(57)【要約】スプールバルブは、ボアを形成する本体と、該ボア内の任意の位置に配置可能なスプールとを含む。スプールは、所定外径を有する中央本体部位と、該中央本体部位によって区画される複数のシールランドとを含む。各シールランドの外径は、中央本体部位の外径よりも大径に設定される。複数のフロー形成リングは、第１及び第２シールランドの間に配置され、中央本体部の外径よりも大径で、シールランドの外径よりも小径の中間径を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブは、中心軸を有するボアが形成されるバルブ本体と、該ボア内に支持されるスプールと、を含み、
前記バルブ本体には、中心軸周りに配置され、ボアに連通する内周面に設けた開口部を有する環状キャビティを含むギャラリが形成され、該ギャラリは、軸方向に沿う幅長を有し、
前記スプールは、中心軸に沿ってボア内を移動可能であり、
前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した環状シールランドと、前記スプールの主本体から径方向に突出したフロー形成リングと、を含み、
前記フロー形成リングの外径は、前記環状シールランドの外径より小径であり、
前記フロー形成リングは、環状フロー形成溝部によって環状シールランドと区画され、
前記環状フロー形成溝部は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法よりも小さい軸方向に沿う幅寸法を有し、
前記フロー形成リング及び前記フロー形成溝部は、前記ギャラリが完全に開放されているとき、軸方向で前記ギャラリと重なっていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記フロー形成リングの外径は、前記環状シールランドの外径の最大９０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記環状フロー形成溝部の外径は、前記環状シールランドの外径の最大６０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項４】
前記フロー形成リングの外径は、前記環状シールランドの外径の７０％〜９０％であり、
前記環状フロー形成溝部の外径は、前記環状シールランドの外径の４０％〜６０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項５】
前記フロー形成リングの外径は、前記環状シールランドの外径の略８０％であり、
前記環状フロー形成溝部の外径は、前記環状シールランドの外径の略５０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項６】
前記フロー形成リングの軸方向に沿う幅寸法は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２５％よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項７】
前記環状フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の少なくとも２０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項８】
前記環状フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２０％〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項９】
前記フロー形成リングは、前記フロー形成溝部側に軸方向に沿って臨む第１側部と、前記フロー形成溝部とは反対側に軸方向に沿って臨む第２側部とを有し、
前記ギャラリが完全に開放されたとき、前記フロー形成リングの第２側部は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の４０％〜６０％の範囲の、該ギャラリに対する軸方向に沿うフローギャップを形成することを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項１０】
前記フロー形成リングは、前記フロー形成溝部側に軸方向に沿って臨む第１側部と、前記フロー形成溝部とは反対側に軸方向に沿って臨む第２側部とを有し、
