JPH10142U - 偏流ジェットサーボ弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏流ジェットサーボ弁の流体増幅部と電動モ
ータ手段との相対的な基準位置合せを組立時に容易に達
成できるようにする。 【解決手段】 偏流ジェットサーボ弁は、相互に積層固
着されて一体積層構造２０を構成する複数の薄板２２、
２４、２６、２８、３０によって形成される流体増幅部
を備える。流体増幅部は、固定式のエゼクタとエゼクタ
に対向配置される一対のレシーバとを備える。エゼクタ
とレシーバとの間に配置された可動偏流部材が、エゼク
タから放出される噴流を偏向して各レシーバに分配す
る。トルクモータの電機子組体１００は、可動偏流部材
を包囲する隔離管１６に連結される。電機子組体１００
は、隔離管１６の基部１１２に設けた複数の貫通穴に受
容される螺子付締着部材９０、９２を、一体積層構造２
０に設けた螺子穴８２、８４に螺着することにより、一
体積層構造２０に取付けられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、広くはサーボ弁の技術に関し、より詳しくは偏流ジェット式のサー ボ弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電気油圧サーボ弁は、一段形又は二段形の装置である。このような弁の第１段 部分は、摺動スプール、噴流管、フラッパノズル、及び噴流偏向部を備えた多様 な形式を有している。本考案は、米国特許第３，５４２，０５１号に開示される 形式の偏流ジェット式の弁に関するものである。特に本考案は、米国特許第３， ５４２，０５１号に開示されるサーボ弁の第１段部分の改良であり、したがって この米国特許の開示を従来技術の一例として本明細書で取上げ、後述する。

【０００３】 また、流体増幅部を構成する積層構造と、可動偏流手段に連結された電動モー タ手段とを備えた一段形サーボ弁は、例えば米国特許第４，４４２，８５５号に 開示される。この一段形サーボ弁では、トルクモータは、電機子に連結された可 撓性隔離管の基部を介してスペーサに連結され、このスペーサが弁本体に取着さ れる。他方、流体増幅部として３枚の積層要素から形成される増幅器サブアセン ブリは、本体の凹部に収容されて、凹部に螺着される保持環により固定保持され る。

【０００４】 さらに、流体増幅部を構成する積層構造と、可動偏流手段に連結された電動モ ータ手段とを備えた二段形サーボ弁は、例えば米国特許第３，６１２，１０３号 に開示される。この二段形サーボ弁では、トルクモータは、電機子に連結された 可撓性隔離管の取付基部を介して、ねじにより第１段本体に固定される。他方、 ３枚の積層要素からなる増幅器サブアセンブリは、第１段本体の下面側に設けら れた円筒凹部に下方から挿入され、下端の積層要素が円筒凹部壁に圧入固定され る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

このように従来の偏流ジェットサーボ弁では、電動モータ手段と流体増幅部と が互いに直接には連結されないので、各部品の製造誤差等に起因して、作動時の 基準となる相対的な位置合せ、特に、電動モータ手段に連結された可動偏流手段 と、流体増幅部に形成されたエゼクタ及びレシーバとの相対位置合せを、組立時 に達成することが困難になる傾向がある。 したがって本考案の目的は、流体増幅部を構成する積層構造と、可動偏流手段 に連結された電動モータ手段との、相対的な基準位置合せを組立時に容易に達成 できる偏流ジェットサーボ弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本考案は、相互に積層かつ固着 される複数の薄板から形成され、固定式のエゼクタとエゼクタに対向配置される 一対のレシーバとを、流体の噴流がエゼクタから放出されてレシーバに衝突する ように画成する一体積層構造、エゼクタとレシーバとの間に配置され、噴流をレ シーバに対して偏向する可動偏流手段、及び、可動偏流手段に連結され、印加さ れる電気信号に応答して可動偏流手段を移動させる電動モータ手段を具備した偏 流ジェットサーボ弁において、電動モータ手段は、複数の貫通穴が画成される基 部を有した隔離管を備え、隔離管の基部が、貫通穴内に受容されて一体積層構造 に螺着される螺子付締着部材により、一体積層構造に取付けられ、一体積層構造 は、中心薄板と、中心薄板の両面の各々に固着される中間薄板と、中間薄板の各 々の外面に固着される外側薄板とを備え、エゼクタ及び一対のレシーバが、中心 薄板に設けられた貫通開口によって画成されるとともに、管路手段が、一方の中 間薄板に設けられた複数の貫通開口によって画成される、ことを特徴とする偏流 ジェットサーボ弁を提供する。

