JP3199331B2 - ロータリ制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧制御に用いるロータ
リ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリ弁は、ケーシング内部に
回転摺動可能に配したスプールの回転によって油路の方
向を切り替えるもので、例えば図８に示すようなものが
広く知られている。図中１がケーシング、２がスプール
で、ケーシング１には圧油ポートＰ、タンクポートＴ、
油圧系への圧油送出ポートＡ及び油圧系からの圧油戻り
ポートＢが設けてあり、スプール２には軸方向に沿う四
つの流路３ａ〜３ｄと、対向する流路間を連通させる貫
通路４ａ、４ｂが設けてある。

【０００３】図８の状態は圧油ポートＰと圧油送出ポー
トＡを、タンクポートＴと圧油戻りポートＢを連通させ
た状態で、スプール２の回転位置によって図示の状態の
ほかに、各ポートを塞ぐブロック状態、圧油ポートＰと
圧油戻りポートＢを、タンクポートＴと圧油送出ポート
Ａを連通させた状態をとることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来のロータリ弁及びその他の従来公知のロータリ弁に
あっては、スプールをケーシングの軸方向に往復摺動さ
せるスプール弁に比べて許容圧力が低く（油路内の圧油
の背圧に起因する。）、またスプール２の回転角度とポ
ートの開度を比例させて制御することが難しく、制御性
が低いため流量制御に用いることが難しかった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なしたもので、高圧流体の制御に使用できるロータリー
制御弁を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロータリ制
御弁は上記目的を達成するために、内部に中空円筒部を
有するケーシングと、該ケーシング内に摺接嵌合する中
空円筒形のアウターロータと、該アウターロータ内に摺
接嵌合する円筒形のインナーロータとからなり、上記ケ
ーシングは、隣接して位置する圧油ポート及びタンクポ
ートと、該両ポートを挟んで位置する圧油送出ポート及
び圧油戻りポートを備え、上記アウターロータは、圧油
ポート用環状溝、タンクポート用環状溝、圧油送出ポー
ト用環状溝及び圧油戻りポート用環状溝を上記ケーシン
グの各ポートと対応する位置に備えるとともに、上記圧
油ポート用環状溝とタンクポート用環状溝の間に同一円
周上に位置させて内周面へ貫通する少なくとも一対の圧
油用油路口とタンク用油路口を備え、両油路口を上記圧
油ポート用環状溝とタンクポート用環状溝とに交互に連
結し、上記圧油送出ポート用環状溝と圧油戻りポート用
環状溝は、内周面へ貫通する複数の連結用油路口を有
し、上記インナーロータは、上記圧油用油路口とタンク
用油路口と対応する位置に設けた切換用環状溝と、上記
圧油送出ポート用環状溝と圧油戻りポート用環状溝と対
応する位置に設けた制御用環状溝と、上記切換用環状溝
と制御用環状溝とを連結する連結溝とを有し、上記切換
用環状溝内で上記圧油用油路口及びタンク用油路口と対
応させて配した両油路口の開口形状と同一形状の複数の
ランド部により上記切換用環状溝を分断してなり、対応
して位置する上記ランド部と上記油路口とが、上記アウ
ターロータと上記インナーロータとの相対回転角度差に
比例して上記油路口の開口部分を生じさせる構成とした
ものである。

【０００７】

【実施例】図１は本発明のロータリ制御弁の一実施例に
係るロータリ制御弁の組立断面図、図２はアウターロー
タとインナーロータを示す分解斜視図、図３は図１中の
Ｓ−Ｓ線に沿うアウターロータとインナーロータの組立
断面図である。

【０００８】本実施例のロータリー弁はケーシング１０
内にアウターロータ１１を回転自在にして嵌合し、さら
にアウターロータ１１内にインナーロータ１２を回転自
在に嵌合して構成したものである。アウターロータ１１
とインナーロータ１２は、それぞれ支持軸１３、１４を
備えており、ケーシング１１にボルト止めするカバー１
５、１５から外側へ突出させてあり、またカバー１５の
内側に設けたベアリング１６、１６により支持してあ
る。

【０００９】ケーシング１１は、その内部に中空円筒部
１７を有し、圧油ポートＰ、タンクポートＴ、圧油戻り
ポートＡ及び圧油送出ポートＢを形成してある。圧油ポ
ートＰとタンクポートＴは軸線方向の中央側に位置し、
圧油戻りポートＡと圧油送出ポートＢは圧油ポートＰと
タンクポートＴをはさむようにして軸方向端部側に位置
させてある。なお、ケーシング１１の外形状は円筒形状
でなくともよい。

