JP4941851B2 - 双方向ディスクバルブモータ及びそのための改良されたバルブシート機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転バルブ部材を含むタイプの双方向流体圧作動変位ユニットに関し、より詳しくは、そこで使用される改良されたバルブシート機構に関する。

本発明は、流体がバルブ部材を通じて軸方向に流れ、バルブ部材と、流体変位機構の容積チャンバーに連絡され対応するポートプレートとの間の接触を保持する必要のある様々なポンプモータ構造に使用することができるけれども、ディスクバルブジェロータモータに使用される時、特に有効である。そのため、本発明は、本発明の範囲を限定することを意図しないが、ディスクバルブジェロータモータに関連して説明する。

流体圧を回転出力に変換するためのジェロータ変位機構を利用したタイプの流体モータは、様々な低速高トルクの商業用用途に広範囲に使用されている。一般的に、このタイプの流体モータにおいて、ジェロータ機構は、内歯付き部材（リング）と、リング内に偏心して配置される外歯部材（スター）とを含み、それらが相対的に軌道回転する。このタイプの流体モータでは、通常、二つの相対移動可能なバルブ部材を有している。一方のバルブ部材は固定され、複数の流体通路を有し、それぞれがジェロータ機構によって画成された多数の容積チャンバーの一つに常に連通し、一方、他方のバルブ部材は、従来の低速高トルクジェロータモータに精通した当業者に良く周知であるように、それらが協働で流体連通して、固定バルブ部材に対して相対的に回転する。

低速高トルクジェロータモータは、本発明の譲渡人に譲渡され、ここに参考文献として参照される特許文献１及び２の両方に説明されている。前述の特許文献１及び２に基いて製造される流体モータは、前述された固定バルブ部材及び回転可能ディスクバルブ部材に加え、従来のジェロータモータにて一般的に良く周知されているバルブシート機構を含む。一般的なバルブシート機構は、回転可能バルブ部材が固定バルブ部材にスライド、シール係合するべく周方向に一定の付勢力を付勢する機能を有している。

ディスクバルブタイプの流体モータが有する問題の一つは、「内部漏れ」として言及される状態である。内部漏れは、ジェロータ変位機構を実質的に迂回する高圧側と低圧側との間の流体容量として定義される。このような内部漏れがジェロータ変位機構を実質的に迂回するので、このような漏れが流体モータの容積効率を低減させる。従来技術に精通した当業者に良く知られるように、流体モータ内の内部漏れは、流体作動圧に比例して変化する。そのために、入口流体の作動圧が増加すると、流体モータ内の内部漏れもまた増加する。

ディスクバルブタイプの流体モータを使用する商用用途における最近の傾向は、流体モータの作動圧を増加させることが要求されている。この要求に加えて、それらの用途のための商用製品の製造者は、これらの高作動圧に対する改善された容積効率を要求してきた。しかしながら、前述したように、高作動圧は流体モータ内におけるより大きな内部漏れ及び低容積効率を発生させる。そのため、これらに依頼や要望を満足するために、流体モータ内の容積非効率となるあらゆる要因を確認し、低減する必要がある。

ディスクバルブタイプの流体モータにおいて内部漏れが発生している場所は、特に高作動流体圧の場合、回転可能バルブ部材とバルブシート機構との間の接触面である。この配置では、流体入口、流体出口及びケース流体圧力が、バルブシート機構のバルブ突合せ面上に作用して、バルブシート機構を「変形」（またはゆがみまたはたわみ）させる。このような変形は、従来から精通した当業者によって「ポテトチップ（ポテトチップのような薄切り形状）」として言及されている。ポテトチップは、バルブシート機構の外面がバルブシート機構の内径より大きくあるいは小さく変形、ゆがみまたはたわみ、その結果、バルブ突合せ面及び固定バルブ部材の隣接面がもはや平面の対面関係ではないときに発生する。バルブシート機構の変形により、バルブシート機構と回転可能バルブ部材との間のシールが失われる。内部漏れが、このシール係合が失われた場所で発生する。高作動圧下では、変形、ゆがみまたはたわみが顕著になる。

従来のディスクバルブ流体モータでは、２つの主要なタイプの回転可能バルブ部材がある。第１のタイプは「ブラインドボア」タイプとして言及されている。ディスクバルブのブラインドボアタイプでは、上述した特許文献１及び２に説明されているように、回転可能バルブ部材の内側スプラインが形成された内側キャビティが、バルブ部材の全軸長に沿って連続しておらず、その結果、流体がバルブの軸長に亘って完全に軸方向に流動することができない。第２のタイプは「スルーボア」タイプとして言及されている。ディスクバルブのスルーボアタイプでは、内側スプラインが形成された内孔が回転可能バルブ部材の全軸長に亘って延びている。本発明は、回転可能バルブ部材の両方のタイプに対応することができるけれども、スルーボアタイプのモータに使用される際に特に有効であり、本発明がその範囲に限定されることを意図しないが、それとの関連について説明する。

