JPS60179505A - ノズルフラツパ機構とサ−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】 この発明は、ノズルフラッパ機構と、このノズルフラッ
パ機構を利用したサーボ弁に関する。

（従来の問題点） 第１図に示した従来のノズルフラッパ機構は、定圧の油
圧源から供給される圧力Ｐｓが、固定絞りｌを通過する
とともに、ノズル２とフラッパ３との組合わせからなる
可変抵抗を通過するようにしている。

したがって、ノズル２の先端と２ラツパ３との間隙Ｘを
変化させ、例えば、Ｘ＝ｏにすれば、ノズル２の背圧、
すなわちアクチェータ４に作用する圧力は、上記供給圧
力Ｐｓと等しくなる。反対に、間隙Ｘを大きくしてノズ
ル２を開くと、油がノズル２から流出するので、固定絞
り１を通るときの圧力降下と、ノズル２から流出する圧
力降下との差が、上記アクチェータ４に作用する。

そして、このノズルフラッパ機構のノズルの背圧と上記
間隙Ｘとの関係を示したのが、第２図である。この第２
図からも明らかなように、間隙Ｘが大きくなるにしたが
って、上記背圧が低くなっていく。

この従来のノズルフラッパ機構では、それをサーボ弁等
に用いたとき１回路構造が複雑になるなどの欠点があっ
た。

例えば、第３図は上記従来のノズルフラッパ機構を、サ
ーボ弁に用いたものであるが、この第３図に示すサーボ
弁の最大の欠点は、回路構造が複雑になることである。

つまり、このサーボ弁は、その弁本体５にスプール６を
内装するとともに、このスプール６の両端を、パイロッ
ト室７．８に臨ませている。

そして、ポンプからの圧力は、弁本体５に形成の供給ボ
ートＰから流入して左右に分流し、固定絞り９．ｌＯ及
びパイロット室７．８を経由するとともに、この両分流
油が交差して、スプール６に形成の通油孔１１．１２に
流入する。この通油孔１１．１２は、スプール６の中心
で互いに対向するとともに、その対向部分に、ノズル１
３．１４を形成している。

そして、このノズル１３．１４の対向部間には、フラッ
パ１５を臨ませているが、このフラッパ１５は、トルク
モータあるいはフォースモーク等からなるモータ１６に
よって、左右に移動する。

しかして、モータ１６のコイルに電流を流すと、そのモ
ータ１６内部に上記電流に比例した磁力が発生するとと
もに、その電流の流れる方向によって磁力の向きが決ま
る。したがって、上記フラッパ１５は、電流の大きさに
比例した量だけ、電流の流れる方向に応じて、左右いず
れかに移動する。

例えば、フラッパ１５が、図面右方向に移動したとする
と、一方のノズルエ３とフラッパ１５との間隙Ｘが狭く
なり、他方のノズル１４とフラッパ１５との間隙が広く
なる。このために、一方のパイロット室７内の圧力が高
くなり、他方のパイロット室８内の圧力が低くなるので
、スプール６が図面右方向に移動する。このようにスプ
ール６が移動するが、左右のノズル１３．１４とフラッ
パの間隙Ｘとが等しくなる位置で、スプールが停止する
。

スプール６が上記のように停止した位置で、供給ボー）
Ｐと一方のアクチェータポー）Ａとがつながり、戻りボ
ートＴと他方のアクチェータボートＢとが連通ずる。

したがって、このサーボ弁は、入力電流に比例した流量
が得られるとともに、電流の流れに応じて、油の方向を
切換えられる。

そして、上記のようにしたサーボ弁は、パイロット室７
，８に導いた圧油を、弁本体５内で交差さ、パイロット
室とは反対側におけるスプール端から、通油路に導かな
ければならず、それだけ回路構造が複雑になる欠点があ
った。

また、第４図に示した他の従来例は、弁本体１７に内装
したスプール１日の両端にピストン１８．２０を設ける
とともに、スプール１８の軸線に沿って絞り孔２１．２
２を形成し、この絞り孔２１．２２を制御突部２３．２
４に対向させている。そして、上記絞り孔２１．２２と
制御突部２３．２４とで、制御オリフィスＯ１，０２を
構成するようにしているいま、供給ボートＰがら圧油を
供給すると、その圧油は、中継室２５．２６→絞り孔２
１．２２→パイロツト室２７．２８→ノズル２９．３ｏ
→戻リポートＴという経路を通過する。そして、上記ノ
ズル２９．３０間にはフラッパ３１を設けているが、こ
のフラッパ３１は、上記第３図の場合と同様である。

