(57)【要約】【課題】油圧駆動装置（３）を制御する弁装置（１００）であって、油圧駆動装置（３）への供給とそこからの流出が別々に制御可能である装置を提供すること。【解決手段】油圧駆動装置（３）の速度と油圧の別々の制御を達成する。この目的のため、ポンプ・パイプ（１）が第１の制御弁（６）に連結され、第１の制御弁（６）はパイプを通して油圧駆動装置（３）の第１の作動連結部（４）および第２の作動連結部（５）に連結され、第１の作動連結部（４）は第２の制御弁（１５）に連結され、第２の作動連結部（５）は第３の制御弁（１６）に連結され、第２の制御弁（１５）および第３の制御弁（１６）はタンク（Ｔ）内に開いている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧駆動装置を制御する弁装置であって、油圧駆動装置への供給とそこからの流出が別々に制御可能であり、ポンプ・パイプ（１）が第１の制御弁（６）に連結され、第１の制御弁（６）がパイプを通して油圧駆動装置（３）の第１の作動連結部（４）と第２の作動連結部（５）に連結され、第１の作動連結部（４）が第２の制御弁（１５）に連結され、第２の作動連結部（５）が第３の制御弁（１６）に連結され、第２の制御弁（１５）と第３の制御弁（１６）がタンク（Ｔ）内に開くことを特徴とする装置。
【請求項２】
第１の制御弁（６）および／または第２の制御弁（１５）および／または第３の制御弁（１６）は、位置トランスミッタ（１３）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置（１００）。
【請求項３】
ポンプ・パイプ（１）および／またはタンク・パイプ（２）は圧力センサ（１２）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置（１００）。
【請求項４】
第１の作動連結部（４）および第２の作動連結部（５）は両方とも、圧力センサ（１０）を有することを特徴とする請求項１から３の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項５】
第４の制御弁（１４）は２つの作動連結部（４、５）の間に配置されることを特徴とする請求項１から４の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項６】
第４の制御弁（１４）は別個の制御弁または比例弁であることを特徴とする請求項５に記載の弁装置（１００）。
【請求項７】
制御弁（６、１４、１５、１６）は、直接および／または圧力制御によって、および／または方向制御によって調節可能であることを特徴とする請求項１から６の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項８】
制御弁（６）は３／３方向弁であることを特徴とする請求項１から７の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項９】
制御弁（１４、１５、１６）は２／２方向弁であることを特徴とする請求項１から８の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項１０】
各制御弁が、電磁石およびばねによって駆動されることを特徴とする請求項１から９の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項１１】
第１の逆流防止器（８）が第１の制御弁（６）と第１の作動連結部（４）の間に配置され、第２の逆流防止器（９）が第１の制御弁（６）と第２の作動連結部（５）の間に配置されることを特徴とする請求項１から１０の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項１２】
逆流防止器（８、９）は逆止弁であることを特徴とする請求項１１に記載の弁装置（１００）。
【請求項１３】
１つまたは複数の弁ブロック内に共に置かれることを特徴とする請求項１から１２の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項１４】
第２の制御弁（１５）、第３の制御弁（１６）、位置トランスミッタ（１３）が、１つのブロック（７）内に共に置かれることを特徴とする請求項１３に記載の弁装置（１００）。
