JPH0536643B2

JPH0536643B2 -

Info

Publication number: JPH0536643B2
Application number: JP31614090A
Authority: JP
Inventors: Eizo Urata; Shinpei Myagawa; Tomoshiro Yamashina
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1990-11-22
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1993-05-31
Also published as: JPH04191507A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、スリーブと静圧軸受にり支承された
スプールとを有し、作動流体が水である水圧サー
ボ弁に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hydraulic servo valve that has a sleeve and a spool supported on a hydrostatic bearing, and whose working fluid is water.

［従来の技術］従来、サーボ弁においては作動流体としては圧
油が一般的であつたが、作業流体である油を排出
することが環境汚染の一因となるという問題があ
る。そのため、近年では高圧水を作動流体として
使用する水圧サーボ弁が種々提案されている。[Prior Art] Conventionally, pressurized oil has been commonly used as the working fluid in servo valves, but there is a problem in that discharging the oil as the working fluid contributes to environmental pollution. Therefore, in recent years, various hydraulic servo valves that use high-pressure water as a working fluid have been proposed.

本出願人はその様な水圧サーボ弁として、実開
平１−145404号公報に示す様な技術を提案してい
る。本発明の理解を容易にするため、以下、第２
図及び第３図を参照して実開平１−145404号公報
について説明する。 The present applicant has proposed a technique as shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 1-145404 as such a hydraulic servo valve. In order to facilitate understanding of the present invention, the second
Utility Model Application Publication No. 1-145404 will be explained with reference to FIG. 3 and FIG.

先ず、スプール１３の右側に着目して説明す
る。圧液はポンプポートＰからスリーブポート
３、透孔２１、室２０、通路１９、室１８、静圧
軸受１５Ｒ（オリフイス１７、ポケツト１６）、〓
間Ｃ、パイロツト室１０Ｒ、通路１２Ｒ、ノズル
背圧室６Ｒ、ノズル５Ｒを通り、ノズル５Ｒとフ
ラツパ２３との間の〓間から中央室８を通り、通
路７Ｒ、スリーブポート４Ｒ、タンクポートR₂
を介してタンクに戻る。 First, the explanation will focus on the right side of the spool 13. Pressure liquid flows from pump port P to sleeve port 3, through hole 21, chamber 20, passage 19, chamber 18, static pressure bearing 15R (orifice 17, pocket 16),
Passing through the space C, pilot chamber 10R, passage 12R, nozzle back pressure chamber 6R, nozzle 5R, from between the nozzle 5R and flapper 23, passing through the central chamber 8, passage 7R, sleeve port 4R, tank port R ₂
Return to the tank via.

ここで、静圧軸受はスプール１３の両端部近傍
に設けられており（左端部における静圧軸受は第
２図では図示されていない）、静圧軸受１５Ｒに
おける〓間Ｃを形成することによりスプール１３
をスリーブ２に対し非接触に支持して、スプール
１３とスリーブ２との間の摩耗を防止する様に機
能する。 Here, the static pressure bearings are provided near both ends of the spool 13 (the static pressure bearing at the left end is not shown in FIG. 2), and by forming the gap C in the static pressure bearing 15R, the spool 13
The spool 13 functions to support the sleeve 2 in a non-contact manner to prevent wear between the spool 13 and the sleeve 2.

静圧軸受１５Ｒの構造は第３図に示されてい
る。図示の静圧軸受１５Ｒでは、室１８から４本
のオリフイス１７、４箇所のポケツト１６に分か
れている。 The structure of the hydrostatic bearing 15R is shown in FIG. In the illustrated hydrostatic bearing 15R, the chamber 18 is divided into four orifices 17 and four pockets 16.

作動に際し、トルクモータ２２への電気入力信
号によりフラツパ２３が例えば左方に移動する
と、ノズル背圧室６Ｌの圧力が昇圧し、一方ノズ
ル背圧室６Ｒが降圧し、パイロツト圧１０Ｌの圧
力が昇圧し、パイロツト室１０Ｒの方は降圧す
る。その結果、スプール１３がばね１１Ｒに抗し
て右方に変位する。 During operation, when the flapper 23 is moved, for example, to the left by an electrical input signal to the torque motor 22, the pressure in the nozzle back pressure chamber 6L increases, while the pressure in the nozzle back pressure chamber 6R decreases, and the pressure in the pilot pressure 10L increases. However, the pressure in the pilot compartment 10R is lowered. As a result, the spool 13 is displaced to the right against the spring 11R.

