JPH0364722B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ アクチユエータ２６と流体圧源１２とを有す
る流体系１０において使用されるのに適し前記両
者の各々がそれぞれに連結された弁装置１６にお
いて、該弁装置は、 インレツトポート３４、供給通路３６及びワー
クポート３８，４０を形成したハウジング３２
と、 ハウジング３２内に位置されて供給通路３６と
ワークポート３８，４０を選択的に連結するため
に中立位置と作動位置との間を動くことのできる
弁部材９６と、 ハウジング３２内に位置されてインレツトポー
ト３４と供給通路３６を制御可能に連結するため
に閉鎖位置と無限数の流体計量位置と全開位置と
の間を動くことのできるフローコントロール部材
８２と、 ハウジング３２内にフローコントロール部材８
２の一端部において形成されフローコントロール
部材８２を全開位置に向かつて付勢するためのば
ね８８が配置されたばね室５０と、 該フローコントロール部材８２は該部材８２の
他端に作用する供給通路３６の流体圧力に応答し
て全閉位置に向かつて動くことができ、 ハウジング３２内に形成されてワークポート３
８，４０の負荷圧力信号をばね室５０に通じさせ
るための負荷検出通路７８と、を有しており、そ
して、改善点は、 ワークポート３８，４０からの負荷検出通路７
８内の負荷圧力信号が予め定められた圧力レベル
より低くなることに応答してワークポート３８，
４０とばね室５０との間で負荷検出通路７８を遮
断し且つばね室５０をインレツトポート３４と供
給通路３６の一方に連結させる遮断手段１３８を
備えたことを特徴とする弁装置。

２ 請求の範囲第１項記載の弁装置１６におい
て、遮断手段１３８はハウジング３２内に位置さ
れた二位置スプール１４８を含み、該二位置スプ
ールはインレツトポート３４と供給通路３６の前
記一方が前記ばね室５０と流体連通され且つワー
クポート３８，４０がばね室５０から遮断される
ところの第１の位置と、ワークポート３８，４０
からの負荷検出通路７８内の負荷圧力信号が前記
ばね室５０に流体連通され且つ前記インレツトポ
ート３４と供給通路３６の前記一方がばね室５０
から遮断されるところの第２の位置との間を動く
ことができることを特徴とする弁装置。

３ 請求の範囲第２項記載の弁装置１６におい
て、前記二位置スプール１４８はばね１５０によ
つて第１の位置へ付勢され且つワークポート３
８，４０からの負荷検出通路７８の負荷圧力が前
記予め定められた圧力レベルに達するのに応答し
て第２の位置へ動かされることを特徴とする弁装
置。

４ 請求の範囲第１項記載の弁装置１６におい
て、前記弁部材９６は前記供給通路３６及び前記
負荷検出通路７８が前記ワークポート３８，４０
から遮断されるところの中立位置と前記供給通路
３６及び前記負荷検出通路７８が前記ワークポー
ト３８，４０に連通する作動位置との間を選択的
に動くことのできるスプールであることを特徴と
する弁装置。

５ 請求の範囲第４項記載の弁装置１６におい
て、前記ハウジング３２は第２のワークポート３
８，４０を有し、前記スプール９６は前記供給通
路３６及び前記負荷検出通路７８が前記第２のワ
ークポート３８，４０と連通するところの第２の
作動位置へ選択的に動くことができることを特徴
とする弁装置。

６ 請求の範囲第５項記載の弁装置１６におい
て、前記ハウジング３２は排出通路７２を有し、
前記負荷検出通路７８は前記スプール９６が中立
位置にあるときに前記排出通路７２に開かれてい
ることを特徴とする弁装置。

７ 請求の範囲第１項記載の弁装置１６におい
て、前記フローコントロール部材８２はスプール
であることを特徴とする弁装置。

８ 請求の範囲第１項記載の弁装置１６におい
て、前記流体圧源１２は前記負荷検出通路７８に
連結され且つ負荷検出通路７８の負荷圧力信号に
応答する流れ変化手段１３６を有する可変容量ポ
ンプを含むことを特徴とする弁装置。

