(57)【要約】流体装置は、第１の位置と第２の位置との間の動作に適した可動スワッシュプレートを含んでいる。制御ピストンは、可動スワッシュプレートを第１の位置と第２の位置との間で選択的に移動させる。制御バルブは制御ピストンと流体連通状態にある。制御バルブは、スプールボアを含むスリーブと、流体源と流体連通状態にある少なくとも１つの流体流入通路と、制御ピストンと流体連通状態にある少なくとも１つの制御流体通路とを含んでいる。制御流体通路は、スプールボアに開口部を含んでいる。スプールは、スリーブのスプールボア内に配置されている。スプールは、流体流入通路と制御流体通路とに選択的に流体を連通させる計量面を含んでいる。計量面は、第１端部と第２端部とを有している。計量面は、第１端部と第２端部との間に配置されるテーパー面を有している。
2012520971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置と第２の位置との間の動作に適した可動スワッシュプレートと、
前記可動スワッシュプレートを第１の位置と第２の位置の間で選択的に移動させる制御ピストンと、
前記制御ピストンと流体連通状態にある制御バルブとを含む流体装置であって、
前記制御バルブが、スリーブとスプールを含み、
前記スリーブは、スプールボアと、流体源と流体連通状態にある少なくとも１つの流体流入通路と、前記制御ピストンと流体連通状態にある少なくとも１つの制御流体通路とを含み、該制御流体通路は、前記スプールボアに開口部を有しており、
前記スプールは、前記スリーブの前記スプールボアに摺動可能に配置され、前記流体流入通路と前記制御流体通路とに選択的に流体を連通させる計量面を含み、前記計量面は、第１端部と、その反対側に配置される第２端部と、前記第１端部及び前記第２端部の間に配置されるテーパー面とを有していることを特徴とする流体装置。
【請求項２】
前記テーパー面が、前記第１端部から前記第２端部に向けて外側に広がる角度を有していることを特徴とする請求項１記載の流体装置。
【請求項３】
前記角度が、少なくとも前記開口部の一寸法に基く関数として表されることを特徴とする請求項２記載の流体装置。
【請求項４】
ｒが前記開口部の半径であり、ｎが前記スリーブ内に配置された前記制御流体通路の数であり、Ｄが前記スプールの直径であり、ｌが前記計量面上の前記テーパー面の軸方向の長さであるとき、前記角度が、
sin-1((ｎ×cos-1((ｒ−ｌ)／ｒ)×ｒ2)／(π×Ｄ×ｌ))
より小さいか、若しくは等しいことを特徴とする請求項２記載の流体装置。
【請求項５】
前記テーパー面の角度が、３０°より小さいことを特徴とする請求項２記載の流体装置。
【請求項６】
前記テーパー面の角度が、前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、直線的なゲインを提供するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の流体装置。
【請求項７】
前記テーパー面の角度が、前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、一定のゲインを提供するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の流体装置。
【請求項８】
前記開口部が、円形であることを特徴とする請求項１記載の流体装置。
【請求項９】
前記計量面には、前記スプールボア内の半径方向における、前記スプールのバランスを保つための加圧を付与する溝を含むことを特徴とする請求項１記載の流体装置。
【請求項１０】
スプールボア及び少なくとも１つの制御流体通路とを含み、該制御流体通路が前記スプールボアに面する開口部を有するスリーブと、前記スリーブの前記スプールボア内に摺動可能に配置されるスプールとを有し、
該スプールは、第１端部と、その反対側に配置される第２端部と、前記第１端部及び前記第２端部の間に配置されるテーパー面とを有する計量面を含み、前記テーパー面と前記開口部とで可変オリフィスを構成し、
前記テーパー面は、前記スプールボア内での前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、前記スプールボア内での前記スプールの軸方向変位に応じた流通面積の変化を、線形にするように構成されていることを特徴とする、流体装置の制御バルブ。
