JPH01503729A - 負荷応答型方向制御弁の負荷検知回路 - 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】 負荷応答型方向制御弁の 負荷検知回路 発明の背祭 本発明は一般的に負荷応答装置の負荷検知制御に関する。

特別な観点からいうと、本発明は負荷応答装置に用いるための、正及び負の負荷 圧力同定、伝達制御に関する。

さらに、特別な観点からいうと、本発明は装置の要求の先回りをして、中立位置 にある方向制御スプールに応答することのできる、正及び負の負荷圧力同定、伝 達制御に関する。

負荷圧力の検知、同定、伝達回路は、負荷応答ＨＥの中で広範に用いられている 。そのような負荷圧力の検知、同定、伝達回路は、最大の８Ｍ負荷圧力を同定す るのに普通、逆止弁あるいはシャトル弁のロジック装置を採用し、他方、負荷圧 力信号が正であるか負であるかを固定するのには、方向制御スプールによって順 次相互連結された各種の負荷圧力検知ボートが用いられる。

方向制御スプールの孔の中にそのような負荷検知ボートが存在することは、必然 的に総合的なスプールの行程とスプールの不感帯を増加させることになり、制御 をよりに！感なものにしている。弁の不感帯を増加させないために、負荷圧力検 知ボートの流路面積はできるだけ小さく選択され、その結果、信号をかなり弱め ることになり、補償制御の応答性に大きく影響することになる。そのような負荷 圧力検知ボートは、１９７９年５月１５日付の本出願人による米国特許第４．１ ５４，２６１号に示されている。そのような負荷圧力検知ボートは方向制御スプ ールのその中立位置からの変位置とともに次第に覆われなくなり、変位量の少な い場合には負荷圧力信号の減少借が非常に大きくなる。この型の負荷圧力検知回 路は一つの付加的な欠点を有している。負荷圧力信号を補償装置あるいはポンプ 制ｍ装置と相互連結するのに、方向制御スプールの動きが直接的に用いられてい るので、中立位置にある方向制御スプールに関し、かつ制御機能の先回りとして そのような信号を伝達することは不可能である。先回りの特徴を有したそのよう な負荷検知回路は、１９８６年９月９日付の本出願人による米国特許第４゜６１ ０．１９４号に示されている。しかしながら、この型の負荷検知回路は非常に効 果的であるが、一つの欠点を有しており、スプール位置の制御信号の制御差圧が 非常に速く変化した場合に、負荷圧力信号の同定用シャトルは逆影響を受けるこ とがある。

１更立１１ 本発明の主な目的は、同定された負荷圧力信号を補償装ｄ及びポンプ制御装置へ 伝達することのできる負荷圧力検知、同定、伝達回路を提供することにあり、負 荷圧力同定回路への制御信号の伝達は、方向制御スプールのその中立位置からの 方向と比変位との両方に関連している。

本発明の他の目的は、ｉ制御スプールがその中立位置から特定の距離だけ変位し た後に、制御スプールの特定の変位方向に関連した制御信号に応答する、負荷圧 力検知、同定、伝達回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、方向ｉＩＩＩＪｔｍスプールの位置決めに用いられる制御 差圧の大きな過渡変化には鈍感で、他方、方向制御スプールはその中立位置から 特定の距離だけ変位される、負荷圧力同定回路を提供することにある。

本発明の他の目的は、方向制御スプールのその中立位置からの変位より先回りし て、同定された負荷圧力信号を補償装置及びポンプυＪｔ［ｌ装置へ伝達するこ とのできる負荷圧力同定回路を提供することにあり制御信号の負荷圧力同定回路 への伝達は、制御スプールがその中立位置から特定の距離だけ変位した後の、Ｉ ｌｌ　ｔＸｌスプールの変位方向に関連する。

