JPH0329626B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、負荷感知型流量制御装置、特に該
制御装置の弁装置に追従運動を与える流体作動機
構を有する流量制御装置に関する。オーバーラン
ニング負荷、及びキヤビテーシヨンに付随する諸
問題を克服するのに用いられる負荷感知型流量制
御装置に関する。

オーバーランニング及びキヤビテーシヨンに付
随する諸問題は、負荷感知型静液圧式動力操向シ
ステムにおいて特に顕著にあらわれる。ゆえに、
この発明はこのような負荷感知型操向システム、
さらに詳しくは米国特許第4096883号に図示およ
び記述された一般型式の負荷感知型制御装置に関
連して述べる。

静液圧式動力操向システムにおけるキヤビテー
シヨンが、オーバーランニング負荷を受けたシス
テムによつてしばしば生じる。ここで用いるオー
バーランニングという語は、一般に外力が操向状
態にあるハンドルすなわち操向シリンダに加えら
れる状態を謂う。この状態が起ると、シリンダ移
動速度が操向ハンドル速度を超えるから、流体が
制御装置を通つてシリンダに供給されるよりも早
い速度でシリンダから貯槽に戻される。この結果
この回路の流体送出側において、流体圧力が大気
圧以下に降下してガスポケツトを形成させる。こ
の発明に係る型式の制御装置において、ガスポケ
ツトはまずそれが起る何れの場所からも流体作動
追従機構（流体調量部）に伝達される。

静液圧式操向システム用の普通の制御装置にお
いて、下記に要約する如くキヤビテーシヨンの問
題解決への２つの主要な手段が従来実施されてき
た。即ち、 １ 戻りラインのような流体源から回路の流体送
入側に（その圧力が大気圧以下に降下すると
き）流体が流入するのを許すようにキヤビテー
シヨン防止用逆止弁を用いること、 ２ 制御装置をとおるシリンダからの流体送入量
を制限するように弁装置を改変することであ
る。

これらの解決手段はそれぞれ幾分は満足できる
ものであり、負荷感知型流量制御装置に用いるこ
とができる。しかし、これらの手段はいずれも回
路の流体送入側を流通する流量を排出流量と同一
に保つことが保証できない。換言すれば、この従
来の解決手段はそれぞれ助けにはなるが、いずれ
もこの問題に対する積極的な解決方法ではなく、
いずれのものも排出流量と回路の流体送入側を流
通する流量との間の既知の関係を解決するもので
はない。

従つてこの発明の目的は、上述の従来の解決手
段に依存せずに積極的にキヤビテーシヨンの問題
を克服する静液圧式操向システム用の負荷感知型
流量制御装置を提供するにある。

この発明の他の目的は、この制御装置の負荷感
知回路を介して上述の目的を達成する負荷感知型
流量制御装置を提供するにある。

この発明の上記及び他の目的は、オーバーラン
ニング負荷を受ける可能性をもつ型式の流体圧力
作動装置への圧力流体源からの流体の流量を制御
するように動作する改良された負荷感知型流量制
御装置を提供することによつて達成される。流体
源は流体に対する要求の変化に応答して制御装置
への流体の送出量を変化する圧力応答装置を含
む。この制御装置は流体源に接続する入口と、貯
槽に接続する戻りポートと、流体圧力作動装置に
接続する第１，第２制御ポートと、圧力応答装置
に接続する負荷信号ポートとを含むハウジングを
有する。ハウジング内に弁装置が配設され、この
弁装置は中立位置および作動位置をもつている。
ハウジングと弁装置とは協働して、弁装置が作動
位置にあるとき、入口ポートと第１または第２制
御ポートとの間を連通する第１管路及び第２また
は第１制御ポートと戻りポートとを連通する第２
管路を形成する。この制御装置は第１管路を通流
する流体の流量に比例して、弁装置に追従運動を
与える流体作動装置を有し、第１管路は流体作動
装置を流通する。第１管路は、弁装置がその中立
位置にあるときは最小流量面積をもち、弁装置が
作動位置にあるときは流量面積を増大する第１可
変オリフイスを有する。第２管路は、弁装置が中
立位置にあるときは最小流量面積をもち、弁装置
が作動位置にあるときは流量面積を増大する第２
可変オリフイスを有する。ハウジング内にシヤツ
トル弁装置が配設され、第１，第２シヤツトル入
口、及び負荷信号ポートに接続する第１シヤツト
ル出口をもつている。第１負荷信号は、第１可変
オリフイスの下流の第１管路から第１シヤツトル
入口に連通され、第２負荷信号は第２管路から第
２シヤツトル入口に連通されて、第１，第２管路
のうちのいずれか高い方の圧力に圧力応答装置が
確実に応答することを保証する。

図面に示すものをもつてこの発明を限定するも
のではなく、第１図はこの発明の技術思想を利用
した型式の負荷感知型優先流量制御システムの説
明図である。このシステムは制御装置１３に一定
流量でかつ可変圧力をもつて圧力流体を提供する
定容積形ポンプ１１を有する。この制御装置１３
は液圧シリンダからなる流体圧力作動装置（以下
シリンダという）１５に供給される圧力流体の流
量と方向を制御する。この制御装置１３に接続さ
れた流体作動装置には種々の型式のものがある
が、この発明でこの流体作動装置はオーバーラン
ニング負荷を受ける型式のもの、即ち流体作動装
置に作用する外力が該装置をモータとしてではな
くポンプとして作用させる型式のものである。

この実施例において、制御装置１３は米国再発
行特許第25126号（特公昭37−10966号）に記載の
型式の操向制御ユニツトである。この制御装置１
３は左方の第２制御ポートＬおよび右方の第１制
御ポートＲを有し、これらのポートは１対の導管
１７，１９によつてシリンダ１５の両端に接続さ
れている。制御装置１３はさらに入口ポート２
１、戻りポート２３、及び負荷信号ポート２５を
有する。ポンプ１１の入口ポート２１及び戻りポ
ート２３はともに、図示を容易にするだけの目的
で別個の貯槽として示された貯槽２７に接続され
る。

