DE102018108819A1

DE102018108819A1 - Servoventil

Info

Publication number: DE102018108819A1
Application number: DE102018108819.1A
Authority: DE
Inventors: Junji Sakashita; Kaname Inoue; Hisashi Yajima; Masayuki Ishikawa; Satoru Ito
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2019-06-13
Also published as: US20200271137A1; CN109899559B; US11162515B2; CN109899559A; US10697477B2; CN114811105A; JP2019100524A; JP7191297B2; US20190178265A1

Abstract

Es wird ein Servoventil (10) vorgeschlagen mit einem ersten elastischen Abschnitt (62), einem zweiten elastischen Abschnitt (64) und einem Verbindungsabschnitt (58). Der erste elastische Abschnitt (62) erstreckt sich in einer X-Richtung innerhalb eines Ventilkörpers (12) und weist eine erste elastische Kraft auf, die auf in bewegliches Element (16) hin zu einer X2-Richtung ausgeübt wird. Der zweite elastische Abschnitt (64) erstreckt sich in der X-Richtung innerhalb des Ventilkörpers (12) und weist eine zweite elastische Kraft auf, die auf das bewegliche Element hin zu einer X1-Richtung ausgeübt wird. Der Verbindungsabschnitt (58) ist mit dem ersten elastischen Abschnitt (62) und dem zweiten elastischen Abschnitt (64) innerhalb des Ventilkörpers (12) verbunden und liegt in einer neutralen Position des beweglichen Elements (16) gegen einen Stufenabschnitt (66) des Ventilkörpers (12) sowie einen Schieber (54) des beweglichen Elements (16) an.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servoventil, das Verbindungen von Strömungsdurchgängen zwischen einer Mehrzahl von Anschlüssen, die in einem Körper vorgesehen sind, schaltet, indem eine Antriebseinheit auf der Basis eines Eingangssignals von außen angetrieben wird, um dadurch ein bewegliches Element in dem Körper zu verschieben.
Beschreibung des Standes der Technik
Das japanische Patent Nr. 2859459 (nachfolgend als Dokument 1 bezeichnet), das japanische Patent Nr. 4099749 (nachfolgend als Dokument 2 bezeichnet), die japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 62-089584 (nachfolgend als Dokument 3 bezeichnet), die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-207796 (nachfolgend als Dokument 4 bezeichnet) und die chinesische Patentoffenlegungsschrift Nr. 101737525 (nachfolgend als Dokument 5 bezeichnet) beschreiben jeweils ein Servoventil zum Schalten von Verbindungen von Strömungsdurchgängen zwischen einer Mehrzahl von Anschlüssen, die in einem Körper vorgesehen wird, indem eine Antriebseinheit auf der Basis eines Eingangssignals von außen angetrieben wird, um dadurch ein in dem Körper vorgesehenes bewegliches Element in einer axialen Richtung des Körpers zu verschieben.
Das Dokument 1 beschreibt ein Servoventil, in dem ein Schieber (bewegliches Element) gleitend in einer Hülse, die in einem Körper angeordnet ist, aufgenommen ist. Außerdem beschreiben die Dokumente 2 bis 4 jeweils ein Servoventil, in dem ein bewegliches Element durch Verwendung von mechanischen Federn zu einer neutralen Position (einer Position des beweglichen Elements, wenn die Operation der Antriebseinheit gestoppt ist) zurückgeführt wird. Das Dokument 5 beschreibt ein Servoventil, bei dem ein bewegliches Element durch die Verwendung einer magnetischen Feder zu einer neutralen Position zurückgeführt wird. Wenn hierbei das bewegliche Element zu der neutralen Position zurückgeführt wird, wird das Ventil in einen Zustand mit einem geschlossenen Zentrum, wobei alle Anschlüsse geschlossen sind, mit einem Auslasszentrum, wobei Ausgangsanschlüsse und Auslassanschlüsse in Verbindung gehalten sind, oder mit einem Druckzentrum, wobei Ausgangsanschlüssen und ein Zufuhranschluss in Verbindung gehalten werden, versetzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Wenn aber bei dem Servoventil gemäß Dokument 1 eine Abnormalität, wie ein Stromausfall oder dergleichen, auftritt, ist die Position des beweglichen Elements nicht fixiert, weil der Antriebseinheit von außen kein Eingangssignal zugeführt werden kann. Daher besteht die Befürchtung, dass das Servoventil durch das Eigengewicht des beweglichen Elements in Abhängigkeit von einer Einbaulage des Servoventils in einen Ventil-Offen-Zustand gebracht wird.
Außerdem ist bei den Servoventilen gemäß den Dokumenten 2 und 3 eine Rückstellkraft der mechanischen Feder, welche das bewegliche Element zu der neutralen Position zurückführt, proportional zu der Größe der Abweichung von der neutralen Position. Somit wird in der Nähe der neutralen Position die Rückstellkraft klein, so dass das bewegliche Element instabil positioniert ist. Hierdurch kann durch Vibrationen oder dergleichen von außen ein Ventil-Offen-Zustand auftreten.
Wenn bei dem Servoventil gemäß Dokument 4 die mechanischen Federn und dergleichen ein Spiel aufweisen oder locker sind, wird es außerdem schwierig, die Positionssteuerung des beweglichen Elements oder die Steuerung des Öffnungsgrades für eine Mehrzahl von Anschlüssen durchzuführen.
Außerdem ist bei den Servoventilen gemäß den Dokumenten 2 bis 4 beim Gleiten des beweglichen Elements ein Motor (Antriebseinheit) mit einer großen Schubkraft erforderlich, um eine durch die mechanische Feder auf das bewegliche Element ausgeübte Anfangskraft zu überwinden, wenn das bewegliche Element an der neutralen Position steht. Außerdem wird es bei den Servoventilen gemäß den Dokumenten 2 bis 4 schwierig wegen der Veränderung einer Federkraft in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements, die Positionierung des beweglichen Elements zu steuern und den Öffnungsgrad der mehreren Anschlüsse zu steuern.
Außerdem wird bei dem Servoventil gemäß Dokument 5 die magnetische Anziehungskraft eines Permanentmagneten, der an dem beweglichen Element angebracht ist, dazu verwendet, das bewegliche Element zu der neutralen Position zurückzuführen. Auch in diesem Fall wird die Rückstellkraft um die neutrale Position kleiner, weil die Rückstellkraft zum Rückführen des beweglichen Elements zu der neutralen Position proportional zu der Größe der Abweichung von der neutralen Position ist, so dass das bewegliche Element instabil positioniert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Servoventil vorzuschlagen, das in der Lage ist, die Positionssteuerung eines beweglichen Elements stabil durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Servoventil vorgesehen mit einem rohrförmigen Körper, in dem mehrere Anschlüsse ausgebildet sind, einem in dem Körper in einer axialen Richtung des Körpers vorgesehenen beweglichen Element und eine Antriebseinheit, die mit dem Körper in der axialen Richtung verbunden und dazu ausgestaltet ist, das bewegliche Element in der axialen Richtung zu verschieben, um dadurch Verbindungen von Strömungsdurchgängen zwischen den Anschlüssen zu schalten.
Das Servoventil weist außerdem einen ersten elastischen Abschnitt, einen zweiten elastischen Abschnitt und einen Verbindungsabschnitt auf.
Der erste elastische Abschnitt erstreckt sich in der axialen Richtung innerhalb des Körpers und weist eine erste elastische Kraft auf, um das bewegliche Element in der axialen Richtung zu der Seite der Antriebseinheit zu drücken.
Der zweite elastische Abschnitt erstreckt sich in der axialen Richtung innerhalb des Körpers und hat eine zweite elastische Kraft, um das bewegliche Element in der axialen Richtung von der Antriebseinheit weg zu drücken.
Der Verbindungsabschnitt ist mit wenigstens dem zweiten elastischen Abschnitt innerhalb des Körpers verbunden und liegt in einer neutralen Position des beweglichen Elements, an welcher der Antrieb der Antriebseinheit gestoppt ist, gegen einen Abschnitt des Körpers an, welcher der Antriebseinheit zugewandt ist, und gegen einen Abschnitt des beweglichen Elements, welcher der Antriebseinheit zugewandt ist.
Wie oben beschrieben wurde, weisen der erste elastische Abschnitt und der zweite elastische Abschnitt elastische Kräfte (die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft) auf, die in zueinander unterschiedlichen Richtungen in der axialen Richtung aufgebracht werden.
In diesem Fall wird in der neutralen Position der Verbindungsabschnitt durch die zweite elastische Kraft gegen einen Abschnitt des Körpers gedrückt, welcher der Antriebseinheit zugewandt ist, und gegen einen Abschnitt des beweglichen Elements, welcher der Antriebseinheit zugewandt ist. Da der Verbindungsabschnitt daran gehindert ist, sich in einer Richtung weg von der Antriebseinheit zu bewegen, ist somit die Position des zweiten elastischen Abschnitts innerhalb des Körpers zwischen der Seite der Antriebseinheit und der der Antriebseinheit entgegengesetzten Seite begrenzt. Da die zweite elastische Kraft nicht auf das bewegliche Element ausgeübt wird, wird hierdurch das bewegliche Element an der neutralen Position positioniert, an welcher das bewegliche Element an dem Verbindungsabschnitt anliegt.
Wenn als nächstes das bewegliche Element durch Antrieb der Antriebseinheit zu der Antriebseinheit gleitet, wird das bewegliche Element zusammen mit dem Verbindungsabschnitt zu der Antriebseinheit in der axialen Richtung gegen die zweite elastische Kraft verschoben. Wenn in diesem Fall der Antrieb der Antriebseinheit unterbrochen wird, dient die zweite elastische Kraft als eine Rückstellkraft, so dass der Verbindungsabschnitt und das bewegliche Element in der axialen Richtung zu der neutralen Position zurückgeführt werden.
Wenn andererseits das bewegliche Element durch Antrieb der Antriebseinheit in eine Richtung weg von der Antriebseinheit verschoben wird, wird das bewegliche Element in einem Zustand, in welchem der Verbindungsabschnitt an einem der Antriebseinheit gegenüberliegenden Abschnitt des Körpers anliegt, gegen die erste elastische Kraft in eine Richtung der axialen Richtung weg von der Antriebseinheit verschoben. Wenn in diesem Fall der Antrieb der Antriebseinheit unterbrochen wird, dient die erste elastische Kraft als eine Rückstellkraft, so dass das bewegliche Element in der axialen Richtung zu der neutralen Position zurückgeführt wird.
Dementsprechend ist es gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in dem Fall, dass sich das bewegliche Element zu der Antriebseinheit bewegt, als auch in dem Fall, dass sich das bewegliche Element von der Antriebseinheit wegbewegt, möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements relativ zu der neutralen Position (d. h. die Öffnungssteuerung der entsprechenden Anschlüsse) stabil durchzuführen. Hierdurch ist es möglich, ein Servoventil mit einer zufriedenstellenden Funktion eines geschlossenen Zentrums, Auslasszentrums oder Druckzentrums zu realisieren.
In diesem Fall kann ein Ende des ersten elastischen Abschnitts an der Seite der Antriebseinheit des beweglichen Elements befestigt sein, ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts kann an der Seite der Antriebseinheit des Körpers befestigt sein und das andere Ende des ersten elastischen Abschnitts und das andere Ende des zweiten elastischen Abschnitts können mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sein. Somit ist es mit einem einfachen Aufbau möglich, die Steuerbarkeit beim Positionieren des beweglichen Elements relativ zu der neutralen Position zu verbessern.
Hierbei weist die Antriebseinheit einen rohrförmigen Körper auf, welcher einen magnetischen Körper enthält und mit dem Körper in der axialen Richtung verbunden ist, und einen beweglichen Abschnitt, der innerhalb des rohrförmigen Körpers vorgesehen ist und einen Abschnitt des beweglichen Elements bildet, wobei der bewegliche Abschnitt einen beweglichen Magneten, eine bewegliche Spule oder einen beweglichen Eisenkern aufweist. Mit diesem Aufbau wird der bewegliche Abschnitt in der axialen Richtung bewegt, wodurch das bewegliche Element einschließlich des beweglichen Abschnitts in der axialen Richtung gleiten kann. Unabhängig von der Art des beweglichen Abschnitts, d. h. bei einem Typ mit beweglichem Magneten, einem Typ mit beweglicher Spule und einem Typ mit beweglichem Eisenkern, ist es daher möglich, die Steuerbarkeit beim Positionieren des beweglichen Elements zu verbessern.
Außerdem ist es bei dem Servoventil möglich, eine Rückstellkraft zum Zurückführen des beweglichen Elements zu der neutralen Position einzustellen, indem eine von der Antriebseinheit auf das bewegliche Element ausgeübte Kraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ausbalanciert wird. Dadurch ist es möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements zu verbessern.
