JPH08166078A - サーボピストン機構 - Google Patents

サーボピストン機構

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JPH08166078A
JPH08166078A JP31104794A JP31104794A JPH08166078A JP H08166078 A JPH08166078 A JP H08166078A JP 31104794 A JP31104794 A JP 31104794A JP 31104794 A JP31104794 A JP 31104794A JP H08166078 A JPH08166078 A JP H08166078A
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Yasushi Matsunaga
易 松永
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボピストン機構に係り、ピストンの摺動
部分の抵抗を著しく低減することと、シール性の確保と
を同時に達成する。 【構成】 ピストン及びスリーブの内部に、ピストンの
外周部とスリーブの端部との開口を接続する流路を形成
するとともに、該流路の途中にスリーブの端部方向への
流体移動を許容しその逆方向の流体移動を妨げる逆止弁
を配する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボピストン機構に
係り、特に、サーボ圧力によって精密制御されるピスト
ン機構の漏洩防止を図るものである。
【0002】
【従来の技術】サーボピストン機構は、ピストンの両側
に加わる流体圧によって、ピストン及びこれに一体のス
リーブの位置を精密制御することができるため、燃料流
量制御装置、精密機器の位置制御等に適用されている。
【0003】図3は、サーボピストン機構による流量調
整弁の例を示している。図3において、符号1は流量調
整弁、2はサーボ流体発生手段、3A,3Bはサーボ圧
供給路、4は流体供給系、5は流量消費系、6はケース
圧設定手段である。かかる流量調整弁1では、サーボ流
体発生手段2及びサーボ圧供給路3A,3Bから油等の
流体を送り込み、ケーシング11の内部に配されるピス
トン12の両側の高圧プレナム部13及び低圧プレナム
部14に加わる流体圧によりピストン12の位置を微調
整し、ピストン12と一体化状態の弁体15の位置に基
づく流路開放量により、流路16を流れる流体の流量調
整を行なうようにしている。また、ピストン12の外周
部には、摺動リング17a及びOリング17bからなる
シール部17が配され、高圧プレナム部13と低圧プレ
ナム部14との間の流体挿通を阻止するようにしてい
る。
【0004】このようなサーボピストン機構を利用した
流量調整弁1であると、流体供給系4から流量消費系5
への燃料等の流体の供給量を、サーボ圧によって正確に
制御することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ピストン12
の周囲とケーシング11の内部との間には、シール部1
7が介在して摺動状態となっているために、摺動リング
17aの部分の摩擦抵抗が大きいと、感度の低下により
サーボピストン機構としての精密制御性が損なわれ易く
なり、一方、摺動リング17aの摺動抵抗の低減を図る
と、シール性が失われて高圧プレナム部13から低圧プ
レナム部14に流体が流出する現象が生じ易くなる等の
技術的課題が残されている。
【0006】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、ピストンの摺動部分の抵抗を著しく低減するこ
とと、シール性の確保とを同時に達成することを目的と
している。
【0007】
【課題を解決するための手段】ピストンの両側に加わる
流体圧によりピストンに一体に接続されたスリーブの位
置制御を行なうサーボピストン機構において、ピストン
及びスリーブの内部に、ピストンの外周部とスリーブの
端部との開口を接続する流路を形成するとともに、該流
路の途中にスリーブの端部方向への流体移動を許容しそ
の逆方向の流体移動を妨げる逆止弁を配する構成を採用
している。ピストン(12)の低圧プレナム部の圧力:
