JPH1047305A - 計量弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ４つの従属して作動する電気油圧式変位制御
型スプール弁を有する計量弁装置を提供する。 【解決手段】 計量弁装置１０が、入口ポート１１と、
出口ポート１３と、一対の制御ポート１６、１７と、入
口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作動させ
るとのできる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプー
ル弁２２ａ、２２ｂと、出口ポートと制御ポートの間に
配設され、独立に作動させるとのできる第３と第４の電
気油圧式変位制御型スプール弁２２ａ、２２ｂとを具備
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は油圧制御弁に関し、
特に、４つの独立して作動する電気油圧式変位制御型ス
プール弁を備えた計量弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】正逆両方向に作動する油圧モータを制御
するために典型的に用いられる３位置４方制御弁は、ポ
ンプからシリンダへの流量およびシリンダからタンクへ
の流量を制御するための単一のスプールを有している。
この種の油圧回路には、計量スロットのタイミングがポ
ンプからシリンダへの流量制御を最適化するように、方
向制御弁の単一のスプールが設計されているとの問題が
ある。従って、このスプールは、シリンダが助勢される
状態のときにシリンダからタンクへの流量を計量するた
めには一般的に不十分である。

【０００３】この問題は米国特許第５１３８８３８号に
より幾分解決された。この発明では、一対の電気油圧式
制御弁の各々を、単一の正逆両方向に作動する油圧シリ
ンダの一方のポートへの流量および他方のポートからの
流量を制御するように構成してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、４つの独立して
作動するポペット弁のうち、一対のポペット弁が作動室
へ流入するポンプからシリンダへの流量を制御し、他の
一対のポペット弁が作動室から流出するシリンダからタ
ンクへの流量を制御するように配設する構成もある。こ
のポペット弁の構成は、然しながら、ポンプからシリン
ダへのポペットと、作動室との間に配設された一対の荷
重逆止弁を必要とし、これにより実施可能な作動モード
の数が限定されてしまう。更に、ポペット弁の流量に関
する計量特性が非常に低下する作動条件が存在するの
で、通常、ポペット弁は流量を予測制御するためには不
適当である。本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ことを技術課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、計量弁装置が、入口ポートと、出口ポートと、一
対の制御ポートと、前記入口ポートと制御ポートの間に
配設され、独立に作動させるとのできる第１と第２の電
気油圧式変位制御型スプール弁と、前記出口ポートと制
御ポートの間に配設され、独立に作動させるとのできる
第３と第４の電気油圧式変位制御型スプール弁とを具備
している。

【０００６】本発明の他の特徴によれば、入口ポートと
一対の制御ポートの間に配設され、独立に作動させると
のできる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプール弁
と、出口ポートと前記一対の制御ポートの間に配設さ
れ、独立に作動させるとのできる第３と第４の電気油圧
式変位制御型スプール弁とを具備する計量弁装置の操作
方法において、前記第３と第４のスプール弁の両方を作
動させて前記制御ポートを前記出口ポートに連通させ、
前記前記第１と第２のスプール弁の両方を作動させて前
記制御ポートを前記入口ポートに連通させることを含
む。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１、２を参照すると、独立した
計量弁１０が、供給ポンプ１２に接続された入口ポート
１１と、タンク１４に接続された出口ポート１３と、油
圧アクチュエータ２１のヘッド側作動室１８およびロッ
ド側作動室１９に接続された一対の制御ポート１６、１
７とを有している。計量弁１０は、一対の電気油圧作動
式変位制御型計量スプール弁２２ａ、２２ｂを含んでい
る。スプール弁２２ａ、２２ｂは、入口ポート１１と制
御ポート１６、１７の間に配設されている。計量弁１０
は、更に、他の一対の電気油圧作動式変位制御型計量ス
プール弁２２ｃ、２２ｄを含んでいる。スプール弁２２
ｃ、２２ｄは、制御ポート１６、１７と出口ポート１３
の間に配設されている。スプール弁２２ａ、２２ｂは、
作動室へ流入するポンプからシリンダへの流量を制御
し、スプール弁２２ｃ、２２ｄは、作動室から流出する
シリンダからタンクへの流量を制御する。

