(57)【要約】      （修正有）【課題】複動式スプールバルブ、並びに、バルブを駆動するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】本発明のバルブは、円錐状バルブ部７４，７６及び消散ディスク部７８，９０を有する軸方向に移動可能なスプール３０と、スプールが存在するバルブキャビティ６９を形成するバルブハウジング２８と、バルブハウジング内の第１のポート部と、ハウジングによって形成されるランド部８０，９４と、ハウジング内の幅広部８２，９２と、円錐状バルブ部でシールを形成するように構成されたバルブハウジングによって少なくとも部分的に形成されるバルブシート部４８，５０と、を有し、ランド部、幅広部、円錐状バルブ部、及びバルブシート部は、バルブセクションがバルブシート部に近い場合に、ディスク部及びランド部を互いに近接させるような寸法とされ、ディスク部は、バルブセクションがバルブシート部から離れている場合に、幅広部に近接している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブであって、
円錐状バルブ部及び消散ディスク部を有する軸方向に移動可能なスプールと、
上記スプールが存在するバルブキャビティを形成するバルブハウジングと、
上記バルブハウジングの外側から上記バルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成された上記バルブハウジング内の第１のポート部と、
上記バルブハウジングの外側から上記バルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成された上記バルブハウジング内の第２のポート部と、
ランド部と、
上記ハウジング内の幅広部と、
バルブシート部と、を有し、
上記ランド部は、上記ハウジングによって形成され、上記ディスク部が上記ランド部に近接されるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記ランド部と上記ディスク部との間に狭い許容差をもたらすようになっており、
上記幅広部は、上記ディスク部が上記幅広部に近接されるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記ランド部と上記ディスク部との間の広い許容差をもたらすようになっており、
上記バルブシート部は、上記円錐状バルブ部が上記バルブシート部に対して押し付けられるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記円錐状バルブ部でシールを形成するように構成された上記バルブハウジングによって少なくとも部分的に形成され、
上記ディスク部、上記ランド部、上記幅広部、上記円錐状バルブ部、及び上記バルブシート部は、上記バルブセクションが上記バルブシート部に近い場合に、上記ディスク部及び上記ランド部を互いに近接させるような寸法とされ、
上記ディスク部は、上記バルブセクションが上記バルブシート部から離れている場合に、上記幅広部に近接していることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
上記消散ディスク部と上記ランド部との間の許容差は、上記ディスク部及び上記ランド部が互いに近接している場合に、約０．０００１インチから０．０００４インチである請求項１記載のバルブ。
【請求項３】
更に、上記スプール内の端部を有し、この端部は、上記バルブキャビティ内の流体が、上記端部を通り過ぎて上記バルブキャビティから流出することが防止されるように上記バルブキャビティの直径を満たすような寸法とされる請求項１記載のバルブ。
【請求項４】
更に、上記端部内のＯリング溝部、及びこのＯリング溝部内に存在するＯリングを有し、上記キャビティのシーリングが補助される請求項３記載のバルブ。
【請求項５】
上記第１のポート部は、上記バルブハウジング内で上記端部と上記ディスク部との間に位置決めされる請求項３記載のバルブ。
【請求項６】
上記第２のポート部は、上記バルブハウジング内に位置決めされ、上記バルブシート部に近接して位置決めされる請求項１記載のバルブ。
【請求項７】
更に、第２の円錐状バルブ部と、
上記スプールに存在する第２の消散ディスク部と、
第２のランド部と、
上記ハウジング内の第２の幅広部と、
第２のバルブシート部と、を有し、
上記第２のランド部は、上記第２のディスク部が上記第２のランド部に近接されるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記第２のランド部と上記第２のディスク部との間の狭い許容差をもたらすように構成された上記ハウジングによって形成され、
上記第２の幅広部は、上記第２のディスク部が上記第２の幅広部に近接されるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記第２のランド部と上記第２のディスク部との間の広い許容差をもたらすようになっており、
上記第２のバルブシート部は、上記第２の円錐状バルブ部が上記第２のバルブシート部に対して押し付けられるようにする位置に上記スプールがある場合に、上記第２の円錐状バルブ部でシールを形成するように構成された上記バルブハウジングによって少なくとも部分的に形成され、
上記第２のディスク部、上記第２のランド部、上記第２の幅広部、上記第２の円錐状バルブ部、及び上記第２のバルブシート部は、上記第２のバルブセクションが上記第２のバルブシート部に近い場合に、上記第２のディスク部及び上記第２のランド部を互いに近接させるような寸法とされ、