Durch Einstellen der Rückstellkraft derart, dass die Rückstellkraft unabhängig von der Position des beweglichen Elements in der axialen Richtung konstant ist, ist es im Übrigen möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements weiter zu verbessern. Wenn in diesem Fall die auf das bewegliche Element ausgeübte Kraft eine magnetische Anziehungskraft ist, die an dem beweglichen Abschnitt hervorgerufen wird, ist es möglich, die Rückstellkraft konstant zu machen, indem die magnetische Anziehungskraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ausbalanciert wird.
Hier wird eine Beschreibung bezüglich der Ausgestaltung des Servoventils vorgenommen, in dem der bewegliche Abschnitt vom Typ mit beweglichem Magneten ist.
Die Antriebseinheit weist ein mit dem Körper in der axialen Richtung verbundenes erstes Joch auf, welches als der rohrförmige Körper dient, eine um das erste Joch gewickelte Spule und einen Magnetabschnitt, der als beweglicher Abschnitt dient, und der innerhalb des ersten Jochs vorgesehen ist, so dass er der Spule gegenüberliegt. In diesem Fall gleitet das bewegliche Element in der axialen Richtung, indem durch Erregung der Spule eine magnetische Anziehungskraft auf den Magnetabschnitt ausgeübt wird.
Das heißt, durch die Erregung der Spule wird ein magnetischer Fluss um den Magnetabschnitt erzeugt und dadurch ist es möglich, durch die von dem magnetischen Fluss herrührende magnetische Anziehungskraft das bewegliche Element einschließlich des Magnetabschnitts in der axialen Richtung entgegen der elastischen Kraft des ersten elastischen Abschnitts oder des zweiten elastischen Abschnitts zu verschieben. Das heißt, die Antriebseinheit dient als ein Linearmotor zur Bewegung des Magnetabschnitts in der axialen Richtung. Da es möglich ist, die Positionssteuerung des beweglichen Elements einfach durchzuführen, ist es folglich möglich, das Ansprechverhalten des Servoventils auf das von außen zugeführte Eingangssignal zu verbessern.
Des Weiteren können an einer Endseite und an der anderen Endseite des ersten Jochs in der axialen Richtung jeweils vorspringende Abschnitte vorgesehen sein, die von dem ersten Joch nach innen vorspringen. In diesem Fall ist der Magnetabschnitt in der neutralen Position, an welcher die Erregung der Spule gestoppt ist, zwischen den zwei vorspringenden Abschnitten positioniert.
Da die vorspringenden Abschnitte jeweils einen Teil eines magnetischen Pfads des magnetischen Flusses bilden, wenn die Spule erregt wird, kann mit dieser Struktur die magnetische Anziehungskraft erhöht werden, wenn der Magnetabschnitt durch Bewegung des Magnetabschnitts in der axialen Richtung näher an den vorspringenden Abschnitt kommt. Außerdem ist die magnetische Anziehungskraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ausbalanciert, um dadurch die Rückstellkraft einzustellen, und dadurch ist es möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils (die Positionssteuerung des beweglichen Elements und das Ansprechverhalten des Servoventils) weiter zu verbessern.
In diesem Fall kann die Spule zwischen den zwei vorspringenden Abschnitten innerhalb des ersten Jochs vorgesehen sein, und wenn das bewegliche Element in der neutralen Position ist, können sich der Magnetabschnitt und die Spule an der im Wesentlichen selben Position in der axialen Richtung befinden. So ist es möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils weiter zu verbessern.
Außerdem kann in dem Servoventil das erste Joch mit dem Körper verbunden sein, so dass es den Magnetabschnitt innerhalb eines Bewegungsbereichs überdeckt, innerhalb dessen der Magnetabschnitt in der axialen Richtung durch Gleiten des beweglichen Elements bewegt wird. Somit ist es möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils weiter zu verbessern.
Außerdem kann das erste Joch aus zwei Jochen gebildet sein, die so angeordnet sind, dass sich die Spule in der axialen Richtung dazwischen einfügt. Mit dieser Struktur kann die Montagedurchführung des Servoventils verbessert werden.
Es ist bevorzugt, dass der Magnetabschnitt zwei Permanentmagnete umfassen sollte, die in der axialen Richtung angeordnet und in der axialen Richtung magnetisiert sind, und ein zweites Joch, das zwischen den zwei Permanentmagneten eingefügt ist. Da zum Zeitpunkt der Erregung der Spule der magnetische Fluss, der um den Magnetabschnitt herum erzeugt wird, durch das zweite Joch dringt, wird mit dieser Struktur an dem Magnetabschnitt eine große Schubkraft in der axialen Richtung erzeugt, die sich aus der magnetischen Anziehungskraft ergibt. Dadurch ist es möglich, das bewegliche Element in der axialen Richtung mühelos entgegen der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft zu verschieben.
In diesem Fall können die zwei Permanentmagneten in gegenseitig verschiedenen Magnetisierungsrichtungen magnetisiert sein. Dadurch ist es möglich, das bewegliche Element mühelos in der axialen Richtung hin zu der Antriebseinheit oder von der Antriebseinheit weg zu verschieben.
Außerdem kann das oben genannte Servoventil wie unten beschrieben speziell aufgebaut sein. Das heißt, innerhalb des Körper ist eine Hülse angeordnet, die mit Öffnungen versehen ist, welche in Verbindung mit den jeweiligen Anschlüssen stehen. In diesem Fall weist das magnetische Element den Magnetabschnitt, einen innerhalb der Hülse in der axialen Richtung angeordneten Schieber, einen Schaft, der den Magnetabschnitt und den Schieber in der axialen Richtung verbindet, und einen ringförmigen ersten fixierten Abschnitt auf, der an der Seite des Magnetabschnitts des Schafts angeordnet ist, wobei ein Ende des ersten elastischen Abschnitts an dem ersten fixierten Abschnitt befestigt ist.
Dementsprechend kann ein ringförmiger zweiter fixierter Abschnitt innerhalb des Körpers und an der Seite des ersten Jochs vorgesehen sein, wobei der zweite fixierte Abschnitt an dem Körper und an dem ersten Joch befestigt ist, wobei der Schaft und der erste fixierte Abschnitt durch den zweiten fixierten Abschnitt dringen können, und ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts kann an dem zweiten fixierten Abschnitt befestigt sein. Außerdem kann der Verbindungsabschnitt ein kreisförmiges Element sein, das dazu ausgestaltet ist, innerhalb des Körpers an dem Schieber und an einem Abschnitt des Körpers anzuliegen, der an der Seite des Schiebers gelegen ist, wobei der Schaft durch den Verbindungsabschnitt hindurch dringt.
Mithin kann der erste elastische Abschnitt zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem ersten fixierten Abschnitt innerhalb des Körpers eingefügt sein, und der zweite elastische Abschnitt kann zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem zweiten fixierten Abschnitt innerhalb des Körpers eingefügt sein.
Außerdem kann das Servoventil ferner mit einem Sensor versehen sein, der dem Magnetabschnitt in der axialen Richtung benachbart angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den magnetischen Fluss zu detektieren. Mit dieser Struktur ist es möglich, die Position des beweglichen Elements relativ zu der neutralen Position anhand der durch den Sensor detektierten Änderung des magnetischen Flusses einfach zu erfassen. Folglich ist es möglich, eine geeignete Servosteuerung durch Einstellen eines Eingangssignals, das der Spule zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements durchzuführen.
In einem Fall, dass der bewegliche Abschnitt vom Typ mit beweglicher Spule ist, kann das Servoventil ferner wie unten beschrieben aufgebaut sein. Das heißt, die Antriebseinheit weist ein mit dem Körper in der axialen Richtung verbundenes Joch auf, das als der rohrförmige Körper dient, zwei Permanentmagnete, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Jochs in der axialen Richtung vorgesehen sind, einen Eisenkern, der so innerhalb des Jochs vorgesehen ist, dass er dem Joch zugewandt ist, und eine Spule, die um den Eisenkern gewickelt ist. In diesem Fall umfasst der bewegliche Abschnitt den Eisenkern und die Spule, und das bewegliche Element wird in der axialen Richtung durch eine magnetische Anziehungskraft verschoben, die wenigstens die Kraft, die zwischen den zwei Permanentmagneten und dem Eisenkern wirkt, oder die Kraft, die infolge der Erregung der Spule auf den beweglichen Abschnitt ausgeübt wird, umfasst.
In einem Fall, dass der bewegliche Abschnitt vom Typ mit beweglichem Eisenkern ist, kann das Servoventil andererseits wie unten beschrieben aufgebaut sein. Das heißt, die Antriebseinheit weist ein mit dem Körper in der axialen Richtung verbundenes Joch auf, das als der rohrförmige Körper dient, einen Permanentmagneten, der an einem Zentralabschnitt des Jochs in der axialen Richtung vorgesehen ist, eine Spule, die so innerhalb des Jochs in der axialen Richtung vorgesehen ist, dass sie dem Permanentmagneten zugewandt ist, und einen innerhalb des Jochs in der axialen Richtung vorgesehenen Eisenkern, der als der bewegliche Abschnitt dient. In diesem Fall wird das bewegliche Element in der axialen Richtung durch eine magnetische Anziehungskraft verschoben, die zumindest eine Kraft, die zwischen gegenüberliegenden Enden des Jochs und dem Eisenkern wirkt, oder eine Kraft, die infolge der Erregung der Spule auf den Eisenkern ausgeübt wird, umfasst.
In allen Fällen des Typs mit beweglicher Spule und des Typs mit beweglichem Eisenkern wie auch in dem Fall des Typs mit beweglichem Magneten kann das bewegliche Element durch die magnetische Anziehungskraft in der axialen Richtung verschoben werden. Deswegen ist es möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements einfach durchzuführen. Als Folge davon ist es möglich, das Ansprechverhalten des Servoventils zu verbessern.
Außerdem kann bei dem Servoventil ein Ende des ersten elastischen Abschnitts an dem beweglichen Element an einer Seite gegenüber der Antriebseinheit befestigt sein, die andere Seite des ersten elastischen Abschnitts kann an einer Endabdeckung befestigt sein, die dazu ausgestaltet ist, ein Ende des Körpers, welches der Antriebseinheit gegenüberliegt, zu verschließen, ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts kann an einem Abschnitt des Körpers befestigt sein, der an der Seite der Antriebseinheit gelegen ist, und ein anderes Ende des zweiten elastischen Abschnitts kann mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sein. Auch in diesem Fall ist es mit einer einfachen Struktur möglich, die Steuerbarkeit der Positionierung des beweglichen Elements relativ zu der neutralen Position zu verbessern.
Im Übrigen können der erste elastische Abschnitt und der zweite elastische Abschnitt Federelemente sein. So ist es möglich, die Kosten des Servoventils zu reduzieren.
Die obigen und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung, in welcher eine bevorzugte Ausführungsform und verschiedene Modifikationen der vorliegenden Erfindung als anschauliche Beispiele gezeigt sind, wenn sie gemeinsam mit den begleitenden Zeichnungen hinzugezogen wird.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Servoventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A bis 2C sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines in 1 gezeigten beweglichen Elements zeigen;
3A bis 3C sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines in 1 gezeigten Magnetabschnitts zeigen;
4 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position des in 1 gezeigten beweglichen Elements und der auf das bewegliche Element ausgeübten Kraft zeigt;
5 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position eines Schiebers und einer Schubkraft zeigt;
6 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen einer magnetischen Flussdichte, die durch einen in 1 gezeigten magnetischen Sensor detektiert wird, und einer Position des beweglichen Elements zeigt;
7A bis 7C sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines beweglichen Elements in einem Servoventil des Dokuments 3 zeigen;
8 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position des beweglichen Elements und der auf das bewegliche Element ausgeübten Kraft in dem Servoventil des Dokuments 3 zeigt;
9A bis 9C sind schematische Darstellungen der Bewegung eines beweglichen Elements in einem Servoventil des Dokuments 4;
10A und 10B sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines beweglichen Elements in dem Servoventil des Dokuments 4 zeigen;
11 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position des beweglichen Elements und der auf das bewegliche Element ausgeübten Kraft in dem Servoventil des Dokuments 4 zeigt;
12 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position eines beweglichen Elements und der auf das bewegliche Element ausgeübten Kraft in einem Servoventil des Dokuments 5 zeigt;
13 ist eine Kurve, die Zusammenhänge zwischen den Positionen der beweglichen Elemente und der auf die beweglichen Elemente ausgeübten Kräfte in dem Servoventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform und den Servoventilen der Dokumente 3 bis 5 vergleicht;
14A bis 14C sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines beweglichen Abschnitts von einem Typ mit beweglicher Spule zeigen;
15A bis 15C sind schematische Darstellungen, die jeweils die Bewegung eines beweglichen Abschnitts von einem Typ mit beweglichem Eisenkern zeigen;
16 ist eine Querschnittsansicht eines Servoventils gemäß einer Modifikation; und
17 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position eines in 16 gezeigten beweglichen Elements und einer auf das bewegliche Element ausgeübten Kraft zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Servoventils gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
[Aufbau des Servoventils 10]
1 ist eine Querschnittsansicht eines Servoventils 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Servoventil 10 ist ausgestattet mit einem rohrförmigen Ventilkörper 12, einem beweglichen Element 16, das innerhalb des Ventilkörpers 12 im Wesentlichen koaxial mit einer Mittelachse 14 des Ventilkörpers 12 angeordnet ist, und einer Antriebseinheit 18, die mit dem Ventilkörper 12 in einer Richtung (axiale Richtung) entlang der Mittelachse 14 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, das bewegliche Element 16 in der axialen Richtung innerhalb des Ventilkörpers 12 zu verschieben. Im Übrigen ist die Mittelachse 14 eine Mittelachse entlang der Längsrichtung des Servoventils 10 einschließlich des Ventilkörpers 12. In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung (die axiale Richtung) entlang der Mittelachse 14 als eine X-Richtung bezeichnet, wobei eine Richtung hin zur linken Seite in 1 (die Richtung hin zur Seite des Ventilkörpers 12 des Servoventils 10) als eine X1-Richtung bezeichnet wird, während eine Richtung hin zur rechten Seite in 1 (die Richtung hin zur Seite der Antriebseinheit 18 des Servoventils 10) als eine X2-Richtung bezeichnet wird.
