JPS60229663A

JPS60229663A - フオースモーク

Info

Publication number: JPS60229663A
Application number: JP60071848A
Authority: JP
Inventors: フイリイツプ　シー．チン; チヤールズ　テイ．リインズイ
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1985-11-15
Also published as: EP0157632B1; EP0157632A3; DE3578480D1; EP0157632A2; US4563664A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は油圧動力装置に使用されるフォースモータであ
って、永久磁石の界磁の強さをバイアスするために電磁
コイルを用いるフォースモークに係る。

〔従来の技術及び問題点〕

油圧動力装置の制御には長い開発の歴史がある。

初期の制御装置は主として機械的リンク装置であった。

それらの装置は信頼性は高いが重り、嵩ぼりかつや一能
力に限界のある傾向があった。同様に、機械的制御装置
は寸度及び複雑さが大きくなるにつれその生産及び保守
のコストが増大して来た。

機械的制御装置の代りとして、電気的制御装置が特に航
空及び関連分野においてますます一般的となっＣ来た。

電気的制御装置は機械的制御装置より一般により小さく
、より軽くかつより汎用的につくられた。しかしながら
、電気的制御装置は不利益があった。例えば、電気油圧
弁の静止漏洩は比較的大きかった。

従って、か−る装置はより多くのパワーを要し、より多
くの熱を発生し、かつ一般によりコスト高であった。例
えば航空応用のごとき、制御装置の重複を要求される応
用のみが、これらのファクタを複雑な重複管理装置の中
の構成部品と組合せることにより解決することができた
。

よって、先行技術においては、直接に油圧弁を制御した
機構が静止漏洩に関してより効果的でありかつ従って先
行技術において知られた油圧制御装置より有利であろう
と認識されていた。なお、直接駆動弁のかへる使用は、
信頼性を増大しかつ油圧装置の嵩及び重量を減少した。

加え°Ｃ１また直接駆動弁は該制御装置において単に限
られた故障モニタのみを必要としその結果重複管理にお
いて相関的に改良となるであろうと認識されていた。

初期の直接駆動弁はフォースモークを利用し、その中で
電気的コイルを有する磁性組立体がアーマチュアの位置
制御に使用された。続いてこの電磁コイルは数個の小さ
い電磁コイルと一個の永久磁石との組合せにより交替さ
れた。これらの電磁コイルは永久磁石の磁界をバイアス
するために使用されたこのことは磁性組立体に永久磁石
をもたない先行技術の磁性組立体よりより軽くかつより
低い電力要求をもった磁性組立体を提供することを発見
した。

従来は、直接駆動弁は、大いに改良された静止漏洩特性
として１０％から１％の範囲を持つように開発された。

−例はカリフォルニア州、バロ　アトロにおけるＳＡＢ
　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｇｕ
ｉｄａｎｃｅＳｙｓ　ｔｅｍの第４１回会議のため￥備
されたＭ、Ｆ、Ｍａｒｘによる畠命文゛′へｐｐｌｉｃ
ａＬｊｏｎ　ａｎｄ　Ｕｓｅ　ｏｆ　Ｒａｒｅ　Ｅａｒ
ｔｈＭａｇｎｅｔｓ″中にボされている。しかしながら
、先行技術として知られたフォースモークには数個の不
利益が残っていた。例えばあるフォースモークは磁性組
立体の電磁コイルを油圧系の流体から隔離するための何
等の機構も存しなかった。ごの油Ｈ二流体への曝露は磁
性組立体を早期破損し易くした。フォースモークについ
ての他の恒久的問題は静止位置からアーマチュアを動か
し始めるために比較的商い閾値１旨令信号、並びに制御
電流に対するアーマチュア連動におけるヒステリシスに
対する要望を含んでいた。これらの諸問題はフォースモ
ークの特に感度及び安定度の性能特性に悪影響を与えた
。

