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JPS58500417A - 完全補償流体制御弁 - Google Patents

完全補償流体制御弁

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JPS58500417A
JPS58500417A JP57501090A JP50109082A JPS58500417A JP S58500417 A JPS58500417 A JP S58500417A JP 57501090 A JP57501090 A JP 57501090A JP 50109082 A JP50109082 A JP 50109082A JP S58500417 A JPS58500417 A JP S58500417A
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バツドジツク・タデウスズ
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キャタピラー インコーポレーテッド
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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】 完全補償流体制御弁 発明の背景 本発明は一般に正及び負の負荷補償を備えた流体制御弁に関する。
より詳細な点で本発明は正及び負の負荷状態5つ多数の負荷を比例的(r(制御 rることのできる方向及び流量制御用に関する。
更に詳細な点で本発明ム正及び負の負荷補償装置が信÷」増・咄パイロット弁段 諸でΦIf +itlされる圧力補償方向及び流:R制御芹に関する。
正及び負の負荷の制御のために圧力補償される中央閉鎖流体制御弁は多くの理由 で望ましい。それらは少い動力損失で、従って良いシステム効率で負荷制御がで きる。そ41らは又多数の正及び負の負荷の同時比例−〕IJ ialができる 。そのような流体制御弁は1979年1ソ月5F1発行の本出願人の特許第4, 180,098号(t(、且又198LllE9月16日発行の本出願人の特許 第4,222,409号に示されている。しかし、これらの特許り弁は、正及び 負の負荷の比例制御はできるが、そのよう、な制御、りために負荷FE力検出ポ ートを通り−C直接1〕ζ達さハる工洋ルヤーを使用し、それらのボートが制御 13号を減衰させるだけでなく、制御の応答も限定する。
発明の要約 従って本発明の原理目的は、正及び負の負荷補償装5 置が単一増幅・ゼイロノ ト弁設階で1Bll mされる、正及び負の負荷の補償のために設けられた、改 良された圧力補原弁を提供することにある。
本発明の他の目的は王及び負の1X荷補゛α装置を制御できる、単一信号増幅パ イロット弁を提供することにある。
本発明の更に他の目的は補償装置制御のだめのポンプか負荷のどちらかからとっ た工不ルヤーを使用する、正及び負の負荷補償装置用信号増幅段階を提供するこ とにある。
簡単に言えば、本発明の前記及びその他の付加的目的や利点は多数の正及び負の 負荷の比例同時制御のときに使用するための、新規な圧力補償流体制御システム を設けることによって達成される。そのような/ステムの流量fill鐸升の圧 力補償装置は、制御信号の減衰を防ぎ且つ非常に速い応答の比例同時制御を与え る、単一信号増幅パイロット弁段階によって制御される。
本発明のその他の付加的目的は恣付の図面に示し且つ以下の詳細な1況明に述べ る本発明の好ましい実施例を参照するとき明白となろう。
図面の説明 図は+i’t −正及び負負荷補ル装置を備えた流睦制御升5)実k >l)の 縦断面図で、又略図で示すシステム管路、第2 me ia 1511 御jP  、ノステノNアクチュエータ、システム管路ノ0及びシステム貯溜憎を備えた 補償装置を制御するパイ「」ノド弁増幅段;Y19の実施例の縦断面図をも示す 。
