JPH01501650A - 負荷補償弁 - 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】 負荷補償弁 発明の背景 本発明は、一般に負荷応答流体制御弁および単一の定容量形ポンプまたは可変容 量形ポンプによって供給され該弁を有する流体パワー系統に関する。該制御弁は 、自動負荷応答制御系統を備え、複数の負荷が別個の制御弁によって正および負 の負荷条件の下で別個に制御される多重負荷系統に使用可能である。

一層特別な側面では、本発明は、正および負の双方の負荷条件の下で幾つかの負 荷を同時に制御可能な方向、流量制御弁に関する。

更に一層特別な側面では、本発明は、シリンダピストンロンド型流体モータの流 出入流体の制御における正および負の補償器の補償作用の同期のための自動同期 制御系統に関する。

完全な補償の型式のクローズドセンター負荷応答流体制御弁は、幾つかの理由に よシ非常に望ましい。これ等は、低減されたパワー損失、従って増大された系統 効率による負荷の制御を可能にし、一時に１つの負荷を制御するとき、負荷の大 きさの変化に関係なく流量制御の特徴を提供する。該弁は、正および負の負荷補 償制御装置を有し、該制御装置は、流体モータに流出入する流れを処理する制量 制御オリフィスによって一定の差圧、従って一定の流れ特性を自動的に維持する 。該流量制御弁は、本特許出願人の１９７６年７月１０日付米国特許第３，７４ ４，５１７号の第３図に示される。しかしながら、該完全補償の制御弁は、シリ ンダの形状のアクチュエータに流出入する流体の流れを制御するとき、１つの基 本的な欠点を有し、該アクチュエータは、周知のピストンロンド効果によシシリ ンダに流出入する流れの間の異なる流量に・よって特徴づけられる。該シリンダ は、特許第３，７４４，５１７号の弁によって制御されるとき、作動の方向に依 存してキャビテーションまたは負の負荷の制御の際にポンプ回路から得られるエ ネルギによる過度な圧力のいづれかを受け得る。

この欠点は、本特許出願人の１９８０年９月１６日付米国特許第４，２２２，４ ０９号に開示される完全補償の比例弁を設けることによって部分的に克服可能で ある。この補償制御弁では、正負荷補償器は、正および負の負荷圧力の間の差圧 に応答して不活性化され、高い負の負荷圧力の存在の際に非常に効果的であるが 、特に負の負荷圧力が負の負荷補償器の制御差圧よシも小さい領域において小さ い負の負荷が制御されねばならない用途で著しい欠点を有している。

従って、本発明の主目的は（負の負荷圧力が負の負荷補償器の適正な作用を保証 する成る所定の最低レベルに達した後にのみ負の負荷補償器への負の負荷圧力制 御信号の伝達を可能にする正および負の負荷確認、負荷圧力信号伝達系統を提供 することである。

本発明の他の目的は、負の負荷補償器を操作するのに不充分な低い負の負荷圧力 の領域において系統ポンプからの負の負荷のエネルギを補足し負の負荷補償装置 の適正な作用を可能にする補償制御組立体を提供することである。

本発明の別の目的は、負の負荷補償器の適正な作用を可能にするのに充分に高い 負の負荷の制御において、正負荷補償器が一定の下流圧力を維持し従って負の負 荷の制御の際に系統ポンプから得られるエネルギによる過度な負の負荷の発生を 防止することを保証する補償制御組立体を提供することである。

本発明の更に別の目的は、正負荷の制御の際に負の負荷補償器を完全に不活性化 することである。

本発明の別のボジエク）　（ｂｏｊｅｃｔ　）は、小さい負の負荷圧力の領域に おいて主制御器として正負荷補償器を使用すると共に負の負荷補償器を不活性に 維持する制御組立体を提供することである。

本発明の更に別の目的は、正および負の負荷の制御の際に正および負の負荷補償 器の有害な相互作用を防止することである。

要約すると、本発明の前述および他の付加的の目的および利点は、負の負荷補償 器を作用させるのに不充分な低い負の負荷圧力の領域において系統ポンプから得 られるエネルギによって負の負荷のエネルギを補足し制御組立体の適正な作用を 可能にする正および負の負荷の新規な負荷応答完全補償の制御組立体を設けるこ とによって達成される。成る最低の負の負荷圧力レベル以上では、該制御組立体 は、正負荷補償器の上流の圧力を成る所定の一定レベルに制限し、負の負荷の制 御の際に流体モータ内の過度な負の負荷圧力の発生を防止し、小さい負の負荷圧 力の制御の際に正負荷補償器を使用し、正および負の負荷補償器の間の相互作用 を防止する様に負の負荷補償器を完全に不活性化する。

本発明の付加的な目的は、添付図面に示され下記の詳細な説明に述べられる本発 明の好適実施例を参照するときに明らかになる。

図面の説明 第１図は図式的に示される系統流体流通管路によって総てが結合されて図式的に 示される系統ポンプと、シリンダの形態のアクチュエータと、系統溜めとを備え 、正および負の負荷圧力補償器の断面図および個々の補償器の不活性化制御装置 を有する負荷圧力信号の確認伝達弁の断面図と共に、液圧制御信号に応答する単 段補償の方向制御弁の実施例の縦断面図であシ、第２図は図式的に示される系統 流体流通管路によつて総てが結合されて図式的に示される系統ポンプと、シリン ダの形態のアクチュエータと、系統溜めとを備え、正負荷圧力補償器の断面図お よび正負荷補償器の不活性化制御装置を有する負荷圧力信号の確認伝達弁の断面 図と共に、液圧制御信号に応答する単段補償の方向制御弁の実施例の縦断面図で あシ、第３図は図式的に示される幾つかの他の系統構成要素を有するバイパス型 正負荷補償器の部分的な断面図であシ、 第４図は図式的に示される直列型回路および他の系統構成要素を有し直列型回路 に使用する絞りバイパス型の正負荷補償器の部分的な断面図である。

