JP2013517437A - 比例弁アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】比例弁アセンブリを提供する。
【解決手段】弁アセンブリは、サービス通路94、該サービス通路に流体接続される第１ボア98、第１通路120、前記サービス通路に連通する第２ボア100、及び第２通路130を形成する弁ハウジング72を含む。第１ボア98は、入口部分114、前記サービス通路に連通する第１サービス部分116、及び第１負荷保持部分118を有する。第１通路120は、第１負荷保持部分118とサービス通路94に連通される。第２ボア100は、戻り部分124、第１サービス通路に流体連通する第２サービス部分126、及び第２負荷保持部分128を有する。第２通路130は、第２ボアの第２負荷保持部分128と戻り通路92とに選択的に連通される。第２通路に配置された弁132は、第２負荷保持部分128から戻り通路92の方向にのみ流体を流すことを可能にする。
【選択図】図２

Description

弁アセンブリは、オフ・ハイウェー用の農業及び建設機械設備（例えば、ホイールローダー、スキッドステア、コンバイン等）を含む種々の応用に用いられる。ある応用では、弁アセンブリは、複数のバケットまたはブーム等の装置に供給される流量を制御するのに用いられる。これらの装置が、延長された時間周期に対して、負荷（例えば、伸張ブーム、バケット内の負荷等）を保持できるように、いくつかの負荷レベルを保持できる弁アセンブリを有することが望ましい。さらに、アンチ・キャビテーションの特徴を有する弁アセンブリを有することが望ましい。

本発明における開示の一構成は、弁アセンブリに関する。弁アセンブリは、弁ハウジングを含む。この弁ハウジングは、第１サービス通路、第１弁ボア、第１流体通路、第２弁ボア、及び第２流体通路を形成する。第１弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第１弁ボアは、弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分と、第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分と、第１負荷保持部分とを有する。第１弁ボアは、入口部分とサービス部分との間に配置される第１弁座を有する。第１流体通路は、第１弁ボアの第１負荷保持部分と第１サービス通路に選択的に流体接続される。第２弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第２弁ボアは、弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分と、第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分と、第２負荷保持部分とを有する。第２弁ボアは、戻り通路と第１サービス通路の間に配置される第２弁座を有する。第２流体通路は、第２弁ボアの第２負荷保持部分と戻り通路に選択的に流体接続される。入口弁は、第１弁ボアに配置される。この入口弁は、弁座の閉鎖位置と開放位置との間で移動可能である。戻り弁アセンブリは、第２弁ボア内に配置される。戻り弁は、弁座の閉鎖位置と開放位置との間で移動可能である。一方向弁は、第２流体通路に配置される。一方向弁は、流体が、第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流れることを可能にする。

本発明における開示の別の構成は、弁アセンブリに関する。この弁アセンブリは、弁ハウジングを含む。弁ハウジングは、第１サービス通路、第１弁ボア、第１流体通路、第２弁ボア、及び第２流体通路を形成する。第１弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第１弁ボアは、弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分と、第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分と、第１負荷保持部分とを有する。第１弁ボアは、入口部分とサービス部分との間に配置される第１弁座を有する。第１流体通路は、第１弁ボアの第１負荷保持部分と第１サービス通路に選択的に流体接続される。第２弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第２弁ボアは、弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分と、第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分と、第２負荷保持部分とを有する。第２弁ボアは、戻り通路と第１サービス通路の間に配置される第２弁座を有する。第２流体通路は、第２弁ボアの第２負荷保持部分と戻り通路に選択的に流体接続される。入口弁は、第１弁ボアに配置される。この入口弁は、本体を含み、該本体を通る第１計量通路を形成する。第１計量通路は、入口通路及び第１弁ボアの第１負荷保持部分に流体接続される。入口弁は、さらに、第１計量通路内に配置されるチェック弁を含む。このチェック弁は、入口通路から第１負荷保持キャビティの方向にのみ流体の流れを与える。戻り弁アセンブリは、第２弁ボアに配置される。戻り弁は、第２負荷保持部分と第２弁ボアの第２サービス部分との間に流体接続を与える第２計量通路を形成する。一方向弁は、第２流体通路に配置される。一方向弁は、流体が、第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流れることを可能にする。

本発明における開示の別の構成は、弁アセンブリに関する。この弁アセンブリは、パイロット段弁アセンブリ、該パイロット段弁アセンブリに流体接続される中間段弁アセンブリ、及び主段弁アセンブリを含む。主段弁アセンブリは、弁ハウジングを含む。弁ハウジングは、第１サービス通路、第１弁ボア、第１流体通路、第２弁ボア、及び第２流体通路を形成する。第１弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第１弁ボアは、弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分と、第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分と、第１負荷保持部分とを有する。第１弁ボアは、入口部分とサービス部分との間に配置される第１弁座を有する。第１流体通路は、第１弁ボアの第１負荷保持部分と第１サービス通路に選択的に流体接続される。第２弁ボアは、第１サービス通路に流体接続される。第２弁ボアは、弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分と、第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分と、第２負荷保持部分とを有する。第２弁ボアは、戻り通路と第１サービス通路の間に配置される第２弁座を有する。第２流体通路は、第２弁ボアの第２負荷保持部分と戻り通路に選択的に流体接続される。入口弁は、第１弁ボアに配置される。この入口弁は、本体を含み、該本体を通る第１計量通路を形成する。第１計量通路は、入口通路及び第１弁ボアの第１負荷保持部分に流体接続される。入口弁は、さらに、第１計量通路内に配置されるチェック弁を含む。このチェック弁は、入口通路から第１負荷保持キャビティの方向にのみ流体の流れを与える。戻り弁アセンブリは、第２弁ボアに配置される。戻り弁は、第２負荷保持部分と第２弁ボアの第２サービス部分との間に流体接続を与える第２計量通路を形成する。一方向弁は、第２流体通路に配置される。一方向弁は、流体が、第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流れることを可能にする。