前記ギャラリが完全に開放されたとき、前記フロー形成リングの第２側部は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の略５０％の範囲の、該ギャラリに対する軸方向に沿うフローギャップを形成することを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
【請求項１１】
スプールバルブは、ボアを形成する本体と、該ボア内の任意の位置に配置可能なスプールと、を含み、
前記スプールは、所定外径を有する中央本体部位と、
該中央本体部位の外径よりも大径であり、前記中央本体部位により区画される第１及び第２シールランドを含むシールランドと、
前記第１シールランドと前記第２シールランドとの間に配置される複数のフロー形成リングと、を含み、
前記各フロー形成リングは、前記中央本体部の外径よりも大径で、前記シールランドの外径よりも小径の中間径を有することを特徴とするスプールバルブ。
【請求項１２】
前記中間径は、前記シールランドの外径の略８０％であることを特徴とする請求項１１に記載のスプールバルブ。
【請求項１３】
前記中央本体部位の外径は、前記シールランドの外径の略５０％であることを特徴とする請求項１２に記載のスプールバルブ。
【請求項１４】
前記スプールは、さらに前記各シールランドのうちの一つと、前記各フロー形成リングのうちの一つとの間に溝部を含むことを特徴とする請求項１１に記載のスプールバルブ。
【請求項１５】
前記本体には、前記ボアに連通するギャラリが形成されて、
前記溝部は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の略２０％より大きい軸方向に沿う幅寸法を有することを特徴とする請求項１４に記載のスプールバルブ。
【請求項１６】
バルブは、中心軸を有するボアが形成されるバルブ本体と、該ボア内に支持されるスプールと、を含み、
前記バルブ本体には、中心軸に沿って互いに軸方向に離間した複数のギャラリが形成されて、
該各ギャラリは、第１作動ポート用ギャラリと第２作動ポート用ギャラリとの間に位置するポンプ用ギャラリを含み、各ギャラリは、中心軸周りに配置され、ボアに連通する内周面に設けた開口部を有する環状キャビティを含み、
前記バルブ本体には、前記第１作動ポート用ギャラリに連通する第１作動ポートと、前記第２作動ポート用ギャラリに連通する第２作動ポートと、前記ポンプ用ギャラリに連通するポンプ用ポートとが形成され、前記ポンプ用ギャラリは軸方向に沿う幅長を有し、
前記スプールは、中心軸に沿ってボア内を移動可能であり、
前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した第１及び第２環状シールランドを含み、該第１及び第２環状シールランドは、前記バルブ本体と前記スプールの主本体との間を中心軸に沿って延びる環状の流経路に沿って互いに離間して、
前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した第１及び第２フロー形成リングを含み、該第１及び第２フロー形成リングは前記流経路内に位置して、前記第１及び第２フロー形成リングの外径は前記第１及び第２環状シールランドの外径より小径で、前記第１フロー形成リングは第１環状フロー形成溝部によって前記第１環状シールランドから区画され、前記第２フロー形成リングは第２環状フロー形成溝部によって前記第２環状シールランドから区画され、前記第１及び第２環状フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法よりも小さく設定され、
前記スプールは、前記ボア内を第１位置と第２位置との間を軸方向に沿って移動可能であり、
前記第１位置では、
ａ）前記環状流経路により前記ポンプ用ギャラリと前記第２作動ポート用ギャラリとの間が連通されて、
ｂ）前記第１環状シールランドが前記ポンプ用ギャラリと前記第１作動ポート用ギャラリとの連通を遮断して、
ｃ）前記第１フロー形成リング及び前記第１フロー形成溝部が軸方向で前記ポンプ用ギャラリと重なっており、
前記第２位置では、
ａ）前記環状流経路により前記ポンプ用ギャラリと前記第１作動ポート用ギャラリとの間が連通されて、
