JP3182398B2 - 案内電磁制御バルブおよび同バルブを使用する液圧制御装置 - Google Patents

案内電磁制御バルブおよび同バルブを使用する液圧制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は案内動作型液圧バル
ブに関し、特に、複数の安全バルブに沿って液圧バルブ
を内蔵した液圧制御装置に関する。
【0002】
【従来技術】建設機械類は液圧シリンダとピストンの構
成により動作する可動部材を持っている。シリンダはピ
ストンにより2つの内部チャンバに分割され、一方のチ
ャンバに加圧された作動油を選択的に供給するとピスト
ンを対応する方向に移動させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】シリンダに作動油を供
給する場合、典型的には、米国特許第5,579,64
2号に記載されたバルブのような手動バルブにより制御
される。この種のバルブでは、手動操作者のレバーはバ
ルブ内のスプールに機械的に接続される。バルブ内の空
洞に対する種々の位置にスプールを動かすことにより加
圧された作動液をポンプからシリンダチャンバの一つに
流し、他のチャンバから排出することができる。スプー
ルが動く程度を変えることにより、関連したチャンバへ
の流量を変更でき、ピストンを比例的に異なる速さで移
動させることが可能である。
【0004】建設機械に対する最近の傾向は手動で動作
する液圧バルブから電気的に制御される装置およびソレ
ノイド(電磁)バルブを使用することである。この種の
制御は、制御バルブを運転台に配置する必要がないの
で、液圧配管工事を簡略化する。この技術への変更によ
り各種の機械機能の制御をコンピュータ化することを容
易にしている。
【0005】作動液の流れを制御し、電機子をバルブを
開口する方向に移動させる電磁コイルを採用しているソ
レノイドバルブは良く知られている。電機子またはバル
ブ部材はバネで負荷を与えられており、電流がソレノイ
ドコイルから除去されるとバルブが閉鎖される。その結
果、ソレノイドは液圧シリンダを制御された速度で上昇
および下降させるために2方向に同じ割合の動きを要求
する標準バルブスプールを動作させるために通常使用さ
れない。
【0006】従って、米国特許第4,276,781号
に開示されたような駆動される各シリンダチャンバ用の
一対のソレノイド動作型バルブを利用した装置が案出さ
れた。このシリンダチャンバ用に、一方のソレノイドバ
ルブはポンプによる加圧された流体の供給を制御してピ
ストンを一方向に移動させ、他方のソレノイドバルブは
チャンバからタンクに流体を排出するために交互に開口
して、ピストンを反対方向に移動させる。このようにし
て、もし両シリンダチャンバを駆動する場合、4個のソ
レノイドバルブが必要とされ、さらに2個の供給バルブ
と2個のドレインバルブが必要とされる。
【0007】ピストンに対する過大な負荷または装置内
で発生した圧力が性能に悪影響しないことまたは安全性
の問題を生じさせないことを確保するために、逆止バル
ブと圧力開放バルブを上述の制御装置に追加する必要が
ある。従って、通常の装置は比較的大きい物理的な構造
を可能にする多数の分離したソレノイドバルブと安全バ
ルブ付きの搭載ブロックを内蔵している。
【0008】本発明の目的は、作動液の流れを比例的に
制御する電磁動作型案内バルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、案内バルブ用の圧力平衡機構を提
供することにある。本発明の更に他の目的は、複数の逆
止バルブを電磁動作型バルブに内蔵して、分離した複数
の逆止バルブを不要し、液圧制御装置のサイズを減少さ
せることが可能な構造体を提供することにある。本発明
のさらに他の目的は、複数の一体型補償逆止バルブおよ
び負荷検知装置付きの電磁動作型案内バルブを提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】これらとその他の目的は
流入通路と流出通路を画成する本体を有する案内動作型
制御バルブを含む装置により応じられる。本発明によれ
ば、案内動作型制御バルブが流入通路と流出通路を画成
する本体と前記流入通路と前記流出通路間の流体の流れ
を制御するために前記本体内のバルブシートを選択的に
係合する主バルブポペットと前記主バルブポペットを隔
てて前記バルブシートから離間した側に設けられた制御
チャンバとからなる案内動作型制御バルブにおいて、前
記主バルブポペット内に設けられ、前記制御チャンバに
開口し、前記流入通路と通じる内部端部を有する圧力平
衡開口部と前記主バルブポペット内に設けられ、前記流
入通路と前記制御チャンバ間に延在する流入区画と、前
記制御チャンバと前記流出通路間に中間チャンバを介し
て延在する流出区画からなる案内通路と前記本体内に設
けられ、前記制御チャンバと前記流出区画間の連通を選
択的に封鎖する案内ポペットと、前記流出区画からの圧
力で作用する凹部と前記流入区画からの圧力で作用する
端部を有し前記圧力平衡開口部内に延設される圧力平衡
ステムとを備えるポペット本体と前記主バルブポペット
に対して前記案内ポペットを移動させるために動作可能
に結合されたアクチュエータとからなることを特徴とす
る。
【0010】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記案内ポペットは流体が前記案内ポペットの両側間に
流れる通路を有することを特徴とする。
【0011】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記アクチュエータは前記案内ポペットを動作させる電
機子を有するソレノイドであることを特徴とする。
【0012】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記アクチュエータはソレノイドからなり、前記ソレノ
イドが電磁コイルと;前記電機子内で受けられる案内ポ
ペットを有する前記電磁コイル内の環状電機子と;前記
電機子に対して前記案内ポペットを押しつけるバネと;
からなることを特徴とする。