よって直接駆動弁の使用に通し、かつ該闇値、ヒステリ
シス、先行技術におい°ζ知られたフォースモークのそ
の他の不利益を打破するフォースモークに対する要望が
存在する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば次のフォースモークが提供される。即ち
、ケーシング；該ケーシングの両端に配置された第１及び第２磁極片；該ケーシングの内部で該磁極片の間に配設された磁性組
立体であって、永久磁石及び１１固又は２個以上の電磁
コイルを含む磁性組立体；及び該磁性組立体への入力信
号に応じ°ζ該磁極片間を移動自在のアーマチュ゛７；を有するフォースモークにおいて、該アーマチュアは機械的延長を含み、かつ該フォースモ
ークが、内方端をそなえた少なくとも１個の片持梁式ばねをもっ
たばね組立体を含み、該アーマチュアの該機械的延長が
、該機械的延長と該片持梁式ばねの１つの而とが該片持
梁式ばねの該内方端に近い半径において実質的に線接触
をなすように輪廓を５−えられた表面を有し、該ばね組
立体は該アーマチュアのＸｉ′ＰＳ４′ｉ置からの運動
に抵抗し、該アーマチュアが該Ｘ１位置以外に、あると
き、該ばね組立体の該抵抗力が該コイルへ入力電流がな
いときの該磁性組立体の永久磁石の力より大きいことを
特徴とするフォースモータ。

〔実施例〕

以ト本発明を実施例につき図面を参照しながら詳細に説
明しよう。

図面において、フォースモータ（１０）は直接リンク装
置（１４）を介して弁（１２）の位置を制御する。

弁（１２）は油圧系へ連通ずる適当なボートを具備した
マニホールド（１６）を含む。弁スリーブ（１８）はメ
ータリングオリフィス（１９）を含み、マニボールｌ”
（１６）の内部ボア内に嵌合される。

弁スライド（２０）は該スリーブ（１８）内に摺動自在
に維持される。弁スライド（２０）は複数個のランド（
２４）及び溝（２２）を具備し、メータリングオリフィ
ス（１９）とともに、弁スライド（２０）の位置に従っ
てスリーブポートへの流体流を制御する。

フォースモーク（１０）は自動調心継手（２６）を含む
リンク装！（１４）を介して弁スライド（２０）に連結
される。磁性ビン（２８）が自動調心継手（２６）に隣
接して設けられ流体中の金属粒子を収集する。

フォースモーク（１０）は磁性組立体（３２）の周りに
同心的に配設したケーシング（３０）を含む。

磁性組立体（３２）は永久磁石（３４）及び電磁コイル
（３６）及び（３日）を含む。コイル（３６）及び（３
８）は円周巻−きでありかつ環状フレーム（４ｏ）及び
（４２）の巾に保持される。これらのコイルは、巻数は
、部分的に、永久磁石（３４）の強さにより決定されて
、直列又は並列に接続される。

同様に、フォースモータ（１０）には、ケーシング（３
０）及び磁性組立体（３２）の両端にそれぞれ配置され
た磁極片（４４）及び（４６）を含む。骨組α体（４７
）は磁性組立体（３２）の内部で、磁極片（４４）と（
４６）の間でスリーブとされる。骨組立体（４７）は同
様に磁性中央帯（４７）を含み、この磁性帯（４７ｏ　
）はその両端におい−ζ、軸方向に一致した非磁性外力
帯（４７ｂ　）及び（４７ｃ　）と係合する。アーマチ
ュア（４８）は骨組立体（４７）の内部で両磁極片（４
４）及び（４６）の間に磁性組立体（３２）に隣接して
配置される。アーマチュア（４８）はＭｆ磁極片４４）
及び（４６）の間を移動自在である。

ｌコツト（５０）はアーマチュア（４８）をｆｆ１ｌｌ
して縦方向に伸び、かつアーマチュア（４８）の端面に
リテーナ（５２）及び（５４）により固定される。ロフ
ド（５０）はその一端で直接リンク装置（１４）の自動
調心継手（２６）に連結される。ロフド（５０）の他端
はアーマチュア（４８）から室（５６）中へと伸び、こ
の室はカバー（６０）と環状スペーサ（５日）とにより
限定される。カバー（６０）はケーシング（３０）及び
磁極片（４４）及び（４６）を支持するハウジング（６
１）の一端と係合する。複数個の通路（５１）は、室（
５６）が該通路（５１）を通り、かつリテーナ（５２）
及び（５４）及び直接リンク装置（１４）の周りを通る
流路によって、弁（１２）と流体連通となるように、ア
ーマチュアを縦方向に通って伸びる。

