JPH0478385A - ロータリ型流体制御弁 - 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、流体アクチュエータを制御するロータリ型流
体制御弁に関する。

「従来の技術」 従来、液圧シリングの制御として用いられた油圧制御シ
ステムにおいては、７エイルセー７のために特別の７エ
イルバルブを設けていた。

この上うな液圧シリング制御システムにおいては、特別
な７エイルバルブを設けるため、液圧配管が複雑になる
ばかりでなく、部品７α数が多くなるという問題点があ
った。しかも、液圧制御システムの必要スペースが鉱夫
するという問題、αがあった。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、液圧配管の簡略化、かつ
部品点数の削減を可能とし、液圧制御システムの必要ス
ペースを縮小することができるロータリ型の流体制御弁
を提供することにある。

ｒｎＢを解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段は、一端及び他端
の間が内部、の中空部を介して連通し、かつその両端が
解放され少なくとも前記一端及び他端が中空円筒形状に
形成され、該一端の中空円筒状部分に、その内部と外部
とを連通し、その軸心位置が互いに離れた第１、第２及
び第３のオリフィス（１５）、（１６）、（１７）を有
したシャフト（１１）と、前記シャ７）（１１）の前記
一端及び前記他端の中空円筒状部分を回動自在に支持し
、前記一端の中空円筒部分を支持する部分に、該中空円
筒部分の助記第１、第２及び第３のオリフィス（１５）
。

（１Ｇ）、（１７）とのそれぞれの連通状態が変化する
第１、第２の開口部（１８）、　（１９）を有した支持
体（１０）と、前記シャ７）（１１）の前記一端と前記
他端との間に設けられ、該シャ７）（１１）をモータ回
転軸として構成する回転角度ｆｌＩ可能な電動モータ（
３）と、前記シャ７）（１１）の前記−端の中空円筒部
分を支持する前記支持体の周りに設けられ、前記第１の
開口部（１８）、前記第２の開口部（１９）、該一端の
中空円筒部分内部１１Ａにそれぞれ連通し、かつ外部油
圧経Ｍ（Ａ）、（Ｂ）。

（Ｃ）に接続される第１、第２及び第３の接続部（５）
、（６）、（７）を有したハウジング（８）と、前記電
動モータ（３）の非付勢時において前記シャ７Ｆ（１１
）を予じめ定められた定点角位置に機械的に復帰させる
定点復帰手段（３７）と、前記シャフト（１１）、前記
支持体く１０）、前記電動モータ（３）及び前記定点復
帰手段（３７）を、前記ハウジング（８）と共に内包し
て該ハウジング（８）にシールを保持して結合されたケ
ース（４）とを俯えることを特徴とするロータリ型流体
制御弁（１）が提供される。

「作用」 上記のように構成されたロータリ型流体制御弁（１）で
は、電動モータ（３）がシャ７）（１１）を回動させる
と、第１のオリフィス（１５）とｖＪｌの開口部（１８
）とが連通状態若しくは第２のオリフィス（１６）と第
２の開口部（１９）とが連通状態となる。電動モータ（
３）が非作動状態では定点復帰手段（３７）がシャ７）
（１１）を定点角位置へ戻す。

そのとき第１のオリフィス（１５）と第１の開口部（１
８）とが非連通状態ならびに第２のオリアイス（１６）
と第２の開口部（１９）とが非連通状態となる。そして
、０１１３のオリフィス（１７）と第２の開口部（１９
）とが連通状態となり第２の接続部（６）を介して流体
が漏洩する。

本発明の第１の実施例についで第１Ａ−第１１図を参照
し説明する。第１図は本発明のロータリ型流体制御弁の
側面断面図である。

本発明のロータリ型流体制御弁１は、バルブ部２とモー
タｇ３とばね部３７とから構成される。

バルブ部２は第１．第２．第３接続部をなすポー）５．
６．７を形成したハウジング８と該ハウジング８に圧入
した中空状の７ウタハウジング９と該アウタハウジング
９の内側に固定した支持体としての円筒状のインナハウ
ジング１０と、シャフト１１とから構成されている。