米国特許第３５７２９８３号明細書 米国特許第４３９０３２９号明細書

従って、本発明の目的は、上述した従来の不都合な点を克服した、双方向ディスクバルブモータのための改良されたバルブシート機構を提供することである。

本発明のさらなる目的は、高圧下において従来機構よりも内部漏れの減少をし得る、双方向ディスクバルブモータのための改良されたバルブシート機構を提供することである。

本発明の上述した目的及び他の目的は、流体入口及び流体出口を形成するハウジングと、拡大及び収縮する流体容積チャンバーを形成する変位機構と、変位機構の拡大及び収縮する流体容積チャンバーに連通する流体通路を形成する固定バルブ部材と、固定バルブ部材内の流体入口及び流体出口と流体通路との間で連通するバルブ通路を形成する回転可能バルブ部材と、固定バルブ部材のバルブ面にスライド、シール係合する回転可能バルブ部材のバルブ面と、回転可能バルブ部材にさらに有する反対側の面とを備えたことを含むタイプに改良された回転流体圧装置の提供によって達成される。

改良された回転流体圧装置は、回転可能バルブ部材の反対側の面に係合するバルブ突合せ面を有する外側バランスリング部材と、回転可能バルブ部材の反対側の面に係合するバルブ突合せ面を有する内側バランスリング部材とを備え、外側バランスリング部材及び内側バランスリング部材が、流体入口または流体出口と、回転可能バルブ部材のバルブ通路との間で常時流体連通されるバランスリング通路を形成することを特徴としている。

図１は、本発明に基いで製造された双方向ディスクバルブモータの軸断面図で、相違した面を有する部分断面図ある。 図２は、図１に示されるような、本発明に基いたバルブシート機構の実施形態の、拡大部分軸断面図である。 図３は、図１の３−３線に沿った横断面図であるが、バルブシート機構だけを示している。 図４は、従来のバルブシート機構の部分軸断面図である。 図５は、作用した圧力が示される従来のバルブシート機構の上半分の拡大軸断面図である。 図６は、作用した圧力による変形が示された、従来のバルブシート機構の上半分の部分軸断面図である。 図７は、作用した圧力による変形が示された、本発明に基いて製造されたバルブシート機構の上半分の部分軸断面図である。 図８は、本発明に基いて、回転可能バルブ部材とバルブシート機構との間の接触面に係る他の実施形態の拡大部分軸断面図である。 図９は、回転可能バルブ部材とバルブシート機構との間の接触面に係る他の実施形態に作用した圧力を示した、本発明に基いて製造されたバルブシート機構の上半分の部分軸断面図である。 図１０は、作用した圧力による変形が示された、本発明に基いて製造されたバルブシート機構の上半分を含む、拡大部分軸断面図である。

本発明を限定することを意図しない図を参照すると、図１は、本発明に基いて製造されたスルーボアタイプの双方向ディスクバルブモータの軸断面図である。符号１１で示されるディスクバルブモータは、マウントプレート１３、ジェロータ変位機構１５、以下「ポートプレート」として言及する固定バルブ部材１７及びバルブハウジング１９を含む。この部分は、複数のボルト２１のマウントプレート１３へのねじ係合手段により互いのシール係合が維持される。

ジェロータ変位機構１５は従来から良く周知であり、そのためここでは簡単に説明する。より具体的な実施の形態では、ジェロータ変位機構１５は、Ｇｅｒｏｌｅｒ（登録商標）、すなわち、内歯アッセンブリ２３を含む変位機構である。その内歯アッセンブリ２３は複数の概略半円筒状開口２７を形成した固定リング部材２５を含む。各半円筒状開口２７には、従来から良く周知であるように、円筒状部材２９が回転自在に配置される。内歯アッセンブリ２３には外歯ロータ部材３１が偏心して配置され、通常、円筒状部材２９の数量よりも外歯が一つ少なく、従って、外歯ロータ部材３１が内歯アッセンブリ２３に対して軌道回転することを許容する。内歯アッセンブリ２３と外歯ロータ部材３１との間の相対軌道回転の動作は、複数の拡大及び収縮する容積チャンバー３３を形成する。外歯ロータ部材３１には、ロータ部材３１の内径に一組の内側スプライン３５が形成されている。ロータ部材３１の内側スプライン３５は、メインドライブシャフト３９上の一組の冠状スプライン３７に係合する。メインドライブシャフト３９の反対側端部には、シャフト（図示略）のような、相手先から供給される出力装置の一組の内側スプライン（図示略）に係合する他組の冠状スプライン４１が配置される。

