JP2016531245A - 圧力バランス型の流体圧装置及び方法 - Google Patents

Abstract

流体圧システムは、流体圧ポンプと、バルブスタックと、インタフェース管と、上方シールと、下方シールと、を備えている。バルブスタックは、インタフェース管受容孔を有する圧力バランス接続部を有している。インタフェース管は、流体圧用流体を流体圧ポンプからバルブスタックまで搬送し、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有している。上方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールし、出口部と第２端との間でインタフェース管回りに環状に配置されている。下方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールし、出口部の近傍であって出口部と第１端との間でインタフェース管回りに環状に配置されている。上方シールと方シールとは、出口部からの流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている。

Description

本発明は、流体圧装置に関している。特には、本発明は、圧力バランス型の流体圧装置、及び、流体圧装置の圧力バランスをとる方法、に関している。

流体圧システムは、しばしば、当該流体圧システム内のある構成要素から別の構成要素へ相対的な高圧で流体圧用流体を搬送する。例えば、流体圧用流体をポンプからバルブスタックへ搬送することが、一般的である。流体圧用流体が相対的に高圧であることにより、これらの構成要素は、典型的には、それらを互いから離す方向に付勢する大きな力を受ける。当該構成要素を一体に維持するために、流体圧システムは、典型的には、堅固な締結具と支持ブラケットとを含んでいる。残念ながら、これらの構成要素は、重たくて、多くの原材料を用いる。このことは、流体圧システムの携帯性を低減させるし、コストを増大させる。

従って、少なくともある程度、前述の不利を克服することができるような装置、及び、当該装置の製法、を提供することが望ましい。

前述の必要性は、本発明によって、少なくともかなりの程度、充足される。本発明では、一つの特徴において、装置、及び、当該装置の製法、が提供され、幾つかの実施の形態においては、流体圧システムの圧力を均衡させる。

本発明の一実施の形態は、流体圧装置に関している。当該流体圧装置は、流体圧ポンプと、バルブスタックと、インタフェース管と、上方シールと、下方シールと、を備えている。バルブスタックは、インタフェース管受容孔を有する圧力バランス接続部を有する。インタフェース管は、流体圧用流体を流体圧ポンプからバルブスタックまで搬送する。インタフェース管は、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有している。上方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。上方シールは、前記出口部と前記第２端との間でインタフェース管回りに環状に配置されている。下方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されている。上方シールと下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている。

本発明の他の実施の形態は、流体圧装置を製造する方法に関している。当該方法では、バルブスタック内にインタフェース管受容孔が設けられ、流体圧ポンプにインタフェース管が設けられる。インタフェース管は、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有している。インタフェース管をインタフェース管受容孔内に挿入することによって、圧力バランス接続部が生成される。インタフェース管は、上方シールと下方シールとを有している。上方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。上方シールは、前記出口部と前記第２端との間でインタフェース管回りに環状に配置されている。下方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されている。上方シールと下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている。

本発明の更に他の実施の形態は、流体圧装置の重量を低減する方法に関している。当該方法では、バルブスタック内にインタフェース管受容孔が設けられ、 流体圧ポンプにインタフェース管が設けられる。インタフェース管は、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有している。インタフェース管をインタフェース管受容孔内に挿入することによって、圧力バランス接続部が生成される。圧力バランス接続部は、流体圧ポンプからバルブスタックを離すよう付勢する力を低減する。インタフェース管は、上方シールと下方シールとを有している。上方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。上方シールは、前記出口部と前記第２端との間でインタフェース管回りに環状に配置されている。下方シールは、インタフェース管受容孔内においてインタフェース管をシールするようになっている。下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されている。上方シールと下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている。流体圧装置の重量は、前記低減された力に応じて、バルブスタックブラケットの重量を低減することによって、低減される。

本発明の詳細な説明がより良く理解され得るために、そして、従来技術に対する貢献がより良く認識され得るために、本発明の幾つかの実施の形態が、むしろ広く概説される。もっとも、本発明の付加的な実施の形態が、以下に説明されるだろうし、特許請求の範囲の主題を構成するであろう。

本発明の少なくとも一つの実施の形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記述され図面に示された構成の詳細及び構成要素の配置に限定されない、ということが理解されるべきである。本発明は、記述された実施の形態に加えて、様々な態様で実用化され実施され得る。また、本明細書ないし要約書において採用されている表現や用語は、説明の目的で用いられ、限定するものではない、と理解されるべきである。

当業者は、本開示が基礎とする概念が、本発明の幾つかの目的を実施する他の構造、方法、システムの設計の基礎としても容易に利用され得る、ということを認識するであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神及び範囲から離れない限り、等価な構成を含むものとみなされる、ということが重要である。

