![]() Hydraulic driving system and direction change-over valves
专利摘要:
公开号:WO1992009809A1 申请号:PCT/JP1991/001621 申请日:1991-11-26 公开日:1992-06-11 发明作者:Toichi Hirata;Genroku Sugiyama 申请人:Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.; IPC主号:F15B13-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 油圧駆動装置及び方向切換弁 技術分野 [0002] 本発明は油圧駆動装置及び方向切換弁に係わり、 特 に、 油圧シ ョベルなどの複数のァクチユエ一夕を有す る建設機械に備えられる油圧駆動装置及び方向切換弁 に関する。 [0003] 背景技術 [0004] 油圧シ ョベルなどの建設機械に備えられる油圧駆動 装置には、 油圧ポンプと、 この油圧ポ ンプから供給さ れる圧油によって駆動される複数の油圧ァクチユエ一 夕 と、 油圧ポンプから複数のァク チユエ一夕にそれぞ れ供給される圧油の流量を制御する複数の方向切換弁 とが設けられている。 [0005] と ころで、 この種の油圧駆動装置において、 主に省 エネの観点から、 油圧ポ ンプの吐出圧力を負荷圧力に 応答して制御する口一 ドセ ン シ ング制御が検討されて いる。 その一例と して、 G B 2, 1 9 5, 7 4 5 A、 [0006] D E 2 , 9 0 6, 6 7 0 A 1及び U S P 4, 9 3 9, 0 2 3等があり、 これら従来技術では、 上記口一 ドセ ン シ ング制御を行な うため、 油圧ポ ンプの吐出圧力が 複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力より も所定値だ け高く なるよう に油圧ポ ンプの吐出流量を制御するポ ンプ流量制御装置が設けられている。 また、 複数の方 向切換弁は、 各々、 ポンプポー ト、 ポンプポー ト と連 絡可能な圧力室、 圧力室と連絡可能なフ ィ ーダ通路、 フ ィ ーダ通路と連絡可能なァクチユエ一夕ポー ト、 ァ クチユエ一夕ポー ト と連絡可能なタ ンク ボー ト、 ボン プポー 卜 と圧力室との間に配置されるメ ータイ ンの可 変絞りおよび圧力室とフ ィ ーダ通路との間に配置され、 枏対する端部の一方に圧力室の圧力が与えられ、 他方 に複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力が与えられる 圧力補償弁を有している。 圧力捕償弁は、 上記のよう に相対する端部に圧力室の圧力と最大負荷圧力が与え られる こ とによ り、 複数のァクチユエ一夕が駆動され る複合操作を行なう と き、 最大負荷圧力に応答して圧 力室の圧力を制御してメ ータィ ンの可変絞り の前後差 圧を所定の値に保ち、 これにより全ての方向切換弁の メ ータィ ンの可変絞りの前後差圧を等し く し、 油圧ポ ンプからの流量を可変絞りの開口面積比に分流し、 所 望の複合操作を行なえるようにする。 [0007] また、 上記従来技術のう ち、 U S P 4 , 9 3 9 , 0 2 3 に記載の装置では、 方向切換弁の 1つは、 圧力捕 償弁とァクチユエ一夕ポー ト との間に配置され、 ァク チユエ一夕に供給される圧油の圧力を減じる減圧弁と、 固定絞り を介して負荷圧力を導出する負荷ライ ンと、 操作レバー装置からのパイ ロ ッ ト圧力によって リ リ ー フ設定圧力が調整され、 負荷ラ イ ンの圧力を制限する 比例圧カ リ リ ーフ弁とを更に備え、 負荷ライ ンの圧力 は減圧弁の設定部に作用 し、 比例圧カ リ リ ーフ弁の設 定圧力に応じて減圧弁の出力圧力を制御する構成とな つている。 [0008] しかしながら、 上記従来技術には以下のよ うな問題 点か'ある。 [0009] G B 2 , 1 9 5 , 7 4 5 A及び D E 2, 9 0 6, 6 7 0 A 1 に記載の油圧駆動装置においては、 ァクチュ エー夕を動かすために方向切換弁の操作レバーを操作 する と、 方向切換弁のメ ータイ ンの可変絞りの開口量 に見合う流量が瞬間的に出てしま う。 したがって、 操 作レバーを急に動かしたと きには、 ァク チユエ一夕は 急激に作動する こ とになる。 このこ とは、 慣性の大き な部材、 例えば油圧シ ョベルにあっては旋回体を駆動 する場合に問題を生じる。 すなわち、 方向切換弁の操 作レバーを急に操作する と流量が急激に増加するが、 旋回モータによって駆動される旋回体の慣性は大き く 、 そのため圧力は回路圧力の最大値を制限する リ リ ーフ 圧力まで達する。 このような場合、 従来技術にあって は圧力制御を行な う こ とができず、 慣性体である旋回 体の加速度が最大となり、 オペレータにシ ョ ッ ク を与 えてしま う。 このこ とは、 旋回のみならず、 走行ブー ム等の駆動においても多かれ少なかれ言える こ とであ る o [0010] また、 上述の油圧駆動装置にあっては、 油圧ポンプ の傾転が微小に変化する と、 この油圧ボンプから吐出 される流量が変化し、 その結果と してロー ドセ ンシン グ圧力すなわち最大負荷圧力も変化する。 