Der Ventilkörper 12 ist ein rohrförmiger Körper, in welchem ein Öffnungsabschnitt 20, der ihn in der X-Richtung durchdringt und das bewegliche Element 16 aufnimmt, im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 ausgebildet ist. Der Öffnungsabschnitt 20 ist eine gestufte Durchgangsöffnung, die zusammengesetzt ist aus zwei Abschnitten großen Durchmessers 20a, 20b, welche jeweils an einer Endseite des Ventilkörpers 12 hin zur X1-Richtung und an einer anderen Endseite des Ventilkörpers 12 hin zur X2-Richtung ausgebildet sind, und einem mittleren Abschnitt kleinen Durchmessers 20c, der die zwei Abschnitte großen Durchmessers 20a, 20b verbindet. Eine Endabdeckung 22 ist an einem Ende des Ventilkörpers 12 an der Seite der X1-Richtung angebracht, um den Öffnungsabschnitt 20 zu verschließen. Andererseits ist die Antriebseinheit 18 mit dem anderen Ende des Ventilkörpers 12 an der Seite der X2-Richtung verbunden.
Der Ventilkörper 12 weist eine Mehrzahl von Anschlüssen 24 auf, die an einer äußeren peripheren Oberfläche desselben ausgebildet sind, wobei die Anschlüsse 24 radial in Verbindung mit dem Abschnitt kleinen Durchmessers 20c des Öffnungsabschnitts 20 stehen. In 1 sind fünf Anschlüsse 24 ausgebildet. Das heißt, das Servoventil 10 ist ein 5-Port-Servoventil, das eine Flussrichtung von Fluid, wie Luft oder ähnlichem, durch Verschieben des beweglichen Elements 16 in der X-Richtung und damit durch Schalten der Verbindungen von Strömungsdurchgängen zwischen den fünf Anschlüssen 24 steuert. Im Übrigen kann die Anzahl der Anschlüsse 24 in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Servoventils 10 passend gewählt sein.
Eine rohrförmige Hülse 28 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 26, die in Verbindung mit der Mehrzahl von Anschlüssen 24 stehen, ist an dem Abschnitt kleinen Durchmessers 20c der Durchgangsöffnung 20 in Kontakt mit einer inneren peripheren Oberfläche des Ventilkörpers 12 angeordnet.
Die Antriebseinheit 18 weist ein rohrförmiges erstes Joch 32 auf, das mit dem anderen Ende des Ventilkörpers 12 an der Seite der X2-Richtung verbunden ist, eine Spule 34, die um das erste Joch 34 gewickelt ist, und einen Magnetabschnitt (beweglicher Abschnitt) 36, der innerhalb des ersten Jochs 34 angeordnet ist, so dass er der Spule 34 gegenüberliegt. Das erste Joch 34 ist aus einem magnetischen Körper hergestellt und weist einen Öffnungsabschnitt 38 auf, der im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 ausgebildet ist. Der Öffnungsabschnitt 38 des ersten Jochs 32 durchschneidet in der X-Richtung, um mit dem Öffnungsabschnitt 20 des Ventilkörpers 12 in Verbindung zu stehen, und nimmt den Magnetabschnitt 36 in sich auf. Wie später beschrieben wird, ist der Magnetabschnitt 36 als ein Abschnitt des beweglichen Elements 16 ausgeführt. Somit ist der Magnetabschnitt 36 ein beweglicher Abschnitt vom Typ mit beweglichem Magneten. Des Weiteren ist das erste Joch 32 mit dem Ventilkörper 12 derart verbunden, so dass es einen Bewegungsbereich überdeckt, innerhalb dessen der Magnetabschnitt 36 in der X-Richtung durch Gleitbewegung des beweglichen Elements 16 bewegt wird.
Das erste Joch 32 ist ein Joch, das einen gegliederten Aufbau aufweist, zusammengesetzt aus einem Nebenjoch 32a, das mit dem anderen Ende des Ventilkörpers 12 an der Seite der X2-Richtung verbunden ist, und einem Außenjoch 32b, das mit einer Seite der X2-Richtung des Nebenjochs 32a verbunden ist. Das Nebenjoch 32a ist ein rohrförmiger Körper, der einen Endabschnitt des ersten Jochs 32 an der Seite der X1-Richtung ausbildet und einen ersten vorspringenden Abschnitt 40a aufweist, der zu dem Öffnungsabschnitt 38 hin vorspringt. Das Außenjoch 32b ist ein rohrförmiger Körper, der den anderen Endabschnitt des ersten Jochs 32 an der Seite der X2-Richtung ausbildet und der einen zweiten vorspringenden Abschnitt 40b aufweist, der zu dem Öffnungsabschnitt 38 hin vorspringt. Die Spule 34 ist ausgebildet durch Wickeln eines leitfähigen Drahts um einen Spulenkörper 42, der aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Die Spule 34 ist zwischen dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a und dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b innerhalb des ersten Jochs 32 angeordnet, so dass sie dem Magnetabschnitt 36 zugewandt ist.
Eine Endabdeckung 46 aus einem nicht-magnetischen Körper ist an das andere Ende des ersten Jochs 32 (des äußeren Jochs 32b) an der Seite der X2-Richtung angebracht, um die Öffnungsabschnitte 20, 38 zu verschließen. Ein magnetischer Sensor 48 zur Messung der magnetischen Flussdichte ist in der Endabdeckung 46 im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 angeordnet.
Der Magnetabschnitt 36 ist zusammengesetzt aus einem ringförmigen ersten Permanentmagneten 36a, der an der Seite der X1-Richtung angeordnet ist, einem ringförmigen zweiten Permanentmagneten 36b, der an der Seite der X2-Richtung angeordnet ist, und einem ringförmigen zweiten Joch 36c als ein mittleres Joch aus einem magnetischen Körper, das zwischen dem ersten Permanentmagneten 36a und dem zweiten Permanentmagneten 36b eingefügt ist. Der erste Permanentmagnet 36a und der zweite Permanentmagnet 36b sind in zueinander verschiedenen Richtungen entlang der X-Richtung magnetisiert. Das heißt, der erste Permanentmagnet 36a ist so magnetisiert, dass dessen Seite der X1-Richtung ein N-Pol ist, während dessen Seite der X2-Richtung ein S-Pol ist. Der zweite Permanentmagnet 36b ist so magnetisiert, dass dessen Seite der X1-Richtung ein S-Pol ist, während dessen Seite der X2-Richtung ein N-Pol ist. Im Übrigen ist die vorgenannte Magnetisierungsrichtung bei der vorliegenden Erfindung ein Beispiel, und die Magnetisierungsrichtung kann jegliche Richtung sein, sofern der erste Permanentmagnet 36a und der zweite Permanentmagnet 36b in zueinander unterschiedlichen Richtungen entlang der X-Richtung magnetisiert sind.
Der erste Permanentmagnet 36a, das zweite Joch 36c und der zweite Permanentmagnet 36b sind auf einem nicht-magnetischen Verbindungsschaft 50 verbunden, der sich in der X-Richtung im Wesentlichen koaxial zu der Mittelachse 14 erstreckt. Entsprechend ist der Magnetabschnitt 36 in dem Öffnungsabschnitt 38 im Wesentlichen koaxial zu der Mittelachse 14 angeordnet.
In dem erregten Zustand, wenn der Spule 34 von außen ein Eingangssignal zugeführt wird, wird das bewegliche Element 16 innerhalb der Öffnungsabschnitte 20, 38 in der X-Richtung (in Richtung der X1-Richtung oder in Richtung der X2-Richtung) durch eine auf den Magnetabschnitt 36 ausgeübte Kraft verschoben, das heißt, durch eine Schubkraft, die an dem Magnetabschnitt 36 durch eine magnetische Anziehungskraft erzeugt wird, welche von dem magnetischen Fluss herrührt, der um den Magnetabschnitt 36 herum durch die Erregung der Spule 34 erzeugt wird. 1 zeigt die Position des beweglichen Elements 16, wenn der Antrieb der Antriebseinheit 18 gestoppt ist, das heißt, wenn die Einspeisung eines Eingangssignals in die Spule 34 (Erregung der Spule 34) gestoppt ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Position zu diesem Zeitpunkt als eine neutrale Position des beweglichen Elements 16 bezeichnet.
Außerdem ist in der nachfolgenden Beschreibung die magnetische Anziehungskraft ein alles umfassender Begriff der Kräfte, die aufgrund des magnetischen Flusses, der um den Magnetabschnitt 36 erzeugt wird, auf den Magnetabschnitt 36 wirken. Deshalb umfasst die magnetische Anziehungskraft auch eine Kraft, die von den magnetischen Flüssen von dem ersten Permanentmagneten 36a und dem zweiten Permanentmagneten 36b herrühren, und eine Kraft, die auf den Magnetabschnitt 36 aufgrund der Erregung der Spule 34 ausgeübt wird.
Das bewegliche Element 16 weist auf den Verbindungsschaft 50, der sich im Wesentlichen koaxial zu der Mittelachse 14 in der X-Richtung erstreckt, den Magnetabschnitt 36, der mit der Seite der X2-Richtung des Verbindungsschafts 50 verbunden ist, einen Schieber 54, der in der Hülse 28 in der X-Richtung im Wesentlichen koaxial zu der Mittelachse 14 angeordnet ist und mit der Seite der X1-Richtung des Verbindungsschafts 50 verbunden ist, und einen ringförmigen ersten fixierten Abschnitt 56, der an der Seite des Magnetabschnitts 36 des Verbindungsschafts 50 vorgesehen ist. Der erste fixierte Abschnitt 56 ist an dem Magnetabschnitt 36 und dem Verbindungsschaft 50 befestigt.
Ein ringförmiger Verbindungsabschnitt 58, durch welchen der Verbindungsschaft 50 hindurchdringt, ist in der X-Richtung beweglich in dem Abschnitt gro-βen Durchmessers 20b des Öffnungsabschnitts 20 an der Seite der X2-Richtung angeordnet. Des Weiteren ist in dem Abschnitt großen Durchmessers 20b ein ringförmiger zweiter fixierter Abschnitt 60 vorgesehen, durch welchen der Verbindungsschaft 50 und der erste fixierte Abschnitt 56 hindurchdringen und der an einer inneren peripheren Oberfläche des Ventilkörpers 12 und an einen Endabschnitt des Nebenjochs 32a in der X1-Richtung befestigt ist.
Außerdem ist der Abschnitt großen Durchmessers 20b mit einem ersten elastischen Abschnitt 62 versehen, der ein Ende, das an dem ersten fixierten Abschnitt 56 befestigt ist, und das andere Ende, welches mit dem Verbindungsschaft 58 verbunden ist, aufweist. Der erste elastische Abschnitt 62 ist ein Federelement, wie beispielsweise eine Druck-Schraubenfeder oder ähnliches, das sich in der X-Richtung zwischen dem ersten fixierten Abschnitt 56 und dem Verbindungsabschnitt 58 erstreckt, so dass es den Verbindungsschaft 50 umgibt, und er weist eine erste elastische Kraft auf, die auf eine Seite der Antriebseinheit 18 in der X2-Richtung wirkt. Das heißt, der erste elastische Abschnitt 62 ist in einem gespannten Zustand in der X-Richtung zwischen dem ersten fixierten Abschnitt 56 und dem Verbindungsabschnitt 58 eingefügt, wodurch die erste elastische Kraft erzeugt wird, um das bewegliche Element 16 einschließlich des ersten fixierten Abschnitts 56 hin zur X2-Richtung zu drücken.
