JPS5936156B2 - ヒステリシスコウカオテイスル リユウタイサドウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒステリシス効果を有する流体作動装置に係
り、特に変化する人力信号に応答し、該人力圧力信号が
増大しつつある時には第一の信号レベルにてまた該入力
圧力信号が減少しつつある時には第二の信号レベルにて
互いに際立った出力信号を発生する流体作動装置に係る
。

多くの流体作動システムに於ては、ある修正された圧力
信号が予め定められたレベル以上あるいは以下にあると
きのみ、明瞭に異なった出力信号を与えることが望まし
い。

この種の出力応答性ヲ有するり炊１］のシステムの一つ
は、米国特許第３１０６６２３号に示されている。

この米国特許に於げる装置は、ヒステリシス性を与える
ものではあるが、作動及び構造に於てかなり複雑であり
、多くの弁座な有し、その各々は装置の正しい作動を得
るためには清浄であり且他の構成要素と正確に整夕１ル
でいなげればならない。

従って、本発明の一般的な目的は、かかる従来の装置の
如き複雑さを有せず、ヒスプリシス効果を与える改良さ
れた流体作動装置を提供することである。

本発明はヒステリシスあるいは不感応帯域を呈する流体
作動装置にあり、特に一つの信号レベルに於て増大しつ
つある圧力に応答し又他の一つのこれより低い信号レベ
ルに於て低減しつつある圧力に応答する如き装置にある
。

本発明による装置はボアを有する・・ウジングを含み、
該ボア内には往復動部材あるいはスプールがその両端に
与えられる圧力に応答して前後方向へ摺動するようにな
っている。

前記往復動部材の一端には一つの人力圧力が与えられ、
一方その他端は一つの圧力室内に露出されており、該圧
力室には弁位置によって流体が導入される。

前記弁装置は前記スプールの前記他端に作用する人力圧
力が第一のレベルに達した時前記スプールと係合し、こ
れによって開かれる如きポペット弁であるのが好ましい
。

前記圧力室は該室より圧力流体を制限的にドレンする装
置と接続され、従って弁が閉じている時には前記ポペッ
トを開（に要する入力圧力は前記弁座の断面積によって
定められる。

弁が開いている時には圧力流体が前記室を満たしており
、前記スプールの露出された端部に作用している。

この状態よりもし入力圧力が第二のレベルまで低減され
ると、前記スプールはその最初の位置まで戻る。

前記弁座及び前記スプールの露出端の断面積を互に相対
的に選定することにより、前記スプールが各方向へ移動
される時の人力圧力レベルを異なった値に設定すること
ができる。

従って本発明による装置は異なった圧力レベルの間でヒ
スプリシス性あるいは不感応帯域を呈する。

以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細
に説明する。

第１図は従来の流体フラッパー弁を含む制御システムを
示し、該弁は１４にて全体的に示されている如き中間の
リンク装置等を経て１２にて解図的に示されている如き
人力パラメータに応答して移動するフラッパー１０を有
している。

フラッパー１０はドレン圧力ＰＤなる圧力下にある室（
図示せず）内に配置されている。

オリフィス１６に対するフランパー１０の偏位は変数Ｘ
にて表わされている。

制御された参照圧力ＰＲにある加圧された液圧流体源が
固定されたオリフィス１７を経てフラッパーオリフィス
１６と通じており、更に他の一つの通路を経てスプール
弁ハウジング１８のボアに通じている。

フラッパー偏位Ｘに於げる変化はハウジング１８のボア
内にある往復動部材あるいはスプール２０の左端に於け
る入力圧力信号ＰＭの変化をもたらす。

人力圧力信号ＰＭと偏位Ｘの間の関係は第３図に示され
ており、この場合、偏位Ｘが零の時最大圧力信号ＰＲと
なる。

圧力信号は偏位Ｘが増大するにつれて減少し、漸近的に
ドレン圧力ＰＤへ近付く。

参照の目的で今順方Ｐ１ は偏位Ｘ１に対応し又圧力Ｐ
２ばＸｌより大きい偏位Ｘ２に対応するものとする。

第に第１図に於てスプール２０が図示の位置にあるとす
ると、ライン２２に於ける出力圧力信号ＰＯＵＴがライ
ン３８に於げる高圧源ＰＨＩ よりハウジングボア内
のポートを経て供給され、アクチュエータ７０の如き関
連する装置へ供給される。

人力圧力ＰＭの増大によってスプール２０が図示の如き
止め装置４０によって限られた左方位置より止め装置４
２によって限られた右方位置へ移動すると、ライン３８
に対するボートはランド部３２によって閉じられ、他の
一つの圧力源ＰＬＯに接続されたライン４８のボートが
ライン２２及びアクチュエータ７０のポートを連通され
る。