【０００８】スプール弁２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２
ｄの各々は実質的に同じ弁であるので、スプール弁２２
ａについてのみ説明する。図面において、この４つの弁
の各々の構成要素は添字ａ、ｂ、ｃまたはｄを付して同
じ参照番号にて指示されている。前記スプール弁は、両
端２７ａ、２８ａを有するパイロット作動式のスプール
２６ａを備えている。一方の端部２７ａには、パイロッ
トポンプ３１などの加圧されたパイロット流体源２９が
常時連通している。ソレノイド作動式の変位制御型パイ
ロット弁３４ａが、供給通路３２、排出通路３３および
パイロット通路３６ａに接続されている。パイロット通
路３６ａは、スプール２６ａの他方の端部２８ａおよび
パイロット弁３４ａの両端に接続されている。スプール
２６ａとパイロット弁３４ａとの間には、フィードバッ
クスプリング３７ａが配設されており、通常状態におい
てパイロット弁は図示する中立位置または休止位置に付
勢されて、供給ラインがパイロット通路に接続される。
パイロット弁においてフィードバックスプリングの反対
側にはソレノイド３８ａが配設されている。スプール弁
は、ソレノイド弁が休止位置にあるとき閉止位置にて図
示されている。

【０００９】ソレノイド３８ａに電気信号を送出するこ
とによりスプール２６ａの変位が開始され、この電気信
号に比例した制御力がパイロット弁３４ａを付勢する。
この制御力によりパイロット弁がフィードバックスプリ
ング３７ａの付勢力に対抗してスプール２６ａの方へ変
位して、先ず、供給通路３２とパイロット通路３６ａと
の間の連通を遮断し、次いで、パイロット通路３６ａと
排出通路３３とが連通して、スプール２６ａの端部２８
ａの圧力が解放される。これにより、端部２８ａの圧力
が低下して、端部２７ａに作用している加圧された作動
流体の力により、スプール２６ａがパイロット弁３４ａ
の方へ開放位置へ移動し、入口ポート１１と制御ポート
１６とが連通する。これをポンプ−シリンダ連通状態と
称する。スプール２６ａがパイロット弁３４ａの方へ移
動することにより、パイロット弁を付勢するフィードバ
ックスプリング３７ａが圧縮され、ソレノイド３８ａに
よる制御力に対抗する。この移動は、パイロット弁に作
用するフィードバック力と制御力とが釣り合うまで継続
する。

【００１０】スプール弁２２ｂのソレノイド３８ｂを励
磁することに、入口ポート１１と制御ポート１７の間が
ポンプ−シリンダ連通状態となる。ソレノイド３８ｃ、
３８ｄを励磁することにより、制御ポート１６、１７と
出口ポート１３が連通してシリンダ−タンク連通状態と
なる。

【００１１】圧力リリーフ弁３９とメークアップ弁４１
が、制御ポート１６、１７と出口ポート１３の各々の間
において、スプール弁２２ｃ、２２ｄを横断する作動流
体の流れと平行に配設されている。

【００１２】図３に本発明の代替実施形態を図示する。
この実施形態では、ソレノイド弁３４ｃが消磁されてい
るときスプール弁２２ｃは開放位置に付勢され、かつ、
スプール弁２２ｃに関連するリリーフ弁３９とメークア
ップ弁４１が除去され、かつ、他の独立して作動する電
気油圧式変位制御型スプール弁２２ｅが、アクチュエー
タ２１の荷重がかかるヘッド側作動室１８と制御ポート
１６との間に配設されている。ヘッド側作動室１８と制
御ポートとの間にリリーフ弁４６とメークアップ弁４７
が配設されている。供給ラインの圧力を実質的に一定の
圧力レベルに維持するために、供給ライン３２にリリー
フ弁３０が配設されている。

【００１３】油圧シリンダに作用する力は、抵抗する力
か、或いは、助勢する力または過剰な力である。抵抗す
る力は、シリンダが伸長するときにはシリンダの伸長に
抵抗する力と、そして、シリンダが収縮するときにはシ
リンダの収縮に抵抗する力と定義される。助勢する力ま
たは過剰な力は、シリンダが伸長するときにはシリンダ
の伸長を助勢する力と、そして、シリンダが収縮すると
きにはシリンダの収縮を助勢する力と定義される。抵抗
力の一例はシリンダが荷重を持ち上げる場合であり、助
成力の一例はシリンダが荷重を下ろす場合である。更
に、シリンダからタンクへの流量を制御するスプール弁
が開いて荷重が実質的に自由落下するようにして荷重を
下ろす場合に過剰な力の状態となる。

