JP2012197937A - 液圧式の制御弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した調整特性が得られ、かつカウンタバランス弁の制御時における出力損失を回避することができる制御弁装置を提供する。
【解決手段】複動式の液圧シリンダ７を制御するための制御弁装置１であって、制御弁２がポンプ４の搬送管路３、タンク５に通じるタンク管路６及び液圧シリンダ７に通じる消費機管路８ａ，８ｂと接続され、制御液圧Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂによって制御位置２ｂ；２ｃに向かって操作され、該制御位置において消費機管路８ａ；８ｂが、搬送管路に接続された供給側か流出側を形成し、消費機管路にカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂが液圧シリンダ７の遮断のために配置され、該カウンタバランス弁は遮断位置１６ａ，１６ｂと貫流位置１８ａ，１８ｂとを有し、流出側に配置されたカウンタバランス弁は、制御弁の制御液圧Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂによって貫流位置１８ｂ；１８ａに向かって操作可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複動式の液圧シリンダを制御するための液圧式の制御弁装置であって、中間位置において絞り作用を有する制御弁が設けられていて、該制御弁は、ポンプの搬送管路、タンクに通じるタンク管路及び液圧シリンダに通じる消費機管路と接続されており、制御弁は、各１つの制御液圧によって１つの制御位置に向かって操作されるようになっており、該制御位置において１つの消費機管路が、搬送管路に接続された供給側を形成し、かつ別の消費機管路は、タンクに接続された流出側を形成しており、消費機管路には、弁座シール作用を有する各１つのカウンタバランス弁が液圧シリンダのリークオイルのない遮断のために配置されており、該カウンタバランス弁は漏れのない遮断位置と貫流位置とを有している形式のものに関する。

制御弁と消費機管路に配置された弁座シール作用を有するカウンタバランス弁とを備えた上記形式の制御弁装置は、ＤＥ１０２２４７３１Ａ１に基づいて傾け駆動装置を制御するために公知である。液圧シリンダの各流出側に配置されたカウンタバランス弁（オーバセンタ弁（Overcenterventil）とも呼ばれる）は、負の負荷の発生時における消費機運動の速度調整のために働き、負の負荷の発生時というのは、液圧シリンダにおいて引張り作用を及ぼし、制御弁によって制御される液圧シリンダ運動を助成する負荷が、発生した場合のことであり、この場合には消費機の流出側が制御される。さらに液圧シリンダのリークオイルのない遮断と遮断位置における負荷保持を達成するために、カウンタバランス弁は漏れのない遮断位置を有している。漏れのないカウンタバランス弁はこれによって、組み合わせられた負荷保持兼降下ブレーキ弁を形成している。

液圧シリンダの流出側の消費機管路に配置されたカウンタバランス弁は、カウンタバランス弁を備えた消費機管路がタンクと接続されていて流出側を形成している制御位置への、制御弁の相応な操作時に、貫流位置へと開放制御されねばならない。

ＤＥ１０２２４７３１Ａ１に基づいて公知の制御弁装置では、流出側に配置された漏れのないカウンタバランス弁は、制御弁の相応な操作時に、液圧シリンダの供給側における供給圧によって貫流位置に向かって開放制御される。そのために液圧シリンダの供給側には、パイロット制御管路が配置されており、このパイロット制御管路は、タンクに通じるタンク管路へと通じており、この場合パイロット制御管路には２つの絞り装置が配置されていて、両絞り装置の間には、流出側に配置されたカウンタバランス弁を開放制御するための制御液圧が生ぜしめられ、かつ測定される。

流出側に配置されたカウンタバランス弁が供給側における圧力によって開放制御されるようになっている、公知の制御弁装置には、しかしながら振動の問題があり、この振動の問題は、液圧シリンダに作用する負の負荷、例えば引張り負荷を制御することを、時々不可能にし、このような振動を制御するために、負荷保持弁及び、絞り装置による該負荷保持弁の制御に関して高価な調整コストが必要である。負荷ケースの大きな帯域幅に基づいて、しかしながらいつも安定した状態を得ることができるのではなく、通常は妥協策しか得ることができない。さらに、液圧シリンダの供給側がカウンタバランス弁のパイロット制御管路とその中に配置された絞り装置とを介してタンクに接続されていることによって、効率を低下させる出力損失が生じる。

