(57)【要約】  機械（１０）用の油圧システム（２２）が開示される。油圧システムは、加圧流体源（２４）と、第１のチャンバ（５０）を有する流体アクチュエータ（１６）とを有する。油圧システムはまた、加圧流体源と第１のチャンバとを選択的に流体連通させるように構成された第１の弁（２６）を含む。さらに、第１の弁は、加圧流体源からの流体が第１のチャンバに流れる流れ通過位置と、加圧流体源からの流体が第１のチャンバから遮断される流れ遮断位置との間で移動可能な第１の弁要素（２６１）と、第１の要素と関連付けられた制御通路（６２ａ）を選択的に排出するように構成された第２の要素（２６２）とを含む。さらに、油圧システムは、制御通路の圧力に応じて加圧流体源と第１の弁との間に方向付けられた流体圧力を制御するように構成された比例圧力補償弁（３６）を有する。
2010528244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧システム（２２）であって、
加圧流体源（２４）と、
第１のチャンバ（５０）を有する流体アクチュエータ（１６）と、
加圧流体源と第１のチャンバとを選択的に流体連通させるように構成された第１の弁（２６）であって、
加圧流体源からの流体が第１のチャンバに流れる流れ通過位置と、加圧流体源からの流体が第１のチャンバから遮断される流れ遮断位置との間で移動可能な第１の要素（２６１）と、
第１の要素と関連付けられた制御通路（６２ａ）を選択的に排出して、第１の要素の移動を引き起こすように構成された第２の要素（２６２）と
を有する第１の弁と、
制御通路の圧力に応じて加圧流体源と第１の弁との間に方向付けられた流体圧力を制御するように構成された比例圧力補償弁（３６）と、
を備える油圧システム。
【請求項２】
流体アクチュエータが第２のチャンバ（５２）をさらに含み、油圧システムが、
加圧流体源と第２のチャンバとを選択的に流体連通させるように構成された第２の弁（３０）をさらに含み、第２の弁が、
流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能な第３の要素（３０１）と、
第１の要素と関連付けられた制御通路（６２ｂ）を選択的に排出して、第３の要素の移動を引き起こすように構成された第４の要素（３０２）と
を有する、請求項１に記載の油圧システム。
【請求項３】
加圧流体源と第１及び第２の弁との間に配置された第１の流体通路（６０）をさらに含み、第１及び第２の弁が平行に第１の流体通路に連結され、かつ比例圧力補償弁が加圧流体源と第１の流体通路との間に配置される、請求項２に記載の油圧システム。
【請求項４】
第２の流体通路（７８）をさらに含み、比例圧力補償弁が、流れ通過位置と流れ遮断位置との間で移動可能である弁要素（３６ａ）を含み、また第２の流体通路が、比例圧力補償弁と第１の流体通路との間から比例圧力補償弁に流体を方向付けて、流れ通過位置と流れ遮断位置の一方に向かって弁要素を付勢するように構成される、請求項３に記載の油圧システム。
【請求項５】
第１及び第２の弁の下流側に配置された第３の流体通路（６２ａ、６２ｂ）であって、第１及び第２の弁が第３の流体通路と流体連通している第３の流体通路と、
第１の弁と第２の弁との間の第３の流体通路内に配置され、かつ第１の弁からの加圧流体がシャトル弁を通して通過させられる第１の位置と、第２の弁からの加圧流体がシャトル弁を通して通過させられる第２の位置との間で移動可能であるシャトル弁（７４）と、
をさらに含む、請求項４に記載の油圧システム。
【請求項６】
第１及び第２の弁の一方からシャトル弁を介して比例圧力補償弁に加圧流体を方向付けて、流れ通過位置及び流れ遮断位置の他方に向かって弁要素を付勢するように構成された第４の流体通路（８２）をさらに含む、請求項５に記載の油圧システム。
【請求項７】
油圧システムを操作する方法であって、
流体を加圧するステップと、
第１の弁（２６）を介して加圧流体をアクチュエータ（１６）の第１のチャンバ（５０）に方向付けるステップと、
第２の弁（３０）を介して加圧流体をアクチュエータの第２のチャンバ（５２）に方向付けるステップと、
第１及び第２の弁の少なくとも一方を選択的に操作して、アクチュエータを移動させるステップと、
第１及び第２の弁の一方の制御通路（６２ａ、６２ｂ）における圧力に応答して比例圧力補償弁要素（３６）を移動させて、第１及び第２の弁の少なくとも一方にわたる圧力差を、所望の圧力差の所定の範囲内に維持するステップと、
を含む方法。
【請求項８】
第３の弁（２８）を介して第１のチャンバから加圧流体を排出するステップと、
