通を阻止する第1位置、負荷信号通路とドレン通
    路及び負荷通路との間の同時流通を許すと同時に、給送
    通路の流通を阻止する第2位置、負荷信号通路と負荷通
    路との関+R通させると同時lζ、ドレン通路及び給送
    通路の流通を阻止するm3位置、負荷信号通路と負荷通
    路及び給送通路との間−の同時陣通を許すと同時に、ド
    レン通路の流通を阻止する第4位置、及び負荷信号通路
    と給送通路との間を流通させると同時にドレン通路及び
    負荷通路の流連通を阻止する第6位1111f含む積数
    の制御位置をもつ可動弁部材(75)とを臭えているこ
    とを特徴とする流量制御at、; L  ”TJm*@材カ111E1位11カ6gg、第
    3、第4位置を通ってgs位置に移動するとき、流路を
    通る流量か最小流量から最大流量に漸次増大する特許請
    求の範曲第1項記載の流量制御装置。 龜 可動弁部材が負荷信号通路と連続流通する少くとも
    1つの軸方向に延びる溝孔(99)をもつ回転可能なス
    プール(75)を含む特許請求の範囲第2項記載の流量
    制御i1= t 。 也 給送通路、負荷通路、及びドレン通路が軸方向に隔
    たった位置において弁内孔と連通し、給送通路、負荷通
    路及びドレン通路が相互に円周方向に隔った位置に配電
    されている特許請求の範囲第3項記載の流量制御装置。
JP57175235A 1981-10-05 1982-10-05 流量制御装置 Granted JPS5877902A (ja)

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US308347 1981-10-05

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