JP6921839B2 - クローズドセンタ圧力流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は一般に電気油圧式サーボ弁の分野に関し、より詳細には、改良された電気油圧式圧力流量制御サーボ弁に関する。

電気油圧式サーボ弁が既知である。これらは、１段（ステージ）を有するか、または多段を有するものと考えることができる。両方の形態において、弁スプールがシリンダ内に摺動可能に取り付けられ、そこに沿って制御された移動を行う。弁スプールがシリンダ内の中央位置またはヌル位置（中立位置）にあるとき、弁スプール上の様々なランドが、制御出口と連通するポートを覆い、弁を通る流れを妨げる。スプールの「オフ・ヌル（ヌル外）」移動の方向および大きさが、弁を通る流れを制御する。米国特許第４，９５１，５４９号、米国特許第５，２６３，６８０号、米国特許第４，６４１，８１２号および米国特許第５，１４６，１２６号には、様々な形態の１段サーボ弁が代表的に示され記載されており、これらの開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

１段または直接駆動弁は、一般に弁スプールに直接係合し、スプールを選択的にオフ・ヌルに移動させるモータまたは他の何らかの機構を有する。多段弁は、第２段弁スプールの移動を制御するパイロット段を有することができる。パイロット段は電気セクションであってもよく、第２段は油圧セクションであってもよい。米国特許第３，２２８，４２３号には２段電気油圧式サーボ弁の一例が示され、記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。

米国特許第４，９５１，５４９号 米国特許第５，２６３，６８０号 米国特許第４，６４１，８１２号 米国特許第５，１４６，１２６号 米国特許第３，２２８，４２３号

限定ではなく単に例示目的で開示された実施形態の対応する部品、部分または表面を括弧付きで参照すると、改良された２段電気油圧式サーボ弁（１５）が提供され、これは、
固定子（１８）、および回転子ヌル位置を有し（図１）、固定子によって生成された磁界の影響下でモータ軸線（１７）を中心に回転するように構成され配置された回転子（１９）を有するモータ（１６）と；回転子を回転子ヌル位置にバイアスするように構成され配置された第１バイアス機構（２０）と；第１弁軸線（２４）に沿って移動可能に第１室（２３）内に取り付けられた第１弁（２２）であって、第１弁部材および第１室の間に画定された少なくとも１つのポート（２５，２６）からの流体の流れを選択的に調整供給する（ｍｅｔｅｒ）ために第１室軸線に沿って第１ヌル位置（図１）から第１オフ・ヌル位置（図４）へ移動するように適合された第１弁部材（２２）を有する第１段弁（２１）と；第１弁のポートと流体連通する第２段弁（２８）であって、第２弁軸線（３１）に沿って第２室（３０）内に移動可能に取り付けられた第２弁部材（２９）を有し、第２弁部材は、第２弁部材および第２室の間の少なくとも１つの制御ポート（３２，３３）および少なくとも１つの基準ポート（８６，８７）からの流体の流れを選択的に調整供給するために第１弁部材の移動に応じて（またはその関数として）第２弁軸線に沿って第１位置（図１）から第２位置（図５）に移動するように適合されている、第２段弁（２８）と；第１段弁部材がヌル位置にあるときに第２段弁部材が圧力平衡状態にあり移動しないように構成および配置された上記第１段弁および第２段弁と；第２段弁の基準ポートと流体連通する基準段要素（８０）であって、基準軸線（８３）に沿って基準室（８２）内に移動可能に取り付けられた別個の基準部材（８１）を有し、別個の基準部材（８１）は、基準部材上の圧力差に応じて（またはその関数として）基準軸線に沿って第１位置（図１）から第２位置（図５）に移動するように適合されている、基準段要素（８０）と；基準軸線に沿って基準部材をバイアスするように構成および配置された第２バイアス機構（８４ａ、８４ｂ）と；第１弁部材および基準部材の間に作用する伝達リンク（３４）と；回転子および伝達リンクの間で作用する偏心駆動部材（３５）であって、モータ軸線から距離（５１）だけオフセットした第１偏心軸線（３６）を有し、モータ軸線を中心とする回転子の選択的回転が伝達リンクを移動させるように配置されている偏心駆動部材（３５）とを有し、また
伝達リンクおよび駆動部材は、回転子ヌル位置から第２回転子位置（図４）への回転子の選択的移動によって、駆動部材および伝達リンクが第１弁部材を第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置（図４）へ移動させるように構成および配置され；第１弁部材が第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置へ移動すると、第２弁部材が第１位置から第２位置（図５）へ移動し；第２弁部材が第２位置に移動すると、基準部材に負荷からの液圧差が適用され；基準部材上の液圧差によって基準部材が移動し；また基準部材の移動により、伝達リンクが第１弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させてヌル位置（図５）に戻す。

伝達リンクは、第１接続部（７０）で第１弁部材に係合する第１端部（５８）を備えていてもよく、伝達リンクは、第２接続部（７２）で基準部材に係合する第２端部（５９）を備えていてもよく、偏心駆動部材および伝達リンクは、第３接続部（７１）で連結されていてもよい。伝達リンクおよび偏心駆動部材は、第３接続部で回転可能に連結されていてもよい。伝達リンクは、第２接続部を中心とする選択的回転によって、第１弁部材を第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置へ移動させるように構成され配置されてもよい。伝達リンクは、第３接続部を中心とする選択的回転によって、第１弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させてヌル位置に戻すように構成され配置されてもよい。伝達リンクは、第１偏心軸線を中心とする選択的回転によって、第１弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させてヌル位置に戻すように構成され配置されてもよい。第１偏心軸線（３６）は、第３接続部（７１）と整列されてもよい。

第２段弁は第２基準ポート（８７）を備えていてもよく、基準段要素の基準室は第１副室（８５ａ）と第２副室（８５ｂ）とを備えていてもよく、第２段弁の第１基準ポートは第１副室に流れ接続されてもよく、第２段弁の第２基準ポートは第２副室に流れ接続されてもよく、基準部材は、第１副室と第２副室との間の液圧差に応じて、基準軸線に沿って第１位置から第２位置へ移動するように適合されてもよい。第１段弁は第２ポート（２６）を備えていてもよく、第２段弁の第２室は第１副室（６５ａ）と第２副室（６５ｂ）とを備えていてもよく、第１段弁の第１ポートは第２段弁の第１副室に流れ接続されてもよく、第１段弁の第２ポートは第２段弁の第２副室に流れ接続されてもよく、第２弁部材は、第２段弁の第１副室と第２副室との間の液圧差に応じて第２弁軸線に沿って第１位置から第２位置へ移動するように適合されてもよい。

第２バイアス機構は、基準軸線に沿って第１方向に基準部材をバイアスするように構成され配置された第１バイアス要素（８４ａ）と、基準軸線に沿って第１方向と反対の第２方向に基準部材をバイアスするように構成され配置された第２バイアス要素（８４ｂ）とを備えていてもよい。第１バイアス要素および第２バイアス要素の各々は、ばねを含むことができる。第１室、第２室および基準室は各々シリンダを備えていてもよく、第１段弁部材および第２段弁部材は各々弁スプールを備えていてもよく、基準部材はピストンを備えていてもよい。第１バイアス機構は、ねじりばね（４６）を含むことができる。回転子は、本質的に磁石で構成されてもよい。固定子は、円形のリング状のコア（４３）と、コアの周囲に反対方向に配向されたコアの周りの巻線（４４，４５）とを含むことができる。第１段弁部材は、実質的に平行な壁（６０）によって境界が定められたスロット（７５）を備えていてもよく、伝達リンクは、第１段弁部材のスロットの壁に係合する丸い縁端部（５８）を備えていてもよい。基準部材は、実質的に平行な壁（６１）によって境界が定められた開口部またはスロット（７６）を備えていてもよく、伝達リンクは、基準部材の開口部の壁に係合する第２の丸い縁端部（５９）を備えていてもよい。サーボ弁は、駆動部材と伝達リンクとの間に作用する少なくとも１つのベアリング（５６）を備えていてもよい。モータはトロイダルであってもよい。弁の制御ポートは、負荷を有するアクチュエータと流体連通することができる。

