(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧源（Ａ）と、流量制御弁（２１）を介して前記高圧源（Ａ）に接続可能な消費部（Ｃ）と、前記流量制御弁（２１）を制御するように構成されているソレノイド弁（２２）とを備える液圧システムにおいて、
当該液圧システムが、前記流量制御弁（２１）の制御チャンバ（２８）を前記高圧源（Ａ）又は低圧側（Ｔ）に接続するように前記ソレノイド弁（２２）によって選択的に制御可能である液圧パイロット弁（３１）をさらに備えること、
前記ソレノイド弁（２２）がその第１の位置にあるときに、前記高圧源（Ａ）が、前記液圧パイロット弁（３１）の第１の端部（３２）に作用するように構成され、前記液圧パイロット弁（３１）を第１の位置に保持し、前記制御チャンバ（２８）が前記高圧源（Ａ）に接続され、前記流量制御弁（２１）が前記高圧源（Ａ）から前記消費部（Ｃ）への流れを防止すること、
前記ソレノイド弁（２２）がその第２の位置にあるときに、前記流量制御弁（２１）が開く前に前記消費部（Ｃ）を予圧するために、前記ソレノイド弁（２２）が、バイパス導管を介して前記高圧源（Ａ）を前記消費部（Ｃ）に接続するように構成されること、並びに、
前記高圧源（Ａ）が、前記液圧パイロット弁（３１）の前記第１の端部（３２）及び第２の端部（３３）に作用するように構成され、前記第２の端部（３３）に作用するばね（３６）が、前記制御チャンバ（２８）が前記低圧側（Ｔ）に接続されると共に前記流量制御弁（２１）が開かれる第２の位置に、前記液圧パイロット弁（３１）を移動させるように構成されることを特徴とする液圧システム。
【請求項２】
前記消費部（Ｃ）から前記ソレノイド弁（２２）に向かう流体流を防止するために、逆流防止弁（３４）が前記液圧パイロット弁（３１）の第２の端部（３３）と前記消費部（Ｃ）との間のバイパス導管内に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の液圧システム。
【請求項３】
スロットル（３７）が前記液圧パイロット弁（３１）の第１の端部（３２）と第２の端部（３３）との間に設けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液圧システム。
【請求項４】
前記高圧源（Ａ）がアキュムレータの形態をとることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液圧システム。
【請求項５】
前記消費部（Ｃ）が可逆の可変容量型ポンプ／モータであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液圧システム。
【請求項６】
可変容量型ポンプ／モータが逆にされているときに、前記ポンプによって加えられる流体圧力が前記高圧源の流体圧力の所定の値を超えた場合、作動液が、前記可変容量型ポンプ／モータから前記流量制御弁（２１）を通り越して前記高圧源（Ａ）まで流れるように構成されることを特徴とする、請求項５に記載の液圧システム。
【請求項７】
消費部（Ｃ）を高圧源（Ａ）に接続するために、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液圧システムを制御する方法において、
前記ソレノイド弁（２２）を作動させるステップと、
前記流量制御弁（２１）が開く前に前記消費部（Ｃ）を予圧するために、バイパス導管（３８）を介して前記高圧源（Ａ）を前記消費部（Ｃ）に接続するステップと、
前記高圧源（Ａ）を前記液圧パイロット弁（３１）の前記第１の端部（３２）及び前記第２の端部（３３）に接続するステップと、
前記液圧パイロット弁（３１）の前記第２の端部（３３）に作用するばね（３６）を用いて前記液圧パイロット弁（３１）を第２の位置に移動させるステップと、
前記制御チャンバ（２８）を前記低圧側（Ｔ）に接続して前記流量制御弁（２１）を開くステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記液圧パイロット弁（３１）の前記第１の端部（３２）と第２の端部（３３）との間に設けられたスロットル（３７）を使用して、前記バイパス導管を通る前記流体流を制御することを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
内部漏洩（２７）がある消費部（Ｃ）の予圧を、前記内部漏洩（２７）よりも多い流量を前記スロットル（３７）に通して供給することによって制御することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記液圧パイロット弁（３１）の第２の端部（３３）と前記消費部（Ｃ）との間のバイパス導管内に設けられた逆流防止弁（３４）を用いて、前記消費部（Ｃ）から前記ソレノイド弁（２２）に向かう流体流を防止することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記消費部（Ｃ）において圧力低下が発生した場合に前記高圧源（Ａ）から前記消費部（Ｃ）への流体流を防止することを特徴とし、前記圧力低下が前記液圧パイロット弁（３１）の第２の端部（３３）における圧力降下を引き起こし、それによって前記液圧パイロット弁（３１）が前記第１の位置に移動されると共に前記流量制御弁（２１）が閉じられる、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
