JPH09189372A - 電気流体圧式サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアモータ式の電気油圧サーボ弁はダイレ
クト型で、その永久磁石は強大で二つに分割されコイル
の内側に配置されていた。従って永久磁石は、これが占
める体積とその断面の細長比、コイルの銅線の長さ、ま
た分離した別の継鉄のために機械的に制限的な配置であ
るばかりでなく不可逆減磁が生ずる危険性があるので電
磁気的にも制限的な配置であった。結果このサーボ弁は
複雑で大型でまた信頼性に欠けるものであった。そこ
で、本発明の目的は、リニアモータ式でその永久磁石は
機械的にも電磁気的にも制限的な配置でなくして、もっ
て簡素にしてコンパクトで信頼性のある電気流体圧式サ
ーボ弁を提供する。 【構成】 永久磁石を一個にしてしかもコイルの内側と
することなく二つのコイルの間に配置し、これらと一連
の継鉄とで可動鉄心を収めるための可動鉄心室を形成
し、かかるリニアモータで弁体を自在に操作できる電気
流体圧式サーボ弁。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として油圧もしく
は空気圧を利用する流体圧式の制御装置に使用する電気
流体圧式サーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気流体圧式サーボ弁と
して例えば図４のリニアモータ（７０）（雑誌：油圧と
空気圧、Ｖｏｌ．２６、Ｎｏ．４、４８４頁参照）を用
いた電気油圧サーボ弁（８１）が知られている。このサ
ーボ弁（８１）は直線可動部を持つリニアモータ（７
０）とこれによって操作される増幅段のないダイレクト
型の弁部組（８２）とからなり、弁部組（８２）は中立
点での内部漏れ流量が少なく、油中のコンタミナントに
対する抵抗力が強く、また耐久性に優れる利点がある。
しかし一方でこのサーボ弁（８１）のリニアモータ（７
０）は大きな操作力を出力するための二つの永久磁石
（７１）、（７１）を各コイル（１）、（２）の内側に
配置しているのでサーボ弁（８１）はより大型で複雑化
せざるを得なかった。更にまた時としてこのサーボ弁
（８１）のリニアモータ（７０）は永久磁石（７１）、
（７１）に選択的に不可逆減磁が生じて破損する危険性
さえあったのでサーボ弁（８１）は信頼性を欠くもので
あった。より詳しくはサーボ弁（８１）の弁部組（８
２）は本体（７６）とスプールである弁体（７７）と二
つの固定絞り（８５）、（８５）とよりなり、本体（７
６）には外部に開口する複数のポート（供給ポートＰ、
二個の負荷ポートＡ及びＢ、戻りポートＲ、ドレンポー
トＤｒ）があり、リニアモータ（７０）に流れる電流に
よって弁体（７７）は可動鉄心（７４）と一体である駆
動ロッド（７８）を介して直動的に中立点の一方または
他方の位置に比例的に操作されて負荷ポートＡまたはＢ
と戻りポートＲ間の流路面積を制御し、もって弁部組
（８２）は負荷（７９）に流体を供給したり負荷（７
９）から流体を排出したりする。他方、サーボ弁（８
１）のリニアモータ（７０）は二つのコイル（１）、
（２）、二つの永久磁石（７１）、（７１）可動鉄心室
（７５）に収められた可動鉄心（７４）、一連の継鉄
（７２）、二つの分離した継鉄（７３）、（７３）、可
動鉄心（７４）と一体である非透磁性の軸（８４）、ば
ね（８３）、（８３）、弁体（７７）と一体的であって
実質自在な操作を仲介できる非透磁性材の駆動ロッド
（７８）、ゴム製シール（８０）とよりなり、各ばね
（８３）、（８３）を各一端において軸（８４）の両端
に固定すると共に各他端において一連の継鉄（７２）に
図示しない方法で固定して、駆動ロッド（７８）の球部
と弁体（７７）との間のガタはないとして、更に中立点
調整をしないで、非通電時には可動鉄心（７４）に発生
する負のばね力に相当する磁石力に抗してばね（８
３）、（８３）によって可動鉄心（７４）すなわち弁体
（７７）を実質中立点に移動して保持し、正または負の
電流を通電するときは、可動鉄心（７４）に電磁力を得
て正または負の弁体（７７）のための直線操作力を得る
ものである。ここでリニアモータ（７０）が発生する操
