(57)【要約】  本発明は、少なくとも三つの流体ポート（１，２，３）を備えた弁ハウジング（３８）を有している、比例圧力調節用の弁に関するものであって、所定の使用圧力の油圧式駆動装置に接続可能な弁において：制御手段（４０）が、エネルギ貯蔵装置（６２）によりパイロットシート（５８）に可動に接続されている弁ピストン（５６）をトリガすることを可能にしていることと；一つの流体ポート（１）作用している使用圧力が少なくとも前記弁ピストン（５６）を作動しており、前記作用している使用圧力と前記制御手段（４０）の作動力とに応じて、流体が前記弁ハウジング（３８）内部において両方向に他の二つの流体ポート（２，３）の間を通過して流れるようになっていることとを特徴とする。
2008530457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも三つの流体ポート（１，２，３）を備えた弁ハウジング（３８）を有している、比例圧力調節用の弁であって、所定の使用圧力の油圧式駆動装置に接続可能な弁において：
制御手段（４０）が、エネルギ貯蔵装置（６２）によりパイロットシート（５８）に可動に接続されている弁ピストン（５６）をトリガすることを可能にしていることと；
一つの流体ポート（１）に作用している使用圧力が少なくとも前記弁ピストン（５６）を作動しており、前記作用している使用圧力と前記制御手段（４０）の作動力とに応じて、流体が前記弁ハウジング（３８）内部において両方向に他の二つの流体ポート（２，３）の間を通過して流れるようになっていることと；
を特徴とする弁。
【請求項２】
シャトル弁（３２）が前記他の二つの流体ポート（２，３）の間に接続されていて、そして信号ライン（７２）を用いて一つの流体ポート（１）を最大使用圧力にするようになっている、請求項１に記載の弁。
【請求項３】
前記一つの流体ポート（１）が、前記弁ハウジング（３８）の前方側で自由端部に吐出するようになっていて、前記他の二つの流体ポート（２，３）は、前記弁ハウジング（３８）の周囲に沿って前記弁ハウジング（３８）を貫通していて、第一ステージとしての前記弁ピストン（５６）によりその位置に応じて流体を流すべくお互いに接続されている、請求項１又は２に記載の弁。
【請求項４】
前記パイロットシート（５８）が事前ステージとして作動していて、前記制御手段（４’）により所定の作動力を受けるようになっている、請求項３に記載の弁。
【請求項５】
前記エネルギ貯蔵装置が、前記弁ピストン（５６）と前記パイロットシート（５８）との間の圧縮ばね（６２）として作られている、請求項１−４のいずれか一項に記載の弁。
【請求項６】
接続チャンネル（６６，６８）が、それぞれ前記弁ピストン（５０）及びパイロットシート（５８）を貫通していて、そして前記接続チャンネル（６６，６８）は、使用圧力に対面している側面にオリフィス（７０）又はチョークを備えている、請求項１−５のいずれか一項に記載の弁。
【請求項７】
前記パイロットシート（５８）の前記接続チャンネル（６８）は、前記制御手段（４’）の閉止部品（４８）により閉じられるようになっている、請求項６に記載の弁。
【請求項８】
前記弁ピストン（５６）及びパイロットシート（５８）が前記エネルギ貯蔵装置によりお互いに距離を保っていて流体スペース（６０）を形成するようになっている、請求項１−７のいずれか一項に記載の弁。
【請求項９】
前記制御手段（４’）が、前記弁ピストン（５６）と前記パイロットシート（５８）とに作用するトリガ式磁気アーマキュア（４２）を備えた磁気装置を有していて、又は前記制御手段（４’）が機械式プリセット（７４）からなり、若しくは磁気装置を機械式プリセットとの組合せからなる、請求項１−８のいずれか一項に記載の弁。
【請求項１０】
パイロットオイルの加圧されていない迂回路に使用される第四流体ポート（４）を有している、請求項１−９のいずれか一項に記載の弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は弁、特に比例圧力調節弁に関するものであって、弁は少なくとも三つの流体ポートを備えた弁ハウジングを有していて、所定の使用圧力の油圧駆動装置に接続可能になっている。
【背景技術】
【０００２】
