JPH05240209A - 流体サーボ弁 - Google Patents

流体サーボ弁

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JPH05240209A
JPH05240209A JP33703892A JP33703892A JPH05240209A JP H05240209 A JPH05240209 A JP H05240209A JP 33703892 A JP33703892 A JP 33703892A JP 33703892 A JP33703892 A JP 33703892A JP H05240209 A JPH05240209 A JP H05240209A
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JP
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spool
valve
magnets
servo valve
transducer
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JP33703892A
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English (en)
Inventor
Thomas R Frederick
アール．フレデリック トーマス
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Moog Controls Inc
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Moog Controls Inc
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気油圧式サーボ弁におけるスプールの位置
を正確に指示する装置を提供する。 【構成】 電気油圧式サーボ弁は制御されるべき弁のス
プールの表面に取付けられた一対の反対の極性の磁石を
有する。ホール効果センサが磁石の近傍のハウジングに
取付けられハウジングに対するスプールの位置を精密に
測定する。磁石とトランスジューサはスプールの長手方
向中心線上に取付けられ、温度、振動、衝撃、油圧供給
圧力及び背圧による見せかけの信号をなくするようにす
る。磁石の強さと間隔と空気の間隙とは、所望の変位の
範囲にわたって直線状の出力信号をもたらしまた特定の
構造にとって必要な正確な位置決めをもたらすように、
選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油圧サーボ弁におけるス
プールの位置を正確に指示するための方法と装置に関す
る。さらに詳細には本発明は電気油圧式サーボ弁のため
の直線状ホール効果スプール位置指示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】２段階油圧サーボ弁は一般に、電気トル
クモータ又は空気圧もしくは油圧パイロット弁のような
任意の所望の手段によって作動される第１の段階の弁要
素と第１の段階の弁要素の制御のもとに一端又は他端に
加えられる流体圧力によってケーシング内を軸方向に移
動可能なスプールを有する第２の段階の弁要素とからな
っている。
【０００３】このような弁は典型的には低い動力の電気
的又は流体の指令信号によりまた装置からの精密正確な
出力を保証するために制御されており、第２の段階のス
プールの位置を精密に知り第１の段階の信号によりその
位置を正確に制御することが必要である。
【０００４】種々のフィードバック機構がこれまでに開
示され、スプールの変位によって作動される平衡ビー
ム、歪み計及び電磁手段を含んでいる。例えばハーディ
ング（Ｈarding）の米国特許第４，５８５，０２９号に
はビームの一端がスプールにより係合されまたビームの
他端がホール効果センサを担持し、全体のケーシングに
対し揺動運動するよう取付けられたビームが示されてい
る。このホール効果センサは、ケーシングに収容された
磁石組立体の間に位置し、それによりビームがスプール
により変位されるにしたがって、他端が磁界内で変位さ
れこの変位に比例する信号を発生してスプールの位置を
表示するようにしている。
【０００５】ビームは一端が磁気回路の空気間隙にあり