９ 請求の範囲第８項記載の弁装置１６におい
て、前記可変容量ポンプ１２から流体を受けるの
に適した第２の弁装置１８を含み、各弁装置１
６，１８の負荷検出通路に連結されて該第１及び
第２の弁装置の負荷検出通路の高い方の負荷圧力
信号を選択し該高い方の信号を可変容量ポンプ３
２の流れ変化手段１３６へ送るのに適したリゾル
バー１２８を備えたことを特徴とする弁装置。

技術分野 本発明は流量制御弁装置に関し、さらに詳しく
はコントロールシステム中のアクチユエータを弁
装置の作動により素速く応答させる手段を有する
流量制御弁装置に関する。

背景技術 流量制御弁装置はそのメーンバルブスプールを
通る圧力のドロツプを制御することによつてシス
テムがアクチユエータへ制御された速度で流れを
提供することを可能としている。これは、インレ
ツト流路にフローコントロールバルブを設けてメ
ーンコントロールバルブへ向けられる流量を制御
することによつて達成される。メーンスプールの
上流の流体の圧力及びメーンスプールの下流の流
体の圧力を検出しそれらの二つの圧力をフローコ
ントロールバルブへかけることによつて、メーン
スプールを通る流れの速度が当該技術分野におい
て公知のように予め定められた速度で制御される
ことができる。メーンコントロールスプールが中
立位置にあるときには、アクチユエータへの流体
の流れが遮断され、メーンコントロールスプール
の下流の信号圧力がなくなつてフローコントロー
ルスプールがメーンコントロールスプールに実質
的に遮断された流体の流れを有する位置へ動かさ
れる。弁装置のメーンスプールの作動に際して、
メーンコントロールバルブを通る流体の流れは、
負荷状態の変化にかかわらずメーンコントロール
の与えられた位置に対して予め定められたレベル
に保持される。

そのような弁装置に生じる問題点の一つは、ア
クチユエータへ流体の流れを提供するためにメー
ンコントロールバルブを作動するに際して、フロ
ーコントロールスプールが、アクチユエータへの
実質的な流体の流れが向けられる前に、閉鎖位置
から開放位置へ動かされねばならないことであ
る。この状態は操作者によるメーンコントロール
スプールの作動位置への運動にアクチユエータが
素速く応答するのを抑制している。

本発明は上述した問題点を克服することを目的
としている。弁装置はインレツトポート、供給通
路及びワークポートを形成したハウジングを有し
ている。弁部材がハウジング内に位置されて供給
通路とワークポートを選択的に連結するために中
立位置と作動位置との間を動くことができる。フ
ローコントロール部材がハウジング内に位置され
てインレツトポートと供給通路を制御可能に連結
するために閉鎖位置を無限数の流体計量位置と全
開位置との間を動くことができる。ハウジングに
はフローコントロール部材の一端部においてばね
室が形成され、そのばね室にはばねが配置されて
フローコントロール部材を全開位置に向かつて付
勢し、フローコントロール部材は該部材の他端に
作用する供給通路の流体圧力に応答して全閉位置
に向かつて動くことができる。負荷検出通路がハ
ウジング内に形成されてワークポートの負荷圧力
信号をばね室に通じさせる。そして、ワークポー
トからの負荷検出通路内の負荷圧力信号が予め定
められた圧力レベルより低くなることに応答して
ワークポートとばね室との間で負荷検出通路を遮
断し且つばね室をインレツトポートと供給通路の
一方に連結させる遮断手段が設けられる。

本発明は、メーンコントロールスプールが中立
又は非作動位置にあるときに全開位置へ付勢され
るフローコントロールバルブの構成を提供するも
のである。これは、流体の実質的な流量がメーン
コントロールバルブを通つてアクチユエータへ向
けられる前にフローコントロール部材が開放位置
へ動かねばならないという問題点を克服するもの
である。従つて、メーンコントロールバルブが開
かれる際に大量の流体が直ちにアクチユエータへ
送られることができる。負荷検出通路に予め定め
られた流体圧力が確立されると、遮断手段が負荷
検出通路を開いて、メーンコントロールバルブが
自由に通常の様に機能するようになる。

