(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りに設けられたバルブ本体と、環状バルブシートと、ガイド手段と、該ガイド手段の周囲又は内部に配置された環状バルブ部材とを備えた流体作動機器用の面シール環状バルブであって、
前記ガイド手段は円筒状に配列された一以上のガイドを備えることにより、前記環状バルブ部材の径方向動作を制限し、
前記ガイド手段は、前記環状バルブ部材が前記中心軸の垂直面に対して最大傾き角度以内で自在に傾斜可能なように、前記環状バルブ部材を前記ガイド手段の周りに保持するように構成されており、
前記環状バルブ部材は軸回りに対称に設けられると共に、前記環状バルブシートに係合してシールするように、前記ガイド手段に沿って軸方向に移動可能であり、
前記環状バルブ部材の周囲に延在したガイド係合面領域を有し、
前記環状バルブ部材は、前記環状バルブ部材及び前記環状バルブシートが同軸であるとき、前記環状バルブ部材の前記ガイド係合面領域が、前記環状バルブ部材及び前記ガイド手段間の最小空間を介して前記ガイド手段に面する最小内径又は最大外径を有し、
前記環状バルブ部材は、前記環状バルブ部材及び前記環状バルブシートが同軸であるとき、前記ガイド手段及び前記ガイド係合面領域間の空間が、前記最小内径又は最大外径における前記最小空間から前記中心軸に沿った距離に従って増加するように構成されており、
前記環状バルブ部材は、前記最小内径又は最大外径から、前記中心軸に平行な軸に対して前記最大傾き角度に等しい角度で軸対称に延在する錐台によって規定される領域以内に、前記環状バルブ部材のいずれの部分もかからないように構成されていることを特徴とする面シール環状バルブ。
【請求項２】
前記ガイド手段及び前記環状バルブ部材間の空間は、前記最小空間から中心軸に沿った距離に従って単調に増加することを特徴とする請求項１に記載の面シール環状バルブ。
【請求項３】
前記ガイド手段は円筒状ガイドからなることを特徴とする請求項１に記載の面シール環状バルブ。
【請求項４】
前記環状バルブシートからの前記環状バルブ部材の軸移動の最大量を制限するためのエンドストップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の面シール環状バルブ。
【請求項５】
前記最大傾き角度は、前記環状バルブシート及び前記エンドストップ間の軸方向距離によって制限されていることを特徴とする請求項４に記載の面シール環状バルブ。
【請求項６】
前記環状バルブ部材は、前記環状バルブ部材が前記最大傾き角度で前記ガイド手段に対して傾いたときに、前記ガイド手段によって緩く保持されるように構成されており、
前記環状バルブ部材は、前記中心軸に沿って延在するライン上にある前記ガイド手段の正反対側にある前記ガイド手段に同時に接触できないことを特徴とする請求項５に記載の面シール環状バルブ。
【請求項７】
前記環状バルブ部材及び前記環状バルブシートが同軸であり、且つ、前記環状バルブ部材が前記中心軸に対して垂直に向いているときに、前記環状バルブ部材及び前記ガイド手段間の最小距離Lは、次式
0005665853.tif 000004
により得られ、
Gは前記ガイド手段の最小内径又は最大外径であり、θは前記最大傾き角度であることを特徴とする請求項５に記載の面シール環状バルブ。
【請求項８】
前記環状バルブ部材の一部が前記環状バルブシートに接触し、且つ、前記環状バルブ部材の一部が前記エンドストップに接触している場合に、前記中心軸の垂直面に対して前記最大傾き角度を有することを特徴とする請求項７に記載の面シール環状バルブ。
【請求項９】
前記環状バルブ部材及び前記環状バルブシートが同軸であり、且つ、直径（G+２L）を有し、前記錐台が前記環状バルブ部材の対称軸と一致した軸を有し、円錐角度が２θであるとき、前記環状バルブ部材のいずれの部分も、前記最小空間の平面におけるリングに延在する前記錐台によって規定される領域内に収まらないことを特徴とする請求項７に記載の面シール環状バルブ。
【請求項１０】
円柱状ガイド手段を備え、
前記バルブ本体の一部は、往復運動するピストンを受けるように構成されたシリンダを規定し、
前記シリンダの外壁面の一部は前記環状バルブ部材用の前記円筒状ガイドを規定することを特徴とする請求項１に記載の面シール環状バルブ。
【請求項１１】
前記環状バルブ部材は前記ガイド手段の周囲に保持されており、
前記ガイド係合面領域の直径は、前記中心軸に沿った距離に従って、前記環状バルブ部材の最小内径から増加することを特徴とする請求項１に記載の面シール環状バルブ。
【請求項１２】
前記中心軸の周囲に対称的に設けられた前記環状バルブ部材であって、
円筒状に配列された流体作動機器用の面シーリング環状バルブの前記ガイド手段の周囲に係合するための前記環状バルブ部材の外周の周りに延在する前記ガイド係合面領域を備え、