好ましい実施列の説明 さ−(図面を参椰すめと、全体を10で指す流量制御弁の実施例が負荷Wを駆動 する流体モータ11と図示されていない原動機によって駆動される、固定容積又 は区拝変8墳型のポンプ12との間に置かれているのが図示さ几−Cいる、ポン プ012から流縫制御升10及び略(7j的に小す流量制御弁130回路への流 体流れはポンプ0(At 4 ib制御14によって調整されるっもしポンプ1 2が固定容積型であれば、ポンプ流量側#14は差動、[−一力逃し−jfで、 それは公知の方法で、ポンプ12からの流体上貯溜槽15ヘバイパスすることに よって、ボア)12の吐出圧を、流体モータ11に生ずる負荷圧力より一定圧力 差だけ高いレベルに維持する。もしボノゾ12が可変容積りでりnは、ポンプ流 量制御14:1、この技、ホj5す野でよく矧られた、差動圧力補償装置C1そ ハはt?7ソ012の容積を変えることによって、ポンプ012の吐出圧を、流 体モータ11に生ずる負荷圧力より一定差圧だけ高いレベルに維持する。
この流量笥J御斤10は四方型で且つ井スゾール18を軸方向に案内する孔17 を備えたノ・ウジノブ16を有する。この弁スプール18はランド19.20及 び21を備え、それらは、この弁スプール18の中立位置で、図に示すように流 体供給室22、負荷室23及び24、並びに出【」室25及び26を孤立させる 。弁スフ0−ル18のランド19,2tl及び21は計1みぞ穴27,28.2 9及び30並びに1VI11−面31,32゜33及び34を備える3負負荷検 出ボート35及び36は負荷室23及びノ4と出口室26及び25の間に配置さ れている一正負荷検出ボート37及び38は供給室22と負荷室23及び24の 間に位置する。絞り縁41を備える、制御スプール40の、貝負荷絞りみぞ穴3 9は出口室26及び25を排出室42に結合し、次にその排出室は貯溜槽15に 結合されている。
ポンプ12は、その吐出管43全通して、入口室44へ結合さハている。この入 口室44は、絞り縁46を備える制御スプール40上の正負荷牧りみぞ穴45を 通して流体供給室22に結合されている。孔47は、制御空間49内に含まれる 制御はね48によって図示の位置の方へ片寄せられる制御スプール40を軸方向 に案内する。この制御スプール40は一端が制御空間49の中−\突き出、他端 は貯溜槽15に結合された室50の中へ突き出る。全体を51で示すパイロット 弁組立体は、孔53を備えスプール54及び自由浮動とスト155をすべるよう に案!dする・・ウジノブ52を含む。このスプール54は環状空間59及び6 0を形成するランド56.57及び58を備えている。環状空間61 r、jこ の−・ウジノブ52の中に設けられ且つ孔53に直接通じている。自由浮動ピス トン55は環状空間63及び64を形成するランド62が設けらJし且うスプー ル54のランド58と選択的に保合可能な延長部65が設・すられている。スフ 0−ル54は一端が制御空間66の中へ突き出且つ、そのランド56及びばね保 持器67で、パイロット弁はね68と係合する。制御空間66は管路69を通し て逆止弁70及びγ1に通じる。この逆止弁70は流路72によって正負荷検出 ボー ト37及び38に結合さ扛ている。逆止弁71は管′873を通して出口 室25に通じる。パイロット弁組立体51の環状空間61は蒼路74全通して制 御空間49に通じ、且又漏れオリフィス75を通して環状空間60に通じ、次に その環状空間60は貯溜F!15に結合されている。環状空間59;は管路76 及び77を通して逆止弁78及び79と通じる。逆止弁78は吐出管43に結合 され且つ逆止弁79は、管路80を通して、出口室26に結合されている。環状 空間64は管路81によつマ供給室22に結合されている。環状空間63はW  N 82及び流路83によって負負釘検却ボート36及び35に結合されている 。正負荀検・加ボート37及び38fi流路72、管路84及び逆止弁85.1 kO:VC中−管路86を通し7てボンゾ流縫制@114に結合されている。’ !If御空間66は漏れ装置87を通して貯M槽15と結合さnている。