別の観点では、サーボ弁（１１５）が提供され、これは、
固定子（１８）と、回転子ヌル位置を有し（図６）固定子によって生成された磁界の影響下でモータ軸線（１７）を中心に回転するように構成され配置された回転子（１９）とを有するモータ（１６）と；回転子を回転子ヌル位置にバイアスするように構成され配置された第１バイアス機構（２０）と；弁軸線（１２４）に沿って弁室（１２３）内に移動可能に取り付けられ、弁部材と弁室との間に画定された少なくとも１つの制御ポート（１３２，１３３）および少なくとも１つの基準ポート（１８６，１８７）からの流体の流れを選択的に調整供給するために弁軸線に沿って第１ヌル位置（図６）から第１オフ・ヌル位置（図７）へ移動するように適合された弁部材（１２２）を有する弁（１２１）と；弁の基準ポートと流体連通し、基準軸線（１８３）に沿って基準室（１８２）内に移動可能に取り付けられ、基準部材上の圧力差に応じて基準軸線に沿って第１位置（図６）から第２位置（図８）に移動するように適合された基準部材（１８１）を有する基準段要素（１８０）と；基準軸線に沿って基準部材をバイアスするように構成され配置された第２バイアス機構（１８４ａ，１８４ｂ）と；第１弁部材と基準部材との間に作用する伝達リンク（３４）と；回転子と伝達リンクとの間に作用し、モータ軸線から距離（５１）だけオフセットする第１偏心軸線（３６）を有し、モータ軸線を中心とする回転子の選択的回転が伝達リンクを移動させるように配置されている偏心駆動部材（３５）と；回転子ヌル位置から第２回転子位置（図７）への回転子の選択的移動によって、駆動部材および伝達リンクが弁部材を第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置（図７）へ移動させるように構成され配置された上記伝達リンクおよび駆動部材とを備え、また、
弁部材が第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置へ移動すると、基準部材に負荷からの液圧差が適用され；基準部材上の液圧差によって基準部材が移動し；基準部材の移動により、伝達リンクが第１弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させてヌル位置（図８）に戻す。

伝達リンクは、第１接続部（１７０）で弁部材に係合する第１端部（５８）を備えていてもよく、伝達リンクは、第２接続部（１７２）で基準部材に係合する第２端部（５９）を備えていてもよく、偏心駆動部材および伝達リンクは、第３接続部（７１）で連結されていてもよい。伝達リンクおよび偏心駆動部材は、第３接続部で回転可能に連結されていてもよい。伝達リンクは、第２接続部を中心とする選択的回転によって、弁部材を第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置に移動させるように構成し配置することができる。伝達リンクは、第３接続部を中心とする選択的回転によって、弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させ、ヌル位置に戻すように構成し配置することができる。伝達リンクは、第１偏心軸を中心とする選択的回転によって、弁部材を第１オフ・ヌル位置から移動させ、ヌル位置に戻すように構成し配置されてもよい。第１偏心軸線（３６）は、第３接続部（７１）と整列されてもよい。

弁は第２基準ポート（１８７）を備えていてもよく、基準段要素の基準室は第１副室（１８５ａ）と第２副室（１８５ｂ）とを備えていてもよく、弁の第１基準ポートは第１副室に流れ接続されてもよく、弁の第２基準ポートは第２副室に流れ接続されてもよく、基準部材は、第１副室と第２副室との間の液圧差に応じて基準軸線に沿って第１位置から第２位置へ移動するように適合されてもよい。

第２バイアス機構は、基準軸線に沿って第１方向に基準部材をバイアスするように構成され配置された第１バイアス要素（１８４ａ）と、基準軸線に沿って第１方向と反対の第２方向に基準部材をバイアスするように構成され配置された第２バイアス要素（１８４ｂ）とを備えていてもよい。第１バイアス要素および第２バイアス要素の各々は、ばねを含むことができる。弁室および基準室は各々シリンダを備えていてもよく、弁部材は弁スプールを備えていてもよく、基準部材はピストンを備えていてもよい。第１バイアス機構は、ねじりばね（４６）を含むことができる。回転子は、本質的に磁石で構成されてもよい。固定子は、円形のリング状のコア（４３）と、コアの周囲に反対方向に配向されたコアの周りの巻線（４４，４５）とを含むことができる。弁部材は、実質的に平行な壁（１６０）によって境界が定められたスロット（１７５）を備えていてもよく、伝達リンクは、弁部材のスロットの壁に係合する丸い縁端部（５８）を備えていてもよい。基準部材は、実質的に平行な壁（１６１）によって境界が定められた開口部またはスロット（１７６）を備えていてもよく、伝達リンクは、基準部材の開口部の壁に係合する第２の丸い縁端部（５９）を備えていてもよい。サーボ弁は、駆動部材と伝達リンクとの間に作用する少なくとも１つのベアリング（５６）を備えていてもよい。モータはトロイダルであってもよい。弁の制御ポートは、負荷を有するアクチュエータと流体連通することができる。

改良された２段電気油圧式圧力流量制御サーボ弁の実施形態の概略図であり、第１段弁がシリンダに対して中央位置またはヌル位置にあり、第２段弁が、第２段弁を通る流れを妨げる第１位置にある図である。 図１に示すモータの拡大概略図である。 図１に示す第１段弁および基準段要素の部分縦断面図である。 図１に示す弁の概略図であり、回転子は図１に示す位置から時計回り方向に約１０°回転しており、このような移動が、駆動部材および伝達リンクを介する第１段弁スプールのオフ・ヌルへの同時の移動を生じさせる、図である。 図１に示す弁の概略図であり、第２段弁は所望の圧力差に移動しており、このような移動が、基準ピストンおよび伝達リンクを介して、第１段弁スプールを同時に移動させ、図１に示すヌル位置に戻す、図である。 改良された１段電気油圧式圧力流量制御サーボ弁の第２の実施形態の概略図であり、弁がシリンダに対して中央位置またはヌル位置にあり、基準要素が第１位置にある図である。 図６に示す弁の概略図であり、回転子は図１に示す位置から時計回り方向に約１０°回転されており、このような移動が、駆動部材および伝達リンクを介して弁スプールのオフ・ヌルへの同時の移動を生じさせる、図である。 図１に示す弁の概略図であり、基準ピストンは圧力差の結果として移動しており、このような移動が、伝達リンクを介して、弁スプールが図６に示すヌル位置に戻る同時の移動を生成する、図である。 図６に示す弁の縦断面図である。

始めに、同様の参照番号はいくつかの図面を通して同じ構成要素、部分または表面を一貫して識別することを意図しており、このような要素、部分または表面は、明細書全体でさらに記述または説明され、この詳細な説明は不可欠な部分である。他に示されない限り、図面は、明細書と共に読まれることを意図されており（例えば、クロスハッチング、部品の配列、比率、角度など）、本発明の記述の全体の一部とみなされるべきである。以下の記述で使用されるように、用語「水平」、「垂直」、「左」、「右」、「上」および「下」ならびにそれらの形容詞および副詞の派生語（例えば、「水平方向に」、「右方向に」、「上向きに」など）は、特定の図形が読者に面しているときの図示された構造の向きを単に指す。同様に、用語「内向きに」および「外向きに」は、一般に、その伸長軸線または回転軸線に対する表面の向きを適宜指す。

ここで図面を参照すると、改良された２段電気油圧式弁が提供され、その実施形態は全体として１５で示されている。弁１５は、モータ１６、第１バイアス機構２０、駆動部材３５、伝達リンク３４、第１段弁２１、第２段弁２８、および基準段要素８０を概して含むものとして示されている。

