(57)【要約】  移動機械の回転ギヤ等の流体圧コンシューマに圧力媒体を供給するための流体圧制御装置を開示する。圧力媒体流量が少ない場合には、コンシューマから排出される圧力媒体流量を圧力制限弁としてのドレン制限弁によって制限して減少させ、流体圧コンシューマによって作動させる物体の前進を防止することができる背圧が発生する。
2007514106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大きな質量を有する負荷を移動させることができる流体圧コンシューマに圧力媒体を供給するための流体圧制御装置であって、
前記コンシューマの負荷圧力に応じて制御され、比例可変方向制御弁（１）を介して前記コンシューマに圧力媒体を伝達し、前記方向制御弁（２）のドレン制御エッジ（４０、４２）によって開制御されるドレン断面を介して前記コンシューマからタンク流路（Ｔ）に前記圧力媒体を伝達することができるポンプを含み、
ドレン制限弁（５７、８６）が前記コンシューマと前記タンク流路（Ｔ）との間の圧力媒体流路に配置され、前記タンク流路につながるドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）を、実質的に前記ドレン断面が開く前に開くことができることを特徴とする流体圧制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記方向制御弁（１）の調整弁（６）の所定のストローク時に前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）を遮断するための遮断手段（９４）が、前記ドレン制限弁（５７、８４）の上流または下流における前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）に設けられている流体圧制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記遮断手段は、前記調整弁（６）の制御エッジ（６４、９４）によって形成されている流体圧制御装置。
【請求項４】
前記請求項のいずれか１項において、
前記ドレン制限弁（５７、８６）および前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）は、前記方向制御弁（１）の前記調整弁（６）に組み込まれている流体圧制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記制御エッジ（６４、９４）は、前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）の放射状穴（６０、９０）が合流する制御溝（６２、９２）によって形成されている流体圧制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか１項において、
前記ドレン制限弁（５７、８６）は、弁座（５２、８０）にバイアスされた弁胴（５４、８２）を含む圧力制限弁である流体圧制御装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項において、
前記ドレン制限弁（５７、８６）は、前記調整弁（６）に挿入されたスリーブ（７２）内に設けられ、
縦溝によって一部が形成された負荷伝達流路（７４）が前記スリーブ（７２）の外側周囲を延びている流体圧制御装置。
【請求項８】
請求項４〜６のいずれか１項において、前記ドレン制限弁（５７、８６）が、前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）の負荷伝達流路（７０）と平行に延びる部分（７８）に配置され、前記ドレン分岐ライン（６２、６０、５２、５８；９２、９０、８０、８８）の前記部分（７８）および／または前記負荷伝達流路（７０）が調整弁軸から平行に間隔を空けて延びている流体圧制御装置。
【請求項９】
前記請求項のいずれか１項において、
前記方向制御弁（１）は、２つの作動ポートＡ、Ｂを有し、
各作動ポートに対応して１つの前記ドレン制限弁（５７、８６）が設けられている流体圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る流体圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体圧制御装置はＬＳ（Ｌｏａｄ−Ｓｅｎｓｉｎｇ：負荷感知）システムとも呼ばれ、ポンプ圧力が所定の圧力差だけ最高負荷圧力を超えるように、作動させる各流体圧コンシューマの最高負荷圧力に応じてポンプを調整する。そのようなＬＳ制御の基本原理は、例えば本願出願人によるドイツ特許出願第１９９  ０４  ６１６  Ａ１号に記載されており、ここでは説明を省略する。