【００１０】アウターロータ１１は、胴部１８と蓋部１
９とを組み合わせて有底の中空円筒形状としたものであ
り、ケーシング１１の中空円筒部１７の内周面に外周面
を摺接させて嵌合している。図４で展開図として詳細に
示すように、アウターロータ１１の胴部１８にはケーシ
ング１１の各ポートＰ、Ｔ、Ａ、Ｂと対応する位置に四
本の環状溝２０〜２３が設けてある。また圧油ポート用
環状溝２０とタンクポート用環状溝２１の間で同一円周
上に位置させて、それぞれ一対の圧油用油路口２４、２
４及びタンク用油路口２５、２５が設けてある。これら
油路口２４、２５は内周面へ貫通し、また連結溝２６・
・・により圧油用油路口２４を圧油ポート用環状溝２０
へ、タンク用油路口２５をタンクポート用環状溝２１へ
連通させている。さらに圧油戻りポート用環状溝２２と
圧油送出ポート用環状溝２３には内周面へ貫通する複数
の連結用油路口２７が形成してある。

【００１１】図５で展開図として詳細に示すように、イ
ンナーロータ１２は圧油用油路口２４及びタンク用油路
口２５に対応する位置に設けた切換用環状溝２８と、圧
油戻りポート用環状溝２２と圧油送出ポート用環状溝２
３に対応する位置に設けた制御用環状溝２９、３０とを
有し、切換用環状溝２８は、表面がランド部を形成する
四つの隔壁ピン３１・・・により四分割してある。そし
て切換用環状溝２８の分割された部分である制御溝部２
８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄとは、連結溝３２により
交互に制御用環状溝２９、３０に連結される。また図６
に示すように、隔壁ピン３１の直径Ｗ１は切換用環状溝
２８の幅Ｗ２よりも大きく、かつ図１と図３に示すよう
にアウターロータ１１の圧油用油路口２４及びタンク用
油路口２５の開口径と等しくしてあり、アウターロータ
１１とインナーロータ１２との相対回転角度差によって
図７に示すように角度差に比例する面積の開口部分Ｘが
生じるようになっている。隔壁ピン３１は、例えば丸棒
材を切換用環状溝２８に打ち込み、頂部表面をインナー
ロータ１２の表面に沿うように円筒研磨して形成する
が、その他の手段によってもよいことはもちろんであ
る。

【００１２】次に本実施例に係るロータリ制御弁の動作
を説明する。なお以下ではケーシング１１の圧油戻りポ
ートＡと圧油送出ポートＢを、油圧シリンダや油圧モー
タなどの油圧アクチュエータに連結し、インナーロータ
１２の支持軸１４を例えばパルスモータや油圧モータな
どの駆動源に連結し、さらにアウターロータ１１の支持
軸１３を油圧アクチュエータの作動量に応じて回転させ
るように、即ちフィードバックがかかるようにした状態
として説明する。

【００１３】まずアウターロータ１１の圧油用油路口２
４及びタンク用油路口２５の内周面側をインナーロータ
１２の隔壁ピン３１により塞いだ状態を初期状態とし、
駆動源を回転駆動してインナーロータ１２を所定角度回
転させる。すると圧油用油路口２４及びタンク用油路口
２５と隔壁ピン３１との位置がずれて、アウターロータ
１１の圧油用油路口２４及びタンク用油路口２５がイン
ナーロータ１２の制御溝部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２
８ｄに対して開口する。するとケーシング１１の圧油ポ
ートＰを介して供給されている圧油は、アウターロータ
１１の圧油ポート用環状溝２０、連結溝２６、圧油用油
路口２４を通り、インナーロータ１２の切換用環状溝２
８内、具体的には制御溝部２８ａ〜２８ｄのうちの圧油
用油路口２４が開口している２つの制御溝部に入り、連
結溝３２を通って制御用環状溝３０に入り、さらに連結
用油路口２７を介してアウターロータ１１の圧油送出ポ
ート用環状溝２３へ入り、圧油送出ポートＢから油圧ア
クチュエータに供給され、油圧アクチュエータを駆動す
る。

【００１４】同時に、油圧アクチュエータからの戻りの
圧油は圧油戻りポートＡから圧油戻りポート用環状溝２
２、連結用油路口２７、制御用環状溝２９、連結溝３２
を介して切換用環状溝２８内、具体的には制御溝部２８
ａ〜２８ｄの内、タンク用油路口２５が開口している２
つの制御溝部に入り、タンク用油路口２５を通り、タン
クポートＴを介して図示せぬタンクへ排出される。

