(57)【要約】  回転弁は、ブッシングと、ブッシングに回転可能に収容される筒状のスプールと、を備える。回転弁は、第１の流体供給路を制御するただ１つの第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）と、第２の流体供給路を制御するただ１つの第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）と、第１の流体帰還路を制御するただ１つの第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）と、第２の流体帰還路を制御するただ１つの第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）と、を有することで、重複する制御縁ペアを回避する。第１の供給縁ペアと第１の帰還縁ペアとの間の第１の角度、及び、第２の供給縁ペアと第２の帰還縁ペアとの間の第２の角度はそれぞれ、１２０度以上１８０度未満である。弁の動作において限定的な度合の力の不均衡を許容することで、幾何学的な単純さが達成され得る。【選択図】図２
2016536528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れを制量するための回転弁であって、
ブッシングであって、前記ブッシングの内壁を画定する、軸方向に延在する筒状の孔を含むブッシングと、
前記筒状の孔に収容され、中央軸の周りを前記ブッシングに対して回転する筒状のスプールと
を備え、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の流体供給路、第２の流体供給路、第１の流体帰還路、及び第２の流体帰還路を提供するように構成され、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）を規定するそれぞれの縁を含み、前記第１の供給縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第１の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第２の供給縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第２の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第１の帰還縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第１の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第２の帰還縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第２の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記回転弁は、ただ１つの第１の供給縁ペアと、ただ１つの第２の供給縁ペアと、ただ１つの第１の帰還縁ペアと、ただ１つの第２の帰還縁ペアと、を備える、回転弁。
【請求項２】
前記スプールは、前記ブッシングに対する複数の異なる回転位置を有し、前記回転位置は、
前記第１及び第２の流体供給路が閉塞される、前記ブッシングに対するゼロ位置と、
前記第１の流体供給路が開放され、前記第２の流体供給路が閉塞される、第１の制量位置と、
前記第２の流体供給路が開放され、前記第１の流体供給路が閉塞される、第２の制量位置と
を含む、請求項１に記載の回転弁。
【請求項３】
前記スプールが前記ブッシングに対して前記第１の制量位置にあるとき、前記第１の流体帰還路が開放され、前記スプールが前記ブッシングに対して前記第２の制量位置にあるとき、前記第２の流体帰還路が開放される、請求項２に記載の回転弁。
【請求項４】
前記第１の制量位置と前記第２の制量位置とは、逆向きの角度方向において、前記ゼロ位置について対称に配置される、請求項２に記載の回転弁。
【請求項５】
前記第１の制量位置と前記第２の制量位置とは、前記ゼロ位置から５度未満の角度だけ、それぞれ角度的に離間する、請求項４に記載の回転弁。
【請求項６】
前記第１の制量位置と前記第２の制量位置とは、前記ゼロ位置から約２度の角度だけ、それぞれ角度的に離間する、請求項５に記載の回転弁。
【請求項７】
流体の流れを制量するための回転弁であって、
ブッシングであって、ブッシングの内壁を画定する、軸方向に延在する筒状の孔を含むブッシングと、
前記筒状の孔に収容され、中央軸の周りを前記ブッシングに対して回転する筒状のスプールと
を備え、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の流体供給路、第２の流体供給路、第１の流体帰還路、及び第２の流体帰還路を提供するように構成され、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）を規定するそれぞれの縁を含み、前記第１の供給縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第１の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第２の供給縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第２の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第１の帰還縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第１の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記ブッシング及び前記スプールは、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）を規定するそれぞれの縁を更に含み、前記第２の帰還縁ペアの前記それぞれの縁は、前記第２の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能であり、