従つて、ポンプポートＰからの圧液はスリーブ
ポート３、室９Ｌ、シリンダポートC₁を介して
図示しない液圧シリンダに導かれ、その液圧シリ
ンダからの戻り液はシリンダポートC₂、室９Ｒ、
スリーブポート４Ｒ、タンクポートR₂を介して
図示しないタンクに戻される。 Therefore, the pressure fluid from the pump port P is guided to the hydraulic cylinder (not shown) via the sleeve port 3, the chamber 9L, and the cylinder port _C1 , and the return fluid from the hydraulic cylinder is guided to the cylinder port _C2 and the chamber 9R. ,
It is returned to a tank (not shown) via sleeve port 4R and tank port _R2 .

フラツパ２３が右方に移動した場合は、スプー
ル１３は左方に変位して前述と逆に作動する。 When the flapper 23 moves to the right, the spool 13 is displaced to the left and operates in the opposite manner to that described above.

ここで、スプール１３の中立位置（第２図で示
す位置）の設定は、ばね１１Ｒ、１１Ｌを調節す
ることによつて行われる。 Here, the neutral position (the position shown in FIG. 2) of the spool 13 is set by adjusting the springs 11R and 11L.

［発明が解決しようとする課題］第２図で示す水圧サーボ弁１では、ポケツト１
６からの高圧水は背圧室１０Ｒへ向つて流れるも
のと、タンクポートR₂へ向つて流れるものとに
分かれる。そして、第２図中左方に流れスリーブ
ポート４Ｒ、タンクポートR₂を介してタンクに
直接戻る高圧水の液量は損失となる。[Problem to be solved by the invention] In the hydraulic servo valve 1 shown in FIG.
The high-pressure water from 6 is divided into one that flows toward the back pressure chamber 10R and one that flows toward the tank port _R2 . The amount of high-pressure water that flows to the left in FIG. 2 and returns directly to the tank via the sleeve port 4R and tank port _R2 becomes a loss.

ここで、水圧サーボ弁の作動効率を向上させる
ためには、該圧液（高圧水）の損失を少なくすれ
ば良い。 Here, in order to improve the operating efficiency of the hydraulic servo valve, it is sufficient to reduce the loss of the pressure liquid (high pressure water).

しかし第２図に示す様なサーボ弁では、静圧軸
受１５Ｒの近傍、すなわちスプール１３の右端部
２４と段部２５との間の範囲においては、スプー
ル１３の径が一定の数値になつている。従つて、
スプール表面とスリーブ内周面との間隔も一定で
あり、そのためタンクポートR₂へ向つて流れる
高圧水のみを絞ることは不可能であり、損失を少
なくすることが出来なかつた。 However, in the servo valve as shown in FIG. 2, the diameter of the spool 13 is a constant value in the vicinity of the hydrostatic bearing 15R, that is, in the range between the right end portion 24 and the stepped portion 25 of the spool 13. . Therefore,
The distance between the spool surface and the inner circumferential surface of the sleeve is also constant, so it is impossible to restrict only the high-pressure water flowing toward tank port _R2 , making it impossible to reduce loss.

本発明は上記した従来技術における問題に鑑み
て提案されたもので、静圧軸受から流れる高圧水
の損失を可及的に少なくして、作動効率を向上さ
せることが出来る水圧サーボ弁の提供を目的とし
ている。 The present invention was proposed in view of the problems in the prior art described above, and aims to provide a hydraulic servo valve that can reduce as much as possible the loss of high-pressure water flowing from a hydrostatic bearing and improve operating efficiency. The purpose is

［課題を解決するための手段］本発明の水圧サーボ弁は、スリーブと静圧軸受
により支承されたスプールとを有し、作動流体が
水である水圧サーボ弁において、前記スプールに
は静圧軸受よりもスプール中央に近い部分に段部
が形成され、該段部よりも中央に近い側のスプー
ル表面とスリーブ内周面との間隔が、段部よりも
スプールの端部に近い側のスプール表面とスリー
ブ内周面との間隔と比較して小さく設定されてい
る。[Means for Solving the Problems] A hydraulic servo valve of the present invention includes a sleeve and a spool supported by a hydrostatic bearing, and in which the working fluid is water, the spool has a hydrostatic bearing. A stepped portion is formed at a portion closer to the center of the spool than the stepped portion, and the distance between the spool surface closer to the center than the stepped portion and the inner circumferential surface of the sleeve is equal to the distance between the spool surface closer to the end of the spool than the stepped portion. The distance between the inner peripheral surface of the sleeve and the inner circumferential surface of the sleeve is set to be smaller than the distance between the inner peripheral surface of the sleeve and the inner peripheral surface of the sleeve.

