(57)【要約】【課題】  複数の付勢可能な装置への油圧出力の制御のための装置と方法とを開示する。【解決手段】  装置は、付勢可能な装置と各副弁とにそれぞれ結合した複数の主弁と、圧力源と１以上の副弁との間に結合された調整可能な弁とを有する。この調整可能な弁は、前記１以上の副弁での第１の圧力示度と、最も高い負荷圧に関する第２の示度とを受ける。前記第２の示度が前記第１の示度を超えるときに、前記調整弁が、前記圧力源から前記１以上の副弁に圧力を供給できるようにする。その結果、調整弁に接続されていない全ての他の副弁への油液流に較べて減少したこれらの各副弁に関して、等しい油液流量が生じる。【選択図】      図２
2004332934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の付勢可能装置に減圧した油圧流出力を供給するための装置であって、前記各付勢可能装置が各油圧流の量を共通のポンプから受け、前記各付勢可能装置が受けた油圧流の量は、該各付勢可能装置に関連する各負荷圧の差とは実質的に無関係である装置において、
それぞれ第１の口と第２の口と有する複数の主弁と、
該各主弁の前記各第２の口にそれぞれ結合した複数の副弁と、
第１及び第２の付勢口を有し、前記各副弁の各付勢口と圧力源との間に結合した調整弁とを有し、
前記第１の付勢口が、前記副弁の各付勢口で第１の圧力示度を受け、前記第２の付勢口が、量により調整される最も高い負荷圧に関する第２の示度を受け、
前記第２の示度が前記第１の示度を超えるときに、前記調整弁が、前記圧力源から前記副弁の前記各付勢口に油圧を供給できるようにすることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、各主弁の前記第１及び第２の口の対の間に存在する各差圧がほぼ等しくなるように、前記各副弁が、前記各第２の口で各レベルとなる各圧力を生じることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記量がばねによって決定されることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記ばねが操作者によって調整可能であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、前記圧力源が、ポンプにより決定される圧力ライン内のポンプ圧であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、前記主弁のそれぞれが各スプール弁であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置であって、前記副弁のそれぞれが各補償弁であり、前記副弁のそれぞれが、各付勢口を有する他に、別の各付勢口を有し、前記各副弁の前記更に別の各付勢口は、それぞれ、前記各主弁の前記各第２の口に結合していることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、前記各副弁は、各スプール弁であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置であって、操作者により付勢可能なモード選択弁を更に有し、前記各副弁の前記各付勢口は、モード選択弁が第１の位置にあるときだけ前記調整弁に結合し、前記モード選択弁が第２の位置にあるときに、前記各副弁の前記各付勢口が、最高負荷圧に結合されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、それぞれ第１の口と第２の口とを有する複数の第２の主弁と、複数の第２の副弁とを備え、第２の複数の副弁は、各主付勢口と副付勢口とを有し、各主付勢口は、前記第２の複数の主弁の各主弁の各第２の口に結合されており、前記各第２の付勢口は最高負荷圧に結合されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、第２の複数の前記各副弁は、付加弁要素と結合したスプール弁である補償弁を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、前記第１の複数の主弁の主弁の前記第１及び第２の口の間に第１の差圧が存在し、前記第２の複数の主弁の主弁の前記第１及び第２の口の間に第２の差圧が存在することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、第１の前記第１の複数の主弁が第１の付勢可能装置に結合され、第１の前記第２の複数の主弁が第２の付勢可能な装置に結合され、該第１及び第２の付勢可能装置は等しい付加圧を提供するとき、第１の量の油液流が前記第１の付勢可能な装置に提供され、第２の量の油液流が第２の付勢可能な装置に提供され、該第１の量が該第２の量よりも小さいことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置であって、第１の主弁と第１の副弁とを有する弁組立品をさらに備え、該第１の主弁は、前記弁組立品内の第１の穴を通って縦方向に移動することのできる制御スプールであり、前記第１の副弁は、前記弁組立品内の第２の穴を通って前記縦方向に移動できる補償スプールであり、前記第１の主弁の前記第２の口での第１の圧力が、前記調整弁により伝達された第２の圧力を超えたときに、前記第１の副弁が第１の方向に移動することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、前記第１の副弁が逆止め弁を有し、該逆止め弁は、前記第１の副弁の外表面に沿って第１及び第２のオリフィスを接続する前記第１の副弁の内部の穴に含まれるか、前記第１の副弁の外部に配置されるかの少なくとも一方であり、前記逆止め弁は、前記弁組立品に結合された負荷の負荷圧が最高負荷圧であるときに、油液油が流れることができるようにすることを特徴とする装置。
【請求項１６】
作業用車両で実施される油圧システムであって、
複数の付勢可能装置と、