そ して、 そ の変化量が大きいと、 再び油圧ポ ンプの吐出流量を大 き く 変化させる こ とになり、 このよ うな動作の く り返 しにより回路に発振を生じる こ とがある。 [0011] 一方、 U S P 4, 9 3 9, 0 2 3 に記載の従来技術 では、 旋回体の起動時にはパイ ロ ッ ト圧力に応じてァ クチユエ一夕に供給される圧油の圧力が減じ られ、 旋 回モータの急激な作動が防止される。 また、 油圧ボ ン プからの吐出流量に多少の変動があった場合でも、 操 作レバーの操作量が一定であれば比例圧カリ リ ーフ弁 の設定が一定で、 減圧弁の設定も一定であるから、 旋 回モータの負荷圧力は変動せず、 上記の吐出流量の多 少の変動に伴う ロー ドセ ンシング圧力の変化を抑制す る こ とができる。 しかしながら、 この従来技術には以 下の問題がある。 [0012] 上記旋回体の起動後、 旋回体が慣性回転を し始める と、 旋回モータの負荷圧力は低下する。 この負荷圧力 が減圧弁の設定圧力以下になる と、 もはや減圧弁は機 能しな く なる。 この場合、 上記のよ う に油圧ポンプか らの吐出流量に多少の変動があつ たと き、 前述した他 の従来技術と同様、 旋回モータの負荷圧力が変化し、 ロー ドセ ン シ ング圧力が変化し、 したがって回路に発 振を生じる こ とがある。 [0013] また、 一般に、 ァクチユエ一夕の駆動中に負荷圧力 が増加するよ う変化したと きは、 ァクチユエ一夕に供 給される流量が少な く なる とァク チユエ一夕の振動は 減衰され、 変化がなければ振動は継続し、 大になる と 発振する傾向にある。 U S P 4 , 9 3 9, 0 2 3 に記 載の従来技術では、 旋回モータの負荷圧力が減圧弁の 設定圧力以下になった状態では、 比例 リ リ ーフ弁は閉 じているので、 方向切換弁を通過する圧油で、 比例 リ リ ーフ弁を介してタ ンク に排出される ものはな く なる。 すなわち、 方向切換弁を通過する全ての圧油がァク チ ユエ一夕に供給される。 また、 固定絞り を通って負荷 ライ ンに至る圧油の流れもな く なるので、 負荷ラ イ ン の圧力は負荷圧力と同じとなり、 方向切換弁の前後差 圧は油圧ポンプのロ ー ドセ ンシ ング制御によ り通常の ごと く 一定に制御され、 方向切換弁の通過流量は一定 となる。 したがって、 上記のよ う にァクチユエ一夕の 駆動中に負荷圧力が増加するよ う変化したと き、 ァク チユエ一夕に供給される流量は変化しないので、 一度 負荷変動が起き る と減衰せず、 作業性を阻害する こ と がある。 [0014] 本発明の目的は、 分流性を維持しつつ圧力制御を実 現でき、 慣性体を駆動するァクチユエ一夕の急激な作 動を防止できる と共に、 ポンプ吐出流量、 負荷圧力の いずれが変動したとき も回路の振動を抑制できる建設 機械の油圧駆動装置及び方向切換弁を提供する こ と に [0015] 発明の開示 [0016] 上記目的を達成するため、 本発明によれば、 油圧供 給手段と ; この油圧供給手段から供耠される圧油によ つて駆動される複数のァクチユエ一夕 と ; 前記油圧供 給手段と複数のァクチユエ一夕との間にそれぞれ配置 され、 各々、 ポンプポー ト、 前記ポンプポー ト と連絡 可能な圧力室、 前記圧力室と連絡可能なフ ィ ーダ通路、 前記フィ ーダ通路と連絡可能なァクチユエ一夕ポー ト、 前記ァクチユエ一夕ポー ト と連絡可能な夕 ンク ポー ト、 前記ポンプポー ト と前記圧力室との間に配置されるメ 一タイ ンの第 1 の可変絞り、 および前記圧力室と前記 フィ ーダ通路との間に配置され、 相対する端部の一方 に前記圧力室の圧力が与えられ、 他方に前記複数のァ クチユエ一夕の最大負荷圧力が与えられる圧力捕償弁 を有する複数の方向切換弁と ; を備え ; 前記油圧供給 手段が、 油圧ポ ンプと、 前記油圧ポンプの吐出圧力が 前記複数のァク チユエ一夕の負荷圧力から得られる 口 一 ドセ ン シ ング圧力の最大圧力よ り も所定値だけ高く なるよ う に該油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ 流量制御手段とを有する建設機械の油圧駆動装置にお いて、 前記複数の方向切換弁の少な く と も 1 つは、 前 記フ ィ ーダ通路と前記夕 ンク ポー ト とを連絡する ブリ ー ド通路と、 このプリ ー ド通路に配置され、 前記メ ー タイ ンの第 1 の可変絞り と連動する第 2 の可変絞り と を有する こ とを特徴とする油圧駆動装置が提供される。 上記第 2 の可変絞り は、 好ま し く は、 第 1 の可変絞 りの開口面積が大き く なるに したがって、 開口面積が 小さ く なるよ う に設定されている。 [0017] このよ う に構成した本発明においては、 圧力捕償弁 を有する方向切換弁を各ァクチユエ一夕に対応させて 備える こ とから、 これらの方向切換弁のメ ー ンタイ ン の第 1 の可変絞りの前後差圧は全て等し く な り、 した がって各ァクチユエ一夕に供給される圧油の流量は該 当する可変絞り の開口面積比に分流され、 従前と同様 に複合操作を実施できる。 