作力とはリニアモータ（７０）の可動部に存在するばね
（８３）、（８３）以外の抵抗力を無視した上で電磁力
からばね（８３）、（８３）の力を差し引いたもので、
これは弁体（７７）を加速したり弁体（７７）に働く付
加的な外力に抗するために費やされる。弁体（７７）に
働く付加的な外力には流体固着力、摩擦力、流体力、必
要に応じたストッパからの反力等がある。ところでサー
ボ弁（８１）のリニアモータ（７０）にとって永久磁石
（７１）、（７１）の配置はサーボ弁（８１）の利得を
決定的なものとする。即ち強大な永久磁石（７１）を二
つに分割してその上にコイル（１）、（２）の内側に配
置することは、コイル（１）、（２）の径が大きくなる
分同じアンペアターン数を得るのにより長い銅線が必要
で、また限られた場所であるコイル（１）、（２）の内
側を考慮すれば、永久磁石（７１）の体積と断面の細長
比において自身制限的であるばかりでなく、二つの永久
磁石（７１）、（７１）の間に一連の継鉄（７２）から
分離した別の継鉄（７３）、（７３）のためのスペース
が必要でこの点を加えても制限的な配置であり、従って
サーボ弁（８１）はより複雑化してまた大型化し、加え
てかかる永久磁石（７１）、（７１）の配置は以下に説
明するごとく電磁気的にも制限的な配置でありサーボ弁
（８１）は信頼性を欠くことになる。図５はリニアモー
タ（７０）の磁気回路図であり電流は一方向の場合を示
している。Ｕ、Ｕ_ｐ１、Ｕ_ｐ２がそれぞれ電流による起
磁力、一方の永久磁石回路の起磁力、他方の永久磁石回
路の起磁力、Φ_ｃ、Φ_１、Φ_２、Φ_ｐ１、Φ_ｐ２がそれ
ぞれの場所での磁束、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４がそれぞ
れギャップ（１８）、ギャップ（１７）、可動鉄心（７
４）と継鉄（７３）、（７３）との間の可動鉄心室（７
５）の壁に面する二つのギャップでの磁気抵抗でＲ_１、
Ｒ_２が可変である。図５の磁気回路はいちいち説明しな
いがリニアモータ（７０）の電磁気的な作用を理解する
上で有用である。ここで可動鉄心（７４）の磁石力とは
電流による起磁力が０のときに各可変のギャップ（１
７）、（１８）に生ずる磁石力の差であり、可動鉄心
（７４）の磁石力はギャップ（１７）（１８）が等しく
なる可動鉄心（７４）の位置を起点としてこの位置から
の変位に比例すると磁気的に近似される。可動鉄心（７
４）に生ずる電流による電磁力分は近似的に電流に比例
してその電流に対する変化割合は永久磁石（７１）（７
１）が強大である程大となるものである。この磁石力と
電流による電磁力分との和がリニアモータ（７０）の電
磁力でこの電磁力からばね（８３）、（８３）の力を差
し引いたものがリニアモータ（７０）の操作力であるの
で、大なる操作力を要するこのダイレクト型のサーボ弁
（８１）はまた強大なる永久磁石（７１）、（７１）を
要する理由がここにある。ここでリニアモータ（７０）
の永久磁石（７１）に作用する磁界と磁束の関係は図５
をもとにして永久磁石材のＢ−Ｈ曲線上の動作点に置き
換えることができるが、このサーボ弁（８１）の永久磁
石（７１）、（７１）の動作点はいずれか一方を選択的
としてサーボ弁（８１）の特定の条件下で不可逆減磁の
領域となり得ることが指摘できる。即ちサーボ弁（８
１）の中立点の近傍すなわちギャップ（１７）、（１
８）が等しくなる位置の近傍において例えば本体（７
６）の歪みや熱膨張等によって弁体（７７）が固着して
通電すると、図５のＵ_ｐ２側の永久磁石（７１）の動作
点は更に減磁が増大する方向に移動し、この時電流が大
きいと不可逆減磁の領域に至るのである。このことは磁
気抵抗Ｒ_２に生ずる磁界が同時にこれと並列であるＵ
_ｐ２側の永久磁石（７１）の回路にも同様働いているこ
とを考えれば十分理解できる。弁体（７７）の固着につ
いては本体（７６）と弁体（７７）とは精密に加工され
ていて弁体（７７）のためのクリアランスは３〜１０ミ
クロン程度のわずかなものであることを考慮すればこの
固着は試運転時など瞬時であってもかなりの確度をもっ
て生ずることを前提とせざるを得ず、従ってかかる永久
