JPH0646073B2 - 複合型スプール弁のアーマチアにエア・ギャップを形成する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電気及び空気力によって作動される方式のス
プール弁に係り、より詳細には、これらの弁の正しい組
立を手助けするための装置に関する。

（従来の技術） 前記装置を直接使用するためのスプール弁を第１図に示
す。このスプール弁は、米国特許第４，７４１，３６５
号の対象となっているものであり、この装置は、完全に
組み上げた状態で本明細書に引用されて、本発明の部分
を構成する。コイルを有するコア組立体とアーマチアに
よって電気及び機械的に駆動されるタイプの全てのスプ
ール弁は、殆どの場合、構成部材の構造が類似してい
る。

この弁は、空気力で作動する方式であり、通常の場合に
ミサイルに使用されるから、全く漏洩しないものにする
ことが非常に重要であり、このスプール弁が休止してい
る状態の時に、このスプールの中心とスリーブの中心と
が適当に一致しなければならない。さらに、このスプー
ルのニュートラル位置、又はオフの位置から移動する距
離の総和が０．０７６２ないし０．１２７ミリメートル
（０．００３ないし０．００５インチ）であり、応答時
間が非常に重要であるから、面タイプのアーマチアとコ
ア組立体との間のエア・ギャップの精度を高くすること
が致命的といえるほどに重要である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記要請に答えるべく、弁のシリンダ・ポー
トに対するスプールの位置を、スプール弁が休止状態の
時のガスの漏洩を最少になるようにする装置を提供する
ことを目的としている。さらに、本発明は、アーマチア
の面がスプールの中心線に対して直角であり、コア組立
体の面に平行である時に、アーマチアとコア組立体との
間に最適のエア・ギャップを形成し得るように調節する
ことができる装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成するために、圧力入力ポート
（２９）と第１シリンダ・ポート（２１）及び第２シリ
ンダ・ポート（２２）とを有する複合型スプール弁（１
５）のソレノイドのコア組立体（３９）に対して弁本体
部（１６）の孔（１９）にスプール（１８）を位置決め
すると共に前記コア組立体（３９）とアーマチア（３
２）との間のエア・ギャップ（４５）を形成する装置で
あって； ガスの供給源（８０）をガス流量測定装置（８１）を介
して前記弁（１５）の圧力入力ポート（２９）に接続す
るための第１の管路（８２）と、前記弁（１５）の第１
のシリンダ・ポート（６３）と第２のシリンダ・ポート
（６４）とをシャント（８４）と共に連結するための第
２の管路（８３）とを有するとともに、前記弁本体部
（１６）を支持する装置（５９）と； 前記第１の管路（８２）をガス供給源（８０）に接続し
て前記ガス流量測定装置（８１）を用いてガスの流量を
測定している間、前記弁のスプール（１８）が位置の固
定及び位置の固定の解除をされるように、前記弁本体部
（１６）の内部で前記弁のスプール（１８）を移動及び
固定を行う装置（６１）と； 前記コア組立体（３９）を取り付けるための面を兼ねて
いる前記弁本体部の孔（１９）に直角な面（Ａ）に位置
決めされ、前記アーマチア（３２）を支持するために段
差がある面（Ｂ）を有し、前記段差が前記アーマチア
（３２）の所要のストロークに正確に等しい、磁力を有
する取付け部材からなるアーマチア支持装置（６０）
と； を備えることを特徴とするものである。

（実施例） 本発明の装置に使用する弁１５を第１図に示す。この弁
１５は空気力作動方式であり、複合型である。この弁１
５は弁本体部１６を有し、この弁本体部１６は摺動型ス
プール１８をスリーブ１７の孔１９の中に支持してい
る。スプール１８は１対のランド２０を有し、このラン
ド２０は、スプール１８が中央の位置、すなわち閉じら
れる位置にある時に、この２つのランド２０が第１の荷
重と第２の荷重との間、すなわち第１のシリンダ・ポー
ト２１と第２のシリンダ・ポート２２との間で並ぶよう
に、又はこの第１のシリンダ・ポート２１及び第２のシ
リンダ・ポート２２を覆うことができるように配設され
ている。これらの装置を、環状のリリーフ２４と、第１
のシリンダの通路２５及び第２のシリンダの通路２６を
有する部材と共に図に示す。この図に示した装置は環状
のＯリングの溝２８を有し、このＯリングの溝２８はこ
の図に示した装置をアクチュエータに固定するために使
用されるものである。この外部に接続する部分は、勿
論、設計の際に選択すべき事項であり、この接続部分を
螺合させる構造にすることが好ましい場合もあり得る。
また、圧力ポート２９も環状のリリーフ２４を含んでお
り、その通路及び外部に接続する部分は図の紙面に対し
て回転した状態で示してある。これに対して、圧力は、
圧力ポート２９のリリーフ２４を通り、圧力ポート２９
を通って、チャンバ、すなわち孔１９とランド２０を用
いて示してあるチャンバの中に入る。また、外部への逃
気を行うための接続部３０は防塵装置３３を含んでい
る。この防塵装置３３は逃気口３１に接続されており、
前記逃気口３１に塵埃が入るのを防止する作用を行って
いる。