上記第２のディスク部は、上記第２のバルブセクションが上記第２のバルブシート部から離れている場合に、上記第２の幅広部に近接している請求項１記載のバルブ。
【請求項８】
上記スプールは、実質的に、上記第１の円錐状バルブセクションと上記第２の円錐状バルブセクションとを分割する軸からのそれ自体の鏡像である請求項７記載のバルブ。
【請求項９】
更に、上記スプール内の第２の端部を有し、この第２の端部は、上記バルブキャビティ内の流体が、上記第２の端部を通り過ぎて上記バルブキャビティから流出することが防止されるように上記バルブキャビティの直径を満たすような寸法とされる、請求項７に記載のバルブ。
【請求項１０】
請求項１記載のバルブである第１のバルブ及び第２のバルブを備えたバルブブロックであって、
上記第１のバルブ及び第２のバルブは、互いに選択的に流体接続することを特徴とするバルブブロック。
【請求項１１】
上記バルブは、高速油圧流体の流れを操作するように構成される請求項１記載のバルブ。
【請求項１２】
上記スプールは、上記消散ディスク部が上記ランド部に近接している場合に、上記消散ディスク部と上記ランド部との間を流れる流体の速度が減少し、運動エネルギーが減少するような寸法とされる請求項１１記載のバルブ。
【請求項１３】
バルブ組立体内の消耗を低減する方法であって、
円錐状バルブ部がバルブシート部に近接している場合に、流体が上記バルブシート部から離れた上記バルブ内の位置で上記バルブを通って流れることを抑制するように上記バルブを構成する段階と、
上記円錐状バルブ部が上記バルブシート部に近接していない場合に、上記バルブを通る流れを開放するようにバルブを構成する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
更に、上記バルブ内のスプールの消散ディスク部が上記バルブ内のランド部に近接している場合に、狭窄部を形成する段階を有する請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
更に、バルブキャビティ内の幅広部が上記ランド部の近くに位置するように位置決めする段階を有する請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
更に、バルブブロック内の２つの同様のバルブを配置する段階を有する請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
更に、上記バルブの第２の狭窄部を設ける段階を有する請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
更に、第２のバルブシート部を上記バルブに設ける段階を有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
更に、流体がバルブシート部に到達する前に、上記流体を、狭窄領域を通って流れさせることによって、バルブを通って流れる流体の速度を減少させる段階を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
バルブであって、
円錐状バルブ部及び消散ディスク部を有する軸方向に移動可能なバルブ手段と、
バルブ手段が存在するバルブキャビティを形成するハウジング手段と、
上記ハウジング手段の外側から上記バルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成された上記ハウジング手段内の第１のポート部と、
上記ハウジング手段の外側から上記バルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成された上記ハウジング手段内の第２のポート部と、
狭窄手段と、
上記ハウジング内の幅広部と、
バルブシート部と、を有し、
上記狭窄手段は、上記ディスク部が上記狭窄手段に近接されるようにする位置に上記バルブ手段がある場合に、上記狭窄手段と上記ディスク部との間の狭い許容差をもたらすための上記ハウジング手段によって形成され、
上記幅広部は、上記ディスク部が上記幅広部に近接されるようにする位置に上記バルブ手段がある場合に、上記狭窄手段と上記ディスク部との間の広い許容差をもたらすようになっており、
上記バルブシート部は、上記円錐状バルブ部が上記バルブシート部に対して押し付けられるようにする位置に上記バルブ手段がある場合に、上記円錐状バルブ部でシールを形成するように構成された上記ハウジング手段によって少なくとも部分的に形成され、
上記ディスク部、上記狭窄手段、上記幅広部、上記円錐状バルブ部、及び上記バルブシート部は、上記バルブセクションが上記バルブシート部に近い場合に、上記ディスク部及び上記狭窄手段を互いに近接させるような寸法とされ、
上記ディスク部は、上記バルブセクションが上記バルブシート部から離れている場合に、上記幅広部に近接していることを特徴とするバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧バルブに関し、より詳細には、複動式スプールバルブ、並びに、バルブを駆動するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧システムは、油圧バルブを使用して油圧システムを制御する場合がある。一般的な種類のバルブの１つは、一方向スプールポペット形バルブである。油圧システムは、油圧流体を高速で移動させることができる。高速流体は、油圧システム内の消耗などの問題を引き起こす可能性がある。例えば、高速流体は、ポペットバルブがそのシート部に近い又は近づく場合に多量のエネルギーを含み、流体は、未着座のポペットバルブとそのシート部との間を流れる際に強制的に減速する。バルブが閉鎖位置と開放位置との間の遷移位置にある間の狭い隙間は、油圧流体のエネルギー消散に起因した摩耗及び／又は消耗を受ける可能性がある。この消耗は、場合によっては、バルブの破損及び／又は漏液を引き起こす。
