(57)【要約】【課題】電子作動及び液圧作動されるドレン弁を提供する。【解決手段】流体回路用弁が開示されている。この弁は、第１端と第２端とを有する主弁要素を有している。主弁要素は、第１端と第２端とに加えられた流体圧力に応じて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能である。また、弁は、主弁要素と操作可能に関連し、主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置の１つに向かって移動させるソレノイド機構を有している。さらに、弁は、ソレノイド機構によって生じた移動に対抗して主弁要素を付勢するように構成された主弁バネを有している。加えて、弁は、主弁要素の移動を開始する流体圧力に応じて、流体を主弁要素の第１端と連通させるように構成された逃し弁要素を有している。【選択図】図３
2006097899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体回路用弁において、
第１端と第２端とを有し、その第１端と第２端とに加えられた流体圧力に応じて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能である主弁要素と、
主弁要素と操作可能に関連し、主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置の１つに向かって移動させるソレノイド機構と、
ソレノイド機構によって生じた移動に対抗して、主弁要素を付勢するように構成された主弁バネと、
主弁要素の移動を開始する流体圧力に応じて、流体を主弁要素の第１端に連通させるように構成された逃し弁要素と
を含む弁。
【請求項２】
流体回路は、液圧シリンダーとタンクとを有し、弁はさらに
液圧シリンダーを主弁要素に連通させるように構成された第１流体通路と、
タンクを主弁要素に連通させるように構成された第２流体通路であって、流れ遮断位置から離れている主弁要素は、液圧シリンダーからタンクに流体を流し得る第２流体通路と
を含む請求項１に記載の弁。
【請求項３】
中心穴を有する弁体であって、主弁要素がその中心穴内に配置される弁体と、
中心穴内に配置され、ソレノイド機構によって移動可能なパイロット弁要素であって、中心穴が主弁要素の第２端をパイロット弁要素と流体連通するパイロット弁要素と、
中心穴内に配置され、主弁要素をパイロット弁要素に接続させるバネと
をさらに含む請求項１に記載の弁。
【請求項４】
弁を操作する方法において、
加圧流体を主弁要素の端に選択的に流し得るように、逃し弁要素を操作し、これによって、主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動させるステップと、
バネ付勢に対抗して主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置の１つに向かって移動させるように、ソレノイドを操作するステップと
を含む方法。
【請求項５】
流体回路において、
液圧シリンダーと、
加圧流体のパイロット源と、
流体の供給分を保持するように構成されたタンクと、
弁と
を含み、弁は
中心穴を有する弁体と、
中心穴内に配置され、第１端と第２端とを有し、その第１端と第２端とに加えられた流体圧力に応じて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能である主弁要素と、
中心穴内に配置されたパイロット弁要素であって、中心穴が主弁要素の第２端をパイロット弁要素に流体連通するパイロット弁要素と、
主弁要素をパイロット弁要素に接続させるように、中心穴内に配置されたバネと、
パイロット弁要素を移動させ、これによって、接続された主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置の１つに向かって移動させるように構成されたソレノイド機構と、
ソレノイド機構によって生じた移動と対抗して、主弁要素を付勢するように構成された主弁バネと、
連通された流体の圧力に応じて、流体を主弁要素の第１端に連通させるように構成された逃し弁要素であって、連通された流体の圧力が主弁要素の移動を開始させる逃し弁要素と、
液圧シリンダーからの流体を主弁要素と連通させるように構成された第１流体通路と、
主弁要素をタンクと連通させるように構成された第２流体通路であって、流れ遮断位置から離れている主弁要素が液圧シリンダーからタンクに流体を流し得る第２流体通路と、