第４の弁（３２）を介して第２のチャンバから加圧流体を排出するステップと、
第１及び第２の弁の一方と関連して選択的に第３及び第４の弁の一方を操作して、アクチュエータを移動させるステップと、
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
加圧流体を第１及び第２のチャンバに方向付けるステップが、第１及び第２の弁の上流側に配置された第１の流体通路（６０）を通して加圧流体を方向付けるステップを含み、第１及び第２の弁が平行に第１の流体通路に連結され、かつ比例圧力補償弁要素が第１の流体通路と加圧流体源（２４）との間に配置される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
機械（１０）であって、
作業器具（１４）と、
作業器具の圧力変動の影響を最小にするように構成された請求項１〜６のいずれか一項に記載の油圧システム（２２）と、
を備える機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の開示は、一般に油圧システム、より詳しくは、外部圧力補償器を有する油圧システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ブルドーザ、ローダ、掘削機、モータグレーダなどの機械、及び他の種類の重機は、様々な仕事を達成するために１つ以上の油圧アクチュエータを使用する。これらのアクチュエータは、加圧流体をアクチュエータ内のチャンバに供給する機械のポンプに流体連結される。電気油圧弁装置は、典型的に、ポンプとアクチュエータとの間に流体連結されて、アクチュエータのチャンバへの、かつアクチュエータのチャンバからの加圧流体の流量及び方向を制御する。
【０００３】
多数のアクチュエータを共通のポンプに流体連結する機械の油圧回路には、アクチュエータの作動中に回路内の望ましくない圧力変動が認められる。詳細に言えば、１つのアクチュエータに供給される流体の圧力が、同一の油圧回路に流体連結された異なるアクチュエータの動作に応答して不都合に変動することがある。これらの圧力変動は、一貫しない及び／又は予想外のアクチュエータの運動を引き起こす可能性がある。さらに、圧力変動は、油圧回路の構成要素の誤動作又は早期の故障を引き起こすほどに深刻なものであり及び／又はそれらを引き起こすほどに頻繁に生じ得る。
【０００４】
油圧アクチュエータに供給される流体内のこれらの圧力変動を低減する１つの方法が、１９９９年３月９日にウィルケ（Ｗｉｌｋｅ）らに交付された（特許文献１）に記載されている。（特許文献１）は、２対のソレノイド弁、可変容量型ポンプ、リザーバタンク、及び油圧アクチュエータを有する油圧回路を記載している。ソレノイド弁の一方の対は、ヘッド端部供給弁と、油圧アクチュエータのヘッド端部を可変容量型ポンプ又はリザーバタンクに連結するヘッド端部戻り弁とを含む。ソレノイド弁の他方の対は、ロッド端部供給弁と、油圧アクチュエータのロッド端部を可変容量型ポンプ又はリザーバタンクに連結するロッド端部戻り弁とを含む。これらの４つのソレノイド弁のそれぞれは、異なる圧力補償チェック弁と関連付けられる。それぞれの圧力補償チェック弁は、関連のソレノイド弁とアクチュエータとの間に連結されて、関連の弁とアクチュエータとの間の流体の圧力を制御する。
【０００５】
（特許文献１）に記載された油圧回路の多数の圧力補償弁は、油圧回路内の圧力変動を低減し得るが、それらは、油圧回路のコスト及び複雑さを増す可能性がある。さらに、（特許文献１）の圧力補償弁は、関連のアクチュエータの最適な性能のために十分に精密に、油圧回路内の圧力を制御し得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５８７８６４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
開示する油圧システムは、上述の問題の１つ以上を克服することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一形態では、本発明の開示は、油圧システムに関する。油圧システムは、加圧流体源と、タンクと、第１のチャンバを有する流体アクチュエータとを含む。油圧システムはまた、加圧流体源と第１のチャンバとを選択的に流体連通させるように構成された第１の弁を含む。第１の弁は、加圧流体源からの流体が第１のチャンバに流れる流れ通過位置と、加圧流体源からの流体が第１のチャンバから遮断される流れ遮断位置との間で移動可能な第１の弁要素を含む。さらに、第１の弁は、第１の弁要素と関連付けられた制御通路を選択的に排出して、第１の弁要素の移動を引き起こすように構成された第２の要素を含む。さらに、油圧システムは、加圧流体源と第１弁との間に方向付けられた流体の圧力を制御するために配置された比例圧力補償弁を含む。