それぞれメータリングオリフィスを有し、各付勢可能装置にそれぞれ結合した複数の弁であって、前記各付勢可能装置への油圧油流が、少なくとも部分的には、前記各メータリングオリフィスの各面積と、前記各メータリングオリフィス間の差圧とにより決定されるような弁と、
前記各差圧が、付勢可能装置の負荷変動に実質的に応じて変動しないように前記各メータリングオリフィス間の前記差圧を調整するための手段と、
前記各弁の一つ以上の前記各メータリングオリフィス間の前記各差圧が減少するように該調整手段をバイアスするための手段とを備えたことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の油圧システムであって、前記バイアス手段を付勢及び非付勢するための手段を更に備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
異なる付勢装置に異なる油圧油吐出し量を提供する方法であって、
各制御可能な面積を有する各メータリングオリフィスをそれぞれ有する複数の制御弁を提供し、
前記各メータリングオリフィスと前記各付勢可能装置間に結合される複数の副弁を提供し、
第１の副弁群が、これらの副弁に結合された前記各制御弁のメータリングオリフィス間に第１の差圧を生じさせるように、最高負荷圧に関する第１の圧力を前記第１の副弁群に加え、
第２の副弁群が、これらの副弁に結合された前記各制御弁のメータリングオリフィス間に第２の差圧を生じさせるように、前記最高負荷圧とばね圧の和に関する第２の圧力を前記第２の副弁群に加えることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、更に、
前記各制御弁の前記メータリングオリフィスの前記制御可能な面積を調整する操作者の付勢を受け、
前記ばね圧を調整し、前記第２の圧力を調整せしめる操作者の付勢を受けることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、更に、
前記第１の圧力よりもむしろ、前記第２の圧力が、前記第２の群の前記補償弁に加えられるように、追加の弁に状態を変化させる操作者の付勢を受けることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業用車両の油圧システムに係り、特に、油圧システムの制御弁のメータリングオリフィス間に存在する差圧を調整するために補償された油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧システムは、流体動力源から多数の負荷の流体動力を提供するための多くの環境で用いられている。特に、掘削機やローダ・バックホー等の種々の作業用車両においては、このような油圧システムが一般的に用いられている。この種の車両においては、油圧システムの作用する負荷には、車両のキャタピラや車輪を駆動する油圧力モータのみならず、アームを上下動、回転させ、バケットを上下動させるシリンダ等の種々の付勢可能な装置が含まれる。種々の付勢可能な装置は単一源（例えば、単一のポンプ）により動力を供給されるのが普通であるが、作業用車両の操作者により独立して制御される独立した制御弁（代表的にはスプール弁）を用いて、異なる装置への流体の流れの割合を独立に制御できるのが一般的である。
【０００３】
付勢可能な装置の動作は、これらの装置に対する油圧油の流れに依存し、そして油圧油の流れは、圧力源と付勢可能な装置との間の制御弁のメータリングオリフィスの断面積と、これらのメータリングオリフィス間の差圧とに依存する。制御を容易にするために、油圧システムはしばしば圧力補償される。すなわち、制御弁のメータリングオリフィス間の差圧を設定し、維持するように設計され、メータリングオリフィス間の差圧ではなく、操作者による弁の制御のみがこれらの弁のメータリングオリフィスの断面積の変化を生じるようになる。このように圧力補償された油圧システムは、通常、各制御弁と各付勢可能な装置との間に配置される補償弁を有している。この補償弁はメータリングオリフィスの下流側の圧力を制御し、メータリングオリフィス間の所望の差圧を生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような圧力補償油圧システムは、通常、各制御弁間に生じる同一の特定の差圧（例えば、ポンプ余裕圧）を保証する。それにも拘らず、油圧システムの中には、選択された弁間の差圧を小さくして、これらの弁間の油圧油の流れを減少させることが望ましいものもある。例えば、掘削機の場合には、掘削機のアームやバケットの持ち上げ他の動きを制御するシリンダや、掘削機の溝堀装置などのアクセサリに対しては、通常の油圧油の流れを提供することが望ましいかもしれないが、同時に、掘削機のキャタピラの速度を制御する油圧モータに対しては、掘削機が低速で移動するように、遅い油圧液の流れを提供することが望ましいかもしれない。したがって、油圧システムによっては、選択された弁のメータリングオリフィス間の差圧を他の制御弁間の差圧より小さくする必要がある。
【０００５】
異なる制御弁間で異なる差圧を生じさせるために、圧力補償油圧システムの種々の変形が過去に開発された。ある変形では、制御弁に直列に追加のオリフィスを設け、追加のオリフィスが最大の流れを規制するように調整することができ、あるいは、操作者が所望の流れを選択できるように調整可能とすることができる。別の技術では、ばねで操作される補償弁を用いて、計量領域は一定としながら、ばねの負荷を機械的に調整することができる。これらの従来の技術の双方とも、弁のアセンブリ中の既存の弁要素に関しては、実施あるいは設置することが困難である追加的な機械装置を必要とする。後者の技術は、ばねに作用する比較的大きな負荷を処理するためのかなり大きなばねも必要となる。
【０００６】
さらに、これらの補償技術を用いても、各制御弁の差圧が同一となるように、多数の制御弁間の差圧を調整的に制御するのは、困難あるいは不可能である。特に、固定した追加のオリフィスを設けることでは差圧の調整可能な制御はできず、一方、各補償弁に独立した調整ばねを設けることは、異なった制御弁間に生じる差圧を操作者が均一に調整することを困難にする。
【０００７】