［作用］上記した様な構成を有する本発明によれば、該
段部よりも中央に近い側のスプール表面とスリー
ブ内周面との間隔が、段部よりもスプールの端部
に近い側のスプール表面とのスリーブ内周面との
間隔と比較して小さく設定されている。そのた
め、タンクポートＲ２（第２図）へ向つて流れる
高圧水、すなわちその流量が損失となる高圧水の
流れは幅が極めて狭い円環状の流路を流れること
となり、十分に絞られる。その結果、損失が減少
してサーボ弁の作動効率が向上するのである。[Function] According to the present invention having the above-described configuration, the distance between the spool surface on the side closer to the center than the stepped portion and the inner peripheral surface of the sleeve is the same as that on the side closer to the end of the spool than the stepped portion. The distance is set smaller than the distance between the spool surface and the inner peripheral surface of the sleeve. Therefore, the high-pressure water flowing toward the tank port R2 (FIG. 2), ie, the high-pressure water whose flow rate becomes a loss, flows through an annular flow path with an extremely narrow width and is sufficiently constricted. As a result, losses are reduced and the operating efficiency of the servo valve is improved.

また、タンクポートR₂（第２図）へ向つて流れ
る高圧水の流量が減少するので、相対的に、背圧
室へ向けて流れる高圧水の流量が増加する。この
ことは、スプールの移動に寄与する高圧水の流量
が増加することを意味しているので、トクルモー
タへの電気入力信号によりフラツパが左右に移行
してからスプールが移動するまでの時間が短縮さ
れ、水圧サーボ弁全体の動特性が改善されるので
ある。 Furthermore, since the flow rate of high-pressure water flowing toward the tank port R ₂ (FIG. 2) decreases, the flow rate of high-pressure water flowing toward the back pressure chamber relatively increases. This means that the flow rate of high-pressure water that contributes to the movement of the spool increases, so the time from when the flapper moves from side to side due to the electrical input signal to the torque motor to when the spool moves is shortened. , the dynamic characteristics of the entire hydraulic servo valve are improved.

［実施例］以下、第１図を参照して本発明の１実施例につ
いて説明する。なお、第１図において、第２図及
び第３図と同一の部材には同一の符号が付けられ
ている。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the same members as in FIGS. 2 and 3 are given the same reference numerals.

第１図は本発明のサーボ弁（水圧サーボ弁）３
０の要部を示しており、スリーブ２内に配置され
たスプール３２（第１図では右半分を示してい
る）いは、静圧軸受１５Ｒが設けられている。そ
して、静圧軸受１５Ｒよりも若干スプール中央寄
りの部分（静圧軸受よりもスプール中央に近い部
分）には段部３４が設けられている。 Figure 1 shows the servo valve (hydraulic servo valve) 3 of the present invention.
The spool 32 (the right half is shown in FIG. 1) disposed within the sleeve 2 is also provided with a hydrostatic bearing 15R. A step portion 34 is provided at a portion slightly closer to the center of the spool than the static pressure bearing 15R (a portion closer to the center of the spool than the static pressure bearing).

段部３４よりも中央に近い側（矢印Ｃの側：第
１図では段部３４の左側）において、スプール３
４の表面３６ｓ−１とスリーブ２の内周面２と
の間隔は符号h_iで示されている。一方、段部３４
よりもスプールの端部３３に近い側（矢印Ｅの
側：第１図では段部３４の右側）において、スプ
ール３４の表面３６ｓ−２とスリーブ２の内周面
２Ｉとの間隔は符号h_Oで示されている。そして、
第１図から明らかなように、間隔h_iは間隔h_Oに比
較して狭く設定されている。 On the side closer to the center than the stepped portion 34 (the side of arrow C: the left side of the stepped portion 34 in FIG. 1), the spool 3
The distance between the surface 36s-1 of the sleeve 2 and the inner circumferential surface 2 of the sleeve 2 is indicated by h _i . On the other hand, the stepped portion 34
The distance between the surface 36s-2 of the spool 34 and the inner circumferential surface 2I of the sleeve 2 on the side closer to the end 33 of the spool (the side of arrow E: the right side of the step 34 in FIG. 1) is equal to the symbol h _O It is shown in and,
As is clear from FIG. 1, the interval h _i is set narrower than the interval h _O.

スリーブポート３を介してスプール３２内の通
路１９を流過する流量Q_sの高圧水は、静圧軸受
１５Ｒのオリフイス１７、ポケツト１６を介して
スプール外に流出する。そして、矢印Ｃ側すなわ
ちスプール中央部側へ向う流量Q_tの流れと、矢
印EUすなわちスプール端部側へ向う流量Q_bの流
れとに分流する。 High-pressure water at a flow rate _Qs flowing through the passage 19 in the spool 32 through the sleeve port 3 flows out of the spool through the orifice 17 and pocket 16 of the hydrostatic bearing 15R. Then, the flow is divided into a flow rate _Qt toward the arrow C side, that is, the spool center side, and a flow rate _Qb toward the arrow EU, that is, the spool end side.