この実施形態では、モータ１６は、単一磁極、位相、および限定された角変位を有する回転ブラシレスＤＣトロイドモータである。図示のように、モータ１６は、固定子１８と回転子１９とを含む。図２に示すように、この実施形態では、固定子１８はトロイドであり、周囲にコイル４４、４５が巻かれた円形のリング形状のコア４３を有する。コイル４４は、コア４３の周囲に時計回りに６時の位置から１２時の位置まで半周巻かれた後、巻かれるのではなくループして６時の位置まで戻り、一方コイル４５は、コア４３の周囲に反時計回りに６時の位置から１２時の位置まで半周巻かれた後、巻かれるのではなくループして６時の位置まで戻る。さらに、コイル４４、４５は、コア４３の中心円軸線１７に対して反対方向に、コア４３の周囲に巻かれる。コイル４４は一方向に巻かれ、回転および磁場に依存して、電流が一方向の電磁力を生成する。コイル４４の端部を巻き戻し、それを逆方向でコア４３に巻き付けられたコイル４５に接続することにより、両半分からのトルク合計が提供されるが、インダクタンスはほぼ打ち消される。示されている配線には、金属軟磁性コア４３の円周の一方の半周の経路と、コア４３の円周の他方の半周の第２の経路があり、巻き付けて反対側の端部で始まって戻り、電流および電磁力からのトルク合計が提供されるが、インダクタンスは打ち消される。図示のようにワイヤを接合することにより、単一のコイルが得られる。しかしながら、冗長性を付与するために、ワイヤ４４、４５は、２本撚り線またはツイストペアであってもよい。コントローラまたはコンピュータからの電力が１本のワイヤで失われた場合、またはワイヤの１本が破損した場合は、もう１本のワイヤで同じことを行うことができる。これにより電気的に非常に高速なデバイスが得られる。トロイドを提供するためにリング状のコア４３の周囲にコイル４４、４５を巻くことにより、固定子歯付き設計と比較してトルク密度が小さくなる。しかしながら、コギングまたはトルクリップルも著しく少ない。さらに、ワイヤ４４、４５を軟磁性コア４３の周囲に巻いて、ワイヤを流れる電流の周波数または速度に応じて両方向に電流を変化させることによって、渦電流損失が発生し、小さなダンパ、または速度の関数として動きに対する抵抗、または速度の関数として増加したトルク抵抗のように作用する。典型的な取り扱い方法は、積層体から固定子コア４３を形成することである。このような減衰または渦電流損失を低減または排除するために、複数の積層体およびその間に絶縁材料を有するコアを使用することができる。しかしながら、この実施形態では、ある程度の減衰が望まれる。固定子コア４３を２／２、３／３、４／４またはそれ以上などの所定の積層数で設計することにより、安定した高性能弁を提供するために減衰量を選択することができる。

この実施形態では、回転子１９は、本質的に永久磁石から構成される。したがって、接地ばね４６および出力軸５２を除き、磁石は回転子全体を構成する。磁石から出てくる電力はより大きくなり、磁石の形状のために、磁石の円弧角は製造上の複雑さを引き起こすことなく大きくすることができる。

図示のように、第１バイアス機構２０が回転子１９に作用する。この実施形態では、バイアス機構２０は、回転子１９を所望のヌル（ｎｕｌｌ）または接地位置に戻すように設定されたねじりばね（トーションばね）４６およびクランプ４８を備える。機構２０は、回転子１９をバイアスするばねのように作用するだけでなく、固定子１８に対して所定の位置に回転子１９を支持または保持する。回転子１９は、ベアリング上の軸線１７を中心に回転するのではなく、ばね４６によって吊り下げられ、屈曲ひずみ要素として作用する。これにより、ベアリングおよび摩擦要素のような部品が不要になる。図示のように、ばね４６は、回転子１９の一部であり、ハウジング３８の上部４１の空洞の頂部まで延出し、そこで接地されている。回転子１９の底部にある単一の宝石軸受４９を使用して、側方運動を除去する。モータ１６および弁２１、２８が接地されてハウジング３８に参照されるように、回転子１９およびバイアス機構２０をゼロまたは接地にするために、クランプ４８をハウジング３８に対して調整または回転させて、第２段弁２８の出力流に対するモータ１６のヌルを参照するために望ましい位置を得ることができる。クランプ４８を回転調整することができ、したがって回転子１９は固定子１８に対して回転調整されて、ねじりばね４６が撓まないまたは歪まない所望のモータのヌル位置を提供することができる。したがって、回転子１９のヌル位置は、モータ１６にアクセスする必要なく、クランプ４８を所望の回転位置にリセットすることによって、ユーザが所望するように調整することができる。ねじりばねが示され、説明されているが、他のバイアス機構が代替として使用されてもよい。

図示のように、回転子１９の出力軸５２は、ハウジング３８に対してモータ軸線１７を中心に回転する。この実施形態では、駆動部材３５は、中心軸線３６を中心として細長い偏心円筒軸である。偏心駆動軸３５は、モータ軸線１７が駆動軸３５の中心長手方向軸線３６から距離５１だけオフセットするように、オフセットリンク５０によって回転子１９に回転可能に連結されている。したがって、回転子１９の出力軸５２は、偏心駆動軸３５の長手方向軸線３６が回転子１９の回転軸線１７から離れるように、偏心駆動装置３５にリンクされている。回転子１９が軸線１７を中心に回転すると、その回転は偏心駆動軸３５に伝達され、軸３５の遠位端部５４を円弧経路５３内で動かす。このような動きは、接続ジョイント７１において伝達リンク３４に伝達される。

伝達リンク３４は、弁２１のスプール２２と基準要素８０のピストン８１との間にほぼ横方向に延出している。図示のように、伝達リンク３４は、接続ジョイント７０でスプール２２のスロットまたは座部７５と係合する第１端部５８と、接続ジョイント７２でピストン８０のスロットまたは座部７６に係合する第２端部５９と、偏心駆動軸３５の端部ピン５４を受けて接続ジョイント７１を形成するような大きさで構成されている端部５８、５９の間の凹部または開口部５５とを備える。図示のように、端部５８は、弁スプール２２のノッチまたはスロット７５の、それぞれ６０で示された２つの向かい合う平行な平面壁の間に受けられる丸いボール状の端部である。同様に、端部５９は、ピストン８０内のノッチまたはスロット７６の、それぞれ６１で示された２つの向かい合う平行な平面壁の間に受けられる丸いボール状の端部である。この設計は、伝達リンク３４が、スプール２２とピストン８１と回転子軸線１７との間の可能性のあるミスアライメントを取り除くような設計である。伝達リンク３４の端部５８，５９はほぼ球形であり、リンク３４に機械加工されているため、伝達リンク３４が角度的に掃引して弁スプール２２を駆動することができるが、システムがミスアライメントを動的に調整することによって結合、過度の摩擦および詰まりを低減することもできる。リンク３４は、スプール、ピストンおよび駆動軸が、全ての部材が機械的に接続されているが結合していないように、規定された位置を求めることを可能にする。

偏心駆動装置３５の端部ピン５４は、伝達リンク３４の穴５５内に嵌合する。駆動装置３５のピン５４と伝達リンク３４の穴５５との間の環状耳部５６は、接続ジョイント７１におけるいくらかの相対回転移動を可能にする。しかしながら、駆動装置３５のピン５４が円弧５３内を移動すると、伝達リンク３４が直線状に見えるように移動し、それによって第１スプール２２が軸線２４に沿って移動する。

図３に示すように、弁１５は、全体的に３８で示される組立体である。本体３８は、第１段弁２１および基準段要素８０を収納する基準部３９と（第２段弁２８は図示せず、好ましくは基準部３９の下に配置される）、モータ１６を収納する中間部または中央部４０と、バイアス機構２０を収納する上部または頂部４１とを含む。したがって、弁１５の本体３８内側は、スプール２２およびピストン８１を含み、スプール２２およびピストン８１はそれぞれ室２３、８２に位置し、本体３８に押し込まれるブシュに機械加工されている。基準部３９の下で、弁１５の本体３８はスプール２９を含み、スプール２９は室２８に位置し、本体３８内に押し込まれるブシュに機械加工されている（図示せず）。

４つのポートが本体３８に入る。図１および図３に示すように、弁１５のベース３９は、供給圧力Ｐｓ、流体戻りＲおよび２つの制御ポートＣ１、Ｃ２のそれぞれに作動接続する。したがって、４つの流体接続があるため、この弁は４方向サーボ弁である。しかしながら、実施形態は、４方向弁に限定されず、所望により３方向弁または他の形態に容易に適合させることができることは明らかである。制御ポートＣ１、Ｃ２は、第２段弁２８の出力である。供給ポートＰｓは、高圧油、水または他の流体または気体を導入し、第１段弁２１の圧力室６２ａ、６２ｂと同様に、第２段弁２８の供給室または圧力室６３ａ、６３ｂの両方に接続する。第１弁２１はパイロット段であり、スロットが非常に小さいため、任意の汚染粒子を捕捉して閉じ込め弁スプール２２が詰まるのを防止するために、圧力室６２ａ、６２ｂへの供給ラインにフィルタをそれぞれ設けることができる。第１段弁２１のポート２５、２６からの出力流は、第２段弁２８の室３０のそれぞれの端部室６５ａ、６５ｂに接続する。

