(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が第１および第２ポートを有する第１および第２アクチュエータ（１４、１６）を動作させるための油圧システム（１０）において、
加圧作動液の供給源（１２）に接続するための一方のポートと、作動液タンク（１９）に接続するための他方のポートと、共通ポート（２８）とを有する主制御バルブ（２２）と；
前記主制御バルブの共通ポートを前記第１アクチュエータ（１４）の第１ポートに接続する双方向第１制御バルブ（３２）と；
前記主制御バルブの共通ポート（２８）を前記第２アクチュエータの第１ポートに接続する双方向第２制御バルブ（３６）と；
前記第１アクチュエータ（１４）の第２ポートと前記第２アクチュエータ（１６）の第２ポートの両方を加圧作動液の供給源（１２）に接続する第３制御バルブ（４２）と；
前記第１アクチュエータ（１４）の第２ポートと第２アクチュエータ（１６）の第２ポートの両方を作動液タンク（１９）に接続する第４制御バルブ（４４）と；
を備えることを特徴とする油圧システム（１０）。
【請求項２】
前記主制御バルブ（２２）は２位置３方向バルブであることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項３】
前記主制御バルブ（２２）は前記一方のポートが前記共通ポート（２８）に接続される第１位置と、前記他方のポートが前記共通ポートに接続される第２位置とを有することを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項４】
前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）は比例バルブであることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項５】
前記主制御バルブ（２２）が加圧作動液の供給源（１２）を前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第２および前記第４制御バルブ（３２、３６、４４）が開放され、前記第３制御バルブ（４２）が閉止される第１動作モードと；
前記主制御バルブ（２２）が作動液タンク（１９）を前記共通ポート（２８）に接続し、前記第１、前記第２、および前記第３制御バルブ（３２、３６、４４）が開放され、前記第４制御バルブ（４４）が閉止される第２動作モードと；
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項６】
前記第１および第２動作モードの少なくとも一方において、前記第１および第２制御バルブ（３２、３６）が流量を計量するために動作されることを特徴とする請求項５記載の油圧システム（１０）。
【請求項７】
前記第１動作モードにおいて、前記第４制御バルブ（４４）が流量を計測するために動作されることを特徴とする請求項５記載の油圧システム（１０）。
【請求項８】
前記第２動作モードにおいて、前記第３制御バルブ（４２）が通過する流量を計量するために動作されることを特徴とする請求項５記載の油圧システム（１０）。
【請求項９】
前記主制御バルブ（２２）が作動液タンク（１９）を前記共通ポート（２８）に接続し、前記第１、前記第２、前記第４制御バルブ（３２、３６、４４）が開放され、前記第３制御バルブ（４２）が閉止される動作モードをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１０】
前記第３バルブ（４２）および前記第４制御バルブ（４４）は双方向バルブであることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１１】
前記主制御バルブ（２２）が加圧作動液の供給源（１２）を前記共通ポート（２８）に接続し、前記第１、前記第２、前記第３制御バルブ（３２、３６、４２）が開放され、前記第４制御バルブ（４４）が閉止される第１動作モードと；
前記主制御バルブ（２２）が作動液タンク（１９）を前記共通ポートに接続し、前記第１、前記第２、前記第４制御バルブ（３２、３６、４４）が開放され、前記第３制御バルブ（４２）が閉止される第２動作モードと；
前記主制御バルブ（２２）が作動液タンク（１９）を前記共通ポート（２８）に接続し、前記第１、前記第２、前記第４制御バルブ（３２、３６、４４）が開放され、前記第３制御バルブ（４２）が閉止される動作フロートモードと；
をさらに備えることを特徴とする請求項１０記載の油圧システム（１０）。
【請求項１２】
前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）は電磁油圧比例パイロットバルブであることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１３】
前記油圧システムを作動液タンク（１９）に接続する比例戻りライン制御バルブ（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１４】
前記油圧システム（１０）を加圧作動液の供給源（１２）に接続するアンローダバルブ（５２）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１５】
前記主制御バルブ（２２）、前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）は電気的に動作されることを特徴とする請求項１記載の油圧システム（１０）。
【請求項１６】
