JPH0581511U - 流体圧サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体圧サーボ弁において、パイロット圧を不
要とし、リークの低減、さらには構造の簡素化を図る。 【構成】 ポート６〜１０を有する弁体１内にスプール
２を内蔵してなる流体圧サーボ弁において、弁体１側に
固定されたモータ１１の出力軸１３に駆動軸１４を直結
し、駆動軸１４の先端に偏心カム１５を一体に設けると
共に、ころがり軸受１６を微小な隙間をもって嵌め込
み、駆動軸１４の回転による偏心カム１５と駆動溝部２
ａとの係合を介してスプール２が直線移動してポートの
切換えがなされるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスプール型の流体圧サーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の電気油圧サーボ弁は、例えば図４の縦断面図に示すように、主としてパ イロット部とメインスプール部から構成されており、パイロット部はトルクモー ター０１とノズル０２ａ，０２ｂ及びフラッパー０３からなり、メインスプール 部はボディー０４，ブッシング（スリーブ）０５及びスプール０６からなってい る。

【０００３】 このような構造において、アマチュア０１ａの傾動によりフラッパー０３が左 右方向に変位してフラッパー０３とノズル０２ａ，０２ｂ間の隙間が変化し、そ れにより制御圧力室０７ａ，０７ｂの圧力がアンバランスとなり、スプール０６ が変位する。スプール０６の変位によりフィードバックスプリング０８を介して フラッパー０３が中立移動する。このような一連の動作によって、入力電流に比 例したスプール変位が得られ、これによってスプール０６とボディー０４のポー ト間を流れる流体の流れ方向と流量を制御する。ここで、通常のサーボ弁の場合 、インレットオリフィス０９及びノズル０２ａ，０２ｂの開口部は非常に小さい 孔径（０．１〜０．２mm）であるため、微小ゴミによる目づまりを防止するため インレットフィルター０１０が挿入されている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

この種のノズルフラッパー型サーボ弁では流体の流れ方向の切換えと流量制御 はノズル０２ａ，０２ｂとフラッパー０３で構成されるパイロット部にパイロッ ト流量（図中、破線の矢印で示す）を流して両者間の隙間変化を作り、これによ って生じるスプール０６両端の制御圧力室０７ａ，０７ｂの圧力アンバランスに よってスプール０６を紙面左右方向に移動して行うものであり、常時パイロット 流量が必要である。

【０００５】 次に、スリーブ０５とスプール０６については両者間の直径隙間は１０ミクロ ン程度に、スリーブ０５とスプール０６のエッジ部におけるラップ量（重なり） も１０〜２０ミクロン程度に設定されており、図４に示すような流路閉止時にお いてもＰ→Ａ→Ｒ及びＰ→Ｂ→Ｒの径路での内部での内部リークが生じる。

【０００６】 このようなパイロット流量及びスリーブ０５とスプール０６間隙間リーク量は エネルギ効率を低下させる要因となり、比較的粘性の高い油などの流体であれば それ程多くはないが、水のような低粘性流体を使用する場合にはこれらの流量は 増加し、システム全体のエネルギ効率を更に低下させる原因となる。

【０００７】 また、水などの低粘性流体使用時には、パイロット部のノズルフラッパーでの キャビテーションの発生からくる弁の振動など、作動に支障をきたす現象を生じ ることもある。更にこの種サーボ弁はパイロット部分が複雑で精密であるが故に 、製作コストが高い、パイロット部などの目づまり等による故障時に長時間の修 復時間を要するなどの問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案では、弁体内にスプールを内蔵してなる流体 圧サーボ弁において、弁体側に固定されたモータに、先端に偏心カムを有する駆 動軸を直結し、偏心カムを前記スプールの一端部に設けた溝に嵌め合わせ、偏心 カムの回転によってスプールを直動させるようにしたのである。

【０００９】

【作用】

本構成によれば、駆動源であるモータの回転方向と回転速度、回転量を制御す ることで、駆動軸端の偏心カムの揺動運動を介してスプールの変位方向、変位量 を容易に得ることができる。また、従来のノズルフラッパー型サーボ弁に比べて パイロット駆動部がないため内部リーク量を少なく抑えることが可能となり、低 粘性流体に対しても適用することができる。更に従来弁に比べ構成部品が少なく 、組立ても容易であるため低コストでかつ信頼性も向上する。