種々の付加的構成が、以下に続く記載において説明されるであろう。これらの構成は、個々の特徴及びそれらの特徴の組合せに関係する。先行する一般的な記載及び以下の詳細な記載の両方は、典型的かつ説明のみのためであり、ここに開示される複数の実施形態に基づく広い概念に制限されるものではない。

図１は、本発明の原理に従う構成上の主たる特徴を有する流体システムの概略図である。 図２は、図１の流体システムと共に用いるのに適した弁アセンブリの概略図である。 図３は、図２の弁アセンブリに使用するのに適した入口弁アセンブリの概略図である。 図４は、図２の弁アセンブリに使用するのに適した戻り弁アセンブリの概略図である。 図５は、第１位置にある中間段弁アセンブリと、弁座が開いた位置における入口弁アセンブリとの概略図である。 図６は、第２位置にある中間段弁アセンブリと、弁座が開いた位置における戻り弁アセンブリとの概略図である。 図７は、第２位置にある中間段弁アセンブリと、弁座が開いた位置における戻り弁アセンブリとの概略図である。

添付の図面において説明される本発明の典型的な構成について、以下に詳細に参照されるであろう。可能なかぎり、同一の参照番号は、図面において、同一または類似の構造を参照するのに用いられる。

図１によれば、流体システムは、一般的に参照番号１０で示される。この流体システム１０は、流体リザーバ１２、流体ポンプ１４、及び流体アクチュエータ１６を含む。図１において、流体アクチュエータ１６が、リニアアクチュエータ（例えば、シリンダ等）として示されているが、このアクチュエータ１６は、代わりに回転アクチュエータ（例えば、流体モータ等）とすることもできる。

流体アクチュエータ１６は、ボア２０を形成するハウジング１８を含む。ピストンアセンブリ２２は、ボア２０内に配置される。ピストンアセンブリ２２は、ピストン２４とロッド２６を含む。ピストンアセンブリ２２のピストン２４は、ボア２０を第１室２８及び第２室３０に分離する。図示の実施形態では、流体アクチュエータ１６は、複式作動のシリンダである。流体ポンプ１４からの流体が第１室２８に向かい、第２室３０内の流体が、流体リザーバ１２に排出されるとき、ピストンアクチュエータ２２のロッド２６は、流体アクチュエータ１６のハウジング１８から前方に延びている。流体ポンプ１４からの流体が第２室３０に向かい、かつ第１室２８の流体が流体リザーバ１２に排出されるとき、ロッド２６は、後退する。

流体アクチュエータ１６は、さらに、第１ポート３２と第２ポート３４を含む。第１ポート３２は、第１室２８に流体接続され、一方、第２ポート３４は、第２室３０に流体接続される。

流体システム１０は、さらに、弁アセンブリ４０を含んで図示される。図示された実施形態において、弁アセンブリ４０は、第１弁アセンブリ４０ａと第２弁アセンブリ４０ｂとを含む。第１弁アセンブリ４０ａは、流体ポンプ１４および／または流体リザーバと、流体アクチュエータ１６の第１室２８との間に選択的に流体接続を与え、一方、第２弁アセンブリ４０ｂは、流体ポンプ１４および／または流体リザーバ１２と、流体アクチュエータ１６の第２室３０との間に選択的に流体接続を与える。第１、第２弁アセンブリ４０ａ、４０ｂが、略同一の構造であるので、簡略化のために、第１弁アセンブリ４０ａのみを記述する。

図示の実施形態において、第１、第２弁アセンブリ４０ａ、４０ｂの各々は、３段階の、即ち、パイロット段弁アセンブリ４２、中間段弁アセンブリ４４、及び主段弁アセンブリ４６を含む。

パイロット段弁アセンブリ４２は、比例弁であり、その中にパイロット段スプール弁４８とハウジング５０を含む。このパイロット段スプール弁４８は、ハウジング５０のボア内に配置され、その結果、パイロット段スプール弁４８は、ハウジング５０のボア内で軸方向に摺動可能である。

パイロット段弁アセンブリ４２は、さらに、複数のセンタリング用スプリング５２を含む。複数のセンタリング用スプリング５２は、ハウジング５０のボア内のパイロット段スプール弁４８を中心に位置決めするように構成されている。

図示の実施形態において、パイロット段弁アセンブリ４２は、４方向弁である。このパイロット段弁アセンブリ４２は、流体入口ポート５４、流体戻りポート５６、第１制御ポート５８、及び第２制御ポート６０を含む。図示の実施形態において、パイロット段弁アセンブリ４２は、３位置弁である。このパイロット段弁アセンブリ４２は、中立位置Ｐ_ＰＮ、第１位置Ｐ_Ｐ1、及び第２位置Ｐ_Ｐ2を含む。