しかして、フラッパ３１を左右いずれか、例えば、図面
右方向に移動すると、パイロット室２日内の圧力が上昇
し、その圧力がピストン２ｏに作用するので、当該スプ
ール１８が、図面右方向に移動する。このようにスプー
ル１８が右方向に移動すると、制御絞りｏ２の絞り抵抗
が大きくなって、パイロット室２８内の圧力上昇を阻止
する。これと同蒔に、制御絞り０１の絞り抵抗が小さく
なり、パイａ・ント室２７内の圧力低下を阻止する。

したがって、最終的には、上記両パイロット室２７．２
８内の圧力が等しくなるが、この圧力が等しくなった位
買で、当該スプール１８が停止し、アクチェータに対す
る供給流量を特定する。

このようにした従来のサーボ弁では、そのスプール１８
の両端に、ピストン１８．２ｏを設けなければならない
ので、その構造が複雑になり、それだけ製作行程も多く
なる欠点があった。

上記第３図及び第４図の場合には、いずれれもそのノズ
ルフラッパ機構が原因になって、その構造を複雑にして
いるものである。

（本発明の目的） この発明の第１の目的は、回路構造を単純化できるノズ
ルフラッパ機構を提供することである。

第２の目的は、上記ノズルフラッパ機構を利用して、回
路構造を簡単にしたサーボ弁を提供することである。

（本発明の実施例） 第５図に示した＄１実施例は、供給通路３２にフラッパ
Ｌを臨ませるとともに、このフラッパＬの下流側にノズ
ルＮを設けている。そして、このノズルＮのさらに下流
側には固定絞りＦを設けるとともに、このノズルＮと固
定絞りＦとの間に、シリンダａに連通ずる分岐通路３３
を開口させている。そして、上記固定絞りＦの下流側は
、そのまま大気に開放するか、あるいはタンクに連通さ
せている。

このため、上記分岐通路３３に供給される圧力は、供給
通路３２からの圧油が、ノズルＮを通過するときの圧力
降下と、固定絞りＦから流出するときの圧力降下との差
になる。

したがって、いまフラッパＬとノズルＮとの対向間隙Ｘ
を、Ｘ＝０とすると、ノズルＮ及び固定絞りＦに流れが
発生しないので、分岐通路３３には圧力が発生せず、シ
リンダａが動作しない。

反対に、上記間隙Ｘを十分に大きくすれば、上記圧力降
下の差が大きくなり、それだけノズルＮと固定絞りＦと
の間に、高い圧力が発生し、その高い圧力によって、シ
リンダａを動作させる。

そして、上記間隙ＸとノズルＮの背圧との関係を示した
のが第６図である。この第６図からも明らかなように１
間隙Ｘが大きくなれば、上記背圧も高くなる。

第７図に示した第２実施例は、一対のノズルＮｉとＮ２
とを設け、それら両ノズルＮ、、Ｎ２との間にフラッパ
Ｌを設けたものである。そして、上記ノズルを設けた通
路３４．３５には、固定絞りＦｌ、Ｆ２を設けるととも
に、この通路３４．３５には、シリンダａに連通ずる分
岐通路３６．３７を開口させている。

このようにした第２実施例は、上記第１実施例とその原
理を全く同じくしている。つまり、フラッパＬを左右い
ずれか、例えば、図面右方向に移動させると、一方のノ
ズルＮ１とフラッパＬとの対向間隔が広くなり、他方の
ノズルＮ２とフラッパＬとの対向間隔が狭くなる。その
ために、通路３４側に高い圧力が発生するので、シリン
ダａが図面右方向に移動する。