逃し弁要素を主弁要素の第１端に連通させる第３流体通路と、
加圧流体のパイロット源と、逃し弁要素と、主弁要素の第１端とを連通させる第４流体通路と、
加圧流体のパイロット源を主弁要素の第２端に選択的に連通させる第５流体通路と、
加圧流体のパイロット源を主弁要素の第２端に選択的に連通させる第６流体通路と、
流体圧力に応じて、主弁要素の第２端から第５流体通路への一方向流れを可能にするために、第６流体通路内に配置されたチェック弁要素と、
弁体内に配置され、パイロット弁要素の出口を主弁要素の出口に選択的に連通させるように構成された第７流体通路であって、パイロット弁要素は、パイロット弁要素が第１流れ通過位置にあるとき、主弁要素の第２端と連通する流体をタンクに選択的に排出させ、パイロット弁要素が第２流れ通過位置にあるとき、加圧流体をパイロット源から主弁要素の第２端に選択的に流し得るように構成された第７流体通路と
を含む流体回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ドレン弁に関し、さらに詳細には、電子作動及び液圧作動されるドレン弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ブルドーザ、ローダ、掘削機、モータグレーダ、及び他の種類の重機械のような作業機械は、種々の仕事を遂行するために、１つ以上の液圧アクチェータを用いる。これらのアクチェータは、選択的に、加圧流体をアクチェータ内のチャンバーにもたらす作業機械におけるポンプと、加圧流体をアクチェータから排出させ得るタンクとに流体接続されている。弁装置は、典型的には、アクチェータのチャンバーに対して流入及びアクチュエータのチャンバーから流出する加圧流体の流量と方向を制御するために、アクチェータ、ポンプ、及びタンク間に流体接続されている。
【０００３】
アクチェータをタンクに接続する弁装置の一部は、ドレン弁と呼ばれている。このドレン弁は、典型的には、ソレノイド操作される電子流量制御弁又は液圧制限弁を含んでいる。電子流量制御弁は、弁要素を含み、この弁要素は、アクチェータへの加圧流体の流れを制御するための電子信号に応じて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間でバネ付勢に対抗して移動可能である。液圧制限弁は、一般的に、弁要素を含み、この弁要素は、流れ遮断位置に向かって付勢され、アクチェータ内の最大圧力を制限するために弁要素に加えられた流体圧力に応じて、流れ通過位置に向かって移動可能である。
【０００４】
電子流量制御弁と液圧制限弁の１つを有するシステムは、問題があり得る。一方、電子流量制御弁と液圧制限弁との両方を有する弁装置は、大きくかつ高価であり得る。例えば、液圧制限弁は、電子流量制御弁の制御性を有さず、電子流量制御弁は、電気的故障又はシステムの停止中、圧力制限機能を有さず、かつ液圧制限弁のような応答性を有しない。電子流量制御弁と液圧制限弁の両方の利得をもたらす１つの方法が、１９９９年３月９日にウイルケ（Ｗｉｌｋｅ）らに発行された（特許文献１）に記載されている。この（特許文献１）は、２対の弁と、可変容量ポンプと、貯蔵タンクと、液圧アクチェータとを有する液圧回路を記載している。１対の弁は、ヘッドエンド供給弁と、液圧アクチェータのヘッド端を可変容量ポンプ又は貯蔵タンクのいずれかに接続するヘッドエンド戻り弁とを含んでいる。他のソレノイド弁の対は、ロッドエンド供給弁と、液圧アクチェータのロッドエンドを可変容量ポンプ又は貯蔵タンクのいずれかに接続するロッドエンド戻り弁とを含んでいる。ヘッドエンド戻り弁とロッドエンド戻り弁は、各々、液圧アクチェータからの流体を液圧作動弁要素に選択的に連通させるソレノイド作動パイロット弁要素を含んでいる。ソレノイド作動パイロット弁要素と流体作動弁要素の両方が流れ通過位置にあるとき、液圧アクチェータからの流体は、液圧アクチェータから貯蔵タンクに排出し得る。
【０００５】
（特許文献１）に記載されている液圧回路の戻り弁は、電子流量制御弁と液圧制限弁の両方に関連する利得のいくつかをもたらし得るが、（特許文献１）の戻り弁には、まだ問題があり得る。例えば、電気的故障又はシステムの停止の状況において、（特許文献１）の戻り弁は、いかなる圧力制限機能をも果たさない。さらに、戻り弁内の流れが液圧作動弁要素に作用する高流体圧力によって完全に遮断されうるので、（特許文献１）の液圧回路は、制御性に乏しい。加えて、（特許文献１）の液圧回路内の過剰圧力は、液圧作動弁要素を流れ通過位置よりむしろ流れ遮断位置に向かって移動させる傾向にあり、これによって、過剰な圧力がさらに増大し得る。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，８７８，６４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