前記第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）は、前記第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）から、１２０度以上１８０度未満の第１の角度だけ、角度的に離間し、前記第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）は、前記第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）から、１２０度以上１８０度未満の第２の角度だけ、角度的に離間する、回転弁。
【請求項８】
前記第１の角度は、その大きさにおいて、前記第２の角度に等しい、請求項７に記載の回転弁。
【請求項９】
前記第１の角度及び前記第２の角度は、１４０度以上１４５度以下である、請求項８に記載の回転弁。
【請求項１０】
加圧流体源からの流体駆動負荷内の第１の部屋及び第２の部屋に対する流体の流れを制量するための回転弁であって、
ブッシングであって、ブッシングの内壁を画定する、軸方向に延在する筒状の孔を含むブッシングと、
前記筒状の孔に収容され、中央軸の周りを前記ブッシングに対して回転する筒状のスプールと
を備え、
前記ブッシングは、前記加圧流体源と連通するように構成される流体源通路と、前記流体駆動負荷の前記第１の部屋と流れ連通するように構成される第１の制量水路と、前記流体駆動負荷の前記第２の部屋と流れ連通するように構成される第２の制量水路と、を更に含み、
前記ブッシングは、前記内壁を貫通して開口する第１の帰還ダクトと、前記内壁を貫通して開口する第２の帰還ダクトと、を更に含み、
前記スプールは、前記スプールを貫通して横方向に延在する第１の制量チャネルと、前記スプールを貫通して横方向に延在する第２の制量チャネルと、第１の帰還流路と、第２の帰還流路と、を含み、
前記スプールは、前記流体源通路が前記第１及び第２の制量チャネルのどちらとも流れ連通しないゼロ回転位置と、前記流体源通路が前記第１の制量チャネルと流れ連通するが前記第２の制量チャネルとは流れ連通せず、前記第２の制量チャネルは前記第１の帰還流路と前記第１の帰還ダクトを介して流れ連通する第１の制量回転位置と、前記流体源通路が前記第２の制量チャネルと流れ連通するが前記第１の制量チャネルとは流れ連通せず、前記第１の制量チャネルは前記第２の帰還流路と前記第２の帰還ダクトを介して流れ連通する第２の制量位置と、を有する、回転弁。
【請求項１１】
前記流体源通路は、前記ブッシングの端面を貫通して開口する、請求項１０に記載の回転弁。
【請求項１２】
前記第１の制量水路及び前記第２の制量水路は、前記ブッシングの前記端面を貫通して開口する、請求項１１に記載の回転弁。
【請求項１３】
前記第１の制量チャネルは、前記第２の制量チャネルから、前記スプールの軸方向に離間している、請求項１０に記載の回転弁。
【請求項１４】
前記第１の制量チャネルは、前記ブッシングの前記内壁に対向するように前記第１の制量チャネルの両端部にそれぞれ設けられた１対の軸方向に細長い入口ポケットを有する、請求項１３に記載の回転弁。
【請求項１５】
前記第２の制量チャネルは、前記ブッシングの前記内壁に対向するように前記第２の制量チャネルの両端部にそれぞれ設けられた１対の軸方向に細長い入口ポケットを有する、請求項１３に記載の回転弁。
【請求項１６】
前記第１の制量チャネル及び前記第２の制量チャネルは、前記スプールを貫通して直径に沿って延在する、請求項１３に記載の回転弁。
【請求項１７】
前記スプールは、前記スプールを貫通して横方向に延在して前記流体源通路と流れ連通する圧力均衡チャネルを更に含む、請求項１３に記載の回転弁。
【請求項１８】
前記圧力均衡チャネルは、前記スプールを貫通して直径に沿って延在し、前記第１の制量チャネルと前記第２の制量チャネルとの間の軸方向位置に配置される、請求項１７に記載の回転弁。
【請求項１９】
前記圧力均衡チャネルは、その遠位端に、軸方向に細長いポケットを含む、請求項１８に記載の回転弁。
【請求項２０】
前記第１の帰還流路及び前記第２の帰還流路は、前記スプールの端面を貫通して開口する、請求項１０に記載の回転弁。
【請求項２１】
前記第１の帰還流路は、前記スプールの第１の外周部を貫通して開口する第１のスロットを含み、前記第２の帰還流路は、前記スプールの第２の外周部を貫通して開口する第２のスロットを含む、請求項１０に記載の回転弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概して、ブッシング内に回転可能に取り付けられるスプール部材を有する回転弁の分野に関し、より詳細には、従来技術の回転弁に比べてより経済的に製造される単純化された幾何学的形状を有する四方回転弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]直接駆動回転弁は、高圧流体源（Ｐ）と油圧アクチュエータなどの流体駆動負荷との間の油圧作動流体の流れを制御するためのものとして知られている。図１は、油圧アクチュエータの形態の流体駆動負荷の対向する部屋へ及びそれらの部屋から油圧作動流体を制量するために四方回転弁が使用される、既知のシステムを概略的に示す。一般的な回転弁構成は、ブッシング内に回転可能に取り付けられるスプールを含む。