【0013】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記本体が負荷感知流入部を有し、さらに前記流入通路
からの圧力を超える前記負荷感知流入部の圧力に応答し
て、前記流入通路と前記流出通路間の流体の連通を閉鎖
する前記本体内に設けられた圧力補償器からなることを
特徴とする。
【0014】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記流入通路と前記流出通路間の流体連通が閉鎖する位
置に向かって前記圧力補償器を押しつけるバネを更に有
することを特徴とする。
【0015】本発明の案内動作型制御バルブは更に前記
負荷感知流入通路と前記流出通路間に延在する負荷感知
通路と;前記負荷感知流入部の圧力が前記流出部の圧力
より大であると、前記負荷感知通路を閉鎖するバルブと
からなることを特徴とする。
【0016】本発明の案内動作型制御バルブにおいて、
前記本体が負荷感知流入部を有し、さらに前記流入通路
からの圧力を超える前記負荷感知流入部の圧力に応答し
て前記流入通路と前記流出通路間の流体の連通を閉鎖す
るように前記バルブ内に設けられた補償逆止バルブポペ
ットを有することを特徴とする。
【0017】本発明において、案内動作型制御バルブが
前記負荷感知流入部と前記流出通路間の前記補償逆止バ
ルブポペット内に延在する負荷感知通路と;前記負荷感
知流入部の圧力が前記流出通路の圧力以上であると前記
負荷感知通路を閉鎖するバルブを更に有することを特徴
とする。
【0018】本発明において、案内動作型制御バルブが
前記本体に結合され、前記流出通路から前記流入通路に
流れる作動液を制限する逆止バルブをさらに有すること
を特徴とする。
【0019】本発明において、案内動作型制御バルブが
前記本体の周囲に配置され、前記流出通路を閉鎖して作
動液が前記流出通路から前記流入通路に流れるのを制限
する逆止バルブを更に有することを特徴とする。
【0020】本発明において、案内動作型制御バルブが
前記本体内に設けられ、前記逆止バルブに作用する外力
に応答して、前記流入通路と前記流出通路間の流体連通
を閉鎖する逆止バルブをさらに有することを特徴とす
る。
【0021】本発明において、案内動作型制御バルブ
が、前記本体内に設けられ、前記流出通路の圧力以上で
ある前記逆止バルブに作用する外圧に応答して、前記流
入通路と前記流出通路間の流体連通を閉鎖する逆止バル
ブを有することを特徴とする。
【0022】本発明において、案内動作型制御バルブが
前記流入通路と前記流出通路間に流体を連通させる位置
に前記逆止バルブポペットを押しつけるバネを更に有す
ることを特徴とする。
【0023】液圧制御バルブアセンブリがポンプ供給通
路と、タンク通路と、作用口とを有する分配ブロック
と;第1及び第2案内動作型制御バルブとからなり、前
記第1及び第2案内動作型制御バルブの各々が、(a)
バルブシートを介在して流入通路と流出通路を画成する
本体と;(b)前記流入通路と前記流出通路間の流体の
流れを制御するために前記バルブシートを選択的に係合
させ、前記バルブシートから離間した側に設けられた前
記本体内の制御チャンバを形成する主バルブポペット
と;(c)前記主バルブポペット内に設けられ、前記制
御チャンバに開口し、前記流入通路と通じる内部端部を
有する圧力平衡開口部と;(d)前記主バルブポペット
内に設けられ、前記流入通路と前記制御チャンバ間に延
在する流入区画と、前記制御チャンバと前記流出通路間
に中間チャンバを介して延在する流出区画からなる案内
通路と;(e)前記制御チャンバと前記流出区画間の連
通を選択的に封鎖する案内ポペットと、前記流出区画か
らの圧力で作用する凹部と前記流入区画からの圧力で作
用する端部を有し前記圧力平衡開口部内に延設される圧
力平衡ステムとを備えるポペット本体と;(f)前記主
バルブポペットに対して前記案内ポペットを移動させる
ために動作可能に結合されたアクチュエータとを有し、
前記第1案内動作型制御バルブは前記ポンプ供給通路と
連通する流入通路と前記作用口と連通する流出通路を有
する前記分配ブロックに搭載され、かつ前記第2案内動
作型制御バルブは前記作用口と連通する流入通路と前記
タンク通路と連通する流出通路を有する前記分配ブロッ
クに搭載されることを特徴とする。
【0024】本発明の液圧制御バルブアセンブリにおい
て、前記分配ブロックがさらに負荷感知通路を有し;か
つ前記第1案内動作型制御バルブがさらに前記負荷感知
通路と通じる前記本体内に設けられ、前記流入部の圧力
を超えた負荷検知圧力に応答して前記流入部と前記流出
部間の流体の連通を閉鎖する圧力補償器からなることを
特徴とする。
【0025】本発明の液圧制御バルブアセンブリにおい
て、前記第1および第2案内動作型制御バルブのアクチ
ュエータが前記案内ポペットを動作させる電機子を有す
るソレノイドであることを特徴とする。
【0026】本発明の液圧制御バルブアセンブリにおい
て、前記分配ブロックがさらに負荷感知通路を有し;か
つ前記第1案内動作型制御バルブがさらに前記負荷感知
通路と通じる前記バルブ本体内に設けられ、前記流入部
の圧力を超えた負荷検知圧力に応答して前記流入部と前
記流出部間の流体の連通を閉鎖する補償逆止バルブポペ
ットからなることを特徴とする。
【0027】本発明において、液圧制御バルブアセンブ
リが前記負荷感知通路と前記流出部間の前記補償逆止バ
ルブポペット内に延在する負荷感知チャンネルと;前記
負荷感知通路の圧力が前記流出部の圧力以上になると前
記負荷感知チャンネルを閉鎖するバルブとをさらに有す
ることを特徴とする。
【0028】本発明の液圧制御バルブアセンブリにおい
て、前記第2案内動作型制御バルブがさらに前記本体内
に設けられ、前記作用口の圧力が前記タンク通路の圧力
を超えると前記流出部から前記流入部に作動液が流れる
のを防止する逆止バルブからなることを特徴とする。
【0029】本発明において、液圧制御バルブアセンブ
リが、ポンプ供給通路と、タンク通路と、負荷感知通路
と、第1作用口と、第2作用口とを有する分配ブロック
と;第1及び第2案内動作型供給バルブと;第1及び第