漏れ装置87は、一定流献金制御空間66から貯溜槽15へ流す、ストレート漏 れ型でもよいし又流量制御装置でもよい。負荷室23及び24は、図面に)J< すように、流体を一方向に流ずため、逆止弁89及び90によって、模式的Vこ 示す7ステム貯溜漕、で結合され、それは又この全制御システムの頴工排出マニ ホルドでもよい。
弁スプール18のランド及びみぞ穴の好ましい順序づけは、その中立位置からど ちらかの方向に変位されるとき、図面7こ示すように、負荷室23又は24の1 つが制御面32又は33によって正負荷検出ボート37又は38に結合され、一 方他の負荷室は負負荷検出ポート35又は36と同時に結合され、負荷室23又 は24はまだ供給室22並びに出口室25及び26から孤立しているようになっ てい乙。弁スプール18をその中立位置から更に変位すると負荷室23又は24 を計量みぞ穴28又は29を通して供給室22と結合し、一方間時に他の負荷室 を計量みぞ穴27又は30を通して出口室25又(d26と結合する。
前述のようにポンプ流量制御、31114は、良く知られた方法で、ポンプ12 から吐出庁43へ吐出される流体流量を調整して吐出管43内の圧力を、逆止j f/ステノ・6.°辿(7で18、弓゛R路86・\伝珪される最高負荷+Eカ イ15弓より、−1f−+E力差だvj高く維持するだろう。従って、UIC: 1t’+bi’l (n弁10の弁スフ’−ル1 aが正負荷検出ボート37及 び38をふさぐ中立位置にあって、信号管路からポンプ0流量制御i11]14 への信号圧力入力は、ポンプ012の最小待機ハ二カに71尾、する最小圧力レ ベルにあるだろう。
負侃室23が1F負荷を受け1」つパイロット弁組立体51の制f卸圧力差がポ ツプ流帽制飢14の制御部圧力差より高いとする。パイロット弁組立体51はス プール54がその干衡変調位置にあり且つランド57が環状空間61をふさぐ状 態て図小さtlている。この制御システムが休止し、−Cいるとき、パイロット 弁ばね68はスフ0−ル54をずっと左に動かし、環状空間60を環状空間61 と結合し従って制御空間49をシステム貯溜槽に結合するだろう。これらの条件 のFで制御スプール40は制御ばね48によって図面に示す位置に維持さtする だろう。井スプール18の右への初期変位は、前(こ述べたような方法で、正負 荷圧力を受ける負荷室23を正負荷検出ボート37と結合し一方負荷室24を負 負荷検出ポート35と結合もするだろう。正負荷検出ボート37かL)の正F走 荷圧力信号は流路72、管路84、逆止7P85及び1δ号管路86を通してポ ンプ流量1till (R+ 14へ伝達されるだろう、そして前に述べたよう な方法て、ボン:17°12の吐出圧力を、負荷室23内に存在する止′n荷十 力より、’ −i It力差たけ高いレベルに上げるだろう。
この弁スプール18を更に石に変位すると、負荷室23と供給室22の間に計量 みぞ穴29を通る計量オリフィスを作り、一方又計駄みそ穴27を通して同様な 計量オリフィスを負荷室24と出[’l ”’+!、25の間に作る。従って、 供給室22から負荷室23−\の流体流れは、’l+llI御スプールイスプー ル40示す位置に残り且つスフ0−ル54がずっと左の装置にあって、ポツプ流 量制御18によって自動的に維持される一定圧力差で起こるだろう。従って負荷 室23への流れは計量オリフィスの面積従って弁スプール18のその中立位置か らの変位に比例し且つ負荷ス、Vの大きさとは独■であろう。
k量制御弁10を通して正負荷Wを制御している間、より高い負荷圧力信号が模 式的に示す流量制御弁13から逆止弁88及び信号管路86を通してポンプ流量 制御14へ伝達されるとする。ポンプ012の吐出圧力は、供給室22と負荷室 23の間の圧力差を増しながら、比例的に増えるだろう。環状空間61が管路8 1によって供給室22に結合され且つib’l fda空間66が管路69、逆 上*70、流路72及び正負荷検出ポート37を通して負荷室23に結合されて いるので、パイロット弁組立体51のスプール54は供給室22と負荷室23の 間り圧力差を受ける。供給室の圧jJと負荷室23の圧力の間のこの圧力差の増 加はスプール54を、パイ【」ノド井ばね68のlIi倚力に抗して、図111 に小すように、ノエーカ・り右−\、変調117−置へ動かし、制唾空1Tjl  49のII−力を増し、これが1b1]呻スフ0−ル40を右からlr’−へ 、人11′イ44と供給室22の間の流体流れを絞る位置へ動かすだろう。従っ て、スフ0−ル54は、その変調1Nγ置で、’+b’l <nスフ0−ル40 によって、入口室44かし供給室22へのび1仁体流れを自動的に絞って供給’ 、zJ 22と負荷j号23の間υ圧力差を、パイロット弁ばね68のr−荷重 に相当しンItノフ0流量制鐸14の一定圧力差より高い、一定の所定レベルに 維持するだろう。
