(57)【要約】  液圧流体などの作動流体を変位させるポンプ又は作動流体を用いたモータなどの流体作動システムが提供される。システムは、往復ピストンを有するシリンダなどの変位手段を有する１つ又は複数の作動室を含む容積式機械を有し得る。作動流体が作動室に流入し且つ作動室から流出することを可能にする２つ以上の流体口もある。作動流体は、圧送される場合又はエンジンとして機能する際のピストンを移動させる場合、１つの流体口手段から別の流体口手段へ強制的に流れる。流体作動システムは、シンタクチックフォームなどの材料の非死コンプライアンス体積をそれに関連付けている。このコンプライアンス体積は、流体作動システム内の任意の圧力変動を平滑化するように作用する。
2018518626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、
少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内の又は前記作動室によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって作動される変位手段と
を含み、
前記流体作動システムは、前記流体作動システム内で前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けている、流体作動システム。
【請求項２】
前記流体口手段は、選択される速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能な弁を含む、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項３】
前記コンプライアンス体積は、前記作動室内に収容されている、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項４】
前記コンプライアンス体積は、前記変位手段内に収容されている、請求項３に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項５】
前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、中空媒体から選択される材料の体積を含む、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項６】
前記材料の体積は、前記作動室の内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項７】
作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で移動するピストンであって、１つ流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含み、
前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けている、容積式ポンプ。
【請求項８】
前記コンプライアンス体積は、前記シリンダ内に収容されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項９】
前記コンプライアンス体積は、前記作動室内に収容されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１０】
前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、中空媒体から選択される材料の体積を含む、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１１】
前記材料の体積は、前記シリンダの内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１２】
作動流体を変位させるデジタル容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で変位手段によって変位されるピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含み、
前記流体口手段は、前記各ピストンの前記変位とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能であり、
前記容積式ポンプは、前記容積式ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けている、デジタル容積式ポンプ。
【請求項１３】
作動流体によって動力を供給されるデジタル容積式モータであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体によって変位されるピストンであって、変位手段に仕事を与えるピストンと
を含み、
前記流体口手段は、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能であり、
前記容積式モータは、前記容積式モータに流れる前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けている、デジタル容積式モータ。
【請求項１４】
ピストン組立体内に保持されるコンプライアンス体積を提供し、それにより圧力リップルを低減するための容積式機械におけるシンタクチックフォームの使用。
【請求項１５】
保持リングによって容積式機械内にシンタクチックフォームの体積を保持する方法。
【請求項１６】