【請求項１５】
弁装置は、制御弁（６、１４、１５、１６）を制御するように、流れを制御する少なくとも１つの電子装置（２００）を備えることを特徴とする請求項１から１４の一項に記載の弁装置（１００）。
【請求項１６】
請求項１から１５の一項に記載の弁装置（１００）を有することを特徴とする油圧駆動装置（３）。
【請求項１７】
回転モータまたは直動モータであることを特徴とする請求項１６に記載の油圧駆動装置（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧駆動装置を制御する弁装置であって、油圧駆動装置への供給とそこからの流出が別々に制御可能である弁装置に関する。さらに、本発明は弁装置で制御可能な油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な最新技術から、油圧駆動装置を制御する弁装置が知られており、油圧駆動装置への供給とそこからの流出を制御する制御開口部は互いに機械的または油圧的に連結されている。全ての負荷状況に対して、ある速度で油圧駆動装置を制御することができることはしばしば望ましい。油圧駆動装置への供給とそこからの流出を制御するための制御開口部が互いに連結されている弁装置では、油圧駆動装置の速度と油圧駆動装置に作用する負荷は方向が同じであり、供給が制御され、油圧駆動装置の速度が流出の制限により達成される。しかし、これはエネルギー効率にマイナスの影響を与える。油圧駆動装置への供給とそこからの流出を制御する連結された制御開口部を備える他の弁装置は、油圧駆動装置への供給とそこからの流出の双方を負荷とは別に制御することができるよう作られている。これらの弁装置は、供給と流出の間に所定の関係をもち、その結果エネルギー効率が悪くなる。油圧駆動装置の負荷方向により、このような弁装置内のキャビテーテョンを防ぐにはいくつかの弁を必要とし、これにより完全な弁装置を得ようとすると困難になり、高価になる。これらの問題を解決するため、ヨーロッパ特許第ＥＰ０８０９７３７Ｂ１号、米国特許第５，１３８，８３８号、米国特許第５，５６８，７５９号、米国特許第５，９６０，６３５号は、油圧駆動装置への供給とそこからの流出を別々に制御することができる弁装置を記載している。しかしこれらの解決法は、弁が動作していない場合に、作動連結での最小許容漏出に関して存在する重要な需要を満たしていない。速度と油圧駆動装置に作用する負荷が同じ方向に作用する動作モードでは、速度がポンプ圧力によって作動する供給パイプによって制御され、それによってエネルギー効率が悪くなる。米国特許第４，８４０，１１１号、米国特許第６，４６７，２６４号は、ポンプ・ライン内の圧力が高くなることを防ごうとするが、キャビテーションを防ぐように、負荷を小さくする場合にその解決法の提案はタンク・パイプ内の不必要な高圧力を必要とする。弁絞り損失により、タンク・パイプ内の高圧力の影響はまた、エネルギー効率が悪いことである。
【特許文献１】ヨーロッパ特許第ＥＰ０８０９７３７Ｂ１号
【特許文献２】米国特許第５，１３８，８３８号
【特許文献３】米国特許第５，５６８，７５９号
【特許文献４】米国特許第５，９６０，６３５号
【特許文献５】米国特許第４，８４０，１１１号
【特許文献６】米国特許第６，４６７，２６４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、油圧駆動装置の速度と油圧をそれぞれ別々に制御することができるように、冒頭で説明したような弁装置を改良する課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
冒頭で説明した弁装置は、本発明がポンプ・パイプを第１の制御弁に連結させ、第１の制御弁をパイプを通して油圧駆動装置の第１の作動連結部と第２の作動連結部に連結させ、第１の作動連結部を第２の制御弁に連結させ、第２の作動連結部を第３の制御弁に連結させ、第２の制御弁と第３の制御弁がタンクに開くことによってこの課題を解消する。
【０００５】