【０００７】 請求項２に記載の本考案は、請求項１に記載の偏流ジェットサーボ弁において 、ハウジングを備えた第２段部分をさらに具備し、一体積層構造がハウジングに 取付けられる偏流ジェットサーボ弁を提供する。 請求項３に記載の本考案は、請求項２に記載の偏流ジェットサーボ弁において 、一体積層構造に複数の貫通穴が画成され、電動モータ手段及び一体積層構造が 、一体積層構造の貫通穴内に受容されてハウジングに螺着される螺子付締着部材 によりハウジングに取付けられる偏流ジェットサーボ弁を提供する。

【０００８】

【考案の実施の形態】

前述したように、本考案は米国特許第３，５４２，０５１号に開示された偏流 ジェットサーボ弁の改良である。この偏流ジェットサーボ弁では、制御信号に可 動式に応答する偏流部材が、サーボ弁内の流体増幅部に配置されて、流体増幅部 に形成された一対の固定レシーバ通路（本明細書では単にレシーバと称する）に 対して固定エゼクタノズル（本明細書では単にエゼクタと称する）から放出され る流体の自由噴流を偏向する。このような偏流は、各レシーバに制御信号に応答 した異なる流体流出を生じさせる。エゼクタとレシーバとの固定的関係は、端部 材によって両面を被覆された１つの部材に壁面を形成することにより確実に付与 される。端部材の一方は、流体を流す複数の管路を内部に形成している。それら の管路は、エゼクタ及びレシーバに接続される。端部材によって被覆された１つ の部材は、組立体として、サーボ弁本体に設けた凹部に圧入される。それにより 、流体が弁本体と端部材との間を流動する部位に、特別なシール手段を設ける必 要性を排除している。エゼクタの放出口及びレシーバの進入口はいずれも矩形で あり、それにより応答感度の線形性が付与される。レシーバの進入口は、放出口 に対向して中心配置された隆起頂部のみにより、２つに分離される。

【０００９】 図１〜図３に示すように、本考案の実施形態による偏流ジェットサーボ弁は、 トルクモータ１２を有した第１段部分１０を備える。従来周知のように、トルク モータ１２は、可撓性を有した隔離管１６に支持される電機子１４を備える。電 機子１４は、コイル１８に印加される電源（図示せず）からの電気信号に応答し て移動する。適当な永久磁石と調整装置とが、従来周知のように設けられる。

【００１０】 本考案の実施形態による偏流ジェットサーボ弁では、エゼクタ及びレシーバ並 びに接続管路は、接触面にて相互に固着される複数の薄板からなる一体積層構造 ２０によって形成される。それら複数の薄板は、中心薄板２２と、その両面にそ れぞれ配置される中間薄板２４、２６とを含む。各中間薄板２４、２６の外表面 には、端部材として外側薄板２８、３０がそれぞれ配置される。

【００１１】 製造工程の間に、これら複数の薄板２２、２４、２６、２８、３０は、適当に 清掃された後に相互に積層される。次いで、それらは約３．４×１０⁶ Ｐａ（５ ００ｐｓｉ）の圧力を受け、さらに不活性雰囲気の中で１０９３℃（２０００° Ｆ）まで昇温されかつその状態に５〜１０分間維持される。その結果、複数の薄 板２２、２４、２６、２８、３０は相互に拡散固着されて一体積層構造２０を形 成する。一体積層構造２０は、エゼクタ及びレシーバとそれらに適切に接続され る管路とを画定する流体用構成要素を内蔵する。