ＤＥ１０２２４７３１Ａ１

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の制御弁装置を改良して、安定した調整特性が得られ、かつカウンタバランス弁の制御時における出力損失を回避することができるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、流出側に配置された弁座シール作用を有するカウンタバランス弁が、制御弁の制御液圧によって貫流位置に向かって操作可能であるようにした。

流出側に配置されたカウンタバランス弁が、制御弁を操作する制御液圧によって操作され、この制御液圧によって制御弁が、供給側をポンプと接続しかつ流出側をタンクと接続する制御位置へと操作されることによって、供給側の圧力による流出側のカウンタバランス弁の開放制御とは異なり、振動の問題を回避することができ、カウンタバランス弁の安定した調整特性を得ることができる。さらに、本発明のように流出側に配置されたカウンタバランス弁を、制御弁を操作する制御液圧によって操作することは、供給側をタンクと接続することによる出力損失を引き起こすことがないので、本発明のようにカウンタバランス弁を制御弁の制御液圧によって操作することによって、さらに改善された効率が得られる。

本発明の有利な態様では、負の負荷が液圧シリンダに作用した場合に、液圧シリンダの供給側における供給圧に関連して、カウンタバランス弁を貫流位置へと負荷する制御液圧に影響を及ぼすことができるようになっている。流出側に配置された弁座シール作用を有するカウンタバランス弁は、制御弁の制御液圧によって貫流位置に負荷され、ひいては制御弁の制御液圧によって調整される。液圧シリンダに負の負荷が作用した場合に、カウンタバランス弁を貫流位置へと開放制御する制御液圧は、液圧の供給圧に関連して影響を受けて、変化させられる。これによって簡単に、液圧シリンダに負の負荷が作用した場合に、流出側のカウンタバランス弁の制御液圧を減じることができ、その結果、流出側に配置されたカウンタバランス弁は遮断位置に向かって負荷され、これにより流出側の横断面が減少することによって液圧シリンダに作用する負荷の速度を調整することができる。

単純な構造に関して利点が得られる、本発明の別の有利な実施態様では、カウンタバランス弁を操作するためにパイロット制御管路が設けられていて、該パイロット制御管路は、カウンタバランス弁の、貫流位置に向かって作用する制御面から、制御弁の制御液圧を導く制御圧管路へと接続されており、しかもパイロット制御管路には絞り装置が配置されていて、パイロット制御管路は絞り装置とカウンタバランス弁との間において、供給側に通じる流出管路と接続されており、該流出管路内に別の絞り装置が配置され、かつ該別の絞り装置の下流に、供給側に向かって開放する遮断弁が配置されている。流出管路によって、カウンタバランス弁の制御液圧を導くパイロット制御管路と、液圧シリンダの供給側との接続を達成することができる。通常運転時には、供給側における圧力は、カウンタバランス弁の、パイロット制御管路における制御液圧よりも高いので、流出管路における逆止弁は閉鎖されていて、流出側に配置されたカウンタバランス弁は、制御弁の制御液圧によって貫流位置へと開放制御される。液圧シリンダに負の負荷が作用している場合には、供給側における圧力が低下する。制御液圧の値を下回るほど供給側における圧力が低下すると、流出管路における逆止弁は開放し、その結果、流出側のカウンタバランス弁の制御液圧は、両方の絞り装置と開放された遮断弁とを介して供給側へと減圧され、かつ場合によっては放圧される。これによって流出側に配置されたカウンタバランス弁は、遮断位置に向かって負荷され、降下ブレーキとしての機能をもって作動させられ、これにより流出側の横断面の減少によって、液圧シリンダに作用する負の負荷の速度を調整することができる。冒頭に述べた形式の制御弁装置とは異なり、消費機管路に配置されたカウンタバランス弁を制御するための信号案内を単に変化させるだけなので、カウンタバランス弁の本発明による制御形態は、制御弁の変更又は制御弁のハウジングの変更を不要にし、冒頭に述べた形式の制御弁装置にカウンタバランス弁の本発明による制御形態を後から簡単に備え付けることができる。