Noch zusätzlich ist der Abschnitt großen Durchmessers 20b mit einem zweiten elastischen Abschnitt 64 versehen, der ein Ende, das an dem zweiten fixierten Abschnitt 60 befestigt ist, und das andere Ende, das mit dem Verbindungsschaft 58 verbunden ist, aufweist. Der zweite elastische Abschnitt ist ein Federelement, wie eine Druck-Schraubenfeder oder ähnliches, das sich in der X-Richtung zwischen dem zweiten fixierten Abschnitt 60 und dem Verbindungsabschnitt 58 erstreckt, so dass es den Verbindungsschaft 50 und den ersten elastischen Abschnitt 62 umgibt, und er weist eine zweite elastische Kraft auf, die hin zu der X1-Richtung weg von der Antriebseinheit 18 wirkt. Das heißt, der zweite elastische Abschnitt 64 ist in einem gespannten Zustand in der X-Richtung zwischen dem zweiten fixierten Abschnitt 60 und dem Verbindungsabschnitt 58 eingefügt, wodurch die zweite elastische Kraft erzeugt wird, um den Verbindungsabschnitt 58 hin zur X1-Richtung zu drücken.
Auf diese Weise sind der erste elastische Abschnitt 62 und der zweite elastische Abschnitt 64 so angeordnet, dass die Richtung (X2-Richtung), in welche die erste elastische Kraft wirkt, und die Richtung (X1-Richtung), in welche die zweite elastische Kraft wirkt, wechselseitig voneinander unterschiedlich sind. Im Übrigen können bei der vorliegenden Ausführungsform der erste elastische Abschnitt 62 und der zweite elastische Abschnitt 64 beliebig angeordnet sein, sofern sie elastische Kräfte aufweisen, die in gegenseitige, zueinander unterschiedliche Richtungen entlang der X-Richtung wirken. Ferner dienen der erste Verbindungsabschnitt 58 und der erste fixierte Abschnitt 56 als Federsitze (Federführung) für den ersten elastischen Abschnitt 62. Des Weiteren dienen der Verbindungsabschnitt 58 und der zweite fixierte Abschnitt 60 als Federsitze (Federführung) für den zweiten elastischen Abschnitt 64.
Wie oben erwähnt, zeigt 1 einen Zustand des Servoventils 1, wenn das bewegliche Element 16 in der neutralen Position ist. In dieser neutralen Position wird der Verbindungsabschnitt durch die zweite elastische Kraft des zweiten elastischen Abschnitts 64 in Anlage gegen einen Stufenabschnitt 66 zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers 20b und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 20c des Öffnungsabschnitts 20 an der inneren peripheren Oberfläche des Ventilkörpers 12, gegen einen Endabschnitt der Hülse 28 an der Seite der X2-Richtung und gegen einen Endabschnitt des Schiebers 54 an der Seite der X2-Richtung gehalten. Allerdings wird die zweite elastische Kraft nicht auf die Hülse 28 und den Schieber 54 ausgeübt, da der Verbindungsabschnitt 58 gegen den Stufenabschnitt 66 anliegt und dadurch daran gehindert wird, sich in die X1-Richtung zu bewegen.
Außerdem wirkt in der neutralen Position die erste elastische Kraft des ersten elastischen Abschnitts 62 auf den ersten fixierten Abschnitt 56. Allerdings wird eine auf das bewegliche Element 16 aufgebrachte Last insgesamt null, wenn die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft eingestellt sind, sich gegenseitig auszugleichen. Entsprechend werden in der folgenden Beschreibung die Kräfte (die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft), die in der neutralen Position auf das elastische Element ausgeübt werden, auch als eine Vorlast bezeichnet.
Des Weiteren blockiert der Schieber 54 in der neutralen Position die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 24 und dem Öffnungsabschnitt 20 (die Verbindungen der Strömungsdurchgänge zwischen den Anschlüssen 24). Das heißt, das in 1 gezeigte Servoventil 10 hat die Funktion eines geschlossenen Zentrums. Ferner befindet sich der Magnetabschnitt zwischen den vorspringenden Abschnitten 40a, 40b. Das heißt, die Position des zweiten Jochs 36c, welche eine mittlere Position des Magnetabschnitts 36 in der X-Richtung darstellt, und eine mittlere Position der Spule 34 in der X-Richtung sind im Wesentlichen dieselbe Position.
[Betrieb des Servoventils 10]
Der Betrieb des wie oben aufgebauten Servoventils 10 wird mit Bezug auf die 2A bis 6 beschrieben. Im Übrigen wird der Betrieb nach Bedarf auch mit Bezug auf 1 beschrieben.
Hier wird eine Beschreibung für einen Fall vorgenommen, dass das bewegliche Element 16 aus der in 2A und 3A gezeigten neutralen Position, wie in 2B und 3B gezeigt, zu der X2-Richtung hin verschoben wird, und für einen Fall, dass das bewegliche Element 16, wie in 2C und 3C gezeigt, hin zur X1-Richtung bewegt wird. Im Übrigen sind 2A bis 2C schematische Darstellungen, die jeweils den Betrieb des in dem Öffnungsabschnitt 20 des Körpers 12 angeordneten, beweglichen Elements 16 zeigen. 3A bis 3C sind schematische Darstellungen, die jeweils den Betrieb des magnetischen Abschnitts 36 zeigen, der das bewegliche Element 16 ausbildet.
Zunächst wird in der in 2A und 3A gezeigten neutralen Position der Verbindungsabschnitt 58 durch die zweite elastische Kraft des zweiten elastischen Abschnitts 64 gegen den Stufenabschnitt 66 innerhalb des Ventilkörpers 12 gedrückt. Dadurch wird eine Bewegung des Verbindungsabschnitts 58 hin zur X1-Richtung verhindert, und die Position des zweiten elastischen Abschnitts 64 ist auf den Abschnitt großen Durchmessers 20b festgelegt. Auch wenn der Verbindungsabschnitt 58 an dem beweglichen Element 16 (der Schieber 54 in 1) anliegt, wird demzufolge die zweite elastische Kraft nicht auf das bewegliche Element 16 ausgeübt. Außerdem wird eine auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Vorlast insgesamt null, wenn die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft angepasst sind, um in der neutralen Position miteinander im Ausgleich zu sein.
Andererseits sind in der neutralen Position, wie schematisch in 3A gezeigt ist, das zweite Joch 36c des Magnetabschnitts 36 und die Spule 34 im Wesentlichen an derselben Position in der X-Richtung angeordnet. Dadurch sind der Magnetabschnitt 36, die Spule 34 und das erste Joch 32 bezüglich dieser Position im Wesentlichen symmetrisch angeordnet. Deshalb liegt der erste Permanentmagnet 36a dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a gegenüber, und der zweite Permanentmagnet 36b liegt dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b gegenüber.
Demzufolge wird, wie durch die schwarzen Pfeile in 3A angedeutet ist, durch den magnetischen Fluss des ersten Permanentmagneten 36a die magnetische Anziehungskraft von dem ersten Permanentmagneten 36a zu dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a erzeugt, und durch den magnetischen Fluss des zweiten Permanentmagneten 36b wird die magnetische Anziehungskraft von dem zweiten Permanentmagneten 36b zu dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b erzeugt.
Allerdings sind diese magnetischen Anziehungskräfte, wie zuvor bemerkt, miteinander im Ausgleich, weil der Magnetabschnitt 36, die Spule 34 und das erste Joch 32 symmetrisch angeordnet sind, und das bewegliche Element 16 einschließlich des magnetischen Abschnitts 36 bewegt sich nicht in der X-Richtung. Demzufolge ist das bewegliche Element, wie in 2A gezeigt, in einem Zustand positioniert, in dem der Verbindungsabschnitt 58 in Anlage gegen die Seite in X1-Richtung (der in 1 gezeigte Schieber 54) des beweglichen Elements 16 ist. Dadurch ist in der neutralen Position, wie in 1 gezeigt, der Schieber 54 in der Lage, die Verbindungen zwischen der Mehrzahl von Anschlüssen 24 und dem Öffnungsabschnitt 20 (die Verbindungen der Strömungsdurchgänge zwischen den Anschlüssen 24) zu blockieren.
Als nächstes wird eine Beschreibung für einen Fall vorgenommen, dass die Spule 34 von außen mit einem Eingangssignal versorgt und dadurch in einen erregten Zustand gebracht wird, wodurch das bewegliche Element 16, wie in 2B und 3B gezeigt, zur X2-Richtung hin verschoben wird.
In diesem Fall wird ein magnetischer Fluss um den Magnetabschnitt 36 herum erzeugt, weil beruhend auf dem Eingangssignal ein elektrischer Strom durch die Spule 34 fließt. Dieser magnetische Fluss bildet einen magnetischen Pfad aus, der durch das erste Joch 32, das zweite Joch 36c und ähnliches hindurchdringt, um dadurch den ersten vorspringenden Abschnitt 40a zu einem N-Pol und den zweiten vorspringenden Abschnitt 40b zu einem S-Pol zu magnetisieren. Folglich wird eine abstoßende Kraft zwischen dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a und dem ersten Permanentmagneten 36a erzeugt, während eine durch den schwarzen Pfeil angedeutete magnetische Anziehungskraft zwischen dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b und dem zweiten Permanentmagneten 36b erzeugt wird. Demzufolge wird aufgrund der magnetischen Anziehungskraft und der abstoßenden Kraft auf den Magnetabschnitt 36 (das zweite Joch 36c) eine durch den konturierten Pfeil angedeutete Schubkraft zur X2-Richtung hin erzeugt. Entsprechend ist das bewegliche Element 16, wie in 2B gezeigt, in der Lage, zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 58 zur X2-Richtung hin entgegen der zweiten elastischen Kraft des zweiten elastischen Abschnitts 64 hin zur X1-Richtung zu gleiten.
Andererseits verschwindet die magnetische Anziehungskraft durch die Erregung der Spule 34, wenn die Erregung der Spule 34 in einem Fall, dass das bewegliche Element 16 zur X2-Richtung hin bewegt ist, abgebrochen wird, und folglich wird die Schubkraft null. Demzufolge dient die zweite elastische Kraft als eine Rückstellkraft hin zur neutralen Position, wodurch das bewegliche Element 16 und der Verbindungsabschnitt 58 entlang der X1-Richtung zu der in 2A gezeigten neutralen Position zurückgeführt werden.
Als nächstes wird eine Beschreibung für einen Fall vorgenommen, dass die Spule 34 erregt wird, um das bewegliche Element 16, wie in 2C und 3c gezeigt, zur X1-Richtung hin zu verschieben.
Auch in diesem Fall wird ein magnetischer Fluss um den Magnetabschnitt 36 herum erzeugt, weil beruhend auf dem Eingangssignal ein elektrischer Strom durch die Spule 34 fließt. Der magnetische Fluss bildet einen magnetischen Pfad aus, der durch das erste Joch 32, das zweite Joch 36c und ähnliches hindurchdringt, um dadurch den ersten vorspringenden Abschnitt 40a zu einem S-Pol und den zweiten vorspringenden Abschnitt 40b zu einem N-Pol zu magnetisieren. Folglich wird eine durch den schwarzen Pfeil angedeutete magnetische Anziehungskraft zwischen dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a und dem ersten Permanentmagneten 36a erzeugt, während eine abstoßende Kraft zwischen dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b und dem zweiten Permanentmagneten 36b erzeugt wird. Demzufolge wird aufgrund der magnetischen Anziehungskraft und der abstoßenden Kraft auf den Magnetabschnitt 36 (das zweite Joch 36c) eine durch den konturierten Pfeil angedeutete Schubkraft zur X1-Richtung hin erzeugt. Entsprechend ist das bewegliche Element 16, wie in 2C gezeigt, in der Lage, zur X1-Richtung hin entgegen der ersten elastischen Kraft des ersten elastischen Abschnitts 62 hin zur X2-Richtung zu gleiten. Im Übrigen gleitet das bewegliche Element 16 allein zur X1-Richtung hin, da der Verbindungsabschnitt 58 gegen den Stufenabschnitt 66 anliegt.
Andererseits verschwindet die magnetische Anziehungskraft durch die Erregung der Spule 34, wenn die Erregung der Spule 34 in einem Fall, dass das bewegliche Element 16 zur X1-Richtung hin bewegt ist, abgebrochen wird, und folglich wird die Schubkraft null. Demzufolge dient die erste elastische Kraft als eine Rückstellkraft hin zur neutralen Position, wodurch das bewegliche Element 16 entlang der X2-Richtung zu der in 2A gezeigten neutralen Position zurückgeführt wird.
4 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position des beweglichen Elements 16 und der auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kraft zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert die Position des beweglichen Elements 16. In diesem Fall ist die in 1 und 2A gezeigte neutrale Position auf null gesetzt, und die Seite der X2-Richtung und die Seite der X1-Richtung relativ zu der neutralen Position (0) sind jeweils als positive Richtung und als negative Richtung definiert. Des Weiteren repräsentiert die vertikale Achse die auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft. In diesem Fall ist die auf das bewegliche Element 16 in der X2-Richtung ausgeübte Kraft als die Kraft in der positiven Richtung definiert, während die auf das bewegliche Element 16 in der X1-Richtung ausgeübte Kraft als die Kraft in der negativen Richtung definiert ist.