比例圧力調節弁（米国特許第４３１６５９９号明細書）は、油圧装置用の調節弁を形成するものとして公知であって、その調節弁は変化する入口圧力に対して一定な出口圧力吐出するようになっている。制御される出口圧力は電流信号によって決定され、その信号は対応するトリガエレクトロニクスにより送られ、磁気装置としての作動磁石に作用する。作動磁石は耐圧性オイルバス式磁石（pressure-tight oil bath magnet）で作られ、長寿命である。
【０００３】
これらのような比例圧力調節弁は、出口圧力を用いて三方向弁になっているピストンシールド弁を直接制御できるようになっている。それらはトランスミッションにおけるクラッチを制御するために油圧装置に使用されていて、圧力の蓄圧及び圧力降下を制御し、遠隔圧力調節を行ない、圧力変動を調節しそして油圧弁及びロジック要素のパイロット制御を行なうようになっている。
【０００４】
これらの従来型の比例圧力調節弁は、特に濃度の薄い液体の流体媒体（thin-liquid fluid media）に対する安定性に欠けて振動を起こし；公知の弁が特別な機能、例えばモータ車両のパワーステアリング装置、油圧駆動ユニット及び他の安全に係わる装置を有している場合、このことが有害なものになる。圧力調節弁が使用される場合、回有振動数領域で損傷を起こすこと、及び発生する不安定性が弁及び油圧装置の部品を損傷することが知られている。
【０００５】
従来技術において、上昇式作業用プラットフォームの多軸駆動ユニットは、一般に後進駆動及び選択的な全輪駆動であることが知られている。一つの車軸の駆動、他の車軸の自由回転、及び急停止時ブレーキ操作を安全に実行するために、従来は、二つのショック弁、一つの圧力調節弁と一つの２／２方向弁とからなる循環弁としての２／２方向弁のような、二つのカウンタバランス弁の組合せ、そして複数の弁を必要としていた。この構造は操作において安全なものであるが、弁が複数であることによる誤操作の可能性があり、そのためメンテナンス間隔が短縮されている。従来の装置は広い設置スペースを要し、部品数が多いために製造コストが高価なものになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、濃度の薄い液体の流体媒体を使用する場合でも安定性にすぐれていて、油圧式駆動ユニットを含む安全を要するものに使用する場合にコンポーネントの数が少ない弁、特に比例圧力調節弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は請求項１の特徴を有する弁により達成されている。
すなわち、請求項１の特徴部分に特定されているように、制御手段が、エネルギ貯蔵装置によりパイロットシートに可動に接続されている弁ピストンをトリガすることを可能にしていることと；一つの流体ポート作用している使用圧力が少なくとも前記弁ピストンを作動しており、前記作用している使用圧力と前記制御手段の作動力とに応じて、流体が前記弁ハウジング内部において両方向に他の二つの流体ポートの間を通過して流れるようになっていることと；を特徴としていて、弁は、濃度の薄い液体の流体媒体でも安定した弁操作ができ、損傷の可能性が低減されている。弁が油圧駆動ユニットのような油圧装置に使用される場合、従来使用されてきたシャトル弁、カウンタ・バランス弁及び方向制御弁は、基本的な弁に置きかえられ、切換及び操作機能は本発明による一つの弁だけで実行できるようになっている。このことが製造コスト及びメンテナンスコストを低減し、そして駆動ユニットにおいて一つ弁を制御するだけでよいので、操作の信頼性が向上する。
【０００８】
本発明による弁の他の利点が従属請求項に特定されている。
【０００９】
種々の実施形態を用いて本発明による弁、特に比例圧力調節弁を以下に詳述する。なお、図は概略図であり、ノットスケールである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、シザースリフトプラットホーム（詳述せず）用の油圧式駆動ユニットの油圧回路の一部のダイアグラムである。これらの車両は一般に二つの車軸を有していて、後方駆動が行なわれ、そして前方車軸全輪駆動を行なうために独立的に駆動されるようになっており、二つの車軸の駆動は同一に行なわれるようになっている。従来技術を図示する図１には、関連する車両の車軸（詳述せず）用の駆動手段としての油圧モータ１０が図示されていて；４／３方向弁１２の操作位置に応じて、モータは前進操作及び後進操作、並びにブレーキ操作のために両方向に回転駆動できるようになっている。図１における４／３方向弁１２はニュートラル・ポジションで図示されていて、さもなければ油圧ポンプ１４への入力側及びタンク１６への入力側に接続されている。
