JPH0926054A - 操作弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造、組立の費用が少なく、実際的にメンテ
ナンス不要で故障少なく、かつ、構造長さが短い操作弁
を提供する。 【構成】 入力軸と、出力軸と、入力軸を取り囲む弁ハ
ウジングと、および、圧力を加えられセンタリングモー
メントを発生させる反力装置とを有する操作弁におい
て、簡単に製造し、センタリングさせることを可能に
し、また、従来の操作弁に比較して弁の長さを短縮する
ことを可能にするため、システム圧力すなわち作動圧力
と、タンク戻り通路のための圧力媒体通路が入力軸２と
弁ハウジング５との間に設けられ、反力装置６が入力軸
２と弁ハウジング５との間に半径方向に作用する力を作
用させることが提案される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力軸と、出力軸と、
入力軸を取り巻く弁ハウジングと、圧力の作用によりセ
ンタリングモーメントを生じさせる反力装置とを有す
る、調整要素に液体圧力を供給する制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】冒頭に述べた種類の操作弁
は特にサーボ操作システムに使用される。操作ロッドに
連結された入力軸は、入力軸を取り巻く弁ハウジングと
流体力学的に協働しており、弁ハウジングはピニオンを
備えた出力軸と連結される。ピニオンは操作のためのラ
ックに作用する。圧力流体がポンプによりシステムを通
り流される。入力軸を弁ハウジングに対して相対回転さ
せると、液体圧力が流体モータに導かれ、流体モータが
ラックを２方向の内いずれか１方向に運動させる。圧力
を加えられる反力装置が、センタリングモーメント（中
心位置に移動させるモーメント）を生じさせるためにシ
ステムに配置される。一般に本目的のために、圧力ばね
が作用する反力ピストンが使用され、該ピストンはさら
に例えば速度に依存して液体圧力を加えられることが可
能であり、それにより、入力軸を弁ハウジングに対して
相対回転させるために克服さるべき回転モーメントが速
度に対応して変化される。この種の既知の反力ピストン
は、入力軸に形成された長手溝内に導かれた球を介して
入力軸に回転不可能に固定されている。さらに、反力ピ
ストンは圧力ばねにより弁ハウジングに向かって予張力
を加えられている。反力ピストンに対向する弁ハウジン
グ前面に、対置された反力ピストン前面と共に弾性的回
転連携を形成する所謂拡張ピストンが配置されている。
この目的のため、拡張ピストンと反力ピストンとの対向
する前面にＶ字形の溝が設けられ、該溝に球が挿入され
る。入力軸に回転モーメントが加えられると、回転モー
メントは反力ピストンと弾性的回転連携を介して弁ハウ
ジングに伝達される。Ｖ字形の溝内に置かれた弾性的回
転連携の球、いわゆる球継手により、回転モーメント
が、反力ピストンに働くばねのばね力に抗して作用する
軸方向の力に変換される。球継手により生じた軸方向力
が、対抗して働くばね力を克服すると、反力ピストンが
弁ハウジングにより軸方向に動かされ、入力軸と弁ハウ
ジングとの間の相対的回転が可能になる。回転モーメン
トの変化が、調整可能な流体圧力を、反力ピストンのば
ねに対置された側に加えることにより、回転モーメント
の変化が可能になる。

【０００３】長手溝を形成するための入力軸の加工を必
要とし、機械的脆弱と大きい製造費用とを意味する、入
力軸と反力ピストンとの間の不満足な結合に加えて、入
力軸に対する反力ピストンの軸方向の運動を許容し、し
かも、入力軸に対する反力ピストンの相対的回転を阻止
する溝／球構造は、実際は、遊び無しには製造不可能で
ある。さらに、多数の種々の部品を機械的に基本調節し
て組み立てる必要があり、これは互いに対して運動する
部品が多く存在するため困難である。さらに、反力ピス
トン上面が入力軸を通して導かれるタンク戻り通路に対
して密封されねばならぬから、密封が困難である。一般
に、システム圧力すなわち作動圧力のための流体媒体通
路は、弁ハウジングと入力軸との間に導かれ、他方、少
なくともタンクへの戻り通路は入力軸を貫流して導かれ
る。液体圧力に依存する反力要素は、外部から特別の通
路を通り加えられる圧力により作用される。