S ,スリーブ(15)の端面のケース圧力:PC ,ピ
ストンの高圧プレナム部の受圧面積:AS ,スリーブの
端面の受圧面積:AC ,高圧プレナム部の圧力:PR
の間に、 (PS −PC )=(AS −AC )÷AS ×(PR −PC )……式 の関係があり、かつ、逆止弁(23)の作動圧力が、
(PS −PC )に設定される技術が付加される。上記サ
ーボピストン機構において、高圧プレナム部及び低圧プ
レナム部に接続されるサーボ流体発生手段と、ケース圧
力:PC を検出するケース圧検出手段と、該ケース圧検
出手段とサーボ流体発生手段とに接続され高圧プレナム
部または低圧プレナム部の圧力をケース圧力に一定圧を
加えた値に設定する一定圧付加手段とを具備する技術を
付加することが有効である。
【0008】
【作用】ピストンの両側にサーボ圧を加えることによ
り、ピストンに一体のスリーブの位置制御が行なわれ
る。一般には、PR >PS であるため、高圧プレナム部
の流体が低圧プレナム部に流れ込もうとするが、ピスト
ンの外周部に開口が形成されていると、高圧プレナム部
の流体が流路及び逆止弁を経由して流出する流路が形成
される。式において、(AS −AC )÷AS の値は、
ピストンの仕様により予め設定されて変化しないから、
(PS −PC )と(PR −PC )とは単純な比例関係と
なり、(PR −PC )が一定に設定されていると、(P
S −PC )は一定となる。したがって、逆止弁にはその
閉塞時に(PR −PC )が加わるが、逆止弁の開放設定
圧:PO を(PS −PC )に設定すると、逆止弁の作動
時には流路の開口の圧力がPS に設定され、流路の開口
と低圧プレナム部の圧力とが同一となることにより、ピ
ストン摺動部分の漏洩が生じなくなる。
【0009】
【実施例】図1は本発明に係るサーボピストン機構の第
1実施例を示すもので、図中、符号7はケース圧検出手
段、8は一定圧付加手段、21はサーボピストン機構
(流量調整弁)、22は流路、22a,22bは開口、
23は逆止弁、24はケースプレナム部である。
【0010】前記ケース圧検出手段7及び一定圧付加手
段8は、後述するサーボピストン機構21に適宜付加さ
れるものであり、ケース圧検出手段7は、ケース圧設定
手段6に接続されてケース圧力:PC を検出するものと
され、一定圧付加手段8は、ケース圧検出手段7とサー
ボ流体発生手段2とに介在状態に接続され、ケース圧
力:PC に一定圧を加えた値のサーボ圧に設定したサー
ボ流体を、サーボ圧供給路3Aまたはサーボ圧供給路3
Bに供給するものとされる。
【0011】前記サーボピストン機構21は、図3で説
明した流量調整弁の機能に付加して、ピストン12及び
スリーブ15の内部に、ピストン12の外周部の中間位
置の開口22aとスリーブ15の端部の開口22bとを
接続する流路22が形成され、該流路22の途中に逆止
弁23が配される。なお、ピストン12の外周部におけ
るシール部は省略される。
【0012】該逆止弁23は、流路22の途中に介在し
て、スリーブ15の端部方向への流体移動を許容しその
逆方向の流体移動を妨げるものであり、流路22の内部
圧力が低圧プレナム部の圧力:PS に達した場合に、流
路22の開放が行なわれる。つまり、逆止弁23には、
弁座23aと、該弁座23aを開閉する開閉弁体23b
と、該開閉弁体23bを弁座23aに押し付けて開放時
の作動圧力:PO をケース圧力:PC と関連づけて設定
する圧力設定スプリング23cとが配されており、 PO =PS −PC となるように設定される。
【0013】このような構成を有するサーボピストン機
構21にあっても、サーボ流体発生手段2及びサーボ圧
供給路3A,3Bを経由して、ピストン12の両側にお
ける高圧プレナム部13及び低圧プレナム部14にサー
ボ圧を加えることにより、ピストン12に一体のスリー
ブ15の位置制御、つまり、流量調整が行なわれる。
【0014】ピストン12の外周部にあっては、高圧プ
レナム部13と低圧プレナム部14との差圧が加わり、
R >PS であるため、ケーシング11の内周部とピス
トン12の外周部との間隙を経由して、高圧プレナム部
13の流体が低圧プレナム部14に流れ込もうとする。
この際に、流路22の開口22aの近傍の圧力が、低圧
プレナム部14の圧力:PS と同一である場合には、開