【０００３】
さらに、開放位置と閉鎖位置との間で移動するように油圧スプールバルブを駆動する必要である。アクチュエータは、開放位置と閉鎖位置との間でスプールを軸方向に移動させる。効率性を高めコストを低減するために、最低限のエネルギー消費量でバルブを駆動する方法を見出すことが望ましい。
【０００４】
従って、構成要素をシールするバルブの過度の摩耗又は消耗を引き起こすことなく、高速油圧流体のエネルギーを消散することを可能にする装置及び方法をもたらすことが望ましい。さらに、油圧バルブを小さなエネルギー量で容易に駆動できる装置又は方法をもたらすことが望ましいとすることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の必要性は、大部分が本発明によって満たされ、一態様では、装置が提供され、幾つかの実施形態において、構成要素をシールするバルブの過度の摩耗又は消耗を引き起こすことなく高速油圧流体のエネルギーを消散することを可能にする装置及び方法をもたらすことができる。さらに、小さなエネルギー量で油圧バルブを容易に駆動できる装置又は方法をもたらすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態により、バルブが提供される。バルブは、円錐状バルブ部及び消散ディスク部を有する軸方向に移動可能なスプールと、スプールが存在するバルブキャビティを形成するバルブハウジングと、バルブハウジングの外側からバルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成されたバルブハウジング内の第１のポート部と、バルブハウジングの外側からバルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成されたバルブハウジング内の第２のポート部と、ディスク部がランド部に近接されるようにする位置にスプールがある場合に、ランド部とディスク部との間の狭い許容差をもたらすためのハウジングによって形成されるランド部と、ディスク部が幅広部に近接されるようにする位置にスプールがある場合に、ランド部とディスク部との間の広い許容差をもたらすためのハウジング内の幅広部と、円錐状バルブ部がバルブシート部に対して押し付けられるようにする位置にスプールがある場合に、円錐状バルブ部でシールを形成するように構成されたバルブハウジングによって少なくとも部分的に形成されるバルブシート部とを含み、ディスク部、ランド部、幅広部、円錐状バルブ部、及びバルブシート部は、バルブセクションがバルブシート部に近い場合に、ディスク部及びランド部を互いに近接させるような寸法とされ、ディスク部は、バルブセクションがバルブシート部から離れている場合に、幅広部に近接している。
【０００７】
本発明の別の実施形態により、バルブ組立体内の消耗を低減する方法が提供される。本方法は、円錐状バルブ部がバルブシート部に近接している場合に、流体がバルブシート部から離れたバルブ内の位置でバルブを通って流れることを抑制するようにバルブを構成する段階と、円錐状バルブ部がバルブシート部に近接していない場合に、バルブを通る流れを開放するようにバルブを構成する段階とを含むことができる。
【０００８】
本発明の別の実施形態により、バルブをもたらすことができる。バルブは、円錐状バルブ部及び消散ディスク部を有する軸方向に移動可能なバルブ手段と、バルブ手段が存在するバルブキャビティを形成するハウジング手段と、ハウジング手段の外側からバルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成されたハウジング手段内の第１のポート部と、ハウジング手段の外側からバルブキャビティへの流体接続をもたらすように構成されたハウジング手段内の第２のポート部と、ディスク部が狭窄手段に近接されるようにする位置にバルブ手段がある場合に、狭窄手段とディスク部との間の狭い許容差をもたらすためのハウジング手段によって形成される狭窄手段と、ディスク部が幅広部に近接されるようにする位置にバルブ手段がある場合に、狭窄手段とディスク部との間の広い許容差をもたらすためのハウジング内の幅広部と、円錐状バルブ部がバルブシート部に対して押し付けられるようにする位置にバルブ手段がある場合に、円錐状バルブ部でシールを形成するように構成されたハウジング手段によって少なくとも部分的に形成されるバルブシート部とを含むことができ、ディスク部、狭窄手段、幅広部、円錐状バルブ部、及びバルブシート部は、バルブセクションがバルブシート部に近い場合に、ディスク部及び狭窄手段を互いに近接させるような寸法とされ、ディスク部は、バルブセクションがバルブシート部から離れている場合に、幅広部に近接している。
【０００９】
従って、本発明の概略的であり幾分広範な特定の実施形態が存在し、本明細書において、それらの詳細な説明を十分に理解し、本発明の当業者への寄与を十分に理解することができる。当然ながら、以下に説明する本発明の別の実施形態が存在し、それらは、特許請求の範囲の対象を構成する。
【００１０】