図１は、本発明に従う流体圧システムの断面図である。

図１に示された流体圧システムの、より詳細な断面図である。

図１に示された流体圧システムの別の実施の形態の、より詳細な断面図である。

図１に示された流体圧システムの、より詳細な別の断面図である。

本発明の一実施の形態が、図面を参照して、以下に説明される。図面内では、同一の参照符号は、同一の部材を示している。図１は、本発明に従う流体圧システム１０の断面図である。図１に示すように、流体圧システム１０は、モータ１２、流体圧ポンプ１６、流体圧用流体リザーバ１８、インタフェース管２０、バルブスタックブラケット２２、及び、バルブスタック２４、を含んでいる。加えて、流体圧システム１０は、図４に示すような流体圧ホース２６を含んでいる。図１に戻って、一般的に、モータ１２により生成される出力ないしトルクは、流体圧用流体２８の流れを付勢するべく、流体圧ポンプ１６によって利用される。

モータ１２は、任意の好適な、エンジン、モータ、アクチュエータ等、を含んでいる。特には、モータ１２は、任意の好適な、電気モータ、空気圧モータ、及び、内燃エンジン、を含んでいる。エンジンは、典型的には、パワー出力に定格があり（例えば、デューティ）、選択される特定のエンジンないしアクチュエータは、例えば、実施されるべき特定の作業（タスク）、電気の利用可能性、燃料の利用可能性、作動環境、等といった要因（ファクター）に依存し得る。同様に、流体圧ポンプ１６は、任意の好適な装置を含み得て、典型的には、モータ１２のそれに対応する使用定格（duty rating）を有するように選択される。同一ないし類似の使用定格を有する構成要素を選択することによって、流体圧システム１０は最適化され得る。

流体圧用流体リザーバ１８は、流体圧用流体２８の十分な供給を保つように構成されている。一般的に、流体圧用流体リザーバ１８は、上昇圧力に曝されることがない。従って、流体圧用流体リザーバ１８は、例えばアルミニウム、マグネシウム、ポリマーのような、比較的軽量及び／または薄い材料から製造され得る。図１に示されるように、流体圧ポンプ１６は、当該流体圧用流体リザーバ１８を流体圧用流体２８で浸すべく、流体圧用流体リザーバ１８内に配置され得る。この態様では、流体圧ポンプ１６に流体圧用流体２８が供給され得て、流体圧ポンプ１６は当該流体圧用流体２８によって潤滑され得て、流体圧ポンプ１６によって生成される熱は流体圧流体２８によって取り除かれる。流体圧用流体リザーバ１８それ自体は、例えばアルミニウムや他の金属のような比較的高い熱伝導性を有する材料を含み得る。

インタフェース管２０は、流体圧ポンプ１６からバルブスタック２４へと圧縮された流体圧用流体を搬送するように構成されている。ここで説明されるように、インタフェース管２０は、一端または両端において、圧力バランス接続部３０を含み得る。例えばインタフェース管２０は、流体圧ポンプ１６に配置された第１端と、バルブスタック２４に配置された第２端と、を含む。当該実施の形態ないし他の実施の形態によれば、第１端及び第２端の一方ないし両方が、圧力バランス接続部３０を含み得る。本発明の目的のため、圧力バランス接続部３０というのは、当該構成要素を互いから離すように作用する圧力生成力が、当該構成要素を一体に維持すべく作用する圧力生成力によって、少なくともかなりの程度バランスがとられる、というように、接続される構成要素に作用する力を均衡させる（バランスをとる）ないし分配するような、任意の好適な接続部ないし対の導管を含む。

バルブスタックブラケット２２は、フレーム２３に締結されていて、バルブスタック２４のための支持部材を提供するように構成されている。従来の流体圧システムでは、バルブスタックブラケットは、流体圧用流体の圧力が流体圧システムからバルブスタックを分離させてしまうことを防ぐべく、比較的厚く強く作られている。流体圧システム１０の利点は、圧力バランス接続部３０が、流体圧システム１０からバルブスタック２４を分離させるよう付勢する力を低減ないし除去することである。バルブスタックブラケット２２は、それ自体、選択的に除去され得るし、従来のバルブスタックブラケットと比較して、より薄く、より軽く、より低コストに作られ得る。バルブスタックブラケット２２が除去されるなら、バルブスタック２４は、例えば流体圧用流体リザーバ１８に直接に固定され得る。

バルブスタック２４は、流体圧ホース２６（図４に示される）のための接続部と、流体圧用流体２８の流れを制御するための１以上のバルブと、を提供するように構成されている。また、バルブスタック２４は、再循環流路、過圧レリーフ弁、等を含み得る。再循環路は、不十分な流れが流体圧ホース２６に搬送されるなら、流体圧用流体２８が流体圧用流体リザーバ１８に戻ることを許容することによって、モータ１２及び流体圧ポンプ１６の摩耗を低減するように構成されている。