【０００９】
他の形態では、本発明の開示は、油圧システムを操作する方法に関する。本方法は、流体を加圧するステップと、第１の弁を介してアクチュエータの第１のチャンバに加圧流体を方向付けるステップとを含む。本方法はまた、第１の弁を選択的に操作して、アクチュエータを移動させるステップを含む。さらに、本方法は、第１の弁の制御通路における圧力に応答して比例圧力補償弁要素を移動させて、第１の弁にわたる圧力差を、所望の圧力差の所定の範囲内に維持するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示した典型的な実施形態による機械の概略側面図である。
【図２】開示した典型的な油圧回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、典型的な機械１０を示している。機械１０は、採鉱、建設、農業などの産業、又は当分野で知られている他の任意の産業と関連するある種類の作業を実行する固定又は移動機械であり得る。例えば、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、ダンプトラックなどの土工機械、又は他の任意の土工機械であり得る。機械１０はまた、発電設備、ポンプ、船舶、又は適切な作業を実行する他の任意の機械であり得る。機械１０は、フレーム１２、少なくとも１つの作業器具１４、及び作業器具１４をフレーム１２に連結する油圧アクチュエータ１６を含んでもよい。
【００１２】
フレーム１２は、機械１０の移動を補助する構造ユニットを含んでもよい。フレーム１２は、例えば、機械１０の電源（図示せず）を牽引装置１８に連結する固定ベースフレーム、リンケージシステムの移動可能なフレーム部材、又は当分野で知られている他の任意のフレームでもよい。
【００１３】
作業器具１４は、仕事の実行に使用される任意の装置を含んでもよい。例えば、作業器具１４は、ブレード、バケット、シャベル、リッパ、ダンプベッド、推進装置、又は当分野で知られている他の任意の仕事実行装置を含んでもよい。作業器具１４は、直接旋回軸２０を介して、リンケージシステムの１つの部材を形成する油圧シリンダ１６を有するリンケージシステムを介して、又は他の任意の適切な方法でフレーム１２に連結可能である。作業器具１４は、当分野で知られている他の任意の方法で、フレーム１２に対し旋回、回転、摺動、揺動、又は移動することが可能である。
【００１４】
図２に示したように、油圧アクチュエータ１６は、作業器具１４を移動させるために協働する油圧システム２２内の様々な構成要素の１つであり得る。油圧システム２２の他の構成要素のあるものは、加圧流体源２４、タンク３４、ヘッド端部供給弁２６、ヘッド端部ドレン弁２８、ロッド端部供給弁３０、及びロッド端部ドレン弁３２を含み得る。
【００１５】
開示した実施形態では、油圧アクチュエータ１６は、管４６と、管４６内に配置されたピストン組立体４８とを有するシリンダであり得るが、油圧アクチュエータ１６を、回転モータとして具現化することも簡単にできよう。管４６及びピストン組立体４８の一方は、フレーム１２に旋回可能に連結してもよく、管４６及びピストン組立体４８の他方は、作業器具１４に旋回可能に連結してもよい。代わりに、管４６及び／又はピストン組立体４８は、フレーム１２又は作業器具１４に固定連結してもよいことが考えられる。油圧アクチュエータ１６は、ピストン組立体４８によって分離された第１のチャンバ５０及び第２のチャンバ５２を含み得る。加圧流体源２４によって加圧された流体を第１及び第２のチャンバ５０、５２に選択的に供給し、またこれらのチャンバをタンク３４と流体連結して、ピストン組立体４８を管４６内で変位させ、これによって、油圧アクチュエータ１６の有効長を変更し得る。油圧アクチュエータ１６の伸張及び収縮は、作業器具１４の移動を補助することが可能である。
【００１６】