また、外歯ロータ部材３１の内側スプライン３５は、バルブドライブシャフト４５の一端部の周囲に形成された一組の外側スプライン４３と係合し、そのバルブドライブシャフト４５の反対側端部には、回転可能バルブ部材５１の内周面に形成された一組の内側スプライン４９に係合する他組の外側スプライン４７を有する。バルブ部材５１は回転可能にバルブハウジング１９内に配置され、バルブドライブシャフト４５は、従来からよく知られているように、正確なバルブタイミングを維持するために、外歯ロータ部材３１と回転可能バルブ部材５１との両方にスプライン結合される。

バルブハウジング１９には、流体通路５５に連通して開口する流体ポート５３が形成される。流体通路５５は、環状の流体チャンバー５７に連通して開口されている。バルブハウジング１９には、さらに第２流体通路（図示略）に連通して開口する第２流体ポート（図示略）が形成される。第２流体通路は、バルブハウジング１９の環状内周面と回転可能バルブ部材５１とによって協働で形成された環状のバルブハウジングキャビティ５９に連通して開口される。

回転可能バルブ部材５１には、複数の他のバルブ通路６１及び６３が形成されている。環状流体溝部６４に配置されたバルブ通路６１は、バルブハウジング１９内の環状流体チャンバー５７に常時流体連通され、一方、バルブ通路６３は、バルブハウジングキャビティ５９に常時流体連通される。本実施の形態では、単なる例示として、外歯ロータ部材３１の８個の外歯またはローブに対応して、８個のバルブ通路６１及び８個のバルブ通路６３が備えられる。

引き続き、図１を参照すると、ポートプレート１７には、それぞれが隣接した容積チャンバー３３に常時流体連通するように配置される複数の流体通路６５が形成される。ポートプレート１７には、また横向きバルブ面６７が形成され、回転可能バルブ部材５１には、バルブ面６７にスライド、シール係合する横向きバルブ面６９が形成される。作動中、流体ポート５３に流入した圧力流体は、流体通路５５を経由して環状流体チャンバー５７に流入する。その時、圧力流体は、後で両方とも詳細に記載される、符号７３で示されたバルブシート機構の流体通路７１を通じて流れる。その時、流体は回転可能バルブ部材５１のバルブ通路６１に流れる。その時、圧力流体は、ポートプレート１７の流体通路６５と相互に連通される回転可能バルブ部材５１のバルブ通路６１を通じて流れる。圧力流体は、各バルブ通路６１と相互に連通されるポートプレート１７の隣接した流体通路６５を通じてジェロータ変位機構１５の拡大した容積チャンバー３３に流入する。従来技術に精通した当業者に良く周知であるように、上述した流れは、外歯ロータ部材３１の軌道回転の動作を発生させる。

排出流体は、収縮した容積チャンバー３３から回転可能バルブ部材５１のバルブ通路６３に相互に連通されるポートプレート１７の隣接した流体通路６５を通じて対応するそれぞれの各バルブ通路６３に流れる。次に、流体は、バルブハウジングキャビティ５９内へ流れ、バルブハウジング１９内の第２流体通路（図示略）及び第２流体ポート（図示略）を通じてリザーバ（図示略）に流れる。

図１に示された要素に関連した図２及び図３を参照すると、バルブシート機構７３は、それぞれが構造的に他方と独立している、外側バランスリング部材７５と内側バランスリング部材７７とを含む。外側バランスリング部材７５には、回転可能バルブ部材５１の後面８１にシール係合するバルブ突合せ面７９が形成されている。外側バランスリング部材７５には、またバルブハウジング１９内の環状リング溝８５に嵌合して配置される、後方に突出する一体のリング部分８３が形成されている。外側バランスリング部材には、さらに軸方向端面８６が形成されている。