【請求項１１】
前記テーパー面が、前記スプールボア内での前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、前記スプールボア内での前記スプールの軸方向変位に応じた一定の流通面積を確保するように構成されていることを特徴とする請求項１０記載の制御バルブ。
【請求項１２】
前記テーパー面が、斜角を含むことを特徴とする請求項１０記載の制御バルブ。
【請求項１３】
前記斜角の角度が、少なくとも前記開口部の一寸法に基く関数として表されることを特徴とする請求項１２記載の制御バルブ。
【請求項１４】
ｒが前記開口部の半径であり、ｎが前記スリーブ内に配置された制御流体通路の数であり、Ｄが前記スプールの直径であり、ｌが前記計量面上の前記テーパー面の軸方向の長さであるとき、前記斜角の角度が、
sin-1((ｎ×cos-1((ｒ−ｌ)／ｒ)×ｒ2)／(π×Ｄ×ｌ))
より小さいか、若しくは等しいことを特徴とする請求項１３記載の制御バルブ。
【請求項１５】
限界超過状態に応じて流体装置を補整する方法であって、
前記流体装置に、制御ピストンと選択的に流体連通する制御バルブを設け、
前記制御バルブは、計量面を含むスプールと、前記制御ピストンに対し流体連通する制御流体通路の開口部とを含み、前記計量面はテーパー面を含み、
前記制御バルブ内の前記スプールを変位させ、前記テーパー面と前記開口部とによって流通エリアを構成し、該流通エリアを介して、流体を前記制御流体通路へと流入させることで、前記制御ピストンにより前記流体装置の変位の調整を行うことを特徴とする補整方法。
【請求項１６】
前記テーパー面が、斜角を含むことを特徴とする請求項１５記載の補整方法。
【請求項１７】
ｒが前記開口部の半径であり、ｎが前記制御バルブ内に配置された前記制御流体通路の数であり、Ｄが前記スプールの直径であり、ｌが前記計量面上の前記テーパー面の軸方向の長さであるとき、前記斜角の角度が、
sin-1((ｎ×cos-1((ｒ−ｌ)／ｒ)×ｒ2)／(π×Ｄ×ｌ))
より小さいか、若しくは等しいことを特徴とする請求項１６記載の補整方法。
【請求項１８】
前記テーパー面の前記斜角を、前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、前記スプールの軸方向変位に応じた流通面積の変化を、線形にするように構成することを特徴とする請求項１６記載の補整方法。
【請求項１９】
前記スプールの軸方向変位の範囲の上限を、前記スプールの直径の２０％の値より小さいか、若しくは等しくすることを特徴とする請求項１６記載の補整方法。
【請求項２０】
前記テーパー面の前記斜角を、前記スプールの軸方向変位の範囲にわたって、前記スプールの軸方向変位に応じた流通面積の変化を、一定にするように構成することを特徴とする請求項１６記載の補整方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
可変容積型のアキシャル・ピストン・ポンプ／モータは、アキシャル・ピストンが摺動可能に連結するスワッシュプレート（回転斜板）を含んでいる。スワッシュプレートは、アキシャル・ピストン・ポンプ／モータの容積を増減させるために、軸に対して旋回可能に結合されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
いくつかのアキシャル・ピストン・ポンプ／モータは、ポンプ／モータの限界超過状態（例えば、圧力、トルク等）に応じて、スワッシュプレートの変位を調整することに適したコントローラを含んでいる。これらのコントローラは、一般に、スワッシュプレートと軸との関係位置を調整するための、スワッシュプレートピストンへの流体を供給する。しかしながら、限界超過状態に応じた、アキシャル・ピストン・ポンプ／モータ内のスワッシュプレートの正確な位置調整を達成することは容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
（発明の態様）