圧力リップル低減手段を提供するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含む容積式機械を含む流体作動システム。
【請求項１７】
作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で移動するピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含み、
前記作動室は、前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含む、容積式ポンプ。
【請求項１８】
前記流体口手段は、前記変位手段の変位とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である、請求項１７に記載の作動流体を変位させる容積式ポンプ。
【請求項１９】
前記シンタクチックフォームの体積は、前記作動室の内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項１７に記載の作動流体を変位させる容積式ポンプ。
【請求項２０】
容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、
少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内の又は前記作動室によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって変位される変位手段と
を含み、
前記流体作動システムは、前記流体作動システム内で前記作動流体の圧力変動を平滑化する、前記流体口のうちの１つ又は複数と流体連通しているシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含む、流体作動システム。
【請求項２１】
少なくとも１つの作動室を含む流体作動システムであって、前記作動室は、作動室係合手段と、前記作動室の軸に沿って延在するコンプライアンス体積係合突起とを含む作動室コンプライアンス体積保持手段を含む、流体作動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して流体作動システムに関し、一態様において、詳細には液圧システムに関し、より詳細には作動流体用の容積式機械及びデジタル容積式機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体作動システム又は機械は、作動流体が作動室（例えば、シリンダ内に画定される作動室）内で変位手段（例えば、ピストン）によって変位されるか、又は作動流体が変位手段を変位させる手段を提供し、このような変位は、通常、周期的に行われる。しかし、このような容積式機械のこの周期的動作により、圧力変動が生じ、このような変動により、特に吸入系統内で効率が低下して電力需要が増大したり、雑音及び振動が生じたりすることがある。
【０００３】
特に、デジタル容積式ポンプ（ＤＤＰ）を含む作動流体システムは、ポンプ自体及び更に作動流体システム全体内で大きい流れ及び圧力リップルを引き起こすことがある。これにより、幾つかの問題が生じる。例えば、機械の作業者にとって許容できない音響雑音、非常に耳障りであり得る音響品質、作業者にとって人間工学的な問題であるが、機械制御に関する問題を引き起こすこともある振動、及び耐久性の問題がある。大きい圧力リップルにより、ポンプ及びシステム部品の寿命が短くなることがある。これらの問題は、流れ脈動を吸収して圧力リップルを減らすための、例えば油圧及び液圧ホースの可撓性の形態での液圧コンプライアンスがほとんどない場合、非常に剛性のあるシステムで増幅される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様において、本発明は、広義には、容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、前記作動室内の又は前記作動室によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって変位される変位手段とを含み、流体作動システムは、前記流体作動システム内で作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けている、流体作動システムを含むと言われ得る。
【０００５】
一態様において、本発明は、広義には、容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、前記作動室内の又は前記作動室内によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって変位される変位手段とを含む、流体作動システムにおいて、前記流体作動システム内で前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、流体作動システムを含むと言われ得る。
【０００６】
本発明の幾つかの好ましい形態において、前記流体口手段は、選択される速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である。
【０００７】
本発明の幾つかの好ましい形態において、コンプライアンス体積は、作動室内に収容されている。
【０００８】
本発明の幾つかの好ましい形態において、前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、中空媒体から選択される材料の体積を含む。
【０００９】