従ってハウジング１８内にてスプール２０が止め装置４
０によって限られた左方位置と止め装置４２によつ℃限
られた右方位置の間で往復動されると、出力圧力信号Ｐ
。

ＵＴは二つのレベルの間でス−ｒ ツ７”状に変化する
。

スプール２０を第１図にて右方へ偏位させるために入力
信号ＰＭとして必要な圧力レベルＰ１はスプール２０の
他端に於ける押戻し力によって決定される。

この押戻し力は一部分・・ウジング１８のボアの他端に
ある圧力室２３内の圧力によって定まる。

圧力室２３ばそれより圧力流体を選択的にドレンすべく
ドレン圧力ＰＤへ通じるオリフィスライン６０に接続さ
れている。

他の−っの−ｙイン６０ａが止め装置４２を含むボア室
をドレンしており、これによって該ボア室内にランド部
３２ａ及び３４を越えて漏洩する流体により押戻し力が
発生するのを防し・でいる。

ポペットあるいはボール２８、環状弁座３０及びコイル
ばね２６を有するポペット弁あるいはボール弁が圧力室
２３の開口部に配置されており、ボール２８の右側より
ライン２４を経て制御された圧力ＰＲＯ流圧が流入する
ことを制御している。

スプール２０、圧力室２３及びボール弁はスプールの右
端３６がボール２８に係合するよう整列されている。

ボールを着座した位置より離れる方向２４甲し、制御さ
れた圧力ＰＲに於ける流体をライン２４より環状シート
３０を経て室２３内へ導入するためには、入力圧力信号
ＰＭはコイルばね２６による力及び制御された圧力ＰＲ
によって、ボールを有効面積Ａ２を有する弁座３０に対
し押し付けている力との相によるスプールに対する押戻
し力に打ち勝たねばならない。

ボール２８がスプールによって押し開かれた後は、ドレ
ンライン６０に於けるオリフィスは比較的小さいので、
圧力ＰＲのほぼ全圧が室２３内に於けるスプールの端部
にかかる。

かかる室順方が作用するスプールの有効断面積は第１図
に於てＡ１ にて示されている。

従って弁座３０の有効断面積Ａ２と制御された圧力ＰＲ
との積による力とコイルばね２６によって発生されるバ
イヤス力とがスプールを図示の位置より第１図にて右方
の位置へ偏位させて、出力圧力ＰＯＵＴを圧力源ＰＬＯ
の圧力まで低下させるに必要な人力信号ＰＭの圧力レベ
ルを決定する。

一方、面積Ａ１ と制御された圧力ＰＲとの積による力
とコイルばね２６によって与えられるバイヤス力とが、
スプールが第１図に示す位置まで押し戻されて出力圧力
ＰＯＵＴを圧力源ＰＨＩ の圧力まで上昇せしめるに
必要な入力圧力信号ＰＭの圧力レベルを決定する。

か（して、面積Ａ１及びＡ２を相対的に選択することに
より、出力圧力Ｐ。

ＩＪＴが圧力源ＰＨＩとＰＬＯの間で切り換わる人力圧
力信ＱＰＭのレベルが制御される。

９例えば面積Ａ２が面積Ａ１ より大きいと、スプール
２０を右方へ移動させるに要する入力圧力信号の増大時
のレベルはスプールを左方へ移動させる圧力信号の低減
時のレベルより高くなければならない。

左端に於けるスプール２０の有効断面積Ａ３は偏位Ｘが
零の時スプール２０を右方へ移動させるために弁座３０
の面積Ａ２より僅かだけ太き（なければならない。

何故ならば、この時圧力へは面積Ａ２及びＡ３の両側に
作用しているからである。

もしライン２４を経て及ぼされる制御された圧力がオリ
フィス１１の上流側の制御された圧力（これより修正さ
れた圧力ＰＭがフラッパー１０により発生される）に対
し調整可能であるならば、面積Ａ、ｊＡ２及びＡ３を変
えて限界人力圧力レベルをＰＲを越えない任意の所要圧
力に設定することができる。

第２図及び第３図はそれぞれ出力圧力信号及び入力圧力
信号に於ける変化をフラッパー位置Ｘの関数として示す
。

今、スプールが図示の位ｆｉｆ Ｋ アリ、フラッパー
位置はほぼ最大位置にあって減少しつつあると仮定する
と、第３図に於ける入力圧力信号ＰＭはレベルＰ１を経
て増大し、漸近的に最大圧力ＰＲに近付く。

この間に出力圧力信号ＰＯＵＴは第２図に示す如くＰ□
１□ より実線部４４及び点線部５６．５４を経て矢印
にて示す方向にＰＬＯへ向げて変化する。

偏位Ｘ１及び人力圧力レベルＰ１ にて増大する入力圧
力信号ＰＭによって生じた力は、コイルばね２６及び圧
力ＰＲの作用のもとにボール２８によって発生されてい
る保持力に打ち勝つに十分な値となり、かくしてスプー
ル２０は偏位されて出力圧力Ｐ。