シリンダ・ポート２１，２２は、実際には４つの長孔で
あり、この４つの長孔はスリーブ１７の孔１９の中で等
間隔に配設されている。スプール１８のストロークは
０．０７６２ないし ０．１２７ミリメートル（０．００３ないし ０．００５インチ）であり、この値はシリンダポート
（長孔）２１，２２の幅の約５パーセントであるから、
この対称形の長孔は、長孔の狭いほうの側部を通って流
入する流れを絞り、長孔の広いほうの側部を通って流出
する流れを絞る作用をするこができる。代表的な場合に
は、このような４つの長孔は、それぞれスリーブ１７の
中で２つのランド２０に対して対向するように位置決め
されている。

アーマチア３２は面タイプのソレノイドであり、このア
ーマチア３２はスプール１８の離れた位置にある両端部
に接続されている。このアーマチア３２は軸部分３４と
面部分３５とから成り、この面部分３５は軸部分３４に
直角であって、孔３６を含んでいる。この孔３６はアー
マチア３２の重量を最少にするために設けられている。
アーマチア３２はスプール１８に適当な接着剤、例えば
ロックタイト（登録商標）６０９で固着されている。こ
のロックタイト６０９は、ロックタイト社（アメリカ合
衆国コネチカット州ニューイングトン、０６１１１）か
ら入手することが可能である。円周の細い溝、すなわち
円形の細い溝を形成するように機械加工し、スプール１
８の表面とアーマチア３２とを整合させ得る形状にする
ことは好ましいことである。このような形状にすること
によって、アーマチア３２の面部分３５からスプール１
８の遠いほうの端部３８を突出した構造にすることがで
きる。

コア組立体３９は螺旋形のコイル４０から成っており、
このコイル４０はコアの磁性材料で被覆されている。こ
のコアの磁性材料は２つのジャケット、すなわち内側の
ジャケット４１と外側のジャケット４２とから成ってい
る。また、コア組立体３９はギャップ４４を有する。コ
ア組立体３９の一方の端部は弁本体部１６の内部に整合
して、端部キャップ４６によって支持されており、この
端部キャップ４６は断面形状が矩形であって、弁本体部
１６をコア組立体３９にボルト（図示せず）で固定する
作用をしている。また、アーマチア３２は、組立の際に
エア・ギャップ４５を２箇所に形成するように配設され
る。このような構造にすることによって、磁束の経路
を、コアを横断し、エア・ギャップ４５を経由してアー
マチア３２を貫く形状に形成することができ、この経路
を通る磁力に作用によって、コア組立体３９の初期の牽
引力を増大させることができる。端部キャップ４６はね
じ孔４８を含んでおり、このねじ孔４８は端部キャップ
４６縦軸線上に設けられている。さらに、この端部キャ
ップ４６はスプール１８の中央の位置決めを行う停止
具、すなわちセンタリングストップ４９を含んでおり、
このセンタリングストップ４９は調節することができる
ものである。