前記主制御バルブ（２２）、前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）に動作可能に接続された電子制御装置（２４）をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の油圧システム（１０）。
【請求項１７】
各々が第１および第２ポートを有する第１および第２アクチュエータ（１４、１６）を動作させるための油圧システム（１０）において、
加圧作動液の供給源（１２）に接続するための流入ノード（２１）と；
作動液タンク（１９）に接続するための排出ノード（２９）と；
共通ポート（２８）を有し、前記流入ノード（２１）および前記排出ノード（２９）に接続される主制御バルブ（２２）であり、前記流入ノード（２１）が前記共通ポート（２８）に接続される第１位置と前記排出ノードが前記共通ノードに接続される第２位置を有する主制御バルブ（２２）と；
前記主制御バルブ（２２）の前記共通ポートと前記第１アクチュエータ（１４）の前記第１ポート間に接続された比例双方向第１制御バルブ（３２）と；
前記主制御バルブ（２２）の前記共通ポートと前記第２アクチュエータの前記第１ポート間に接続された比例双方向第２制御バルブ（３６）と；
前記流入ノード（２１）と、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第２ポートと前記第２アクチュエータの前記第２ポートの両方間に接続された比例第３制御バルブ（４２）と；
前記流入ノード（２１）と、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第２ポートと前記第２アクチュエータの前記第２ポートの両方間に接続された比例第４制御バルブ（４４）と；
を備えることを特徴とする油圧システム（１０）。
【請求項１８】
前記油圧システムを前記作動液タンク（１９）に選択的に接続する比例戻りライン制御バルブ（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項１７記載の油圧システム（１０）。
【請求項１９】
加圧作動液の供給源（１２）を前記排出ノード（２９）に選択的に接続するアンローダバルブ（５１）をさらに備えることを特徴とする請求項１７記載の油圧システム（１０）。
【請求項２０】
前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）は電磁油圧バルブであることを特徴とする請求項１７記載の油圧システム（１０）。
【請求項２１】
前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）はパイロットバルブであることを特徴とする請求項１７記載の油圧システム（１０）。
【請求項２２】
前記第３制御バルブ（４２）と前記第４制御バルブ（４４）は双方向バルブであることを特徴とする請求項１７記載の油圧システム（１０）。
【請求項２３】
各々が第１および第２ポートを有する第１および第２アクチュエータ（１４、１６）を動作させるための油圧システム（１０）において、
加圧作動液の供給源（１２）に接続するための流入ノード（２１）と；
作動液タンク（１９）に接続するための排出ノード（２９）と；
前記第１アクチュエータ（１４）の前記第２ポートと前記第２アクチュエータ（１６）の前記第２ポートの両方に接続される油圧ライン（４０）と；
共通ポート（２８）を有し、前記流入ノード（２１）および前記排出ノード（２９）に接続される主制御バルブであり、前記流入ノードが前記共通ポートに接続される第１位置と前記排出ノードが前記共通ポートに接続される第２位置を有する主制御バルブ（２２）と；
前記主制御バルブ（２２）の前記共通ポートを前記第１アクチュエータ（１４）の前記第１ポートに選択的に接続する電磁油圧比例双方向第１制御バルブ（３２）と；
前記主制御バルブ（２２）の前記共通ポートを前記第２アクチュエータ（１６）の前記第１ポートに選択的に接続する電磁油圧比例双方向第２制御バルブ（３６）と；
前記油圧ライン（４０）を前記流入ノード（２１）に選択的に接続する電磁油圧比例双方向第３制御バルブ（４２）と；
前記油圧ライン（４０）を前記排出ノード（２９）に選択的に接続する電磁油圧比例双方向第４制御バルブ（４４）と；
を備えることを特徴とする油圧システム（１０）。
【請求項２４】
前記排出ノード（２９）を前記作動液タンク（１９）に選択的に接続する比例戻りライン制御バルブ（３１）をさらに備えることを特徴とする請求項２３記載の油圧システム（１０）。
【請求項２５】
前記流入ノード（２１）を前記排出ノード（２９）に選択的に接続するアンローダバルブ（５１）をさらに備えることを特徴とする請求項２３記載の油圧システム（１０）。
【請求項２６】
前記第１制御バルブ（３２）、前記第２制御バルブ（３６）、前記第３制御バルブ（４２）、および前記第４制御バルブ（４４）はパイロットバルブであることを特徴とする請求項２３記載の油圧システム（１０）。
【請求項２７】
各々が第１および第２ポートを有する第１および第２アクチュエータ（１４、１６）を動作させるための油圧システム（１０）において、
第１制御室（１２８）を有し、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第１ポートを加圧作動液の供給源（１２）に接続するパイロット動作型第１制御バルブ（７４）と；
第２制御室（１２８）を有し、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第１ポートを作動液タンク（１９）に接続するパイロット動作型第２制御バルブ（７６）と；