消費部で漏洩が起きた場合に前記消費部（Ｃ）を高圧源（Ａ）から切り離すために、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液圧システムを制御する方法であって、
前記流量制御弁（２１）の両端間に圧力降下を引き起こす漏洩のステップと、
前記液圧パイロット弁（３１）の前記第２の端部（３３）に圧力降下を引き起こす漏洩のステップと、
前記液圧パイロット弁（３１）の前記第１の端部（３２）に作用する前記高圧源（Ａ）からの圧力を用いて前記液圧パイロット弁（３１）を前記第１の位置に移動させるステップと、
前記制御チャンバ（２８）を前記高圧源（Ａ）に接続して前記流量制御弁（２１）を閉じるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記漏洩が前記バイパス導管において圧力降下を引き起こし、それによって逆流防止弁（３４）を開かせ、前記液圧パイロット弁（３１）の前記第２の端部（３３）における圧力を低減させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定式又は移動式の機械のアクチュエータを駆動する油回路に使用される液圧又は油圧制御システムに関し、特に、パイロット弁の制御のもとで流量制御弁を制御するために流量制御弁がアクチュエータの油入出力結合回路に設けられる油圧制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固定式又は移動式機械のアクチュエータを駆動する油回路に使用される液圧又は油圧制御システムは、ときにより急激な圧力変化を受けることがある。例えば、液圧システムを停止状態から起動又は始動させるとき、急激な圧力の増加により、液圧ラムと呼ばれることがある圧力パルスが生じうる。このような圧力パルスは一般に、システムの液圧デバイス又は弁には問題にならないが、操作員に対しては顕著な望ましくないノイズ及び／又は振動を引き起こしうる。
【０００３】
このような問題を起こすことがある液圧システムの一例が図１に示されている。このシステムは、流量制御弁１を介して不特定の消費部Ｃに接続されたアキュムレータＡの形をとる高圧源を備える。消費部は、液圧シリンダ、液圧ポンプ／モータ、又は液圧と相互に作用する任意のこのようなデバイスでありうる。流量制御弁１の作動は、標準的な二位置ソレノイド作動弁の形をしたソレノイド弁２によって制御される。流量制御弁１は、ばね４によって流量制御弁１の閉位置の方向にばね荷重が加えられているポペット３を備える。図に示されるように、ポペット３は、アキュムレータＡに接続された入力／出力ポート５と、消費部Ｃに接続された出力／入力ポート６との間の流れを阻止する。本明細書で「入力／出力ポート」という用語は、流れの主方向は圧力源から負荷への向きであるが特定の条件下ではその方向が反転されるポートについて用いられる。同様に、「出力／入力ポート」という用語は、流れの主方向が負荷から圧力源への向きであるポートについて用いられる。図１は、ソレノイド弁２がその非作動位置にばね荷重によって保持されているシステムを示し、アキュムレータＡがポペット３の、ばね４の作用を受ける側に接続され圧力をかける。こちら側をばね側８と呼ぶ。ソレノイド弁２がその作動位置に保持されるときには、ばね側８は、アキュムレータＡではなくタンクＴに接続される。
【０００４】
流量制御弁１がその非作動状態にあって動作する際、流量制御弁１は、流量制御弁１内のポペット３のばね側にかかるアキュムレータＡ及びばね４からの高圧によって、閉位置に維持される。流量制御弁１の作動状態から非作動状態への移行中に、入力／出力ポート５に作用するアキュムレータＡからの圧力によって生じる力と、入力／出力ポート６に作用する消費部Ｃからのどの圧力によっても生じる力との合計は、ポペット３のばね側８に作用するアキュムレータＡからの圧力によって生じる力よりも小さい。長期間にわたると、消費部とタンクＴの間のスロットル７と表示されている、消費部Ｃを通り抜ける内部漏洩により、消費部Ｃ内の圧力がタンク又は貯蔵器の圧力まで低下することになる。
【０００５】
アキュムレータＡからの加圧作動液によって消費部Ｃを動作させるために、ソレノイド弁２は、前記消費部Ｃに圧力をかけるように作動される。ソレノイド弁２がその作動位置まで移動されるとき、流量制御弁１のポペット３のばね側８に作用する作動液は、制動スロットル９を通してタンクＴに排出される。ポペット３のポペットリング領域に作用する、アキュムレータＡからの入力／出力ポート５の高圧により流量制御弁１が開く。流量制御弁１の両端間にかかる比較的高い圧力差により、消費部Ｃ内に比較的急峻な圧力上昇が生じる。
【０００６】
このタイプの流量制御弁に固有の特徴は、弁を開くポペットの比較的小さい移動により比較的大きい流れ領域が開くことである。流量制御弁１内の急峻な圧力上昇は、消費部内に無制御の圧力過度現象を引き起こし、それによって流体ハンマーと類似の特異なノイズが生じる。開いた直後には、圧力過度現象によって生じた圧力パルスにより、消費部Ｃ内の圧力がアキュムレータＡ内の圧力よりも高くなることがある。制動スロットル９は、作動液がばね側８から排出される速度に対して限定された効果しかなく、このノイズを除去することができない。