ここで、前述したように間隔h_iは間隔h_Oに比較
して狭く設定されているので、流量Q_tの流れは
強く絞られる（流過抵抗が非常に大きい）ことに
なり、流れ難い。それに対して流量Q_bの流れは、
間隔h_Oが比較的広いので抵抗を受けずにスムーズ
に流れる。 Here, as mentioned above, since the interval h _i is set narrower than the interval h _O , the flow of the flow rate Q _t is strongly restricted (the flow resistance is very large), and it is difficult to flow. On the other hand, the flow with flow rate Q _b is
Since the interval _HO is relatively wide, it flows smoothly without any resistance.

従つて、流量Q_tは流量Q_bに比較して少なくな
り、ポートＲ２を介してタンクへ戻る流量、すな
わちサーボ弁３０の損失が減少するのである。一
方、通路１２Ｒを介してノズル背圧室６Ｒ（第２
図）へ流れる高圧水の流量は増加するので、これ
に比例して水圧サーボ弁３０の応答速度或いは動
特性が向上する。 Therefore, the flow rate _Qt becomes smaller than the flow rate _Qb , and the flow rate returned to the tank via the port R2, that is, the loss of the servo valve 30 is reduced. On the other hand, the nozzle back pressure chamber 6R (second
Since the flow rate of high-pressure water flowing into the water pressure servo valve 30 increases, the response speed or dynamic characteristics of the hydraulic servo valve 30 improves in proportion to this.

なお、第１図では図示されていないが、パイロ
ツト室１０Ｒにはばねが介装されている。 Although not shown in FIG. 1, a spring is installed in the pilot chamber 10R.

第１図の水圧サーボ弁３０のその他の構成、ス
プールの移動等の作用効果については、第２図及
び第３図で説明したのと略々同様であるため、重
複説明は省略する。 The other configurations of the water pressure servo valve 30 shown in FIG. 1 and the effects such as movement of the spool are substantially the same as those described in FIGS. 2 and 3, and therefore, redundant explanation will be omitted.

［発明の効果］本発明の効果を以下に列挙する。[Effect of the invention] The effects of the present invention are listed below.

(1) その流量が損失となる高圧水の流れが十分に
絞られるので、該流量すなわち損失が減少して
サーボ弁の作動効率が向上する。(1) Since the flow of high-pressure water whose flow rate causes a loss is sufficiently restricted, the flow rate, that is, the loss, is reduced and the operating efficiency of the servo valve is improved.

(2) 背圧室へ向けて流れる高圧水の流量が相対的
に増加するので、トルクモータへの電気入力信
号によりフラツパが左右に移行してからスプー
ルが移動するまでの応答時間が短縮され、水圧
サーボ弁全体の動特性が改善される。(2) Since the flow rate of high-pressure water flowing towards the back pressure chamber increases relatively, the response time from when the flapper moves left and right due to the electrical input signal to the torque motor until the spool moves is shortened. The dynamic characteristics of the entire hydraulic servo valve are improved.

(3) 従来の一般的な水圧サーボ弁の構成をさぼど
変更する事なく、適用することが出来るので、
製造コストその他が減少する。(3) It can be applied without making any changes to the configuration of conventional general water pressure servo valves.
Manufacturing costs and other costs will decrease.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の１実施例の要部を示す部分拡
大断面図、第２図は従来の水圧サーボ弁の断面側
面図、第３図は静圧軸受を示す第２図のＸ−Ｘ断
面図である。１，３０……水圧サーボ弁、２……スリーブ、
１３，３２……スプール、１５Ｒ……静圧軸受、
３４……段部、h_i，h_p……スプール表面とスリー
ブ内周面との間隔、Q_s，Q_t，Q_b……（高圧水の）
流量。 Fig. 1 is a partially enlarged sectional view showing essential parts of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional side view of a conventional hydraulic servo valve, and Fig. 3 is a hydrostatic bearing taken along the line X-X in Fig. 2. FIG. 1, 30...Hydraulic servo valve, 2...Sleeve,
13, 32...Spool, 15R...Static pressure bearing,
34...Stepped portion, h _i , h _p ... Distance between spool surface and inner peripheral surface of sleeve, Q _s , Q _t , Q _b ... (high pressure water)
flow rate.

Claims

[Claims]

1. In a hydraulic servo valve having a sleeve and a spool supported by a hydrostatic bearing, and in which the working fluid is water, the spool has a step formed in a portion closer to the center of the spool than the hydrostatic bearing, and the step The distance between the spool surface on the side closer to the center than the stepped portion and the inner peripheral surface of the sleeve is set smaller than the distance between the spool surface and the sleeve inner peripheral surface on the side closer to the end of the spool than the stepped portion. A water pressure servo valve characterized by: