伺服阀专利检索-伺服阀阀门专利检索查询-专利查询网

伺服 阀

阅读：374发布：2020-05-11

专利汇可以提供伺服阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种伺服阀 (10)设置有第一弹性部分(62)，第二弹性部分(64)和连接部分(58)。第一弹性部分(62)在阀体 (12)内部在X方向上延伸并具有朝向X2方向施加在所述可移动元件(16)上的第一弹力。第二弹性部分(64)在阀体(12)内部在X方向上延伸，并具有朝向X1方向施加在可移动元件(16)上的第二弹力。连接部分(58)被连接至阀体(12)内部的第一弹性部分(62)和第二弹性部分(64)，并且在可移动元件(16)的中性位置处与阀体(12)的台阶部分(66)和可移动元件(16)的阀芯(54)抵接。，下面是伺服阀专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种伺服阀(10)，其特征在于，所述伺服阀(10)包括：管状的本体(12)，所述本体(12)包括形成在其中的多个端口(24)；可移动元件(16)，所述可移动元件(16)在所述本体(12)的轴向方向(X)上被布置在所述本体(12)内部；和驱动单元(18)，所述驱动单元(18)在所述轴向方向(X)上被连接至所述本体(12)，并且被构造成使所述可移动元件(16)在所述轴向方向(X)上滑动，由此切换所述端口(24)之间的流动通道的连接；所述伺服阀(10)进一步包括：
第一弹性部分(62)，所述第一弹性部分(62)在所述本体(12)内部在所述轴向方向(X)上延伸，并且具有第一弹力，以在所述轴向方向(X)上朝向所述驱动单元(18)侧按压所述可移动元件(16)；
第二弹性部分(64)，所述第二弹性部分(64)在所述本体(12)内部在所述轴向方向(X)上延伸，并且具有第二弹力，以沿着所述轴向方向(X)在远离所述驱动单元(18)的方向上按压所述可移动元件(16)；和
连接部分(58)，所述连接部分(58)至少被连接至所述本体(12)内部的所述第二弹性部分(64)，其中在所述可移动元件(16)的中性位置，所述连接部分(58)抵接所述本体(12)的面向所述驱动单元(18)的一部分以及所述可移动元件(16)的面向所述驱动单元(18)的一部分，所述驱动单元(18)的驱动在所述中性位置处被停止。
2.如权利要求1所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述第一弹性部分(62)的一端被固定至所述可移动元件(16)的所述驱动单元(18)侧；
所述第二弹性部分(64)的一端被固定至所述本体(12)的所述驱动单元(18)侧；并且所述第一弹性部分(62)的另一端和所述第二弹性部分(64)的另一端被连接到所述连接部分(58)。
3.如权利要求2所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述驱动单元(18)包括管状体(32，84，92)以及可移动部分(36，80，82)，所述管状体(32，84，92)包括磁体，并且在所述轴向方向(X)上被连接到所述本体(12)，所述可移动部分(36，80，82)被设置在所述管状体(32，84，92)内部，并且形成所述可移动元件(16)的一部分，所述可移动部分(36，80，82)包括可移动磁体、可移动线圈或可移动铁芯；并且通过在所述轴向方向(X)上移动所述可移动部分(36，80，82)，包括所述可移动部分(36，80，82)的可移动元件(16)在所述轴向方向(X)上滑动。
4.如权利要求3所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述驱动单元(18)具有第一轭部、线圈(34)和磁体部分，所述第一轭部用作所述管状体(32)，所述第一轭部在所述轴向方向(X)上被连接至所述本体(12)，所述线圈(34)卷绕在所述第一轭部(32)上，所述磁体部分用作所述可移动部分(36)，所述磁体部分被设置在所述第一轭部(32)内部，以便面向所述线圈(34)；并且
由于对所述线圈(34)的激励而被施加在所述磁体部分(36)上的磁吸引力使得所述可移动元件(16)在所述轴向方向(X)上滑动。
5.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于：
在所述第一轭部(32)在所述轴向方向(X)上的一端侧和另一端侧分别设置向所述第一轭部(32)的内侧突出的突出部分(40a，40b)；并且
在所述中性位置处，所述磁体部分(36)被定位在两个突出部分(40a，40b)之间，对所述线圈(34)的激励在所述中性位置处被停止。
6.如权利要求5所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述线圈(34)被设置在所述第一轭部(32)内部的所述两个突出部分(40a，40b)之间；
并且
当所述可移动元件(16)位于所述中性位置时，所述磁体部分(36)和所述线圈(34)在所述轴向方向(X)上被定位在实质上相同的位置。
7.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述第一轭部(32)被连接至所述本体(12)，以在移动范围内覆盖所述磁体部分(36)，通过所述可移动元件(16)的滑动，所述磁体部分(36)在所述轴向方向(X)上在所述移动范围内移动。
8.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述第一轭部(32)包括两个轭部(32a，32b)，所述两个轭部(32a，32b)被布置成使所述线圈(34)在所述轴向方向(X)上介于所述两个轭部之间。
9.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于，所述磁体部分(36)包括：
两个永磁体(36a，36b)，所述两个永磁体(36a，36b)被布置在所述轴向方向(X)上，并且在所述轴向方向(X)上被磁化；和
第二轭部(36c)，所述第二轭部(36c)介于所述两个永磁体(36a，36b)之间。
10.如权利要求9所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述两个永磁体(36a，36b)在彼此不同的方向上被磁化。
11.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于：
套筒(28)被布置在所述本体(12)内部，所述套筒(28)设置有与相应的所述端口(24)连通的开口(26)；
所述可移动元件(16)包括所述磁体部分(36)、阀芯(54)、轴(50)以及环状的第一固定部分(56)，所述阀芯(54)在所述轴向方向(X)上被布置在所述套筒(28)内部，所述轴(50)在所述轴向方向(X)上连接所述磁体部分(36)和所述阀芯(54)，所述第一固定部分(56)在所述磁体部分(36)侧被布置在所述轴(50)上，并且所述第一弹性部分(62)的一端被固定至所述第一固定部分(56)；
环状的第二固定部分(60)被设置在所述本体(12)内部且在所述第一轭部(32)侧上，所述第二固定部分(60)被固定至所述本体(12)和所述第一轭部(32)，其中，所述轴(50)和所述第一固定部分(56)贯穿所述第二固定部分，并且所述第二弹性部分(64)的一端被固定至所述第二固定部分；
所述连接部分(58)是被构造成在所述本体(12)内部抵接所述阀芯(54)和所述本体(12)的位于所述阀芯(54)侧的一部分的环形构件，所述轴(50)贯穿所述连接部分；
所述第一弹性部分(62)在所述本体(12)内部介于所述连接部分(58)和所述第一固定部分(56)之间；并且
所述第二弹性部分(64)在所述本体(12)内部介于所述连接部分(58)和所述第二固定部分(60)之间。
12.如权利要求4所述的伺服阀(10)，其特征在于，进一步包括：
传感器(48)，所述传感器(48)被布置成在所述轴向方向(X)上与所述磁体部分(36)邻近，并且被构造为检测磁通量。
13.如权利要求3所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述驱动单元(18)包括轭部、两个永磁体(86a，86b)、铁芯(88)和线圈(90)，所述轭部用作所述管状体(84)，所述轭部在所述轴向方向(X)上被连接至所述本体(12)，所述两个永磁体(86a，86b)在所述轴向方向(X)上分别被设置在所述轭部(84)的相对端，所述铁芯(88)被设置在所述轭部(84)内部，以便面向所述轭部(84)，所述线圈(90)卷绕在所述铁芯(88)上；
所述可移动部分(80)包括所述铁芯(88)和所述线圈(90)；并且
通过磁吸引力，使所述可移动元件(16)在所述轴向方向(X)上滑动，所述磁吸引力包括在所述两个永磁体(86a，86b)和所述铁芯(88)之间作用的力和由于对所述线圈(90)的激励而被施加在所述可移动部分(80)上的力中的至少一个力。
14.如权利要求3所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述驱动单元(18)包括轭部、永磁体(94)、线圈(96)和铁芯(98)，所述轭部用作所述管状体(92)，所述轭部在所述轴向方向(X)上被连接至所述本体(12)，所述永磁体(94)在所述轴向方向(X)上被设置在所述轭部(92)的中心部分，所述线圈(96)在所述轴向方向(X)上被设置在所述轭部(92)内部，以面向所述永磁体(94)，所述铁芯(98)用作所述可移动部分(82)，所述铁芯(98)在所述轴向方向(X)上被设置在所述轭部(92)内部；并且通过磁吸引力，使所述可移动元件(16)在所述轴向方向(X)上滑动，所述磁吸引力包括在所述轭部(92)的相对端和所述铁芯(98)之间作用的力和由于对所述线圈(96)的激励而被施加在所述铁芯(98)上的力中的至少一个力。
15.如权利要求1所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述第一弹性部分(62)的一端在所述驱动单元(18)对面的一侧被固定至所述可移动元件(16)；
所述第一弹性部分(62)的另一端被固定到端盖(22)，所述端盖(22)被构造为封闭所述本体(12)的位于所述驱动单元(18)对面的一端；
所述第二弹性部分(64)的一端被固定至所述本体(12)的位于所述驱动单元(18)侧的一部分；并且
所述第二弹性部分(64)的另一端被连接至所述连接部分(58)。
16.如权利要求1所述的伺服阀(10)，其特征在于：
所述第一弹性部分(62)和所述第二弹性部分(64)是弹簧构件。
17.如权利要求1所述的伺服阀(10)，其特征在于：
通过使从所述驱动单元(18)施加在所述可移动元件(16)上的力与所述第一弹力或所述第二弹力平衡，来调节使所述可移动元件(16)返回到所述中性位置的恢复力。