弁装置２９が制御装置１３内に配置され、該弁
装置２９は第１図に示す中立位置から右転位置ま
たは左転位置のいずれかに選択的に可動である。
弁装置２９がいずれかの位置にあるとき、弁装置
２９を通過する圧力流体はメータリング装置から
なる流体作動装置（以下メータリング装置とい
う）３１を流通し、この装置の機能の１つは第
１，第２制御Ｒ，Ｌのいずれかに供給される流体
量を測定するにある。当業界において公知の如く
メータリング装置３１の他の機能は、弁装置２９
の追従運動を提供することで、これによつて弁装
置２９は所望の量の流体がシリンダ１５に送入さ
れたのち中立位置に戻される。第１図において、
この追従運動は機械的追従接続手段３３を用いて
達成される。

定容積形ポンプ１１の出力は導管３７によつて
パイロツト作動流量制御弁からなる圧力応答装置
（以下流量制御弁という）３９に送られる。流量
制御弁３９はその中央位置ににおいて導管４１に
よつて制御装置１３の入口ポート２１に可変的に
制限された流量の流体を提供し、可変オリフイス
４５を有する導管４３からなる補助流体回路に可
変的に制限された流量の流体を提供する。

流量制御弁３９は、ほぼすべての流体が導管３
７から導管４１に流通することを許す位置に向つ
て、ばね５５によつて偏倚されている弁部材５３
を有する。負荷信号が負荷信号ライン５７によつ
て負荷信号ポート２５から流通されて、弁部材５
３をばね５５が作用するのと同じ方向に偏倚す
る。負荷信号ライン５７はまた当業界において公
知の如く、操向システムパイロツト逃し弁５９と
も連通する。弁部材５３は導管３７内のほぼすべ
ての流体が導管４３に通流するのを許す位置に向
つて、負荷信号ライン６１によつて偏倚される。

この実施例において、制御装置１３は操向制御
ユニツトを有し、このユニツトについて記述する
が、この発明が単に操向制御ユニツトとともに用
いることに限定されるものではないことは明らか
に理解されるであろう。この発明は任意型式の負
荷感知型流量制御弁と組合つて用いることがで
き、これによつて制御される流体作動装置はオー
バーランニング負荷を受けるような型式のもので
ある。しかし、この発明の制御装置は、追従運動
量が制御弁をとおる流量に比例するような形式の
流体作動追従装置を有する。

制御装置 制御装置１３は、米国再発行特許第25126号及
び第3819307号を参照することによつて、その一
層詳細な内容を知るとともにその動作についての
十分な理解が得られる。

制御装置１３は第２図に示されていて、ハウジ
ング６３、ポート板６５、メータリング装置３１
を有する部分、及び端板６７等の数個の部分から
成る。これらの部分はハウジング６３とねじ係合
する複数のボルト６９によつて緊密封止状態に合
体保持される。ハウジング６３は入口ポート２
１、戻りポート２３、第１，第２制御ポートＲ，
Ｌ（第２図には図示せず）を有する。

弁装置２９がハウジング６３に形成された弁内
孔７１内に回転可能に配置され、これは第１図に
示されている。弁装置２９は回転式主弁部材（以
下スプールという）７３、及びスプール７３と協
働し相対回転する追従弁部材（以下スリーブとい
う）７５を有する。スプール７３の前方端はその
直径が減じかつ１組の内歯スプライン７７を有
し、該内歯スプライン７７はスプール７３と操向
ハンドル（図示せず）との間の直接な機械的結合
に用いる。スプール７３及びスリーブ７５は以下
においてさらに詳細に述べる。

メータリング装置３１は当業界において現在公
知の型式のもので、この実施例においては、内歯
ステータからなる内歯部材（以下ステータとい
う）７９及び外歯式ロータからなる外歯部材（以
下ロータという）８１を有する。ロータ８１は１
組の内歯スプライン８３を具え、これに駆動軸８
７の後方端に形成された１組の外歯スプライン８
５がスプライン係合する。駆動軸８７は、スプー
ル７３に設けられた１対の円周方向に細長く延び
たピン孔９０を貫通するピン８９によつて、軸８
７とスリーブ７５との間を駆動結合させる二又前
方端を有する。よつてスプール７３の回転に応答
して弁装置２９を流通する圧力流体は、メータリ
ング装置３１を流通してステータ７９内でロータ
８１の軌道運動および回転運動を生じさせる。ロ
ータ８１の運動は駆動軸８７及びピン８９によつ
てスリーブ７５に追従運動を起させて、操向ハン
ドルの回転速度に比例してスプール７３とスリー
ブ７５との間のある特定の相対移動を維持する。
スプール７３のばね孔９３を貫通する複数の板ば
ね９１がスプール７３に対しスリーブ７５を中立
位置に向つて押動する。

さらに第２図において、圧力流体はハウジング
６３に設けられた環状室９７内に開口する通路９
５によつて入口ポート２１から弁装置２９に流通
される。戻り流体は弁装置２９からハウジング６
３に形成された環状室９９内に流入し、この室か
ら通路１０１を通つて戻りポート２３に流れる。

次に第４，５，６図についてスプール７３及び
スリーブ７５を更に詳しく述べる。第４，５，６
図に示すように、ハウジング６３（第２図とは異
り一平面上に示されている）、スリーブ７５およ
びスプール７３は適正な相対軸方向位置にあり、
各々の右方端面は第２図に示す組立位置における
と同様に１つの共通平面内にある。つぎに主とし
て第４図において、ハウジング６３は第２図に関
連して述べた環状室９７，９９を有し、さらに第
２制御ポートＬおよび第１制御ポートＲそれぞれ
と流通する１対の環状室１０３，１０５を有す
る。

