(57)【要約】  パイロット弁アセンブリ（４０）を介していくつかの異なる油圧ポートに流体連結されることができる制御チャンバ（３６）を有するポペット弁アセンブリ（３０）。ポペット弁アセンブリ（３０）は、ポペット弁部材（３１）を含み、ポペット弁部材の移動は、制御チャンバ（３６）を充填又は流体排出することによって制御され、またポペット弁部材は、制御チャンバ（３６）を他の任意の油圧連結部から流体的に隔離することによって、油圧により所定の位置にロックすることができる。ポペット弁部材（３１）は、制御チャンバ（３６）の内部の液圧にさらされる制御液圧面（３５）を含む。ポペット弁アセンブリ（３０）は、作業機械（１４）の作業器具に連結された油圧シリンダ（１２）を動作可能に制御する複数のポペット弁アセンブリを含む弁アセンブリ（２１）の一部であり得る。
2009508066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁アセンブリ（２１）であって、
ポペット弁部材（３１）と、第１のポート（３４）及び第２のポート（３３）間に延在する流体通路とを含むポペット弁アセンブリ（３０）であって、流体通路が弁座（３２）を含み、ポペット弁アセンブリ（３０）には制御チャンバ（３６）がその中に配置されているポペット弁アセンブリ（３０）と、
ポペット弁アセンブリ（３０）に流体連結されたパイロット弁アセンブリ（４０）であって、第１のポート（３４）が制御チャンバ（３６）に流体連結される第１の構造を有し、第２のポート（３３）が制御チャンバ（３６）に流体連結される第２の構造を有し、そして制御チャンバ（３６）が第１のポート（３４）ならびに第２のポート（３３）から流体的に隔離される第３の構造を有するパイロット弁アセンブリ（４０）とを含み、
ポペット弁部材（３１）が、制御チャンバ（３６）の内部の液圧にさらされる制御液圧面（３５）を含み、ポペット弁部材（３１）が弁座（３２）と接触する位置に移動可能であり、ポペット弁部材（３１）が、弁座（３２）をわたる異なる流れ面積を伴う複数の位置を有する、弁アセンブリ（２１）。
【請求項２】
パイロット弁アセンブリ（４０）が第１の構造にあるときに第２のポート（３３）が流体的に隔離され、パイロット弁アセンブリ（４０）が第２の構造にあるときに第１のポート（３４）が流体的に隔離される、請求項１に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項３】
第１のポート（３４）と第２のポート（３３）との間の圧力差を検出するための手段を含む、請求項１に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項４】
パイロット弁アセンブリ（４０）が、アクチュエータ（４１）に動作可能に結合されるパイロット弁部材（４２）を含み、パイロット弁アセンブリ（４０）が第１の構造にあるように付勢される、請求項１に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項５】
ポペット弁アセンブリ（３０）に取り付けられた位置センサ（６０）を含み、位置センサ（６０）が、弁座（３２）に対するポペット弁部材（３１）の変位を感知するために動作可能に結合される、請求項１に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項６】
ポペット弁アセンブリ（３０）が第１のポペット弁アセンブリ（３０）であり、パイロット弁アセンブリ（４０）が第１のパイロット弁アセンブリ（４０ａ）であり、
弁アセンブリ（２１）が、第２、第３、及び第４のパイロット弁アセンブリ（５６、５７、５８）にそれぞれ結合された第２、第３、及び第４のポペット弁アセンブリ（５２、５３、５４）を含む、
請求項１に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項７】
第１のポート（３４）がポンプポート（３７）であり、第２のポート（３３）がドレンポート（３８）であり、弁アセンブリ（２１）がロッドポート（２３）とヘッドポート（２２）とを含む、請求項６に記載の弁アセンブリ（２１）。
【請求項８】
機械であって、
シャシ（１１）と、