【０００３】
特に、例えば、移動機械の回転ギヤ駆動機構等のように大きな物体を流体圧コンシューマによって水平面で移動させる用途では、物体の慣性によって加速時に高い圧力が生じるが、物体が移動を開始すると（例えば回転ギヤが所望の回転数に達すると）圧力は急速に減少する。例えば、物体と物体が移動する地面との摩擦が非常に低い場合には、物体は短時間前進する。このような物体の前進は速度の予期せぬ変化を伴う。その結果、供給量を制御する（ＬＳ制御）流体圧駆動機構では、供給ラインにおける圧力低下と物体の減速が生じ、所望の速度となるように物体を再び加速させなければならない。したがって、繰り返し生じる加速圧力によって物体の動きに振動が発生する。
【０００４】
圧力媒体流量を戻り側で減少させることによって、物体の前進を防止して所望の制御安定性をもたらす背圧を発生させることが知られている。従来は、供給制御溝に設けられたドレン制御溝により圧力媒体流量に応じて様々なレべルを有する制限圧力（ｂａｃｋｕｐ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を発生させることによって圧力媒体流量を減少させている。
【０００５】
しかし、圧力媒体流量が非常に少ない場合には、開口断面が非常に小さいためにドレン断面を供給断面と一致させることが非常に困難であり、上述した振動が低速で再び発生することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、圧力媒体流量が少ない場合であっても振動を発生させることなくコンシューマを制御することができる流体圧制御装置を提供する目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有する流体圧制御装置によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、流体圧コンシューマのドレンにドレン制限弁（ｄｒａｉｎ  ｂａｃｋｕｐ  ｖａｌｖｅ）が設けられ、ドレン断面を開く前または開く時にタンクにつながるドレン分岐ラインを開制御することができる。すなわち、流体圧制御装置の方向制御弁の調整弁の最初のストローク範囲で、戻ってくる圧力媒体が、調整弁のドレン制御溝ではなく、戻り流量を減少させる機能を有するドレン制限弁によって開かれた断面を介して伝達される。ドレン制限弁は非常に容易に少ない圧力媒体流量に適合させることができ、振動を生じさせることなくコンシューマを低速で制御することができる。
【０００９】
特に好ましい変形では、遮断手段等がドレン制限弁の下流または上流に設けられ、方向制御弁の調整弁の所定のストローク時にドレン分岐ラインを遮断することができる。したがって、調整弁の閉位置または初期ストローク時には、ドレン制限弁はドレン断面を開くことができ、調整弁によって開閉される断面によってのみコンシューマを制御することができる。
【００１０】
特にコンパクトな実施形態では、ドレン分岐ラインを遮断するための遮断手段は方向制御弁に組み込まれ、方向制御弁の調整弁の制御エッジによって形成される。
【００１１】
制御装置の構造は、制限弁とドレン分岐ラインも方向制御弁、好ましくは方向制御弁の調整弁に組み込むことによってさらに簡素化することができる。
【００１２】
特に簡単な構造を有する実施形態では、ドレン制限弁は、ばねによって弁座にバイアスされた球体等の閉鎖体によって形成される。
【００１３】
公知の解決手段では、負荷圧力は調整弁の端部内を延びる負荷伝達流路を介して関連付けられたコンシューマから取り出される。そのような構造においては、負荷伝達流路とドレン分岐ラインの調整弁に延びる部分が調整弁内で平行に配置され、弁軸に対して横方向にずれていることが有利である。
【００１４】
この解決手段の代替手段として、スリーブをドレン分岐ラインが延びる調整弁の軸内に挿入し、負荷伝達流路をスリーブの外側周囲に設けられた１または複数の縦溝によって形成することもできる。
【００１５】
ダブルアクションのコンシューマの場合には、ドレン制限弁を方向制御弁の各作動ポートに関連付けることができる。
【００１６】
本発明のさらなる利点はさらなる従属請求項の主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を、概略図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００１８】