つぎに主として第５図において、スリーブ７５
は環状室９７と常時流通しているように軸方向に
配置された環状溝１０７を有している。複数の半
径方向に延びる半径方向ポート１０９が環状溝１
０７と流通している。スプール７３及びスリーブ
７５は、スプール７３とスリーブ７５とが中立位
置にあるときは、半径方向ポート１０９を流通す
る流体はスプール７３の外側表面によつて阻止さ
れるからクローズトセンタ型の弁装置となる。複
数のメータリングポート１１１が環状溝１０７に
隣接して設けられ、これらのメータリングポート
１１１はハウジング６３に形成された複数の半径
方向内孔１１３（第２図参照）によつてメータリ
ング装置３１の拡張兼収縮室へ、及びこれらから
流体を流通し、これらの半径方向内孔１１３はそ
れぞれ軸方向内孔１１５と流通する。スリーブ７
５はまた複数の流体ポート１１７をもち、これら
は常時環状室１０５、従つて第１制御ポートＲと
連通している。さらにスリーブ７５は複数の流体
ポート１１９をもち、これらは常時環状室１０
３、従つて第２制御ポートＬと連通している。最
後にスリーブ７５は複数のタンクポート１２０を
もち、タンクポート１２０は軸方向にに向いた凹
部１２１内に開口し、この凹部１２１は前述の如
く環状室９９及び戻りポート２３と連通し得るよ
うな充分な長さにわたつて延びている。

つぎに第６図において、スプール７３は環状溝
１２２をもち、この環状溝１２２の機能について
は以下に述べる。複数の軸方向溝１２３が環状溝
１２２と連通し、この軸方向溝１２３はメータリ
ングポート１１１の１つと連通できるように充分
な軸方向長さにわたつて延びている。当業者には
公知の如く、ロータ８１の回転方向はメータリン
グポート１１１が軸方向溝１２３に接続されるよ
うに定められ、ここに軸方向溝１２３は一般にロ
ータ８１の回転方向がスプール７３の回転方向と
同一であるように配置されている。スプール７３
はまた複数の軸方向溝１２５をもち、この軸方向
溝１２５はメータリングポート１１１の１つおよ
び流体ポート１１７，１１９のいずれかと連通で
きるように充分な軸方向距離にわたつて延びてい
る。最後にスプール７３は複数の軸方向溝１２７
をもち、この軸方向溝１２７は流体ポート１１
７，１１９のいずれか、及びタンクポート１２０
の１つと連通できるように充分な軸方向距離にわ
たつて延びている。弁装置２９を通る流体に流れ
については以下において詳しく述べる。

この実施例において、弁装置２９はスプール７
３およびスリーブ７５を有し、両者間の相対回転
によつて作動が実施されるように構成している
が、この発明の範囲内において種々の他の弁装置
を用いることができることが判るであろう。例え
ば種々の流量制御オリフイスを構成するためにス
プールとスリーブを用いずに、流量制御オリフイ
スは、ハウジング内孔と弁スリーブ（またはスプ
ール）との相互作用によつて構成することもで
き、ここにオリフイスのサイズ、従つて操向流量
をハウジングに対するスリーブの回転につれて、
またはハウジングに対するスリーブの軸方向運動
につれて、又は相対軸方向および回転運動の組合
せに応じて変化させる。さらに物理的に独立した
弁部材によつて実施される種々の弁作用機能もこ
の発明の範囲内にある。例えば方向および流量制
御弁作用は第１組の弁部材によつて実施され、い
つぽう転流弁作用は第２組の弁部材で実施できる
ことは米国特許第3584985号に開示されたとおり
である。そのうえ、この発明の実施例は相対回転
可能な弁部材を用いているから、メータリング装
置３１は回転可能な追従運動を提供する型式のも
のである。しかしもし弁装置が相対的な軸方向運
動によつて作動されるならば、例えばピストン・
シリンダ装置により軸方向の追従運動を提供する
流体作動追従機構もこの発明の範囲に入る。

管 路 制御装置１３を通る流体の正規の管路は、第
５，第６図とともに主として第３図においてやや
詳しく述べる。第３図において、制御装置１３は
流れ線図（またはオリフイス線図）で示され、第
１図のような油圧系統図によつて示されていな
い。また第３図において、負荷信号ライン５７
は、第１図に示す如く流量制御弁３９の負荷信号
室へではなく負荷感知ポンプ１２の保証部に接続
される。ゆえに特許請求の範囲及び後述の説明で
用いられる如く、流体源及び圧力応答装置３９と
いう語は、圧力流体を提供しかつ負荷信号ライン
５７内の圧力変動によつて示される命令に応答し
て流体の送入量を変化させるための多くの異つた
装置を意味し、かつ含むことが理解されるであろ
う。

この発明の動作を充分に理解するためには、ス
プール７３及びスリーブ７５の界面に形成された
可変オリフイスの機能および作動順序を理解する
ことが必要である。ゆえに正規の操向運転中にス
プール７３とスリーブ７５に形成された種々の
溝、及びポートを通る流体の流れについて述べる
に際し、第３図に示す各可変オリフイス及びこの
オリフイスを含む特定の溝及びポートについて述
べる。第３図の流れ線図におけるオリフイスのあ
るものは、第１図の油圧系統図にも見ることがで
きるが、第３図に示された他のオリフイスは第１
図には示されていない。その１つの理由は、第１
図はこの発明に係る一般的な負荷感知型流量制御
弁の系統図を示すものであるのに反し、第３図は
第２図に示す制御装置１３の特定型式の流れ線図
であるからである。ゆえにこの発明の全般概念に
必須のオリフイスのみが第１図には示されてお
り、いつぽう第３図は制御装置１３に用いるすべ
ての可変オリフイスを含む。