他端がスプールの凹所にあるようにして板ばね上に回動
自在に取付けられる。この構成は一定の用途にとっては
満足できることがわかったが、ビーム構造は、温度、振
動、衝撃その他のような見せかけの影響によってひき起
こされる不精密性に対して非常に敏感である。さらにこ
の構造は非常に正確かつ精密でなければならず、またそ
のため実施するには高価なものとなる。この構造の機械
的性質はまた製造が困難で高価となる比較的大きな機械
的及び物理的構造を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来の
技術の制約を解消することである。
【０００７】本発明の一実施態様によれば、上記の目的
は、ホール効果トランスジューサを弁のスリーブの長手
方向中心線上に取付け、一対の反対の極性を与えた磁石
をスプールの長手方向中心のスプールの表面に埋設しそ
れにより磁界がホール効果トランスジューサと交差し弁
スリーブ内のスプールの変位に比例する出力信号を発す
るようにすることにより達成される。
【０００８】
【実施例】図１を参照すると、本発明の２段階電気−油
圧式サーボ弁１０が示されている。この弁は一般に第１
の段階の弁１６と第２の段階の弁１８が取付けられた外
側ハウジング１４からなっている。弁１６は圧力を第２
の段階の弁スプール２０の右端又は左端に加えるように
構成しスプール２０を第１段階の弁に加えられる指令信
号により左又は右に移動させるようにする。
【０００９】第１段階の弁アクチュエータが電気トルク
モータ２２として示され、電気トルクモータ２２はフラ
ッパー４４を第１段階オリフィス２４と２６の一方又は
他方に接触するよう移動させ選択された側に背圧を形成
し圧力をスプール２０の対応端部に加えスプール２０を
他方の方向に移動させる。図１に明瞭に見られるよう
に、右側のオリフィス２６がモータ２２の偏倚回転によ
って生じるフラッパー４４との接触により閉じられた
時、背圧がスプール２０の右側に対し右側の通路２８と
３０を通して形成され増大した圧力をスプールの右端に
加えスプールを図１で左側に所望量動かし圧力を所望の
ように入力から戻りに切換える。
【００１０】スプール２０の長手方向の中心の両側に一
対の磁石３２と３４が取付けられる。これらの磁石はス
プールの周面に形成された平坦部３６上に接着され又は
その他の方法で固定される。磁石３２と３４はスプール
２０の周面と一致するよう端縁が丸く研摩される（図
２）。センサ組立体３８がホール効果トランスジューサ
４０と共にスプール２０の軸線に対し９０°でハウジン
グ１４の中に取付けられ、磁石３２と３４に接近し並ん
で端部キャップ４２の直ぐ内側に配置される。
【００１１】図１及び２に示されるように、モータ２２
とフラッパー４４は可動スプール２０の孔４８の中に嵌
まる端部に小ボールを備えた延長フィンガー４６を有し
ている。このフィンガー４６の図示の実施態様における
唯一の作用はスプール２０をそのスリーブ５０の中で回
転しないよう保持しそれにより磁石３２と３４とトラン
スジューサ４０とが以下に記載されるように正しい磁界
整列状態に保持されるようにする。
【００１２】図１から３に見られるように、磁石３２と
３４はスプールの側面の平坦部３６に取付けられた一対
の反対の極性が与えられた平らな矩形の磁石からなって
いる。これら磁石は当該産業において公知のロクタイト
スピードボンダー３２５のような接合剤を用いて固定さ
れ、次に取付け後に図２に見られるようにスプールの外
周面に一致するよう研摩される。
【００１３】ホール効果トランスジューサ４０は一般に
３つの接触フィンガー５２，５４及び５６を有し、これ
らフィンガーは図４に示されるように曲げられトランス
ジューサハウジングから右側に出る３本のワイヤを介し
て接続され、弁１０のための処理及び制御ユニットに接
続されるようにする。
【００１４】磁石が表示されるように配置されている図
３に見られるように、ホール効果トランスジューサと交
差しまたゼロポイント、すなわちスプールと第２段階弁
の長手方向の中心に対するプラス又はマイナス方向のス
プール２０の変位に比例する電圧信号をトランスジュー
サに発生するのに十分な強さの信号を得ることのできる
磁界が形成される。変位に対する直線状のトランスジュ
ーサ作用と磁界強さとがこの構造について図６及び８に
示されている。図６は様々の供給電圧について磁界強さ