【００１４】ポンプからシリンダへの流れおよびシリン
ダからタンクへの流れは、本発明の主題の計量弁装置に
より個々に制御可能であり、油圧シリンダの正確な制御
は、事実上全ての油圧シリンダの作動状態で達成可能で
ある。特に、荷重を持ち上げる場合の正確な制御は、ポ
ンプからシリンダへの流量を制御することにより達成さ
れる。反対に、荷重を下ろす場合の正確な制御は、シリ
ンダからタンクへの流路を制御することにより達成され
る。最後に、以下の一覧表に示すように、３つのスプー
ル弁を開放することにより、シリンダは複数の状況で制
御される。一覧表の縦の欄は、シリンダが伸長している
か収縮しているか、主要な力が抵抗力か助成力か過剰な
力か、そして、再生モードが選択されているか急速落下
が選択されているか、を示している。一覧表の横の欄
は、所望の結果を得るために、どのスプールが計量のた
めに開いているか、完全に開いているか、または閉じて
いるかを示している。代替的に、「開」と示されている
弁は、また、そこを流通する流体を計量するために部分
的に開いているだけの場合も含む。この一覧表は図１、
２の実施形態の作動特性を最もよく例証している。

【００１５】 ─────────────────────────────────── スプール 26a 26b 26c 26d ─────────────────────────────────── 中立 閉 閉 閉 閉 ─────────────────────────────────── 伸長 開 閉 閉 開 抵抗 計量 計量 ─────────────────────────────────── 伸長 開 開 閉 閉 抵抗 計量 再生 ─────────────────────────────────── 伸長 ＊開 開 ＊開 閉 抵抗／再生 メータイン メータアウト 圧力制限 ─────────────────────────────────── 伸長 ＊開 閉 ＊開 開 抵抗 メータイン メータアウト 圧力制限 ─────────────────────────────────── 伸長 開 閉 閉 開 助勢 計量 計量 ─────────────────────────────────── 伸長 開 開 閉 閉 助勢 計量 再生 ─────────────────────────────────── 伸長 開 開 閉 閉 助勢 計量 計量 再生 ─────────────────────────────────── 伸長 ＊開 開 ＊開 閉 助勢／再生 メータイン メータアウト 圧力制限 ─────────────────────────────────── 伸長 ＊開 閉 ＊開 開 助勢 メータイン メータアウト 圧力制限 ─────────────────────────────────── 伸長 開 閉 開 開 助勢 計量 計量 急速落下 ─────────────────────────────────── 収縮 閉 開 開 閉 抵抗 計量 計量 ─────────────────────────────────── 収縮 閉 ＊開 開 ＊開 抵抗 メータイン メータアウト 圧力制限 ─────────────────────────────────── 収縮 閉 開 開 閉 助勢 計量 計量 ─────────────────────────────────── 収縮 開 開 開 開 助勢 計量 計量 ポンプ組合 ─────────────────────────────────── 収縮 開 開 開 開 助勢 計量 計量 高圧 ポンプ組合 ─────────────────────────────────── 収縮 閉 開 開 開 助勢 計量 計量 急速落下 ─────────────────────────────────── フロート 閉 閉 開 開 ─────────────────────────────────── フロート 閉 ＊開 開 ＊開 圧力制限 メータイン メータアウト ─────────────────────────────────── ＊圧力を制御するためにメータイン、メータアウトを調節する。

【００１６】

【発明の効果】上記を参照すると、本発明の主題の構成
は、油圧シリンダの作動室内への流体の流量または作動
室からの流体の流量を制御するために４つの独立に作動
させることのできるスプール弁を用いた制御弁を提供し
ていることが容易に明らかとなる。スプール弁の各々を
独立に作動可能とすることにより、ポンプからシリンダ
への流体の流量およびシリンダからタンクへの流体の流
量を正確に制御することが可能となり、油圧シリンダに
与えられる種々の作動状態を達成することが可能とな
る。更に、このスプール弁の組合せは、油圧シリンダの
ヘッド側作動室およびロッド側作動室へ流入、流出する
流体を異なる流量にて容易に制御することを可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の概略線図である。

