JP2003021109A - サーボバルブの油圧増幅部の発振防止機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルから噴出する作動油の圧力脈動によっ
てフラッパが発振するのを抑制し、フラッパの発振によ
りノズルの先端が変形するのを防止する。 【解決手段】 油圧増幅部のノズル９のフラッパ８と対
向する部分に、ノズル９の軸線と直交する平面状のスト
ッパー部１２を設け、このストッパー部１２とそれに対
向するフラッパ８の部分とによりスクイーズフィルムダ
ンパ１５を構成する。ノズル９から作動油が噴出して圧
力脈動が発生しようとした場合、その圧力脈動はスクイ
ーズフィルムダンパ１５のダンピング特性により減衰さ
れ、フラッパ８の発振が抑制され、ノズル９の先端にフ
ラッパ８が当って変形するのが防止される。また、何等
かの原因でフラッパ８がノズル９側に当った場合であっ
ても、ストッパー部１２により面圧が低減されるので、
ノズル９の先端が変形するようなことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、航空機、船舶、車
両、一般産業機械等に用いられるサーボバルブに関し、
特に、航空機用ジェットエンジンの燃料制御等に有効な
サーボバルブの油圧増幅部の発振防止機構に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】航空機用ジェットエンジンの燃料制御等
に用いられるサーボバルブには種々のタイプのものがあ
り、例えば図４に示すようなノズルフラッパ方式のサー
ボバルブが一般に知られている。

【０００３】すなわち、このサーボバルブ３１は、入力
電流をアーマチュア３４を介してフラッパ３８の変位に
変換するトルクモータ部３２と、フラッパ３８の変位を
フラッパ３８を挟んで対向して設けられる一対のノズル
３９、３９を介して油圧の圧力差に変換する油圧増幅部
３６と、油圧増幅部３６の圧力差をピストン４５の変位
に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部４２と、ピ
ストン４５の変位をフラッパ３８にフィードバックする
フィードバック部５２とを具えている。

【０００４】そして、上記のような構成のサーボバルブ
３１のトルクモータ部３２に電流を入力すると、入力電
流に応じたトルクがトルクモータ部３２に発生してアー
マチュア３４が回転し、アーマチュア３４の回転に追従
してフラッパ３８が揺動してノズル３９の方向に変位
し、フラッパ３８の変位に応じて両ノズル３９、３９の
背圧に差が生じる。ここで、両ノズル３９、３９の背圧
は、ピストン４５の両端面に作用する圧力であるから、
両ノズル３９、３９の背圧の差に応じてピストン４５が
移動し、変位する。そして、ピストン４５が変位する
と、ピストン４５の変位に追従してフィードバック部５
２のフィードバックワイヤ５３が撓み、フィードバック
ワイヤ５３が撓んだ状態から元の状態に復帰することに
よりフラッパ３８が中央に押し戻され、両ノズル３９、
３９の背圧の差が０となり、ピストン４５がその位置に
停止し、バルブ部４２を介しての作動油の流量が決定さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成のサーボバルブ３１にあっては、フラッパ３
８が片持ち梁構造となっているために、ノズル３９から
噴出する作動油の圧力脈動（乱流、キャビテーション
等）によってフラッパ３８が励振されて発振してしま
う。このため、フラッパ３８がノズル３９の先端に当っ
てノズル３９の先端が変形し、ノズル３９の背圧が変化
し、フラッパ３８の変位に応じたノズル３９の背圧を得
ることができなくなり、作動油の流量を高精度で制御す
ることができなくなる。