磁石（７１）、（７１）の減磁による破損の可能性はサ
ーボ弁（８１）の信頼性の低下をまねくのである。また
仮に破損しないまでも永久磁石（７１）、（７１）はよ
り大きな余裕の下に仕様を決定せざるを得ず、かかる永
久磁石（７１）、（７１）を組み込んだサーボ弁（８
１）はより注意深く使用せざるを得ない。従って永久磁
石（７１）を二つに分割してその上にコイル（１）、
（２）の内側に配置することは電磁気的にも制限的な配
置なのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたごとくリ
ニアモータ（７０）を用いた電気油圧サーボ弁（８１）
は増幅段を持たないダイレクト型でありその可動部は直
線運動するが、そのリニアモータ（７０）の永久磁石
（７１）は強大で二つに分割してコイル（１）、（２）
の内側に配置していたので、このためにコイル（１）、
（２）の銅線の長さと、永久磁石（７１）が占める体積
と断面の細長比において、また一連の継鉄（７２）から
分離した別の継鉄（７３）、（７３）のためのスペース
を含めて、この永久磁石（７１）、（７１）は制限的な
配置であるばかりでなく永久磁石（７１）、（７１）に
不可逆減磁が生じて破損する危険性がありこのため永久
磁石（７１）、（７１）に余裕を見込んだ仕様が要求さ
れサーボ弁（８１）の使用においてもなお相当の注意が
必要であってこれ等からも永久磁石（７１）、（７１）
は電磁気的にも制限的な配置であり、従ってこのサーボ
弁（８１）はより複雑で大型となりまた信頼性に欠ける
ものである。そこで、本発明の目的は、永久磁石を一個
とする機械的にも電磁気的にも制限的な配置でないリニ
アモータによって弁体を直動的に操作し、もって簡素に
してコンパクトとなし、たとえ可変の二つのギャップが
等しくなる可動鉄心の位置の近傍で弁体が固着し通電し
ても信頼性を失うことの無い、直線可動部を持つ、ダイ
レクト型である電気流体圧式サーボ弁を提供するもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電気流体圧式サーボ弁は図１に例示するよ
うに、厚肉円筒状の永久磁石（３）をはさんで対称的に
二つのコイル（１）、（２）を配置し、上記コイル
（１）の内面（５５）と上記永久磁石（３）と上記コイ
ル（２）の内面（５６）と一連の継鉄とで可動鉄心を収
めた可動鉄心室（１６）を区画し、上記一連の継鉄には
対向する二つの吸着面（５８）、（５９）を上記可動鉄
心室（１６）に沿って形成して上記可動鉄心の両端にあ
る二つの吸着面（６０）、（６１）との間にそれぞれ可
変のギャップ（１７）、（１８）を設けると共に、上記
一連の継鉄には上記コイル（１）と上記永久磁石（３）
と上記コイル（２）とを取り囲むように磁路を形成し、
上記永久磁石（３）の内側（６２）と外側（６３）とに
それぞれ磁極をなして上記内側（６２）を上記可動鉄心
室（１６）に面すると共に上記外側（６３）を上記一連
の継鉄の一部に面し、上記二つの吸着面（５８）、（５
９）の少なくとも一方において上記一連の継鉄を貫通し
て軸方向に移動自在な非透磁性材である軸と上記一連の
継鉄の外側にあるばねとを少なくとも介在してなる保持
手段によって上記可動鉄心を上記可動鉄心室（１６）の
長手方向特定の位置に磁石力に抗して移動して保持し、
かかるリニアモータによって弁部組の弁体を直動的に自
在に操作してなることを特徴とする。

【０００５】

【作用】コイル（１）、（２）をリード線を介して例え
ば直列に接続した後、電流を０とすれば、可動鉄心には
磁石力のみの電磁力が発生するが、軸と正にも負にもな
るばねとを少なくとも介在してなる保持手段によって、
リニアモータの可動鉄心は、この電磁力に抗して可動鉄
心室（１６）の長手方向特定の位置すなわちノーマル点
に相当する位置にいずれの方向からも移動して静止す
る。このとき、二つのギャップ（１７）、（１８）のギ
ャップ幅は等しくなくてよい。それと同時に弁部組の弁
体はいずれの方向からもこのノーマル点に向けてリニア
モータの軸によって一体的に直動的に自在に操作でき
る。ここで補助ばねもしくは電流によって中立点調整を
行えばサーボ弁の中立点は得られるがなお二つのギャッ