第３制御室（１２８）を有し、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第２ポートを加圧作動液の供給源（１２）に接続するパイロット動作型第３制御バルブ（８２）と；
第４制御室（１２８）を有し、前記第１アクチュエータ（１４）の前記第２ポートを作動液タンク（１９）に接続するパイロット動作型第４制御バルブ（８４）と；
前記第１制御室の圧力に応答して、前記第２アクチュエータ（１６）の前記第１ポートを加圧作動液の供給源（１２）に接続する第１ポペットバルブ（９０）と；
前記第２制御室の圧力に応答して、前記第２アクチュエータ（１６）の前記第１ポートを前記作動液タンク（１９）に接続する第２ポペットバルブ（９２）と；
前記第３制御室の圧力に応答して、前記第２アクチュエータ（１６）の前記第２ポートを加圧作動液の供給源（１２）に接続する第３ポペットバルブ（９４）と；
前記第４制御室の圧力に応答して、前記第２アクチュエータ（１６）の前記第２ポートを前記作動液タンク（１９）に接続する第４ポペットバルブ（９６）と；
を備えることを特徴とする油圧システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械の部材を動作させるための油圧回路に関し、特に複数のアクチュエーターが部材を動作させるため調和して駆動される油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設および農業機械は複数の油圧バルブにより制御される、油圧シリンダやピストン構成のような、アクチュエータにより操作される複数の可動部材を備えている。このような装置内の手動油圧バルブから電気制御装置やソレノイドバルブの使用に移行しつつあるのが現在の傾向である。この型の制御は、装置中に配置された複数のアクチュエータに伸びる個別油圧ラインで複数の制御バルブを運転席に配置する必要がないので、油圧配管系統を単純化できる。複数の油圧供給および戻りラインのみが装置中に張り巡らされた状態で、制御バルブ類が複数のアクチュエータに配置できる。この技術の変遷により、コンピュータによる種種の機械機能の制御を容易にしている。
【０００３】
ポンプからアクチュエータへ作動液を加圧することにより、米国特許第５，８７８，６４７号に記載されているように、４個で１組の比例ソレノイドバルブにより制御される場合がある。オペレータが装置上の部材を移動したい場合、制御レバーが操作され、部材に付随するシリンダ用のソレノイドバルブを駆動する電気信号を発生させる。１つのソレノイドバルブは開放され、作動液をピストンの片側のシリンダ室に供給する。他のソレノイドバルブは流体がピストンの他方のシリンダ室から排出するように開放する。複数のソレノイドバルブが開放する程度を変化させることにより、付随するシリンダ室を出入りする流量が計量され、ピストンの移動速度を制御する。各組の一対のバルブはアクチュエータや関連する機械部材を一方向に移動させるために使用され、他の一対のバルブは他方向への動きを発生させる。
【０００４】
比較的重い負荷を動かす機械部材は典型的には並列に機能する複数のアクチュエータにより操作される。例えば、フロントエンドローダのブームは分離したピストンシリンダ構成により上昇および下降する一対のアームを持っている。この負荷は２個のアクチュエータ間に分離され、機械アセンブリは「分離アクチュエータ機構」と呼ばれ、フロントエンドローダの場合、「分離シリンダ機構」と呼ばれる。２つのシリンダは多くの場合ホースによりシリンダに接続された単一の制御バルブアセンブリにより制御された。ホースの破壊によりブームが下降するのを防止するため、安全バルブを各シリンダに取り付ける必要がある。代案として、４個の比例ソレノイドバルブの複数組が各シリンダに配置され、剛性な配管に接続される。このような構成でホースが破裂すると、バルブ類は閉じ、ブームが降下するのを防止する。しかしながら、この代替手段は単一のシリンダ機能と比べて２倍の数の制御バルブおよびその関連する規制事項を必要とした。
【０００５】
したがって、分離シリンダ機構を動作させる油圧バルブの数を減らして、油圧装置の機械部材の安全な制御を維持することの要望がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
油圧システムはフロントエンドローダの分離シリンダのような第１および第２アクチュエータを操作させるために設けられる。これらのアクチュエータの各々は第１および第２ポートを有する。油圧システムは加圧作動液の供給源に接続される一方のポートと作動液のタンクに接続される他方のポートと、共通ポートを有する主制御バルブを含んでいる。第１制御バルブは主制御バルブの共通ポートを第１アクチュエータの第１ポートに選択的に接続する。第２制御バルブは主制御バルブの共通ポートと第２アクチュエータの第１ポートとの間に接続される。第３制御バルブは第１アクチュエータの第２ポートと第２アクチュエータの第２ポートを加圧作動液の供給源に選択的に接続する。第４制御バルブは第１アクチュエータの第２ポートと第２アクチュエータの第２ポートを作動液タンクに選択的に接続する。
【０００７】
第１および第２アクチュエータを一方向に動作させるため、主制御バルブは加圧作動液の供給源を共通ポートに接続するように位置決めされ、第４制御バルブは第１および第２アクチュエータの第２ポートとタンク間に流体通路を形成するように開放される。第１および第２電磁油圧比例バルブは移動速度を制御するため第１および第２アクチュエータに流れる作動液を計量するように操作させる。第４制御バルブが開放される程度によりアクチュエータからの作動液の流量を計量する。