In dem in 3B und 3C gezeigten Fall wird die magnetische Anziehungskraft, die in 4 durch die gestrichelte Linie angegeben ist, auf den Magnetabschnitt 36 ausgeübt. In dem in 3B gezeigten Fall wird hier eine magnetische Anziehungskraft erzeugt, die bewirkt, dass das bewegliche Element 16 einschließlich des Magnetabschnitts 36 zur positiven Richtung (X1-Richtung) hin gleitet. Andererseits wird in dem in 3C gezeigten Fall eine magnetische Anziehungskraft erzeugt, die bewirkt, dass das bewegliche Element 16 hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) hin gleitet.
Wenn, wie in 3B gezeigt, der Magnetabschnitt 36 von der Position des Magnetabschnitts 36 in der neutralen Position zur X2-Richtung hin verschoben wird, wird außerdem die magnetische Anziehungskraft größer, wenn der zweite Permanentmagnet 36b näher an den zweiten vorspringenden Abschnitt 40b kommt. Andererseits, wenn, wie in 3C gezeigt, der Magnetabschnitt 36 von der Position des Magnetabschnitts 36 in der neutralen Position zur X1-Richtung hin verschoben wird, wird außerdem die magnetische Anziehungskraft größer, wenn der erste Permanentmagnet 36a näher an den ersten vorspringenden Abschnitt 40a kommt.
Deshalb wird, wie in 4 gezeigt, die magnetische Anziehungskraft größer als null hin zur positiven Richtung, wenn sich das bewegliche Element 16 von der neutralen Position (0) weiter hin zur positiven Richtung (X2-Richtung) bewegt. Andererseits wird die magnetische Anziehungskraft größer als null hin zur negativen Richtung, wenn sich das bewegliche Element 16 von der neutralen Position (0) weiter hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) bewegt. Folglich wird die magnetische Anziehungskraft zur positiven oder negativen Richtung hin im Verhältnis zu einer Größe der Abweichung von der neutralen Position linear größer.
Außerdem werden die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft, die in 2A bis 2C gezeigt sind, auf das bewegliche Element 16 ausgeübt. In 4 ist die elastische Kraft (Federkraft), welche von dem ersten elastischen Abschnitt 62 und dem zweiten elastischen Abschnitt 64 auf das bewegliche Element 16 wirkt, durch eine Strich-Punkt-Linie gezeigt.
In dem Fall von 2B wird die durch den schwarzen Pfeil in 2B angedeutete zweite elastische Kraft, die auf das bewegliche Element 16 hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) ausgeübt wird, größer, während das bewegliche Element 16 hin zur positiven Richtung (X2-Richtung) gleitet. Andererseits wird in dem Fall von 2C die durch den schwarzen Pfeil in 2C angedeutete erste elastische Kraft, die auf das bewegliche Element 16 hin zur positiven Richtung (X2-Richtung) ausgeübt wird, größer, während das bewegliche Element 16 hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) gleitet.
Im Übrigen drückt der erste elastische Abschnitt 62 in der in 2A gezeigten neutralen Position die Seite der X2-Richtung des beweglichen Elements 16 durch die erste elastische Kraft hin zur X2-Richtung, während der zweite elastische Abschnitt 64 die Seite der X1-Richtung des beweglichen Elements 16 durch die zweite elastische Kraft durch den Verbindungsabschnitt 58 hin zur X1-Richtung drückt. Demzufolge ist, wie in 4 gezeigt, das bewegliche Element 16 in der neutralen Position (0) in einen lastlosen Zustand gestellt, in welchem in Summe keine Last auf das bewegliche ausgeübt wird, weil eine Vorlast (die erste elastische Kraft) hin zu der positiven Richtung sich mit einer Vorlast (der zweiten elastischen Kraft) hin zu der negativen Richtung ausgleicht.
Während sich dann das bewegliche Element 16 von der neutralen Position (0) hin zur positiven Richtung (X2-Richtung) bewegt, wird die Federkraft durch die zweite elastische Kraft von der Vorlast hin zur negativen Richtung gesteigert. Andererseits wird, während sich das bewegliche Element 16 von der neutralen Position (0) hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) bewegt, die Federkraft durch die erste elastische Kraft von der Vorlast hin zur positiven Richtung gesteigert. Das heißt, die Federkraft steigt hin zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung im Verhältnis zu einer Größe der Abweichung von der neutralen Position.
Deshalb kann in dem Servoventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Rückstellkraft (die Kraft, um das Ventil zur neutralen Position zurückzuführen) durch Ausbalancieren der magnetischen Anziehungskraft mit der mechanischen Federkraft eingestellt werden. Im Einzelnen ist es bevorzugt, die Rückstellkraft durch Ausbalancieren der magnetischen Anziehungskraft mit der mechanischen Federkraft auf einen festen Wert unabhängig von der Position des beweglichen Elements 16 festzulegen, wie durch die durchgezogene Linie in 4 gezeigt ist. Dadurch ist es möglich, die Steuerbarkeit der Position des beweglichen Elements 16 zu verbessern.
5 zeigt einen Zusammenhang zwischen der an dem Magnetabschnitt 36 hervorgerufenen Schubkraft und der Position des Schiebers 54 (des beweglichen Elements 16). Im Übrigen repräsentiert die horizontale Achse die Position des Schiebers 54 und wie in 4f ist die X2-Richtung als die positive Richtung definiert, während die X1-Richtung als die negative Richtung definiert ist. Die vertikale Achse repräsentiert die an dem beweglichen Element 16 einschließlich des Magnetabschnitts 36 hervorgerufene Schubkraft und wie in 4 ist die X2-Richtung als die positive Richtung definiert, während die X1-Richtung als die negative Richtung definiert ist.
Da eine Vorlast hin zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung hin besteht, ist es wie oben für das Gleiten des beweglichen Elements 16 notwendig, eine Schubkraft zu erzeugen, welche die Vorlast übersteigt.
Zu diesem Zweck sind in dem Servoventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 und 3A bis 3C gezeigt, der erste vorspringende Abschnitt 40a und der zweite vorspringende Abschnitt 40b so angeordnet, dass sie dem ersten Permanentmagneten 36a beziehungsweise dem zweiten Permanentmagneten 36b zugewandt sind, und dadurch wird die magnetische Anziehungskraft stärker, während der erste Permanentmagnet 36a näher an den ersten vorspringenden Abschnitt 40a kommt oder wenn der zweite Permanentmagnet 36b näher an den zweiten vorspringenden Abschnitt 40b kommt.
Deshalb ist es möglich, wie durch die durchgezogene Linie in 5 gezeigt ist, einfach eine Schubkraft zu erzeugen, die in der Lage ist, das bewegliche Element 16 von der neutralen Position gegen die Vorlast hin zu der X1-Richtung oder der X2-Richtung zu verschieben. Im Übrigen hat die Kennlinie der in 5 gezeigten Schubkraft eine Charakteristik, dass sie bezüglich der neutralen Position (0) symmetrisch zu der Kennlinie der Federkraft ist, welche in 4 durch die Strich-Punkt-Linie angedeutet ist. Ferner ist in 5 die Kennlinie der Schubkraft in den Servoventilen des Dokuments 1 und des Dokuments 2 durch die gepunkteten Linien als Vergleichsbeispiel gezeigt.
6 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen einer magnetischen Flussdichte, die durch den magnetischen Sensor 48 (siehe 1) detektiert wird, und einer Position des beweglichen Elements 16 zeigt. Im Übrigen zeigt 6 als ein Beispiel einen Fall, dass das bewegliche Element 16 (der Magnetabschnitt 36) von der neutralen Position hin zur X1-Richtung gleitet.
Der magnetische Sensor 48 ist imstande, unabhängig von dem Vorhandensein oder dem Nichtvorhandensein der Erregung der Spule 34 die magnetische Flussdichte zu detektieren und ein der detektierten Flussdichte entsprechendes Detektionssignal nach außen auszugeben. In dem Servoventil 10 gibt es zwischen dem Magnetabschnitt 36 und dem magnetischen Sensor 48 keinen magnetischen Körper. Wenn der Zusammenhang zwischen der durch den magnetischen Sensor 48 detektieren magnetischen Flussdichte und der Position des beweglichen Elements 16 (des Magnetabschnitts 36) im Voraus gemessen wird, kann deshalb die Position des beweglichen Elements 16 einfach anhand der von dem magnetischen Sensor 48 detektierten magnetischen Flussdichte erfasst werden, wenn das bewegliche Element 16 durch die Erregung der Spule 34 tatsächlich in der X-Richtung relativ zu der neutralen Position verschoben wird, und daher ist es möglich, das der Spule 34 zugeführte Eingangssignal in Abhängigkeit von der Position des beweglichen Elements 16 zu steuern.
[Vergleich der vorliegenden Ausführungsform mit Dokumenten 3 bis 5]
Als nächstes wird mit Bezug auf 7A bis 13 die Charakteristik des Servoventils 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit den Charakteristiken der Servoventile in den Dokumenten 3 bis 5 verglichen. Hierbei werden die gleichen Komponenten wie jene in dem Servoventil 10 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
7A bis 8 zeigen einen Fall des Servoventils in Dokument 3.
7A bis 7C zeigen schematisch den Aufbau dieses Servoventils. 7A zeigt eine neutrale Position, 7B zeigt einen Fall, dass das bewegliche Element 16 hin zur X2-Richtung verschoben ist, und 7C zeigt einen Fall, dass das bewegliche Element hin zur X1-Richtung verschoben ist.
In Dokument 3 ist ein Ende des beweglichen Elements 16 an der Seite der X1-Richtung durch ein Federelement 70a mit einer fixierten Oberfläche 72a des Ventilkörpers oder ähnlichem an der Seite der X1-Richtung verbunden, während das andere Ende des beweglichen Elements 16 an der Seite der X2-Richtung durch ein Federelement 70b mit einer fixierten Oberfläche 72b an der Seite der X2-Richtung des Ventilkörpers 12 oder ähnlichem verbunden ist. In diesem Fall sind die Federelemente 70a, 70b, welche in einem zusammengepressten Zustand sind, zwischen dem beweglichen Element und den fixierten Oberflächen 72a, 72b vorgesehen. Wenn sich das bewegliche Element in der in 7A gezeigten neutralen Position befindet, üben die Federelemente 70a, 70b deshalb auf beide Seiten des beweglichen Elements 16 elastische Kräfte aus, die durch die schwarzen Pfeile angedeutet sind. Da diese elastischen Kräfte in gegenseitig entgegengesetzten Richtungen aufgebracht werden, sind die auf das bewegliche Element 16 aufgebrachten Kräfte ausbalanciert.
Während das bewegliche Element 16, wie in 7B gezeigt, von der neutralen Position hin zur X2-Position gleitet, verringert sich die von dem Federelement 70a auf das bewegliche Element 16 auf die Seite der X1-Richtung ausgeübte Kraft, während sich die von dem Federelement 70b auf das bewegliche Element 16 auf die Seite der X2-Richtung ausgeübte Kraft erhöht. Wenn das bewegliche Element 16, wie in 7C gezeigt, von der neutralen Position hin zur X1-Position gleitet, vergrößert sich außerdem die von dem Federelement 70a auf das bewegliche Element 16 auf die Seite der X1-Richtung ausgeübte Kraft, während sich die von dem Federelement 70b auf das bewegliche Element 16 auf die Seite der X2-Richtung ausgeübte Kraft verringert.
8 ist eine Kurve, die Veränderungen der von den zwei Federelementen 70a, 70b auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kräfte bezüglich der Position des beweglichen Elements 16 zeigt. In 8 repräsentiert die gestrichelte Linie die von dem Federelement 70a auf das beweglich Element 16 auf die Seite der X1-Richtung ausgeübte Kraft, die Strich-Punkt-Linie repräsentiert die von dem Federelement 70b auf das beweglich Element 16 auf die Seite der X2-Richtung ausgeübte Kraft und die durchgezogene Linie repräsentiert die gesamte auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft. Wie in 8 gezeigt ist, variiert die gesamte auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft linear bezüglich der Position des beweglichen Elements 16, wobei in der neutralen Position (0) keine Kraft auf das bewegliche Element 16 aufgebracht wird. Das heißt, die Kraft hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) steigt, wenn das bewegliche Element 16 hin zur X2-Richtung gleitet, während die Kraft hin zu positiven Richtung (X2-Richtung) steigt, wenn das bewegliche Element 16 hin zur X1-Richtung gleitet.
9A bis 11 zeigen einen Fall eines Servoventils in Dokument 4.
9A bis 9C zeigen schematisch den Aufbau dieses Servoventils. 9A zeigt die neutrale Position, 9B zeigt einen Fall, dass ein bewegliches Element 16 hin zur X2-Richtung verschoben ist, und 9C zeigt einen Fall, dass das bewegliche Element 16 hin zur X1-Richtung verschoben ist. Dokument 4 unterscheidet sich von dem Servoventil 10 (siehe 1 bis 6) gemäß der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass ein Federelement 74 in der X-Richtung zwischen einem Endabschnitt des beweglichen Elements 16 an der Seite der X1-Richtung (Schieber 54) und dessen anderem Endabschnitt an der Seite der X2-Richtung (Magnetabschnitt 36) angeordnet ist und dass die entgegengesetzten Enden des Federelements 74 an zwei jeweiligen Einspannabschnitten 76a, 76b befestigt sind. Im Übrigen sind die zwei Einspannabschnitte 76a, 76b in der X-Richtung beweglich.