【図面の簡単な説明】

単一の図はシステムの部分略図であり、このシ
ステムは断面図で示された弁装置を有している。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照すると、流体コントロールシステム
は全体として参照記号１０で示されていて、この
システムはポンプ１２等の流体圧源を含み、ポン
プ１２はリザーバ１４から流体を受けて、それぞ
れの導管２０，２２を介して第１及び第２の弁装
置１６，１８に流体を送る。導管２０にはリリー
フバルブ２４が接続されていてシステムの最大圧
力レベルを公知のようにして制御する。アクチユ
エータ２６は導管２８，３０によつて弁装置１６
に連結される。

弁装置１６，１８はほとんど同じ構造であるの
で、以下の詳細な説明は弁装置１６のみに向けら
れる。

弁装置１６はハウジング３２を有し、ハウジン
グ３２にはインレツトポート３４、供給通路３
６、第１及び第２のワークポート３８，４０が形
成される。第１のボア４２がハウジング１６に形
成され、これはインレツトポート３４及び供給通
路３６と交差する。第２のボア４４がハウジング
１６に形成され、これは供給通路３６並びに第１
及び第２のワークポート３８，４０と交差する。
環状部４６，４８が第１のボア４２に沿つて軸方
向に間隔をおいて形成されて第１のボア４２と交
差し、ばね室５０がハウジング内において第１の
ボアの一端に設けられる。複数の環状部５２，５
４，５６，５８，６０，６２，６４，６６が第２
のボア４４に沿つて軸方向に間隔をおいて形成さ
れて第２のボア４４と開放連通される。

通路６８がハウジング３２に形成されて環状部
５６と６０を連結する。複数の排出ポート７０，
７２がそれぞれ環状部５２，６４を導管７４，７
６を介してリザーバ１４へ連結する。負荷検出通
路７８がハウジング１６に形成されて環状部６０
とばね室５０を連結し、一方、ドレーン通路８０
が負荷検出通路７８を環状部６６に連結する。

第１のボア４２にはフローコントロールスプー
ル８２等のフローコントロール部材が摺動可能に
配置される。フローコントロールスプール８２は
その内部に軸方向通路８４を有し、この通路８４
はフローコントロールスプール８２の一端部にお
いて供給通路３６に開口される。フローコントロ
ールスプール８２には複数の放射状の開口部８６
が形成されていて内部通路８４をスプールの外周
部に連結する。フローコントロールスプール８２
は全開位置、無限数の流体計量位置、及び閉鎖位
置間を動くことができる。ばね室５０内に配置さ
れたばね８８はフローコントロールスプール８２
を全開位置に向かつて付勢している。

負荷チエツク装置９０がハウジング３２内に配
置され、この負荷チエツク装置９０はフローコン
トロールスプール８２の軸方向開口部８４に当接
するチエツクメンバー９２を有している。ばね９
４がチエツクメンバー９２をフローコントロール
スプール８２の軸方向開口部８４に当接させるよ
うに付勢している。

第２のボア４４内にはメーンコントロールスプ
ール９６等の弁部材が摺動可能に配置され、この
メーンコントロールスプール９６は中立位置、第
１の作動位置、及び第２の作動位置の間を動くこ
とができる。メーンコントロールスプール９６は
適切な手段、例えばコントロールレバー９８によ
つて種々の位置間を選択的に動かされることがで
きる。メーンコントロールスプール９６には複数
のランド１００，１０２，１０４，１０６，１０
８，１１０が軸方向に形成され、各ランドは溝に
よつて公知のようにして相互に分離されている。
ランド１００，１０４，１０８，１１０にはそれ
ぞれスロツト１１４，１１６，１１８，１２０，
１２２，１２４が形成される。メーンコントロー
ルスプール９６の一端部にはスプリングセンタリ
ングメカニズム１２６が取付けられ、これはスプ
ール９６を中立位置へ付勢する。