制御装置１３を流通する流体の管路を述べるに
当つて、操向ハンドル、すなわちスプール７３が
右旋回を行なうために回転されたものとする。入
口ポート２１に流入する圧力流体は、通路９５及
び環状室９７ならびにスリーブ７５の環状溝１０
７を通つて流れる。スリーブ７５に対しスプール
７３が中立位置から変位するにつれて、他の半径
方向ポート１０９は隣接する軸方向溝１２３と連
通し始め、それらの間に可変オリフイスを形成
し、これらの可変オリフイスは第１可変オリフイ
ス１３１（第１図に示す）を形成し、その大きさ
が弁装置２９を流通する流量を決定する。その大
きさが弁装置２９を流通する流量を決定する。ゆ
えに圧力流体はすべての他の半径方向ポート１０
９を流れる。第５図に明示するように、軸方向溝
１２３の１つと連通する半径方向ポート１０９に
対し、軸方向溝１２３と連通し、かつそれらの間
で可変オリフイスを形成し始めるメータリングポ
ート１１１がある。これらの可変オリフイスの合
成体は１つの可変オリフイス１３２（第１図には
示していない）を形成し、当業者においては公知
の如く、軸方向溝１２３から圧力流体を受けるメ
ータリングポート１１１のあるものは、メータリ
ング装置３１の拡張室と同時に連通する特定の半
径方向内孔と方向転換流通する。

軸方向溝１２３と連通しない各メータリングポ
ート１１１は隣接する軸方向溝１２５と連通し
て、それらの間で可変オリフイスを形成し、これ
らのオリフイスの合成体は１つの第３可変オリフ
イス１３３（第１図には示していない）を形成す
る。当業界において公知の如く、軸方向溝１２５
と連通するメータリングポート１１１は、メータ
リング装置３１の収縮室と同時に連通する特定の
半径方向内孔１１３と連通する。ゆえに、可変オ
リフイス１３２を流通する流体は未メータリング
流体と称され、一方メータリング装置３１の下流
で第３可変オリフイス１３３を通流する流体は、
メータリング済み流体と称することができる。

弁装置２９が右旋回状態にされると、軸方向溝
１２５は１つの隣接する流体ポート１１７と連通
してそれらの間に可変オリフイスを形成し、これ
らの可変オリフイスの合成体は１つの可変オリフ
イス１３４（第１図には示していない）を形成す
る。軸方向溝１２５から可変オリフイス１３４を
通り、流体ポート１１７から外向きに流れるメー
タリング済み流体は前述の如く環状室１０５に流
入したのち、第１制御ポートＲからシリンダ１５
に送入される。

この場合、弁装置２９が左旋回状態にされる
と、可変オリフイス１３４を通るメータリング済
み流体は第２制御ポートＬを経てシリンダ１５に
流通する。

このように入口ポート２１から、第１，第２制
御ポートＲ，Ｌのいずれかに流体を流入する管路
は第１管路１３７であり、この第１管路１３７に
は可変オリフイス１３１，１３２，１３３，１３
４及びメータリング装置３１が設けられている。

シリンダ１５から排出された流体は、制御装置
１３の第２制御ポートＬに戻り、環状室１０３、
ついで流体ポート１１９に流通する。流体ポート
１１９は隣接する軸方向溝１２７と連通してそれ
らの間で可変オリフイスを形成し、これら個々の
可変オリフイスの合成体は、１つの第２可変オリ
フイス１３５（第１図に示す）を形成する。戻り
流体を受ける軸方向溝１２７は、タンクポート１
２０の１つと連通してそれらの間で可変オリフイ
スを形成し、これら個々の可変オリフイスの合成
体は、１つの第４可変オリフイス１３６（第１図
に示す）を形成する。第４可変オリフイス１３６
を通流する戻り流体は、つぎにタンクポート１２
０から流出して凹部１２１から環状室９９に流入
し、ついで戻りポート２３に流れ、ここから貯槽
２７に流れてこの流体管路を完成する。流体ポー
ト１１９はタンクポート１２０よりも大きく、か
つこの両ポートは平行な側面をもつ軸方向溝１２
７と連通するから、第２可変オリフイス１３５は
第４可変オリフイス１３６より前に開き始め、か
つ比較的小さい弁変位に対して大きいオリフイス
を提供することが判る。

この場合第２制御ポートＬからシリンダ１５に
流体が送入されるときは、第１制御ポートＲから
流体が排出されることとなり、このようにして第
１，第２制御ポートＲ，Ｌのいずれかから流体を
排出する管路は第２管路１３８であり、この第２
管路１３８にはオリフイス１３５，１３６が設け
られている。

負荷感知回路 第４図ないし第６図について、制御装置１３の
負荷感知回路を詳しく述べる。第６図から明らか
なように、スプール７３は環状溝１２２および各
軸方向溝１２３と流通する軸方向負荷感知溝１４
１をもつている。ゆえに、第１可変オリフイス１
３１の下流の流体圧力は負荷感知溝１４１にあら
われる。第５図に見るように、スリーブ７５は負
荷感知溝１４３をもち、１対の半径方向の信号ポ
ート１４５がこの負荷感知溝１４３と連通する。
第５，第６図の両方から判るように、スプール７
３およびスリーブ７５が中立位置にあるときは、
信号ポート１４５は負荷感知溝１４１の両側に位
置するが、スプール７３が中立位置から回転され
ると、負荷感知溝１４１は回転方向に従つて信号
ポート１４５のいずれか一方と連通し始めるか
ら、負荷信号圧力が負荷感知溝１４３にあらわれ
る。スプール７３およびスリーブ７５が中立状態
にあるときは、負荷信号回路がドレン状態となる
ことは当業界において公知であり、かつ負荷感知
溝１４１の近傍で負荷信号回路をドレン状態とす
ること、又はこの回路の他の位置でドレン状態と
することはこの発明の範囲内であり、簡易化のた
めにこれらについては示していない。