スプール及びブッシングは、スプールのブッシングに対する回転位置に応じて、流体駆動負荷への及び流体駆動負荷からの流れ路を開閉するように構成される様々なポート及び流路を含む。例えば、負荷が、対向する第１及び第２の部屋を有する油圧アクチュエータである場合、回転弁は、圧力源から第１の部屋に流体を送達するための第１の流体供給路（ＰからＣ１）を開放すると同時に、第２の部屋からシステムの液だめへの流体の帰還を可能にする第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）を開放するように構成され得る。同じ回転弁は、スプールを回転させて、圧力源から第２の部屋に流体を送達するための第２の流体供給路（ＰからＣ２）を開放すると同時に、第１の部屋から液だめへの流体の帰還を可能にする第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）を開放することで、調整され得る。第１の流体供給路（ＰからＣ１）及び第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）が開放されるとき、第２の流体供給路（ＰからＣ２）及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）は閉塞され、逆もまた同様である。
【０００３】
[0003]スプールは、トルクモータによって、ブッシングに対して制限された回転範囲を、駆動され得る。スプールは、ブッシングに対する回転ゼロ位置を有し、そこにおいては、両方の部屋への加圧流体の流れは遮断される。ブッシングに対するゼロ位置から離れるスプールの回転は、徐々に供給路及び帰還路を開放する。ゼロ位置から一の方向へのスプールの回転は、第１の供給路（ＰからＣ１）を介して流体を第１の部屋へ供給し、第２の部屋から第１の帰還路（Ｃ２からＲ１）を介した帰還流を可能にする。他方において、ゼロ位置から逆の方向へのスプールの回転は、第２の供給路（ＰからＣ２）を介して流体を第２の部屋へ供給し、第１の部屋から第２の帰還路（Ｃ１からＲ２）を介した帰還流を可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]上述の種類の回転弁において遭遇する問題点は、加圧流体の流入がスプールの表面に影響を及ぼして、スプールに不均衡状態を引き起こし、スプールの回転をより困難にすることである。その結果、トルクモータの負荷要件が増大され、これに付随してモータの大きさ及び重量がより大きくなる。多くの用途、特に航空宇宙作動システムにおいては、サイズ及び重量の増加は受け入れられ得ない。
【０００５】
[0005]不均衡の問題を克服するために試みがなされてきた。１つの手法においては、スプール及びブッシングは、加圧流体の流れによってスプールに加えられる力を均衡させるように配置された重複する制量縁ペアを備える。しかしながら、この手法による設計は、典型的には直径がおよそ７ｍｍ、軸方向長さがおよそ１０ｍｍの小さな構成要素であるスプール内の付加的なポート及び流れチャネルの加工における付加的な複雑さのため、非常に製造コストがかかるものであった。更に、この手法は、縁ペアの同期に関する更なる課題も有している。別の手法においては、大きな半径方向の間隙が、スプールとブッシングとの間に設けられ、スプールは、軸受けに取り付けられる。しかしながら、この手法による設計は、内部漏れの制御がうまくいかなかった。従って、前述の手法の一方又は両方を使用する設計は、産業において広く用いられてはいない。
【０００６】
[0006]必要とされるものは、容易に製造するために幾何学的に単純であり、更に、スプールの不均衡を許容可能なレベルにまで低減する回転弁の設計である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0007]本発明は、上述の必要性を満たす回転弁を提供する。
[0008]本発明を具現化する回転弁は、概して、ブッシングであって、ブッシングの内壁を画定する、軸方向に延在する筒状の孔を含むブッシングと、この筒状の孔に収容され、中央軸の周りをブッシングに対して回転する筒状のスプールと、を備える。油圧アクチュエータなどの流体駆動負荷の対向する第１及び第２の部屋への及びそれらの部屋からの流れを制御するために必要とされ得るように、ブッシング及びスプールは、第１の流体供給路（ＰからＣ１）、第２の流体供給路（ＰからＣ２）、第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）、及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）を提供するように構成される。
【０００８】
[0009]スプールは、第１の流体供給路（ＰからＣ１）及び第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）を開放するために、ブッシングに対してゼロ位置から回転され得る。スプールは、第２の流体供給路（ＰからＣ２）及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）を開放するために、逆方向にゼロ位置から回転され得る。ブッシング及びスプールは、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）を規定するそれぞれの縁を含み、第１の供給縁ペアのそれぞれの縁は、第１の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。ブッシング及びスプールは、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）を規定するそれぞれの縁を更に含み、第２の供給縁ペアのそれぞれの縁は、第２の流体供給路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。