外側バランスリング部材７５の後方に突出した一体のリング部分８３は、第１軸端部８９及び第２軸端部９１を備えた環状周溝部８７を形成している。環状周溝部８７の第１軸端部８９の外径Ｄ１は、環状周溝部８７の第２軸端部９１の外径Ｄ２よりも大きく設定される。第１軸端部８９の外径Ｄ１と第２軸端部９１の外径Ｄ２との差は、回転可能バルブ部材５１の横向きバルブ面６９とポートプレート１７の横向きバルブ面６７との間のシール係合を維持するために要求される軸方向バランス力の大きさから決定される。シール部材９３と、第１及び第２バックアップ部材９５、９７とのそれぞれは、外側バランスリング部材７５の環状周溝部８７に配置され、シール部材９３は、第１及び第２バックアップ部材９５、９７の間に位置する。

バルブシート機構７３の外側バランスリング部材７５には、さらに複数の回転規制孔９９（図３参照）が形成されて、規制孔９９のそれぞれには、第１軸端部１０１及び第２軸端部１０２を含むピン部材１００（図１にだけ示される）が結合されている。第２軸端部１０２は、バルブハウジング１９に沿って形成された複数の回転規制孔１０３に配置される。ピン部材１００は、バルブハウジング１９に対して外側バランスリング部材７５の回転を防止するために外側バランスリング部材７５の回転規制孔９９と、バルブハウジング１９の回転規制孔１０３とに配置される。

バルブシート機構７３の外側バランスリング部材７５には、さらに複数の付勢スプリング１０７に係合したスプリング突合せ面１０５が形成される。付勢スプリング１０７は、バルブハウジング１９の複数の付勢スプリング孔１０９に配置される。圧力流体が存在しない場合には、付勢スプリング１０７は、ポートプレート１７のバルブ面６７と回転可能バルブ部材５１のバルブ面６９との係合を維持し、同様に、外側バランスリング部材７５のバルブ突合せ面７９と回転可能バルブ部材５１の後面８１との係合を維持する。

引き続き、主として図２及び図３を参照すると、バルブシート機構７３の内側バランスリング部材７７には、回転可能バルブ部材５１の後面８１に着座するバルブ突合せ面１１１が形成されている。内側バランスリング部材７７には、バルブハウジング１９の環状リング溝部８５に配置される、後方に突出した一体のリング部分１１３が形成されている。内側バランスリング部材７７には、さらに軸方向端面１１４が形成されている。後方に突出した一体のリング部分１１３には、バックアップ部材１１７及びシール部材１１９が配置される部位に対して円周方向の段部１１５が形成されている。

外側バランスリング部材７５と同様に、バルブシート機構７３の内側バランスリング部材７７には、複数の回転規制孔１２１が形成され、規制孔１２１のそれぞれには、第１軸端部１２３及び第２軸端部１２４を含むピン部材１２２が結合されている。第２軸端部１２４は、バルブハウジング１９に沿って形成された複数の回転規制孔１２５に配置される。ピン部材１２２は、バルブハウジング１９に対して内側バランスリング部材７７の回転を防止するために内側バランスリング部材７７の回転規制孔１２１と、バルブハウジング９９の回転規制孔１２５とに配置される。

内側バランスリング部材７７には、複数の付勢スプリング１２９（図１にだけ示される）に係合するスプリング突合せ面１２７が形成されている。付勢スプリング１２９は、バルブハウジング１９内の複数の付勢スプリング孔１３１（図１参照）に配置される。圧力流体が存在しない場合には、付勢スプリング１２９は、ポートプレート１７のバルブ面６７と回転可能バルブ部材５１のバルブ面６９との係合を維持し、同様に、内側バランスリング部材７７のバルブ突合せ面１１１と回転可能バルブ部材５１の後面８１との係合を維持する。

引き続き、図２及び図３を参照すると、内側バランスリング部材７７が外側バランスリング部材７５と同心または略同心となるように、内側バランスリング部材７７は外側バランスリング部材７５に対して径方向に位置する。流体通路７１は、内側バランスリング部材７７の外径と、外側バランスリング部材７５の内径との間に形成され、従って、比較的流れの規制を供給しない環状流体通路を含む。

図４は、バルブシート機構２７３の従来技術に係る実施形態「従来技術」を示している。従来形状に関連する要素が、本発明に関連して既に提案された要素と構造的あるいは機能的に同等である場合において、従来の要素に割り当てられた符号は、本発明の要素に割り当てられた符号に２００をプラスして表示している。図４に示される従来の実施形態ではバルブハウジング２１９は、回転可能バルブ部材２５１及び従来のバルブシート機構２７３を含む。バルブハウジング２１９には、流体ポート（図示略）に連通する環状流体チャンバー２５７と、第２流体ポート（図示略）に連通するバルブハウジングキャビティ２５９とが形成されている。

