JPH02146305A - 流体圧サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、外部信号により流量制御を行なうことのでき
るサーボ弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の流量を制御するサーボ弁においては、案内弁がス
プール状となっており、このスプール状の案内弁が流体
圧によって左右方向のみの直線往復運動を行なうことに
よって制御している。

しかし、従来のサーボ弁においては、案内弁は上記のよ
うに左右方向のみの直線往復運動を行なっているため、
自動車などの振動の大きいものに搭載した場合にこの振
動が案内弁の運動方向に働くと、案内弁が勝手に移動し
てしまうため、正確な＠量制御ができなくなるという問
題が生じてしまう。

また、実開昭６２−１２６６７３号公報においては、弁
をモータによって直接回転させることにより、′流量制
御を行なっている。このようなモータパルプでは弁を介
して流体圧力をモータが直接受けることになり、弁の駆
動時には回転トルクを流体圧力以上にしなくてはならな
いため、必要電流値が大きくなり、かつモータの体格も
大きくなってしまう。さらに、応答性が非常に悪いとい
う問題も生じていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで本発明では、振動を受けても流量制御を正確に行
なうことができかつ小型で応答性の良いサーボ弁を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明では、少なくともプレッシャポート、コン
トロールポートおよびリターンポートが形成されたハウ
ジングと、このハウジング内に設けられ、回転駆動によ
って各ポート間の連通を制御する案内弁と、ハウジング
と案内弁とに囲まれかつプレッシャポートと連通されて
おり、プレッシャポートからの流体圧力によって案内弁
を回転駆動させる圧力室と、案内弁の略中夫に設けられ
ており、同心的にリターンポートと連通されるとともに
、外部信号により駆動される駆動手段によって所定角度
回転し、圧力室の圧力を制御するパイロット弁とからな
る技術的手段を採用する。

〔作用〕

上記技術的手段を採用することによって外部信号により
駆動される駆動手段によるパイロット弁の回転駆動によ
り、ノズルの開閉が行なわれプレッシャポートからの流
体圧力を受ける圧力室内の圧力が変化する。この圧力の
変化により、案内弁が所定の角度回転し、各ポート間の
連通を制御する。

〔実施例〕

第１図は本発明のサーボ弁の断面図を示す。１０はトル
クモータ部であり、この詳細な構造を第２図に第１図に
おけるＡ−Ａ矢視図として示す。

トルクモータ部１０には、アーマチュア１１が設けられ
ており、このアーマチュア１１はアーマチュア１１に対
向する２個のコイル１２．１３の内側円筒状中空部１４
をＤを軸線として回転可能となっている。さらにコイル
１２．１３の外周部はヨーク１６に固定され、このヨー
ク１６の上方には第１図に示す如く永久磁石１７が設け
られている。

この永久磁石１７はヨーク１６の磁極片１８のうち上方
がＮ　（Ｓ）　、下方がＳ　（Ｎ）となるように取り付
けられており、コイル１２および１３に通電することに
よってアーマチュア１１の左右端にＮ極、Ｓ極が発生し
、上記磁極片１８との間に引力、斥力が発生するように
なっている。

さらに、第１図に示す如くこのトルクモータ部ｌＯを囲
むカバー２０の上方には回転角センサ２１が取付けられ
、そのシャフト部１５はカバー２０に設けた穴部を貫通
し、バルブ部３０のパイロット弁３１のシャフト上部に
固定されパイロット弁３１と一体で回転するようになっ
ている。

第２図において、２５は平衡スプリングで一端はアーマ
チュア１１に、他端は調整ネジ２６に接し、アーマチュ
ア１１の回転トルクに対する反力を発生する。また調整
ネジ２６を回転させることによってアーマチュア１１の
中立位置を調整することができる。

第３図は第１図におけるＢ−Ｂ矢視図であり、バルブ部
３０の詳細な構造を示す。

バルブ部３０の案内弁１００は概略円板状をなし、Ｄを
軸線として回転往復運動をするロータリ弐案内弁である
。そしてこのロークリ式のバルブ部３０は流体通路であ
るプレッシャポート７０ａ及び７０ｂから供給される流
体を管路３２ａ。

３２ｂ、３３．ａ、３３ｂ、さらにオリフィス３４ａ。

３４ｂ、３５ａ、３５ｂを通って管路３６ａ。

３６ｂ、３７ａ、３７ｂに導きノズル３８ａ。

３８ｂ、３９ａ、３９ｂからリターン部である円筒状の
穴４０に流出させる流路を有している。また管路３６ａ
、３６ｂ、３７ａ、３７ｂの一端は案内弁１００とハウ
ジング７１とで構成する圧力室４１ａ、４１ｂ、４２ａ
、４２ｂにそれぞれ開放されている。そして、ランド５
０ａ、５０ｂ。