本発明の他の目的は、手動タイプ及びサーボタイプの遠隔ｆ７１ｔｌｌ信号発生 制御を極めて単純化することのできる負荷圧力信号同定回路を提供することであ る。

簡単にいうと、本発明の今まで述べた目的及び利点、またその他の付加的な目的 及び利点は、負荷圧力制御信号の減少を最少にした新規な負荷圧力検知、同定、 伝達回路を提供することによって達成され、これは負荷圧力検知、同定回路と、 方向制御スプールへ伝達されたコマンド制御信号との間で完全に同期性を維持す るために、方向１ｉ１１御スプールの位置決めに用いられる制御信号の負荷圧力 同定回路への伝達を選択的になくしてしまっている。

本発明の付加的な目的は、添付した図面に示され、以下の詳細説明の中で記載さ れたような、本発明の好ましい実施例を参照すると明らかになるであろう。

ｌ匡立量月 図面は、υＪｗＪチェンバー及びカットオフチェンバーを介して油圧ｉｌ、１Ｉ ｔｌ信号に応答する単段の補償された方向制御弁の実施例の縦断面図と、概略的 に示された負荷圧力信号同定、伝達のための弁の断面図とを一緒にしたものであ り、系統のポンプ、ポンプ制御装置、負荷のアクチュエータ、及び系統のリザー バとが示されていて、これらは全て概略的に示された流体伝達管によって連結さ れている。

好適実施例の説明 図面を参照すると、全体的に・１０で示された、負荷応答型の、完全補償された 、単段弁組立体が、負荷Ｗを操作するアクチュエータ１１と圧力流体′ａ１２と の間に挿入されており、前記流体源は出口流量制御装置１４を備えたポンプ１３ からなっており、前記ポンプは当業界で既知のバイパス型、あるいは可変変位型 のポンプであってもよく、またこれは、既知の方法で、図面における負荷応答流 体の動力、制御装置の最大負荷信号圧力に応答することができる一０前記単段弁 組立体１０は、前記負荷応答装置の流量制御装置１５と、第一弁装ｖ１１６とを 含む。前記ポンプ１３は系統のリザーバ１７を有した流体排出装置１８に連結さ れており、排出管１９を介して流量制御装置１５へ加圧流体を供給する。前記第 一弁装置１６には、その内部において滑動的に配置された方向制御スプール２１ を有したハウジング２０が設けられており、他方、流量制御装置１５には、正の 負荷補償装置２３と負の負荷補償装置２４とを収納したハウジング２２が設けら れている。単段型になっていて、かつ正と負の両方の負荷の制御に用いられる正 と負の負荷補償装置２３．２４とを有する流量制御装置１５と、方向制御スプー ル２１を有する第一弁装置１６との間の機能的な関係は、１９８０年９月１６日 付の本出願人による米国特許第４．２２２．４０９号に詳細説明されたものと類 似している。簡単にいうと、第一弁装置１６はハウジング２０内の孔２５の中で 滑動的に案内される方向制御スプール２１を有している。この方向制御スプール ２１には正の負荷測定溝２６．２７と、負の負荷測定溝２８．２９とが設けられ ている。前記方向制御スプール２１の一端はυＪＩＩｌ信号Ａの圧力を受ける制 御スペース３０の中へ突出し、他方、その他端は制御信号Ｂの圧力を受ける制御 スペース３１の中へ突出している。前記方向υＪＩ［ｌスプール２１は、当業界 で既知のセンタリングばね３２によって、既知の方法によって、図に示したよう な中立位置に維持される。前記孔２５は、第一信号チェンバー３３、第一排出チ ェンバー３４、第一負荷チェンバー３５、供給チェンバー３６、第二負荷チェン バー３７、第二排出チェンバー３８、及び第二信号チェンバー３９と交錯してい る。方向制御スプール２１の一端は制御スペース３０の中へ突出していて、制御 信号Ａの圧力を受ける。制御信号Ａの圧力と、方向制御スプール２１の一端の断 面積との積が第一の力発生装置４０を構成する。方向制御スプール２１の他端は 制御スペース３１の中へ突出し、ｔｉｌＪＩ（ｌ信号圧の圧力を受ける。ＩＩＪ ｗＪ信号Ｂの圧力と、方向制御スプール２１の他端の断面積との積が第二の力発 生装置４３を構成する。制御スプール２１の一端の末端部はカットオフ面４５に なっており、これには第一信号チェンバー３３の一端を画定するタイミング面４ ７と協動するカットオフエッヂ４６が設けられている。１ｌｌｌｌｌスプール２ １の他端の末端部はカットオフ面４８になっており、これには第二信号チェンバ ー３９の一端を画定するタイミング面５０と協動するカットオフエッヂ４９が設 けられている。