前記ガイド係合面領域の径が前記中心軸に沿った距離に従って、前記環状バルブ部材の最小内径から増加することを特徴とする請求項１に記載の面シーリング環状バルブ用の環状バルブ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ポンプ、油圧モータ及び油圧ポンプ―モータのような流体作動機器に使用される面シーリング環状バルブの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンシリンダや流体作動機器のその他の作動チャンバーへの油圧流体の流入出を規制するために、面シーリング環状バルブを使用することが知られている。この種の環状バルブでは、リング形状をした流路が、同様にリング形状をした環状バルブ部材によって選択的にシールされる。環状バルブは油圧液体が作動チャンバーに流入出する際に通過する断面領域を比較的大きく得られる点で有利である。
【０００３】
面シーリング環状バルブは、典型的にはガイド上に搭載され、且つ、使用時に当該ガイドに沿って軸方向に前後にスライドする環状バルブ部材を備える。しかしながら、環状バルブ部材がガイドに対して相対的に過度に傾くとジャミングを生じることが面シーリング環状バルブの問題点として知られている。
【０００４】
この問題は、径に比べて相対的に長い環状バルブ部材を用いることによって解決することが知られている。長さ／径の比が十分に大きいと、環状バルブ部材はガイドに対して大きく傾かず、環状バルブ部材がジャミングを生じなくなる。しかしながら、このように環状バルブ部材を長くすると、重量が増加すると共に環状バルブ全体のサイズも増大するため、望ましくない。
【０００５】
この問題点は、比較的短い軸範囲に沿ってのみ駆動可能で、且つ、ガイドの外径より十分大きな内径を有する環状バルブ部材を使用することによっても解決し得る。この場合、ジャミングは生じなさそうであるが、環状バルブ部材は径方向に大きく移動できる。径方向の動きを十分に制限しないと、効果的なシールを形成することが困難である。
【０００６】
従って、本発明は使用時にジャミングを生じず、径方向の動きを制限することによって良好なシールを形成できる環状バルブ部材を含んでなる環状バルブを提供することを目的とする。本発明はまた、ドラグ力や摩擦力を低く維持して迅速且つ効率的な動作を可能とするという問題点を解決すると共に、使用時に作用する高油圧によるストレスに耐えられる十分な強度を有する環状バルブ部材を提供することを目的とする。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、中心軸の周りに設けられたバルブ本体と、環状バルブシートと、ガイド手段（例えばガイド）と、該ガイド手段の周囲又は内部に配置された環状バルブ部材とを備えた流体作動機器用の面シール環状バルブであって、前記ガイド手段は円筒状に配列された一以上のガイドを備えることにより、前記環状バルブ部材の径方向動作を制限し、前記環状バルブ部材は軸回りに対称に設けられると共に、前記環状バルブシートに係合してシールするように、前記ガイド手段に沿って軸方向に移動可能であり、前記環状バルブ部材の周囲に延在したガイド係合面領域を有し、前記環状バルブ部材及び前記環状バルブシートが同軸であるとき、前記ガイド手段及び前記ガイド係合面領域間の空間が、最小値である前記環状バルブ部材及び前記ガイド手段間の空間から、中心軸に沿った距離に従って増加するように、前記環状バルブ部材が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
環状バルブ部材はガイド手段の周りに保持されていてもよく、環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であるとき、前記ガイド手段及び前記ガイド係合面領域間の空間は、環状バルブ部材の最小内径から、中心軸に沿った距離に従って増加してもよい。環状バルブ部材はガイド手段内に保持されていてもよく、環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であるとき、前記ガイド手段及び前記ガイド係合面領域間の空間は、環状バルブ部材の最大外径から、中心軸に沿った距離に従って増加してもよい。
【０００９】
環状バルブシートは、環状シーリング面、及び、前記各シーリング面に関して本体部を通る流路を与える少なくとも一つのアパーチャを備えてもよい。ある態様では、環状バルブシートは一以上の環状シーリング面を備えていてもよい。
【００１０】
環状バルブ部材は各シーリング面とシール係合するために環状シート係合面を備えていてもよい（ある態様では、一以上の環状シール係合面を備えてもよく、より好ましい態様では２つの環状シール係合面を備えてもよい）。従って、環状バルブ部材はガイド手段に沿って可動することにより、各シート係合面に各シーリング面でシール係合し、流路を通る流体の流れを制限してもよい。
【００１１】
ある態様では、環状バルブ部材及びガイド手段間の最小空間は、ガイド手段及びガイド係合面領域の一部間の空間である。環状バルブ部材及びガイド手段間の最小空間は、該ガイド手段及びシート係合面間の空間であってもよい。
【００１２】
ある態様では、ガイド手段及び環状バルブ部材間の空間は、最小空間から中心軸に沿った距離に従って単調に増加する。
【００１３】
ある態様では、ガイド手段及び環状バルブ部材間の空間は、最小空間から中心軸に沿った距離に従って非単調に増加する。