中立位置Ｐ_ＰＮでは、第１、第２制御ポート５８,６０は、流体戻りポート５６に流体接続される。第１位置Ｐ_Ｐ1では、制御ポート５８は、流体入口ポート５４に流体接続される。一方、第２制御ポート６０は、流体戻りポート５６に流体接続される。第２位置Ｐ_Ｐ2では、第１制御ポート５８が流体戻りポートと流体接続され、一方、第２制御ポート６０が流体入口ポート５４に流体接続される。

比例弁として、ハウジング５０のボア内のパイロット段スプール弁４８の軸方向位置は、パイロット段弁アセンブリ４２を通過する流量を制御する。パイロット段弁アセンブリ４２は、電子式アクチュエータ６２を含み、このアクチュエータ６２は、中立位置Ｐ_ＰＮと第１、第２位置Ｐ_Ｐ1、Ｐ_Ｐ2の間で、ハウジング５０のボア内のパイロット段スプール弁４８を軸方向に移動するように構成されている。本発明の一構成において、電子式アクチュエータ６２は、ボイスコイルである。

この電子式アクチュエータ６２は、マイクロプロセッサ６６から受け入れる電子信号６４（図１において破線で示される）に応答して作動される。本発明の一構成によれば、マイクロプロセッサ６６は、種々の入力信号に応答して電子信号６４を供給する。

図１,２を参照すると、パイロット段弁アセンブリ４２の第１、第２制御ポート５８,６０は、中間段弁アセンブリ４４に流体接続される。本発明の一構成によれば、中間段弁アセンブリ４４は、３位置４方向の比例弁である。別の構成では、中間段弁アセンブリ４４は、２位置２方向の比例弁である。

中間段弁アセンブリ４４は、ハウジング７２内に配置された中間段スプール弁７０を含む。中間段スプール弁７０は、ハウジング７２のボア７３内に配置される。その結果、中間段スプール弁７０は、ハウジング７２のボア７３内で軸方向に摺動可能である。

中間段スプール弁７０は、第１軸端部７４と、反対側に配置される第２軸端部７６を含む。第１スプリング７８ａは、中間段スプール弁７０の第１軸端部７４上で作動し、一方、第２スプリング７８ｂは、第２軸端部７６上で作動する。第１、第２スプリング７８ａ、７８ｂは、ハウジング７２のボア７３内で、中間段スプール弁７０を中立位置に位置付けるように構成されている。

ハウジングのボア７３において中間段スプール弁７０の軸方向位置は、第１、第２軸端部７４,７６の一方に作動する流体圧力によって制御される。本発明の一構成によれば、パイロット段弁アセンブリ４２の第１制御ポート５８は、中間段スプール弁７０の第１軸端部７４と流体接続され、一方、パイロット段弁アセンブリ４２の第２制御ポート６０は、第２軸端部７６と流体接続される。

中間段弁アセンブリ４４は、さらに、位置センサ８０を含む。本発明の一構成によれば、位置センサ８０は、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）である。この位置センサ８０は、ハウジング７２のボア７３内の中間段スプール弁７０の位置を検出する。位置センサ８０は、マイクロプロセッサ６６に信号８２を送り、このマイクロプロセッサ６６は、位置センサ８０からのデータを用いて、パイロット段弁アセンブリ４２の電子式アクチュエータ６２を作動させる。中間段弁アセンブリ４４の位置は、以下で詳細に説明するであろう。

中間段弁アセンブリ４４は、主段弁アセンブリ４６と流体接続される。第１、第２弁アセンブリ４０ａ、４０ｂの主段弁アセンブリ４６の各々は、入口弁８４と戻り弁８６を含む。図示の実施形態では、入口弁８４は、流体ポンプ１４と流体接続し、一方、戻り弁８６は、流体リザーバ１２に流体接続される。

第１、第２の弁アセンブリ４０ａ、４０ｂの主段弁アセンブリ４６の各々は、弁ハウジング８８内に配置される。図示の実施形態では、弁ハウジング８８は、中間段弁アセンブリ４４のハウジング７２と同一構造である。別の実施形態では、弁ハウジング８８は、中間段弁アセンブリ４４のハウジング７２と異なる構造である。

弁ハウジング８８は、複数の流体通路を形成する。図示の実施形態では、弁ハウジング８８は、入口通路９０、戻り通路９２、第１サービス通路９４、及び第２サービス通路９６を形成する。入口通路９０は、流体ポンプ１４に流体接続され、一方、戻り通路９２は、流体リザーバ１２に流体接続される。第１、第２のサービス通路９４,９６は、流体アクチュエータ１６に流体接続される。図示の実施形態では、第１サービス通路９４は、流体アクチュエータ１６の第１ポート３２に流体接続され、一方、第２サービス通路９６は、流体アクチュエータ１６の第２ポート３４に流体接続される。図示の実施形態では、第１弁アセンブリ４０ａの主段弁アセンブリ４６は、流体ポンプ１４および／または流体リザーバ１２と、第１サービス通路９４との間に選択的に流体接続され、一方、第２弁アセンブリ４０ｂの主段弁アセンブリ４６は、流体ポンプ１４および／または流体リザーバ１２と、第２サービス通路９６との間に選択的に流体接続される。