方向１１１１１スプール２１の位置決め装置５１は、制御ばね３２によって生成 される力と対抗する第−及び第二〇力発生装置２４０．４３を有し、これらは制 御信号Ａ及びＢの圧力の大きざに応答して、方向制御スプール２１のυＩｒｎ位 置を画定する。

制御信号ブロック装置５２は、カットオフエッヂ４６゜４９と協動するタイミン グ面４７．５０を有した第−及び第二の信号チェンバー３３．３９と、方向制御 スプール２１の位置、即ち、カットオフ面４５．４８の位置に応答するタイミン グ装置５３とを含む。

負荷圧力信号装＠５４ａは、第一弁装置１６及び流量制御装置１５と操作的に関 連する。第一弁装置１６の第一信号チェンバー３３は、管５４を介して負荷圧力 同定装置５４ａの第一制御チェンバー５５に連結され、前記管５４はまたリーク オリフィス５６を介してリザーバ１７に連結されている。同様に、第一弁装置１ ６の第二信号チェンバー３９は、管５７を介して負荷圧力同定装置５４ａの第二 制御チェンバー５８に連結され、前記管５７はまたリークオリフィス５９を介し てリザーバ１７に連結されている。前記第−及び第二チェンバー５５．５８９は ロジックシャトル６１の端部と直接連結されており、これはばね６２，６３によ って図示したような位置に向かって押付けられている。ロジック装ｆｆ１６１ａ は負荷圧力信号を画定することができればどのような型のものであってもよく、 例えば、逆止弁ロジック、シャトル弁ロジック、あるいは電気的ロジックであっ てもよく、これらは全て正あるいは負の負荷圧力信号を画定することが可能であ る。この負荷圧力同定装置５４ａの構造及び操作とは、両方とも１９８６年９月 ９日付の米国特許第４．６１０．１９４号の中で極めて詳細に記載されて置が訂 正されるのに応じて、ロジックシャトル６１がいずれかの方向へ全変位して、正 の負荷圧力をボート６４に、あるいは負の負荷圧力をボート６５に連結させる。

前記ボート６４は正の負荷圧力を受けて、管６６を介して正の負荷補償装置２３ の制御チェンバー６７に連結されている。前記正の負荷補償装置２３にはスロッ トルスプール６８が設けられていて、これはその一端においてｖＪ１１１１チェ ンバー６９内の圧力を受け、また他端において、ｌｉＩ］ｒＩＡチェンバー６７ 内に圧力及び制御ばね７０のパイアスカを受ける。前記スロットルスプール６８ は、スロットルボート７１の絞り作用によって、入口チェンバー７２から出口チ ェンバー７３への流体の流れを制御する。前記出口チェンバー７３は管７４を介 して供給チェンバー３６に連結されている。

前記ボート６５は負の負荷圧力を受けて、管７５を介して負の負荷補償装＠２４ の制御チェンバー７６に連結されている。スロットルスプール７７は、制御チェ ンバー７８内の圧力及び制御ばね７８のパイアスカを受けて、スロットルボート ８０の絞り作用によって、出口チェンバー８１から排出チェンバー８２への流体 の流れを制御する。前記排出チェンバー８２はリザーバ１７に連結されている。

前記出ロチエンパー８１はまた管８３を介して第一排出チェンバー３４に連結さ れ、さらに管８４を介して第二排出チェンバー３８に連結されている。

第一負荷チェンバー３５は管８５を介してアクチュエータ１１及び負荷Ｊ圧力同 定装置Ｗ５４ａのチェンバー８６に連結され、他方第二負荷チェンバー３７は管 ８７を介して流体モータ１１及び負荷圧力同定装置ｆ５４ａのチェンバー８８に 連結されている。