ブッシング及びスプールは、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）を規定するそれぞれの縁も有し、第１の帰還縁ペアのそれぞれの縁は、第１の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。最後に、ブッシング及びスプールは、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）を規定するそれぞれの縁を含み、第２の帰還縁ペアのそれぞれの縁は、第２の流体帰還路を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。
【０００９】
[0010]本発明の一態様において、回転弁は、ただ１つの第１の供給縁ペアと、ただ１つの第２の供給縁ペアと、ただ１つの第１の帰還縁ペアと、ただ１つの第２の帰還縁ペアと、を備える。従って、１つの縁ペアのみを制御することでそれぞれの路は開閉され、２つの流体供給路及び２つの流体帰還路を開閉するために重複する縁ペアは使用されない。
【００１０】
[0011]本発明の別の態様において、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）は、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）から、１２０度以上１８０度未満の第１の角度だけ、角度的に離間し、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）は、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）から、１２０度以上１８０度未満の第２の角度だけ、角度的に離間する。従って、弁の動作において限定的な度合の不均衡を許容することで、幾何学的な単純さが達成され得る。本発明の一実施形態において、第１の角度及び第２の角度はそれぞれ、１４０度以上１４５度以下である。本発明の別の実施形態において、第１の角度及び第２の角度は、その大きさにおいて等しい。
【００１１】
[0012]本発明の例示的実施形態において、回転弁は、加圧流体源からの流体駆動負荷内の第１の部屋及び第２の部屋に対する流体の流れを制量するように構成される。
[0013]この例示的実施形態において、ブッシングは、加圧流体源と連通するように構成される流体源通路と、流体駆動負荷の第１の部屋と流れ連通するように構成される第１の制量水路と、流体駆動負荷の第２の部屋と流れ連通するように構成される第２の制量水路と、を含む。ブッシングは、ブッシングの内壁を貫通してそれぞれ開口する第１の帰還ダクトと第２の帰還ダクトとも含む。
【００１２】
[0014]この例示的実施形態において、スプールは、スプールを貫通してそれぞれ横方向に延在する第１の制量チャネルと第２の制量チャネルとを含む。スプールは、第１の帰還流路と第２の帰還流路とも含む。
【００１３】
[0015]この例示的実施形態によると、スプールは、流体源通路が第１及び第２の制量チャネルのどちらとも流れ連通しないゼロ回転位置と、流体源通路が第１の制量チャネルと流れ連通するが第２の制量チャネルとは流れ連通せず、第２の制量チャネルは第１の帰還流路と第１の帰還ダクトを介して流れ連通する第１の制量回転位置と、流体源通路が第２の制量チャネルと流れ連通するが第１の制量チャネルとは流れ連通せず、第１の制量チャネルは第２の帰還流路と第２の帰還ダクトを介して流れ連通する第２の制量位置と、を有する。
【００１４】
[0016]次に、本発明の動作の性質と形態とが、以下の本発明の詳細な説明において、添付の図面とともに、より完全に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】油圧アクチュエータの形態の流体駆動負荷の対向する部屋へ及びそれらの部屋から油圧作動流体を制量するために四方回転弁が使用される、既知のシステムを概略的に示す図である。
【図２】[0017]本発明の実施形態に従って形成された回転弁を含む直接駆動回転弁機構の断面透視図である。
【図３】[0018]図２に図示される機構の回転弁の拡大透視図である。
【図４】[0019]回転弁の別の拡大透視図である。
【図５】[0020]回転弁の更なる拡大透視図である。
【図６】[0021]回転弁の更に別の拡大透視図である。
【図７】[0022]図３〜図６に図示された回転弁のスプールの拡大透視図である。
【図８】[0023]スプールの別の拡大透視図である。
【図９】[0024]スプールの更なる拡大透視図である。
【図１０】[0025]図３〜図６に図示された回転弁の概略的な平面図である。
【図１１】[0026]回転弁の概略的な前方立面図である。
【図１２】[0027]回転弁の概略的な後方立面図である。
【図１３】[0028]回転弁の断面図である。
【図１４】[0029]図１３の線Ａ−Ａに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが回転弁の外側ブッシングに対してゼロ回転位置にあるところが図示される図である。
【図１５】[0030]図１３の線Ｂ−Ｂに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールがゼロ回転位置にあるところが図示される図である。
【図１６】[0031]図１３の線Ｃ−Ｃに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールがゼロ回転位置にあるところが図示される図である。