【００１０】

【実施例】

図１には本考案の一実施例に係る流体圧サーボ弁の縦断面を示してあり、図２ にはそのスプール駆動部の平面を示してある。１はスプール挿入孔、流路などが 設けられている弁体で、そのスプール挿入孔にはスプール２が軸方向に摺動可能 に挿入されている。３はスプール２の両端部と弁体１との間を密封するシールで ある。４はスプール２の一端に設けた変位計であり、５はそのカバーである。ま た、６は弁体１に設けられた供給ポート、７，８は負荷ポート、９，１０は戻り ポートである。一方、スプール２の他端には、駆動溝部２ａが切欠かれている。

【００１１】 弁体１の一端上部にはモータ支持台１８が取付けられており、モータ支持台１ ８には減速器１２を備えたモータ１１が取付けられている。モータ１１の出力軸 １３には駆動軸１４が一体に結合されており、その下端部には偏心カム１５が一 体に取付けられている。図中「ｘ」が駆動軸１４の回転中心「ｏ」に対する偏心 カム１５の中心の偏心量である。偏心カム１５にはころがり軸受１６が取付けら れており、この軸受１６が、スプール端の駆動溝部２ａに微妙な隙間で挿入され ている。なお、モータ出力軸１３は、軸受１７によってモータ支持台１８に支持 されている。

【００１２】 駆動軸１４をモータ１１で回転させることで、先端部の偏心カム１５の回転揺 動運動をスプール２の軸方向直線運動に変換することができる。これにより、弁 体１に設けたポート６〜１０とスプール２で形成される弁ポート間の流体の流れ を遮断したり、また各ポート間の流れを切換えることができる。なお、スプール ２端の変位計４はスプール２の変位制御用のフィードバックセンサとして用いる 。

【００１３】 図において、駆動軸１４をａ方向に回転することによりスプール２は矢印ａ₁ 方向へ移動し、逆のｂ方向に回転させればスプール２はｂ₁ 方向へ移動する。図 ３の（ａ）には、ａ₁ 方向（左方向）に移動した状態を示し、図３の（ｂ）には 、ｂ₁ 方向（右方向）に移動した状態を示す。なお、スプール２の最大移動量は 、偏心カム１５の偏心量「ｘ」に等しい。

【００１４】 以上の作用で、スプール２の左行時には、供給ポート６→負荷ポート７，負荷 ポート８→戻りポート１０の油路切換えとなり、右行時には、供給ポート６→負 荷ポート８，負荷ポート７→戻りポート９の流れ方向の油路切換えとなる。当然 のことながら、モータ１の回転角を制御することにより、回転角に見合ったスプ ール２の変位量を得ることが可能であり、サーボ弁としての機能を発揮すること ができる。

【００１５】 なお、弁体１とスプール２の間の隙間δ、オーバラップ量ｓは流体に応じて設 定することは必要であるが、本構造であれば、偏心カム１５の偏心量ｘ、即ちス プール２の変位量を従来の弁に比し容易に大きくとることができるため、オーバ ラップ量ｓの値を大きくしてスプールエッジ部での内部リーク量を低減させるこ とは容易である。

【００１６】

【考案の効果】

本考案に係る流体圧サーボ弁は、モータの回転方向、回転速度、回転量を適宜 制御することにより、偏心カムの揺動運動を直線運動に変換して、スプールの変 位方向と変位量を容易に得ることができ、流体の流れ方向と流量を制御すること ができる。 また、従来に比べ、構成部品が少なくなり組立ても容易であるため、低コスト 化を図ることも可能である。 更に、従来の弁のようにパイロット部を有さないため、弁全体として内部のリ ーク量もより少なく抑えることができ、エネルギ効率の低下を防ぐことができる と共に、ノズル、オリフィスなどの目づまり等による故障を排除できる効果もあ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る流体圧サーボ弁の縦断面図であ
る。

【図２】実施例におけるスプール駆動部の平面図であ
る。

【図３】スプールの動作状態の平面図である。

【図４】従来の流体圧サーボ弁の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 弁体 ２ スプール ２ａ 駆動溝部 ４ 変位計 ６ 供給ポート ７，８ 負荷ポート ９，１０ 戻りポート １１ モータ １４ 駆動軸 １５ 偏心カム １６ 軸受

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体内にスプールを内蔵してなる流体圧
   サーボ弁において、弁体側に固定されたモータに、先端
   に偏心カムを有する駆動軸を直結し、偏心カムを前記ス
   プールの一端部に設けた溝に嵌め合わせ、偏心カムの回
   転によってスプールを直動させるようにしたことを特徴
   とする流体圧サーボ弁。