ピストン組立体４８は、管４６と軸方向に整列されかつ管４６内に配置されたピストン５４と、フレーム１２及び作業器具１４の一方に連結可能なピストンロッド５６とを含み得る（図１参照）。ピストン５４は、第１の油圧面５８と、第１の油圧面５８と反対側の第２の油圧面５９とを含み得る。第１及び第２の油圧面５８、５９に対する流体圧力によって引き起こされる力の不均衡により、管４６内のピストン組立体４８の移動をもたらす可能性がある。例えば、第１の油圧面５８に対する力が第２の油圧面５９に対する力よりも大きいことにより、ピストン組立体４８が、油圧アクチュエータ１６の有効長を増すように変位させられることがある。同様に、第２の油圧面５９に対する力が第１の油圧面５８に対する力よりも大きい場合、ピストン組立体４８は管４６内で収縮して、油圧アクチュエータ１６の有効長を減少させる可能性がある。Ｏリングなどの封止部材（図示せず）は、管４６の内壁とピストン５４の外筒面との間の流体流を制限するようにピストン５４に連結し得る。
【００１７】
加圧流体源２４は、加圧流体流を生成することが可能であり、また例えば、可変容量型ポンプ、固定容量型ポンプなどのポンプ、又は当分野で知られている他の任意の加圧流体源を含んでもよい。加圧流体源２４は、例えば、カウンタシャフト（図示せず）、ベルト（図示せず）、電気回路（図示せず）によって、又は他の任意の適切な方法で、機械１０の電源（図示せず）に駆動可能に連結してもよい。加圧流体源２４は、油圧システム２２のみへの加圧流体の供給専用であってもよいか、代わりに、作業機械１０内の追加の油圧システム（図示せず）に加圧流体を供給し得る。
【００１８】
タンク３４は、流体供給を保持するように構成されたリザーバを構成し得る。流体は、例えば、専用の油圧オイル、エンジン潤滑油、変速機潤滑油、又は当分野で知られている他の任意の流体を含んでもよい。機械１０内の１つ以上の油圧システムは、タンク３４から流体を引き、またタンク３４に流体を戻すことが可能である。油圧システム２２を多数の別個の流体タンクに連結してもよいことも考えられる。
【００１９】
ヘッド端部及びロッド端部の供給弁及びドレン弁２６〜３２は相互連結可能である。特に、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０は、上流側共通流体通路６０に対し平行に連結し、かつ下流側チャンバ通路６１、６３にそれぞれ連結することが可能である。ヘッド端部及びロッド端部のドレン弁２８、３２は、共通ドレン通路６４に対し平行に連結可能である。ヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８は、第１のチャンバ流体通路６１に対し平行に連結可能である。ロッド端部の供給弁及びドレン弁３０、３２は、第２の共通チャンバ流体通路６３に対し平行に連結可能である。
【００２０】
ヘッド端部供給弁２６は、共通流体通路６０と第１のチャンバ流体通路６１との間に配置して、加圧流体源２４から第１のチャンバ５０への加圧流体流を調整することが可能である。具体的に、ヘッド端部供給弁２６は、第１の弁要素２６１及び第２の弁要素２６２を有する二方向性の力フィードバックポペット弁であり得る。第１の弁要素２６１は、共通流体通路６０と連通した第１のポート２６３と、第１のチャンバ流体通路６１と連通した第２のポート２６４とを有し得る。第１の弁要素２６１は、加圧流体源２４と第１のチャンバ５０との間の流体流を制御するために、開位置と閉位置との間の流体圧力に応答して摺動可能であり得る。第２の弁要素２６２は、ソレノイド作動されることが可能であり、かつヘッド端部制御通路６２ａ内の流体圧力及び第１の弁要素２６１を第２の弁要素２６２に連結するばねによって第１の弁要素２６１の移動を制御するために摺動可能であり得る。第２の弁要素２６２が開又は流体通過位置に移動されるとき、第１の弁要素２６１も開位置に向かって移動され得る。第２の弁要素が閉位置に移動されるとき、第１の弁要素も閉位置に向かって移動され得る。
【００２１】
ヘッド端部ドレン弁２８は、第１のチャンバの第１の通路６１と共通タンク通路６４との間に配置して、第１のチャンバ５０からタンク３４への加圧流体流を調整し得る。具体的に、ヘッド端部ドレン弁２８は、第１のチャンバ５０からタンク３４への流体の流れが可能である第１の位置と、第１のチャンバ５０からの流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するようにソレノイド作動される一方向２位置のばね付勢の弁機構を含んでもよい。ヘッド端部ドレン弁２８は、例えば、比例弁要素又は当分野で知られている他の任意の弁機構などの追加の又は異なる弁機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ヘッド端部ドレン弁２８は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。
【００２２】