同期装置８つはロジックシャトル６１の作用によって、カットオフ面４５．４８ を有した弁スプール２１の同期作用と関連しており、ロジックシャトル６１への 信号伝達は弁スプール２１のその中立位置からの変位量によって影響されるよう になっている。

図示したように、方向制御スプール２１が、当業界においてよく知られているよ うに、センタリングばね３２によってその中立位置に保持されている場合には、 第一負荷チェンバー３５と第二負荷チェンバー３７とは、供給チェンバー３６及 び第一、第二の排出チェンバー３４゜３８によって完全に隔離されている。同時 に、図示したように、管８５とチェンバー８６とを介する第一負荷チェンバー３ ５からの連結はロジックシャトル６１によって断たれており、また管８７とチェ ンバー８８とを介する第二負荷チェンバー３７からの連結もロジックシャトル６ １によって断たれている。このような状態においては、負荷Ｗによって生じた圧 力を受けたアクチュエータ１１内の流体は、制御装置におけるυ１′ｍ要素から 完全に隔離されている。

１１Ｊ御信号Ａが制御信号Ｂより大きい場合には、ｉ制御信号ＡによるυＩｔＫ ｌスペース３０内の圧力と、制御信号Ｂによる制御スペース３１内の圧力との間 に生じた制御圧力の差圧が方向制御スプール２１の端部の断面積に作用すること によって、センタリングばね３２のセンタリング力と平衡するのに十分な力が生 じるものと仮定する。

また図示したように、ロジックシャトル６１を中立位置に保持しているバイアス はね６２．６３のセンタリング力は、ロジックシャトル６１をいずれかの方向へ 全変位させるのに必要な第一、第二の制御チェンバー５５゜５８の差圧が、方向 制御スプール２１をその中立位置からはね３２の力に抗して変位させるのに必要 な差圧の半分になるように２択されているものと仮定する。従って、方向制御ス プール２１が中立位置にある時には、制御スペース３１は第二信号チェンバー３ ９と直結し、ざらに管５７を介して第二制御チェンバー５８と連結しており、ま た同様に、ＩＩＪＩＩＩスペース３０は第一信号チェンバー３３と直結し、ざら に管５４を介して第一制御チェンバー５５と連結しており、前記方向制御スプー ル２１及びロジックシャトル６１は同じ差圧を受けるであろう。従って、ロジッ クシャトル６１は、制御差圧が方向制御スプール２１をその中立位置から変位さ せるのに必要な差圧より十分小さい場合には、いずれかの方向へその全行程を全 変位するであろう。従って、制御信号Ａが制御信号Ｂより大きい場合には、ロジ ックシャトル６１は、方向制御スプール２１がその中立位置から右へ移動する前 に、その中立位−から右へ完全に変位されるであろう。この制御圧力伝達回路は 、方向制御スプール２１が右へ距離Ｘだけ変位するまでは同一状態になっている が、この位置においては、カットオフエッヂ４９はタイミング面５０と係合して 、ｉＩＩＩｍ信号Ｂを第二制御チェンバー５８から実質的に隔離し、他方、第一 制御チェンバー５５は制御信号Ａと同等な圧力を受け続ける。さらに弁スプール ２１が右へ変位し続けている間は、制御信号ＡとＢとの差圧による力によって、 ロジックシャトル６１は制御信号Ａと同等な圧力を受け、他方、第二制御チェン バー５８は、リークオリフィス５９の作用によって、リザーバ１７の排出回路の 圧力を受けるであろう。

弁スプール２１が中立位置にある場合には、ロジックシャトル６１は方向制御ス プール２１と同一の差圧を受け、ロジックシャトル６１は方向ＩＱ　’ａミスプ ール２の意図された変位方向と同一の方向へ、その全行程を全変位される。この 状態は方向制御スプール２１がいずれかの方向へ距ｍｘだけ変位されている間は 維持される。