2案内動作型復帰バルブとからなり、前記第1及び第2
案内動作型供給バルブの各々が、(a)第1バルブシー
トを介在して第1流入通路と第1流出通路を画成する第
1本体と;(b)前記第1流入通路と前記第1流出通路
間の流体の流れを制御するために前記第1バルブシート
を選択的に係合させ、第1主バルブポペットを隔てて前
記第1バルブシートから離間した側に設けられた前記第
1本体内の第1制御チャンバを形成する第1主バルブポ
ペットと;(c)前記第1主バルブポペット内に設けら
れ、前記第1制御チャンバに開口し、前記第1流入通路
と通じる内部端部を有する第1圧力平衡開口部と;
(d)前記第1主バルブポペット内に設けられ、前記第
1流入通路と前記第1制御チャンバ間に延在する第1流
入区画と、前記第1制御チャンバと前記第1流出通路間
に第1中間チャンバを介して延在する第1流出区画から
なる第1案内通路と;(e)前記第1制御チャンバと前
記第1流出区画間の連通を選択的に封鎖する第1案内ポ
ペットと、前記第1流出区画からの圧力で作用する第1
凹部と前記第1流入区画からの圧力で作用する端部を有
し前記第1圧力平衡開口部内に延設される第1圧力平衡
ステムとを備える第1ポペット本体と;(f)負荷感知
通路と連通する前記第1本体に設けられ、前記第1流入
通路からの圧力を超えた前記負荷感知通路の圧力に応答
して、前記第1流入通路と前記第1流出通路間の流体の
連通を閉鎖する圧力補償器と;(g)前記第1案内ポペ
ットを移動させるために動作可能に結合された第1アク
チュエータとからなり;前記第1案内動作型供給バルブ
は前記ポンプ供給通路と連通する第1流入通路と前記第
1作用口と連通する第1流出通路を有する前記分配ブロ
ックに搭載され、かつ前記第2案内動作型供給バルブは
前記ポンプ供給通路と連通する第1流入通路と前記第2
作用口と連通する第1流出通路を有する前記分配ブロッ
クに搭載され、前記第1及び第2案内動作型復帰バルブ
の各々が、(h)第2バルブシートを介在して第2流入
通路と第2流出通路を画成する第2本体と;(i)前記
第2流入通路と前記第2流出通路間の流体の流れを制御
するために前記第2バルブシートを選択的に係合させ、
第2主バルブポペットを隔てて前記第2バルブシートか
ら離間した側に設けられた前記第2本体内の第2制御チ
ャンバを形成する第2主バルブポペットと;(j)前記
第2主バルブポペット内に設けられ、前記第2制御チャ
ンバに開口し、前記第2流入通路と通じる内部端部を有
する第2圧力平衡開口部と;(k)前記第2主バルブポ
ペット内に設けられ、前記第2流入通路と前記第2制御
チャンバ間に延在する第2流入区画と、前記第2制御チ
ャンバと前記第2流出通路間に第2中間チャンバを介し
て延在する第2流出区画からなる第2案内通路と;
(l)前記第2制御チャンバと前記第2流出区画間の連
通を選択的に封鎖する第2案内ポペットと、前記第2流
出区画からの圧力で作用する第2凹部と前記第2流入区
画からの圧力で作用する端部を有し前記第2圧力平衡開
口部内に延設される第2圧力平衡ステムとを備える第2
ポペット本体と;(m)前記第2本体に結合され、第1
または第2作用口の圧力が前記タンク通路の圧力を超え
ると前記第2流出通路から前記第2流入通路に流れる作
動油を制限する逆止バルブと;(n)前記第2案内ポペ
ットを移動させるために動作可能に結合された第2アク
チュエータとからなり;前記第1案内動作型復帰バルブ
は前記第1作用口と連通する第2流入通路と前記タンク
通路と連通する第2流出通路を有する前記分配ブロック
に搭載され、かつ前記第2案内動作型復帰バルブは前記
第2作用口と連通する第2流入通路と前記タンク通路と
連通する第2流出通路を有する前記分配ブロックに搭載
されることを特徴とする。
【0030】本発明の液圧制御バルブアセンブリにおい
て、前記圧力補償器が前記第1本体に設けられ、前記負
荷感知通路と前記第1流出通路間に延在する負荷感知チ
ャンネルを有する補償逆止バルブポペットと;前記負荷
感知通路の圧力が前記第1流出通路の圧力以上であると
前記負荷感知チャンネルを閉鎖するバルブとからなるこ
とを特徴とする。
【0031】
【作用】流入通路と流出通路を画成する本体を有する案
内動作型制御バルブを含む装置において、制御バルブは
流入通路と流出通路間の流体の流れを制御するために、
ハウジング内のバルブシートを選択的に係合させる主バ
ルブポペットと、バルブシートから離間した主バルブポ
ペットの側の制御チャンバとを有する。
【0032】案内動作型制御バルブは主制御バルブポペ
ットに開口部を形成することにより改善され、この開口
部は制御チャンバに開口し、流体が入力通路と通じる内
端を有する。案内通路は主バルブポペット内に形成さ
れ、流入通路と制御チャンバ間に延在する流入区画と、
流出通路と制御チャンバ間に中間チャンバを介して延在
する流出区画に分割される。ポペット本体は制御チャン
バと流出区画間の連通を選択的に封鎖する案内ポペット
と、開口部内に延設される圧力平衡ステムを有する。こ
の圧力平衡ステムは流出区画の圧力により作用する凹部
および、流入区画の圧力により作用する端部を有する。
アクチュエータは動作可能に結合され、ポペットバルブ
を主バルブポペットに対して移動させる。
【0033】制御バルブの一実施例は本体内に負荷感知
流入口と、流入通路からの圧力を超える負荷感知流入口
圧力に応答して、流入口と流出口間流体が通じるのを閉
鎖するために本体に設けられた圧力補償器とを有する。
このバルブ機構は、圧力が負荷感知入力の圧力以上であ
る場合に、作用圧力を負荷感知流入口と連通させる。さ
らにこの実施例では、本体に結合され、流入口通路がよ
り高い圧力である場合流出通路から流入通路へ作動液が
流れるのを制限する逆止バルブを使用している。
【0034】別の実施例では、本体に結合され、流出口
通路の圧力が流入口通路の圧力を超えると、作動液が流
出口通路から流入口通路に流れるのを制限する逆止バル
ブを使用している。
【0035】液圧アクチュエータを動作させるためにい
くつかの案内動作型制御バルブ内蔵した液圧制御バルブ
アセンブリも記載される。
【0036】
【実施例】まず図1を参照すると、供給バルブ10は作