主として第５，第６図において、スリーブ７５
は負荷感知溝１４７をもち、１個の信号ポート１
４９がこの負荷感知溝１４７と連通している。ま
たスプール７３およびスリーブ７５が中立位置に
あるとき、信号ポート１４９はいずれの回転方向
に対しても軸方向溝１２７との連通状態を維持す
るように配置されている。この実施例において、
信号ポート１４９は、スプール７３のいずれかの
方向に対し、信号ポート１４９が流体ポート１１
７，１１９のいずれかと協働する管路と連通して
可変オリフイスを形成するように位置づけられ
る。ゆえに第２可変オリフイス１３５の下流の負
荷信号圧力は、信号ポート１４９から流通されて
負荷感知溝１４７にあらわれる。

つぎに第４図において、ハウジング６３は第１
シヤツトル弁１５１を有し、この弁の特有の構造
はこの発明の部分を構成しない。ハウジング６３
は段付内孔１５３を有し、かつシヤツトルボール
１５５が内孔１５３の中間部分内に配設されてい
る。ボール１５５用の左側弁座がハウジング６３
に形成され、いつぽう右側弁座は内孔１５３の最
大部分内に配置された弁座兼オリフイス部材１５
７によつて形成されている。ハウジング６３は、
負荷感知溝１４３と常時流通している第１シヤツ
トル入口１６１、及び負荷感知溝１４７と常時流
通している第２シヤツトル入口１６３を有してい
る。当業界において公知の如く、第１シヤツトル
弁１５１はシヤツトル入口１６１，１６３のいず
れかの高い方の圧力を第１シヤツトル出口１６５
に流通させる。第３図から判るように、第１シヤ
ツトル出口１６５は負荷信号ポート２５と連通す
る。

この発明の作動を理解する助けとして、まず制
御装置１３がこの発明を用いずに動作する場合の
様態について述べる。この発明を用いなければ、
第１シヤツトル入口１６内の圧力は直接に負荷信
号ポート２５に流通するから、流体送出量を変え
るための流量制御弁３９は、第１シヤツトル入口
１６１内の圧力のみに応答して制御されることに
なるであろう。このような装置は正常な運転状態
では使用できる。しかし、シリンダ１５がオーバ
ーランニング負荷を受けると、戻り導管１７内の
流体圧力は瞬間的に増大し、送入導管１９内及び
第１可変オリフイス１３１の下流から送入用第１
管路１３７全部にわたつて流体圧力は瞬間的に低
減する。この流体圧力の低下は第１シヤツトル入
口１６１内に低い負荷信号圧力を生じて流体量を
減少する命令を示す。一般に、シリンダ１５がオ
ーバーランニング負荷を受けると、第１管路１３
７内の圧力降下が充分に大きくなつて第１管路１
３７内にキヤビテーシヨン気泡、又はガスポケツ
トを生ずる。このようなキヤビテーシヨンによる
ガスポケツトは一般にメータリング装置３１内、
その他どこにおいても形成され得るもので、これ
はメータリング装置３１に伝達されることが知ら
れている。メータリング装置３１内にガスポケツ
トが生じた場合、操向ハンドルおよびスプール７
３を引続いて回転すると、ガスポケツトは正常な
操向動作が起るのに先だつて、まず圧力流体によ
つて排出されなければならないから、操向シリン
ダ１５の所望の移動が必然的に生じない。しか
し、メータリング装置３１内にガスポケツトが存
在すると、このメータリング装置３１を回動する
抵抗が減ぜられ、これによつて操向ハンドルの回
転は、スプール７３およびスリーブ７５を自由に
回転させ、同時に相互に中立位置に留まろうと
し、従つて弁装置２９を通つて流体がメータリン
グ装置３１に流入してガスポケツトをなくするの
を妨げる。上記の状態は操向作用の完全なそう失
と運転者に思われる。この状態の発生を防ぐため
に、通常は余り望ましくないある種の修正手段を
用いなければならなかつた。例えば、上述のキヤ
ビテーシヨン状態は戻り用第２管路１３８を実質
的に制限することによつて最小限に抑えることが
できる。しかしこれを用いると、第２管路１３８
内にかなりの圧力降下を生ぜしめ、これは正常運
転中に有効な目的を果さずにこのシステムによつ
て消費される馬力を常時増大させる。

この発明を用いた制御装置１３の動作について
以下に述べる。正常な操向運転中において、シヤ
ツトルボール１５５は、第１可変オリフイス１３
１の下流の負荷信号圧力が第２可変オリフイス１
３５の下流の負荷信号圧力よりも大きいから第４
図に示す左側位置にある。当業界において公知の
如く、流体回路内のオリフイスの直列配置におい
て、各連続するオリフイスの下流において流体圧
力は漸次減少する。いま操向シリンダ１５がオー
バーランニング負荷を受けると、第２管路１３８
内の流体圧力が瞬時に上昇し、第１管路１３７内
の圧力が瞬時に低下する。この状態になると、第
２可変オリフイス１３５の下流の流体圧力は第４
可変オリフイス１３６によつて制限されて上昇
し、同時に第１可変オリフイス１３１の下流の流
体圧力は減少する。第２シヤツトル入口１６３内
の圧力は極めて急速に第１シヤツトル入口１６１
内の圧力よりも高くなつて、シヤツトルボール１
５５を第４図において右方に移動し、これによつ
て、第１シヤツトル出口１６５を介して第２シヤ
ツトル入口１６３内の圧力を負荷信号ポート２５
に連通する。これに反して、この発明を用いなけ
れば、前記のようにオーバーランニング状態にな
ると負荷信号を低下する。