多数の制御弁間で差圧を均等になるように調整可能に制御できることの可能性は、それにも拘らず、多くの環境で望ましい。というのは、油圧システムの多数の油圧装置は、操作者が各制御弁を理想的に設定した場合は、正確に等しい量の油圧油の流れを受けることができることがしばしば望ましいからである。例えば、上述した掘削機に関して、掘削機の左右のキャタピラに対応する油圧モータは、掘削機の操作者がこれらのモータの制御弁を同一のレベルに設定した場合には、正確に同一の速度で駆動されることが望ましいであろう。
【０００８】
したがって、圧力補償された油圧システムが、多くの追加的な扱い難い要素を使用せずに、多数の制御弁間で差圧を減少させることができるように、設計できたならば、そのことは好都合であろう。さらに、調整すると各差圧が等しく影響を受ける多数の制御弁間の差圧を調整可能に制御することができるように圧力補償油圧システムを設計できたならば、好都合であろう。この様な修正された圧力補償油圧システムが、望ましくも、多数の制御弁の全てを同時に調整する単一のスイッチ及び／又はダイアルにより、操作者が多数の制御弁間の差圧を調整できるようにすれば、更に好都合であろう。さらに、この様な調整制御可能な圧力補償された油圧システムが、既存の圧力補償油圧システムに較べて、追加的なかなりの数の要素を要求せず、さもなければ相対的に実施のための費用が安いならば、それは好都合であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の発明者達は、源（例えば、ポンプ）からの圧力を、調整可能な制御が望まれる制御弁に結合された特定の補償弁に対して伝達する調整可能な減圧弁を有するように、既存の圧力補償油圧システムを改変できることを理解した。調整可能な減圧弁の対向する付勢口は、それぞれ、これらの特定の補償弁に加えられる圧力と、最高負荷圧と調整可能なばね圧を加えた圧力に結合される。したがって、特定の補償弁に加えられる圧力は、調整可能なばね圧分だけ最高負荷圧を超える。このことにより、これらの補償弁に関する制御弁間の圧力差が減少する。調整可能な減圧弁は、調整可能な制御が望まれる制御弁に結合した各特定の補償弁に連絡しており、単一の調整ばね圧が調整可能減圧弁の動作を決定するので、操作者には、単一の調整ばね圧に対する単一の調整を行なって、調整可能な制御が望まれる各制御弁間の差圧に対して同一の変動を生じさせることだけが要求される。ある実施の形態においては、他の弁が調整可能な減圧弁と、最高負荷圧と、関心のある特定の補償弁との間に結合されている。この様な実施の形態においては、調整可能な減圧弁により生じる差圧を減少させることが、特定の補償弁を、調整可能な減圧弁の出力と、最高負荷圧とに交互に結合することによって、それぞれ、実施又は不実施に切り替えることができる。
【００１０】
特に、本発明は、減少した油圧流出力を複数の付勢装置に提供するための装置に関し、そこにおいて、各付勢可能装置が各油圧流の量を共通のポンプから受け、各付勢可能装置が受けた油圧流の量は、各付勢可能な装置に関連する各負荷圧の差とは実質的に無関係である。この装置は、それぞれ第１の口と第２の口を有する複数の主弁を有する。この装置は、更に、各主弁の各第２の口にそれぞれ結合した複数の副弁を有する。この装置は、更に、第１及び第２の付勢口を有し各副弁の各付勢口と圧力源との間に結合した調整弁を有する。前記第１の付勢口は、前記副弁の各付勢口で第１の圧力示度を受け、前記第２の付勢口は、量により調整される最も高い負荷圧に関する第２の示度を受ける。前記第２の示度が前記第１の示度を超えるときに、前記調整弁が、前記圧力源から前記副弁の前記各付勢口に油圧を供給できるようにする。
【００１１】
本発明は、更に、作業用車両で実施される油圧システムに関する。この油圧システムは、複数の付勢可能装置と、それぞれメータリングオリフィスを有し、各付勢可能装置にそれぞれ結合した複数の弁であって、前記各付勢可能装置への油圧油流が、少なくとも部分的には、前記各メータリングオリフィスの各面積と、前記各メータリングオリフィス間の差圧とにより決定されるような弁とを有する。この油圧システムは、更に、前記各差圧が、付勢可能装置の負荷変動に実質的に応じて変動しないように前記各メータリングオリフィス間の前記差圧を調整するための手段を有する。この油圧システムは、更に、前記各弁の一つ以上の前記各メータリングオリフィス間の前記各差圧が減少するように該調整手段をバイアスするための手段を有する。
【００１２】
本発明は、更に、異なる付勢装置に異なる油圧油吐出し量を提供する方法に関する。この方法は、各制御可能な面積を有する各メータリングオリフィスをそれぞれ有する複数の制御弁を提供し、前記各メータリングオリフィスと前記各付勢可能装置間に結合される複数の副弁を提供し、第１の副弁群が、これらの副弁に結合された前記各制御弁のメータリングオリフィス間に第１の差圧を生じさせるように、最高負荷圧に関する第１の圧力を前記第１の副弁群に加える。この方法は、更に、第２の副弁群が、これらの副弁に結合された前記各制御弁のメータリングオリフィス間に第２の差圧を生じさせるように、前記最高負荷圧とばね圧の和に関する第２の圧力を前記第２の副弁群に加える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、掘削機１０の側面図が提供されている。この掘削機１０は、油圧で付勢される作業用車両を例示する意味を持つ。このような作業用車両には、例えば、ローダ・バックホー、関節連結作業車、及び種々の他の車両が含まれる。図に示すように、掘削機１０は、特に、主車台２０と、この主車台２０は左右のキャタピラ３０（図では右キャタピラのみ示している）上に静止している、車台２０の正面５０に結合された関節連結アーム４０とを有している。本実施の形態の関節連結アーム４０は、正面５０の遊動軸６０を中心として回転可能であり、第１及び第２の油圧ピストン６５及び７０により上下動できる。アーム４０上のバケット７５は、第３のピストン８０により、外側又は内側揺動できる。
【００１４】