従って、ポンプ0圧力レベルには関係なく、パイロット弁組\γ体51は制御ス フ0−ル40の絞り作用を自動的に制御して、供給室22と負角i室23の間の 、そして計量みぞ穴29の変位によって作られた計量オリフィスを横切る一定差 圧を維持するだろう。この制御作用の間、自由浮動ピストン55は供給室22と 負荷室24の同の1F力差を受け、そしてそれは最小の圧力を受け従ってそJし は−」一つとEの、スプール54と接触しない位置に維持されるだろう。
負荷室23が負の負荷圧力を受けそして弁スプール18が左に動かされてこの負 の負荷圧力を負負荷検出ボート36に結合し、一方負荀室24の中の最小レベル の圧力を正負荷検出ボート38とも結合するとする。
負負荷検出ボート36からのこの負負荷圧力は流路83及び管路82全通して環 状空間63に伝達され、そこで自由浮動ピストン55の析面債/C反16シて、 スフ0−ル54をパイロット弁ばね68のuIII倚力に抗し−C右に動かし、 環状空間59を環状空間61に結合し、従って環状空間59を制御空間49に結 合するだろう。
制御空間49のポンプ吐出圧力は制御卸スツール40をずっと右から左へ動かし 、絞り縁41で出]]室26を排出室42から;所絶するだつう。
この升スプール18が更にHに変位すると、負荷室23と出口室26の間に、計 量みぞ穴30を通る計献流れオリフィスを形成し、一方又負荷室24と供給室2 2の間に、計量みぞ穴28を通る同様な計量オリフィスも形成し、供給室22が 救り縁46の位置によって入口室44から完全に隔離されるだろう。負荷室23 からの負の負荷子方は形成された計量オリフィスを通して、劃−スプール40の 位置によって排出室42から完全に隔離された出口室26に伝達されるだろう。
出口室26及び25内の圧力は上り、逆止弁71を開き、所止升70を閉じ、且 つ管路69全通して制御l[1空間66へ伝達され、そこでスフ0−ル54の断 面積に反応するだろう。制−空間66内Qこの圧力上昇はスプール54及びピス トン55を、図面に示tように、変調位置に動かし、tfi11卸空間49内の 圧力を調整し、従って又制御卸スゾール400立置も調整するだろう。この、[ ilI[III]スフ0−ル40は左から右へ絞り位置・\動き、その位置で出 口室26から排出室42への流体流れVま1分に絞らtlて負6:エ室23と出 【−1室260間に一定月力差を維持するだろう、正負荷を“14III御rる とき伯らtするのと同じこの一定圧力差の大きさはパイロット7「ばね68のF 荷【Kによって指令される。従ってパイロット弁「組☆二体51は1IIII脚 スフ0−ル40の絞り作用をII動的に′1b111111シて、負荷¥23と 出口室26の間の〜定バカ/X−を、負1z cirの大きさに関係なく、維持 するだろう3、負負荷の制御の間、供給室22は人し1室44かも元金に隔離さ れるのて、負荷室24へ流れ込む埋め合わせ流体流れは加)1:排出マニホルド からか又は適正ブ「89によってシステム貯溜槽からのどちらかから供給される だろう。負11荷を制御している間、環状空、1159 li、逆止プ「79を 辿して、出1]室26と結合される。もしポンプ吐出圧が出(l室26の負負荷 圧力より大きいと、逆[L井78は開き、逆止弁79は閉じて環状空間59は示 ゛ツノ片を受け、ポンプ0からのエネルギーケま制御スフ0−ル40の位置を制 御するために使われるたろう。もしポンプが、負負荷を制御するとき通’7+’ +そうであるように、その待機圧力にあると、より高い負負荷す二カが逆tlJ f−79を開さ、逆止弁I8を閉じて環状空間59に伝達されるだろう。従って これらの条1’t、のトでlll11仰スフ0−ル40の位置を制御するだめの エネルギーはこの負の負荷から供給されるだろう。