カウンタバランス弁を操作する制御液圧を供給側へと放圧できるようにする絞り装置は、有利にはオリフィス又はノズルとして形成されている。

本発明による制御弁装置を備えたハイドロスタティック式の駆動系を示す回路図である。

次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１には、本発明による制御弁装置を備えたハイドロスタティック式の駆動系の回路図が示されている。

制御弁装置１は、中間位置において絞り作用を有する、方向切換え弁として形成された制御弁２を有しており、この制御弁２は、開放した回路において運転されるポンプ４の搬送管路３と、タンク５に通じるタンク管路６とに接続されている。

制御弁２は、複動式の液圧シリンダ７の運動方向及び運動速度を制御し、この場合制御弁２は、第１の消費機管路８ａを用いて液圧シリンダ７の第１の圧力室７ａと接続され、かつ第２の消費機管路８ｂを用いて液圧シリンダ７の第２の圧力室７ｂと接続されている。

制御弁２は、中立位置として形成された遮断位置２ａを有しており、この遮断位置２ａにおいて消費機管路８ａ，８ｂと搬送管路３及びタンク管路６との接続は遮断されている。制御弁２の第１の制御位置２ｂにおいて、第１の消費機管路８ａはポンプ４の搬送管路３と接続され、第２の消費機管路８ｂは、タンク５に通じるタンク管路６と接続されている。これにより第１の制御位置２ｂにおいて、第１の消費機管路８ａは液圧シリンダ７の流入側を形成し、第２の消費機管路８ｂは液圧シリンダ７の流出側を形成する。制御弁２の第２の制御位置２ｃにおいて、第２の消費機管路８ｂはポンプ４の搬送管路３と接続され、第１の消費機管路８ａは、タンク５に通じるタンク管路６と接続されている。これにより第２の制御位置２ｃにおいて、第２の消費機管路８ｂは液圧シリンダ７の流入側を形成し、第１の消費機管路８ａは液圧シリンダ７の流出側を形成する。

制御弁２はばね装置９ａ，９ｂによって、中央位置として形成された遮断位置２ａへと押圧されている。制御弁２は液圧式に操作可能である。第１の制御位置２ｂに向かって制御弁２を操作するために、制御液圧Ｐ_Ａを導く制御圧管路１０ａが、制御弁２の相応な制御面に接続されている。相応に、第２の制御位置２ｃに向かって制御弁２を操作するためには、制御液圧Ｐ_Ｂを導く制御圧管路１０ｂが、制御弁２の相応な制御面へと通じている。

制御弁装置１はさらに、弁座シール作用を有する各１つのカウンタバランス弁（Senkbremsventil）１５ａ，１５ｂを有しており、このカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂは相応な消費機管路８ａ，８ｂに配置されている。カウンタバランス弁１５ａ，１５ｂは、液圧シリンダ７のリークオイルのない遮断のための漏れのない負荷保持弁の機能と、液圧シリンダ７の流出側を制御するためのカウンタバランスの機能とを有している。カウンタバランス弁１５ａ，１５ｂはそれぞれ、漏れのないもしくは弁座シール作用を有する遮断位置１６ａ；１６ｂを有しており、この遮断位置１６ａ；１６ｂには、液圧シリンダ７に向かう貫流方向において開放する遮断弁１７ａ；１７ｂ、例えば逆止弁が配置されている。さらにカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂは貫流位置１８ａ；１８ｂを有している。カウンタバランス弁１５ａ，１５ｂは中間位置において絞り作用を発揮する弁として形成されている。

