JPS6349082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種流体の流量あるいは圧力を高精
度に制御する流体圧サーボ弁に関する。

〔従来の技術〕

従来から、特公昭49−30991号公報に示される
如く、磁石とコイルとから構成されるフオースモ
ータによつてスプールを駆動し、スリーブとスプ
ールとの間に相対位置変化で流体の流量あるいは
圧力を制御する流体圧サーボ弁が用いられてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

流体圧サーボ弁は流体の流量あるいは圧力を高
精度に制御するため、弁の機械加工上も極めて高
精度に行なわれているが、スプールとスリーブと
の隙間から圧力差等により漏れた流体がコイル部
まで達し、ムービングコイルの動きに対してダン
ピング作用をなし、これがサーボ弁の応答性低下
を招来し、また漏れた流体中に含まれる塵埃によ
つてコイル部が損傷するという問題があつた。さ
れに流体圧サーボ弁の作動流体として腐食性流体
を用いる場合には、漏洩した流体がコイルに達す
るとムービングコイル部を腐食させ、コイル部の
劣化に伴うサーボ弁の特性低下および寿命の短縮
を招来する等の難点がある。

本発明の目的は、作動流体がフオースモータ側
に漏洩することを確実に防止してフオースモータ
のコイル部の腐食並びに作動流体中に含まれる塵
埃によるコイル部の損傷を回避してサーボ弁の応
答性低下や寿命短縮を阻止すると共に、微小な操
作力によつてスプールを迅速に駆動してサーボ弁
に要求される高精度、且つ高応答の制御が実現で
きる流体圧サーボ弁を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の流体圧サーボ弁は上記目的を解決する
ために、流体圧サーボ弁のスプールのフオースモ
ータ側である一端部に支持部材を設け、この支持
部材にその一端が固着され、他端が該スリーブま
たは弁ボデイに固着されて前記スプールとコイル
との間を隔離すると共に該スプールの軸方向に伸
縮可能な弾性部材を配設し、前記弾性部材が存在
する側の該スプールの端部近傍に面した前記スリ
ーブの壁面に凹部を設けて該スプールとスリーブ
との間隙を流通する流体を収容する流体室を形成
し、前記流体室を大気圧に開放する流路を前記ス
リーブ及び弁ボデイに配設したことにある。

〔作用〕

本発明の流体圧サーボ弁では、スプールのフオ
ースモータ側である一端部に支持部材を設け、こ
の支持部材にその一端が固着され、他端が該スリ
ーブまたは弁ボデイに固着されて前記スプールと
コイルとの間を隔離すると共に該スプールの軸方
向に伸縮可能な弾性部材を配設することによつ
て、作動流体がフオースモータ側に漏洩するのを
確実に防止することが可能となり、よつてフオー
スモータのコイル部の腐食並びに作動流体中に含
まれる塵埃によるコイル部の損傷を回避してサー
ボ弁の応答性低下や寿命短縮を阻止可能にしたも
のである。

更に本発明の流体圧サーボ弁では、弾性部材が
存在する側の該スプールの端部近傍に面した前記
スリーブの壁面に凹部を設けて該スプールとスリ
ーブとの間隙を流通する流体を収容する流体室を
形成し、前記流体室を大気圧に開放する流路を前
記スリーブ及び弁ボデイに配設したことによつ
て、作動流体の漏れを防止する前記弾性部材の内
外で圧力差を生じることがなく、よつてこの弾性
部材の軽量化、低剛性化が可能となるので微小な
操作力でスプールを高速駆動し得、サーボ弁を高
精度、且つ高応答に制御出来るものである。

〔実施例〕

以下本発明を第１図ないし第３図に示す一実施
例に基づいて説明する。

第１図は４方向流体圧サーボ弁を示すもので、
サーボ弁１は、スリーブ３、スプール４および弁
ボデイ５を主構成要素とする弁部２と、マグネツ
ト７、ボール３、ヨーク９、コイルボビン１０お
よびコイル１１を主構成要素とするフオースモー
タ６とで構成されている。スリーブ３はスプール
４の外周側に位置するよう弁ボデイ５に取付けら
れている。そして、スプール４とコイルボビン１
０とはサポート３５を介して連結され、フオース
モータ６の発生する駆動力は直接スプール４に伝
達されて該スプール４を軸方向に移動操作する。
スプール４とコイルボビン１０との位置決めを行
なうため、コイルボビン１０はスプリング１２に
よつて図中右方から、またサポート３５はスプリ
ング１３によつて左方からそれぞれ付勢され、両
スプリング１２，１３の釣合によつて位置決めさ
れている。また、スプール４の速度を検出するた
め速度計１４が設けられている。第１図には図示
しないが、スプール４の軸方向変位も検出したい
場合には、変位計をスプール４に取付ければ良
い。この際、変位計は速度計と反対側のスプール
４端部に設けるのが一般的である。