本発明の１つの形態は、第１の位置と第２の位置との間の動作に適した可動スワッシュプレートを有する流体装置に関連する。制御ピストンは、可動スワッシュプレートを第１の位置と第２の位置間において、選択的に移動させるものである。制御バルブは、制御ピストンと流体連通状態にある。制御バルブは、スプールボア（穴）が設けられたスリーブと、流体源と流体連通状態にある少なくとも１つの流体流入通路と、制御ピストンと流体連通状態にある少なくとも１つの制御流体通路とを含んでいる。制御流体通路は、スプールボアに面する開口部を含んでいる。スプールは、スリーブのスプールボア内に摺動可能に配置されている。スプールは、流体流入通路と制御流体通路とに、選択的に流体を連通させる計量面を含んでいる。計量面は、第１端部と、その反対側に配置された第２端部とを有している。計量面は、第１端部と第２端部との間に配置されるテーパー面を有している。
【０００４】
本発明の他の形態は、流体装置の制御バルブに関連する。制御バルブは、スプールボアが設けられたスリーブと、少なくとも１つの制御流体通路を含んでいる。制御流体通路は、スプールボアに面する開口部を有している。制御バルブは、更に、スリーブのスプールボア内に摺動可能に配置されるスプールを含んでいる。スプールは、第１端部と、その反対側に配置された第２端部と、第１端部と第２端部との間に配置されるテーパー面とを有する計量面を含んでいる。テーパー面は、開口部と共に可変オリフィスを構成する。テーパー面は、スプールボア内でのスプールの軸方向変位の範囲にわたって、スプールボア内でのスプールの軸方向変位に応じて線形に変化する流通エリアないし流通面積を提供することに適している。
【０００５】
本発明の他の形態は、限界超過状態に応じて流体装置を補整するための方法に関連する。この方法は、流体装置の容積を調整することに適した制御ピストンに対し、選択的に流体連通状態になる制御バルブを有する流体装置の提供を含んでいる。制御バルブは、計量面を有するスプールと、制御ピストンと流体連通状態にある制御流体通路への開口部とを含んでいる。計量面は、テーパー面を有している。この方法は、更に、流体が流通エリアを介して制御流体通路へ流入するべく、テーパー面と開口部との間で流通エリアを定めるための、制御バルブ内でのスプールの変位を含んでいる。
【０００６】
更に、様々な追加形態を、以下の記述で述べていく。これらの形態は、個々の特徴と、特徴を組合せたものとのいずれにも関連するものである。先の概要、及び、以下の詳細な記述のいずれも、単に例示的であり、説明の便宜上述べられたものであり、ここで明らかにされた具体例が基づく限定されない広い概念を含むことは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本説明の趣旨に沿った形態の模範的な特徴を有する流体装置の概要図である。
【図２】図２は、第２の位置にあるスワッシュプレートを示す図１の流体装置の概要図である。
【図３】図３は、図１の流体装置の制御システムを拡大した概要図である。
【図４】図４は、図３の制御システムを拡大した概要図である。
【図５】図５は、図３の制御システム内での使用に適したスプールの概要図である。
【図６】図６は、図３の制御バルブの流出エリアと制御バルブのスプールの軸方向変位との関係を示した模範的なグラフである。
【図７】図７は、図６のグラフを拡大したものである。
【図８】図８は、図３で模式的に示した制御バルブの好適な具体例である。
【図９】図９は、図７の線９−９での制御バルブの断面図である。
【図１０】図１０は、図３の制御バルブのゲインとスプールの軸方向変位との関係を示した典型的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付図面の中で例示される本発明の模範的な実施形態について、ここで詳細に言及する。可能な限りにおいて、同様の、或いは類似する構造を関連させるために、図面の全体にわたって同じ符号を使用している。
【０００９】
図１及び図２によれば、１０で示される流体装置１０が概略的に示されている。流体装置１０は、概略的に符号１２で示された、ポンプ室１４を構成するハウジングを含んでいる。概略的に符号１６で示される回転要素群は、ハウジング１２のポンプ室１４に配置されている。回転要素群１６は、回転軸１８に対して回転するように構成されている。図１に描かれた例において、回転軸１８は、流体装置１０の長手方向軸２０に対してオフセットされている。
【００１０】