上記のようにしたノズルフラッパ機構を利用して、サー
ボ弁をｍ成したのが、第８図〜第１０因に示した実施例
である。

つまり、第８図に示した第３実施例は、その弁本体３８
に、スプール３８を摺動自在に内装するとともに、この
スプール３８の両端をパイロッ１１４０．４１に臨ませ
ている。そして、このスプール３９の中央には、軸線に
ほぼ直交する方向の導入溝４２を形成するとともに、ス
プール３θの軸線方向には、導入＃＃４２を上記パイロ
ット室４ｏ、４１に連通させる通油孔４３．４４を形成
している。

上記通油孔４３．４４の内端には、ノズルＮ１゜Ｎ２を
設けるとともに、これら両ノズルを、上記導入溝４２内
において対向させている。そして、こ°　の通油孔４３
．４４には、後段絞り４５．４Ｅｌを形成しているが、
この後段絞り４５．４６は、スプール３８の移動位置に
関係なく、戻りポートＴに常時連通するようにしている
。

さらに、上記ノズルＮ、、Ｎ２の対向部間には、フラッ
パＬを臨ませているが、このフラッパＬは、トルクモー
タあるいはフォースモータ等のモータｍによって左右い
ずれかに移動するようにしている。つまり、前記した従
来の場合と同様に、モータに対する電流の方向に応じて
、左右いずれかに移動するとともに、その移動量は、当
該モータに対する電流に比例するようにしている。

そして、上記導入溝４２を、弁本体３８に形成の通油路
４７及びフィルタ４８を介して、供給ボートｐに連通さ
せるとともに、この通油路４７には前段絞り４８を形成
している。

しかして、モータｍに電流を流して、フラッパＬを図示
の状態から、右方向に移動させると、一方のノズルＮ１
とフラッパＬとのｒＩＩＩｗｌｔが広くなるので、その
ノズルＮ１に連通するパイロット室４゜内の圧力が上昇
する８逆に、他方のノズルＮ２とフラッパＬとの間隙が
狭くなるので、そのノズルＮ２に連通ずるパイロット室
４１内の圧力が低下する。

このように両パイロット室４０．４１に差圧が発生する
が、この差圧によって、スプール３８が図面右方向に移
動する。スプール３８がこのように移動して、両ノズル
とフラッパとの間隙が再び等しくなると、上記差圧がな
くなり、スプール３８がその位置で停止する。この停止
位置において供給ボートＰと７クチエータボートＡとが
連通ずるとともに、このスプール３８の移動量に比例し
た流量が、上記供給ボートＰからアクチェータポートＡ
に流れる。このとき当該アクチェータの戻り油は、アク
チェータポートＢから戻りポートＴに流れる。

また、フラッパＬが左方向に移動すると、上記と同様の
原理によって、スプール３９が左方向に移動し、その移
動量に比例した流量を、アクチェータポートＢから流出
させる。

第９図に示した第４実施例は、弁本体５０にスプール５
１を内装するとともに、このスプール５１の軸線に沿っ
て、通油孔５２を貫通させ、この通油孔５２の一端にノ
ズルＮを設けている。

そして、上記ノズルＮとは反対端を一方のパイロット室
５３に臨ませるとともに、このノズルＮ側に形成したフ
ランジ部５４を、他方のパイロット室５５に臨ませてい
る。

さらに、上記ノズルＮの外方には、フラッパＬを設けて
いるが、このフラッパＬは、上記した各実施例と同様に
、モータｍに対する電流に比例して移動するとともに、
その移動方向は、モータｍに対する電流の方向に対応す
る。

このようにフラッパＬを設けたノズルＮの外方は、前段
絞り５８及びフィルタ５７を介して、供給ボートＰに連
通させている。

上記一方のパイロット室５３は、通油孔５２→ノズルＮ
→前段絞り５６→フイルタ５７を経由して、供給ボート
Ｐに連通しているが、上記通油孔５２には、後段絞り５
８を形成している。この後段絞り５８は、スプール５１
の移動に関係なく、常に、戻りポートＴに連通するよう
にしている。

また、上記他方のパイロット室５５は、供給ボートＰに
直接連通している。そして、上記一方のパイロット室５
３におけるスプール５１の受圧面積に対して、他方のパ
イロット室５５におけるスプール５１の受圧面積を小さ
くしている０例えば、この実施例では、上記両受用面積
の比率を、ｌ：２の関係に設定し、一方のパイロット室
５３には、その面積比に逆比例した圧力を、ノズルＮと
フラッパＬとの間隙によって、発生させるようにしてる
。

しかして、フラッパＬが右方向に移動すると、ノズルＮ
との間隙が大きくなるので、一方のパイロット室５３内
の圧力が大きくなり、スプール５１が図面右方向に移動
する。このスプール５Ｉの移動にともなって、ノズルＮ
とフラッパＬとの間隙が初期の値になったとき、両パイ
ロット室５３．５５内の圧力がバランスしてスプール５
１が停止する。

逆に、フラッパＬが左方向に移動すると、ノズルＮとの
間隙が小さくなるので、一方のパイロット室５３内の圧
力が低くなり、スプール５１が図面左方向に移動する。

そして、ノズルＮとフラッパＬとの間隙が初期の値にな
ったとき、スプール５１が停止する。

第１０図に示した第５実施例は、その弁本体５８に内装
したスプール６０の両端を、パイロット室８１．６２に
臨ませるとともに、このパイロット室８１．８２に臨ま
せたスプール端に、先細りにした制御突部６３．６４を
形成している。そして、この制御突部８３．６４は、戻
りボートＴ、、Ｔ２に常時連通している制御孔８５．８
６内に突出させている。つまり。

この制御突部と制御孔との両者が相まって、後段可変絞
りを構成するようにしている。

また、上記弁本体５９に形成した供給ボー）Ｐは、スプ
ール６０の移動位置に関係なく、常時、通油路６７に連
通している。この通油路６７には、フィルタ６８を設け
るとともに、このフィルタ６８の下流側に前段絞り６８
を形成している。

そして、上記前段絞り６９の下流には、一対のノズルＮ
１．Ｎ２を設けるとともに、これら両ノズル間には、フ
ラッパＬを介在させている。このフラッパＬは、上記各
実施例と同様に、モータｍによって、左右いずれか番乙
制御された移動量だけ移動する。

上記のようにしたノズルＮ、、Ｎ２は、通路７０．７１
を経由して、上記パイロット室Ｂ１．６２に連通してい
る。

いま、例えば、フラッパＬが右方向に移動すると、一方
のノズルＮ１とフラッパＬとの間隙が大きくなり、他方
のノズルＮ２との間隙が小さくなる。そのために、一方
のパイロット室８１側の圧力が、他方のパイロット室６
２側の圧力よりも高くなり、スプール６０が図面右方向
に移動する。このスプール６０の移動にともなって、一
方のパイロット室６１側の後段可変絞りの開口面積が大
きくなり、他方のパイロット室６２側の後段可変絞りの
開口面積が小さくなる。

したがって、スプール６０が上記のように移動すること
によって、両パイロット室８１．６２の圧力が等しくな
り、その圧力が等しくなった時点で、スプール６０が停
止する。

上記とは逆に、フラッパＬが左方向に移動すると、スプ
ール６０も左方向に移動するとともに、両パイロット室
６１．６２内の圧力が等しくなった時点で、当該スプー
ル８０が停止する。

このようにしてスプール８０が移動すれば、いずれか一
方の７クチエータボートＡあるいはＢが、供給ボートＰ
と連通し、いずれか他方のアクチェータボートが戻りボ
ートＴＩあるいはＴ２に連通ずる。

（本発明の構成） ｉｌの発明であるノズルフラッパ機構は、ノズルに対向
してフラッパを設け、このフラッパとノズルとの対向間
隔を調整することによって、それら両者で可変抵抗を構
成するようにしたノズルフラッパ機構において、上記ノ
ズルの下流側に絞りを設け、圧油がノズルを通過すると
きの圧力降下と、上記絞りを通過するときの圧力降下と
の差に相当する圧力を、アクチェータあるいはスプール
等の可動部に作用させる構成にした点に特徴を有する。

また、第２の発明であるサーボ弁は、弁本体に内装した
スプールにノズルを設けるとともに、トルクモータある
いはフォースモータ等で左右に移動可能にしたフラッパ
を、上記ノズルに対向させ、ノズルとフラッパとの対向
間隔を調整することによって、それら両者で可変抵抗を
構成するようにし、さらに、上記ノズルの下流側に絞り
を設け、供給ポートからの圧油がノズルを通過するとき
の圧力降下と、上記絞りを通過するときの圧力降下との
差に相当する圧力を、スプールに作用させるとともに、
このスプールの移動によって、ノズルとフラッパとが、
初期の対向間隔に復帰し、その復帰時の圧力バランスで
当該スプールが停止する構成にした点に特徴を有する。