第２可変オリフイス１３５の下流の高い負荷信
号圧力を感じ、この高い負荷信号を圧力流体源に
連通するようにこの発明を利用することによつ
て、流体源には多量の流体を提供するための指示
が与えられる。負荷信号ポート２５における高い
圧力のために、流体供給源は充分な量の流体を流
体入口ポート２１に提供し、第１管路１３７を完
全な流れ状態に保つてキヤビテーシヨンを防止す
る。

第１管路１３７を完全な流れ状態に保つことに
加えて、制御装置１３への一層の高負荷信号およ
び増量された流体の送出は、潜在的なキヤビテー
シヨンを起す状態を規制する。この発明は流体作
動型追従機構を有する型式の制御弁に係るもので
あるから、第１管路１３７及びメータリング装置
３１を流通する増量した流体は、メータリング装
置３１をして駆動軸８７及びピン８９によつて、
操向ハンドルによりスプール７３に与えられる回
転速度を超えた追従運動をスリーブ７５に提供さ
せる。ゆえに、操向ハンドルの回転速度によつて
決定されるスプール７３とスリーブ７５とに一定
の相対変位を維持させるのではなく、スプール７
３とスリーブ７５との間の相対変位は実際にはわ
ずかに減少し、これによつて第２，第４可変オリ
フイス１３５，１３６を減少し、第２管路１３８
内での制約を増大してシリンダ１５のオーバーラ
ンニングを制限する。要するに、この発明はオー
バーランニング負荷に応答して増大した負荷信号
を提供することによつてキヤビテーシヨンを防止
し、これによつて第１管路１３７を流通する流量
を増大して第１管路１３７を完全な流れ状態に維
持し、流体作動型追従機構を流通する流量を増大
して弁の変位を減少し、かつ第２管路１３８をと
おる流体の流量を制限する。

この実施例において、弁装置２９が中立位置か
ら変位されるとほぼ同時に、可変オリフイス１３
４，１３５が開き始め、第４可変オリフイス１３
６が可変オリフイス１３４，１３５よりも僅かに
遅れて開き始めて、第２可変オリフイス１３５の
下流に僅かに圧力上昇を許すようになることが好
適である。

第１シヤツトル弁１５１は第４図に極めて簡単
に示されているが、このシヤツトル弁１５１を
種々の型式に変形することができる。例えば、予
め定めた最小圧力差がシヤツトルボール１５５を
反対位置に動かすのに要求されるように、一方向
に（第４図に示したものとは反対位置に向けて）
シヤツトルボール１５５を偏倚する圧力を加えて
もよい。また他の例として、第１，第２シヤツト
ル入口１６１，１６３間の極めて僅かな圧力差に
応答して、シヤツトルボール１５５がハンチン
グ、即ち１つの位置から他の位置に急速に運動す
るのを防ぐために、当業界では公知である種々の
技法を施すこともできる。

上述の如く第１図の１つの目的は流体作動によ
る追従性をもつ３位置、４ポート流量制御弁にこ
の発明を適用した状態を系統的に示すことにあ
る。第１図は第１シヤツトル弁１５１を有し、こ
のシヤツトル弁１５１はその出力が第１シヤツト
ル出口１６５によつて負荷信号ポート２５と接続
し、その入力の１つは第１シヤツトル入口１６１
によつて第１可変オリフイス１３１の下方で第１
管路１３７と接続する。しかし、第１シヤツトル
弁１５１への他の入力は、第５図の負荷感知溝１
４７のような負荷信号ピツクアツプ点に直接接続
されない。その代りに、第１シヤツトル弁１５１
へのこの他の入力は、第２シヤツトル入口１６３
によつて第２シヤツトル弁１７３の第２シヤツト
ル出口１７１に接続される。第２シヤツトル弁１
７３への入力の１つは、第３シヤツトル入口１７
５からのものであつて、これは第１図において右
旋回状態の場合、第４図の第２シヤツトル入口１
６３と同様にして第２可変オリフイス１３５の下
流で第２管路１３８に接続される。

第２シヤツトル弁１７３への他の入力は第４シ
ヤツトル入口１７７からのものであつて、これは
第４図には示されていない。第４シヤツトル入口
１７７はメータリング装置３１と第１制御ポート
Ｒとの間の１つの位置において、第１管路１３７
に接続されている。第４シヤツトル入口１７７に
よつてあらわされる付加した負荷感知ピツクアツ
プ点が、制御装置１３に加えられれば、第４シヤ
ツトル入口１７７は第３可変オリフイス１３３の
下流の第１管路１３７に接続され、このことは当
業者の既によく知るところである。第３可変オリ
フイス１３３の下流の第１管路１３７の負荷圧力
を感知するという利点の１つは、流体圧力がメー
タリング装置３１への手動入力によつてのみ発生
される場合、第３可変オリフイス１３３の下流の
感知位置における圧力は、第１可変オリフイス１
３１の下流における圧力よりも大きくなり、この
大きい発生圧力は負荷信号通路を経て負荷信号ポ
ート２５に伝達される。

再び第５，第６図において、もし第２シヤツト
ル弁１７３が用いられれば、付加した第４シヤツ
トル入口１７７はスリーブ７５に形成された負荷
感知溝１７９と流通される位置に配置される。信
号ポート１８１が負荷感知溝１７９と連通されて
おり、この信号ポート１８１はスプール７３に形
成された環状負荷感知溝１８３と連通する。負荷
感知溝１８３は軸方向溝１２５と連通しているか
ら、第３可変オリフイス１３３の下流の流体圧力
は負荷感知溝１８３、信号ポート１８１及び負荷
感知溝１７９にあらわれる。