回転要素群１６は、入力シャフト２２に連動している。本発明の１つの実施形態では、回転要素群１６は、入力シャフト２２に配置される複数の外側スプラインと噛み合わさる、複数の内側スプラインを含んでいる。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、回転要素群１６は、概略的に符号２８で示され、複数のシリンダーボア３０を構成するシリンダーバレルを含んでいる。複数のピストン３２は、シリンダーバレル２８が回転軸１８にて回転される際に、複数のシリンダーボア３０内での往復運動に適しており、そして、流体装置１０の容積は、少なくともゼロ以上となる。複数のシリンダーボア３０と複数のピストン３２とによって、複数の容積チャンバー３４が構成される。複数の容積チャンバー３４の少なくとも１つが狭まると同時に、複数の容積チャンバー３４の少なくとも１つが広がることで、流体装置１０の容積が少なくともゼロ以上となる。回転要素群１６が回転している間は、流体が、拡張中の容積チャンバー３４に流入し、縮小中の容積チャンバー３４から排出される。
【００１２】
複数のピストン３２は、複数のスリッパー（slippers）３８と結合する軸端３６を含んでいる。複数のスリッパー３８は、揺動可能に保持されるスワッシュプレート４２の、第１の面４０に対して配置されている。回転要素群１６が回転軸１８にて回転する際に、複数のスリッパー３８が、スワッシュプレート４２の第１の面４０を摺動する。
【００１３】
スワッシュプレート４２が、回転軸１８に対して揺動可能に保持されることにより、スワッシュプレート４２の位置は可変となっている。本発明の１つの実施形態において、スワッシュプレート４２は、流体装置１０の容積を増減させるために、交差軸４４（図１の×印参照）において傾き、或いは、旋回するように構成されている。本発明の１つの実施形態において、交差軸４４は、回転要素群１６の回転軸１８に対し、概して直交している。流体装置１０の容積が増加する際には、回転要素群１６へ流入する、或いは、回転要素群１６から排出される流体の量も増加する。流体装置１０の容積が減少する際には、回転要素群１６へ流入する、或いは、回転要素群１６から排出される流体の量も減少する。
【００１４】
スワッシュプレート４２は、第１の位置（図１参照）と第２の位置（図２参照）の間を移動可能である。本発明の１つの実施形態において、第１の位置は、最大容積、或いは、フルストロークの位置となる。本発明の他の実施形態において、第２の位置は、中立位置となる。中立位置では、スワッシュプレート４２の第１の面４０が、回転要素群１６の回転軸１８に対し、略垂直となる。この位置において、回転要素群１６により排出される流体の量は、１回転あたり略０in3/revとなる。
【００１５】
さて、図１から図４によれば、流体装置１０は、更に制御システム４６を含んでいる。本発明の１つの実施形態において、制御システム４６は、流体装置１０の出力トルクに基づいて、流体装置１０の容積を調整することに適している。もし、流体装置１０の出力トルクが限界を超えたならば、制御システム４６は、流体装置１０の出力トルクを許容範囲内にするために、流体装置１０の容積を縮小する（又は流体装置１０のストロークを減少させる）。
【００１６】
本発明の１つの実施形態において、制御システム４６は、第１の位置と第２の位置との間におけるスワッシュプレート４２の位置を調整することに適した、コントローラアセンブリ５０を含んでいる。コントローラアセンブリ５０は、制御ピストン５２と、制御ピストン５２に対して流体連通状態にある制御バルブ５４とを含んでいる。
【００１７】
制御ピストン５２は、ハウジング１２のピストンボア５６内に、摺動可能に配置されている。制御ピストン５２は、軸方向第１端部５８と軸方向第２端部６０とを含んでいる。制御ピストン５２は、制御ピストン５２の軸方向第１端部５８がスワッシュプレート４２の第１の面４０に隣接するように、ピストンボア５６内に配置されている。本発明の１つの実施形態において、制御ピストン５２の軸方向第１端部５８は、スワッシュプレート４２の第１の面４０に直に隣接する。本発明の１つの実施形態において、制御ピストン５２は、制御バルブ５４を介した、制御ピストン５２の軸方向第２端部６０への流体連通状態に応じて、ピストンボア５６から突出するように構成されている。制御ピストン５２がピストンボア５６から突出する際に、軸方向第１端部５８は、スワッシュプレート４２の第１の面４０に対して動くことにより、スワッシュプレート４２を第２の位置へと旋回させる。