本発明の幾つかの好ましい形態において、材料の体積は、作動室の内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている。
【００１０】
別の態様において、本発明の好ましい形態は、広義には、作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、前記作動室内で移動するピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンとを含む、容積式ポンプにおいて、前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、容積式ポンプを含むと言われ得る。
【００１１】
本発明の幾つかの好ましい形態において、コンプライアンス体積は、シリンダ内に収容されている。
【００１２】
本発明の幾つかの好ましい形態において、コンプライアンス体積は、作動室内に収容されている。
【００１３】
本発明の幾つかの好ましい形態において、前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、及び中空媒体から選択される材料の体積を含む。
【００１４】
本発明の幾つかの好ましい形態において、材料の体積は、シリンダの内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている。
【００１５】
更に別の態様において、本発明の形態は、広義には、作動流体を変位させるデジタル容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、前記作動室内で移動するピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンとを含み、前記流体口手段は、各ピストンの移動とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である、容積式ポンプにおいて、前記容積式ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、デジタル容積式ポンプを含むと言われ得る。
【００１６】
更に別の態様において、本発明は、広義には、ピストン組立体内に保持されるコンプライアンス体積を提供し、それにより圧力リップルを低減するための容積式機械におけるシンタクチックフォームの使用を含むと言われ得る。
【００１７】
更に別の態様において、本発明は、広義には、保持リングによって容積式機械内にシンタクチックフォームの体積を保持する方法を含むと言われ得る。
【００１８】
更に他の態様において、本発明は、広義には、圧力リップル低減手段を提供するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含む容積式機械を含む流体作動システムを含むと言われ得る。
【００１９】
更に他の態様において、本発明は、広義には、作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、前記作動室内で移動するピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンとを含む、容積式ポンプにおいて、前記作動室は、前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含むことを特徴とする、容積式ポンプを含むと言われ得る。
【００２０】
本発明の幾つかの好ましい形態において、前記流体口手段は、前記変位手段の変位とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である。
【００２１】
ここで、本開示の特定の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の形態による流体作動システムの概略図を示す。
【図２】本発明の形態による作動室の部分断面図を示す。
【図３】本発明の形態による作動室の部分断面図を示す。
【図４】本発明の形態による作動室の部分断面図を示す。
【図５】本発明の形態による作動室の部分断面図を示す。
【図６】本発明の形態の部分断面図を示す。
【図７】本発明の形態の部分断面図を示す。
【図８】本発明の形態の部分断面図を示す。
【図９】本発明の形態の部分断面図を示す。
【図１０】本発明の形態の部分断面図を示す。
【図１１】本発明の形態の部分斜視断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
一貫性のために、様々な図面における同じ要素を同じ参照符号で示す。更に、本開示の実施形態の下記の詳細な説明では、本発明をより詳細に理解できるようにするために多数の特定の詳細を説明する。しかし、本明細書に開示される実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施され得ることは、本発明が関連する技術分野の当業者に明らかであろう。他の例では、説明を不必要に複雑にしないように周知の特徴を詳細に説明しない。
【００２４】