シャシ（１１）に取り付けられた、ポペット弁アセンブリ（３０）と、ヘッドポート（２２）と、ロッドポート（２３）と、ポンプポート（３７）と、ドレンポート（３８）とを含む弁アセンブリ（２１）と、
ヘッドポート（２２）とロッドポート（２３）とに流体連結される油圧シリンダ（１２）と、を備え、
ポペット弁アセンブリ（３０）が、制御チャンバ（３６）内の流体圧力にさらされる制御液圧面（３５）を有し且つ弁座（３２）をわたる異なる流れ面積を伴う複数の位置に移動可能であるポペット弁部材（３１）を含み、
前記機械が、少なくとも部分的に制御チャンバ（３６）を流体的に隔離することによってポペット弁部材（３１）を複数の位置のそれぞれに停止するためのパイロット弁アセンブリ（４０）を含む手段、を備える機械。
【請求項９】
機械が作業機械（１４）であり、油圧シリンダ（１２）が作業機械（１４）の作業器具に動作可能に結合される、請求項８に記載の機械。
【請求項１０】
弁アセンブリ（２１）を作動する方法であって、
少なくとも部分的にポペット弁部材（３１）の制御液圧面（３５）を制御チャンバ（３６）内の液圧にさらすことによって、弁座（３２）に対しポペット弁部材（３１）を移動させるステップと、
少なくとも部分的に制御チャンバ（３６）を流体的に隔離することによって、弁座（３２）から離れた位置にポペット弁部材（３１）を停止するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に弁アセンブリに関し、より詳細には、ポペット弁部材を弁座に対し複数の異なる位置の１つに油圧式にロックできるポペット弁アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁は、作業機械の異なるシステムを制御するために使用されるような様々な油圧システムに使用されている。ポペット弁は、典型的に、少なくとも１つの入力及び１つの出力の油圧ポートを有するハウジングから構成される。ハウジング内部には、ポペット弁部材が弁座と接触するときに入力及び出力ポートが流体連結されないように、ポペット弁部材が弁座に着座している。ポペット弁部材がアクチュエータによって弁座から移動されるとき、入力ポート及び出力ポートが流体連結され、作動油は弁座を通過して流れることができる。典型的に、ハウジングはまた、（特許文献１）に記載された位置フォロアモデル、（特許文献２）に記載された流量増幅モデル、又は（特許文献３）にあるような力フィードバックモデルのようないくつかの異なる方法で油圧式に連結される制御チャンバを含み、それらのすべては、少なくとも１つの制御液圧面において液圧にさらされるポペット弁部材を含む。このようにして、ポペット弁部材の運動を少なくとも部分的に制御して、入力ポートと出力ポートとの間の圧力差に対し鈍感にさせることができる。
【０００３】
ポペット弁部材を制御するこれらの方法に関する問題は、ポンプ圧力及び管路圧力の変化は、ポペット制御体積の動力学に影響を及ぼす可能性があることである。このことが起きるのは、制御体積が常に油圧システムに流体連結されるからである。システム内の圧力が変動するとき、ポペット弁部材は、制御チャンバに対するポートへの油圧連結のため異なる速度で動き、正確な制御を困難かつ予想不可能にし得る。この同一の問題は、その座部から離れた選択位置にポペット弁部材を維持することを困難にする。
【０００４】
この問題に対する１つの可能な解決方法は、ポペット弁よりもむしろ、（特許文献４）に記載されているようなスプール弁を油圧システムに使用することである。スプール弁は、流体ポートを開閉するためにハウジングの孔の内部で前後に摺動するスプール弁部材を含む。スプール弁の利点は、スプール弁が圧力平衡され、したがって、スプール弁が圧力差に関係なく正確に位置付けられることができることである。しかし、スプール弁は、スプール弁部材とハウジングとの間に必ず半径方向クリアランスを有し、この結果、スプール弁が本質的に漏れるという不都合を有する。このことにより、例えば、長期間にわたってローダバケットを上昇位置に維持することが望ましいかもしれない場合、スプール弁がローダのような作業機械用途に使用されるときに、問題が生じることがある。