说明书全文

伺服阀

技术领域

[0001] 本发明涉及一种伺服阀，其通过基于来自外部的输入信号驱动驱动单元来切换设置在本体中的多个端口之间的流动通道的连接，从而使可移动元件在本体中滑动。

背景技术

[0002] 日本专利No.2859459(以下称为文献1)、日本专利No.4099749(以下称为文献2)、日本特开实用新型公报No.62-089584(以下称为文献3)、日本特开公报No.2006-207796(以下称为文献4)和中国公开专利No.101737525(以下称为文献5)分别公开了一种伺服阀，其用于通过基于来自外部的输入信号驱动驱动单元来切换设置在本体中的多个端口之间的流动通道的连接，从而使设置在本体中的可移动元件在本体的轴向方向上滑动。

[0003] 文献1公开了一种伺服阀，其中阀芯(可移动元件)被可滑动地容纳在被设置在本体中的套筒内。此外，文献2至4分别公开了一种伺服阀，其中通过使用机械弹簧使可移动元件返回到中性位置(当驱动单元的操作停止时可移动元件的位置)。文献5公开了一种伺服阀，其中可移动元件通过使用磁性弹簧而返回到中性位置。顺便提及，当可移动元件返回到中性位置时，该阀被置于闭合中心的所有端口都被闭合、排出中心的输出端口和排出端口保持连通或者压力中心的输出端口和供应端口保持连通的状态。

发明内容

[0004] 然而，在文献1的伺服阀中，在发生诸如电力故障等异常的情况下，由于输入信号不能从外部供给到驱动单元，所以可移动元件的位置不固定。因此，存在根据伺服阀的安装姿势，伺服阀由于其可移动元件的自重而处于阀打开状态的担忧。

[0005] 此外，在文献2和3的伺服阀中，使可移动元件返回到中性位置的机械弹簧的恢复力与从中性位置的偏离量成比例。因此，在中性位置附近，恢复力变小，从而可移动元件被不稳定地定位。结果，可能由于来自外部的振动等而发生阀打开状态。

[0006] 此外，在文献4的伺服阀中，如果机械弹簧等具有游隙或松动，则难以进行用于多个端口的可移动元件的定位控制或开度控制。

[0007] 此外，在文献2至4的伺服阀中，在滑动可移动元件时，需要具有较大推力的马达(驱动单元)克服通过机械弹簧施加在处于中性位置的可移动元件上的初始载荷。此外，在文献2至4的伺服阀中，难以控制可移动元件的定位并且由于弹簧力的变化难以根据可移动元件的位置控制多个端口的开度。

[0008] 此外，在文献5的伺服阀中，使用被附接到可移动元件的永磁体的磁吸引力使可移动元件返回到中性位置。同样在这种情况下，由于用于使可移动元件返回到中性位置的恢复力与从中性位置的偏移量成比例，因此恢复力在中性位置附近变小，从而可移动元件被不稳定地定位。

[0009] 本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够稳定地进行可移动元件的定位控制的伺服阀。

[0010] 根据本发明的一个方面，提供一种伺服阀，包括：管状的本体，其具有形成在其中的多个端口；可移动元件，其在本体的轴向方向上被布置在本体内部；和驱动单元，其在轴向方向上被连接至本体，并且被构造成使可移动元件在轴向方向上滑动，由此切换端口之间的流动通道的连接。

[0011] 该伺服阀进一步设置有第一弹性部分，第二弹性部分和连接部分。

[0012] 第一弹性部分在本体内部在轴向方向上延伸，并且具有第一弹力，以在轴向方向上朝向驱动单元侧按压可移动元件。

[0013] 第二弹性部分在本体内部在轴向方向上延伸，并且具有第二弹力，以沿着轴向方向在远离驱动单元的方向上按压可移动元件。

[0014] 连接部分至少被连接至本体内部的第二弹性部分，并且在驱动单元的驱动被停止的可移动元件的中性位置，抵接本体的面向驱动单元的一部分以及可移动元件的面向驱动单元的一部分。

[0015] 如上所述，第一弹性部分和第二弹性部分具有沿轴向方向在相互不同的方向上施加的弹力(第一弹力和第二弹力)。

[0016] 在这种情况下，在中性位置处，通过第二弹力，连接部分被按压抵靠在面对驱动单元的本体的一部分和面向驱动单元的可移动元件的一部分上。因此，由于连接部分被限制在远离驱动单元的方向上移动，所以第二弹性部分的位置在本体内部被限制在驱动单元侧和驱动单元的相对侧之间。结果，由于第二弹力不施加在可移动元件上，所以可移动元件被定位在可移动元件抵接连接部分的中性位置。

[0017] 接下来，当通过驱动单元的驱动使可移动元件朝向驱动单元滑动时，可移动元件与连接部分一起克服第二弹力在轴向方向上朝向驱动单元滑动。在这种情况下，当驱动单元的驱动中断时，第二弹力用作恢复力，以使得连接部分和可移动元件在轴向方向上返回到中性位置。

[0018] 另一方面，当通过驱动单元的驱动使可移动元件在远离驱动单元的方向上滑动时，可移动元件在连接部分抵接面向驱动单元的本体的一部分的状态下克服第一弹力在轴向方向的远离驱动单元的方向上滑动。在这种情况下，当驱动单元的驱动中断时，第一弹力用作恢复力，以使得可移动元件在轴向方向上返回到中性位置。

[0019] 因此，在本发明中，在可移动元件朝向驱动单元移动的情形和可移动元件远离驱动单元移动的情形中的任何一种情形下，可以稳定地进行可移动元件相对于中性位置的定位控制(即相应的端口的开口控制)。结果，可以实现具有闭合中心，排出中心或压力中心的良好功能的伺服阀。

[0020] 在这种情况下，第一弹性部分的一端可以被固定至可移动元件的驱动单元侧，第二弹性部分的一端可以被固定至本体的驱动单元侧，并且第一弹性部分的另一端和第二弹性部分的另一端可以被连接到连接部分。因此，通过简单的结构，能够改善将可移动元件相对于中性位置进行定位的可控性。

[0021] 这里，驱动单元具有：管状体，其包含磁体，并且在轴向方向上被连接到本体；以及可移动部分，其被设置在管状体内部，并且形成可移动元件的一部分，可移动部分包括可移动磁体、可移动线圈或可移动铁芯。利用这种结构，可移动部分在轴向方向上移动，从而使包括可移动部分的可移动元件可在轴向方向上滑动。因此，无论可移动部分的类型如何，即可移动磁体型，可移动线圈型和可移动铁芯型中的任何一种类型，都可以改善对可移动元件进行定位的可控性。

[0022] 此外，在伺服阀中，通过使从驱动单元施加在可移动元件上的力与第一弹力或第二弹力平衡，可以调节使可移动元件返回到中性位置的恢复力。因此，可以改善可移动元件的定位控制。