【０００４】例えば、コイルばねにより圧力を加えられ
た反力ピストンがセンタリング（中心位置に戻す作用）
のために使用されたときは、発生した反力ピストンの予
張力は弁前組立ての量に依存する。調整ばね予張力は好
ましくない分散範囲に分散する。さらにコイルばねを使
用するため、ばね力が反力ピストンに対して同心でな
い。従って、入力軸に対する摩擦の形態でヒステリシス
問題を起こすことにもなる弁の交錯が生じる。機械的調
整困難のような上述の欠点、高い部品の費用、困難な液
体密封性に加えて、この種の既知の操作弁の欠点は、本
質的に軸方向に働く追加の反力要素のために、構造の大
きさ、特に構造の長さが減少され得ないことである。

【０００５】

【本発明の目的および目的を達成するための手段】従っ
て、本発明の目的は基本的には、この種の操作弁を、上
述の欠点を有しないように、操作弁がより効率的に製造
組立が可能であり、整備不要で故障が少ないように、ま
た、構造の長さに関して、従来の操作弁よりも小型にな
るように改良することである。

【０００６】本目的を技術的に解決するために、この種
の操作弁が、システム圧力すなわち作動圧力とタンクへ
の戻り通路とのための圧力媒体通路が入力軸と弁ハウジ
ングとの間に形成されており、反力要素が入力軸と弁ハ
ウジングとの間に半径方向に働く力を作用させるように
改良されている。半径方向に作用する反力要素を設ける
ことにより、第１に、回転モーメントを軸方向力に変換
する全体としての構造が不必要になる。さらに、部品は
相対的角度位置および相対的軸方向位置に関し最早同時
に調整される必要がないから、機械的調整が顕著に簡単
化される。半径方向に働く反力装置は入力軸と弁ハウジ
ングとの間に位置させることが出来、従って、操作弁は
従来のものに比し顕著に短く製作することが出来る。さ
らに、密封性が改善される。圧力媒体通路とタンクへの
戻り通路を入力軸と弁ハウジングとの間に配置すること
により、例えば従来の反力要素のような他の部品を密封
するための追加の密封手段が不必要になる。

【０００７】好適な態様で、半径方向力を加える反力要
素が、ばね要素により圧力作用されることが提案され
る。この手段により、操作弁の機械的センタリング作用
が簡単に実行される。ばねが作用する反力要素が入力軸
と弁ハウジングとの間に働く半径方向力を生じさせる。
かくて、例えば、弁ハウジングの内面にカム軌道を簡単
に設けることにより、高い圧力領域と低い圧力領域との
間の分離が達成され、それによりセンタリングが可能に
なる。反力要素は流体圧力を加えられることが好まし
い。この手段により、半径方向に働く力を例えば速度の
ような流体圧力パラメータに依存して調整することが可
能になる。本発明に従って、反力要素は操作圧力により
作動されており、該圧力は特に有利な態様で入力軸内の
軸方向孔を通して導かれている。

【０００８】反力要素が入力軸と弁ハウジングとの間に
配置され、圧力に依存して半径方向に運動可能な少なく
とも１個のピストンを有していることが好ましい。本発
明の他の提案によれば、反力要素が入力軸と弁ハウジン
グとの間に配置された球を有している。これもピストン
と同じく圧力に依存して半径方向に運動可能である。球
は弁ハウジングの側面において６角形リング内に配置さ
れることが好ましい。例えば、３個の球が入力軸の対応
する溝または孔内に配置され、弁ハウジングの側面にお
いて先に提案したような６角形リング内に保持される。
球が圧力を加えられた状態にあると、球が６角形リング
に対し、各球が６角形の隅に位置を占めるようになるま
で回転モーメントを作用させる。入力軸を弁ハウジング
に対し回転させるには、球に作用する圧力を克服する力
を生じさせる回転モーメントが必要となる。好適態様で
は、球は、入力軸の半径方向平面内に互いに１２０°の
角度づつ隔置されて形成された入力軸内に形成された孔
に配置されている。本発明の提案によれば、入力軸と出
力軸とは捻じれ棒を介して互いに連結されている。