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，７４５，９９２Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８１９，５３２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８６９，０６０Ｂ２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，１８６，２１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、上述の問題の１つ以上に向けられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一形態において、弁アセンブリは、パイロット弁アセンブリに流体連結されるポペット弁アセンブリを含む。ポペット弁アセンブリは、油圧制御チャンバと、第１のポート及び第２のポート間に延在する弁座を含む流体通路とを含む。さらに、ポペット弁アセンブリは、制御チャンバの内部の液圧にさらされた制御液圧面を有するポペット弁部材を含む。ポペット弁部材は、弁座をわたる異なる流れ面積を伴う複数の位置を有するとともにポペット弁部材が弁座と接触しているので流れ面積がない位置を含む。パイロット弁アセンブリは、制御チャンバが第１のポートに流体連結される第１の構造と、制御チャンバが第２のポートに流体連結される第２の構造と、制御チャンバが第１のポート及び第２のポートの両方から流体的に隔離される第３の構造とを有する。
【０００８】
他の形態において、機械は、シャシと、シャシに取り付けられた、ヘッドポートとロッドポートとポンプポートとドレンポートとを含むポペット弁アセンブリとを含む。さらに、機械は、ヘッドポートとロッドポートとに流体連結される油圧シリンダを含む。ポペット弁アセンブリは、制御チャンバ内の流体圧力にさらされた制御液圧面を有するポペット弁部材を含み、弁座をわたる異なる流れ面積を伴う複数の位置に移動可能である。さらに、機械は、少なくとも部分的に制御チャンバを流体的に隔離することによってポペット弁部材を複数の位置のそれぞれに停止するためのパイロット弁アセンブリのような手段を含む。
【０００９】
さらに他の形態において、弁アセンブリを作動するための方法は、ポペット弁部材を弁座に対し移動させるステップを含む。この移動は、少なくとも部分的にポペット弁部材の制御液圧面を制御チャンバ内の液圧にさらすことによって行われる。ポペット弁部材は、少なくとも部分的に制御チャンバを流体的に隔離することによって、弁座から離れた位置に停止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、本開示に従って電気制御器１３に電気接続された弁アセンブリ２１が示されている。弁アセンブリ２１は、パイロット弁アセンブリ４０とポペット弁アセンブリ３０とを含む。ポペット弁アセンブリは、制御液圧面３５を有するポペット弁部材３１を含む。ポペット弁部材３１は、弁本体に形成された円錐形弁座であり得る弁座３２に対し移動可能である。ポペット弁アセンブリ３０はまた、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）又は当業者に公知の他のある適切な装置のような位置センサ６０を含み、この位置センサは、電気制御器１３に電気接続され、弁座３２に対するポペット弁部材３１の変位を決定する。制御液圧面３５は、ポペット弁アセンブリ３０の内部の制御チャンバ３６内の液圧にさらされる。さらに、ポペット弁アセンブリ３０は、ポンプ２５のような圧力源に連結された入力ポート３４と、弁座３２の反対側の出力ポート３３と、弁座３２を隔てた圧力差を検出するように動作可能な電気制御器１３に接続された第１及び第２の圧力センサ６１、６２とを含む。パイロット弁アセンブリ４０は、パイロット弁部材４２と、電気制御器１３によって動作可能に制御器される電気アクチュエータ４１とを含む。アクチュエータ４１は、ピエゾ又はソレノイドを含むがそれに限定されない任意の適切なアクチュエータであり得る。パイロット弁アセンブリ４０は、出力ポート３３が制御チャンバ３６から流体的に隔離され、入力ポート３４がパイロット弁部材４２を介して制御チャンバ３６に流体連結される第１の構造４０ａで示されている。アクチュエータ４１は、図１に示したような第１の構造４０ａにあるようにパイロット弁アセンブリ４０を付勢する。図２は、電気制御器１３に電気接続された第２の構造４０ｂの弁アセンブリ２１を示している。第２の構造４０ｂでは、入力ポート３４は流体的に隔離されるが、出力ポート３３はパイロット弁部材４２を介して制御チャンバ３６に流体連結される。図３は、電気制御器１３に電気接続された第３の構造４０ｃの弁アセンブリ３１を示している。第３の構造４０ｃでは、制御チャンバ３６は、パイロット弁部材４２によって入力ポート３４及び出力ポート３３の両方から流体的に隔離される。