【００１４】
ある態様では、ガイド手段及び環状バルブ部材間の空間は、最小空間から中心軸に沿った距離に従って非連続的に増加する。例えば、ガイド係合面領域は複数の環状バルブ部材の面を備えていてもよい。ある態様では、ガイド手段及び環状バルブ部材間の空間は、環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であるとき、（最小空間から軸方向距離に沿って）一以上の極小値及び／又は極大値を有してもよい。
【００１５】
環状バルブ及び環状バルブ部材は円対称であってもよく、又は、楕円形状や卵形状であってもよい。ガイド係合面領域は軸対称に環状に設けられた一以上のガイド係合面を備えていてもよいが、ガイド手段と協調して構成された形状を有している（例えば、環状バルブ部材が中心軸に沿ってスライド移動できるとよく、ある態様では、中心軸に垂直な移動を可能であるとよい）。
【００１６】
従って、環状バルブ部材がガイド手段の周囲に配置された態様では、ガイド係合面領域の直径は、最小内径から対称軸に沿った距離にしたがって増加する（単調、非単調、連続的又は非連続的に増加してもよい）。ある態様では、環状バルブ部材はガイド手段内に配置されてもよく、ガイド係合面領域の直径は最大外径から対称軸に沿った距離に従って（単調、非単調、連続的又は非連続的に）減少してもよい。
【００１７】
このように本発明の第１の態様は、流体作動機器の面シーリング環状バルブ用の環状バルブ部材に関するものであり、
該環状バルブ部材は中心軸の周りに設けられると共に、流体作動機器用の面シーリング環状バルブのバルブ本体のガイド手段を円筒状に周囲（内部）に配置して係合するために、環状バルブ部材の周囲に延在するガイド係合面領域を備え、
ガイド係合面領域の径が、対称軸に沿った距離に従って環状バルブ部材の最小内径（又は最大外径）から（単調、非単調、連続又は非連続的に）増加（又は減少）することを特徴とする。ある態様では、前記シート係合面はガイド係合面に向って延在している。
【００１８】
ある態様では、環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であるときに、ガイド手段及びガイド係合面領域間の空間が、環状バルブ部材及びガイド手段間の最小空間から距離に従って増加するように、ガイド係合面領域の少なくとも一部はテーパ径を有しており、その直径は環状バルブ部材の最小内径（又は最大外径）から、対称軸に沿った距離に応じて増加（又は減少）する。
【００１９】
ガイド係合面領域には、バルブ部材が中心軸の垂直面に対して傾いたときにジャミングが生じるリスクを軽減するために（中心軸の垂直面のバルブ部材に対して作用する力を受けるために）、環状バルブ部材及びガイド手段間に隙間が設けられている。このように、ガイド係合面領域はガイド手段及びガイド係合面領域間の空間が最小空間から距離に従って増加するように形成／構成されている。これは、本発明の環状バルブ部材が従来の環状バルブ部材に比べて、中心軸の垂直面から傾くこと（バルブ部材に不均等な力が作用することでバルブ部材がジャミングすること）への耐性があることを示している。
【００２０】
好ましくは、前記シート係合面及びガイド係合面はそれぞれ、環状バルブ部材の周囲に延在する凸面に対して、滑らかに延在しているとよい。このように、環状バルブ部材の径方向断面はガイド係合面及びシート係合面から凸面に向って延在している。凸面は放射状の面であってもよい。ある態様では、ガイド係合面領域の一部又は全部が、径方向断面において凸状であり、放射状であってもよく、放射状面の拡張であってもよい。
【００２１】
ガイド手段は環状バルブシートに直接的又は間接的に保護されていてもよく、又はガイド手段及び環状バルブシートはそれぞれ一体構成の部品であってもよく（例えば単一の材料部材から形成されていてもよく、本体部は単体構成であってもよい。
【００２２】
ある態様では、ガイド手段は円筒状ガイドからなる。
【００２３】
好ましくは、環状バルブ部材はガイド手段によって緩く保持されているとよい。緩く保持することによって、ガイド手段の周辺やその対応する面の周りに延在する周辺又は環状バルブ部材の表面が通常製造されたものの耐性に比べて大幅に異なる。例えば、環状バルブ部材はガイド手段（例えば円筒状ガイド）の周りに保持されていてもよく、ガイド係合面（単数又は複数の面）が設けられていてもよく、その最小内径はガイド手段の周辺よりわずかに大きくてもよい。典型的には、ガイド手段の周辺及び環状バルブ部材のそれぞれの部品は少なくとも０．１％異なり、ある態様では少なくとも０．５％、またある態様では少なくとも２％異なる。
【００２４】
このように環状バルブ部材及びガイド手段が同軸であるときに、環状バルブ部材及びガイド手段間の最小距離は、ガイド手段の径の少なくとも０．１％であり、ある態様では少なくとも０．５％であり、またある態様では少なくとも２％である。
【００２５】