先に設けたように、第１、第２の弁アセンブリ４０ａ、４０ｂは、図示の実施形態とほぼ同一である。第１、第２の弁アセンブリ４０ａ、４０ｂがほぼ同一である場合、第１弁アセンブリ４０ａと関連する弁ハウジング８８の特徴のみが、簡略化のために記載される。理解されるように、弁ハウジング８８は、第２弁アセンブリ４０ｂと関連する類似の特徴を含む。

図２を参照すると、弁ハウジング８８は、第１弁ボア９８と第２弁ボア１００を形成する。第１弁ボア９８は、第１長手軸１０２を含み、第１弁アセンブリ４０ａの入口弁８４を受入れ、一方、第２弁ボア１００は、第２長手軸１０４を含み、第１弁アセンブリ４０ａの戻り弁８６を受入れるように構成される。

第１、第２弁ボア９８，１００の各々は、第１軸端部１０６ａ、１０６ｂと、反対側に配置される第２軸端部１０８ａ、１０８ｂを含む。第１弁ボア９８の第１軸端部１０６ａは、第１弁座１１０を含み、一方、第２弁ボア１００の第１軸端部１０６ｂは、第２弁座１１２を含む。第１、第２弁座１１０,１１２は、入口弁８４及び戻り弁８６のそれぞれに選択的にシール係合するように構成されている。第１、第２弁ボア９８，１００の第１、第２弁座１１０,１１２の各々は、テーパー形状であり、そのため、第１、第２弁座１１０,１１２の各々は、第１、第２弁座１１０,１１２から第２軸端部１０８ａ、１０８ｂへの第１、第２長手軸１０２,１０４に沿う距離が増加するに従って、先細る内径を含む。図示の実施形態では、第１、第２弁座１１０,１１２は、ほぼ截頭円錐形状である。

第１弁ボア９８は、入口部分１１４、第１サービス部分１１６、及び第１負荷保持部分１１８を含む。入口部分１１４は、第１弁ボア９８の第１軸端部１０６ａに配置され、入口通路９０に流体接続される。第１サービス部分１１６は、第１、第２軸端部１０６ａ、１０８ａ間に配置され、第１サービス通路９４に流体接続される。第１負荷保持部分１１８は、第１弁ボア９８の第２軸端部１０８ａに配置される。

弁ハウジング８８は、第１流体通路１２０を形成し、この通路は、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８と、第１弁ボア９８の第１サービス部分１１６とに流体接続される。第１流体通路１２０は、第１部分１２２ａと第２部分１２２ｂを含み、第１部分１２２ａは、第１弁ボア９８の第１サービス部分１１６と、中間段弁アセンブリ４４のボア７３とに流体接続され、第２部分１２２ｂは、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８と、中間段弁アセンブリ４４のボア７３とに流体接続される。中間段スプール弁７０の動作は、第１流体通路１２０の第１、第２部分１２２ａ、１２２ｂ間の流体連通を開放又は閉鎖する。

第２弁ボア１００は、戻り部分１２４、第２サービス部分１２６、及び第２負荷保持部分１２８を含む。戻り部分１２４は、第２弁ボア１００の第１軸端部１０６ｂに配置され、戻り通路９２に流体接続される。第２サービス部分１２６は、第２弁ボア１００の第１、第２軸端部１０６ｂ、１０８ｂ間に配置され、第１サービス通路９４に流体接続される。第２負荷保持部分１２８は、第２弁ボア１００の第２軸端部１０８ｂに配置される。

弁ハウジング８８は、第２流体通路１３０を形成し、この通路は、第２弁ボア１００の戻り部分１２４と、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８とに流体接続される。第２流体通路１３０は、第１部分１３１ａと第２部分１３１ｂを含み、第１部分１３１ａは、第２弁ボア１００の戻り部分１２４と中間段弁アセンブリ４４のボア７３に流体接続され、第２部分１３１ｂは、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８と、中間段弁アセンブリ４４のボア７３とに流体接続される。中間段スプール弁７０の動作は、第２流体通路１３０の第１、第２部分１３１ａ、１３１ｂ間の流体連通を開放又は閉鎖する。

第２流体通路１３０は、第２流体通路１３０内に配置される一方向弁１３２を含む。図示の実施形態では、一方向弁１３２は、チェックボールである。この一方向弁１３２は、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８から戻り通路９２の方向に流体が流れるのを可能にするが、戻り通路９２から第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８の方向に流体が流れるのを禁止する。以下に詳細に説明するように、一方向弁１３２は、第２流体通路１３０内に配置されて、戻り弁８６が、キャビテーション防止弁として機能できるようにする。流体システム１０内のキャビテーションは、流体アクチュエータ１６が流体ポンプ１４によって供給される流体をより必要とするときに起こる。以下に詳細に説明するように、一方向弁１３２は、戻り弁８６が、戻り通路９２と第１サービス通路９４との間に流体連通を与えることができ、その結果、流体リザーバ１２への流体が、流体アクチュエータ１６に供給される。

図２,３を参照すると、入口弁８４が記載されている。主段弁アセンブリ４６の入口弁８４として用いるのに適切なポペット弁アセンブリが、米国特許出願第１２／５３６，１９０号に記載されている。この開示は、その全体が本明細書に参考として包含される。この入口弁８４は、第１ポペット弁１３４と、この第１ポペット弁１３４内に配置されるチェック弁１３６とを含む。