動液分配ブロック12内に搭載され、延在する縦導孔1
6を持った円筒型バルブ本体14から構成される。バル
ブ本体14は縦導孔16と通じる横流入通路18を有す
る。横流出通路20はバルブ本体14を介して延在し、
流入通路18と流出通路20間の中間チャンバ21を画
成する縦導孔16と連通する。流入通路18が中間チャ
ンバ21に開口するようにバルブシート22が形成され
る。
【0037】主バルブポペット24は縦導孔16内に摺
動可能に位置決めされ、バルブシート22と係合して流
入通路18と中間チャンバ21間の流体の流れを選択的
に制御する。主バルブポペット24は流入通路18と流
出通路20間に案内通路30を有し、案内通路30が流
入区画26、流出区画32、縦導孔16の制御チャンバ
28に小分割される。流入区画26は流入通路18か
ら、主バルブポペット24を隔てて中間チャンバ21の
反対側にある制御チャンバ28に延在する。流出区画3
2は制御チャンバ28から中間チャンバ21に延在す
る。具体的には、流出通路は主バルブポペット24の中
央に設けられた圧力平衡開口部34を介して制御チャン
バ28に開口する。
【0038】主バルブポペット24の動きはソレノイド
コイル38、電機子42、案内ポペット44からなるソ
レノイド36により制御される。ソレノイドコイル38
は縦導孔16の一端で受けられバルブ本体14で固着さ
れた端部板40により正しく保持される。非磁性体の管
41がソレノイドコイル38に受けられ、この管内の環
状電機子42が主バルブポペット24に突出している。
ソレノイドコイル38を通電して発生した電磁界に応答
して、電機子42が管41内を摺動する。
【0039】案内ポペット44は環状電機子42の導孔
内に設けられ、端部板40内の開口部にはめ込まれた調
整ピストン48と係合する主バネ46により電機子の一
端に向けて偏倚されている。ソレノイドコイル38の非
通電状態において、主バネ46が電機子42の導孔内の
肩部50に対して案内ポペット44を押しつけることに
より、電機子と案内ポペットを主バルブポペット24に
向けて押しつけている。この状態で、案内ポペット44
の切頭円錐形部45は制御チャンバ28内で流出区画3
2の開口部に当接し、案内通路30の流入区画26と流
出区画32間の連通を閉鎖する。副バネ52は電機子4
2から離間する方向へ主バルブポペット24を押しつけ
ている。案内ポペット44は制御チャンバ28と主バネ
46が設けられた空洞部間に延在する通路54を有し、
流体が制御チャンバ28と空洞部間に流れるのを可能に
する。
【0040】圧力平衡ステム56は案内ポペット44か
ら主バルブポペット24の圧力平衡開口部34に突出し
ている。このステム56は案内通路30を封じる案内ポ
ペット44の切頭円錐形部45とステムとの間の接合面
で環状凹部58を有する。圧力平衡ステム56の反対端
部となる圧力平衡開口部34の一部分は、流入区画26
を介して流入通路18に通じる交差開口部を有する。従
って、供給圧力が圧力平衡ステム56の当該端部に加え
られ、中間チャンバ21内の圧力が圧力平衡ステム56
の他端部となる環状凹部58に加えられる。
【0041】上述の供給バルブ10の一部はソレノイド
コイル38に電流を流すと比例バルブとして機能する。
供給バルブ10を通過する作動液の流量はソレノイドコ
イル38に流れる電流の大きさに正比例する。電流は、
ソレノイドコイル38内で電機子42を主バルブポペッ
ト24から離間する方向へ引っ張る電磁界を発生させ
る。電機子の肩部50は案内ポペット44の合わせ表面
と係合し、後者の構成要素は主バルブポペット24から
離間して移動し、作動液が流入通路18から案内通路を
構成する流入区画26、制御チャンバ28及び流出区画
32を介して中間チャンバ21へ流れるのを可能にす
る。
【0042】中間チャンバ21が流出通路20と連通す
る(例えば、逆止バルブ60と75が開状態にある)瞬
間を想定すると、案内通路30を通過する作動液の流れ
は中間チャンバ21と低圧力状態の制御チャンバ28間
に圧力不均衡を生じる。この圧力差により、主バルブポ
ペット24はバルブシート22から離間するように移動
し、流入通路18と流出通路20間に直接の通路を開口
する。主バルブポペット24の動きは案内ポペット44
の切頭円錐形部45と接触するまで継続する。このよう
に、主バルブポペットがバルブシート22から離間して
移動する距離、流入通路と流出通路間で形成される開口
部の寸法および作動液の流量は電機子42と案内ポペッ
ト44の位置により決定される。これらのパラメータは
ソレノイドコイル38を流れる電流の大きさで制御され
る。
【0043】圧力平衡ステム56はステムの周囲の環状
凹部58が流出区画32と連通するように主バルブポペ
ット24の圧力平衡開口部34内に位置決めされる。こ
のように通常の条件では、環状凹部58は流出圧力を受
け、圧力平衡ステム56の遠隔端部は流入通路18の圧
力を受ける。好ましくは、制御圧力を受ける環状凹部5
8とステム端部表面35の有効圧力応答面積は制御圧力
がポペットを主バルブポペット24に向けて作用する案
内ポペット44の有効面積に等しい。このようにして、
案内ポペット44は液圧的に平衡状態になり、このポペ
ットに作用する力が主バネ46とソレノイドコイル38
により生ずる。
【0044】供給バルブ10は、後述のように、分配ブ
ロック12の作用口の各々の圧力を感知する圧力補償機
構を含み、加圧流体を分配ブロックに与える可変容量型
ポンプの制御入力部の圧力中の最大圧力を供給する。可
変容量型ポンプは制御入力に加えられる圧力と“マージ
ン”として知られる一定の圧力の和に等しい出力圧力を
発生する。この圧力補償機構によりこのマージンが制御
バルブ間の圧力差をほぼ一定にする。この種の圧力補償
装置は米国特許第5,579,642号に記載されてお
り、ここでは参考として記載される。
【0045】圧力補償のための上述の従来装置が個別の
バルブ機構に利用されたが、本発明の供給バルブ10は
補償部品がバルブ本体14内に内蔵されている。具体的
には、圧力補償機構60は、図1に示されるように、バ
ルブ本体14内の導孔16の内端部に設けられる。補償
逆止バルブポペット61はバルブ本体14の内端部68