プ（１７）、（１８）のギャップ幅は必ずしも等しくな
い。ここに上記補助ばねは正にも負にもなる上記ばねの
一部となるものである。さて、この中立点の位置ではポ
ート間の流体は中立点としての制御状態下である。続い
て、コイル（１）、（２）の組で一方向の電流を増大さ
せればリニアモータには一方向の電磁力すなわち操作力
が増大して弁体は軸を介して一方向に操作され、上記ば
ねが加算的にたわんで後弁体は再び静止する。この一方
の位置ではポート間の流体は一方の制御状態下におかれ
る。このとき、中立点からの変位は電流の増大分に比例
的で一方の例えばギャップ（１７）が縮めば他方のギャ
ップ（１８）は増大する。なおリニアモータに生ずる操
作力とはリニアモータの可動部に働く上記ばね以外の抵
抗力を無視した上で電磁力から上記ばねの力を差し引い
たものである。ここで更に電流を上記の状態より増大さ
せるといずれは一方のギャップ（１７）は密着し弁体は
一方向に最大変位の状態となって静止する。この状態か
ら電流を減少させると一方向の操作力は減少しギャップ
（１７）の密着は解かれなおも電磁力は減少して行く。
電流変化分を０を通って他方向とすると操作力も他方向
となり弁体は軸を介して他方向に操作され、このとき弁
体がリニアモータの軸と一体的に中立点の逆の位置にあ
ればポート間の流体は他方の制御状態下におかれる。電
磁気的な作用について述べる。まず弁体が固着してなお
可動鉄心が二つのギャップ（１７）、（１８）のギャッ
プ幅を等しくする位置にあり、この時電流も０であると
仮定する。この状態では、二つのギャップ（１７）、
（１８）部での磁気抵抗は等しく、またこれ等に永久磁
石（３）と可動鉄心との間のギャップに生ずる磁気抵抗
が関係して、永久磁石（３）は磁気的に反磁界の状態下
におかれる。このとき、二つのギャップ（１７）、（１
８）に発生する電磁力は磁石力のみで互いに等しい。次
に電流が流れるが、なお弁体は固着して可動鉄心は二つ
のギャップ（１７）、（１８）のギャップ幅を等しくす
る位置を保つとすると、電磁力は一方に増大するが、二
つのギャップ（１７）、（１８）での開きは変化しない
ので、従ってこのとき電流によって新たに生じた磁束は
二つのギャップ（１７）、（１８）と可動鉄心と一連の
継鉄とをめぐるのみで、永久磁石（３）にはなんら磁気
的な変化は生じない。すなわち二つのギャップ（１
７）、（１８）のギャップ幅を等しくする位置での弁体
の固着時においての電流は永久磁石（３）のＢ−Ｈ曲線
上の動作点を変化させず新たに減磁界を増大させる原因
とならない。ここで電流を流したままで固着が解かれる
と可動鉄心は弁体と共に移動するが、電流と変位と永久
磁石（３）のＢ−Ｈ曲線上の動作点の磁界の強さＨとの
関係は単純な磁路を仮定して下式の通りとなる。 ただし、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ定数、ｉは二つのコイル
を通る符号付きの電流、ｘ_０は可変の二つのギャップ
（１７）、（１８）が等しくなる可動鉄心の位置での片
方のギャップ幅、ｘは可変の二つのギャップ（１７）、
（１８）が等しくなる可動鉄心の位置からの符号付きの
変位である。また上式の右辺の第一項は電流に係わる磁
界の強さ、同じく右辺の第二項は永久磁石（３）の磁化
に係わる磁界の強さである。また永久磁石（３）の磁化
は定数Ｂの中に考慮される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。図１は電気流体圧式サーボ弁の実施例であ
る電気油圧サーボ弁を示しており、この電気油圧サーボ
弁は、厚肉円筒状の永久磁石（３）をはさんで対称的に
二つのボビン付きのコイル（１）、（２）を配置し、上
記コイル（１）、（２）にはそれぞれのボビン内径上に
内面（５５）と内面（５６）とを設け、上記内面（５
５）と上記永久磁石（３）と上記内面（５６）と一連の
継鉄（５７）の部分である継鉄（９）と同じく継鉄
（８）とで可動鉄心（４）を収めた可動鉄心室（１６）
を区画し、上記継鉄（９）、（８）には対向する二つの
吸着面（５８）、（５９）を上記可動鉄心室（１６）に