【００１２】 あるいはまた、複数の薄板をブレーズ溶接により相互固着してもよく、また所 望により、ブレーズ溶接工程又は拡散固着工程の前に銅層でめっき処理すること もできる。拡散固着工程において、銅は単に、薄板の表面に生じ得る些細な欠陥 を埋めるためのものである。このような拡散固着工程は、流体のレシーバ間での 漏洩及び薄板間での漏洩を排除し、それにより圧力限界での流量回復を向上させ る。

【００１３】 積層及び固着に先立ち、内側の中心薄板２２には、周知の流体増幅形状を有し た開口３２（図２）が貫通形成される。一方の中間薄板２６には、管路手段とし て作用する複数の通路３４、３６、３８が貫通開口により形成される。通路３４ は開口４０で終わり、通路３６、３８はそれぞれ開口４２、４４で終わる。一方 の外側薄板３０には開口４６、４８が貫通形成される。組立完了時に開口４６、 ４８は、中間薄板２６に設けた開口４２、４４にそれぞれ整合配置される。それ ら開口４６、４８は第１段部分１０からの放出口を構成し、第１段部分から適当 な使用装置（その一形態を以下で詳述する）への圧力下での流体の流れを供与す る。外側薄板３０にはさらに、中間薄板２６の開口４０に整合配置されるもう１ つの開口（図示せず）が設けられる。この開口は、加圧流体供給源（図示せず） に接続されて、流体増幅開口３２で使用される流体の噴流を供給する。このよう に、一体積層構造２０によって画定される各通路３４、３６、３８は、流体を圧 力下でエゼクタに供給するとともにレシーバからの全ての異なる流体放出を受け る。

【００１４】 中心薄板２２に貫通形成された開口３２は、収束する一対の側壁５０、５１を 有したスロット区画４９を備える。一体の側壁５０、５１は、中間薄板２６の開 口４０を介して供給源から供給された加圧流体を放出するエゼクタ５２を画成す る。貫通開口３２は、さらに他の延長形のスロット区画５３、５４を備える。区 画５３は、収束する一対の側壁５６、５８を画定し、これら側壁５６、５８の末 端にレシーバ６０が形成される。区画５４は、収束する一対の側壁６２、６４を 画定し、これら側壁６２、６４がレシーバ６８を形成する。それらレシーバ６０ 、６８の開口部は、エゼクタ５２に正対して配置された頂点すなわち隆起頂部７ ０によって分離される。したがって、エゼクタ５２から放出された流体は、頂点 ７０に衝突して等分され、両者間に差の無い等流量で各レシーバ６０、６８に進 入する。通路３６、３８を通り、開口４２、４４から流出する流量は、このよう な状況下で等しくなる。

【００１５】 可動式の偏流部材７２は、貫通開口３２に形成されたスロット７４内でエゼク タ５２とレシーバ６０、６８との間に配置され、電機子１４の移動に応答して、 エゼクタ５２及びレシーバ６０、６８を横切る方向へ、図で鎖線７６に沿って移 動する。偏流部材７２を貫通して開口７８が形成される。偏流部材７２が、トル クモータ１２に印加される信号に応答して図２の左方向又は右方向へ移動するに 従い、エゼクタ５２から放出された噴流状の流体は偏向され、異なる加圧流れと なってレシーバ６０、６８に進入し、通路３６、３８を通って開口４６、４８（ 図１）から流出する。

【００１６】 各外側薄板２８、３０はさらに、偏流部材７２を延設配置する貫通穴としての 中心開口８０を備える。中心開口８０は、流体増幅部の戻りとしても作用する。 第１段部分１０が図４及び図５に示すような第２段部分に連結される場合、偏流 部材７２に連結された適当なフィードバックばね８１が、第２段部分に接続され る（図１参照）。

【００１７】 本考案の特徴として、図示実施形態による偏流ジェットサーボ弁では、複数の 薄板２２、２４、２６、２８、３０を相互に積層固着して形成された一体積層構 造２０は、図５に示すように隔離管１６を介して電機子組体１００を取付けかつ 支持する基部として作用する。また図５に示すように、一体積層構造２０は、第 １段部分を第２段部分のハウジングに取着するための構造としても利用される。