のスロットに設けられた第2スナップリング66と係合
するバネ64により第1スナップリング62に偏倚され
る。このように、補償逆止バルブポペット61は供給バ
ルブ10の中間チャンバ21と流出通路20間に作動液
の流れるのを阻止する閉鎖位置に向けて偏倚される。バ
ルブ本体14の内端部68は開口部を有し、この開口部
を通して負荷感知圧力が分配ブロック12の通路74か
ら加えられる。
【0046】この圧力補償装置では、負荷感知圧力が関
連するすべての作用口の圧力中で最大圧力であり、ポペ
ットを閉鎖状態にするように圧力補償逆止バルブポペッ
ト61のバネ側に加えられる。供給バルブ10が開状態
のとき、ポペットの反対側は中間チャンバ21に加えら
れる供給圧力を受ける。バルブアセンブリの別の作用口
の圧力が特殊な供給バルブ10と関連する作用口の圧力
以上であると、圧力補償逆止バルブポペット61は強制
的に閉鎖する。そうでなければ、圧力補償逆止バルブポ
ペット61はこれらの圧力差の程度に応じて開口する。
【0047】作用口圧力が補償逆止バルブポペット61
を介して通路内に設けられた負荷感知バルブ70により
感知される。平坦負荷感知バルブ70はバネ64により
補償逆止バルブポペット61に対して保持された開口部
を有する円盤72により正しく保持される。その結果、
もしこの特殊なバルブ用の作用口圧力が分配ブロック1
2用のすべての作用口間での最大圧力であれば、負荷感
知バルブ70は開口し作用口圧力を負荷感知通路74に
伝達する。別の作用口が最大圧力であると、この負荷感
知通路74内の圧力はバルブの流出通路20の圧力以上
であり、負荷感知バルブ70は閉鎖状態にある。
【0048】供給バルブ10は作動液が作用口から開状
態の供給バルブを介して逆流するのを防止するために逆
止バルブ75を持っている。このような逆流はバルブ1
0から供給されている装置が流体を供給バルブに逆流さ
せる非常に大きな負荷を動作する場合に生じる。この逆
止バルブ75はバルブ本体14の外側の周囲のスリーブ
76により実施され、流出通路20を塞ぐようにバネ7
8により偏倚される。作用口圧力と中間チャンバ21か
らの圧力を受けるスリーブ76の各表面はサイズを変え
られ、中間チャンバ圧力がより大きくなると逆止バルブ
75が開状態になり、作用口圧力がより大きくなると流
出通路20を遮断する。
【0049】図2を参照して、戻り(復帰)バルブ90
は供給バルブ10に関して記載されたものと同様なソレ
ノイド動作型バルブ92を持っている。このバルブ92
において、主バルブポペット94は作用口流出通路96
と戻り口98間の通路を開状態および閉状態にする。
【0050】戻りバルブ90は圧力補償逆止バルブアセ
ンブリも、供給バルブ10の流出領域に設けられた負荷
感知バルブおよび個別の逆止バルブも持っていない。そ
のかわり、開放バルブは戻りバルブ90の作用口領域に
設けられた内部逆止バルブ100を持っている。内部逆
止バルブ100はバネ104によりバルブ本体95の端
部から離間するように偏倚されたポペット102を有す
る。逆止バルブポペット102は戻りバルブ90が存在
する分配ブロック12に形成された穴の底部から延びる
案内ピンを受ける中央開口部105を有する。戻りバル
ブ90の端部と分配ブロックに形成された穴の底部との
間の空洞112はチャンネル108により分配ブロック
12の作用口に導く通路110に接続されている。した
がって、空洞112は内部逆止バルブ100をバルブ本
体95に向かう内方向に移動させる作用口圧力を受け、
戻り口98を閉鎖する。
【0051】図3を参照して、流体分配ブロック12の
区画200は例えば液圧シリンダの異なるチャンバのよ
うな双方向アクチュエータに結合するための2つの作用
口201および202を有する。区画200は複数のア
クチュエータを作動する流体分配ブロック12を形成す
るために、一方が他方の上部に積層された複数の区画の
一つであってもよい。区画200は(図3の平面の内側
から外側に)突き抜ける2つのタンクチャンネル204
と、タンクチャンネルに平行に走る一対の供給チャンネ
ル206を有する。タンクチャンネル204は外部のホ
ース(図示せず)によりリザーバタンクに接続される。
供給チャンネル206は外部のホース(図示せず)によ
りポンプに接続される。類似の負荷感知チャンネル20
8が分配ブロック12の区画200を介して設けられて
いる。
【0052】供給チャンネル206の一つと対応する作
用口間の流体の流れを制御するために、作用口201は
関連する供給バルブ210を有し、作用口202は供給
バルブ212を有する。供給バルブ210および212
はそれぞれ図1に記載され示された型のバルブである。
負荷感知チャンネル208は供給バルブ210と212
の内部端部と連通する。分配ブロック区画200は一つ
の作用口201および202から図2に示される型の個
別の戻りバルブ218および220の流入通路に延在す
る横断チャンネル214及び216を有する。戻りバル
ブ218と220の内部端部は通路222及び224を
介して関連する作用口横断チャンネル214または21
6に結合される。作用口圧力は戻りバルブ218及び2
20の内部端部の対応する逆止バルブ100に加えられ
る。
【0053】図4は流体分配ブロック12の区画200
内の異なるバルブ間の接続及び可変容量型ポンプ230
と、リザーバタンク232と、液圧アクチュエータ23
4との接続を概略的に例示している。液圧アクチュエー
タ234はピストン238により2つの内部チャンバ2
40と242に分割されるシリンダ236から成ること
が示されている。
【0054】ピストン238を上昇させるために、制御
回路(図示せず)は供給バルブ210内のソレノイド3
6を通電して、ポンプ230からの作動液が供給バルブ
210内の一体型補償逆止バルブ60に流れるようにす
る。ソレノイド供給バルブから圧力が加えられると補償
逆止バルブ60を開放し、作動液が逆止バルブ75を介
して流れる。作動液は作用口201からシリンダの下部
チャンバ240に流れ、ピストン238を上方に押し上
げる。
【0055】このとき、シリンダの下部チャンバ240