口22aと低圧プレナム部14との間で、流体の移動が
発生しない。
【0015】圧力設定スプリング23cの調整により、
逆止弁23の開放作動圧力:PO を、(PS −PC )に
設定しておいたとすると、高圧プレナム部13から流路
22の開口22aに流体が流入して内部圧力が上昇した
際に、その内部圧力が低圧プレナム部の圧力:PS にな
ると、逆止弁23の背圧がケース圧力:PC となるた
め、 PO +PC =(PS −PC )+PC =PS となり、逆止弁23が開放作動して、流路22の内部流
体がスリーブ15の端部における開口22bからケース
プレナム部24に排出される。このため、流路22の開
口22aの近傍圧力は、低圧プレナム部の圧力:PS
同一の値に保持される。
【0016】逆止弁23が開放作動状態となると、高圧
プレナム部13の流体の一部が、開口22aから流路2
2に流入し、逆止弁23を経由してケースプレナム部2
4に排出される。なお、低圧プレナム部14の流体は、
開口22aによって排出されることはないから、サーボ
圧に影響を及ぼすことがない。
【0017】前述の式について補足説明すると、ケー
シング11の内部の途中でピストン12が停止している
通常状態にあっては、ピストン12における高圧プレナ
ム部13の受圧面積:AR 、ピストン12における低圧
プレナム部14の受圧面積:AS 、スリーブ15の端面
におけるケースプレナム部24の受圧面積:AC 、高圧
プレナム部13の圧力:PR 、低圧プレナム部14の圧
力:PS 、ケースプレナム部24の圧力:PC の間で、 AR =AS −AC ……式 PS ×AS =PR ×AR +PC ×AC ……式 が成立する。式を式に代入すると、 PS ×AS =PR ×(AS −AC )+PC ×AC S ×AS −PC ×AS =PR ×(AS −AC )+PC ×AC −PC ×AS (PS −PC )AS =PR (AS −AC )−PC (AS −AC ) (PS −PC )=(AS −AC )÷AS ×(PR −PC )……式 が誘導される。そして、式において、(AS −AC
÷AS の値は、ピストン12の仕様により予め設定され
るもので、サーボやピストン12の位置によっては変化
しないから、(PS −PC )と(PR −PC )とは単純
な比例関係となる。
【0018】次いで、逆止弁23の開放設定圧:PO
ついて検討する。逆止弁23が閉塞状態となっている場
合、逆止弁23には、圧力差(PR −PC )が加わる。
逆止弁23の開放設定圧:PO が、例えば低圧プレナム
部14の圧力:PS の最大値と一定値のケースプレナム
部24の圧力:PC との差で設定されていると、流路2
2に流れ込んだ流体の圧力が、PS の許容最大値に達し
た際に、つまり、逆止弁23に圧力差(PR −PC )が
加わることによって、弁座23aから開閉弁体23bが
離れて流路22を開放するため、流路22から低圧プレ
ナム部14への流体移動の発生を防止することができ
る。
【0019】一方、ケース圧検出手段7によってケース
圧力:PC を検出するとともに、一定圧付加手段8によ
ってケース圧力:PC に一定圧を加えた値のサーボ圧に
設定した場合には、ケース圧力:PC がほぼ一定である
ことから、これに一定圧を加えた値のサーボ圧もほぼ一
定となる。例えばケース圧力:PC に一定圧を加えた値
のサーボ圧のサーボ流体を、サーボ圧供給路3Aに供給
した場合には、ピストン12が中立状態となっている条
件下では、圧力:PS が、PR ,PC とピストン12の
受圧面積によって一定に設定されて安定状態となる。
【0020】次いで、本発明に係るサーボピストン機構
の第2実施例について、図2に基づいて説明する。図2
例にあっては、ケーシング11の端部に貫通穴11aが
形成され、該貫通穴11aからスリーブ15と一体の移
動ロッド25が外部に突出されて、該移動ロッド25に
反射鏡26を一体に配しておいて、サーボピストン機構
の作動により反射鏡26で反射させられる光線Lの照射
位置を微調整するようにしたものである。この例にあっ
ても、図1例と同様にピストン12の外周面のシール部
を簡略化して、位置制御精度を向上させることができ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明に係るサーボピストン機構によれ