【図２】図１の矢視線２−２に断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の概略線図である。

【符号の説明】

１０…計量弁装置 １１…入口ポート １３…出口ポート １６…制御ポート １７…制御ポート ２２ａ…スプール弁 ２２ｂ…スプール弁 ２２ｃ…スプール弁 ２２ｄ…スプール弁 ２６…スプール ３４…ソレノイド弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー エー．クロサー アメリカ合衆国，イリノイ 60436，ショ アウッド，オックスフォード レーン 1113 (72)発明者 トーマス ジェイ．ハジェク アメリカ合衆国，イリノイ 60441，ロッ クポート，ボックス 36，ルート ３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計量弁装置（１０）において、 入口ポート（１１）と、 出口ポート（１３）と、 一対の制御ポート（１６、１７）と、 前記入口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作
   動させるとのできる第１と第２の電気油圧式変位制御型
   スプール弁（２２ａ、２２ｂ）と、 前記出口ポートと制御ポートの間に配設され、独立に作
   動させるとのできる第３と第４の電気油圧式変位制御型
   スプール弁（２２ａ、２２ｂ）とを具備する計量弁装
   置。
2. 【請求項２】 前記制御ポートの一方と前記出口ポート
   の間にリリーフ弁（３９）が配設されている請求項１に
   記載の計量弁装置。
3. 【請求項３】 前記制御ポートの一方と前記出口ポート
   の間にメークアップ（４１）弁が配設されている請求項
   ２に記載の計量弁装置。
4. 【請求項４】 前記スプール弁の各々が、第１と第２の
   端部（２７、２８）を有するパイロットにより作動する
   スプール（２６）と、前記スプールの一方の端部に接続
   されたソレノイド作動式弁（３４）とを具備する請求項
   １に記載の計量弁装置。
5. 【請求項５】 前記ソレノイド作動式弁が、前記スプー
   ルと一直線上に配設されており、かつ、前記ソレノイド
   作動式弁と前記スプールの一方の端部との間に配設され
   たフィードバックスプリング（３７）と、前記スプール
   を前記ソレノイド作動式弁の方へ付勢する手段とを具備
   する請求項４に記載の計量弁装置。
6. 【請求項６】 前記スプールの他方の端部と常時連通し
   ているパイロット流体源（２９）を有する油圧装置と組
   み合わせた請求項４に記載の計量弁装置。
7. 【請求項７】 前記制御ポートに接続された一対の作動
   室（１８、１９）を有し、かつ、前記制御ポートの一方
   と前記作動室の一方の間に配設されたスプール弁（２６
   ｅ）を含む油圧アクチュエータ（２１）を具備する請求
   項４に記載の計量弁装置。
8. 【請求項８】 入口ポート（１１）と一対の制御ポート
   （１６、１７）の間に配設され独立に作動させることの
   できる第１と第２の電気油圧式変位制御型スプール弁
   （２２ａ、２２ｂ）と、出口ポート（１３）と前記一対
   の制御ポートの間に配設され独立に作動させることので
   きる第３と第４の電気油圧式変位制御型スプール弁（２
   ２ａ、２２ｂ）とを具備する計量弁装置の操作方法にお
   いて、 前記第３と第４のスプール弁の両方を作動させて前記制
   御ポートを前記出口ポートに連通させる段階と、 前記前記第１と第２のスプール弁の両方を作動させて前
   記制御ポートを前記入口ポートに連通させる段階とを含
   む計量弁装置の操作方法。
9. 【請求項９】 計量弁装置、すなわち、ポンプ（１２）
   に接続された入口ポート（１１）と油圧アクチュエータ
   のヘッド側作動室（１８）に接続された第１の制御ポー
   ト（１６）との間に配設され、独立に作動させるとので
   きる第１の電気油圧式変位制御型スプール弁（２２ａ）
   と、前記入口ポートと油圧アクチュエータのロッド側作
   動室（１９）に接続された第２の制御ポート（１７）と
   の間に配設され、独立に作動させるとのできる第２の電
   気油圧式変位制御型スプール弁（２２ｂ）と、出口ポー
   ト（１３）と前記一対の制御ポートの間に配設され、独
   立に作動させるとのできる第３と第４の電気油圧式変位
   制御型スプール弁（２２ａ、２２ｂ）とを具備する計量
   弁装置の操作方法において、 前記第２のスプール弁を作動させて前記入口ポートを前
   記第２の制御ポートに連通させる段階と、 前記第１のスプール弁を作動させて前記第１の制御ポー
   トを前記入口ポートに連通させる段階と、 前記第４のスプール弁を作動させて前記出口ポートを前
   記制御ポートに連通させる段階と、 前記第３のスプール弁を作動させて前記制御ポートを前
   記出口ポートに連通させる段階とを含む計量弁装置の操
   作方法。