ｂ）前記第２環状シールランドが前記ポンプ用ギャラリと前記第２作動ポート用ギャラリとの連通を遮断して、
ｃ）前記第２フロー形成リング及び前記第２フロー形成溝部が軸方向で前記ポンプ用ギャラリと重なっていることを特徴とするバルブ。
【請求項１７】
前記第１位置では、前記第２フロー形成リング及び前記第２フロー形成溝部が軸方向で前記第２作動ポート用ギャラリに重なっており、
前記第２位置では、前記第１フロー形成リング及び前記第１フロー形成溝部が軸方向で前記第１作動ポート用ギャラリに重なっていることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項１８】
前記バルブ本体には、第１及び第２タンク用ギャラリが形成され、前記第１作動ポート用ギャラリ、前記ポンプ用ギャラリ及び前記第２作動ポート用ギャラリは軸方向で前記第１タンク用ギャラリと前記第２タンク用ギャラリとの間に位置して、
前記バルブ本体には、前記第１タンク用ギャラリを前記第２タンク用ギャラリに連通させるタンク用経路が前記ボアの外側に形成され、
前記バルブ本体には、前記第１及び第２タンク用ギャラリに連通するタンク用ポートが形成され、
前記スプールは、前記第１及び第２環状シールランドの軸方向外側に位置する第１及び第２端部シールランドを含むことを特徴とする請求項１７に記載のバルブ。
【請求項１９】
前記スプールは、前記ポンプ用ポート、前記第１作動ポート及び前記第２作動ポートが全て前記タンク用ポートに連通する第３位置に移動可能であることを特徴とする請求項１８に記載のバルブ。
【請求項２０】
前記第１及び第２フロー形成リングの外径は、前記第１及び第２環状シールランドの外径の最大９０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２１】
前記第１及び第２環状フロー形成溝部の外径は、前記第１及び第２環状シールランドの外径の最大６０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２２】
前記第１及び第２フロー形成リングの外径は、前記第１及び第２環状シールランドの外径の７０％〜９０％であり、
前記第１及び第２環状フロー形成溝部の外径は、前記第１及び第２環状シールランドの外径の４０％〜６０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２３】
前記第１及び第２フロー形成リングの軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２５％よりも小さいことを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２４】
前記第１及び第２フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の少なくとも２０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２５】
前記第１及び第２フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２０％〜６０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２６】
前記第１及び第２フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２０％〜４０％であり、前記第１及び第２作動ポート用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の２０％〜４０％であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２７】
前記第１及び第２フロー形成リングは、前記第１及び第２フロー形成溝部のそれぞれに軸方向に沿って臨む第１側部と、互いに対向する第２側部とを有し、
前記第１及び第２フロー形成リングと、該第１及び第２フロー形成リングの第２側部側のスプールの主本体との間のテーパ状部は、前記第１及び第２フロー形成リングと、該第１及び第２フロー形成リングの第１側部側のスプールの主本体との間のテーパ状部よりもその変位率が大きく設定されることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２８】