【００１８】 前述のように、拡散固着工程の結果、一体積層構造２０は強化されるので、穴 明け及び螺子切りを容易に実施できる。したがって、固着行程の終了後、締着部 材９０、９２、９４、９６をそれぞれに受容する螺子穴８２、８４、８６、８８ が一体積層構造２０に形成される。必要に応じて他の位置に追加の締着部材を使 用して、電機子組体１００を一体積層構造２０に、また所望により一体積層構造 ２０をハウジング９８に、確実に固定することもできるのは明らかである。その 後、腐食を制御するために、適当な熱処理を施して一体積層構造を硬化させるこ とが好ましい。

【００１９】 特に図４を参照すると、サーボ弁の第２段部分１０２は、周知のようにスリー ブ１０４とスプール１０６とを収容するハウジング９８を備える。一体積層構造 ２０の外側薄板３０に設けた開口４６、４８は、通路１０７、１０８を介してス プール１０６の両外側端部に異なる流量の流れを供給し、以て周知のようにスリ ーブ１０４内でスプール１０６を往復動させるための供給口として作用する。フ ィードバックばね８１は、スプール１０６の中央部分１１０に設けた適当なスロ ット開口内に配置される。 隔離管１６は、金属材料の単品からなり、図５に示すように締着手段９０、９ ２を受容するために利用される重い基部１１２を備える。

【００２０】 電機子組体１００を一体積層構造２０が支持する構成を採用することにより、 第１段部分１０の水力的零位（null）とトルクモータ１２の機械的及び磁気的零 位とが正確に連携するように、流体増幅部をトルクモータ１２に組合せることが できる。これは、トルクモータ１２を基部１１２により一体積層構造２０に載置 し、締着部材９０、９２を基部１１２の貫通穴を通して一体積層構造２０の螺子 穴８２、８４に挿入し、手で仮締めすることによって達成される。そこで流体を 流体増幅部に供給し、トルクモータ組体を、締着部材９０、９２とそれらが貫通 する基部１１２の貫通穴とによって許容される公差の範囲内で、水力的、機械的 、及び磁気的零位が達成されるまで移動する。次いで締着部材９０、９２をそれ ぞれの位置で固く締着することにより、トルクモータ１２を一体積層構造２０に 固定する。このようにして第１段部分１０は、優れた零位安定性を有した状態で 第２段部分１０２に取付けることができ、取付後の第１段部分１０の再調整を必 要としない。

【００２１】 さらに図４及び図５に示すように、第１段部分１０を第２段部分１０２のハウ ジング９８に据え付ける際に、第１段部分１０の一体積層構造２０は、一体積層 構造２０の貫通穴８６、８８内に受容される螺子付締着部材９４、９６を、ハウ ジング９８に螺着することにより、ハウジング９８に取付けることができる。そ れにより第１段部分１０は、第２段部分１０２の水力的零位と連携するように、 上記と同様にして調整することができ、その結果、優れた零位安定性を有した第 １段部分及び第２段部分からなるサーボ弁の完成品が得られる。

【００２２】 流体増幅部を通る流れは、弁の組立時にあらゆる特定の適用に対応していかな る所望流量にも設定することができる。エゼクタ５２から流出する流量は次式で 決定される。 Ｑ＝０．２５９７Ｃ_d Ａ（２ΔＰ／ρ）^1/2 ただし、Ｑ…ガロン／分、Ｃ_d …流量係数、Ａ…噴流断面積、ΔＰ…噴流圧力 差（psig）、ρ…流体密度（lbf-sec²/in⁴）。

【００２３】 このように、噴流の面積Ａが拡大されると流量は比例して増加する。また、噴 流の面積はエゼクタ５２のノズル面積によって決まる。エゼクタ５２のノズル面 積は、中心薄板２２（図１）の厚みを増すことによって拡大される。したがって 、薄板２２の厚みを増すことのみによって、所望の自由噴流を形成するためのエ ゼクタの固有の特性を維持しつつ、エゼクタ５２の高さが同量だけ拡大される。 これは、より厚肉の１枚の中心薄板２２を設けることによって達成される。