ＵＴを変化させる。

次にＸ２を通って偏位Ｘを増大すべくフラッパー１０の
運動が逆転されるときには、人力圧力信９ＰＭはレベル
Ｐ２ を経て減少し、漸次的にドレン圧力ＰＤへ近付く
。

圧力ＰＭがレベルＰ２以下に低トすると、室２３に於け
る圧力はスプール２０を第１図に示す位置まで押し戻す
。

これに対応して出力圧力信号Ｐ。

凹は第２図に於て部分４６より部分５０及び５２に沿っ
て部分４４へ向けてＰＬＯよりＰＨＩまで変化する。

第２図のグラフに於げイ）線はヒステリシス曲線を示し
、従って第１図に示されは本発明の装置を構成するスプ
ール弁及びポペット弁はヒステリシス性を呈することが
解る。

文人方圧力信号ＰＭがレベルＰ１及びＰ２の間でこれら
両レベルを含まない範囲で変動しても、スプールの位置
には何ら影響が及ぼされず、従って本装置はこれらのレ
ベル間にては不感応帯域を示すことが認められよう。

以上に於ては本発明を一つの好ましい実施例について説
明したが、本発明の範囲内にて種々の修正あるいは置換
が可能であることを理解されたい。

例えば、装置の出力は圧力信号として示されているが、
装置はこれに限られるものではなく、その他の電気信号
、機械信号等の出力信号がスプール２０より取り出され
ても良いものである。

又入力圧力信号を発生するためにフラッパー弁が用いら
れたが、その他の修正装置が用いられても良いものであ
る。

従って以上に説明した実施例は単に本発明を説明するた
めのものであり、本発明を限定するためのものではない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成されたスプール弁を該スプ
ール弁の入力端に対する制御された入力圧力信号を与え
るフラッパー弁及びオリフィス組立体と組み合わせて解
図的に示す図である。 第２図は第１図に示すスプール弁のヒステリシス効果を
示すグラフであり、スプール弁よりの出力圧力がオリフ
ィスからのフラッパーの偏位に応じである高圧と低圧の
間で切り変わることを示しており、線上に付された矢印
はフラッパー偏位の増減の効果を示している。 第３図は入力圧力信号をフラッパーの偏位に対して示す
グラフである。 １０〜フランパー、１２〜人カパラメータ、１４〜中間
リンク、１６〜オリフイス、１７〜固定オリフイス、１
８〜スプール弁ハウジング、２０〜スプール、２２〜出
カライン、２３〜圧力室、２４〜ライン、２６〜コイル
ばね、２８〜ボール、３０〜弁座、３２，３２ａ、３４
〜ランド部、３６〜スプールの右端、３８〜ライン、４
０゜４２〜止め装置、４８，６０，６０ａ〜ライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力圧力信号に応答して予め郭定されたヒステリシ
   ス効果を呈する流体作動装置にして、内部にボアと、入
   力圧力信号を前記ボアの一端へ導く通路と、前記ボアの
   他端に配置された圧力室とを有するノ・ウジングと、 前記ボア内に装着されて前後方向に摺動し、前記ボアの
   一端部に於て前記入力圧力信号に曝される一端と、前記
   ボアの他端部に於て前記圧力室内の圧力に曝される第一
   の予め定められた断面積を有する他端とを有する往復動
   部材と、 前記圧力室より圧力流体を制限的にドレンする装置と、 制御された圧力の流体を供給される弁室と、この流体を
   前記圧力室に導入しこの流体に前記往復動部材の前記他
   端を曝すべく前記弁室を前記圧力室に連通せしめる第二
   の予め定められた断面積を有する弁座にて郭定された弁
   ポートと、前記弁座と共働して前記弁座より前記弁室の
   内部へ向けて引き離された時前記弁ポートを開く可動弁
   部材とを含み、該可動弁部材は前記往復動部材の前記他
   端と係合されていて前記往復動部材の前記一端にかかる
   前記入力圧力信号によって生ずる力に応答して生ずる前
   記往復動部材の摺動に応じて開弁位置と閉弁位置の間で
   動（ようになっており、前記弁座の前記第二の予め定め
   られた断面積と前記往復動部材の前記他端の前記第一の
   予々ポめられた断面積とは前記入力圧力信号が第一のレ
   ベルにある時前記往復動部材を第一の方向へ移動させて
   前記弁ポートを開きまた前記入力圧力信号が前記第一の
   レベルとは異なる第二のレベルにある時前記往復動部材
   を前記第一の方向とは反対の第二の方向べ移動させて前
   記弁ポートを閉じるよう互いに異なる値に選定されてい
   る如き弁装置と、前記往復動部材と作動的に結合され、
   該往復動部材の移動に応答して前記入力圧力信号が前記
   第−及び第二のレベルにある時互いに際立って異なった
   圧力信号を出力する出力装置と、 を有することを特徴とする流体作動装置。