【０００６】本発明は、前記のような問題点を解決した
ものであって、フラッパがノズルから噴出する作動油の
圧力脈動によって励振されて発振するのを防止すること
により、フラッパがノズルの先端に当ってノズルの先端
が変形するのを防止し、これによりフラッパの変位に応
じたノズルの背圧が得られるようにして、作動油の流量
を高精度に制御できるサーボバルブを提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために本発明は、入力電流をフラッパの変位に変換する
トルクモータ部と、前記フラッパの変位をフラッパを挟
んで対向して設けられるノズルを介して油圧の圧力差に
変換する油圧増幅部と、該油圧増幅部の圧力差をピスト
ンの変位に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部
と、前記ピストンの変位を前記フラッパにフィードバッ
クするフィードバック部とを具えたサーボバルブの前記
油圧増幅部の発振防止機構であって、前記ノズルの前記
フラッパと対向する部分に平面状のストッパー部を設
け、該ストッパー部と該ストッパー部に対向する前記フ
ラッパの部分とによりスクイーズフィルムダンパを構成
した手段を採用したものである。この場合、前記ストッ
パー部の中心にノズルを開口させるとともに、ノズルの
開口部の周囲に溝を設け、該溝をノズルの外周面側に開
口させてもよい。

【０００８】本発明は、前記のような手段を採用したこ
とにより、ノズルのフラッパと対向する部分に設けた平
面状のストッパー部と、そのストッパー部に対向するフ
ラッパの部分とによってスクイーズフィルムダンパが構
成され、このスクイーズフィルムダンパのダンピング特
性によりノズルから噴出する作動油による圧力脈動が減
衰され、フラッパが励振されて発振が抑制される。ま
た、フラッパがノズル側に当った場合には、平面状のス
トッパー部によって面圧が低減されることになる。ま
た、ノズルの開口部の周囲に溝を設けた場合、その溝を
介して開口部から噴出する作動油がノズルの外周側に排
出されることになる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施の
形態について説明する。図１〜図３には、本発明による
サーボバルブの油圧増幅部の発振防止機構の一実施の形
態が示されていて、このサーボバルブ１は、トルクモー
タ部２と油圧増幅部６とバルブ部１６とフィードバック
部２１とを具えている。

【００１０】トルクモータ部２は、入力電流をフラッパ
８の変位に変換するものであって、先端部に対向する磁
極を有する永久磁石３と、永久磁石３の磁極間に回転自
在に設けられるアーマチュア４と、アーマチュア４の周
囲に巻回されるコイル５とから構成され、コイル５に入
力する電流に応じたトルクを発生させてアーマチュア４
を回転させるものである。

【００１１】油圧増幅部６は、トルクモータ部２のアー
マチュア４の変位をフラッパ８を介して油圧の圧力差に
変換するものであって、トルクモータ部２のアーマチュ
ア４に一体に連結されてアーマチュア４の回転に追従し
て揺動するフラッパ８と、フラッパ８を挟んで対向して
設けられる一対のノズル９、９とからなるノズルフラッ
パ機構７を具えている。

【００１２】各ノズル９の内部にはメインフィルタ１１
及びオリフィス１０を介して作動油が導かれるようにな
っている。各ノズル９は後述するバルブ部１６のシリン
ダ室１８の両端部に連通されるようになっている。した
がって、各ノズル９に作用する背圧はシリンダ室１８の
両端部、すなわちピストン１９の両端面に導かれるよう
になっている。

【００１３】各ノズル９のフラッパ８と対向する部分
は、ノズル９の軸線と直交する平面状のストッパー部１
２に形成され、このストッパー部１２とストッパー部１
２に対向するフラッパ８の部分とによりスクイーズフィ
ルムダンパ１５が構成されるようになっている。

【００１４】ストッパー部１２の中心部にはノズル９が
開口するとともに、ノズル９の開口部の周囲には環状の
溝１３が設けられ、この環状の溝１３は十字状の溝１４
を介してノズル９の外周面側に開口するようになってい
る。