また、 慣性の大きい負荷が かかるァク チユエ一夕を駆動する と き、 フ ィ ーダ通路 内の圧油の一部がプリ一 ド通路及びこのプリ一 ド通路 に設けられた第 2 の可変絞りを介して適宜タ ンク に流 れる こ とから、 負荷圧力の上昇が抑えられ、 該当する 慣性体を駆動するァクチユエ一夕の急激な作動が防止 され、 当該慣性体を円滑に駆動する こ とができる。 また、 油圧供給手段からの吐出流量に多少の変動が あった場合でも、 プリ 一 ド通路によ り その吐出流量の 一部がタ ンクに戻されるので、 上記の吐出流量の変動 に伴う ロー ドセ ンシング圧力の変化が抑制され、 回路 の発振が防止される。 [0018] 更に、 ァクチユエ一夕の駆動中に負荷圧力が増加す るよ う変化したとき、 ポンプ流量制御手段により方向 切換弁の通過流量は一定となるよ う制御されるが、 負 荷圧力の上昇により ブリ ー ド通路を介してタ ンク に戻 される流量が増加するので、 ァクチユエ一夕へ供給さ れる流量は減少し、 ァクチユエ一夕の振動は減衰され る。 [0019] 好ま し く は、 前記方向切換弁は、 前記プリ一 ド通路 の前記フィ ーダ通路と第 2の可変絞り との間に配置さ れた第 3 の絞り と、 前記プリ ー ド通路における前記第 2の可変絞り と第 3 の絞り との間の圧力を前記口一 ド セ ンシング圧力と して導く 信号通路とを更に有する。 [0020] このよう に構成した本発明においては、 ァクチユエ [0021] —夕の負荷圧力が増加するよう変化したとき、 第 3 の 絞りの通過流量が増加し、 第 3 の絞りでの圧力降下が 増加する。 こ こで、 ポ ンプ制御手段は、 油圧ポ ンプの 吐出圧力がプリ一 ド通路における第 2の可変絞り と第 3の絞り との間の圧力よ り も所定値だけ高く なるよ う に油圧ポ ンプの吐出流量を制御するため、 メ ータイ ン の第 1 の可変絞りの前後差圧は減少する。 したがって、 方向切換弁の通過流量は減少し、 上述したブリ ー ド通 路を介してタ ンク に戻される流量の増加と、 この方向 切換弁の通過流量の減少とによ り ァクチユエ一夕へ供 給される流量は減少し、 ァクチユエ一夕の振動は減衰 される。 また、 第 3 の絞り を設ける こ とによ り、 プリ ー ド通路を介してタ ンク に戻される流量は減少し、 ェ ネルギロスが少な く なる。 [0022] また好ま し く は、 前記方向切換弁は、 前記フ ィ ーダ 通路の前記ブリ ー ド通路接続箇所と前記ァク チユエ一 夕ポー ト との間に配置されたロー ドチヱ ッ ク弁を更に 有する。 これによ り、 ァクチユエ一タポー トからの圧 油の逆流を確実に防止できる。 [0023] 更に好ま し く は、 前記方向切換弁は操作量に応じた ス ト ローク で移動するスプールを有し、 前記第 1 およ び第 2 の可変絞り は こ の同じスプール上に形成されて いる。 このよ う に同じスプールに第 1及び第 2 の可変 絞り を形成する こ と によ り、 簡単な構造で上記作用を 得る こ とができ る。 [0024] また、 上記目的を達成するため、 本発明によれば、 上記構成の方向切換弁が提供される。 図面の簡単な説明 第 1図は本発明の第 1の実施例による油圧駆動装置 の概略図である。 [0025] 第 2図は第 1図に示すポンプ制御装置の詳細を示す 図である。 [0026] 第 3図は第 1図に示す方向切換弁の構造を示す断面 図である。 [0027] 第 4図は第 1図及び第 3図に示すメ ータイ ンの可変 絞り とプリ ー ド通路の可変絞り との開口面積の関係を 示す図である。 [0028] 第 5図は第 3図に示す弁構造の変形例を示す断面図 [0029] — C、める。 [0030] 第 6図は本発明の第 2の実施例による油圧駆動装置 の概略図である。 [0031] 第 7図は第 6図に示す方向切換弁の構造を示す断面 図である。 [0032] 第 8図は第 7図に示す弁構造の変形例を示す図であ る o 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施例を図に基づいて説明する。 ま ず、 本発明の第 1の実施例を第 1図〜第 4図により説 明する。 [0033] 第 1図において、 本実施例の油圧駆動装置は、 例え ば油圧シ ョ ベルに備えられるものであり、 可変容量油 圧ポンプ 1及びこの油圧ポンプ 1 の容量を制御するポ ンプ制御装置 2 とからなる油圧供給装置 5 0 と、 旋回 モータ 3、 ブームシ リ ンダ 4、 及び図示しない左右走 行モータ、 アームシ リ ンダ、 ノ ケ ッ ト シ リ ンダ等の複 数のァク チユエ一夕 と、 油圧ポンプ 1 から旋回モータ 3、 ブームシ リ ンダ 4等のァクチユエ一夕に供給され る圧油の流れを制御する方向切換弁 5 , 6及び図示し ない方向切換弁を備えている。 [0034] 油圧供給装置 5 0のポンプ制御装置 2 は、 油圧ボン プ 1 の吐出圧力 P d と複数のァクチユエ一夕の最大負 荷圧力、 すなわちロー ドセ ン シ ング圧力 (後述) P L S との差圧 A P L S ( = P d - P L S ) が所定値となるよ う に油圧ポンプ 1 の吐出流量を制御する もので、 そのた めに、 第 2図に示すよ うに、 油圧ポンプ 1 の押しのけ 容積を制御する制御用ァクチユエ一夕 5 1 と、 制御用 ァクチユエ一夕 5 1 の駆動を制御する流量調整弁 5 2 とを備えている。 