[0023] 顺便提及，通过调节恢复力使得恢复力恒定，而不管可移动元件在轴向方向上的位置如何，可以进一步改善可移动元件的定位控制。在这种情况下，如果施加在可移动元件上的力是在可移动部分处产生的磁吸引力，则可以通过平衡磁吸引力与第一弹力或第二弹力来使得恢复力恒定。

[0024] 这里，将描述可移动部分是可移动磁体型的伺服阀的构造。

[0025] 驱动单元具有：第一轭部，其用作管状体，在轴向方向上被连接至本体；线圈，其卷绕在第一轭部上；和磁体部分，其用作可移动部分，被设置在第一轭部内部，以便面向线圈。在这种情况下，通过由于对线圈的激励而施加在磁体部分上的磁吸引力，可移动元件在轴向方向上滑动。

[0026] 即，通过对线圈的激励而在磁体部分周围产生磁通量，并且因此通过磁通量引起的磁吸引力，能够使包含磁体部分的可移动元件在轴向方向上抵抗第一弹性部分或第二弹性部分的弹力滑动。即，驱动单元用作使磁体部分在轴向方向上移动的线性马达。因此，由于可以容易地进行可移动元件的定位控制，所以能够改善伺服阀对从外部向线圈供给的输入信号的响应性。

[0027] 此外，也可以在第一轭部在轴向方向上的一端侧和另一端侧分别设置向第一轭部的内侧突出的突出部分。在这种情况下，在对线圈的激励停止的中性位置处，磁体部分被定位在两个突出部分之间。

[0028] 采用这种结构，由于当线圈被激励时每个突出部分构成磁通量的磁路的一部分，所以随着通过磁体部分在轴向方向上的运动而磁体部分变得越来越接近突出部分，可以增加磁吸引力。此外，磁吸引力被使得与第一弹力或第二弹力平衡以由此调节恢复力，并且因此，能够进一步改善伺服阀的可控性(可移动元件的定位控制和伺服阀的响应性)。

[0029] 在这种情况下，线圈可以被设置在第一轭部内部的两个突出部分之间，并且当可移动元件处于中性位置时，磁体部分和线圈在轴向方向上可以被定位在实质上相同的位置处。因此，可以进一步改善伺服阀的可控性。

[0030] 此外，在伺服阀中，第一轭部可以被连接到本体，以便在移动范围内覆盖磁体部分，通过可移动元件的滑动，磁体部分在轴向方向上在移动范围内移动。因此，可以进一步改善伺服阀的可控性。

[0031] 此外，第一轭部可以由两个轭部构成，以便使线圈在轴向方向上介于两个轭部之间。采用这种结构，可以改善伺服阀的组装性能。

[0032] 优选地，磁体部分应包含两个永磁体和第二轭部，两个永磁体被布置在轴向方向上且在轴向方向上被磁化，第二轭部介于两个永磁体之间。采用这种结构，由于在对线圈激励时，在磁体部分周围产生的磁通量通过第二轭部，所以在磁体部分处在轴向方向上产生由磁吸引力引起的大的推力。因此，可以容易地使可移动元件抵抗第一弹力或第二弹力在轴向方向上滑动。

[0033] 在这种情况下，两个永磁体可以在彼此不同的磁化方向上被磁化。因此，可以容易地使可移动元件在轴向方向上朝向驱动单元或远离驱动单元滑动。

[0034] 此外，上述伺服阀可以具体如下所述构造。即，设置有与相应的端口连通的开口的套筒被布置在本体内部。在该情况下，可移动元件具有：磁体部分；阀芯，其在轴向方向上被布置在套筒内部；轴，其在轴向方向上连接磁体部分和阀芯；以及环状的第一固定部分，其被布置在轴的磁体部分侧，第一弹性部分的一端被固定至第一固定部分。

[0035] 因此，环状的第二固定部分可以被设置在本体内部且在第一轭部侧上，第二固定部分被固定至本体和第一轭部，其中轴和第一固定部分可以贯穿第二固定部分，并且第二弹性部分的一端可以被固定至第二固定部分。此外，连接部分可以是被构造成在本体内部抵接阀芯和本体的位于阀芯侧的一部分的环状构件，轴贯穿连接部分。

[0036] 然后，第一弹性部分可以在本体内部介于连接部分和第一固定部分之间，并且第二弹性部分在本体内部可以介于连接部分和第二固定部分之间。

[0037] 此外，伺服阀可以进一步设置有传感器，传感器被布置成在轴向方向上与磁体部分邻近，并且被构造为检测磁通量。利用这种结构，可以从由传感器检测到的磁通量的变化容易地掌握可移动元件相对于中性位置的位置。因此，可以通过根据可移动元件的位置调节供给至线圈的输入信号来进行适当的伺服控制。

[0038] 此外，在可移动部分为可移动线圈型的情况下，伺服阀可以如下所述构造。也就是说，驱动单元具有：用作管状体的轭部，该轭部在轴向方向上被连接到本体；两个永磁体，其在轴向方向上分别被设置在轭部的相对端；铁芯，其被设置在轭部内部，以面向轭部；以及线圈，其卷绕在铁芯上。在这种情况下，可移动部分包含铁芯和线圈，通过磁吸引力，可移动元件在轴向方向上滑动，磁吸引力包括两个永磁体和铁芯之间作用的力和由于对线圈的激励而施加在可移动部分上的力中的至少一个力。

[0039] 另一方面，在可移动部分是可移动铁芯型的情况下，伺服阀可以如下所述构造。即，驱动单元具有：用作管状体的轭部，该轭部在轴向方向上被连接到本体；永磁体，其在轴向方向上被设置在轭部的中心部分；线圈，其在轴向方向上被设置在轭部内部，以面向永磁体；以及铁芯，其用作可移动部分，在轴向方向上被设置在轭部内部。在这种情况下，通过磁吸引力，可移动元件在轴向方向上滑动，该磁吸引力包含轭部的相对端与铁芯之间作用的力和由于对线圈的激励而施加在铁芯上的力中的至少一个力。

[0040] 在可移动线圈型和可移动铁芯型的任何一种情况下，与可移动磁体型的情况一样，可移动元件可以通过磁吸引力在轴向方向上滑动。因此，能够容易地进行可移动元件的定位控制。结果，可以改善伺服阀的响应性。

[0041] 此外，在伺服阀中，第一弹性部分的一端可以在驱动单元对面的一侧被固定到可移动元件，第一弹性部分的另一端可以被固定至端盖，该端盖被构造成封闭本体的在驱动单元对面的一端，第二弹性部分的一端可以被固定到本体的位于驱动单元侧的一部分，并且第二弹性部分的另一端可以被连接到连接部分。同样在这种情况下，通过简单的结构，可以改善将可移动元件相对于中性位置定位的可控性。

[0042] 顺便提及，第一弹性部分和第二弹性部分可以是弹簧构件。因此，可以降低伺服阀的成本。

[0043] 结合附图，通过下面的描述，本发明的上述和其他目的，特征和优点将变得更加明显，其中通过说明性实例示出了本发明的优选实施例和几个修改例。

附图说明

[0044] 图1是根据本发明的实施例的伺服阀的截面图；

[0045] 图2A至2C是分别示出图1所示的可移动元件的运动的示意图；

[0046] 图3A至3C是分别示出了图1所示的磁体部分的运动的示意图；

[0047] 图4是显示图1所示的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系的图表；

[0048] 图5是显示阀芯的位置与推力之间的关系的图表；

[0049] 图6是显示由图1所示的磁传感器检测出的磁通量密度与可移动元件的位置之间的关系的图表；

[0050] 图7A至7C是分别示出文献3中的伺服阀中的可移动元件的运动的示意图；

[0051] 图8是示出文献3中的伺服阀的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系的图表；

[0052] 图9A至9C是示出文献4中的伺服阀中的可移动元件的运动的示意图；

[0053] 图10A和图10B是分别示出文献4中的伺服阀中的可移动元件的运动的示意图；

[0054] 图11是示出文献4中的伺服阀中的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系的图表；

[0055] 图12是示出文献5中的伺服阀中的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系的图表；