緩く保持された環状バルブの径方向の動きは、ガイド手段によって制限されるので、環状バルブ部材及び環状バルブシートは、バルブ部材の軸方向移動によって効果的なシールが形成されてバルブが閉じるように形成されると共に、一方でガイド手段及び環状バルブ部材間の隙間を十分に維持して中心軸の垂直面に対して傾くことによりジャミングが生じるリスクを軽減する。バルブ部材及びガイド手段間の追加された隙間もまた、その隙間に破片等がトラップされてジャミングが生じるリスクを軽減する。更に、流体がバルブ部材及びガイド手段間を通過できるので、ドラグ力や摩擦力を軽減すると共に、極めて迅速で効率的なバルブ動作を容易にする。
【００２６】
従来の環状バルブ部材はガイド手段と近い位置で係合するように（製造公差以内で）設計されている。このようなバルブ部材はガイド手段や（例えばバルブを通して延在する軸に沿った）バルブシートに対して傾くことへの耐性がなく、延在されたカラー、及び、同様にガイド手段に延在するバルブをバルブ部材の配置を維持するために提供する。従って、そのような環状バルブ部材は比較的高いＬ／Ｄ比（典型的には０．５−０．７の範囲）、高い質量、イナーシャ及びドラグを有している。Ｌ／Ｄとは、対称軸に沿ったバルブ部材の長さとガイド係合形状（例えば円筒状ガイドを有し、スライド可能に搭載された環状バルブの周囲の環状バルブの環状バルブ部材の内径）の直径間の比である。
【００２７】
中心軸から傾くことに対して耐性を有する緩く保持された環状バルブ部材は、バルブ部材がかなり小さい（０．５以下、ある態様では０．１の範囲又は０．１以下の）L/D比を有してもよいという大きな利点がある。その結果、環状バルブ部材もまた従来に比べて軽くなり、より迅速に操作でき、とても小さく、コンパクトなバルブを提供することができる。
【００２８】
好ましくは、環状バルブは更に、エンドストップを備えており、環状バルブ部材の環状バルブシートからの軸移動の最大量を制限する。
【００２９】
ある態様では、エンドストップはガイド手段から延在する。エンドストップはガイド手段に固定されている（例えばガイド手段はガイド手段に固定されたカラーであってもよい）、又は、エンドストップはガイド手段と一体的になっていてもよい。
【００３０】
好ましくは、環状バルブ部材の（中心軸の垂直面からの）傾き角度は、環状バルブシート及びエンドストップ間の軸距離によって制限される。すなわち、軸方向のバルブシート及びエンドストップ間の軸距離は、好ましくは、環状バルブ部材がエンドストップ及びガイド手段、又は、エンドストップ及び環状バルブ部材間に隣接するように傾くようになっているが、ガイド手段の任意の２つの対向側（すなわち、中心軸を通って延在する平面における各ラインがガイド手段に交差する点）においてガイド手段に接触する不十分な空間を有している（さもなければ環状バルブ手段がガイド手段に対してジャミングを生じる原因となる）。
【００３１】
すなわち、環状バルブ部材がガイド手段に緩く保持された環状バルブ部材を有している結果、環状バルブ部材はバルブシート及びガイド手段を有する配置において中心軸に対して傾き角度が自由になり（中心軸に対して径方向に自由に移動できる）、環状バルブ部材の一部（典型的にはシート係合面）が環状バルブシート（典型的にはシーリング面）と接触（シールするか否か）すると共に、中心軸の対向側上の環状バルブ部材の一部（典型的にはガイド係合面領域）がエンドストップ又はガイド手段と接触するとき、すなわち環状バルブ部材が可能な最大角度量を有するとき、環状バルブ部材はガイド手段の対向面上においてガイド手段に同時に接触することができない。
【００３２】
好ましくは、環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であり、且つ、環状バルブ部材が中心軸に対して垂直に傾いているとき、環状バルブ部材及びガイド手段間の最小距離Ｌは、次式により与えられる。
0005665853.tif 000002
ここでGはガイド手段の直径であり、thetaは、環状バルブ部材の一部が環状バルブシートに接触しており、且つ、環状バルブ部材の一部がエンドストップに接触しているときに、中心軸に垂直な平面に対する環状バルブ部材の傾きの最大角度である。
【００３３】
従って、傾きｔｈｅｔａの最大角度は約ｔｈｅｔａ＝ｔａｎ‐１（Ｍ／Ｇ）であり、Ｍは環状バルブ部材が中心軸に沿って（例えば環状バルブ部材がエンドストップ及びシーリング面に隣接する位置間で）自由に動く際の最大移動長であり、Gはガイド手段の直径である。
【００３４】
好ましくは、ガイド手段の周りに保持された（又は、保持されるように構成された）環状バルブ部材のうち、環状バルブ部材のいずれの部分も、環状バルブ部材の対称軸からtheta以下の角度において最小内径から延在する部材によって規定される領域内にかからない。ここでthetaは（環状バルブ部材がガイド手段の周りに保持されるときに）環状バルブ部材が中心軸の垂直面に対して傾く最大角度である。
【００３５】
同様に、ガイド手段内に保持された（又は、保持されるように構成された）環状バルブ部材のうち、好ましくは、環状バルブ部材のいずれの部分も、環状バルブ部材の対称軸からtheta以下の角度において最大外径から延在する部材によって規定される領域内にかからない。ここでthetaは（環状バルブ部材がガイド手段の周りに保持されるときに）環状バルブ部材が中心軸の垂直面に対して傾く最大角度である。