【０００８】
第１および第２アクチュエータを他の方向に動作させるため、主制御バルブはタンクを共通ポートに接続するように位置決めされ、第３制御バルブは第１および第２アクチュエータの第２ポートと加圧作動液供給源間に流体路を形成するように開放される。第３制御バルブが開放する程度により、第１および第２アクチュエータに流れる作動液量を計量するように開放され、第１および第２電磁油圧比例バルブはアクチュエータからの作動液を計量するように動作される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、油圧システム１０はポンプ１２により第１および第２油圧シリンダ１４と１６のような一対のアクチュエータに供給される加圧作動液の流量を制御する。ポンプ１２は流体を機械の他の油圧機能に供給する。各油圧シリンダはシリンダをヘッド室１３とロッド室１５に分割するピストン１７を持っている。ロッド１８はピストン１７を機械の部材に結合する。第１および第２油圧シリンダ１４および１６は機械部材を一体的に動かすためタンデム状に接続される。例えば、各シリンダは負荷バケットを上昇させる複数のブームアームの一つに接続されているピストンロッドを有するフロントエンドローダのフレームに回動可能に接続される。
【００１０】
油圧システム１０はアクチュエータシリンダ１４および１６からリザーバタンク１９に流れる作動液の流量を制御する。例示を容易にするため、タンク１９は流体をポンプ１２に供給する部分と、（図面の底部での）流体がシリンダから排出する他の部分との２つの部分に分割して示されるが、この概略図は単一のタンク構造に対応することは当業者により理解される。例示を容易にするため、分離された機能のための部分のみが示されているが、ポンプ１２とリザーバタンク１９が機械で他の機能を実施することが理解されるべきである。
【００１１】
ポンプ１２の出力は主として供給ライン２０により２位置３方向主制御バルブ２２と、４個の電磁油圧（ＥＨＰ）バルブ３２、３６、４２、４４からなるバルブアセンブリの流入ノード２１に接続される。具体的には、流入ノード２１はソレノイドにより操作される主制御バルブ２２に接続される。ソレノイドは油圧システム１０が配置されている機械のコンピュータ制御装置２４からの信号により励磁されると、主制御バルブ２２は流入ノード２１がバルブの共通ポートに接続される第１位置に配置される。ソレノイドが消磁状態になると、ばね２６が主制御バルブ２２を共通ポート２８がバルブアセンブリの排出ポート２９に接続される第２位置に正常に偏倚する。排出ノード２９は戻りライン３０および追加タンク戻りライン３１によりシステムタンク１９に接続される。第１圧力センサ３７は共通ポート２８の圧力に相当する電気信号を発生し、電気信号が入力として制御装置２４に対して入力される。
【００１２】
共通ポート２８は第１双方向電磁油圧比例バルブ３２を第１シリンダ１４のヘッド室のためのポートに接続される。典型的には、このＥＨＰバルブ３２は第１シリンダ１４に配置される。制御装置２４からの信号により、第１ＥＨＰバルブ３２は主制御バルブ２２の共通ポート２８と第１シリンダ１４のヘッド室１３と間の流量を計量する。第１ＥＨＰバルブ３２に流れる作動液流量の大きさは制御装置２４により印加される電流のレベルに依存する。第２圧力センサー３４は第１シリンダ１４のヘッド室１３の圧力に相当する電気信号を発生し、電流信号は入力として制御装置２４に入力される。主制御バルブ２２が正常位置にあるとき第１ＥＨＰバルブ３２の制御室の圧力を解放することにより、機械圧力リリーフバルブ３３は第１シリンダ１４のヘッド室の圧力が任意の閾値を超えると反応する。
【００１３】
図２は第１双方向電磁油圧比例バルブ３２と油圧システム１０に使用される他のＥＨＰバルブ３６、４２、４４の好ましい実施例の詳細を示している。他の型の電磁油圧非電気バルブを本発明にしたがって油圧回路に使用可能であることを理解すべきである。例示のバルブ１１０はバルブ本体１１２の縦長穿孔１１６内に搭載された円筒バルブカートリッジ１１４から構成される。バルブ本体１１２は縦長穿孔１１６と連通する横長第１ポート１１８を有する。第２ポート１２０はバルブ本体を通して伸び、縦長穿孔１１６の内部端部と連通する。バルブシート１２２は第１および第２ポート１１８と１２０間に形成される。
【００１４】
主バルブポペット１２４は第１および第２ポート間の作動液流量を選択的に制御するためバルブシート１２２に対して縦長穿孔１１６内を滑動する。中央穿孔１２６が主バルブポペット１２４内に形成され、第２ポート１２０の開口部から主バルブポペットの遠方側の制御室１２８の第２開口部に延在する。第１逆止バルブ１３４は流体がポペットの中央穿孔１２６から第２ポート１２０にのみ流れるのを可能にする。第２逆止バルブ１３７は通路内の流体がポペット穿孔１２６から第１ポート１１８の方向にのみ流れるように制限する。
【００１５】
主バルブポペット１２４内の穿孔１２６の第２開口部はパイロット開口部１４１が貫通して伸びる状態で弾性シート１２９により閉止される。弾性管状支柱１３２は弾性シート１２９を偏倚する。弾性シート１２９の反対側は管状支柱１３２により主バブルポペット１２４内に形成された制御室１２８およびパイロット通路１３５の圧力にさらされる。
【００１６】
バルブ本体１１２は制御室１２８と第２ポート１２０間に伸びる通路１５２内の第３逆止バルブ１５０を内蔵している。第３逆止バルブ１５０により、流体が第２ポート１２０から制御室１２８内にのみ流れるのを可能にする。第４逆止バルブ１５４は流体が第１ポート１１８から制御室１２８にのみ流れるように他の通路１５６に配置される。これらの２つの逆止バルブ１５２と１５６はそれぞれ流量制限オリフィス１５３および１５７を持っている。