ロッド端部供給弁３０は、共通流体通路６０と第２のチャンバ流体通路６３との間に配置して、加圧流体源２４から第２のチャンバ５２への加圧流体流を調整することが可能である。具体的に、ロッド端部供給弁３０は、第１の弁要素３０１と第２の弁要素３０２を有する二方向の力フィードバックポペット弁でもよい。第１の弁要素３０１は、共通流体通路６０と連通した第１のポート３０３と、第２のチャンバ流体通路６３と連通した第２のポート３０４とを有し得る。第１の弁要素３０１は、加圧流体源２４と第２のチャンバ５２との間の流体流を制御するために、開位置と閉位置との間の流体圧力に応答して摺動可能であり得る。第２の弁要素３０２は、ソレノイド作動されることが可能であり、かつヘッド端部制御通路６２ｂ内の流体圧力及び第１の弁要素３０１を第２の弁要素３０２に連結するばねによって第１の弁要素３０１の移動を制御するために摺動可能であり得る。第２の弁要素３０２が開又は流体通過位置に移動されるとき、第１の弁要素３０１も開位置に向かって移動され得る。第２の弁要素３０２が閉位置に移動されるとき、第１の弁要素３０１も閉位置に向かって移動され得る。
【００２３】
ロッド端部ドレン弁３２は、第２のチャンバ流体通路６３と共通ドレン通路６４との間に配置し、かつ第２のチャンバ５２からタンク３４への加圧流体流を調整するように構成可能である。具体的に、ロッド端部ドレン弁３２は、第２のチャンバ５２からタンク３４への流体の流れが可能である第１の位置と、第２のチャンバ５２からの流体の流れが遮断される第２の位置との間で移動するようにソレノイド作動されるばね付勢の一方向２位置の弁機構を含んでもよい。ロッド端部ドレン弁３２は、例えば、比例弁要素又は当分野で知られている他の任意の弁機構などの追加の又は異なる弁機構を含み得ることが考えられる。代わりに、ロッド端部ドレン弁３２は、油圧式に作動し、機械式に作動し、空圧式に作動し、又は他の任意の適切な方法で作動してもよいことも考えられる。
【００２４】
ヘッド端部及びロッド端部の制御通路６２ａ、６２ｂは、より低い圧力を有する通路がシャトル弁７４を通して流体を通過させて、比例圧力補償弁３６の移動を制御するように、シャトル弁７４の移動に影響を及ぼすために連結可能である。ヘッド端部制御通路６２ａは、第１及び第２の弁要素２６１、２６２をシャトル弁７３に流体連結し、一方、同様に、共通の圧力をシャトル弁７４に流体連通させることが可能である。ロッド端部制御通路６２ｂは、第１及び第２の弁要素３０１、３０２をシャトル弁７５に流体連結し、一方、同様に、共通の圧力をシャトル弁７４に流体連通させることが可能である。
【００２５】
シャトル弁７３は、より高い流体圧力を有する第１及び第２のポート２６３、２６４の一方をヘッド端部制御通路６２ａに流体連結し、より低い流体圧力を有する第１及び第２のポート２６３、２６４の一方を第２の弁要素２６２に流体連結することが可能である。このようにして、シャトル弁７３は、第１のポート２６３及び第２のポート２６４からの圧力信号を弁別して、２つのポートのより高い流体圧力がヘッド端部制御通路６２ａを加圧することを可能にする。ヘッド端部供給弁２６はまた、流体通路６０内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にするために、第１のポート２６３とシャトル弁７３との間に配置された制限オリフィス２６５を含み得る。
【００２６】
シャトル弁７５は、より高い流体圧力を有する第１及び第２のポート３０３、３０４の一方をロッド端部制御通路６２ｂに流体連結し、より低い流体圧力を有する第１及び第２のポート３０３、３０４の一方を第２の弁要素３０２に流体連結することが可能である。このようにして、シャトル弁７５は、第１のポート３０３及び第２のポート３０４からの圧力信号を弁別して、２つのポートのより高い流体圧力がロッド端部制御通路６２ｂを加圧することを可能にし得る。ロッド端部供給弁３０はまた、共通流体通路６０内の圧力振動及び／又は流れ振動を最小にするために、第１のポート２６３とシャトル弁７５との間に配置された制限オリフィス３０５を含み得る。
【００２７】
シャトル弁７４は、下流側ヘッド端部及びロッド端部の流体通路６２ａ、６２ｂの間に配置することが可能である。シャトル弁７４は、ヘッド端部又はロッド端部の流体通路６２ａ、６２ｂからのより高い流体圧力に応答して、より低い流体圧力を有するヘッド端部及びロッド端部の流体通路６２ａ、６２ｂの一方を比例圧力補償弁３６に流体連結することが可能である。このようにして、シャトル弁７４は、ヘッド端部及びロッド端部の流体通路６２ａ、６２ｂからの圧力信号を弁別して、２つの通路のより低い圧力が比例圧力補償弁３６の移動に影響を及ぼすようにすることが可能である。油圧システム２２はまた、比例圧力補償弁３６と上流側流体通路６０との間に配置されたチェック弁７６を含み得る。