In diesem Fall werden die als Federsitze dienenden zwei Einspannabschnitte 76a, 78b in der in 9A gezeigten neutralen Position durch die elastische Kraft des Federelements 74 an eine fixierte Fläche 78a des Ventilkörpers 12 oder ähnliches an der Seite der X1-Richtung beziehungsweise an eine fixierte Fläche 78b desselben an der Seite der X2-Richtung gedrückt. Dadurch werden Bewegungen der zwei Einspannabschnitte 76a, 76b in der X-Richtung unterbunden. Demzufolge wird in der X-Richtung keine Last auf das bewegliche Element 16 ausgeübt, auch wenn der eine Endabschnitt und der andere Endabschnitt des beweglichen Elements 16 gegen die beiden Einspannabschnitte 76a, 76b anliegen.
Wenn dann das bewegliche Element 16 von der neutralen Position hin zur X2-Richtung gleitet, erhöht sich die auf das bewegliche Element 16 hin zur negativen Richtung (X1-Richtung) ausgeübte elastische Kraft, wie durch den schwarzen Pfeil in 9B angedeutet ist. Andererseits erhöht sich, wenn das bewegliche Element 16 von der neutralen Position hin zur X1-Richtung gleitet, die auf das bewegliche Element 16 hin zur positiven Richtung (X2-Richtung) ausgeübte elastische Kraft, wie durch den schwarzen Pfeil in 9C angedeutet ist.
Aus diesem Grund sind in Dokument 4, wie in 11 gezeigt ist, die Vorlasten hin zur positiven Richtung und zur negativen Richtung an der neutralen Position (0) miteinander ausbalanciert, idealerweise wird eine auf das bewegliche Element 16 ausgeübte gesamte Last null. Andererseits erhöht sich die auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft hin zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung, während sich das bewegliche Element 16 weiter weg von der neutralen Position bewegt.
Wenn allerdings der Schieber 54 oder das bewegliche Element 16 verursacht durch räumliche Toleranzen oder ähnliches ein Spiel aufweisen oder locker sind, werden, wie in 10A und 10B gezeigt, in der neutralen Position Abstände W zwischen den Einspannabschnitten 76a, 76b und den fixierten Oberflächen 78a, 78b erzeugt, oder es werden Abstände W zwischen den Einspannabschnitten 76a, 76b und dem beweglichen Element 16 erzeugt. Dadurch ist das bewegliche Element 16 in der neutralen Position anfällig dafür, in der X-Richtung verschoben zu werden. Demzufolge ist die tatsächliche Kennlinie der auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kraft durch die Abstände W beeinträchtigt und wird, wie in 11 durch die durchgezogene Linie gezeigt, eine K, in welcher die Vorlasten an von der neutralen Position abweichenden Positionen erzeugt werden. Folglich ist es in dem Servoventil aus Dokument 4 unmöglich, die Position des beweglichen Elements 16 präzise zu steuern.
12 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position eines beweglichen Elements 16 und der auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kraft in einem Servoventil in Dokuments 5 zeigt.
In diesem Servoventil wird die magnetische Kraft eines Permanentmagneten als eine Rückstellkraft für das bewegliche Element 16 (Schieber 54) genutzt. Dadurch hat, wie in 12 gezeigt, die auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft eine lineare Kennlinie, wobei sich die Kraft hin zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung erhöht, während sich das bewegliche Element 16 weiter weg von der neutralen Position bewegt. Weil die Kraft einer magnetischen Feder um die neutrale Position herum schwach wird, ist das bewegliche Element 16 daher anfällig dafür, durch einen Stoß oder Vibrationen von außen verschoben zu werden.
13 ist eine Kurve, die bezüglich einer auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kraft (Rückstellkraft hin zur neutralen Position) die in 4 gezeigten Ergebnisse der vorliegenden Ausführungsform (durchgezogene Linie) zusammen mit den in 8, 11 und 12 gezeigten Ergebnissen der Dokumente 3 bis 5 zeigt (Dokument 3: Strich-Punkt-Linie, Dokument 4: gestrichelte Linie, und Dokument 5: 2-Punkte-Strich-Linie). Wie in 13 gezeigt ist, wird in den Dokumenten 3 bis 5 das bewegliche Element 16 verschoben, wenn in der Nähe der neutralen Position ein Stoß oder eine Vibration von außen auf des Servoventil aufgebracht werden, oder das bewegliche Element 16 kann wegen eines Spiels des beweglichen Elements 16 nicht präzise gesteuert werden.
Im Gegensatz dazu wird die auf das bewegliche Element 16 ausgeübte Kraft bei der vorliegenden Ausführungsform auf einem festgelegten Wert gehalten, auch wenn die Position des beweglichen Elements 16 hin zu der positiven Richtung oder der negativen Richtung geändert wird. Dadurch kann die Position des beweglichen Elements 16 im Vergleich zu den Fällen der Dokumente 3 bis 5 präzise gesteuert werden.
[Modifikationen der vorliegenden Ausführungsform]
Als nächstes werden Modifikationen des Servoventils 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind bei dem Servoventil 10 mit geschlossenem Zentrum, das beschrieben worden ist, wie in 1 gezeigt, die Verbindungen der Strömungsdurchgänge zwischen den Anschlüssen 24 in der neutralen Position blockiert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannte Beschreibung beschränkt und kann ein Servoventil mit Auslasszentrum sein, bei dem die Ausgangsanschlüsse in der neutralen Position mit Auslassanschlüssen in Verbindung stehen, oder ein Servoventil mit Druckzentrum, bei dem die Ausgangsanschlüsse in der neutralen Position mit einem Zufuhranschluss in Verbindung stehen.
Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Beschreibung bezüglich des Servoventils 10 gegeben worden, welches, wie in 1 gezeigt, den beweglichen Abschnitt (Magnetabschnitt 36) vom Typ mit beweglichem Magneten aufweist. Das Servoventil 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorgenannte Beschreibung begrenzt und kann ein Servoventil sein, das einen in 14A bis 14C gezeigten beweglichen Abschnitt 80 vom Typ mit beweglicher Spule aufweist, oder ein Servoventil, das einen in 15A bis 15C gezeigten beweglichen Abschnitt 82 vom Typ mit beweglichem Eisenkern aufweist. Im Übrigen zeigen die 14A bis 15C schematisch den Aufbau entsprechender Antriebseinheiten 18.
In dem Fall von 14A bis 14C weist die Antriebseinheit 18 des Servoventils 10 (siehe 1) ein rohrförmiges Joch 84 auf, das mit dem Endabschnitt des Ventilkörpers 12 an der Seite der X2-Richtung verbunden ist, zwei Permanentmagneten 86a, 86b, die an jeweilig gegenüberliegenden Enden des Jochs 84 in der X-Richtung vorgesehen sind um nach innen vorzuspringen, und einen beweglichen Abschnitt 80, der in der X-Richtung innerhalb des Jochs 84 vorgesehen ist und einen Abschnitt des beweglichen Elements 16 ausbildet. Der bewegliche Abschnitt 80 weist einen Eisenkern 88, der im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 innerhalb des Jochs 84 angeordnet ist, so dass er dem Joch 84 gegenüberliegt, und eine Spule 90 auf, die um den Eisenkern 88 herumgewickelt ist. In diesem Fall ist ein vorspringender Abschnitt 88a, der zu dem Joch 84 hin vorspringt, an einem mittleren Abschnitt des Eisenkerns 88 ausgebildet, und die Spule 90 ist an dem Eisenkern 88 angeordnet, indem sie um den vorspringenden Abschnitt 88a herumgewickelt ist.
14A zeigt die Positionierung der Antriebseinheit in der neutralen Position. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die mittlere Position des vorspringenden Abschnitts 88a des Eisenkerns 88 in der X-Richtung im Wesentlichen in Übereinstimmung mit einer mittleren Position zwischen den zwei Permanentmagneten 86a, 86b ist. Außerdem ist es wünschenswert, dass das Joch 84 so angeordnet ist, dass es den beweglichen Abschnitt 80 innerhalb eines Bewegungsbereichs des beweglichen Abschnitts 80 überdeckt.
Hier wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, dass das bewegliche Element 16 (siehe 1) einschließlich des beweglichen Abschnitts 80 zur X1-Richtung hin verschoben wird. In einem Fall, bei dem die zwei Permanentmagnete 86a, 86b wie in 14A magnetisiert sind, bildet der magnetische Fluss aus dem Permanentmagnet 86a einen magnetischen Pfad aus, der durch das Joch 84, den vorspringenden Abschnitt 88a und ähnliches hindurchdringt. Deshalb wird durch den magnetischen Fluss an dem beweglichen Abschnitt 80 eine durch den schwarzen Pfeil in 14B angedeutete magnetische Anziehungskraft erzeugt. Demzufolge bewirkt die magnetische Anziehungskraft eine durch den konturierten Pfeil angedeutete, zu erzeugende Schubkraft hin zur X1-Richtung, wodurch das bewegliche Element 16 gegen die erste elastische Kraft des ersten elastischen Abschnitts hin zur X2-Richtung (siehe 2C) zu der X1-Richtung hin verschoben wird.
Wie außerdem in 14C gezeigt ist, bildet, wenn der magnetische Fluss um den beweglichen Abschnitt 80 herum durch Erregung der Spule 90 erzeugt wird, der magnetische Fluss einen magnetischen Pfad aus, der durch den Eisenkern 88 einschließlich des vorspringenden Abschnitts 88a und ähnliches hindurchdringt, und dadurch wird der vorspringende Abschnitt 88 zu einem S-Pol magnetisiert. Deswegen erhöht sich die auf den beweglichen Abschnitt 80 ausgeübte magnetische Anziehungskraft weiter, und die Schubkraft hin zur X1-Richtung erhöht sich entsprechend. Folglich wird das bewegliche Element 16 mühelos hin zur X1-Richtung verschoben (siehe 2C).
Wenn andererseits in einem Fall, dass das bewegliche Element 16 hin zur X1-Richtung bewegt ist, die Erregung der Spule 90 unterbrochen wird, dann verringert sich die magnetische Anziehungskraft. Somit dient die erste elastische Kraft als eine Rückstellkraft hin zu der neutralen Position, und daher kann das bewegliche Element 16 entlang der X2-Richtung zu der in 2A gezeigten neutralen Position zurückgeführt werden.
Ferner weist die Antriebseinheit 18 des Servoventils 10 in dem Fall der 15A bis 15C ein rohrförmiges Joch 92 auf, das mit dem Endabschnitt des Ventilkörpers 12 (siehe 1) hin zur X2-Richtung verbunden ist, einen Permanentmagneten 94, der an einem mittleren Abschnitt des Jochs 92 in der X-Richtung vorgesehen ist, eine Spule 96, die in der X-Richtung innerhalb des Jochs 92 vorgesehen ist, so dass sie dem Permanentmagneten 94 gegenüberliegt, und einen Eisenkern 98 (ein beweglicher Abschnitt 82 des Typs mit beweglichem Eisenkern), der in der X-Richtung innerhalb des Jochs 92 vorgesehen ist, so dass er sich durch die Spule 96 hindurch erstreckt und einen Abschnitt des beweglichen Elements 16 ausbildet. In diesem Fall ist die Spule 96 im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 angeordnet. Ferner ist der Eisenkern 98 im Wesentlichen koaxial mit der Mittelachse 14 angeordnet, so dass er einen Hohlraumabschnitt in der Mitte der Spule 96 durchdringt.
15A zeigt die Positionierung der Antriebseinheit 18 in der neutralen Position. in diesem Fall ist es wünschenswert, dass die mittlere Position des Permanentmagneten 94 (die mittlere Position des Jochs 92), die Position der Spule 96 und die mittlere Position des Eisenkerns 98 in der X-Richtung im Wesentlichen miteinander in Übereinstimmung sind.
Hier wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, dass das bewegliche Element 16 (siehe 1) einschließlich des Eisenkerns 98 zur X1 -Richtung hin bewegt wird. Wenn der Permanentmagnet 94 wie in 15A gezeigt magnetisiert ist, bildet der magnetische Fluss aus dem Permanentmagneten 94 einen magnetischen Pfad aus, der durch den vorspringenden Abschnitt 92a (das Joch 92), den Eisenkern 98 und ähnliches hindurchdringt. Dadurch wir eine durch den schwarzen Pfeil in 15B angedeutete magnetische Anziehungskraft, die von dem magnetischen Fluss herrührt, an dem Eisenkern 98 erzeugt. Demzufolge bewirkt die magnetische Anziehungskraft eine durch den konturierten Pfeil angedeutete, zu erzeugende Schubkraft hin zur X1-Richtung, wodurch das bewegliche Element 16 gegen die erste elastische Kraft des ersten elastischen Abschnitts 62 hin zur X2-Richtung (siehe 2C) zu der X1-Richtung hin verschoben wird.