【０００７】
液圧又は油圧制御システムで発生しうる別の問題は、消費部又はアクチュエータ内の急激な圧力低下である。図１に示された例では、消費部は例えば、図１に示されるように、アキュムレータの形をした液圧の供給源に接続された液圧デバイスでありうる。消費部内の急激な圧力低下は、その後の、流量制御弁を通る液圧供給源からの作動液の無制御の流れと共に、抑制されなければアキュムレータが損傷することになりうる。
【０００８】
代替方法として、消費部Ｃは液圧ポンプ／モータでもよい。突然のポンプ／モータの過負荷などの特定の条件下で、作動液がポンプ／モータのシリンダから、ポンプ／モータを取り囲むハウジングの中に漏れることがある。作動液の流れが遮断された場合には、液圧ポンプ／モータは、過剰な流体が前記ハウジングの外に排出された後に動作を再開することができる。流体の流れが継続するならば、加圧流体がハウジングを破裂させ、それによって液圧ポンプ／モータに大幅な修理が必要になるおそれがある。図１に示される従来技術の装置には、過剰な流れを検出する手段、又は作動液のこのような流れを遮断する手段がない。
【０００９】
この問題を解決する一般的な方法は、システムにホースバースト弁を備えることである。しかし、この解決策では、システムに追加弁を取り付ける必要があり、システムの複雑さ、重量及びコストが増す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１つの目的は、圧力パルスによって生じる望ましくないノイズ及び／又は振動の発生を最小限にする改善された液圧システムを提供することによって、上記の問題を克服することである。本発明のさらなる目的は、消費部内の急激な圧力低下によって生じる、液圧供給源からの作動液の無制御の流れを防止する改善された液圧システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の問題は、添付の特許請求の範囲に記載の液圧システム、及びこのようなシステムを制御する方法によって解決される。
【００１２】
好ましい一実施形態によれば、本発明は、高圧源と、流量制御弁を介して高圧源に接続可能な消費部と、流量制御弁を制御するように構成されたソレノイド弁とを備える液圧システムに関する。高圧源は、消費部を動作させるための所望の作動圧力の流体を供給できる任意の適切なアキュムレータ又はポンプでよい。消費部は、流体シリンダ又は液圧ポンプ／モータなど、流体圧力を用いて動作するようにした任意のタイプのデバイスでよい。本明細書で「ポンプ／モータ」という用語は、固定容量型ポンプ／モータ並びに可変容量型ポンプ／モータを含みうる。このようなポンプ／モータは、ポンプとして動作させること、又はモータとして駆動することができる。以下の諸例で説明されるソレノイド弁は電気動作二位置弁であるが、本発明はこの弁に限定されない。
【００１３】
この液圧システムは液圧パイロット弁をさらに備え、この液圧パイロット弁は、好ましくはスロットルを備える排出導管を介して、流量制御弁の制御チャンバを高圧源に、又はタンク若しくは貯蔵器などの低圧側に接続するようにソレノイド弁によって選択的に制御可能である。本発明は、液圧パイロット弁排出導管に含まれるこうしたスロットルに限定されない。
【００１４】
流量制御弁は、高圧源に接続された入力／出力ポートと、消費部に接続された出力／入力ポートとを有する。ポペット又は類似の弁本体は、入力／出力ポートを出力／入力ポートから切り離す１つの作動位置と、入力／出力ポートを出力／入力ポートに接続する１つの作動位置とを有する。ポペットには、制御チャンバ内の圧力によって生じた力を合わせたばね力が一方の側で作用し、入力／出力ポートの圧力と出力／入力ポートの圧力とを合わせた力が反対側で作用する。制御チャンバ内の圧力が作用するポペットの面積は、入力／出力ポート及び出力／入力ポートにおける各圧力が作用する、合わせた面積と等しい。ポペットは、制御チャンバが入力／出力ポートに接続されており、かつ出力／入力ポートにおける圧力レベルが閾値圧力レベルよりも低い限り、ポペットの閉位置にとどまる。この閾値圧力レベルは、ばね力と、出力／入力圧力が作用するポペット面積とによって決まる差だけ、高圧源の圧力よりも高い。閾値圧力は、作動液が出力／入力ポートから入力／出力ポートに向けて流れる場合のみ得ることができる。したがって、制御チャンバが入力／出力ポートに接続されている限り、流量制御弁は、入力／出力ポートから出力／入力ポートに向かう方向では閉じたままである。
【００１５】
液圧パイロット弁は、高圧源の圧力による力が作用する第１の端部と、第２の端部における圧力による力を合わせたばね力が作用する第２の端部とを有する。ばねは、液圧パイロット弁の第１の端部に作用する供給圧力による力よりも小さい力を与えるように構成されている。
【００１６】
ソレノイド弁は、高圧源に接続された供給ポートと、液圧パイロット弁の第２の端部及び消費部と接続された負荷ポートと、低圧側に接続された排出ポートとを有する。
【００１７】