アウタハウジング９は、第８図、第９図に示すように軸
方向の一端部および他端側の一部が全周の１／３を残し
て切除された断面が扇形状に形成されており、これによ
り７ウタハウジング９の−ｒａ部および他端側の一部に
はハウジング８との問に、全周の２／３程度の空間部１
２．１３が形成されている。なお、該空間部１２．１３
は互いに細心を中心として対称となる位置に形成されて
いる。

シャフト１１は一端および他端の開が内部の中空部１１
Ａを介して連通していて、しかもその両端が開放された
全体として中空円筒状の形状を有している。シャフト１
１の一端の中空円筒状部分はインナハウジング１０の嵌
合穴１４に回動自在に挿入、支持されている。また、シ
ャフト１１の一端の中空円筒状部分にはその内側と外側
とを連通するオリフィス１５．１６および１７が細心を
中心として対称となる位置に２組形成されている（第２
図参照）。

オリフィス１５．１６は周面上の開口形状が頂、αと底
辺とが周方向となる略二等辺三角形の形状を有し、かつ
両者はシャフト１１の周方向に向きが逆になるように形
成され、オリフィス１７は周面上の開口形状が円、形状
に形成されている９インナハウジング１０のうちシャフ
ト１１の上記一端の中空円筒状部分を支持する部分には
オリフィス］５．１Ｇおよび１７どの連通状態が変化す
る間口部１８．１つが形成されており、該開口部１８．
１９はｔｔＳ２図のごとく軸心な中心として対称となる
位置に二組存在している。なお、開口部１８は円周上の
開口形状が長辺が周方向となる長方形を有し、かつ短辺
の長さが７ウタハウノング９の空間部］２の軸方向の幅
より若干小さく形成されている。開口部１９は円周」二
の開口形状が略り字形の長方形と正方形を合わせた形を
有し、長方形部分でオリフィス１６との連通状態が変化
し、正方形部分でオリフィス１７どの連通状態が変化す
る。開口部１９の軸方向の長さはアウタハウジング９の
空間部１３の軸方向の幅より若干小さく形成されている
（第３図参照）、 第１７　フイス１５．１６の底辺（軸方向）の長さはイ
ンナハウジング１０の開口部１８．１９の長方形部分の
短辺の長さより若干短く形成され、オリフィス１５．１
６の頂点から底辺までの長さ（周方向）がインナハウジ
ング１０の開口部１８．１９の長方形部分の長辺の長さ
より若干短く形成されている。またオリフィス１７の直
径はインナハウジング１０の開口部１つの正方形部分の
一辺の長さより若干短く形成されている。

インナハウジング１０は、第８図に示すように２か所の
開口部１８が共に空間部１２と連通するべく、また第９
図に示すように２が所の開口部】９が共に空間部１３と
連通するべく、位置決めビン２０によりアウタハウジン
グ９に対する取付は角度が決められている。

第１゛図に示すように上記３つのボート５．６．７にお
いて、ボート５は空間部１２と、ボート６は空間ｆｉ！
３と、それぞれ連通している。ボート７はシャフト１１
の一端面と対面する位置にハウジング８に形成され、そ
の一端の中空円筒状部分ひいてはシャフト１１の中空ｆ
！５ＩＩＡに連通しでいる（第１０図参照）。

ボート５は油圧ポンプ２１に、ボート６は油タンク２２
に、またボート７は油圧シリング２３に、それぞれ外部
油圧経路をなす油圧配管Ａ、Ｂ、Ｃ１を介して接続され
ている。

電動モータをなすモータ部３は、１１図に示すようにそ
の回転軸としての上記シャフト１１と、該シャフト１１
のうち一端と他端との間の外周に嵌合したロータ部２４
と、ケース４の内側のうちロータ部２４に対応する位置
に設けられたステータ部２５とから構成される。

上記ロータ部２４は永久磁石部２４Ａと、該磁石部２４
Ａを挾んで軸方向に向がい合うようにして配置された鉄
心部２４Ｂとよりなる。なお、鉄心部２４Ｂは周方向の
外周に複数の図示しない歯が形成されている。