カウンタバランス弁１５ａ，１５ｂはそれぞればね装置１９ａ；１９ｂを用いて遮断位置１６ａ；１６ｂに向かって操作されている。

本発明によれば、制御弁２の相応な操作時にそれぞれの流出側に配置されたカウンタバランス弁１５ｂ；１５ａは、制御弁２の制御液圧Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂによって、貫流位置１８ｂ；１８ａに向かって操作可能であり、制御液圧Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂは制御弁２を制御位置２ｂ；２ｃに向かって操作し、この制御位置２ｂ；２ｃにおいて、制御液圧Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂによって貫流位置１８ｂ；１８ａへと開放制御されたカウンタバランス弁１５ｂ；１５ａが、タンク６に接続された消費機管路８ｂ；８ａに配置されている。

そのためにカウンタバランス弁１５ｂにはパイロット制御管路２０ａが設けられており、このパイロット制御管路２０ａは、カウンタバランス弁１５ｂの、貫流位置１８ｂに向かって作用する相応な制御面から延びて、制御弁２の制御液圧Ｐ_Ａを導く制御圧管路１０ａへと通じており、この制御液圧Ｐ_Ａは、制御弁２を第１の制御位置２ｂに向かって操作する。カウンタバランス弁１５ｂの、制御圧管路１０ａから分岐するパイロット制御管路２０ａには、第１の絞り装置２１ａが配置されている。パイロット制御管路２０ａには、絞り装置２１ａとカウンタバランス弁１５ｂの制御面との間において、流出管路２２ａが接続されており、この流出管路２２ａは、供給側を形成する消費機管路８ａに接続されている。流出管路２２ａには第２の絞り装置２３ａが配置され、この絞り装置２３ａの下流に、消費機管路８ａに向かって開放する遮断弁２４ａ、例えばばね負荷された逆止弁が配置されている。

カウンタバランス弁１５ａには相応にパイロット制御管路２０ｂが設けられており、このパイロット制御管路２０ｂは、カウンタバランス弁１５ａの、貫流位置１８ａに向かって作用する相応な制御面から延びて、制御弁２の制御液圧Ｐ_Ｂを導く制御圧管路１０ｂに通じており、この制御液圧Ｐ_Ｂは、制御弁２を第２の制御位置２ｃに向かって操作する。カウンタバランス弁１５ａの、制御圧管路１０ｂから分岐するパイロット制御管路２０ｂには、第１の絞り装置２１ｂが配置されている。パイロット制御管路２０ｂには、絞り装置２１ｂとカウンタバランス弁１５ａの制御面との間において、流出管路２２ｂが接続されており、この流出管路２２ｂは、供給側を形成する消費機管路８ｂに接続されている。流出管路２２ｂには第２の絞り装置２３ｂが配置され、この絞り装置２３ｂの下流に、消費機管路８ｂに向かって開放する遮断弁２４ｂ、例えばばね負荷された逆止弁が配置されている。

制御弁装置１は液圧シリンダ７を保護するために、圧力制限弁として形成された圧力制限装置３０ａ，３０ｂを有しており、この場合圧力制限弁３０ａは接続管路３１ａに配置されており、この接続管路３１ａは消費機管路８ａに液圧シリンダ７とカウンタバランス弁１５ａとの間において接続されていて、タンク管路６へと通じている。相応に圧力制限弁３０ｂが接続管路３１ｂに配置されており、この接続管路３１ｂは、消費機管路８ｂに液圧シリンダ７とカウンタバランス弁１５ｂとの間において接続されていて、タンク管路６へと通じている。

本発明による制御弁装置１は下記のように作動する。

制御圧管路１０ａにおける制御液圧Ｐ_Ａによる制御弁２の操作時に、制御弁２は第１の制御位置２ｂに向かって操作され、この制御位置２ｂにおいて第１の消費機管路８ａは液圧シリンダ７の供給側を形成し、かつ第２の消費機管路８ｂは液圧シリンダ７の流出側を形成する。ポンプ４からの圧力媒体は、制御弁２を介して第１の消費機管路８ａに流入し、かつ、遮断位置１６ａを占めている供給側に配置されたカウンタバランス弁１５ａの遮断弁１７ａを開放させて、液圧シリンダ７の圧力室７ａに流入する。流出側を形成する消費機管路８ｂに配置されたカウンタバランス弁１５ｂは、制御圧管路１０ａから分岐するパイロット制御管路２０ａを介して、制御弁２の制御液圧Ｐ_Ａによって貫流位置１８ｂに操作され、その結果圧力媒体は液圧シリンダ７の圧力室７ｂから、貫流位置１８ｂに開放制御されたカウンタバランス弁１５ｂと消費機管路８ｂとを介して、制御弁２にひいてはタンク５に流出することができる。