第１ポペット弁１３４は、第１軸端部１４２と、その反対側に配置される第２軸端部１４４とを有する本体１３８を含む。第１軸端部１４２は、第１端部表面１４６と第１周方向表面１４８を含む。第１周方向表面１４８は、略円筒形状である。本発明の一構成では、第１周方向表面１４８は、第１テーパー表面を有する。第１テーパー表面は、第１弁ボア９８の第１弁座１１０に選択的にシール係合するように構成されている。第１テーパー表面は、第１端部表面１４６に隣接して配置される。第１テーパー表面は、ほぼ截頭円錐形状である。

第２軸端部１４４は、第２端部表面１５２と第２周方向表面１５４を含む。第２端部表面１５２は、第１端部表面１４６の反対側に配置される。第２端部表面１５２は、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８内に配置される第１スプリング１５６に隣接するように構成される。第１スプリング１５６は、第１テーパー表面が第１弁座１１０に接するように入口弁８４を付勢することに適応している。

第２周方向表面１５４は、略円筒形状である。第２周方向表面１５４は、径方向に本体内に延びている第１計量スロット１５８を形成する。

本体１３８は、第１端部表面１４６から第１計量スロット１５８へ軸方向に延びる第１計量通路１６０を形成する。第１計量通路１６０は、入口通路９０と第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８との間に流体連通を与えるように構成される。第１計量通路１６０を通る流量および弁ハウジング８８の第１流体通路１２０を通る流量は、協働して、第１弁ボア９８内の入口弁８４の軸方向位置と、入口通路９０から第１サービス通路９４に所定圧で通過できる流体の流量を決定する。

チェック弁１３６は、第１計量通路１６０に配置される。このチェック弁１３６は、入口通路９０から第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８への方向に第１計量通路１６０を通る一方向の流体連通を与える。チェック弁１３６は、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８から入口通路９０への方向に流体が流れるのを禁止する。チェック弁１３６は、第１計量通路１６０を通って流体が漏れるのを防止するように構成されている。第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８から入口通路９０への方向に流れる漏れは、第１弁座１１０が何らかの事情で入口弁８４が開くことによる。

図２及び図４を参照すると、戻り弁８６が記載されている。この戻り弁８６は、第２ポペット弁１６２を含む。第２ポペット弁１６２は、第１端部分１６４と、これと反対側に配置された第２端部分１６６を含む。

第１端部分１６４は、第１端部表面１６８と第１周方向表面１７０を含む。第１周方向表面１７０は、略円筒形状である。本発明の一構成では、第１周方向表面１７０は、第２テーパー表面１７２を含む。第２テーパー表面１７２は、第２弁ボア１００の第２弁座１１２に選択的にシール係合するように構成されている。第２テーパー表面１７２は、第１端部表面１６８に隣接して配置される。図示した実施形態では、第２テーパー表面１７２は、略截頭円錐形状である。

第１周方向表面１７０は、第１オリフィス１７４を形成する。第１オリフィス１７４は、第２ポペット弁１６２によって形成される第２計量通路１７６に流体接続される。

第２端部分１６６は、第２端部表面１７８と第２周方向表面１８０を含む。第２端部表面１７８は、第１端部表面１６８の反対側に配置される。第２端部表面１７８は、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８内に配置される第２スプリングに隣接して構成される。第２スプリング１８２は、第２テーパー表面１７２が第２弁座１１２に接するように戻り弁８６を付勢することに適応している。

第２周方向表面１８０は、略円筒形状である。この第２周方向表面１８０は、径方向に第２ポペット弁１６２に延びている第２計量スロット１８４を形成する。第２計量スロット１８４は、第２計量通路１７６に流体接続される。

第２計量通路１７６は、第２弁ボア１００の第２サービス部分１２６と第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８との間に流体連通を与える。第２計量通路１７６を通る流量および弁ハウジング８８の第２流体通路１３０を通る流量は、協働して、第２弁ボア１００内の戻り弁８６の軸方向位置と、戻り通路９２から第１サービス通路９４に所定圧で通過できる流体の流量を決定する。

図２及び図５,６を参照すると、中間段弁アセンブリ４４の作動位置が、記載されている。中間段弁アセンブリ４４は、中立位置Ｐ_ＭＮ（図２に図示）、第１位置Ｐ_Ｍ1（図５に図示）、及び第２位置Ｐ_Ｍ2（図６に図示）を含む。

中間段スプール弁７０は、第１ランド１９０と第２ランド１９２を含む。図示した実施形態では、第１ランド１９０は、第２ランド１９２の反対側に配置される。

中立位置Ｐ_ＭＮでは、中間段スプール弁７０の第１ランド１９０は、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８と第１流体通路１２０の第１部分１２２ａとの間の流体連通を阻止する。一方、第２ランド１９２は、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８と第２流体通路１３０の第１部分１３１ａとの間の流体連通を阻止する。第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８と第１流体通路１２０第１部分１２２ａとの間の流体連通が阻止されると、入口弁８４は、第１弁座１１０に対して第１テーパー表面が着座している閉鎖位置（着座位置）に油圧的にロックされる。第１弁座１１０に対して第１テーパー表面が着座すると、入口通路９０と第１サービス通路９４との間の流体連通が阻止される。

