JPS5997301A - 流体制御装置 - Google Patents

流体制御装置

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JPS5997301A
JPS5997301A JP20676982A JP20676982A JPS5997301A JP S5997301 A JPS5997301 A JP S5997301A JP 20676982 A JP20676982 A JP 20676982A JP 20676982 A JP20676982 A JP 20676982A JP S5997301 A JPS5997301 A JP S5997301A
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meter
pilot
valve
chamber
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Haruhiko Kawasaki
治彦 川崎
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Kayaba Industry Co Ltd
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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】 この発明は、ロードセンシング制御とメ・−タアウト制
御をする流体制御装置に関する。
(従来の制御装置) 第1図に示す従来の制御装置は、手動操作装置1を操作
することによって、メータインバルブ2のいずれか一方
のパイロット室3あるいは4にパイロット圧を導くとと
もに、メータアウトバルブ5.6のいずれかのパイロッ
ト室7にも上記パイロット圧を導く。
例えば上記手動操作装置1を操作してパイロット通路8
にパイロット圧を導入すれば、そのパイロット圧はメー
タインバルブ2の一方のパイロット室3と前記メータア
ウトバルブ5のパイロット室7とに流入する。
上記のようにパイロット室3にパイロット圧が導入され
ると、当該メータインバルブ2は図面右劣向に移動し、
メイン通路9と負荷ボート10とを連通させる。したが
ってポンプ11からの作動流体は、ロードチェック弁1
2を押し開いてシリンダ13のロッド側室14に流入し
、このシリンダ13を収縮させる。
また上記のように一方のメータアウトバルブ5のパイロ
ット室7にパイロット圧が流入すると、当該メータアウ
トバルブ5が開いて上記シリンダ13のボトム側室15
を、流通路1Gを介してタンク通路17に連通させる。
したがって上記ボトム側室15からの戻り側の作動流体
がタンク18に戻る。
この従来の制御装置における前記メータイン/くルブ2
は、メイン通路9から負荷ポー)10へ流通する作動流
体の流体力により、負荷変動やポンプ圧変動に対して、
パイロット圧に比例した流量になるように、自己補償機
能を保持している。
しかしこのような自己補償機能があるために、負荷圧変
動やポンプ圧変動が生じると、当該メータインバルブ2
が自己補償動作をするが、このときパイロット室3.4
に容積変化が生じる。パイロット室3.4に容積変化が
生じると、パイロット圧が変動し、その変動がメータア
ウトバルブ5あるいは6に作用する。
上記のように変動したパイロット圧がメータアウトバル
ブに作用すると、そのバルブ機能に悪影響を及ぼし、正
確なメータアウト制御ができない欠点があった。
(本発明の目的) この発明は、メーターインバルブ機構によってメータア
ウトバルブ機構を制御するようにして上記従来の欠点を
解消した流体制御装置の提供を目的にする。
(本発明の実施例) 第2.3図に示したは第1実施例は、可変ポンプ20の
下流側にメータインバルブ機構aを設けるとともに、さ
らにこのメータインバルブ機構aの下流側にメータアウ
トバルブ機構すを設けている。
上記メータインバルブ機構aは流量調整切換弁21と圧
力制御弁22とを主要素にしてなり、またメータアウト
バルブ機構すは一対のメータアウトバルブ23.24を
主要素にしてなるが、その具体的な構成は第3図に示す
とおりである。
すなわち上記各要素は、その弁本体25にそれぞれ内装
されているが、その最も上流側には圧力制御弁22を設
けている。
上記圧、力制御弁22は上記弁本体25に形成のポア2
6にスプール27を摺動自在に内装してなる。
そして上記ポア26には第1環状溝28と第2環状溝2
8とを形成するとともに、第1環状n28は前記流量調
整切換弁21の流入通路3oに常時連通し、第2環状溝
28はメイン通路31を介して前記可変ポンプ20に常