【図１７】[0032]図１３の線Ａ−Ａに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが回転弁の外側ブッシングに対して第１の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【図１８】[0033]図１３の線Ｂ−Ｂに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが第１の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【図１９】[0034]図１３の線Ｃ−Ｃに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが第１の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【図２０】[0035]図１３の線Ａ−Ａに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが回転弁の外側ブッシングに対して第２の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【図２１】[0036]図１３の線Ｂ−Ｂに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが第２の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【図２２】[0037]図１３の線Ｃ−Ｃに概略沿った回転弁の断面図であり、スプールが第２の制量回転位置にあるところが図示される図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0038]図２は、本発明の実施形態に従って形成された回転弁１２を含む直接駆動回転弁機構１０を図示する。弁機構１０は、航空宇宙及び工業環境において、パイロットステージ弁機構として、又は独立型のシングルステージ弁機構として使用され得る。図示された弁機構１０は、固定子１６と回転子１８とを含むトルクモータ１４を備える。トルクモータ１４は、外側カバー２０によって包まれ、弁座２２によって回転弁１２から離間される。弁座２２には、カバー２０が、保持ナット２４によって取り付けられる。固定子１６は、カバー２０の内壁面に、例えば接着剤を使用して、固定され得る。圧縮性のＯリング２６は、弁座２２の外側溝に配置され、カバー２０の内壁面に流体封止接触する。回転子１８は、その一端部において、カバー２０に形成されたカラーと係合する回転軸受け２８Ａによって支持され、逆側の端部において、弁座２２に形成されたカラーと係合する別の回転軸受け２８Ｂによって支持される。
【００１７】
[0039]以下により詳細に説明されるように、回転弁１２は、外側ブッシング３０と、中央軸３１の周りをブッシング３０に対して回転し得る内側スプール３２と、を含む。図２に図示される実施形態において、ブッシング３０は、締り嵌めによって弁座２２の筒状凹部３４内に固定される。トルクモータ１４、より具体的には回転子１８、は、捩れチューブ３８内に配置される駆動クイル（drive quill）３６によってスプール３２に接続される。図２に見られるように、駆動クイル３６の上側部分は、捩れチューブ３８に溶着され得る。捩れチューブ３８の上側部分は、回転子１８に溶着され得、捩れチューブ３８の下側部分は、弁座２２を貫通する中央穴に配置され得、弁座に溶着され得る。回転子１８の回転は、固定された捩れチューブ３８からの捩れ抵抗にあい、これは、トルクモータ１４への付勢電流が遮断されたときに、回転子１８及び駆動クイル３６に回転復元力を提供する。駆動クイル３６の下側部分は、捩れチューブ３８を貫通し、例えば金属ろう着加工によって、スプール３２の中央取り付け穴４０内に固定される。回転子１８及び弁座２２は、回転子１８の回転範囲を制限する１対の機械的ストッパ４２（図２の断面図においては、ストッパは１つだけ見えている）を提供するように構成され得る。例えば、機械的ストッパ４２は、回転運動を、モータ１４のオフ状態に相当するゼロ度位置から＋／−５度の範囲に限定し得る。理解されようが、トルクモータ１４は、モータの回転方向の選択に応じて、逆の回転方向に、ブッシング３０に対してスプール３２を限定的に回転させるように動作可能である。機械的ストッパ４２は、回転の最大可能範囲を規定する一方、モータ１４は、より制限された範囲での回転運動を提供するように命令され得る。例えば、スプール３２、ブッシング３０、及び捩れチューブ３８は、＋／−２度の回転範囲のために設計され得るが、本発明はこの回転範囲に限定されることはない。
【００１８】
[0040]以下により詳細に説明されるように、ブッシング３０及びスプール３２は、加圧流体源からの流体を受け入れる協同的なポケットと流路とを有するように構成され、第１の流体供給路（ＰからＣ１）、第２の流体供給路（ＰからＣ２）、第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）、及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）を提供するように構成される。これらの路は、スプール３２のブッシング３０に対する回転位置に応じて開閉される。より具体的には、スプール３２は、第１及び第２の流体供給路（ＰからＣ１及びＰからＣ２）が加圧流体源から遮断されるゼロ回転位置と、第１の流体供給路（ＰからＣ１）は開放され、第２の流体供給路（ＰからＣ２）は閉鎖される第１の制量位置と、第２の流体供給路（ＰからＣ２）は開放され、第１の流体供給路（ＰからＣ１）は閉鎖される第２の制量位置と、を有する。