一旦、方向υＪｗＪスプール２１がいずれかの方向へ距離Ｘを超えて変位すると 、方向制御スプール２１の位置は制御信号Ａ、Ｂによって生じる差圧によって確 立され、これらのａ１１御信号の大きさに応じて変化するが、ロジックシャトル ６１は完全変位された位置に保持され、方向制御スプール２１のその中立位置か らの変位の方向に応じて、いずれかの制御信号ＡあるいはＢと同等な圧力を受け ることになる。従って、一旦方向制御スプール２１がその中立位置からいずれか の方向へ距＃ＩＸだけ変位されると、方向制御スプール２１の変位方向はロジッ クシャトル６１の全行程の変位方向と同一であり、かつそれと完全に同期されて いる。また、方向制御スプール２１がその中立位置から移動される前に、ロジッ クシャトル６１が先に変位するという特徴と、それの変位の特徴とが得られる。

従って、弁スプール２１のその中立位置からの変位方向は、制御信号Ａ、Ｂの実 際の圧力がバイアスばね６２，６３の予荷重と同等な圧力以下に降下しない限り 、差圧の大きさとは無関係に、また制御差圧によって方向ｉ１１制御スプール２ １に生じる実質的な力の方向とは無関係に、常にロジックシャトル６１の変位方 向と完全に同期している。

方向制御スプール２１の変位方向は、自動的に負荷Ｗの変位の方向と、ロジック シャトル６１の変位の方向とを画定し、本出願人による米国特許第４．６１０， １９４号に３ｆＩＩＩに記載されている方法によって、自動的に負荷圧力が正で あるか負であるかを同定する。

もし負荷圧力が正であれば、ボート６４から管６６を介して正の負荷圧力がＩＩ Ｊｔ［Ｉチェンバー６７へ伝達される。

次に、当業界において既知の方法で、スロットルスプール６８が自動的にｖ４節 位置を確立し、スロットルボート７１によって入口チェンバー７２から出口チェ ンバー７３への流体の流れを絞り、正の負荷測定溝２６あるいは２７の変位によ って生じるオリフィス前後の差圧を比較的一定に保持するであろう。

もし負荷圧力が負であれば、ボート６５から管７５を介して負の負荷圧力が制御 チェンバー７６へ伝達される。

次に、当業界において既知の方法で、スロットルスプール７７が自動的に調節位 置を確立し、スロットルボート８０によって出口チェンバー８１から排出チェン バー８２への流体の流れを絞り、負の負荷測定溝２８あるいは２９の変位によっ て生じるオリフィス前後の差圧を比較的一定に保持するであろう。

もし方向ｔｉｌＪｔｌｌＩスプール２１の不感帯が距離Ｘに等しいかあるいはそ れ以上になるように選択されると、負荷圧力画定回路の先行特徴は維持され、ま た方向制御スプール２１の負荷制御位置においては、ロジックシャトル６１は方 向制御スプール２１の変位の方向と完全に同期された状態のままであり、またこ のことは方向制御スプール２１が受ける制御差圧の変化とは全く無関係である。

ある種のｌ’Ｊｔｌａ装置、特に方向制御スプール２１の制御に電子−油圧式サ ーボ弁を用いる装置においては、例えば、方向υＩｔＭ］スプール２１の慣性力 による制御差圧によって生じる実質的な力の方向は、方向υ制御スプール２１の その中立位置からの変位方向とは異なった方向になるかもしれない。図示したよ うに、ロジックシャトル６１の変位方向は方向制御スプール２１が受ける差圧の 変化とは無関係になり、従って、方向制御スプール２１の変位の方向とロジック シャトル６１の変位の方向との間の同期性は、制御信号Ａ、Ｂの圧力がバイアス ばね６２゜６３における予荷重によって確立されたある所定の最小ｆｌｉ以上に 維持されている限り、全ての操作条件の下で完全に維持されている。