【００１８】
本発明の他の実施形態において、スプリング６２は、スプリング６２が、第１の面４０とは反対側に位置する態様で、スワッシュプレート４２の第２の面６４に隣接するように、ハウジング１２内に配置されている。スプリング６２は、流体が制御ピストン５２へ連通していないときに、制御ピストン５２を収納位置に付勢し、かつ、スワッシュプレート４２を第１の位置に付勢する。
【００１９】
さて、図３から図５によれば、制御バルブ５４は、スプールボア７２内に摺動可能に配置された、スプール７０を含んでいる。本発明の１つの実施形態において、スプールボア７２は、制御バルブ５４のスリーブ７４により構成されている。本発明の１つの実施形態において、制御バルブ５４は、流体源（例えば、流体装置１０の流体流出口等）と流体連通状態にある、少なくとも１つの流体流入通路７６と、ピストンボア５６と流体連通状態にある、少なくとも１つの制御流体通路７８とを備えている。流体流入通路７６は、スプールボア７２に流入開口部８０を含むと共に、制御流体通路７８は、スプールボア７２に開口部８２を含んでいる。本発明の１つの実施形態では、少なくとも２つの制御流体通路７８が存在し、それぞれの制御流体通路７８が開口部８２を有している。本発明の他の実施形態では、少なくとも４つの制御流体通路７８が存在する。本発明の他の実施形態において、スプールボア７２の開口部８２は、概して円形である。
【００２０】
スプール７０は、軸方向第１終端部８３と、反対側に位置する軸方向第２終端部８４とを含んでいる。スプール７０は、更に、軸方向第１終端部８３と軸方向第２終端部８４との間に位置する、計量面８６を含んでいる。計量面８６は、流体流入通路７６の流体連通状態と、制御流体通路７８の流体連通状態とを、選択的に塞ぐことに適している。しかしながら、「塞ぐ」という用語は、スプール７０とスプールボア７２との隙間により、スプール７０の計量面８６を横切っての漏出を許容する意味で使用していることは、理解されるであろう。
【００２１】
計量面８６は、第１端部８８と第２端部９０との間にわたって設けられている。計量面８６は、概して円筒形をしている外側面９１を含んでいる。
【００２２】
本発明の１つの実施形態において、スプール７０は、流体流入通路７６が制御流体通路７８と流体連通状態にならないように、計量面８６により塞がれるような第１の位置へと、スプリング９２により付勢されている。図３及び図４に描かれた図では、スプリング９２は、スプール７０の軸方向第２終端部８４に対して作用する。
【００２３】
流体源（例えば、流体装置１０の流体流出口）からの流体の圧力は、スプールボア７２内のスプール７０上に、スプリング９２からスプール７０に加えられる力の方向とは反対の方向に働く。流体源からの流体の圧力が増加し、流体によりスプール７０に加えられる力が、スプリング９２によりスプール７０に加えられる力よりも大きくなるとき、スプール７０は、スプールボア７２内で第１の位置から軸方向に移動する。スプール７０がスプールボア７２内で第１の位置から軸方向に移動する際に、計量面８６は、制御流体通路７８の開口部８２を、少なくとも部分的に露出させる。計量面８６が開口部８２を露出させることで、スプール７０は、流体流入通路７６と制御流体通路７８との流体連通を許容する。流体源の圧力が増加することで、スプール７０は、計量面８６が開口部８２をより露出させるように、スプールボア７２内を更に移動する。本発明の１つの実施形態において、スプール７０は、開口部８２が完全に露出するような第２の位置まで移動する。
【００２４】
スプール７０の計量面８６と、制御流体通路７８の開口部８２とによって、可変オリフィス９４が構成される。可変オリフィス９４は、流体が制御流体通路７８の中を通れるようにする、可変流通エリアを構成する。スプール７０が第１の位置にあるとき、可変オリフィス９４の流通面積はゼロである。スプール７０が第１の位置から離れるように、スプールボア７２内を軸方向に移動することで、可変オリフィス９４の流通面積は増加する。可変オリフィス９４の流通エリアの大きさは、制御流体通路７８を制御ピストン５２まで通過する流体の容積流量Ｑに影響を与える。
【００２５】
容積流量Ｑは、下記の数式により特徴づけられる。
Ｑ＝Ｃｄ×Ａ×√（２／ｐ×ΔＰ）
Ｑは可変オリフィス９４を介して制御ピストン５２へと流れる流体の容積流量であり、Ｃｄは流量係数であり、ｐは流体の密度であり、ΔＰは流通エリアの前後の圧力差であり、Ａは流体が通過する可変オリフィス９４の流通面積である。制御システム４６の安定性は、制御バルブ５４から制御ピストン５２への流体の容積流量に直接依存する。
【００２６】
本明細書では、「安定性」という用語は、概してスワッシュプレート４２の無振動応答（oscillation-free response）を意味しており、これは流体装置１０の限界超過状態（例えば、トルク限界や圧力限界を超える等）における、制御システム４６の予測可能な応答を実現することに適している。例えば、もし、流体流入通路７６からの加圧された流体が、スプール７０上に作用するスプリング９２の力を圧倒し、それによって制御流体通路７８を開口させることで、可変オリフィス９４の流通面積が過大となったと仮定したとき、可変オリフィス９４の流通エリアを通過する流体の容積流量Ｑは、過大となる。その結果、制御ピストン５２は、制御流体通路７８を通過する流体に過剰に速く反応し、これにより制御ピストン５２は、制御流体通路７８を通って供給される流体との平衡状態を損ない、それによってスワッシュプレート４２の調整過剰となる。この調整過剰を補うために、ピストンボア５６内の余分な流体が、スワッシュプレート４２を望ましい位置へと配置するべく、排出されることになる。一方、もし、可変オリフィス９４の流通面積が小さ過ぎたならば、可変オリフィス９４の流通エリアを通過する流体の容積流量Ｑは、過少となる。その結果、制御ピストン５２は、限界超過状態に対する反応が遅過ぎることになる。
【００２７】
可変オリフィス９４の流通エリアの大きさに加えて、流体装置１０の安定性は、同様に流体の温度にも影響される。流体の温度が上がると、流体の粘性が下がる。流体の粘性が下がると、与えられた時間間隔（Δｔ）内に、可変オリフィス９４の流通エリアを通り抜けて流れることができる流体の量が増える。可変オリフィス９４の流通エリアを通り抜けて流れる流体の量が増えると、制御ピストン５２の反応率が増加する。いくつかの状況で、この反応率の増加は、結果として流体装置１０を不安定にさせ得るものとなる。
【００２８】
本発明の１つの実施形態において、制御システム４６は、スプール７０の計量面８６の先導端部９８に、テーパー面９６が設けられていることにより安定化が図られる。本発明の１つの実施形態において、スプール７０の計量面８６のテーパー面９６は、高温（例えば、１４０度を超える温度）の流体（例えば、水圧液体、オイル等）が流体装置１０で使用されるときに、制御システム４６の不安定化リスクを減少させるものである。
【００２９】
スプール７０の計量面８６のテーパー面９６と、制御流体通路７８の開口部８２とによって構成される流通エリアは、開口部８２とテーパー面９６を含まないスプールの計量面とにより構成される流通エリアとの比較において、制御流体通路７８の開口部８２と共に構成される流通エリアでの、スプール７０の軸方向変位が僅かなとき、制御ピストン５２への流出を減少させるものである。スプール７０を僅かに軸方向変位させることで、制御システム４６のゲインは、テーパー面９６と開口部８２とにより概して線形となり（図１０参照）、この場合、制御システム４６のゲインは、スプール７０の軸方向変位により分割される流通エリアにより規定されるものとなる。本発明の１つの実施形態において、テーパー面９６と開口部８２は、スプール７０の僅かな軸方向変位の結果、制御システム４６のゲインを略一定に調整するものとなる。
【００３０】
テーパー面９６は、計量面８６の第１端部８８と第２端部９０との間に配置され、一端１００から他端１０２まで、長さｌにて延設されている。図１から図５に描かれた例では、一端１００は、計量面８６の第１端部８８に配置される。本発明の１つの実施形態において、長さｌは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）よりも大きい。本発明の他の実施形態において、長さｌは、計量面８６の外部直径の２％よりも大きいか、若しくは等しい。本発明の他の実施形態において、長さｌは、計量面８６の外部直径の約２％から約５％の範囲にある。