【００１１】
パイロット弁部材４２は、一例としてのみ３方向弁として示され、また本開示の精神と範囲は、上に開示したような第１の構造４０ａ、第２の構造４０ｂ及び第３の構造４０ｃにおける制御チャンバ３６、入力ポート３４及び出力ポート３３を連結するためのこのような任意の手段を含むことが当業者によって理解されるであろう。１つの可能な代替例は、２つのアクチュエータ、制御チャンバ３６、入力ポート３４及び出力ポート３３にそれぞれ動作可能に結合される２つの２方向弁の組み合わせを含み得るであろう。さらに、上述のアクチュエータ４１は、ピエゾ、ソレノイド、又はパイロット弁部材４０の構造を変更する他の任意の手段を含むことができることを認識すべきである。例示した実施形態では、パイロット弁部材４０がスプールであるが、適切に付勢されたポペット弁部材であり得る。最後に、入力ポート３４に連結されたポンプ２５は、本明細書に開示したような弁アセンブリ２１に不要であり、本開示の範囲又は精神に対する限定なしに一例の流体連結を示すために使用されているに過ぎないことを認識すべきである。同様に、位置センサ６０、第１の圧力センサ６１、及び第２の圧力センサ６２は、本開示の正しい操作を保証するためには不要であり、所望の実施形態の例として本明細書に含まれている。
【００１２】
図４を参照すると、ポンプポート３７とドレンポート３８とを収容する弁アセンブリ１２１が示されており、この場合、同様の要素には以前の図と同様の番号が割り当てられる。弁アセンブリ１２１は、ヘッドポート２２とロッドポート２３とを介して油圧シリンダ１２に流体連結される。さらに、弁アセンブリ１２１は、第１のポペット弁アセンブリ５１、第２のポペット弁アセンブリ５２、第３のポペット弁アセンブリ５３、及び第４のポペット弁アセンブリ５４をさらに含み、それぞれは、個々の第１のパイロット弁アセンブリ５６、第２のパイロット弁アセンブリ５７、第３のパイロット弁アセンブリ５８、及び第４のパイロット弁アセンブリ５９を有する。シリンダ１２の移動は、弁アセンブリの異なる対を従来の方法で作動することによって達成される。
【００１３】
図５を参照すると、バックホー式作業機械１０は、ここに開示した弁アセンブリ１２１を利用して提供される。同様の要素は以前の図と同様の番号によって示されることが認識されるであろう。バックホー式作業機械１０は、シャシ１１と、作業器具１４とを含み、作業器具の移動は油圧シリンダ１２及び電子制御器１３によって制御される。弁アセンブリ１２１も、シャシ１１に取り付けられる。図示したように、弁アセンブリ２１は、油圧シリンダ１２のヘッドポート２２及びロッドポート２３に取り付けられる。電気接続部２４は、電子制御器１３を、それぞれのポペット弁アセンブリ３０の内側に位置付けられた位置センサ６０と、第１の圧力センサ６１と、第２の圧力センサ６２とに接続する。電気接続部２４はまた、電子制御器１３を弁アセンブリ１２１のそれぞれのパイロット弁アセンブリ４０に動作可能に接続する。
【００１４】
バックホー式作業機械１０の説明は、本開示の精神又は範囲を限定するように意図されないことが当業者によって理解され、また作業機械１０は、シャシ１１と電子制御器１３と作業器具１４と油圧シリンダ１２とを有するブルドーザ、突き固め機のような任意の適切な作業機械、又は当業者に公知の他の任意の作業機械であり得ることが考えられる。さらに、１つのみの弁アセンブリ１２１及び１つの油圧シリンダ１２について本開示に説明されているが、２つ以上の弁アセンブリ１２１をシャシ１１に取り付けることができ、弁アセンブリ１２１のそれぞれにより、同一又は異なる作業器具と関連付けられる異なる油圧シリンダ１２を制御できるであろうことが考えられることを認識すべきである。
【００１５】