【００１７】
主バルブポペット１２４の動きは電磁コイル１３９、電機子１４２、およびパイロットポペット１４４からなるソレノイド１３６により制御される。電機子１４２はカートリッジ１１４を貫通する穿孔１１６内に位置決めされ、第１ばね１４５は電機子から離間するように主バルブポペット１２４を偏倚する。パイロットポペット１４４は管状電機子１４２の穿孔１４６内に配置され、調整ねじ１６０に係合する第２ばね１４８により電機子内に偏倚される。
【００１８】
電磁コイル１３９の非通電状態において、第２ばね１４８は電機子１４２の端部１５２に対してパイロットポペット１４４に力を加え、電機子とパイロットポペットを主バルブポペット１２４に向けて押し付ける。これにより、パイロットポペット１４４の円錐先頭が弾性シート１２９とパイロット通路１３５内のパイロット開口部１４１に入り閉止し、制御室１２８と第２ポート１２０間に流体が通じるのを止める。
【００１９】
制御バルブ１１０は第１および第２ポート１１８と１２０間の作動液の流量を比例的に計量する。電流は電機子１４２をソレノイド１３６内に引きこみ、主バルブポペット１２４から離間させるように電磁界を発生させる。電流の振幅はバルブが開放する量およびバルブを通して流れる作動液の流量を決定する。
【００２０】
具体的には、第１ポート１１８の圧力が第２ポート１２０の圧力を超えると、より高い圧力が第４逆止バルブ１５４を介して制御室１２８に伝達される。電機子１４２が動くにつれて、パイロットポペット１４４のヘッド１６６はパイロット開口部１４１を開放する主バルブポペット１２４から強制的に離間される。この作用により、作動液が制御室１２８、パイロット通路１３５、第１逆止バルブ１３４を介して第１ポート１１８から第２ポート１２０に流れる。パイロット通路１３５を通過する作動液の流れは制御室１２８内の圧力を第２ポート１２０の圧力に減少させる。表面１５８に加えられる第１ポート１１８内のより高い圧力は第１および第２ポート１１８と１２０間に直接の連通を開くバルブシート１２２から離間するように主バルブポペット１２４を強制する。主バルブポペット１２４の動きは、平衡圧力がオリフィス１５７を介して流れる一定の流量とパイロット開口部１４１に対するパイロット開口部の有効オリフィスとにより主ポペット１２４間に確立するまで、継続する。このバルブ開口部のサイズと貫通する作動液の流量は電磁コイル１３９内の電流の大きさにより制御される電機子１４２とパイロットポペット１４４の位置により決定される。
【００２１】
第２ポート１２０内の圧力が第１ポート１１８内の圧力を超えると、第２ポートから第１ポートに流れる比例流量はソレノイド１３６を活性化することにより得られる。この場合、より高い第２ポート圧力は第３逆止バルブ１５４を介して制御室１２８に伝達され、パイロットポペット１４４がパイロットシート１２９から離間するように動くと、流体が制御室、パイロット通路１３５、第２逆止バルブ１３７から第１ポート１１８に流れる。これにより、主バルブポペット１２４が底部表面に作用するより高い圧力により開口する。
【００２２】
図１を再度参照すると、第２ＥＨＰバルブ３６は主制御バルブ２２の制御ポート２８を第２シリンダ１６のヘッド室１３のポートに結合する。典型的には、この第２ＥＨＰバルブ３６は第２シリンダ１６に配置される。制御装置２４から個別の複数の電気信号は第２ＥＨＰバルブ３６の動作および通過する作動液の量を制御する。第２リリーフバルブ３８は、第２シリンダ１６のヘッド室に過大な圧力が出現する場合、第２ＥＨＰバルブ３６を開放するように設けられる。第１および第２リリーフバルブ３３および３８のための圧力基準ラインがタンク戻りライン２９に接続可能であり、または、主制御バルブ２２の共通ポート２８の代りにタンク１９に直接接続可能であることに注目すべきである。
【００２３】
第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６は典型的には２つのシリンダ１４と１６に近接して配置されることに注目すべきである。実際には、第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６は好ましくは、比較的耐破壊(burst-proof)接続を形成するように剛性なチューブを使用して、シリンダに直接搭載される。すでに注目されたように、シリンダ類に作用する重力は各シリンダのヘッド室から作動液を強制に排出するように図１に示される向きで、シリンダを下方向に押し下げる傾向がある。したがって、油圧ホースが第１、第２、または第３センサ３７、３４または３５により監視された圧力により示されるように油圧システム１０内のどこかで破損した場合、第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６はが閉止され、シリンダ１４および１６により維持された負荷を保持する。
【００２４】
第１および第２シリンダ１４および１６の各ロッド室１５のポートは第３および第４ＥＨＰバルブ４２および４４に伸びる共通油圧ライン４０に接続される。第３圧力センサ３５はロッド室１５の圧力を示す電気信号を発生し、この電気信号は入力として制御装置２４に入力される。第３ＥＨＰバルブ４２は油圧ライン４０を流入ノード２１を介してポンプ１２の出力部に接続する。第４ＥＨＰバルブ４４は排出ノード２９を介してシリンダ１４および１６のロッド室からタンク戻りライン３０に油圧ライン４０を接続する。これらのＥＨＰバルブ４２と４４は、後述されるように、制御装置２４からの個別の電気信号により動作される。