一方、ステータ部２５は強磁性体のステータコア２５Ａ
と、該ステータコア２５Ａの外周に巻装された２組のス
テータコイル２５Ｂとよりなる。

なお、鉄心部２４Ｂの外周と対向するステータコア２５
Ａの内周には、周方向に鉄心部２４Ｂの歯と同数の図示
しない歯が形成されている。

モータ部３は図示しない電気制御ＩＶｉＪ路によりステ
ータコイル２５Ｂを励磁し、磁石部２４Ａとスチータコ
イル２５Ｂとの励磁力の合成によってロータ１ｉ２４を
所定の角度だけ回動させるステップモータを構成してい
る。

モータ部３の回転軸をなすシャフト１１の一端は前述の
ごとく滑り軸受部としても作用するインナハウジング１
０によ９回動可能に支持されているが、シャフト１１の
他端は支持体としての滑り軸受部２６に回動可能に支持
されている。なお、該滑り軸受部２６はケース４の軸受
部４Ａに圧入されている。

モータ部３を内包したケース４は弾性材料よりなるＯリ
ング２７を介してハウジング８にボルト２８により嵌合
、固定されている。

ケース４内の滑り軸受部２６＠には、シャフト１１の中
空部１１Ａ内に嵌合される嵌合部および滑り輪受部２６
の端面を押圧する押圧部を有したストッパ２９が弾性材
料よりなるＯリング３０を介して挿入されている。該ス
トッパ２９はケース４にネジ３１により押圧され、固定
されている。

シャフト１１の滑り軸受部２６側の端面は第５図に示す
ように略三角形状の爪部１１Ｂが形成されており、シャ
７）１１の回転によって該爪部１１Ｂがスト、バ２９に
係合することにより、シャフト１１が一定回転角度以上
回転しないようにしである。

シャフト１１の一端の中空円箱状部分の外周とインナハ
ウジング１０の内周との間には、第１０図に示したよう
に、シャフト１１の回動隙間３５が形成されている。ま
た、第１１図に示すようにシャフト１１の他端の中空円
筒状部分の外周と滑り軸受部２６およびストッパ２９の
内側との間にもシャフト１１の回動隙間３Ｇが形成され
ている。

上記回動Ｎ間３５はボート７に連通しているとともに、
シャフト１１の中空部１１Ａおよびモータ部３の内側の
空所４０内にも連通している。また、回動隙間３６はシ
ャフト１１の中空部１１Ａおよびモータ部３の内側の空
所４０内に連通している。

第１図のごとく、シャフト１１の中空部１１Ａの、爪部
１１Ｂ寄りには円形状のフィルター３２が固定され、ま
たシャフト１１の一端側とインナハウジング１０との間
にも環状のフィルター３３が固定されている。これらフ
ィルター３２．３３は通油性の繊維質よりなり、異物が
上記経路を経てモータ部３内に浸入するのを防止してい
る。

定点復帰手段をなすばね部３７は、第１図に示すように
ばね３８と、固定ビン３９とがら構成される。ばね３８
はねじりの外力に対するフィルばねである。ばね３８の
一端は固定ビン３９で固定され、シャフト１１の他端側
の外周を巻回するように設けられ、ばね３８の他端はシ
ャフト１１に固着される。

上記の構成に基づいて作動について説明する。

図示しない電気制御回路によってモータｇ３のステータ
コイル部２５Ｂを励磁し、ロータ部２４を所定の角度回
動させ、シャフト１１を第８図の時計回りに回動させる
。かがるシャフト１１の回動によりそのオリフィス１５
とインナハウジング１０の開口部１８とを連通させ、従
ってメート５とボート７とを連通させる。

これによって、油圧ポンプ２１を介して汲み上げられた
高圧油はボート５からボート７を経て油圧シリング２３
に供給される（第５図、第６図図中からＣ）。

ところで、シャフト１１のオリフィス１５は略二等辺三
角形の形状を有しているため、シャフト１】の回動に伴
ってシャフト１】のオリフィス１５がインナハウジング
１０の開口部１８と重なるに従って次第に開口面積が大
軽くなる。