とトランスジューサ４０の電圧出力との間の直線状の関
係を示している。
【００１５】再び図１を参照すると、２つの磁石３２と
３４がスプールと弁の長手方向中心線の両側に当接して
並ぶ関係に取付けられている。この構造において変位の
距離に対する磁界強さの図表は図７に示すとおりであ
る。いずれかの構造においてホール効果トランスジュー
サ４０はトランスジューサ組立体の長手方向中心線上に
取付けられ長手方向中心線の両側の磁界の変化を探知す
るようにしている。
【００１６】図３に示されるように、中心線上ではホー
ル効果トランスジューサ４０によって発せられた信号が
ゼロであるが、それは力の磁力線が基本的に中心線上の
トランスジューサに平行であるからである。プラス又は
マイナスの発生されたいかなる信号も抹消される。これ
はまた図７及び８に見られ、スプール２０が弁の中心に
置かれトランスジューサ４０と磁石３２及び３４が長手
方向中心線上に取付けられることにより、ホール効果ト
ランスジューサに何らの信号も発生しないことを示して
いる。
【００１７】これはまた、磁石３２及び３４とトランス
ジューサ４０とを長手方向中心線上に取付けることによ
り温度によるスプールと弁の一方又は双方の大きさの変
化が均一に平衡を保たされるためこのゼロ信号に何らの
影響を与えないというもう１つの異なった利点を有して
いる。
【００１８】さらに、この構造により、弁スプールと弁
の４つの計量用端縁が均一に作用するため供給圧力又は
背圧の変化がゼロ信号をもたらさずまた平衡も保たれる
ことが注目されるべきである。さらに、磁石３２と３４
がホール効果センサに対して露出された一対の反対の磁
極を有するものとして配されていることにより、このセ
ンサは２つの磁石に対して等距離にある１つの平面上に
配置された時磁気空白部となることが指摘されなければ
ならない。
【００１９】これは、温度が磁界の強さに均一の作用を
及ぼすことになるが、その理由は温度の変化によって生
じた変化もまた打消されるからである。これは、磁石が
できるだけ同じとなるように選択されまたそうでなくて
も上記のように研摩が平衡された効果をもたらすので、
特に上記のように打消し効果が得られる。
【００２０】図７及び８は一対の接合した磁石の中心線
と一対の離間した磁石の中心線とからの距離に対する磁
界の強さガウスのそれぞれの図表である。図７及び８に
示されるように、曲線のうちの直線部分は限られた長さ
でありまた非直線の信号作用に出会う前にスプールの限
られた変位を可能にする。したがって、用いられる弁の
大きさと型に依存して、この曲線は、ホール効果センサ
に対するスプールの実際の変位に比例した直線状の信号
の発生にとって大きな直線範囲が存在するように、設定
しなければならない。この直線モードにおける変位の傾
斜と長さは、磁石を離間させる（接触から適当な距離の
間隔をおく）ことと、磁石とトランスジューサ表面との
間の空気の間隙の大きさとによって、スプールに取付け
られた磁石の強さにより制御される。
【００２１】非常に小さな変位に対し、図７の曲線は非
常に鋭い正確な直線状の信号をもたらし、この信号が制
御ループにフィードバックされスプールを所望の位置に
精密に位置決めする。スプールの運動をより大きな変位
にわたって探知することが求められた時、図８に示され
るような“険しくない”曲線が用いられ直線状の出力信
号をより大きな変位範囲にわたって保持するようにす
る。この場合、他の全てが同一に保持されたならば、磁
石は誇張して示されるような短い距離離間して広げるこ
とができ曲線の傾斜の険しさを少なくする。
【００２２】例えば、スプールの正又は負の１５，００
０ストローク、０．０９インチ×０．０８０インチ
（２．３ｍｍ×２．０ｍｍ）の寸法でもとの厚さが約
０．０４インチ（１．０ｍｍ）の端縁が接合している磁
石、及び約０．２０インチ（０．５２ｍｍ）平方のトラ
ンスジューサが満足されるものであることがわかってい
る。少なくとも正又は負の３２．０００ストロークを得
るためには、約０．０８０インチ（２．０ｍｍ）離れて
同一の磁石を設けるのが必要であることが知られてい
る。この特定の配置構造は、弁の寸法とスプールのスト
ローク、磁石の強さ、及び磁石の間隔と共に空気の間隙
の要求に合致するように作られなければならない。
【００２３】図２に見られるように、磁石はスプールの
周面に平坦部３６を研削し磁石をこの平坦部の適当な位
