JPH0536643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スリーブと静圧軸受にり支承された
スプールとを有し、作動流体が水である水圧サー
ボ弁に関する。

［従来の技術］ 従来、サーボ弁においては作動流体としては圧
油が一般的であつたが、作業流体である油を排出
することが環境汚染の一因となるという問題があ
る。そのため、近年では高圧水を作動流体として
使用する水圧サーボ弁が種々提案されている。

本出願人はその様な水圧サーボ弁として、実開
平１−145404号公報に示す様な技術を提案してい
る。本発明の理解を容易にするため、以下、第２
図及び第３図を参照して実開平１−145404号公報
について説明する。

先ず、スプール１３の右側に着目して説明す
る。圧液はポンプポートＰからスリーブポート
３、透孔２１、室２０、通路１９、室１８、静圧
軸受１５Ｒ（オリフイス１７、ポケツト１６）、〓
間Ｃ、パイロツト室１０Ｒ、通路１２Ｒ、ノズル
背圧室６Ｒ、ノズル５Ｒを通り、ノズル５Ｒとフ
ラツパ２３との間の〓間から中央室８を通り、通
路７Ｒ、スリーブポート４Ｒ、タンクポートR₂
を介してタンクに戻る。

ここで、静圧軸受はスプール１３の両端部近傍
に設けられており（左端部における静圧軸受は第
２図では図示されていない）、静圧軸受１５Ｒに
おける〓間Ｃを形成することによりスプール１３
をスリーブ２に対し非接触に支持して、スプール
１３とスリーブ２との間の摩耗を防止する様に機
能する。

静圧軸受１５Ｒの構造は第３図に示されてい
る。図示の静圧軸受１５Ｒでは、室１８から４本
のオリフイス１７、４箇所のポケツト１６に分か
れている。

作動に際し、トルクモータ２２への電気入力信
号によりフラツパ２３が例えば左方に移動する
と、ノズル背圧室６Ｌの圧力が昇圧し、一方ノズ
ル背圧室６Ｒが降圧し、パイロツト圧１０Ｌの圧
力が昇圧し、パイロツト室１０Ｒの方は降圧す
る。その結果、スプール１３がばね１１Ｒに抗し
て右方に変位する。

従つて、ポンプポートＰからの圧液はスリーブ
ポート３、室９Ｌ、シリンダポートC₁を介して
図示しない液圧シリンダに導かれ、その液圧シリ
ンダからの戻り液はシリンダポートC₂、室９Ｒ、
スリーブポート４Ｒ、タンクポートR₂を介して
図示しないタンクに戻される。

フラツパ２３が右方に移動した場合は、スプー
ル１３は左方に変位して前述と逆に作動する。

ここで、スプール１３の中立位置（第２図で示
す位置）の設定は、ばね１１Ｒ、１１Ｌを調節す
ることによつて行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 第２図で示す水圧サーボ弁１では、ポケツト１
６からの高圧水は背圧室１０Ｒへ向つて流れるも
のと、タンクポートR₂へ向つて流れるものとに
分かれる。そして、第２図中左方に流れスリーブ
ポート４Ｒ、タンクポートR₂を介してタンクに
直接戻る高圧水の液量は損失となる。

ここで、水圧サーボ弁の作動効率を向上させる
ためには、該圧液（高圧水）の損失を少なくすれ
ば良い。

しかし第２図に示す様なサーボ弁では、静圧軸
受１５Ｒの近傍、すなわちスプール１３の右端部
２４と段部２５との間の範囲においては、スプー
ル１３の径が一定の数値になつている。従つて、
スプール表面とスリーブ内周面との間隔も一定で
あり、そのためタンクポートR₂へ向つて流れる
高圧水のみを絞ることは不可能であり、損失を少
なくすることが出来なかつた。

本発明は上記した従来技術における問題に鑑み
て提案されたもので、静圧軸受から流れる高圧水
の損失を可及的に少なくして、作動効率を向上さ
せることが出来る水圧サーボ弁の提供を目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水圧サーボ弁は、スリーブと静圧軸受
により支承されたスプールとを有し、作動流体が
水である水圧サーボ弁において、前記スプールに
は静圧軸受よりもスプール中央に近い部分に段部
が形成され、該段部よりも中央に近い側のスプー
ル表面とスリーブ内周面との間隔が、段部よりも
スプールの端部に近い側のスプール表面とスリー
ブ内周面との間隔と比較して小さく設定されてい
る。

［作用］ 上記した様な構成を有する本発明によれば、該
段部よりも中央に近い側のスプール表面とスリー
ブ内周面との間隔が、段部よりもスプールの端部
に近い側のスプール表面とのスリーブ内周面との
間隔と比較して小さく設定されている。そのた
め、タンクポートＲ２（第２図）へ向つて流れる
高圧水、すなわちその流量が損失となる高圧水の
流れは幅が極めて狭い円環状の流路を流れること
となり、十分に絞られる。その結果、損失が減少
してサーボ弁の作動効率が向上するのである。