開示される弁は、前述の問題の１つ以上を克服することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一形態において、本発明の開示は、弁に関する。この弁は、第１端と第２端とを有する主弁要素を含んでいる。主弁要素は、第１端と第２端とに加えられた流体圧力に応じて、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能である。また、この弁は、主弁要素と操作可能に関連して、主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置の１つに向かって移動させるソレノイド機構を含んでいる。さらに、この弁は、ソレノイド機構によって生じた移動と対抗して、主弁要素を付勢するように構成された主弁バネを含んでいる。加えて、この弁は、主弁要素の移動を開始する流体圧力に応じて、流体を主弁要素の第１端に連通させるように構成された逃し弁要素を含んでいる。
【０００９】
他の形態において、本発明の開示は、弁を操作する方法に関する。この方法は、加圧流体を主弁要素の端に選択的に流し得るように、逃し弁要素を操作し、これによって、主弁要素を流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動させることを含んでいる。また、この方法は、バネ付勢と対抗して主弁要素を流れ遮断位置と流れ通過位置の１つに向かって移動させるように、ソレノイドを操作することを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、例示的作業機械１０を示している。作業機械１０は、鉱業、建築、農業のような工業、又は当技術分野において知られている他の工業に関連するある種の操作を行なう定置又は可動機械であり得る。例えば、作業機械１０は、ブルドーザ、ローダ、バックホー、掘削機、モータグレーダ、ダンプトラックのような土工機械、又は他の土工機械であり得る。作業機械１０は、発電設備、ポンプ、船舶、又は他の適切な操作を行なう作業機械でもあり得る。作業機械１０は、フレーム１２と、少なくとも１つの作業用具１４と、作業用具１４をフレーム１２に接続する液圧シリンダー１６とを含み得る。
【００１１】
フレーム１２は、作業機械１０の移動を支持するいかなる構造ユニットをも含み得る。フレーム１２は、例えば、電源（図示せず）を牽引装置１８に接続する固定ベースフレーム、連結システムの可動フレーム部材、又は当技術分野において知られている他のフレームであり得る。
【００１２】
作業用具１４は、仕事を行なうのに用いられるいかなる装置をも含み得る。例えば、作業用具１４は、ブレード、バケット、シャベル、リッパー、ダンプベッド、推進装置、又は当技術分野において知られている他の仕事を行なう装置を含み得る。作業用具１４は、直接旋回軸を介して、液圧シリンダー１６が一部材を形成する連結システムを介して、又は他の適切な手法によって、フレーム１２に接続され得る。作業用具１４は、旋回、回転、滑動、揺動、又は当技術分野において知られている他の手法によってフレーム１２に対して移動するように構成され得る。
【００１３】
図２に示されるように、液圧シリンダー１６は、液圧システム２０内において、作業用具１４を移動させるのに協働する種々の構成部品の１つであり得る。液圧システム２０は、加圧流体の主源２２と、ヘッドエンド供給弁２４と、ヘッドエンドドレン弁２６と、ロッドエンド供給弁２８と、ロッドエンドドレン弁３０と、タンク３２と、加圧流体のパイロット源３４とを含み得る。液圧システム２０は、例えば、補償弁、圧力逃し弁、圧力センサ、温度センサ、位置センサ、制御装置、アキュムレータのような追加的及び／又は異なる構成部品、及び当技術分野において知られている他の構成部品を含み得ることも考えられる。
【００１４】