漏れ装置87は制御卸空間66をシステム貯溜槽と結合する。この漏れ装置、8 7は、制御空間66から、非常に低いブ;C量レベルで、一定の流れを可能にす る、直線オリフィスの形をとってもよく、又は単純l流計ibl制御升の形をと ってもよい。そのような漏れ流はスプール54を左から右へ動かすために公安で ある。そのような運動は逆止斤70及び11を閉じ、制御空間66から排出され た流体はこの漏れ装置87全通されるだろう。
漏れオリフィス75は環状窒+H161と/ステム貯溜漕の間に設けられている 。この技術分野でよく知られているそのような漏れオリフィスの使用はパイロッ ト升制御の安定性余裕を増す。
パイロット弁組立体51は1、正及び負の両方の負荷の7間1卸の間I同一スプ ール40の絞り作用を制御するために使われるような方法で、流量制御弁10の +BII御回路の中に導入される。この配列+Li、正及び負の負荷を制御する とき同じ圧力差を生じ、安いだけでなくより安定した制御を与える。
この)ぐイロット弁組q体51はポンプか父は1i!Ii卸スプール40の制御 の負負荷のどちらかによって供給されるエネルギーを利用する。この2段階型1 til制御は負荷検出前−トを通る最小の流れf:2用し、従って制御スプール 40に作用する流れ力の影響を完全に除いた、非常に速く応答する制御を提供す る。
この技術分野でよく仰られている1段階制御は負荷検出ポートを通って伝達され るエネルギーを利用して制御スプール40の位置を制御しなければならない。
これらの負荷検出ボートの高流歇に対する抵抗は比較的大きいので、制御圧力信 号が厳しく減衰されるだけでなく、制御の応答′も限定される。又、絞りスプー ルが直接負荷圧力信号を受けるから、及びこの絞りスプールに伝達される流れ力 が流量及び圧力差と共に変わるだろうから、この1段階制御の制御圧力差は一定 ではなく、流れ力の大きさで変わるだろう。これら上述の因子は大流量を扱う大 型弁を使用するとき特に重要になる。このパイロット弁段階の使用はこれらの欠 点の全てを除去し且つ、制御信号の減員なく及び流れ力の大きさと完全に独立に 、速い応答の制御を提供する。
自由浮動2ストン55は正及び負の両方の負荷の制御のために単一パイロット弁 制御の使用を可能にする因子の1つである。正負荷の制御の間、この自由浮動ピ ストン55は、発生した圧力差によって、スプール54と接触しないように強制 的に維持される。負負へ荷り制御の間、この自由浮動2ストン55はずっとスプ ール54と接触して作動し、この自由浮動ピストン55とスプール54は一体の パイロット弁スプールとして作用する。
本発明の好ましい実施例が詳細に図示され且つ説明されているが、本発明なよ図 示した厳゛密な形及び構造には限定されず且つ本発明の十分な理解の土で当業者 が思いつくような各棟の修整や再配列は請求の範囲に定める本発明の範囲から逸 脱することなく本発明に再分類されてもよいことが認識される。
国際調査報告

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポンプ0(12)によって加圧流体を供給される弁組\γ体(10)であっ て、該弁組立体(10)が流体人]」室(44)、流体供給室(22)、少くと も1つの負荷室(23,24)、及び貯溜市(15)に結合された流体排出装置 (25,26,42)を有する・・ウソフグ(16)、該負荷室(23,24) を該流体供給室(22)及び流体排出装置(25,26゜42)と選択的に相互 結合するための第1弁装置(18)、該第1弁装置(18)の運動に応答し且つ 譲流体供給室(22)と該負q室(23,24)の間の流体流れを規制するよう に作動できる第1可変計量オリフイス装置(28,29)、該第1弁装置(18 )の運動に[−答し且つ該負荷室(23,24)と該流体排出装置(25,26 ,42)の間の流体流れを規制するように作動できる第2 