流量制御弁の実施例は、全体を１１で示されるシリンダ型流体モータと全体を１ ２で示されポンプ１３から流体パワーを供給され排出系統１５の一部を構成する 系統溜め１４に結合される補償制御組立体との間に間挿されて示される。全体を １６で示される外部論理モジュール組立体は、方向、流量制御弁１０に機能的に 連結され、確認された負荷圧力信号を補償制御組立体１２に伝達し、検知装置１ ６ａを構成する。

方向、流量制御弁１０は、全体を１７で示される第１弁装置を有し、該弁装置は 、ハウジング２０に設けられるボア１９内を軸方向に案内される四方型弁スプー ル１８を有している。弁スプール１８は、ランド２１．２２．２３を備え、該ラ ンドは、第１図に示す様に弁スプール１８の中立位置の際、流体供給チャンバ２ ４と、負荷チャンバ２５．２６と、出口チャンバ２７．２８とを分離し、該出口 チャンバは、管路２９によって連結され、補償制御組立体１２へ管路３０によっ て結合され、排出系統１５の一部を構成する。弁スプール１８のう／ド２３は、 制御信号Ａよの圧力を受ける制御チャンバ３１内に突出し、当該技術で周知の心 出し用ばね組立体３２に係合する。弁スプール１８のランド２１は、制御信号Ａ ２の圧力を受ける制御チャンバ３３内に突出す。ランド２２は、正ないし流入の 負荷制量スロツ）３５．３６を有する第１流体制量オリフィス装置３４を偏えて いる。ランド２１゜２３はランド２３に設置される負の負荷ないし流出の制量ス ロット３８と、ランド２１に設置される負の負荷ないし流出の制量スロット３９ とを有する第２流体制量オリフィス装置３７を備えている。

負荷チャンバ２５．２６は、負荷Ｗにピストンロッド４５によって結合されるピ ストン４４によって分離される円筒形空間４２，４３に管路４０，４１で結合さ れる。

補償制御組立体１２は、全体を４６で示される入口流体制御装置を備え、該制御 装置は、正負荷補償器４６ａと、外部論理モジュール組立体１６とから成シ、正 負荷載シスロット５０の形状の流体絞り装置４９を有しボア４８内を案内される 正負荷補償器のスプール４７の制御に使用される。正負荷補償器のスプール４１ の一端は、制御チャンバ５１内に突出し、制御ばね５２の力と、制御チャンバ５ １内に広がる圧力によシその横断面の面積に生じる力を受け、一方、正負荷補償 器のスプール４１の他端は、制御チャンバ５３内に突出し、制御チャンバ５３内 の圧力によシその横断面の面積に生じる力を受ける。正負荷補償器のスプール４ ７に位置する正負荷載シスロット５０は、入ロチャンパ５４と出口チャンバ５５ との間の流体の流れを絞る様に作用可能であシ、出口チャンバ５５は、管路５６ によって流体供給チャンバ２４に結合されると共に、通路５７ｔ−経て制御チャ ンバ５３にも結合される。

入ロチャンパ５４は、ポンプ１３から供給される圧力下の流体に管路５８によっ て結合される。

また、補償制御組立体１２は、全体を５９で示され負の負荷の制御に使用される 出ロ流体絞シ装置を有し、該絞シ装置５９は、負の負荷絞シスロット６２を有し ボア６１内を案内される負の負荷補償器のスプール６０を備えている。負の負荷 補償器のスプール６０の一端は、制御チャンバ６３内に突出し、制御ばね６４０ 力と、制御チャンバ６３内に広がる圧力によりその横断面の面積に生じる力とを 受け、一方、負の負荷補償器のスツール６０の他端は、制御チャンバ６５内に突 出し、制御チャンバ６５内の圧力によりその横断面の面積に生じる力を受ける。

負の負荷補償器のスプール６０に設置される負の負荷絞シスロット６２は、出口 チャンバ６６と排出チャンバ６１との間の流体の流れを絞る様に作用可能であシ 、排出チャンバ６γは、管路６８によって系統溜め１４に結合される。制御チャ ンバ６３は、通路６９によって出口チャンバ６６に結合される。外部論理モジュ ール組立体１６は、全体を１０で示される外部論理弁装置と、全体を７０ａで示 される負荷圧力信号切換え装置とを備えている。外部論理弁装置７０は、環状空 間７７．７８．７９を限定するランド？３，７４，７５，７６を有しボア７２内 を案内される論理スツール７１を備えている。ランド７３は、制御チャンバ８０ 内に突出し、付勢ばね８１の力と、制御チャンバ８０内の圧力によシその横断面 の面積に生じる力とを選択的に受ける。ランドＴ６は、制御チャンバ８２内に突 出し、付勢ばね８３の力と、制御チャンバ８２内の圧力によりその横断面の面積 に生じる力とを選択的に受ける。ランド７４は、制御チャンバ８４を環状空間７ ７．７８に選択的に連通ずる。ランド７５は、制御チャンバ８５ｆ：環状空間７ ８．７９に選択的に連通する。環状空間７７．７９は、通路８６によって連結さ れ、通路８７によって制御チャンバ８８に結合される。環状空間１８は、通路８ ９によって制御チャンバ９０に選択的に連通可能であシ、制御チャンバ９０は、 管路９１によって制御チャンバ５１に結合される。

外部論理モジュール組立体１６の負荷圧力信号切換え装置７０ａは、環状空間９ ６．９７を限定するランド９３，９４．９５’ｌｒ有する負荷除去シャトル９２ を備えている。ランド９３は、管路９９によって系統溜め１４に結合される空間 ９８内に突出し、ばね１００の付勢力を受ける。ランド９５は、結合面９５ａ。