[0056] 图13是将根据本实施例的伺服阀中的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系与文献3至5中的伺服阀中的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系进行比较的图表；

[0057] 图14A至14C是分别示出可移动线圈型的可移动部分的运动的示意图；

[0058] 图15A至15C是分别示出可移动铁心型的可移动部分的运动的示意图；

[0059] 图16是根据修改例的伺服阀的截面图；和

[0060] 图17是示出图16所示的可移动元件的位置与施加在可移动元件上的力之间的关系的图表。

具体实施方式

[0061] 在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的伺服阀的优选实施例。

[0062] 【1.伺服阀10的构造】

[0063] 图1是根据本实施例的伺服阀10的截面图。

[0064] 伺服阀10具备：筒状的阀体12；可移动元件16，其与阀体12的中心轴线14大致同轴地布置在阀体12内；以及驱动单元18，其在沿着中心轴线14的方向(轴向方向)上被连接至阀体12，并且被构造成使可移动元件16在阀体12内在轴向方向上滑动。顺便提及，中心轴线14是沿着包括阀体12的伺服阀10的纵向方向的中心轴线。在以下的说明中，将沿着中心轴线14的方向(轴向方向)称为X方向，其中，将朝向图1中的左侧(朝向伺服阀10的阀体12侧的方向)称为X1方向，而将朝向图1中的右侧(朝向伺服阀10的驱动单元18侧的方向)称为X2方向。

[0065] 阀体12是筒状体，其中，在X方向上贯穿且收容可移动元件16的孔部分20被形成为与中心轴线14基本上同轴。孔部分20是由在阀体12朝向X1方向的一端侧和在阀体12朝向X2方向的另一端侧分别形成的两个大直径部分20a，20b和连接两个大直径部分20a，20b的中心小直径部分20c构成的阶梯状通孔。端盖22被附接至阀体12在X1方向侧的一端，以闭合孔部分20。另一方面，驱动单元18被连接至阀体12在X2方向侧的另一端。

[0066] 阀体12具有形成在其外周表面中的多个端口24，端口24径向地与孔部分20的小直径部分20c连通。在图1中，形成五个端口24。即，伺服阀10是通过使可移动元件16在X方向上滑动，并且从而切换五个端口24之间的流动通道的连接来控制诸如空气等的流体的流动方向的5端口伺服阀。顺便提及，端口24的数量可以根据伺服阀10的规格适当地设定。

[0067] 具有与多个端口24连通的多个开口26的筒状的套筒28被布置在孔部分20的小直径部分20c，与阀体12的内周表面接触。

[0068] 驱动单元18具有连接至阀体12在X2方向侧的另一端的筒状的第一轭部32，缠绕在第一轭部32上的线圈34以及被设置在第一轭部32内部以面对线圈34的磁体部分(可移动部分)36。第一轭部32由磁体构成，并且具有与中心轴线14大致同轴地形成的孔部分38。第一轭部32的孔部分38在X方向上贯穿以与阀体12的孔部分20连通，并且在其中收容磁体部分36。如稍后描述的，磁体部分36构成可移动元件16的一部分。因此，磁体部分36是可移动磁体型的可移动部分。此外，第一轭部32被连接至阀体12，以便覆盖移动范围，其中通过可移动元件16的滑动运动，磁体部分36在该移动范围内在X方向上移动。

[0069] 第一轭部32是具有由连接至阀体12在X2方向侧的另一端的侧轭部32a和连接至侧轭部32a的X2方向侧的外轭部32b构成的分离结构的轭部。侧轭部32a是构成第一轭部32在X1方向侧的一个端部并且具有朝向孔部分38突出的第一突出部分40a的筒状体。外轭部32b是构成第一轭部32在X2方向侧的另一端部且具有朝向孔部分38突出的第二突出部分40b的筒状体。通过将导线卷绕在由电绝缘材料制成的线圈架42上而形成线圈34。线圈34被布置在第一轭部32内的第一突出部分40a与第二突出部分40b之间，以便面向磁体部分36。

[0070] 由非磁体构成的端盖46被附接至第一轭部32(外轭部32b)在X2方向侧的另一端，以闭合孔部分20、38。用于测量磁通量密度的磁传感器48与中心轴线14基本上同轴地被布置在端盖46中。

[0071] 磁体部分36由布置在X1方向侧的环状的第一永磁体36a、布置在X2方向侧的环状的第二永磁体36b以及环状的第二轭部36c组成，该第二轭部36c作为由介于第一永磁体36a和第二永磁体36b之间的磁体制成的中心轭部。第一永磁体36a和第二永磁体36b沿着X方向在彼此不同的方向上被磁化。即，第一永磁体36a被磁化为其X1方向侧为N极，而其X2方向侧为S极。第二永磁体36b被磁化为其X1方向侧为S极，而其X2方向侧为N极。顺便提及，在本实施例中，上述磁化方向是一个示例，并且只要第一永磁体36a和第二永磁体36b沿着X方向在彼此不同的方向上被磁化，磁化方向可以是任何方向。

[0072] 第一永磁体36a、第二轭部36c和第二永磁体36b被连接在非磁性连接轴50上，该非磁性连接轴50与中心轴线14基本上同轴地在X方向上延伸。相应地，磁体部分36与中心轴线14基本同轴地布置在孔部分38中。

[0073] 在从外部向线圈34供给输入信号的激励状态下，可移动元件16通过施加在磁体部分36上的力，即，通过由通过激励线圈34而在磁体部分36周围产生的磁通量引起的磁吸引力在磁体部分36处产生的推力，在孔部分20，38内部在X方向上(朝向X1方向或者X2方向)上滑动。图1示出了当驱动单元18的驱动停止时，即，向线圈34的输入信号的供给(对线圈34的激励)停止时可移动元件16的位置。在以下的描述中，将此时的位置称为可移动元件16的中性位置。

[0074] 此外，在以下的描述中，磁吸引力是由于在磁体部分36周围产生的磁通量而作用于磁体部分36的力的全包式术语。因此，磁引吸力还包括由来自第一永磁体36a和第二永磁体36b的磁通量引起的力，以及由于对线圈34的激励而被施加在磁体部分36上的力。

[0075] 可移动元件16具有连接器轴50、磁体部分36、阀芯54和环状的第一固定部分56，连接器轴50在X方向上与中心轴线14大致同轴地延伸，磁体部分36被连接至连接器轴50的X2方向侧，阀芯54与中心轴线14大致同轴地沿着X方向布置在套筒28中，并且被连接至连接器轴50的X1方向侧，第一固定部分56被布置在连接器轴50的磁体部分36侧。第一固定部分56被固定至磁体部分36和连接器轴50。

[0076] 环状的连接部分58在X方向上被可移动地布置在孔部分20在X2方向侧的大直径部分20b中，连接器轴50贯穿连接部分58。另外，在大直径部分20b中，设置有环状的第二固定部分60，连接器轴50和第一固定部分56贯穿第二固定部分60，并且第二固定部分60被固定至阀体12的内周表面和侧轭部32a在X1方向侧的端部。

[0077] 另外，大直径部分20b设置有第一弹性部分62，第一弹性部分62的一端固定至第一固定部分56且另一端连接至连接部分58。第一弹性部分62是在第一固定部分56和连接部分58之间在X方向上延伸以包围连接轴50的诸如压缩螺旋弹簧等等的弹簧构件，并且具有在X2方向上作用在驱动单元18侧的第一弹力。也就是说，在X方向上处于压缩状态的第一弹性部分62介于第一固定部分56和连接部分58之间，从而产生第一弹力以将包括第一固定部分
56的可移动元件16朝向X2方向按压。

[0078] 此外，大直径部分20b设置有第二弹性部分64，该第二弹性部分64的一端固定到第二固定部分60并且另一端连接到连接部分58。第二弹性部分64是在第二固定部分60和连接部分58之间在X方向上延伸以包围连接器轴50和第一弹性部分62的诸如压缩螺旋弹簧等等的弹簧构件，并且具有朝向远离驱动单元18的X1方向作用的第二弹力。即，在X方向上处于压缩状态的第二弹性部分64介于第二固定部分60与连接部分58之间，从而产生第二弹力以将连接部分58朝向X1方向按压。