【００３６】
従って、環状バルブ部材の最小内径（又は場合によっては最大外径）及びその他のガイド係合面領域間に延在する部材（或いは、シート係合面の一部又はその各々のような環状バルブ部材の他の部分等）は、環状バルブ部材の対称軸からthetaより大きい角度で延在している。
【００３７】
環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であり、且つ、直径G+２Lを有するとき、環状バルブ部材のいずれの部分も、最小空間の平面におけるリングを通過して延在する部材によって規定される領域内にかからなくてもよい。この部材は環状バルブの対称軸と一致する軸を有すると共に２thetaの錐角を有する。
【００３８】
好ましくは、ガイド係合面領域は環状バルブ部材の最小内径（又は最大外径）を備えてなるとよい。
【００３９】
ある態様では、バルブシートは、第１の周縁寸法を有する第1のシーリング面と、第２の周縁寸法を有する第２のシーリング面とを備え、環状バルブ部材は第１のシート係合面を備える。第１及び第２のシーリング面間にアパーチャが形成されており、環状バルブ部材は第１のシーリング面と係合する第１のシート係合面と、第２のシーリング面と係合する第２のシート係合面とを備えている。
【００４０】
ある態様では、第１のシート係合面が第１のシーリング面とシール係合するように設計されると共に、第２のシート係合面が第１のシーリング面及び第１のシート係合面がシール係合しているときに第２のシーリング面及び第２のシート係合面がシール係合しないように第１のシート係合面に対して配置されるリラックス構造と、第１のシーリング面及び第１のシート係合面がシール係合している間、第２のシーリング面及び第２のシート係合面がシール係合することによって流路を通る流体の流れが制限される変形構造とをとるように、環状バルブ部材は弾性変形可能である。
【００４１】
環状バルブ部材は弾性バイアス手段（例えばコイルバネ）によって環状バルブシートに向かって（又はある態様では離れるように）弾性的に付勢されていてもよい。
【００４２】
これに代えて又はこれに加えて、環状バルブ部材は例えば電磁石のように、電気的に制御可能な励起手段（urging  means）によって環状バルブシートから（又は向かって）制御可能に励起されていてもよい。
【００４３】
ある態様では、本体部の一部は（流体作動機器の）往復運動するピストンを受けるように構成されたシリンダによって規定されてもよく、シリンダ壁の外表面の一部は環状バルブ部材としての円筒形状ガイドで規定されていてもよい。
【００４４】
従って、本発明に係る第３形態は、第１の態様に係る環状バルブを備えており、流体作動機器の往復運動するピストンを受けるように構成された本体部がシリンダで規定されるシリンダアセンブリに関する。
【００４５】
円周は、内表面又は外表面の内部又は周囲のそれぞれの距離に関する。第１及び第２の環状シーリング面、環状バルブ部材の内外表面、及び、環状バルブ部材自体は、典型的には回転対称であるが、回転対称でなくともよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の実施形態を以下の図面を参照して説明する。
【図１】図１はシリンダアセンブリの断面図である。
【図２】図２は、環状バルブ部材の軸が環状バルブシートの軸及びシリンダの軸と一致する位置にある際に、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図３】図３は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が半径方向内側に変位した状態の断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図４】図４は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材がある方向に傾いた状態の断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図５】図５は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が他の方向に傾いた状態の断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図６】図６は図２に示す環状バルブを示す断面図である。