リゾルバーバルブ１２８がハウジング３２に配
置され、これは信号通路１３０によつて負荷検出
通路に連結され且つ通路１３２によつて第２の弁
装置１８に連結される。通路１３４がリゾルバー
バルブ１２８をポンプ１２の流量変化手段１３６
に連結する。

ハウジング３２には負荷検出通路７８を遮断す
るための手段１３８が配置される。遮断手段１３
８はハウジング３２内に負荷検出通路７８と交差
して形成されたボア１４０と、このボア１４０に
沿つて軸方向に間隔をおいて配置されボア１４０
と交差する環状部１４２，１４４と、環状部１４
２と供給通路３６とを連結する通路１４６とを含
む。遮断手段１３８はさらにボア１４０内には摺
動可能に配置されたスプール１４８を含む。スプ
ール１４８は第１の位置と第２の位置との間を動
くことができ、ばね１５０によつて第１の位置に
向かつて付勢されている。ばね１５０はスプール
１４８の一端部においてボア１４０のばね室１５
１に配置されている。スプール１４８にはランド
１５２，１５４が軸方向に間隔をあけて形成さ
れ、ランド１５２，１５４は溝１５６によつて分
離される。ボア１４０にはスプール１４８の他端
部において圧力室１５７が形成される。通路１５
８がばね室１５１を環状部５２を介して排出通路
７０に連結する。

ポンプ１２は当業者に周知の流量―圧力補償さ
れたポンプであるのが好ましいが、本発明の基本
から離れることのないどのような公知の構造のポ
ンプが使用できることは認識されるべきである。
ポンプ１２が流量―圧力補償されたものである場
合には、ポンプ１２は要求される圧力で要求され
る量の流れを提供し、アクチユエータ２６が受け
る負荷を移動させる。これを達成するために、流
量変化手段１３６は通路７８，１３４を介してア
クチユエータ２６が受ける負荷を代表する負荷圧
力信号を受け、この負荷圧力信号はメーンコント
ロールスプール９６が左右いずれかの作動位置に
あるときに典型的にあらわれる。この負荷圧力信
号は流量変化手段１３６の内部に作用し、ポンプ
１２から弁装置１６へ吐出される流体の圧力によ
つて生成される力に対向する付勢力を生成する。
これらの対向する力がバランスしているときに
は、ポンプ１２の流体押しのけ容積が一定にな
る。もしアクチユエータ２６の負荷が増加する
と、同時に負荷圧力信号が増加して上記対向する
力のバランスがくずれることになる。そこで、対
向する力のアンバランスはポンプ１２の流体押し
のけ容積を増加させる結果となる。ポンプ１２の
流体押しのけ容積が増加するのにつれて、ポンプ
１２の吐出圧力が上昇し、ポンプ１２の吐出圧力
が負荷圧力信号と予め定められた限界圧力との合
計圧力と等しくなるようになる。そこで対向する
力がバランスし、一旦バランスすると、ポンプ１
２の流体押しのけ容積が再び維持されるようにな
り、これはアクチユエータ２６の負荷が次に増加
又は減少するまで続く。ポンプ１２が流量―圧力
補償されたものでない場合には、吐出圧力が一定
のレベルにとどまる状態で、アクチユエータ２６
にかかる負荷が一定の速度で移動し続けることに
なる。実施例に示されるように、負荷チエツク装
置９０はフローコントロールバルブ８２から供給
通路３６への流れは許容するが、逆方向の流れは
許容しないものである。しかしながら、負荷チエ
ツク装置は本発明の基本的構成の一部として不可
欠のものではない。

産業上の利用可能性 流体コントロールシステム１０の作動に際し、
ポンプ１２は加圧された流体の流れを弁装置１
６，１８のインレツトポート３４に供給する。弁
装置１６，１８の作動が同じであることを考慮し
て、弁装置１６の作動のみについて説明する。