[0079] 以这种方式，第一弹性部分62和第二弹性部分64被设置成使得第一弹力作用的方向(X2方向)和第二弹力作用的方向(X1方向)彼此互不同。顺便提及，在本实施例中，第一弹性部分62和第二弹性部分64可以被任意地设置，只要它们具有沿着X方向在相互不同的方向上作用的弹力即可。此外，连接部分58和第一固定部分56用作用于第一弹性部分62的弹簧座(弹簧引导件)。此外，连接部分58和第二固定部分60用作用于第二弹性部分64的弹簧座(弹簧引导件)。

[0080] 如上所述，图1显示当可移动元件16处于中性位置时伺服阀10的状态。在该中性位置，通过第二弹性部分64的第二弹力，连接部分58被保持与阀体12的内周表面上的孔部分20的大直径部分20b和小直径部分20c之间的台阶部分66、套筒28在X2方向侧的端部以及阀芯54在X2方向侧的端部抵接。然而，由于连接部分58抵接台阶部分66并且因此被限制在X1方向上移动，所以第二弹力不会施加在套筒28和阀芯54上。

[0081] 此外，在中性位置，第一弹性部分62的第一弹力作用于第一固定部分56。但是，如果第一弹力和第二弹力被调整为彼此平衡，则施加在可移动元件16上的负载总体上变为零。因此，在以下的描述中，将在中性位置施加在可移动元件16上的力(第一弹力和第二弹力)也称为初始载荷。

[0082] 此外，在中性位置，阀芯54阻断端口24和孔部分20之间的连通(端口24之间的流动通道的连接)。也就是说，图1所示的伺服阀10是具有闭合中心功能的伺服阀。此外，磁体部分36位于两个突出部分40a，40b之间。即，作为磁体部分36在X方向上的中心位置的第二轭部36c的位置与线圈34在X方向上的中心位置是基本上相同的位置。

[0083] 【2.伺服阀10的操作】

[0084] 将参照图2A至图6描述如上构造的伺服阀10的操作。顺便提及，在需要时也参照图1对该操作进行描述。

[0085] 这里，将描述关于可移动元件16从如图2A和图3A所示的中性位置如图2B和图3B所示朝向X2方向滑动的情形和可移动元件16如图2C和图3C所示朝向X1方向滑动的情形。顺便提及，图2A至2C是分别示意性地图解布置在阀体12的孔部分20中的可移动元件16的操作的示意图。图3A至3C是分别示意性地图解构成可移动元件16的磁体部分36的操作的示意图。

[0086] 首先，在图2A和3A所示的中性位置，连接部分58通过第二弹性部分64的第二弹力被按压抵靠阀体12内部的台阶部分66。由此，连接部分58朝向X1方向的运动被限制，并且第二弹性部分64的位置在大直径部分20b中被调节。结果，即使当连接部分58抵接可移动元件16(图1所示的阀芯54)时，第二弹力也不会被施加于可移动元件16。此外，如果第一弹力和第二弹力在中性位置处被调节为彼此平衡，则施加在可移动元件16上的初始载荷总体变为零。

[0087] 另一方面，如图3A中示意性所示，在中性位置，磁体部分36的第二轭部36c和线圈34在X方向上布置在大致相同的位置。因此，相对于该位置，磁体部分36、线圈34和第一轭部
32被基本对称地设置。由此，第一永磁体36a面对第一突出部分40a，并且第二永磁体36b面对第二突出部分40b。

[0088] 结果，如图3A中的黑色箭头所示，由于第一永磁体36a的磁通量，产生从第一永磁体36a到第一突出部分40a的磁吸引力，并且由于第二永磁体36b的磁通量，产生从第二永磁体36b到第二突出部分40b的磁吸引力。

[0089] 但是，如前所述，因为磁体部分36、线圈34和第一轭部32对称设置，所以这些磁吸引力相互平衡，并且包含磁体部分36的可移动元件16不会在X方向上移动。结果，如图2A所示，可移动元件16被定位在连接部分58抵接可移动元件16的X1方向侧(图1所示的阀芯54)的状态。因此，在中性位置，如图1所示，阀芯54能够阻断多个端口24和孔部分20之间的连通(端口24之间的流动通道的连接)。

[0090] 接下来，将描述从外部供给输入信号至线圈34以由此进入激励状态，从而可移动元件16如图2B和图3B所示朝向X2方向滑动的情形。

[0091] 在这种情形下，由于基于输入信号的电流流过线圈34，所以在磁体部分36周围产生磁通量。该磁通量形成穿过第一轭部32、第二轭部36c等的磁路，从而将第一突出部分40a磁化为N极，并且将第二突出部分40b磁化为S极。因此，在第一突出部分40a和第一永磁体36a之间产生排斥力，而在第二突出部分40b和第二永磁体36b之间产生由黑色箭头表示的磁吸引力。结果，由于磁吸引力和排斥力，在磁体部分36(第二轭部36c)上产生由空心箭头表示的朝向X2方向的推力。相应地，如图2B所示，可移动元件16能够与连接部分58一起克服第二弹性部分64朝向X1方向的第二弹力朝向X2方向滑动。

[0092] 另一方面，当在可移动元件16被朝向X2方向移动的情况下对线圈34的激励中断时，由对线圈34激励产生的磁吸引力消失，并且因此推力变成零。结果，第二弹力作为朝向中性位置的恢复力，借此可移动元件16和连接部分58沿着X1方向返回到图2A所示的中性位置。

[0093] 接下来，将描述关于线圈34被激励以使可移动元件16朝向X1方向滑动的情形，如图2C和图3C所示。

[0094] 同样在这种情况下，由于基于输入信号的电流流过线圈34，所以在磁体部分36周围产生磁通量。磁通量形成穿过第一轭部32、第二轭部36c等的磁路，从而将第一突出部分40a磁化为S极，并将第二突出部分40b磁化为N极。因此，在第一突出部分40a与第一永磁体
36a之间产生由黑色箭头表示的磁吸引力，同时在第二突出部分40b与第二永磁体36b之间产生排斥力。结果，由于磁吸引力和排斥力，在磁体部分36(第二轭部36c)上产生由空心箭头表示的朝向X1方向的推力。相应地，如图2C所示，可移动元件16能够克服朝向X2方向的第一弹性部分62的第一弹力朝向X1方向滑动。顺便提及，因为连接部分58抵接台阶部分66，所以可移动元件16单独朝向X1方向滑动。

[0095] 另一方面，当在可移动元件16朝向X1方向移动的情况下中断对线圈34的激励时，由于对线圈34的激励而引起的磁吸引力消失，推力变为零。结果，第一弹力用作朝向中性位置的恢复力，借此可移动元件16沿着X2方向返回图2A所示的中性位置。

[0096] 图4是图解可移动元件16的位置与施加在可移动元件16上的力之间的关系的图表。横轴表示可移动元件16的位置。在这种情况下，图1和图2A中所示的中性位置被设定为零，并且将相对于中性位置(0)的X2方向侧和X1方向侧分别被定义为正方向和负方向。此外，纵轴表示施加在可移动元件16上的力。在这种情况下，将在X2方向上施加在可移动元件16上的力定义为正方向上的力，而将在X1方向上施加的力定义为负方向上的力。

[0097] 在图3B和图3C所示的情况下，由图4中的虚线所指示的磁吸引力被施加在磁体部分36上。这里，在图3B所示的情况下产生使包含磁体部分36的可移动元件16朝向正方向(X2方向)滑动的磁吸引力。另一方面，在图3C所示的情况下产生使可移动元件16朝向负方向(X1方向)滑动的磁吸引力。

[0098] 此外，如图3B所示，当磁体部分36从位于中性位置的磁体部分36的位置朝向X2方向移动时，随着第二永磁体36b越来越接近第二突出部分40b，磁吸引力变得越来越大。另一方面，如图3C所示，当磁体部分36从位于中性位置的磁体部分36的位置朝向X1方向移动时，随着第一永磁体36a越来越接近第一突出部分40a，磁吸引力变得越来越大。

[0099] 因此，如图4所示，随着可移动元件16从中性位置(0)朝向正方向(X2方向)进一步移动，磁吸引力从零向正方向变大。另一方面，随着可移动元件16从中性位置(0)朝向负方向(X1方向)进一步移动，磁吸引力从零向负方向变大。因此，磁吸引力与从中性位置的偏离量成正比地向正方向或负方向线性增大。