沿って形成して上記可動鉄心（４）の両端にある二つの
吸着面（６０）、（６１）との間にそれぞれ可変のギャ
ップ（１７）、（１８）を設け、上記コイル（１）、
（２）と上記永久磁石（３）とを筒状に取り囲んで内部
に段のある継鉄（６）と上記継鉄（６）に接する継鉄
（７）とで上記二つの継鉄（９）、（８）を仲介して上
記一連の継鉄（５７）となり、上記永久磁石（３）の内
側（６２）と外側（６３）とにそれぞれ磁極をなして上
記内側（６２）を上記可動鉄心室（１６）に面すると共
に上記外側（６３）を上記継鉄（６）に面し、組み立て
に必要なすきまを残して上記可動鉄心室（１６）の外周
わずか内側を貫通する非透磁性材であるカートリッジ
（１２）を介して上記継鉄（９）と上記継鉄（８）とを
例えばロー付け等の方法によって密封状に一体化し、上
記二つの吸着面（５８）、（５９）において上記二つの
継鉄（９）、（８）をすきまをもって貫通して軸方向に
移動自在な非透磁性材である軸（５）を上記可動鉄心
（４）に貫通して圧入する一方上記軸（５）の両端にお
いて上記一連の継鉄（５７）の外側にある板状のばね
（１１）、（１１）の一端をナット（１５）、（１５）
で上記軸（５）と結合すると同時にリング状のスペーサ
（１０）、（１０）を上記ばね（１１）、（１１）の他
端と上記一連の継鉄（５７）との間にはさみ、かかるリ
ニアモータ部組（６６）と弁部組（５３）の本体（１
９）と中間部材（４１）と差動トランス用カバー（４
２）とを取付ボルト（４３）にて一体化して上記リニア
モータ部組（６６）に上記可動鉄心（４）を磁石力に抗
して上記可動鉄心室（１６）の長手方向中央に移動して
保持するための部分保持手段を確立すると同時に上記ば
ね（１１）、（１１）で上記可動鉄心（４）を軸直角方
向に支えて上記リニアモータ部組（６６）を主部リニア
モータ（６９）とし、上記本体（１９）には外部に開口
する流体のための４個の制御用ポートすなわち供給ポー
トＰ、二つの負荷ポートＡ及びＢと戻りポートＲと同じ
く外部に開口するドレンポートＤｒとがあり、上記本体
（１９）の円筒状の穴（６７）には上記の各制御用ポー
トに通ずる通路と弁室のための穴（６８）とを持つスリ
ーブ（２０）を圧入し、上記スリーブ（２０）の上記穴
（６８）には両端にボール（２３）、（２３）を圧入し
たスプールである弁体（２１）を摺動自在に嵌め合わせ
ると共に上記制御用ポートの隣り合うポート間において
制御用の流路面積を形成して開閉自在であり、上記本体
（１９）と上記スリーブ（２０）と上記弁体（２１）と
で上記弁部組（５３）とし、上記ドレンポートＤｒに通
じる通路を上記本体（１９）内で分岐して上記弁体（２
１）の両端を露出する二つの室（９０）、（９１）に通
じ、上記室（９１）を継鉄内油通路（１４）、（１４）
と可動鉄心内油通路（１３）とを通じて室（９２）と連
通させ、調整ネジ（２７）とナット（２９）とを備えた
カバー（２８）を取付ボルト（３０）にて上記本体（１
９）に固定して上記室（９０）を蓋し、上記調整ネジ
（２７）と上記弁体（２１）の一端との間にスプリング
受（２６）と予圧縮した補助ばね（２５）とスプリング
受（２４）とを設けて上記弁体（２１）の他端を上記軸
（５）に当接し、上記中間部材（４１）に支えられる非
透磁性材である底のある差動トランス用カートリッジ
（４８）のつば部と上記主部リニアモータ（６９）の可
動部との間に補助ばね（３９）を予圧縮して設け、少な
くとも上記主部リニアモータ（６９）と上記二つの補助
ばね（２５）、（３９）と上記弁体（２１）の部分とで
リニアモータ（５２）となると共に上記部分保持手段は
改めて保持手段となり、もって上記リニアモータ（５
２）の上記可動鉄心（４）で上記弁体（２１）を一体的
に直動的に自在に操作でき、差動トランス（５４）を非
透磁性材である差動トランス用ばね（４４）と上記軸
（５）の上記補助ばね（３９）のある端でネジ固定され
る非透磁性材である取付ロッド（４５）と上記取付ロッ
ド（４５）と一体である差動トランス用可動鉄心（４
６）と差動トランス用コイル（４７）と上記差動トラン
ス用カートリッジ（４８）と非透磁性材であるコイル受
（４９）とナット（５０）と調整ネジ（５１）とで構成