スリーブ３の内周壁面とスプール４の外周面と
は両者間に流体室１５，１６，１７，１８，１９
をそれぞれ形成しており、流体室１５，１６，１
７は、各々弁ボデイ５及びスリーブ３を貫通して
設けられた流路２０，２１，２２に、また流体室
１８，１９は同じく流路２３にそれぞれ連通され
ている。そして、フオースモータ６によつてスプ
ール４が図中左方に押されれば流体室１５と１７
および流体室１６と１８とがそれぞれ連通し、逆
にスプール４が右方に移動すれば流体室１５と１
６、流体室１７と１９とがそれぞれ連通するよう
に構成されている。この際、スプール４の左右の
移動量をフオースモータ６で制御することによつ
て弁部２を流れる流体の流量または圧力が制御さ
れる。

ところで、後述する弾性ベローズ３６，４５、
サポート３５、流体室３７，４６等を備えていな
い従来技術のサーボ弁であり、第１図に示すもの
と類似の構成を有する従来の４方弁では、流路２
０が液圧源６２をサーボ弁１に導く高圧油供給ポ
ート、流路２１及び流路２２が負荷６１とピスト
ンロツド６０ｂにより連結されたピストン６０ａ
を有するシリンダ６０の一方側及び他方側に夫々
流体を給排する制御圧力ポート、流路２３がタン
ク６３に連通したタンク（低圧）ポートとなる。
そして、流路２３に連なる流体室１８，１９の圧
力は通常大気圧より高圧になつている。これに対
してスプール４面端の室２４，２５は大気圧であ
る。このためスプール４とスリーブ３との狭い隙
間を通じて流体室１９から室２４に、また流体室
１８から室２５にそれぞれ流体が漏れ易く、この
流体がコイル１１、速度計１４および必要な変位
計に触れてこれらを腐食させるとともに、コイル
ボビン１０の動きに対して抵抗となるため、サー
ボ弁の特性が低下するという問題を有している。

そこで本実施例では、スプール４の両側部とス
リーブ３或は弁ボデイ５との間にスプール４の動
きに追従して伸縮できる弾性ベローズ３６及び４
５を設けて該弾性ベローズ３６，４５により区画
した流体室２６，２７を夫々スプール４側に形成
し、これにより弁部２とコイル部１１とを隔離し
ている。第２図および第３図はその詳細図であ
る。

第２図において、コイルボビン１０側のスプー
ル４の一端部である軸部２８には、円錐台状のサ
ポート３５がボルトまたはビス２９で固定されて
おり、このサポート３５とスリーブ３の端面との
間にはスプリング１３が挿入され、これにより、
スプール４はサポート３５を介してスプリング１
３によつて図中右方に付勢されている。

サポート３５のフランジ部３３の裏面には、ス
プール４と同軸になるよう凹部３０が設けられ、
この凹部３０にコイルボビン１０のボス３１が挿
入されている。コイルボビン１０は図中右方から
スプリング１２によつてスプール４側に付勢され
ている。すなわち、スプリング１２，１３の力の
釣合点でスプール４とコイルボビン１０との位置
が決定される。

なお、スプリング１２を支承しているサポート
３２を図中左右に移動させることによつてスプー
ル４の中立点を調整することができるようになつ
ている。

サポート３５のフランジ部３３と、弁ボデイ５
に固着したフランジ３４との間には、伸縮自在の
弾性ベローズ３６が配置され、その内側であるス
プール４側に室２６を区画形成している。そし
て、この室２６と流体室１９との間の領域に位置
するスリーブ３の内壁に凹部を設けてこのスプー
ル４の外周面とスリーブ３の内周面との間に流体
室３７が形成され、この流体室３７は、スリーブ
３を貫通する流路３８、弁ボデイ５に配設した流
体溜３９および流路４０を介してドレンを大気圧
に解放されたタンク６４に導く流路４１に連通さ
れている。

なお、図においてフランジ３４を弁ボデイ５に
固着する場合について示すが、スリーブ３の端面
に固着してもよく、また弾性ベローズ３６に代え
て弾性体ダイヤフラムを用いてもよい。