[0100] 此外，图2A至图2C所示的第一弹力和第二弹力被施加在可移动元件16上。在图4中，用点划线表示从第一弹性部分62和第二弹性部分64作用于可移动元件16的弹力(弹簧力)。

[0101] 在图2B的情形下，随着可移动元件16朝向正方向(X2方向)滑动，施加在可移动元件16上的第二弹力朝向图2B中由黑色箭头所示的负方向(X1方向)变大。另一方面，在图2C的情况下，随着可移动元件16朝向负方向(X1方向)滑动，施加在可移动元件16上的第一弹力朝向图2中由黑色箭头所示的正方向(X2方向)变大。

[0102] 顺便提及，在图2A所示的中性位置处，第一弹性部分62通过第一弹力朝向X2方向按压可移动元件16的X2方向侧，同时第二弹性部分64通过连接部分58通过第二弹力朝向X1方向按压可移动元件16的X1方向侧。结果，如图4所示，在中性位置(0)，由于朝向正方向的初始载荷(第一弹力)与朝向负方向的初始载荷(第二弹力)平衡，所以可移动元件16被置于无载荷状态，其中总体上没有载荷施加在可移动元件16上。

[0103] 然后，随着可移动元件16从中性位置(0)朝向正方向(X2方向)移动，弹簧力通过第二弹力从初始载荷朝向负方向增加。另一方面，随着可移动元件16从中性位置(0)朝向负方向(X1方向)移动，弹簧力通过朝向正方向的第一弹力从初始载荷朝向正方向增加。即，弹簧力与从中性位置的偏离量成正比地向正方向或负方向增大。

[0104] 因此，在根据本实施例的伺服阀10中，施加在可移动元件16上的恢复力(用于使阀返回到中性位置的力)可以通过平衡磁吸引力与机械弹簧力而被调节。具体地，如图4中的实线所示，优选地，通过使磁吸引力与机械弹簧力平衡，将恢复力设定为固定值，而与可移动元件16的位置无关。因此，可以改善可移动元件16的位置的可控性。

[0105] 图5示出了在磁体部分36上产生的推力与阀芯54(可移动元件16)的位置之间的关系。顺便说一下，横轴表示阀芯54的位置，并且如图4中，将X2方向定义为正方向，而将X1方向定义为负方向。纵轴表示在包含磁体部分36的可移动元件16上产生的推力，并且如图4中，将X2方向定义为正方向，而将X1方向定义为负方向。

[0106] 如上所述，由于存在朝向正方向或负方向的初始载荷，所以需要在滑动可移动元件16时产生超过初始载荷的推力。

[0107] 为此，在根据本实施例的伺服阀10中，如图1和图3A至图3C所示，第一突出部分40a和第二突出部分40b被设置成分别面向第一永磁体36a和第二永磁体36b，并且因此，随着第一永磁体36a越来越接近第一突出部分40a或者随着第二永磁体36b越来越接近第二突出部分40b，磁吸引力越来越大。

[0108] 因此，如图5中的实线所示，能够容易地产生能够使可移动元件16抵抗初始载荷从中性位置朝向X1方向或X2方向移动的推力。顺便提及，图5中所示的推力的特性具有与图4中的点划线所示的弹簧力的特性相对于中性位置(0)对称的特性。此外，在图5中，文献1和文献2中的伺服阀中的推力的特性通过虚线示出，作为比较例。

[0109] 图6是显示由磁传感器48(参照图1)检测出的磁通量密度与可移动元件16的位置之间的关系的图表。顺便提及，图6显示可移动元件16(磁体部分36)从中性位置朝向X1方向滑动的情形作为一个实例。

[0110] 磁传感器48能够检测磁通量密度并向外部输出与检测到的磁通量密度相对应的检测信号，而与线圈34的激励有无无关。在伺服阀10中，在磁体部分36和磁传感器48之间不存在磁体。因此，如果预先测量了由磁传感器48检测到的磁通量密度与可移动元件16(磁体部分36)的位置之间的关系，则当可移动元件16实际上通过对线圈34的激励而相对于中性位置在X方向上滑动时，可以容易地从由磁传感器48检测到的磁通量中掌握可移动元件16的位置，并且因此可以根据该可移动元件16的位置来控制供给至线圈34的输入信号。

[0111] 【3.本实施例与文献3至5的比较】

[0112] 接下来，参照图7A至图13，根据本实施例的伺服阀10的特性将与文献3至5中的伺服阀的特性进行比较。这里，与伺服阀10中相同的部件将用相同的附图标记表示。

[0113] 图7A至图8示出了文献3中的伺服阀的情况。

[0114] 图7A至图7C示意性地显示伺服阀的构造。图7A显示中性位置，图7B显示可移动元件16朝向X2方向移动的情况，图7C显示可移动元件16朝向X1方向移动的情况。

[0115] 在文献3中，可移动元件16在X1方向侧的一端经由弹簧构件70a被连接至阀体12等在X1方向侧的固定表面72a，而可移动元件16在X2方向侧的另一端经由弹簧构件70b被连接至阀体12等在X2方向侧的固定表面72b。在这种情况下，处于压缩状态的两个弹簧构件70a，70b被设置在可移动元件16与固定表面72a，72b之间。因此，当可移动元件16处于图7A所示的中性位置时，两侧的弹簧构件70a，70b在可移动元件16上施加由黑色箭头表示的弹力。由于这些弹力以相互相反的方向被施加，所以施加在可移动元件16上的力被平衡。

[0116] 随着可移动元件16从中性位置朝向X2方向滑动，如图7B所示，在X1方向侧从弹簧构件70a施加在可移动元件16上的力减小，而在X2方向侧从弹簧构件70b施加在可移动元件16上的力增加。此外，当可移动元件16从中性位置朝向X1方向滑动时，如图7C所示，在X1方向侧从弹簧构件70a施加在可移动元件16上的力增加，而在X2方向侧从弹簧构件70b施加在可移动元件16上的力减小。

[0117] 图8是显示从两个弹簧构件70a，70b施加在可移动元件16上的力相对于可移动元件16的位置的变化的图表。在图8中，虚线表示在X1方向侧从弹簧构件70a施加在可移动元件16上的力，点划线表示在X2方向侧从弹簧构件70b施加在可移动元件16上的力，以及实线表示施加在可移动元件16上的合力。如图8所示，施加在可移动元件16上的合力相对于可移动元件16的位置线性地变化，其中在中性位置(0)处没有力施加在可移动元件16上。即，朝向负方向(X1方向)的力随着可移动元件16朝向X2方向滑动而增加，而朝向正方向(X2方向)的力随着可移动元件16朝向X1方向滑动而增加。

[0118] 图9A至图11示出了文献4中的伺服阀的情况。

[0119] 图9A至图9C示意性地显示该伺服阀的构造。图9A显示中性位置，图9B显示可移动元件16朝向X2方向移动的情况，图9C显示可移动元件16朝向X1方向移动的情况。文献4与根据本实施例的伺服阀10(参考图1至图6)的不同之处在于：一个弹簧构件74在X方向上被布置在可移动元件16在X1方向侧的一个端部(阀芯54)和其在X2方向侧的另一端部(磁体部分36)之间，并且弹簧构件74的相对端被分别固定至两个相应的固定部分76a，76b。顺便提及，两个固定部分76a，76b在X方向上可移动。

[0120] 在这种情况下，在图9A所示的中性位置处，用作弹簧座的两个固定部分76a，76b分别通过弹簧构件74的弹力被按压在阀体12等等在X1方向侧的固定表面78a以及其在X2方向侧的固定表面78b。因此，两个固定部分76a，76b在X方向上的运动被抑制。结果，即使当可移动元件16的一个端部和另一个端部抵接两个固定部分76a，76b，也不会在X方向上对可移动元件16施加载荷。

[0121] 然后，当可移动元件16从中性位置朝向X2方向滑动时，如图9B中的黑色箭头所示，朝向负方向(X1方向)施加在可移动元件16上的弹力增加。另一方面，当可移动元件16从中性位置朝向X1方向滑动时，如图9C中的黑色箭头所示，朝向正方向(X2方向)施加在可移动元件16上的弹力增加。

