JPS59103002A - 電気−油圧サ−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】 本発明は、電気−油圧サーボ弁の改良に関し、詳しくは
、ノズル−フラッパ機構を不要としたものに関する。

一般に、この種サーボ弁には、トルクモータに生じた変
位を油圧に変換する機構としてノズル−フラッパ機構が
備えられている。このものは、第７図に示すように、ト
ルクモータのフラッパ（ａ）と、該フラッパ（ａ）の左
右にそれぞれ微小間隙１．　１を隔てて先端部が対向す
る一対のノズル（ｂ）、　（１））とから成り、該各ノ
ズル（１））、　（ｂ）と油供給路（Ｃ）、（Ｃ）内に
設けた固定オリフィス（（１）、　（ｄ）との間をそれ
ぞれ案内弁スプール（ｅ）の両端に連通ずるとともに、
圧油を前記固定オリフィス（ｄ）、（ｄ）を介して各ノ
ズル（ｂ）。

（ｂ）に供給し、フラッパ（ａ）が両ノズル（ｂＬ　（
ｂ）に対して中立位置にあるときには双方のノズル背圧
が平衡することにより、スプール（ｅ）を中立位置に位
置付ける一方、フラッパ（ａ）が一方に向かって微小変
位したときには、微小間隙１．　１の変化に伴い両ノズ
ル背圧間に差圧が発生することにより、この差圧でもっ
てスプール（ｅ）を移動させるようにしたものである（
米国特許第３０６５’７３５号明細書及び図面等参照）
。

しかしながら、前記従来のものでは、両ノズル（ｂ）、
（ｂ）のノズル径は、通常、１７１１ｍ以下の小さい径
であり、このため、ゴミ等による影響を受は易く、ゴミ
の管理を十分に施す必要があるという欠点があった。ま
た、フラッパ（ａ）の変位量は各ノズル（暎（１））と
の微小間隙１．　１の範囲内であシ、精密性を要して高
価格になるという欠点があった。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、１対の比例
ソレノイドを用いてスプールを直接移動制御するように
することにより、ゴミ等の付着によってもスプールの移
動を確実に且つ正確に制御でき、しかも低価格となるよ
うにすることを目的とするものである。

この目的を達成するため、本発明では、ポンプポートお
よびシリンダポートを有する弁本体の両端に設けられ、
被制御体を移動制御する制御信号を受けて作動する第１
および第２の比例ソレノイドと、該弁本体内に摺動自在
に嵌合され且つ両端が前記各比例ソレノイドにそれぞれ
連結され、通常時はセンタリングスプリングにより付勢
されて前記ポンプポートと各シリンダポートとの連通を
遮断する一方、前記第１又は第２の比例ソレノイドの制
御信号受信時には該第１又は第２の比例ソレノイドの作
動によシ移動制御されてポンプポートと第１又は第２の
シリンダポートとを連通させるスプールと、該スプール
の移動に伴う被制御体の移動量を検出する移動量検出手
段と、該移動量検出手段の実際移動量信号によシ前記制
御信号を減算補正する補正回路とを備え、第１又は第２
の比例ソレノイドの制御信号受信時には、該第１又は第
２の比例ソレノイドの作動によりスプールを移動制御し
てポンプポートを第１又は第２のシリンダポートに連通
させることにより、被制御体への圧油供給を開始すると
ともに、これによυ作動を開始する被制御体の作動に応
じて移動量検出手段により制御信号を減算補正してスプ
ールを前記とは逆方向に摺動せしめてポンプポートと第
１又は第２のシリンダポートとの連通を遮断するように
したものである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明に係る電気−油圧サーボ弁
を示す。第１図および第２図において、＋］）は弁本体
であって、該弁本体（１）の内部にはその中心軸方向（
図中左右方向）に延びる第１の空所（２）が設けられて
いるとともに、該弁本体（１）の図中左右両端にはそれ
ぞれ前記第１の空所（２）内にロッド（３Ｑ、　（３ａ
γを臨ませた第１および第２の比例ソレノイドｔ３Ｌ　
（３＋’が設けられている。該各比例ソレノイド＋ａ＋
、　＋３）′は後述する被制御体（１５）を移動制御す
る制御信号を受けてロッド（３ａ）、　（３ａ）’を伸
張作動させるもので、その作動特性は第５図に示すよう
に、受信する制御信号値１の増大に比例してロッド（３
ａ）、　　（３ａγを伸張せしめる力Ｆが増大する特性
となっている。