置に接着することにより、スプール上に位置決めされ
る。磁石を取付けるために簡単な経済的かつ効果的な方
法を提供するのに加えて、これはまた磁界の分布を高め
るが、その理由は磁石を鋼の凹所の中に置くことが、磁
界を図２に示す構造においてはなくなるような不都合な
程度に短絡する傾向があるからである。
【００２４】この平衡を保たれた対称の方式は、上記の
ハーディング（Ｈarding）のような従来技術又は可変変
位トランスジューサもしくは渦流切断オシレータ方式の
ような他の型のトランスジューサと対比されるものであ
る。スプールの動きを検知するためのこれら従来の装置
を用いるこれらの弁の多くのものにおいては、トランス
ジューサは弁スリーブの端部キャップ又は弁の端部に置
かれスプールの端部の動きを探知し、これがこの型の技
術に、温度、供給圧力、背圧等によりゼロポイントを移
動させる種々の外来信号を受けさせる。
【００２５】したがって、本発明が、サーボ弁のスプー
ルの非常に小さな動きをスプールのさらに大きな平常時
の動きと共に非常に正確に探知し、弁ハウジングに対す
る弁スプールの位置を指示してフィードバックし、スプ
ールの非常に精密な位置決めと最終的の流体の流れの量
とがこの装置が使用される回路の正しい機能にとって必
要であるような作用を制御する。
【００２６】再び図４を参照すると、ホール効果トラン
スジューサ４０が、図４で左側の端部にシールされた端
部キャップ４２を有し油圧流体又は他の流体が中に流入
することができないようにした外側ハウジング７０を具
備する組立体３８の内部に取付けられている。ハウジン
グ内部の使用されない空間はこの産業分野で周知のよう
に埋込み用樹脂７２で充たされ、適当なシール７４が弁
組立体３８の内部でトランスジューサ４０をシールでき
るようにする。
【００２７】したがって、組立体３８が弁スリーブの中
に挿入された時、トランスジューサ４０は正しく位置決
めされスプール上の磁石と整列される。端部キャップ４
２は非磁性材料で作られそれにより磁石３２と３４から
の磁力線が貫通し端部キャップの直ぐ内側に取付けられ
たホール効果トランスジューサに交差できるようにす
る。
【００２８】さらに、ホール効果トランスジューサ自体
がハウジングの軸線上に対称に取付けられそれによりハ
ウジング７０が磁石信号に影響を与えることなしに僅か
に回転できるようにすることが注目されるべきである。
回転は、弁ハウジング１４の穴７８の中に備えつけられ
た時側壁を通って延出するピグテイルコンダクタ７６に
よって、制限される。
【００２９】トランスジューサ組立体３８の外側端部で
プラグ８０が弁ハウジング１４の中に螺着され、ばね８
２がプラグ８０とトランスジューサハウジング３８との
間に十分な強さをもって配置され、弁自体に当てられか
つ端部キャップ４２に加えられる油圧力を平衡させるよ
うにする。
【００３０】このばねなしでは、油圧力がトランスジュ
ーサハウジングをプラグにひっかけて動かなくしこれを
損傷し、又はトランスジューサ自体が直面する磁界に少
なくとも不精密を生じ、そのためスプールの精密な位置
を決めるのに用いられる信号に誤差をもたらすことが起
こり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁のスプール軸線を通る縦断面図であ
る。
【図２】図１の２−２線による部分断面図である。
【図３】図１と同様の拡大部分断面図で、９０度回転さ
れ磁石とトランスジューサとを通る磁界を示す図であ
る。
【図４】本発明のセンサの拡大部分断面図である。
【図５】トランスジューサへの連結部を示す図２の５−
５線による拡大部分断面図である。
【図６】本発明のホール効果トランスジューサについて
の磁界強さと出力電圧との間の直線状の関係を示す伝達
関数のグラフである。
【図７】トランスジューサに対する一対の並んだ磁石の
横方向の動きに対する磁界強さの図解図である。
【図８】隣接する磁石の分離の磁界強さ信号における効
果を示す図７と同様な図である。
【図９】本発明のスプール要素の他の実施態様の斜面図
である。
【符号の説明】
１０…２段階電気油圧式サーボ弁 １４…外側ハウジング １６…第１段階弁 １８…第２段階弁 ２０…弁スプール ２２…電気トルクモータ ３２，３４…磁石 ３８…センサ組立体 ４０…トランスジューサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油圧サーボ弁におけるス