この弁装置では、油圧駆動装置の速度を油圧とは別に制御することができる。本発明による弁装置は、２つの基本的な制御可能性を提供する。第１の制御可能性としては、流出量と供給部での油圧が互いに別々に制御される。したがって、第３の制御弁を作動させると油圧駆動装置の速度が変化し、第１の制御弁を作動させると油圧が変化する。第２の可能性としては、供給と流出部での油圧は互いに別々に制御される。したがって、第１の制御弁を作動させると速度が設定され、第３の制御弁を作動させると油圧が設定される。速度と油圧が別々に変化することにより、キャビテーションが確実に防止され、エネルギー効率が確実に改善される。というのは、不必要に高い圧力は速度制御には必要なくなるからである。ここで、「ポンプ・パイプ」という用語は機能的に理解しなければならない。すなわち、ポンプ・パイプをポンプに直接連結する必要はない。また、ポンプとの直接連結、または別の圧力源との連結が可能である。
【０００６】
第１の制御弁および／または第２の制御弁および／または第３の制御弁が位置トランスミッタを備えているのが好ましい。さらに、ポンプ・パイプおよび／またはタンク・パイプは圧力センサを有することができ、第１の作動連結部と第２の作動連結部は両方とも圧力センサを有することができる。圧力センサにより、パイプ内と作動連結部で現時点において規定されている圧力を正確に測定することができる。位置トランスミッタでは、それぞれの弁位置、および流量を測定する対応する弁絞り開口部を測定することができる。したがって、互いに別々の油圧駆動装置の速度と油圧の正確な制御が可能である。
【０００７】
本発明の別の実施態様では、第４の制御弁が２つの作動連結部の間に配置されている。第４の制御弁は、別個の制御弁または比例弁であってもよい。このように、２つの作動連結部間の直接の流れを実現することができ、それによって制御弁の設計により、完全に開く、完全に閉じる、または中間領域で絞ることができる。
【０００８】
制御弁は直接および／または圧力制御によっておよび／または方向制御によって調節可能であることが好ましい。したがって、弁装置はある動作モードにプログラムされるのに非常に適している。制御弁が直接、圧力によって、または方向制御によって調節可能であるかどうかにより、第２の制御弁と第３の制御弁用の駆動装置は、２つの単方向性駆動装置または１つの双方向性駆動装置のいずれかであってもよい。
【０００９】
第１の制御弁は３／３方向弁であってもよく、また第２、第３、第４の制御弁は２／２方向弁であってもよい。このような方向性弁は標準的な部品であり、それによって弁装置を簡単かつ安価な方法で実現することができる。
【００１０】
各制御弁を電磁石やばねによって駆動することができる。したがって、作動していない場合、制御弁を好ましい静止位置に切り換えることができる。この好ましい静止位置では、例えば制御弁を閉じて、急激な電流故障により、油圧駆動装置によって上げられるまたは下げられる負荷が地面に落ちるのを防ぐ可能性がある。
【００１１】
第１の逆流防止器を第１の制御弁と第１の作動連結部の間に配置することができ、第２の逆流防止器を第１の制御弁と第２の作動連結部の間に配置することができ、逆流防止器は例えば逆止弁である。これらの逆流防止器の課題は、制御弁が作動していない場合に、油圧駆動装置の２つの作動連結部での望ましくない漏出流を防ぐことである。
【００１２】
弁装置の全体的な設計を単純化するため、弁装置を１つまたは複数の弁ブロック内に共に置くことが都合が好ましい。したがって、例えば第２の制御弁と第３の制御弁およびそれらと相互に動作する位置トランスミッタを単一のブロック内に共に配置することが有利である。このような連結では、逆流防止器をブロック内で採用することも好都合である。この場合、例えばシリンダ上に直接取り付けることができる、完全気密ユニットが得られる。
【００１３】
本発明の別の実施態様では、弁装置は流れを制御する少なくとも１つの電子装置を備えている。圧力センサ、特に作動連結部での圧力を測定する圧力センサから、流れを制御する電子ユニットは個別の実際の圧力を受ける。これらの２つの実際の圧力を互いに比較する。この比較に基づいて、制御される弁に連結された調節部材上を通過する、弁開口部の補正寸法が決まる。
【００１４】
この課題は、特許請求の範囲第１項から第１５項の１つに記載の弁装置を有するという冒頭で説明した油圧駆動装置で解決され、それによってその速度は油圧とは別に影響を受ける可能性がある。
【００１５】
有利には、油圧モータは回転モータまたは直動モータであってもよい。