液圧シリンダー１６は、チューブ３６と、そのチューブ３６内に配置されるピストンアセンブリ３８とを含み得る。チューブ３６とピストンアセンブリ３８の１つは、フレーム１２に旋回可能に接続され、チューブ３６とピストンアセンブリ３８の他の１つは、作業用具１４に旋回可能に接続され得る。代替的に、チューブ３６及び／又はピストンアセンブリ３８が、フレーム１２又は作業用具１４のいずれかに固定して接続され得ることも考えられる。液圧シリンダー１６は、ピストンアセンブリ３８によって分離された第１チャンバー４０と第２チャンバー４２とを含み得る。第１及び第２チャンバー４０、４２は、主源２２によって加圧された流体の選択的な供給を受け、かつタンク３２と流体接続され、ピストンアセンブリ３８をチューブ３６内において変位させ、これによって、液圧シリンダー１６の有効長さを変化させ得る。液圧シリンダー１６の拡張と収縮は、作業用具１４を移動させるのを補助するように機能し得る。
【００１５】
ピストンアセンブリ３８は、チューブ３６内にそれと軸方向に一直線に並んで配置されたピストン４４と、フレーム１２と作業用具１４の１つと接続可能なピストンロッド４６とを含み得る（図１参照）。ピストン４４は、第１液圧面４８と、その第１液圧面４８と反対側の第２液圧面５０とを含み得る。第１及び第２液圧面４８、５０への流体圧力によって生じる力の不均衡は、ピストンアセンブリ３８をチューブ３６内において軸方向に移動させ得る。例えば、第１液圧面４８への力が第２液圧面５０への力よりも大きい場合、ピストンアセンブリ３８は、液圧シリンダー１６の有効長さを増大させるように変位し得る。同様に、第２液圧面５０への力が第１液圧面４８よりも大きいとき、ピストンアセンブリ３８は、液圧シリンダー１６の有効長さを減少させるように、チューブ３６内で収縮する。チューブ３６の内面とピストン４４の外円筒面との間における流体の流れを規制するために、Ｏリングのような密封部材（図示せず）が、ピストン４４に接続され得る。
【００１６】
主源２２は、加圧流体の流れを生成するように構成され、例えば、可変容量ポンプ、固定容量ポンプ、可変流量ポンプのようなポンプ、又は当技術分野において知られている他の加圧流体の源を含み得る。主源２２は、例えば、カウンターシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、又は他の適切な手法によって、作業機械１０の電源（図示せず）に駆動可能に接続され得る。主源２２は、液圧システム２０にのみ加圧流体を供給するように専用で用いられ得るが、代替的に、作業機械１０内の多数の液圧システムに加圧流体を供給し得る。
【００１７】
ヘッドエンド供給弁２４は、主源２２と第１チャンバー４０との間に配置され、第１チャンバー４０への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。具体的には、ヘッドエンド供給弁２４は、ソレノイド作動される２位置バネ付勢弁要素を含み、流体が第１チャンバー４０内に流れ得る第１位置と、第１チャンバー４０からの流体流れが遮断される第２位置との間で移動するように構成され得る。ヘッドエンド供給弁２４は、例えば、比例弁要素、１つ以上の制限オリフィス、パイロット弁要素、圧力逃し弁要素のような追加的又は異なる機構、又は当技術分野において知られている他の弁機構を含み得ることが考えられる。代替的に、ヘッドエンド供給弁２４が、液圧的に作動、機械的に作動、空圧的に作動、又は他の適切な手法によって作動され得ることも考えられる。再生中に、第１チャンバー４０内の圧力が主源２２によって供給された流体の圧力を超えるときでも、第１チャンバー４０からの流体がヘッドエンド供給弁２４内を流れ得るように、ヘッドエンド供給弁２４が構成され得ることもさらに考えられる。
【００１８】
ヘッドエンドドレン弁２６は、第１チャンバー４０とタンク３２との間に配置され、第１チャンバー４０からタンク３２への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。具体的には、ヘッドエンドドレン弁２６は、３位置バネ付勢パイロット弁要素５２と、バネ５６を介してパイロット弁要素５２に機械的に接続され、かつ流体通路５８によってパイロット弁要素５２に流体接続される２位置液圧作動バネ付勢主弁要素５４と、流体通路６２を介して主弁要素５４に流体接続される液圧作動バネ付勢パイロット逃し弁要素６０とを含み得る。パイロット弁要素５２は、ソレノイド作動され、パイロット源３４からの流体が流体通路６４、６６、６８を介してパイロット弁要素５２と主弁要素５４とに作用し得る第１位置と、パイロット弁要素５２と主弁要素５４とに作用する流体がドレン通路７０を介してタンク３２に排出し得る第２位置と、パイロット弁要素５２内の全ての流体が遮断される第３位置との間で移動するように構成され得る。