前記第１位置では、前記第１環状シールランドが前記ポンプ用ギャラリから完全にオフセットされ、且つ前記第２環状シールランドが第２作動ポート用ギャラリから完全にオフセットされた、完全な開放位置であり、
前記第２位置は、前記第２環状シールランドがポンプ用ギャラリから完全にオフセットされ、且つ前記第１環状シールランドが第１作動ポート用ギャラリから完全にオフセットされた、完全な開放位置であることを特徴とする請求項１６に記載のバルブ。
【請求項２９】
前記第１及び第２フロー形成リングは、前記第１及び第２フロー形成溝部のそれぞれに軸方向に沿って臨む第１側部と、互いに対向する第２側部とを有し、
前記第１及び第２位置では、前記第１及び第２フロー形成リングの第２側部は、前記各ギャラリの軸方向に沿う幅寸法の４０％〜６０％の範囲の、該各ギャラリぞれぞれに対する軸方向に沿うフローギャップを構成することを特徴とする請求項２８に記載のバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書は、２０１１年１２月１５日に出願された米国特許出願第６１／５７６０６９号を優先権主張して特許協力条約に基づく国際特許出願として２０１２年１２月１４に出願されたものであり、その全体を参考としてここに包含して開示する。
【０００２】
流体圧スプールバルブは、通常、ポンプと流体圧アクチュエータ（例えば、流体圧ピストン、流体圧モータ等）との間の連通を制御するために使用されている。スプールバルブは、バルブ本体（すなわち、スリーブ）に形成されたボア内に配置されるスプールを含む。バルブ本体は、そのボアに連通する複数の流通孔を含む。各流通孔は、ポンプ用孔、タンク用孔及び第１、第２作動用孔を含む。スプールは、ボア内の第１位置と第２位置との間を軸方向に沿って移動可能である。スプールの第１位置では、ポンプ用孔が第１作動用孔に連通する位置で、且つ第２作動用孔がタンク用孔に連通する位置となる。スプールの第２位置では、ポンプ用孔が第２作動用孔に連通する位置で、第１作動用孔がタンク用孔に連通する位置となる。スプールは、また中立位置に移動することも可能である。いわゆる「オープンセンター」スプールバルブでは、スプールが中立位置に位置している時、ポンプ用孔、タンク用孔と、第１、第２作動用孔との間が開放されている。いわゆる「クローズドセンター」スプールバルブでは、スプールが中立位置に位置している時、ポンプ用孔、タンク用孔と、第１、第２作動用孔との間が閉鎖されている。
【０００３】
スプールバルブは、スプールの複数のランドを利用することで上述の流経路を制御している。ランド、すなわち、適宜言及されるシールランドは、スプールの位置によってボア内の様々なギャラリをシールしている。ギャラリは、複数の突起部または壁部間に位置し、ボアに沿って形成される環状開放空間である。シールランドがこれらの壁部に対してシールすることで、ボア内の所望な流体圧経路を決定している。
【０００４】
スプールバルブにおいて、バルブを通じる流体の流れにおいて圧力損失が発生する。そして、圧力損失を低減してパルブ性能を向上させることが要求されている。
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態として、本発明に係るバルブは、中心軸を有するボアが形成されるバルブ本体と、該ボア内に支持されるスプールと、を含み、前記バルブ本体には、中心軸周りに配置され、ボアに連通する内周面に設けた開口部を有する環状キャビティを含むギャラリが形成され、該ギャラリは、軸方向に沿う幅長を有し、前記スプールは、中心軸に沿ってボア内を移動可能であり、前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した環状シールランドと、前記スプールの主本体から径方向に突出したフロー形成リングと、を含み、前記フロー形成リングの外径は、前記環状シールランドの外径より小径であり、前記フロー形成リングは、環状フロー形成溝部によって環状シールランドと区画され、前記環状フロー形成溝部は、前記ギャラリの軸方向に沿う幅寸法よりも小さい軸方向に沿う幅寸法を有し、前記フロー形成リング及び前記フロー形成溝部は、前記ギャラリが完全に開放されているとき、軸方向で前記ギャラリと重なっている。
【０００６】