引き続き、図４を参照すると、従来のバルブシート機構２７３は、バルブ突合せ面２７９、後方に突出したリング部分２８３及び軸方向端面２８６を一体成形した構造である。後方に突出された一体のリング部分２８３には、第１軸端部２８９及び第２軸端部２９１を備えた一体のリング部分２８３の外径に配置された環状周溝部２８７が形成されている。従来のバルブシート機構２７３には、さらに軸方向端面２８６からバルブ突合せ面２７９に通じて延びる複数の流体通路２７１が形成されている。

引き続き、図４を参照すると、バルブハウジング２１９には、第１軸端部３１６及び第２軸端部３１８を有する環状周溝部３１５が形成されている。環状周溝部３１５には、従来のバルブシート機構２７３の内径に沿う流体の流れを規制するシール部材３１９が配置される。

図４で示された要素に関連する図５を参照すると、従来のバルブシート機構２７３は、圧力流体から圧力を受ける。図５は、入口流体がバルブハウジング２１９内の環状流体チャンバー２５７を通じて流れ、戻り流体がバルブハウジングキャビティ２５９を通じて流れた時、従来のバルブシート機構２７３に作用する圧力を示している。従来のバルブシート機構２７３に作用する入口圧力は、図５において文字「Ａ」と共に矢印で示されている。従来のバルブシート機構２７３に作用する戻り圧力は、図５に示されるように、第２流体通路（図示略）を通じて第２流体ポート（図示略）に流れ、バルブハウジングキャビティ２５９に至る戻り圧力流体により作用する。従来のバルブシート機構２７３に作用する戻り圧力は、小さい矢印及び文字「Ｂ」を使用して示されている。従来のバルブシート機構２７３に作用するケース圧力は、文字「Ｃ」と共に小さい矢印で示されている。

引き続き、図４で示された要素に関連する図５を参照すると、入口圧力「Ａ」は、バルブ突合せ面２７９と軸方向端面２８６との間の複数の流体通路２７１の内径に作用している。入口圧力「Ａ」は、また従来のバルブシート機構２７３の、後方に突出した一体のリング部分２８３の表面上で、環状周溝部２８７の第１軸端部２８９から従来のバルブシート機構２７３の軸方向端面２８６の全表面に亘って作用している。入口圧力「Ａ」は、従来のバルブシート機構２７３の内径の表面上で、軸方向端面２８６から、入口圧力「Ａ」がバルブハウジング２１９内の環状溝部３１５の第１軸端部３１６に略一致する、バルブシート機構２７３の内径に沿う軸方向位置に亘って作用する。

引き続き、図５を参照すると、戻り圧力「Ｂ」は、バルブ突合せ面２７９と環状周溝部２８７の第１軸端部２８９との間の従来のバルブシート機構２７３の外径表面に作用する。従来のバルブシート機構２７３のバルブ突合せ面２７９は、複数の流体通路２７１周りの径に位置する入口圧力「Ａ」と、回転可能バルブ部材２５１の外径に一致したバルブ突合せ面２７９上の位置の戻り圧力「Ｂ」とにより圧力傾斜を受ける。戻り圧力「Ｂ」は、バルブ突合せ面２７９の外径と回転可能バルブ部材２５１の外径に一致した位置との間のバルブ突合せ面２７９に作用する。

引き続き、図５を参照すると、ケース圧力「Ｃ」は、従来のバルブシート機構２７３の内径の表面上で、バルブ突合せ面２７９から、ケース圧力「Ｃ」がバルブハウジング２１９内の環状溝部３１５の第１軸端部３１６に略一致する、従来のバルブシート機構２７３の内径に沿う軸方向位置に亘って作用している。ケース圧力及び入口圧力は、バルブハウジング２１９内の環状溝部３１５に配置されるシール部材３１９によって従来のバルブシート機構２７３の内径に沿って離れて維持される。