第７図にこの発明の別の実施例を示し、この図
においては前述のものと同じ符号を同じ要素に付
している。第７図の実施例において、管路は幾分
その配列を変えてあるが、新規な要素は付加され
ていないことが判る。この実施例において、主な
る相違点はメータリング装置３１及び可変オリフ
イス１３２，１３３が、第３図におけるように操
向シリンダ１５の上流でなく、その下流に配置さ
れていることである。よつて、この実施例におい
ては、メータリング装置３１及び可変オリフイス
１３２，１３３は第１管路１３７にではなく第２
管路１３８にある。第７図のシステムにおいて、
この発明は第３図のシステムの場合と同様に、メ
ータリング装置３１におけるキヤビテーシヨンの
問題を克服する。しかし、第７図のシステムにお
いて、メータリング装置３１におけるキヤビテー
シヨンは、操向シリンダ１５にオーバーランニン
グ負荷が加わつたことによつて生ずるのではな
く、突然の強い操向入力によつて起され、これに
よつて、流体がこのシステムの送出側を流通する
よりも高い速度で、流体をメータリング装置３１
から送出させて操向シリンダ１５から排出させ、
メータリング装置３１の入口側を充たす。いずれ
の実施例においても、このシステムのある点に外
力を加えると、力を加えた点の下流の流体圧力を
増大させ、力の作用点の上流における流体圧力を
低減させてキヤビテーシヨンを起させる。ゆえ
に、特許請求の範囲に記載の外力とは、操向シリ
ンダに作用するオーバーランニング負荷、及び間
接的にメータリング装置３１に加わる操向入力の
両方を意味し、かつこれらをともに含むものであ
ることが理解されるであろう。

この明細書を読みかつ理解することによつて、
この発明の種々の変形を実施できることが伴る。
例えばこの発明を用いることによつて、この発明
に係る制御弁内の任意所望数の個所において負荷
圧力信号を感知でき、かつ最高の負荷信号圧力を
提供するのに必要なシヤツトル弁の数は負荷感知
位置の数よりも１つ少いことが明らかである。故
にすべてこれらの変形は特許請求の範囲内にある
限りこの発明の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の油圧系統図、第２
図は同上の要部縦断正面図、第３図は第２図のも
のの一方向流れ線図、第４図は第２図のもののハ
ウジングの一部の縦断正面図であるが第２図とは
別の部分で縦断したものを示し、第５図は第２図
のものの追従弁部材の正面図、第６図は第２図の
ものの主弁部材の正面図、第７図は第３図と類似
の流れ線図でこの発明の別の実施例のそれを示
す。 Ｒ……第１制御ポート、Ｌ……第２制御ポー
ト、１１……定容積形ポンプ、１３……制御装
置、１５……流体圧力作動装置（シリンダ）、２
１……入口ポート、２３……戻りポート、２５…
…負荷信号ポート、２７……貯槽、２９……弁装
置、３１……流体作動装置（メータリング装置）、
３９……圧力応答装置（流量制御弁）、６３……
ハウジング、７３……主弁部材（スプール）、７
５……追従弁部材（スリーブ）、７９……内歯部
材（ステータ）、８１……外歯部材（ロータ）、８
７……駆動軸、８９……ピン、１３１……第１可
変オリフイス、１３３……第３可変オリフイス、
１３５……第２可変オリフイス、１３６……第４
可変オリフイス、１４３……負荷感知溝、１４５
……信号ポート、１４７……負荷感知溝、１７９
……信号ポート、１５１……第１シヤツトル弁、
１６１……第１シヤツトル入口、１６３……第２
シヤツトル入口、１６５……第１シヤツトル出
口、１７１……第２シヤツトル出口、１７３……
第２シヤツトル弁、１７５……第３シヤツトル入
口、１７７……第４シヤツトル入口、１８３……
負荷感知溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オーバーランニング負荷を受ける型式の流体
   圧力作動装置１５への圧力流体源からの流体の流
   量を制御する制御装置１３であつて、流体源が流
   体に対する要求の変化に応答して制御装置１３へ
   の流体送出量を変化させる圧力応答装置３９を有
   し、制御装置１３がつぎの事項(a)〜(i)を具えてい
   ることを特徴とする負荷感知型流量制御装置。 (a) 流体源に接続する入口ポート２１と、貯槽２
   ７に接続する戻りポート２３と、流体圧力作動
   装置１５に接続する第１，第２制御ポートＲ，
   Ｌと、圧力応答装置３９に接続する負荷信号ポ
   ート２５とを有するハウジング６３、 (b) ハウジング６３内に配置されていて、中立位
   置および動作位置を有する弁装置２９、 (c) ハウジング６３及び弁装置２９が協働して、
   弁装置２９が作動位置にあるときに形成される
   入口ポート２１と一方の制御ポートＲまたはＬ
   との間を連通する第１管路１３７、及び他方の
   制御ポートＬまたはＲと戻りポート２３との間
   を連通する第２管路１３８、 (d) 第１管路１３７に配置されて、この管路を流
   通する流体の流量に比例する追従運動を弁装置
   ２９に与える流体作動装置３１、 (e) 第１管路１３７に配置されて、弁装置２９が
   中立位置にあるときは最小流量面積をもち、弁
   装置２９が作動位置にあるときは、流量面積を
   増大する第１可変オリフイス１３１、 (f) 第２管路１３８に配置されて、弁装置２９が
   中立位置にあるときは最小流量面積をもち、弁
   装置２９が作動位置にあるときは、流量面積を
   増大する第２可変オリフイス１３５、 (g) ハウジング６３内に配置されて、第１，第２
   シヤツトル入口１６１，１６３と負荷信号ポー
   ト２５に接続する第１シヤツトル出口１６５を
   もつ第１シヤツトル弁１５１、 (h) 第１可変オリフイス１３１の下流の第１管路
   １３７から第１負荷信号を第１シヤツトル入口
   １６１に流通する装置１４３，１４５、 (i) 圧力応答装置３９が第２管路１３８の負荷圧
   力が第１管路１３７の負荷圧力より大きくなつ
   たことに応答して流体源からの流量を増大する
   ために、第２管路１３８の第２可変オリフイス
   １３５の下流において、第２シヤツトル入口１
   ６３に第２負荷信号を流通する装置１４７，１
   ４９。 ２ 弁装置２９が回転式主弁部材７３及びこれと
   協働する相対回転式追従弁部材７５を有し、主弁
   部材７３と追従弁部材７５が相互間で中立位置を
   形成する特許請求の範囲第１項記載の負荷感知型
   流量制御装置。 ３ 可変オリフイスが主弁部材７３と追従弁部材
   ７５との界面に形成され、この可変オリフイスの
   流量面積が主弁部材７３と追従弁部材７５との相
   対回転によつて変化する特許請求の範囲第２項記
   載の負荷感知型流量制御装置。 ４ 流体作動装置３１が内歯部材７９、及び内歯
   部材７９内に偏心的に配置されて該内歯部材７９
   との間で相対軌道および回転運動する外歯部材８
   １を有する特許請求の範囲第２項記載の負荷感知
   型流量制御装置。 ５ 流体作動装置３１が内歯部材７９および外歯
   部材８１の一方の回転運動を追従弁部材７５に伝
   達する装置８７，８９を含む特許請求の範囲第４
   項記載の負荷感知型流量制御装置。 ６ 第１管路１３７が流体作動装置３１の主弁部
   材７３の軸方向溝１２５と追従弁部材７５のメタ
   リングポート１１１で形成される第３可変オリフ
   イス１３３を有し、第第３可変オリフイス１３３
   が弁装置２９が中立位置にあるときは、最小流量
   面積をもち、弁装置２９が作動位置にあるときは
   流量面積を増大する特許請求の範囲第１項記載の
   負荷感知型流量制御装置。 ７ ハウジング６３内に配置されて、第３，第４
   シヤツトル入口１７５，１７７、及び第１シヤツ
   トル弁１５１の第２シヤツトル入口１６３に接続
   した第２シヤツトル出口１７１をもつ第２シヤツ
   トル弁１７３を含む特許請求の範囲第６項記載の
   負荷感知型流量制御装置。 ８ 主弁部材７３は第３可変オリフイス１３３の
   下流の第１管路１３７から第２シヤツトル弁１７
   ３の第３シヤツトル入口１７５に第３負荷信号を
   連通する負荷感知溝１８３を有する特許請求の範
   囲第７項記載の負荷感知型流量制御装置。 ９ 第２管路１３８が第２可変オリフイス１３５
   の下流に配置されていて、弁装置２９が中立位置
   にあるときは最小流量面積をもち、弁装置２９が
   作動位置にあるときは流量面積を増大する第４可
   変オリフイス１３６を有する特許請求の範囲第１
   項記載の負荷感知型流量制御装置。 １０ 第２可変オリフイス１３５が、弁装置２９
   が中立位置から作動位置に向つて変位されるにつ
   れて第４可変オリフイス１３６が開き始める前に
   開き始め、第２可変オリフイス１３５の下流に流
   体圧力を発生させる特許請求の範囲第９項記載の
   負荷感知型流量制御装置。 １１ 流体圧力作動装置１５への圧力流体源から
   の流体の流量を制御する制御装置１３であつて、
   流体源が流体に対する要求の変化に応答して制御
   装置１３への流体の送出量を変化させる圧力応答
   装置３９を有し、制御装置１３がつぎの事項(a)〜
   (i)を具えていることを特徴とする負荷感知型流量
   制御装置。 (a) 流体源に接続する入口ポート２１と、貯槽２
   ７に接続する戻りポート２３と、流体圧力作動
   装置１５に接続する第１，第２制御ポートＲ，
   Ｌと、圧力応答装置３９に接続する負荷信号ポ
   ート２５とを有するハウジング６３、 (b) ハウジング６３内に配置されていて、中立位
   置および作動位置を有する弁装置２９、 (c) ハウジング６３及び弁装置２９が協働して、
   弁装置２９が作動位置にあるときに形成される
   入口ポート２１と一方の制御ポートＲまたはＬ
   との間を連通する第１管路１３７、及び他方の
   制御ポートＬまたはＲと戻りポート２３との間
   を連通する第２管路１３８、 (d) 第２管路１３８に配置されて、該管路を流通
   する流体の流量に比例する追従運動を弁装置２
   ９に与え、外力を受ける型式の流体作動装置３
   １、 (e) 第１管路１３７に配置されて、弁装置２９が
   中立位置にあるときは最小流量面積をもち、弁
   装置２９が作動位置にあるときは、流量面積を
   増大する第１可変オリフイス１３１、 (f) 第２管路１３８、に配置されて、弁装置２９
   が中立位置にあるときに最小流量面積をもち、
   弁装置２９が作動位置にあるときは流量面積を
   増大する第２可変オリフイス１３５、 (g) ハウジング６３内に配置されていて、第１，
   第２シヤツトル入口１６１，１６３及び負荷信
   号ポート２５に接続する第１シヤツトル出口１
   ６５をもつ第１シヤツトル弁１５１、 (h) 第１可変オリフイス１３１の下流の第１管路
   １３７から第１シヤツトル入口１６１に第１負
   荷信号を流通する装置１４３，１４５、 (i) 圧力応答装置３９が流体作動装置３１の下流
   の第２管路１３８の負荷圧力が、第１管路１３
   ７の負荷圧力より大きくなつたことに応答して
   流体源からの流量を増大するために、第２管路
   １３８の第２可変オリフイス１３５の下流にお
   いて、第２シヤツトル入口１６３に第２負荷信
   号を流通する装置１４７，１４９。