一方流体室１８と弾性体ベローズ４５で区画形
成された室２５との間には第３図に示すように室
２７が形成されている。この室２７はスリーブ３
の他端に固定されたフランジ６０と、スプール４
の他端である軸４２に設けられた受け座４３に固
定されたフランジ４４と、両フランジ６０，４４
間に張設された伸縮自在の弾性体ベローズ４５と
から構成され、この流体室２７と流体室１８との
間の領域に位置するスリーブ３の内壁に凹部を設
けてこのスプール４の外周面とスリーブ３の内周
面との間には流体室４６が設けられている。そし
て、この流体室４６は、スリーブ３を貫通する流
路４７、弁ボデイ５に配設した流体溜４８および
流路４９を介してドレンを大気圧に解放されたタ
ンク６４に導く流路４１に連通されている。

以上の構成において流体室１８，１９の流体
は、スリーブ３とスプール４との間の隙間を通つ
て室２６，２７側に漏れようとするが、流体室３
７，４６に一時溜る。そして、流路３８，４０，
４７，４９および流体溜３９，４８を介して流路
４１から大気圧に排出される。このときは、途中
の抵抗は流路の抵抗分だけであるから、流路面積
を適当に選ぶことによつて流体室３７，４６の圧
力を大気圧と大差ない圧力にしても流体の排出を
行なうことができる。

なお、流体はスプール４の表面に付着するた
め、スプール４がフオースモータ６で駆動されれ
ば、室２６，２７側に流体が漏れるのを完全に防
止することは不可能であるが、スプール側とコイ
ル部側とを隔離する弾性体ベローズ３６，４５の
存在によりコイル部１１への流体浸入は完全に阻
止され、コイル部１１は常に清浄に保たれる。

以上説明したように本実施例によれば、流体室
３７，４６から流体を大気圧に排出するので室２
６，２７に流入する流体の量を低減できる。

また室２６，２７に流入した流体は弾性体ベロ
ーズ３６，４５の存在によつてコイル部側に漏れ
ることがないので、コイル部の腐食、流体中の塵
埃によるコイル部の損傷を防止することができ、
サーボ弁の特性低下および寿命短縮を防止でき
る。しかも前記流体室を大気圧に開放する流路を
前記スリーブ及び弁ボデイに配設したことによつ
て、スプールとスリーブ又はボデイとの間に配設
される作動流体の漏れを防止する前記弾性体ベロ
ーズ３６，４５の内外で圧力差を生じさせること
が無いので該弾性体ベローズを軽量化し得ると共
にその剛性も小さくし得ることから、微小な操作
力によつてスプールを迅速に駆動でき、よつてサ
ーボ弁に要求される高精度且つ高応答の制御が実
現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、作動流体がフオースモータ側
に漏洩することを確実に防止してフオースモータ
のコイル部の腐食並びに作動流体中に含まれる塵
埃によるコイル部の損傷を回避でき、よつてサー
ボ弁の応答性低下や寿命短縮が阻止できる。しか
もスプールとスリーブ又はボデイとの間に配設さ
れる弾性部材の内外で圧力差を生じさせることが
無いので該弾性部材を軽量化し得ると共にその剛
性を小さくし得ることから、微小な操作力によつ
てスプールを迅速に駆動でき、よつてサーボ弁に
要求される高精度且つ高応答の制御が実現できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である流体圧サーボ
弁を示す断面図、第２図および第３図は夫々第１
図の要部拡大断面図である。 １…サーボ弁、３…スリーブ、４…スプール、
５…弁ボデイ、６…フオースモータ、１０…コイ
ルボビン、１２，１３…スプリング、２６，２７
…室、３５…サポート、３６，４５…弾性体ベロ
ーズ、３７，４６…流体室、４０，４９…流路、
４１…流路、６３，６４…タンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁ボデイに設けた磁石と、該磁石に近接して
   配置され、スプールと連結されたコイルとを有す
   るフオースモータを備え、このフオースモータに
   よつて駆動される前記スプールと、前記弁ボデイ
   に取付けられ該スプールの外周側に配置されたス
   リーブとで流体の流量または圧力を制御する流体
   圧サーボ弁において、 前記スプールのフオースモータ側である一端部
   に支持部材を設け、この支持部材にその一端が固
   着され、他端が該スリーブまたは弁ボデイに固着
   されて前記スプールとコイルとの間を隔離すると
   共に該スプールの軸方向に伸縮可能な弾性部材を
   配設し、前記弾性部材が存在する側の該スプール
   の端部近傍に面した前記スリーブの壁面に凹部を
   設けて該スプールとスリーブとの間隙を流通する
   流体を収容する流体室を形成し、前記流体室を大
   気圧に開放する流路を前記スリーブ及び弁ボデイ
   に配設したことを特徴とする流体圧サーボ弁。