０−リング（６２ａ　）が外方１）　（４７ｂ　）と磁
極片（４４）の間に設けられ、そしてＯ−リング（６２
ｂ　）が外方帯（４７ｃ　）と磁極片（４６）の間に設
けられる。０−リング（６２ａ）と（６２ｂ　）は骨組
立体（４７）と磁極片（４４）及び（４６）の間のシー
ルを形成し、かつ骨組立体（４７）と磁極片（４４）及
び（４６）と協力して磁性組立体（３２）をアーマチュ
ア（４８）を取囲む油圧流体から隔離する。

室（５６）の中で、ロフド（５０）はスペーサ（６４）
及び（６６）に結合され、これらスペーサはロフド（５
０）と協力して、″１−マチュア（４８）の機械的延長
を形成し、これはアーマチュアをばね組立体（６２）に
結合する。ばね組立体（６２）は片持梁式ばね（６Ｂ）
及び（７０）を含み、これらは環状スペ−ザ（７６）に
より平行に離間し−ご維持される。第２図に明ホするご
とく、ばね（６８）及び（７０）　＆Ｊそれぞれ複数個
の三角形状花弁（７２）を具備し、これらは内方端（７
４）の開口を取囲むように配列されている。ばね組立体
（６２）はカバー（６０）の肩（７８）に対して、この
肩（７８）き環状スペーサ（５８）の間の押圧により片
持梁式に固定される。

このように使用されるので、ばね（６８）及び（７０）
は外方周囲の付近で固定されそし７て内方端（７４）の
付近で撓む１片持梁式」となっている。

第３図に明ボするように、ばね（６８）及び（７０）の
対向する曲に隣接するスペーサ（６４）及び（６６）の
面には環状フランジ（８０）及び（８２）の如き環状延
長を具備する。環状フランジ（８０）及び（８２）はば
ね（６８）及び（７０）のそれぞれの対向する向と内方
６１Ａ（７４）に近い所で接触する。環状フランジ（８
０）及び（８２）の接触表面は、環状フランジ（８０）
及び（８２）とばね（ｆｉ８）及び（７０）との間の接
触が略々線接触となるように輪廓をり、えられζいる。

第３図においては、フランジ（８０）及び（８２）の接
触表向の断面図は、これらがそれぞれアールをつけられ
て居て、フランジ（８０）及び（８２）とばね（６８）
及び（７０）の間の接触が略々円形、線接触であるよう
になっていることをホす。

はっきり云えば、この実施例においては、フランジ（８
０）及び（８２）の接触表面は連続した半径の所に位置
している。

第４図、第５図ボのごとく、複数個の球（８４）は、ア
ーマチュアを磁性組立体（３２）及び骨組立体（４７）
の中に同心的に、縦方向に移動自在に支持する。この実
施例においては、アーマチュア（４８）は基底表面（９
０）及び（９１）を有する環状＃（８６）及び（８８）
を具備する。球（８４）は基底表面（９０）及び（９１
）及び骨組立体（４７）と接触して、アーマチュア（４
８）を骨組立体（７７）内で一定の半径方向位置に維持
し、もってアーマチュアが磁性組立体（３２）の縦中心
軸線と実質的に一致するごとくする。

球（８４）はそれぞれリテーナ（９２）及び（９３）に
よっ°ζ環状ｆｉ（８４）及び（８８）の中で円周上に
規則１Ｆしく離間した状態で維持される。リテーナ（９
２）及び（９３）は、それぞれ各法に対応する複数個の
規則正しく離間した孔を具備する。リテーナ（９２）及
び（９３）の半径方向厚さは、リテーナの番孔の中にあ
る球（８４）がリテーナの側から突出しかつ骨組立体（
４７）及びアーマチュア（４８）の基底表面（９０）及
び（９１）と接触するようになっている。リテーナ（９
２）及び（９３）の幅は溝（８６）及び（８８）の幅よ
り狭い。さらに、リテーナ（９２）及び（９３）の幅は
、アーマチュア（４８）のストロークに対して、アーマ
チュア（４Ｂ）が磁極片（４４）及び（４６）の間を動
くとき、リテーナ（９２）及び（９３）が環状溝（８６
）及び（８８）の側壁の間を自由に動き得るように寸度
を与えられる。

第６図は球（８４）用リテーナの別の実施例を示す。こ
の実施例においては、リテーナ（９４）はそれぞれの球
（８４）に対応して細長い孔を具備する。

第５図のリテーナ（９２）とは反対に、リテーナ（９４
）はアーマチュア（４８）に固定されて層りそれに対し
て自由に運動はしない。その代り、細長い孔の長軸は一
般にアーマチュ゛ｊ’（４８）の縦方向連動の方向と一
致し、アーマチュア（４８）が磁極片（４４ン及び（４
６）の間を動くとき、球（８４）はこの細長い孔の中を
往き来する。リテーナ（９４）の幅及び長軸に沿う細長
い孔の寸度は、アーマチュ゛ｒ　（４８）のストローク
に関連して寸度が与えられる。かくして、アーマチュア
（４８）が磁極片（４４）及び（４６）の間を運動する
とき、球（８４）は該細長い孔に沿って自由に運動する
。

この好適なる実施例の作用を説明するに、アーマチー１
ア（４８）は直接リンク装ｆ＋！ｉ’（３４）により弁
スライド（２０）に連結される。かくして、アーマチュ
ア（４８）の運動の結果、弁（１２）を通る流体流を決
定する対応する運動が弁スライド（２ｏ）に生ずる。フ
ォースモータ（１０）は磁性組立体（３２）のアーマチ
ュア（４８）に及ばず磁性力を、ばね組立体（６２）の
ばねの抗力に対してバランスさせることによりアーマチ
ュア（４８）の位置を制御する。

磁性組立体（３２）は永久磁場成分と可変磁場成分をも
った磁場を提供する。骨組立体（４７）の非磁性外方Ｗ
（４７ｂ）及び（４７ｃ　）は中央帯（４７ａ）と協力
して磁場をアーマチュア（４８）の端と磁極片（４４）
及び（４６）を通って導く。磁性組立体（３２）の永久
磁場成分は永久磁石（３４）により発生し、０■変磁場
成分はコイル（３６）及び（３８）により発生する。か
くして、コイル（３６）及び（３８）への電流は磁性組
立体（３２）の磁場をバイアスするように制御される。

ばね組立体（６２）のばね力は、永久磁石（３４）のみ
の永久磁場成分より生ずるアーマチュア（４８）及び磁
極片（４４）及び（４６）間の磁力より大きい。

かくして、磁性組立体（３２）のコイル（３６）及び（
３８）へ入力端子がないときは、ばね組立体（６２）は
アーマチュア（４Ｂ）を第１図示の基準位置に維持する
。しかしながら、入力がコイル（３６）及び（３Ｂ）に
供給されるときは、磁性組立体（３２）の磁場は、アー
マチュア（４８）と磁極片（４４）及び（４６）の間の
力が、基準位置におけるばね組立体（６２）の力を越え
るようにバイアスされる。アーマチュア（４８）は次に
コイル（３６）及び（３８）を流れる電流の大きさ及び
方向により決定される。

磁場バイアスに従って磁極片（４４）又は（４６）の方
へ移動する。

アーマチュア（４８）が基準位置から移動するとき、ば
ね組立体（６２）のばね力はばね（６８）及び（７０）
の機械的変位にほぼ比例して増大し、遂に平衡位置に達
し、そこでアーマチュア（４８）と磁極片（４４）及び
（４６）の間の力が、ばね力とバランスする。かくして
、アーマチュア（４８）の位置は、磁性組立体（３２）
への入力端子によって決定される。

第２図に明示するごとく、ばね組立体（６２）に重複性
を与えるために、片持梁式ばね（６８）及び（７０）は
それぞれ複数個の三角形状花弁（７２）を含む。これら
花弁（７２）は、その特定の数の欠除がばね（６８）及
び（７０）の変位に対しばね組立体（６２）のばね力に
本質的な影響を及ぼさないように、角度的寸度とされて
いる。

ばね（６８）及び（７０）の花弁構造を考慮して、ばね
（６８）及び（７０）が要求される厚さを制限しカッは
ネ＆Ｉ　ｎ体（６２）の感度を増大するために、２枚の
ばねは補完的配列として使用する。アーマチュア（４８
）の運動に応じて、ばね（６８）及び（７０）は、それ
ぞれのスペーサ（６４）又は（６６）に抗して車に一方
向にのみそれぞれ負蒲されるだけである。Ｔｙｊ確に述
べれば、アーマチュア（４８）が基準位置から、弁（１
２）から遠ざかる方向に移動するときは、ばね（７ｏ）
はスペーサ（６６）に対し゛ζ作用してこの運動に対抗
し、モしてばね（６８）は、スペーサ（６４）との接触
から離れる。反対に、）′−マチュア（４８）が基準位
置から弁（１２）の方へ移動するときは、ばね（７ｏ）
はスペーサ（６６）から離れるが、ばね（６８）はスペ
ーサ（６４）に作用してこのアーマナユ゛ｒの運動に対
抗する。

２個のばね（６８）及び（７ｏ）を補完方式で使用する
ことは、これらのばねをスペーサ（６４）及び（６６）
に対して予負萄の状態となし得、もってアーマチュア（
４８）の基準位置を、ロフド（５ｏ）上にスペーサ（６
４）及び（６６）の位置をｍ整することにより積重に定
めることができる。かくして、アーマチュア（４８）と
ばね組立体（６２）の間の機械的延長（結合）は、ばね
組立体（６２）内その他フォースモータ（１ｏ）のあら
ゆる場所における変動をトレランス内に補償する調整を
与える。

本発明に係るフォースモークは低い闇値摩擦及び低い機
械的ヒステリシスを持ち得る。リンク装Ｒ（１４）に近
いアーマチュア（４８）の端部にある流体は、通路（５
１）を通って、アーマチュア（４８）の反対端、室（５
６）及びばね組立体（６２）　と連通ずる。か（してア
ーマチュア（４８）と骨組立体（４７）の間には同等動
的シールを必要としないがら、アーマチュアへのいがな
る動的流体シールによる摩擦の影響も除去することがで
きる。

ｇｉ４３図の断面図に明示するごとく、フォースモーク
における闇値摩擦を更に制限するために、スペーサ（６
４）及び（６６）のフランジ（８ｏ）及び（８２）は連
続的半径の（アールを９けた）輪廓とする。フランジ（
８０）及び（８２）の輪廓は、ばね（６８）及び（７０
）が実質的に線接触をしながらフランジ（８０）及び（
８２）の表面上を転勤することを許す。これはアーマチ
ュア（４８）の移動に際し、スペーサ（６４）及び（６
６）及びばね（６８）及び（７０）の間の摺動に基づく
大きいＩ振力を制限し、その結果アーマチュア（４８）
のよりリニヤな一様な運動となる。仮りにスペーサ（６
４）及び（６６）が非連続的半径断面をもつように輪廓
をつくられたとすれば、それはスペーサ（６４）及び（
６６）とばね（６８）と（７０）の間の摺動をさらに制
限するであろう。しかしながら、か＼る非連続半径をも
ったフランジを生産する費用と困難のために、本実施例
のごとく連続的半径を開ボした。