【００３１】
テーパー面９６は、角度θを有している。角度θのテーパー面９６は、一端１００から他端１０２への方向へ向けて、外側に広がっているため、一端１００でのテーパー面９６の外部直径が、他端１０２でのテーパー面９６の外部直径よりも小さくなる。
【００３２】
角度θは斜角（an oblique angle）である。本発明の１つの実施形態において、角度θは、下記の式１０４により計算することができる。
θ  ≦  sin-1((ｎ×cos-1((ｒ−ｌ)／ｒ)×ｒ2)／(π×Ｄ×ｌ))  ・・・・（１０４）
θはテーパー面９６の角度であり、ｎはスプールボア７２内の開口部８２の数であり、ｒは開口部８２の夫々の半径であり、Ｄはスプール７０の計量面８６の直径であり、そしてｌはテーパー面９６の軸方向の長さである。本発明の１つの実施形態において、角度θは３０°よりも小さい。
【００３３】
さて、図６及び図７によれば、可変オリフィス９４の流通面積と、スプール７０のスプールボア７２内での軸方向位置との関係のグラフが示されている。グラフは、２つの曲線を含んでいる。第１曲線１０６は、スプール７０がテーパー面９６を含む場合の、可変オリフィス９４の流通面積と、スプール７０の軸方向位置との関係をプロットしている。第２曲線１０８は、スプール７０がテーパー面９６を含まない場合の、可変オリフィス９４の流通面積と、スプール７０の軸方向位置との関係をプロットしている。
【００３４】
グラフによれば、テーパー面９６を含むスプール７０は、テーパー面９６を含まないスプール７０と比較して、スプール７０の初期の軸方向変位（正確には、開口部８２の端からテーパー面９６の他端１０２まで）の間は、可変オリフィス９４の流通面積を小さくする。スプール７０の微小変位がもたらす、かかる可変オリフィス９４の流通面積の縮小は、制御ピストン５２へ供給される容積流量Ｑが過大となる危険性を減少させるものである。
【００３５】
テーパー面９６を含むスプール７０の初期の変位の間は、可変オリフィス９４の流通面積は、開口部８２の端部と、スプール７０の式１０４により計算される角度よりも小さいか、若しくは等しい角度θが与えられたテーパー面９６との間で定められる流通面積と等しい。この流通面積が、スプール７０により塞がれていない開口部８２の面積よりも小さい際に、制御ピストン５２へと連通状態となる流体の、容積流量が過大となる危険性が減少する。もし、角度θが、式１０４により計算される角度よりも大きい場合は、可変オリフィス９４の流通面積は、スプール７０により塞がれていない開口部８２の面積と大体等しくなり、テーパー面９６を有さないスプール７０と大体等しくなる。
【００３６】
スプール７０が、テーパー面９６の軸方向の長さｌよりも大きく変位した後に、可変オリフィス９４の流通面積は、スプール７０により塞がれていない開口部８２の面積と大体等しい。この変位区間では、テーパー面９６による可変オリフィス９４の流通面積への影響が限定される。
【００３７】
本発明の１つの実施形態において、テーパー面９６の軸方向の長さｌは、制御流体通路の開口部８２の直径より小さいか、若しくは等しい。本発明の他の実施形態において、スプール７０のテーパー面９６の軸方向の長さｌは、開口部８２の直径の１０％より小さいか、若しくは等しい。本発明の他の実施形態において、スプール７０のテーパー面９６の軸方向の長さｌは、開口部８２の直径の５％より小さいか、若しくは等しい。本発明の他の実施形態において、スプール７０のテーパー面９６の軸方向の長さｌは、０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）より小さいか、若しくは等しい。本発明の他の実施形態において、スプール７０のテーパー面９６の軸方向の長さｌは、０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）より小さいか、若しくは等しい。
【００３８】
さて、図８及び図９によれば、模範的な制御バルブ５４が示されている。制御バルブ５４は、スリーブ７４のスプールボア７２内に配置された、スプール７０を含んでいる。スリーブ７４には、流体流入通路７６と、ピストンボア５６に対して流体連通状態にある制御流体通路７８とが構成されている。流体流入通路７６は、スプールボア７２に流入開口部８０を含んでおり、なおかつ、制御流体通路７８は、スプールボア７２に開口部８２を含んでいる。
