JPH06307408A - 水圧サーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に最適なノズル・フラッパ特性を得る。 【構成】 静圧軸受１５ａ、１５ｂを通過した流れをノ
ズル・フラッパ部ＮＦに導くと共に、ポンプポートＰを
インレットオリフィス１３ａ、１３ｂを介してノズル・
フラッパ部ＮＦに連通する通路（管路６ａ、６ｂ）を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スリーブ及びスプール
を内蔵し、これらの部材により流体切換ポートを構成
し、かつ、作動流体が水である水圧サーボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】水圧サーボ弁は種々知られており、例え
ば図２に示すものが公知である。

【０００３】図２において、プラスチック材等の不錆材
からなる弁本体１Ａには、スリーブ２が形成されてい
る。そのスリーブ２内には、プラスチック材等の不錆材
からなるスプール１１が、両端を一対の静圧軸受１５
ａ、１５ｂによりスリーブ２に対し非接触に支持され、
左右のばね室３ａ、３ｂ内に介装されたばね４によりセ
ンタリングされている。

【０００４】また、ばね室３ａ、３ｂに接続された管路
６ａ、６ｂは弁本体１Ａに形成された中央室８内に突出
され、それらの突出端部には、それぞれノズル７ａ、７
ｂが形成されている。これらノズル７ａ、７ｂの間に
は、隙間Ｄが形成され、その隙間Ｄには、弁本体１Ａに
固設されたトルクモータ９のフラッパ１０がノズル７
ａ、７ｂにわずかの隙間を設けて挿通され、これらノズ
ル７ａ、７ｂ及びフラッパ１０によりノズル・フラッパ
部ＮＦが構成されている。

【０００５】このように構成され、圧水ＰＳはポンプポ
ートＰからスリーブ２内に入り、通路Ａ１、Ａ２の２路
に分岐されて静圧軸受１５ａ、１５ｂの図示しない４個
の絞り部から図示しないポケットに噴出し、スプール１
１を浮上させてスリーブ２に対し非接触に支持してい
る。なお、図中の符号１６は水圧サーボ弁で切換え制御
される負荷である。

【０００６】このように水圧サーボ弁は、静圧軸受１５
ａ、１５ｂを用いて、スプール１１とスリーブ２とを非
接触で支持するように構成されている。従って、従来の
油圧サーボ弁に比べ、スプール１１とスリーブ２との間
の隙間ｈが大きいため、内部漏れＬ（圧液の一部が仕事
せずに直接戻りの流れとなる（図３参照））が大きいと
う欠点がある。

【０００７】これを低減するにはスプール・スリーブ間
の隙間ｈを小さくする方法が最も簡単で効果的である。
しかしながら、これまでの水圧サーボ弁は静圧軸受１５
ａ、１５ｂを通過した流体をノズル・フラッパ部ＮＦに
導き、スプール１１を駆動するための背圧制御に用いる
ことを特徴としており、内部漏れ低減のために隙間ｈを
小さくすると、ノズル・フラッパ部ＮＦへ導かれる流体
の流量までが少なくなり、ノズル・フラッパ部ＮＦの特
性が大きく変化する（図４、図５参照）。すなわち、同
一のノズル径を用いてスプール・スリーブの隙間ｈを小
さくすると距離Ｘｎに対するノズル背圧Ｐｎの勾配が大
きくなり、僅かなフラッパ変位でノズル背圧Ｐｎが大き
く変化する。この勾配が大きいとノズル・フラッパ部Ｎ
Ｆの応答性は良くなるが、逆に安定性が悪くなり、サー
ボ弁が振動する原因となることがある。なお、図４にお
いて、 ｄｎ：ノズル７ａ、７ｂのノズル径 Ｘｎ：ノズル７ａ、７ｂとフラッパ１０との間のノズル
・フラッパ間距離 Ｐｎ：ノズル７ａ、７ｂのノズル背圧 Ｑｎ：ノズル７ａ、７ｂからの流量 である。

【０００８】また、静圧軸受効果を出すためには、フラ
ッパ中立位置におけるノズル背圧（Ｐｎｏ）をある程度
高く保つ必要があり、この時、ノズル・フラッパ間距離
Ｘｎｏが非常に小さくなり（数１０μｍ）、ノズル・フ
ラッパ部ＮＦに高い製作精度が要求され、製作が難しい
という問題を生じる。また、隙間ｈを小さくした場合、
これに応じてノズル径ｄｎも変えれば原理的には隙間ｈ
によらず同じノズル・フラッパ特性を得ることが可能で
あるが、その場合、ノズル径ｄｎがかなり小さくなり、
やはり、製作上の問題や耐コンタミの問題が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの欠点
を除去するためになされたもので、これまでの静圧軸受
部の他に、別のオリフィスを設け、これらの両者を通過
する流体をノズル・フラッパ部に導き利用して常に最適
なノズル・フラッパ特性を得ることができる水圧サーボ
弁を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、スリー
ブ及びスプールを有し、作動流体が水である水圧サーボ
弁において、スプールの両端に設けた静圧軸受を通過し
た流れをノズル・フラッパ部に導くと共に、ポンプポー
トから絞りを介してノズル・フラッパ部に連通する通路
を設け、両者の流れを併用するようになっている。