一形態において、本発明は、作動流体が供給される流体作動システム１の形態をとり、このような流体作動システム１は、位置ごとに作動流体を簡単に移動させることができ、これらのシステムは開放式システムと称されることが多い。例えば、このような流体作動システム１を使用して、ある目的のために必要な場所に作動流体を移動させてもよい。このような流体作動システム１の特定の例において、このように移動される作動流体は、作動流体に取り込まれた粒子のスラリーを含んでもよく、この作動流体は、地下の位置から表面に移動される採掘粒子の形態をとり得る。他の作動システムは閉鎖されていてもよく、即ち、システムは、再度移動される開始点に作動流体が戻るまで循環路を作動流体が移動される循環を形成する。作動流体は、液体又はゲルを含んでもよく、このような液体の例は、パワーステアリング装置などのデバイス又は掘削機などの様々な器具に動力を供給するのに使用できる液圧流体を含む。これらのデバイスは、本発明が関連する技術分野の当業者に周知であるため、詳細に説明しない。閉鎖式流体作動システム１の１つの特定の実装形態は、作動流体が状態を液体から気体に及び気体から液体に変えることができ、作動流体が膨張してシステムによって圧縮されるような場合の冷却システムである。更に、流体作動システム１は、膨張弁２４、２５及び圧縮機などの構成要素を含み、これらの構成要素は当業者に周知であるため、これらの構成要素を詳細に説明しない。
【００２５】
開放式であろうと閉鎖式であろうと、流体作動システム１は、様々な適切なパイプ又はホースを更に含み、ホースは、一般的に、必要に応じてシステムの部品の移動及び部品の再位置決めを可能にする幾らかの可撓性を提供する。更に、流体作動システム１は、流体作動システム１における状態の様々な態様を監視するために、圧力計などの様々な計器及び温度センサなどの他のセンサを含んでもよい。再度、これらの計器及びセンサは、本発明が関連する技術分野の当業者に周知であるため、これらの計器及びセンサを詳細に説明しない。
【００２６】
本発明の実装形態は、容積式機械２を含む。この容積式機械２は、少なくとも１つの作動室３を含んでもよく、この作動室は、例えば、シリンダ３１、又は他の例では２つ以上の相互作用する螺旋体若しくはつる巻き体によって生成されたキャビティ３２、３３を含んでもよい。螺旋状３２、３３の実装形態において、螺旋体は、両方の螺旋体間のキャビティのサイズが低減し、場合によりキャビティが移動するように互いに移動する。この実装形態の特定の形態は、スクロール圧縮機であり、このスクロール圧縮機は、冷却用又は他の流体の圧縮若しくは膨張用に知られており、典型的に、作動室３５を生成するのに各軸を中心として移動する２つの互いに嵌合する直立インボリュート螺旋巻付体からなる。これらのインボリュート巻付体の各々は、エンドプレート上に装着され、他の各々のスクロール巻付体のエンドプレートと接触又はほぼ接触する先端部を有する。巻付体を、互いに転頭運動で付勢する。容積式機械２の相互作用つる巻き体の形態は、相互作用する平行軸に装着されたつる巻き体の対を含んでもよい。
【００２７】
このような容積式ポンプの他の既知の形態では、回転運動を、斜板を介して、シャフトと同軸状に整列された一連のピストン６を駆動するクランクシャフトと同様に後に使用される往復運動に変換する斜板を使用する。
【００２８】
容積式機械２の更に別の形態は、漸進キャビティポンプの形態をとる。このポンプは、典型的にゴム又は他の適切な可撓性材料である固定子におけるつる巻き孔の直径の２倍及び波長の２倍のツインつる巻き体付きのつる巻き回転子からなってもよい。回転して中間に固定サイズのキャビティのセットを形成する場合、回転子は固定子に対して密封する。回転子は回転されるが、キャビティの形状又は体積が変化しない場合、キャビティは移動する。圧送された作動流体は、これらのキャビティ内で移動又は変位される。
【００２９】
一般的に、回転容積式ポンプは、本発明が関連する技術分野の当業者に知られており、例えば、内接又は外接歯車ポンプ、ローブポンプ、ベーンポンプ又は漸進キャビティポンプを含んでもよく、これらのポンプを本明細書で詳細に説明しない。更に、本発明の範囲は、現在知られている又は今後開発される任意の特定のタイプ又は種類の容積式機械２に限定することを意図されない。一例として、このような回転容積式ポンプは、ポンプ又はポンプ部分を駆動するモータ又はモータ部分を含むものとし、ポンプを駆動するモータの基本動作の制御に関連した幾つかの機能を実行する要素のようなモジュールを含んでもよい。一例として、本明細書に記載される説明と一貫して、流体を圧送する回転容積式ポンプを駆動して制御するために、モータは、信号プロセッサから制御信号を受信するものとする。更に、モータは、ポンプの動作に関連した動力、トルク及び速度に関する情報を含む信号を送信するものとする。
【００３０】
ポンプは、機械的作用により、作動流体（即ち、ゲル若しくは気体を含む液体又は場合によりスラリー）を移動させるか、その圧力を変化させるか、又はそれを変位させる機械的デバイスである。本明細書において簡単にするために、「作動流体」という語句は、このように移動又は変位される流体を説明するのに使用される。しかし、本発明が関連する技術分野の当業者は、作動流体が液体及び気体の混合物を含んでもよく、且つ更にスラリーの形態における固体の粒子（これらの粒子は、作動流体によって取り込まれ及び搬送された物質であり得、又は固体状態で作動流体を含み得る）を含んでもよいことを理解するであろう。非圧縮性作動流体と共に使用される場合、ポンプは、作動流体を移動又は変位させる。しかし、圧縮性作動流体と共に使用される場合、作動流体のある程度の圧力増加又は圧縮があるであろう。本明細書において簡単にするために、作動流体の変位又は可動性は、本明細書の主な焦点である。更に、場合により、作動流体が流体システム中を移動する際、作動流体は状態を完全に又は部分的に変化させてもよく、例えば、これは、作動流体が循環しながら液体状態に圧縮され、気体状態に膨張する場合、冷却システムで行われることがある。再度、簡単にするために物質を作動流体と呼ぶ。
【００３１】