それ故、油圧シリング２３への油の供給量を一度に多く
したい場合はロータ部２４の回転角度を大きくしてシャ
フト１１のオリフィス１５とインナハウジング１０の開
口部１８とが完全に重なるようにして両者の開口面積を
最大にすればよい。

一方、油圧シリング２３への油の供給量を少なくする場
合はロータ部２４の回転角度を小さくして開口１１１１
８とオリフィス１５との開口面積を小さくすればよい（
第４図中領域Ｃ）。

なお、油圧シリング２３がら油を油タンク２２に戻す（
第５図、ｔＡ６図中ＣがらＲ）には次のごとくにする。

即ち、ロータ部２４を所定の角度回動させ、シャフト１
１を第９図の反時計回りに回動させる。かかるシャフト
１１の回動に伴ってシャフト１１のオリフィス１６とイ
ンナハウジング１０の開口部１９とを連通させることに
よりボート６とボート７とを連通させる。

これにより、油圧シリング２３内の油がボート７からボ
ート６を経て油タンク２２に戻される。

油圧シリング２３内の油を一度に多く戻したい場合はロ
ータ部２４の回転角度を大きくして開口部１８とオリフ
ィス１５との開口面積とが完全に重なるようにして両者
の開口面積を最大にすればよい。なお、油圧シリング２
３から戻す油の量を少なくする場合はロータ部２４の回
転角度を小さくして開口部１９とオリフィス１６との開
口面積を小さくすればよい（第４図中領域Ａ）。

シャフト１１の回動を停止するとシャフト１１の他端側
に設けられたぼね３８がシャフト１１を定点復帰させる
（第４図中回動角θ、〜θ２）。

回動角０１〜θ２内ではシャフト１１のオリフィス１５
とインナハウジング１０の開口部１９とが非連通状態と
なり、シャフト】１のオリフィス１６とインナハウジン
グ１０の開口部１９とが非連通状態となる。またシャフ
ト〕１のオリフィス１７とインナハウジング１０の開口
部１９とを連通させることによりボート６とボート７と
を連通させる。これにより、油圧シリング２３内の油が
ボート７からボート６を経て油タンク２２に漏洩される
（ｍ４図中領域Ｂ）。

本実施例の利５点について説明する。

オリフィス１５．ＩＧの良さが短くなるため、開口部と
の開口面積を徐々に小さく若しくは徐々に大きくするこ
とができることにより１、油の粘度変化による影響が小
さく、従ってオリフィス１５．１６により制御される油
量の変動が少なくなり高精度の油量制御を行うことがで
きる。

そしてオリフィス１７を設けることにより、原、α復帰
後に非常にゆっくりコントロール圧を降下させることが
できる。

またボート７を流れる油の一部はシャフト１１の中空部
１１Ａを通ってシャフト１１の他端に到り、かつ該他端
と滑り軸受は部２６との間の回動隙間３６に流入する。

このため、該シャフト１１の他端が潤滑される。

このように、油を強制的に軸受部に供給できるため、シ
ャフト１１の周速が非常に遅くなる状態がある場合でも
油膜切れを未すことがなく、良好な軸受性能を得ること
ができる。

また、本実施例においては、シャフト１１が中空状に形
成されているため、軽量となり、シャフト１１の回動時
の応答性が向上する。

更に、油の一部が両回動態間３５．３６を経てモータ部
３内に導入されるため、モータ部３のロータ部２４、ス
テータ部２５を冷却でき、従ってモータ部３の効率低下
を防止できる。加えで、シャフト１１の回動を油により
制動する効果を期待でき、従ってシャフト１１の回動を
停止した際に慣性でオーバーランするのを回避できる。

