JP2001012409A - ノズルフラッパー型サーボバルブ - Google Patents

ノズルフラッパー型サーボバルブ

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JP2001012409A
JP2001012409A JP11179401A JP17940199A JP2001012409A JP 2001012409 A JP2001012409 A JP 2001012409A JP 11179401 A JP11179401 A JP 11179401A JP 17940199 A JP17940199 A JP 17940199A JP 2001012409 A JP2001012409 A JP 2001012409A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードバックワイヤとスプール間の隙間
(ガタ)をなくすことができ、かつ、構造がシンプルで
製作が容易なノズルフラッパー型サーボバルブを提供す
る。 【解決手段】 スプール3が、互いに同軸上に配置され
たシリンダポートA側のA側スプール12とシリンダポ
ートB側のB側スプール14とからなり、かつA側スプ
ールとB側スプール間にフィードバックスプリング9の
先端部9aが隙間なく挟持されている。A側スプールは
Pm1とPc間の差圧で、B側スプールはPm2とPc
間の差圧でそれぞれ常にフィードバックワイヤの先端部
9aに押付けられ、その間の隙間(ガタ)を皆無にし、
デッドバンド(不作動範囲)に起因する比例誤差を最小
限にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・油圧サーボ
弁に係わり、更に詳しくは、ノズルフラッパー型サーボ
バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、ノズルフラッパー型サーボバル
ブの構造図である。この図に示すように、ノズルフラッ
パー型サーボバルブは、トルクモータ1、ノズルフラッ
パ機構2、スプール3等からなる。トルクモータ1は上
・下部磁極4a,4b、マグネット5、コイル6および
アーマチュア7、フラッパ8、フィードバックスプリン
グ9等で構成され、これにノズル10を加えたものでハ
イドロリックアンプリファイアが形成される。
【0003】図4はかかるノズルフラッパー型サーボバ
ルブの作動原理図である。(A)入力電流をコイル6に
流し、アーマチュア7に磁気的極性を与えると、アーマ
チュア7は、上下磁極との磁気的関係により、入力電流
の大きさと磁極に応じて発生したトルクによって傾く。
左右ノズルの中間に位置していたフラッパ8は、アーマ
チュア7と一体のため、アーマチュア7の傾きにつれて
変位し、左右ノズルの背圧を変化させる。すなわち、フ
ラッパ8が近づいた方のノズル背圧は上がり、遠ざかっ
た方のノズル背圧は下がる。次いで、左右ノズル背圧
は、スプール両端に導かれているので、背圧の変化によ
りスプール3が変位する。
【0004】(B) 次いで、 スプール3の変位は、
アーマチュア7と一体構造のフィードバックスプリング
9に、アーマチュア7の磁気的トルクと正反対のトルク
を発生させ、フラッパ8を中立位置まで引き戻し、これ
により左右ノズル背圧は等しくなり、スプールはその位
置で停止する。従って、上述の原理により、サーボバル
ブのスプールは、入力電流の極性の大きさに比例した弁
開度を保つことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のノズルフラッパー型サーボバルブでは、フィードバッ
クワイヤを有し、フィードバックワイヤの撓みによって
スプール位置をノズルフラッパ開度にフィードバックす
ることにより、トルクモータ電流とサーボ弁開度(すな
わちサーボ流量)を比例させている。
【0006】しかし、この構造のサーボバルブは、フィ
ードバックワイヤを入れる溝の製造公差が厳しく(例え
ば2μm以内)、弁コストアップの1因となっていた。
すなわち、従来のサーボバルブでは、フィードバックワ
イヤの先端部(図で下端部)とスプールに設けられる溝
との間に隙間(ガタ)があり、この隙間に起因するデッ
ドバンド(不作動範囲)により、数%程度の比例誤差が
生じてしまう問題点があった。
【0007】また、この隙間(ガタ)の発生を防ぐため
に、フィードバックワイヤの先端部をスプールに固定す
ることも試みられているが、この場合、スプールが非常
に小さい(例えば直径2〜3mm程度)ため、固定構造
が複雑となり製作が困難である問題点があった。そのた
め、従来は、精密加工されたスプール溝を正確に計測
し、これにあわせて、多数のベアリング用ボールから最
適直径のボールを選別し、フィードバックワイヤの先端
にロウ付け等で固定していた。そのため、計測、選別、
ロウ付け等に多大な時間と費用を要するばかりでなく、
先端部形状が球形に限定されるため、フィードバックワ
イヤ先端の面圧が過大になりやすい問題点があった。
【0008】本発明はかかる問題点に鑑み創案されたも
のである。すなわち、本発明の目的は、フィードバック
ワイヤとスプール間の隙間(ガタ)をなくすことがで
き、かつ、構造がシンプルで製作が容易なノズルフラッ