ポンプは、特に吸引又は圧力又は両方によって流体を上昇させるか、移送するか、送出するか、若しくは圧縮するか、又は気体を薄めると言われ得る。ポンプが流体を移動させるのに使用する方法により、ポンプを主な３つのグループ（直接揚液、変位、及び重力ポンプ）に分類することができる。ポンプは、幾つかの機構（例えば、往復又は回転機構）によって動作し、エネルギーを消費し、作動流体を移動又は変位させることによって機械仕事を実行する。このようなポンプは、多くのエネルギー源（例えば、手動、電気、又は風力）によって動作してもよく、医学用途で使用可能な微細サイズから産業界で用途がある大きいサイズまで多くのサイズで実現され得る。
【００３２】
シンタクチックフォームは、一般的に、材料（例えば、金属、重合体、又はマイクロバルーンと呼ばれる中空粒子を有するセラミックマトリックス）を充填することによって合成される低密度、高比強度の複合材料である。シンタクチックフォームの多くの特性は、製造に使用される材料に左右される。しかし、他の特性は、マイクロバルーンの体積含有率又は密度に左右される。これらの材料は、比較的小さくて費用効果の高いパッケージで有効量のコンプライアンスを提供する。典型的に、液圧システムでは、幾つかの種類の能動液圧コンプライアンス  −  蓄圧器、液圧ホース、又は液圧油自体に対して限られた数の選択肢があり、これらのシステムは大きい又は高価である傾向がある。
【００３３】
本発明の形態において、フォームを作動室１１、１２（例えば、作動室は、中心孔を有する適切なサイズのシリンダを含んでもよい）に嵌合できるように、フォームを形成してもよい。この形態において、既知の技法を用いてフォームを機械加工してもよく、又はフォームを製造若しくは成形してもよい。本発明の幾つかの形態において、適切な手段５０、５１を使用して形成フォームを適所に保持してもよい。他の実装形態において、隆起スパイク又はタブ５３などの突起を使用してもよく、これらの突起を例えば作動室の内部表面に機械加工するか又は作動室に取り付けてもよく、この場合、突起はピンの形態をとり得る。本発明のこの形態において、コンプライアンス体積が圧力下で圧縮された場合にコンプライアンス体積がこすれないように、表面又は制御表面から離れてコンプライアンス体積１０、１１を保持する。このような突起の目的は、形成フォームを適所に保持することであり、従って、突起は、流体作動システムを通る作動流体の循環に抵抗するように要求される。本発明のこのような形態において、コンプライアンス体積１０、１３を介して若しくはコンプライアンス体積の周りに、又はその両方で作動流体に流路を提供する必要がある。本発明の他の実施形態において、作動室係合手段（例えば、作動室の内部に当接する保持リング）及び手段（例えば、コンプライアンス体積１１に延在する突起又はスパイク５３）により、作動室３１内にコンプライアンス体積を保持するのに手段５０、５１を設ける。本発明の形態において、この延在は、作動室３１又はシリンダの軸に沿って延在してもよく、作動室係合手段５０、５１は、作動流体が通過できる作動流体開口５２を含む。
【００３４】
本発明の他の実施形態において、コンプライアンス体積１０、１３は、流体口４、５と流体連通している体積を含む。本発明の幾つかの実施形態において、一方の流体口４又は５は、連続的に入口としての役割を果たし、他方の流体口は、出口５又は５としての役割を果たし、従って、コンプライアンス体積１０、１３は、作動室３１、３２、３３、３４、３５の上流又は下流にある、又は高圧側又は低圧側にあると言われ得る。本発明の他の実施形態において、流体口４、５は、入口及び出口の役割を交替してもよく、この場合、コンプライアンス体積１０、１３は、連続的に上流／高圧又は下流／低圧でない。本発明のこの実施形態において、管類の配管において延長部又は膨出部によってコンプライアンス体積１０、１３を包囲してもよい。他の場合、別個の流体不浸透ハウジングを設けて、管類又は配管と流体連通しているコンプライアンス体積１０、１３を包囲してもよい。本発明の更に他の実施形態において、コンプライアンス体積１０、１１、１３を検査又は交換できるようにするために、ハウジングを開放又は除去できるようにしてもよい。
【００３５】
本発明の形態において、作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段４、５を設ける。これらの流体口手段は、作動流体の流れを指示する入口弁２４、２５の形態をとり得る。他の実施形態において、変位手段の変位又は移動の速度とは無関係である選択的な速度で作動流体が出入りすることができるように、これらの弁２４、２５を電子的に制御してもよい。例えば、本発明の形態において、シリンダ内で往復運動するピストン６を用いて、流体口４、５は、シリンダでピストン６の周期と異なる速度で動作してもよい。幾つかの形態において、これらの流体口手段４、５は、双方向性であってもよい。即ち、流体口手段は、システム又はユーザによって必要に応じて入口又は出口として使用できる弁２４、２５として機能してもよい。流体作動システム１を監視及び制御することができる前述の計器及びセンサと一緒に、様々な他の弁を流体作動システムに設けてもよいことに留意すべきである。
【００３６】
本発明の実施形態において、作動室と流体連通しているか又は作動室内に含まれている関連付けられたコンプライアンス体積は、一連の非常に小さい部分体積（これらの部分体積は、シンタクチックフォーム内のマイクロバルーンであってもよい）を含む非死体積を提供することにより、流体作動システム１内で圧力変動又は急激な変化を平滑化するように作用する。流体作動システム１内のこれらの圧力変動又は急激な変化により、雑音が生じたり、他の点ではシステムの効率が低下したりすることがある。従って、圧力変動又は急激な変化の低減は、流体作動システム１の総合効率を高めるように作用することができる。