【００２５】
油圧シリンダ１４と１６の動きの方向は第３および第４ＥＨＰバルブ４２と４４の一方が開く主制御バルブ２２の位置により決定される。第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６の動作により主制御バルブ２２と２つのシリンダ１４と１６間の流量を計量する。８個のＥＨＰバルブが一対の分離油圧シリンダの動作を制御するために以前使用されていたが、本発明の油圧システム１０では５個のバルブと、４個の双方向ＥＨＰバルブ３２、３６、４２および４４と、１個の２位置３方向主制御バルブ２２のみを採用すれば足りる。
【００２６】
さらに、このバルブアセンブリは図３の一覧表により示された複数の動作モードを有する。最初の２つはロッドがシリンダから伸張・後退する従来のモードである。この正常伸張モードにおいて、主制御バルブ２２は励磁されるので、流体供給ライン２０がバルブの共通ポート２８および第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６に接続される。制御装置２４は両シリンダ１４と１６のヘッド室１３に対する作動液流量を計量するため第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６を励磁する。このモードが生じている間、制御装置２４は第２圧力センサ３４からの信号により示される圧力を監視する。同時に、第４ＥＨＰバルブ４４はシリンダ１４および１６のロッド室１５をタンク戻りライン３０に接続するために励磁されるので、ロッド１８がシリンダから遠方に伸張するにつれて、ロッド室から強制された流体がタンク戻りライン３０に流れる。第４ＥＨＰバルブ４４は戻り流量を計測するために制御装置２４により動作される。この正常伸張モードにおいて、第３ＥＨＰバルブ４２は閉止状態に維持される。制御装置２４は第３圧力センサ３５からの信号により示されるロッド室圧力を監視する。
【００２７】
正常後退モードにおいて、第３ＥＨＰバルブ４２は流入ノードのポンプ１２から油圧シリンダ１４および１６のロッド室１５に受け入れられた流量を計量するために制御装置２４により励磁される。主制御バルブ２２はこのモードで消磁され、共通ポート２８がタンク戻りライン３０に接続されるばね２６により位置決めされる。したがって、制御装置２４による第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６の動作によりシリンダ１４および１６のヘッド室１３から主制御バルブ２２を介してタンク１９に流れる流量を計量する。これにより、ピストン１７がロッド１８を第１および第２シリンダ１４および１６に後退させる。
【００２８】
もし油圧システム１０が正常伸張／後退モードでのみ動作する場合は、主制御バルブ２２は図３に示される単方向２位置バルブにより代替可能である。図１または図３に示される主制御バルブ２２はパイロット動作型バルブである。
【００２９】
図１および図３を参照すると、油圧システム１０は３方向主制御バルブ２２がポンプ供給ライン２０をポート２８に接続するように励磁される駆動再生伸張動作モードを有する。制御装置２４は供給ラインから２つのシリンダ１４および１６のヘッド室に流れる流量を計量するために第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６を動作する。しかしながら、正常伸張モードと異なり、駆動再生伸張モードは第４ＥＨＰバルブ４４の閉止状態を維持するので、シリンダ１４および１６から強制された流体はタンク戻りライン３０に流れない。その代わり、制御装置２４がシリンダロッド室から流体がポンプ１２から供給される流体と合流する流入ノード２１に流れる流量を計量する第３ＥＨＰバルブ４２を動作させる。シリンダ１４および１６のロッド室１５から排出される流体は再循環され、シリンダヘッド室１３を満たすために使用される。ロッド室１５はヘッド室より小さいので、より大容量のヘッド室を満たすために要求される追加の流量がポンプ１２により供給される。同様に、任意のシリンダ速度を与えるためにポンプ１２から供給される要求流量は大幅に減少する。
【００３０】
流体がシリンダ１４および１６のロッド室とヘッド室間を自由に流れる標準フロートモードが得られる。このモードを実行するためのある型の油圧システムは、励磁されると、タンク１９とバルブアセンブリの排出ノード２９間を完全に分離しまたは比例的に分離状態を計量するタンク戻りラインバルブ３１の追加を要求する。タンク戻りラインバルブ３１は図２に示されるようなＥＨＰバルブである。タンクとの分離状態にあると、主制御バルブ２２のソレノイドは消磁されるので、その共通ポート２８はバルブアセンブリの排出ノード２９に接続される。このとき、第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６はシリンダ１４および１６のヘッド室からの流路を与えるために開放される。第４ＥＨＰバルブ４４は制御装置２８により開放されるので、シリンダロッド室はバルブアセンブリ排出ノード２９に接続される。シリンダ１４および１６に作用する負荷力の方向に依存して、流体をヘッド室１３とロッド室１５間に流すことが可能である。タンク戻りラインバルブ３１が必要とされるので、もしシリンダが伸張中、このモードにおいて、ヘッド室１３のキャビテーションを防止するために戻り流体がポンプやシステムの他の機能から転送される。タンク戻りラインバルブ３１の目的は排出ノード２９とタンク１９間のライン内を制限することにある。さらに、もしヘッド室内のキャビテーションが許容可能であると、フロートモードための代替手段は必要とされない。