図６は、従来のバルブシート機構２７３が、図５で示されるように、前述した入口圧力、戻り圧力及びケース圧力「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」をそれぞれ受ける時、有限要素解析により予測した従来のバルブシート機構２７３の変形を示している。図６に示された相対変形量が本発明の説明を容易するために非常に誇張して記載されていることは従来から精通している当業者であれば理解すべきである。図６に示されるように、これらの圧力により、バルブ突合せ面２７９の外径が従来のバルブシート機構２７３のバルブ突合せ面２７９の径方向内径よりも変形量が大きく、従来のバルブシート機構２７３の「ポテトチップ」を生じる。従来のバルブシート機構２７３のバルブ突合せ面２７９の内径は、回転可能バルブ部材２５１の後面２８１との接触が維持されるが、従来のバルブシート機構２７３の「ポテトチップ」は、従来のバルブシート機構２７３のバルブ突合せ面２７９の外径と、回転可能バルブ部材２５１の後面２８１との間に隙間を生じる。この隙間は従来のバルブシート機構２７３の複数の流体通路２７１と、バルブハウジングキャビティ２５９との間の連通を許容する。流体通路２７１はバルブハウジング２７９内の環状流体チャンバー２５７に連通して開口されているので、この隙間により、流体が環状流体チャンバー２５７に連通して開口される流体ポート２５３を通じてモータへ流入することを許容し、バルブハウジングキャビティ２５９に連通して開口される第２流体ポート（図示略）に流れることを許容し、それによって、ジェロータ変位ユニット２１５を迂回する。背景技術で述べたように、バルブ突合せ面２７９と、回転可能バルブ部材２５１の後面２８１との間に形成された隙間から通じる、上述した「内部漏れ」は、モータの容積効率に不利な影響を与える。

図１及び図２で示された要素に関連する図７を参照すると、本発明のバルブシート機構７３は、ディスクバルブモータ１１の圧力流体からの圧力を受けている。図７は、入口流体が流体ポート５３からモータ１１の流体通路５５を通じて、バルブハウジング１９内の環状流体チャンバー５７に流動する時、バルブシート機構７３に作用する圧力を示している。バルブシート機構７３に作用している入口圧力は、図７の文字「Ａ」と共に矢印で示されている。モータ１１のバルブシート機構７３に作用する戻り流体圧力は、図７に示すように、第２流体通路（図示略）を通じて第２流体ポート（図示略）に流動するバルブハウジングキャビティ５９内の戻り圧力流体によって生じている。バルブシート機構７３に作用する戻り圧力は、文字「Ｂ」と共により小さい矢印で示されている。バルブシート機構７３に作用するケース圧力は、文字「Ｃ」と共に小さい矢印で示されている。

引き続き、図７を参照すると、入口圧力「Ａ」は、バルブ突合せ面７９と軸方向端面８６との間の外側バランスリング部材７５の内径に作用し、同様に、軸方向端面８６を含む部位と環状周溝部８７の第１軸端部８９との間で外側バランスリング部材７５の後方に突出した一体のリング部分８３の表面に作用している。戻り圧力「Ｂ」は、バルブ突合せ面７９と環状周溝部８７の第１軸端部８９との間で外側バランスリング部材７５の外径表面に作用している。外側バランスリング部材７５のバルブ突合せ面７９は、バルブ突合せ面７９の内径に作用する入口圧力「Ａ」と、回転可能バルブ部材５１の外径に一致するバルブ突合せ面７９の位置に作用する戻り圧力「Ｂ」とによる圧力傾斜、すなわち、長さが短くなる矢印及び傾斜した点線により示すように、径方向外方に向かって次第に減少する圧力傾斜を受ける。戻り圧力「Ｂ」は、また回転可能バルブ部材５１の外径に一致する位置と、外側バランスリング部材７５の外径との間のバルブ突合せ面７９に作用する。

引き続き、図７を参照すると、入口圧力「Ａ」は、バルブ突合せ面１１１と軸方向端面１１４との間で内側バランスリング部材７７の外径表面に作用し、同様に、軸方向端面１１４を含む部位と円周方向段部１１５との間で内側バランスリング部材７７の後方に突出した一体のリング部分１１３の表面に作用している。ケース圧力「Ｃ」は、バルブ突合せ面１１１と円周方向段部１１５との間で内側バランスリング部材７７の内径表面に作用している。内側バランスリング部材７７のバルブ突合せ面１１１は、バルブ突合せ面１１１の外径に作用する入口圧力「Ａ」と、バルブ突合せ面１１１の内径に作用するケース圧力「Ｃ」により圧力傾斜を受ける。しかし、この時点では、圧力は、長さが短くなる矢印及び傾斜した点線により示すように、径方向内方に向かって次第に減少する。

図８を参照すると、回転可能バルブ部材３５１とバルブシート機構７３との間の接触面の他の実施形態が示されている。回転可能バルブ部材３５１とバルブシート部材７３との間の接触面に係る他の実施形態に関連する要素が、既に提案された要素と構造的あるいは機能的に同等である場合において、他の実施形態の要素に割り当てられた符号を、主実施形態の要素に割り当てられた符号に３００をプラスして表示している。