【００１５】そして、トルクモータ部２への入力電流が
０の場合には、フラッパ８は両ノズル９、９から等距離
に位置し、両ノズル９、９から同量・同圧の作動油が噴
出し、両ノズル９、９の背圧はバランスがとられた状態
となる。一方、トルクモータ部２に電流が入力されてア
ーマチュア４が回転すると、アーマチュア４の回転に追
従してフラッパ８が揺動してノズル９の方向に変位し、
フラッパ８と両ノズル９、９との距離が変化し、両ノズ
ル９、９の背圧のバランスが崩れ、両ノズル９、９の背
圧が変化し、両ノズル９、９からピストン１９の両端面
に導かれる作動油の圧力に差が生じ、その圧力差に応じ
てピストン１９が移動し、変位することになる。

【００１６】この場合、両ノズル９、９の先端のストッ
パー部１２とそれに対向するフラッパ８の部分とによっ
てスクイーズフィルムダンパ１５が構成されるので、そ
のスクイーズフィルムダンパ１５のダンピング特性によ
り両ノズル９、９から噴出する作動油の圧力脈動が減衰
されることになる。したがって、作動油の圧力脈動によ
りフラッパ８が励振されて発振することが抑制される。
さらに、フラッパ８が両ノズル９、９の先端に当った場
合には、ストッパー部１２によって面圧を低減させるこ
とができるので、両ノズル９、９の先端が変形するのを
防止できる。

【００１７】バルブ部１６は、内部にシリンダ室１８が
設けられるとともに、シリンダ室１８と連通する供給ポ
ート（図示せず）、戻りポート（図示せず）及び制御ポ
ート（図示せず）が設けられるボディ１７と、ボディ１
７のシリンダ室１８内に移動自在に設けられるピストン
１９とから構成されている。シリンダ室１８の両端部に
は油圧増幅部６の両ノズル９、９の背圧が導かれ、両ノ
ズル９、９の背圧の差に応じてシリンダ室１８内をピス
トン１９が移動し、変位する。そして、ピストン１９の
変位に応じて各ポートが開閉され又は各ポートの開閉度
が調整され、各ポートを介しての作動油の流量が制御さ
れるものである。

【００１８】フィードバック部２１は、フラッパ８の先
端部に一端部が一体に結合される弾性変形可能なフィー
ドバックワイヤ２２と、フィードバックワイヤ２２の他
端部に一体に設けられるとともに、ピストン１９の外周
面に設けられる凹部２０に摺動自在に結合されるボール
２３とから構成されている。フィードバックワイヤ２２
は、ピストン１９の変位に追従して撓み、撓んだ状態か
ら元の状態に復帰することによりフラッパ８を中立位置
に押し戻し、ピストン１９をその位置に停止させ、ピス
トン１９を介しての作動油の流量を決定する。すなわ
ち、フィードバックワイヤ２２は、ピストン１９の変位
をフラッパ８にフィードバックさせる機能を有するもの
である。

【００１９】そして、上記のような構成のサーボバルブ
１のトルクモータ部２に電流を入力すると、その入力電
流に比例したトルクがトルクモータ部２に発生し、その
トルクに応じてアーマチュア４が回転する。

【００２０】また、アーマチュア４が回転すると、アー
マチュア４の回転に追従してフラッパ８が揺動してノズ
ル９の方向に変位し、両ノズル９、９から等距離に位置
していたフラッパ８と両ノズル９、９との距離が変化
し、バランスが保たれていた両ノズル９、９の背圧に差
が生じる。この背圧は、ピストン１９の両端面に作用す
る圧力であるから、圧力の低い方にピストン１９が移動
し始める。

【００２１】そして、ピストン１９が移動すると、ピス
トン１９の移動に伴ってフィードバックワイヤ２２が撓
み、フィードバックワイヤ２２が撓んだ状態から元の状
態に復帰することによりフラッパ８が中立位置に押し戻
され、両ノズル９、９の背圧の差が０となり、ピストン
１９がその位置に停止し、バルブ部１６を介しての作動
油の流量が決定される。

【００２２】また、上記のような過程において、両ノズ
ル９、９から作動油が噴出することにより圧力脈動が発
生しようとした場合、その圧力脈動は、両ノズル９、９
の先端のストッパー部１２とそれに対向するフラッパ８
の部分とにより構成されるスクイーズフィルムダンパ１
５のダンピング特性により減衰されることになる。