本体３８は、それぞれ第１段弁２１の弁部材２２、第２段弁２８の弁部材２９、および基準段要素８０のピストン８１の摺動移動を受けて収容するために室２３，３０、８２を形成する３つの水平貫通孔を有する。この実施形態では、室２３，３０、８２は円筒形である。しかしながら、このような貫通孔は非円形の断面を有してもよく、その結果、室は、直角プリズムまたは他の類似形状などの非円筒形状になる。この実施形態では、弁部材２２，２９は円筒形の弁スプールである。しかしながら、弁スプールは、せん断プレートを形成する直角プリズムのような別の形状を有していてもよい。この実施形態では、ピストン８１はほぼ円筒形の部材である。しかしながら、ピストンは別の形状を有していてもよい。弁室２３，３０とスプール２２，２９はそれぞれ軸線２４，３１を中心にして細長く、弁スプール２２が軸線２４に沿って直線的に移動し、弁スプール２９が軸線２４に平行な軸線３１に沿って直線的に移動するようになっている。基準室８２およびピストン８１は軸線８３を中心にして細長く、ピストン８１が軸線８３に沿って直線的に移動するようになっており、軸線８３は、弁スプール２２の軸線２４および弁スプール２９の軸線３１の両方に平行である。軸線２４、軸線３１および軸線８３の各々は、モータ軸線１７および偏心駆動軸３５の長手方向軸線３６を横断する。

基準部３９は、室２３と室８２との間に横方向に延在する水平貫通孔を含み、第１段スプール２２とピストン８１との間に作用する伝達リンク３４の動きを受けて収容するための室４２を形成する。中間部４０は、基準部３９に面して係合し、モータ１６を収納するように適合されている。上部４１は、機構２０を保護して包囲し覆うカバーの性質を有する。

図１および図３に示すように、弁スプール２２は、通常の方法で長手方向延出部に沿って複数のランドおよび溝を備え、伝達リンク３４の端部５８によって、図１に示す軸線２４に沿ったヌル位置からシリンダ２３内で、所望により左方向にも右方向にも、選択的かつ制御可能にシフトするように適合されている。このヌル位置では、弁スプール２２のそれぞれのランドは、第２弁段２８のシリンダ３０の室６５ａ、６５ｂにそれぞれ連通するポート２５、２６を覆う。図示のように、図１のヌル構成では、シリンダ室２３のポート２５を通る油圧供給Ｐｓと供給室６２ａとの間の油圧流は、ランド６８ｂによって遮断される。同様に、シリンダ室２３のポート２６を通る油圧供給Ｐｓと供給室６２ｂとの間の流れは、ランド６８ｃによって遮断される。室６２ａ、６２ｂ内の油圧流体は、それぞれスプールランド６８ｂ、６８ｃによって流出を妨げられる。したがって、スプール２２およびスプール２９は、圧力平衡のために移動が制限される。

図１および図３に示すように、弁スプール２９は、通常の方法でその長手方向延出部に沿って複数のランドおよび溝を備え、端部室６５ａおよび６５ｂの間の差圧によって、図１に示す軸線３１に沿った位置からシリンダ３０内で、所望により左方向にも右方向にも、選択的かつ制御可能にシフトするように適合されている。この位置では、弁スプール２９のそれぞれのランドは、制御開口部Ｃ１、Ｃ２のポート３２、３３をそれぞれ覆い、弁を通る流れを妨げる。

図１および図３に示すように、ピストン８１は細長い円筒形部材を備え、端部室８５ａおよび８５ｂの間の液圧差によって、図１に示す軸線８３に沿った位置からシリンダ８０内で、所望により左方向にも右方向にも、選択的かつ制御可能にシフトするように適合されている。この位置では、室８５ａ、８５ｂの差圧が均等化され、ピストン８１の左端部のばね８４ａの右向きのバイアスが、ピストン８１の右端部のばね８４ｂの左向きのバイアスと等しくなる。したがって、ピストン８１は、対向するばね８４ａ、８４ｂによって、図１に示す中立位置にバイアスされる。この位置では、弁スプール２９のそれぞれのランド６９ａ、６９ｂは、基準段８０のシリンダ８２の室８５ａ、８５ｂとそれぞれ連通する第２弁段２８の室３０のポート８６、８７をそれぞれ覆う。

コイル４４，４５は、適切な大きさの複数の電流を供給することによって選択的に励磁されて、回転子１９を、軸線１７を中心に時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に回転させる。回転子の移動方向は、供給される電流の極性によって決定される。角回転子の移動の大きさは、供給される電流の大きさによって決定される。

図４において、回転子１９は、図１に示す回転ヌル位置から時計回りの方向に軸線１７を中心に約１０°だけ回転したものとして示されている。図４に示すように、回転子１９が軸線１７を中心に時計回りに回転すると、この回転により、偏心駆動軸３５のピン５４が円弧５３に沿って右に移動する。この時点で、スプール２９は、上述したようにその両端部の圧力が均等であるために移動が制限されるため、リンク３４のボール端部５９とピストンのノッチ壁６１との間の接続ジョイント７２が瞬間的に固定軸線として作用する。これと上述した偏心オフセットにより、偏心駆動軸３５のピン５４が円弧５３に沿って右に移動すると、伝達リンク３４のボール端部５８が右に移動する。したがって、ボール端部５８および接続ジョイント７０は、接続ジョイント７２に対して時計回りに回転する。このとき、ボール端部５８は、弁スプール２２を軸線２４に沿って一軸方向にシリンダ２３内で右に移動させる。図４に示すように、弁スプール２２がオフ・ヌルおよび右に移動するにつれて、スプールランド６８ｂ、６８ｃはそれぞれポート２５、２６上にもはや整列せず、これにより、それぞれポート２５、２６における流体の流入出が可能になり、ひいては室３０内のポート７３ａ、７３ｂにおける第２段弁２８のそれぞれのピストン室６５ａ、６５ｂへの流体の流入出が可能になる。スプール２２のこのような移動は、ポート２５を高い供給圧力に曝し、ポート２６を低い戻り圧力に曝す。スプール２２のこの変位した状態は、流体が供給源から第２段弁２８の室６５ａ内に流入し、第２段弁２８の室６５ｂから流出して戻ることを可能にし、したがって、スプール２９の一端とスプール２９の他端との間に圧力差が生じる。

このとき、第１段弁２１からの制御ポート２５，２６は、上述したように第２段弁２８のスプール２９の端部に給送しているため、スプール２９は、軸線３１に沿って一軸方向にシリンダ３０内で右に移動する。図５に示すように、弁スプール２９が右に移動すると、スプールランド６９ａ、６９ｂはそれぞれ制御ポート３２、３３上にもはや整列せず、これによりポート３２、３３および制御部Ｃ１、Ｃ２の間で流体の流れがそれぞれ可能になる。スプール２９のこのような移動は、ポート３２を高い供給圧力Ｐｓに曝し、ポート３３を低い戻り圧力Ｒに曝す。弁スプール２９が右に移動すると、スプールランド６９ａ、６９ｂもそれぞれ基準ポート８６、８７上にもはや整列せず、これによりポート８６，８７および制御部Ｃ１、Ｃ２の間で流体の流れがそれぞれ可能になる。

スプール２９のこのような移動は、ポート８６を高い供給圧力Ｐｓに曝し、ポート８７を低い戻り圧力Ｒに曝す。スプール２９のこの変位した状態は、流体が供給源から基準段８０の室８５ａに流入し、基準段８０の室８５ｂから流出して戻ることを可能にし、したがって、弁１５および制御部Ｃ１、Ｃ２に負荷があるときに、ピストン８１の一端とピストン８１の他端との間に圧力差が生じる。したがって、Ｃ１とＣ２との間の任意の圧力差は、基準ピストン８１を移動させ、それによって、伝達リンク３４を介して第１段弁２１をヌルに戻す。

したがって、出力Ｃ１と基準ピストン８１の左端部との間には接続があり、他方では、出力Ｃ２と基準ピストン８１の右端部との間に接続がある。したがって、第１段スプール２２が移動すると、第２段スプール２９は、第１段弁２１の制御ポート２５，２６から来る流れに反応して移動する。弁１５の負荷時に、制御ポートＣ１またはＣ２の一方が圧力ポートＰｓに曝され、制御ポートＣ１またはＣ２の他方が戻りポートＲに曝されるため、ピストン８１に圧力差が生じる。基準ピストン８０の端部室８５ａ、８５ｂに接続された第２段弁２８のＣ１とＣ２と間のポーティングは、結果として生じる圧力差ΔＰに応答して伝達リンク３４を移動させ、後述するようにスプール２２のヌルを再確立する。

ピストン８１の右への移動も伝達リンク３４の移動を引き起こす。特に、図５に示すように、この時点では駆動軸３５の端部ピン５４はモータ１６によって定位置に保持されるため、ピン５４とリンク３４の穴５５との間の接続ジョイント７１は固定軸線として作用する。ピストン８１が右に動くと、ボール端部５９と接続ジョイント７２は接続ジョイント７１および偏心軸線３６を中心として反時計回りに移動し、接続ジョイント７１および偏心軸線３６を中心として伝達リンク３４を反時計回りに回転させる。軸線３６を中心とした伝達リンク３４の反時計回りの回転は、伝達リンク３４のボール端部５８と接続ジョイント７０とを、接続ジョイント７１および偏心軸線３６を中心として反時計回りに左に移動させる。ボール端部５８の左への移動は、第１段階弁２１がヌル位置に戻るまで、弁スプール２２をシリンダ２３内で左に移動させる。図５に示すように、弁スプール２２が左に移動すると、スプールランド６８ｂ、６８ｃは、ポート２５、２６上でそれぞれ再整列し、ポート２５から第２段弁２８の室３０の端部室６５ａへ、およびポート２６から端部室６５ｂへの流体の流れを停止する。スプール２９は、ポート２５，２６が閉鎖され、スプール２９の両端部、ひいてはピストン８１の両端部の平衡圧力が戻ることで移動を停止する。したがって、ピストン８１は、回転子１９および偏心駆動ピン５４の保持位置の運動を打ち消し、圧力に基づいて第１段弁２１の第１段スプール２２のヌルを再確立するまで、伝達リンク３４を軸線３６を中心に回転させる。Ｃ１とＣ２の間に負荷または圧力差がない場合、基準ピストン８１は動かない。したがって、スプール２２は、流れの位置ではなく圧力差に達するまでヌルに戻ることはない。

供給電流の極性が逆転すると、回転子１７は軸線１７を中心に反時計回りに回転し、この回転が偏心駆動軸３６のピン５４を円弧５３に沿って左に移動させ、次に伝達リンク３４のボール端部５８を左に移動させ、それによってスプール２２を軸線２４に沿って左に移動させてヌルから外し、スプール２２をシリンダ２３に対して反対方向にずらす。接続ジョイント７０，７１および７２は、それらの軸線がアクチュエータ本体３８に対して固定されていないため、浮動接続と言われる。軸線１７は浮動していない。

回転子１９はねじりばね４３に吊り下げられた慣性質量であるため、回転子１９の周波数は、特にその周波数が弁１５の動作周波数の中間にある場合には、潜在的な問題である。これに対処するために、ある程度の減衰が提供される。第１段弁２１と第２段弁２８との間の増幅のために、減衰を有し、応答を遅くすることが許容される。このような減衰は２カ所に設けられる。上述したように、コア４３を形成する積層体の数を制御することにより、ある程度の減衰を提供することができる。第２に、Ｒと第１段室２３の端部室との間の流体接続の端部に狭いオリフィスを設けて、第１段スプール２２の運動のスケルチを助けることができる。したがって、回転子１９が激しく共振し始める場合、スプール２２および回転子１９が上述のように駆動部材３５および伝達リンク３４を介して接続されているため、第１段スプール２２も一緒に移動しなければならない。これが起こり始めると、そのようなオリフィスは、第１段スプール２２の運動を妨げ始め、動的な減衰器またはばねのように見える。

第１バイアス機構２０は、弁１５が定格電流で所定の定格流量を有するように設けられている。ばね４６は、回転子１９の適切な回転運動量で、ばね４６が同じ量を偏向し、モータ１６の定格電流およびトルク定数に等しい逆トルク量を生成するように選択される。したがって、定格電流が３５ミリアンペアであり、回転子１９の１０度の回転が望まれる場合には、それに応じてばね４６が選択される。したがって、所定の流量または圧力出力に対して、それを生成するために所定の電流入力が存在する。

基準ピストン８１は、圧力差ΔＰに基づいて位置または命令に到達し、その位置に到達したことを機械的に伝える。基準ピストン８１の位置は、伝達リンク３４を介して第１段スプール２２に従動し、伝達リンク３４の運動は、ばね４６およびモータ１６の電流またはトルク定数により回転子１９の位置に従動する。したがって、所定量の電流に対して、モータ１６からの一定量のトルクは、偏心ピン５４への運動を生じさせ、その結果、第１段スプール２２の相対位置が生成され、それによって基準ピストン８１の両端のΔＰが生成され、基準ピストン８１は、伝達リンク３４を介して第１段スプール２２に従動する。

弁１５は多くの利点を提供する。第１に、複数の弁１５を使用して、複数の力合計アクチュエータを制御することができる。そのような複数の弁の各々に全く同じ電流が供給される場合、対象のアクチュエータの力出力は同期する。複数のアクチュエータと余分なエレクトロニクス間で力の戦いはなく、ΔＰトランスデューサおよびリンク装置は不要である。第２に、モータ１６は非常に大きい必要はない。第１段弁２１が第２段弁スプール２９を動かすため、モータ１６は、第１段スプール２２を動かすのに十分な動力を有していればよい。第３に、第１段弁２１は、運動量がより小さいが、中間部ランド６８ｂ、６８ｃからスプール２９の端部６５ａ、６５ｂに向かう制御流れを有することによって、第２段弁２８の運動を増幅する。より大きな第２段スプール２９のスロットははるかに広いため、第１段スプール２２の非常に小さな運動で、第２段スプール２９からの極限の運動が達成される。

この実施形態では、回転子１９は、回転子のヌル位置から離れてモータ軸線１７を中心にプラスまたはマイナス１０度だけ回転するように設計されている。最も制限された角度のトルクモータは、プラスまたはマイナス３０度または３５度まで動くことができ、依然としてトルクおよび電流の線形関数を有する。この実施形態がわずか１０度に制限される理由は、ばね４６の剛性を規定するためである。ストロークが小さいほど、より剛性のばね４６が得られ、これは第１段スプール２２の共振周波数が増加することを意味する。最適な選択は、回転子の角度振幅を可能な限り最小にするが、なおかつバックラッシュが排除されるのに十分な大きさを提供することである。

ここで図６〜図８を参照すると、第２の実施形態によるサーボ弁が示されており、これは全体として１５で示されている。サーボ弁１１５は、図１〜図５に関連して上述したサーボ弁１５の特徴の大部分を有する。サーボ弁１１５とサーボ弁１５との間の主な違いは、サーボ弁１１５が１段であり、第２段弁２８を含まないという事実にある。したがって、弁１１５は、モータ１６、第１バイアス機構２０、駆動部材３５、伝達リンク３４、単一弁１２１および基準段要素１８０を概して含むものとして示されている。

この実施形態では、モータ１６、バイアス機構２０、出力軸５２、駆動部材３５および伝達リンク３４は全て同じ特徴を有し、第１の実施形態のサーボ弁１５に関して上述した図１〜図５と同じである。したがって、モータ１６はここでも制限された角変位を有する回転ブラシレスＤＣトロイドモータであり、固定子１８および永久磁石回転子１９を含む。バイアス機構２０は、回転子１９に作用して、回転子１９を所望のヌルまたは接地位置に戻すようにバイアスする。回転子１９の出力軸５２は、ハウジング３８に対してモータ軸線１７を中心に回転し、駆動部材３５は、中心軸線３６を中心とする細長い偏心円筒軸であり、モータ軸線１７が駆動軸３５の中心長手方向軸線３６から距離５１だけオフセットされるように、オフセットリンク５０によって回転子１９に回転可能に連結されている。回転子１９が軸線１７を中心に回転すると、その回転は偏心駆動軸３５に伝達され、軸３５の遠位端部５４を円弧経路５３内で動かす。このような動きは、接続ジョイント７１において伝達リンク３４に伝達される。

伝達リンク３４は、弁１２１のスプール１２２と基準要素１８０のピストン１８１との間をほぼ横方向に延出している。図示のように、伝達リンク３４は、接続ジョイント１７０でスプール１２２のスロットまたは座部１７５に係合する第１端部５８と、接続ジョイント１７２でピストン１８０のスロットまたは座部１７６と係合する第２端部５９と、偏心駆動軸３５の端部ピン５４を受けて接続ジョイント７１を形成するような大きさで構成されている端部５８および５９の間の凹部または開口部５５とを備える。駆動装置３５のピン５４が円弧５３内を移動すると、伝達リンク３４が直線状に見えるように移動し、それによってスプール１２２が軸線１２４に沿って移動する。図示のように、端部５８は、弁スプール１２２のノッチまたはスロット１７５の、それぞれ１６０で示された２つの向かい合う平行な平面壁の間に受けられる丸いボール状の端部である。同様に、端部５９は、ピストン１８０内のノッチまたはスロット１７６の、それぞれ１６１で示された２つの向かい合う平行な平面壁の間に受けられる丸いボール状の端部である。

図９に示すように、弁１１５は、全体的に１３８で示される組立体である。本体１３８は、弁１２１および基準段要素１８０を収納する下部またはベース部１３９と、モータ１６を収納する中間部または中央部４０と、バイアス機構２０を収納する上部または頂部４１とを含む。このように、弁１１５のベース部１３９内側は、スプール１２２およびピストン１８１であり、それぞれ室１２３、１８２内に位置し、本体１３８に押し込まれるブシュに機械加工されている。

４つのポートが本体１３８に入る。図６〜図８に示すように、弁１１５は、供給圧力Ｐｓ、流体戻りＲ、および２つの制御ポートＣ１、Ｃ２にそれぞれ作動接続する。したがって、４つの流体接続があるため、この弁も４方向サーボ弁である。しかしながら、実施形態は、４方向弁に限定されず、所望により３方向弁または他の形態に容易に適合させることができることは明らかである。この実施形態では、制御ポートＣ１、Ｃ２は、弁１２１の出力である。供給ポートＰｓは、高圧の油、水または他の流体または気体を導入し、弁１２１の供給室または圧力室１６２ａ、１６２ｂに接続する。

この実施形態では、ベース１３８は、弁１２１の弁部材１２２および基準段要素１８０のピストン１８１の摺動移動を受けて収容するために室１２３、１８２を形成する２つの水平貫通孔を有する。この実施形態では、弁部材１２２は円筒形の弁スプールであり、ピストン１８１は概して円筒状の部材である。弁室１２３およびスプール１２２は、軸線１２４を中心として細長く、弁スプール１２２は軸線１２４に沿って直線的に移動する。基準室１８２およびピストン１８１は、軸線１８３を中心として細長く、ピストン１８１は、弁スプール１２２の軸線１２４に平行な軸線１８３に沿って直線的に移動する。各軸線１２４，１８３は、モータ軸線１７および偏心駆動軸３５の長手方向軸線３６を横断する。ベース１３９はまた、室１２３と室１８２との間に横方向に延在する水平貫通孔を含み、スプール１２２とピストン１８１との間に作用する伝達リンク３４の動きを受けて収容するための室１４２を形成する。中間部４０は、ベース部１３９に面して係合し、モータ１６を収納するように適合されている。上部４１は、機構２０を保護して包囲し覆うカバーの性質を有する。

図６〜図８に示すように、弁スプール１２２は、通常の方法で長手方向延出部に沿って複数のランドおよび溝を備え、伝達リンク３４の端部５８によって、図６に示す軸線１２４に沿ったヌル位置からシリンダ１２３内で、所望により左方向にも右方向にも、選択的かつ制御可能にシフトするように適合されている。このヌル位置では、弁スプール１２２のそれぞれのランドは、制御開口部Ｃ１、Ｃ２のポート１３２、１３３をそれぞれ覆って、弁を通る流れを妨げる。図示のように、図１のヌル構成では、シリンダ室１２３のポート１８６を通る油圧供給Ｐｓの間の油圧流は、ランド１６８ａによって遮断される。同様に、シリンダ室１２３のポート１８７を通る油圧供給Ｐｓの間の流れは、ランド１６８ｂによって遮断される。室１６２ａ、１６２ｂ内の油圧流体は、スプールランド１６８ａ、１６８ｂによってそれぞれ流出を妨げられる。したがって、スプール１２２、ひいてはピストン１８１は、圧力平衡のために移動が制限される。

図６〜図８に示すように、ピストン１８１は細長い円筒形部材を備え、端部室１８５ａ、１８５ｂの間の液圧差によって、図１に示す軸線１８３に沿った位置からシリンダ１８０内で、所望により左方向にも右方向にも、選択的かつ制御可能にシフトするように適合されている。この位置では、室１８５ａ、１８５ｂの差圧が均等化され、ピストン１８１の左端部のばね１８４ａの右向きのバイアスが、ピストン１８１の右端部のばね１８４ｂの左向きのバイアスと等しくなる。したがって、ピストン１８１は、対向するばね１８４ａ、１８４ｂによって、図１に示す中立位置にバイアスされる。この位置では、弁スプール１２２のそれぞれのランド１６８ａ、１６８ｂは、基準段１８０のシリンダ１８２の室１８５ａ、１８５ｂにそれぞれ連通する弁１２１の室１２３のポート１８６、１８７をそれぞれ覆う。

図７において、回転子１９は、図６に示す回転ヌル位置から時計回り方向に軸線１７を中心に約１０°だけ回転したものとして示されている。図７に示すように、回転子１９が軸線１７を中心に時計回りに回転すると、この回転により、偏心駆動軸３５のピン５４が円弧５３に沿って右に移動する。この時点で、ピストン１８１は、上述したようにその両端部の圧力が均等であるために移動が制限されるため、リンク３４のボール端部５９とピストン１８１のピストンノッチ壁１６１との間の接続ジョイント１７２が瞬間的に固定軸線として作用する。これと上述した偏心オフセットにより、偏心駆動軸３５のピン５４が円弧５３に沿って右に移動すると、伝達リンク３４のボール端部５８が右に移動する。したがって、ボール端部５８および接続ジョイント１７０は、接続ジョイント１７２に対して時計回りに回転する。このとき、ボール端部５８は、弁スプール１２２を軸線１２４に沿って一軸方向にシリンダ１２３内で右に移動させる。図７に示すように、弁スプール１２２が右に移動すると、スプールランド１６８ａ、１６８ｂはそれぞれ制御ポート１３２、１３３上にもはや整列せず、これによりポート１３２、１３３および制御部Ｃ１、Ｃ２の間でそれぞれ流体の流れが可能になる。スプール１２２のこのような移動は、ポート１３２を高い供給圧力Ｐｓに曝し、ポート１３３を低い戻り圧力Ｒに曝す。弁スプール１２２が右に移動すると、スプールランド１６８ａ、１６８ｂもそれぞれ基準ポート１８６、１８７上にもはや整列せず、これによりポート１８６、１８７および制御部Ｃ１、Ｃ２の間でそれぞれ流体の流れが可能になる。

スプール１２２のこのような移動は、ポート１８６を高い供給圧力Ｐｓに曝し、ポート１８７を低い戻り圧力Ｒに曝す。スプール１２２のこの変位した状態は、流体が供給源から基準段１８０の室１８５ａに流入し、基準段１８０の室１８５ｂから流出して戻ることを可能にし、したがって、弁１１５および制御部Ｃ１、Ｃ２に負荷があるときに、ピストン１８１の一端とピストン１８１の他端との間に圧力差が生じる。したがって、Ｃ１とＣ２との間の任意の圧力差は、基準ピストン１８１を移動させ、それによって弁１２１を、伝達リンク３４を介してヌルに戻す。

したがって、出力Ｃ１と基準ピストン１８１の左端部との間には接続があり、他方では、出力Ｃ２と基準ピストン１８１の右端部との間に接続がある。したがって、スプール１２２が移動すると、弁１１５の負荷時に、制御ポートＣ１またはＣ２の一方が圧力ポートＰｓに曝され、制御ポートＣ１またはＣ２の他方が戻りポートＲに曝されるため、ピストン１８１に圧力差が生じる。基準ピストン１８０の端部室１８５ａ、１８５ｂに接続された弁１２１のＣ１とＣ２との間のポーティングは、結果的に生じる圧力差ΔＰに応答して伝達リンク３４を移動させ、後述するようにスプール１２２のヌルを再確立する。

ピストン１８１の右への移動も伝達リンク３４の移動を引き起こす。特に、図８に示すように、この時点では、駆動軸３５の端部ピン５４がモータ１６によって定位置に保持されるため、ピン５４とリンク３４の穴５５との間の接続ジョイント７１は固定軸線として作用する。ピストン１８１が右に移動すると、ボール端部５９と接続ジョイント１７２は、接続ジョイント７１と偏心軸線３６を中心に反時計回りに移動し、接続ジョイント７１と偏心軸線３６を中心として伝達リンク３４を反時計回りに回転させる。軸線３６を中心とした伝達リンク３４の反時計回りの回転は、伝達リンク３４のボール端部５８と接続ジョイント１７０とを、接続ジョイント７１および偏心軸線３６を中心として反時計回りに左に移動させる。ボール端部５８の左への移動は、弁１２１がヌル位置に戻るまで、弁スプール１２２をシリンダ１２３内で左に移動させる。図８に示すように、弁スプール１２２が左に移動すると、スプールランド１６８ａ、１６８ｂはポート１８６、１８７上にそれぞれ再整列し、ポート１８６から基準要素１８０の端部室１８５ａへ、およびポート１８７から基準要素１８０の端部室１８５ｂへの流体の流れを停止する。ピストン１８１は、ポート１８６、１８７が閉鎖され、ピストン１８１の両端部の平衡圧力が戻ることで移動を停止する。したがって、ピストン１８１は、回転子１９および偏心駆動ピン５４の保持位置の運動を打ち消し、圧力に基づいて弁１２１のヌルを再確立するまで、伝達リンク３４を軸線３６を中心に回転させる。Ｃ１とＣ２との間に負荷または圧力差がない場合、基準ピストン１８１は動かない。したがって、スプール１２２は、流れの位置ではなく圧力差に達するまでヌルに戻ることはない。

供給電流の極性が逆転すると、回転子１７は軸線１７を中心に反時計回りに回転し、この回転が偏心駆動軸３６のピン５４を円弧５３に沿って左に移動させ、次に伝達リンク３４のボール端部５８を左に移動させ、それによってスプール１２２を軸線１２４に沿って左に移動させてヌルから外し、スプール１２２をシリンダ１２３に対して反対方向にずらす。接続ジョイント１７０，７１、１７２は、それらの軸線がアクチュエータ本体１３８に対して固定されていないため、浮動接続と言われる。軸線１７は浮動していない。

基準ピストン１８１は、圧力差ΔＰに基づいて位置または命令に到達し、その位置に到達したことを機械的に伝える。基準ピストン１８１の位置は、伝達リンク３４を介して弁スプール１２２に従動し、伝達リンク３４の運動は、ばね４６およびモータ１６の電流またはトルク定数により回転子１９の位置に従動する。したがって、所定量の電流に対して、モータ１６からの一定量のトルクは、偏心ピン５４への運動を生じさせ、その結果、弁スプール１２２の相対位置が生成され、それによって基準ピストン１８１の両端のΔＰが生成され、基準ピストン１８１は、伝達リンク３４を介して第１段スプール１２２に従動する。

記載された実施形態に対して様々な追加の変更および修正を行うことができる。例えば、添付の特許請求の範囲に組み込まれる場合を除いて、様々な部分のサイズ、形状および構成は重要であるとはみなされない。構築の材料も重要であるとはみなされない。前述したように、弁スプールとピストンは、ベースに直接摺動可能に取り付けられてもよく、ベースに設けられた貫通孔に挿入されたブシュ内に摺動可能に取り付けられてもよい。一実施形態では、ボール端部５８、５９の頭部は分割されているため、丸頭部は２つの部分から構成され、丸頭部が係合している弁スプールシートまたはピストンシートの壁との摩擦のない転がり接触を維持するように、互いから離れるようにバイアスされる。代替のモータタイプを使用して、回転子を本体に対して回転させてもよい。

したがって、改良された２段電気油圧式弁および改良された１段電気油圧式弁の現在好ましい形態を示し説明し、それらのいくつかの修正を論じてきたが、当業者であれば、特許請求の範囲によって定義され区別される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な追加の変更および修正がなされ得ることを容易に理解するであろう。

Claims (36)