時連通するようにしている。
また上記スプール27はその一端を一方のパイロット室
32に臨ませるとともに、他端を他方のパイロット室3
3に臨ませ、かつ中央には環状凹部34を形成している
。そして上記他方のパイロット室33にはスプリング3
5を介装し、通常はこのスプリング35の作用で、当該
スプール27が図示の状態に維持されるようにしている
すなわち上記の状態では、可変ポンプ20からの作動流
体が、メイン通路31→第2環状溝28→環状凹部34
→第1環状溝28を経由して流入通路30に流入する関
係にある。そしてこのとき上記流入通路30側の圧力は
オリフィス36を経由して前記一方のパイロット室32
に流入する。
さらに前記流量調整切換弁21は、弁本体25に形成の
ポア37にスプール38を摺動自在に内装してなり、こ
のスプール38はその一端を弁本体25の外方に突出さ
せる一方、他端をスプリング室3θに臨ませている。こ
のスプリング室3Bに介装したスプリング40の作用で
、当該スプール38は通常図示の中立位置に維持される
上記図示の状態において、スプール38の中央に形成の
環状凹部41が前記流入通路30と対応し、その環状凹
部41の両側に形成したランド42.43によって流入
通路30が閉ざされる関係にしている。
このランド42.43には環状凹部41に向って先細り
にしたテーパ面又はノツチ等を形成している。
そして上記の状態から当該スプール38をスプリング4
0に抗して左右、いずれかに移動させると、負荷ボート
4Bある、いは47に連通ずる環状溝44あるいは45
のいずれか一方の環状溝が前記流入通路30に連通ずる
さらに上記環状溝44.45の外方であって、それにほ
ぼ隣接する関係位置に、ち荷検出ボート48.48を形
成しているが、この負荷検出ボート48.48、、は前
記のようにして流入通路30と、連通した負荷ボート4
Bあるいは47内の圧力を2パイロツト圧として前記圧
力制御弁22の他方のパイロット室33に導くと同時に
上記パイロット圧を後記するシャトル弁50に導入させ
る。ただし上記スプール38が図示の中立位置にあると
きは、そのスプール38に形成の通路51を介して当該
負荷検出ポート48.48をタンク52に連通させ、上
記中立位置において他方のパイロット室33内に圧力が
こもらないようにしている。
そして上記のようにした負荷ポート46.47はロード
チェック弁53.54を経由して制御ポート55.56
に連通しているが、これら再制御ポート55.58はシ
リンダ57のボトム側室58とロッド側室58に接続し
ている。
また前記スプール38にはパイロット圧切換ノツチ部6
0を形成するとともに、このパイロット圧切換ノツチ部
80は前記メイン通路31から分岐された分岐通路61
と常時連通するが、この分岐通路81の流通過程には減
圧弁82を設けている。
そして前記スプール、38が中立位置にあるとき、上記
パイロット圧切換ノツチ部60が閉じ、スプール38が
左右いずれかに切換わったときにパイロット通路63あ
るいは64のいずれかに連通するとともに、スプール3
8の移動量に応じてパイロット通路63あるいは84に
対する開口面積が決まるようにしている。
上記パイロット通路63.64はオリフィス65.66
を経由してタンク52.87に連通しているので、パイ
ロット通路83あるいは84に対する上記開口面積に応
じたパイロット圧がこのパイロット通路63あるいは8
4に発生する。
上記のようにして発生したパイロット圧は、前記メータ
アウトバルブ機構すに流入するが、このメータアウトバ
ルブ機構すの構成は次のとおりである。
すなわち上記弁本体25の最も下流側にポア6日、69
を形成し、これらポア68.89はタンク通路70を挟
んで互いに対向させている。  、 この、ようにしたポア68.68の内側にメインポペッ
ト71.72を設けるとともに−、このメインポペット
71.72の外方に第1ガイド部材73.74を固定し
、さらにこの第1ガイド部材73.74の外側に第2ガ
イド部材75.78を固定している。
そして上記メインポペット71.72と第1ガイド部材
73.74との間に形成した圧力室??、78内にスプ
リング79.80を介在させ、このスプリング79.8
0の作用で通常は上記メインボペ、、)71.72が、
前記制御ポート55.56側に形成したシート部81.
82に圧接し、タンク通路70と制御ポート55.58
との連通を遮断している。
また上記第1ガイド部材73.74と第2ガイド部材7
5.78との間に形成した中継室83.84はオリフィ
ス85.88を介して上記圧力室77.78に連通する
とともに、通路87.88を介して前記制御ボート55
.56にも連通している。さらに第2ガイド部材75.