【００３７】
本発明の実施形態において、低圧流体源と低圧流体入口との間にコンプライアンス体積１０、１１、１３を位置決めしてもよい。本発明のこの形態において、コンプライアンス体積は、作動室に供給された作動流体流の高周波成分を供給して、作動室３１、３２、３３、３４、３５から低圧源に送出された作動流体流の高周波成分を更に吸収するように作用することができる。この場合、圧力変動の平滑化は、作動流体のキャビテーションを低減して、効率又は部品寿命を増加するように作用することができる。
【００３８】
本発明の他の実施形態において、コンプライアンス体積１１、１２を作動室（例えば、シリンダ）に関連付けるか、又はそれに取り付けて設けてもよい。コンプライアンスは、シリンダ側又はピストン６側にあってもよく、これらの側の何れを使用するかを指示する設計検討があってもよい。ここで、コンプライアンス体積１１、１２は、作動室内で圧力上昇を遅くして、流体作動システム１内で衝撃を低減するように作用することができる。これは、特に、流体作動システム１の部品ストローク動作中の検討事項である。しかし、これを行ううえで流体作動システム１の有効変位の低減があってもよいが、適切な設計によってこれに対応することができる。更に、挙動が極めて反復可能であるため、より高圧での液圧機械有効トルクを低減して、エンストの可能性を低減するのに役立つことができる。
【００３９】
本発明の他の実施形態において、コンプライアンス体積１０、１３は、高圧流体口から下流に位置決めされており、作動室３１、３２、３３、３４、３５で生成されて、流体作動システム１の残りに伝送される圧力流又はリップルを低減するように作用する。本発明の他の形態において、コンプライアンス体積１０、１１、１３は、流体作動システム１の残りから作動室に伝送される圧力リップルを制限するように作用する。
【００４０】
本明細書で特に指定がない限り、本明細書に記載される任意の他の実施形態を用いて、特定の実施形態に関して記載された何れの特徴、特性、代替形態又は修正形態も適用、使用、又は統合され得る。更に、本明細書に記載される図面は、原寸に比例して描かれていない。
【００４１】
本発明は、例示的な実施形態に関して説明及び図示されているが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、上述及び様々な他の追加形態及び省略形態がなされ得る。特に、ポンプ（例えば、デジタル容積式ポンプ）として機能する流体作動システムの実施形態を説明できることが分かるであろう。一方、本発明が関連する技術分野の当業者は、モータと同様のデバイスの機能が開示されていることが分かるであろう。例えば、一般的に、容積式ポンプは、作動流体の流れ及び適切な弁が提供される場合、容積式モータとして機能することができ、明らかに、この場合にはポンプを駆動するモータを必要としない。
【００４２】
本発明が関連する技術分野の当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正形態及び変型形態が容易になされ得ることが分かるであろう。特に、本明細書に開示されるデジタル容積式ポンプを含む液圧機械及び容積式機械の実施及び本明細書の考察後、本発明が関連する技術分野の当業者に明らかな他の実施形態がある。特に、本発明が関連する技術分野の当業者は、一般的に、簡単にするためにこのような１つの作動室を記載する本明細書において、ポンプ及び機械が単一の作動室又は複数の作動室を使用してもよいことが分かるであろう。従って、これらの実施形態は例示に過ぎないと考えられ、開示された実施形態の真の範囲は、下記の特許請求の範囲及びその特許請求の範囲の均等物によって示されるものとする。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月30日(2016.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、
少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内の又は前記作動室によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって作動される変位手段と
を含む、流体作動システムにおいて、
前記流体作動システム内で前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、流体作動システム。
【請求項２】
前記流体口手段は、選択される速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能な弁を含む、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項３】
前記コンプライアンス体積は、前記作動室内に収容されている、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項４】
前記コンプライアンス体積は、前記変位手段内に収容されている、請求項３に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項５】
前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、中空媒体から選択される材料の体積を含む、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項６】