図６ａ〜図６ｄを参照すると、油圧シリンダ１２と、弁座３２に対するポペット弁部材３１の位置と、ポンプポート３７の液圧と、パイロット弁アセンブリ４０の構造との間の相互関係の例が示されている。グラフは、シリンダ１２が完全に閉鎖される０％からシリンダ１２が完全に開放される１００％に、油圧シリンダ１２を２段階で開放する一例の手順を示している。この例では、シリンダ１２が延伸されているので、図４に示したような第１のポペット弁アセンブリ５１及び第３のポペット弁アセンブリ５３のみが、個々のパイロット弁アセンブリ５５、５７と共に使用される。第１のパイロット弁アセンブリ５５は、作動油が油圧シリンダを開放させるために、第１のポペット弁アセンブリ５１の弁座３２からポペット弁部材３１を移動させて、ポンプポート３７と油圧シリンダ１２のヘッドポート２２とを流体連結する。同時に、第３のパイロット弁アセンブリ５７は、作動油を第３のポペット弁アセンブリ５３の制御チャンバ３６に導入して、第３のポペット弁アセンブリ５３の弁座３２からポペット弁部材３１を移動させ、油圧シリンダ１２のロッドポート２３と弁アセンブリ２１のドレンポート３８とを流体連結する。このようにして、作動油は、油圧シリンダ１２のロッドポート２３から排出し、図６ａに示されているように油圧シリンダ１２が開放することを可能にする。油圧シリンダ１２が上述の方向と反対の方向に移動した場合、当業者に認識可能な同様の方法で、それらの個々のパイロット弁アセンブリ５６、５８と共に、第２及び第４のポペット弁アセンブリ５２、５４が利用されるであろうことが認識されるであろう。
【００１６】
図６ｃは、時間ｔ＝０から時間ｔ＝３のあるレベルのポンプポート３７の液圧を示しており、この場合、液圧はｔ＝４で一時的に減少し、ｔ＝５からｔ＝１０まで回復する。次に、液圧は、ｔ＝１０からｔ＝１１まででより高いある圧力に増加し、この点で、液圧は、ｔ＝１６において再び一時的に減少するが、さもなければ、ｔ＝１１からｔ＝２０まで一定に留まる。
【００１７】
図６ｂは、時間ｔ＝０からｔ＝２０の弁座３２からのポペット弁部材３１の変位を示し、一方、図６ｄはパイロット弁アセンブリ４０の構造を示していることがさらに認識されるであろう。時間ｔ＝０からｔ＝１を通して、図６ｂは、ポペット弁部材３１が弁座３２から移動していることを示している。この時間中、図６ｄは、パイロット弁アセンブリ４０が第２の構造４０ｂにあることを示し、図６ａは、油圧シリンダ１２が加速していることを示している。
【００１８】
時間ｔ＝１から時間ｔ＝３を通して、図６ａは、油圧シリンダ１２の運動が比較的直線的であることを示している。この時間中、ポペット弁部材３１は、図６ｄに示したような第３の構造４０ｃのパイロット弁アセンブリ４０によって、所定位置に油圧によりロックされる。油圧シリンダ１２の同様の移動が、時間ｔ＝５からｔ＝７を通して観測される。
【００１９】
図６ｃは、液圧がｔ＝３からｔ＝４を通して低下し、次に、ｔ＝４からｔ＝５を通してその前のレベルに戻ることを示している。この時間中、図６ａは、油圧シリンダ１２の運動が直線的なままであることを示している。図６ｄと図６ｂは、このことが、ｔ＝３からｔ＝４を通して、弁座３２から離してポペット弁部材３１を移動させ、次に、ｔ＝４からｔ＝５を通してポペット弁部材３１をその前の位置に戻すパイロット弁アセンブリ４０によって少なくとも部分的に達成されることを示している。ポペット弁部材３１を弁座３２から移動させることによって、弁座３２をわたる流れ面積が増大され、これによって、一時的に下げられた液圧が補償される。図６ｃは通常に戻る液圧を示し、一方、図６ｄは、ポペット弁部材３１を図６ｂのその以前の位置に移動させて戻すパイロット弁アセンブリ４０を示している。
【００２０】
時間ｔ＝７からｔ＝８を通して、図６ａは、油圧シリンダ１２の運動が減少していることを示している。この時間中、図６ｄは、パイロット弁アセンブリ４０が第１の構造４０ａにあることを示し、これにより、ポペット弁部材３１は、図６ｂに示したように移動して弁座３２と接触させられる。時間ｔ＝８において弁座３２と接触すると、図６ｄは、パイロット弁アセンブリ４０が第３の構造４０ｃにあり、ポペット弁部材３１を油圧により適所にロックすることを示している。図６ａから理解されるように、この時間中、図６ｃが時間ｔ＝１０からｔ＝１１を通して増加する液圧を示すときでも、弁アセンブリ２１の弁座３２をわたる流れ面積がないので、油圧シリンダ１２は動かないままである。