プールの位置を正確に指示するための方法と装置に関す
る。さらに詳細には本発明は電気油圧式サーボ弁のため
の直線状ホール効果スプール位置指示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】２段階油圧サーボ弁は一般に、電気トル
クモータ又は空気圧もしくは油圧パイロット弁のような
任意の所望の手段によって作動される第１の段階の弁要
素と第１の段階の弁要素の制御のもとに一端又は他端に
加えられる流体圧力によってケーシング内を軸方向に移
動可能なスプールを有する第２の段階の弁要素とからな
っている。
【０００３】このような弁は典型的には低い動力の電気
的又は流体の指令信号によりまた装置からの精密正確な
出力を保証するために制御されており、第２の段階のス
プールの位置を精密に知り第１の段階の信号によりその
位置を正確に制御することが必要である。
【０００４】種々のフィードバック機構がこれまでに開
示され、スプールの変位によって作動される平衡ビー
ム、歪み計及び電磁手段を含んでいる。例えばハーディ
ング（Ｈarding）の米国特許第４，５８５，０２９号に
はビームの一端がスプールにより係合されまたビームの
他端がホール効果センサを担持し、全体のケーシングに
対し揺動運動するよう取付けられたビームが示されてい
る。このホール効果センサは、ケーシングに収容された
磁石組立体の間に位置し、それによりビームがスプール
により変位されるにしたがって、他端が磁界内で変位さ
れこの変位に比例する信号を発生してスプールの位置を
表示するようにしている。
【０００５】ビームは一端が磁気回路の空気間隙にあり
他端がスプールの凹所にあるようにして板ばね上に回動
自在に取付けられる。この構成は一定の用途にとっては
満足できることがわかったが、ビーム構造は、温度、振
動、衝撃その他のような見せかけの影響によってひき起
こされる不精密性に対して非常に敏感である。さらにこ
の構造は非常に正確かつ精密でなければならず、またそ
のため実施するには高価なものとなる。この構造の機械
的性質はまた製造が困難で高価となる比較的大きな機械
的及び物理的構造を必要とする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来の
技術の制約を解消することである。
【０００７】本発明の一実施態様によれば、上記の目的
は、ホール効果トランスジューサを弁のスリーブの長手
方向中心線上に取付け、一対の反対の極性を与えた磁石
をスプールの長手方向中心のスプールの表面に埋設しそ
れにより磁界がホール効果トランスジューサと交差し弁
スリーブ内のスプールの変位に比例する出力信号を発す
るようにすることにより達成される。
【０００８】
【実施例】図１を参照すると、本発明の２段階電気−油
圧式サーボ弁１０が示されている。この弁は一般に第１
の段階の弁１６と第２の段階の弁１８が取付けられた外
側ハウジング１４からなっている。弁１６は圧力を第２
の段階の弁スプール２０の右端又は左端に加えるように
構成しスプール２０を第１段階の弁に加えられる指令信
号により左又は右に移動させるようにする。
【０００９】第１段階の弁アクチュエータが電気トルク
モータ２２として示され、電気トルクモータ２２はフラ
ッパー４４を第１段階オリフィス２４と２６の一方又は
他方に接触するよう移動させ選択された側に背圧を形成
し圧力をスプール２０の対応端部に加えスプール２０を
他方の方向に移動させる。図１に明瞭に見られるよう
に、右側のオリフィス２６がモータ２２の偏倚回転によ
って生じるフラッパー４４との接触により閉じられた
時、背圧がスプール２０の右側に対し右側の通路２８と
３０を通して形成され増大した圧力をスプールの右端に
加えスプールを図１で左側に所望量動かし圧力を所望の
ように入力から戻りに切換える。
【００１０】スプール２０の長手方向の中心の両側に一
対の磁石３２と３４が取付けられる。これらの磁石はス
プールの周面に形成された平坦部３６上に接着され又は
その他の方法で固定される。磁石３２と３４はスプール
２０の周面と一致するよう端縁が丸く研摩される（図
２）。センサ組立体３８がホール効果トランスジューサ
４０と共にスプール２０の軸線に対し９０°でハウジン
グ１４の中に取付けられ、磁石３２と３４に接近し並ん
で端部キャップ４２の直ぐ内側に配置される。