ば、以下のような効果を奏する。 (1) ピストン及びスリーブの内部に、ピストンの外
周部とスリーブの端部との開口を接続する流路を形成す
るとともに、該流路の途中にスリーブの端部方向への流
体移動を許容しその逆方向の流体移動を妨げる逆止弁を
配するものであるから、ピストンの外周部のシール部を
撤去することにより摺動部分がないために、サーボ圧に
対する感度を高めて、サーボピストン機構としての精密
制御性を向上させることができる。 (2) 摺動部分の抵抗を低減した場合にあっても、シ
ール性を確保し構造の単純化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るサーボピストン機構の第1実施例
を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図2】本発明に係るサーボピストン機構の第2実施例
を示す一部の記載を省略正断面図である。
【図3】サーボピストン機構の従来例を示すブロック図
を併記した正断面図である。
【符号の説明】
2 サーボ流体発生手段 3A,3B サーボ圧供給路 4 流体供給系 5 流量消費系 6 ケース圧設定手段 7 ケース圧検出手段 8 一定圧付加手段 11 ケーシング 11a 貫通穴 12 ピストン 13 高圧プレナム部 14 低圧プレナム部 15 スリーブ(弁体) 16 流路 21 サーボピストン機構(流量調整弁) 22 流路 22a,22b 開口 23 逆止弁 23a 弁座 23b 開閉弁体 23c 圧力設定スプリング 24 ケースプレナム部 25 移動ロッド 26 反射鏡 L 光線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストン(12)の両側に加わる流体圧
    によりピストンに一体に接続されたスリーブ(15)の
    位置制御を行なうサーボピストン機構であって、ピスト
    ン及びスリーブの内部に、ピストンの外周部とスリーブ
    の端部との開口(22a,22b)を接続する流路(2
    2)を形成するとともに、該流路の途中にスリーブの端
    部方向への流体移動を許容しその逆方向の流体移動を妨
    げる逆止弁(23)を配することを特徴とするサーボピ
    ストン機構。
  2. 【請求項2】 ピストン(12)の低圧プレナム部(1
    4)の圧力:PS ,スリーブ(15)の端面のケース圧
    力:PC ,ピストンの高圧プレナム部(13)の受圧面
    積:AS ,スリーブの端面の受圧面積:AC ,高圧プレ
    ナム部の圧力:PR との間に、 (PS −PC )=(AS −AC )÷AS ×(PR
    C ) の関係があり、かつ、逆止弁(23)の作動圧力が、
    (PS −PC )に設定されることを特徴とする請求項1
    記載のサーボピストン機構。
  3. 【請求項3】 高圧プレナム部(13)及び低圧プレナ
    ム部(14)に接続されるサーボ流体発生手段(2)
    と、ケース圧力:PC を検出するケース圧検出手段
    (7)と、該ケース圧検出手段とサーボ流体発生手段と
    に接続され高圧プレナム部または低圧プレナム部の圧力
    をケース圧力に一定圧を加えた値に設定する一定圧付加
    手段(8)とを具備することを特徴とする請求項2記載
    のサーボピストン機構。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020034473A (ko) * 2000-11-02 2002-05-09 이구택 동특성이 보다 안정된 서보밸브
KR100486100B1 (ko) * 2002-10-10 2005-04-29 진금수 유로 변환 밸브장치
JP2015194257A (ja) * 2014-03-28 2015-11-05 群馬県 無電源間欠供給装置

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JP2015194257A (ja) * 2014-03-28 2015-11-05 群馬県 無電源間欠供給装置

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