第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）は、スプール３２がブッシング３０に対して第１の制量位置にあるときに開放され得、第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）は、スプールがブッシングに対して第２の制量位置にあるときに開放され得る。従って、スプール３２を第１の回転方向に所定の角度で回転することで、２つの部屋を有する負荷（例えば油圧アクチュエータ）の第１の部屋は、第１の流体供給路（ＰからＣ１）と流れ連通するように接続され得、同時に、負荷の第２の部屋は、第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）に接続される。同様に、スプール３２を第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に所定の角度で回転することで、第１の部屋は、第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）と流れ連通するように接続され得、同時に、負荷の第２の部屋は、第２の流体供給路（ＰからＣ２）に接続される。本実施形態において、スプール３２のゼロ位置は、第１及び第２の回転位置の中間にある。トルクモータ１４への付勢電流が遮断されたときに、スプール３２は、捩れチューブ３８によってゼロ位置へと付勢される。
【００１９】
[0041]次に、ブッシング３０及びスプール３２を備える回転弁１２を図示する図３〜図６を参照する。ブッシング３０は、ブッシングの内壁を画定する、軸方向に延在する筒状の孔４４を含む。図３及び図５において、ブッシング３０は、加圧流体源と連通するように構成される流体源通路４６を含むように示される。図５に図示されるように、流体源通路４６は、ブッシング３０の端面４８を貫通して延在し、軸３１に沿って延び、ブッシング３０の外側筒状面を貫通して形成された通路４６の別の部分と出会うと横向きの半径方向に向きを変える、直角な通路であり得る。流体源通路４６は、ブッシング３０の内壁４４を貫通して開口する。加圧流体は、端面４８のポートを通って通路４６に進入し、スプール３２に向かって半径方向に向きを変えられる。
【００２０】
[0042]図４〜図６において、ブッシング３０は、流体駆動負荷（不図示）の第１の部屋と流れ連通するように構成される第１の制量水路５０と、流体駆動負荷の第２の部屋と流れ連通するように構成される第２の制量水路５２と、を更に含むように示される。流体源通路４６と同様に、制量水路５０及び５２は、ブッシング３０の端面４８を貫通して軸方向に延在する部分と、ブッシング３０の外側筒状面を貫通して横方向に延在する部分と、を有する直角な水路である。各制量水路５０、５２の横方向に延在する部分は、中央軸３１に向かって半径方向に延在し得、又は弦方向（すなわち、ブッシングの直径に平行な方向）に延在し得、内壁４４を貫通して開口する。以下により詳細に説明されるように、スプール３２の回転位置に応じて、第１の制量水路５０は、加圧流体を受け入れて負荷の第１の部屋へ向かって送り得、又は、第２の帰還路（Ｃ１からＲ２）の一部分を構成して、流体を第１の部屋から圧力源へと帰還させ得る。同様に、スプール３２の回転位置に応じて、第２の制量水路５２は、加圧流体を受け入れて負荷の第２の部屋へ向かって送り得、又は、第１の帰還路（Ｃ２からＲ１）の一部分を構成して、流体を負荷の第２の部屋から圧力源へと帰還させ得る。
【００２１】
[0043]図４〜図６において、ブッシング３０は、第１の帰還ダクト５４と、第２の帰還ダクト５６と、を更に含むように図示される。帰還ダクト５４及び５６は、ブッシング３０の横方向に延在し、内壁４４を貫通して開口する。帰還ダクト５４及び５６は、ブッシング３０の外側筒状面を貫通して半径方向に又は弦方向に穿孔された穴として形成され得る。
【００２２】
[0044]前述の説明から理解されるように、ブッシング３０が、弁座２２の筒状凹部３４内に締り嵌めによって固定されるとき、流体源通路４６と、制量水路５０及び５２と、帰還ダクト５４及び５６との横手部分によって形成されるブッシングの外側筒状面の開口は、凹部３４の壁部によって封止される。その結果、ブッシング３０は、横方向の止まり穴を有さない単純で経済的な方法で製造され得る。
【００２３】
[0045]次に、図７〜図１２が更に参照される。スプール３２は、それぞれスプールを貫通して横方向に延在する第１の制量チャネル５８と第２の制量チャネル６０とを含む。スプール３２が、第１の制量位置にあるとき、第１の制量チャネル５８は、ブッシング３０の流体源通路４６を流れ連通するようにブッシング３０の第１の制量水路５０に接続し、第１の流体供給路（ＰからＣ１）を開放する。スプール３２が、第２の制量位置にあるとき、第２の制量チャネル６０は、流体源通路４６を第２の制量水路５２に接続し、第２の流体供給路（ＰからＣ２）を開放する。スプール３２は、圧力均衡チャネル６２も含み得、圧力均衡チャネル６２はスプールを貫通して横方向に延在し、スプール３２が第１及び第２の制量位置によって規定される移動範囲内のどこかに位置するときに流体源通路４６と流れ連通する。図示される実施形態において、図１１及び図１２に最もよく示されるように、第１の制量チャネル５８及び第２の制量チャネル６０は、中央軸３１に沿って互いから軸方向に離間されるそれぞれの横方向平面内にあり、圧力均衡チャネル６２は、第１の制量チャネル５８と第２の制量チャネル６０との間の横方向平面内にある。圧力均衡チャネル６２は、スプール３２を貫通して直径に沿って延在し、流体源通路４６と整列する（図１５参照）。圧力均衡チャネル６２は、軸方向に細長いポケット６２Ａをその遠位端（流体出口）に含み、ポケット６２Ａは、矩形形状であり得る。図１０に最もよく示されるように、第１の制量チャネル５８は、圧力均衡チャネル６２に対して角度間隔を有して、スプール３２を貫通して直径に沿って延在し得、第２の制量チャネル６０は、圧力均衡チャネル６２に対して逆の角度間隔を有して、スプール３２を貫通して直径に沿って延在し得る。従って、制量チャネル５８及び６０の方向は、圧力均衡チャネル６２の方向に対して、中央軸３１について対称に配置され得る。第１の制量チャネル５８は、第１の制量チャネルの両端部に軸方向に細長いポートを形成する１対のポケット５８Ａ、５８Ｂを有する。同様に、第２の制量チャネル６０は、第２の制量チャネルの両端部に軸方向に細長いポートを形成する１対のポケット６０Ａ、６０Ｂを有する。ポケット５８Ａ、５８Ｂ、６０Ａ、及び６０Ｂは、矩形形状であり得る。