Wie außerdem in 15C gezeigt ist, bildet, wenn der magnetische Fluss um den Eisenkern 98 herum durch Erregung der Spule 96 erzeugt wird, der magnetische Fluss einen magnetischen Pfad aus, der durch den Eisenkern 98, das Joch 92 einschließlich des vorspringenden Abschnitts 92a und ähnliches hindurchdringt, und dadurch werden die vorspringenden Abschnitt 92a, 92b und die beiden Enden des Eisenkerns 98 zu einem N-Pol beziehungsweise S-Pol magnetisiert. Deswegen erhöht sich die auf den Eisenkern 98 ausgeübte magnetische Anziehungskraft weiter, und die Schubkraft hin zur X1-Richtung erhöht sich entsprechend. Folglich wird das bewegliche Element 16 mühelos hin zur X1-Richtung verschoben (siehe 2C).
Wenn andererseits in einem Fall, dass das bewegliche Element 16 hin zur X1-Richtung bewegt ist, die Erregung der Spule 96 unterbrochen wird, dann verringert sich die magnetische Anziehungskraft. Somit dient die erste elastische Kraft als eine Rückstellkraft hin zu der neutralen Position, und daher kann das bewegliche Element 16 entlang der X2-Richtung zu der in 2A gezeigten neutralen Position zurückgeführt werden.
Außerdem ist es möglich, das Servoventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in eine Modifikation umzugestalten, wie sie in 16 gezeigt ist. Diese Modifikation unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Aufbau dadurch, dass ein Ende eines ersten elastischen Abschnitts 62 an einem Endabschnitt des Schiebers 54 an der Seite der X1-Richtung befestigt ist, während das andere Ende des ersten elastischen Abschnitts 62 an der Endabdeckung 22 befestigt ist, und darin, dass der erste fixierte Abschnitt 56 weggelassen ist. Somit ist der zweite elastische Abschnitt 64 nur mit dem Verbindungsabschnitt 58 verbunden. Auch in diesem Fall drückt der erste elastische Abschnitt 62 das bewegliche Element 16 einschließlich des Schiebers 54 hin zur X2-Richtung. Daher ist die Modifikation imstande, den gleichen Betrieb wie den des in 1 gezeigten Aufbaus durchzuführen.
17 ist eine Kurve, die einen Zusammenhang zwischen der Position des beweglichen Elements 16 und der auf das bewegliche Element 16 ausgeübten Kraft bei der in 16 gezeigten Modifikation zeigt. In diesem Fall ist eine resultierende Kraft der ersten elastischen Kraft und der zweiten elastischen Kraft eine Federkraft, und eine resultierende Kraft der Federkraft und der magnetischen Anziehungskraft ist eine Rückstellkraft. Wie zuvor erwähnt, führt die in 16 gezeigte Modifikation den gleichen Betrieb durch wie der in 1 gezeigte Aufbau. Aus diesem Grunde ist die Rückstellkraft in 17 auch die gleiche wie die in 4 gezeigte. Entsprechend ist es auch in der in 16 gezeigten Modifikation möglich, die Steuerbarkeit der Position des beweglichen Elements 16 zu verbessern.
[Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform]
Wie oben beschrieben, weisen bei dem Servoventil 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste elastische Abschnitt 26 und der zweite elastische Abschnitt 64 die elastischen Kräfte (die erste elastische Kraft und die zweite elastische Kraft) auf, die in zueinander unterschiedlichen Richtungen entlang der X-Richtung aufgebracht werden.
Somit wird der Verbindungsabschnitt in der neutralen Position des beweglichen Elements 16 gegen einen Abschnitt des Ventilkörpers 12, welcher der Antriebseinheit 18 zugewandt ist (das ist der Stufenabschnitt 66 an der Seite der X1-Richtung in dem Abschnitt großen Durchmessers 20b), und gegen einen Abschnitt des beweglichen Elements 16 gedrückt, welcher der Antriebseinheit 18 zugewandt ist (das ist der Schieber 54 an der Seite der X1-Richtung in dem Abschnitt großen Durchmessers 20b). Weil der Verbindungsabschnitt 58 davon zurückgehalten wird, sich zur X1-Richtung hin zu bewegen, ist die Position des zweiten elastischen Abschnitts 64 auf das Innere (der Abschnitt großen Durchmessers 20b des Öffnungsabschnitts 20) des Ventilkörpers 12 beschränkt. Demzufolge wird die zweite elastische Kraft nicht auf das bewegliche Element 16 ausgeübt, und dadurch ist das bewegliche Element 16 an der neutralen Position positioniert, bei der das bewegliche Element 16 gegen den Verbindungsabschnitt 58 anliegt.
Wenn dann das bewegliche Element 16 durch Antrieb der Antriebseinheit 18 hin zu Seite der Antriebseinheit 18 (hin zur X2-Richtung) verschoben wird, wird das bewegliche Element 16 zusammen mit dem Verbindungsabschnitt 18 gegen die zweite elastische Kraft hin zu der X2-Richtung verschoben. Wenn der Antrieb der Antriebseinheit 18 gestoppt ist, dient die zweite elastische Kraft in diesem Fall als eine Rückstellkraft, wodurch der Verbindungsabschnitt 58 und das bewegliche Element 16 entlang der X1-Richtung zu der neutralen Position zurückgeführt werden.
Wenn andererseits das bewegliche Element durch Antrieb der Antriebseinheit 18 in eine Richtung weg von der Antriebseinheit (hin zur X1-Richtung) verschoben wird, wird das bewegliche Element 16 gegen die erste elastische Kraft hin zu der X1-Richtung verschoben, wobei der Verbindungsabschnitt 58 gegen den Stufenabschnitt 66 anliegt. Wenn der Antrieb der Antriebseinheit 18 gestoppt ist, dient die erste elastische Kraft in diesem Fall als eine Rückstellkraft, wodurch das bewegliche Element 16 entlang der X2-Richtung zu der neutralen Position zurückgeführt wird.
Entsprechend ist es bei der vorliegenden Ausführungsform sowohl für den Fall, dass sich das bewegliche Element 16 hin zur X2-Richtung bewegt, und für den Fall, dass sich das bewegliche Element 16 hin zur X1-Richtung bewegt, möglich, die Positionssteuerung (die Steuerung der Öffnung der Mehrzahl von Anschlüssen 24) des beweglichen Elements 16 bezüglich der neutralen Position stabil durchzuführen. Demzufolge ist es möglich, ein Servoventil 10 zu schaffen, dass eine zufriedenstellende Funktion als geschlossenes Zentrum, Auslasszentrum oder Druckzentrum hat.
Wie bei dem in 1 gezeigten Aufbau ist in diesem Fall ein Ende des ersten elastischen Abschnitts 62 an dem ersten fixierten Abschnitt 56 an der Seite der Antriebseinheit 18 des beweglichen Elements 16 befestigt, ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts 64 ist an dem zweiten fixierten Abschnitt 60 an der Seite der Antriebseinheit 18 des Ventilkörpers 12 befestigt, und das andere Ende des ersten elastischen Abschnitts 62 und das andere Ende des zweiten elastischen Abschnitts 64 sind mit dem Verbindungsabschnitt 58 verbunden. So ist es mit einem einfachen Aufbau möglich, die Steuerbarkeit der Positionierung des beweglichen Elements 16 bezüglich der neutralen Position zu verbessern.
Außerdem weist in dem Servoventil 10 die Antriebseinheit 18 einen beweglichen Abschnitt des Typs mit beweglichem Magneten (der in 1 und 3A bis 3C gezeigte Magnetabschnitt 36) auf, einen beweglichen Abschnitt 80 des Typs mit beweglicher Spule (siehe 14A bis 14C) oder einen beweglichen Abschnitt 82 (der Eisenkern 98) des Typs mit beweglichem Eisenkern auf (siehe 15A bis 15C). Daher ist es möglich, das bewegliche Element 16 mühelos in der X-Richtung zu verschieben. So ist es in allen Fällen des Typs mit beweglichem Magneten, des Typs mit beweglicher Spule und des Typs mit beweglichem Eisenkern möglich, die Steuerbarkeit der Positionierung des beweglichen Elements 16 zu verbessern.
Außerdem ist es bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Rückstellkraft für die Rückführung des beweglichen Elements 16 in die neutrale Position einzustellen, indem die von der Antriebseinheit 18 auf das bewegliche Element 16 ausgeübte magnetische Anziehungskraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ins Gleichgewicht gebracht wird. Damit ist es möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements 16 zu verbessern. Insbesondere wenn die magnetische Anziehungskraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ausgeglichen ist, um dadurch die Rückstellkraft einzustellen, so dass die Rückstellkraft unabhängig von der Position des beweglichen Elements 16 in der X-Richtung einen festen Wert hat, ist es möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements 16 weiter zu verbessern.
Hierbei wird, wenn das Servoventil 10 den Magnetabschnitt 36 aufweist, durch Erregung der Spule 34 der magnetische Fluss um den Magnetabschnitt 36 herum erzeugt, und die magnetische Anziehungskraft, die von dem magnetischen Fluss herrührt, wird auf den Magnetabschnitt 36 aufgebracht. Demzufolge ist es möglich, das bewegliche Element 16 einschließlich des Magnetabschnitts 36 in der X-Richtung gegen den ersten elastischen Abschnitt 62 oder den zweiten elastischen Abschnitt 64 zu verschieben. Das heißt, die Antriebseinheit 18 wirkt als ein Linearmotor zur Verschiebung des Magnetabschnitts 36 in der X-Richtung. Weil es möglich ist, die Positionierung des beweglichen Elements 16 einfach zu steuern, ist es mithin möglich, das Ansprechverhalten des Servoventils 10 bezüglich eines der Spule 34 von außen zugeführten Eingangssignals zu verbessern.
Weil der erste vorspringende Abschnitt 40a oder der zweite vorspringende Abschnitt 40b einen Abschnitt des magnetischen Pfads des magnetischen Flusses bilden, wenn die Spule 34 erregt ist, wird ferner der Magnetabschnitt 36 in der X-Richtung verschoben, und die magnetische Anziehungskraft wird größer, während der Magnetabschnitt 36 näher an den ersten vorspringenden Abschnitt 40a oder den zweiten vorspringenden Abschnitt 40b kommt. Außerdem ist es möglich, die Rückstellkraft für die Zurückführung des beweglichen Elements 16 in die neutrale Position unabhängig von der Position des beweglichen Elements 16 konstant zu halten, indem die magnetische Anziehungskraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft, wie in 4 und 13 gezeigt ist, ins Gleichgewicht gebracht wird. Entsprechend ist es möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils 10 (die Positionssteuerung des beweglichen Elements 16, das Ansprechverhalten des Servoventils 10) zu verbessern.
Wenn in diesem Fall die Spule 34 zwischen dem ersten vorspringenden Abschnitt 40a und dem zweiten vorspringenden Abschnitt 40b vorgesehen ist und wenn die Position des Magnetabschnitts 36 in der X-Richtung und die Position der Spule 34 in der X-Richtung festgelegt werden, um im Wesentlichen die gleichen zu sein, wenn das bewegliche Element 16 in der neutralen Position ist, dann ist es möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils 10 weiter zu verbessern.
Wenn das erste Joch 32 mit dem Ventilköper 12 verbunden ist, so dass es den Magnetabschnitt 36 innerhalb des Bewegungsbereichs überdeckt, innerhalb dessen der Magnetabschnitt 36 in der X-Richtung durch Gleiten des beweglichen Elements 16 bewegt wird, ist es ferner möglich, die Steuerbarkeit des Servoventils 10 weiter zu verbessern.
Des Weiteren ist der Magnetabschnitt 36 zusammengesetzt aus dem ersten Permanentmagneten 36a und dem zweiten Permanentmagneten 36b, die in der X-Richtung angeordnet sind und in der X-Richtung magnetisiert sind, und dem zweiten Joch 36c, das zwischen dem ersten Permanentmagneten 36a und dem zweiten Permanentmagneten 36b eingefügt ist. Zu dem Zeitpunkt der Erregung der Spule 34 dringt somit der um den Magnetabschnitt 36 erzeugte magnetische Fluss durch das zweite Joch 36c hindurch, und demzufolge wird eine große Schubkraft an dem Magnetabschnitt 36 in der X-Richtung erzeugt, die von der magnetischen Anziehungskraft herrührt. Deswegen ist es möglich, das bewegliche Element 16 in der X-Richtung mühelos gegen die erste elastische Kraft oder die zweite elastische Kraft zu verschieben.
Wenn in diesem Fall der erste Permanentmagnet 36a und der zweite Permanentmagnet in zueinander unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen magnetisiert sind, ist es möglich, dass bewegliche Element 16 mühelos hin zu der X1-Richtung oder der X2-Richtung zu verschieben.
Weil das Servoventil 10 ferner mit einem magnetischen Sensor 48 versehen ist, der in der X-Richtung benachbart zu dem Magnetabschnitt angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, den magnetischen Fluss von dem Magnetabschnitt 36 zu detektieren, ist es möglich, die Position des beweglichen Elements 16 bezüglich der neutralen Position einfach anhand von Änderungen in dem durch den magnetischen Sensor 48 detektierten magnetischen Fluss zu erfassen.