76に形成したパイロット室88.90はダンパオリフ
ィス128 、127を介して前記パイロット通路63
.64に連通している。
上記のようにしたメインポペット71.72、第1ガイ
ド部材73.74及び第2ガイド部材75.76のそれ
ぞれの中心に孔を形成し、この孔内にロッド91.82
を摺動自在に貫通させるとともに、それら両ロッド81
.82の内端を前記タンク通路70内で突き合わせてい
る。
このようにしたロッド81.82は、その両端をスプリ
ングガイド93.94に当接させているが、このスプリ
ングガイド83.94はそのスプリング95.98の作
用で上記ロッド81.82を押し、通常はロッド91.
82を図示の中立位置に保持するようにしている。
上記のようにロッド81.82が中立位置に保持されて
いるときには、タンク通路70と圧力室77.78との
連通が遮断されるが、上記スプリング95.96のばね
力に抗して移動したとき、このロッド91.82に形成
の切欠部87.98を介して圧力室77.78とタンク
通路70とが連通ずる関係にしている。
また上記ロッド81.82には、上記中継室83.84
内に導入された圧力が作用する段部98.100を形成
し、この段部を境にしてその内方の直径D1を外方の直
径D2よりも大きくしている。
なお図中符号101 、102はアンチボイドバルブ、
103 、104はリリーフ弁である。
そしてこの第1実施例では、上記メータインバルブ機構
aの下流側にそれと同様の構成のメータインバルブ機構
a′とそれにともなったメータアウトバルブ機構b′と
を設けている。
これら各機構は上記したと同様なので、それらの各要素
についての詳細な説明を省略するが、必要に応じて新た
な符号を付すことにする。
上記のようにバルブ機構を備えた流体制御装置は、上記
メイン通路31に出力検出通路105を設け、この出力
検出通路105を差圧感知制御弁10Bと安全弁107
とからなる傾転角制御装置108に接続している。
上記差圧感知制御弁10Bはその一方のパイロット室−
109に上記出力検出通路105からの圧力を導き、他
方のパイロット室110にはスプリング111を設ける
とともに、負荷検出通路112を経由して前記シャトル
弁50と接続している。
負荷検出通路112と接続したシャトル弁5oは、負荷
検出通路124を介して負荷検出ボート48.49に接
続されているが、それと同時に下流側のメータインバル
ブ機構a′の負荷検出ボートにも負荷検出通路125を
介して接続している。
したがって上流側のアクチェータかあるいは下流側のア
クチェータのいずれかの高い方の負荷圧がシャトル弁5
0で選択されて上記パイロット室110に導入されるこ
とになる。
なお上記シャトル弁50に代えてチェック弁を設けても
よいこと当然である。
そして上記差圧感知制御弁10Bは、パイロット室10
8とパイロット室110に流入するパイロット圧に応じ
て動作し、一方のパイロット室109の圧力が、他方の
パイロット室110の圧力より高いときには、差圧感知
制御弁1013がスプリング111に抗して図面左側位
置に切換わる。このように差圧感知制御弁106が切換
わると、出力検出通路105から流入し返可変ポンプ2
0の作動流体が通路113を介して傾転角制御シリンダ
114に流入するので、当該可変ポンプ20の吐出量を
減少させる。
反対に他方のパイロット室108の圧力が一方のパイロ
ット室108側の圧力より高くなると、差圧感知制御弁
108は図示の右側位置に保持され上記傾転角制御シリ
ンダ114をタンク115に連通させるので、傾転角制
御シリンダ114のピストンがスプリングの作用で移動
し、当該可変ポンプ20の吐出量を増大させる。
しかしていま上流側のシリンダ57のみを作動させる場
合に、前記スプール38を第3図右方向に切換えたとす
ると、流入通路30と負荷ボート47とが連通ずるが、
その連通過程における開口面積は上記スプール38の移
動量に応じて決まる。
上記のようにして所定の開口面積のもとて流入通路30
と負荷ボート47とが連通ずると、可変ポンプ20から
の作動流体は圧力制御弁22→流入通路30→環状凹部
41→負荷ポート47→ロードチェック弁54を経由し
てシリンダ57のロッド側室59に流入する。