流量調整弁 5 2 は一端にポンプ吐出 圧力 P dが導かれる駆動部 5 2 a を備え、 他端にロ ー ドセ ン シ ング圧力 P L Sが導かれる駆動部 5 2 b と 目標 差圧設定用のばね 5 2 c とを有し、 差圧 A P L Sによる 力とばね 5 2 c の力とがバラ ンスするよ うに油圧ボン プ 1 の吐出流量を制御する。 [0035] また、 上述した方向切換弁 5, 6及び図示しない方 向切換弁は同一構造を有し、 例えば旋回モータ 3 の駆 動を制御する方向切換弁 5 は、 第 3図に示すよう に本 体を構成するプロ ッ ク 7 と、 このブロ ッ ク 7内に形成 されたボア 7 a を摺動するスプール 8 とを備えている。 プロ ッ ク 7の内部には、 ポンプポー ト 9 と、 ポンプポ 一 卜 9 に連絡可能な圧力室 1 0 と、 圧力室 1 0 に連絡 可能なフィ ーダ通路 1 1 と、 フ ィ ーダ通路 1 1 に連絡 可能なァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a , 1 2 b と、 ァク チユエ一夕ポー ト 1 2 a, 1 2 b に排出室 1 3 a, 1 3 bを介して連絡可能なタ ンクポー ト 1 3 とが形成さ れ、 ポンプポー ト 9 と圧力室 1 0 との間には、 スプー ル 8のラ ン ド 1 4 に設けられた複数のノ ツチからなる メ ータイ ンの可変絞り 1 5 a, 1 5 bが位置している。 可変絞り 1 5 a はスプール 8が図示右方向に動かされ たときに機能し、 可変絞り 1 5 b はスプール 8が図示 左方向に動かされたときに機能する。 圧力室 1 0 とフ ィ一ダ通路 1 1 との間には圧力捕償弁 1 6が配置され ており、 この圧力捕償弁 1 6の相対する端部の一方に は圧力室 1 0の圧力 P I が与えられ、 他方の端部には 複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力、 すなわちロー ドセ ンシング圧力 P LSが圧力捕償弁 1 6内に設けられ たチヱ ッ ク弁 1 7を介して与えられる。 [0036] この圧力捕償弁 1 6及び他のァクチユエ一夕に関連 して設けられた方向切換弁の圧力捕償弁の働きによ り、 旋回モータ 3 とブーム シ リ ンダ 4の複合駆動時、 ある いは他の複数のァクチユエ一夕を複合して動作させた 場合、 圧力室 1 0の圧力 P 1 は全ての方向切換弁にお いて等し く なる。 一方、 油圧ポンプ 1 に対して全ての 方向切換弁は並列に接続されているため、 ポ ンプポー ト 9の圧力は全て等しい。 したがって、 全ての方向切 換弁のメ ータイ ンの可変絞り 1 5 の前後の圧力は等し く 、 これらの可変絞り 1 5の通過流量は、 当該可変絞 り 1 5の開口面積比に分流される。 [0037] そ して、 方向切換弁 5 のフ ィ ーダ通路 1 1 及び排出 室 1 3 a , 1 3 b は、 スプール 8上に設けられるメ イ ンスプール部 1 9 の作動によってァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a , 1 2 bのいずれかに選択的に接続される。 すなわち、 スプール 8が図示右方向に移動したと きは、 フ ィ ーダ通路 1 1 はァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a に連 絡し、 ァク チユエ一夕ポー ト 1 2 b は排出室 1 3 b に 連絡する。 スプール 8が図示左方向に移動したと きは、 フ ィ ーダ通路 1 1 はァクチユエ一夕ポー ト 1 2 b に連 絡し、 ァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a は排出室 1 3 a に 連絡する。 他の方向切換弁のフ ィ ーダ通路、 排出通路 及びァクチユエ一夕ポー ト においても同様であ り、 こ れによ り上述のよ う に分流された圧油が各ァクチユエ 一夕ポー トを介して旋回モータ 3等に供給され、 旋回 モータ 3等からの圧油がタ ンク に戻され、 所望の複合 駆動を行な う こ とができ る。 また、 ブロ ッ ク 7及びスプール 8内には、 フィ ーダ 通路 1 1 とタ ンク ポー ト 1 3 b とを連絡可能なブリ一 ド通路 2 1が形成され、 スプール 8 には、 上述した可 変絞り 1 5 a, 1 5 b と連動し、 ブリ ー ド通路 2 1 中 に位置する別の可変絞り 2 2 a , 2 2 bが形成されて いる。 可変絞り 2 2 a は、 スプール 8が図示右方向に 移動したときに機能し、 可変絞り 2 2 b はスプール 8 が図示左方向に移動したと きに機能する。 そ して、 こ れら可変絞り 2 2 a , 2 2 b とメ ータィ ンの可変絞り 1 5 a , 1 5 b との開口面積の関係は、 第 4図に示す よう に、 スプールス ト ロークが大き く なり、 メ ータィ ンの可変絞り 1 5 a , 1 5 bの開口面積が大き く なる に従って、 別の可変絞り 2 2 a , 2 2 bの開口面積が 小さ く なるよ うに設定してある。 