流出側に配置された負荷保持弁１５ｂを開放制御する制御液圧Ｐ_Ａは、同様に流出管路２２ａ内にも存在している。供給側の消費機管路８ａにおけるフィード圧が制御液圧Ｐ_Ａを上回っている限りは、流出管路２２ａの遮断弁２４ａは遮断位置を占めている。

液圧シリンダ７において、該液圧シリンダ７の運動を助成する負の負荷、例えば引張り負荷が発生すると、供給側の消費機管路８ａにおける圧力が低下する。供給側の圧力が制御液圧Ｐ_Ａを下回って低下すると、流出管路２２ａにおける遮断弁２４ａは開放し、その結果パイロット制御管路２０ａに存在していて流出側の負荷保持弁１５ｂを貫流位置１８ｂに開放制御している制御液圧は、圧力降下する。パイロット制御管路２０ａにおけるこの圧力降下によって、流出側の負荷保持弁１５ｂはばね装置１９ｂによって、遮断位置１６ｂに向かって操作され、これによってカウンタバランス弁１５ｂは、負の負荷によって負荷された液圧シリンダ７の運動速度を調整する。従って流出側に配置されたカウンタバランス弁１５ｂは制御弁２の制御液圧Ｐ_Ａによって調整され、この制御液圧Ｐ_Ａは流出管路２２ａを介して、供給側の消費機管路８ａにおける供給圧に関連して変化させられかつ影響を受ける。

相応に、制御圧管路１０ｂにおける制御液圧Ｐ_Ｂによる制御弁２の操作時には、消費機管路８ｂが液圧シリンダ７の供給側を形成しかつ消費機管路８ａが流出側を形成して、流出側８ａに配置されたカウンタバランス弁１５ａは、制御弁２の制御液圧Ｐ_Ｂによって貫流位置１８ａに向かって負荷され、カウンタバランス弁１５ａの制御液圧は流出管路２２ｂを介して、供給側の消費機管路８ｂにおける供給圧によって影響を受け、かつ変化させられる。

これによってカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂの本発明による制御時には、相応な流出側の消費機管路８ａ；８ｂに配置されたカウンタバランス弁は、流出側のカウンタバランス弁１５ａ；１５ｂの制御液圧Ｐ_Ｂ；Ｐ_Ａが絞り箇所コンビネーション２１ｂ，２３ｂ；２１ａ，２３ａと遮断弁２４ｂ；２４ａとを介してそれぞれの供給側へと圧力低下されることによって、負の負荷の発生時に液圧シリンダ７の運動速度を調整するための降下ブレーキとしての機能をもって作動させられる。

絞り装置２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂはオリフィス又はノズルとして形成されていてよい。

本発明による制御弁装置１は、遮断位置１６ａ；１６ｂにおける漏れのない、つまり弁座シール作用を有するカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂによって、液圧シリンダ７の漏れのない遮断、ひいては漏れのない負荷保持を可能にする。制御弁２の制御液圧Ｐ_Ｂ，Ｐ_Ａを用いた流出側のカウンタバランス弁１５ａ，１５ｂの制御によって、低速での安定した調整特性が得られる。さらに流出側のカウンタバランス弁１５ａ；１５ｂを本発明のように制御すると、出力損失が発生せず、高い効率を得ることができる。

１ 制御弁装置、 ２ 制御弁、 ２ａ 遮断位置、 ２ｂ，２ｃ 制御位置、 ３ 搬送管路、 ４ ポンプ、 ５ タンク、 ６ タンク管路、 ７ 液圧シリンダ、 ７ａ，７ｂ 圧力室、 ８ａ，８ｂ 消費機管路、 １０ａ 制御圧管路、 １５ａ，１５ｂ カウンタバランス弁、 １６ａ，１６ｂ 遮断位置、 １７ａ，１７ｂ 遮断弁、 １８ａ，１８ｂ 貫流位置、 １９ａ，１９ｂ ばね装置、 ２０ａ，２０ｂ パイロット制御管路、 ２１ａ，２１ｂ 第１の絞り装置、 ２２ａ，２２ｂ 流出管路、 ２３ａ，２３ｂ 第２の絞り装置、 ２４ａ，２４ｂ 遮断弁、 ３０ａ，３０ｂ 圧力制限装置、 ３１ａ 接続管路、 Ｐ_Ａ，Ｐ_Ｂ 制御液圧

Claims (4)

1. 複動式の液圧シリンダ（７）を制御するための液圧式の制御弁装置（１）であって、中間位置において絞り作用を有する制御弁（２）が設けられていて、該制御弁（２）は、ポンプ（４）の搬送管路（３）、タンク（５）に通じるタンク管路（６）及び液圧シリンダ（７）に通じる消費機管路（８ａ，８ｂ）と接続されており、制御弁（２）は、各１つの制御液圧（Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂ）によって１つの制御位置（２ｂ；２ｃ）に向かって操作されるようになっており、該制御位置（２ｂ；２ｃ）において１つの消費機管路（８ａ；８ｂ）が、搬送管路（３）に接続された供給側を形成し、かつ別の消費機管路（８ｂ；８ａ）は、タンク（５）に接続された流出側を形成しており、消費機管路（８ａ，８ｂ）には、弁座シール作用を有する各１つのカウンタバランス弁（１５ａ，１５ｂ）が液圧シリンダ（７）のリークオイルのない遮断のために配置されており、該カウンタバランス弁（１５ａ，１５ｂ）は漏れのない遮断位置（１６ａ，１６ｂ）と貫流位置（１８ａ，１８ｂ）とを有している形式のものにおいて、流出側に配置された弁座シール作用を有するカウンタバランス弁（１５ｂ；１５ａ）は、制御弁（２）の制御液圧（Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂ）によって貫流位置（１８ｂ；１８ａ）に向かって操作可能であることを特徴とする、液圧式の制御弁装置。
2. 負の負荷が液圧シリンダ（７）に作用した場合に、液圧シリンダ（７）の供給側における供給圧に関連して、カウンタバランス弁（１５ｂ，１５ａ）を貫流位置へと負荷する制御液圧（Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂ）に影響を及ぼすことができる、請求項１記載の制御弁装置。
3. カウンタバランス弁（１５ｂ，１５ａ）を操作するためにパイロット制御管路（２０ａ；２０ｂ）が設けられていて、該パイロット制御管路（２０ａ；２０ｂ）は、カウンタバランス弁（１５ｂ；１５ａ）の、貫流位置（１８ｂ；１８ａ）に向かって作用する制御面から延びて、制御弁（２）の制御液圧（Ｐ_Ａ；Ｐ_Ｂ）を導く制御圧管路（１０ａ；１０ｂ）へと接続されており、しかもパイロット制御管路（２０ａ；２０ｂ）には絞り装置（２１ａ，２１ｂ）が配置されていて、パイロット制御管路（２０ａ；２０ｂ）は絞り装置（２１ａ；２１ｂ）とカウンタバランス弁（１５ｂ；１５ａ）との間において、供給側に通じる流出管路（２２ａ；２２ｂ）と接続されており、該流出管路（２２ａ；２２ｂ）内に別の絞り装置（２３ａ；２３ｂ）が配置され、かつ該別の絞り装置（２３ａ；２３ｂ）の下流に、供給側に向かって開放する遮断弁（２４ａ；２４ｂ）が配置されている、請求項１又は２記載の制御弁装置。
4. 絞り装置（２１ａ；２１ｂ；２３ａ；２３ｂ）がオリフィス又はノズルとして形成されている、請求項３記載の制御弁装置。

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