他の実施形態として、本発明に係るスプールバルブは、ボアを形成する本体と、該ボア内の任意の位置に配置可能なスプールと、を含み、前記スプールは、所定外径を有する中央本体部位と、該中央本体部位の外径よりも大径であり、前記中央本体部位により区画される第１及び第２シールランドを含むシールランドと、前記第１シールランドと前記第２シールランドとの間に配置される複数のフロー形成リングと、を含み、前記各フロー形成リングは、前記中央本体部の外径よりも大径で、前記シールランドの外径よりも小径の中間径を有する。
【０００７】
他の実施形態として、本発明に係るバルブは、中心軸を有するボアが形成されるバルブ本体と、該ボア内に支持されるスプールと、を含み、前記バルブ本体には、中心軸に沿って互いに軸方向に離間した複数のギャラリが形成されて、該各ギャラリは、第１作動ポート用ギャラリと第２作動ポート用ギャラリとの間に位置するポンプ用ギャラリを含み、各ギャラリは、中心軸周りに配置され、ボアに連通する内周面に設けた開口部を有する環状キャビティを含み、前記バルブ本体には、前記第１作動ポート用ギャラリに連通する第１作動ポートと、前記第２作動ポート用ギャラリに連通する第２作動ポートと、前記ポンプ用ギャラリに連通するポンプ用ポートとが形成され、前記ポンプ用ギャラリは軸方向に沿う幅長を有し、前記スプールは、中心軸に沿ってボア内を移動可能であり、前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した第１及び第２環状シールランドを含み、該第１及び第２環状シールランドは、前記バルブ本体と前記スプールの主本体との間を中心軸に沿って延びる環状の流経路に沿って互いに離間して、前記スプールは、該スプールの主本体から径方向外方に突出した第１及び第２フロー形成リングを含み、該第１及び第２フロー形成リングは前記流経路内に位置して、前記第１及び第２フロー形成リングの外径は前記第１及び第２環状シールランドの外径より小径で、前記第１フロー形成リングは第１環状フロー形成溝部によって前記第１環状シールランドから区画され、前記第２フロー形成リングは第２環状フロー形成溝部によって前記第２環状シールランドから区画され、前記第１及び第２環状フロー形成溝部の軸方向に沿う幅寸法は、前記ポンプ用ギャラリの軸方向に沿う幅寸法よりも小さく設定され、前記スプールは、前記ボア内を第１位置と第２位置との間を軸方向に沿って移動可能であり、前記第１位置では、ａ）前記環状流経路により前記ポンプ用ギャラリと前記第２作動ポート用ギャラリとの間が連通されて、ｂ）前記第１環状シールランドが前記ポンプ用ギャラリと前記第１作動ポート用ギャラリとの連通を遮断して、ｃ）前記第１フロー形成リング及び前記第１フロー形成溝部が軸方向で前記ポンプ用ギャラリと重なっており、前記第２位置では、ａ）前記環状流経路により前記ポンプ用ギャラリと前記第１作動ポート用ギャラリとの間が連通されて、ｂ）前記第２環状シールランドが前記ポンプ用ギャラリと前記第２作動ポート用ギャラリとの連通を遮断して、ｃ）前記第２フロー形成リング及び前記第２フロー形成溝部が軸方向で前記ポンプ用ギャラリと重なっている。
【０００８】
本発明を実行するための具体的な実施形態が図示されているが、本発明は、示される明確な配置及び手段を限定するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、スプールバルブの中立位置またはセンター位置における側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、第１位置における、図１のスプールバルブの側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、第２位置における、図１のスプールバルブの側面図である。
【図２】図２は、図１Ａのスプールバルブの拡大図である。
【図３】図３は、一実施形態に係るスプールで寸法が表示された図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。可能な限り、複数の図面を通して同一構造または相当する構造は同じ符号を使用する。
【００１１】