また、前記弁本体（１）の第１の空所（２）内にはスリ
ーブ（４）が図中左右方向に摺動自在に嵌合されている
とともに、該スリーブ（４）内にはスプール（５）が図
中左右方向に摺動自在に嵌合されている。前記スリーブ
（４）の摺動方向央部には、流体ポンプ（６）に連通ず
るポンプポー）　（４８−）と、該ポンプポート（４ａ
）の両側に位置しそれぞれ第１および第２のシリンダ（
７）＋　（７）′に連通ずる第１および第２のシリンダ
ポート（４ｂ）　、　（４１）γと、該各シリンダポー
ト（４１））　＋　（４１））′のポンプポート（４−
ａ）とは反対側に位置しそれぞれタンク（図示せず）に
開放された第１および第２のタ：／クポート（４ｃ）、
　　（４ｃ）’とが設けられている。

また、該スリーブ（４）は、その一端部（図では右端部
）が第２の比例ソレノイド（３）′との間に縮装せしめ
た位置決めスプリング（８）により第１図左方に付勢さ
れているとともに、該スリーブ（４）の他端部（図では
左端部）は、弁本体（１）の半径方向に形成され下部が
太きく開口する第２の空所（９）内に臨み、中立位置調
整機構（２０）の後端部に当接係合されて所定位置に位
置決めされている。一方、前記スプール（５）は、その
左右両端がそれぞれ前記第１および第２の比例ソレノイ
ド（３Ｌ　（３１’のロッド（３ａ）＋　　（３ａ）’
の先端部に連結されているとともに、該スプール（５）
の左右両端と第１および第２の比例ソレノイド＋３１．
　＋３１’との間に縮装せしめた１対のセンタリングス
プリング（１１）、（ｌｌ）により弁本体（１）の中央
部方向に付勢されている。よって、スプール（５）が両
センタリングスプリング（１１）、　（１１）のみによ
って位置付けられる図示の中立位置にあるときには、該
スプール（５）によりポンプポート（４ａ）と各シリン
ダポート（４ｔ））　、　（４１））／との連通を遮断
する一方、前記第１の比例ソレノイド（３）が制御信号
を受信したときには、そのロッド（３ａ）の伸張移動に
よりスプール（５）全中立位置から第１図右方に移動せ
しめ、スプール（６）の所定遊び量移動後ポンプポー）
（４ａ）を第１のシリンダポート（４１））に連通させ
ると同時に第２のシリンダボー）　（４ｂ）’を第１の
タンクポート（４Ｃ）に連通させ、一方、前記第２の比
例ソレノイド（３）′が制御信号を受信したときには、
そのロッド（３ａ）’の伸張移動によシスプール（５）
を中立位置よシ第１図左方に移動せしめ、スプール（５
）の所定遊び量移動後逆にポンプポー）　（４ａ）を第
２のシリンダポート（４ｂｙに連通させると同時に第１
のシリンダポート（４ｂ）を第２のタンクポート（４ｃ
）’に連通させるように構成されている。

また、第２の空所（９）内には、中央部下方をその開口
部より下方に延出せしめたフィードバックリンク（１２
）が配設され、該フィードバックリンク（１２）は第３
図に示すように、その上部において弁本体（１）に回動
可能に設けた中間軸０３）に軸支されているとともに、
該フィードバックリンク（１２）の下端部は連結棒（Ｉ
４）を介して前記第１および第２のシリンダ（７）。

（７）′により作動する可変容量形ポンプの斜板よりな
る被制御体θ５）に連結されている。また、前記中間軸
（１３）はポテンショメータ（＋６）に連結され、・へ
上って被制御体（１５）がその支点０５ａ）を中心に第
１図時計方向および反時計方向に回動したとき、その移
動を連結棒（＋４）、　　フィードバックリンク０２）
および中間軸（１３）を介してポテンショメータθ６）
に伝達し、該ポテンショメータ（＋６）でその移動量を
検出して実際移動量信号を発生するようにした移動量検
出手段０乃を構成している。

また、前記移動量検出手段θηの実際移動量信号は第１
の補正回路（國に出力されている（第１図参照）。該第
１の補正回路（１８）は被制御体（１５）を作動制御す
る制御信号を受け、該制御信号と前記移動量検出手段（
１７）からの実際移動量信号を比較減算してその差に応
じた差信号を発生し、この差信号を制御信号として第１
の比例ソレノイド（３）に出力するものであシ、よって
前記移動量検出手段（１７）の実際移動量信号によシ制
御信号を減算補正するように構成されている。また、図
示していないが、第２の比例ソレノイド（３）′に対し
ては前記第１の補正回路（１８）と同様の第２の補正回
路が設けられている。