この点において、本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その用途において、詳細な構成、及び以下の説明で説明される構成要素又は図面で例示される構成要素の機構に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、説明される実施形態、実施される実施形態、及び様々な方法で実行される実施形態に加えた実施形態が可能である。さらに、本明細書で用いられる表現及び用語、並びに概要は、説明を目的とするものであり、限定するものではないとみなすべきであることを理解されたい。
【００１１】
従って、当業者であれば、本開示が基づく概念が、本発明の幾つかの目的を実行するための別の構成、方法、及びシステムの設計に関する基礎として容易に利用できることを理解するであろう。従って、特許請求の範囲は、このような均等物を、それらが本発明の思想及び範囲から逸脱しない限りにおいて含むとみなされることが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示によるバルブシステムの断面図である。
【図２】スプールが図１に示す位置とは異なる位置にある場合のバルブシステムの断面図である。
【図３】スプールが特定の位置にある、システム内のバルブのうちの１つの部分断面図である。
【図４】スプールが特定の位置にある、システム内のバルブのうちの１つの部分断面図である。
【図５】スプールが特定の位置にある、システム内のバルブのうちの１つの部分断面図である。
【図６】スプールが特定の位置にある、システム内のバルブのうちの１つの部分断面図である。
【図７】スプールが特定の位置にある、システム内のバルブのうちの１つの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、本明細書全体にわたって同様の符号を用いて同様の要素を示す添付図面を参照して本発明を説明する。本発明による実施形態は、少なくとも一方向バルブ及び多段シーリング方法を含むシステム及び方法をもたらす。例えば、バルブは、複数のバルブを収容することができる。バルブブロックは、油圧システムの一部分とすることができる。バルブブロック内の様々なバルブは、互いに選択的に流体接続することができる。
【００１４】
バルブブロックを通って流れる油圧流体は、特定の時間に、比較的高速で移動する。システム内の様々なバルブが閉鎖された場合に、高速流体が突然停止する。高速流体に含まれるエネルギーは、熱などの様々な手段を用いて消散することができる。しかしながら、バルブが遷移状態（すなわち、完全に着座していない状態と完全に開放されていない状態との間）である場合には、高速流体は、バルブ又はバルブシート部を消耗させる可能性がある。バルブ又はバルブシート部と接触する前に流体の速度をより低減できるほど、エネルギーは、流体がバルブ又はバルブシート部と接触する前により消散する。
【００１５】
本明細書で説明する幾つかの実施形態は、高速流体が、バルブ及びバルブシート部と接触する前に狭窄領域を通って流れることを引き起こすことによって、依然としてバルブ又はバルブシート部と接触する前に流体の速度及びエネルギーを消散することを説明する。
【００１６】
さらに、空気圧とスプリング力との組み合わせを用いてバルブスプールを移動させるためのシステムを説明する。
【００１７】
本発明の装置の実施形態を図１及び図２に示す。図１及び図２は、バルブシステム１０を表す。バルブシステム１０は、油圧回路の一部分とすることができる。バルブシステム１０は、バルブ１３を収容するバルブブロック１２を含む。バルブブロック１２は、任意の数のバルブ１３を収容することができる。しかしながら、図１及び図２に示すように、バルブブロック１２は、２つのバルブ１３、すなわち、上側バルブ１４及び下側バルブ１６を収容する。
【００１８】
ここで、図１及び図２を説明する。図１と図２との間の違いは、バルブ１４及びバルブ１６が異なる状態であることである。このことを、以下により詳細に説明する。図１及び図２に示すように、バルブブロック１２は、バルブブロック１２に取り付けられたアクチュエータハウジング１８を有する。アクチュエータハウジング１８は、アクチュエータ１９を収容する。アクチュエータ１９は、右上側アクチュエータ２０、左上側アクチュエータ２２、左下側アクチュエータ２４、及び右下側アクチュエータ２６を含むことができる（これらの位置は、図１及び図２に示す位置を参照して用いており、例示的なものであり、従って、限定されるものではない）。
【００１９】
当業者であれば、本開示を考察した後に、バルブ１３の各々は、左側アクチュエータ１９及び右側アクチュエータ１９に動作可能に接続できることを理解するであろう。さらに、結果的に、より多い又はより少ないバルブ１３を有するバルブブロック１２は、本明細書で説明するアクチュエータよりも多い又は少ないアクチュエータ１９を有する。しかしながら、本発明は、より多い又はより少ないバルブ１３及びアクチュエータ１９を意図しており、それらは、特許請求の範囲による実施形態に存在すること、又は存在しないことができる。
【００２０】