上記のようにスプール38を右方向に切換えると、前記
パイロット圧切換ノツチ部60とパイロット通路84と
が連通ずるとともに、スプール38の移動量に応じてそ
の開口量が決まる。その開口量が決まれば、減圧弁62
を経由して流入したパイロット流量が定まり、その定め
られたパイロット流量がパイロット通路64からオリフ
ィス86を通ってタンクB7に流れるが、そのオリフィ
ス66前後に上記パイロット流量に応じた差圧が発生す
る。
このようにして発生したパイロット圧は、前記パイロッ
ト室80に流入してロッド82の外端面に作用する。
上記のようにパイロット室80にパイロット圧が導入さ
れると、その圧力の作用でロッド82が図面左方向に押
される。それにともなってロッド81も押されて、当該
ロッド81の切欠部87が圧力室77内に開口する。
切欠部97が圧力室77内に開口すれば、この圧力室7
7がタンク通路70に連通してその圧力が低下するので
、制御ボート55側の高圧によってメインボペッ)71
が開き、制御ボート55がタンク通路70に連通する。
したがってボトム側室58の戻り側の流体がタンク11
6に戻りシリンダ57が収縮する。
上記のようにシリンダ57が作動すると、上記負荷ボー
ト47側の負荷圧が負荷検出ボート49から圧力制御弁
22の他方のパイロット室33に導入されるとともに゛
、圧力制御弁22の一方のパイロット室32にはオリア
イス38を通って流入通路3o側の圧力が導入される。
このとき一方のパイロット室32側の圧力P1と、他方
のパイロット室33側の圧力P2及びスプリング35の
ばね力に相当する圧力P3とがPl=P2+P3の関係
を維持する範囲で当該圧力制御弁22がバランスし、環
状凹部34と流入通路30との開口量を調整して、スプ
ール38前後の差圧を一定に制御する。したがってスプ
ール38を切換えたときに、その開口面積に比例した流
量が得られ、その結果当該シリンダ57にはその負荷変
動に関係なく所定の流量が供給されることになる。
このとき可変ポンプ2oの吐出圧は、出力検出通路10
5を経由して傾転角制御装置108の一方のパイロット
室109に流入する一方、ロッド側室58側の負荷圧は
、環状溝45→負荷検出通路124→シャトル弁50→
負荷検出通路112を経由して他方のパイロット室11
0に流入する。
したがって上記差圧感知制御弁106は、その一方のパ
イロット室109内の圧力Pよ、他方のパイロット室1
10内の圧力P2及びスプリング111のばね力に相当
する圧力P3とが、 P1=P2+P3 となる関係においてバランスすることになる。
例えばパイロット室108側の圧力P1が、パイロット
室110側の圧力P2+P3より高いときには、差圧感
知制御弁108がスプリング111に抗して移動し、上
記P2+P3にバランスする位置〒停止して、出力検出
通路105と通路113とを連通させる。したがって可
変ポンプ20の吐−山王が傾転角制御シリンダ114に
流入し、当該可変ポンプ20の吐出量を減少させる。
一方上記P1がP2+P3よりも低くなれば、当該差圧
感知制御弁106が切換わり、上記シリンダ114の流
体がタンク115に流れ、それに応じて可変ポンプ20
の吐出量も増大される。
上記のようにして可変ポンプ20の吐出量が定められる
が、その吐出量は前記P、=P2 +i=’3の条件を
満足させる範囲で決められることになり、結局ポンプ吐
出圧と負荷圧との差圧がばね力に相当する圧力に等しく
なるようにポンプ吐出量が制御される。
一方シリンダ57に第2図に示す矢印128方向に負荷
が作用し、しかもロッド側室58側に圧力を供給すると
き、すなわちシリンダ57にネガティブロードが作用す
るようなときには、上記メータインバルブ機構aではシ
リンダを制御ができない。
なぜなら上記のようにネガティブロードが作用している
ときには、ポンプからの供給圧よりも負荷圧でシリンダ
が移動してしまうから、その供給側の流量を制御しても
当該シリンダを制御できないからである。
このようなときに前記メータアウトバルブ機構すが機能
するが、その具体的な作動は次のとおりである。
すなわち前記したように流量調整切換弁21のスプール
38を図面右方向に切換えると、その切換量に応じてパ