【００１１】
油圧ポンプ１４の供給ラインは、従来型の圧力調節弁１８により保護されている。二つの平行に通っている供給ライン２０はそれぞれ油圧モータ１０の入力側に接続され、二つの供給ライン２０の間には再循環弁２２と、同時に一つの圧力調節弁２６が接続されている二つのカウンタバランス弁（counter balance value）２４と、ショック弁（shock value）と呼ばれている二つの別の圧力調節弁２８とのような種々の弁が並列に接続されている。図１において最上部に図示されているショック弁２８の接続部分には、二つの補助ライン３０が二つの供給ラインに対向して接続されており、逆止弁により保護されたタンクに戻るようになっている。これらの逆止弁はキャビテーションを防ぐために補助弁として使用されている。従って、従来技術においては、二つのショック弁２８と、圧力調節弁２６を備えた二つのカウンタ・バランス弁２４と、一つの循環弁２２とがあって、二つのカウンタ・バランス弁２４及び循環弁２２は２／２方向弁として作られている。
【００１２】
図１に図示する公知の駆動ユニットの操作を説明するために、一般的な操作を以下に説明する。例えば、一つの車軸（後進駆動）だけが駆動されている場合、第二車軸は自由回転していて、循環弁２２は図１に図示されている位置に切換えられ、油圧モータ１０から戻りのオイルが空転を防止するためにモータへ逆流されるようになっている。一つの車軸だけによる走行操作において、４／３方向弁１２は閉状態にあって、従って、すべてのポンプオイルは作動車軸に流れ速度が二倍になっている。
【００１３】
ブレーキがかけられると、作動していない車軸がブレーキ操作を実行するべく係合される。この目的のために、循環弁２２は遮断され、ブレーキ方向に応じて、他の２／２方向弁２４がカウンタ・バランス弁として切換えられ、補助圧力調節弁２６を介しての流路を形成する。二つの相反する方向におけるブレーキ操作を可能にするために図１に図示する装置が二組必要とされるので、加圧又はブレーキ操作のために２／２方向弁２４に加えて二倍の圧力調節弁２６となっている。
【００１４】
すべての切換弁を閉とすることにより駆動ユニットの急停止（急ブレーキ）を行なう場合、又はオイル又は流体回路に著しく大きな外部荷重が負荷された場合、ラインの圧力、例えば供給ライン２０、又は弁ハウジングの圧力はコンポーネントの損傷を引き起こす程に増大する。これを防ぐために、回路には別の圧力調節弁２８、いわゆるショック弁（shock value）が設置され、そして所定圧力に達すると自身の回路内で流体又はオイルの循環が可能になる。前述の操作は、安定した運転のために同時に切換えられるべきではなく、そして前述の弁手段は、トリガーされる車軸各々のための選択的な全輪駆動用として図１のダイアグラムに図示されている。
【００１５】
本発明による弁を備えた図２における別の実施形態において、図１と同一のコンポーネントには同一符号が付番されている。図１における複数の弁は、図２における回路図において本発明による弁に置きかえられていて、その弁は別の弁としてシャトル弁３２と相互作用するものであり、三つの流体ポート１，２及び３が図示され、弁の調節手段が符号４’で付番されている。さらに弁が別の第四ポートを有していて、その第四ポートは接続ライン３４を介してタンク１６に接続され、そしてパイロットオイルの加圧されていない迂回路として使用されている。前述のシャトル弁３２を備えた弁装置は接続部分３６を介して二つの供給ライン２０の間で切換えられる。図２の回路図に使用されている比例弁は図３及び５に詳しく図示されていて、図３において、シャトル弁３２は同一記号で図示されている。図４及び５においては、シャトル弁３２は省略されている。
【００１６】
図２における油圧回路の機能を詳述する前に、図３〜５に図示する比例弁につき詳述する。
【００１７】