尚、弁本体（１）には、比例ソレノイド（３）、　（３
）’の故障時等にスプール（５）を手動で移動制御する
補助手動機構（３０）が備えられている（第２図参照）
。該補助手動機構（３０）は、弁本体＋１）に回動自在
に嵌合支持された嵌合部材（３１）と、該嵌合部材（３
１）の前端部にピン止めされ第４図に示すように支点（
３２ａ）を中心として手動により回動操作される操作レ
バー國と、前記嵌合部材（３１）の後端部に偏心して植
設され第２の空所（９）内にスプール（５）に近接して
配置された突出ピンｆ３３）、（第３図参照）とから成
り、前記操作レバー（３２）の回動操作によシ嵌合部材
（３１）を回動させて突出ピン（３３）を第２図左右方
向に移動させることにより、該突出ピン（３３）をスプ
ール（５）に出接係合せしめてスプール（５）を第２図
左右方向に移動制御するようにしている。尚、該補助手
動機構（測の突出ピン（３３）と、該突出ピン（３３）
の両側に位置するスプール（５）のランド（５ａ）、　
　（５ｂ）との間には、それぞれ比例ソレノイド＋３１
．　ｔ、ａ′の作動によるスプール（５）の最大移動量
（例えば左右そ゛れぞれ３ｍｍ）以上の間隙が設けられ
ており、スプール（５）の電気制御による移動により補
助手動機構（３０）が従動しないようになされている。

また、前記中立位置調整機構１２０）はスプール（５）
のスリーブ（４）に対す゛る中立位置調整（左右の遊び
量調整）を行うもので、その構成は、弁本体（１）に対
して回動自在に嵌合支持された嵌合部材（２１）と、該
嵌合部材（２］）の前端部に設けられた調整ネジ（四と
から成ｐ１該嵌合部材（２１）の後端部は第３図に示す
ように径が小さく且つ中央部に対して偏心して形成され
ており、前記調整ネジ（２２の回動操作により嵌合部材
（２１）を回動させて後端部を第２図左右方向に移動さ
せることにより、緩衝部材（２３）を介してスリーブ（
４）を第２図左右方向に移動させて、スプール（５）の
中立位置調整（スプール（５）の左右の遊び量調整）を
行うようＫしている。

次に、前記実施例の作動について説明するに、被制御体
（１５）が直立した状態にある場合において、第１およ
び第２の比例ソレノイドｆ３Ｌ　（３）′が共に制御信
号を受けていない状態のときには、スプール（５）は両
センタリングスプリング（Ｕ）、　（Ｕ）の付勢力によ
り図示の中立位置に位置付けられており、このため、両
シリンダポート（４１））、　（４ｂ）’は閉じられて
いる。

いま、例えば第１の比例ソレノイド（３）に第１の補正
回路（１８）からの制御信号が入力されたとすると、第
１の比例ソレノイド（３）内では第５図の特性に基いて
その制御信号値（例えば１りに応じた力Ｆ。が発生して
ロッド（３ａ）が伸張移動し、スプール（５）を第１図
右方に押圧する。このため、スプール（５）は中立位置
から第１図右方に移動し始め、スプール（５）の所定遊
び量移動後、ポンプポート（４ａ）を第１のシリンダポ
ート（４１））に連通させると同時に第２のシリンダポ
ー）　（４ｂ）’を第１のタンクポート（４Ｃ）に連通
させ、各シリンダポー）　（４１：ｌ）、　　（４’ｂ
）’の開口面積を増大させなからロッド（３ａ）の押圧
力Ｆ。とこれに対抗する第１図右側のセンタリングスプ
リング（＋　＋）の付勢力とが平衡する位置で停止する
。その結果、第１シリンダ（４ｂ）の開口面積に応じた
流量が流体ポンプ（６）から第１７リング（７）に供給
されて、被制御体（１５）は支点（１５ａ）を中心に第
１図時計方向に比較的速い速度で回動し始めることにな
る。そして、この被制御体（１５）が回動するのに応じ
て、その移動が連結棒（１４）、　　フィードバックリ
ンク（１２）および中間軸（１３）を介してポテンショ
メータ（１６）に伝達されてその整量が該ポテンショメ
ータ０６）で連続的に検出され、実際移動量信号として
第１の補正回路α８）に出力される。このことによシ、
該第１の補正回路（１８）では、制御信号がこの漸次増
大する実際移動量信号の値に応じた分だけ小さく補正さ
れることが行われ、第１の比例ソレノイド（３）のロッ
ド押圧力は漸次減少する。その結果、スプール（５）は
第１図右側のセンタリングスプリング（１１）の付勢力
と平衡すべく次第に図中左方に戻ることになって、第１
シリンダ（７）への流量は漸次減少し、被制御体（１５
）の回動速度は次第に遅くなる。そして、実際移動量信
号の値が制御信号値１０の値と等しくなる位置まで被制
御体（１５）が回動すると、制御信号の非発生によシス
プール（５）は完全に中立位置に戻９、ポンプボー）　
（４ａ）と第１シリンダポート（４１））との連通は遮
断され、被制御体（１５）はその時点での傾斜角度に保
持制御されることになる。その際、被制御体（１５）の
傾斜角度はスプール（５）の戻υ量、換言すればスプー
ル（５）の第１図右方への移動量に比例し、この移動量
は第１の比例ソレノイド（３）のロッド押圧力に比例す
るので、結局、被制御体（１５）の傾斜角度は第６図に
示すように第１の比例ソレノイド（３）に入力される制
御信号の値に比例した角度となる。