インレツトポート３４はポンプ１２からの流体
の流れをボア４２の環状部４８を介してフローコ
ントロールスプール８２に通じさせる。フローコ
ントロールスプール８２は、インレツトポート３
４からの流体の流れが側部開口部８６、軸方向通
路８４、チエツクメンバー９２を介して供給通路
３６に自由に通じる全開位置と、インレツトポー
ト３４からの流体の流れが制御されつつ供給通路
３６へ通される無限数の流体計量位置と、インレ
ツトポート３４からの流体の流れが供給通路３６
から遮断される閉鎖位置と、の間を動くことがで
きる。フローコントロールスプール８２は、ばね
室５０に配置したばね８８によつて全開位置に付
勢され且つフローコントロールスプール８２のば
ね室５０とは反対側の端部に作用する供給通路３
６内の加圧流体からの力によつて他の位置へ付勢
される。

供給通路３６の流体の流れはボア４４の環状部
５８においてメーンコントロールスプール９６に
通じる。メーンコントロールスプール９６は中立
位置、第１及び第２の作動位置との間を動くこと
ができる。メーンコントロールスプール９６が中
立位置にあるときには、供給通路３６と第１及び
第２のワークポート３８，４０との間の連通が遮
断され、且つ第１及び第２のワークポート３８，
４０のリザーバ１４からの連通が遮断される。さ
らに、負荷検出通路７８がメーンコントロールス
プール９６のランド１０４，１０８によつて供給
通路３６及びワークポート３８，４０との連通を
遮断され、一方、負荷検出通路７８はドレーン通
路８０、環状部６６，６４、排出ポート７２、導
管７４を介してリザーバ１４に連通される。第１
の作動位置即ち“Ｒ”位置においては、供給通路
３６はランド１０４のスロツト１１８、環状部５
６、通路６８、環状部６０、ランド１０８のスロ
ツト１２２、及び環状部６２を介して第１のワー
クポート３８に連通する。第１のワークポート３
８の流体は導管２８によつてシリンダ２６の一端
側に向けられ、シリンダ２６の他端側からの流体
は導管３０を介してワークポート４０へ排出され
る。ワークポート４０からの流体は環状部５４、
ランド１００のスロツト１１４、環状部５２、排
出ポート７０及び導管７６を介してリザーバ１４
へ向けられる。ドレーン通路８０はリザーバ１４
への流れが起らないようにランド１１２によつて
遮断される。環状部６０の圧力流体はシリンダ２
６の負荷を表すものであり且つ負荷信号として遮
断手段１３８の圧力室１５７へ通じている。遮断
手段１３８は後でさらに詳しく説明されるように
負荷信号のばね室５０への連通を制御する。

メーンコントロールスプール９６が他の作動位
置即ち“Ｌ”位置にあるときには、供給通路３６
の流体の流れは、環状部５８、ランド１０８のス
ロツト１２０、環状部６０、通路６８、ランド１
０４のスロツト１１６及び環状部５４を介して第
２のワークポート４０へ向けられる。第２のワー
クポート４０の流体の流れは導管３０を介してシ
リンダ２６の他端側へ向けられ、一方、シリンダ
２６の一端側からの排出流れは導管２８を介して
第１のワークポート３８へ通される。第１のワー
クポート３８の流体の流れは環状部６２、ランド
１１０のスロツト１２４、環状部６４、排出ポー
ト７２及び導管７４を介してリザーバ１４へ向け
られる。ドレーン通路８０はメーンコントロール
スプール９６のランド１１０によつてリザーバ１
４への連通を遮断される。環状部６０の加圧流体
は上述した遮断手段１３８の圧力室１５７に連通
する。