また、 圧力捕償弁 1 6に隣接して、 フ ィ ーダ通路 1 1 のブリ ー ド通路分岐 点とァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a, 1 2 b との間に、 ポンプポー ト 1 2 a または 1 2 bからの圧油の逆流を 防止する ロー ドチヱ ッ ク弁 2 3が配置されている。 [0038] フ ィ ーダ通路 1 1 は上記したチヱ ッ ク弁 1 7を介し て外部の信号管路 1 8 に接続され、 更に各方向切換弁 に共通の信号管路 2 0 に接続され、 この信号管路 2 0 が前述のポンプ制御装置 2 に至っている。 また、 信号 管路 2 0 は、 方向切換弁の中立時に圧方を解放するた め絞り 2 0 aを介してタ ンクに接続されている。 この 構成によ り、 前述したよう に圧力補償弁 1 6 の他方の 端部に複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力がロー ド セ ン シ ング圧力 P Uと して与え られる と共に、 当該口 一 ドセ ン シ ング圧力 P L Sがポンプ制御装置 2 に与えら れ、 ポンプ制御装置 2 は、 前述したいわゆる ロー ドセ ンシ ング制御と呼ばれる制御、 すなわちポンプ圧力 P dが最大負荷圧力 P L sに対して一定値だけ高く なるよ うに油圧ポンプ 1 の吐出流量を制御する。 [0039] 以上のよ う に構成した本実施例において、 複数の方 向切換弁、 例えば方向切換弁 5, 6 を操作したと き、 旋回モータ 3及びブームシ リ ンダー 4 に供給される流 量がメ ータイ ンの可変絞り 1 5 a または 1 5 b の開口 面積比に分流される こ とは前述した通りである。 すな わち、 方向切換弁 5 , 6を操作する と、 ポンプ制御装 置 2 によってポンプ圧力 P dがロー ドセ ンシ ング圧力 すなわち最大負荷圧力 P L Sより も所定値だけ高く なる よ う に油圧ポンプ 1 の吐出流量が制御される。 油圧ポ ンプ 1 から吐出された圧油は方向切換弁 5 , 6 のメ ー タイ ンの可変絞り 1 5 a または 1 5 b を通過し、 圧力 室 1 0 に導かれ、 更に、 圧力室 1 0から圧力補償弁 1 6を介してフ ィ ーダ通路 1 1 に導かれる。 圧力捕償弁 1 6の一方の端部には圧力室 1 0の圧力 P 1 が与えら れ、 他方の端部には最大負荷圧力 P L Sが与えられる。 これによ つ て、 全ての方向切換弁 5, 6 の圧力室 1 0 の圧力が等し く なり、 ァクチユエ一夕 3, 4に供給さ れる流量はメータイ ンの可変絞り 1 5 a または 1 5 b の開口面積比に分流される。 [0040] また、 例えば方向切換弁 5 のフ ィ ーダ通路 1 1 はブ リー ド通路 2 1 を介して排出室 1 3 b に連通可能にな つている。 このとき、 方向切換弁 5のスプール 8が第 3図の右方に変位している ときには可変絞り 2 2 a に より、 また左方に変位している ときには可変絞り 2 2 bにより ブリ ー ド通路 2 1 の絞り量が決まる。 一方、 ブリ一ド通路 2 1から圧力捕償弁 1 6内に設けられた チェ ック弁 1 7を介して信号管路 1 8 に負荷圧力信号 が導かれる。 また、 圧力室 1 0からプリ ー ド通路 2 1 に導かれた圧油はロー ドチェ ッ ク弁 2 3を介 してフ ィ ーダ通路 1 1 の下流側に導かれ、 スプール 8 の移動方 向に応じてァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a , 1 2 b のい ずれかに導かれ、 旋回モータ 3 に供給される。 [0041] こ こで、 更に、 慣性体である図示しない旋回体の駆 動を意図して方向切換弁 5 を操作し、 旋回モータ 3を 駆動する場合について考える。 なお、 以下の説明は、 旋回モータが高負荷側であるので、 旋回モータ 3 と方 向切換弁 4を駆動する複合操作においても同様に成り 立つ。 慣性体である旋回体の駆動を意図して旋回モ 一夕 3を駆動する場合、 油圧ポンプ 1 の吐出流量は、 ポンプポー ト 9の圧力 P d とブリ ー ド通路 2 1 の圧力 P 3 すなわち P L Sとの差圧が一定値になるよ う に制御 される。 この と き、 圧力捕償弁 1 6の背圧は、 ブリ ー ド通路 2 1の圧力 P 3 がかかるのみであるから、 圧力 室 1 0 とブリ ー ド通路 2 1 との間の圧力損失は圧力補 償弁 1 6に作用するばね 1 6 aの力による もののみと なり、 その値は無視できる程小さい。 すなわち、 ロ ー ドセ ンシング差圧 Δ P LS ( = P d— P LS) と してはメ 一タイ ンの可変絞り 1 5 aまたは 1 5 bによる圧力損 失が支配的とな り、 油圧ポンプ 1の吐出流量はこの可 変絞り 1 5 aまたは 1 5 bの開口面積に比例する。 そ して、 油圧ポンプ 1から吐出された圧油は、 圧力捕償 弁 1 6を経てブリ ー ド通路 2 1 に導かれるが、 このブ リ ― ド通路 2 1 に導かれた圧油の一部はプリ一 ド通路 2 1及び可変絞り 2 2 aまたは 2 2 bを経て排出室 1 3 a に導かれ、 更にタ ンク ポー ト 1 3を介してタ ンク に導かれる。 