前記材料の体積は、前記作動室の内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項１に記載の容積式機械を含む作動流体用の流体作動システム。
【請求項７】
作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で移動するピストンであって、１つ流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含む、容積式ポンプにおいて、
前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、容積式ポンプ。
【請求項８】
前記コンプライアンス体積は、前記シリンダ内に収容されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項９】
前記コンプライアンス体積は、前記作動室内に収容されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１０】
前記コンプライアンス体積は、シンタクチックフォーム、マイクロバルーン材料、ミクロ又はマクロスフェア材料、セラミックマトリックス材料、中空媒体から選択される材料の体積を含む、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１１】
前記コンプライアンス体積は、前記シリンダの内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項７に記載の作動流体用の容積式ポンプ。
【請求項１２】
作動流体を変位させるデジタル容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で変位手段によって変位されるピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含み、
前記流体口手段は、前記各ピストンの前記変位とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である、デジタル容積式ポンプにおいて、
前記容積式ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、デジタル容積式ポンプ。
【請求項１３】
作動流体によって動力を供給されるデジタル容積式モータであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体によって変位されるピストンであって、変位手段に仕事を与えるピストンと
を含み、
前記流体口手段は、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である、デジタル容積式モータにおいて、
前記容積式モータに流れる前記作動流体の圧力変動を平滑化するコンプライアンス体積をそれに関連付けていることを特徴とする、デジタル容積式モータ。
【請求項１４】
ピストン組立体内に保持されるコンプライアンス体積を提供し、それにより圧力リップルを低減するための容積式機械におけるシンタクチックフォームの使用。
【請求項１５】
保持リングによって容積式機械内にシンタクチックフォームの体積を保持する方法。
【請求項１６】
圧力リップル低減手段を提供するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含む容積式機械を含む流体作動システム。
【請求項１７】
作動流体を変位させる容積式ポンプであって、作動室を画定する作動端部をそれぞれ含む少なくとも１つのシリンダ、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内で移動するピストンであって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ流れる作動流体を変位させるピストンと
を含む、容積式ポンプにおいて、
前記作動室は、前記ポンプによって変位される前記作動流体の圧力変動を平滑化するシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含むことを特徴とする、容積式ポンプ。
【請求項１８】
前記流体口手段は、前記変位手段の変位とは無関係に、選択的な速度で個々に開放及び閉鎖されるように動作可能である、請求項１７に記載の作動流体を変位させる容積式ポンプ。
【請求項１９】
前記シンタクチックフォームの体積は、前記作動室の内部からの１つ又は複数の突起によって適所に保持されている、請求項１７に記載の作動流体を変位させる容積式ポンプ。
【請求項２０】
容積式機械を含む作動流体用の流体作動システムであって、前記容積式機械は、
少なくとも１つの作動室、及び作動流体が前記作動室に流入し且つ前記作動室から流出することを可能にする少なくとも２つの流体口手段と、
前記作動室内の又は前記作動室によって画定される変位手段であって、１つの流体口手段から別の流体口手段へ作動流体を変位させるか、又は作動流体によって変位される変位手段と
を含む、流体作動システムにおいて、
前記流体作動システム内で前記作動流体の圧力変動を平滑化する、前記流体口のうちの１つ又は複数と流体連通しているシンタクチックフォームのコンプライアンス体積を含むことを特徴とする、流体作動システム。
【請求項２１】
少なくとも１つの作動室を含む流体作動システムであって、前記作動室は、作動室係合手段と、前記作動室の軸に沿って延在するコンプライアンス体積係合突起とを含む作動室コンプライアンス体積保持手段を含む、流体作動システム。
【国際調査報告】
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