[0122] 由于该原因，在文献4中，由于如图11所示，在中性位置(0)处，朝向正方向和负方向的初始载荷彼此平衡，理想地，施加在可移动元件16上的总载荷变为零。另一方面，随着可移动元件16进一步远离中性位置，施加在可移动元件16上的力朝向正方向或负方向增加。

[0123] 然而，如果可移动元件16的阀芯54具有由尺寸公差等引起的松动或游隙，如图10A和图10B所示，在中性位置处在固定部分76a，76b和固定表面78a，78b之间产生间隙W，或者在固定部分76a，76b与可移动元件16之间产生间隙W。因此，可移动元件16容易在中性位置处在X方向上移位。结果，施加在可移动元件16上的力的实际特性受到间隙W的影响，并且如图11中的实线所示，变成在偏离中性位置的位置产生初始载荷的特性。因此，在文献4中的伺服阀中，不可能精确地控制可移动元件16的位置。

[0124] 图12是显示文献5中的伺服阀中的可移动元件16的位置与施加在可移动元件16上的力之间的关系的图表。

[0125] 在该伺服阀中，永磁体的磁力被用作可移动元件16(阀芯54)的恢复力。因此，如图12所示，施加在可移动元件16上的力具有随着可移动元件16从中性位置移动更远而力朝向正方向或负方向增加的线性特性。因此，由于中性位置周围的磁性弹簧的力变弱，所以可移动元件16容易因来自外部的冲击或振动而发生移位。

[0126] 图13是关于施加在可移动元件16上的力(朝向中性位置的恢复力)、显示图4所示的本实施例的结果(实线)以及图8、图11和图12所示的文献3-5的结果(文献3：点划线，文献4：虚线；文献5：双点划线)的图表。如图13所示，在文献3至5中，当在中性位置附近冲击或振动被外部施加至伺服阀时可移动元件16被移位，或者由于可移动元件16的游隙，可移动元件16不能被精确地控制。

[0127] 相反，在本实施例中，即使当可移动元件16的位置朝向正方向或负方向变化时，施加在可移动元件16上的力也被保持在预定值。因此，相较于文献3至5中的情况，可移动元件16的位置可以被精确地控制。

[0128] 【4.本实施例的修改例】

[0129] 接下来，将描述根据本发明的伺服阀10的修改例。

[0130] 在本实施例中，已经描述了闭式中心伺服阀10，其中如图1所示，端口24之间的流动通道的连接在中性位置处被阻断。本发明不限于上述描述，而可以是排出中心伺服阀，其中输出端口在中性位置处与排出端口连通，或者可以是压力中心伺服阀，其中输出端口在中性位置处与供应端口连通。

[0131] 此外，在本实施例中，已经对如图1所示的具有可移动磁体型的可移动部分(磁体部分36)的伺服阀10进行了描述。根据本发明的伺服阀10不限于上述描述，而可以是图14A至图14C所示的具有可移动线圈型的可移动部分80的伺服阀或者是图15A至15C所示的具有可移动铁芯型的可移动部分82的伺服阀。顺便提及，图14A至图15C示意性地示出了相应的驱动单元18的构造。

[0132] 在图14A至图14C的情况下，伺服阀10(参照图1)的驱动单元18具有筒状的轭部84、两个永磁体86a，86b和可移动部分80，轭部84被连接至阀体12在X2方向侧的端部，永磁体86a，86b被设置在轭部84在X方向上的相应的相对端，从而向内突出，可移动部分80在X方向上被设置在轭部84内部，并且组成可移动元件16的一部分。可移动部分80具有铁芯88和线圈90，铁芯88在轭部84的内部与中心轴线14大致同轴地布置以面向轭部84，线圈90卷绕在铁芯88上。在这种情况下，朝向轭部84突出的突出部分88a形成在铁芯88的中心部分上，并且线圈90通过卷绕在突出部分88a上而被设置在铁芯88上。

[0133] 图14A示出了驱动单元18在中性位置的定位。在这种情况下，希望铁芯88的突出部分88a在X方向上的中心位置与两个永磁体86a，86b之间的中间位置大致一致。此外，希望轭部84被设置成在可移动部分80的移动范围内覆盖可移动部分80。

[0134] 在此，作为一个实例，将描述使包含可移动部分80的可移动元件16(参照图1)朝向X1方向滑动的情况。在如图14A所示两个永磁体86a，86b被磁化的情况下，来自永磁体86a的磁通量形成磁路，该磁路通过轭部84，突出部分88a等等。因此，由于可移动部分80处的磁通量，产生由图14B中的黑色箭头表示的磁吸引力。结果，磁吸引力使得推力由空心箭头所示朝向X1方向被产生，从而可移动元件16克服第一弹性部分62的朝向X2方向的第一弹力朝向X1方向滑动(参见图2C)。

[0135] 此外，如图14C所示，当通过对线圈90激励而在可移动部分80周围产生磁通量时，磁通量形成磁路，该磁路通过包含突出部分88a等的铁芯88，并且因此，突出部分88a被磁化为S极。因此，施加在可移动部分80上的磁吸引力进一步增加，并且朝向X1方向的推力相应地增加。因此，可移动元件16容易朝向X1方向滑动(参照图2C)。

[0136] 另一方面，当在可移动元件16朝向X1方向移动的情况下中断对线圈90的激励时，磁吸引力减小。因此，第一弹力用作朝向中性位置的恢复力，并且因此可移动元件16能够沿着X2方向返回到图2A所示的中性位置。

[0137] 此外，在图15A至图15C的情形下，伺服阀10的驱动单元18具有管状的轭部92、永磁体94、线圈96和铁芯98(可移动铁芯型的可移动部分82)，轭部92被连接至阀体12朝向X2方向的端部(参见图1)，永磁体94被设置在轭部92在X方向上的中心部分上，线圈96在X方向上被设置在轭部92内部，以便面对永磁体94，铁芯98在X方向上被设置在轭部92内部以便贯穿线圈96且构成可移动元件16的一部分。在这种情形下，线圈96与中心轴线14基本上同轴地布置。此外，铁芯98与中心轴线14大致同轴布置，以便贯穿线圈96的中心处的中空部分。

[0138] 图15A示出了驱动单元18在中性位置的定位。在这种情况下，希望永磁体94的中心位置(轭部92的中心位置)，线圈96的位置和铁芯98在X方向上的中心位置基本上彼此一致。

[0139] 这里，作为一个实例，将描述使包含铁芯98的可移动元件16(参照图1)朝向X1方向滑动的情况。如果永磁体94如图15A所示被磁化，则来自永磁体94的磁通量形成磁路，该磁路通过突出部分92a(轭部92)、铁芯98等等。因此，由图15B中的黑色箭头表示的磁通量引起的磁吸引力在铁芯98处产生。结果，磁吸引力使得由空心箭头所示朝向X1方向产生推力，借此可移动元件16克服第一弹性部分62的朝向X2方向的第一弹力朝向X1方向滑动(参见图2C)。

[0140] 此外，如图15C所示，当通过对线圈96激励而在铁芯98周围产生磁通量时，该磁通量形成穿过铁芯98、包括突出部分92a等等的轭部92的磁路，并且因此，突出部分92a，92b和铁芯98的两端均被磁化为N极或S极。因此，施加在铁芯98上的磁吸引力进一步增加，并且因此朝向X1方向的推力增加。结果，可移动元件16容易朝向X1方向滑动(参照图2C)。

[0141] 另一方面，当在可移动元件16朝向X1方向移动的情况下中断对线圈96激励时，磁吸引力减小。因此，第一弹力用作朝向中性位置的恢复力，并且因此能够使可移动元件16沿着X2方向返回到图2A所示的中性位置。

[0142] 此外，可以将根据本实施例的伺服阀10构造成如图16所示的修改例。该修改例与图1中所示的构造的不同之处在于：第一弹性部分62的一端被固定于阀芯54在X1方向侧的端部，而第一弹性部分62的另一端被固定于端盖22，并且第一固定部分56被省掉。因此，第二弹性部分64仅连接到连接部分58。同样在这种情况下，第一弹性部分62朝着X2方向按压包括阀芯54的可移动元件16。因此，该修改例能够进行与图1所示的结构相同的操作。