残りの圧油は、 上述のよ う にロー ドチェ ッ ク弁 2 3、 フ ィ ーダ通路 1 1、 ァクチユエ一夕ポー ト 1 2 a または 1 2 bを介して旋回モータ 3に供給さ れる。 このと き、 プリ ー ド通路 2 1内の可能最高圧力、 すなわちァクチユエ一夕ポー ト 1 2 aまたは 1 2 bを ブロ ッ ク したと きに何 K g · f / c m 2 まで圧力が上 昇し得るかについては、 メ ータィ ンの可変絞り 1 5 a または 1 5 bの開口面積と可変絞り 2 2 aまたは 2 2 bの開口面積のバラ ンスによ り決ま る。 このよ う に、 慣性体である旋回体の旋回を意図して 方向切換弁 5を切換える と き、 ブリ ー ド通路 2 1 に導 かれた圧油の一部が可変絞り 2 2 a または 2 2 bを介 してタ ンク ポー ト 1 3 に導かれて圧力 P 2 の上昇が規 制される と共に、 これらの可変絞り 2 2 a または 2 2 bの開口面積がメ ータイ ンの可変絞り 1 5 に連動して 変化し、 圧力制御を行なう こ とができる。 旋回モータ 3が回転し始め、 フ ィ ーダ通路 1 1内の圧油がァクチ ユエ一夕ポー ト 1 2 a または 1 2 bを介して旋回モー 夕 3 に流入する状態に至る と、 ァクチユエ一夕圧力 P 2 が減少し、 プリ ー ド圧力 P 3 が減少するので、 プリ 一 ド通路 2 1から可変絞り 2 2 a または 2 2 bを介し てタ ンク ポー ト 1 3 に流れる圧油の量は減少する。 以 上により、 旋回モータ 3 に過度の圧力上昇を抑えられ た圧油を供給でき、 図示しない旋回体を円滑に駆動で き、 オペレータに何らショ ッ クを与える こ とがない。 このよ う な動作は、 上述旋回体を駆動させる旋回モー 夕 3を作動させる場合に限らず、 図示しないブーム、 走行体を駆動させる場合も同様である。 [0042] また、 上述のよ うな動作が行なわれる間、 油圧ボン プ 1の吐出流量に多少の変動があった場合、 プリ ー ド 通路 2 1、 可変絞り 2 2 aまたは 2 2 bを介して一部 の圧油がタ ンク に戻される こ とから、 吐出流量の多少 の変動に伴う ロ ー ドセ ンシング圧力の変化が抑制され、 このよ う な吐出流量の多少の変動に伴う回路の発振が 防止される。 [0043] 更に、 ァクチユエ一夕、 例えば旋回モータ 3の駆動 中に負荷圧力が増加するよ う変化したと き、 ポンプ流 量制御装置 2によ り方向切換弁 5の通過流量は一定と なるよ う制御されるが、 負荷圧力の上昇によ り ブリ ー ド通路 2 1を介してタ ンク に戻される流量が増加し、 したがって、 旋回モータ 3へ供給される流量は減少し、 旋回モータ 3は振動せず安定に回転する。 [0044] また、 本実施例では、 方向切換弁の構造において、 同じスプール 8にメ ータィ ンの可変絞り 1 5 a , 1 5 b とプリ ー ド通路 2 1の可変絞り 2 2 a, 2 2 bを形 成したので、 弁構造が極めて簡単とな り、 方向切換弁 の製作コス トが低減される。 [0045] 上記実施例における方向切換弁の変形例を第 5図に よ り説明する。 第 5図において、 方向切換弁 5 Aのス プール 8 A内に、 上述した第 3図に示すフ ィ ーダ通路 1 1 に相当する フ ィ ーダ通路 l l A a , 1 1 A bが形 成され、 そのフ ィ ーダ通路 l l A a , l l A bにボ ン プポー ト 1 2 a , 1 2 bからの圧油の逆流を防止する ロー ドチェ ッ ク弁 2 3 A a , 2 3 A bが設置されてい る。 また、 ブロ ッ ク 7 A内にブリ ー ド通路 2 1 A、 排 出室 1 3 bの軸方向外側に位置するプリ一 ド室 2 1 A a、 ブリ ー ド通路 2 1 Aと プリ ー ド室 2 1 A aを連絡 するブリ ー ド捕助通路 2 1 A b及びプリ ー ド室 2 1 A a と排出室 1 3 b とを連絡可能なプリ一 ド捕助通路 2 1 A とが形成ざれ、 これら通路と室で上述した第 3 図に示すブリ ー ド通路 2 1 を構成している。 スプール 8 Aのプリ一 ド捕助通路 2 1 A c に隣接する部分には 可変絞り 2 2 A a , 2 2 A bが形成されている。 プリ 一 ド通路 2 1 Aはフィ ーダ通路の一部と しても機能し、 圧力捕償弁 1 6 Aを通った圧油はブリ ー ド通路 2 1 A を介してフィ ーダ通路 l l A a , l l A b に流入する。 チヱ ッ ク弁 1 7 A前述した第 3図に示すチヱ ッ ク弁 1 7 と同等のチェ ッ ク弁であるが、 プロ ッ ク 7 Aの外部 に設けてある。 このよ う に構成した方向切換弁 5 A も、 上述した第 3図に示す方向切換弁 5 と同等の動作を行 なう こ とができ る。 [0046] 本発明の第 2の実施例を第 6図及び第 7図によ り説 明する。 [0047] 第 6図において、 本実施例の油圧駆動装置は、 油圧 ポンプ 1 から旋回モー夕 3、 ブームシ リ ンダ 4等のァ クチユエ一夕に供給される圧油の流れを制御する方向 切換弁 5 B , 6 B及び図示しない方向切換弁を備えて いる。 