圧力及び／又は流れの振動を低減させるために、制限オリフィス７２と７４が、それぞれ、流体通路６６と６８内に配置され得る。制限オリフィス７２と７４は、必要に応じて、省略され得ることが考えられる。主弁要素５４は、液圧的に作動され、第１チャンバー４０からの流体が流体通路７６と７８を介してタンク３２に排出し得る第１位置と、第１チャンバー４０からの流体が遮断される第２位置との間で移動するように構成され得る。主弁要素５４は、通路５８内の流体によって生じる方向と反対の方向に、通路８０内の流体によって、付勢され得る。制限オリフィス８２が、パイロット源３４を主弁要素５４の一端に接続する流体通路８４内に配置され得る。パイロット逃し弁要素６０は、第１チャンバー４０からの流体を介して、流体通過位置に向かって付勢され、これによって、第１チャンバー４０からの加圧流体を流体通路８０と８４とに連通させ得る。また、パイロット逃し弁要素６０が主弁要素５４の動作を開始しているが、パイロット弁要素５２が流体通路６４とドレン通路７０を遮断している状況において、パイロット弁要素５２と主弁要素５４との間の圧力を軽減するために、一方向圧力バイパス弁８５も、ヘッドエンドドレン弁２６内に含まれ得る。
【００１９】
ロッドエンド供給弁２８は、主源２２と第２チャンバー４２との間に配置され、第２チャンバー４２への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。具体的には、ロッドエンド供給弁２８は、２位置バネ付勢弁要素を含み、この弁要素は、ソレノイド作動され、流体が第２チャンバー４２内に流れ得る第１位置と、第２チャンバー４２からの流体が遮断される第２位置との間で移動するように構成され得る。ロッドエンド供給弁２８が、例えば、比例弁要素、１つ以上の制限オリフィス、パイロット弁要素、圧力逃し弁要素のような追加的又は異なる弁機構、又は当技術分野において知られている他の弁機構を含み得ることが考えられる。ロッドエンド供給弁２８は、代替的に、液圧的に作動、機械的に作動、空圧的に作動、又は他の適切な手法によって作動され得ることも考えられる。再生中に、第２チャンバー４２内の圧力が主源２２によって供給される流体の圧力を超えるときでも、第２チャンバー４２からの流体がロッドエンド供給弁２８内を流れ得るように、ロッドエンド供給弁２８が構成され得ることもさらに考えられる。
【００２０】
ロッドエンドドレン弁３０は、第２チャンバー４２とタンク３２との間に配置され、第２チャンバー４２からタンク３２への加圧流体の流れを調整するように構成され得る。具体的には、ロッドエンドドレン弁３０は、３位置バネ付勢パイロット弁要素８６と、パイロット弁要素８６にバネ９０を介して機械的に接続され、かつパイロット弁要素８６に流体通路９２を介して流体接続される２位置液圧作動バネ付勢主弁要素８８と、主弁要素８８に流体通路９６を介して流体接続される液圧作動バネ付勢パイロット逃し弁要素９４とを含み得る。パイロット弁要素８６は、ソレノイド作動され、パイロット源３４からの流体が流体通路９８、１００、１０２を介してパイロット弁要素８６と主弁要素８８とに作用し得る第１位置と、パイロット弁要素８６と主弁要素８８とに作用する流体がドレン通路１０４を介してタンク３２に排出し得る第２位置と、パイロット弁要素８６内の全ての流体が遮断される第３位置との間で移動するように構成され得る。圧力及び／又は流れの振動を低減させるために、制限オリフィス１０６と１０８が、それぞれ、流体通路１００と１０２内に配置され得る。制限オリフィス１０６と１０８は、必要に応じて、省略され得ることが考えられる。主弁要素８８は、液圧的に作動され、第２チャンバー４２からの流体が流体通路１１０と１１２を介してタンク３２に排出し得る第１位置と、第２チャンバー４２からの流体が遮断される第２位置との間を移動するように構成され得る。主弁要素８８は、通路９２内の流体によって生じる方向と反対の方向に、通路１１４内の流体によって付勢され得る。制限オリフィス１１６は、パイロット源３４を主弁要素８８の一端に接続する流体通路１１８内に配置され得る。パイロット逃し弁要素９４は、第２チャンバー４２からの流体を介して、流れ通過位置に向かって付勢され、これによって、第２チャンバー４２からの加圧流体を流体通路９６に連通させ得る。また、パイロット逃し弁要素９４が主弁要素８８の動作を開始しているが、パイロット弁要素８６が流体通路９８とドレン通路１０４を遮断している状況において、パイロット弁要素８６と主弁要素８８との間の圧力を軽減させるために、一方向圧力バイパス弁１１９も、ロッドエンドドレン弁３０内に含まれ得る。
