JPS6217402A - 油圧制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は動力伝達装置に関し、特に掘削機やクレーンな
どを含むアースムーバ−機械器具において見出されるよ
うな、アクチュエータ用の油圧回路に関するものである
。

〔従来の技術〕

米国特許第４，２０１，０５２号においては、アクチュ
エータの要素を反対方向に動かすために入口及び出口と
して交互に機能するよう構成された向かい合った開口を
有するアクチュエータと、負荷検知制御を備え該アクチ
ュエータに流体を供給するための可変容量形ポンプとを
含む、油圧回路制御装置が開示されている。そこではパ
イロット作動されるスプール形のメータイン弁が備えら
れ、これに対してポンプからの流体が供給され、またパ
イロット制御装置がメータイン弁に対してパイロット圧
力で流体を交互に供給して、メータイン弁の方向及び置
換移動量、並びにアクチュエータの方向及び速度を制御
している。また一対のラインがメータイン弁からアクチ
ュエータの各々の開口へと延伸し、パイロット作動され
るメータアウト弁がこのアクチュエータへのラインの各
々と組み合わせられていて、アクチュエータへの当該ラ
インがそこへ加えられるポンプからの圧力流体を有して
いない場合に、アクチュエータから出る流れを制御して
いる。

このような油圧回路においては、圧力補償及びその結果
としての定常流は、メータイン弁のスプールをセンタリ
ングするのに役立つバネ係数を有するハネを流体の力と
共に用いることによって達成されている。しかし圧力補
償の量によっては、圧力降下が通常の負荷検知点から変
化する場合に、流れに変化がもたらされるであろう。

〔発明の解決しようとする問題点〕

殆どの場合、この動作は受は入れることが可能なもので
あり、また操作をする者はアクチュエータの操作にあた
り、そのような流れの変化には気付かないであろう。し
かしながら、幾つかの場合、特にモーターへの適用の場
合には、より多大の正確さが必要とされる。

そこで本発明の目的の一つは、低い費用をもってより正
確な圧力補償を提供するということにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によれば、アクチュエータへのライン中の流体圧
力であって、ポンプからの圧力流体を有しないものがメ
ータイン弁に加えられて、流れを一定に保つために圧力
補償流体の力を助けるセンタリング力を加える。より詳
しく云えば、帰還ピンがメータイン弁のスプールと組み
合わせられており、アクチュエータへのラインからの圧
力であって、そこに加えられたポンプ圧力を有していな
いものがピンの一つに加えられ、メータイン弁のスプー
ル上にセンタリング力を加えて、これが流れを一定に保
つために圧力補償流体の力を助けるのである。

〔従来技術の実施例〕

本発明は米国特許第４，２０１，０５２号に示された如
き油圧制御装置に関するものであり、この文献をここに
参照として取り込むものとする。

第１図を参照すると、そのような油圧装置はアクチュエ
ータ２０を含んでいる。このアクチュエータ２０はここ
では油圧シリンダーとして示されており、ロッド２１を
有し、酸ロッド２１は従来の構造に従った負荷検知制御
を有する可変容量形ポンプ装置２２から供給される油圧
流体によって、反対方向即ち両方向に移動させられる。

この油圧装置はさらに、今説明したようなアクチュエー
タの移動の方向を制御するためにパイロット圧力を弁装
置２４に向ける、手動操作される制御装置２３を含んで
いる。ポンプ２２からの流体は、ライン２５及び通路２
６からメータイン弁２７へと向けられ、メータイン弁２
７は油圧流体の流れを制御しまたアクチュエータ２０の
一方又は他方の端部に向けるように機能する。メータイ
ン弁２７はここに説明されている形では、その両端へ通
ずるライン２８及び２９並びに通路３０及び３１を介し
て、制御装置２３によってバイロフト圧力制御されてい
る。弁の移動方向に応じて、油圧流体は通路３２又は３
３を通ってアクチュエータ２０の一端又は他端へと達す
る。

この油圧装置はさらに、通路３２及び３３においてアク
チュエータの各々の端部と組み合わせられたメータアウ
ト弁３４及び３５を有している。これらのメータアウト
弁は、ここに説明されている形では、ポンプから油圧流
体が流れて来ていない方のアクチュエータの端部から、
タンク通路３６へと流体の流れを制御する。

この油圧装置はまた、バネ負荷されたポペット弁３７及
び３８をライン３２及び３３に有し、ライン３２及び３
３をタンク通路３６へと開くよう構成されバネ負荷され
たキャビテーション防止弁３９及び４０を含んでいる。