【図７】図７は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が図５の方向に傾いた状態を示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図２に示す環状バルブの断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、環状バルブの他の実施形態に係る断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、環状バルブの他の実施形態に係る断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、環状バルブの他の実施形態に係る断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【図９】図９は、環状バルブの他の実施形態に係る断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は油圧ポンプ、油圧モータ又は油圧ポンプ―モータのような流体作動機器に使用されるシリンダアセンブリ１を示している。シリンダアセンブリ１は、シリンダ軸Aの周りに円筒対称なシリンダ本体２を備え、該シリンダ本体２の第１のシリンダ端部４が開口したシリンダ３、シリンダ本体２の第２のシリンダ端部６に配置され、ポペットバルブアパーチャ７を規定する（シリンダ３とシリンダ本体２の上部を通じて延在する径方向通路９との間の流路を設ける）ポペットバルブシート５、及び、シリンダ本体２の周りに配列されると共にシリンダ本体２を貫通して延在する複数のアパーチャ１３を規定する環状バルブシート１１を備える。環状バルブシート１１は外側シーリング面１５と内側シーリング面１７とを備える。
【００４８】
環状バルブ部材１９は、環状バルブシート１１とカラー２３のエンドストップ２１との間でシリンダ本体２の周りに保持されている。環状バルブ部材１９は、シリンダ３の円筒状のガイド表面領域２５において、シリンダ３の外表面の周りにはめ込まれている。シリンダ３のガイド表面領域２５は円筒状ガイドの形式をとっており、環状バルブ部材１９にとってガイド手段として機能する。
【００４９】
環状バルブは、アパーチャ１３を経由して、高圧マニホールド２７とシリンダ３との間で油圧液体の流れを規制する。環状バルブ部材１９は、環状バルブ部材１９の下側面３１とカラー２３の上側面３３との間に延在するコイルバネ２９によって、環状バルブシート１１に対して付勢されている。環状バルブ部材１９は、環状バルブ部材１９と環状バルブシート１１との間で内側シール及び外側シールを形成するためのシート係合面３４を有している。カラー２３は保持リング３５によって適切な位置に保持されている。カラー２３は、該カラー２３、環状バルブ部材１９及びコイルバネ２９の取付けや取外しが容易になるように、該カラー２３の深さの一部又は全部がシリンダ３の周りに整合する干渉を設けてもよいし、カラー２３とシリンダ本体２とがお互いに係合していてもよい。
【００５０】
シリンダアセンブリ１は更に、ポペットバルブ部材３７を備えており、ポペットバルブシート５とポペットバルブアパーチャ７と共に、（低圧マニホールド３９と流体をやり取りする）径方向通路９とシリンダ３との間の流量を制御するためのポペットバルブを形成している。ポペットバルブ部材３７は軸Aに沿って移動するように操作可能であるので、ポペットバルブは図示する開位置と、シーリング面４１（ポペットバルブ部材３７の頭部４３の上面にある環状領域）がポペットバルブシート５に接触する閉位置との間を移動できる。
【００５１】
ポペットバルブ部材３７は、その下端にペグ４５が設けられており、該ペグ４５は下側ガイド機構４９において中央アパーチャ４７と係合するスライド可能な部材である。下側ガイド機構４９はシリンダ３の内壁に延在する径方向支柱５１によって保持されており、使用時には、シリンダ軸からのペグの移動を制限するように機能し、ポペットからシリンダ３と低圧マニホールド３９間において流体の流れを保護又は隔離する部分的なバリアを形成しており、さもなければポペットバルブは閉じようと作用する。
【００５２】
その上端では、ポペットバルブ部材３７にアーマチャ５３が設けられており、該アーマチャ５３の上面及び下面間に延在する経路５５を備えており、コイルスペース５７と流体をやり取りする低圧マニホールド３９が配置されている。これにより、ポペットバルブは電気コントローラ（不図示）からの制御信号によって電気的に駆動されるようになっている。アーマチャ５３の外面は上側ガイド構造６３の内面６１とスライド可能なように係合している。環状バルブ部材１９の上方で、第１のシール６５はカラー２３に設けられたチャネルの周りに延在しており、第２のシール６７及び第３のシール６９はシリンダ本体２に設けられた同様のチャネルの周りに延在している。第１のシール６７及び第２のシール６９は、動作時に、圧縮された油圧液体がシリンダアセンブリ１の周りの高圧マニホールド２７から流出することを防止する。
【００５３】
制御駆動されるポペットバルブとは対照的に、本発明の実施例では、環状バルブ部材１９は面シーリングバルブを受動的に開閉する。コイルバネ２９は環状バルブ部材１９を環状バルブシート１１に向かって付勢する。シリンダ３内の圧力が高圧マニホールド２７における圧力より大きくなると、環状バルブは油圧液体がシリンダ３から高圧マニホールド２７に排出されるように（図１に示すように）開く。高圧マニホールド２７内の圧力がシリンダ３における圧力より大きくなると、環状バルブ部材１９は内側シーリング面１７及び外側シーリング面１５の双方に対してシールし、シールを形成する。ここで示す本実施例では、環状バルブ部材１９は弾性材料から形成されており、外側シーリング面１５に接触した後、環状バルブ部材１９は内側シールを形成するように変形する。しかしながら、本発明は環状バルブ部材１９の一部だけが弾性的であっても、剛体であっても適用可能である。