ソレノイド弁が非作動であるとき、ソレノイド弁は、好ましくはスロットルを備える排出導管を介して、液圧パイロット弁の第２の端部を低圧側に接続するように構成されている。本発明は、ソレノイド弁排出導管に含まれるこうしたスロットルに限定されない。したがって、ソレノイド弁が非作動である限り、液圧パイロット弁の第１の端部に作用する高圧源は液圧パイロット弁を、制御チャンバが高圧源に接続され、かつ流量制御弁が入力／出力ポートから出力／入力ポートに向かう方向では閉じられる第１の位置に保持する。
【００１８】
ソレノイド弁が作動されると、ソレノイド弁は、流量制御弁が開く前に消費部を予圧するために、バイパス導管を介して高圧源を消費部に接続するように構成される。
【００１９】
同時にソレノイド弁は、バイパス導管を介して高圧源を液圧パイロット弁の第２の端部に接続するように構成される。ばねと、液圧パイロット弁の第２の端部における圧力とを合わせた力が、液圧パイロット弁の第１の端部における圧力による力を超えるとすぐに、液圧パイロット弁は、制御チャンバが低圧側に接続されると共に流量制御弁が開かれる第２の位置に移動する。制御弁ポペットの過度の開速度を防止するために、流体の急激な流出に対する抵抗として働くスロットルを、流量制御弁の制御チャンバを低圧側に接続する導管内に設置することができる。こうしてスロットルは、制御チャンバの圧力の急激な変化を防止するように働き、それによって弁本体を平滑に移動させることができる。
【００２０】
スロットルを液圧パイロット弁の第１の端部と第２の端部の間、好ましくは液圧パイロット弁の第１の端部とソレノイド弁の間のバイパス導管内に設置することができる。このスロットルの目的は、液圧パイロット弁がその第２の位置に切り替わり、続いて流量制御弁が開く前に、バイパス導管を介して消費部が少なくとも部分的に予圧されるように圧力降下を生じさせることであり、この圧力降下で液圧パイロット弁の第１の端部と第２の端部の間の圧力均等化が遅くなる。
【００２１】
消費部の予圧は、スロットルの後の圧力が消費部内の圧力よりも大きくなるとすぐに開始することができる。消費部には、長期にわたると消費部内の圧力を周囲圧力、すなわちタンク又は貯蔵器の圧力まで低減させる内部漏洩がありうる。内部漏洩の流量は、スロットルを通る流量よりも少なくなければならない。
【００２２】
液圧パイロット弁の第１の端部と第２の端部の間のスロットルは、消費部内の急激な圧力低下からシステムを保護する安全機能を実現する。この安全機能については、以下で詳細に説明する。
【００２３】
消費部から液圧パイロット弁の第２の端部、及びソレノイド弁に向かう流体流を防止するために、液圧パイロット弁の第２の端部と消費部の間のバイパス導管内に逆流防止弁が設置されることがある。
【００２４】
代替方法として、消費部及び液圧パイロット弁への別々のバイパス導管がソレノイド弁の別々の負荷ポートに接続される場合には、逆流防止弁が除外されることがある。その場合、ソレノイド弁は、消費部へのバイパス導管が接続されている負荷ポートを、ソレノイド弁が非作動であるときにソレノイド弁の排出ポートから切り離すようなタイプでなければならない。しかし、この代替解決策では、消費部内の急激な圧力低下からの保護が必要な場合、液圧パイロット弁の第１の端部とソレノイド弁の間にスロットルを設置することが必要になる。
【００２５】
上記の液圧システムは、前記消費部内に多量の漏洩流が発生した場合に、高圧源が消費部から切り離されることを可能にする安全機能を有する。ソレノイド弁及び液圧パイロット弁がこれらの作動位置にある場合、流量制御弁は開き、流体流が圧力を受けて高圧源から消費部へ流れることができるようにする。例えば破裂した流体導管、又は流体ポンプの一時的な動作不良によって多量の漏洩が消費部内に発生した場合、多大な流量レベルにより高圧源、又は低圧側の構成要素に損傷が生じることを防止するために、流量制御弁を閉じることが望まれる。
【００２６】
消費部内の多量の漏洩により、流量制御弁を通って供給ポートから消費部ポートに向かう方向の流量レベルが大きくなる。この多大な流量により流量制御弁の両端間に圧力降下が生じ、消費部ポートにおける圧力が供給ポートにおける圧力よりもかなり低くなる。しかし、高圧源からの使用可能な圧力がばねの力に対抗するのに十分である限り、ポペットは閉じない。同時に、圧力はバイパス導管内で降下する。逆流防止弁が液圧パイロット弁の第２の端部と消費部の間のバイパス導管内に設置されている場合、流量制御弁の両端間の圧力降下により非作動弁が開かれる。これにより、液圧パイロット弁の第２の端部に作用する圧力が低減することになる。消費部における圧力低下が十分である場合、バイパス導管及びソレノイド弁を通る流体流量は、液圧パイロット弁の第１の端部と第２の端部の間のスロットルの両端間に圧力降下を生じさせるのに十分である。液圧パイロット弁の第１の端部における圧力が、第２の端部における圧力及びばねによって加えられる力よりも大きい場合には、液圧パイロット弁は、その非作動位置まで高圧源からの圧力によって移動される。次に、高圧源は制御チャンバに接続され、流量制御弁は閉じることになる。
【００２７】