左右のキャタピラ３０は、それぞれ（図示しない）油圧モータにより独立に駆動される。掘削機１０の運転台８５の内部に多数のレバーと他の制御装置９０とが設けられ、この掘削機１０の操作者は、掘削機１０の速度と方向を制御でき、またアーム４０の旋回と関節接合とを制御できる。本実施の形態においては、掘削機１０は全体として油圧により動力を供給される。すなわち、全ての付勢可能な装置（ピストン６５、７０、８０及び２個の油圧モータ）に対して動力を供給する油圧ポンプ動力源が一つだけ存在する。しかし、別の実施の形態においては、掘削機（又は他の作業用車両）は、部分的に油圧により動力を供給され、部分的に他の動力源により動力を供給される。
【００１５】
図２に転じると、掘削機１０中に実施される代表的な油圧システム１００の構成要素を図式的に示している。特に、図２は、ポンプ１２０から、第１、第２、第３、第４及び第５の付勢可能な装置１３０、１４０、１５０、１６０及び１７０、及びタンク１８０への液圧の伝達を制御する弁組立品１１０の構成要素を示す。図示の実施の形態においては、弁組立品１１０は、第１、第２、第３、第４、第５、第６及び第７の弁部分１３５、１４５、１５５、１６５、１７５、１８５及び１９５を含む部分的な弁組立品である。第１、第２、第３、第４及び第５の各弁部分１３５、１４５、１５５、１６５及び１７５は、制御スプール弁１９０及び補償弁１９９をそれぞれ有し、これらにより各弁部分が油圧油の各付勢可能な装置１３０、１４０、１５０、１６０及び１７０を制御する。
【００１６】
特に、ポンプ１２０は、これらの制御スプール弁の第１の入力加工口２２０で各制御スプール弁１９０に結合されている。これらの制御スプール弁の対応する出力加工口２２５は、各中間ライン２３０により各補償弁１９９の入力口に結合されている。中間ライン２３０に加えられる油圧は、各補償弁１９９の一つの付勢口にも加えられる。各補償弁１９９の出力口は、追加のライン２１０により、各制御スプール弁１９０の第２の入力加工口２３５にそれぞれ結合されている。各追加のライン２１０に加わる油圧は、各制御スプール弁が開いているときに各付勢可能な装置１３０、１４０、１５０、１６０及び１７０の各油圧負荷圧に対応する。各制御スプール弁１９０は操作者により制御可能であり、操作者は、制御装置９０（図１参照）により弁の位置を調節することにより、弁内のメータリングオリフィスの領域と液流方向とを制御できる。
【００１７】
弁組立品１１０の第１、第２、第３の弁部分１３５、１４５及び１５５は、従来の後圧補償技術を用いて油圧油の制御された流れを提供する動作をする。この従来の後圧補償技術には、ウィスコンシン州ピーウォーキー（Ｐｅｗａｕｋｅｅ）のフスコ・インターナショナル・インコーポレイテッド（ＨＵＳＣＯ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．）により提供され、ウィルケ（Ｗｉｌｋｅ）に１９８７年９月１５日に発行された米国特許第４，６９３，２７２号に開示されたＣＯＭＰ−ＣＨＥＫ技術等が含まれる。このＣＯＭＰ−ＣＨＥＫ技術は、ここで参照することにより、ここに組み込まれる。この技術に従って、油圧油のポンプ１２０から、装置１３０、１４０及び１５０等の付勢可能な装置への流れが、各スプール弁１９０を通る特定の投入口あるいはメータリングオリフィス領域に対応する、各制御スプール弁１９０の各位置だけにより決定される。すなわち、第１の３つの付勢可能な装置１３０、１４０および１５０に対する油圧油流は、各制御スプール弁のメータリングオリフィス間の変化する差圧によっては、スプール弁間で変動しない。その理由は、各付勢可能な装置に加わる液圧は装置間で異なるかもしれないが、弁部分１３５、１４５及び１５５の各制御スプール弁１９０間での差圧は、補償弁１９９の動作によって同一レベルに維持されるためである。
【００１８】
図に示すように、弁組立品１１０には、弁部分１３５、１４５、１５５、１６５及び１７５の各ライン２１０の組の間に結合されるシャトル弁２０５のネットワークが含まれる。各シャトル弁２０５は、それらに提供される２つの油圧を比較し、２つの圧力の大きい方を出力する。したがって、シャトル弁２０５のネットワークは、各ライン２１０に加わる圧力の最大圧力を負荷検出ライン２１５に提供する。この最大圧力は、現在加わっている最大液負荷圧を表す。
【００１９】
特に、第１、第２、第３の弁部分１３５、１４５及び１５５に関しては、中間ライン２３０に接続された各付勢口に対向する各補償弁１９９の各付勢口に、負荷検出ライン２１５が結合されている。各補償弁１９９の対向する付勢口に印加される対向する圧力の相互作用により、補償弁１９９は、十分に開口する状態を取る傾向にあり、その結果、各中間ライン２３０の加えられる油圧は、最大の液負荷圧（あるいは、最大の液負荷圧から、補償弁に加えられるばね力により決定されるある量だけ異なる圧力）に等しくなる。
【００２０】
同一の最大液負荷圧が、第１の３つの弁部分１３５、１４５及び１５５の各補償弁１９９に印加されるので、（各補償弁１９９内のどのばね圧も適切に設定されているという仮定の下に）各中間ライン２３０に同一の圧力が加えられる。中間ライン２３０中の各圧力は互いに等しいので、第１、第２及び第３の付勢可能な装置１３０、１４０及び１５０における実際の液負荷圧は等しくないとしても、第１の３つの弁部分１３５、１４５及び１５５の各制御スプール弁１９０の第１の入力加工口及び第１の出力加工口２２０及び２２５対のそれぞれの間での差圧は等しい。さらに、その結果、各制御スプール弁１９０を通る液流の割合は、これらのスプール弁間の差圧に依存せず、各弁のメータリングオリフィスの面積のみに依存し、メータリングオリフィスの面積は操作者の弁の物理的位置決定によりそれぞれ決定される。
【００２１】