1. ２段サーボ弁であって、
   固定子と、回転子ヌル位置を有し且つ前記固定子によって生成された磁界の影響下でモータ軸線を中心に回転するように構成および配置された回転子とを有するモータと、
   前記回転子を前記回転子ヌル位置にバイアスするように構成および配置された第１バイアス機構と、
   第１弁軸に沿って移動可能に第１室内に取り付けられた第１弁部材であって、前記第１弁部材と前記第１室との間に画定された少なくとも１つのポートからの流体の流れを選択的に調整供給するために前記第１弁軸に沿って第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置に移動するように適合された第１弁部材を有する第１段弁と、
   前記第１段弁の前記ポートと流体連通する第２段弁であって、前記第２段弁は、第２弁軸線に沿って移動可能に第２室内に取り付けられた第２弁部材を有し、前記第２弁部材は、前記第２弁部材と前記第２室との間の少なくとも１つの制御ポートおよび少なくとも１つの基準ポートからの流体の流れを選択的に調整供給するために前記第１弁部材の移動に応じて前記第２弁軸線に沿って第１位置から第２位置に移動するように適合されている、第２段弁と、
   前記第１弁部材が前記第１ヌル位置にあるときに前記第２弁部材が圧力平衡状態にあり移動しないように構成され配置された前記第１段弁および前記第２段弁と、
   前記第２段弁の前記基準ポートと流体連通する基準段要素であって、基準軸線に沿って移動可能に基準室内に取り付けられ且つ別個の基準部材上の圧力差に応じて前記基準軸線に沿って第１位置から第２位置に移動するように適合された前記別個の基準部材を有する基準段要素と、
   前記基準軸線に沿って前記別個の基準部材をバイアスするように構成および配置された第２バイアス機構と、
   前記第１弁部材と前記別個の基準部材との間で作用する伝達リンクと、
   前記回転子と前記伝達リンクとの間で作用する偏心駆動部材であって、前記モータ軸線からある距離だけオフセットした第１偏心軸線を有し、且つ前記モータ軸線を中心とする前記回転子の選択的回転が前記伝達リンクを移動させるように配置されている偏心駆動部材と、
   前記回転子ヌル位置から第２回転子位置への前記回転子の選択的移動によって前記偏心駆動部材および前記伝達リンクが前記第１弁部材を前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置へ移動させるように構成および配置された前記伝達リンクおよび前記偏心駆動部材と
   を有し、
   前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置への前記第１弁部材の移動が、前記第２弁部材を前記第１位置から前記第２位置へと移動させ、
   前記第２位置への前記第２弁部材の移動が、前記別個の基準部材に負荷からの圧力差を適用し、
   前記別個の基準部材上の前記圧力差が、前記別個の基準部材を移動させ、
   前記別個の基準部材の前記移動により、前記伝達リンクが、前記第１弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させる
   サーボ弁。
2. 前記伝達リンクは、第１接続部で前記第１弁部材に係合する第１端部を有し、
   前記伝達リンクは、第２接続部で前記別個の基準部材に係合する第２端部を有し、また
   前記偏心駆動部材および前記伝達リンクは第３接続部で連結されている、請求項１に記載のサーボ弁。
3. 前記伝達リンクおよび前記偏心駆動部材は、前記第３接続部で回転可能に連結されている、請求項２に記載のサーボ弁。
4. 前記伝達リンクは、前記第２接続部を中心とする選択的回転によって、前記第１弁部材を前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置へ移動させるように構成および配置されている、請求項２に記載のサーボ弁。
5. 前記伝達リンクは、前記第３接続部を中心とする選択的回転によって、前記第１弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させるように構成および配置されている、請求項２に記載のサーボ弁。
6. 前記伝達リンクは、前記第１偏心軸線を中心とする選択的回転によって、前記第１弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させるように構成および配置されている、請求項２に記載のサーボ弁。
7. 前記第１偏心軸線が第３接続部と整列している、請求項６に記載のサーボ弁。
8. 前記第２段弁は第１基準ポートと第２基準ポートとを有し、
   前記基準段要素の前記基準室は第１副室と第２副室とを有し、
   前記第２段弁の前記第１基準ポートは前記第１副室に流れ接続され、前記第２段弁の前記第２基準ポートは前記第２副室に流れ接続され、また
   前記別個の基準部材は、前記第１副室と前記第２副室との間の圧力差に応じて、前記基準軸線に沿って前記第１位置から前記第２位置へ移動するように適合されている、請求項１に記載のサーボ弁。
9. 前記第１段弁は第１ポートと第２ポートとを有し、
   前記第２段弁の前記第２室は第１副室と第２副室とを有し、
   前記第１段弁の前記第１ポートは前記第２段弁の前記第１副室に流れ接続され、前記第１段弁の前記第２ポートは前記第２段弁の前記第２副室に流れ接続され、
   前記第２弁部材は、前記第２段弁の前記第１副室と前記第２副室との間の液圧差に応じて、前記第２弁軸線に沿って前記第１位置から前記第２位置へ移動するように適合されている、請求項８に記載のサーボ弁。
10. 前記第２バイアス機構は、前記基準軸線に沿って第１方向に前記別個の基準部材をバイアスするように構成および配置された第１バイアス要素と、前記基準軸線に沿って前記第１方向と反対の第２方向に前記別個の基準部材をバイアスするように構成および配置された第２バイアス要素とを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
11. 前記第１バイアス要素および前記第２バイアス要素の各々がばねを有する、請求項１０に記載のサーボ弁。
12. 前記第１室、前記第２室および前記基準室は各々シリンダを有し、前記第１弁部材および前記第２弁部材は各々弁スプールを有し、前記別個の基準部材はピストンを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
13. 前記第１弁部材は、実質的に平行な壁によって境界が定められたスロットを有し、前記伝達リンクは、前記第１弁部材の前記スロットの前記壁に係合する丸い縁端部を有し、前記別個の基準部材は、実質的に平行な壁によって境界が定められた開口部またはスロットを有し、前記伝達リンクは、前記別個の基準部材の前記開口部の前記壁に係合する第２の丸い縁端部を有する、請求項１に記載のサーボ弁。
14. 前記第１バイアス機構がねじりばねを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
15. 前記回転子が本質的に磁石からなる、請求項１に記載のサーボ弁。
16. 前記固定子は、円形のリング状のコアと、前記コアに巻かれた複数の巻線であって、前記コアの周囲に反対方向に配向された複数の巻線とを有する、請求項１に記載のサーボ弁。
17. 前記偏心駆動部材と前記伝達リンクとの間で作用する少なくとも１つのベアリングをさらに有する、請求項１に記載のサーボ弁。
18. 前記モータがトロイダルである、請求項１に記載のサーボ弁。
19. サーボ弁であって、
    固定子と、回転子ヌル位置を有し且つ前記固定子によって生成された磁界の影響下でモータ軸線を中心に回転するように構成および配置された回転子とを有するモータと、
    前記回転子を前記回転子ヌル位置にバイアスするように構成および配置された第１バイアス機構と、
    弁軸線に沿って移動可能に弁室内に取り付けられた弁部材であって、前記弁部材と前記弁室との間に画定された少なくとも１つの制御ポートおよび少なくとも１つの基準ポートからの流体の流れを選択的に調整供給するために前記弁軸線に沿って第１ヌル位置から第１オフ・ヌル位置へ移動するように適合された弁部材を有する弁と、
    前記弁の前記基準ポートと流体連通する基準段要素であって、基準軸線に沿って移動可能に基準室内に取り付けられる基準部材を有し、前記基準部材は、前記基準部材上の圧力差に応じて前記基準軸線に沿って第１位置から第２位置に移動するように適合されている、基準段要素と、
    前記基準軸線に沿って前記基準部材をバイアスするように構成および配置された第２バイアス機構と、
    前記弁部材と前記基準部材との間で作用する伝達リンクと、
    前記回転子と前記伝達リンクとの間で作用する偏心駆動部材であって、前記モータ軸線からある距離だけオフセットした第１偏心軸線を有し、且つ前記モータ軸線を中心とする前記回転子の選択的回転が前記伝達リンクを移動させるように配置されている偏心駆動部材と、
    前記回転子ヌル位置から第２回転子位置への前記回転子の選択的移動によって前記偏心駆動部材および前記伝達リンクが前記弁部材を前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置へ移動させるように構成および配置された前記伝達リンクおよび前記偏心駆動部材と
    を有し、
    前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置への前記弁部材の移動が、前記基準部材に負荷からの圧力差を適用し、
    前記基準部材上の前記圧力差が前記基準部材を移動させ、
    前記基準部材の前記移動により、前記伝達リンクが、前記弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させる
    サーボ弁。
20. 前記伝達リンクは、第１接続部で前記弁部材に係合する第１端部を有し、
    前記伝達リンクは、第２接続部で前記基準部材に係合する第２端部を有し、また
    前記偏心駆動部材および前記伝達リンクは、第３接続部で連結されている、請求項１９に記載のサーボ弁。
21. 前記伝達リンクおよび前記偏心駆動部材は、前記第３接続部で回転可能に連結されている、請求項２０に記載のサーボ弁。
22. 前記伝達リンクは、前記第２接続部を中心とする選択的回転によって、前記弁部材を前記第１ヌル位置から前記第１オフ・ヌル位置へ移動させるように構成および配置されている、請求項２０に記載のサーボ弁。
23. 前記伝達リンクは、前記第３接続部を中心とする選択的回転によって、前記弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させるように構成および配置されている、請求項２０に記載のサーボ弁。
24. 前記伝達リンクは、前記第１偏心軸線を中心とする選択的回転によって、前記弁部材を前記第１オフ・ヌル位置から前記第１ヌル位置に戻すよう移動させるように構成および配置されている、請求項２０に記載のサーボ弁。
25. 前記第１偏心軸線が前記第３接続部と整列している、請求項２４に記載のサーボ弁。
26. 前記弁は第１基準ポートと第２基準ポートとを有し、
    前記基準段要素の前記基準室は第１副室と第２副室とを有し、
    前記弁の前記第１基準ポートは前記第１副室に流れ接続され、前記弁の前記第２基準ポートは前記第２副室に流れ接続され、また
    前記基準部材は、前記第１副室と前記第２副室との間の圧力差に応じて、前記基準軸線に沿って前記第１位置から前記第２位置へ移動するように適合されている、請求項１９に記載のサーボ弁。
27. 前記第２バイアス機構は、前記基準軸線に沿って第１方向に前記基準部材をバイアスするように構成および配置された第１バイアス要素と、前記基準軸線に沿って前記第１方向と反対の第２方向に前記基準部材をバイアスするように構成および配置された第２バイアス要素とを有する、請求項１９に記載のサーボ弁。
28. 前記第１バイアス要素および前記第２バイアス要素の各々がばねを有する、請求項２７に記載のサーボ弁。
29. 前記弁室および前記基準室は各々シリンダを有し、前記弁部材は弁スプールを有し、前記基準部材はピストンを有する、請求項１９に記載のサーボ弁。
30. 前記弁部材は、実質的に平行な壁によって境界が定められたスロットを有し、前記伝達リンクは、前記弁部材の前記スロットの前記壁に係合する丸い縁端部を有し、前記基準部材は、実質的に平行な壁によって境界が定められた開口部またはスロットを有し、前記伝達リンクは、前記基準部材の前記開口部またはスロットの前記壁に係合する第２の丸い縁端部を有する、請求項２９に記載のサーボ弁。
31. 前記第１バイアス機構がねじりばねを有する、請求項１９に記載のサーボ弁。
32. 前記回転子が本質的に磁石からなる、請求項１９に記載のサーボ弁。
33. 前記固定子は円形のリング状のコアと、前記コアに巻かれた複数の巻線であって、前記コアの周囲に反対方向に配向された複数の巻線とを有する、請求項１９に記載のサーボ弁。
34. 前記偏心駆動部材と前記伝達リンクとの間で作用する少なくとも１つのベアリングをさらに有する、請求項１９に記載のサーボ弁。
35. 前記モータがトロイダルである、請求項１９に記載のサーボ弁。
36. 前記弁の前記制御ポートは、負荷を有するアクチュエータと流体連通している、請求項１９に記載のサーボ弁。

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