【００３１】
続いて図１および図３を参照すると、シリンダの負荷に作用する力がヘッド室１３から流体を強制排出する傾向にある場合、非駆動再生後退モードが利用可能である。この状態で、シリンダヘッド室１３から消磁された３方向バルブ２２に流れる流量を計量するために第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６を動作させることによりポンプ１２から油圧を供給しない制御された方法で、ロッド１８を後退可能であるので、流体がバルブアセンブリの排出ノード２９に流れる。第４ＥＨＰバルブ４４は制御装置２４により開放される。典型的な機械において、排出ノード２９はタンク戻りライン３０を形成する比較的長い油圧ホースによりタンク１９に接続される。長いホースの流れに対する抵抗により、排出ノード２９の流体は最小の抵抗を有する通路として第４ＥＨＰバルブ４４の方向に流れる傾向にある。このように、第４ＥＨＰバルブ４４を開放することにより、シリンダヘッド室１３から排出されている流体がシリンダ１４および１６のロッド室に流れる。より小容量のロッド室を満たすために要求される流量を超えてヘッド室から排出される過剰流量がタンク戻りライン３０を介してタンク１９に流れる。タンク戻りライン３０が比較的低抵抗の通路である用途において、制御装置２４は比例タンク戻りバルブ３１の動作を介して流れるラインの流量を計量できる。
【００３２】
図５は固定容量形ポンプ１２、およびバルブアセンブリのポンプ供給ライン２０と排出ノード２９間のアンローダバルブ５２とを有する第２油圧システム５０を示している。本発明のこの実施例はシリンダ１４および１６に作用する重力や他の力がロッド１８を伸長する傾向がある場合、流体を非駆動再生伸張モード可能にするロッド室１５から強制的に排出する傾向にあることを利用することができる。ロッド室１５からの流体は第４ＥＨＰバルブ４４を介してバルブアセンブリの出力ノード２９に対して計量される。この第３ＥＨＰバルブ４２が消磁されて閉止モードになると、タンク戻りバルブ３１は比例的に制御される。３方向主制御バルブ２２も消磁状態に維持され、排出ノード２９を共通ポート２８および第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６に接続する。これらのバルブ３２および３６はシリンダ１４および１６のヘッド室１３に流れる作動液の流量を計量するため制御装置２４により動作される。ヘッド室１３はロッド室から排出される流体量より大きい容量を要求するので、アンローダバルブ５２を介して流れるバイパス流または他の機能からの戻り流体はタンク戻りバルブ３１の比例閉止により加圧される。
【００３３】
図１を再度参照すると、部分的駆動計量伸張モードでは第２圧力センサ３４からの信号が容量とポンプの出力圧力を制御する場合に制御装置２４により使用される可変容量形ポンプ１２を利用することができる。このモードにおいて、流入ノード２１をバルブの共通ポート２８を接続し、加圧流体を第１および第２ＥＨＰバルブ３２および３６に供給する３方向主制御バルブ２２が励磁される。第１および第２ＥＨＰバブル３２および３６は２個のシリンダ１４および１６の各ヘッド室に流れる流量を計量するため制御装置により動作される。この動作によりシリンダのロッド室１５から油圧ライン４０に流体を強制的に流す。制御装置２４はロッド室から流体が可変容量形ポンプ１２から流れる流体に加えられる流入ノード２１に流れる流量を計量するため第３ＥＨＰバルブ４２を動作する。ロッドをシリンダ１４および１６から伸張するために必要な圧力を維持するためポンプ１２の容量を調整することにより、制御装置２４は第２センサ３４からの圧力信号に応答する。この動作によりより大きいヘッド室を拡張するために必要とされる流量差が供給される。
【００３４】
図６において、本発明の他の実施例は図１に示される実施例に類似しており、同一部品には同一参照番号が与えられている。第２電磁油圧比例バルブ３６は第２アクチュエータ１６のヘッド室１３を主制御バルブ２２の共通ポート２８に接続するシャドウポペットバルブ６０により置換される。このポペットは第１ＥＨＰバルブの主ポペット１２４が動作するのと同様な方法で第１ＥＨＰバルブ３２の制御室１２８の圧力に応答して、動作する。ポペットバルブ６０は第１ＥＨＰバルブ３２の主ポペット１２４と調和して開閉する。バルブ３２および６０は制御装置２４により第１ＥＨＰバルブ３２の動作に応答して比例量だけ開放する。したがって、制御バルブ３２および６０は共通ポート２８と各アクチュエータ１４および１６のヘッド室間に同様な作動液の計量を提供する。
【００３５】
図７は少ない数量の電磁油圧バルブを有する分離アクチュエータを制御するためのシステム７０の他の実施例を図示している。この油圧システム７０において、流体はポンプ７１によりタンク７２から排出され、供給ライン７３に供給される。パイロット動作型第１制御バルブ７４は加圧流体を供給ライン７３から第１アクチュエータ７８の第１ポート７５に接続する。この第１ポート７５は第１アクチュエータ７８のヘッド室と関連し、パイロット動作型第２制御バルブ７６によりタンク７２に選択的に接続される。パイロット動作型第３制御バルブ８２はポンプ７１の出力部を第１アクチュエータ７８のロッド室のための第２ポート７７に接続する。パイロット動作型第４制御バルブ８４が第２ポート７７をシステムタンク７２に選択的に接続する。第１、第２、第３、および第４制御バルブ７４、７６、８２および８４は図２に示されるものと同様な構造を有する。
【００３６】