さらに図２に示すように、本実施の形態においては、負荷検出ライン２１５は、アンロード弁２４０の付勢口にも結合され、一方、ポンプ１２０もその弁の対向する付勢口に結合されている。余裕圧ばね２４２が負荷検出ライン２１５と同じ付勢口にも圧力を印加する。アンロード弁２４０は、ポンプ１２０に結合された入力口２４５と、タンク１８０に結合された出力口２５０とを有している。したがって、最も高い負荷圧に、ばね２４２により決定される余裕圧を加えた値よりもポンプ圧が大きいときはいつも、油圧油はポンプ１２０からタンク１８０に向かい、その結果、制御スプール弁１９０に提供されるポンプ圧は、最も高い負荷圧に余裕圧を加えたものよりも決して大きくならない。別の実施の形態においては、可変容量形ポンプを固定ポンプ１２０とアンロード弁２４０との代わりに用いることができる。また、図２に示すように、負荷検出ライン２１５は、更に安全弁２５５に結合されており、安全弁２５５は、本実施の形態においては、１平方インチあたり３０００ポンドである最大量を最高負荷圧が超えるような環境下で、タンク１８０への油圧油を放出する。
【００２２】
従来の弁組立品とは対照的に、弁組立品１１０は、従来の後圧補償を用いて制御される第１、第２及び第３の付勢装置１３０、１４０及び１５０に加えて、多数の付勢可能な装置について調整できる流れ制御を可能にする。図示した実施の形態においては、第４及び第５の付勢可能な装置１６０及び１７０は、この調整可能な流れ制御システムを用いて制御できる。特に、図示の如く、第７の弁部分１９５は、調整可能な減圧弁２６５と、駆動モード選択弁２６０とを有し、駆動モード選択弁２６０は、２つの動作モード間のスイッチとして有効に動作する。
【００２３】
第１の動作モードにおいては、ちょうど、最大の負荷圧が、負荷検出ラインを介して、第１、第２及び第３の弁部分１３５、１４５及び１５５の補償弁１９９の対応する付勢口に供給されるように、負荷検出ライン２１５を介して供給される最大の負荷圧は、（３路選択弁であることのできる）駆動モード選択弁２６０を介して、各弁部分１６５及び１７５の各補償弁１９９の付勢部に結合されている。かくして、この第１の動作モードにおいては、第４及び第５の弁部分１６５及び１７５が、第１、第２及び第３の弁部分１３５、１４５及び１５５が後圧補償されるのと同じ方法で、後圧補償される。すなわち、各制御スプール弁１９０の各第１の出力加工口２２５を各第４及び第５の弁部分１６５及び１７５の各補償弁１９９に結合する各ライン２３０が、（補償弁１９９中のばねにより印加されるすべての圧力により調整されるように）付勢可能な装置１３０、１４０、１５０、１６０及び１７０のどれかにより現在印加されている最も高い負荷圧に等しい圧力に保たれる。
【００２４】
しかし、駆動モード選択弁２６０が、典型的には操作者の入力により、第２の動作モードに切り替えられたときに、第４及び第５の弁部分１６５及び１７５の補償弁１９９の付勢口は、替わりに、駆動モード選択弁２６０を介して、調整可能な減圧弁２６５の出力口２７０に結合される。調整可能な減圧弁２６５の入力口２７５は、更にポンプ１２０に結合される。調整可能な減圧弁２６５の第１及び第２の付勢口１８０及び２８５は、それぞれ出力口２７０と、負荷検出ライン２１５とに結合され、更にばね２９０が、同様に、第２の付勢口に圧力を印加する。したがって、第４、第５の弁部分１６５及び１７５の補償弁１９９の付勢口に印加される圧力は、負荷検出ライン２１５により供給される最も高い負荷圧よりも、ばね２９０の設定により決定される量だけ大きく、ばね２９０の設定量は、操作者がダイアルを回すことにより調整できる。
【００２５】
かくして、第２の動作モードにおいては、ダイアル（又は他の入力）の操作者による設定に応じて、第４、第５の弁部分１６５及び１７５の制御スプール弁１９０の第１の入力加工口２２０及び第１の出力加工口２２５間の差圧が、第１、第２及び第３の弁部分１３５、１４５及び１５５のスプール弁の対応する加工口間の差圧より、ばね２９０で決定される量だけ小さい。第４及び第５の弁部分１６５、１７５の制御スプール弁１９０間の差圧は等しく影響を受ける。その結果、第４及び第５の付勢可能な装置１６０及び１７０に供給される液流の量は、第１の動作モードで供給されるであろう液流の量よりも小さい。すなわち、５つの弁部分の全てのスプール弁の全ての同一の位置が与えられれば、第１、第２及び第３の付勢可能な装置１３０、１４０及び１５０より少ない油圧油が、第４及び第５の弁部分に流れる。一つの実施の形態においては、調整可能な減圧弁が、他の比率も可能ではあるが、１：１の面積比で動作する。
【００２６】
最小（０）の流れ設定をするためには、ばね２９０と、調整可能な減圧弁２６５とは、余裕圧に打ち勝つための十分な力を持たなければならない。かくして、流入路圧を補償弁１９９に送る十分に開いた位置に減圧弁２６５が留まる。このことが生じる場合には、各補償弁のバイアスばねが補償弁を閉まった位置に押しやった状態で、補償弁１９９の両側の圧力は等しくなり、その結果、最小の流れ（０）に調整される。
【００２７】
別の実施の形態においては、駆動モード選択弁２６０を取り除くことが可能であり、その結果、調整可能な減圧弁の出力口２７０は、弁部分１６５及び１７５の補償弁１９９に直接結合され、一つの動作モードだけが可能に成る。更に別の実施の形態においては、ばね２９０の最小の負荷を、余裕圧力の与えられたパーセンテージ（例えば５０％）で出力圧力が固定されるようにすることが可能であろう。このことにより、影響を受けた機能に、２つの速度の動作―第１のモード（通常のＣＯＭＰ−ＣＨＥＫ）での全速度と第２のモードでの５０％速度―が与えられる。
【００２８】
図２の油圧システム１００は、図１の掘削機１０等の機械を含む種々の機械又は他のシステム中に実施できる種々の油圧システムを代表するように意味付けられている。本実施の形態に応じて、従来の後圧補償技術を用いる（第１、第２及び第３の弁部分１３５、１４５及び１５５等の）弁部分の数は、図示した３個の弁から変えることができる。また、調整可能な流れ制御を提供できる第４及び第５の弁部分１６５及び１７５等の弁部分の数も、図示された数から、対応するスプール弁と補償弁とを備えた２より大きいか２より小さい数の弁部分に変えることができる。
【００２９】