【００１１】図１及び２に示されるように、モータ２２
とフラッパー４４は可動スプール２０の孔４８の中に嵌
まる端部に小ボールを備えた延長フィンガー４６を有し
ている。このフィンガー４６の図示の実施態様における
唯一の作用はスプール２０をそのスリーブ５０の中で回
転しないよう保持しそれにより磁石３２と３４とトラン
スジューサ４０とが以下に記載されるように正しい磁界
整列状態に保持されるようにする。
【００１２】図１から３に見られるように、磁石３２と
３４はスプールの側面の平坦部３６に取付けられた一対
の反対の極性が与えられた平らな矩形の磁石からなって
いる。これら磁石は当該産業において公知のロクタイト
スピードボンダー３２５のような接合剤を用いて固定さ
れ、次に取付け後に図２に見られるようにスプールの外
周面に一致するよう研摩される。
【００１３】ホール効果トランスジューサ４０は一般に
３つの接触フィンガー５２，５４及び５６を有し、これ
らフィンガーは図４に示されるように曲げられトランス
ジューサハウジングから右側に出る３本のワイヤを介し
て接続され、弁１０のための処理及び制御ユニットに接
続されるようにする。
【００１４】磁石が表示されるように配置されている図
３に見られるように、ホール効果トランスジューサと交
差しまたゼロポイント、すなわちスプールと第２段階弁
の長手方向の中心に対するプラス又はマイナス方向のス
プール２０の変位に比例する電圧信号をトランスジュー
サに発生するのに十分な強さの信号を得ることのできる
磁界が形成される。変位に対する直線状のトランスジュ
ーサ作用と磁界強さとがこの構造について図６及び８に
示されている。図６は様々の供給電圧について磁界強さ
とトランスジューサ４０の電圧出力との間の直線状の関
係を示している。
【００１５】再び図１を参照すると、２つの磁石３２と
３４がスプールと弁の長手方向中心線の両側に当接して
並ぶ関係に取付けられている。この構造において変位の
距離に対する磁界強さの図表は図７に示すとおりであ
る。いずれかの構造においてホール効果トランスジュー
サ４０はトランスジューサ組立体の長手方向中心線上に
取付けられ長手方向中心線の両側の磁界の変化を探知す
るようにしている。
【００１６】図３に示されるように、中心線上ではホー
ル効果トランスジューサ４０によって発せられた信号が
ゼロであるが、それは力の磁力線が基本的に中心線上の
トランスジューサに平行であるからである。プラス又は
マイナスの発生されたいかなる信号も抹消される。これ
はまた図７及び８に見られ、スプール２０が弁の中心に
置かれトランスジューサ４０と磁石３２及び３４が長手
方向中心線上に取付けられることにより、ホール効果ト
ランスジューサに何らの信号も発生しないことを示して
いる。
【００１７】これはまた、磁石３２及び３４とトランス
ジューサ４０とを長手方向中心線上に取付けることによ
り温度によるスプールと弁の一方又は双方の大きさの変
化が均一に平衡を保たされるためこのゼロ信号に何らの
影響を与えないというもう１つの異なった利点を有して
いる。
【００１８】さらに、この構造により、弁スプールと弁
の４つの計量用端縁が均一に作用するため供給圧力又は
背圧の変化がゼロ信号をもたらさずまた平衡も保たれる
ことが注目されるべきである。さらに、磁石３２と３４
がホール効果センサに対して露出された一対の反対の磁
極を有するものとして配されていることにより、このセ
ンサは２つの磁石に対して等距離にある１つの平面上に
配置された時磁気空白部となることが指摘されなければ
ならない。
【００１９】これは、温度が磁界の強さに均一の作用を
及ぼすことになるが、その理由は温度の変化によって生
じた変化もまた打消されるからである。これは、磁石が
できるだけ同じとなるように選択されまたそうでなくて
も上記のように研摩が平衡された効果をもたらすので、
特に上記のように打消し効果が得られる。
【００２０】図７及び８は一対の接合した磁石の中心線
と一対の離間した磁石の中心線とからの距離に対する磁
界の強さガウスのそれぞれの図表である。図７及び８に
示されるように、曲線のうちの直線部分は限られた長さ
でありまた非直線の信号作用に出会う前にスプールの限
られた変位を可能にする。したがって、用いられる弁の
大きさと型に依存して、この曲線は、ホール効果センサ
に対するスプールの実際の変位に比例した直線状の信号
の発生にとって大きな直線範囲が存在するように、設定
