JP3404805B2 - サーボ弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、サーボ機構等に使用
されるサーボ弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サーボ機構等において、サー
ボ弁が多用されている。ここで、このサーボ弁を使用し
たサーボ機構を図４に示すものを例にとって説明する。
このサーボ機構１のレバー２に外力Ｆが作用すると、こ
のレバー２が支点３を中心として揺動され、サーボ弁４
のフラッパノズル５とレバー２の端部に設けられたフラ
ッパ６との間隔Δｘが狭められる。そして、この間隔Δ
ｘが狭められることにより、フラッパノズル５内の空間
部７の圧力が高まり、空間部８との圧力に差が生じる。
これにより、ピストン９が図４中矢印イ方向へ移動し、
フラッパ６とフラッパノズル５の先端部との間隔Δｘが
所定間隔に戻される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な、フラッパノズル５及びフラッパ６からなるサーボ弁
４を使用したサーボ機構１にあっては、例えば、フラッ
パノズル５へ供給する流体中に異物が混入している場
合、この異物がフラッパノズル５の先端部とフラッパ６
との間に入り込み、レバー２の正確な動作が行われなく
なり、このサーボ機構１を使用した装置の誤動作を引き
起こしてしまう恐れがあった。

【０００４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、フラッパノズルの先端部に入り込んだ異物を極め
て容易に排除して、適切な作動を得ることが可能なサー
ボ弁を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のサーボ弁
は、フラッパと、このフラッパを流体の圧力によって所
定間隔をあけた位置に維持させるフラッパノズルとを有
するサーボ弁において、前記フラッパノズルは、前記フ
ラッパに対して所定間隔をあけてかつフラッパノズルの
軸線方向へ摺動可能に設けられた第１のノズル部と、前
記所定間隔よりも大きな間隔をあけて設けられた第２の
ノズル部とを有してなり、前記第１のノズル部は、前記
フラッパ方向へ付勢手段によって付勢されてなることを
特徴としている。第２の発明のサーボ弁は、第１の発明
の第１のノズル部が、ダンパーによってその摺動速度が
減衰されてなることを特徴としている。

【０００６】第３の発明のサーボ弁は、フラッパと、こ
のフラッパを流体の圧力によって所定間隔をあけた位置
に維持させるフラッパノズルとを有するサーボ弁におい
て、前記フラッパノズルは、前記フラッパに対して所定
間隔をあけて設けられた第１のノズル部と、前記所定間
隔よりも大きな間隔をあけて設けられた第２のノズル部
とを有してなり、前記フラッパは、前記第１のノズル部
との対向位置に、フラッパノズルの軸線方向へ摺動可能
に設けられた板体を有してなり、前記板体は、前記フラ
ッパノズル方向へ付勢手段によって付勢されてなること
を特徴としている。第４の発明のサーボ弁は、第３の発
明の板体が、ダンパーによってその摺動速度が減衰され
てなることを特徴としている。

【０００７】

【作用】第１の発明のサーボ弁によれば、外力によって
フラッパが第１のノズル部方向へ移動された際に、この
フラッパと第１のノズル部との間に異物が挟まった場
合、第１のノズル部が付勢力に反して摺動され、第２の
ノズル部とフラッパとの間隔が狭められる。

【０００８】これにより、フラッパがフラッパノズル内
の流体の圧力によってフラッパノズルから離間する方向
へ移動され、第１のノズル部も付勢手段によってフラッ
パ方向へ摺動される。このとき、フラッパが先に移動さ
れることより、第１のノズル部の付勢手段によるフラッ
パ方向への摺動がフラッパの移動より遅れ、これによ
り、第１のノズル部とフラッパとの間隔が拡がり、挟み
込まれていた異物が脱落されて排除される。

【０００９】第２の発明のサーボ弁によれば、第１の発
明に加えてさらに、第１のノズル部の付勢手段による摺
動がダンパーによってさらに遅らされるので、第１のノ
ズル部とフラッパとの間隔が確実に拡げられる。

【００１０】第３の発明のサーボ弁によれば、外力によ
ってフラッパがフラッパノズル方向へ移動された際に、
このフラッパと第１のノズル部との間に異物が挟まった
場合、フラッパの板体が付勢手段の付勢力に反して摺動
され、第２のノズル部とフラッパとの間隔が狭められ
る。

【００１１】これにより、フラッパがフラッパノズル内
の流体の圧力によってフラッパノズルから離間する方向
へ移動され、板体が付勢手段によって第１のノズル部方
向へ摺動される。このとき、板体よりもフラッパ本体が
先に移動されることより、板体の付勢手段による第１の
ノズル部方向への摺動がフラッパ本体の移動より遅れ、
これにより、第１のノズル部と板体との間隔が拡がり、
挟み込まれていた異物が脱落されて排除される。

【００１２】第４の発明のサーボ弁によれば、第３の発
明に加えてさらに、板体の付勢手段による摺動がダンパ
ーによってさらに遅らされるので、第１のノズル部と板
体との間隔が確実に拡げられる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のサーボ弁の一実施例を図によ
って説明する。なお、従来例と同一構造部分には、同一
符号を付して説明を省略する。まず、第１の実施例のサ
ーボ弁を図１によって説明する。図において、符号１１
は、本実施例のサーボ弁であり、符号１２は、フラッパ
ノズルである。

【００１４】このフラッパノズル１２は、ノズル本体
（第２のノズル部）１３と、中心に流路１８を有し、ノ
ズル本体１３の先端部に摺動可能に設けられたスライド
ノズル（第１のノズル部）１４とを有しており、このス
ライドノズル１４とノズル本体１３との間には、空間部
１５が形成されている。

【００１５】この空間部１５には、スプリング（付勢手
段）１６が設けられており、このスプリング１６によっ
てスライドノズル１４が先端部方向へ常に付勢されてい
る。また、ノズル本体１３の先端部近傍における内周側
には、係止片１７が設けられており、この係止片１７
へ、前記スプリング１６によって先端部方向へ付勢され
ているスライドノズル１４が係止されて、スライドノズ
ル１４がノズル本体１３の先端部から脱落しないように
なっている。

【００１６】また、スライドノズル１４の先端部近傍の
外周とノズル本体１３の内周との間及びスライドノズル
１４の後端部近傍の外周とノズル本体１３の内周との間
には、これらの間隙からなる流路２０、２０がそれぞれ
形成されている。そして、上記構成のフラッパノズル１
２とフラッパ６からなるサーボ弁１１では、流体の供給
により、スライドノズル１４の先端部とフラッパ６との
間隔がΔｘとなり、また、ノズル本体１３の先端部とフ
ラッパ６との間隔がΔｘよりも大きなΔｚとなるように
なっている。

【００１７】次に、上記構成のサーボ弁１１の作動を図
４を参照しながら説明する。レバー２に外力Ｆが作用す
ると、このレバー２が支点３を中心として揺動され、サ
ーボ弁１１のフラッパノズル１２とフラッパ６との間隔
Δｘが狭められる。そして、この間隔Δｘが狭められる
ことにより、フラッパノズル１２内の空間部７の圧力が
高まり、空間部８との圧力に差が生じる。これにより、
ピストン９が図４中矢印イ方向へ移動し、フラッパ６と
フラッパノズル１２の先端部との間隔Δｘが所定間隔に
戻される。

【００１８】ここで、空間部７を介してフラッパノズル
１２の流路１８へ供給される流体中に異物が混入してい
た場合、この異物がフラッパノズル１２のスライドノズ
ル１４の先端部とフラッパ６との間に挟まることがあ
る。このとき、本実施例のサーボ弁１１によれば、下記
の作動が行われて、これらスライドノズル１４の先端部
とフラッパ６との間に挟まった異物が排除されるように
なっている。

【００１９】スライドノズル１４の先端部とフラッパ６
との間に異物が挟まった状態にてレバー２に外力Ｆが作
用すると、スライドノズル１４の先端部とフラッパ６と
の間隔Δｘは小さくならず、このフラッパ６とともにス
ライドノズル１４がスプリング１６の付勢力に反して図
１中矢印ロ方向へ移動される。これにより、フラッパ６
の移動にともなってこのフラッパ６とノズル本体１３の
先端部との間隔Δｚが狭められる。なお、このとき、ノ
ズル本体１３とスライドノズル１４との間の空間部１５
内の流体が、流路２０、２０から流出される。

【００２０】そして、この間隔Δｚが狭められることに
より、フラッパノズル１２内の空間部７の圧力が高ま
り、空間部８との圧力に差が生じ、ピストン９が図４中
矢印イ方向へ移動し、間隔Δｚが拡げられる。また、こ
のフラッパ６の移動時に、スライドノズル１４もスプリ
ング１６の付勢力によって先端部方向（図１中矢印ハ方
向）へ追従して移動する。

【００２１】このとき、まず初めに、フラッパ６が移動
されるため、スライドノズル１４は、このフラッパ６の
移動よりも僅かに遅れて移動されるとともに、スライド
ノズル１４が先端部方向へ移動する際に、スライドノズ
ル１４とノズル本体１３との間のスプリング１６が収納
されている空間部１５へ流路２０、２０から流体が徐徐
に流入されるため、スプリング１６によるスライドノズ
ル１４のフラッパ６方向への移動がさらに遅らされる。
即ち、この流路２０、２０がスライドノズル１４の摺動
を遅らせるダンパーとして機能する。