ソレノイド弁がその作動位置にとどまる限り、比較的少量の流体が、スロットル、ソレノイド弁２２及び逆流防止弁を通り越し消費部に向かって漏洩し続ける。しかし、スロットルの両端間の圧力降下が十分である限り、液圧パイロット弁の第１の端部における圧力は、第２の端部における圧力とばねの力よりも大きい。したがって、液圧パイロット弁はその非作動位置に保持され、流量制御弁は閉じたままになる。例えば操作員又は圧力センサによって圧力低下が検出された場合、ソレノイド弁を手作業又は自動で作動停止させて流量制御弁を閉じることができる。
【００２８】
消費部は、ポンプとしてもモータとしても機能できる可逆の可変容量型ポンプでもよい。この場合ポンプは、ポンプを駆動できる装置、又はモータによって駆動できる装置に接続することができる。可変容量型ポンプが逆にされているときに、ポンプによって加えられる流体圧力が所定の値を超えた場合、作動液が、可変容量型ポンプから流量制御弁を通り越して高圧源まで流れるように構成される。この一例には、アキュムレータに蓄積された液圧によって駆動できる液圧ハイブリッド車両がありうる。
【００２９】
本発明による装置を使用できる液圧システムの一例には、液圧ハイブリッド車両があり、特に、アキュムレータに蓄積された液圧によって駆動できる車両がある。通常このような車両は、都市部で使用するためのものであり、及び／又は頻繁な始動／停止サイクルで運転されるものである。車両が静止しているとき、可逆の可変容量型ポンプの形をした液圧駆動ユニットは、アキュムレータなどの液圧供給源から切り離される。車両を始動させるために、駆動ユニットは、本発明による流量制御弁を作動させることによって圧力をかけられ、それによって駆動ユニットは、トランスミッションに接続されたモータとして作動され、車両を駆動することができる。車両が減速又は停止されるべき場合、駆動ユニットは逆にされて、車両トランスミッションによって駆動されるポンプとして働く。入力／出力ポートと出力／入力ポートの各圧力を合わせた力が、ポペットに作用するどのばね荷重も含め、制御チャンバ内の圧力による力を超えた場合、制御弁が開き、過剰流体圧力がアキュムレータに蓄積される。これによりエネルギーが再生されると共に、車両を駆動するために後で使用できる流体圧力の形で蓄積されることが可能になる。
【００３０】
本発明はさらに、上記の液圧システムを制御する方法に関する。この方法は、消費部を高圧源に接続することに関し、
ソレノイド弁を作動させるステップと、
流量制御弁が開く前に消費部を予圧するために、バイパス導管を介して高圧源を消費部に接続するステップと、
高圧源を液圧パイロット弁の第１の端部及び第２の端部に接続するステップと、
液圧パイロット弁の第２の側に作用するばねを用いて液圧パイロット弁を第２の位置に移動させるステップと、
制御チャンバを低圧側に接続して流量制御弁を開くステップとを含む。
【００３１】
加えて、この方法は、液圧パイロット弁の第１の端部と第２の端部の間に設置されたスロットルを使用して、バイパス導管を通る流体流量を制御することを含む。消費部の予圧は、消費部の内部漏洩よりも大きい流量をスロットルに通して供給することによって制御することができる。この方法によれば、消費部からソレノイド弁に向かう流体流を、液圧パイロット弁の第２の端部と消費部の間のバイパス導管内に設置された逆流防止弁を用いることによって防止することができる。
【００３２】
本発明はまた、上記のような液圧システムを制御する代替方法に関する。この方法は、消費部で漏洩が起きた場合に消費部を高圧源から切り離すことに関する。この方法は、
流量制御弁（２１）の両端間に圧力降下を引き起こす漏洩のステップと、
液圧パイロット弁（３１）の第２の側（３３）に圧力降下を引き起こす漏洩のステップと、
液圧パイロット弁（３１）の第１の側（３２）に作用する高圧源（Ａ）からの圧力を用いて液圧パイロット弁（３１）を第１の位置に移動させるステップと、
制御チャンバ（２８）を高圧源（Ａ）に接続して流量制御弁（２１）を閉じるステップとを含む。
【００３３】
加えて、この漏洩は、バイパス導管内で圧力降下を生じさせ、それによって逆流防止弁（３４）が開かれ、液圧パイロット弁（３１）の第２の側（３３）における圧力が低減する。
【００３４】
したがって、本発明の第一の目的は、パイロット弁のスロットル開放に応じて制御される流量制御弁によって油圧を制御できる液圧システムを提供することである。液圧パイロット弁の急な開放でも、オーバシュート現象の発生を回避することを可能にし、したがって、流量制御弁と動作可能に結合されたアクチュエータの一瞬の、急激な動作によって生じる流量制御弁のノイズ又は振動を防止することを可能にする。
【００３５】
したがって、本発明の第二の目的は、安全機能を有する液圧システムを提供することであり、それによって消費部内の油圧の低下を、圧力降下を受けるパイロット弁を用いて自動的に閉じるように制御される流量制御弁によって制御することができる。したがって、高圧源からの圧力の全損失、及び作動油の不要な損失を防止することができる。
【００３６】