加えて、ここに説明する形では、バネ負荷されたポペッ
ト弁４１及び４２が、メータアウト弁３４及び３５の各
々と組み合わせられている。オリフィス４９を有する漏
出ライン４７が通路３６からメータアウト３４及び３５
へ、そしてチェック弁７７を介してパイロット制御ライ
ン２８及び２９へと延伸している。

この装置はさらにまた、戻りライン即ちタンクラインと
組み合わせられた背圧弁４４を含んでいる。背圧弁４４
は、負荷のオーバーラン又は低下がアクチュエータの駆
動を低下させるような場合に、キャビテーションを最小
にするように機能する。ポンプ充填リリーフ弁４５が、
ポンプ２２の入力規格を越える過剰の流れを取り、これ
を背圧弁４４に加えてアクチュエータで利用される流体
を補充するようになっている。

第２図を参照すると、メータイン弁２７はスプール５Ｉ
が配置されたボア５０を有し、パイロット圧力がない場
合にはスプール５１はバネ５２によって中立位置に維持
される。通常、スプール５１は圧力のかかった通路２６
から通路３２又は３３への流れを阻止する。パイロット
圧力が通路３０又は３１に加えられた場合、メータイン
弁のスプール５１は、パイロット圧力とバネ負荷と流体
圧力との間に力の均衡が存在するようになるまで、圧力
の加わっている方向へと移動する。この移動方向は、通
路３２又は３３のいずれが通路２６からの圧力下にある
流体を提供されるかを決定する。

第３図を参照すると、メータアウト弁３４のみが示され
ているが、これはメータアウト弁３４と３５とは各々同
一構造を有しているので、明確化のためにこのようにし
たものである。メータアウト弁３４は、ポペット６１が
配置されるボア６０を含んでいる。ポペット６１は、該
ボベフト内の室６３へと延伸する通路６２と、タンク通
路３６への一つ又はそれ以上の通路６４を含んでいる。

バネ６６の作動の下に、通常は軸６５が室６３と通路６
４との間の連結を閉じている。室６３の圧力は通路３２
の圧力と等しくなり、その結果生ずる力の不均衡はポペ
ット６１を着座させたままとする。この弁はさらに、軸
６５を取り囲みバネ６８によって第３図の右方へと弾性
的に付勢されるピストン６７を含んでいる。制御装置２
３からのパイロットライン２８は、ピストン６７に抗し
て作用する室７０へと、通路６９を介して延伸する。パ
イロット圧力が通路２８に加えられると、ピストン６７
は第３図で見て左方へと動かされ、軸６５を左へ動かし
、通路６４を介して室６３がタンク通路３６へと通るよ
うにする。その結果の力の不均衡はポペット６１を左へ
と動かし、通路３２をタンク通路３６へと連絡する。

従って、メータイン弁を開く方向を決定するように機能
するのと同じパイロット圧力が、適当なメータアウト弁
を決定しまたその開放を制御して、アクチュエータの流
体がタンク通路に戻って来れるようにすることが看取さ
れるであろう。

第４図を参照する。各々のメータアウト弁はこれに組み
合わせられバネ負荷されたバイロフトスプール７１を有
し、このパイロットスプールは、通路３２の負荷圧力が
所定の値を越えた場合に機能して、通路３２から制御オ
リフィス６２を介してタンク通路３６へ、そして中間通
路７３を介しての流路を開放する。この漏出流はポペッ
ト弁６１の図面で見て左端への圧力及び閉鎖力を減少し
、ポペット弁６１が左の方へ動くことを許容して、通路
３２から戻りライン即ちタンク通路３６への流れを行わ
しめる。圧力が急上昇した場合のオーバーシュートを防
止するために、オリフィス７２及びこれに関連する室７
２ａが設けられており、ポペット弁７１の左端に対する
圧力の結集に遅れが生ずるようにしている。その結果、
ポペット弁７１と６１はそのうちに開放し、これによっ
て圧力上昇率を制御し、オーバーシュートを最小限とす
る。

エネルギーを吸収する負荷の場合、制御装置２３がアク
チュエータ２０を所定の方向に作動させるために動かさ
れた時に、ライン２８及び通路３０を介して加えられた
パイロット圧力はメータイン弁のスプールを図面で右方
向に動かして、圧力下にある油圧流体が通路３３を介し
、ポペット弁３８を開放してアクチュエータ２０の入口
Ｂまで連続して流れるようにする。同じパイロット圧力
はメータアウト弁３４にも加えられ、アクチュエータ２
０の端部Ａから戻りライン即ちタンク通路３６への流体
の流れを行わしめる。