第２弁ボア１００の第２負荷保持部分と第２流体通路１３０の第１部分１３１ａとの間の流体連通が阻止されると、戻り弁８６は、第２テーパー表面１７２が第２弁座１１２に対して着座している閉鎖位置に配置されている。第２弁座１１２に対して第２テーパー表面１７２が着座すると、第１サービス通路９４と戻り通路９２との間の流体連通は、阻止される。

図３及び図５を参照すると、中間段弁アセンブリ４４は、第１位置Ｐ_Ｍ1（図５に図示）に示されている。この第１位置Ｐ_Ｍ1では、中間段スプール弁７０の第１ランド１９０が、ボア７３において、第１流体通路１２０の第１部分１２２ａへの第１開口１９４を少なくとも部分的に覆うことがない。第１流体通路１２０の第１部分１２２ａへの第１開口１９４が少なくとも部分的に覆われないと、中間段弁アセンブリ４４の第１位置Ｐ_Ｍ1は、第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８と、第１位置Ｐ_Ｍ1における第１流体通路１２０の第１部分１２２ａとの間の流体連通を与えるように構成される。この位置では、入口弁８４は、第１弁ボア９８内で軸方向に移動することができる。第１計量通路１６０を通る流量が、第１流体通路１２０を通る流量よりも少ない場合、第１ポペット弁１３４の第１テーパー表面が、第１弁座１１０から離れる第１軸方向に移動し、第１テーパー表面と第１弁座１１０との間に隙間を生じさせる。この隙間が増加すると、入口通路９０と第１サービス通路９４の間に連通する流体の量が増加する。第１計量通路１６０を通る流量が、第１流体通路１２０を通る流量と等しい場合、入口弁８４の軸方向位置は、一定の軸方向位置に保持される。第１計量通路１６０を通る流量が、第１流体通路１２０を通る流量よりも大きい場合、入口弁８４は、第１弁座１１０に向かう第２軸方向に移動し、第１テーパー表面と第１弁座１１０との間の隙間を減少させる。この隙間が減少すると、入口通路９０と第１サービス通路９４の間に連通する流体の量が減少する。

第１計量通路１６０を通る流量は、主に、第１計量スロット１５８と第１弁ボア９８の第２軸端部１０８ａ内の第１凹部１９６との間に作られる開口の大きさによって支配される。第１計量スロット１５８と第１凹部１９６との間の開口が増加すると、第１計量通路１６０を通る流量が増加する。

図１,４及び図６を参照すると、中間段弁アセンブリ４４が、第２位置Ｐ_Ｍ2（図６に図示）に示されている。この第２位置Ｐ_Ｍ2では、中間段スプール弁７０の第２ランド１９２が、ボア７３において、第２流体通路１３０の第１部分１３１ａへの第２開口１９８を少なくとも部分的に覆うことがない。第２流体通路１３０の第１部分１３１ａへの第２開口１９８が少なくとも部分的に覆われないと、中間段弁アセンブリ４４の第２位置Ｐ_Ｍ2は、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８と、第２流体通路１３０との間の流体連通を与えるように構成される。

中間段スプール弁７０が第２位置Ｐ_Ｍ2にあると、第１ランド１９０は、第１流体通路１２０の第１部分１２２ａへの第１開口１９４を阻止する。第１弁ボア９８の第１負荷保持部分１１８から第１弁ボア９８の第１サービス部分１１６への通路が阻止されると、入力弁８４は、閉鎖位置に油圧的にロックされる。

流体アクチュエータ１６の第１ポートからの加圧流体は、弁ハウジング８８の第１サービス通路９４を通って流れる。この加圧流体は、戻り弁８６の第２ポペット弁１６２の第１端部分１６４上に影響を与える。図示した実施形態では、加圧流体は、第２ポペット弁１６２の第１端部１６４の第２テーパー表面１７２の部分に影響を与える。第２ポペット弁１６２の第２テーパー表面１７２の部分に作用する流体は、中間段スプール弁７０が第２位置Ｐ_Ｍ2にあるとき、第２ポペット弁１６２を第２弁座１１２から離れて開放位置（非着座位置）へと強制する。第２ポペット弁１６２が、第２弁ボア１００内で第２弁座１１２から離れる軸方向に移動すると、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８内の流体が、中間段弁アセンブリ４４のボア７３を通って第２流体通路１３０の第１部分１３１ａに連通する。第２流体通路１３０内の流体は、一方向弁１３２を通って戻り通路９２へ流れる。

第２ポペット弁１６２が開放位置にあると、第２ポペット弁１６２の第２テーパー表面１７２と第２弁座との間に隙間が形成される。流体アクチュエータ１６からの流体は、第１サービス通路９４から隙間２００を通り戻り通路９２に流れる。この隙間２００が増加すると、第１サービス通路９４と戻り通路９２との間に連通する流体の量が増加する。第２計量通路１７６を通る流量が第２流体通路１３０を通る流量に等しい場合、戻り弁８６の軸方向位置が、一定の軸方向位置に保持される。第２計量通路１７６を通る流量が、第２流体通路１３０を通る流量より大きい場合、戻り弁８６は、第１弁座１１２に向かう軸方向に移動し、第２ポペット弁１６２の第２テーパー表面１７２と第２弁座１１２との間の隙間２００を減少させる。この隙間２００が減少すると、第１サービス通路９４と戻り通路９２との間に連通する流体の量が減少する。