【００２３】したがって、フラッパ８が作動油の圧力脈
動によって励振されて発振することが抑制されるので、
フラッパ８が両ノズル９、９の先端に当って両ノズル
９、９の先端が変形するようなことはなくなり、フラッ
パ８の変位に応じた両ノズル９、９の背圧をピストン１
９側に導くことができ、高精度に作動油の流量を制御で
きる。

【００２４】さらに、何等かの原因でフラッパ８が両ノ
ズル９、９の先端に当った場合であっても、両ノズル
９、９の先端のストッパー部１２により面圧を低減させ
ることができるので、両ノズル９、９の先端の変形を防
止できる。

【００２５】また、ノズル９、９の開口部の周囲に溝１
３を設けて、その溝１３をノズルの外周面側に開口させ
たことにより、スクイーズフィルムダンパの存在により
フラッパの変位が阻害されるようなことがなく、フラッ
パの変位に応じたノズルの背圧を確実に得ることができ
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、ノズルから噴出する作動油に
よる圧力脈動をスクイーズフィルムダンパのダンピング
特性により減衰させるので、フラッパがノズルからの作
動油の圧力脈動によって励振されて発振することを抑制
でき、フラッパがノズルの先端に当ってノズルの先端が
変形するようなことがなくなる。これにより、フラッパ
の変位に応じたノズルの背圧を高精度でピストン側に導
くことができ、作動油の流量を高精度で制御することが
できる。また、フラッパが何等かの原因でノズル側に当
った場合であっても、ノズル先端のストッパー部によっ
て面圧を低減させることができるので、ノズルの先端が
変形するようなことはなく、フラッパの変位に応じたノ
ズルの背圧を高精度でピストン側に導くことができる。
したがって、作動油の流量を高精度に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるサーボバルブの油圧増幅部の発
振防止機構の一実施の形態を示した概略図である。

【図２】 図１に示すものの部分拡大説明図である。

【図３】 ノズルの先端を示した拡大説明図である。

【図４】 従来のサーボバルブの一例を示した概略図で
ある。

【符号の説明】

１、３１…サーボバルブ ２、３２…トルクモータ部 ３…永久磁石 ４、３４…アーマチュア ５…コイル ６、３６…油圧増幅部 ７…ノズルフラッパ機構 ８、３８…フラッパ ９、３９…ノズル １０…オリフィス １１…メインフィルタ １２…ストッパー部 １３、１４…溝 １５…スクイーズフィルムダンパ １６、４２…バルブ部 １７…ボディ １８…シリンダ室 １９、４５…ピストン ２０、４６…凹部 ２１、５２…フィードバック部 ２２、５３…フィードバックワイヤ ２３、５４…ボール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電流をフラッパの変位に変換するト
   ルクモータ部と、前記フラッパの変位をフラッパを挟ん
   で対向して設けられるノズルを介して油圧の圧力差に変
   換する油圧増幅部と、該油圧増幅部の圧力差をピストン
   の変位に変換し、作動油の流量を制御するバルブ部と、
   前記ピストンの変位を前記フラッパにフィードバックす
   るフィードバック部とを具えたサーボバルブの前記油圧
   増幅部の発振防止機構であって、 前記ノズルの前記フラッパと対向する部分に平面状のス
   トッパー部を設け、該ストッパー部と該ストッパー部に
   対向する前記フラッパの部分とによりスクイーズフィル
   ムダンパを構成したことを特徴とするサーボバルブの油
   圧増幅部の発振防止機構。
2. 【請求項２】 前記ストッパー部の中心にノズルを開口
   させるとともに、ノズルの開口部の周囲に溝を設け、該
   溝をノズルの外周面側に開口させたことを特徴とする請
   求項１に記載のサーボバルブの油圧増幅部の発振防止機
   構。