尚、第６図中Ｘ、　Ｘで示す部分はスプール（５）の左
右の遊び量に相当する部分である。また、第２の比例ソ
レノイド（３）′の制御信号受信時における作動につい
ては前述の場合と同様であるので、その説明を省略する
。

ここにおいて、スプール（５）は第１および第２の比例
ソレノイド（３）、（３）′により直接移動制御される
ので、ゴミ等の付着によってもその作動（は変化するこ
とがなく、ゴミ等に対する厳しい管理を不要にすること
ができる。また、スプール（５）を移動制御する機構と
して２個の比例ソレノイド＋３Ｌ　（３）’が用いられ
ているのみであるので、従来のノズル−フラッパ機構を
備えたものに比べ、サーボ弁を安価に提供することがで
きる。しかも、スプール（５）の移動制御は第１および
第２の比例ソレノイド（３）。

（３）′による直接制御であること、および被制御体（
１５）のフィードバック制御は、被制御体（１５）の移
動量を移動量検出手段（１７）によシミ気菌に検出して
行う電気位量フィードバック方式であることによシ、サ
ーボ弁を高応答なものにすることができる。

尚、弁本体（１）内のスリーブ（４）に対してスプール
（５）を摺動自在に設けだが、スプール（５）を弁本体
（１１に対して直接摺動自在に設けてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、被制御体を作動
制御する制御信号を受ける１対のソレノイドによシスプ
ールを直接作動制御するとともに、被制御体の移動量を
検出する移動量検出手段の実際移動量信号に基いて前記
制御信号を補正回路により減算補正するようにしたので
、ゴミに対する厳しい管理が不要で且つ安価で高応答の
電気−油圧サーボ弁を提供することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の実施例を示し、第１図は
可変容量形ポンプの斜板角度をフィードバック制御する
場合の全体構成図、第２図は電気−油圧サーボ弁の一部
を切欠いた平面図、第３図は第１図の■−■線断面図、
第４図は補助手動機構の正面拡大矢視図、第５図は比例
ソレノイドの受信制御信号に対する力発生特性を示す、
第６図制御信号に対する被制御体の傾斜角特性を示す図
、第７図は従来例を示すノズル−フラッパ機構の概略構
成図である。 ＋１）・・弁本体、（３）・・第１の比例ソレノイド、
（３）′・・第２の比例ソレノイド、（４）・・スリー
ブ、（４ａ）・・ポンプポート、（４ｂ）・・第１のシ
リンダポート、（４ｂ）／・・第２のシリンダポート、
（５）・・スプール、（＋＋）、　（ｎ）・・センタリ
ングスプリング、（１２）・・フイ、−ドパツクリンク
、（１３）・・中間軸、（１４）・・連結棒、（１５）
・・被制御体、（１６）・・ポテンショメータ、（１′
７）・・移動量検出手段、（＋８）・・第１の補正回路
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ポンプポート（４ａ）およびシリンダポート
   （４ｂ）、　（４ｂ）’を有する弁本体＋１）の両端に
   設けられ、被制御体０５）を移動制御する制御信号を受
   けて作動する第１および第２の比例ソレノイド［３）、
   　＋３１’と、該弁本体（１）内に摺動自在に嵌合され
   且つ両端が前記各比例ソレノイド＋３）、　＋３１′に
   それぞれ連結され、通常時はセンタリングスプリング（
   １１）。 （１１）により付勢されて前記ポンプポート（４ａ）と
   各シリンダポー）　（４ｂ）、　　（４ｂ）’との連通
   を遮断する一方、前記第１又は第２の比例ソレノイド（
   ３）。 （３）′の制御信号受信時には該第１又は第２の比例ソ
   レノイド（３）、　＋３）’の作動により移動制御され
   てポンプポー）　（４ａ）と第１又は第２のシリンダポ
   ート（４ｂ）＋　　（４ｂγとを連通させるスプール（
   ５）と、該スプール（５）の移動に伴う被制御体（１５
   ）の移動量を検出する移動量検出手段（１７）と、該移
   動量検出手段α力の実際移動量信号に・よシ前記制御信
   号を減算補正する補正回路（１８）とを備えたことを特
   徴とする電気−油圧サーボ弁。