【００２４】 或いは図３に示すように、複数の薄肉の薄板１１８、１２０、１２２によって 中心薄板２２を構成することもできる。これらの薄板１１８、１２０、１２２は 、各々に貫通開口３２（図２）を備え、適切に整合配置した後に相互に拡散固着 されて、図２に示す流体増幅部を形成する。このようにして、薄肉の薄板を積層 することにより、弁の第１段部分を通る流量の微調整が可能となる。その結果、 高圧での６０％を超える極めて高い流量回復を得ることができる。

【００２５】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によれば、流体増幅部を構成する一体 積層構造に、可動偏流手段に連結された電動モータ手段が螺子付締着部材を介し て直接に固定されるので、流体増幅部に形成されたエゼクタ及びレシーバと電動 モータ手段に連結された可動偏流手段との適正な相対位置合せを、組立時に容易 かつ確実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施形態による偏流ジェットサーボ弁
の第１段部分の断面図である。

【図２】図１の偏流ジェットサーボ弁の一部分を線２−
２に沿って示す部分断面図である。

【図３】変形例による中心薄板を示す図２の線３−３に
沿った部分断面図である。

【図４】本考案の実施形態による偏流ジェットサーボ弁
を備えた２段形サーボ弁の断面図である。

【図５】図４の線５−５に沿った断面図である。

【符号の説明】

１０…第１段部分 １２…トルクモータ １４…電機子 １６…隔離管 ２０…一体積層構造 ２２…中心薄板 ２４、２６…中間薄板 ２８、３０…外側薄板 ３２…流体増幅開口 ３４、３６、３８…通路 ４０、４２、４４、４６、４８…開口 ５２…エゼクタ ６０、６８…レシーバ ７２…偏流部材 １０２…第２段部分

フロントページの続き (72)考案者 マリオ エー．ロドリゲス アメリカ合衆国，カリフォルニア 93030, オクスナード，コールド ストリーム コ ート 2121

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に積層かつ固着される複数の薄板か
   ら形成され、固定式のエゼクタと該エゼクタに対向配置
   される一対のレシーバとを、流体の噴流が該エゼクタか
   ら放出されて該レシーバに衝突するように画成する一体
   積層構造、前記エゼクタと前記レシーバとの間に配置さ
   れ、前記噴流を前記レシーバに対して偏向する可動偏流
   手段、及び、前記可動偏流手段に連結され、印加される
   電気信号に応答して該偏流手段を移動させる電動モータ
   手段を具備した偏流ジェットサーボ弁において、 前記電動モータ手段は、複数の貫通穴が画成される基部
   を有した隔離管を備え、該隔離管の該基部が、該貫通穴
   内に受容されて前記一体積層構造に螺着される螺子付締
   着部材により、該一体積層構造に取付けられ、 前記一体積層構造は、中心薄板と、該中心薄板の両面の
   各々に固着される中間薄板と、該中間薄板の各々の外面
   に固着される外側薄板とを備え、前記エゼクタ及び前記
   一対のレシーバが、該中心薄板に設けられた貫通開口に
   よって画成されるとともに、管路手段が、一方の該中間
   薄板に設けられた複数の貫通開口によって画成される、
   ことを特徴とする偏流ジェットサーボ弁。
2. 【請求項２】 ハウジングを備えた第２段部分をさらに
   具備し、前記一体積層構造が該ハウジングに取付けられ
   る請求項１に記載の偏流ジェットサーボ弁。
3. 【請求項３】 前記一体積層構造に複数の貫通穴が画成
   され、前記電動モータ手段及び前記一体積層構造が、該
   一体積層構造の該貫通穴内に受容されて前記ハウジング
   に螺着される螺子付締着部材により該ハウジングに取付
   けられる請求項２に記載の偏流ジェットサーボ弁。