パイロット動作型第１制御バルブ７４の制御室１２８の圧力はポンプ７１から第２アクチュエータ８０の第１ポート７９に流れる加圧流体の流れを制御する第１ポペットバルブ９０を動作させるために加えられる。第１ポート７９は第２アクチュエータ８０のヘッド室と関連している。パイロット動作型第２制御バルブ７６の制御室は動作時に第２アクチュエータ８０の第１ポート７９をタンク７２に接続する第２ポペットバルブ９２を動作させるように設けられる。パイロット動作型第３制御バルブ８２の制御室１２８は開放時ポンプ７１と第２アクチュエータ８０の第２ポート８１間に流路を設ける第３パイロットバルブ９４を動作させるように接続される。同様に、パイロット動作型第４制御バルブ８４の制御室１２８の圧力は開放時第２アクチュエータ８０の第２ポート８１とタンク７２との間に通路を設ける第４ポペットバルブ９６を動作させるように加えられる。
【００３７】
制御装置８６により動作されると、パイロット動作型第１制御バルブ７４はポンプ７１から第１アクチュエータ７８のヘッド室に加圧流体を案内するように開放する。第１制御バルブ７４の制御室１２８の圧力により、第１ポペットバルブ９０を対応する量だけ開放させる。これにより、第２アクチュエータ８０のヘッド室を流体供給ライン７３に接続させる。第１制御バルブ７４と第１ポペットバルブ９０はこれらのピストンを上昇させる傾向にある両アクチュエータ７８および８０のヘッド室に対する加圧流体を計量する。
【００３８】
このとき、制御装置８６は第１アクチュエータ７８の第２ポート７７をタンク７２に結合するパイロット動作型第４制御バルブ８４を動作し、アクチュエータのロッド室内の流体をタンクに排出させる。パイロット動作型第４制御バルブ８４の制御室の圧力により、第２アクチュエータ８０の第２ポート８１とタンク７２間に通路を形成する第４ポペットバルブ９６のシャドウ開口部を発生する。第１および第４ポペットバルブ９０および９６と共に、第１および第４制御バルブ７４および８４の上記組み合わせ動作により２つのアクチュエータ７８および８０内のピストンを上昇させる。
【００３９】
第１アクチュエータ７８のヘッド室からの流体をタンク７２に排出される通路を形成するため制御装置８６がパイロット動作型第２制御バルブ７６を開放するとき、ピストンは下降する。第２制御バルブ７６の制御室１２８の圧力により第２ポペットバルブ９２を対応する量だけ開放させる。第２ポペットバルブ９２の開口部は第２アクチュエータ８０のヘッド室内の流体がタンク７２に流れるのを可能にする。この動作中、パイロット動作型第３制御バルブ８２はポンプ７１から第１アクチュエータ７８のロッド室に流れる加圧作動液を計量するために動作される。この動作により、第２アクチュエータ８０の第２ポート８１に流れる加圧流体を計量する第３ポペットバルブ９４のシャドウ動作を実行する。
【００４０】
上述の且つ図３に示されるすべての計量モードは図７に示される分離アクチュエータシステム７０で利用可能である。この実施例は２個のアクチュエータを制御するため４個の電磁油圧バルブのみを使用し、双方向に負荷を保持でき、且つ単に２つの作用ポート圧力センサ９８および９９を要求する利点を有している。
【００４１】
前述の記載は主に本発明の好ましい実施例に指向されている。いくつかの配慮が本発明の範囲内で種々の変形例に対してなされたが、当業者は本発明の実施例の開示から明らかである更なる変形例を実現できることが予期される。したがって、本発明の範囲は上記の記載により限定されることなく特許請求の範囲により決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による油圧回路の概略図である。
【図２】図２は本発明による双方向ソレノイド動作型パイロットバルブの断面図である。
【図３】図３は油圧回路の異なる動作モード用の図１に示される複数のバルブの状態を示す一覧表である。
【図４】図４は図１の油圧回路で使用される変形バルブを示す図である。
【図５】図５は本発明による他の油圧回路の概略図である。
【図６】図６はシャドウポペットバルブにより置換された複数の電磁油圧制御バルブの一例を有する図１に示された回路と類似の油圧回路の概略図である。
【図７】図７は４個の電磁油圧制御バルブとシャドウポペットバルブを採用している他の油圧回路の概略図である。
【符号の説明】
１０      油圧システム
１２      ポンプ
１３    ヘッド室
１４、１６    油圧シリンダ
１５    ロッド室
１７    ピストン
１９    リザーバタンク
２０    供給ライン
２１    流入ノード
２２    主制御バルブ
２４    制御装置
２６    ばね
２８    共通ポート
２９    排出ノード
３２、３６、４２、４４    電磁油圧比例（ＥＨＰ）バルブ
３３    リリーフバルブ
３４、３７    圧力センサ
１１０    バルブ
１１２    本体
１１４    円筒バルブカートリッジ
１１６    縦長穿孔
１１８    横長ポート
１２２    バルブシート
１２４    主バルブポペット
１２６    中央穿孔
１２８    制御室
１３５    パイロット通路
１３６    ソレノイド
１４２    電機子
１４４    パイロットポペット
１５０    逆止バルブ
１５７    オリフィス
１６０    調整ねじ
【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】
0003819857.tif 000006
【図６】
0003819857.tif 000007
【図７】
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