iiJ変計量オリフ ィス装置(27,30)、該流体人し]室(44)と該流体供給室(22)の間 の正負荷流体絞り装置(45)、該負荷室(23,24)と該流体排出装置(4 2)の間の負負荷流体絞り装置(39)、パイロット増幅弁装置(54,55) を有する該正負荷(45)及び該負負荷流体絞り装置(39)、を含み、該パイ ロット増幅tf−装置(54,55)が該第10T変計量オリフイス装置(28 ,29)を1黄切る圧力差に応答する第1制御力発生装置(56,58)及び該 第2町変計iIiオリノイス装置(27,30)を横切る甲力差に尾、答する第 2制御力発生装置(56,62)を有し、該パイロット増幅弁装置(54,55 )が該第1町変計量オリフイス装置(28,29)を横切る比軟的一定な圧力差 を維持するため該正負荷流体絞り装置(45)の制御を介して又は該第2町変計 量オリフイス装置(27゜30)を横切る比較的一定な圧力差全維持するために 作動できる該負負荷流体絞り装置(39)のiti制御を介して作動できる弁組 立体。 2 請求の範囲第1項に示す弁組立体に於いて、ばね偏今装置(68)が該第1 (56,58)及び該第2制御力発生装置(56,62)に対抗する弁組立体。 6 請求の範囲第1項に示す弁組立体に於いて、該弁組立体(10)が該第1弁 装置(18)によって、該負荷室(23,24)と選択的に通じることのできる 、該ハウソング(16)内の正負荷圧力検出装置(37,38)を有する弁組立 体。 4 請求の範囲第6項に示す弁組立体に於いて、該正負荷圧力検出装置(37, 38)が該パイロット増幅弁装置(54、55)と通じることができる装置(7 2,70,69)及び正負荷比力信号を該ポンプ(12)に伝達するためて作動 できる装置(72゜84.85.86)を有する弁組立体。 5 請求の範囲第1項に示す弁組ヴ体に於いて、該jr fjl 合体(10) が該第1弁装置(18) ニよって、該負6:i+’、< 23 、24 )と 選択的(L(通じることができる、該・・ウソング(16)内の11負荷圧力検 出装置(35,36)をイJする弁組q体。 6 請求の範囲第5項yc示す弁組立体に於いて、該パ゛イl」ノド増・^i7 F装置(54,55)が該流体供給室(22)と該負11萌11ミカ検出装・6 (35,36)の間のシ會−力差にシし、答する自11浮動ピストン装置(55 )をイfするjl−訂i +1体。 7 請求の範囲第1項に示す弁組立体に於いて、順序づけ装置(40)が核上( 45)及び負負荷流体絞り装置(39)を結合する九組立体。 8 請求の範囲第1項に示す弁組ケ体に於いて、該正負向流体絞り装置(45) が該流体入口室(44)と該流体供給室(22)の間に課員負荷流体絞り装置( 39)が該負荷室(23、24)の1つと該流体排出装置(42)の間のjL体 流れを絞るとき該流体入口−a(44)を該流体供給室(22)から隔離するよ うに作動でさる流体m4裟ej (46)を有する弁組立体。 9 請求の範囲第8項に示す弁組ケ体に於いて、該弁組sン一体(10)が、該 流体隔離装置(46)が該流体供給室(22)を該流体人1−」室(44)から 隔離するとき加1.i−されない該負荷室(23,24)の1つに該貯溜装置( 15)から流体流れを供給するように作動できる流体補充装置(89,90)を 有する弁組立体。 10 請求の範囲第1項に示す弁組立体に於いて、該負負荷流体絞り装置(39 )が該第211T変計献オリフイス装置(27,30)のド流に置かれている弁 組立体。 11 請求の範囲第1項に示す弁組7体に於いて、該制御装置(51)が該重負 荷(45)及び該負11荷流体絞り装置(39)の制御のために該ポンプ(12 )からか又は該流体モータ(11)によって維持される負負荷からのどちらかか らエネルギーを供給するように作動できる装置(78,79)’を有する弁組立 体。
JP57501090A 1981-03-26 1982-02-22 完全補償流体制御弁 Granted JPS58500417A (ja)

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