【００２２】これにより、このスライドノズル１４の先
端部とフラッパ６との間隔Δｘが僅かに拡げられ、この
スライドノズル１４の先端部とフラッパ６との間に挟ま
れていた異物が脱落して排除される。このように、上記
実施例のサーボ弁１１によれば、フラッパノズル１２へ
供給される流体中に混入していた異物がスライドノズル
１４の先端部とフラッパ６との間に挟まったとしても、
サーボ弁１１の機能を維持しつつこの異物を極めて容易
に排除させることができ、この異物の挟み込みによるサ
ーボ機構１の誤動作を確実に防止することができ、サー
ボ機構１の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００２３】次に、第２の実施例のサーボ弁について図
２によって説明する。図に示すように、このサーボ弁２
１を構成するフラッパノズル２２は、ノズル本体（第２
のノズル部）２３の内部にノズル部（第１のノズル部）
２４が形成されたもので、このノズル部２４の先端部か
ら流体が噴出されるようになっている。そして、このノ
ズル部２４の先端部とフラッパ６との間隔がΔｘとさ
れ、また、前記ノズル本体２３の先端部とフラッパ６と
の間隔が、Δｘよりも大きなΔｚとされている。

【００２４】また、この実施例のフラッパ６は、フラッ
パ本体６ａに、フラッパノズル２２のノズル部２４と対
向する位置に凹部２５が形成されており、この凹部２５
には、フラッパノズル２２の軸線方向へ摺動可能に設け
られた板体２６が設けられ、開口縁部に取り付けられた
係止片２９によってこの板体２６が凹部２５から脱落し
ないようになっている。また、凹部２５の底部２５ａと
板体２６との間には、この板体２６をノズル部２４方向
へ付勢するスプリング（付勢手段）２７と、この板体２
６の摺動速度を減衰させるダンパー２８とが設けられて
いる。

【００２５】そして、このように構成されたサーボ弁２
１にあっては、例えば、フラッパノズル２２のノズル部
２４の先端部とフラッパ６の板体２６との間に異物が挟
まった状態にて、レバー２に外力Ｆが作用し、フラッパ
６がフラッパノズル２２方向へ移動されると、板体２６
とノズル部２４との間に異物が挟み込まれているので、
板体２６はノズル部２４方向へ移動されず、フラッパ本
体６ａのみがフラッパノズル２２方向（図２中矢印ニ方
向）へ移動される。

【００２６】即ち、フラッパ６の移動にともなって板体
２６が凹部２５内にてスプリング２７の付勢力に反して
凹部２５の底部２５ａ方向へ移動されることとなる。こ
れにより、フラッパ本体６ａとノズル本体２３との間隔
Δｚが狭められ、フラッパノズル２２内の空間部７の圧
力が高められ、空間部８との圧力に差が生じ、ピストン
９が図４中矢印イ方向へ移動し、フラッパ６がフラッパ
ノズル２２から離間する方向（図２中矢印ホ方向）へ移
動する。

【００２７】このフラッパ６の移動時に、板体２６はス
プリング２７の付勢力によってノズル部２４に近づく方
向へ移動するが、このスプリング２７による板体２６の
移動に僅かに遅れが生じる。即ち、ダンパー２８の作用
により、板体２６の移動は更に遅らされる。

【００２８】これにより、このノズル部２４の先端部と
板体２６との間隔Δｘが僅かに拡げられ、このノズル部
２４の先端部と板体２６との間に挟まれていた異物が脱
落して排除される。このように、上記実施例のサーボ弁
２１によれば、第１の実施例と同様に、フラッパノズル
２２へ供給される流体中に混入していた異物が先端部と
フラッパ６との間に挟まったとしても、サーボ弁２１の
機能を維持しつつこの異物を極めて容易に排除させるこ
とができ、この異物の挟み込みによるサーボ機構１の誤
動作を確実に防止することができ、サーボ機構１の信頼
性を大幅に向上させることができる。

【００２９】なお、上記実施例では、スライドノズル１
４または板体２６を付勢する付勢手段としてスプリング
１６、２７を使用したが、このスプリング１６、２７の
代わりに板バネを用いることにより、小型化を図ること
ができる。また、スプリング１６、２７による付勢手段
として油圧を使用しても良い。即ち、上記実施例にてス
プリング１６、２７が収納されている空間部内へ、スプ
リング１６、２７の代わりに圧油を供給してこの圧油に
よってスライドノズル１４または板体２６に付勢力を与
えても良い。