【００３９】
スプール７０は、計量面８６を含んでいる。計量面８６は、テーパー面９６を含んでいる。図８及び図９に描かれた例によれば、計量面８６は、更に、計量面８６の円筒周りの全周にわたる、溝１１０を含んでいる。溝１１０は、テーパー面９６と計量面８６の第２端部９０との間に配置されている。溝１１０は、スプールボア７２内での、スプール７０の半径方向のバランスを保つための加圧を付与するものである。
【００４０】
さて、図１０によれば、テーパー面９６のパラメータの大きさを決定する手法が明らかとなる。計量穴の数ｎ、計量穴の半径ｒ、スプール７０の直径Ｄといったパラメータの値が決定される。本発明の１つの実施形態において、これらの値は、根軌跡アプローチ（a root-locus approach）により決定される。本発明の他の実施形態において、これらの値は、ループ整形アプローチ（a loop-shaping approach）により決定される。
【００４１】
ゲイン１１２とスプール７０の軸方向変位との関係が、グラフ化されている。既に規定したように、ゲイン１１２は、可変オリフィス９４の流通面積と、スプール７０の軸方向変位との比較によるものである。流通面積は、テーパー面９６を含まないスプール７０のためのものとして計算される。テーパー面９６を含まないスプール７０へのゲイン１１２は、図１０に示されている。ゲイン１１２は、第１部分１１４と第２部分１１６を含んでいる。第１部分１１４は非線形である。第２部分１１６も非線形であるが、第２部分における調整された最良の曲線は、直線である。テーパー面９６の長さｌは、第１部分と第２部分が交わる位置で決定される。図１０で示す例によれば、この位置は、スプールが０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）の位置である。
【００４２】
テーパー面９６への角度θは、式１０４により計算される。テーパー面９６の角度θは、角度θが式１０４により求められる値より小さいか、若しくは等しくなることで、スプール７０へ食い込んでいく（cut into the spool 70）。式１０４により提供される値より小さいか、若しくは等しいテーパー面９６の角度θでは、計量面８６はゲイン１１８（図１０参照）を有している。ゲイン１１８は、第１部分１２０と第２部分１２２とを含んでいる。第１部分１２０にわたる、スプール７０の軸方向変位の範囲は、概して線形である。本発明の１つの実施形態において、概して線形の第１部分１２０にわたるスプール７０の軸方向変位の範囲は、テーパー面９６の軸方向長さｌと等しい。本発明の１つの実施形態において、ゲイン１２０は、スプール７０の軸方向変位の範囲にわたって、概ね一定である。この、容積流量Ｑの直線的な増加により得られる概ね一定のゲイン１２０は、スプールボア７２内でスプール７０が変位することにより得られるものである。本発明の１つの実施形態において、第１部分１２０にわたるスプール７０の軸方向変位の範囲は、概して一定であり、テーパー面９６の軸方向長さｌと等しい。
【００４３】
この明細書の様々な部分的な修正、及び変更は当業者には明白であり、この明細書の範囲及び趣旨から外れることのない範囲内で、この明細書の範囲が、ここに述べられた実例となる具体例によって過度に限定されないことは理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４４】
１０：流体装置、４２：スワッシュプレート（回転斜板）、５２：制御ピストン、５４：制御バルブ、７０：スプール、７２：スプールボア、７４：スリーブ、７６：流体流入通路、７８：制御流体通路、８２：開口部、８６：計量面、８８：第１端部、９０：第２端部、９４：可変オリフィス、９６：テーパー面、１０４：テーパー面９６が含む斜角の角度（θ）を表す式、１１０：溝、１１２：ゲイン、１１８：ゲイン
【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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【国際調査報告】
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