【００２４】
[0046]示されるスプール３２は、第１の帰還流路６４と、第２の帰還流路６６と、を更に含む。スプール３２が、第１の制量位置にあるとき、第１の帰還流路６４は、ブッシング３０の第２の制量水路５２と流れ連通するように配置され、負荷の第２の部屋からシステムの液だめへの流体の帰還を可能にする第１の帰還路（Ｃ２からＲ１）を開放する。同様に、スプール３２が、第２の制量位置にあるとき、第２の帰還流路６６は、ブッシング３０の第１の制量水路５０と流れ連通するように配置され、負荷の第１の部屋から液だめへの流体の帰還を可能にする第２の帰還路（Ｃ１からＲ２）を開放する。第１の帰還流路６４は、スプール３２の第１の外周部を貫通して開口するスロット６４Ａを含み、スロット６４Ａから軸３１と平行な方向に延在し得、スプール３２の端面６８を貫通して開口する。第２の帰還流路６６は、スプール３２の第２の外周部を貫通して開口するスロット６６Ａを含み、スプール３２の端面６８から逆側の端面７０までスプール３２を完全に貫通して延在し得る。
【００２５】
[0047]次に、回転弁１２の動作を説明するために、図１４〜図２２を追加的に参照する。ブッシング３０に対するスプール３２のゼロ位置が、中央軸３１に沿った様々な横方向断面の平面について、図１４〜図１６に示される。図１５に示されるように、流体源通路４６の半径方向部分は圧力均衡チャネル６２と整列し、それによって、流体源通路４６を通って弁１２に進入した加圧流体は、スプール３２の両側に半径方向の圧力を加え、望ましくないスプールの不均衡を最小化する。ポケット６２Ａの突出領域は、ブッシング３０の内壁４４を貫通して流体源通路４６が開口する流体源通路４６の突出領域に等しくなり得る。ゼロ位置において、このことは、スプールの直径にわたって供給圧力が均衡化されることを確実にする。スプール３２が、ゼロ位置から離れるように回転するとき、正味の半径方向の力は、１からスプールの回転角度のコサインを減じた値に比例し、均衡は概ね保たれる。流入する加圧流体は、圧力均衡チャネル６２の両側に配置される第１の制量チャネル５８のポケット５８Ａ又は第２の制量チャネル６０のポケット６０Ａのどちらにも運ばれず、従って、負荷の両方の部屋への流体の供給は阻止される。これらの部屋から液だめへの流体の帰還もまた、ゼロ位置では阻止される。図１６及び図１４を参照すると、ブッシング３０の第１の制量水路５０を通って帰還する流体は、第１の制量チャネル５８のポケット５８Ｂに進入し、ポケット５８Ｂを通って軸方向に、次いで第１の制量チャネル５８を通って横方向に、ポケット５８Ａまで流れ、そこで行き止まりに達する。図１６を参照すると、ブッシング３０の第２の制量水路６０を通って帰還する流体は、第１の制量チャネル６０のポケット６０Ｂに進入し、第１の制量チャネル６０を通って横方向に、ポケット６０Ａまで流れ、そこで行き止まりに達する。従って、ゼロ位置においては、負荷の第１及び第２の部屋への流体供給路（ＰからＣ１）及び（ＰからＣ２）は、回転弁１２によって加圧流体源から遮断され、これらの部屋から液だめへの流体帰還路（Ｃ２からＲ１）及び（Ｃ１からＲ２）もまた弁１２によって遮断される。
【００２６】
[0048]図１０の平面図もまた、ゼロ位置にある弁１２を示し、更に、本発明の実施形態による制御縁ペアの配置について示す。ブッシング３０及びスプール３２は、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）を規定する流体源通路４６及びポケット５８Ａのそれぞれの縁を含む。以下に更に説明されるように、スプール３２の回転による第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）の縁の互いに対する角度的変位が、第１の流体供給路（ＰからＣ１）を開閉する。ブッシング３０及びスプール３２は、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）を規定する流体源通路４６及びポケット６０Ａのそれぞれの縁を更に含み、スプール３２の回転によって、第２の供給縁ペアのそれぞれの縁は、第２の流体供給路（ＰからＣ２）を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。ブッシング３０及びスプール３２は、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）を規定する帰還ダクト５４及びポケット６０Ｂのそれぞれの縁をも含み、スプール３２の回転によって、第１の帰還縁ペアの縁は、第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。最後に、ブッシング３０及びスプール３２は、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）を規定する帰還ダクト５６及びポケット５８Ｂのそれぞれの縁を含み、第２の帰還縁ペアの縁は、第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）を開閉するために、互いに対して角度的に変位可能である。本発明の一態様によると、回転弁１２は、ただ１つの第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）と、ただ１つの第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）と、ただ１つの第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）と、ただ１つの第２の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）と、を備える。換言すれば、重複する縁ペアは設けられない。