前記センタリングストップ４９はハウジング５０を有
し、このハウジング５０は外面にねじ部を有し、このね
じ部は端部キャップ４６のねじ孔４８に整合している。
ハウジング５０は貫通孔を有し、この貫通孔は一方の端
部が細くなっている形状であり、この細くなっている端
部に肩部５１が設けられており、また、その反対側の端
部の内側にねじ部が設けられている。また、ハウジング
５０の内側にはタペット５２が設けられており、このタ
ペット５２は肩部５１とスプリング５５に係合してい
る。さらに、栓５４はねじ部を有し、この栓５４は長孔
５３と端部５６とを有し、この端部５６には肩部が設け
られている。この栓５４はスプリング５５と同軸であ
り、スプリング５５の初期荷重を調節することができる
ものであり、ケージ付きのスプリング組立体を形成して
いる。また、センタリングストップ４９は長孔５７を用
いて調節することができ、この調節によって、タペット
５２をスプール１８の遠いほうの端部３８に対して位置
決めすることができ、さらに、栓５４を調節することに
よって、タペット５２に作用する初期荷重を独立に調節
することができる。このような構造にすれば、いかなる
タイプの加速環境においても、弁のコマンドがなくと
も、スプールのセンタリングストップ４９を中央の位置
に固定し、この作用とベルヌイ力との協働によって、ス
プール１８を中央の位置に移動する力、又は、このスプ
ール１８を休止位置に戻す力を発生させ、これらの力に
よって、ソレノイドをドロップアウトさせる時にスプー
ル１８を迅速に中央の位置に戻し、許容誤差の精度を高
めることを必要とすることなく、弁の最終位置を容易に
調節することができる。

高圧ガスの供給源８０は圧力ポート２９（細部は図示せ
ず）に接続されており、これに対して、第１のシリンダ
の通路２５及び第２のシリンダの通路２６は反対側のシ
リンダに接続されており、この反対側のシリンダは前記
圧力ポート２９とバランスしている。左側のソレノイド
は通電された時に、スプール１８を左側に移動させて、
センタリングストップ４９の中のスプリング５５を圧縮
する。スプール１８を移動させれば、高圧ガスを第１の
シリンダに流入させることが可能になり、これと同時
に、高圧ガスを第２のシリンダ・ポート２２から、逃気
口３１を経由して、外部の逃気口３０に流出させること
ができる。この時に、この排出ガスがコア組立体３９を
冷却することは、改めて説明するまでもないことであ
る。前記ソレノイドに対して通電を行わない時には、左
右の調節可能のセンタリングストップ４９がスプール１
８を再び中央に戻し、シリンダ・ポート２１，２２を覆
って、ガスの流れを遮断する。スプール１８がどちらの
方向に移動するにしても、その移動距離の総和が０．０
７６２ないし０．１２７ミリメートル（０．００３ない
し０．００５インチ）であるから、スプリング５５の作
用によって発生する中央に復帰させるための初期荷重を
基本的に一定に維持することができる。

スプール１８のニュートラルの位置、又は、オフポジシ
ョンの位置から、１方向に完全に移動するためのストロ
ークが０．０７６２ないし ０．１２７ミリメートル（０．００３ないし ０．００５インチ）に過ぎない距離であるから、アーマ
チア３２とコア組立体３９との間のエア・ギャップ４５
を設定することは致命的といえるほど非常に重要であ
る。このエア・ギャップ４５は百分の数十ミリメートル
（千分の数十インチ）未満の範囲内に維持する必要があ
り、それと同時に、アーマチア３２とコア組立体３９の
表面との間の振れを百分の数十ミリメートル（千分の数
十インチ）未満の範囲内に限定しなければならない。こ
れらの致命的な寸法を維持するためには、弁本体部１６
の孔６５を作るために使用した装置を用いて、第２図に
示す直径Ｃをセンタ・ボーリングする。このセンタ・ボ
ーリングは、弁本体部１６の肩部の面Ａで、コア組立体
３９の面４７の底部をスプール１８の移動経路に対して
直角にするよう行う。