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は弁装置１００を示す。この装置は、ポンプ・パイプ１と、タンク・パイプ２と、作動連結部４、５を備える油圧駆動装置３とを有する。第１の絞り可能制御弁６は、ポンプ・パイプ１から作動連結部４または５への流量を制御する。第２の絞り可能制御弁１５と第３の絞り可能制御弁１６は、油圧駆動装置３から作動連結部４、５を介してタンクＴ内に流れる流量を制御する。さらに、第４の制御弁１４が作動連結部４と５の間に配置されている。第１の逆止弁８と第２の逆止弁９は、第１の制御弁６と油圧駆動装置３の間で２つのパイプ内にそれぞれ配置されている。第１の圧力センサ１０と第２の圧力センサ１１は、作動連結部４、５での油圧を測定する。動作モードにしたがって、第３の圧力センサ１２がポンプ・パイプ１またはタンク・パイプ２内のいずれかに配置されている。しかし、変更することなくいくつかの動作モードを使用することができるように、ポンプ・パイプ１とタンク・パイプ２の両方に第３の圧力センサ１２を配置することも可能である。位置トランスミッタ１３が制御弁６、１５、１６に連結されている。
【００１８】
図２は、流れを測定し制御する、特に制御弁６、１６およびその他を制御する電子装置２００を示す。圧力センサ１１、１２は瞬時の実際の圧力を測定し、これを計算機２０１に渡す。計算器２０１で実圧力を予め設定した所望の圧力と比較して、この比較に基づき差動圧力を決める。この差動圧力と共に、流れに対して設定された所望の値Ｑrと弁定数κ、および弁位置Ｘrに基づく所望の弁開度Ａrが決まる。続いて、計算された値は調節部材２０２に渡され、動作モードによって、流量に対する所望の値に制御弁６または１６またはその他を設定する。多くの場合、調節部材はマイクロプロセッサの一部である。
【００１９】
上記弁装置１００や電子装置２００では、いくつかの多重動作モードが可能であり、これを以下に詳細に説明する。第１の動作モードでは、油圧流体はＰからＢおよびＡからＴまで流れる。この流れの方向では、２つの制御可能性がある。第１の制御可能性では、制御弁１４と１５が遮断される。流出と油圧は供給部で制御され、油圧駆動装置３の速度は制御弁１６を作動させることによって変わり、油圧駆動装置３での油圧は制御弁６を作動させることによって変わる。その目的で、圧力センサ１２はタンク・パイプ２に連結され、位置トランスミッタ１３は制御弁１６に連結されている。弁１６の開度の所望の値は、作動連結部５内で測定された油圧、タンク・パイプ２内で測定された油圧、制御弁１６の所望の流れ開度により、または油圧駆動装置３の所望の速度により計算される。この弁１６の弁位置の所望の値は、図２に示す方法で計算される。油圧駆動装置３の速度とそれに作用する負荷が反対側を向いている場合、制御弁６の弁位置は所望の圧力と作動連結部５での油圧測定によって制御される。別の方法では、制御弁６の弁位置を、所望の圧力と作動連結部４、５での測定油圧によって制御することができる。油圧駆動装置の速度と油圧駆動装置３に作用する負荷が同じ方向に作用する場合、制御弁６の弁位置は所望の圧力と作動連結部４での測定油圧によって制御される。別の方法では、制御弁６の弁位置を、所望の圧力と作動連結部４、５での測定油圧によって制御することができる。
【００２０】
第２の制御可能性では、流出部での供給量と油圧が制御され、油圧駆動装置３の速度は第１の制御弁６の作動により変わり、油圧駆動装置３での油圧は制御弁１６の作動により変わる。その目的で、圧力センサ１２がポンプ・パイプ１内に配置され、位置トランスミッタは制御弁６に連結される。制御弁６の弁開度の所望の値は、作動連結部４で規定する油圧、ポンプ・パイプ１内の圧力によって、および制御弁６を通る所望の流れまたは油圧駆動装置３の所望の速度によって計算される。また、計算は図２に示す図に基づいて行なわれる。速度と負荷が同じ方向に作用する場合と、反対の方向に作用する場合のどちらの場合でも、制御弁１６の開度は所望の圧力と作動連結部４での測定油圧に基づき設定される。
【００２１】
流れが反対方向、すなわちＰからＡに、かつＢからＴに流れるときも、速度と油圧の制御を同じ方法で行なうことができ、制御弁１５が制御弁１６の代わりに制御される。制御弁１４、１６は、両方の流れ方向に対して閉じている。
【００２２】