【００２１】
ヘッドエンド供給弁及びヘッドエンドドレン弁並びにロッドエンド供給弁及びロッドエンドドレン弁２４〜３０は、流体的に相互接続され得る。特に、ヘッドエンド供給弁及びロッドエンド供給弁２４、２８は、共通の上流流体通路１２０に並列で接続され得る。ヘッドエンド供給弁及び戻り弁２４、２６は、共通の第１チャンバー流体通路１２２に並列で接続され得る。ロッドエンド供給弁及びロッドエンドドレン弁２８、３０は、共通の第２チャンバー流体通路１２４に並列で接続され得る。
【００２２】
タンク３２は、流体の供給分を保持するように構成された容器を構成し得る。この流体は、例えば、専用の作動油、エンジン潤滑油、伝達潤滑油、又は当技術分野において知られている他の流体を含み得る。作業機械１０内の１つ以上の液圧システムは、タンク３２から流体を引き出し、及びタンク３２に流体を戻し得る。液圧システム２０が多数の個別の流体タンクに接続され得ることも考えられる。
【００２３】
パイロット源３４は、加圧流体の流れを生成するように構成され、例えば、可変容量ポンプ、固定容量ポンプ、可変流量ポンプのようなポンプ、又は当技術分野において知られている他の加圧流体の源を含み得る。パイロット源３４は、例えば、カウンターシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、又は他の適切な手法によって、作業機械１０の電源（図示せず）に駆動可能に接続され得る。パイロット源３４は、加圧流体を液圧システム２０にのみ供給するように専用に用いられ得るが、代替的に、加圧流体を作業機械１０内の多数の液圧システムに供給し得る。圧力逃し弁１２５が、パイロット源３４によって供給される流体内の圧力を実質的に一定にするのを容易にするために、パイロット源３４と関連され得る。
【００２４】
図２は、液圧システム２０と連通する制御システム１４０も示している。制御システム１４０は、制御装置１４２と、第１圧力センサ１４４と、第２圧力センサ１４６とを含み得る。制御装置１４２は、それぞれ、通信線路１４８、１５０、１５２、１５４、１５６、及び１５８を介して、第１圧力センサ１４４、第２圧力センサ１４６、パイロット弁要素５２、パイロット弁要素８６、ヘッドエンド供給弁２４、及びロッドエンド供給弁２８と通信し得る。制御装置１４４は、液圧シリンダー１６の所望の移動を示すオペレータからの入力を受信し、所望の移動を達成するために、その入力に応じて、パイロット弁要素５２と８６、及びヘッドエンド及びロッドエンド供給弁２４と２６を選択的に作動させるように構成され得る。制御装置１４４はさらに、第１及び第２チャンバー４０と４２内の流体の圧力を検知し、所定圧力を超える圧力に応じて、パイロット弁要素５２と８６を作動させるように構成され得る。
【００２５】
図３と図４は、ヘッドエンドドレン弁２６とロッドエンドドレン弁２６と３０内におけるパイロット逃し弁要素６０と９４の代替的配置を示している。ヘッドエンドドレン弁２６とロッドエンドドレン弁３０の両方は、実質的に同一であり、簡単にするために、図３と図４の説明では、ヘッドエンドドレン弁２６のみの参照番号が用いられる。
【００２６】
図３に示されるように、ヘッドエンドドレン弁２６は、中心穴１２８を有する弁体１２６を含み得る。パイロット弁要素５２が、中心穴１２８内に配置され、流れ遮断位置と、流体通路６４とドレン通路７０が流体連通される流れ通過位置との間で滑動可能であり得る。主弁要素５４も、中心穴１２８内に配置され、流れ遮断位置と、通路７６と７８を流体連通させる流れ通過位置との間で滑動可能であり得る。パイロット逃し弁要素６０は、主弁要素５４の穴１３２内に配置され、かつその穴１３２と軸方向に一直線に並び、流れ遮断位置と、流体通路７６を流体通路８４と主弁要素５４の一端に流体連通させる流れ通過位置との間で滑動可能であり得る。
【００２７】
図３と同様に、図４のヘッドエンドドレン弁２６は、流体通路６４をドレン通路７０に、及び流体通路７６を流体通路７８に選択的に接続するように、弁体１２６の中心穴１２８内に配置されたパイロット弁要素５２と主弁要素５４を含み得る。しかし、図３と対照的に、図４のパイロット逃し弁要素６０は、主弁要素５４の穴内に配置されていない。その代わり、図４のパイロット逃し弁要素６０は、主弁要素５４から半径方向にずらされて弁体１２６内に位置する穴１３４内に配置され得る。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