図３に図示する弁、詳しくは比例圧力調節弁はねじ込み式カートリッジ型の弁ハウジング３８を有している。弁ハウジング３０の自由端面には一つの流体ポート１があって、弁ハウジング３８の外周囲に沿って他の流体ポート２，３及び４が半径方向に弁ハウジング３８を貫通している。個々の流体ポート１，２，３及び４はシールによりお互いに流体気密に隔離されていて、そのシールは弁ハウジング３８の外周側面に設置されている。さらに、図３に図示するように、シャトル弁３２は入力側において流体ポート１，２及び３に接続されていて、そして接続部３６に接続されており、その接続部３６は供給ライン２０（図３には図示していない）に吐出されている。
【００１８】
弁ハウジング３８は、ねじ込み式カートリッジで作られていて、駆動ユニットの継手ユニットにねじ込むことができるようになっておりその駆動ユニットは図示されていない。弁ハウジング３８は流体ポート１の対向端部に制御手段４０を備えていて、その制御手段４０は磁気アーマチュア４２を有している磁気装置に作られており、その磁気アーマチュア４２はコィル（図示せず）により磁化され磁極チューブ４４内部で前後に移動できるようになっており、円錐状の閉止部品４８をトリガするために作動ロッド４６に作用するようになっている。閉止部品４８及び作動ロッド４６はエネルギ貯蔵装置としての圧縮ばね５０を介してお互いに隔たせられている。閉止部品４８と、圧縮ばね５０と、作動ロッド４６の磁気アーマチュア４２に対して反対側の前方端部とが流体スペース５２の中にガイドされていて、その流体スペース５２は、図２に図示するように、流体ポート４を介して流体を接続ライン３４に流すべく接続されていて、その接続ライン３４は自由端部においてタンク１６０に吐出するようになっている。
【００１９】
弁ピストン５６が弁ハウジング３８の中にガイドされていて、弁ピストン５６は第一ステージとして作られており、コンポーネント５８が第二ステージとして弁のパイロットシートを構成している。弁ピストン５６はその一方の端面で別の流体スペース６０を区切っていて、その流体スペース６０には別のエネルギ貯蔵装置としての圧縮ばね６２がガイドされており、弁ピストン５６の円筒状中空凹部に係合している。弁ピストン５６は外周側面に半径方向の凹部６４を備えていて、凹部６４は弁の長手方向に見て所定の軸方向長さを有していて、その長さは、いずれの場合における弁ピストン５６の切換操作又は移動位置においての流体ポート２と３との間の流路はすき間があって図３に図示するように遮断することができるようになっている。弁ピストン５６及びパイロットシート５８が流体チャンネル６６，６８を有していて、その流体チャンネル６６，６８は長手方向に延伸していて、図３において右端に各々一つのオリフィス７０を有していて、そのオリフィスは流体ポート１における流体流れをチョークさせている。
【００２０】
図３における比例弁を通過する流れは両方向、すなわち流体ポート２から流体ポート３の方向へ又はその逆の方向へ流すことができる。通過する流れの方向は供給ライン２０に作用する最高使用圧力により決められる。この使用圧力はシャトル弁３２により信号ライン７２を介して比例弁の流体ポート１に送られる。流体継手１に作用している使用圧力が、制御手段４’の磁気装置により設定することのできる閉止圧力を上廻ると、第一ステージとしてのパイロットシート５８を閉じている閉止部品が持ち上げられ、パイロット制御が開き、第一ステージとして設計された弁ピストン５６が圧縮ばね６２の形状のエネルギ貯蔵装置の力に対抗して左に移動する。このようにして、流体輸送接続が流体ポート２から流体ポート３へ開かれ、流体（オイル）が高圧側から低圧側へ流れる。励磁されていない状態、すなわち磁気装置が作動されていない場合、比例弁は一方の車軸の加圧されていない油の循環の要求に合致していて（車軸の自由回転）、従来技術においては追加の２／２方向弁２２（図１）が必要とされていたものである。
【００２１】
磁気装置の一部分の磁化を設定するために、従って磁気アーマチュア４２の一部分を作動するために、本発明の弁を用いて前述の加圧作用は油圧モータ１０に所定圧力でブレーキをかけることができ、そしてブレーキ作用は磁気装置の磁力を介して比例設定することができる。この弁の機能は、従来の全体圧力装置（図１）としての２／２方向弁２４をと圧力調節弁２６との組合せに置きかえることができる。完全な磁化のために、従って最大の磁気閉止力のために、本発明による比例弁は従来の独立した圧力調節弁としてのショック弁２８の機能を実行するようになっている。本発明におけるもう一つの利点は、比例弁の基準をタンク１６の圧力とすることができるので、流出側の圧力は設定圧力に加える必要はないことである。