５１ａ、５１ｂ、５２ａおよび５２ｂが形成されている
。第４図は案内弁１００の第１図におけるＣ−Ｃ矢視図
であり、これに示されているように案内弁１００には穴
４０からリターンポート６０ａ。

６０ｂに流体を導く管路６５が形成されている。

ここでランド５０ａと５０ｂ、５１ａ、５１ｂ。

５２ａと５２ｂ、プレッシャポート７０ａ、７０ｂ。

圧力室４１ａと４１ｂ、４２ａと４２ｂ、管路３２ａと
３２ｂ’、３３ａと３３ｂ、３６ａと３６ｂ。

３７ａと３７ｂ、及びこれら管路が有するオリフィス３
４ａと３４ｂ、３５ａと３５ｂ、ノズル３８ａと３８ｂ
、３−９ａと３９ｂは点０を中心とした点対称の位置に
あり、それぞれは同じ大きさ同じ形状をした１対のもの
である。さらにハウジング７１が有するコントロールポ
ート７２ａと７２ｂ、リターンボー）６０ａと６０ｂも
プレッシャポート７０ａ、７０ｂ同様点Ｏを中心とした
点対称位置゛にあり、同じ大きさ同じ形状である。

パイロット弁３１はロータリ式案内弁１００にあけられ
た穴４０の中に組み込まれていて、上端部がトルクモー
タ部１０のアーマチュア１１に固定されているため、永
久磁石１７とコイル１２，１３によりＤを軸線としてア
ーマチュア１１と一体で微少往復回転をする。

また中立状態におけるパイロットバルブ３１のエツジ部
７５ａ、７５ｂ、７６ａ、７６ｂはノズル３８ａ、３８
ｂ、３９ａ、３９ｂそれぞれの軸線に一致する位置にあ
る。

８０ａ、８０ｂは入力信号のないときに案内弁１００を
中立状態に保持するための中立用スプリングであり、案
内弁１００とハウジング７１との間に設けられ、図示し
ない固定用の穴に挿入されている。８５はフィルタ部で
ある。

以下にこのロータリ式サーボ弁の作用について３方弁を
例にとって述べる。

コイル１２．１３に入力電流を流すことによりアーマチ
ュア１１に磁気的極性を与え、これと磁極片１８との磁
気的引力・斥力によってこのアーマチュア１１をＤを軸
線として微少回転させる。

このときの回転力は入力電流に比例し、平衡スプリング
２５の復元力と釣り合った位置で静止する。

パイロット弁３１の上端はこのアーマチュア１１に固定
されているためアーマチュア１１の回転角はパイロット
弁３１の回転角と等しくなる。

第５図はパイロット弁３１が反時計まわりにθだけ回転
した場合を示す断面図であり、パイロット弁３１のエツ
ジ部７５ａと７５ｂはノズル３８ａと３８ｂの開口部面
積それぞれを減少させ、反対にエツジ部７６ａと７６ｂ
はノズル３９ａと３９ｂそれぞれの開口部面積を増大さ
せる。この結果圧力室４１ａと４１ｂの圧力は増加し、
圧力室４２ａと４２ｂの圧力は減少する。このため圧力
室４１ａ、４１ｂと４２ａ、４２ｂとの間に圧力差が生
じ、この圧力差がロータリ式案内弁１００を反時計まわ
りに回転させる。この案内弁１００の回転によってノズ
ル３８ａと３８ｂの開口部面積は増大しはじめ、ノズル
３９ａ、３９ｂの開口部面積は減少しはじめる。そして
ついにノズル３８ａ、３８ｂ、３９ａと３９ｂの開口部
面積が等しくなると圧力差４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４
２ｂの圧力が等しくなり、この位置にて案内弁１００は
静止する。その状態を第６図に示す。パイロット弁３１
が回転した角度θだけ回転している。