開示された液圧システムは、液圧作動及び電気作動されるドレン弁の利得が望まれる流体アクチェータを含むいかなる作業機械にも適用され得る。この開示された液圧システムは、低コスト／空間節約構成で、流体アクチェータへの流体流れの正確な制御と、高応答性圧力制限と、液圧システムの構成部品に対するフェイルセーフ圧力制限とをもたらし得る。以下、液圧システム２０の作用について、説明する。
【００２９】
図２に示されるように、液圧シリンダー１６は、オペレータ入力に応じて、流体圧力によって移動可能であり得る。流体は、主源２２によって加圧され、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁２４と２８に選択的に導かれ得る。ピストンアセンブリ３８をチューブ３６に対して拡張又は収縮させるためのオペレータ入力に応じて、制御装置１４２は、ヘッドエンド及びロッドエンド供給弁２４と２８の１つを流れ通過位置に移動させることによって、加圧流体を第１及び第２チャンバー４０、４２の適切な１つに導き得る。実質的に同時に、制御装置１４２は、ヘッドエンド及びロッドエンドドレン弁２６、３０の主弁要素５４又は８８の適切な１つを作動させ、第１及び第２チャンバー４０、４２の適切な１つからタンク３２に流体を導き、これによって、ピストンアセンブリ３８を移動させるピストン４４への不均衡な力を生成させ得る。例えば、もし液圧シリンダー１６の拡張が要求された場合、ヘッドエンド供給弁２４が開位置に移動され、加圧流体を主源２２から第１チャンバー４０に導き得る。加圧流体を第１チャンバー４０に導くのと実質的に同時に、ロッドエンドドレン弁３０の主弁要素８８が開位置に移動され、流体を第２チャンバー４２からタンク３２に排出させ得る。もし液圧シリンダー１６の収縮が要求された場合、ロッドエンド供給弁２８が開位置に移動され、加圧流体を主源２２から第２チャンバー４２に導き得る。加圧流体を第２チャンバー４２に導くのと実質的に同時に、ヘッドエンドドレン弁２６の主弁要素５４が開位置に移動され、第１チャンバー４０からタンク３２に流体を排出させ得る。
【００３０】
主弁要素５４と８８の移動は、少なくとも２つの方法でなされる（主弁要素８８は、主弁要素５４と実質的に同じように機能するので、簡単にするために、主弁要素５４に関する移動のみについて、説明する）。制御装置１４２からの電子信号は、通信線路１５２を介して、ヘッドエンドドレン弁２６に関連するソレノイドによって受信され、そのソレノイドを励磁させ得る。ソレノイドの作動時に、パイロット弁機構５２は、ソレノイドから磁気的に反発され、これによって、シリンダー穴１２８を、流体通路６６を介して、ドレン通路７０と連通させ、シリンダー穴１２８内の流体をタンク３２に排出させ得る。主弁要素５４の対向端が、同時に、流体通路８４を介して、パイロット源３４からの加圧流体に露出されるので、主弁要素５４は、力の不均衡によって、パイロット弁要素５２に向かって付勢され、これによって、流体通路７６と７８を連通させ、第１チャンバー４０からの流体をタンク３２に排出させ得る。ヘッドエンドドレン弁２６のソレノイドを作動する制御装置１４２からの信号が、オペレータ入力に応じて、又は圧力センサ１４４によって測定される所定圧力よりも高い液圧シリンダー１６内の圧力に応じて、生成され得る。第１チャンバー４０内の過剰な圧力がパイロット逃し弁要素６０を流れ通過位置に移動させ、第１チャンバー４０の過剰な圧力が主弁要素５４の一端に力を加え得るとき、主弁要素５４と８８の移動もなされ得る。主弁要素５４の対向端が、同時に、パイロット源３４からのより低い流体圧力に露出されるので、主弁要素５４への力の不均衡が生まれ、これによって、主弁要素５４をパイロット弁要素５２に向かって付勢し、再び流体通路７６と７８を連通させ、第１チャンバー４０からタンク３２に流体を排出させ得る。流れ通過位置に向かうパイロット逃し弁要素６０の移動によって開始される主弁要素５４の移動中、流体は、圧力バイパス弁８５を超えて、中心穴１２８から流出し、これによって、流体固着現象を防ぎ得る。
【００３１】
主弁要素５４と８８の移動は、電子的になされ得るので、液圧システム２０は、正確に制御可能である。具体的には、主弁要素５４と８８に連通する流体の開閉圧力と流量は、種々の異なる作動条件に適合するように、厳密に調整され得る。この調整は、情報管理の最適化と効率の改良をもたらすように、電子制御装置（図示せず）によって促進かつ実施されるソフトウエアであり得る。
【００３２】