図２の実施の形態においては、弁組立品１１０は、多くの弁部分１３５、１４５、１５５、１６５、１７５、１８５及び１９５を備えた区画された弁組立品であり、弁部分１３５、１４５、１５５、１６５、１７５、１８５及び１９５は、異なった弁組立品を形成するために互いに組み立てたり除去したりできる個別の構成要素である。それにも拘らず、本発明は、（例えば、全ての弁の構成要素が単一の鋳物として製造されるような）単一のブロックの構成の弁組立品にも適用可能である。また、使用される弁の型は、実施の形態により異なる。すなわち、制御スプール弁１９０は、別の実施の形態においては、スプール弁以外の型の弁であってよいし、補償弁１９９は、スプール弁や他の型の弁であってよい。
【００３０】
本発明により提供される調整可能な流れ制御は、多数の付勢可能な装置に対する、すなわち、これらの装置の中でさえ、油圧油流の調整可能な流れ制御を可能にする。かくして、弁組立品１１０により、（例えば、第１、第２及び第３の装置１３０、１４０及び１５０等の）ある付勢可能な装置に、第１、第２及び第３の弁部分１３５、１４５及び１５５の各制御スプール弁１９０間の第１の液差圧により決定される割合で油圧油を提供することができ、また、同時に、（例えば、第４及び第５の付勢可能な装置１６０及び１７０等の）他のある付勢可能な装置に、これらの（例えば、第４及び第５の弁部分１６５及び１７５等の）弁部分の各スプール弁１９０間の第２の差圧により決定される油圧油流を供給できる。各スプール弁１９０間の第２の差圧は、調整可能な減圧弁２６５の特定の設定により決定できる。かくして、弁組立品１１０により、通常の油圧油流を種々の付勢可能な装置に供給しながら、第２の群の付勢可能な装置により少ない量の液流を提供できる。
【００３１】
このことは種々の環境下で有用である。例えば、掘削機１０に関しては、第１、第２及び第３の付勢可能な装置１３０、１４０及び１５０がピストン６５、７０及び８０（または、掘削機１０に取り付けられた溝掘機、補助油圧機構あるいは傾斜機構等の他の付勢可能な装置）に対応することができ、第１及び第５の付勢可能な装置１６０及び１７０が、それぞれ、掘削機１０の左右のキャタピラ３０を移動させるのに用いる油圧モータに対応することができる。調整可能な流れ制御である故に、減少した流れを受け取るであろう掘削機のキャタピラを除いて、油圧で付勢される全ての装置について、操作者が、通常の油圧油流の制御を維持できるであろう。このことは、他の全ての動作が正常に動作している場合であっても、掘削機１０がより遅い速度で移動することが望ましいような環境下において有用であり得る。調整可能な減圧弁２６５の設定により決定された調整可能な流れ制御は、第４及び第５の弁部分１６５及び１７５のそれぞれの制御スプール弁１９０の動作に等しく影響を及ぼすので、調整可能な流れ制御を用いることは、（各弁部分１６５及び１７５のスプール弁１９０の各位置を制御する各レバーは等しい位置にあるとの仮定の下に）車両の左右の各キャタピラの速度の変化を等しくさせるであろう。
【００３２】
ここで図３を参照すると、別の弁組立品３１０を用いる別の油圧システム３００が示され、この油圧システム３００は本発明の別の実施の形態を採用している。図２に実施の形態におけるのと同様に、弁組立品３１０は、第１、第２、第３、第４及び第５の付勢可能な装置３３０、３４０、３５０、３６０及び３７０を備え、これらの第１〜第５の付勢可能な装置３３０〜３７０は、油圧ピストン、油圧シリンダ、油圧モータ、あるいは種々の他の油圧により付勢可能な装置であり得る。弁組立品３１０は、また、第６の弁部分３８５を有する。この第６の弁部分３８５は、以下に更に論じる。図３は、多数の分離された弁部分３３５〜３８５により構成される弁組立品３１０を示しているが、別の実施の形態においては、弁組立品は単一ブロックの形状を取り得る。
【００３３】
第１、第２、第３、第４及び第５の弁部分３３５、３４５、３５５、３６５及び３７５は、特に、ポンプ３２０から第１、第２、第３、第４及び第５の付勢可能な装置３３０、３４０、３５０、３６０及び３７０への油液の流れ、リザーバ即ちタンク３８０への油液の戻りを制御する。ポンプ３２０の出力は圧力リリーフ弁３１５により保護される。ポンプ３２０は、代表的には、弁組立品３１０から離れて配置され、供給導管あるいはホース３２５により、弁組立品３１０を貫いて延びる供給油路３８１に接続されている（このことは、図２の弁組立品１１０についても当て嵌まる）。本実施の形態のポンプ３２０は、負荷検出口３９０での圧力と一定圧力即ち余裕との和であるように設計された出力圧を有する可変容量型ポンプである。負荷検出口３９０は負荷検出油路３９５に接続され、負荷検出油路３９５は弁組立品３１０の部分３３５〜３８５を通って延びている。リザーバ油路４００が、弁組立品３１０を通って延び、タンク３８０に結合されている。弁組立品３１０の第６の弁部分３８５は、供給油路３８１をポンプ３２０に、リザーバ油路４００をタンク３８０に、負荷検出通路３９５をポンプ３２０の負荷検出口３９０に接続する口を有している。第６の弁部分３８５も、負荷検出油路３９５の過剰な圧力をタンク３８０に放圧する圧力リリーフ弁４０５を有する。オリフィス４１０は、負荷検出油路３９５とタンク３８０との間の流路をも提供する。
【００３４】
第１、第２及び第３の弁部分３３５、３４５及び３５５は、図２に関して上述した後圧力補償とは異なる第２の型の圧力補償機構に従って動作する。一実施の形態において、この第２の型の圧力補償機構は、ウィスコンシン州ピーウォーキーのフスコ・インターナショナル・インコーポレイテッドにより製造され、ウィルケに１９９９年４月６日に発行された米国特許第５，８９０，３６２号にその属性が開示されたＩＳＯ−ＣＯＭＰ圧力補償機構であり、このＩＳＯ−ＣＯＭＰ圧力補償機構は、ここで参照することにより、ここに組み込まれる。
【００３５】
更に図３を参照すると、第１、第２及び第３の弁部分３３５、３４５及び３５５には、各制御スプール弁４２０、各補償スプール弁４２５及び各追加的弁要素４３０が含まれる。図２の実施の形態と同様に、ポンプ３２０からの油圧油は、供給油路３８１を通って、弁部分３３５、３４５及び３５５の各制御スプール弁４２０の各第１の入力加工口４４０に供給される。各制御スプール弁４２０の位置に応じて、各第１の入力加工口４４0に供給された油は、制御スプール弁内のメータリングオリフィスを介して、各制御スプール弁の各第１の出力加工口４４５に伝達される。各制御スプール弁４２０の第１の出力加工口４４５は、各補償スプール弁４２５を通って各補償スプール弁４２５の各第２の入力加工口４５５に結合されている。油圧油が第１の出力加工口４４５と第２の入力加工口４５５の間で伝達されるか否かは、補償スプール弁４２５と追加弁要素４３０との位置による。追加弁要素４３０は次のように動作する。