【００２８】
比例圧力補償弁３６は、上流側共通流体通路６０に供給される流体の圧力を制御するために、加圧流体源２４と上流側共通流体通路６０との間に配置された油圧機械式作動の比例制御弁でもよい。具体的に、比例圧力補償弁３６は、流れ通過位置に向かってばね付勢及び油圧式に付勢され、かつ油圧によって流れ遮断位置に向かって移動可能である弁要素３６ａを含み得る。一実施形態において、比例圧力補償弁３６は、比例圧力補償弁３６と上流側共通流体通路６０との間の点から流体通路７８を介して方向付けられた加圧流体によって流れ遮断位置に向かって移動可能であり得る。制限オリフィス８０は、流体通路７８内に配置して、流体通路７８内の圧力振動及び／又は流動振動を最小にすることが可能である。チェック弁７６は、比例圧力補償弁３６と上流側共通流体通路６０との間に配置して、加圧流体源２４から油圧アクチュエータ１６への一方向の流体流を確実にすることが可能である。
【００２９】
比例圧力補償弁３６は、シャトル弁７４から流体通路８２を介して方向付けられた流体によって流れ通過位置に向かって移動可能であり得る。制限オリフィス８４は、流体通路８２内に配置して、流体通路８２内の圧力振動及び／又は流動振動を最小にすることが可能である。代わりに、比例圧力補償弁３６の弁要素３６ａを流れ遮断位置に向かってばね付勢してもよいこと、代わりに、通路８２からの流体が弁要素３６ａを流れ通過位置に向かって付勢してもよいこと、及び／又は、代わりに、通路７８からの流体が弁要素３６ａを流れ遮断位置に向かって移動させてもよいことが考えられる。代わりに、比例圧力補償弁３６が、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の下流側又は他の任意の適切な位置に配置してもよいことが考えられる。望むなら、制限オリフィス８０と８４を省略してもよいことも考えられる。
【００３０】
１つ以上の圧力リリーフ弁を位置させて、油圧システム２２内の圧力スパイクを最小にすることが可能である。例えば、ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、第１のチャンバ５０とヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８との間の第１のチャンバ流体通路６１に流体連結することが可能である。ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、弁閉位置に向かってばね付勢されて、第１のチャンバ流体通路６１内の圧力が所定圧力の上方にあることに応答して弁開位置に移動可能な弁要素を有することが可能である。このようにして、ヘッド端部圧力リリーフ弁３８は、第１のチャンバ５０からの流体がタンク３４に排出することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力スパイクを低減し得る。ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、第２のチャンバ５２とロッド端部の供給弁及びドレン弁３０、３２との間の第２のチャンバ流体通路６３に流体連結することが可能である。ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、弁閉位置に向かってばね付勢されて、第２のチャンバ流体通路６３内の圧力が所定圧力の上方にあることに応答して弁開位置に移動可能な弁要素を有することが可能である。このようにして、ロッド端部圧力リリーフ弁４２は、第２のチャンバ５２からの流体がタンク３４に排出することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力スパイクを低減するように構成可能である。
【００３１】