主弁要素５４と８８の移動は、液圧的にもなされるので、液圧システム２０は、増加する流体圧力及び流体圧力のスパイクに迅速に対応することができ、液圧システム２０用のフェイルセーフ圧力除去をもたらし得る。特に、液圧作動される弁機構は、約５〜１５μ秒で対応し得るが、電子作動される弁機構は、かなり遅く、典型的には約１００μ秒で対応し得る。液圧作動される主弁要素５４と８８の応答性の増大は、電子専用システムが避けることができない不利な圧力変動を防ぐのを補助し得る。さらに、電子的故障の状況又は電力システムの停止中でさえも、パイロット逃し弁要素６０の移動は、主弁要素５４の流れ遮断位置から流れ通過位置への移動を生じさせ、これによって、電子専用弁の構成がもたらすことができない液圧システム２０用のフェイルセーフ保護をもたらし得る。
【００３３】
加えて、電子的逃し機能と液圧的逃し機能は、完全に分離された単独型の弁機構よりむしろ単一弁機構として実施され得るので、コストと空間節約の両方が実現され得る。パイロット逃し弁要素６０と９４が、弁体１２６内の個別の穴内よりむしろ主弁要素５４と８８内に配置されるときに、更なる空間節約が実現され得る。
【００３４】
開示された電子−液圧式弁に対して種々の修正及び変形がなされ得ることは、当業者にとって明らかであろう。開示された電子−液圧式弁の規定と実施とを考察することによって、他の実施形態も、当業者にとって明らかであろう。例えば、パイロット弁要素５２と８６のソレノイド作動は、代替的に、ソレノイドの励磁がパイロット弁要素５２と８６をソレノイドから反発させるよりむしろソレノイドに引寄せる引張り作動を含み得ることが考えられる。さらに、パイロット弁要素５２と８６は、必要に応じて省略され、主弁要素５４と８８がソレノイドによって直接作用され得ることがさらに考えられる。この規定と例は、あくまでも例示であり、真の範囲は、以下の請求の範囲とそれらの等価物によって示されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】開示された例示的実施形態による作業機械の略側面図である。
【図２】図１の作業機械の液圧回路の概略図である。
【図３】図２の液圧回路用の開示された例示的ドレン弁の断面図である。
【図４】図２の液圧回路の開示された他の例示的ドレン弁の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  作業機械
１２  フレーム
１４  作業用具
１６  液圧シリンダー
１８  牽引装置
２０  液圧システム
２２  主源
２４  ヘッドエンド供給弁
２６  ヘッドエンドドレン弁
２８  ロッドエンド供給弁
３０  ロッドエンドドレン弁
３２  タンク
３４  パイロット源
３６  チューブ
３８  ピストンアセンブリ
４０  第１チャンバー
４２  第２チャンバー
４４  ピストン
４６  ピストンロッド
４８  第１液圧面
５０  第２液圧面
５２  パイロット弁要素
５４  主弁要素
５６  バネ
５８  流体通路
６０  パイロット逃し弁要素
６２  流体通路
６４  流体通路
６６  流体通路
６８  流体通路
７０  ドレン通路
７２  制限オリフィス
７４  制限オリフィス
７６  流体通路
７８  流体通路
８０  通路
８２  制限オリフィス
８４  流体通路
８５  圧力バイパス弁
８６  パイロット弁要素
８８  主弁要素
９０  バネ
９２  流体通路
９４  パイロット逃し弁要素
９６  流体通路
９８  流体通路
１００  流体通路
１０２  流体通路
１０４  ドレン通路
１０６  制限オリフィス
１０８  制限オリフィス
１１０  流体通路
１１２  流体通路
１１４  通路
１１６  制限オリフィス
１１８  流体通路
１１９  圧力バイパス弁
１２０  上流流体通路
１２２  第１チャンバー流体通路
１２４  第２チャンバー流体通路
１２５  圧力逃し弁
１２６  弁体
１２８  中心穴（弁体）
１３２  穴（主弁要素）
１３４  穴（弁体）
１４０  制御システム
１４２  制御装置
１４４  第１の圧力センサ
１４６  第２の圧力センサ
１４８  通信線路
１５０  通信線路
１５２  通信線路
１５４  通信線路
１５６  通信線路
１５８  通信線路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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