の戻りバルブ218がバルブを閉状態にしている主バネ
91(図2)により非通電状態にされる。さらに、タン
クチャンネル204に比べて横断チャンネル214の比
較的高いポンプ圧力は戻りバルブ218の逆止バルブ1
00を閉状態にする。戻りバルブ218が偶発的に開放
されても、逆止バルブ100が供給バルブ210からの
出力流が戻りバルブ218を介してタンク232に流れ
るのを防止する。
【0056】流体をシリンダの下部チャンバ240に導
入して得られたピストン238を上昇させる力は上部チ
ャンバ242にあるピストンの上昇運動を妨げる流体を
圧縮する。しかしながら、このとき、制御回路からの信
号はシリンダの上部チャンバ242の戻りバルブ220
内のソレノイドを作動させ、戻りバルブを開放する。こ
のように、上部チャンバ242から出る作動液は戻りバ
ルブ220を介してタンク232に流れる。横断チャン
ネル216とタンクチャンネル204間の圧力差がバネ
225の力を打ち勝つほど十分でないので、戻りバルブ
220用の逆止バルブ100が偏倚されて開放する。
【0057】シリンダの上部チャンバ242から出た戻
り流体の圧力が供給バルブ212の逆止バルブ75を閉
鎖して、戻り圧力が供給バルブの負荷感知バルブ70と
ポンプ230の動作に影響するのを阻止する。
【0058】もしピストン238に及ぶ負荷がポンプ圧
力以上になると、ピストンは作動液をシリンダの下部チ
ャンバ240からバルブ区画200を介してポンプ23
0に逆流させる傾向になる。供給バルブ210内の逆止
バルブ75が逆圧に応答して閉鎖し、アクチュエータ2
34からの作動液の逆流を制限する。逆止バルブ75の
位置もまた逆圧が供給バルブ210内の負荷検知動作に
影響するのを防止する。シリンダの下部チャンバ240
内の高圧力により戻りバルブ218内の逆止バルブ10
0が閉鎖するので、流体がタンク232に排出されず、
関連するソレノイドバルブ92を開口する。したがっ
て、バルブアセンブリは重負荷がアクチュエータを下方
に動かすのを防止する。
【0059】ピストン238をシリンダ236内で下方
に移動させるために、制御回路が供給バルブ212と戻
りバルブ218のソレノイドを通電させ、その間バルブ
210と220のソレノイドを非通電状態に維持するこ
とがわかる。この交互動作により、作動液がポンプ23
0からシリンダ236の上部チャンバ242に供給さ
れ、その間作動液がシリンダの下部チャンバ240から
タンク232に排出される。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるソレ
ノイド動作型案内バルブは個別の逆止バルブを不要に
し、流体制御装置のサイズを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電磁動作型案内供給バルブを示す
図である。
【図2】本発明による電磁動作型排出バルブを示す図で
ある。
【図3】2個の供給バルブと2個の排出バルブを内蔵し
たバルブアセンブリの断面図である。
【図4】液圧制御装置に内蔵された図3のバルブアセン
ブリの概略図である。
【符号の説明】
10 供給バルブ 12 作動液分配ブロック 14 円筒バルブ本体 16 縦導孔 18 流入通路 20 流出通路 21 中間チャンバ 22 バルブシート 24 主バルブポペット 26 流入区画 28 制御チャンバ 30 案内通路 32 流出区画 34 平行開孔部 38 ソレノイドコイル 40 端部板 41 チューブ 42 電機子 44 案内ポペット 45 切頭円錐部 46 主バネ 48 調整ピストン 50 肩部 56 ステム 58 ステム凹部 60、70 逆止バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 598096131 P.O. Box 257, Wauke sha, Wisconsin 53187 −0257 US (72)発明者 シャオロン ヤン アメリカ合衆国 53202 ウィスコンシ ン州 ジャーマンタウン ダブリュ144 エヌ10222 レインツリー ドライブ (56)参考文献 特開 平6−203030(JP,A) 特開 昭61−109984(JP,A) 特開 昭64−6587(JP,A) 特開 平6−173907(JP,A) 特開 平3−199782(JP,A) 実開 昭64−32979(JP,U) 米国特許5579642(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 13/02 - 13/08 F15B 11/00 - 11/22

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流入通路と流出通路を画成する本体と; 前記流入通路と前記流出通路間の流体の流れを制御する
    ために前記本体内のバルブシートを選択的に係合する主
    バルブポペットと;前記主バルブポペットを隔てて前記バルブシートから離
    間した側 に設けられた制御チャンバとからなる案内動作
    型制御バルブにおいて、 前記主バルブポペット内に設けられ、前記制御チャンバ
    に開口し、前記流入通路と通じる内部端部を有する圧力
    平衡開口部と; 前記主バルブポペット内に設けられ、前記流入通路と前
    記制御チャンバ間に延在する流入区画と、前記制御チャ
    ンバと前記流出通路間に中間チャンバを介して延在する
    流出区画からなる案内通路と;前記本体内に設けられ、前記制御チャンバと前記流出区
    画間の連通を選択的に封鎖する案内ポペットと、前記流
    出区画からの圧力で作用する凹部と前記流入区画からの
    圧力で作用する端部を有し前記圧力平衡開口部内に延設
    される圧力平衡ステムとを備えるポペット本体と ; 前記主バルブポペットに対して前記案内ポペットを移動
    させるために動作可能に結合されたアクチュエータと; からなることを特徴とする案内動作型制御バルブ。
  2. 【請求項2】 前記案内ポペットは流体が前記案内ポペ
    ットの両側間に流れる通路を有することを特徴とする請
    求項1記載の案内動作型制御バルブ。