バルブブロック１２内に収容されるバルブ１３は、バルブハウジング２８を含む。幾つかの実施形態では、バルブハウジング２８はスチールで製作することができるが、さらに、別の材料又は合金を使用することができる。スプール３０は、バルブハウジング２８内に収容される。スプール３０は、バルブハウジング２８内で軸方向に移動して、開放位置、閉鎖位置、又は開放位置と閉鎖位置との間の遷移位置からなる様々な位置に存在するように構成される。スプール３０は、Ｏリング溝部３１を収容でき、次に、このＯリング溝部３１は、Ｏリング３３を収容でき、スプール３０は、バルブハウジング２８でシールされる又は実質的にシールされる。スプール３０、バルブハウジング２８、並びに開放位置、閉鎖位置、及び遷移位置からなる様々な位置についてのより詳細な説明は、図３から図７を参照して以下により詳細に与えられる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、バルブブロック１２は、ポート部３２、３４を形成し、油圧流体は、それらのポート部を通って流れることができる。接続線４３及び４５は、ポート部３２とポート部３４との間でバルブブロック１２及びバルブハウジング２８を通したスプール３０への流体接続をもたらすことができる。さらに、別のポート部３６及び３８は、バルブブロック１２を通した流体接続をもたらすことができる。幾つかの実施形態では、ポート部３６は、加圧下で油圧流体を受け取る圧力ポートであり、ポート部３８は、油圧流体が容器に流れることを可能にするタンクポートである。接続線４０、４２、４４、４３、４５、及び４６は、様々なポート部３２、３４、３６、３８、バルブ１３のスプール３０の間の流体接続をもたらすことができる。より多い又はより少ない別のポート部及び接続線を使用して、回路に要求されるいずれかのものを実現することができる。
【００２２】
さらに、図１及び図２は、少なくとも部分的にバルブハウジング２８によって形成されるバルブシート部４８及び５０を示す。図面に示されるバルブ１３では、スプール３０は、図１に示す矢印Ａで示されるように左側に移動することができる。スプール３０がこの位置にある場合、スプール３０は、バルブシート部４８に支えられている。スプール３０が下側バルブ１６で示す矢印Ｂで示される方向に移動している場合、スプール３０は、別のシート部に支えられている。
【００２３】
スプール３０の移動は、アクチュエータ２０、２２，２４、及び２６によって行われる。幾つかの実施形態では、アクチュエータ２０、２２、２４、２６は、ピストンである。ピストン２０、２２、２４、２６は、アクチュエータハウジング１８内のキャビティ６２内に存在することができる。ピストン２０、２２、２４、２６は、キャビティ６２内で軸方向に移動するように構成され、Ｏリング溝部５８内に存在するＯリング５６によって軸方向に実質的にシールすることができる。ピストン２０、２２、２４、２６は、ばね６０を介してスプール３０に向けて付勢することができる。
【００２４】
各ピストン２０、２２、２４、２６が存在するハウジング１８は、２つの空気ポート部６４及び６６を備えることができる。１つのポート部は、ピストンのいずれかの端部に位置決めされる。この構造では、ピストンは、１つの軸方向に、又はどのポート部の空気がキャビティ６２に移動しているかに応じて別の軸方向に押し込むことができる。
【００２５】
空気源６５は、空気接続６７を介して各ポート部６４、６６に流体接続される。コントローラ７１は、コネクタ７３を介して空気源６５に接続される。コントローラ７１は、どのようにしてピストン２０、２２、２４、２６を移動させるのが望ましいかに応じて、空気源６５が各ポート部６４又は６６のいずれかに空気を導入させ、空気が他のいずれかのポート部６４、６６から排出されること可能にする。ピストン２０、２２、２４、２６は、コネクタ６８を介して軸方向にスプール３０を移動させる。
【００２６】
例えば、上側バルブ１４及び下側バルブ１６のスプール３０を図１に示す位置に移動させるために、空気は、右上側ピストン２０の近くの矢印Ｇで示されるように空気源６５からポート部６４に導入される。空気は、矢印Ｈで示されるようにポート部６６から押し出される。それに伴って、ピストン２０は、矢印Ｃで示される方向に移動する。さらに、ばね６０は、矢印Ｃで示される方向にピストン２０を移動させることを補助することができる。このような移動により、コネクタ６８が、上側バルブ１４のスプール３０を矢印Ａで示される方向に押し込む。さらに、幾つかの実施形態では、空気は、矢印Ｉで示されるようにピストン２２の近くのポート部６６に導入される。空気源６５からの空気がポート部６６に流入することを可能にすることによって、左上側アクチュエータ２２に関連するばね６０の力が克服される。ピストン２２は、矢印Ｄで示される方向に移動する。このようなシステムを採用する実施形態の利点の１つは、ピストン２６に関連するばね６０のスプリング力が、ピストン２２に関連するスプリング力によって克服される必要がない点である。より正確に言えば、ピストン２８に関連するばね６０のスプリング力は、矢印Ｉで示されるように、空気源６５から提供されポート部６６に導入される空気圧によって単独で克服される。ピストン２２が矢印Ｄで示される方向に移動するときに、空気は、矢印Ｊで示されるようにポート部６４を通ってキャビティ６２から排出される。
【００２７】
図１に示すように、下側バルブ１６は、上側バルブ１４に関して上述した結果と同様であるが反対の結果に遭遇する。空気源６５からの空気は、矢印Ｍで示されるようにピストン２６に関連するポート部６６の中に流入する。これにより、ピストン２６が、矢印Ｆで示される方向に移動し、ピストン２６のばね６０に関連するスプリング力を克服する。空気は、矢印Ｎで示されるようにポート部６４を通ってキャビティ６２から押し出される。それと同時に、空気は、矢印Ｋで示されるように空気源６５によって空気接続６７を通ってピストン２４に関連するポート部６４に供給することができる。空気力と、ピストン２４に関連するばね６０によるスプリング力との組み合わせは、ピストン２４に作用して、ピストン２４、コネクタ６８、及びスプール３０を、矢印Ｅ及びＢで示される方向に移動させ、それにより、スプール３０がバルブシート部５０に対して移動する。