小さな値として選ぶことのできる距ＭＸによって画定されるような弁スプール２ １の中立位置の近傍においては、弁スプール２１の慣性効果と差圧に係るその影 響はロジックスプール６１に必要とされる変位の場合と同一である。実際の装置 において差圧が突然逆転するのは、弁スプール２１の位置が距離Ｘより大きな場 合においてのみである。従って、上述したように、一旦弁スプール２１がその中 立位置から距１ＩｌｌｔＸより大きな距離だけ変位されると、弁スプールはロジ ックスプール６１の変位方向と自動的に完全に同期するようになる。

本発明による好ましい実施例を示し、詳細に記述してきたが、本発明が示してき た正確な形状、構造に限定されるものではなく、当業界においては、本発明を完 全に理解すれば、請求の範囲に画定された本発明の範囲から逸脱することなしに 各種の修正や再調整が可能であることがわかる。

補正書の翻訳文提出書　（曲法組８４条の７組組

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．正あるいは負の負荷Ｗを制御するように働らく流体出力アクチユエータ（１ １）と、圧力流体源（１２）と、流体排出装置（１８）と、前記負荷応答装置の 流量制御装置（１５）と、前記アクチユエータ（１１）を前記圧力流体源（１２ ）及び前記流体排出装置（１８）に選択的に相互連結する第一弁装置（１６）と 、第一制御信号Ａ及び第二制御信号Ｂに応答する前記第一弁装置（１６）の位置 決め装置（５１）と、負荷圧力のタイプを正あるいは負と同定し、その同定され た負荷圧力を前記流量制御装置（１５）へ供給するように働らく負荷圧力同定装 置（５４ａ）と、前記負荷圧力同定装置（５４ａ）における前記制御信号Ａ，Ｂ に応答するロジツク装置（６１ａ）と、前記第一弁装置（１６）のその中立位置 からの変位方向に応答する、前記第一弁装置（１６）と前記ロジツク装置（６１ ａ）との間にある同期装置（８９）とからなることを特徴とする負荷応答装置。
2. ２．請求の範囲第１項記載の装置において、前記ロジツク装置（６１ａ）はロジ ツクシャトル（６１）からなつている負荷応答装置。
3. ３．請求の範囲第１項記載の装置において、前記同期装置（８９）は、前記第一 弁装置（１６）のその中立位置からの変位方向に応じて、前記第一制御信号Ａと 第二制御信号Ｂの前記負荷圧力同定装置（５４ａ）への伝達を選択的に阻止する ことのできる制御信号阻止装置（５２）からなつている負荷応答装置。
4. ４．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第一弁装置（１６）は、前記第 一制御信号Ａと第二制御信号Ｂにそれぞれ応答する第一（４０）及び第二（４３ ）の力発生装置を備えた方向制御スプール（２１）を有している負荷応答装置。
5. ５．請求の範囲第４項記載の装置において、前記方向制御スプール（２１）は前 記スプール装置（２１）をその中立位置へ押付けることのできるばねバイアス装 置（３２）を有している負荷応答装置。
6. ６．請求の範囲第１項記載の装置において、前記負荷圧力同定装置（５４ａ）は 、限られた流体を流すために前記負荷圧力同定装置（５４ａ）と前記流体排出装 置（１８）とを相互連結することのでざるリークオリフィス（５９）からなつて いる負荷応答装置。
7. ７．請求の範囲第１項記載の装置において、前記制御信号阻止装置（５２）は前 記負荷圧力同定装置（５４ａ）に操作的に連結された信号チエンバー（３３／３ ９）を有している負荷応答装置。
8. ８．請求の範囲第７項記載の装置において、前記第一弁装置（１６）は、前記第 一弁装置（１６）の変位に応答して、前記第一制御信号Ａ及び第二制御信号Ｂを 選択的に隔離することのできるカツトオフエツチ（４９／４６）を有している負 荷応答装置。
9. ９．請求の範囲第２項記載の装置において、前記ロジツクシャトル（６１）は首 記ロジツクシヤトル（６１）を前記流量制御装置（１５）を無作動状態にする位 置へ５押付けることのできるバイアスばね（６２，６３）を有している負荷応答 装置。
10. １０．請求の範囲第１項記載の装置において、前記制御信号阻止装置（５２）は タイミング装置（５３）からなつている負荷応答装置。