し、プラグ（２２）で上記戻りポートＲに通ずる連絡路
を閉鎖し、各Ｏリング（３１）、（３２）、（３４）、
（３４）、（３５）、（３５）、（３６）、（３７）で
上記ドレンポートＤｒに通ずる上記各室（９０）、（９
１）、（９２）を外部空間との間でシールし、上記中間
部材（４１）に空気抜き用プラグ（４０）を設け、取付
ボルト（３８）にて５個のＯリング（３３）をはさんで
上記本体（１９）を固定する。上記構成の電気油圧サー
ボ弁の動作について次に述べる。二つのコイル（１）、
（２）は必要なアンペアターンが得られれば選択的に直
列、並列、差動いずれにも接続して使用できるが、以下
は便宜上、直列接続であるとする。コイルに流れる電流
を０とすれば、まず正にも負にもなるばねすなわちばね
（１１）、（１１）と補助ばね（２５）、（３９）とを
含む保持手段によって弁体（２１）はノーマル点すなわ
ち実質中立点の位置に静止するが、続いてサーボ弁の中
立点調整がなされる。中立点を見い出すには例えば供給
ポートＰを加圧して負荷ポートＡ、Ｂを開放した後、弁
体（２１）を調整ネジ（２７）によって補助ばね（２
５）を介して移動して負荷ポートＡ、Ｂからの各流量が
等しくなる位置を探し出せばよい。調整後において二つ
の補助ばね（２５）、（３９）の力は必ずしも等しくは
無くまた可動鉄心（４）も可動鉄心室（１６）の長手方
向中央に静止するとは限らないが、ここでは説明の都合
上この実質中立点とサーボ弁の中立点とは近似して等し
いとする。従って電流が０の時には弁体（２１）は中立
点にあって可動鉄心（４）は可動鉄心室（１６）の長手
方向中央にあって二つのギャップ（１７）、（１８）の
ギャップ幅は実質等しい。なおここで弁体（２１）の中
立点に合わせて差動トランス（５４）も調整ネジ（５
１）によって０点調整が行われる。そこで弁体（２１）
が中立点の位置にある時には制御用ポート間の流体は中
立点としての制御状態下におかれる。コイル（１）、
（２）の組で一方向の電流を増大させればリニアモータ
（５２）には一方向の電磁力すなわち操作力が生じて弁
部組（５３）の弁体（２１）は軸（５）を介して一方向
例えば左方向に操作され、ばね（１１）、（１１）がた
わむと同時に補助ばね（２５）が縮み補助ばね（３９）
が伸びる。ここでリニアモータ（５２）の電磁力と四つ
のばねすなわちばね（１１）、（１１）、補助ばね（２
５）、（３９）の力とが釣り合った位置で弁体（２１）
は静止するが、この位置では、供給ポートＰの圧力流体
は制御されて負荷ポートＡへと流出する一方、負荷ポー
トＢからの流体は同じく制御されて戻りポートＲへと流
出する。このとき、弁体（２１）に働く流体力は無視さ
れて操作力は０となり、弁体（２１）の中立点からの変
位は電流の大きさに比例的となる。ここで更に電流を上
記より増大させるといずれはギャップ（１７）は密着し
弁体（２１）は左方向に最大変位の状態で静止する。こ
の状態から電流を減少させると一方向の操作力は減少し
ギャップ（１７）の密着は解かれなおも電磁力は減少し
て行く。電流を０を通って他方向とすると操作力も他方
向となり弁体（２１）は補助ばね（２５）によって軸
（５）と密着した状態を保ちながら右方向に操作され、
このとき操作力が打ち勝って弁体（２１）が中立点の逆
の位置にあれば制御ポート間の関係も逆の制御状態下に
おかれる。以下、電磁気的な作用については

【作用】の欄で述べたので重複して説明しない。なお室
（９０）、（９１）、（９２）は空気抜き用プラグ（４
０）で空気抜きされると共に作動流体で充満されて内部
で漏れた流体はドレンとしてドレンポートＤｒより排出
される。差動トランス（５４）は弁体（２１）の変位や
速度を検出して図示しないドライバにフィードバックす
るためのものである。また、可変の二つのギャップ（１
７）、（１８）が等しくなる可動鉄心（４）の位置を問
わないで、補助ばね（２５）、（３９）または弁体（２
１）を変えて、電流０での弁体のノーマル点を中立点か
ら明確に外れた位置に設定することができ、このときも
電流もしくは電流の変化分と弁体の変位とは比例的であ
る。また、電流の変化分と弁体の変位とが比例的である
限り、中立点における各制御用ポート間の導通状態つま