これら方向切換弁は同一構造を有し、 例えば旋 回モータ 3 の駆動を制御する方向切換弁 5 B は、 第 7 図に示すよ うに、 ブロ ッ ク 7 B及びスプール 8 B内に 形成されたブリ ー ド通路 2 1 Bを有し、 ブロ ッ ク 7 B に形成されたブリ ー ド通路 2 1 B には固定絞り 3 0が 設けられている。 また、 固定絞り 3 0 の下流側のプリ 一 ド通路 2 1 B は信号通路 3 1 a を介 して外部の信号 管路 3 1 に連絡され、 信号管路 3 1 はチェ ッ ク弁 3 2 を介して共通の信号管路 2 0 に接続されている。 すな わち、 本実施例では、 固定絞り 3 0の下流側における ブリ ー ド通路 2 1 Bの圧力がロ ー ドセ ンシ ング圧力と してポンプ制御装置 2 に与えられる。 [0048] 一方、 フ ィ ーダ通路 1 1 はチヱ ッ ク弁 1 7 を介して 外部の共通の信号管路 3 3 に接続され、 圧力捕償弁 1 6の端部にはこの信号管路 3 3 に導かれた複数のァク チユエ一夕の最大負荷圧力 P Lm a xが与えられ、 これに よ り第 1 の実施例と同様に、 旋回モータ 3及びブーム シ リ ンダー 4 に供給される流量がメ ータイ ンの可変絞 り 1 5 a または 1 5 bの開口面積比に分流される。 以上のよ う に構成した本実施例において、 各ァク チ ユエ一夕 3, 4 に供給される圧油の流量は該当する可 変絞りの開口面積比に分流され、 円滑な複合操作を実 施できる こ と、 旋回モータ 3を駆動する と き負荷圧力 の上昇が抑えられ、 旋回モータ 3 の急激な作動を防止 し、 旋回体を円滑に駆動できる こ と、 及び油圧ポ ンプ 1 からの吐出流量に多少の変動があっ た場合でも、 ブ リ ー ド通路 2 1 Bの作用により ロー ドセ ン シ ング圧力 の変化が抑制され、 回路の発振が防止される こ とは第 1 の実施例と同じである。 [0049] また、 本実施例においては、 ァクチユエ一夕、 例え ば旋回モータ 3 の負荷圧力が増加するよ う変化したと き、 プリ一 ド通路 2 1 Bに設置した固定絞り 3 0 の通 過流量が増加し、 この固定絞り 3 0での圧力降下が増 加する。 また、 ポンプ制御装置 2 は、 油圧ポンプ 1 の 吐出圧力がプリ一 ド通路 2 1 B における可変絞り 2 2 a または 2 2 b と固定絞り 3 0 との間の圧力 P 2 よ り も一定値だけ高く なるよう に油圧ポンプ 1の吐出流量 を制御する。 このため、 負荷圧力の増加に伴ってメ ー タイ ンの可変絞り 1 5 a , 1 5 bの前後差圧は減少し、 方向切換弁 5 Bの通過流量は減少する。 したがって、 第 1 の実施例で述べたブリ ー ド通路 2 1 Bを介してタ ンクに戻される流量の増加と、 この方向切換弁 5 Bの 通過流量の減少とにより旋回モータ 3へ供給される流 量は減少し、 ァクチユエ一夕の振動は減衰される。 [0050] そ して、 本実施例では、 固定絞り 3 0 を設ける こ と により、 ブリ ー ド通路 2 1 Bを介してタ ンクに戻され る流量自体は減少するので、 エネルギロスが少な く な る効果もある。 [0051] 上記第 2の実施例における方向切換弁の変形例を第 8図により説明する。 本変形例は、 第 5図に示す弁構 造に第 2の実施例の考えを適用 したもので、 ブリ ー ド 捕助通路 2 1 A b に絞り 3 0 Cを配置し、 プリ ー ド室 2 1 A a が信号通路 3 1 a を介して外部の信号管路 3 1 に連絡され、 信号通路 3 1 はチェ ッ ク弁 3 2を介し て共通の信号管路 2 0 に接続されている。 また、 フ ィ —ダ通路の一部を成すプリ一 ド通路 2 1 Aは外部のチ エ ッ ク弁 1 7 Aを介して共通の信号管路 3 3 に接続さ れる。 この変形例によっても上述した第 7図に示す方 向切換弁 5 B と同等の動作を行な う こ とができる。 産業上の利用可能性 本発明の建設機械の油圧駆動装置は、 以上のよ う に 構成してある こ とから、 分流性を維持しつつ圧力制御 を実現でき、 これによ り慣性体を円滑に駆動できてォ ペレ一夕にシ ョ ッ クを与える こ とがな く 、 またポンプ 吐出流量の変動に伴う ロー ドセ ンシング圧の変化を抑 制でき、 このよ うなポンプ吐出流量の変動による回路 の発振を防止できる。 また、 ァクチユエ一夕の駆動中 に負荷圧力が増加するよう変化したと き、 回路の振動 は減衰し、 作業性を向上できる。
权利要求:
Claims請求の範囲 1 . 