本発明を添付の図を参照して詳細に説明する。図面は説明の目的にのみ設計されており、添付の特許請求の範囲が参照されるべき本発明の範囲を定義するものではないことを理解されたい。さらに、図面は必ずしも原寸に比例して描かれていなく、また特に指示がない限り、本明細書で説明されている構造及び手順を概略的に図示するものにすぎないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術の液圧システムを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による液圧システムを示す概略図である。
【図３】本発明による液圧作動パイロット弁を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図２は、本発明の第１の実施形態による液圧システムの概略図を示す。このシステムは、流量制御弁２１を介して消費部Ｃに接続されたアキュムレータＡの形をとる高圧源を備える。流量制御弁２１の作動は、標準的な二位置ソレノイド作動弁の形をしたソレノイド弁２２によって制御される。このソレノイド弁は、ばねによって第１の位置に保持され、ソレノイドによって第２の位置に電気的に作動される。流量制御弁２１は、ばね２４によって流量制御弁２１の閉位置の方向にばね荷重が加えられるポペット２３などの弁本体を備える。図に示されるようにポペット２３はアキュムレータＡに接続された入力／出力ポート２５と、消費部Ｃに接続された出力／入力ポート２６との間の流れを阻止する。
【００３９】
図２は、二位置液圧パイロット弁の形をしたパイロット弁３１を有するシステムを示す。液圧パイロット弁３１は、その非作動位置にアクチュエータＡからの流体圧力によって保持され、アクチュエータＡは、液圧パイロット弁３１のポートｈを介して常に第１の側３２に対し作用するように構成されている。非作動位置では、ばね２４が作用する側のポペット２３に対して制御チャンバ２８に圧力をかけるために、液圧パイロット弁３１の供給ポートａがアキュムレータＡに接続され、液圧パイロット弁３１の負荷ポートｃが流量制御弁２１に接続される。制御チャンバ及びばね２４を備えるこちらの側を、以下ばね側２８と呼ぶ。液圧パイロット弁３１の排出ポートｂがタンクＴに接続される。この作動位置で、液圧パイロット弁３１の供給ポートａは、アキュムレータＡを負荷ポートｃ及び流量制御弁２１から切り離すように構成されている。その代わりに、ポペット２３のばね側２８をタンクＴへ排液するために、ポートｃは排出ポートｂに接続される。
【００４０】
任意選択の解決策によれば、スロットル３５を液圧パイロット弁排出導管に含めることができる。一代替実施形態によれば、スロットル３５は、ポペット２３のばね側２８と液圧パイロット弁３１（図２）の負荷ポートｃとの間のスロットル／逆流防止結合弁に置き換えることができる。別の代替実施形態によれば、スロットル２９及び３５は、ソレノイド弁２２及び液圧パイロット弁３１それぞれとタンクＴの間の排出導管の共通部分において、単一のスロットルに置き換えることができる。
【００４１】
ソレノイド弁２２は、ばね荷重によってその非作動位置に保持され、ソレノイド弁２２の供給ポートｄが、制御スロットル３７を介してアキュムレータＡに接続される。ソレノイド弁２２の排出ポートｅが、任意選択の制動スロットル２９を介してタンクＴに接続される。ソレノイド弁２２の負荷ポートｆが、液圧パイロット弁３１の第２の側３３のポートｇに接続される。非作動位置では、負荷ポートｆは、第２の側３３をタンクＴへ排液するために排出ポートｅに接続される。ソレノイド弁２２は、逆流防止弁３４を備えるバイパス導管３８を介して消費部Ｃにさらに接続され、消費部Ｃから液圧パイロット弁３１の第２の側３３及びタンクＴの方に向かう流体流が防止される。
【００４２】
作動されるとソレノイド弁２２は、その作動位置までソレノイドによって移動され、ソレノイド弁２２の供給ポートｄが、アキュムレータＡを負荷ポートｆに接続するように構成される。ソレノイド弁２２の排出ポートｅは、タンクＴへの接続を遮断するように構成される。圧力がかけられると、ソレノイド弁２２の負荷ポートｆは、アキュムレータＡからの圧力を液圧パイロット弁３１の第２の側３３と、逆流防止弁３４を介して消費部Ｃとに供給するように構成される。
【００４３】
代替方法として、単一の負荷ポートｆに取って代わる２つの負荷ポートがあるソレノイド弁を用意することによって、個別の接続部を消費部、及び液圧パイロット弁の第２の端部に設けることができ、ソレノイド弁がその非作動位置にあるときに、消費部Ｃからソレノイド弁に向かう方向の流体流が防止される。ソレノイド弁が作動されると、２つの負荷ポートは同じ供給ポートに接続され、アキュムレータＡからの圧力が供給される。
【００４４】
流量制御弁２１がその非作動位置にあって動作する際、流量制御弁２１は、液圧パイロット弁３１によって供給されるアキュムレータＡからの高圧と、流量制御弁２１内のポペット２３のばね側のばね２４とによって、その閉位置に維持される。ソレノイド弁２２が非作動のままである間、液圧パイロット弁３１の第１の端部３２は、アキュムレータＡによって圧力をかけられ、液圧パイロット弁３１の第２の端部３３は、液圧パイロット弁３１がその非作動位置に確実に維持されるようにするためにタンクＴへ排液される。
【００４５】