【００５４】
環状バルブ部材１９は円対称の軸を有しており、図１において当該軸はシリンダ軸A及び環状バルブシート１１の軸と一致している。本発明はまた、シリンダ軸Ａ及び環状バルブシート１１の軸が異なる態様にも適用できる。しかしながら、環状バルブ部材１９はガイド手段に緩く保持されているので、シリンダ３及び環状バルブシート１１に対して環状バルブ部材１９の傾きが少量あり、環状バルブ部材１９の径方向移動が少量あり得る。
【００５５】
図２はその軸が環状バルブシート１１の軸及びシリンダ軸に一致する環状バルブ部材１９を示している。環状バルブ部材１９はガイド係合面領域７１を有している。ガイド係合面領域７１及びシリンダ３のガイド表面領域２５間の空間（すなわち、シリンダ３のガイド表面領域２５及びガイド係合面領域７１の径方向の内面間の径方向距離）は軸方向で変化し、環状バルブ部材１９の軸及び環状バルブシート１１が一致したときに最小空間７３を有する。最小空間７３の一方側に対しては、環状バルブ部材１９及びシリンダ３のガイド表面領域２５間の空間が増加する。
【００５６】
図３は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が半径方向内側に変位した状態を示す断面図である（環状バルブの中心軸に対する反対側の部分は、同じだけ半径方向内側に変位している）。図４は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材がある方向に傾いた状態の断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図であり、図５は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が他の方向に傾いた状態の断面のうち、環状バルブの中心軸に対する片側部分のみを示す図である。
【００５７】
図６は図２に示す環状バルブを示す断面図であり、図７は、図２に示す環状バルブの、環状バルブ部材が図５の方向に傾いた状態を示す断面図である。これらの図では、Ｇはシリンダのガイド面領域の径であり、Ｌは最小空間において（環状バルブ部材及び環状バルブシートが同軸であるとき）ガイド面領域及びガイド係合面領域間の空間である。
【００５８】
最大傾きでは、環状バルブ部材１９は一方側のエンドストップ２１、及び、他方側のガイド表面領域２５又は環状バルブシート１１のいずれか一方に接触してもよく、一方側の環状バルブシート１１及び他方側ガイド表面領域２５に接触してもよい。しかしながら、環状バルブ部材１９とエンドストップ２１及び環状バルブシート１１間の空間との軸方向長さは、環状バルブ部材１９が環状バルブ部材１９の２つの直径方向に対向する側において同時にガイド表面領域２５に接触するように十分傾くことができないように構成されている。これにより、環状バルブ部材１９が直径方向に対向側において同時にガイド表面領域２５に接触することによってジャミングするおそれを避けることができる。図８では、環状バルブ部材１９の軸に対する角度thetaは環状バルブが環状バルブシート１１の軸に対して傾き得る最大角度を表している。
【００５９】
最大傾き角度では、thetaは環状バルブ部材１９が環状バルブ部材１９の２つの直径方向に対向する側において同時にガイド表面領域２５に接触できないように、（環状バルブ部材１９及び環状バルブシート１１が同軸であるとき）環状バルブ部材１９及びガイド表面領域２５間の最小距離Lが以下の関係により得られる。
0005665853.tif 000003
【００６０】
このように、傾きthetaの最大角度は約theta＝tan-1(M/G)である。ここで、Mは環状バルブ部材１９が自由に中心軸に沿って移動する最大距離であり、Mは図６に示すｍ１とｍ２との和である。
【００６１】
図８Aを参照して、コンパクトで確実にジャミングが生じない環状バルブを提供するために、環状バルブ部材１９のいずれの部分も、環状バルブ部材１９と同軸にある仮想部材７５，７７によって規定される容積に延在しておらず、環状バルブ部材１９の軸に対する角度thetaにおける最小空間７３から延在していないことが好ましい。この態様では、環状バルブ部材１９のいずれの部分も径G＋２Lを有するリングを通って延在する環状バルブ部材１９の対称軸、及び、錐角２thetaによって規定される領域内に収まらない。
【００６２】
本発明の環状バルブは、十分小さな内径を有することにより、環状バルブ部材１９が傾いたときにジャミングを生じることなく、環状バルブ部材１９が十分に効果的なシールを実現して信頼性よく形成されるように、環状バルブ部材１９の径方向移動を制限できる点において有利である。十分なスペースがあることにより、破片が補足されてジャミングが生じるリスクを軽減できる。
【００６３】