り中立点シンボルは図示のごとくクローズドセンタであ
ることを問わないばかりでなく、制御用ポートは最低三
つであってもよく、またドレンポートＤｒを戻りポート
Ｒに弁部組内で合流して内部ドレン型としてもよい。ま
た、戻りポートＲと分離しているドレンポートＤｒを大
気中に直接開放して空気抜き用プラグ（４０）の替わり
に例えばエアブリーザを取り付けて、室（９０）、（９
１）、（９２）を作動流体で充満しないようにして、流
体に伴う抵抗を取り除いてより高速化することもでき
る。また、作動流体は油圧油に限らず気体でもよい。ま
た、カートリッジ（１２）は永久磁石（３）に面する部
分を、例えば熱処理によって透磁性化してもよい。ま
た、永久磁石（３）は必ずしも厚肉円筒状でなくてもよ
くまた複数にどのように分割してもよく、一個の永久磁
石（３）と同一の機能を有するものであればこれに限定
しない。また、吸着面（５８）と吸着面（６０）は必要
なギャップ（１７）を軸方向に確保できれば円錐形であ
ってもよく、また吸着面（５９）と吸着面（６１）とギ
ャップ（１８）との関係も同様である。また、軸（５）
を二つに分割して後、可動鉄心（４）に圧入してもよ
い。また、図２は軸（５）を軸（５´）、（５´）に分
割してなる本発明の他の実施例の電気油圧サーボ弁であ
り、図１と同一の部分には同一の番号を付している。そ
こで、軸受け（６４）、（６４）を介して一連の継鉄
（５７´）で支えられ上記軸（５´）、（５´）を上記
一連の継鉄（５７´）の外側にある板状のばね（１１
´）、（１１´）と弁体（２１）の部分とを介して補助
ばね（２５）、（３９）によって可動鉄心（４´）に圧
接する一方、上記ばね（１１′）、（１１´）をその外
周の縁部を介してカギ付きのスペーサ（１０´）、（１
０´）で互いに予圧縮し、上記補助ばね（３９）と上記
カギ付きのスペーサ（１０´）とはカバー（６５）と共
に組み上げられ、もってリニアモータ（５２´）とな
す。ただし図ではＯリング等のシール部品を始め本発明
に係わらない部品を省略してある。既に明らかなごとく
可動鉄心（４´）は軸直角方向にすきま分だけ移動可能
でコイル（１）、（２）の内面（５５）、（５６）や永
久磁石（３）の内側（６２）と接して摺動するが、この
摺動による抵抗を無視するかもしくは例えばディザー等
の方法でほとんど０とすれば可動鉄心（４´）に係わる
保持手段は得られて、本実施例も

【作用】の欄で述べたのと実質同様の作用をすることは
明らかである。また、軸（５´）、（５´）を可動鉄心
（４´）に圧入して、可動鉄心（４´）を軸（５´）、
（５´）で支えてもよく、この軸（５´）、（５´）を
一本の軸（５´）で代行してもよい。また、補助ばね
（３９）を省いても、リニアモータとしての保持手段は
失われず、補助ばね（２５）とばね（１１）、（１１）
またはばね（１１´）、（１１´）とを対向するごとく
すれば、軸と弁体とを軸方向のみに一体的とすることが
できる。また、ばね（１１）、（１１）は荷重やばね定
数において必ずしも同一じである必要はなく、ばね（１
１´）、（１１´）においても同様である。すなわち、
ばね（１１）、（１１）の荷重とばね定数においてその
一部を補助ばね（２５）、（３９）で肩代わりしてもよ
く、図２の実施例ではばね（１１´）、（１１´）を省
略して全て補助ばね（２５）、（３９）で肩代わりして
なる弁体を介在する保持手段とすることさえ可能であ
る。また、図３は一方の吸着面（５８）においてのみ一
連の継鉄（５７´´）を貫通する軸（５´´）を有する
本発明の他の実施例の電気油圧サーボ弁であり、図１と
同一の部分には同一の番号を付している。そこで、一端
に拡大部を有する上記軸（５´´）をこの拡大部と上記
一連の継鉄（５７´´）との間に板状のばね（１１´
´）をはさんで可動鉄心（４）に貫通して圧入する一
方、上記一連の継鉄（５７´´）で上記軸（５´´）を
軸受け（６４）、（６４）を介して支えて、上記軸（５
´´）と上記ばね（１１´´）と補助ばね（２５）と弁
体（２１）とを介在して保持手段となし、もってリニア
モータ（５２´´）となす。ここで、上記補助ばね（２
５）によって必要に応じてノーマル点を調整すれば上記