【００２１】
グラフ６ａ〜６ｄは、時間ｔ＝０からｔ＝８を通して観測された挙動と同様の時間ｔ＝１２からｔ＝２０を通した油圧シリンダ１２の挙動を示しているが、グラフ６ｃは液圧の増加を示している。この増加にもかかわらず、図６ａは、以前に移動したのと同一の速度で移動する油圧シリンダ１２を示している。図６ｂを検証することによって、この理由は、ポペット弁部材３１が弁座３２により近い距離に変位させられるからであることが理解される。ポペット弁部材３１の変位を減少させることによって、液圧の増加が少なくとも部分的に補償される。液圧は、時間ｔ＝１２からｔ＝１２．５を通してより高いので、パイロット弁アセンブリ４０は、図６ｂと図６ｄから理解されるように、ポペット弁部材３１を移動させるために、より小さな時間量の間、第２の構造４０ｂにある必要があることがさらに認識されるであろう。ポペット弁部材３１を所定位置に移動して戻す時間は、図６ｂと図６ｄに示したように、同様の方法で少なくされることが注目されるであろう。図６ｃが時間ｔ＝１５からｔ＝１７を通した液圧の一時的な変動を示し、一方、図６ｂと図６ｄは、時間ｔ＝３からｔ＝５を通したのと同様の方法で補償するように移動されるパイロット弁アセンブリ４０及びポペット弁部材３１を示していることも認識すべきである。このようにして、液圧変動は少なくとも部分的に補償され、また油圧シリンダ１２の運動は、図６ａに観測されるように比較的直線的なままである。
【００２２】
図６ａ〜図６ｄが例示目的に過ぎず、また弁アセンブリ１２１の任意の要素の運動の時間又は程度に関し、本開示の精神又は範囲を限定するようには決して意図されないことが当業者によって理解されるであろう。パイロット弁アセンブリ４０は、ポペット弁部材３１の移動がより高い精度で制御され、観測される油圧シリンダ１２の移動のより大きな均一性を可能にし得るように、第１の構造４０ａ及び第２の構造４０ｂを通して異なる流れ面積を有し得ることが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本開示は、図５に示したようなバックホー式作業機械１０のシャシ１１に連結された作業機械の作業器具１４に取り付けられた油圧シリンダ１２を操作するために、本明細書に具体的に開示した弁アセンブリ１２１を意図している。本明細書で考えられる一実施形態において、弁アセンブリ１２１は、複数のポペット弁アセンブリ５１、５２、５３、５４を介して油圧シリンダ１２のヘッドポート２２とロッド２３とに流体連結されるポンプポート３７とドレンポート３８とを含むであろう。
【００２４】
パイロット弁アセンブリ４０のアクチュエータ４１は、パイロット弁部材４２を移動して、ポペット弁アセンブリ３０の制御チャンバ３６の流体連結又は流体隔離を行うように動作可能である。図１は、パイロット弁アセンブリ４０が第１の構造４０ａに移動されたときに、制御チャンバ３６がポペット弁アセンブリ３０の入力ポート３４に流体連結されることを示している。これにより、加圧作動油が制御チャンバ３６を充填することが可能であり、制御液圧面３５を介してポペット弁部材３１に対する液圧が引き起こされる。この結果、ポペット弁部材３１は移動して弁座３２と接触し、弁座３２にわたる流れ面積を低減し、最終的に除去する。アクチュエータ４１ａは、関連の油圧シリンダ１２及び作業機械１４の意図しない移動を防止するために、パイロット弁アセンブリ４０の自然な状態がこの第１の構造４０ａにあるように付勢されることが指摘される。
【００２５】
同様に、パイロット弁アセンブリ４０が第２の構造４０ｂにあるとき、制御チャンバ３６は、図２に示したようにポペット弁アセンブリ３０の出力ポート３３に流体連結される。出力ポート３３は制御チャンバ３６よりも低い圧力にあるので、作動油は制御チャンバ３６から流れ出て、ポペット弁部材３１の制御液圧面３５にわたって負の圧力をもたらす。これにより、ポペット弁部材３１は弁座３２から移動させられ、ポペット弁アセンブリの入力ポート３４と出力ポート３３との間の弁座３２にわたる流れ面積を形成する。
【００２６】