流量制御弁２１の作動状態から非作動状態への移行中に、入力／出力ポート２５に作用するアキュムレータＡからの圧力によって生じる力と、出力／入力ポート２６に作用する消費部Ｃからのどの圧力によっても生じる力との合計は、ポペット２３のばね側２８に作用するアキュムレータＡからの圧力によって生じる力に、ばね２４からの力を加えたものよりも小さい。長期間にわたると、消費部とタンクＴの間のスロットル２７と表示されている、消費部Ｃを通り抜ける内部漏洩により、消費部Ｃ内の圧力がタンクの圧力まで低下することになる。
【００４６】
消費部Ｃに液圧を供給するために、ソレノイド弁２２は、前記消費部ＣをアキュムレータＡに接続するように作動される。ソレノイド弁２２がその作動位置まで移動されると、供給ポートｄが負荷ポートｆに接続される。この作動により、２つの連続する一連の事象が同時に開始する。
【００４７】
第１の一連の事象では、ソレノイド弁２２の負荷ポートｆが、アキュムレータＡとソレノイド弁２２の間に設置されたスロットル３７、及び逆流防止弁３４を介して、アキュムレータＡを消費部Ｃに接続する。これにより、アキュムレータＡから消費部Ｃに入る方向の作動液の流れが開始する。この流れは、スロットル３７の両端間で圧力降下を生じさせ、それによって、負荷ポートｆにおける圧力が消費部Ｃ内の圧力よりもわずかだけ高いレベルまで低減する。
【００４８】
消費部Ｃに入る作動液の流れにより、消費部Ｃ内の圧力が増加し始める。消費部Ｃ内の圧力が増加することを確実にするために、スロットル３７を通る流量は、消費部Ｃを通り抜ける、スロットル２７で示された内部漏洩により生じる流量よりも大きくなければならない。
【００４９】
第２の一連の事象では、ソレノイド弁２２の負荷ポートｆが、スロットル３７の下流の増加する圧力を液圧パイロット弁３１の第２の側３３に接続する。最初のうち液圧パイロット弁３１は、その非作動位置にとどまる。その理由は、液圧パイロット弁３１の第２の端部３３にかかる圧力によって生じる力が、ばね３６からの力を加えても、液圧パイロット弁３１の第１の端部３２にかかるアキュムレータＡからの圧力によって生じる力よりも小さいことである。液圧パイロット弁３１の第２の端部３３における圧力が、第１の端部３２における圧力によって生じる力と第２の端部３３における圧力によって生じる力との差がばね３６からの力よりも小さくなるレベルまで増加した場合、液圧パイロット弁３１は、その作動位置に移動される。
【００５０】
この移動の結果は、液圧パイロット弁３１の負荷ポートｃが排出ポートｂに接続されることである。次に、流量制御弁２１のポペット２３のばね側２８に作用する加圧作動液がタンクＴに排出され、ばね側２８にかかる圧力が解除される。任意選択でスロットル３５を、ばね側２８からタンクＴに向かう流体流量を制限することによってポペット２３の移動を制御する助けにするために、使用することができる。ポペット２３のばね側２８にかかる圧力が解除されると、ポペット２３の環状ポペットリング領域に作用する入力／出力ポート２５におけるアキュムレータＡからの圧力により、流量制御弁２１が開くことになる。スロットル３５は、ポペット２３の速度を制限する助けになり、それによって、ポペット２３がその完全な開位置に達したときにポペット２３から流量制御弁２１の本体に伝達される衝撃エネルギーが制限される。
【００５１】
制御スロットル３７の適切なオリフィスサイズと、液圧パイロット弁３１の第２の側に作用するばね３６の適切なばね定数とを選択することによって、逆流防止弁３４を介した消費部Ｃの予圧は、液圧パイロット弁３１がその作動位置に移動される前に比較的高いレベルに達することが確実になる。その場合、流量制御弁２１の両端間の圧力差は、流量制御弁２１が開き始めるときには比較的小さい。この比較的小さい圧力差により、制御弁２１が開いたときに顕著な圧力過度現象が消費部Ｃに発生することを防止する。
【００５２】
代替方法として、図２に示される装置は、回生モードで動作させることもできる。これは、消費部Ｃが可変容量型ポンプ／モータを備える場合である。消費部Ｃは、上記のように、アキュムレータによって供給される可変容量型モータとして駆動することができる。回生モードでは、可変容量型ポンプ／モータは、車輪軸、ギアボックス又は類似物に接続された回転軸によって駆動される。例えば車両にブレーキをかけることによってエネルギーを回収するために、可変容量型ポンプ／モータはポンプとして駆動される。再生モード時、ソレノイド２２は最初のうち、ばね３６と、ポペット２３に作用するばね側２８への加圧流体とによって生じる圧力損失を低減させるために、ソレノイド２２の作動位置にありうる。停止状態に向かって車両にブレーキがかけられるとき、回生モードからモータモードへ消費部Ｃが不意に切り替わることを防止するために、図２に示されるように、ソレノイド２２はその非作動位置に移動される。出力／入力ポート２６からポペット２３の底部領域に作用するポンプからの圧力によって生じた力と、アキュムレータＡからポペット２３の環状領域に作用するポート２５からの圧力によって生じた力との合計が、アキュムレータＡからの圧力によって生じた力と、ポペット２３のばね側２８に作用するばね２４の力との合計を超えると、ポペット２３が開いて、アキュムレータＡに向かう方向に作動液が流れることが可能になる。消費部Ｃの再生モードでの動作が終了すると、流量制御弁２１のポペット２３のすべての側にかかる圧力が等しくなり、流量制御弁２１は、ばね２４によって閉じられる。本明細書では、「ポペットのすべての側」という語句は、アキュムレータＡに接続された環状の入力／出力側、出力／入力側、又は、消費部Ｃに接続された、ばね２４が作用するばね側２８とは反対側の底部領域を指す。