制御装置２３が、例えば負荷のオーバーラン又は低下の
ために、アクチュエータを作動するように動かされる場
合、該制御装置２３はパイロット圧力がライン２８に加
えられるようにして動かされる。メータアウト弁３４は
パイロット圧力の影響の下に、メータイン弁２７よりも
前に開放する。そしてアクチュエータ上の負荷は、アク
チュエータの開口Ａを介して、メータアウト弁３４を通
過して戻りライン即ちタンク通路３６へと、油圧流体を
押し進める。同時に、ポペット弁たるキャビテーション
防止弁４０が開放されて、流体の幾らかが開口Ｂを介し
てアクチュエータの他端へと戻ることを許容し、これに
よってキャビテーションを防止する。このようにして、
流体はメータイン弁２７を開放することなく、またポン
プからの流体を使用することもなく、アクチュエータの
他端へと供給されるのである。

フロート位置を得るために、制御装置２３はバイパスさ
れ、バイロフト圧力がパイロットライン２８及び２９の
両方に加えられる。このことは、例えば図示しないソレ
ノイド作動弁を使用することによって達成される。ソレ
ノイド弁は付勢された時に制御装置２３をバイパスし、
流体をバイロフトポンプ７６からライン２８及び２９に
直接加えて、両方のメータアウト弁３４を開放させ、こ
れによってアクチュエータの両端がタンク圧力を受ける
ようにする。この状況にあっては、本明細書に参照とし
て取り込まれている米国特許−第４．２０１，０５２号
に記載されているように、メータアウト弁は、各々の軸
が完全に移動するように作動され、流体がその両端部の
間で行きつ戻りつするようにさせる。

アクチュエータの端部Ａからの戻り圧力が過剰である場
合、パイロットスプール７１はボペ、７ト弁６１を開放
するように機能し、それによって増加した圧力を補償す
ると共に、アクチュエータの他端へと延伸する通路に延
びているキャビテーション防止弁４０の開口を介して、
アクチュエータ２０へのさらなる流れを許容する。

バネの力を変化させ、またメータイン弁２７及びメータ
アウト弁３４と３５の領域すなわちランドを変化させる
ことにより、これらの弁の間の夕イミノジを制御するこ
とができる。従って例えば、メータアウト弁がメータイ
ン弁に先行するようにタイミングが８周節されたとする
と、アクチュエータが駆動されている場合には、メータ
イン弁が流れ及び速度を制御する。オーバーホール負荷
を伴うような配置においては、負荷により生成された圧
力が、メータアウト弁の制御流及び速度となる。そのよ
うな場合、キャビテーション防止チェック弁３９及び４
０がアクチュエータの供給側へと流体が流れることを許
容し、かくしてオーバーホール負荷モード即ちオーバー
ホール負荷状態において、アクチュエータを満たすため
にポンプ流体が必要でないようにする。

メータアウト弁とメータイン弁の別個の制御という以上
の知識のもとに、特別のアクチュエータの故に遭遇する
ような種類の負荷状態に対応するために、種々の計量配
置を準備することができる。本質的にエネルギー吸収又
は駆動負荷であるような場合、メータアウト弁のバネ及
びランドは、メータアウト弁がメータイン弁が開くより
も前に敏速に開放するように調整される。本質的にオー
バーラン負荷であるような場合には、メータアウト弁は
徐々に、しかしメータイン弁よりは速く開放するように
させられ、かくしてメータアウト弁が主制御を行うよう
にされる。

バイロフトライン２８及び２９の各々の分岐７８におい
ては、メータアウト弁３４及び３５の各々に隣接して、
チェック弁７７が備えられる。チェック弁７７は、比較
的温かい流体が通路３６の高いタンク圧力から漏出する
ことを得さしめ、またこれが、パイロットライン２８及
び２９に何のバイロフト圧力も加えられていない場合に
、該バイロフトライン２８及び２９を介して制御装置２
３及び流体のりザーバへと戻るように循環することを許
容する。パイロットラインにパイロット圧力が加えられ
ている場合、各々のチェック弁７７は閉鎖して、パイロ
ット圧力をタンクの圧力から切り離す。