パー型サーボバルブを提供することにある。また本発明
の別の目的は、計測、選別、ロウ付け等を最小限にで
き、かつ過大面圧の発生を防ぐことのできるノズルフラ
ッパー型サーボバルブを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、入力電
流に比例してアーマチュア(7)を傾け、これに固定さ
れたフラッパ(8)を変位して差圧によりスプール
(3)を変位させ、アーマチュアと一体構造のフィード
バックスプリング(9)によりスプールの変位をアーマ
チュアにフィードバックして、入力電流に比例した弁開
度にスプール位置を保つノズルフラッパー型サーボバル
ブにおいて、前記スプールは、互いに同軸上に配置され
たシリンダポートA側のA側スプール(12)とシリン
ダポートB側のB側スプール(14)とからなり、かつ
A側スプールとB側スプール間にフィードバックスプリ
ングの先端部(9a)が隙間なく挟持される、ことを特
徴とするノズルフラッパー型サーボバルブが提供され
る。
【0010】上記本発明の構成によれば、スプールが、
互いに同軸上に配置されたA側スプール(12)とB側
スプール(14)からなり、かつ A側スプールとB側
スプール間にフィードバックスプリングの先端部(9
a)が挟持される。この場合、各スプールの挟持側と反
対側には、圧油Pm1、Pm2が作用しており、挟持側
の圧力Pcに対してP>Pm1、Pm2>Pcは常時成
立する。従って、A側スプールはPm1とPc間の差圧
で、B側スプールはPm2とPc間の差圧でそれぞれ常
にフィードバックワイヤの先端部(9a)に押付けられ
ているので、その間の隙間(ガタ)が皆無となり、デッ
ドバンド(不作動範囲)に起因する比例誤差を最小限に
することができる。
【0011】また、従来一体だったスプールを2分割し
て別々に加工でき、かつ多大な時間と費用を要していた
溝加工が実質的に不要となるので、製作が容易となる。
更に本発明の構成により、フィードバックワイヤの先端
部の接触面形状は、球状を含む自由な形状にできるの
で、例えば接触面積を大きくして、面圧を減じることが
できる。
【0012】本発明の好ましい実施形態によれば、フィ
ードバックスプリングの先端部(9a)に向けてA側ス
プール(12)及びB側スプール(14)をそれぞれ付
勢するバネ(16)を備える。この構成により、油圧が
かからない状態でもバネ力により隙間(ガタ)をなく
し、デッドバンド(不作動範囲)の発生を防ぐことがで
きる。
【0013】また、前記バネ(16)は、A側スプール
及びB側スプールとバルブ本体の間にそれぞれ圧縮状態
に挿入された圧縮コイルバネ(16a、16b)、また
はA側スプールとB側スプールの間に引張状態で挿入さ
れた引張コイルバネ(16c)であるのがよい。この構
成により、簡単な構造で、油圧がかからない状態におけ
るデッドバンド(不作動範囲)の発生を防ぐことができ
る。
【0014】更にA側スプール(12)及びB側スプー
ル(14)の向かい合う各端部は、フィードバックスプ
リングの先端部より狭い隙間を形成する縮径部(12
a、14a)を有することが好ましい。この構成によ
り、A側スプール(12)とB側スプール(14)で従
来の一体スプールと全く同形状となり、その特性を同一
に維持できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【0016】図1は、本発明によるノズルフラッパー型
サーボバルブの第1実施形態を示す部分構成図である。
この図に示すように、本発明のノズルフラッパー型サー
ボバルブは、図3に例示したように、入力電流に比例し
てアーマチュア7を傾け、これに固定されたフラッパ8
を変位して差圧によりスプール3を変位させ、アーマチ
ュアと一体構造のフィードバックスプリング9によりス
プール3の変位をアーマチュア7にフィードバックし
て、入力電流に比例した弁開度にスプール位置を保つよ
うになっている。
【0017】更に図1に示すように、本発明のノズルフ
ラッパー型サーボバルブのスプール3は、互いに同軸上
に配置されたシリンダポートA側のA側スプール12と
シリンダポートB側のB側スプール14とからなる。す
なわち、A側スプール12とB側スプール14は、互い
に別体であるが、バルブ本体内に同軸上に配置されてい
る。また、A側スプール12とB側スプール14の間に
フィードバックスプリング9の先端部9aが挟持されて
いる。
【0018】各スプール12、14の挟持側と反対側に
は、ノズルフラッパー型サーボバルブの使用時におい
て、圧油Pm1、Pm2が作用している。また、挟持側
は通常戻りポートに連通しているのでその圧力Pcは0
に近い。従って、Ps>Pm1、Pm2>Pcが常時成
立する。すなわち、A側スプールはPm1とPc間の差
圧で、B側スプールはPm2とPc間の差圧でそれぞれ
常にフィードバックワイヤの先端部9aに押付けられて
いるので、その間の隙間(ガタ)が皆無となり、デッド
バンド(不作動範囲)に起因する比例誤差を最小限にす
ることができる。
【0019】また、従来一体だったスプールを2分割し
て別々に加工でき、かつ多大な時間と費用を要していた
溝加工が実質的に不要となるので、製作が容易となる。