【００２８】
図２は、図１に示す位置とは逆の位置を示す。例えば、上側バルブ１４に関して、空気は、矢印Ｊで示されるようにポート部６４を通ってピストン２２に対して移動する。ばね６０によるスプリング力と、ポート部６４を通って流入する空気源６５からの空気による空気圧との組み合わせは、ピストン２２、コネクタ６８、及びスプール３０を、矢印Ｄ及びＡで示される方向に移動させる。その間に、空気はさらに、ピストン２０に関連するポート部６６を通って移動し、従って、矢印Ｃで示される方向にピストン２０を移動させる。空気圧は、ピストン２０に関連するばね６０に関連するスプリング力を克服し、矢印Ｇで示されるようにポート部６４を通して空気を押し出す。このようにして、上側バルブ１４に関連するスプール３０は、バルブシート部７０に対して移動する。
【００２９】
その間に、上側バルブ１６は、幾分反対の効果に遭遇する。空気源６５からの空気は、矢印Ｎで示されるように、空気接続６７を通ってピストン２６に関連するポート部６４を通って移動する。ピストン２６に関連するばね６０によるスプリング力と、ポート部６４を通って流れる空気による空気圧との組み合わせは、ピストン２６、コネクタ６８、及びスプール３０を、矢印Ｆ及びＢで示される方向に移動させる。従って、スプール３０は、バルブシート部７２に対して押し付けられる。空気源６５からの空気が、矢印Ｌで示されるようにポート部６６に流入することによって、ピストン２４が、矢印Ｅで示される方向に移動するので、ピストン２４に関連するばね６０に関連するスプリング力は、矢印Ｆ及びＢで示される方向に移動することによるピストン２６及びスプール３０の移動に抵抗しない。ピストン２４の矢印Ｅの方向の移動により、キャビティ６２内の空気が、矢印Ｋで示されるようにポート部６４から排出される。
【００３０】
上述した動作の装置及び方法は、スプール３０の両端のピストン２０及び２２、又は２４及び２６に加えられる空気圧を意図しているが、当業者であれば、本開示を考察した後に、空気を１つのピストンのみに加えることを利用してスプール３０を移動できることを理解するであろう。しかしながら、空気を１つのピストンのみに加えることにより、反対側のピストンがスプール３０から離れて移動する場合に、追加の空気圧が、圧縮されたばねに関連するスプリング力を克服するために必要となる。例えば、矢印Ｎで示されるようにポート部６４を通してより多くの空気を加えることにより、ピストン２６は、矢印Ｆの方向に移動する。これにより、スプール３０は、矢印Ｂの方向に移動し、ピストン２４に関連するばね６０のスプリング力に抵抗する。しかしながら、十分な空気圧が使用され、矢印Ｎの方向で示されるように加えられる場合には、ピストン２４に関連するばね６０のスプリング力が克服され、ピストン２４が矢印Ｅの方向に移動することが引き起こされる。これと同じ原理は、全てのバルブ１３及びスプール３０に適用でき、スプール３０、及びピストン２０、２２、２４，２６がいずれかの軸方向に移動することをもたらす。
【００３１】
図３〜図７は、バルブハウジング２８内のスプール３０の軸方向移動、及び、流体が、スプール３０の位置に応じてバルブ１３を通ってどのように流れるかを説明するものである。図３から７に関して例示及び説明するバルブ１３は、図１及び図２に示す上側バルブ１４及び下側バルブ１６の両方を示している。バルブ１４及び１６は、同様であり、概してバルブ１３として言及される場合がある。しかしながら、種々のポート部が流路に対して閉鎖又は接続されることにより、これらのバルブは、同じではない。矢印Ｑ及びＰで示される流路は、下側バルブ１６に適合している。図１及び図２に示すように、接続線４０及び４２は、右側ポート部８８と左側ポート部９８とを接続する（図１、２、及び３を参照）。
【００３２】
これらのポート部８８及び９８は、接続線４０及び４２に開口しているが、流れは、それらを通って、上側バルブ１４の位置に応じて、発生すること、又は発生しないことができる。上側バルブ１４の場合には、右側ポート部８８及び左側ポート部９８（図３に示す）は、図１及び図２に示すようにバルブブロック１２によって閉鎖される。しかしながら、下側バルブ１６に関しては、流れは、上側バルブ１４の位置に応じて、ポート部８８及び９８、並びにポート部９６及び８４を通って発生するが、これは、これらのポート部が、接続線４０、４２、４４、４６のうちの１つに開口しているためである。従って、流れが、矢印Ｑの方向にポート部８４を通過するように説明される場合には、流れは、バルブシステム１０の構成及びシステム内の別のバルブ１３の位置に応じて、ポート部８４に加えて、又はその代わりに、ポート部８８を通って発生することができる。同様に、流れが、矢印Ｐで示されるようにポート部９６を通過するように説明される場合には、流れはさらに、バルブシステム１０の構成、又はシステム１０内の別のバルブ１３の位置に応じて、ポート部９６に加えて、又はその代わりに、ポート部９８を通って発生することができる。
【００３３】