[0143] 图17是显示图16所示的修改例中的可移动元件16的位置与施加在可移动元件16上的力之间的关系的图表。在这种情况下，第一弹力和第二弹力的合力是弹簧力，并且弹簧力和磁吸引力的合力是恢复力。如之前所提到的，图16所示的修改例进行与图1所示的构造相同的操作。由于这个原因，同样在图17中，恢复力与图4所示的相同。因此，同样在图16所示的修改例中，能够改善可移动元件16的位置的可控性。

[0144] 【5.本实施例的效果】

[0145] 如上所述，在根据本实施例的伺服阀10中，第一弹性部分62和第二弹性部分64具有沿着X方向在彼此不同的方向上施加的弹力(第一弹力和第二弹力)。

[0146] 因此，在可移动元件16的中性位置，连接部分58被按压抵靠面向驱动单元18的阀体12的一部分(即，大直径部分20b中在X1方向侧的台阶部分66)和面向驱动单元18的可移动元件16的一部分(即，大直径部分20b中在X1方向侧的阀芯54)。因此，由于连接部分58被限制朝向X1方向移动，所以第二弹性部分64的位置被限制在阀体12的内部(孔部分20的大直径部分20b)。结果，第二弹力不施加在可移动元件16上，并且因此可移动元件16被定位在中性位置，在中性位置处，可移动元件16抵接连接部分58。

[0147] 接下来，当通过驱动单元18的驱动使得可移动元件16朝向驱动单元18侧(朝向X2方向)滑动时，可移动元件16与连接部分58一起克服第二弹力朝向X2方向滑动。在这种情况下，当驱动单元18的驱动停止时，第二弹力用作恢复力，由此连接部分58和可移动元件16沿着X1方向返回到中性位置。

[0148] 另一方面，当通过驱动单元18的驱动使可移动元件16在远离驱动单元18的方向(朝向X1方向)上滑动时，可移动元件16克服第一弹力朝向X1方向滑动，同时连接部分58抵接台阶部分66。在这种情况下，当驱动单元18的驱动停止时，第一弹力用作恢复力，由此可移动元件16朝向X2方向返回到中性位置。

[0149] 因此，在本实施例中，即使在可移动元件16朝向X2方向移动的情况和可移动元件16朝向X1方向移动的情况中的任一情况下，也能够稳定地进行可移动元件16相对于中性位置的定位控制(多个端口24的开口控制)。结果，可以实现具有闭合中心、排出中心或压力中心的良好功能的伺服阀10。

[0150] 在这种情况下，如同图1所示的构造那样，第一弹性部分62的一端被固定至可移动元件16的驱动单元18侧的第一固定部分56上，第二弹性部分64的一端被固定至阀体12的驱动单元18侧的第二固定部分60，并且第一弹性部分62的另一端和第二弹性部分64的另一端被连接至连接部分58。因此，通过简单的结构，可以改善可移动元件16相对于中性位置的定位的可控性。

[0151] 此外，在伺服阀10中，驱动单元18具有可移动磁体型的可移动部分(图1和图3A至图3C所示的磁体部分36)，可移动线圈型的可移动部分80(参照图14A至图14C)或者可移动铁芯型的可移动部分82(铁芯98)(参照图15A至图15C)。因此，可以容易地使可移动元件16在X方向上滑动。像这样，即使在可移动磁体型，可移动线圈型和可移动铁芯型的任一情况下，都能够改善可移动元件16的定位的可控性。

[0152] 此外，在本实施例中，通过使从驱动单元18施加在可移动元件16上的磁吸引力与第一弹力或第二弹力平衡，可以调节使可移动元件16返回至中性位置的恢复力。因此，可以改善可移动元件16的定位控制。特别是，如果磁吸引力被使得与第一弹力或第二弹力平衡以由此调节恢复力，从而无论可移动元件16在X方向上的位置如何，恢复力都具有固定值，则可以进一步改善可移动元件16的定位控制。

[0153] 这里，如果伺服阀10具有磁体部分36，则通过对线圈34激励而在磁体部分36周围产生磁通量，并且由磁通量引起的磁吸引力被施加在磁体部分36上。结果，能够使包含磁体部分36的可移动元件16抵抗第一弹性部分62或第二弹性部分64在X方向上滑动。即，驱动单元18用作用于使磁体部分36在X方向上移动的线性马达。由此，因为能够容易地控制可移动元件16的定位，因此能够改善伺服阀10对从外部向线圈34供给的输入信号的响应性。

[0154] 此外，由于当线圈34被激励时，第一突出部分40a或第二突出部分40b构成磁通量的磁路的一部分，所以磁体部分36在X方向上移动，并且随着磁体部分36越来越靠近第一突出部分40a或第二突出部分40b，磁吸引力变得越来越大。此外，通过使磁吸引力与第一弹力或第二弹力平衡，如图4和图13所示，无论可移动元件16的位置如何，都能够保持使可移动元件16返回中性位置的恢复力恒定。因此，能够改善伺服阀10的可控性(可移动元件16的定位控制，伺服阀10的响应性)。

[0155] 在这种情况下，如果线圈34被设置在第一突出部分40a与第二突出部分40b之间，并且如果当可移动元件16处于中性位置时磁体部分36在X方向上的位置和线圈34在X方向上的位置被设定为大致相同，则能够进一步改善伺服阀10的可控性。

[0156] 此外，如果第一轭部32被连接至阀体12以便在移动范围内覆盖磁体部分36，则可以进一步改善伺服阀10的可控性，其中在该移动范围内磁体部分36与可移动元件16的滑动一起在X方向上移动。

[0157] 此外，由于第一轭部32通过将侧轭部32a和外轭部32b设置成使线圈34在X方向上介于两者之间而构成，所以能够改善伺服阀10的组装性能。

[0158] 此外，磁体部分36由在X方向上设置且在X方向上被磁化的第一永磁体36a和第二永磁体36b以及介于第一永磁体36a和第二永磁体36b之间的第二轭部36c组成。因此，在对线圈34激励时，在磁体部分36周围产生的磁通量通过第二轭部36c，结果，在磁体部分36处在X方向上产生由磁吸引力引起的大的推力。因此，可以容易地使可移动元件16抵抗第一弹力或第二弹力在X方向上滑动。

[0159] 在这种情况下，当第一永磁体36a和第二永磁体36b在彼此不同的磁化方向上被磁化时，可以容易地使可移动元件16朝向X1方向或X2方向滑动。

[0160] 此外，由于伺服阀10还设置有磁传感器48，该磁传感器48被布置成在X方向上与磁体部分36相邻，并且被构造为检测来自磁体部分36的磁通量，所以可以容易地从通过磁传感器48检测到的磁通量上的变化掌握可移动元件16相对于中性位置的位置。因此，可以通过根据可移动元件16的位置调节被供给至线圈34的输入信号来进行适当的伺服控制。

[0161] 此外，由于具有可移动线圈型的可移动部分80或可移动铁芯型的可移动部分82(铁芯98)的伺服阀10也能够像具有可移动磁体型的上述可移动部分(磁体部分36)的伺服阀10的情形一样通过磁吸引力使可移动元件16在X方向上滑动，所以能够容易地进行可移动元件16的定位控制。同样在这种情况下，也能够改善伺服阀10的响应性。

[0162] 此外，如图16所示的修改例那样，同样在第一弹性部分62的一端被固定至可移动元件16的阀芯54，且其另一端被固定至端盖22，同时类似于图1所示的结构，第二弹性部分64的一端被固定至第二固定部分60，并且其另一端被固定至连接部分58的情形下，也能够以简单的结构来改善将可移动元件16相对于中性位置进行定位的可控性。

[0163] 此外，如果第一弹性部分62和第二弹性部分64是弹簧构件，则可以降低伺服阀10的成本。

[0164] 显然，本发明不限于上述实施例和修改例，并且基于上述描述的内容，当然可以对其进行各种构造。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种电液伺服阀	2020-05-12	332
双重冗余伺服阀	2020-05-12	56
电液伺服阀	2020-05-11	171
伺服控制的水阀	2020-05-12	733
伺服阀放大器	2020-05-12	866
一种电液伺服阀	2020-05-12	785
一种电液伺服阀	2020-05-13	671
伺服控制阀	2020-05-11	486
双重冗余伺服阀	2020-05-13	463
伺服阀	2020-05-11	925

伺服阀

伺服阀

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：