また、シャフト１１の両端が同一外径としであるため、
シャフト１１の軸方向の圧力バランスが均衡する。

７エイルセー７のための７工イル機能として求められる
性能としてはシステムの適用製品によって、配管遮断の
場合、配管解放の場合、配管一定割合解放の場合と３種
類あるが、本実施例は７工イル機能としてｔＩＳ３のオ
リフィスと定点復帰手段を設けることによりいずれの場
合にも適用できる。

さらに、一方向作！Ｉ！１１時に７工イル機能による損
失がほとんどない。

本発明の第２の実施例について第１２図〜第１４図を参
照し説明する。１ｐ１２図は！５２の実施例におけるシ
ャフト１１の一端側部分を拡大して示す斜視図である。

オリフィス８１．８２が軸心を中心として対称となる位
置に２＃ｆｌ形成されている。

オリフィス８１．８２は周面上の開口形状が頂点と底辺
とが周方向となる略二等辺三角形の形状を有し、かつ両
者はシャフト９の周方向に向きが逆になるように形成さ
れている（第１３図参照）。

また、第１２図のごと＜醜オリフィス８１．８２はシャ
フト１１に形成されでいる／ツチ状の溝８５．８６に連
結されている。該溝８５．８６はシャフト１１の内側と
外側とを貫通しない程度の深さでかつオリフィス８１．
８２の三角形の頂点から遠ざかるに従って次第に浅くな
るように形成されている。

第１２図のごとくインナハウジング１０のうちシャフト
１１の上記一端の中空円筒状部分を支持する部分にはオ
リフィス８１．８２との連通状態が変化する開口部８３
．８４が形成されており、該開口部８３．８４は細心を
中心として対称となる位置に二組存在している。なお、
各開口部８３．８４は円周上の開口形状が長辺が周方向
となる長方形を有し、かつ短辺の長さが第１０図に示す
アウタハウノング９の空間ｇ１２．１３の軸方向の幅よ
り若干小さく形成されている。

上記各オリフィス８１．８２の底辺（軸方向）の良さは
インナハウジング１０の開口部８３．８４の短辺の長さ
より若干短く形成され、溝８５．８６の先端から各オリ
フィス８１．８２の底辺までの長さ（周方向）がインナ
ハウジング１０の開口部８３．８４の長辺の長さより若
干短く形成されている。

インナハウジング１０は、２か所の間口部８３が共に空
間部１２と連通するように、また２が所の開口部８４が
共に空間８１１＋１８と連通するように、位置決めピン
２０によりアウタハウノング９に対する取付は角度が決
められている。これらを除く点はＩｊＳｌの実施例と同
じ構成としである。

第１４図はｔｐＪ２の実施例におけるシャフト１１の回
動角θに対する流量Ｑの変化を示す特性図であり、Ｉｊ
Ｓｌ５図は第２の実施例の働きを表わす油圧記号である
。第２の実施例では、シャフト１］の回動を停止すると
シャフト１１の他端側に設けられたばね３８がシャフト
１１を定点復帰させる（第１４図中回動角θ、′〜θ、
′）。回動角θ。

〜θ２′内では第１３図に示すように満８５．８６が間
口部８３．８４と連通状態となる。これにより油圧シリ
ング２３内の油が油タンク２２に漏洩される（第１４図
中領域Ｂ′、第１５図中ＣからＲ）。