油圧供給手段(50) と ; この油圧供給手段から供給 される圧油によつて駆動される複数のァクチユエ一夕 (3, 4) と ; 前記油圧供給手段と複数のァクチユエ一夕 との間にそれぞれ配置され、 各々、 ポンプポー ト (9) 、 前記ポンプポー ト と連絡可能な圧力室( )、 前記圧力 室と連絡可能なフィ ーダ通路(11)、 前記フ ィ ーダ通路 と連絡可能なァクチユエ一夕ポー ト (12 a, ΠΙ 、 前記 ァクチユエ一夕ポー ト と連絡可能な夕 ンクポー ト (13)、 前記ポンプポー 卜 と前記圧力室との間に配置されるメ 一夕イ ンの第 1 の可変絞り (15 a, 15 b) 、 および前記圧 力室と前記フィ ーダ通路との間に配置され、 相対する 端部の一方に前記圧力室の圧力が与えられ、 他方に前 記複数のァクチユエ一夕の最大負荷圧力が与えられる 圧力捕償弁(16)を有する複数の方向切換弁(5, 6) と ; を備え ; 前記油圧供給手段が、 油圧ポンプ(1) と、 前 記油圧ポンプの吐出圧力が前記複数のァクチユエ一夕 の負荷圧力から得られるロ ー ドセ ンシング圧力の最大 圧力よ り も所定値だけ高く なるよ うに該油圧ポンプの 吐出流量を制御するポンプ流量制御手段(2) とを有す る建設機械の油圧駆動装置において、 前記複数の方向切換弁(5, 6) の少な く と も 1つは、 前記フィ ーダ通路(11) と前記タ ンク ポ一 ト (U) とを連 絡するブリ ー ド通路 (21) と、 このプリ ー ド通路に配置 され、 前記メ ータイ ンの第 1 の可変絞り (15 a, 15 b) と 連動する第 2の可変絞り (22 a, 22 b) とを有する こ とを 特徴とする油圧駆動装置。 2 . 請求項 1記載の油圧駆動装置において、 前記第 2 の可変絞り (22 a, 22 b) は、 前記第 1 の可変絞り (15 a, 1 5b) の開口面積が大き く なるに したがって、 開口面積 が小さ く なるよ うに設定されている こ とを特徴とする 油圧駆動装置。 3 . 請求項 1記載の油圧駆動装置において、 前記方向 切換弁(5 B)は、 前記ブリ ー ド通路 (21)の前記フ ィ ーダ 通路 (11) と第 2の可変絞り (22 a, 22 b) との間に配置さ れた第 3 の絞り (30) と、 前記ブリ ー ド通路における前 記第 2の可変絞り と第 3の絞り との間の圧力を前記口 ー ドセンシング圧力と して導く 信号通路 (31 a) とを更 に有する こ とを特徴とする油圧駆動装置。 4 . 請求項 1 または 3記載の油圧駆動装置において、 前記方向切換弁 (5) は、 前記フ ィ ーダ通路(11)の前記 プリ 一 ド通路接続箇所と前記ァクチユエ一夕ポー ト (1 2 a, 12b) との間に配置されたロー ドチェ ッ ク弁 (23)を 更に有する こ とを特徴とする油圧駆動装置。 5. 請求項 1 または 3記載の油圧駆動装置において、 前記方向切換弁 (5) は操作量に応じたス ト ローク で移 動するスプール (8) を有し、 前記第 1 および第 2の可 変絞り (15 a, 15b ;22 a, 22 b) はこの同じスプール上に形 成されている こ とを特徵とする油圧駆動装置。 6. ポンプポー ト (9) 、 前記ポンプポー ト と連絡可能 な圧力室(10)、 前記圧力室と連絡可能なフィ 一ダ通路 (ίί)、 前記フィ ーダ通路と連絡可能なァクチユエ一夕 ポー ト (12 a, 12 b) 、 前記ァクチユエ一夕ポー ト と連絡 可能な夕 ンクポー ト (13)、 前記ポンプポー ト と前記圧 力室との間に配置されるメ ータイ ンの第 1の可変絞り (15a, 15b) 、 および前記圧力室と前記フ ィ ーダ通路と の間に配置され、 相対する端部の一方に前記圧力室の 圧力が与えられ、 他方に前記複数のァクチユエ一夕の 最大負荷圧力が与えられる圧力捕償弁 (16)を有する方 向切換弁 (5) において、 前記フィ 一ダ通路(11)と前記タ ンク ポー ト (15) とを 連絡するプリ ー ド通路 (21) と、 このブリ ー ド通路に配 置され、 前記メ ータイ ンの第 1 の可変絞り (15 a, 15 b) と連動する第 2の可変絞り (22a, 22b) とを備える こ と を特徴とする方向切換弁。 7. 請求項 6記載の方向切換弁において、 前記第 2 の 可変絞り (22 a, 22 b) は、 前記第 1 の可変絞り (15 a, 15b ) の開口面積が大き く なるに したがって、 開口面積が 小さ く なるよ う に設定されている こ とを特徴とする方 向切換弁。 8 . 請求項 6記載の方向切換弁において、 前記ブリ ー ド通路 (21)の前記フ ィ ーダ通路 (11) と第 2 の可変絞り (22a, 22b) との間に配置された第 3の絞り (30) と、 前 記ブリ ー ド通路における前記第 2 の可変絞り と第 3の 絞り との間の圧力をロー ドセ ン シ ング圧力と して導く 信号通路 (31a) とを更に備える こ とを特徴とする方向 切換弁。 9 . 請求項 6または 8記載の方向切換弁において、 前 記第 1 および第 2 の可変絞り (15a, 15b; 22a, 22b) は操 作量に応じたス ト ロークで移動する同じスプール (8) 上に形成されている こ とを特徴とする方向切換弁。
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公开号 | 公开日 EP0516864B2|2001-12-12| DE69128882D1|1998-03-12| DE69128882T3|2002-04-25| DE69128882T2|1998-08-27| EP0516864B1|1998-02-04| KR960006358B1|1996-05-15| EP0516864A1|1992-12-09| EP0516864A4|1995-09-27| US5315826A|1994-05-31|
引用文献:
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