【００１１】上記絞りは、ポンプポートを静圧軸受に導
く通路と、静圧軸受を通過した流れをノズル・フラッパ
部に導く通路に連通する連通部に設けたオリフィスで構
成するのが好ましい。

【００１２】

【作用】上記のように構成された水圧サーボ弁において
は、静圧軸受を通過した流れとポンプポートからの静圧
軸受に流れる前の水が絞りを通過した後合流されてノズ
ル・フラッパ部に導かれる。したがって、スプール・ス
リーブ間の隙間を小さくしても、最適なノズル・フラッ
パ特性を得ることができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１４】なお、図１において、図２に対応する部分
については、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【００１５】図１において、本体１に接続され分岐され
て静圧軸受１５ａ，１５ｂに至る通路１２ａ、１２ｂ
は、絞りであるインレットオリフィス１３ａ、１３ｂを
介して管路６ａ、６ｂにそれぞれ連通されている。

【００１６】次に作用について説明する。

【００１７】圧水ＰＳは、ポンプポートＰから通路１２
ａ、１２ｂの２路に分岐して流れ、静圧軸受１５ａ、１
５ｂへの流れＢ１、Ｂ２と、インレットオリフィス１３
ａ、１３ｂを通過して管路６ａ、６ｂへの流れＣ１、Ｃ
２とに分岐される。前記流れＢ１、Ｂ２は静圧軸受効果
によりスプール１１とスリーブ２とを非接触状態に保持
し、管路６ａ、６ｂに流れる。この管路６ａ、６ｂに入
った流れＢ１、Ｂ２にインレットオリフィス１３ａ、１
３ｂを通過した流れＣ１、Ｃ２が合流してノズル・フラ
ッパ部ＮＦに導かれる。

【００１８】したがって、スプール・スリーブ間隙間ｈ
を小さくすることができ、それにより静圧軸受１５ａ、
１５ｂを介してノズル・フラッパ部ＮＦに導かれる水量
が少くても、インレットオリフィス１３ａ、１３ｂの口
径を変えることにより、ノズル・フラッパ部ＮＦへの流
量を適量に保持し、常に最適なノズル・フラッパ特性を
得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、水圧サーボ弁においてノズル
・フラッパ部に導かれる流路が静圧軸受部からの流れと
インレットオリフィスを介する流れの二つから成る構造
としたことによって、水圧サーボ弁の特徴である静圧軸
受による自動調心作用をもたせつつ、内部漏れ流量を減
らす為にスプールとスリーブとの半径方向の隙間を小さ
くしてもノズル・フラッパ部の特性を任意に変更できる
ため、水圧サーボ弁の性能を最適に調整できる効果を生
じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側断面図。

【図２】従来の水圧サーボ弁の一例を示す側断面図。

【図３】図２の漏れを説明する図面。

【図４】ノズル・フラッパ部の詳細を示す図面。

【図５】スプール・スリーブ間の隙間がノズル・フラッ
パ間距離−ノズル背圧勾配に及ぼす影響を説明する図
面。

【符号の説明】

Ａ１、Ａ２・・・通路 Ｂ１、Ｂ２・・・静圧軸受への流れ Ｃ１、Ｃ２・・・管路への流れ ＮＦ・・・ノズル・フラッパ部 Ｐ・・・ポンプポート ＰＳ・・・圧水 １、１Ａ・・・本体 ２・・・スリーブ ３ａ、３ｂ・・・ばね室 ４・・・ばね ６ａ、６ｂ・・・管路 ７ａ、７ｂ・・・ノズル ８・・・中央室 ９・・・トルクモータ １０・・・フラッパ １１・・・スプール １２ａ、１２ｂ・・・通路 １３ａ、１３ｂ・・・インレットオリフィス １５ａ、１５ｂ・・・静圧軸受 １６・・・負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 信田 昌男 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 宮川 新平 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 浦田 暎三 東京都町田市小川二丁目18番18号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ及びスプールを有し、作動流体
   が水である水圧サーボ弁において、スプールの両端に設
   けた静圧軸受を通過した流れをノズル・フラッパ部に導
   くと共に、ポンプポートから絞りを介してノズル・フラ
   ッパ部に連通する通路を設け、両者の流れを併用するこ
   とを特徴とする水圧サーボ弁。