９５ｂで終り、制御チャンバ８８内に突出し、制御チャンバ８８内の負の負荷圧 力によシその横断面の面積に生じる力を受け、核力は、ばね１００の付勢力に対 抗する。制御チャンバ９０は、ランド９４によって環状空間９６．９７に選択的 に連通可能である。環状空間９６は、管路１０２，９９によって系統溜め１４に 結合される。ランド９５は、管路１０３および制御ボー）１０３ａを経て制御チ ャンバ６５を制御チャンバ８８または環状空間９６に選択的に連通ずる。制御チ ャンバ８２は、管路１０４によって制御チャンバ３１に結合さｎる。制御チャン ｌぐ８０は、管路１０５によって制御チャンバ３３に結合される。制御チャンバ ８５は、管路１０６によって負荷チャンバ２６および円筒形空間４３に結合され る。制御チャンバ８４は、管路１０７によって負荷チャンバ２５および円筒形空 間４２に結合される。

入口流体制御装置４６の第１不活性化装置１０８は、外部論理モジュール組立体 １６に設けられる。入口流体制御装置の不活性化は、負荷除去シャトル９２のラ ンド９４が環状空間７８、通路８９および環状空間９７から制御チャンバ５１を 分離すると共に、環状空間９６および管路１０２を経て制御チャンバ５１を系統 溜め１４に結合する様に、左から右へ変位されるときに行われる。

成る所定の負の負荷圧力レベル以上の負の負荷圧力に応答可能な装置１００は、 制御チャンバ８８内の負の負荷圧力によシランド９５の横断面の面積に生じる力 とばね１００の付勢力との間の力の差によって与えられ、核力の差は、第１図に 示す様な位置において核力の差かばね１０００予負荷を越えると、負荷除去シャ トル９２を左から右へ変位する。

出ロ流体絞シ装置５９の第２不活性化装置１１０は、外部論理モジュール組立体 １６に設けられる。出ロ流体絞シ装置５９の不活性化は、ランド９５の位置が管 路１０３、制御ボート１０３ａおよび環状空間９６を経て制御チャンバ６５を系 統溜め１４に結合するときに行われる。

ポンプ１３の出力制御装置１１１は、管路１１２および逆止め弁１１３を経て制 御チャンバ５１に結合されると共に、逆止め弁１１４によって負荷応答系統１１ ５に結合される。

漏洩オリフィス１１６は、限られた漏洩流れのために、系統溜め１４に結合され る管路６８に制御チャンバ６５および管路１０３を連結する。

第２図を参照すると、第１図、第２図の同様な構成要素は、同様な符号で示され る。基本的に、第２図の制御系統は、第１図の制御系統と同様である。１つの例 外は、同一の正負荷補償器４６ａが制御系統の他の構成要素に同一の態様で連結 されるが、第２図の制御系統が第１図の負の負荷補償器である出ロ流体絞シ装置 ５９を備えていないことである。第２図では、負の負荷の制御は、負荷チャンバ ２５．２６から負の負荷制量スロツ）３８．３９を通シ系統溜め１４に管路１２ ０で直接に結合される出口チャンバ２７，２８への流体の流れの直接の絞シによ って達成される。第２図では、負の負荷補償が使用されないため、負荷圧力信号 切換え装置１１８のランド１１９は、環状空間９６を第１図の負の負荷補償回路 に結合せず、従って、第１図の外部論理モジュール組立体１６の制御ポート１０ ３ａは、第２図の外部論理モジュール組立体１１７に設けられない。

第２図に示す様に、供給チャンバ２４に達する管路５６は、一方向流体流れのた めに補給逆止め弁１２１および管路１２２によって系統溜め１４に結合されても よい。同様な態様において、円筒形空間４２は、一方向流体流れのために補給逆 止め弁１２３によって系統溜め１４に結合されてもよい。補給逆止め弁１２１は 、一方向流体流れのために空間４３を系統溜め１４に結合する様に位置変更され てもよい。

第３図を参照すると、全体を１２４で示される補償制御組立体の部分断面は、第 １図の補償制御組立体１２に非常に類似し、第１図に示す様な同一の出ロ流体絞 シ装置５９を備えてもよい。補償制御組立体１２４は、流体絞りバイパス部材４ ７に類似する流体絞シパイパス部材１２５を有し、該部材１２５は、正ないし流 入の制量スロツ）３５．３６を横切る一定の差圧を制御する同一の作用を実施す る。ポンプ１３は、負荷逆止め弁１２４ａを経て入口チャンバ５４に結合される 。図示の様な位置に向ってボア４８内を案内される絞りバイパス部材１２５は、 制御チャンバ５１内に設置される制御ばね５２によって付勢され、チャンバ５１ は、第１図に詳細に示される外部論理モジュール組立体１６に管路９１で結合さ れる。入口チャンバ５４は、錐孔１２６，１２７によって制御チャンバ５３に結 合される。絞シバイパススロツ）１２８ａ、入口チャンバ５４と管路１３０によ って系統溜め１４に結合される排出チャンバ１２９との間に設置される。

入口チャンバ５４は、第１図、第２図の方向、流量制御弁組立体１０と同一でも よい図式的に示される方向制御弁組立体１３２管路１３１で結合される。

第４図を参照すると、第１図、第２図の同様な構成要素は、同様な符号で示され る。全体？：１３３で示される補償制御組立体の部分断面は、第１図の補償制御 組立体１２に非常に類似し、第１図に示す様に同一の流体絞シ装置５９を備えて もよい。補償制御組立体１３３は、流体絞りバイパス部材４７に類似する流体絞 シパイパス部材１３４を有し、該部材１３４は、正ないし流入の制量スロツ）３ ５，３６を横切る一定の差圧を制御する同一の作用を実施する。絞シパイパス部 材１３４は、流体絞シ装置ないし正負荷載シスロット４９およびバイパス絞りス ロット１３５を備えている。バイパス絞シスロット１３５は、入口チャンバ５４ とバイパスチャンバ１３６との間に設置され、チャンバ１３６は、当該技術で周 知の下流回路１３８に管路１３７で結合される。