また、環状バルブ部材１９に作用するドラグや摩擦が低く、環状バルブの迅速でエネルギー効率のよい動作が可能に設計されている。これにより、ガイド上に搭載され、少なくとも複数のスライド長を有する従来の環状バルブにおいて十分な距離を隔てて配置された２つのガイドラインに比べて、一つのガイドラインだけで済む。従来の環状バルブは、典型的には、ガイドの周りにしっかりと整合するカラーを薄いオイル膜と共に含んでおり、シェア・ドラグ（ｓｈｅａｒ  ｄｒａｇ）を生じさせている。
【００６４】
更に、この設計は作用する高圧油によるストレスに耐えられるように十分に強い。
【００６５】
図８Bは他の態様における環状バルブの断面図であり、外側シーリング面１５が環状バルブシート１１の軸に向かって直交して延びている。外側シーリング面１５の角度は、例えば環状バルブシート１１の軸（この態様ではシリンダ軸Aと一致している）から３０°から９０°の角度の間で変化してもよい。例えば、外側シーリング面１５は、環状バルブシート１１の軸から３０°から９０°の角度で延在していてもよい。この態様では、ガイド係合面領域７１の長さは同じ径を有し、最小空間７３は軸方向に空間を有している。この部材は最小空間７３の終端のいずれかから延在している。
【００６６】
図８Cは他の態様の環状バルブの断面図であり、アパーチャ７がシリンダ３の外面と交差しない代わりに、外側シーリング面１５を含むシリンダ本体２の外側から延在する周辺面７９上にのみ開口し、鈍角でシリンダ３の外面に向かって延在している。この態様では、ガイド係合面の空間は最小空間から高径面領域８１まで非連続的に変化する。
【００６７】
図８Dは他の態様の環状バルブの断面図であり、アパーチャ７がシリンダ本体２の外側に向かって延び、内側シーリング面１７及び外側シーリング面１５の双方を含み、環状バルブシート１１の軸に向かって直交して伸びる周表面で開口している。この態様では、内側及び外側シーリング面１５は同平面であり、環状バルブシート１１の軸と直交する。この態様では、環状バルブ部材１９は、使用時に内側及び外側シールを形成するように、環状バルブ部材１９のシート対向面８７から軸方向に伸びる内側及び外側周縁部８３，８５を有している。この場合、環状バルブ部材１９のガイド係合面の一部によって形成される内側シールに代えて、環状バルブ部材１９のガイド係合面は、最小空間として機能するガイド構造８９を含む。この態様では、ガイド係合面の空間は単調に増加するが、最小空間から離れるに従い勾配が変化する。
【００６８】
ここに示す実施例では、シリンダ３の外側表面は環状バルブ部材１９にとってガイド手段として機能する。しかしながら、その代わりに、一以上のガイド部材がシリンダ３に設けられ、環状バルブ部材１９を通って伸びることでガイド手段として機能してもよい。ある他の態様では、ガイド手段は環状バルブ部材１９の外側に配置されていてもよい。
【００６９】
図９は他の態様の環状バルブの断面図であり、環状バルブ部材１００は面１０１に接触する平面シートを有している。内側及び外側シールは、外側に伸びる周表面７９において、内側及び外側周縁部１０３，１０５によって形成される。
【００７０】
更なる変形、修正は、ここに開示された本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１  シリンダアセンブリ
２  シリンダ本体
３  シリンダ
４  第１のシリンダ端部
５  ポペットバルブシート
６  第２のシリンダ端部
７  ポペットバルブアパーチャ
９  径方向通路
１１  環状バルブシート
１３  アパーチャ
１５  外側シーリング面
１７  内側シーリング面
１９  環状バルブ部材
２１  エンドストップ
２３  カラー
２５  ガイド表面領域（ガイド手段）
２７  高圧マニホールド
２９  コイルバネ
３１  環状バルブの下側面
３３  カラーの上側面
３４  シート係合面
３５  保持リング
３７  ポペットバルブ部材
３９  低圧マニホールド
４１  シーリング面
４３  ヘッド部
４５  ペグ
４７  中心アパーチャ
４９  下側ガイド構造
５１  径方向支柱
５３  アーマチャ
５５  通路
５７  コイルスペース
５９  ソレノイド
６１  内面
６３  上側ガイド構造
６５  第１のシール
６７  第２のシール
６９  第３のシール
７１  ガイド係合面領域
７３  最小空間
７５  仮想錐台
７７  仮想錐台
７９  周辺面
８１  高径面領域
８３  内側周縁部
８５  外側周縁部
８７  シート対向面
８９  ガイド形成
１００  環状バルブ部材
１０１  シート接触面
１０３  内側周縁部
１０５  外側周
【図１】
0005665853.tif 000005
【図２】
0005665853.tif 000006
【図３】
0005665853.tif 000007
【図４】
0005665853.tif 000008
【図５】
0005665853.tif 000009
【図６】
0005665853.tif 000010
【図７】
0005665853.tif 000011
【図８Ａ】
0005665853.tif 000012
【図８Ｂ】
0005665853.tif 000013
【図８Ｃ】
0005665853.tif 000014
【図８Ｄ】
0005665853.tif 000015
【図９】
0005665853.tif 000016