さらにまた、第３の発明であるサーボ弁は、弁本体に内
装したスプールの両端をパイロット室に臨ませ、しかも
上記弁本体には、供給ポートからの圧油を、パイロット
室に導く通路を形成し、この通路にノズルを設けるとと
もに、トルクモータあるいはフォースモータ等で左右に
移動可能にしたフラッパを、上記ノズルに対向させ、ノ
ズルとフラッパとの対向間隔を調整することによって、
それら両者で可変抵抗を構成するようにし、さらに上記
パイロット室に臨ませたスプール端には制御突部を形成
し、この制御突部を、戻りボートに連通させた制御孔に
突出させ、これら制御突部と制御孔とが相まって可変絞
りを構成する関係にし、供給ポートからの圧油が、ノズ
ルを通過するときの圧力降下と、上記可変絞りを通過す
るときの圧力降下との差に相当する圧力をスプール端に
作用させ、その圧力で当該スプールを移動させる一方、
そのスプールの移動過程で、上記可変絞りの開口面積を
変化させ、上記圧力降下の差がなくなったときに停止す
る構成にした点に特徴を有する。

（本発明の効果） 第１の発明のノズルフラッパ機構によれば、ノズルを上
流側に位置させ、絞りを下流側に位置させているので、
例えば、それをサーボ弁等に用いたとしても、その回路
構造を簡単にできる。

第２の発明のサーボ弁によれば、その回路構造が簡単に
なる０回路構造が簡単になれば、それだけ油漏れ個所も
少なくなるので、スプールの中立点も正確に確保できる
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ノズルに対向してフラッパを設け、このフラッ
   パとノズルとの対向間隔を調整することによって、それ
   ら両者で可変抵抗を構成するようにしたノズルフラッパ
   機構において、上記ノズルの下流側に絞りを設け、圧油
   がノズルを通過するときの圧力降下と、上記絞りを通過
   するときの圧力降下との差に相当する圧力を、アクチョ
   ータあるいはスプール等の可動部に作用させる構成にし
   たノズルフラッパ機構。
2. （２）弁本体に内装したスプールにノズルを設けるとと
   もに、トルクモータあるいはフォースモータ等で左右に
   移動可能にしたフラッパを、上記ノズルに対向させ、ノ
   ズルとフラッパとの対向間隔を調整することによって、
   それら両者で可変抵抗を構成するようにし、さらに、上
   記ノズルの下流側に糸θ（ｌ左言０け一イ社頷ポートー
   ｈ）らの圧油がノズルを通過するときの圧力降下と、上
   記絞りを通過するときの圧力降下との差に相当する圧力
   を、スプールに作用させるとともに、このスプールの移
   動によって、ノズルとフラッパとが、初期の対向間隔に
   復帰し、その復帰時の圧力バランスで当該スプールが停
   止する構成にしたサーボ弁。
3. （３）弁本体に内装したスプールの両端をパイロット室
   に臨ませ、しかも上記弁本体には、供給ポートからの圧
   油を、パイロット室に導く通路を形成し、この通路にノ
   ズルを設けるとともに、トルクモータあるいはフォース
   モータ等で左右に移動可能にしたフラッパを、上記ノズ
   ルに対向させ、ノズルとフラッパとの対向間隔を調整す
   ることによって、それら両者で可変抵抗を構成するよう
   にし、さらに上記パイロット室に臨ませたスプール端に
   は制御突部な形成し、この制御突部な、戻りボートに連
   通させた制御孔に突出させ、これら制御突部と制御孔と
   が相まって可変絞りを構成する関係にし、供給ボートか
   らの圧油が、ノズルを通過するときの圧力降下と、上記
   可変絞りを通過するときの圧力降下との差に相当する圧
   力をスプール端に作用させ、その圧力で当該スプールを
   移動させる一方、そのスプールの移動過程で、上記可変
   絞りの開口面積を変化させ、」二記圧力降下の差がなく
   なったときに停止する構成にしたサーボ弁。