【０００９】本発明の操作弁は、非常に簡単なセンタリ
ング方法を有して組み立てられることを特徴としてい
る。半径方向の力を加える反力要素の組立のためには、
反力要素が挿入後圧力下に置かれることだけが必要であ
り、それにより、半径方向力に基づいて生じる弁ハウジ
ングと入力軸との間の中立回転位置が調整され、該中立
位置は純機械的に反力要素の可動部品の最大停止位置に
対応している。かくて、例えば、６角形リングを弁ハウ
ジングに対して調整することにより、操作弁が機械的に
調整される。簡単な反力要素を使用することにより、本
発明の操作弁は非常に廉価、簡単に製造可能である。例
えば、入力軸内の孔に挿入可能にして、弁ハウジングと
結合された６角形リングに沿って動く球が使用される場
合には、前記部品だけが唯一の追加部品である。密封性
は、入力軸と弁ハウジングとの間の案内領域を分割する
ことにより、また、入力軸の軸方向孔を通り操作圧力を
必要に応じて導くことにより、顕著に簡単化される。

【００１０】最も簡単な実施例においては、ばね負荷さ
れた球が入力軸と弁ハウジングとの間に配置され、その
際、例えば、弁ハウジングの内面が６角形リング状に形
成されている。かくて、操作弁のセンタリングが行わ
れ、従来の捻じれ要素は最早不必要になる。他の実施例
においては、球が入力軸の孔内に緩く挿入され、弁ハウ
ジングの側面に６角形リング状の軌道に沿って導かれて
いる。入力軸の内部を通り導かれた操作圧力は次いで圧
力構造において、最初に弁を中立位置に位置させる作用
をする。出力軸と操作ハウジングとの間に漏洩のない結
合を形成するために、両者は流体力学的に平衡した位置
において互いに圧入される。

【００１１】

【実施例】本発明の他の利点、特徴は付図を参照した以
下の説明から明らかになろう。図に示す操作弁１は、図
示していない操作ロッドに連結された入力軸２と、図示
していないピニオンを介してラックに連結された出力軸
３とを有している。入力軸２と出力軸３とは捻じれ棒４
を介して互いに連結されている。出力軸３は、入力軸２
を取り巻く弁ハウジング５に連結されている。弁ハウジ
ング５は、構造的形態に応じて出力軸３と一体化された
部品としても形成され得る。入力軸２と弁ハウジング５
との間に、システム圧力すなわち作動圧力のための圧力
媒体通路とタンクへの戻り通路が導かれている。入力軸
２と弁ハウジング５との間に、半径方向の力を作用させ
る反力装置６が配置されている。図示の実施例において
は、弁ハウジング５の自由端に６角形リング９が配置さ
れ、結合１０において弁ハウジング５に結合されてい
る。入力軸２は、６角形リング９に対向する領域に、球
８が挿入される孔７を形成されている。球８は、６角形
リング９の内部を６角形の軌道に沿って動く。弁ハウジ
ング５と出力軸３との間の圧力媒体密封の結合１２の後
方に孔１３が設けられ、該孔を通り操作圧力が入力軸内
部へ導かれる。この操作圧力は球８の入力軸２の内部に
向いた表面に作用し、球を外方向に押す。圧力により球
は６角形の軌道１１の角部に到達するように負荷され、
それにより弁がセンタリング作用を受ける。操作圧力に
対応して、入力軸２を弁ハウジング５に対して相対回転
させる対応回転モーメントが必要となり、従って、球が
６角形の軌道に沿って運動するためには、球が半径方向
に作用する圧力に抗して入力軸の孔内へと押し込まれね
ばならぬ。従って、圧力依存の回転モーメントが圧力依
存の操作力を必要とすることになる。従って、操作力
を、例えば速度のような種々のパラメータに依存して決
めることが可能になる。球が存在しない６角形リングの
端部は戻り通路を形成するために使用される。