「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し一端及び他端の間が内部の
中空部を介しで連通し、かつその両端が解放され少なく
とも前記一端尺Ｖ他端が中空円筒形状に形成され、該一
端の中空円筒状部分に、その内部と外部とを述通し、そ
の輪心位置が互いに離れた第１、第２及び第３のオリフ
ィスを有したシャフトと、前記シャフトの前記一端及び
前記他端の中空円筒状部分を回動自在に支持し、前記−
端の中空円曲部分を支持する部分に、該中空円筒部分の
前記第１、第２及び第３のオリフィスとのそれぞれの連
通状態が変化する第１、第２の開口部を有した支持体と
、前記シャフトの前記一端と前記他端との間に設けられ
、該シャフトをモータ回転軸として構成する回転角度！
！４整可能な電動モータと、前記シャフトの前記一端の
中空円筒部分を支持する前記支持体の周りに設けられ、
前記第１の開口部、前記第２の開口部、該一端の中空円
ａＷＩ分内部にそれぞれ連通し、かつ外部油圧経路に接
続される第１、第２及び第３の接続部を有したハウジン
グと、前記電動モータの非付勢時において前記シャフト
を予しめ定められた定直角位置に機械的に復帰させる定
直復帰手段と、前記シャフト、前記支持体、前記電動モ
ータ及び前記定点復帰手段を、前記ハウジングと共に内
包して該ノ）ウノングにシールを保持して結合されたケ
ースとを備えるものであるから、流体制御弁内に７工イ
ル代能を持たせるため、特別な７エイルバルブを設ける
必要がなくなることに上り液圧配管を簡略化することが
でき、へかつ流体制御システムの部品点数の削減が可能
となるという優れた効果がある。

また液圧システムの必要スペースを縮小することができ
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至ｔｊ４１１図は本発明の第１の実施例を示し
、第１図は本兄明のロータリ型流体制御弁の側面断面図
、第２図はシャフトの一端側部分を拡大して示す斜視図
、第３図はオリフィスと開口部の配置を示すシャフトの
ｉ内面、第４図はジャブトの回動角に対する流量の変化
を示す特性図、第５図は本実施例の働きを表わす油圧記
号図、第６図はシリング制御に適用した構成図、第７図
は第１図の■−■断面図、ｔｐ、ｓ図は第１図の■−■
断面図、第９図は第１図のＩＶ−■断面図、第１０図は
第１図のＶ部の拡大断面図、第１１図は第１図の■部の
拡大断面図である。第１２図乃至第１４図は本発明の第
２の実施例を示し、第１２図はシャフトの一端側部分を
拡大して示す斜視図、第１３図はオリアイスと開口部の
配置を示す展開図、第１４図はシャ７）の回動角に対す
る流量の変化を示す特性図、第１５図は働きを表わす記
号図である。 １・・・０−タリ型流体制御弁、３・・・モータ部（′
Ｉ！Ｌ動モータ）、４・・・ケース、５．６．７・・・
ボート（第１１第２．第３の接続部）、８・・・ハウノ
ング、１０・・・インナハウジング（支持体）、１１・
・・シャフト、１１Ａ・・・中空部、１５．１６．１７
°°°第１＋第２１第３のオリフィス、１８．１９・・
・第１．ｔｐＪ２の開口部、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・外部油圧
経路。 第 図 第 図 第 図 第 １゜ 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一端及び他端の間が内部の中空部を介して連通し、かつ
   その両端が解放され少なくとも前記一端及び他端が中空
   円筒形状に形成され、該一端の中空円筒状部分に、その
   内部と外部とを連通し、その軸心位置が互いに離れた第
   １、第２及び第３のオリフィスを有したシャフトと、 前記シャフトの前記一端及び前記他端の中空円筒状部分
   を回動自在に支持し、前記一端の中空円筒部分を支持す
   る部分に、該中空円筒部分の前記第１、第２及び第３の
   オリフィスとのそれぞれの連通状態が変化する第１、第
   ２の開口部を有した支持体と、 前記シャフトの前記一端と前記他端との間に設けられ、
   該シャフトをモータ回転軸として構成する回転角度調整
   可能な電動モータと、 前記シャフトの前記一端の中空円筒部分を支持する前記
   支持体の周りに設けられ、前記第１の開口部、前記第２
   の開口部、該一端の中空円筒部分内部にそれぞれ連通し
   、かつ外部油圧経路に接続される第１、第２及び第３の
   接続部を有したハウジングと、 前記電動モータの非付勢時において前記シャフトを予じ
   め定められた定点角位置に機械的に復帰させる定点復帰
   手段と、 前記シャフト、前記支持体、前記電動モータ及び前記定
   点復帰手段を、前記ハウジングと共に内包して該ハウジ
   ングにシールを保持して結合されたケースと、 を備えることを特徴とするロータリ型流体制御弁。