流体圧ホース２６は、流体圧用駆動装置（図示せず）に向けて、及び／または、そこから、流体圧用流体２８を搬送するように構成されている。典型的には、２つの流体圧ホース２６があって、１つは圧縮された流体圧用流体２８を流体圧用駆動装置に供給し、もう一つは流体圧用流体２８をバルブスタック２４に戻して、そこから更に流体圧用流体リザーバ１８に戻す。

図２は、図１に示された流体圧システム１０の、より詳細な断面図である。図２に示すように、圧力バランス接続部３０は、インタフェース管２０と十字連通ポート３４との分岐点に配置されている。図示されている例では、インタフェース管２０は、隠れ通路３６、出口部３８、下方シール４０、及び、上方シール４２、を含んでいる。使用時、流体圧用流体２８は、隠れ通路３６を上昇して、出口部３８を出るように、付勢される。下方シール４０及び上方シール４２は、インタフェース管２０とバルブスタック２４とのインタフェース部での流体圧用流体２８の漏れを低減ないし防止するように構成されている。出口部３８の下方に下方シール４０を配置し出口部３８の上方に上方シール４２を配置することによって、インタフェース部に入らない流体圧用流体２８が、下方シール４０及び上方シール４２に対して、等しい反対側の力を作用させる。出口部３８の十字連通ポート３４に対する接続自体が、圧力バランスがとられている。下方シール４０及び上方シール４２は、任意の好適なシール材料または方法を含み得る。例えば、下方シール４０及び／または上方シール４２は、エラストマー、ポリマー、金属ガスケット、Ｏリング、等を含み得る。ある特定の例では、下方シール４０及び上方シール４２は、環状溝４６内に着座したエラストマーＯリング４４を含む。

更に図２に示すように、圧力バランス接続部３０は、選択的に抜き孔５０を含んでいる。含んでいる場合、抜き孔５０は、上方シール４２を通って漏れてしまった流体圧用流体２８の出口部を提供するように構成されている。流体圧用流体２８の抜き孔５０からの解放は、上方シール４２の故障を示すことと、流体圧用流体２８の漏れが圧力バランス接続部３０をアンバランスにすることを低減ないし防止することと、の２つの目的を果たす。

図３は、図１に示された流体圧システム１０の別の実施の形態の、より詳細な断面図である。図３の実施の形態は、図２の実施の形態に類似しているため、簡潔さのために、既に説明された構成要素は、再度は説明されない。図３に示すように、流体圧システム１０は、バルブスタックブラケット２２を含んでいない。図１及び図２に示されたバルブスタックブラケット２２とは異なり、例えば締結具５２が、バルブスタック２４を流体圧用流体リザーバ１８に固定するために用いられ得る。流体圧システム１０の当該実施の形態及び他の実施の形態の利点は、圧力バランス接続部３０が、流体圧用流体リザーバ１８のような比較的軽量な要素に対する比較的小さい締結具の使用を可能にすること、である。結果として、図１及び図２に示されたバルブスタックブラケット２２のような比較的重く及び／または高価な要素が省略され得て、流体圧システム１０は、より経済的及び／またはよりポータブルに製造され得る。

図４は、図１に示された流体圧ホース２６の、より詳細な別の断面図である。図４に示すように、流体圧ホース２６は、選択的に、圧力バランス接続部を含み得る。含む場合、流体圧ホース２６は、隠れ通路３６と出口部３８とを含み得る。下方シール４０及び上方シール４２が、流体圧ホース２６上に、あるいは、流体圧ホース２６を受容するべく構成された孔６０内に、配置され得る。

本発明の多くの特徴及び利点が、当該明細書から明らかであり、本発明の真の精神及び範囲に入る本発明の全ての特徴及び利点をカバーすることが、添付の特許請求の範囲によって意図されている。更に、多数の修正ないし変更が当業者に容易に理解できるので、図示され説明された構成及び動作に正確に本発明を限定することは望まれていない。全ての好適な修正及び等価物が、本発明の範囲に入るものとされ得る。

Claims (20)