複数のアクチュエータを制御するように連続して設けら
れる弁装置２４の一つにおける最大の負荷圧力を検知し
、その最大の圧力を負荷検知可変容量形ポンプ２２へと
加えるために、次の構成がなされている。即ち各々の弁
装置２４は、ライン８１を介して隣接するアクチュエー
タからの負荷圧力を受けるシャトル弁８０へと延びるラ
イン７９を含んでいる。シャトル弁８０は二つの内どち
らの圧力が高いかを検出し、その圧力をライン８３を介
してシャトル弁８２に加えるように移動する。ライン８
４が通路３２からシャトル弁８２へと延伸している。シ
ャトル弁８２は、どちらの圧力が高いかを検出し、より
高い圧力をポンプ２２に加えるように移動する。このよ
うに、連続して設けられた弁装置の各々はシャトル弁８
０及び８２を組み込んでおり、これらのシャトル弁は各
弁装置内の圧力を隣接する弁装置の負荷圧力と比較し、
より高い圧力を連続して設けられた内の隣接する弁装置
に伝達し、最終的には最高の負荷圧力をポンプ２２に加
える。

負荷検知システムを備えること、及び二つの負荷降下チ
ェック弁たるポペット弁３７及び３８を備えることは、
中立位置にあるメータイン弁に対して漏出口を提供する
ことになる。これによって負荷検知ラインにオリフィス
が必要でないようになり、かくして検知ラインに圧力が
結集する際に負荷からの流れを許容する作動の間に、馬
力の消失がないようにする。また、他のアクチュエータ
が作動されているならば、シリンダーのドリフトは生じ
ない。さらに、負荷降下チェック弁たるポペット弁３７
及び３８はスプール５Ｉとボア５０との間の精密な公差
の必要性を除去する。

このような油圧回路においては、圧力補償及びこれから
生ずる一定の流れは、メータイン弁のスプールをセンタ
リングするようなバネ係数との対比において流体の力を
用いることによって達成されている。しかし圧力補償の
量によっては、圧力降下が通常の負荷検知点から変化す
る場合に、流れに変化を生じさせてしまう。

多（の場合、このような動作は受容できるものであり、
操作をする者はアクチュエータを操作するに当たり、こ
のような流れの変化に気付かないであろう。しかしなが
ら幾つかの場合には、特にモーターへの適用の場合には
、さらなる正確さが必要とされるのである。

〔本発明による実施例〕

本発明によれば、アクチュエータへのライン中の流体圧
力であって、ポンプからの圧力流体を受けていないもの
がメータイン弁に加えられて、流れを一定に維持する圧
力補償流体の力を助けるための、センタリング力を加え
る。

第５図を参照すると、負荷降下チェック弁たるポペット
弁３７及び３８は取り除かれている。メータイン弁のス
プール５１ａには、スプール５１ａの両端部で軸方向室
９１ａ及び９１ｂ内を摺動するピン９Ｑａ及び９０ｂが
設けられている。軸方向室９１ａ及び９１ｂはスプール
２７ａの半径方向の開口９２ａ及び９２ｂによって、ア
クチュエータの二つのシリンダポートＡ及びＢに連結さ
れている。

軸方向の通路９３ａが軸方向室９１ａと９１ｂを結合し
ている。半径方向の負荷検知漏出通路９４ａ及び９４ｂ
が、半径方向の開口９２ａ及び９２ｂよりも軸方向外方
で、スプールに設けられている。

メータイン弁のスプール２７ａが中立位置にある場合、
ボートＡ又はＢのいずれにあるどのような圧力も、開口
９２ａ又は９２ｂを介してピン９０ａ又は９０ｂ上に作
動し、これらを外方へと押しやる。かくして負荷圧力を
、負荷検知漏出通路９４ａ又は９４ｂ、ライン２８又は
２９、及び制御装置２３を介してタンクへと戻す。

バイロフト圧力によりメータイン弁のスプール２７ａを
例えば図面で左へと移動させると、流れは入口通路２６
からシリンダボートＡへと方向付けられ、開口９２ａは
閉じられて、ピン９０ａ及び９０ｂの両者はシリンダボ
ートＢの圧力を受けるようになる。パイロット圧力は負
荷を駆動するシリンダボートＢの圧力よりも常に高いこ
とから、ピン９０ｂはメータイン弁のスプール２７ａの
底部に保持される。しかしボートＢにおける圧力はピン
９０ａ上に作用し、これを端部キャンプまで外方へと押
しやる。シリンダボートＢの圧力は、一定のパイロット
圧力に関しては流れに比例する。なぜならタンクに対す
るメータアウト弁の計量領域即ちランドの領域は一定だ
からである。センタリング力はかくしてメータイン弁の
スプール２７ａ上に働き、流れを一定に維持するために
圧力補償流体の力を助ける。メータイン弁のスプールを
横切る大きな圧力降下によって流れが増大した場合には
、メータアウト弁３５を越えての圧力降下も亦増大する
。なぜならランドは一定だからである。この増大した圧
力はピン９０ａ上に作用し、メータイン弁のスプールを
センタリングし、かくして流れを減少せしめて常に実質
的に一定であるようにするものである。