ただし、ここでは中立用スプリング８０ａ、８０ｂの反
力、あるいは案内弁１００に作用する流体反力等は無視
して説明している。案内弁１００がθだけ回転したこと
により、コントロールポート７２ａ及び７２ｂがθに応
じた開度をもち、その開度に応じた流量がプレッシャボ
ー）７０ａ及び７０ｂからコントロールポート７２ａ及
び？２ｂにそれぞれ流れ込む。この時ランド５０ａと５
０ｂ、５１ａと５１ｂ、５２ａと５２ｂ、オリフィス３
４ａと３４ｂ、３５ａと３５ｂ、ノズル３８ａと３８ｂ
、３９ａと３９ｂは点０を中心とした点対称位置にそれ
ぞれあるため流体圧力の非対称性のために案内弁１００
の半径方向に荷重がかかるということはない。ここで入
力電流の方向を切替えて、すなわちアーマチュア１１の
磁気的特性を反対にしてパイロット弁３１を時計まわり
に回転させれば、これに追従して案内弁１００も時計ま
わりに回転し、この回転角度に応じた流量がコントロー
ルポート７２ａ、？２ｂからリターンボーン６０ａ、６
０ｂにそれぞれ流れ込む、もし入力電流をＯとすれば、
平衡スプリング２５及び中立用スプリング８０ａ、８０
ｂによりパイロット弁３１．案内弁１００ともに中立点
にもどる。ここで案内弁回転角に比例した流量がプレッ
シャポート７０ａ、７０ｂからコントロールポート７２
ａ。

７２ｂに、あるいはコントロールポート７２ａ。

７２ｂからリターンボー）６’Ｏａ、６０ｂに流れ込む
ようにポート形状を決定すれば、アーマチュア１１の回
転角は入力電流に比例させることができるため、結局入
力電流に比例した案内弁１００の回転角が得られ、さら
にこの回転角に比例した出力流量が得られることになる
。

第７図に本発明のロータリ式油圧サーボ弁（３方弁）を
用いた制御回路例を示す０本実施例ではアクチュエータ
（油圧ピストンシリンダ）２００で負荷３００の位置決
めを行っているものである。

今、制御信号発生部２１０から位置設定信号が制御系の
入力＠２２０−に加えられると、ここで負荷の現在位置
を検出器２３０にて検出し、これをフィードバック信号
として前記位置設定信号と比較し誤差信号を生ずる。こ
の誤差信号は増幅器２４０により増幅され電気油圧サー
ボ弁２５０の図示しないトルクモータのコイルに誤差電
流を流す。

これにより電気油圧サーボ弁２５０が作動しタンク２６
１．ポンプ２６２よりなる油圧供給源２６０からアクチ
ュエータ（油圧ピストンシリンダ）２００にポンプ２６
２によって誤差電流に比例した油圧を供給する。これに
よって油圧ピストンシリンダ２００は制御駆動されその
ピストン軸に連結された負荷３００を目標位置まで動か
す。

第８図に本発明の第２実施例を示す。第８図に示すよう
に２０１ａ、２０１ｂにプレッシャポート、２０２ａ、
２０２ｂに第１コントロールポート、２０３ａ、２０３
ｂに第２コントロールポート、２０４ａ、２０４ｂにリ
ターンポート、２０５ａ、２０５ｂに管路を配置させる
ことにより４方弁のロータリ式サーボ弁となる０作動原
理は第１実施例である３方弁と同様である。

〔発明の効果〕

本発明を採用することにより、各ポート間の切り換えを
回転駆動する案内弁によって行なうので本発明の流体圧
サーボ弁に振動等が与えられたとして、この振動によっ
て案内弁が移動することがほとんどなく、正確な流体制
御を行なうことができる。さらには、パイロット弁によ
る圧力室の圧力変化によって案内弁を駆動させているの
で、低い駆動トルクで十分であり、応答性のよい流体圧
サーボ弁を得ることができる。

１図におけるＢ−Ｂ矢視図、第４図は第１図におけるＣ
−Ｃ矢視図の１部、第５図および第６図は本発明の第１
実施例の作用を示す断面図、第７図は本発明を用いた油
圧回路図、第８図は本発明の第２実施例を示す断面図で
ある。

１０・・・トルクモータ部（回転駆動手段）、３１・・
・パイロット弁、４１．４２・・・圧力室、７１・・・
ハウジング、１００・・・案内弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　少なくともプレッシャポート，コントロールポートお
   よびリターンポートが形成されたハウジングと、 このハウジング内に設けられ、回転駆動によって前記各
   ポート間の連通を制御する案内弁と、前記ハウジングと
   前記案内弁とに囲まれ、かつ前記プレッシャポートと連
   通されており、前記プレッシャポートからの流体圧力に
   よって前記案内弁を回転駆動させる圧力室と、 前記案内弁に設けられており、同心的に前記リターンポ
   ートと前記圧力室の連通を制御するために、外部信号に
   より駆動される駆動手段によって所定角度回転し、前記
   圧力室の圧力を制御するパイロット弁と からなることを特徴とする流体圧サーボ弁。