球（８４）は第１図及び第４図示のごとくリテーナ（９
２）及び（９３）の中か、又は第６図示のリテーナ（９
４）の中に円周上に維持した。か＜シ゛ζ、球（８４）
は、アーマチュア（４８）を骨組立体（４７）の内部に
同心的に、そして磁性組立体（３２）の内部に同心的に
維持する。球（８４）は、管状組立体（４７）及びアー
マチュア（４８）にともに接触して、アーマチュアに対
する自由転がり案内として作用する。かくして、球（８
４）はまたアーマチュア（４８）に働く摩擦の影響を制
限するように作用し、かつ入力端子に対応してフォース
モークのよりリニヤな運動及びより大きい感度をすえる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフォースモータをボず直接駆動弁
の断面図、第２図は第１図の直接駆動弁の２−２線に沿
った断面図であって片持梁式ばねを示ず図、第３図は第
１図の直接駆動弁の拡大部分断面図であって、ばね組立
体の部分をネオ図、第４図は第１図の直接駆動弁の拡大
部分断面図であって、アーマチュアを骨組立体内に支持
する球及びリテーナを示す図、第５図は第１図及び第４
図不の球及びリテーナ組立体のリテーナの斜視図、そし
て第６図は第５図示のリテーナの別の実施例の斜視図で
ある。（１０）はフォースモーク、（１２）　は弁、（１４）
はリンク装置、（１９）はメータリングオリフィス、（
２０）は弁スライド、（２２）は溝、（２４）はランド
、（２６）は自動調心継手、（２８）は磁性ピン、（３
０）はケーシング、（３２）は磁性組η体、（３４）は
永久磁イ１、（３６）　、（３８）は電磁コイル、（４
０）（４２）はフレーム、（４４）　、（４６）は磁極
片、（４７）は骨組立体、（４８）はアーマチュア、（
５０ンはロフド、（５２）　、（５４）はリテーナ、（
５８）はスペーサ、（６０）はカバー、（６１）はハウ
ジング、（６２）はばね組立体、（６４）　、（６６）
はスペーサ、（６Ｂ）　、（７０）はばね、（８０）　
、（８２）はフランジ、（８４）は球、（８６）　、（
８Ｂ）は溝、（９２）　。（９３）　、（９４）はリテーナである。図面の浄書ｒ内容に変更なし）手続７市＋’−）−Ｔ？Ｚ” 昭和６０４＋　５月２４１１特許庁長官　志　賀　学　殿昭和６０年　特　許　願　第　７１８４８号２、発明の
名称フォースモーク３、補止をする考事件との関係　特許出願人４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】１、ケーシング（３０）　；該ケーシングの両端に配置された第１及び第２磁極片（
４４，４６）　；該ケーシング（３０）内において該磁
極片（４４，４６）の間に位置する磁性組σ体（３２）
であって、永久磁石（３４）と１個又は２個以上の電磁
コイル（３６，３８）を含む磁性組立体；及び該磁極片
（４４，４６）の間を該磁性組立体（３２）への入力信
号に応答して運動自在のアーマチュア（４８）　；を有
するフォースモークにおいて、該アーマチュ゛ｒ　（４８）は機械的延長（５０，６４
゜６６）を含み、かつ該フォースモークが、内方端（７
４）をもった少なくとも１個の片持梁式ばね（６８，７
０）をもったばね組立体（６２）を含み、該アーマチュ
ア（４８）の該機械的延長（５０，６４，６６）が、該
機械的延長（６４，６６）と咳片持梁式ばね（６１（、
７０）の１つの面とが該片持梁式ばね（６８，７０）の
内方端（７４）に近い半径において実質的に線接触をな
すように輪廓を与えられた表面を有し、該ばね組立体（
６２）は該アーマチュア（４８）の基準位置からの運動
に抵抗し、該アーマチュア（４８）が該基準位置以外に
、あるとき、該ばね組立体（６２）の該抵抗力が該コイ
ル（３６，３８）へ入力電流がないときの該磁性組立体
（３２）の永久磁イ１の力より大きいことを特徴とする
フォースモーク。２、該ｍ械的延長が該輪廓を与えられた表面を与える環
状フランジ（８０，８２）をもったスペーサ。（６４，６６）を含む特許請求の範囲第１項記載のフォ
ースモータ。３、該環状フランジ（８０，８２）の該輪廓をり、えら
れた表面が一定の曲率半径を有する特許請求の範囲第２
項記載のフォースモーク。