【００３６】
図２の第１の弁組立品１１０について論じたように、付勢可能な装置３３０、３４０および３５０の一又は別の装置への過度の油圧油流を避けるために、各制御スプール弁４２０の各第１入力加工口４４０及び第１出力加工口４４５の間の弁部分３３５、３４５及び３５５の各制御スプール弁４２０間の同一の差圧を維持することが望ましい。図３の弁組立品３１０においては、このことは、各弁部分３３５、３４５及び３５５の補償スプール弁４２５及び追加弁要素４３０の各組の相互作用により達成される。各弁部分３３５、３４５及び３５５の各補償スプール弁４２５と追加弁要素４３０とは、各ばね４６０と各負荷圧４６５とにより互いに離れる方向に押される。さらに、各補償スプール弁４２５は、各制御スプール弁４２０の各第１の出力加工口４４５に存在する油圧油により各追加弁要素４３０の方向に押され、各追加弁要素４３０は、ポンプ３２０の負荷検出口３９０に存在する圧力により各補償スプール弁４２５の方向に押される。
【００３７】
補償スプール弁４２５と追加弁要素４３０とのこの構成が与えられると、第１、第２及び第３の弁部分３３５、３４５及び３５５の各制御スプール弁４２０間で、等しい圧力降下が次のように維持される。各追加弁要素４３０は、それに加えられた各負荷圧４６５が負荷検出油路３９５中の圧力より大きいときは常に、圧力を負荷検出油路３９５に伝達するために開かれ、ポンプ３２０により供給されるポンプ圧は、負荷検出油路３９５の圧力の変化に応答して変化するので、負荷検出油路３９５の圧力は、（以下に論じるように、第４及び第５の付勢可能装置３６０及び３７０に関連する負荷圧を含む）負荷圧４６５の最も高い圧力に等しくなる傾向がある。さらに、各補償スプール弁４２５は、各ばね４６０と各油圧負荷圧４６５の双方により付勢されるので、各制御スプール弁４２０の各第１の出力加工口４４５において維持される圧力が、同様に最高の負荷圧に等しくなる傾向がある。かくして、弁部分３３５の各制御スプール弁の第１の入力加工口４４０と第１の出力加工口４４５との間の差圧が同じである。
【００３８】
更に図３を参照するに、弁組立品３１０は、第４、第５の弁部分３６５及び３７５の第４及び第５の付勢可能装置３６０及び３７０に供給される油圧油についての調整可能な流れ制御を可能とする。第１、第２及び第３の弁部分３３５、３４５及び３５５におけると同様に、第４及び第５の各弁部分３６５及び３７５は、各補償スプール弁４２５と、各第１及び第２の入力加工口４４０及び４５５と各第１の出力加工口４４５とを有する各制御スプール弁４２０とを用いている。調整可能な流れ制御を提供するために、弁部分３６５及び３７５は、追加弁要素４３０に代えて別の構成要素を用いている。特に、各逆止め弁４７０が、負荷検出油路３９５と各制御スプール弁４２０の各第２の入力加工口４５５の間に結合され、その結果、第４及び第５の付勢可能装置３６０及び３７０に関する負荷圧が、全ての付勢可能装置３３０、３４０、３５０、３６０及び３７０により加えられる最も高い負荷圧である場合に、第４及び第５の付勢可能装置３６０及び８７０に関する負荷圧は負荷検出油路３９５に加えられる。
【００３９】
さらに、調整可能な減圧弁４７５が、第４及び第５の弁部分３６５及び３７５の各補償スプール弁４２５の供給油路３８１と付勢口４８０との間に結合されている。付勢口４８０は、第１の出力加工口４４５に結合した補償スプール弁４２５に対抗する他の付勢口である。調整可能な減圧弁４７５は、第１及び第２の付勢口４９０及び４９５に加えられる圧力に応じて動作する。第１及び第２の付勢口４９０及び４９５は、負荷検出油路３９５及び双方の補償スプール弁４２５の付勢口４８０にそれぞれ結合している。さらに、調整可能なばね４８５により圧力が第１の付勢口４９０に加えられる。調整可能な減圧弁４７５の存在により、付勢口４８０に加えられ、その結果、第４及び第５の弁部分３６５及び３７５の各制御スプール弁４２０の各第１出力加工口４４５に加えられる圧力は、最も高い負荷圧にばね圧を加えた圧力に等しい。かくして、各弁部分３３５、３４５、３５５、３６５及び３７５の各制御スプール弁４２０に対して同一の設定がなされたという仮定の下に、第４及び第５の各付勢可能装置３６０及び３７０に供給される油圧流は等しく、第１、第２及び第３の付勢可能装置３３０、３４０及び３５０に供給される油圧流より少ない。他の実施の形態においては、調整可能な減圧弁４７５は、多数のモードの動作を可能にするために、駆動モード選択弁２６０に類似した他の弁に結合できるであろう。
【００４０】
図４を参照するに、図３の第４及び第５の各弁部分３６５及び３７５に用いられ得る弁構成要素５００の断面図が提供されている。弁構成要素５００は、特に、第４の弁部分３６５に関して、制御スプール弁４２０、補償スプール弁４２５及び逆止め弁４７０を示し、さらに、図式的な形態で、弁構成要素５００が、調整可能な減圧弁４７５と第４の付勢可能装置３６０とにどのように結合されるかを示している。図に示す如く、弁構成要素５００は、本体５４０と、機械の操作者が、本体５４０に取り付けられた（図示しない）制御部材を操作することにより、本体５４０中の内腔内で相反方向に移動させることのできる制御スプール５４２とを有している。どの方向に制御スプール５４２が移動させられたかにより、油圧油が、第１の導管５１０又は第２の導管５２０のいずれかを通って、付勢可能装置３６０の方向に向けられる。
【００４１】
第１の導管５１０を通って油圧油を付勢可能装置３６０の方向に向けるためには、機械操作者は制御スプール５４２を図４に示された位置で右方向に移動させる。このことにより、ポンプ３２０が本体５４０の供給油路３８１を通って油圧油を押込むことができるようにする油路が開かれる。供給油路３８１から、制御スプール５４２の一組の切り欠き５４４により形成されるメータリングオリフィスと、供給油路５４３と、補償スプール５４８と本体５４０の開口との相対位置により形成される可変オリフィス５４６（図３も参照）とを介して、ブリッジ油路５５０に油圧油が通過する。