【００１５】このとき、駆動源によるインナーロータ１
２の駆動量と油圧アクチュエータの作動量とをほぼリニ
アの関係にすることができる。例えば駆動源としてパル
スモータを１パルス分だけ回転させると、インナーロー
タ１２がその１パルス対応分の角度だけ回転し、圧油用
油路口２４、タンク用油路口２５が切換用環状溝２８に
対してインナーロータ１２の回転角に比例して開口す
る。上述のように開口部分Ｘの面積はインナーロータ１
２の回動量に応じて近似的にリニヤに変化するものであ
り、またアウターロータ１１がインナーロータ１２の回
転に追従し、隔壁ピン３１が所定の遅れをもって開口部
分Ｘを塞いで圧油の供給、排出を停止させる方向に動く
ため、油圧アクチュエータはパルスモータにより１パル
ス対応分だけ回転駆動されることになる。

【００１６】なお、以上の説明とは逆にアウターロータ
１１を駆動側、インナーロータを被駆動側としてもよ
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係るロータリ制御弁は以上説明
してきたように、内部に中空円筒部を有するケーシング
と、該ケーシング内に摺接嵌合する中空円筒形のアウタ
ーロータと、該アウターロータ内に摺接嵌合する円筒形
のインナーロータとからなるものとしたので、ロータリ
弁であってもスプール弁と同等に許容圧力を高めること
ができ、また切換用環状溝内で圧油用油路口及びタンク
用油路口と対応させて配した同面積の隔壁部により両油
路口の開口面積変化を制御するようにしたので、高精度
制御が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリ制御弁の一実施例に係るロー
タリ制御弁の組立断面図である。

【図２】アウターロータとインナーロータを示す分解斜
視図である。

【図３】図１中のＳ−Ｓ線に沿うアウターロータとイン
ナーロータの組立断面図である。

【図４】アウターロータの側壁面の展開図である。

【図５】インナーロータの側壁面の展開図である。

【図６】切換用環状溝と隔壁ピンとの寸法関係を示す平
面図である。

【図７】隔壁ピンによる油路口の開口制御状態を示す平
面図である。

【図８】従来のロータリ弁の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ ケーシング １１ アウターロータ １２ インナーロータ １３、１４ 支持軸 １７ ケーシングの中空円筒部 ２０ 圧油ポート用環状溝 ２１ タンクポート用環状溝 ２４ 圧油用油路口 ２５ タンク用油路口 ２６ 連結溝 ２２ 圧油戻りポート用環状溝 ２３ 圧油送出ポート用環状溝 ２７ 連結用油路口 ２８ 切換用環状溝 ２９、３０ 制御用環状溝 ３１ 隔壁ピン ３２ 連結溝 Ｐ 圧油ポート Ｔ タンクポート Ａ 圧油戻りポート Ｂ 圧油送出ポート

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に中空円筒部を有するケーシング
   と、該ケーシング内に摺接嵌合する中空円筒形のアウタ
   ーロータと、該アウターロータ内に摺接嵌合する円筒形
   のインナーロータとからなり、上記ケーシングは、隣接
   して位置する圧油ポート及びタンクポートと、該両ポー
   トを挟んで位置する圧油送出ポート及び圧油戻りポート
   を備え、上記アウターロータは、圧油ポート用環状溝、
   タンクポート用環状溝、圧油送出ポート用環状溝及び圧
   油戻りポート用環状溝を上記ケーシングの各ポートと対
   応する位置に備えるとともに、上記圧油ポート用環状溝
   とタンクポート用環状溝の間に同一円周上に位置させて
   内周面へ貫通する少なくとも一対の圧油用油路口とタン
   ク用油路口を備え、両油路口を上記圧油ポート用環状溝
   とタンクポート用環状溝とに交互に連結し、上記圧油送
   出ポート用環状溝と圧油戻りポート用環状溝は、内周面
   へ貫通する複数の連結用油路口を有し、上記インナーロ
   ータは、上記圧油用油路口とタンク用油路口と対応する
   位置に設けた切換用環状溝と、上記圧油送出ポート用環
   状溝と圧油戻りポート用環状溝と対応する位置に設けた
   制御用環状溝と、上記切換用環状溝と制御用環状溝とを
   連結する連結溝とを有し、上記切換用環状溝内で上記圧
   油用油路口及びタンク用油路口と対応させて配した両油
   路口の開口形状と同一形状の複数のランド部により上記
   切換用環状溝を分断してなり、対応して位置する上記ラ
   ンド部と上記油路口とが、上記アウターロータと上記イ
   ンナーロータとの相対回転角度差に比例して上記油路口
   の開口部分を生じさせることを特徴とするロータリ制御
   弁。