図１は、ＬＳ制御装置の連続可変方向制御弁１の縦断面図である。方向制御弁１によってメータインオリフィスを形成し、コンシューマへの圧力媒体流量を調整する。また、方向制御弁は、コンシューマとの間の圧力媒体の流れ方向とコンシューマの移動方向とを決定する。メータインオリフィスの上流または下流には圧力補償弁が設けられている。圧力補償弁が下流に配置されている場合にはＬＵＤＶ（負荷独立流量分配）システムと呼ばれ、圧力補償弁が上流に配置されている場合には負荷独立流量分配（ＬＵＤＶ）ができない従来のＬＳシステムである。ＬＵＤＶ制御は特殊なＬＳ制御である。以下にさらに詳細に説明するように、圧力媒体流量が少ない場合、本発明によれば、コンシューマから排出される圧力媒体をドレン制限弁５７、８６を介して減少させ、圧力変動を回避する。
【００１９】
図１に示す方向制御弁１は、例えば、掘削機等の移動機械の弁ブロックの弁体２に収容されている。弁体２は弁穴４を有し、調整弁６がその端面に作用する弁ばね（図示せず）によって中立位置にバイアスされている。弁体２には、圧力ポートＰ、２つの作動ポートＡ、Ｂ、タンクポートＴ、ＬＳポートＬＳが形成されている。弁穴４は、環状室（図１において左から右に向かって）８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２に放射状に広がっており、環状室８、１０、１２は制御油室であり、２つの環状室１４、２０はタンク室であり、環状室１８は圧力室であり、環状室１６はコンシューマ室であり、環状室２０もコンシューマ室であり、これらの環状室はＬＳポート（制御油室８、１０、１２）、タンクポート（タンク室１４、２２）、作動ポートＡ、Ｂ（ドレン室１６、供給室２０）、圧力ポートＰ（圧力室１８）に関連付けられている。
【００２０】
調整弁６は軸方向に間隔を空けた制御溝を有し、中央部に形成された２つの制御カラー２４、２６、２つの端部側ガイドカラー２８、３０、タンクカラー３２が制御溝によって形成されている。
【００２１】
制御カラー２４、２６の対向する環状端面には、微調整ノッチ３８が設けられた制御エッジ３４、３６が形成されている。制御エッジ３４、３６によって、調整弁６の軸方向移動時にポートＰからポートＡへの接続およびポートＰからポートＢへの接続を開くことができる。図示する調整弁の中立位置では、これらの接続は遮断されている。
【００２２】
制御カラー２４、２６の外側環状端面には、微調整ノッチ４４（図２を参照）が設けられたタンク制御エッジ４０、４２が形成されている。図示する中立位置では、ポートＴからポートＡへの接続およびポートＴからポートＢへの接続はタンク制御エッジ４０、４２によって遮断されている。
【００２３】
タンクカラー３２はＬＳ制御エッジ４６を有し、ＬＳ制御エッジ４６によってタンク室１４から制御油室１２への接続を開制御または閉制御することができる。図示する中立位置では、この接続は開かれている。
【００２４】
調整弁６（図１に示す）の右側の端部では、軸方向穴４８が端面に設けられ、軸方向穴４８はねじプラグ５０によって塞がれている。軸方向穴４８は、球体５４がばね５６によってバイアスされた弁座５２へと縮小している。これによって、軸方向穴４８が開口する横穴５８と横穴６０との接続を遮断することができる。横穴６０は、制御カラー２４の外周に形成された制御溝６２に開口している。図示する中立位置では、これらはタンク室２２と供給室２０との接続を遮断するとともにタンク室２２に開口しており、球体５４は全面にタンク圧力を受け、弁座５２に対してバイアスされている。
【００２５】
弁座５２に対してバイアスされた球体５４はドレン制限弁５７を形成しており、以下にさらに詳細に説明するように、調整弁６の小さな移動に続いてタンクＴへのドレン断面を開くことができる。
【００２６】
制御カラー２４、２６内には、制御カラー２４、２６内を放射方向に延び、止り穴の形状を有するとともにＬＳ放射状穴６８で終端する軸方向に延びるＬＳ流路７０に開口するＬＳ放射状穴６６、６８が形成されている。ＬＳ流路７０は、スリーブ７２が挿入された受け穴へと左に向かって広がっている。
【００２７】
スリーブ７２には、図２の上下の周囲の範囲において、調整弁６のＬＳ穴７６が開口する環状溝７５に向かって延びる縦溝７４が設けられている。スリーブ７２（図１に示す）の右側の端面には回転溝７３と前面凹部７７が形成され、縦溝７４がＬＳ流路７０に接続され、調整弁６が図示する中立位置から移動すると、コンシューマ室１６またはコンシューマ室２０の負荷圧力を、ＬＳ放射状穴６６、６８、ＬＳ流路７０、縦溝７４、ＬＳ穴７６を介して、ＬＳポートと連通する制御油室１０に伝達することができる。
【００２８】
スリーブ７２はねじプラグ７９によって端面が閉じられ、穴７８内に軸方向で固定されている。
【００２９】
調整弁６の右側端部と同様に、ばね８４によって球体８２がバイアスされた弁座８０へと右側に向かって軸方向に延びる穴７８がスリーブ７２内に設けられている。弁座８０にバイアスされた球体８２は、第２のドレン制限弁８６を形成している。ねじプラグ７９は、穴７８に突出する突起によってばね８４を支持している。
【００３０】
穴７８のばね８４を収容する部分は、調整弁６およびスリーブ７２内を延びる横流路８８を介してタンク室１４に接続されている。弁座８０を越えて配置された穴７８の放射状縮小部は、横穴９０、調整弁の放射状穴９１、調整弁６の外側周囲に配置された制御溝９２を介してタンク室１４（中立位置）またはコンシューマ室１６と連通する。制御溝９２は、供給圧力室１６からドレン制限弁８６への接続を開くことができる。
【００３１】
図３は、図１を参照して説明した方向制御弁１の流体圧スイッチング記号を示す。ばねでバイアスされた基本位置では、作動ポートＡ、Ｂは圧力ポートＰとタンクポートＴから遮断されている。調整弁６が図示する中立位置から左に移動すると、圧力ポートＰと作動ポートＡとの接続を開くことができ、ポートＡに接続されたコンシューマの圧力室に圧力媒体が供給される。コンシューマから排出される圧力媒体は、調整弁６のわずかな軸方向の移動によって、作動ポートＢとばね５６の力に抗して開かれたドレン制限弁５７を介してタンクポートＴに戻され、コンシューマから戻る圧力媒体量はドレン制限弁５７によって減少し、コンシューマによって移動させる物体の前進が防止され、振動を発生させることなくコンシューマを制御することができる。
【００３２】
調整弁６が軸方向にさらに左に移動する際に、方向制御弁１のドレン制御エッジによって戻り量が減少し、軸方向に左に移動すると、ドレン制御エッジがタンク制御エッジ４０によって形成され、ポートＢからポートＴへの接続が開かれる。
【００３３】
調整弁６が右に移動すると、ドレン制限弁８６は最初に圧力媒体の流れを減少させ、図１および図２において調整弁がさらに軸方向に右に移動すると、制御カラー２６のタンク制御エッジ４２によって戻り量が減少し、ポートＡからポートＴへの接続が開かれる。
【００３４】
さらなる理解のために、これらの圧力媒体の流れについて図１および図２を参照してもう一度説明する。
【００３５】
中立位置では、作動ポートＡ、Ｂは圧力ポートＰとタンクポートＴから遮断されている。ドレン制限弁５７、８６は開方向にタンク圧力を受け、ばねの力によって弁座５２、８０に押し付けられている。
【００３６】
調整弁６の右への移動時に、ポートＰからポートＢへの接続が微調整ノッチ３８（メータインオリフィス）を介して最初に開かれ、作動ポートＢを介して圧力媒体がコンシューマに供給される。調整弁６の初期ストロークに続いて、制御溝９２がコンシューマ室１６に向かって開かれるとともにタンク室１４に対して閉じられ、ドレン制限弁８６は圧力媒体戻り流路（すなわち、コンシューマ室１６）の圧力を開方向に受ける。コンシューマ室１６の圧力がばね８４に相当する圧力（例えば、１５バール）に達するとドレン制限弁８６が開き、コンシューマから排出される圧力媒体の流れが制限され、排出される圧力媒体量が減少する。
【００３７】
ドレン制限弁８６が開くと、制御溝９２と開かれたドレン制限弁８６によって開かれた流れ断面を介して、圧力媒体がコンシューマ室１６からタンク室１４に流れ、タンク室１４からタンクポートＴに流れる。
【００３８】
上述したように、制御溝９２は所定のストローク後にのみドレン制限弁８６への接続を開き、方向制御弁１の中立位置ではコンシューマは自ら移動を開始することはない。これは、例えば、掘削機が傾斜面に配置され、回転ギヤが自重によって下向き（下り方向）に回転しようとする時に発生する。
【００３９】
調整弁２がさらに移動する際に、メータインオリフィスがさらに開かれ、圧力媒体流量とコンシューマの速度がそれに対応して増加する。ドレン制限弁８６との接続がさらに開かれると、コンシューマ室１６からタンク室１４への接続がタンク制御エッジ４２の微調整ノッチ４４を介して開かれ、タンク制御エッジ４２によって開かれたドレン断面は排出される圧力媒体量を減少させる。ドレン制限弁８６は開かれたままである。
【００４０】