以下に記載された本発明は、流体圧シリンダ、機械的な流体圧移動装置をベースとした他のタイプのシリンダ及び流体圧モータのような流体圧アクチュエータに使用されるシステムに適用される。このようなアクチュエータは、通常、産業機器及び建設機器（例えば、ブーム、リフト、スウィングアーム、旋回構造）に使用される。しかしながら、内容を明確にするために、次の実施形態では流体圧シリンダに沿った内容で記載されている。
【００１２】
スプールバルブ１００は、ボア１０４が形成される本体またはスリーブ１０２を含む。スプール１０６は、ボア１０４内に位置して、スプール１０６の取り外しまたは修理のために、本体１０２の端部（両端部）に固定された一つのまたはそれ以上の端部キャップ１０８を取り外すことでアクセスできるようになっている。コイルスプリングがボア１０４の両端部１０４ａにそれぞれ配置され、各コイルスプリングの付勢力によりスプール１０６をセンターまたは中立位置に付勢している。ボア１０４は、スプール１０６の位置によって、流体圧の流通経路を決定する複数のギャラリ１１０に取り囲まれている。ギャラリ１１０の形状は、ボア１０４の内周面を開放した環状溝部として形成される。各ギャラリ１１０は、壁部１１０ａにより区画され、ポート１１０ｂに連通されており、該ポート１１０ｂは、以下に示すような、特定の流体圧ラインを経由して特定の流体圧システムの構成要素に接続される。最も外側の各ギャラリ１１０は、一つのまたはそれ以上の流体圧リザーバまたはタンクＴに連通している。これら最も外側の各ギャラリ１１０は、第１及び第２タンク用ギャラリとして言及され、等圧案内路または流路１０４ｂによって連通している。センターポンプ用ギャラリ１１０が、ポンプＰの出口に接続して油圧流体を供給する。他のギャラリは第１及び第２作動ポート用ギャラリであり、作動ポート１１０ｂによって流体圧シリンダＣの両端部Ａ、Ｂにそれぞれ連通している。ここに示されるポートの構成は非常に一般的であるが、ここで示される流路制御スプールは、ある特定の適用のために必要なまたは要求された、様々な数量及び／または構造のポートを有するスプールバルブに適用されるであろう。加えて、本発明は、クローズドセンター及びオープンセンターのスプールの両方に適用される。
【００１３】
スプール１０６は、該スプール１０６から径方向に外側に突設して、バルブ１００の作動中各ギャラリ１１０をシールする複数の環状ランドを含む。スプール１０６の軸方向中央の中央本体部位１１２は所定外径を有し、シリンダＣの端部Ａまたは端部Ｂに連通するいずれかのポート１１０ｂにポンプＰからの流体圧の流れを案内するものである。環状フロー形成リング１１４は、中央本体部位１１２の両端部にそれぞれ位置している。フロー形成リング１１４は、その外径が中央本体部位１１２の外径よりも大径の中間径に形成されている。各フロー形成リング１１４は、フロー形成溝部１１６側に軸方向に沿って臨む第１側部と、フロー形成溝部１１６とは反対側に軸方向に沿って臨む第２側部とを含む。各フロー形成リング１１４の外側に環状フロー形成隙間または溝部１１６が配置され、該環状フロー形成溝部１１６は、中央本体部位の外径と実質的に略等しい外径（溝径）を有している。なお、他の外径（溝径）も使用してもよい。シールランド１１８は、各溝部１１６の外側に配置され、シールするための外径を有する。２つのシールランド１１８は、その間に軸方向に沿う流路を形成する。端部本体部位１２０が、各シールランド１１８の外側にそれぞれ位置して、所定外径を有している。外側シールランド１２２は、端部本体部位１２０の外側に位置して、スプール１０６をセンター位置に付勢するスプリングに対する表面が形成されている。
【００１４】
図１Ａにおいて、ポンプＰからの流れは、ポート１１０ｂを経由してボア１０４及びタンクＴに至る。センターまたは中立位置では、流体がシリンダＣの端部Ａ及びＢに連通するシリンダポート１１０ｂに流入も流出もしないので、流体圧が、連通する流体圧ピストンＨＰに付与されることはない。しかしながら、スプール１０６は、電気制御または手動制御のいずれかにより軸Ａ−Ａに沿って移動可能である。図１Ｂにおいて、スプール１０６が、第１位置である図の左側に移動される。図に示すように、シールランド１１８が壁部１１０ａにシール係合する。そして、ポンプＰからの流体の流れＦは、シール要素１１８によって形成されたボア１０４の空間を通過して、作動ポート１１０ｂからシリンダＣの端部Ａに排出される。これにより、ピストンＨＰが第１方向に駆動して、ピストンＨＰの反対側端部Ｂの流体圧が他の作動ポート１１０ｂを経由してボア１０４に付与される。この流体の流れＦ’は、ボア１０４（及びタンク用経路１０４ｂ）を通じてタンクＴに排出される。