イロット通路B4の開度が決まる。
パイロット通路64の開度が決まれば、その開度に応じ
た流量が流れ、前記オリフィス6Bの機能で、上記流量
に応じたパイロット圧が発生する。
このパイロット圧はパイロット室90に流入してロッド
92に作用し、当該ロッド92及び91を図面左方向に
押す。
このとき上記圧力室77及び中継室83には、制御ポー
ト55側の圧力が流入しているが、中継室83内の圧力
が段部89に作用し、その力は上記ロッド82及び81
に対抗する力として作用する。
したがってパイロット圧によって押された上記ロッド9
2及び81は、上記パイロット圧による押圧力と、スプ
リング95及び段部88に作用する力とがバランスする
位置まで移動することになる。つまり当該ロッド92及
び81は前記パイロット圧、すなわちスプール38の切
換量に比例して移動することになる。
上記のようにロッド81が移動すると、切欠部87が圧
力室77側に開き、当該圧力室77をタンク通路70に
連通させる。圧力室77がタンク通路70に連通すれば
、オリフィス85の作用で圧力室77内の圧力が低下す
る。このように圧力室77内の圧力が低下すると、制御
ボート55側の高圧の作用で、メインポペット71がロ
ッド81の移動量に比例して移動し、シート部81の開
口面積を決める。
シート部81が上記のようにして開けば、制御ポート5
5とタンク通路70とが連通し、シート部81の開度に
応じた流量がタンク通路70に流れる。
つまり流量調整切換弁21のスプール38の切換量に応
じてパイロット圧が決まり、そのパイロット圧に比例し
てメインポペット71の移動量も決まるとともに、シー
ト部81が上記パイロット圧に比例した開口面積を維持
することになる。
このようにパイロット圧に比例したシート部81の開口
面積が得られれば、その開口面積に応じたメータアウト
制御ができ、前記したネガティブロードが作用したとき
も、当該シリンダ57を制御できる。
そして上記の状態で当該シリンダに負荷変動があって、
戻り側の圧力が変化したとき、ロッド91.82はその
圧力変化を段部88に対する作用力の変化として感知す
る。
したがってシート部81の開口面積が一定の状態で流出
ポート55側の圧力が上昇すると、その圧力上昇分に応
じてタンク通路70に流れる流量が増大しようとする。
しかしこのとき中継室83内の圧力も上昇し、しかも前
記段部99に作用する力も増大するため、ロッド81.
82が図面右方向に移動する。ロッドの移動にともなっ
てメインポペット71が追従し、シート部81の開口面
積を小さくして上記流出量の増大をキャンセルするよう
に自己調整する。
反対に制御ポート55側の圧力が低下すると、その圧力
降下分に応じてタンク通路70に流れる流出量が減少し
ようとする。しかしこのとき中継室83内の圧力も降下
し、しかも前記段部99に作用する力も減少するため、
ロッド91.82が図面左方向に移動する。ロッドの移
動にともなってメインポペット71が追従し、そのシー
ト部81の開口面積を大きくして上記流出量の減少をシ
ャンセルするように自己調整する。
つまり制御ボート55側の圧力が変化しても、シート部
81の開口面積を自動的に増減して、戻り側の流量変化
を防ぐ自己補償機能を保持している。
なお前記段1部99.100は、それらの受圧面積を等
しくする必要はなく、例えば負荷の方向が密番こ決まっ
ているような場合には、一方の段部の受圧面積を大きく
しておいてもよい。
さらに前記メータインバルブ機構a′側に接続したモー
タ117と上記シリンダ57とを同時側と作動させると
きの制御動作は、シリンダ57のみを作動させるときと
実質的に同じであるが、メータインバルブ機構a側の圧
力制御弁22とメータイン7<ルブ機構a′側の圧力制
御弁118が機能し、負荷が低い方のアクチェータのみ
に可変ポンプ20からの作動流体が供給きれないように
している。
また負荷検出通路112には上記アクチェータのうちの
高い方の負荷圧がシャトル弁50で選択されて導入し、
その負荷圧との間で当該可変ポンプ20の吐出量が制御
される。
なお上記実施例におl、Nて圧力ffJI Sv弁22
.118は、複数のアクチェータを1つの回路構成で’