図１,４及び図７を参照すると、戻り弁８６のキャビテーションを防止する特徴が記載されている。上述したように、流体システム１０におけるキャビテーションは、流体アクチュエータ１６が流体ポンプ１４によって与えられるよりも流体を必要とするときに起こる。この状況において、戻り通路９２内の流体の圧力は、第１サービス通路９４内の流体の圧力よりも大きい。

中間段スプール弁７０が第２位置Ｐ_Ｍ2にあると、戻り通路９２からの流体は、第２ポペット弁１６２の第１端部表面１６８に対して作用する。第１端部表面１６８に作用する流体は、第２ポペット弁１６２を第２弁座１１２から離れる開放位置に強制させる。戻り通路９２内の流体の圧力が第１サービス通路９４内の流体の圧力より大きくなる場合、第２ポペット弁１６２が第２弁座１１２から離れる軸方向に移動するので、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８内の流体が、第２ポペット弁６２の第２計量通路１７６を通り第１サービス通路９４へ変位する。第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８から第１サービス通路９４への流体の変位によって、第２ポペット弁１６２が開放位置に移動することが可能になる。第２ポペット弁１６２が開放位置にあると、戻り通路９２からの流体は、第２ポペット弁１６２の第２テーパー表面１７２と第１弁座１１２の間に形成される隙間２００を通って第１サービス通路９４に連通する。

一方向弁１３２は、戻り通路９２内の流体の圧力が第１サービス通路９４内の流体の圧力よりも大きい場合、戻り通路９２からの流体が、第２流体通路１３０を通って第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８へ流れるのを禁止する。第２流体通路１３０を通って伝達される流体を阻止することにより、一方向弁１３２は、戻り通路９２からの流体が、第２弁ボア１００の第２負荷保持部分１２８に伝達されるのを禁止し、かつ戻り弁８６を閉鎖位置に油圧的にロックするのを阻止する。

図１を参照すると、入口通路９０から第１サービス通路９４に、さらに、第１サービス通路９４から戻り通路９２に、また、戻り通路９２から第１サービス通路９４に、それぞれ流体を供給するための第１弁アセンブリ４０ａの作動を記載してきたが、第２弁アセンブリ４０ｂの構造部品が第１弁アセンブリ４０ａとほぼ同等であることから、第２弁アセンブリ４０ｂが、同様の作動をし、入口通路９０から戻り通路９２に、さらに、第２サービス通路９６から戻り通路９２に、また、戻り通路９２から第２サービス通路９６に、それぞれ流体を供給することが理解できるであろう。

本発明の種々の修正及び変更は、本発明の特許請求の範囲及び精神から逸脱しないことが当業者には明らかであり、また、本発明の範囲は、ここに説明した例示の実施形態に不当に制限されないことが理解されるべきである。

Claims (20)