回転可能バルブ部材３５１には、後面３８１の外径と環状流体溝部３６４との間で回転可能バルブ部材３５１の後面３８１に配置された外側環状溝部４３３が形成されている。外側環状溝部４３３は、流体通路４３５（図８の点線及び符号の点線引き出し線で示す）を介してバルブハウジング１９内のキャビティ５９に連通して開口されている。回転可能バルブ部材３５１には、さらに後面３８１の内径と環状流体溝部３６４との間の後面３８１上に配置された内側環状溝部４３７が形成されている。内側環状溝部４３７は、流体通路４３９（図８の点線及び符号の点線引き出し線で示す）を介して回転バルブ部材３５１の内側に連通して開口されている。

図９は、入口流体が流体ポート５３からモータ１１の流体通路５５を通じて、バルブハウジング１９内の環状流体チャンバー５７に流入する時、回転バルブ部材３５１とバルブシート機構７３との間の接触面に係る他の実施形態に基いてバルブシート機構７３に作用する圧力を示している。図９で使用される圧力の記号表示は、図５及び図７で使用されるものと同じである。

引き続き、図９を参照すると、入口圧力「Ａ」は、バルブ突合せ面７９と軸方向端面８６との間で外側バランスリング部材７５の内径に作用し、同様に、軸方向端面８６を含む部位と環状周溝部８７の第１軸端部８９との間で外側バランスリング部材７５の後方に突出した一体のリング部分１１３の表面に作用している。戻り圧力「Ｂ」は、バルブ突合せ面７９と環状周溝部８７の第１軸端部８９との間の外側バランスリング部材７５の外径表面に作用している。回転バルブ部材３５１の外側環状溝部４３３が、キャビティ５９に連通して開口されるので、外側環状溝部４３３内の圧力は、バルブハウジング１９のキャビティ５９内の圧力、本発明において例えば戻り圧力「Ｂ」と実質的に同様である。外側バランスリング部材７５のバルブ突合せ面７９は、バルブ突合せ面７９の内径に作用する入口圧力「Ａ」と、径方向外方に向かって次第に減少し、回転可能バルブ部材３５１内の外側環状溝部４３３の内径に略一致するバルブ突合せ面７９の位置に作用する圧力戻り圧力「Ｂ」とにより圧力傾斜を受ける。この圧力傾斜は、長さの短い矢印及び傾斜した点線によって図９に示されている。外側環状溝部４３３内の圧力が、バルブハウジング１９内のキャビティ５９内の圧力と実質的に等しいので、戻り圧力「Ｂ」は、外側環状溝部４３３の内径に略一致する位置から径方向外方でバルブ突合せ面７９の外径に至るバルブ突合せ面７９の表面に作用する。

引き続き、図９を参照すると、入口圧力「Ａ」は、バルブ突合せ面１１１と軸方向端面１１４との間の内側バランスリング部材７７の外径に作用し、同様に、軸方向端面１１４を含む部位と円周方向段部１１５との間の内側バランスリング部材７７の後方に突出した一体のリング部分１１３の表面に作用している。ケース圧力「Ｃ」は、バルブ突合せ面１１１と円周方向段部１１５との間の内側バランスリング部材７７の内径表面に作用している。回転バルブ部材３５１の内側環状溝部４３７が、回転可能バルブ部材３５１の内部に連通して開口されるので、内側環状溝部４３７内の圧力は、回転可能バルブ部材３５１の内部の圧力、本発明において例えば戻り圧力「Ｃ」と実質的に同様である。そのため、内側バランスリング部材７７のバルブ突合せ面１１１は、バルブ突合せ面１１１の外径に作用する入口圧力「Ａ」と、回転可能バルブ部材３５１内の外側環状溝部４３７の外径に略一致するバルブ突合せ面７９の位置に作用する戻り圧力「Ｃ」とにより圧力傾斜を受ける。しかし、この時点では、圧力は、長さが短くなる矢印及び傾斜した点線により示すように、径方向内方に向かって次第に減少する。内側環状溝部４３７内の圧力が、回転可能バルブ部材３５１の内部の圧力と実質的に同じであるので、ケース圧力「Ｃ」は、内側環状溝部４３７の外径に略一致する位置から径方向内方でバルブ突合せ面１１１の内径に至るバルブ突合せ面１１１の表面に作用する。