さらに、流れは、上部ポート部７７を通過するように説明されるが、上部ポート部７７は、底部ポート部７９に流体接続されることを理解されたい。従って、流れが上部ポート部７７、底部ポート部７９、又はその両方を通って発生するか否かは、バルブシステム１０の構成に依存している。例えば、上側バルブ１４内の上部ポート部７７はいずれにも接続されないため、流れは、それを通して発生しない。しかしながら、底部ポート部７９は、接続線４３経由でポート部３２に流体接続されるので、流れは、底部ポート部７９を通して発生する。下側バルブ１６に関しては、反対のことが当てはまり、下側バルブ１６の流れは、それが接続線４５経由でポート部３４に接続されるので、上部ポート部７７への流れが発生するが、底部ポート部７９はいずれにも接続されないので、下側バルブ１６の底部ポート部７９を通る流れは発生しない。従って、右側ポート部８４及び８８は、互いに流体接続され、上部ポート部７７及び底部ポート部７９は、互いに流体接続され、左側ポート部９８及び９６は、互いに流体接続され、これらのポート部を通る流れは、システム１０内の別のバルブ１３の位置及びバルブシステム１０の構成に応じて発生することが明らかであろう。さらに、別の実施形態は、特許請求の範囲に適合する別の方法で接続線を構成できることを理解されたい。
【００３４】
図３は、本開示によるバルブ１３の部分断面図である。バルブ１３は、バルブハウジング２８で囲まれるスプール３０を含む。バルブハウジング２８は、右側ポート部８４及び８８、上部ポート部７７、底部ポート部７９、及び左側ポート部９６、９８を含み、スプール３０が存在するキャビティ６９の中へのバルブハウジング２８を通した流体接続をもたらす。キャビティ６９は、直線状の穴ではなく、より正確に言えば、幾つかの特徴部を有する。例えば、キャビティ６９は、右側ランド部８０及び左側ランド部９４を含む。右側ポート部８６及び右側幅広部８２は、右側ランド部８０に隣接している。左側幅広部９２及び左側ポート部１０４は、左側ランド部９４に隣接している。
【００３５】
さらに、スプール３０は、様々な特徴部を有する。例えば、スプール３０は、右側消散ディスク部７８及び左側消散ディスク部９０を備えている。スプール３０はさらに、左端部１００及び右端部１０２（図６を参照）を備えている。これらの左端部１００及び右端部１０２は、流体が、スプール３０とバルブハウジング２８との間を軸方向に流れ、バルブ１３から流出することを防止する。場合によっては、図１及び図２に示すように、左端部１００及び右端部１０２は、油圧流体内でのシールを補助するためのＯリングを備えることができる。
【００３６】
さらに、バルブハウジング２８は、左側バルブシート部４８、７２、及び右側バルブシート部５０、７０を形成することができる。スプール３０は、右側バルブセクション７４及び左側バルブセクション７６を備えることができる。これらは、円錐形状幅広部とすることができ、スプール３０が、左側バルブシート部４８、７２、又は右側バルブシート部５０、７０のいずれかに対して押し付けられた場合に、流体が、スプール３０とバルブシート部４８、５０、７０、７２との間を流れないことを可能にする。
【００３７】
図３に示すように、スプール３０は、矢印Ｏの方向に移動している。右側バルブセクション７４は、バルブシート部５０、７０に対して押し付けられる。結果的に、ポート部８４を通って矢印Ｑの方向に流れる流体は、さらに左側に流れることが防止され、バルブシート部５０、７０と右側バルブセクション７４との間に与えられない。上部ポート部７７を通って流れる流体は、右側バルブセクション７４とバルブシート部５０、７０との間を流れず、より正確に言えば、矢印Ｐの方向にスプール３０に沿って流れる。スプール３０が、図３に示す位置にある場合には、右側消散ディスク部７８は、右側ランド部８０に最も近接、又は近接している。これにより、右側消散ディスク部７８とランド部８０との間の狭い許容差又は狭間隔がもたらされる。左側消散ディスク部９０は、左側幅広部９２に近接しているので、矢印Ｐの経路に沿って流れる流体は、左側消散ディスク部９０の周りで容易に与えられる。結果的に、左側消散ディスク部９０と左側幅広部９２との間に広い隙間が存在する。
【００３８】
図４は、矢印Ｏで示される方向にわずかに移動しているスプール３０を示す。ここで、スプール３０は、右側バルブセクション７４がバルブシート部５０、７０から離れてわずかに移動している遷移状態である。結果的に、わずかの流体が、矢印Ｒで示されるように右側バルブセクション７４とバルブシート部５０、７０との間を流れることができる。流体が矢印Ｑで示されるようにポート部８４を通って流れるために、流体は、減速しエネルギーを消散し、右側消散ディスク部７８とランド部８２との間の狭い許容差の間を流れる必要がある。結果的に、矢印Ｑの方向に沿って流れるあらゆる流体は、バルブシート部５０、７０に到達する前に十分に減速される。
【００３９】
矢印Ｒで示される方向に沿って流れる流体は、右側消散ディスク部７８と右側ランド部８０との間を矢印Ｑで示されるように流れる場合に、必要なエネルギー消散により速度を低減しエネルギーを消散する。スプール３０は、矢印Ｏの方向に左側にわずかに移動しているが、左側消散ディスク部９０は、依然として左側幅広部９２に近接しており、流体が左側消散ディスク部９０によって左側ポート部１０４を通って容易に流れ、矢印Ｐで示されるように左側ポート部９６から流出することを可能にする。
【００４０】
図５は、完全に開放された位置のバルブ１３を示す。スプール３０は、矢印Ｏで示されるようにより左側に移動し、左側バルブシート部４８、７２、又は右側バルブシート部５０、７０のいずれかに近接していない。流体は、上部ポート部７７を通って左側バルブセクション７８に沿ってキャビティ６９を通って流れ、矢印Ｐで示されるように左側消散ディスク部９０及び左側ランド部９４の周りを移動するので、わずかに減速することができる。しかしながら、流体は、依然として、左側ポート部１０４を通って左側ポート部９６を通って流れることができる。さらに、流体は、右側ポート部８４を通って右側ポート部８６を通ってバルブ１３に流れ、矢印Ｑで示されるように左側消散ディスク部７８及び右側ランド部８０を通過するので、わずかに減速することができる。