ばね（１１´´）と上記補助ばね（２５）とで正にも負
にもなるばねが得られて、本実施例も

【作用】の欄で述べたのと実質同様の作用をすることは
明らかである。また、以上要するに、弁体もしくは弁体
の部分を介在させてもさせなくても、軸と正にも負にも
なるばねとを少なくとも介在してなる保持手段によって
電流が０のとき可動鉄心を可動鉄心室（１６）の長手方
向特定の位置すなわちノーマル点に相当する位置に磁石
力に抗して移動して保持できるリニアモータでありか
つ、このリニアモータの電流によって弁体を直動的に自
在に操作できて、特許請求の範囲を逸脱しなければ、弁
体と軸と可動鉄心とばねとの機械的な関係は上記した実
施例に限定するものではない。

【０００７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電気流体圧式サーボ弁は、可動部を直線運動とするダイ
レクト型であってそのリニアモータは一個の永久磁石を
用いていてしかもコイルの内側とすることなく二つのコ
イルの間に配置するようにしたので、コイルの銅線と一
連の継鉄から分離した継鉄とが節約できてまた永久磁石
自身の形状が制限的でなくなり従ってかかる永久磁石の
機械的なる制限的な配置が排除できるばかりでなく、可
変の二つのギャップが等しくなる可動鉄心の位置の近傍
で弁体が固着し通電しても永久磁石に不可逆減磁が生じ
て破損する危険性を排除できてまた永久磁石を有効に使
用できて従って永久磁石の電磁気的なる制限的な配置も
排除できて、もって簡素にしてコンパクトでありまたた
とえ可変の二つのギャップが等しくなる可動鉄心の位置
の近傍で弁体が固着し通電してもこのために信頼性を失
うことは無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気流体圧式サーボ弁の実施例である
電気油圧サーボ弁の断面図

【図２】本発明の他の実施例の主要な断面図

【図３】本発明の他の実施例の主要な断面図

【図４】従来の電気流体圧式サーボ弁である電気油圧サ
ーボ弁の断面図

【図５】従来の電気流体圧式サーボ弁である電気油圧サ
ーボ弁の磁気回路図

【符号の説明】

（１）、（２）…コイル、（３）…永久磁石、（４）…
可動鉄心、（５）…軸、（１１）…ばね、（１６）…可
動鉄心室、（１７）、（１８）…ギャップ、（２１）…
弁体、（２５）、（３９）…補助ばね、（５２）…リニ
アモータ、（５３）…弁部組、（５５）、（５６）…内
面、（５７）…一連の継鉄、（５８）、（５９）、（６
０）、（６１）…吸着面、（６２）…内側、（６３）…
外側

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚肉円筒状の永久磁石（３）をはさんで
   対称的に二つのコイル（１）、（２）を配置し、上記コ
   イル（１）の内面（５５）と上記永久磁石（３）と上記
   コイル（２）の内面（５６）と一連の継鉄とで可動鉄心
   を収めた可動鉄心室（１６）を区画し、上記一連の継鉄
   には対向する二つの吸着面（５８）、（５９）を上記可
   動鉄心室（１６）に沿って形成して上記可動鉄心の両端
   にある二つの吸着面（６０）、（６１）との間にそれぞ
   れ可変のギャップ（１７）、（１８）を設けると共に、
   上記一連の継鉄には上記コイル（１）と上記永久磁石
   （３）と上記コイル（２）とを取り囲むように磁路を形
   成し、上記永久磁石（３）の内側（６２）と外側（６
   ３）とにそれぞれ磁極をなして上記内側（６２）を上記
   可動鉄心室（１６）に面すると共に上記外側（６３）を
   上記一連の継鉄の一部に面し、上記二つの吸着面（５
   ８）、（５９）の少なくとも一方において上記一連の継
   鉄を貫通して軸方向に移動自在な非透磁性材である軸と
   上記一連の継鉄の外側にあるばねとを少なくとも介在し
   てなる保持手段によって上記可動鉄心を上記可動鉄心室
   （１６）の長手方向特定の位置に磁石力に抗して移動し
   て保持し、かかるリニアモータによって弁部組の弁体を
   直動的に自在に操作してなることを特徴とする電気流体
   圧式サーボ弁。