Weil das Servoventil 10, das den beweglichen Abschnitt 80 vom Typ mit beweglicher Spule oder den beweglichen Abschnitt 82 (der Eisenkern 98) vom Typ mit beweglichem Eisenkern aufweist, wie in dem Fall des Servoventils 10, das den vorgennannten beweglichen Abschnitt (den Magnetabschnitt 36) vom Typ mit beweglichem Magnet aufweist, ferner auch in der Lage ist, das bewegliche Element 16 in der X-Richtung durch die magnetische Anziehungskraft zu verschieben, ist es möglich, die Positionssteuerung des beweglichen Elements 16 einfach durchzuführen. Auch in diesem Fall ist es möglich, das Ansprechverhalten des Servoventils 10 zu verbessern.
Wie in der in 16 gezeigten Modifikation ist es ferner auch in dem Fall, dass ein Ende des ersten elastischen Abschnitts 62 an dem Schieber 54 des beweglichen Elements 16 befestigt ist und dessen anderes an der Endabdeckung 22 befestigt ist, während ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts 64 an dem zweiten fixierten Abschnitt 60 befestigt ist und dessen anderes Ende an dem Verbindungsabschnitt 58 befestigt ist, ähnlich zu dem in 1 gezeigten Aufbau, möglich, mit einem einfachen Aufbau die Steuerbarkeit der Positionierung des beweglichen Elements 16 bezüglich der neutralen Position zu verbessern.
Wenn der erste elastische Abschnitt 62 und der zweite elastische Abschnitt 64 Federelemente sind, ist es außerdem möglich, reduzierte Kosten des Servoventils 10 zu erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2859459 [0002]
JP 4099749 [0002]
JP 62089584 [0002]
JP 2006207796 [0002]
CN 101737525 [0002]

Claims

Servoventil (10), aufweisend einen rohrförmigen Körper (12), aufweisend eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Anschlüssen (24); ein in dem Körper (12) in einer axialen Richtung (X) des Körpers (12) angeordnetes bewegliches Element (16); und eine Antriebseinheit (18), die mit dem Körper (12) in der axialen Richtung (X) verbunden ist und dazu ausgestaltet ist, das bewegliche Element (16) in der axialen Richtung (X) zu verschieben, um dadurch Verbindungen von Strömungsdurchgängen zwischen den Anschlüssen (24) zu schalten; wobei das Servoventil (10) ferner aufweist: einen ersten elastischen Abschnitt (62), der sich in der axialen Richtung (X) innerhalb des Körpers (12) erstreckt und eine erste elastische Kraft aufweist, um das bewegliche Element (16) in der axialen Richtung (X) hin zu einer Seite der Antriebseinheit (18) zu drücken; einen zweiten elastischen Abschnitt (64), der sich in der axialen Richtung (X) innerhalb des Körpers (12) erstreckt und eine zweite elastische Kraft aufweist, um das bewegliche Element (16) entlang der axialen Richtung (X) in eine Richtung weg von der Antriebseinheit (18) zu drücken; und einen Verbindungsabschnitt (58), der wenigstens mit dem zweiten elastischen Abschnitt (64) innerhalb des Körpers (12) verbunden ist, wobei der Verbindungsabschnitt (58) in einer neutralen Position des beweglichen Elements (16), bei welcher ein Antrieb der Antriebseinheit (18) gestoppt ist, gegen einen Abschnitt des Körpers (12), welcher der Antriebseinheit (18) zugewandt ist, und gegen einen Abschnitt des beweglichen Elements (16), welcher der Antriebseinheit (18) zugewandt ist, anliegt.
Servoventil (10) nach Anspruch 1, wobei: ein Ende des ersten elastischen Abschnitts (62) an der Seite der Antriebseinheit (18) des beweglichen Elements (16) befestigt ist; ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts (64) an der Seite der Antriebseinheit (18) des Körpers (12) befestigt ist; und ein anderes Ende des ersten elastischen Abschnitts (62) und ein anderes Ende des zweiten elastischen Abschnitts (64) mit dem Verbindungsabschnitt (58) verbunden sind.
Servoventil (10) nach Anspruch 2, wobei: die Antriebseinheit einen rohrförmigen Körper (32, 84, 92) aufweist, der einen magnetischen Körper aufweist und in der axialen Richtung (X) mit dem Körper (12) verbunden ist, und einen beweglichen Abschnitt (36, 80, 82), der innerhalb des rohrförmigen Körpers (32, 84, 92) vorgesehen ist und einen Abschnitt des beweglichen Elements (16) bildet, wobei der bewegliche Abschnitt (36, 80, 82) einen beweglichen Magneten, eine bewegliche Spule oder einen beweglichen Eisenkern umfasst; und durch Bewegen des beweglichen Abschnitts (36, 80, 82) in der axialen Richtung (X) das bewegliche Element (16) einschließlich des beweglichen Abschnitts (36, 80, 82) in der axialen Richtung (X) verschoben wird.
Servoventil nach Anspruch 3, wobei: die Antriebseinheit (18) ein mit dem Körper (12) in der X-Richtung verbundenes erstes Joch aufweist, welches als der rohrförmige Körper (32) dient, eine Spule (34), die um das erste Joch (32) herumgewickelt ist, und einen Magnetabschnitt, welcher als der bewegliche Abschnitt (36) dient und der innerhalb des ersten Jochs (32) vorgesehen ist, so dass er der Spule (34) gegenüberliegt; und eine durch Erregung der Spule (34) auf den Magnetabschnitt (36) ausgeübte magnetische Anziehungskraft bewirkt, dass das bewegliche Element (16) in der axialen Richtung (X) gleitet.
Servoventil (10) nach Anspruch 4, wobei: vorspringende Abschnitte (40a, 40b), die ins Innere des ersten Jochs (32) vorspringen, jeweils an einer Endseite und einer anderen Endseite des ersten Jochs (32) in der axialen Richtung (X) vorgesehen sind; und der Magnetabschnitt (36) in der neutralen Position, bei welcher die Erregung der Spule (34) gestoppt ist, zwischen den zwei vorspringenden Abschnitten (40a, 40b) angeordnet ist.
Servoventil nach Anspruch 5, wobei: die Spule (34) zwischen den beiden vorspringenden Abschnitten (40a, 40b) innerhalb des ersten Jochs (32) vorgesehen ist; und der Magnetabschnitt (36) und die Spule (34) im Wesentlichen an derselben Position in der axialen Richtung (X) angeordnet sind, wenn das bewegliche Element (16) in der neutralen Position ist.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei: das erste Joch (32) mit dem Körper (12) verbunden ist, so dass es den Magnetabschnitt (36) innerhalb eines Bewegungsbereichs, innerhalb dessen der Magnetabschnitt (36) in der axialen Richtung (X) durch Gleiten des beweglichen Elements (16) bewegt wird, überdeckt.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei: das erste Joch (32) zwei Joche (32a, 32b) aufweist, die so angeordnet sind, dass die Spule (34) in der axialen Richtung (X) zwischen den beiden Jochen (32a, 32b) eingefügt ist.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Magnetabschnitt (36) aufweist: zwei Permanentmagnete (36a, 36b), die in der axialen Richtung (X) angeordnet sind und in der axialen Richtung (X) magnetisiert sind; und ein zweites Joch (36c), das zwischen den zwei Permanentmagneten (36a, 36b) eingefügt ist.
Servoventil (10) nach Anspruch 9, wobei: die zwei Permanentmagnete (36a, 36b) in wechselseitig unterschiedlichen Richtungen magnetisiert sind.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei: eine Hülse (28) innerhalb des Körpers (12) angeordnet ist, die mit Öffnungen (26) versehen ist, die in Verbindung mit den jeweiligen Anschlüssen (24) stehen; das bewegliche Element (16) den Magnetabschnitt (36), einen Schieber (54), der innerhalb der Hülse (28) in der axialen Richtung (X) angeordnet ist, einen Schaft (50), der den Magnetabschnitt (36) und den Schieber (54) in der axialen Richtung (X) verbindet, und einen ringförmigen ersten fixierten Abschnitt (56), der an dem Schaft (50) an der Seite des Magnetabschnitts (36) angeordnet ist und an welchem ein Ende des ersten elastischen Abschnitts (62) befestigt ist, umfasst; ein ringförmiger zweiter fixierter Abschnitt (60) innerhalb des Körpers (12) und an der Seite des ersten Jochs (32) vorgesehen ist, wobei der zweite fixierte Abschnitt (60) an dem Körper (12) und an dem ersten Joch (32) befestigt ist, wobei der Schaft (50) und der erste fixierte Abschnitt (56) durch den zweiten fixierten Abschnitt (60) hindurchdringt, und wobei ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts (64) an dem zweiten fixierten Abschnitt (60) befestigt ist; der Verbindungsabschnitt (58) ein ringförmiges Element ist, das derart ausgestaltet ist, dass es innerhalb des Körpers (12) gegen den Schieber (54) und einen Abschnitt des Körpers (12) anliegt, der auf der Seite des Schiebers (54) gelegen ist, wobei der Schaft (50) durch den Verbindungsabschnitt (58) hindurchdringt; der erste elastische Abschnitt (62) zwischen dem Verbindungsabschnitt (58) und dem ersten fixierten Abschnitt (56) innerhalb des Körpers (12) eingefügt ist; und der zweite elastische Abschnitt (64) zwischen dem Verbindungsabschnitt (58) und dem zweiten fixierten Abschnitt (60) innerhalb des Körpers (12) eingefügt ist.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, ferner aufweisend: einen Sensor (48), der dem Magnetabschnitt (36) benachbart in der axialen Richtung (X) vorgesehen ist und dazu eingerichtet ist, magnetischen Fluss zu detektieren.
Servoventil (10) nach Anspruch 3, wobei: die Antriebseinheit (18) ein mit dem Körper (12) in der axialen Richtung (X) verbundenes Joch, welches als der rohrförmige Körper (84) dient, zwei Permanentmagnete (86a, 86b), die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Jochs (84) in der axialen Richtung (X) vorgesehen sind, einen Eisenkern (88), der innerhalb des Jochs (84) vorgesehen ist, so dass er dem Joch (84) gegenüberliegt, und eine Spule (90), die um den Eisenkern (88) herumgewickelt ist, umfasst; das bewegliche Element (16) in der axialen Richtung (X) durch eine magnetische Anziehungskraft verschiebbar ist, die wenigstens eine zwischen den zwei Permanentmagneten (86a, 86b) und dem Eisenkern (88) wirkende Kraft oder eine infolge der Erregung der Spule (90) auf das bewegliche Element (16) ausgeübte Kraft umfasst.
Servoventil (10) nach Anspruch 3, wobei: die Antriebseinheit (18) ein mit dem Körper (12) in der axialen Richtung (X) verbundenes Joch, welches als der rohrförmige Körper (92) dient, einen Permanentmagneten (94), der an einem mittleren Abschnitt des Jochs (92) in der axialen Richtung (X) vorgesehen sind, eine Spule (96), die innerhalb des Jochs (92) in der axialen Richtung (X) vorgesehen ist, so dass sie dem Permanentmagneten (94) gegenüberliegt, und einen Eisenkern (98), welcher als der bewegliche Abschnitt (82) dient und der innerhalb des Jochs (92) in der axialen Richtung (X) angeordnet ist; und das bewegliche Element (16) in der axialen Richtung (X) durch eine magnetische Anziehungskraft verschiebbar ist, die wenigstens eine zwischen gegenüberliegenden Enden des Jochs (92) und dem Eisenkern (98) wirkende Kraft oder eine infolge der Erregung der Spule (96) auf den Eisenkern (98) ausgeübte Kraft umfasst.
Servoventil (10) nach Anspruch 1, wobei; ein Ende des ersten elastischen Abschnitts (62) an dem beweglichen Element (16) an einer Seite befestigt ist, die der Antriebseinheit (18) gegenüberliegt; ein anderes Ende des ersten elastischen Abschnitts (62) an einer Endabdeckung (22) befestigt ist, die derart ausgestaltet ist, dass sie ein Ende des Körpers (12) abdeckt, welches der Antriebseinheit (18) gegenüberliegt; ein Ende des zweiten elastischen Abschnitts (64) an einem Abschnitt des Körpers (12) befestigt ist, der auf der Seite der Antriebseinheit (18) liegt; und ein anderes Ende des zweiten elastischen Abschnitts (64) mit dem Verbindungsabschnitt (58) verbunden ist.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei: der erste elastische Abschnitt (62) und der zweite elastische Abschnitt (64) Federelemente sind.
Servoventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei: eine Rückstellkraft, um das bewegliche Element (16) zu der neutralen Position zurückzuführen, eingestellt ist, indem eine von der Antriebseinheit (18) auf das bewegliche Element (16) ausgeübte Kraft mit der ersten elastischen Kraft oder der zweiten elastischen Kraft ausgeglichen ist.