戻って第１図を参照すると、流体モータ１１は、シリンダ型のものであシ、対抗 ないし正のまたは扶助ないし負の型式のものでもよい負荷Ｗにピストンロッド４ ５を介して結合される。流体モータ１１に流出入する流体の流れは、全体を１０ で示される方向、流量制御弁によって制御され、制御弁１０は、流体モータ１１ の円筒形空間４２，４３に管路４０，４１で結合される負荷チャンバ２５．２６ を有している。周知の態様で、第１図に示す様な中立位置からのいづれかの方向 への弁スプール１８の変位は、負荷チャンバ２５゜２６を流体供給チャンバ２４ または出ロチャンパ２７゜２８のいずれかに結合し、チャンバ２５．２６は、管 路５，８．５６によって圧力流体源に結合され、管路２９．３０，６８ｔ−経て 排出系統に結合される。

弁スプール１８は、心出し用ばね組立体３２によって第１図に示す様にその中立 位置に向って付勢され、組立体３２の予負荷は、弁スプール１８をその中立位置 から変位するのに必要な圧力レベルを定める。心出し用ばね組立体３２の予負荷 に等しい圧力以上の制御チャンバ３１．３３内における圧力レベルの任意の増加 は、周知の態様で弁スプール１８をいづれかの方向へ変位し、弁スプール１８の 変位は、制御圧力信号Ａ４またはＡ２の圧力、またはこれ等の信号の間の差圧に 直接に比例し、該信号は、図示されないスプール位置制御系統によって発生され る。中立位置からいずれかの方向への弁スプール１８の変位の際、供給チャンバ ２４内の圧力を受ける流体は、負荷チャンバ２６または２５および流体モータ１ １の入口への途中において流入ないし正の負荷圧力制量スロット３５または３６ によって絞られ、一方、負荷チャンバ２５または２６に結合される流体モータ１ １の出口からの流体は、流出ないし負の負荷圧力制量スロット３８または３９に よって出ロチャンパ２７または２８への途中で絞られる。

負荷Ｗの制御の際、負荷チャンバ２５ｔたは２６のいずれが正または負の負荷圧 力を受けているかの確認は、全体を１６で示される外部論理モジュール組立体の 外部論理弁装置１０によって達成される。負荷Ｗの方向は、負荷チャン／ｅ２５ ｔたは２６が負荷圧力を受けているかどうかを定める。負荷Ｗの力の方向に関す る負荷Ｗの変位の所望の方向は、成る瞬間において制御される負荷Ｗが正ないし 対抗の型式のもの、または負ないし扶助の型式のものであるかどうかを確定する 。

従って、負荷ＷＫよって生じる力の任意の特定の方向に対する制御圧力信号Ａｌ 、Ａ２の発生は、負荷の特性を自動的に確定する。制御圧力信号Ａｌｌ　Ａｍは 、管路１０４．１０５を経て制御チャンバ８２，８０へ伝達され、いずれかの方 向で論理スプール１１の完全な変位を生じさせる。ばね８１，８３の予負荷社、 所謂予測の特徴を与えるために、心出し用ばね組立体３２で中立位置に向って付 勢される弁スプール１Ｂが変位される以前に１論理スゾール７１の完全な変位が 生じる様に選定される。論理スツール７１の変位は、制御チャンバ８４または８ ５を正負荷通路８９に結合すると共に、制御チャンバ８４または８５を負の負荷 圧力伝達回路の一部である通路８１に結合する。制御チャンバ８４，８５が管路 １０７，１０６によって流体モータ１１の円筒形空間４２．４３に結合されてい るため、正または負のいずれかの負荷圧力の存在は、正負荷通路８９に存在する 正負荷圧力または通路８１に存在する負の負荷圧力のいづれかによシ外部論理モ ジュール組立体１６の外部論理弁装置７０によって確認される。

従って、負荷圧力は、外部論理モジュール組立体１６によって正または負として 確認され、補償制御組立体１２へ伝達される。

正負荷の制御の際、正負荷圧力信号は、正負荷通路８９から環状空間９７、制御 チャンバ９０および管路９１を経て全体を４６ａで示される正負荷圧力補償器の 制御チャンバ５１へ伝達され、補償器４６ａは、周知の態様において、ポンプ１ ３に結合される入口チャンバ５４から出ロチャンパ５５へ流れる流体を正負荷載 シスロット５０によって絞シ、次に、出ロチャンパ５５は、流入ないし正の負荷 圧力制量スロット３６または３５を横切る比較的二定の差圧を維持する様に、管 路５６によって流体供給チャンバ２４に結合される。

この様にして、正負荷補償器４６ａの作用にょる周知の態様において、供給チャ ン／ぐ２４と負荷チャンバ２５ｔたは２６との間に自動的に維持される一定の差 圧により、流入ないし正の負荷制量スロット３６またスプール１８の中立位置か らの変位に直接に比例する。

負の負荷の制御の際、負の負荷圧力信号は、通路８７から制御チャンバ８８へ伝 達される。負の負荷圧力がランド９５の横断面の面積に作用する際にばね１００ の予負荷を克服して負荷除去シャトル９２を左から右へ移動するのに充分な力を 発生すれば、制御チャンバ８８は、制御ポー）１０３ａ、管路１０３および制御 チャンバ６５に結合される。この様にして、チャンバ６５は、負の負荷圧力に直 接に結合される。周知の態様において、全体を５９で示される出口流体絞り装置 は、負荷チャンバ２５または２６と出口チャンバ２７また（ｄ２８との間の一定 の差圧を維持する様に、負の負荷絞りスロット６２によって出口チャンバ６６か ら排出チャンバ６７への流体の流れを絞る。従って、負の負荷の制御の際、流出 ないし負の負荷制量スロット３８または３９を通る流体の流れは、一定の差圧に おいて常に行われ、負の負荷Ｗの大きさの変化に関係なく弁スプール１８の中立 位置からの変位にこの流量を比例させる。

負の負荷の制御の際、既に述べた様に、流体モータ１１からの流体の流量は、流 出ないし負の負荷圧力制量スロット３８または３９の有効な流れ面積に常に比例 する様な態様で出ロ流体絞シ装置５９によって自動的に制御される。負の負荷の 制御の際流体モータの一側部において流体モータ１１から流出する流体は、生じ ねばならず、一方、流体の所要の量は、ポンプ回路から流体モータ１１の他の側 部ないし流入側部に供給される。周知の態様において、シリンダ型流体モータの 流出量は、ピストンロッド４５の変位によって生じる体積によシ、相当する所要 の流入量とは異なっている。従って、弁スプール１８の任意の特定の変位に対し て、異なるレベルの流れは、流入ないし正の負荷圧力制量スロット３５または３ ６と、流出ないし負の負荷圧力制量スロッ）３８．３９とを経て行われる。上述 の様に、補償制御組立体１２の正および負の負荷補償制御は、弁スプール１８の 流入および流出の制量スロットを横切る一定の差圧を自動的に維持し、流体モー タ１１からの流体の流出量に等しく流体モータ１１への流体の流入量を維持する 様に努めるため、また、既に上述の様に、シリンダ型である流体モータ１１によ って流入量と、流出量とが異なるため、次に続く渦流効果は、負の負荷の制御の 際に生じる。

流体モータ１１の円筒形空間４２が負の負荷圧力を受ければ、流体モータ１１か らの流出量は、円筒形空間４３への相当する所要の流入量よシも多く、周知の態 様において正負荷補償作用によシ円筒形空間４３内の圧力は、最高レベルに上昇 し、次に、ポンプ回路から得られるエネルギを使用して円筒形空間４２内の負の 負荷圧力を比例的に上昇し、非常に非効率的な作用を生じるだけではなく、過度 な圧力を受ける流体モータ１１をも生じる。

流体モータ１１の円筒形空間４３が負の負荷圧力を受ければ、流体モータ１１か らの流出量は、相当する流入量よシも少なく、周知の態様において円筒形空間４ ２内の圧力は、大気圧以下に低下し、流体モータ１１の入口は、キャビテーショ ンヲ受ケる。

外部論理モジュール組立体１６に配置される負荷圧力信号切換え装置７０ａは、 補償制御組立体１２と外部論理弁装置７０との間に間挿される。負荷圧力信号切 換え装置７０ａは、流体モータ１１の円筒形空間４２または４３のいずれが負の 負荷圧力を受けるかに関係なく、流体モータ１１の他の円筒形空間が過度な正負 荷圧力またはキャビテーションの状態のいずれにも晒され得ない様な態様におい て、正負荷補償器４６ａの制御作用に対して系統の負の負荷圧力補償制御を構成 する出ロ流体絞シ装置５９０制御作用を同期するために補償制御組立体１２への 確認された負荷圧力信号の伝達に影響を及ぼす。

流体モータ１１の円筒形空間４２がばね１００の付勢力とランド９５の横断面の 面積との商に同等よシも小さい負の負荷圧力を受けると仮定する。本明細書に後 で詳細に記載される理由のため、負荷除去シャトル９２を作動する負の負荷圧力 は、出ロ流体絞シ装置５９のばね６４によって定められる制御差圧よシも大きい かまたは等しい様に選定される。負の負荷圧力のこのレベル以下では、第１図に 示す様な位置の負荷除去シャトル９２は、管路１０３、結合面９５ｂ１環状空間 ９６および管路１０２を経て制御チャンバ６５を系統溜め１４に直接に結合する 。従って、ばね１００の予負荷によって指令される様な成る所定の負の負荷圧力 レベル以下では、制御チャンバ６５は、制御ばね６４によって第１図に示す様な 位置に維持される負の負荷補償器スプール６０によシ、出ロ流体絞シ装置５９を 不活性にする大気圧を受ける。これ等の条件の下で、負の負荷Ｗの速度は、正負 荷制量スロット３５または３６の変位によって形成されるオリフィスを横切る一 定の差圧を自動的に維持する正負荷補償器４６ａによって制御される。従って、 流体モータ１１の円筒形空間４３内の圧力は、系統ポンプ１３から得られるエネ ルギを使用して小さい負の負荷の効果を補うのに充分に増大される。従って、小 さい負の負荷の領域内の第１図の制御によシ、負の負荷の速度は、第２不活性化 装置１１０によって不活性にされる負の負荷補償回路により正負荷補償回路によ って制御される。これ等の条件の下で、流体モータ１１の円筒形空間４２は、過 度な負の負荷圧力を受け得す、円筒形空間４３は、キャビテーション状態に晒さ れ得す、負荷Ｗの速度は、弁スプール１８の変位に比例して常に維持される。

円筒形空間４３が大きな正負荷圧力を受け、従って負荷Ｗが正であると仮定する 。これ等の条件の下では、円筒形空間４２は、負の負荷を受け得ない。外部論理 弁装置７０によって制御チャンバ８８に伝達される非常に低い圧力によシ、ばね １００の力によって付勢される負荷除去シャトル９２は、第１図に示す様な位置 のままであシ、前述の態様において制御チャンバ６５を大気圧に維持し、出ロ流 体絞シ装置５９を不活性にし、従って、管路３０、出口チャンバ６６および排出 チャンバ６７を経て出ロチャンパ２７を系統溜め１４に直接に結合する。第１図 に示す様な負荷除去シャトル９２によシ、外部論理弁装置７０の正負荷伝達回路 は、制御チャンバ５１に直接に結合さｎ、正負荷補償器４６ａは、周知の態様で 、弁スプール１８の変位によって生じる正負荷制量スロット３５または３６を通 る任意の流れオリフィスを横切シ制御ばね５２によって定められる様な一定の差 圧を自動的に維持する。正負荷補償器４６ａの制御差圧よシも高く選定される出 ロ流体絞シ装置５９０制御差圧により、正負荷を制御するとき、負の負荷補償回 路は、第２不活性化装置１１０によって完全に不活性にされ、補償器の相互作用 を防止し、正負荷の制御の際に高い系統効率を保証する。

上述の様な大きい正負荷Ｗの制御の際、負荷Ｗの方向が逆転され、従って、流体 モータ１１の円筒形空間４２がこのとき正負荷圧力を受け、一方、負の負荷の欠 如の際、円筒形空間４３が最低圧力に維持されると仮定する。外部論理弁装置７ ０が正負荷圧力をその方向に関係なく正負荷補償器４Ｓａへ自動的に向けるため 、また負荷除去シャトル９２が第１図に示す様な同一位置のままであるため、正 負荷上の制御は、不活性にされる負の負荷補償回路によシ、その方向に関係なく 同一である。

負の負荷Ｗが円筒形空間４２内の圧力によって支持され、この負の負荷圧力が出 ロ流体絞シ装置５９の適正な補償作用を保証するのに充分に高く、また、ばね１ ００の付勢力に抗して負荷除去シャトルを左から右へ変位するのに充分に高いと 仮定する。結合面９５ａの変位による負荷除去シャトル９２の変位は、負の負荷 圧力を受ける制御チャンバ８８を制御ボー）１０３ａに自動的に結合すると共に 、結合面９５ｂによって制御ボート１０３ａを環状空間９６および系統溜め１４ から隔離する。制御ポー）１０３ａが制御チャンバ６５に直接に結合されている ため、出ロ流体絞シ装置５９は、周知の態様で、負の負荷制量スロット３８また は３９の変位によって形成されるオリフィスを横切る差圧を制御する様に調節位 置を自動的に取る。左かう右への負荷除去シャトル９２の変位は、上述の態様で 負の負荷補償回路を活性化するだけではなく、第１不活性化装置１０８の一部で あるランド９４の変位によシ通路８９内の正負荷圧力を制御チャンバ９０から隔 離し、環状空間９６を経て制御チャンバ９０を系統溜めに結合し、従って、制御 チャンバ５１を大気圧に結合する。これ等の条件の下では、正負荷補償器４６ａ は、出ロチャンパ５５内の圧力と制御チャンバ５１内の圧力との間の制御ばね５ ２の予負荷に等しい一定の差圧を依然として維持するが、制御チャンバ５１がこ のとき大気圧に等しい一定圧力に維持されるため、出ロチャンパ５５内の圧力は 、定圧の減圧弁の形態になる正負荷補償器４６ａによシ、正負荷補償器４６ａの 制御差圧に等しい一定のレベルに維持される。従って、左から右への負荷除去シ ャトル９２の変位は、負の負荷補償回路を完全に活性化するだけではなく、正負 荷補償回路の作用によシ、負の負荷の制御の際に円筒形空間４３へ伝達可能なポ ンプ回路からの最高圧力を制限し、負の負荷の制御の際に流体モータ１１が受け 得る最高圧力を自動的に制限すると共に、正および負の負荷補償制御器の間の有 害な相互作用を防止する。

上述の様に大きな負の負荷Ｗの制御の際、負荷Ｗが逆転され、従って、流体モー タ１１の円筒形空間４３がこのときに負の負荷圧力を受けると仮定する。負荷除 去シャトル９２は、その完全に変位した位置のままであフ、外部論理弁装置７０ は、負の負荷の方向に関送シ、負の負荷補償回路の性能は、円筒形空間４３から の流体の流れを同一に制御するままであシ、一方、正負荷補償器４６ａは、流体 供給チャンバ２４を一定圧力レベルに維持する同一の調節位置のままである。

正負荷圧力制量スロツ）３５，３６の流れ制量面積は、一定上流圧力の最大流量 がキャビテーションなしに円筒形空間４２に供給可能な様に選定されねばならな い。

従って、負の負荷の制御の際、シリンダの形態の流体モータによる第１図の制御 の配置は、流体モータを過度な圧力から保護し、正負荷補償回路による小さい負 の負荷の制御を可能にし、正および負の負荷補償器の間の有害な相互作用を排除 し、正負荷の制御の際に負の負荷補償器を完全に不活性化し、高い系統効率を保 証する。

第１図の制御系統では、正負荷圧力制量スロット３６および負の負荷圧力制量ス ロット３８が流体モータ１１の円筒形空間４２への流体の流量を制御するため、 また正負荷制量スロット３５および負の負荷制量スロット３９が円筒形空間４３ への流体の流量を制御するため、ピストンロッド４５の影響および流体モータ１ １における流入流出の差は、制量スロット３６゜３８を制量スロット３５．３９ よシも大きくすることによって部分的に補償可能である。この方法は、制御回路 の確定された流れパターンにのみ使用可能でおり、正および負の負荷補償器の間 の所要の差圧の差異を低減する程度まで有益であシ得る。

Ａ１ｔＡ２の制御信号の欠如の際、ランド７５．７４は、負の負荷圧力伝達回路 を隔離し、制御チャンパス１１６は、総ての状態の下で負の負荷補償器スプール ６０が第１図に示す位置を取るのを可能にするために設けられる。

既に上述の様に、心出し用ばね組立体３２の付勢力に抗して弁スゾール１８をそ の中立位置から変位するためには、充分な正味の液圧力が心出し用ばね朗立体３ ２によって発揮される力に抗して弁スプール１８を変位するために弁スゾール１ ８に加えられねばならない。この正味の液圧力は、大気圧を受ける制御チャンバ ３１によシＡ２圧力信号に等しい制御チャンバ３３内の充分な圧力を与えるか、 または大気圧を受ける制御チャンバ３３によシＡ１圧力信号に等しい制御チャン バ３１内の充分な圧力を与えるかのいずれかによって得られてもよい。例えば７ ラツパノズル型の電気流体式サーボ弁によるＡ１ｔＡ２の圧力信号の発生、に関 連する一層通常の場合は、Ａｌ、Ａ２の圧力信号の間の差圧が弁スプール１８を 作動する場合である。この場合には、これ等の差の変化の速度は、弁スプール１ ８がその中立位置を通過して、心出し用ばね組立体３２によって差圧の変化を受 けるとき、外部論理弁装置７０が一端から他端へ往復する様に外部論理弁装置７ ０を作動する性能に制限されねばならない。一層高い頻度の応答のため、外部論 理弁装置７０ａの作動の異なる方法は、例えば本特許出願人の１９８６年９月９ 日付米国特許第４．６１０．１９４号に示される様に使用されてもよい。

戻って第２図を参照すると、全体を第１図の１２で示される補償モジュールの正 負荷補償器と同一の正負荷補償器４６ａは、正負荷Ｗの制御に使用され、一方、 負の負荷の制御は、負の負荷制量スロッ）３８，３９の直接の絞シ作用によって 達成される。第２図の外部論理モジュール組立体１１７は、第１図の外部論理モ ジュール組立体１６に非常に類似し、これ等のモジュールの双方は、同一の外部 論理弁装置７０を使用する。

第２図の負荷圧力信号切換え装置１１８は、第１図の負荷圧力信号切換え装置７ ０ａＫ類似し、ばね１００の予負荷によって確定される成る所定の最低レベル以 上の負の負荷圧力の存在の際に正負荷補償器４６ａｔ−一定圧力の減圧弁に変換 することによシ、第１図のものと同一の正負荷圧力の負荷除去回路を備えている 。

第２図では、制御回路が負の負荷補償制御を備えていないため、負の負荷補償器 の負荷除去の特徴は、第２図の負荷圧力信号切換え装置１１８に省略される。

また、負の負荷が負の負荷補償回路によって第２図で制御されないため、負の負 荷の制御の際の流体モータ１１の最大流出量は、特定の値に制限されず、系統ポ ンプ１３の容量を越え得る。キャビテーションを防止するため、当該技術で周知 の補給逆止め弁１２１゜１２３が設けられる。

第１図、第２図の制御配置では、当該技術において周知の態様で最高正負荷系統 圧力は、逆止め弁１１３゜１１４を経てポンプ制御装置１１１へ伝達され、制御 装置１１１は、ポンプの吐出圧力と負荷応答系統から伝達される最高負荷圧力と の間の一定の差圧を自動的に維持する。

戻って第３図を参照すると、補償制御組立体１２４の絞シバイパス部材は、周知 の態様で入ロチャンパ５４内の圧力と第１図の外部論理モジュール組立体１６ま たは第２図の外部論理モジュール組立体１１７の正負荷確認回路に管路９１を経 て結合される制御チャンバ５１内の圧力との間に一定の差圧を維持する。

この一定の差圧のレベルは、制御ばね５２の予負荷によって指令され、定容量型 でもよいポンプ１３からの流れを排出チャンバ１２９、従って系統溜め１４へ向 けるｆｆＤバイパススロット１２８０絞シ作用によって制御される。

戻って第４図を参照すると、補償制御組立体１３３の絞シバイパス部材１３４は 、周知の態様で流体供給チャンバ５５と第１図の外部論理モジュール組立体１６ または第２図の外部論理モジュール組立体１１７から管路９１を経て正負荷圧力 の流体を供給される制御チャンバ５１との間に一定の差圧を維持する。該差圧の 制御は、正負荷載シスロット４９の絞シ作用またはバイパス絞シスロット１３５ のバイパス作用のいずれかによって得られる。バイパス絞シスロット１３５のバ イパス絞シ作用は、管路１３７によって直列回路１３８に直列に結合されるバイ パスチャンバ１３６へポンプ１３からの過剰な流れが送られるのを可能にする。

第４図の正負荷制御によシ、流体供給チャンバ５５に結合される方向、流量制御 弁１０は、該弁１０に必要なもの以上の過剰な流れのみが直列回路１．３．８に 送られるため、直列回路１３８の制御弁よシも自動的な流れの優先権を有してい る。

第３図、第４図の正負荷制御組立体は、負の負荷補償制御組立体に同一の態様で 統合されてもよく、第２図の正負荷補償器に置き換えられてもよく、これ等が異 なる作用によって正ないし流入の負荷圧力制量スロット３５または３６の上流に 一定の圧力を依然として維持するため、第１図、第２図の制御系統の同一の制御 特性を生じる。

本発明の好適実施例が詳細に図示説明されたが、本発明は、図示の正確な形状お よび構造に制限されず、本発明の完全な理解の際に当該技術の熟達者に考えつか れる様な種々の変更および再配置は、請求の範囲に記載される本発明の範囲を逸 脱することな〈実施可能なことが認められる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポンプ（１３）によつて圧力流体を供給され、正または負の負荷圧力を受け る流体アクチュエータ（１１）に流出入する流体の流れを制御する様に作用可能 である負荷応答弁組立体において，前記流体アクチュエータが正または負の負荷 圧力を受けるか否かを定める様に作用可能な検知装置（１６ａ）と，該流体アク チュエータ（１１）に作用可能に結合される第１および第２の流体制量オリフィ ス装置（３４，３７）を有する第１弁装置（１７）と，該第１制量オリフィス装 置（３４）を横切る比較的一定の差圧を維持する様に選択的に作用可能であり前 記ポンプ（１３）と該第１流体制量オリフィス装置（３４）との間に間挿される 入口流体制御装置（４６）とを備え，一方、該第１制量オリフィス装置（３４） の上流の圧力が、前記正負荷圧力によつて変化するのを許容され，更に、或る所 定の負の負荷圧力レベル以上の前記負の負荷圧力に応答する装置（１０９）を有 する前記入口流体制御装置（４６）の第１不活性化装置（１０８）を備え，これ により、前記負の負荷圧力が前記所定の圧力レベルを越えるとき、該入口流体制 御装置（４６）が、前記第１流体制量オリフィス装置（３４）の上流の流体を比 較的一定の所定の圧力レベルに選択的に維持可能である負荷応答弁組立体。 ２．請求の範囲第１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記入口流体制御装 置（４６）が、入口流体絞り装置（４９）を有する負荷応答弁組立体。 ３．請求の範囲第１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記入口流体制御装 置（４６）が、前記流体アクチュエータ（１１）と溜め装置（１５，１４）との 間に間挿される入口流体バイパス装置（１２８）を有する負荷応答弁組立体。 ４．請求の範囲第１項に記載の負荷応答弁組立体にオいて、前記入口流体制御装 置（４６）が、前記流体アクチュエータ（１１）と直列パワー回路（１３８）と の間に間挿される入口流体バイパス装置（１３５）と、前記ポンプ（１３）と該 流体アクチュエータ（１１）との間に間挿される絞り装置（４９）とを有する負 荷応答弁組立体。 ５．請求の範囲第１項に記載の負荷応答弁組立体にオいて、出口流体絞り装置（ ５９）が、前記第２流体制量オリフィス装置（３７）と溜め装置（１５，１４） との間に間挿され，該出口流体絞り装置（５９）が、前記成る所定の負の負荷圧 力レベル以上の該第２流体制量オリフィス装置（３７）を横切る比較的一定の差 圧を流体の絞りによつて維持する様に作用可能てある負荷応答弁組立体。 ６．請求の範囲第５項に記載の負荷応答弁組立体において、前記第１不活性化装 置（１０８）が、前記所定の負の負荷圧力レベル以下に前記出口流体絞り装置（ ５９）を不活性化する様に作用可能な第２不活性化装置（１１０）を有する負荷 応答弁組立体。 ７．請求の範囲第１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記検知装置（１６ ａ）が、外部論理弁装置（７０）を有する負荷応答弁組立体。 ８．請求の範囲第７項に記載の負荷応答弁組立体において、前記外部論理弁装置 （７０）が、前記第１不活性化装置（１０８）を有する負荷応答弁組立体。 ９．請求の範囲第５項に記載の負荷応答弁組立体において、前記検知装置（１６ ａ）が、外部論理弁装置（７Ｏ）を有する負荷応答弁組立体。 １０．請求の範囲第９項に記載の負荷応答弁組立体において、前記外部論理弁装 置（７０）が、負荷圧力信号切換え装置（７０ａ）によつて作用可能な前記第１ 不活性化装置（１０８）および第２不活性化装置（１１Ｏ）を有し，該第２不活 性化装置（１１０）が前記所定の負の負荷圧力レベル以下に前記出口流体絞り装 置（５９）を不活性化する様に作用可能である負荷応答弁組立体。 １１．ポンプ（１３）によつて圧力流体を供給され、正または負の負荷圧力を受 ける流体アクチュエータ（１１）に流出入する流体の流れを制御する様に作用可 能である負荷応答弁組立体において，前記流体アクチュエータ（１１）が正また は負の負荷圧力を受けるか否かを定める様に作用可能な検知装置（１６ａ）と， 該流体アクチュエータ（１１）に作用可能に結合される第１および第２の流体制 量オリフィス装置（３４，３７）を有する第１弁装置（１了）と，該第２流体制 量オリフィス装置（３７）と溜め装置（１５，１４）との間に間挿され、該第２ 流体制量オリフィス装置（３７）を横切る比較的一定の第２差圧を流体の絞りに よつて維持する様に作用可能である出口流体絞り装置（５９）と，前記ポンプ（ １３）と前記第１流体制量オリフィス装置（３４）との間に間挿され、該第１流 体制量分リフイス装置（３４）を横切る比較的一定の第１差圧を維持する様に選 択的に作用可能である入口流体制御装置（４６）とを備え，一方、該第１流体制 量オリフィス装置（３４）の上流の圧力が、前記正負荷圧力によつて変化するの を許容され，更に或る所定の負の負荷圧力レベル以上の前記負の負荷圧力に応答 する装置（１０９）を有する前記入口流体制御装置（４６）の第１不活性化装置 （１０８）を備え，これに９ウ、該負の負荷圧力が該所定の圧力レベルを越える とき、該入口流体制御装置（４６）が、前記第１流体制量オリフィス装置（３４ ）の上流の流体を比較的一定の所定の圧力レベルに選択的に維持可能である負荷 応答弁組立体。 １２．請求の範囲第１１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記出口流体絞 り装置（５９）の第２不活性化装置（１１０）が、前記所定の負の負荷圧力レベ ル以下に該出口流体絞り装置を不活性化する様に作用可能な装置（７０ａ，１０ ９）を有する負荷応答弁組立体。 １３．請求の範囲第１１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記検知装置（ １６ａ）が、外部論理弁装置（７０）を有する負荷応答弁組立体。 １４請求の範囲第１３項に記載の負荷応答弁組立体において、前記外部論理弁装 置（７０）が、前記第１不活性化装置（１０８）を有する負荷応答弁組立体。 １５．請求の範囲第１４項に記載の負荷応答弁組立体において、前記外部論理弁 装置（７０）が、負荷圧力信号切換え装置（７０ａ）を有し，前記入口流体制御 装置（４６）の前記第１不活性化装置（１０８）および前記出口流体絞り装置（ ５９）の第２不活性化装置（１１０）が、該負荷圧力切換え装置（７０ａ）によ つて作用可能である負荷応答弁組立体。 １６．請求の範囲第１１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記入口流体制 御装置（４６）が、入口流体絞り装置（４９）を有する負荷応答弁組立体。 １７．請求の範囲第１１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記入口流体制 御装置（４６）が、前記流体アクチュエータ（１１）と溜め装置（１５，１４） との間に間挿される入口流体バイパス装置（１２８）を有する負荷応答弁組立体 。 １８．請求の範囲第１１項に記載の負荷応答弁組立体において、前記入口流体制 御装置（４６）が、前記流体アクチュエータ（１１）と直列パワー回路（１３８ ）との間に間挿される入口流体バイパス装置（１３５）と、前記ポンプ（１３） と該流体アクチユエータ（１１）との間に間挿される絞り装置（４９）とを有す る負荷応答弁組立体。