負荷Ｌを下げる場合に速度を制御する別の動作モードでは、第１の作動連結部４でキャビテーションの恐れがある。というのは、油圧駆動装置３の実際の全ての速度で、作動連結部５での流出量が作動連結部４での供給量よりも大きい可能性があるからである。そのとき、制御弁１４が開かれるか、絞られる。油圧駆動装置３の速度は、作動連結部４での供給量または作動連結部５での流出量によって制御され、シリンダの差動領域により供給量のうちの流出量の一部は再利用可能である。
【００２３】
上下させる場合の油圧駆動装置３の速度は、制御弁１４を絞ることにより、および制御弁６による作動連結部４での圧力変化により制御される。タンクＴに対する流れ方向は、２つの制御弁１５または１６の一方によって決まり、もう一方の制御弁１６または１５は閉じられたままである。この動作モードは、タンク・パイプ２内に配置された圧力センサ１２と、制御弁１５、１６に配置された位置トランスミッタ１３とを必要とする。制御弁１５、１６のどちらが開いているかまたは閉じているかに関わらず、また位置トランスミッタ１３が制御弁１５または１６上または制御弁６上に配置されているかどうかに関わらず、制御弁１４を常に使用することができる。
【００２４】
開いた制御弁１４による２つの作動連結部４と５の間の油圧連結はまた、負荷Ｌを上げる場合にの可能である。ここで、油圧流体は油圧駆動装置３の最も大きなチャンバに供給される。制御弁６は油圧駆動装置３への供給を制御する。この動作モードでは、圧力センサ１２がポンプ・パイプ１内に配置され、位置トランスミッタ１３が制御弁６上に配置される。非常に正確な速度制御で制御弁１４を絞ることができる。負荷が上げられると、弁６は動作を制御するまたは決める。圧力センサ１２がタンク・パイプ２内に配置され、位置トランスミッタ１３は制御弁１５および／または１６上に配置される。
【００２５】
例えば、ジャーク引動作が行なわれる動作モードでは、油圧流体が作動連結部５から油圧駆動装置３に流れ、その供給は制御弁６によって制御される。このような動作モードが、例えばトラクタの動作中、特にツール・バー、すなわち例えばプラウを担持するリフト装置を制御するときに起こる。ここで、制御弁１５は安全弁として働き、それによって作動連結部４での油圧が降下する。作動連結部４での油圧は一定の圧力レベルより下に降下し、油圧駆動装置３が反対の方向に移動して、流れがＰからＢかつＡからＴである動作モード、または作動連結部４、５が負荷を下げる間に互いに油圧連結される動作モードを選択する。
【００２６】
別の動作モードでは、２つの動作連結部がタンク・パイプ２に連結され、作動連結部４、５に圧力を生じさせないことが必要である。これは、制御弁１５と１６、制御弁１４と１５、または制御弁１４と１６を完全に開くことにより達成される。残りの弁をその後、閉じたままにする必要がある。
【００２７】
別の動作モードでは、作動連結部４、５での望ましくない漏出流が防止される。このような漏出流は、例えば油圧駆動装置３がある期間の間負荷を保持しなければならない場合には望ましくない。これは、逆流防止器８、９および閉じた制御弁６、１４、１５、１６によって達成される。
【００２８】
多数の応用可能性のこの比較的簡単な弁装置を既存の弁装置と比較すると、選択された動作モードにより、弁装置は最大１つまたは２つの位置トランスミッタおよび最大３つの圧力センサを必要とすると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】弁装置を示す図である。
【図２】流れを測定し、制御する電子装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ポンプ・パイプ、２  タンク・パイプ、３  油圧駆動装置、４  作動連結部、５  作動連結部、６  第１の絞り可能制御弁、８  第１の逆止弁、９  第２の逆止弁、１０  第１の圧力センサ、１１  第２の圧力センサ、１２  第３の圧力センサ、１３  位置トランスミッタ、１４  第４の制御弁、１５  第２の絞り可能制御弁、１６  第３の絞り可能制御弁、１００  弁装置、２００  電子装置、２０２  調節部材
【図１】
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【図２】
2005076891.tif 000004