【００１５】
同様に、図１Ｃにおいて、スプール１０６が、第２位置である図の右側に移動される。図に示すように、シールランド１１８は、壁部１１０ａにシール係合する。そして、ポンプＰからの流体の流れＦは、シール要素１１８によって形成されたボア１０４の空間を通過して、作動ポート１１０ｂからシリンダＣの端部Ｂに排出される。これにより、ピストンＨＰが第２方向に駆動して、ピストンＨＰの反対側端部Ａの流体圧が第１作動ポート１１０ｂを経由してボア１０４に付与される。この流体の流れＦ’は、ボア１０４（及びタンク用経路１０４ｂ）を通じてタンクＴに排出される。図１Ｂ及び図１Ｃに示される第１及び第２位置において、フロー形成溝部１１６及びフロー形成リング１１４の各々がセンターポンプ用ギャラリ１１０と軸方向で重なっているか、あるいはセンターポンプ用ギャラリ１１０と少なくとも部分的に軸方向に整列している。その際、特定の、フロー形成溝部１１６及びフロー形成リング１１４が軸方向で対応するポンプ用ギャラリ１１０と同じ領域を占める（重なっている）、ということができる。
【００１６】
スプールの様々な部位の外径寸法と同様に他の寸法も、スプールバルブ１００の流圧の圧力損失に影響することがわかっている。スプールの多くの実施形態が検討されたが、特定の寸法関係を有するものが、高い所望の性能を示すことができた。図２に多くの寸法が特定されている。一般に、中央本体部位の外径φＣはスプール１０６のなかで最も小径であり、溝部の外径（溝径）φＧと略同じである。シールランドの外径φＳは、スプール１０６のなかで最も大径であり、壁部１１０ａによって形成される壁部の内径φＷと一般的に略同じである。より正確には、シールランドの外径φＳと、壁部の内径φＷとの差は、シールランド１１８が干渉無しに壁部１１０ａによって形成された制限箇所を通過できる程度に最小である。シールランド１１８と壁部１１０ａとの間の最小限の許容差は、これらの２つの構成要素が位置合わせされたときにシール要素を構成して、ボア１０４を通じる流体の流れを制御できるようにする。任意の実施形態において、中央本体部位の外径φＣは、シールランドの外径φＳの略５０％に設定され、中間部位（フロー形成リング１１４）の外径φＩは、シールランドの外径φＳの略８０％に設定される。他の寸法をまだ検討することができる。例えば、中央本体部位の外径φＣは、シールランドの外径φＳの略４０％〜略６０％に設定してもよいし、あるいはシールランドの外径φＳの最大６０％に設定してもよい。もちろん、溝部の外径（溝径）は中央本体部位の外径φＣと実質的に同一であるので、これらの寸法を溝部の外径（溝径）に適用してもよい。加えて、中間部位（フロー形成リング１１４）の外径φＩは、シールランドの外径φＳの略７０％〜略９０％に設定しもよいし、あるいはシールランドの外径φＳの最大９０％に設定してもよい。
【００１７】
端部本体部位の外径φＰは、通常、中央本体部位の外径φＣよりも大径であるが、シールランドの外径φＳよりも小径である。端部本体部位の外径φＰは、中間部位の外径φＩよりも小径でもよいし、大径でもよい。フロー形成リング１１４を備え、提示された寸法関係にて形成されたスプールは、このように構成していないスプールよりも優れた性能を示している。フロー形成リング１１４の採用により、ランドタイミングの変化、または流体の流入角度の変化が生じない。フロー形成リング１１４により、フローエリア（流動領域）を徐々に変化させ、その結果、バルブの全域における圧力損失を低減させるようにしている。溝部１１６の適用により、短絡的な流れを排除しつつ、流体を溝部１１６の周辺に沿って及びスプール１０６の軸方向に沿って案内して、ボア１０４の流体による完全な充填を促進している。
【００１８】