第２図に調節装置５８を示す。この調節装置５８は流量
測定に基づいてスプール１８を中央位置に固定するため
に使用するものである。また、第５図に示すように、弁
本体部１６を支持する装置５９は、チューブから構成さ
れる第１の管路８２および第２の管路８３を有してい
る。第１の管路８２は、ガスの供給源８０をガス流量測
定装置８１を介して圧力入力ポート２９に接続してい
る。また、第２の装置８３はシャント８４、第１のシリ
ンダの通路２５および第２のシリンダの通路２６を有
し、第１のシリンダ・ポート２１と第２のシリンダ・ポ
ート２２とをシャント８４によって並列に連結するため
のものである。この調節装置５８を使用するときには、
弁本体部１６を該弁本体部１６を支持する支持装置とし
ての留め具５９の基部に取り付け、その後に、スプール
１８を孔１９内に挿入し、このスプール１８のランド２
０を弁本体部１６のシリンダ・ポート２１，２２（第１
図）に正確に整合させる。アーマチア３２をスプール１
８の端部３８上で磁性取付け部材６０と共に摺動させ
る。その後に、流量計８１を介して、高圧ガス供給源８
０を弁本体部１６の圧力入力ポート２９に接続し、ポー
ト６３，６４をそれぞれ第１のシリンダの通路２５、及
び第２のシリンダの通路２６に並列に接続し（第１図、
第５図）、マイクロメータ型調節装置６１の蝶ねじ６２
を、ポート６３，６４に流入するガスの流量が最少にな
るまで回転させることによってスプール１８を位置決め
する。シリンダ・ポート２１およびシリンダ・ポート２
２がランド２０によって十分にふさがれていないような
位置にスプール１８があるときには、シリンダ・ポート
２１からポート６３、６４を経てシリンダ・ポート２２
へ、または逆にシリンダ・ポート２２からポート６４、
６３を経てシリンダ・ポート２１へ、圧力入力ポート２
９から弁本体部１６の孔１９に供給されたガスの流路が
形成され、流量計８１によって測定されるガスの流量は
最小ではなくなる。したがって、流量計８１によって測
定されるガスの流量が最小になるときのスプール１８の
位置によって、弁のニュートラルの位置、すなわちオフ
・ポジションを位置決めすることができ、この位置に、
マイクロメータ型調節装置６１を用いて弁のスプール１
８を固定する。磁性取付け部材６０は、アーマチア３２
とソレノイドのコア組立体３９との間にエア・キャップ
４５を設定するように、アーマチア３２を弁本体部１６
から所定間隔だけ離れた位置に支持する装置である。そ
の後に、磁性取付け部材６０を弁本体部１６に、留め具
６６を用いて固定する。アーマチア３２を弁本体部１６
から所定間隔だけ離れた位置に支持するアーマチア支持
装置は取付け部材６０と留め具６６とを備えている。こ
の留め具６６は磁性を有しているから、この磁性の作用
でアーマチア３２を磁性取付け部材６０の面Ｂに保持す
る。このようにすれば、寸法Ｘ（第３図）を前記取付け
部材６０に適当な許容誤差で精密に維持することがで
き、コア組立体３９を磁性取付け部材にかえて弁本体の
面Ａに取り付ける時に、エア・ギャップ４５の寸法を自
動的に前記寸法にすることができる。アーマチア３２を
スプール１８に対して固定するには、スプール１８の離
れているほうの端部３８とアーマチア３２の内面とが交
差する部分に、ロックタイト又はこれと同等の接着剤を
１滴加えて、このスプール１８の端部３８をアーマチア
３２の内部に、「芯」のような構造を維持できるように
結合させる。この結合のための取付けをジグを用いて行
い、その後に、この組み合わせた部材を、ジグに取り付
けたままの状態で、摂氏６５．５６度（華氏１５０度）
で２時間加熱して、接着剤をキュアさせる。このような
方法によって、アーマチア３２を、ソレノイドのストロ
ークを有するスプール１８に対して、磁性取付け部材６
０を示すような寸法Ｘに正確に設定できるように、固定
することができる。

本発明の装置は、具体的には、図に示した複合型弁と共
に使用するために開発したものである。通常の場合、面
タイプのアーマチアを使用する複合スプール型制御弁は
全て類似しており、装置をこのような構造にするのが効
果的である。図を参照して説明した形態は例示的なもの
であって、本発明を限定するためのものではない。この
形態の実施例は、以上説明した本発明の特殊な形状、構
造、又は構造体を限定することを意図しているものでは
なく、本発明の範囲内で各種の改良を施すことが可能な
ものである。

（発明の効果） 本発明は上記のような構成であるので、弁のシリンダ・
ポートに対するスプールの位置を、スプール弁が休止状
態の時のガスの漏洩を最少になるようにすることができ
るとともに、アーマチアの面がスプールの中心線に対し
て直角であり、コア組立体の面に平行である時に、アー
マチアとコア組立体との間に最適のエア・ギャップを形
成するように調節することができる。