  3. 【請求項3】 前記アクチュエータは前記案内ポペット
    を動作させる電機子を有するソレノイドであることを特
    徴とする請求項1記載の案内動作型制御バルブ。
  4. 【請求項4】 前記アクチュエータはソレノイドからな
    り、前記ソレノイドが電磁コイルと; 前記電機子内で受けられる案内ポペットを有する前記電
    磁コイル内の環状電機子と; 前記電機子に対して前記案内ポペットを押しつけるバネ
    と; からなることを特徴とする請求項1記載の案内動作型制
    御バルブ。
  5. 【請求項5】 前記本体が負荷感知流入部を有し、さら
    に前記流入通路からの圧力を超える前記負荷感知流入部
    の圧力に応答して、前記流入通路と前記流出通路間の流
    体の連通を閉鎖する前記本体内に設けられた圧力補償器
    からなることを特徴とする請求項1記載の案内動作型制
    御バルブ。
  6. 【請求項6】 前記流入通路と前記流出通路間の流体連
    通が閉鎖する位置に向かって前記圧力補償器を押しつけ
    るバネを更に有することを特徴とする請求項5記載の案
    内動作型制御バルブ。
  7. 【請求項7】 更に前記負荷感知流入通路と前記流出通
    路間に延在する負荷感知通路と;前記負荷感知流入部の
    圧力が前記流出部の圧力より大であると、前記負荷感知
    通路を閉鎖するバルブとからなることを特徴とする請求
    項5記載の案内動作型制御バルブ。
  8. 【請求項8】 前記本体が負荷感知流入部を有し、さら
    に前記流入通路からの圧力を超える前記負荷感知流入部
    の圧力に応答して前記流入通路と前記流出通路間の流体
    の連通を閉鎖するように前記バルブ内に設けられた補償
    逆止バルブポペットを有することを特徴とする請求項1
    記載の案内動作型制御バルブ。
  9. 【請求項9】 前記負荷感知流入部と前記流出通路間の
    前記補償逆止バルブポペット内に延在する負荷感知通路
    と;前記負荷感知流入部の圧力が前記流出通路の圧力以
    上であると前記負荷感知通路を閉鎖するバルブを更に有
    することを特徴とする請求項8記載の案内動作型制御バ
    ルブ。
  10. 【請求項10】 前記本体に結合され、前記流出通路か
    ら前記流入通路に流れる作動液を制限する逆止バルブを
    さらに有することを特徴とする請求項1記載の案内動作
    型制御バルブ。
  11. 【請求項11】 前記本体の周囲に配置され、前記流出
    通路を閉鎖して作動液が前記流出通路から前記流入通路
    に流れるのを制限する逆止バルブを更に有することを特
    徴とする請求項1記載の案内動作型制御バルブ。
  12. 【請求項12】 前記本体内に設けられ、前記逆止バル
    ブに作用する外力に応答して、前記流入通路と前記流出
    通路間の流体連通を閉鎖する逆止バルブをさらに有する
    ことを特徴とする請求項1記載の案内動作型制御バル
    ブ。
  13. 【請求項13】 前記本体内に設けられ、前記流出通路
    の圧力以上である前記逆止バルブに作用する外圧に応答
    して、前記流入通路と前記流出通路間の流体連通を閉鎖
    する逆止バルブを有することを特徴とする請求項1記載
    の案内動作型制御バルブ。
  14. 【請求項14】 前記流入通路と前記流出通路間に流体
    を連通させる位置に前記逆止バルブポペットを押しつけ
    るバネを更に有することを特徴とする請求項13記載の
    案内動作型制御バルブ。
  15. 【請求項15】 ポンプ供給通路とタンク通路と
    用口とを有する分配ブロックと; 第1及び第2案内動作型制御バルブとからなり、 前記第1及び第2案内動作型制御バルブの各々が、 (a)バルブシートを介在して流入通路と流出通路を画
    成する本体と; (b)前記流入通路と前記流出通路間の流体の流れを制
    御するために前記バルブシートを選択的に係合させ、前
    記バルブシートから離間した側に設けられた前記本体内
    の制御チャンバを形成する主バルブポペットと; (c)前記主バルブポペット内に設けられ、前記制御チ
    ャンバに開口し、前記流入通路と通じる内部端部を有す
    る圧力平衡開口部と; (d)前記主バルブポペット内に設けられ、前記流入通
    と前記制御チャンバ間に延在する流入区画と、前記制
    御チャンバと前記流出通路間に中間チャンバを介して延
    在する流出区画からなる案内通路と; (e)前記制御チャンバと前記流出区画間の連通を選択
    的に封鎖する案内ポペットと、前記流出区画からの圧力
    で作用する凹部と前記流入区画からの圧力で作用する端
    部を有し前記圧力平衡開口部内に延設される圧力平衡ス
    テムとを備えるポペット本体と; (f)前記主バルブポペットに対して前記案内ポペット
    を移動させるために動作可能に結合されたアクチュエー
    タとを有し、 前記第1案内動作型制御バルブは前記ポンプ供給通路と
    連通する流入通路と前記作用口と連通する流出通路を有
    する前記分配ブロックに搭載され、かつ前記第2案内動
    作型制御バルブは前記作用口と連通する流入通路と前記
    タンク通路と連通する流出通路を有する前記分配ブロッ
    クに搭載されることを特徴とする液圧制御バルブアセン
    ブリ。
  16. 【請求項16】 前記分配ブロックがさらに負荷感知通
    路を有し;かつ前記第1案内動作型制御バルブがさらに
    前記負荷感知通路と通じる前記本体内に設けられ、前記
    流入部の圧力を超えた負荷検知圧力に応答して前記流入
    部と前記流出部間の流体の連通を閉鎖する圧力補償器か
    らなることを特徴とする請求項15記載の液圧制御バル
    ブアセンブリ。
  17. 【請求項17】 前記第1および第2案内動作型制御バ
    ルブのアクチュエータが前記案内ポペットを動作させる
    電機子を有するソレノイドであることを特徴とする請求
    項15記載の液圧制御バルブアセンブリ。