コンシューマの負荷圧力は、ＬＳ放射状穴、ＬＳ流路、前面凹部７７、回転溝７３、縦溝７４、環状溝７５、ＬＳ穴７６を介して制御油室１０に伝達される。
【００４１】
調整弁１が戻されると、ドレン断面が制御エッジ４２によって閉じられ、ドレン制限弁８６によって排出される圧力媒体を制限することによって上述したように排出量を減少させる。さらなる部分的なストロークに続いて、制御溝９２はコンシューマ室１６への接続を閉じ、制御溝９２がタンク室１４に向かって開き、タンク圧力がドレン制限弁８６に供給され、ドレン制限弁８６は閉位置に戻される。
【００４２】
調整弁６が図１の中立位置から左に軸方向に移動する時に、圧力室１８からドレン室１６への接続が開かれる。すなわち、メータインオリフィスが制御エッジ３４によって開かれた供給断面によって決定される。コンシューマからの圧力媒体の排出は、小さな初期ストローク後に、上述したようにドレン制限弁５７の作用によって最初に決定され、さらなる部分的なストロークに続いて、制御エッジ４０と対応する微調整ノッチ４４によって開かれたドレン断面によって決定される。
【００４３】
上述した変形では、ドレン制限弁８６は調整弁６に挿入されたスリーブ７２に一体化され、ＬＳ流路７０はドレン制限弁８６と一列に設けられている。
【００４４】
図４は、ＬＳ流路７０が調整弁軸に対して平行にずれ、ねじプラグ９６によって端面が閉じられた穴によって形成された変形を示す。ＬＳ流路７０から平行に距離をおいて、ドレン制限弁８６の球体８２の弁座８０を有する穴７８が調整弁６の端部に配置されている。穴７８もねじプラグ９８によって端面が閉じられている。穴８０は、環状流路１０を介して環状制御溝６２に接続される。その他の点については、図４の調整弁６は図１および図２の調整弁６に実質的に対応している。
【００４５】
図４に示す実施形態は装置の点でより簡単な構造を有しているが、ずれた穴と角を有する流路１００を導入することがより難しいために、流路が実質的にスリーブ７２に一体化された解決手段よりも製造は複雑となる。
【００４６】
移動機械の回転ギヤ等の流体圧コンシューマに圧力媒体を供給するための流体圧制御装置を開示する。圧力媒体流量が少ない場合には、コンシューマから排出される圧力媒体流量を圧力制限弁としてのドレン制限弁によって制限して減少させ、流体圧コンシューマによって作動させる物体の前進を防止することができる背圧が発生する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ＬＳ制御装置のためのドレン制限弁を有する比例可変方向制御弁の第１の実施形態の縦断面図である。
【図２】図１に係る縦断面図であり、図１と比較して方向制御弁の調整弁が９０度回転している。
【図３】図１の方向制御弁のスイッチング記号を示す。
【図４】流体圧制御装置の別の実施の形態の方向制御弁の部分図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  方向制御弁
２  弁体
４  弁穴
６  調整弁
８  制御油室
１０  制御油室
１２  制御油室
１４  タンク室
１６  コンシューマ室
１８  圧力室
２０  コンシューマ室
２２  タンク室
２４  制御カラー
２６  制御カラー
２８  ガイドカラー
３０  ガイドカラー
３２  タンクカラー
３４  制御エッジ
３６  制御エッジ
３８  微調整エッジ
４０  タンク制御エッジ
４２  タンク制御エッジ
４４  微調整ノッチ
４６  ＬＳ制御エッジ
４８  軸方向穴
５０  ねじプラグ
５２  弁座
５４  球体
５６  ばね
５７  ドレン制限弁
５８  放射状穴
６０  放射状穴
６２  制御溝
６４  絞り制御エッジ
６６  ＬＳ放射状穴
６８  ＬＳ放射状穴
７０  ＬＳ流路
７２  スリーブ
７３  回転溝
７４  縦溝
７５  環状溝
７６  ＬＳ穴
７７  前面凹部
７８  穴
７９  ねじプラグ
８０  弁座
８２  球体
８４  ばね
８６  ドレン制限弁
８８  横流路
９０  放射状穴
９２  制御溝
９６  ねじプラグ
９８  ねじプラグ
１００  角形状流路
【図１】
2007514106.tif 000003
【図２】
2007514106.tif 000004
【図３】
2007514106.tif 000005
【図４】
2007514106.tif 000006
【国際調査報告】
2007514106.tif 000007
2007514106.tif 000008
2007514106.tif 000009
2007514106.tif 000010