【００３０】なおまた、上記実施例では、ダンパーとし
て機能させる流路２０あるいはダンパー２８によってそ
れぞれスライドノズル１４あるいは板体２６の摺動速度
を減衰させて、これらスライドノズル１４、板体２６の
移動を積極的に遅らせるようにしたが、これら流路２０
あるいはダンパー２８を設けずに、スライドノズル１
４、板体２６のスプリング１６、２７による追従の僅か
な遅れだけでもスライドノズル１４とフラッパ６との間
隔、あるいは板体２６とノズル部２４との間隔を拡げて
確実に異物を排除させることができるのは勿論である。

【００３１】なお、上記実施例のサーボ弁１１、２１を
用いたサーボ機構としては、実施例に限定されることな
く、例えば、図３に示す電油サーボ機構に用いても良
い。ここで、図３において、符号３１は、入力電流をト
ルクに変更するトルクモータ、符号３２は、油圧装置３
６からの油圧によって駆動されるスプールである。トル
クモータ３１は、一種の直流電磁石であり、トルク伝達
用のトーションバネ３３に卷回されたコイル３４へ通電
した入力電流を、電磁力によるトルクに変換するように
なっている。また、スプール３２は、フラッパ６からの
変換信号圧力により駆動されて変位するものであり、フ
ラッパ６の端部に配設されたフィードバックバネ３５に
は、スプール３２の変位によるフィードバックトルクが
作用するようになっている。

【００３２】なおまた、上記実施例では、フラッパノズ
ル１２、２２から流体を噴出させる構造のサーボ弁１
１、２１を例にとって説明したが、このサーボ弁１１、
２１としては、フラッパノズル内へ流体を流入して、フ
ラッパノズル内に設けられたフラッパをノズル内へ引き
込むタイプのサーボ弁、つまりネガティブ型のサーボ弁
にも適応することができるのは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のサーボ
弁によれば、下記の効果を得ることができる。第１また
は第３の発明によれば、フラッパノズルの第１のノズル
部とフラッパとの間に異物が挟まったとしても、サーボ
弁の機能を維持しつつ第１のノズル部とフラッパとの間
隔または第１のノズル部とフラッパの板体との間隔を拡
げて異物を極めて容易に排除させることができ、この異
物の挟み込みによるサーボ機構の誤動作を確実に防止す
ることができ、サーボ機構の信頼性を大幅に向上させる
ことができる。

【００３４】また、第２または第４の発明によれば、ダ
ンパーによって第１のノズル部またはフラッパの板体の
摺動速度を減衰させることができるので、第１のノズル
部とフラッパとの間隔または第１のノズル部と板体との
間隔をさらに容易に拡げて異物の排除をさらに確実に行
わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のサーボ弁の構成及び構
造を説明するサーボ弁の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例のサーボ弁の構成及び構
造を説明するサーボ弁の断面図である。

【図３】サーボ弁を用いた他のサーボ機構の例を説明す
るサーボ機構の概略構成図である。

【図４】サーボ弁が用いられたサーボ機構の一例を説明
するサーボ機構の概略構成図である。

【符号の説明】

６ フラッパ １１、２１ サーボ弁 １２、２２ フラッパノズル １３、２３ ノズル本体（第２のノズル部） １４ スライドノズル（第１のノズル部） １６、２７ スプリング（付勢手段） ２０ 流路（ダンパー） ２６ 板体 ２８ ダンパー

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラッパと、このフラッパを流体の圧力
   によって所定間隔をあけた位置に維持させるフラッパノ
   ズルとを有するサーボ弁において、 前記フラッパノズルは、前記フラッパに対して所定間隔
   をあけてかつフラッパノズルの軸線方向へ摺動可能に設
   けられた第１のノズル部と、前記所定間隔よりも大きな
   間隔をあけて設けられた第２のノズル部とを有してな
   り、 前記第１のノズル部は、前記フラッパ方向へ付勢手段に
   よって付勢されてなることを特徴とするサーボ弁。
2. 【請求項２】 前記第１のノズル部は、ダンパーによっ
   てその摺動速度が減衰されてなることを特徴とする請求
   項１記載のサーボ弁。
3. 【請求項３】 フラッパと、このフラッパを流体の圧力
   によって所定間隔をあけた位置に維持させるフラッパノ
   ズルとを有するサーボ弁において、 前記フラッパノズルは、前記フラッパに対して所定間隔
   をあけて設けられた第１のノズル部と、前記所定間隔よ
   りも大きな間隔をあけて設けられた第２のノズル部とを
   有してなり、 前記フラッパは、前記第１のノズル部との対向位置に、
   フラッパノズルの軸線方向へ摺動可能に設けられた板体
   を有してなり、 前記板体は、前記フラッパノズル方向へ付勢手段によっ
   て付勢されてなることを特徴とするサーボ弁。
4. 【請求項４】 前記板体は、ダンパーによってその摺動
   速度が減衰されてなることを特徴とする請求項３記載の
   サーボ弁。