【００４１】
図６は、矢印Ｏの方向への移動を継続したスプール３０を示す。バルブ１３は、それが閉鎖しているという点において、この場合もやはり遷移状態であり、左側バルブシート部４８に接近している左側バルブセクション７６に非常に近づいている。流体は、右側ポート部８４を通って右側ポート部８６を通って右側ランド部８０を通り過ぎて、右側消散ディスク部７８の上を通ってバルブ１３に容易に流れる。ここで、右側消散ディスク部７８は、右側幅広部８２に近接しており、スプール３０とバルブハウジング２８との間に広い隙間が提供される。
【００４２】
さらに、流体は、上側ポート部７７を通って流れること、又はランド部Ｑに沿った方向に単純に流入し、左側バルブセクション７６と左側バルブシート部４８、７２との間を流れることができる。この流れは、スプール３０に沿ってキャビティ６９を通って流れ、矢印Ｐで示されるように左側消散ディスク部９０と左側ランド部９４との間での狭い許容差に遭遇するので、減速される。流体は、左側消散ディスク部９０と左側ランド部９４との間を通過した後に、左側ポート部１０４を通って流れて左側ポート部９６から流出することができる。左側消散ディスク部９０は、左側ランド部９４に近接していることに留意されたい。
【００４３】
別の実施形態では、油圧システムは様々な方法で構成され、導管９６を通って左側ポート部１０４に流入する流れが存在する場合には、流れは、左側消散ディスク部９０と左側ランド部９４との間の狭い許容差を通って流れることによって減速する。
【００４４】
図７は、第２の閉鎖位置のバルブ１３を示す。スプール３０は、矢印Ｏで示される方向に左側に移動している。左側バルブセクション７６は、左側バルブシート部４８、７２に対して着座している。従って、矢印Ｑで形成される経路に沿って流れる流体、又は矢印Ｐで示されるように上部ポート７７を通ってバルブ１３に流入する流体は、バルブシート部４８、７２で停止する。
【００４５】
矢印Ｑは、右側ポート部８４を通りポート部８６に沿い右側ランド部８０を通り過ぎ右側消散ディスク部７８と右側幅広部８２との間でキャビティ６９を通る経路を示す。しかしながら、左側バルブセクション７６がバルブシート部４８、７２に対して着座しているので、この経路が開放されているにもかかわらず、流れは発生しない。左側バルブシート部４８、７２に対して着座している左側バルブセクション７６により、流体は、左側幅広部９２を通り過ぎ左側ランド部９４と左側消散ディスク部９０との間で左側ポート部１０４を通って流れず、左側ポート部から流出しない。
【００４６】
当業者であれば、本開示を考察した後に、種々のランド部８０及び９４並びに消散ディスク部７８及び９０の様々な寸法及び位置を用いて、所望の位置で油圧流体の流れを減速できることを理解するであろう。幾つかの実施形態では、消散ディスク部７８及び９０とそれぞれのランド部８０及び９４との間の隙間は約０．０００１インチから０．０００４インチとすることができる。さらに、別の許容差を使用することができる。
【００４７】
前述のシステムは、様々な油圧システムで使用することができる。それに適合できる幾つかのシステムは、油圧流体が、十分な流量で絶え間なく選択的に流れる場合のシステムとすることができる。例えば、油圧トルクレンチ用のポンプである。
【００４８】
複座弁を用いるシステムの実施例を示しているが、単一のシート部を用いる別のバルブ、又は１つより多くのシート部を用いる別のバルブを使用できることが理解されよう。これらの実施形態では、ランド部及び消散ディスク部などの消散構造体が各バルブシート部に関係し、流体が減速し、流体がスプールのバルブセクション又はバルブシート部に遭遇する前に流体のエネルギーが消散できることが有用とすることができる。さらに、本明細書で示し説明するバルブと同様のバルブは、流体がバルブを通って複数の方向に流れる場合のシステムで使用することができる。
【００４９】
本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な仕様から明らかであり、本発明の本来の思想及び範囲の範疇にある全てのこのような特徴及び利点を包含することが特許請求の範囲によって意図されている。さらに、当業者であれば多くの変更例及び変形例を容易に想到するので、例示及び説明する厳密な構成及び動作に本発明を限定することは望まれておらず、従って、全ての好適な変更例及び均等形態を用いることができ、それらは本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１２  バルブブロック
１３, １４, １６  バルブ
２８  バルブハウジング
３０  スプール
３１  Ｏリング溝部
３３  Ｏリング
３２, ３４, ３６, ３８, ７７, ７９, ８４, ８８, ９６, ９８  ポート部
４８，５０，７０，７２  バルブシート部
６９  キャビティ６２
７４，７６  バルブセクション
７８，９０  消散ディスク部
８０，９４  ランド部
８２，９２  幅広部
１００，１０２  端部
【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】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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