1. 流体圧ポンプと、
   インタフェース管受容孔を有する圧力バランス接続部を有するバルブスタックと、
   第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有しており、流体圧用流体を前記流体圧ポンプから前記バルブスタックまで搬送するためのインタフェース管と、
   前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための上方シールと、
   前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための下方シールと、
   を備え、
   前記上方シールは、前記出口部と前記第２端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
   前記下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
   前記上方シールと前記下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている
   ことを特徴とする流体圧システム。
2. 前記バルブスタックと対をなすように構成された流体圧ホース
   を更に備え、
   前記流体圧ホースは、
   当該流体圧ホースの一端に配置され、前記バルブスタック上に配置されたコネクタレシーバと対をなすように構成されたホースコネクタと、
   前記ホースコネクタの一端の近傍に、当該ホースコネクタ内の軸方向チャネルに垂直に配置されたコネクタポートと、
   前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための上方ホースシールと、
   前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための下方ホースシールと、
   を有しており、
   前記上方ホースシールは、前記出口部と前記第２端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
   前記下方ホースシールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
   前記上方ホースシールと前記下方ホースシールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体圧システム。
3. 前記インタフェース受容孔内の前記上方シールの上方に配置された抜き孔
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧システム。
4. 前記流体圧ポンプに前記流体圧用流体を供給するためのリザーバ
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧システム。
5. 前記流体圧ポンプに前記バルブスタックを固定する締結具
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧システム。
6. 前記バルブスタックに固定されたブラケット
   を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の流体圧システム。
7. 前記出口部に対して協調動作可能に整列配置された十字連通ポート
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧システム。
8. 流体圧装置を製造する方法であって、
   バルブスタック内にインタフェース管受容孔を設ける工程と、
   流体圧ポンプにインタフェース管を設ける工程と、
   前記インタフェース管を前記インタフェース管受容孔内に挿入することによって圧力バランス接続部を生成する工程と、
   を備え、
   前記インタフェース管は、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有しており、
   前記インタフェース管は、
   前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための上方シールと、
   前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための下方シールと、
   を有しており、
   前記上方シールは、前記出口部と前記第２端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
   前記下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
   前記上方シールと前記下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている
   ことを特徴とする方法。
9. 前記バルブスタックに対して流体圧ホースを対にする工程
   を更に備え、
   前記流体圧ホースは、
   当該流体圧ホースの一端に配置され、前記バルブスタック上に配置されたコネクタレシーバと対をなすように構成されたホースコネクタと、
   前記ホースコネクタの一端の近傍に、当該ホースコネクタ内の軸方向チャネルに垂直に配置されたコネクタポートと、
   前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための上方ホースシールと、
   前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための下方ホースシールと、
   を有しており、
   前記上方ホースシールは、前記出口部と前記第２端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
   前記下方ホースシールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
   前記上方ホースシールと前記下方ホースシールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記インタフェース受容孔内の前記上方シールの上方に抜き孔を設ける工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. リザーバを用いて前記流体圧ポンプに前記流体圧用流体を供給する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記流体圧ポンプに前記バルブスタックを固定する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記バルブスタックにブラケットを固定する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記出口部に対して協調動作可能な整列状態で十字連通ポートを設ける工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 流体圧装置の重量を低減する方法であって、
    バルブスタック内にインタフェース管受容孔を設ける工程と、
    流体圧ポンプにインタフェース管を設ける工程と、
    前記インタフェース管を前記インタフェース管受容孔内に挿入することによって圧力バランス接続部を生成する工程と、
    を備え、
    前記インタフェース管は、第１端にて開口し第２端にて閉塞し当該第２端の近傍に出口部を有する軸孔を有しており、
    前記圧力バランス接続部は、前記流体圧ポンプから前記バルブスタックを離すよう付勢する力を低減するようになっており、
    前記インタフェース管は、
    前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための上方シールと、
    前記インタフェース管受容孔内において前記インタフェース管をシールするための下方シールと、
    を有しており、
    前記上方シールは、前記出口部と前記第２端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
    前記下方シールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記インタフェース管回りに環状に配置されており、
    前記上方シールと前記下方シールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されており、
    前記低減された力に応じて、バルブスタックブラケットの重量を低減することによって、前記流体圧装置の重量を低減する工程を更に備える
    ことを特徴とする方法。
16. 前記バルブスタックに対して流体圧ホースを対にする工程
    を更に備え、
    前記流体圧ホースは、
    当該流体圧ホースの一端に配置され、前記バルブスタック上に配置されたコネクタレシーバと対をなすように構成されたホースコネクタと、
    前記ホースコネクタの一端の近傍に、当該ホースコネクタ内の軸方向チャネルに垂直に配置されたコネクタポートと、
    前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための上方ホースシールと、
    前記コネクタレシーバ内において前記ホースコネクタをシールするための下方ホースシールと、
    を有しており、
    前記上方ホースシールは、前記出口部と前記第２端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
    前記下方ホースシールは、前記出口部の近傍であって前記出口部と前記第１端との間で前記ホースコネクタ回りに環状に配置されており、
    前記上方ホースシールと前記下方ホースシールとは、前記出口部からの前記流体圧用流体の圧力のバランスをとるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記インタフェース受容孔内の前記上方シールの上方に抜き孔を設ける工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. 前記出口部に対して協調動作可能な整列状態で十字連通ポートを設ける工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
19. 前記流体圧ポンプに前記バルブスタックを固定する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
20. 前記バルブスタックにブラケットを固定する工程
    を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の方法。