HJ御する場合にのみ必要とする。
つまり複数のアクチェータを同時側と操作する場合には
、ポンプからの供給流量力く負荷の低1.%方番このみ
流れようとし、そのため番と負荷の高し1方番こtよ作
動流体が供給されなくなる。
そこでこの第1実施例のよう番こ、圧力flJI御弁を
設けておけば、圧力制御弁が動作して当!アクチェータ
に必要な流量のみを供給すること番となるので、負荷の
低いアクチェータ(l−このみ作動流体が供給されるよ
うなことがなくなる。
またこの流体制御装置では、流量調整切換弁21の切換
動作によってメータアウト/<ルブ機構を#制御してい
るので、アクチェータの負荷力く変動したり、多連にし
たアクチェータの同時動作時しこポンプ圧が変化したす
しても、圧カーJ御弁22だ乞ナカく作動するのみで、
メータアウト/<ルブ機構a4こt±何の影響もない。
つまりメータイン動作と、メータアウト動作とが独立し
てしするので、感度の高1.Nメ−タアウトバルブ機構
の動作を安定させることができる。
第4図に示した第2実施例は、流量調整切換弁119 
、120が図示の中立位置にあるとき、ポンプ20から
の作動流体が、中立流路121を経由してタンク116
に戻るようにするとともに、上記タンクへの流通過程に
絞り122と低圧リリーフ弁123とを設けている。
したがってこの第2実施例では、流量調整切換弁が中立
位置にあるとき作動流体が上記絞り122を通過するの
で、上記中立状態でも当該回路内に一定の流量が確保さ
れる。また上記低圧リリーフ弁123は、流量調整切換
弁の切換過渡時のピーク圧を低くおさえる。
なお上記両実施例において、メータアウトバルブ機構に
パイロット圧を供給するのに、自己圧を利用しているが
、上記パイロット圧供給用のポンプを別に備えてもよい
(本発明の構成) この発明の構成は、スプールの移動量に応じて流量制御
ができるバルブ機構を用いた流体制御装置において、ア
クチェータの負荷変動に関係なく、開度に応じた一定の
流量を常に供給するメータインバルブ機構と、このメー
タインバルブ機構の切換動作によって動作するメータア
ウトバルブ機構とを備えた点に特徴を有する。
上記のように構成したので、メータインバルブ機構を操
作すれば、メータアウトバルブ機構が自動的に動作し、
メータイン制御とメータアウト制御とができる。
(本発明の効果) この発明は上記のように構成したので、メータインバル
ブ機構の動作がメータアウトバルブ機構に悪影響を与え
ることがない。
【図面の簡単な説明】
図面第1図は従来の断面図、第2〜3図はこの発明の第
1実施例を示すもので、第2図は回路図、第3図はメー
タインバルブ機構とメータアウトバルブ機構との断面図
、第4図は第2実施例の回路図である。 a、a′・・・メータインバルブ機構、b、b′・働・
メータアウトバルブ機構、3日・拳・スプール。 代理人弁理士 嶋 宣之 9r 1 口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スプールの移動量に応じて流量制御ができるバルブ機構
    を用いた流体制御装置において、アクチェータの負荷変
    動に関係なく、常に開度に応じた一定の流量を供給する
    メータインバルブ機構と、このメータインバルブ機構の
    切換動作によって動作するメータアウトバルブ機構とを
    備えた流体制御装置。
JP20676982A 1982-11-25 1982-11-25 流体制御装置 Granted JPS5997301A (ja)

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JP20676982A JPS5997301A (ja) 1982-11-25 1982-11-25 流体制御装置

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JPS5997301A true JPS5997301A (ja) 1984-06-05
JPH0381007B2 JPH0381007B2 (ja) 1991-12-26

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