【００４２】
補償スプール弁４２５が開いた状態では、油圧油は、ブリッジ油路５５０、制御スプール５４２の流路５５３を通り、加工口５５４の外部へ、そして第１の導管５１０を通って外に移動する。付勢可能装置３６０から第２の導管５２０を通って戻ってくる油圧油は、別の弁組立品加工口５５６に流入し、加工口５５８を通り、油路５５９を通って制御スプール５４２中へ流入し、タンク３８０に結合されたリザーバ油路４００中に流入する。第２の導管５２０を通って付勢可能装置３６０方向に油圧油を向けるために、機械操作者は制御スプール５４２を左方向に移動させ、多少異なる油路の組を明ける。
【００４３】
図４は、さらに、逆止め弁４７０と、補償スプール５４８とこの補償スプール５４８の周囲を取り巻いている内腔５６０の表面とにより形成される補償スプール弁４２５を逆止め弁４７０がどのように結合作動させるかを示している。特に、逆止め弁４７０は、従来の弁座上の球であり、球５７０が、補償スプール５４８の内腔５６４内に静止している。球５７０上に油路５７２があり、油路５７２は内腔５６４を越えて補償スプール５４９の外周方向に突出し、この油路５７２に沿って、（図示しない）負荷検出油路３９５に結合された溝５７４が存在する。球５７０の下には、ブリッジ油路５５０に導く流路５７６が存在し、このブリッジ油路５５０は制御スプール弁４２０（特に、図３に示すように、第２の入力口４５５）に戻り、付勢装置３６０に関する付加圧を運ぶ。他の実施の形態においては、逆止め弁は、補償スプール弁４２５に関して外側に置かれるように加工することができる。
【００４４】
さらに、図４は、調整可能な減圧弁４７５が、供給油路３８１から補償スプール５４８の上の空洞５７８にポンプ圧を向けることができることを図式的に示している。特に、弁４７５は、ばね４８５と負荷検出油路３９５により第１の付勢口４９０に加えられた圧力の和が空洞５７８内の圧力より大きいときに開く。空洞５７８内の圧力は第２の付勢口４９５に加えられる。図に示すように、空洞５７８は、補償スプール５４８の上端に沿った内腔５６４の上端に嵌合した栓５８０により油路５７２から分離されている。かくして、逆止め弁４７０の動作は、空洞５７８及び供給油路５４３を通って補償スプール５４８に加えられる圧力と異なる。
【００４５】
上述した明細は、本発明の好ましい実施の形態を説明し記述しているが、本発明はここに開示された厳密な構成に限定されないと解すべきである。本発明は、その精神又は必須の属性に反することなく他の特定の形態で実施することができる。例えば、スプール弁を示したが、本発明は種々の他の型の弁を用いて実施することができる。また、例えば、弁の付勢口に提供される圧力情報は、変換器により検出された圧力情報を伝達する電気信号を介して提供できよう。また、これらの信号により付勢される種々の弁は電気的に付勢される弁であることもできよう。さらに、例えば、ここに開示された新しい圧力補償技術及びシステムは、作業用車両の他に別の油圧付勢車両にも適用可能であり、車両に実施されたもの以外の油圧システムにも適用可能である。したがって、上述の明細よりも、むしろ本発明の範囲を示すものとして、特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、掘削機の側面図であり、種々の油圧により付勢される作業用車両の典型として意図されている。
【図２】図２は、多くの付勢可能な装置への油圧油の流れを制御する典型的な油圧システムを示す概略図であり、この油圧システムは圧力補償を採用し、付加的に、１以上の付勢可能な装置に関して調整可能な流れ制御ができるようにするための部品を有している。
【図３】図３は、多くの付勢可能な装置への油圧油の流れを制御する別の典型的な油圧システムを示す概略図であり、この油圧システムは分離した圧力補償を採用し、付加的に、１以上の付勢可能な装置に関して調整可能な流れ制御ができるようにするための部品を有している。
【図４】図４は、代表的な弁部品と、ある実施の形態で、図３の油圧システム内に用いることのできる追加部品を示す、断面図と概略図の混合した図である。
【符号の説明】
【００４７】
６５、７５    油圧ピストン
１００、３００    油圧システム
１１０、３１０    弁組立品
１２０、３２０    ポンプ
１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０    付勢可能装置
１３５、１４５、１５５、１６５、１７５、１８５、１９５、３３５、３４５、３５５、３６５、３７５、３８５    弁部分
１８０、３８０    タンク
２８５、４８０、４９０、４９５    付勢口
１９０、４２０    制御スプール弁
１９９    補償弁
２０５    シャトル弁
２１０    追加ライン
２１５    負荷検出ライン
２２０、２３５、４４０、４５５    入力加工口
２２５、４４５    出力加工口
２３０    中間ライン
２４０    アンロード弁
２４２    余裕圧ばね
２４５、２７５、４５５    入力口
２５０、２７０    出力口
２５５    安全弁
２９０、４６０、４８５    ばね
２６０    駆動モード選択弁
２６５    減圧弁
３１５、４０５    圧力リリーフ弁
３８１、５４３    供給油路
３９０    負荷検出口
３９５    負荷検出油路
４００    リザーバ油路
４１０    オリフィス
４２５    補償スプール弁
４３０    追加弁要素
４６５    油圧負荷圧
４７０    逆止め弁
４７５    調整可能な減圧弁
５００    弁構成要素
５４６    可変オリフィス
５５０    ブリッジ油路
５５４、５５６、５５８    加工口
５５９、５７２    油路
５７８    空洞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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