図面の簡単な説明 第１図はスプール弁の断面図、第２図は本発明に係る装
置の概要を示す図、第３図はアーマチアのエア・ギャッ
プを設定するのに使用される磁性取付け部材の断面図、
第４図はアーマチアの断面図及び正面図であり、第５図
は、弁本体部を支持する支持装置と、第１の装置、第２
の装置、流量計およびガス供給源の関係を示す概略的な
斜視図である。

１５……弁、１６……弁本体部、１７……スリーブ、１
８……スプール、１９……孔、２０……ランド、２１，
２２……シリンダ・ポート、２５，２６……通路、２９
……圧力ポート、３２……アーマチア、３９……コア組
立体、４５……エアギャップ、４９……センタリングス
トップ、５８……調節装置、５９……留め具（支持装
置）、６０……磁性取付け部材、６１……マイクロメー
タ型調節装置、６３、６４……ポート、８０……ガス供
給源、８１……流量計、８２……第１の装置、８３……
第２の装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力入力ポート（２９）と第１シリンダ・
   ポート（２１）及び第２シリンダ・ポート（２２）とを
   有する複合型スプール弁（１５）のソレノイドのコア組
   立体（３９）に対して弁本体部（１６）の孔（１９）に
   スプール（１８）を位置決めすると共に前記コア組立体
   （３９）とアーマチア（３２）との間のエア・ギャップ
   （４５）を形成する装置であって； ガスの供給源（８０）をガス流量測定装置（８１）を介
   して前記弁（１５）の圧力入力ポート（２９）に接続す
   るための第１の管路（８２）と、前記弁（１５）の第１
   のシリンダ・ポート（６３）と第２のシリンダ・ポート
   （６４）とをシャント（８４）と共に連結するための第
   ２の管路（８３）とを有するとともに、前記弁本体部
   （１６）を支持する装置（５９）と； 前記第１の管路（８２）をガス供給源（８０）に接続し
   て前記ガス流量測定装置（８１）を用いてガスの流量を
   測定している間、前記弁のスプール（１８）が位置の固
   定及び位置の固定の解除をされるように、前記弁本体部
   （１６）の内部で前記弁のスプール（１８）を移動及び
   固定を行う装置（６１）と； 前記コア組立体（３９）を取り付けるための面を兼ねて
   いる前記弁本体部の孔（１９）に直角な面（Ａ）に位置
   決めされ、前記アーマチア（３２）を支持するために段
   差がある面（Ｂ）を有し、前記段差が前記アーマチア
   （３２）の所要のストロークに正確に等しい、磁力を有
   する取付け部材からなるアーマチア支持装置（６０）
   と： を備えることを特徴とする複合型スプール弁（１５）の
   アーマチアにエア・ギャップ（４５）を形成する装置。
2. 【請求項２】前記弁本体部（１６）の内部における前記
   スプール（１８）の移動及び固定を行う装置（６１）
   が、前記スプール（１８）の反対側の端部（３８）に突
   き当てられるように並ぶマイクロメータ調節装置である
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】マイクロメータ調節装置（６１）は、蝶ね
   じ（６２）によって駆動されてそれぞれ前記スプール
   （１８）と並ぶと共に前記スプール（１８）をどちらの
   方向にも移動させて調節することが可能であり、かつ、
   前記弁のニュートラルの位置、又は、オフ・ポジション
   を最適にするための前記第１のシリンダ・ポート（６
   ３）と第２のシリンダ・ポート（６４）とにおけるガス
   の流量に応じて所要の位置に固定することができること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. 【請求項４】前記弁本体部を支持する支持装置（５９）
   が、前記第１のシリンダ・ポート（６３）及び第２のシ
   リンダ・ポート（６４）から出るガス流を組み合わせて
   測定する装置を含んでいる特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。
5. 【請求項５】前記アーマチア（３２）を前記弁本体部
   （１６）から所定間隔だけ離れた位置に支持する装置
   が、前記コア組立体（３９）を取り付けるための面を兼
   ねている前記弁本体部の孔（１９）に直角な面（Ａ）に
   位置決めされ、前記アーマチア（３２）を支持するため
   に段差がある面（Ｂ）を有し、前記段差が前記アーマチ
   ア（３２）の所要のストロークに正確に等しい取付け部
   材（６０）と、 前記アーマチア（３２）を前記取付け部材（６０）に取
   り付け、前記アーマチアを前記スプール（１８）に直角
   に固定した後に、前記取付け部材（６０）を容易に取り
   外すことができる磁力のある留め具（６６）と、を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。