【００２２】
図４及び５に図示する別の実施形態は図３と異なるものである。弁の構造に関して、図３〜５に図示するように三つの構造はお互いに一致していて、それぞれの制御手段４’が異なるだけである。
【００２３】
図４に示す実施形態において、制御手段４’としての磁気装置は、スピンドル７４及び付勢ばね７６を介して閉止部品４８を閉じる圧力を手動で設定できる機械的なプリセットに置きかえられた。弁は、接続ライン３４を介してタンク基準となっている複動式パイロット制御ショック弁（double-acting,pilot-contorolled shock value）として作られていて、複動は制御ポート１を使用ポート３及び４から切り離すことに基づくものである。この弁バージョンは両方が規定され（黒／白−切り換え操作（black／white-switching behavior））そして比例的にトリガすることができる。
【００２４】
図３に示す実施形態はいわゆるプッシュ式磁気装置（pushing magnet system）であって、励磁状態において、磁気アーマチュア４２が閉止位置において閉止部品４８を保持するようになっていて、その閉止部品は作動ロッド４６を介してチャンネル６８を遮断しており、図５に図示するように磁気アーマチュア４２を備えた磁気装置は、いわゆるプル式装置（pulling system）として作られていて、そのプル式装置において磁気アーマチュア４２は励磁コイル（図示せず）により図４に図示する機械式プリセットの部品としての付勢ばね７６の作用に対抗して図５において右から左へ移動する。従って図５に図示する実施形態はプル式磁気装置と図４に図示する機械式プリセットとの組合せである。磁極チューブ４４がフェイルセイフの磁極チューブとして作られているなら、別のバージョンを可能にする。従って、完全励磁において、加圧しない循環が可能となり、切換手段４’としての磁気装置の非励磁状態において、タンク基準の複動式パイロット制御ショック弁の機能を備えたフェールセイフ弁の形式になる。最大圧力は、定常圧力調節弁におけるのと同様に、手動で設定することができる。この非励磁状態を図５に図示する。
【００２５】
本発明による比例式駆動が前述の油圧駆動車両に使用されると、必要とされる弁の数が減少し、弁の設置スペースも低減される。流れは、本発明による比例弁を介して両方向に流れるので、図１に図示する従来技術における二倍の数の弁を省くことができる。同時に二つの機能を実行する必要のないことを考りょして、図２に図示するような油圧式切換え構造による比例弁の切換を使用することができ、従って、複数の弁を省略でき、全体の製造コスト及びメンテナンスコストの低減を可能にしている。しかしながら、比例弁は車両駆動に使用されるだけではなく、安定した切換え操作に基づき、特に安全性が要求される他の油圧回路にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、従来技術における油圧回路のブロックダイアグラムである。
【図２】図２は、本発明における油圧回路のブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明における弁の縦断面図であって、詳細な説明のために図２に図示するようなシャトル弁を含んでいる。
【図４】図４は、本発明における弁の縦断面図であって、詳細な説明のために図２に図示するようなシャトル弁を含んでいる。
【図５】図５は、本発明における弁の縦断面図であって、詳細な説明のために図２に図示するようなシャトル弁を含んでいる。
【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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【国際調査報告】
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