1. 弁ハウジングが、
   第１サービス通路と、
   該第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分、前記第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分、及び第１負荷保持部分を有し、さらに、前記入口部分と前記第１サービス部分との間に配置される第１弁座を有している第１弁ボアと、
   該第１弁ボアの前記第１負荷保持部分と前記第１サービス通路とに選択的に流体接続される第１流体通路と、
   前記第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分、前記第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分、及び第２負荷保持部分を有し、さらに、前記戻り通路と前記第１サービス通路との間に配置される第２弁座を有している第２弁ボアと、
   該第２弁ボアの前記第２負荷保持部分と前記戻り通路とに選択的に流体接続される第２流体通路と、を形成しており、さらに、
   前記第１弁ボア内に配置され、着座位置と非着座位置との間を移動可能である入口弁と、
   前記第２弁ボア内に配置され、着座位置と非着座位置との間を移動可能な戻り弁アセンブリと、
   前記第２流体通路内に配置され、前記第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流体が流れることを可能にする一方向弁と、を含むことを特徴とする弁アセンブリ。
2. 前記入口弁は、本体を通る第１計量通路を形成する前記本体を含み、前記第１計量通路は、前記入口通路と前記第１弁ボアの前記第１負荷保持部分とに流体接続されていることを特徴とする請求項１記載の弁アセンブリ。
3. 前記第１計量通路内にチェック弁が配置され、該チェック弁は、前記入口通路から前記第１負荷保持部分のキャビティの方向にのみ流量を供給することを特徴とする請求項２記載の弁アセンブリ。
4. 前記戻り弁は、前記第２負荷保持部分と前記第２弁ボアの第２サービス部分との間に流体連通を与えることを特徴とする請求項２記載の弁アセンブリ。
5. 前記入口弁は、第１計量スロットを形成する周方向表面を含み、前記第１計量スロットは、前記第１計量通路に流体接続されることを特徴とする請求項４記載の弁アセンブリ。
6. 前記戻り弁は、第２計量スロットを形成する周方向表面を含み、前記第２計量スロットは、前記第２計量通路に流体接続されることを特徴とする請求項５記載の弁アセンブリ。
7. 前記第１弁座は、截頭円錐形状であることを特徴とする請求項１記載の弁アセンブリ。
8. 前記一方向弁は、チェックボールであることを特徴とする請求項１記載の弁アセンブリ。
9. 弁ハウジングが、
   第１サービス通路と、
   該第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分、前記第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分、及び第１負荷保持部分を有し、さらに、前記入口部分と前記第１サービス部分との間に配置される第１弁座を有している第１弁ボアと、
   該第１弁ボアの前記第１負荷保持部分と前記第１サービス通路とに選択的に流体接続される第１流体通路と、
   前記第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分、前記第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分、及び第２負荷保持部分を有し、さらに、前記戻り通路と前記第１サービス通路との間に配置される第２弁座を有している第２弁ボアと、
   該第２弁ボアの前記第２負荷保持部分と前記戻り通路とに選択的に流体接続される第２流体通路と、を形成しており、さらに、
   前記第１弁ボア内に配置され、本体を通る第１計量通路を形成する前記本体を含み、前記第１計量通路が、前記入口通路と前記第１弁ボアの前記第１負荷保持部分とに流体接続され、さらに、前記第１計量通路内にチェック弁が配置され、該チェック弁が、前記入口通路から前記第１負荷保持部分のキャビティの方向にのみ流量を供給する、入口弁と、
   前記第２弁ボア内に配置され、前記第２弁ボアの、前記第２負荷保持部分と第２サービス部分の間に流体連通を与える第２計量通路を形成する戻り弁アセンブリと、
   前記第２流体通路内に配置され、前記第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流体が流れることを可能にする一方向弁と、を含むことを特徴とする弁アセンブリ。
10. 前記入口弁は、第１計量スロットを形成する周方向表面を含み、前記第１計量スロットは、前記第１計量通路に流体接続されることを特徴とする請求項９記載の弁アセンブリ。
11. 前記戻り弁は、第２計量スロットを形成する周方向表面を含み、前記第２計量スロットは、前記第２計量通路に流体接続されることを特徴とする請求項１０記載の弁アセンブリ。
12. 前記第１弁座は、截頭円錐形状であることを特徴とする請求項９記載の弁アセンブリ。
13. 前記一方向弁は、チェックボールであることを特徴とする請求項９記載の弁アセンブリ。
14. 前記入口弁と前記戻り弁に流体接続され、前記第１弁ボアの前記第１負荷保持部分と第１流体通路との間、及び、前記第２弁ボアの第２負荷保持部分と前記第２流体通路との間に流体連通を与えるように構成されている中間段弁アセンブリをさらに含むことを特徴とする請求項９記載の弁アセンブリ。
15. 前記中間段弁アセンブリは、４方向３位置の比例弁であることを特徴とする請求項１４記載の弁アセンブリ。
16. パイロット段弁アセンブリと、
    該パイロット段弁アセンブリに流体接続される中間段弁アセンブリと、
    該中間段弁アセンブリに流体接続される主段弁アセンブリとを含む弁アセンブリであって、
    前記主段弁アセンブリは、
    弁ハウジングが、
    第１サービス通路と、
    該第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの入口通路に流体接続される入口部分、前記第１サービス通路に流体接続される第１サービス部分、及び第１負荷保持部分を有し、さらに、前記入口部分と前記第１サービス部分との間に配置される第１弁座を有している第１弁ボアと、
    該第１弁ボアの前記第１負荷保持部分と前記第１サービス通路とに選択的に流体接続される第１流体通路と、
    前記第１サービス通路に流体接続され、かつ、前記弁ハウジングの戻り通路に流体接続される戻り部分、前記第１サービス通路に流体接続される第２サービス部分、及び第２負荷保持部分を有し、さらに、前記戻り通路と前記第１サービス通路との間に配置される第２弁座を有している第２弁ボアと、
    該第２弁ボアの前記第２負荷保持部分と前記戻り通路とに選択的に流体接続される第２流体通路と、を形成しており、さらに、
    前記第１弁ボア内に配置され、本体を通る第１計量通路を形成する前記本体を含み、前記第１計量通路が、前記入口通路と前記第１弁ボアの前記第１負荷保持部分とに流体接続され、さらに、前記第１計量通路内にチェック弁が配置され、該チェック弁が、前記入口通路から前記第１負荷保持部分のキャビティの方向にのみ流量を供給する、入口弁と、
    前記第２弁ボア内に配置され、前記第２弁ボアの、前記第２負荷保持部分と第２サービス部分の間に流体連通を与える第２計量通路を形成する戻り弁アセンブリと、
    前記第２流体通路内に配置され、前記第２負荷保持部分から戻り通路の方向にのみ流体が流れることを可能にする一方向弁と、を含むことを特徴とする弁アセンブリ
17. 前記パイロット段弁アセンブリは、電子式アクチュエータを含むことを特徴とする請求項１６記載の弁アセンブリ。
18. 前記電子式アクチュエータは、ボイスコイルであることを特徴とする請求項１７記載の弁アセンブリ。
19. 前記パイロット段弁アセンブリは、前記中間段弁アセンブリの中間段スプール弁の少なくとも一端部に流体を供給し、前記中間段弁アセンブリを作動させることを特徴とする請求項１６記載の弁アセンブリ。
20. 前記中間段弁アセンブリは、４方向３位置の比例弁であることを特徴とする請求項１６記載の弁アセンブリ。

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