図１０は、バルブシート機構７３が、前述した図７及び９で示される入口圧力、戻り圧力及びケース圧力「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のそれぞれを受ける時、本発明の変形、ゆがみまたはひずみを有限要素解析により予測したものである。図１０に示された相対変形量は、本発明の説明を容易するために非常に誇張して記載していることは従来から精通している当業者であれば理解すべきである。本発明において、外側バランスリング部材７５及び内側バランスリング部材７７の両方は、前述した圧力から発生する「ポテトチップ」の影響を受けている。しかしながら、外側バランスリング部材７５及び内側バランスリング部材７７の「ポテトチップ」の影響は、従来のバルブシート機構２７３の「ポテトチップ」の影響より大幅に小さい。図１０を参照するように、内側バランスリング部材７７のバルブ突合せ面１１１の内径は、回転可能バルブ部材５１の後面８１との接触が維持されている。しかし、内側バランスリング部材７７のたわみが、内側バランスリング部材７７と、回転可能バルブ部材５１の後面８１との間の隙間を発生させている。

引き続き、図１０を参照すると、外側バランスリング部材７５のたわみが、外側バランスリング部材７５のバルブ突合せ面７９の外径と、回転可能バルブ部材５１の後面８１との隙間を発生させている。しかし、外側バランスリング部材７５のバルブ突合せ面７９の内径は、回転可能バルブ部材５１の後面８１との接触が維持されている。そのため、従来のバルブシート機構２７３とは違って、外側バランスリング部材７５は、流体通路７１とバルブハウジングキャビティ５９との間の回転可能バルブ部材５１の後面８１とのシール係合が維持される。バルブシート機構７３の変形に基いた漏れ量は、従来のバルブシート機構２７３の変形に基く漏れと比較して十分に低減される。

本発明は、前述の明細書に最も詳細に記載され、本発明の様々な変更及び改善は、明細書を読み理解した当業者であれば明白になるであろうと確信する。全ての変更及び改善は添付したクレームの範囲内にある限りは、本発明に含まれるものとする。

Claims (4)

1. 流体入口（５３）及び流体出口（５３）を形成するハウジング手段（１９）と、
   拡大及び収縮する流体容積チャンバー（３３）を形成する流体エネルギー伝達変位機構（１５）と、
   前記拡大及び収縮する流体容積チャンバー（３３）に連通する流体通路手段（６５）を形成し、バルブ面（６７）を有する固定バルブ部材（１７）と、
   前記流体入口（５３）及び前記流体出口と前記流体通路手段（６５）との間を連通させるバルブ通路手段（６１、６３）を形成し、前記固定バルブ部材（１７）の前記バルブ面（６７）にスライド、シール係合するバルブ面（６９）と、さらに反対側の面（８１）とを有する回転バルブ部材（５１）とを備えた回転流体圧装置（１１）であって、
   （ａ）前記反対側の面（８１）に係合するバルブ突合せ面（７９）を有する外側バランスリング部材（７５）を備え、該外側バランスリング部材（７５）は、前記ハウジング手段（１９）に対する前記外側バランスリング部材（７５）の回転を規制する固定部材（１００）を含み、該固定部材（１００）は、前記外側バランスリング部材のピン孔（９９）及び前記ハウジング手段の第１ピン孔（１０３）に挿入されるピン部材（１００）であり、
   前記外側バランスリング部材（７５）には、外径Ｄ１を有する第１軸端部（８９）及び外径Ｄ２を有する第２軸端部（９１）を備えた環状溝部（８７）が形成され、前記環状溝部（８７）の前記第１軸端部（８９）の外径Ｄ１は、前記環状溝部（８７）の前記第２軸端部（９１）の外径Ｄ２より大きく設定され、
   （ｂ）前記反対側の面（８１）に係合するバルブ突合せ面（１１１）を有する内側バランスリング部材（７７）を備え、
   （ｃ）前記外側バランスリング部材（７５）及び前記内側バランスリング部材（７７）が協働して形成され、前記流体入口（５３）または前記流体出口と前記バルブ通路手段（６１）との間で流体連通される流体通路（７１）を備えたことを特徴とする回転流体圧装置。
2. 前記内側バランスリング部材（７７）は、前記ハウジング手段（１９）に対する前記内側バランスリング部材（７７）の回転を規制する固定部材（１２２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転流体圧装置。
3. 前記固定部材（１２２）は、前記内側バランスリング部材のピン孔（１２１）及び前記ハウジング手段の第２ピン孔（１２５）に挿入されるピン部材（１２２）であることを特徴とする請求項２に記載の回転流体圧装置。
4. 前記流体入口（５３）と前記流体出口（５３）との間の流体の流れを規制すべく外側バランスリング部材（７５）の前記環状溝部（８７）内に配置されたシール部材（９３）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転流体圧装置。

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