更に本発明の構成により、フィードバックワイヤの先端
部の接触面形状は、球状を含む自由な形状にできるの
で、例えば接触面積を大きくして、面圧を減じることが
できる。
【0020】さらにこの実施例において、A側スプール
12及びB側スプール14とバルブ本体の間にそれぞれ
圧縮コイルバネ16a、16bが圧縮状態で挿入され、
フィードバックスプリングの先端部9aに向けてA側ス
プール12及びB側スプール14をそれぞれ付勢してい
る。この構成により、油圧がかからない状態でもバネ力
により隙間(ガタ)をなくし、デッドバンド(不作動範
囲)の発生を防ぐことができる。
【0021】図2は、本発明によるノズルフラッパー型
サーボバルブの第2実施形態を示す部分構成図である。
この図において、A側スプール12とB側スプール14
の間に引張コイルバネ16cが引張状態で挿入され、A
側スプール12とB側スプール14を互いに引き付け
て、フィードバックスプリングの先端部9aに向けて付
勢している。この構成によっても、油圧がかからない状
態でもバネ力により隙間(ガタ)をなくし、デッドバン
ド(不作動範囲)の発生を防ぐことができる。
【0022】またこの実施形態では、A側スプール12
及びB側スプール14は、その接触側に、縮径部12
a、14aを有し、この部分が互いに接してその周囲に
フィードバックスプリング9の先端部9aの幅寸法より
狭い隙間を形成するようになっている。この構成によ
り、A側スプール12とB側スプール14で従来の一体
スプールと全く同形状となり、その特性を同一に維持で
き、かつその間に発生する隙間(ガタ)をなくし、デッ
ドバンド(不作動範囲)の発生を防ぐことができる。な
お、その他の構成は図1と同様である。
【0023】本発明は以上に述べた実施形態に限られる
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変
更が可能である。
【0024】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、以下
の効果が得られる。 1 フィードバックワイヤに起因するデッドバンドが解
消する。 2 フィードバックワイヤ先端の磨耗量を減じるような
設計が可能である。 3 製作工程が簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるノズルフラッパー型サーボバルブ
の第1実施形態を示す部分構成図である。
【図2】本発明によるノズルフラッパー型サーボバルブ
の第2実施形態を示す部分構成図である。
【図3】従来のノズルフラッパー型サーボバルブの構造
図である。
【図4】ノズルフラッパー型サーボバルブの作動原理図
である。
【符号の説明】
1 トルクモータ 2 ノズルフラッパ機構 3 スプール 4a,4b 上・下部磁極 5 マグネット 6 コイル 7 アーマチュア 8 フラッパ 9 フィードバックスプリング 9a 先端部 10 ノズル 12 A側スプール 12a 縮径部 14 B側スプール 14a 縮径部 16 バネ 16a、16b 圧縮コイルバネ 16c 引張コイルバネ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電流に比例してアーマチュア(7)
    を傾け、これに固定されたフラッパ(8)を変位して差
    圧によりスプール(3)を変位させ、アーマチュアと一
    体構造のフィードバックスプリング(9)によりスプー
    ルの変位をアーマチュアにフィードバックして、入力電
    流に比例した弁開度にスプール位置を保つノズルフラッ
    パー型サーボバルブにおいて、 前記スプールは、互いに同軸上に配置されたシリンダポ
    ートA側のA側スプール(12)とシリンダポートB側
    のB側スプール(14)とからなり、かつA側スプール
    とB側スプール間にフィードバックスプリングの先端部
    (9a)が隙間なく挟持される、ことを特徴とするノズ
    ルフラッパー型サーボバルブ。
  2. 【請求項2】 フィードバックスプリングの先端部(9
    a)に向けてA側スプール(12)及びB側スプール
    (14)をそれぞれ付勢するバネ(16)を備える、こ
    とを特徴とする請求項1に記載のノズルフラッパー型サ
    ーボバルブ。
  3. 【請求項3】 前記バネ(16)は、A側スプール及び
    B側スプールとバルブ本体の間にそれぞれ圧縮状態に挿
    入された圧縮コイルバネ(16a、16b)、またはA
    側スプールとB側スプールの間に引張状態で挿入された
    引張コイルバネ(16c)である、ことを特徴とする請
    求項2に記載のノズルフラッパー型サーボバルブ。
  4. 【請求項4】 A側スプール(12)及びB側スプール
    (14)の向かい合う各端部は、フィードバックスプリ
    ングの先端部より狭い隙間を形成する縮径部(12a、
    14a)を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の
    ノズルフラッパー型サーボバルブ。
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