１つ以上のメーキャップ弁を配置して、油圧システム２２から失われた流体を補充することが可能である。例えば、ヘッド端部メーキャップ弁４０は、第１のチャンバ５０とヘッド端部の供給弁及びドレン弁２６、２８との間の第１のチャンバ流体通路６１に流体連結することが可能である。ヘッド端部メーキャップ弁４０は、第１のチャンバ流体通路６１内の流体圧力がタンク３４内の流体の圧力の下方にあることに応答して、タンク３４から第１のチャンバ流体通路６１内への流体を可能にするように構成された弁要素を有することが可能である。このようにして、ヘッド端部メーキャップ弁４０は、タンク３４からの流体が第１のチャンバ５０を充填することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力低下を低減するように構成可能である。ロッド端部メーキャップ弁４４は、第２のチャンバ５２とロッド端部の供給弁及びドレン弁３０、３２との間の第２のチャンバ流体通路６３に流体連結することが可能である。ロッド端部メーキャップ弁４４は、第２のチャンバ流体通路６３内の流体圧力がタンク３４内の流体の圧力の下方にあることに応答して、タンク３４から第２のチャンバ流体通路６３内への流体を可能にするように構成された弁要素を有することが可能である。このようにして、ロッド端部メーキャップ弁４４は、タンク３４からの流体が第２のチャンバ５２を充填することを可能にすることによって、作業器具１４及びピストン５４に作用する外力によって引き起こされる油圧システム２２内の圧力低下を低減するように構成可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
開示した油圧システムは、流体アクチュエータに供給される流体の圧力変動及び／又は一貫しない流量に対する補償が望まれる流体アクチュエータを含む任意の機械に適用可能であり得る。開示した油圧システムは、油圧システムの構成要素を保護しかつ低コストの簡単な構造の一貫したアクチュエータ性能を提供する高感度の圧力調整を提供することが可能である。次に、油圧システム２２の操作について説明する。
【００３３】
油圧シリンダ１６は、オペレータ入力に応答して流体圧力によって移動可能であり得る。流体は、加圧流体源２４によって加圧して、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６と３０に方向付けることが可能である。管４６に対しピストン組立体４８を伸長又は後退させるためのオペレータ入力に応答して、ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６と３０の一方は開位置に移動して、加圧流体を第１及び第２のチャンバ５０、５２の適切なチャンバに方向付けることが可能である。実質的に同時に、ヘッド端部及びロッド端部のドレン弁２８、３２の対応する一方は開位置に移動して、第１及び第２のチャンバ５０、５２の適切なチャンバからタンク３４に流体を方向付け、ピストン組立体４８の移動を引き起こすピストン５４にわたる圧力差を生成することが可能である。例えば、油圧シリンダ１６の伸長が要求される場合、ヘッド端部供給弁２６は開位置に移動して、加圧流体源２４から第１のチャンバ５０に加圧流体を方向付けることが可能である。加圧流体を第１のチャンバ５０に方向付けるのと実質的に同時に、ロッド端部ドレン弁３２は開位置に移動して、第２のチャンバ５２からタンク３４への流体の排出を可能にし得る。油圧シリンダ１６の後退が要求される場合、ロッド端部供給弁３０は開位置に移動して、加圧流体源２４から第２のチャンバ５２に加圧流体を方向付けることが可能である。加圧流体を第２のチャンバ５２に方向付けるのと実質的に同時に、ヘッド端部ドレン弁２８は開位置に移動して、第１のチャンバ５０からタンク３４への流体の排出を可能にし得る。
【００３４】
多数のアクチュエータを加圧流体源２４に流体連結し得るので、アクチュエータの１つの操作により、油圧シリンダ１６に方向付けられる流体圧力及び流体流に影響を及ぼすことが可能である。調整されないままであると、これらの影響は、油圧シリンダ１６及び作業器具１４の一貫しない及び／又は予想しない運動をもたらす可能性があり、おそらくは、油圧システム２２の構成要素の寿命の短縮をもたらす可能性がある。比例圧力補償弁３６は、油圧システム２２内の流体圧力に応答して流れ通過位置及び流れ遮断位置との間に弁要素３６ａを比例して移動させて、油圧システム２２のすべての供給弁にわたる実質的に一定の所定の圧力降下を提供することによって、これらの影響を考慮することが可能である。この操作を例示するために、ヘッド端部供給弁２６に関する実施例を以下に示す。
【００３５】