遮断手段１３８のスプール１４８はばね１５０
によつて第１の位置へ付勢され且つスプール１４
８の一端に作用する負荷圧力室１５７の予め定め
られた圧力レベルより高い圧力信号に応答して第
２の位置へ動かされる。スプール１４８がばねに
より付勢された第１の位置にあるときには、負荷
検出通路７８の上流部分はスプール１４８のラン
ド１５４によつて負荷検出通路７８の下流部分か
ら遮断される。さらに、供給通路３６とばね室５
０との連通が通路１４６、環状部１４４及び負荷
検出通路７８の下流部分を介して達成される。ス
プール１４８が第２の位置にあるときには、負荷
検出通路７８の上流部分がボア１４０及び環状部
１４４を介して負荷検出通路７８の下流部分に連
通し、供給通路３６と負荷検出通路７８の下流部
分との間の連通がスプール１４８のランド１５４
によつて遮断される。

以上の説明及び図面のレビユーから、メーンコ
ントロールスプール９６が中立位置にあるときに
は負荷検出通路７８の上流部分及び圧力室１５７
に負荷信号がないことは明らかであろう。従つ
て、遮断手段１３８のスプール１４８は図に示す
ばねにより付勢された位置にあり、この位置にお
いて供給通路３６からの加圧された流体がフロー
コントロールバルブ８２のばね室５０へ連通され
る。ばね８８とともに作用する供給通路３６から
の流体圧力はスプール８２の他端に作用する供給
通路３６の流体圧力によつて生成された力に十分
に打克ち、よつてスプール８２を図示される開放
位置に維持させる。フローコントロールスプール
８２の開放位置において、メーンコントロールス
プール９６を作動させるとアクチユエータ２６の
より素速い応答性が得られる。

メーンコントロールスプール９６がいずれかの
作動位置にあるときには、環状部６０において負
荷圧力信号が生成され且つその負荷圧力信号が負
荷検出通路７８の上流部分及び圧力室１５７に導
かれる。環状部６０の負荷圧力信号はアクチユエ
ータ２６の負荷を代表するものである。何となれ
ば、スロツト１１８，１２０が供給通路３６に開
かれるのに先立つてスロツト１１６，１２２がそ
れぞれ環状部６０へ開口して環状部６０への流体
の流れを計量するためである。負荷圧力信号が予
め定められた大きさになると、遮断手段１３８の
スプール１４８がその第２位置へ動いて負荷検出
通路７８の上流部分を負荷検出通路７８の下流部
分及びスプリング室５０へ通ぜしめ、一方、供給
通路３６とスプリング室５０の連通を遮断する。
このようにして、フローコントロールスプール８
２は図面で見て右へ動き、環状部５８と環状部５
６又は６０との間の圧力ドロツプを制御するため
に公知のようにして流体インレツト３４から供給
通路３６への流体の流れを制御しつつ計量する。

ポンプ１２からの流体の流れは負荷検出通路７
８の負荷圧力信号に応答して流れ変化手段１３６
によつて制御され、負荷検出信号は通路１３０、
リゾルバーバルブ１２８及び通路１３４を介して
流れ変化手段１３６へ通じている。リゾルバーバ
ルブ１２８は通路１３０と１３２との間で高い方
の圧力を選択して高い方の圧力を通路１３４を介
して流れ変化手段１３６へ向ける機能を有する。

以上説明したように、本発明による弁装置は、
メーンコントロールスプールが中立或いは遮断位
置にあるときにはフローコントロールバルブを全
開位置にもたらし、そしてメーンバルブスプール
が作動位置に動かされる際にフローコントロール
バルブがフロー制御機能を自由に回復するように
なるように構成されていること、が容易に明らか
になつた。メーンコントロールスプールが中立位
置にあるときにフローコントロールバルブを全開
位置に維持することによつて、アクチユエータは
メーンコントロールスプールが作動位置に動かさ
れることにより素速く応答する。というのは、イ
ンレツトポートと供給通路との間の連通が初期に
制限されていないからである。

本発明のその他の特徴、目的及び利点が図面、
開示内容及び添付の請求の範囲の検討により得ら
れることができる。