  18. 【請求項18】 前記分配ブロックがさらに負荷感知通
    路を有し;かつ前記第1案内動作型制御バルブがさらに
    前記負荷感知通路と通じる前記バルブ本体内に設けら
    れ、前記流入部の圧力を超えた負荷検知圧力に応答して
    前記流入部と前記流出部間の流体の連通を閉鎖する補償
    逆止バルブポペットからなることを特徴とする請求項1
    5記載の液圧制御バルブアセンブリ。
  19. 【請求項19】 前記負荷感知通路と前記流出部間の前
    記補償逆止バルブポペット内に延在する負荷感知チャン
    ネルと;前記負荷感知通路の圧力が前記流出部の圧力以
    上になると前記負荷感知チャンネルを閉鎖するバルブと
    をさらに有することを特徴とする請求項18記載の液圧
    制御バルブアセンブリ。
  20. 【請求項20】 前記第2案内動作型制御バルブがさら
    に前記本体内に設けられ、前記作用口の圧力が前記タン
    ク通路の圧力を超えると前記流出部から前記流入部に作
    動液が流れるのを防止する逆止バルブからなることを特
    徴とする請求項15記載の液圧制御バルブアセンブリ。
  21. 【請求項21】 ポンプ供給通路と、タンク通路と、負
    荷感知通路と、第1作用口と、第2作用口とを有する分
    配ブロックと;第1及び第2案内動作型供給バルブと; 第1及び第2案内動作型復帰バルブとからなり、 前記 第1及び第2案内動作型供給バルブの各々が、 (a)第1バルブシートを介在して第1流入通路と第1
    流出通路を画成する第1本体と; (b)前記第1流入通路と前記第1流出通路間の流体の
    流れを制御するために前記第1バルブシートを選択的に
    係合させ、第1主バルブポペットを隔てて前記第1バル
    ブシートから離間した側に設けられた前記第1本体内の
    第1制御チャンバを形成する第1主バルブポペットと; (c)前記第1主バルブポペット内に設けられ、前記第
    1制御チャンバに開口し、前記第1流入通路と通じる内
    部端部を有する第1圧力平衡開口部と; (d)前記第1主バルブポペット内に設けられ、前記第
    流入通路と前記第1制御チャンバ間に延在する第1流
    入区画と、前記第1制御チャンバと前記第1流出通路間
    に第1中間チャンバを介して延在する第1流出区画から
    なる第1案内通路と; (e)前記第1制御チャンバと前記第1流出区画間の連
    通を選択的に封鎖する第1案内ポペットと、前記第1流
    出区画からの圧力で作用する第1凹部と前記第1流入区
    画からの圧力で作用する端部を有し前記第1圧力平衡開
    口部内に延設される第1圧力平衡ステムとを備える第1
    ポペット本体と; (f)負荷感知通路と連通する前記第1本体に設けら
    れ、前記第1流入通路からの圧力を超えた前記負荷感知
    通路の圧力に応答して、前記第1流入通路と前記第1
    出通路間の流体の連通を閉鎖する圧力補償器と; (g)前記第1案内ポペットを移動させるために動作可
    能に結合された第1アクチュエータとからなり; 前記第1案内動作型供給バルブは前記ポンプ供給通路と
    連通する第1流入通路と前記第1作用口と連通する第1
    流出通路を有する前記分配ブロックに搭載され、かつ前
    記第2案内動作型供給バルブは前記ポンプ供給通路と連
    通する第1流入通路と前記第2作用口と連通する第1
    出通路を有する前記分配ブロックに搭載され、前記 第1及び第2案内動作型復帰バルブの各々が、 (h)第2バルブシートを介在して第2流入通路と第2
    流出通路を画成する第2本体と; (i)前記第2流入通路と前記第2流出通路間の流体の
    流れを制御するために前記第2バルブシートを選択的に
    係合させ、第2主バルブポペットを隔てて前記第2バル
    ブシートから離間した側に設けられた前記第2本体内の
    第2制御チャンバを形成する第2主バルブポペットと; (j)前記第2主バルブポペット内に設けられ、前記第
    2制御チャンバに開口し、前記第2流入通路と通じる内
    部端部を有する第2圧力平衡開口部と; (k)前記第2主バルブポペット内に設けられ、前記第
    流入通路と前記第2制御チャンバ間に延在する第2流
    入区画と、前記第2制御チャンバと前記第2流出通路間
    に第2中間チャンバを介して延在する第2流出区画から
    なる第2案内通路と; (l)前記第2制御チャンバと前記第2流出区画間の連
    通を選択的に封鎖する第2案内ポペットと、前記第2流
    出区画からの圧力で作用する第2凹部と前記第2流入区
    画からの圧力で作用する端部を有し前記第2圧力平衡開
    口部内に延設される第2圧力平衡ステムとを備える第2
    ポペット本体と; (m)前記第2本体に結合され、第1または第2作用口
    の圧力が前記タンク通路の圧力を超えると前記第2流出
    通路から前記第2流入通路に流れる作動油を制限する逆
    止バルブと; (n)前記第2案内ポペットを移動させるために動作可
    能に結合された第2アクチュエータとからなり; 前記第1案内動作型復帰バルブは前記第1作用口と連通
    する第2流入通路と前記タンク通路と連通する第2流出
    通路を有する前記分配ブロックに搭載され、かつ前記第
    2案内動作型復帰バルブは前記第2作用口と連通する第
    2流入通路と前記タンク通路と連通する第2流出通路
    有する前記分配ブロックに搭載されることを特徴とする
    液圧制御バルブアセンブリ。
  22. 【請求項22】 前記圧力補償器が前記第1本体に設け
    られ、前記負荷感知通路と前記第1流出通路間に延在す
    る負荷感知チャンネルを有する補償逆止バルブポペット
    と;前記負荷感知通路の圧力が前記第1流出通路の圧力
    以上であると前記負荷感知チャンネルを閉鎖するバルブ
    とからなることを特徴とする請求項21記載の液圧制御
    バルブアセンブリ。
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