また、タンクポートR₂（第２図）へ向つて流れ
る高圧水の流量が減少するので、相対的に、背圧
室へ向けて流れる高圧水の流量が増加する。この
ことは、スプールの移動に寄与する高圧水の流量
が増加することを意味しているので、トクルモー
タへの電気入力信号によりフラツパが左右に移行
してからスプールが移動するまでの時間が短縮さ
れ、水圧サーボ弁全体の動特性が改善されるので
ある。

［実施例］ 以下、第１図を参照して本発明の１実施例につ
いて説明する。なお、第１図において、第２図及
び第３図と同一の部材には同一の符号が付けられ
ている。

第１図は本発明のサーボ弁（水圧サーボ弁）３
０の要部を示しており、スリーブ２内に配置され
たスプール３２（第１図では右半分を示してい
る）いは、静圧軸受１５Ｒが設けられている。そ
して、静圧軸受１５Ｒよりも若干スプール中央寄
りの部分（静圧軸受よりもスプール中央に近い部
分）には段部３４が設けられている。

段部３４よりも中央に近い側（矢印Ｃの側：第
１図では段部３４の左側）において、スプール３
４の表面３６ｓ−１とスリーブ２の内周面２と
の間隔は符号h_iで示されている。一方、段部３４
よりもスプールの端部３３に近い側（矢印Ｅの
側：第１図では段部３４の右側）において、スプ
ール３４の表面３６ｓ−２とスリーブ２の内周面
２Ｉとの間隔は符号h_Oで示されている。そして、
第１図から明らかなように、間隔h_iは間隔h_Oに比
較して狭く設定されている。

スリーブポート３を介してスプール３２内の通
路１９を流過する流量Q_sの高圧水は、静圧軸受
１５Ｒのオリフイス１７、ポケツト１６を介して
スプール外に流出する。そして、矢印Ｃ側すなわ
ちスプール中央部側へ向う流量Q_tの流れと、矢
印EUすなわちスプール端部側へ向う流量Q_bの流
れとに分流する。

ここで、前述したように間隔h_iは間隔h_Oに比較
して狭く設定されているので、流量Q_tの流れは
強く絞られる（流過抵抗が非常に大きい）ことに
なり、流れ難い。それに対して流量Q_bの流れは、
間隔h_Oが比較的広いので抵抗を受けずにスムーズ
に流れる。

従つて、流量Q_tは流量Q_bに比較して少なくな
り、ポートＲ２を介してタンクへ戻る流量、すな
わちサーボ弁３０の損失が減少するのである。一
方、通路１２Ｒを介してノズル背圧室６Ｒ（第２
図）へ流れる高圧水の流量は増加するので、これ
に比例して水圧サーボ弁３０の応答速度或いは動
特性が向上する。

なお、第１図では図示されていないが、パイロ
ツト室１０Ｒにはばねが介装されている。

第１図の水圧サーボ弁３０のその他の構成、ス
プールの移動等の作用効果については、第２図及
び第３図で説明したのと略々同様であるため、重
複説明は省略する。

［発明の効果］ 本発明の効果を以下に列挙する。

(1) その流量が損失となる高圧水の流れが十分に
絞られるので、該流量すなわち損失が減少して
サーボ弁の作動効率が向上する。

(2) 背圧室へ向けて流れる高圧水の流量が相対的
に増加するので、トルクモータへの電気入力信
号によりフラツパが左右に移行してからスプー
ルが移動するまでの応答時間が短縮され、水圧
サーボ弁全体の動特性が改善される。

(3) 従来の一般的な水圧サーボ弁の構成をさぼど
変更する事なく、適用することが出来るので、
製造コストその他が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の要部を示す部分拡
大断面図、第２図は従来の水圧サーボ弁の断面側
面図、第３図は静圧軸受を示す第２図のＸ−Ｘ断
面図である。 １，３０……水圧サーボ弁、２……スリーブ、
１３，３２……スプール、１５Ｒ……静圧軸受、
３４……段部、h_i，h_p……スプール表面とスリー
ブ内周面との間隔、Q_s，Q_t，Q_b……（高圧水の）
流量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スリーブと静圧軸受により支承されたスプー
   ルとを有し、作動流体が水である水圧サーボ弁に
   おいて、前記スプールには静圧軸受よりもスプー
   ル中央に近い部分に段部が形成され、該段部より
   も中央に近い側のスプール表面とスリーブ内周面
   との間隔が、段部よりもスプールの端部に近い側
   のスプール表面とスリーブ内周面との間隔と比較
   して小さく設定されていることを特徴とする水圧
   サーボ弁。