第３の構造４０ｃでは、制御チャンバ３６は、図３に示したように、パイロット弁アセンブリ４０によって入力ポート３４又は出力ポート３３から流体的に隔離される。制御チャンバ３６は流体的に隔離されるので、油圧チャンバ３６は圧縮もせず、膨張もしないある量の作動油を含むため、ポペット弁部材３１は油圧により所定位置にロックされることが認識されるであろう。この結果、ポペット弁部材３１は、図６ｂと図６ｄに示したように、ポンプポート３７と弁アセンブリ２１のドレンポート３８との間の圧力差の変化にかかわらず、ほとんど完全に不動になる。
【００２７】
当業者は、図４では、第１及び第４のポペット弁アセンブリ５１、５４の入力ポート３４がポンプポート３７に連結され、一方、それらの出力ポート３３が油圧シリンダ１２のヘッドポート２２とロッドポート２３とに連結されるであろうことを認識するであろう。同様に、第２及び第３のポペット弁アセンブリ５２、５３の出力ポート３３はドレンポート３８に連結され、一方、それらの入力ポートは油圧シリンダ１２のヘッドポート２２とロッドポート２３とにそれぞれ連結される。
【００２８】
この弁アセンブリ１２１からの制御の利点は、当業者に明白であろう。作業機械のオペレータは、電子制御器１３によって解釈される制御変更を行うことが考えられる。次に、電子制御器１３は、第１の圧力センサ６１と第２の圧力センサ６２との間の圧力差、及び位置センサ６０を介した弁座３２に対するポペット弁部材３１の位置のようなデータを集める。次に、電子制御器１３は、パイロット弁アセンブリ４０のアクチュエータ４１に指示して、図６ｂ〜図６ｄに示したような方法でパイロット弁部材４２を移動させる。圧力差が高い場合、ポペット弁部材３１は、図６ｂと図６ｃから理解されるように圧力差が低い場合よりも、弁座３２からより小さく変位させられる。このようにして、油圧シリンダ１２に対する流体圧力が制御され、また圧力差が高いか又は低いかにかかわらず、図６ａに示したように、油圧シリンダ１２の移動は有効に同じである。このように、作業機械のオペレータが観測する結果は、ほぼ均一であるが、弁アセンブリ１２１の内側の位置付けは異なる可能性がある。このようにして、困難かつ予測不可能な制御の問題を相当減らすことが可能である。開示したような本弁アセンブリ１２１のさらなる改良は、弁座３２から離れた位置にポペット弁部材３１を移動して、制御チャンバ３６の流体隔離を介して、長期間にわたって所定位置に油圧によりロックできることである。弁は、スプール弁ではないので本質的に漏れず、また弁は流体的に隔離されるので、弁は、以前のポペット弁設計に関する困難を特徴づけていた圧力変化に対し鈍感にされる。
【００２９】
上述の実施形態は単に模範的なものであることが認識され、また少なくとも１つのポペット弁アセンブリ３０及び本明細書に開示した少なくとも１つのパイロット弁アセンブリ４０を含む多数の他の構造が考えられる。当業者は、図面、開示および添付の特許請求の範囲を研究することによって、本発明の他の観点、目的および利点を獲得できることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の構造のパイロット弁アセンブリに流体連結されるポペット弁アセンブリの概略図であり、その両方は、本開示に従って電気制御器と電気接続される。
【図２】本開示による第２の構造の図１のポペット弁アセンブリの概略図である。
【図３】本開示による第３の構造の図１と図２のポペット弁アセンブリの概略図である。
【図４】本開示に従って油圧シリンダに結合された図１による第１、第２、第３、及び第４のポペット弁アセンブリを含む弁アセンブリの概略図である。
【図５】本開示による弁アセンブリを含むバックホー式作業機械の概略図である。
【図６ａ】時間に基づく割合として示した油圧シリンダ位置のグラフである。
【図６ｂ】油圧シリンダに結合された弁アセンブリ内のポペット弁部材の位置の、時間に基づくグラフである。
【図６ｃ】油圧シリンダに結合された油圧システム内の弁座を隔てた差圧の、時間に基づくグラフである。
【図６ｄ】弁アセンブリ内のパイロット弁アセンブリの構造の、時間に基づくグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【国際調査報告】
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