【００５３】
図２に示される装置はまた、前記消費部に急激な圧力低下が起きた場合に、アキュムレータＡが消費部Ｃから切り離されることを可能にする安全機能を有する。ソレノイド弁２２及び液圧パイロット弁３１がそれらの作動位置にあるとき、流量制御弁２１は開いており、消費部ＣはアキュムレータＡからの圧力に曝される。例えば流体導管破裂、又は流体ポンプ／モータの一時的な動作不良によって突然の漏洩が消費部に起きたならば、アキュムレータＡ、流体ポンプ／モータ、流体貯蔵器などの損傷を防止するために、流量制御弁２１を閉じることが望まれる。
【００５４】
消費部Ｃにおける突然の漏洩により、流量制御弁２１を通る流れが急に増加することになり、それによって流量制御弁２１の両端間の圧力降下が増加することになり、ポペット２３がその閉位置へと移動される。しかし、アキュムレータからの利用可能な圧力がばね２４の力に対抗するのに十分である限り、ポペット２３は閉じない。同時に、流量制御弁２１の両端間の圧力差により、逆流防止弁３４が開くことになる。これにより、液圧パイロット弁３１の第２の端部３３に作用する圧力が低減することになる。消費部Ｃにおける圧力低下が十分であれば、ソレノイド弁２２を通る流体流量は、スロットル３７の両端間に圧力降下を生じさせるのに十分である。液圧パイロット弁３１の第１の端部３２における圧力によって生じる力が、第２の端部３３における圧力によって生じる力とばね３６によって生じる力との合計を超えた場合、液圧パイロット弁３１はその作動位置に移動され、流量制御弁２１は閉じる。
【００５５】
ソレノイド弁がその作動位置にとどまる限り、比較的少量の流体が、スロットル３７、ソレノイド弁２２及び逆流防止弁３４を通り越して漏洩し続ける。しかし、スロットル３７の両端間の圧力降下が十分である限り、液圧パイロット弁３１の第１の端部３２における圧力は、第２の端部３３における圧力とばね３６の力よりも大きい。したがって、液圧パイロット弁３１は、その作動位置に保持され、流量制御弁２１は閉じたままになる。
【００５６】
図３は、本発明による二位置液圧作動パイロット弁３１を示す。図３の液圧パイロット弁３１は、ソレノイド弁２２を介したアキュムレータＡからの流体圧力によって、弁３１の作動位置に保持され（図２参照）、この流体圧力は、ソレノイド弁２２が作動されたときのように液圧パイロット弁３１の第２の側３３に作用するように構成される。この作動位置で、液圧パイロット弁３１の供給ポートａは、アキュムレータＡを負荷ポートｃ及び流量制御弁２１から切り離すように構成される。その代わりに、ポペット２３のばね側２８をタンクＴへ排液するために、負荷ポートｃは排出ポートｂに接続される（図２参照）。この例では、液圧パイロット弁３１は、異なる直径を有する１つの中心孔がある弁本体４１を備える。拡張された空洞が弁本体４１の各端部に設けられ、これら空洞は、ねじ込みプラグ４２、４３によって封止される。前記空洞は、それぞれ液圧パイロット弁３１の第１及び第２の端部３２、３３を形成する。第１の端部３２は、供給ポートａ、ｈを介して常にアキュムレータＡに接続され、液圧パイロット弁３１の第２の端部３３にあるポートｇは、ソレノイド弁２２によってアキュムレータＡ又はタンクＴに接続可能である。図３に示される例では、第２の端部３３のポートｇはアキュムレータＡに接続されている。スプール４４が、それぞれの空洞の直径よりも小さい直径を有する孔４５の中に摺動可能に設置される。スプールは、第１及び第２の端部分４６、４８と、端部分４６、４８の間に設置された第３の部分４７とを含む３つの拡大部分４６、４７、４８を有し、これらの拡大部分は孔４５とほぼ同じ直径を有する。第１、第２及び第３の部分４６、４７、４８は、直径が小さくされた第１及び第２の中間部分４９、５０によって分離されて、流体が前記中間部分を通り越して流れることができる。
【００５７】
図３では、ソレノイド弁が作動され、スプール４４がその作動位置に、ポートｇにおけるアキュムレータＡからの圧力、及びばね３６によって保持され、ばね３６はこの場合、端部プラグ４３と第２の端部分４８の間で働くコイルばねである。この位置で負荷ポートｃは、流量制御弁２１のばね側２８をタンクＴへ排液するために（図２参照）、第２の中間部分５０を介して排出ポートｂに接続される。
【００５８】
ソレノイド弁が非作動であるとき、その代わりに、ポートｇは図２に示されるようにタンクＴに接続される。供給ポートａがアキュムレータＡに接続されると、第１の端部分４６の端面に作用する圧力は、第２の端部分４８に作用するばね３６の力に打ち勝ち、スプール４４がその第２の端部位置に移動される（図２参照）。この位置で、供給ポートａは負荷ポートｃに接続され、アクチュエータＡからの圧力が流量制御弁２１のばね側２８に作用してこの弁を閉じる。
【００５９】
本発明は上記の諸例に限定されず、添付の特許請求の範囲内で自由に変更することができる。
【図１】
0005885308.tif 000002
【図２】
0005885308.tif 000003
【図３】
0005885308.tif 000004