第６図を参照すると、従来の油圧制御装置においての、
流れに対するメータイン弁のスプールの圧力降下につい
ての一連の曲線から、流れが第７図のもの、即ち本発明
を実施した油圧制御回路の曲線で示されたもののように
は一定でないことが看取されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の油圧装置を示す概略図、第２図は第
１図の装置に用いられるメータイン弁を示す概略図、第
３図は第１図の装置に用い−られるメータアウト弁を示
す概略図、第４図はポートリリーフ弁とメータアウト弁
を示す概略図、第５図は本発明を実施した油圧装置の部
分的な概略図、第６図は従来技術の油圧装置の流れ対配
送圧力を示す曲線のグラフ、第７図は本発明を実施した
油圧装置の流れ対配送圧力を示す曲線のグラフである。 ２０・・・アクチュエータ　　２２・・・ポンプ２３・
・・パイロット制御装置　　２４・・・弁装置２７・・
・メータイン弁　　２７ａ・・・スプール２８．２９・
・・パイロット制御ライン３４　、３５・・・メータア
ウト弁　　３６・・・タンク通路３９、４０・・・キャ
ビテーション防止弁５１ａ・・・スプール　　９０ａ　
、　９０ｂ・・・ピン９１ａ、　９１ｂ・・・軸方向室 ９２ａ、９２ｂ・・・半径方向開口　　９３ａ・・・通
路９４ａ、９４ｂ・・・負荷検知漏出通路出願人代理人
　　　古　谷　　　馨 同　　　溝部孝彦 同　　　古谷　聡 ＦＩ３．５ 夕４Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アクチュエータ要素を反対方向に動かすために入口
   及び出口として交互に機能するように構成された向かい
   合った開口を有する油圧アクチュエータ（２０）と、 前記アクチュエータに流体を供給するポンプ（２２）と
   、 前記ポンプ（２２）からの流体が供給されるメータイン
   弁（２７）と、 前記メータイン弁はパイロット制御されていることと、 前記メータイン弁（２７）の移動方向を制御するために
   、前記メータイン弁（２７）に対してパイロット圧力で
   流体を交互に供給するパイロット制御装置（２３）と、 前記ポンプからの圧力流体を有していない一つのライン
   において、前記アクチュエータから前記メータイン弁へ
   と、流れを一定に維持するため圧力補償流体の力を助け
   るセンタリング力を加える方向に圧力をもたらす装置、 とからなる油圧制御装置。 ２　前記圧力をもたらす装置は前記メータイン弁（２７
   ）を含み、前記メータイン弁は、 パイロット圧力により作動されるよう構成されたスプー
   ル（５１）と、 前記スプールを中立位置へとセンタリングするよう構成
   されたバネと、 前記スプールは通路（９３ａ）によって連結された少な
   くとも一つの軸方向室（９１ａ）をその中に有している
   ことと、 前記軸方向室（９１ａ）の各々で摺動する少なくとも一
   つのピン（９０ａ）と、 前記スプールの前記通路は前記軸方向室と前記ラインと
   の間で前記アクチュエータへの連絡を提供していること
   からなる、特許請求の範囲第１項記載の油圧制御装置。 ３　前記通路は半径方向の開口を含んでいる、特許請求
   の範囲第２項記載の油圧制御装置。 ４　前記スプールに負荷検知漏出通路（９４ａ）を含み
   、該通路は前記メータイン弁スプールが中立位置にある
   場合、どのような負荷圧力も前記半径方向の開口を介し
   て作用して前記ピンを軸方向外方へと押しやり且つ前記
   負荷検知漏出通路を介して負荷圧力を漏出するするよう
   に前記ピンと組み合わせられている、特許請求の範囲第
   ３項記載の油圧制御装置。 ５　前記スプールは前記の軸方向室に向かい合う第二の
   軸方向室（９１ｂ）を有している、特許請求の範囲第１
   項から第４項のいずれかに記載の油圧制御装置。 ６　前記第二の軸方向室中の第二のピン（９０ｂ）と、
   該第二のピンと組み合わせられた第二の半径方向の開口
   及び負荷検知漏出通路（９４ｂ）とを含む、特許請求の
   範囲第５項記載の油圧制御装置。