様々な外径寸法間の関係に加えて他の寸法が、バルブ１００の圧力損失に対する制御に役立つように決定されている。例えば、各ギャラリ１００は、軸方向に沿う幅寸法ＷＧを有している。各溝部１１６の軸方向に沿う幅寸法ＷＡをギャラリの軸方向に沿う幅寸法ＷＧの略２０％よりも大きく設定することが、特に有益であることがわかっている。他の寸法もまだ検討することができる。例えば、各溝部の軸方向に沿う幅寸法ＷＡは、ギャラリの軸方向に沿う幅寸法ＷＧの２５％よりも小さく設定され、同様に各溝部の軸方向に沿う幅寸法ＷＡは、ギャラリの軸方向に沿う幅寸法ＷＧの２０％〜５０％に設定される。加えて、中央位置の壁部１１０ａに対するフロー形成リング１１４の位置がまた関係する。スプール１０６の位置により、フロー形成リング１１４と中央位置の壁部１１０ａとの間に開口部（隙間）が形成される。ギャラリの軸方向に沿う幅寸法ＷＧの略５０％の幅寸法ＷＯ（図１Ｃに示す）を有する開口部が性能を改善していることを発見した。この幅寸法ＷＯは、フロー形成リング１１４の第２側部から最も近い壁部１１０ａまでの長さに相当して、ギャラリの幅寸法ＷＧの４０％〜６０％の範囲であり、ギャラリ１１０に対する軸方向に沿うフローギャップ（流入隙間）として構成される。
【００１９】
図３には、スプール３０６の一実施形態が示され、該スプール３０６は、上述したような、フロー形成リング３１４、中央本体部位３１２及びシールランド３１８を有している。該スプール３０６の性能が、オハイオ州、クリーブランドのイートン  コーポレーションにて製造された、スプールバルブ型式Ｎｏ「ＤＧ５Ｖ−７」に採用された最新のスプールの性能と比較されている。該バルブ「ＤＧ５Ｖ−７」のスプールは、外径が同一である３つの部位（１つが中央、２つが外側）と、中央部位のいずれか一側に設けた２つのシールランドとを有している。バルブの全域への流量３００リットル／分に対する圧力損失が、図１Ａ〜図１Ｃに示すような、ポートを横切る様々なスプールの位置にて計測され記録されている。試験後、オリジナルのスプールが取り外され、図３に示すような寸法のスプールに交換された。圧力損失の試験が、図示されたスプール３０６を適用したバルブにて再び行われた。両方の試験結果は以下の表１に示されている。表１に示されるように、圧力損失が流路制御スプールにて大幅に改善された。
【００２０】
試験結果が、従来のスプールバルブに関する欠陥を示している。スプールの周り及び従来のスプールバルブの様々なギャラリを通過する流体圧は、渦を発生させ、デッドスペース及び他の好ましくない状態が生じて、結果として大幅な圧力損失を発生させる。一般的に、ボア内の流れは流線形ではなく、全体の有用な流れ空間が使用されていない。加えて、スプールの入口端と出口端との間における過度な乱流の広がり及びボアギャップが新たな圧力損失を発生させる。特に、オープンセンターバルブでは、軸方向の流れの前段階でスプールに垂直方向の流れが作用するように、その流動方向がギャラリにてスプールに対して垂直方向となることが、バルブ内での相当な圧力損失の原因となる。開示された本発明の実施形態は、平均的な流れがスプールバルブの軸方向と略平行になるべく、良好な流動状態によってスプールバルブの圧力損失を低減させる構造に関連している。改善された構造により、以下の表１に示すように圧力損失が低減されることが確認される。
【表１】
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【００２１】
表１の結果より、スプール３０６を使用することで、従来のスプールよりも３７％改善されたことが解る。本性能おける同様の改善がバルブのサイズに関係なくここに示された本発明を活用したスプールにて実現されることが解る。他のサイズにおける性能改善率は、略３５％〜４５％または４０％の範囲となる。
【００２２】
ここに記載されているスプールを構成する材料は、流体圧バルブまたは他の類似した適用に一般的に使用されているものと同様である。これらは、鋼、ステンレス、チタン、青銅及びプラチナのような金属製と同様に強固なプラスチックまたは繊維強化プラスチックを含むものである。
【００２３】
本発明の実施例及び好ましい実施形態を考慮してここに記載されているけれども、本発明の他の変形例がこの記載により当業者にとって明白になるであろう。特に、ここに記載されている製造方法及び構造は一実施例であり限定を意味するものではない。本発明の精神及び範囲内となる全ての変形例が、添付したクレームに包括されることを望む。加えて、特許証によって保護が要求される事項は、次のクレームで定義され、差別化された技術及び全ての均等物である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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