しなければならない。この直線モードにおける変位の傾
斜と長さは、磁石を離間させる（接触から適当な距離の
間隔をおく）ことと、磁石とトランスジューサ表面との
間の空気の間隙の大きさとによって、スプールに取付け
られた磁石の強さにより制御される。
【００２１】非常に小さな変位に対し、図７の曲線は非
常に鋭い正確な直線状の信号をもたらし、この信号が制
御ループにフィードバックされスプールを所望の位置に
精密に位置決めする。スプールの運動をより大きな変位
にわたって探知することが求められた時、図８に示され
るような“険しくない”曲線が用いられ直線状の出力信
号をより大きな変位範囲にわたって保持するようにす
る。この場合、他の全てが同一に保持されたならば、磁
石は誇張して示されるような短い距離離間して広げるこ
とができ曲線の傾斜の険しさを少なくする。
【００２２】例えば、スプールの正又は負の１５，００
０ストローク、０．０９インチ×０．０８０インチ
（２．３ｍｍ×２．０ｍｍ）の寸法でもとの厚さが約
０．０４インチ（１．０ｍｍ）の端縁が接合している磁
石、及び約０．２０インチ（０．５２ｍｍ）平方のトラ
ンスジューサが満足されるものであることがわかってい
る。少なくとも正又は負の３２．０００ストロークを得
るためには、約０．０８０インチ（２．０ｍｍ）離れて
同一の磁石を設けるのが必要であることが知られてい
る。この特定の配置構造は、弁の寸法とスプールのスト
ローク、磁石の強さ、及び磁石の間隔と共に空気の間隙
の要求に合致するように作られなければならない。
【００２３】図２に見られるように、磁石はスプールの
周面に平坦部３６を研削し磁石をこの平坦部の適当な位
置に接着することにより、スプール上に位置決めされ
る。磁石を取付けるために簡単な経済的かつ効果的な方
法を提供するのに加えて、これはまた磁界の分布を高め
るが、その理由は磁石を鋼の凹所の中に置くことが、磁
界を図２に示す構造においてはなくなるような不都合な
程度に短絡する傾向があるからである。
【００２４】この平衡を保たれた対称の方式は、上記の
ハーディング（Ｈarding）のような従来技術又は可変変
位トランスジューサもしくは渦流切断オシレータ方式の
ような他の型のトランスジューサと対比されるものであ
る。スプールの動きを検知するためのこれら従来の装置
を用いるこれらの弁の多くのものにおいては、トランス
ジューサは弁スリーブの端部キャップ又は弁の端部に置
かれスプールの端部の動きを探知し、これがこの型の技
術に、温度、供給圧力、背圧等によりゼロポイントを移
動させる種々の外来信号を受けさせる。
【００２５】したがって、本発明が、サーボ弁のスプー
ルの非常に小さな動きをスプールのさらに大きな平常時
の動きと共に非常に正確に探知し、弁ハウジングに対す
る弁スプールの位置を指示してフィードバックし、スプ
ールの非常に精密な位置決めと最終的の流体の流れの量
とがこの装置が使用される回路の正しい機能にとって必
要であるような作用を制御する。
【００２６】再び図４を参照すると、ホール効果トラン
スジューサ４０が、図４で左側の端部にシールされた端
部キャップ４２を有し油圧流体又は他の流体が中に流入
することができないようにした外側ハウジング７０を具
備する組立体３８の内部に取付けられている。ハウジン
グ内部の使用されない空間はこの産業分野で周知のよう
に埋込み用樹脂７２で充たされ、適当なシール７４が弁
組立体３８の内部でトランスジューサ４０をシールでき
るようにする。
【００２７】したがって、組立体３８が弁スリーブの中
に挿入された時、トランスジューサ４０は正しく位置決
めされスプール上の磁石と整列される。端部キャップ４
２は非磁性材料で作られそれにより磁石３２と３４から
の磁力線が貫通し端部キャップの直ぐ内側に取付けられ
たホール効果トランスジューサに交差できるようにす
る。
【００２８】さらに、ホール効果トランスジューサ自体
がハウジングの軸線上に対称に取付けられそれによりハ
ウジング７０が磁石信号に影響を与えることなしに僅か
に回転できるようにすることが注目されるべきである。
回転は、弁ハウジング１４の穴７８の中に備えつけられ
た時側壁を通って延出するピグテイルコンダクタ７６に
よって、制限される。
【００２９】トランスジューサ組立体３８の外側端部で
プラグ８０が弁ハウジング１４の中に螺着され、ばね８
２がプラグ８０とトランスジューサハウジング３８との