【００１２】図示の操作弁を組み立てる場合には、個々
の部品は互いに軸方向にだけ位置されることが必要であ
る。次いで、システム圧力を加えることにより弁ハウジ
ングが入力軸に対して流体力学的にセンタリングされ
る。次いで、弁ハウジング５が、結合１２において、例
えば圧入によって出力軸３に結合される。次に、操作弁
１が機械的にセンタリングされる。システム圧力に加え
て、さらに他の、球８に予張力を与える、例えば、ばね
のような手段を使用する場合には、事情によっては、捻
じれ棒４が不必要になろう。軸方向に作用する反力要素
を必要としない事実に基づき、部品数が最小に減少する
と共に、構造長さも短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】操作弁の実施例の一部断面概略側面図。

【図２】図１の線II−IIに沿う断面図。

【符号の説明】

１ 操作弁 ２ 入力軸 ３ 出力軸 ４ 捻じれ棒 ５ 弁ハウジング ６ 反力装置 ７ 孔 ８ 球 ９ ６角形リング １０ 結合 １１ ６角形軌道 １２ 結合 １３ 孔

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、出力軸と、入力軸を取り巻く
   弁ハウジングと、圧力の作用によりセンタリングモーメ
   ントを生じさせる反力装置とを有する、調整要素に液体
   圧力を供給する制御弁にして、 システム圧力すなわち作動圧力とタンクへの戻り通路と
   のための圧力媒体通路が入力軸（２）と弁ハウジング
   （５）との間に形成されており、反力装置（６）が入力
   軸（２）と弁ハウジング（５）との間に半径方向に働く
   力を作用させることを特徴とする操作弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の操作弁において、前記
   圧力を加えるための反力装置がばね要素を有することを
   特徴とする操作弁。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の操作弁におい
   て、前記反力装置が液体圧力により作用されることを特
   徴とする操作弁。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の操作弁において、前記
   反力装置が操作圧力により作用されることを特徴とする
   操作弁。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の操作弁において、前記
   操作圧力が、入力軸（２）内に形成された半径方向の孔
   を通り導かれることを特徴とする操作弁。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の操
   作弁において、前記反力装置（６）が、入力軸（２）と
   弁ハウジング（５）との間に置かれたピストンを有する
   ことを特徴とする操作弁。
7. 【請求項７】 請求項１〜５のいずれか１項に記載の操
   作弁において、前記反力装置が（６）が、入力軸（２）
   と弁ハウジング（５）との間に置かれた球を有すること
   を特徴とする操作弁。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載の操
   作弁において、前記反力装置が、弁ハウジングの側面
   に、操作曲面−内面構造を有することを特徴とする操作
   弁。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の操作弁において、前記
   反力装置が弁ハウジングの側面に、６角形−内面構造を
   有することを特徴とする操作弁。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の操作弁において、前
    記６角形リングが弁ハウジング内に圧入されていること
    を特徴とする操作弁。
11. 【請求項１１】 請求項７〜１０のいずれか１項に記載
    の操作弁において、前記反力装置が、１２０°の角度間
    隔を有して入力軸に形成された３個の孔（７）に配置さ
    れた３個の球を有することを特徴とする操作弁。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか１項に記載
    の操作弁において、前記入力軸（２）が捻じれ棒（４）
    を介して出力軸（３）に連結されていることを特徴とす
    る操作弁。
13. 【請求項１３】 請求項１〜１２のいずれか１項に記載
    の操作弁において、前記弁ハウジングが出力軸に圧入さ
    れていることを特徴とする操作弁。