加圧流体源２４は、流体を加圧して、共通流体通路６０を介して第１のポート２６３及びシャトル弁７３に加圧流体を連通させることが可能である。シャトル弁７３に方向付けられた流体は、共通流体通路６０の流体圧力が第２のポート２６４の流体圧力よりも大きいとき、ヘッド端部制御通路６２ａを加圧することが可能である。ヘッド端部供給弁２６を通して流体が流れることを可能にするために、第２の弁要素２６２をソレノイドを介して移動させて、シャトル弁７３を介してヘッド端部制御通路６２ａと第１のチャンバ流体通路６１とを流体連結することが可能である。このことは、流体が第１のチャンバ流体通路６１に排出するときに、ヘッド端部制御チャンバ６２ａ内の圧力減少をもたらし得る。ヘッド端部制御チャンバ６２ａのこの圧力低下は、第１の要素２６１に加えられるバイアスを減少させて、第１の要素２６１を閉位置に向かって付勢し得る。ヘッド端部制御通路６２ａの圧力低下はまた、第１のポート２６３とヘッド端部制御通路６２ａとの間の圧力差の増大をもたらし得る。この圧力差の増大の結果、第１の弁要素２６１が流れ通過位置に向かって移動して、油圧力とばね力とを等しくすることが可能である。第２の弁要素２６２が開いて、ヘッド端部制御チャンバ６２ａの圧力を減少させるとき、第２の弁要素はまた、同時に、ばねによって閉位置に向かって弁要素２６１を付勢し得る。第１の弁要素２６１は、結合されたばねを通して第２の弁要素２６２によって加えられる力と制御通路６２ａの圧力とからなる弁閉鎖力が、第１のポート２６１の圧力から構成される弁開放力に等しい可能性がある場合、新しい平衡状態に達することが可能である。
【００３６】
ヘッド端部供給弁２６を通した流体流を停止するために、第２の弁要素２６２を閉位置に移動させて、制御通路６２ａから第１のチャンバ流体通路６２ａへの流体流を停止し得る。制御通路６２ａ内の流体圧力は、このように上昇し、シャトル弁７３を介して制御通路６２ａに供給する第１のポート２６３の圧力に接近し得る。制御通路６２ａの圧力が上昇するとき、第１のポート２６３とヘッド端部制御通路６２ａとの間の圧力差は減少し得る。この圧力差の減少の結果、結合されたばねを通して第２の弁要素２６２によって加えられる力と制御通路６２ａの圧力とからなる弁閉鎖力が、第１のポート２６１の圧力からなる弁開放力に等しい可能性がある場合、第１の弁要素２６１は、流れ遮断位置に向かって移動して、新しい平衡状態に達し得る。ロッド端部供給弁３０の操作は、実質的に同一であり得る。
【００３７】
ヘッド端部及びロッド端部の供給弁２６、３０の一方が流れ通過位置に移動されるとき、流れ通過弁と関連付けられた制御通路６２ａ又は６２ｂ内の圧力は、流れ遮断弁と関連付けられた制御通路６２ａ又は６２ｂ内の圧力よりも低いことが可能である。この結果、シャトル弁７４は、より高い圧力によって流れ通過弁に向かって付勢され、これによって、流れ通過弁から比例圧力補償弁３６に、より低い圧力を連通させることが可能である。次に、このより低い圧力は、比例圧力補償弁ばねの力と共に、流体通路７８からの圧力に対抗作用することが可能である。次に、その結果生じる力は、比例圧力補償弁３６の弁要素を流れ遮断位置又は流れ通過位置に向かって弁要素を移動させることが可能である。加圧流体源２４からの圧力が低下するとき、比例圧力補償弁３６は、流れ通過位置に向かって移動可能であり、これによって、上流側共通流体通路６０内の圧力を維持する。同様に、加圧流体源２４からの圧力が上昇するとき、比例圧力補償弁３６は、流れ遮断位置に向かって移動可能であり、これによって、上流側共通流体通路６０内の圧力を維持する。このようにして、比例圧力補償弁３６は、油圧システム２２内の流体圧力を調整することが可能である。
【００３８】
比例圧力補償弁３６は、油圧機械式に作動可能なので、油圧シリンダ１６の運動又は油圧システム２２内の構成要素の寿命に相当影響を及ぼすことができる前に、油圧システム２２内の圧力変動に迅速に対応することが可能である。さらに、比例圧力補償弁３６は、電子制御によるよりもむしろ油圧機械式に作動可能なので、油圧システム２２のコストを最小にし得る。さらに、比例圧力補償弁３６は、出力ポート２６４又は３０４の圧力の代わりに、ヘッド端部又はロッド端部の制御通路６２ａ又は６２ｂの圧力を利用し得るので、より一貫した圧力差を獲得することが可能であるが、この理由は、共通流体通路６０とヘッド端部及びロッド端部の制御通路６２ａと６２ｂとの間に漏れ通路がほとんどない可能性があるからである。
【００３９】
開示した油圧システムに対し様々な修正と変更をなし得ることが、当業者には明白であろう。開示した油圧システムの説明と実施を考慮することにより、他の実施形態が当業者には明白であろう。説明及び例は、模範的なものに過ぎないと考えられ、真の範囲は、次の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって示されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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