間に十分な強さをもって配置され、弁自体に当てられか
つ端部キャップ４２に加えられる油圧力を平衡させるよ
うにする。
【００３０】このばねなしでは、油圧力がトランスジュ
ーサハウジングをプラグにひっかけて動かなくしこれを
損傷し、又はトランスジューサ自体が直面する磁界に少
なくとも不精密を生じ、そのためスプールの精密な位置
を決めるのに用いられる信号に誤差をもたらすことが起
こり得る。
【００３１】したがって、ばね８２はスプール上と弁空
洞内のいかなる予想される圧力にも打ち勝つよう十分に
強くなければならない。
【００３２】図９に示されるように、極性が反対の離間
並列した一対の環状磁石、一対の環状磁性リング９１−
９２がスプール９０の周面にその中心線９３の両側に形
成され、また反対の極性が与えられ、それによりスプー
ルがホール効果トランスジューサーに対し移動したと
き、図７及び８の急勾配の特性曲線が得られるようにす
ることができる。図９に示される円筒状磁石により、フ
ィンガー４６はもはや図１に示されるような弁を必要と
しなくなる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外側ケーシングと、サーボ弁の第１の段
    階を形成する前記外側ハウジングに取付けられた第１の
    弁部材と、該第１の弁部材に連結され指令信号を受ける
    ようにした作動手段と、前記外側ハウジングに取付けら
    れサーボ弁の第２の段階を形成する第２の弁部材であっ
    て、本体部分と、前記第１の弁部材の制御のもとに前記
    第２弁部材の中を移動する軸方向に変位可能なスプール
    要素とを含む第２の弁部材と、前記変位可能なスプール
    要素の軸方向の中心の周りに対称に取付けられ前記軸方
    向の中心に磁気空白部を形成する磁気手段と、前記スプ
    ール要素上の前記磁気手段の磁気空白部に中心をおく前
    記第２の弁部材本体に固定されたホール効果トランスジ
    ューサと、前記ホール効果トランスジューサに連結され
    前記第２の弁部材本体部分に対する前記スプール要素の
    軸方向の変位に比例するアナログ出力信号を発する回路
    手段とを具備してなる流体サーボ弁。
  2. 【請求項２】 前記磁気手段とトランスジューサとが、
    ホール効果トランスジューサ出力信号にとって険しい直
    線傾斜の距離対磁界強度の関数を形成するように配置さ
    れている請求項１に記載のサーボ弁。
  3. 【請求項３】 前記磁気手段がスプール要素の軸方向の
    中心の両側にそれぞれ取付けられた一対の磁石を含んで
    いる請求項１に記載のサーボ弁。
  4. 【請求項４】 前記スプール要素がほぼ円筒状で前記軸
    方向の中心の近くに形成された収納部を有し、前記対の
    磁石が前記収納部に取付けられ円筒状に研摩された外表
    面を有し前記スプール要素に合致するようにしている請
    求項３に記載のサーボ弁。
  5. 【請求項５】 前記対の磁石がスプール要素に埋設さ
    れ、表面がスプール要素の滑らかな表面を形成するよう
    な外形にされている請求項３に記載のサーボ弁。
  6. 【請求項６】 前記ホール効果トランスジューサが前記
    磁石に対面する前記第２の弁部材の内部に配設されてい
    る請求項３に記載のサーボ弁。
  7. 【請求項７】 前記磁気手段が所定距離の間隔で配され
    た一対の矩形磁石ブロックを含み、軸方向の広い領域に
    わたるホール効果トランスジューサの出力信号として直
    線状の変位信号を生じるようにしている請求項１に記載
    のサーボ弁。
  8. 【請求項８】 前記ホール効果トランスジューサが前記
    対の磁石を含む１つの平面に平行な平面上に取付けられ
    ている請求項３に記載のサーボ弁。
  9. 【請求項９】 前記磁気手段が前記スプール要素の軸方
    向の中心の両側に配された一対の環状磁石リングを含ん
    でいる請求項２に記載のサーボ弁。
  10. 【請求項１０】 前記外側ハウジング上に取付けられた
    トルクモータをさらに具備し、前記第２の弁部材への流
    体圧力の付与を制御するようにしている請求項１に記載
    のサーボ弁。
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