【００２７】
[0049]本発明の別の態様によると、第１の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ１）は、第１の帰還縁ペア（Ｃ２−Ｒ１）から、１２０度以上１８０度未満の第１の角度ＴＨＥＴＡ１だけ、角度的に離間し得、第２の供給縁ペア（Ｐ−Ｃ２）は、第２の帰還縁ペア（Ｃ１−Ｒ２）から、１２０度以上１８０度未満の第２の角度ＴＨＥＴＡ２だけ、角度的に離間し得る。発明者は、特定の用途において、例えば、弁機構１０がパイロットステージサーボ弁として使用されるときなどは、スプール３２におけるある程度の力の不均衡は、許容され得ると認識した。製造を容易にするため、対称構成が使用され得、そこにおいては、第１の角度ＴＨＥＴＡ１は、その大きさにおいて、第２の角度ＴＨＥＴＡ２に等しい。第１の角度ＴＨＥＴＡ１及び第２の角度ＴＨＥＴＡ２は、上述のように広い範囲内にあり得るが、第１の角度ＴＨＥＴＡ１及び第２の角度ＴＨＥＴＡ２がそれぞれ１４０度以上１４５度以下のより狭い範囲であると、製造の見地、不均衡の見地及び流動の要件の観点から、特に適切であると考えられる。良好にテストされた試作品において、第１の角度ＴＨＥＴＡ１及び第２の角度ＴＨＥＴＡ２は、それぞれ１４２度に等しかった。
【００２８】
[0050]図１７〜図１９は、スプール３２がブッシング３０に対して第１の制量位置に回転されたときの弁１２を図示する。第１の制量位置において、第１の流体供給路（ＰからＣ１）及び第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）は開放され、第２の流体供給路（ＰからＣ２）及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）は閉塞される。図１８において、源（Ｐ）からの加圧流体は、流体源通路４６を通ってブッシング３０に進入し、次いで半径方向に方向を変えられる。流体の一部は、図１７に図示されるように、ポケット５８Ａに進入し、ポケット５８Ａを通って軸方向に、次いで第１の制量チャネル５８を通って横方向に、ポケット５８Ｂまで移動する。図１９に従うと、流体は、ポケット５８Ｂを通って軸方向に移動し、負荷（不図示）の第１の部屋と流れ連通する第１の制量水路５０に流れ込む。同様に図１９に示されるが、負荷の第２の部屋からの帰還流は、第２の制量水路５２を通って弁１２に進入し、次いでポケット６０Ｂに進入する。流体はポケット６０Ｂを通って軸方向に移動し、図１７に示されるように、第１の帰還ダクト５４に達する。第１の帰還ダクト５４は、第１の帰還流路６４とスロット６４Ａを介して流れ連通し、それによって、流れは流体の液だめへと帰還し得る。
【００２９】
[0051]図２０〜図２２は、スプール３２がブッシング３０に対して第２の制量位置に回転されたときの弁１２を図示する。第２の制量位置において、第２の流体供給路（ＰからＣ２）及び第２の流体帰還路（Ｃ１からＲ２）は開放され、第１の流体供給路（ＰからＣ１）及び第１の流体帰還路（Ｃ２からＲ１）は閉塞される。図２１において、源（Ｐ）からの加圧流体は、流体源通路４６を通ってブッシング３０に進入し、次いで半径方向に方向を変えられる。流体の一部は、図２２に図示されるように、ポケット６０Ａに進入し、ポケット６０Ａを通って軸方向に、次いで第２の制量チャネル６０を通って横方向に、ポケット６０Ｂまで移動する。引き続き図２２を参照すると、流体は、負荷の第２の部屋と流れ連通する第２の制量水路５２に流れ込むことがわかる。同様に図２２に示されるが、負荷の第１の部屋からの帰還流は、第１の制量水路５０を通って弁１２に進入し、次いでポケット５８Ｂに進入する。流体はポケット５８Ｂを通って軸方向に移動し、図２０に示されるように、第２の帰還ダクト５６に達する。第２の帰還ダクト５６は、第２の帰還流路６６とスロット６６Ａを介して流れ連通し、それによって、流れは流体の液だめへと帰還し得る。
【００３０】
[0052]本明細書において、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、当業者は、修正がなされ得ることに気づくであろう。一例として、流体源通路４６、制量水路５０及び５２、並びに帰還ダクト５４及び５６は、内壁４４を貫通して開口する円形状のポートを提供する穿孔された穴として形成されることに留意されたい。必要があれば、矩形の制量ポートで置き換えることで、より大きな流量ゲインが達成され得る。このような修正は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲から逸脱するものではない。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図１】
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【国際調査報告】
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