可変絞り装置
【課題】可変絞り装置において、外部駆動装置を要せずに、流れの方向あるいは流量等を可変とすることである。
【解決手段】可変絞り装置１０は、筐体２０と、スリーブ４０と、揺動スプール５０とを備え、筐体２０には、第１気体圧ＰAを有する気体が供給または排出される第１接続口２８と、第２気体圧ＰBを有する気体が供給または排出される第２接続口３０とが設けられる。揺動スプール５０の左右両端に第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとが与えられて、その気体圧の差である軸方向差圧によって揺動スプール５０が揺動駆動力を受け、これによって、スリーブ４０との相対位置が変化し、連通状態から遮断状態に気体の流れが変更される。この他に、スリーブ４０に対する相対的振動の変位によって左側復元バネ６０と右側復元バネ６２から揺動駆動力を受けるものとすることもできる。
【解決手段】可変絞り装置１０は、筐体２０と、スリーブ４０と、揺動スプール５０とを備え、筐体２０には、第１気体圧ＰAを有する気体が供給または排出される第１接続口２８と、第２気体圧ＰBを有する気体が供給または排出される第２接続口３０とが設けられる。揺動スプール５０の左右両端に第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとが与えられて、その気体圧の差である軸方向差圧によって揺動スプール５０が揺動駆動力を受け、これによって、スリーブ４０との相対位置が変化し、連通状態から遮断状態に気体の流れが変更される。この他に、スリーブ４０に対する相対的振動の変位によって左側復元バネ６０と右側復元バネ６２から揺動駆動力を受けるものとすることもできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変絞り装置に係り、特にスプール・スリーブ機構を用いて気体の流れの方向または流量を可変とする可変絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの流体装置の間に絞り弁を設けて、２つの流体装置の間の流体圧等の相対的な変動を吸収することが行われる。例えば、特許文献１には、車体傾斜装置として、車体と台車との間に油圧シリンダを設け、油圧シリンダの両端部にそれぞれ導入弁を設けるとともに、油圧シリンダに並列に流通弁を介して絞り弁を設ける構成が述べられている。この絞り弁は流路面積が固定された固定絞り弁である。この構成において導入弁を開き、流通弁を閉じて油圧シリンダを油圧ポンプ等で作動制御することで、制御付振子方式として車体の傾斜を制御できる。また、車体が自然振子状態となったときは、導入弁を閉じて油圧ポンプ等の作動を停止し、流通弁を開くことで絞り弁によって車体の振動を減衰させることができる。ここでは、車体と台車との間の相対的振動によって油圧シリンダの両側の油圧室の油圧が変動することを固定絞り弁で吸収している。
【０００３】
特許文献２では、特許文献１を発展させ、固定絞り弁を流れる作動油の流量を外部から制御可能とし、油圧シリンダへの作動油の供給量と絞り弁への作動油の供給量とを協調制御することが述べられている。ここでは、絞り弁の開口面積は同じであるが、流量を制御することで可変絞り弁の機能を持たせている。
【０００４】
また、特許文献３には、中央ランドとその両側にステムを介して配置される左右ランドとの３つのランド部を有するスプールと、スプールを軸方向に移動可能に支持するスリーブとを含むスプール・スリーブ機構において、スプールの一端に固定され、入力電流に応じてスプールに直進駆動力を与える可動線輪を設け、スリーブには中央ランドに対応する出力ポートと、中央ランドの両側のステムにそれぞれ対応する供給ポートと排出ポートとを設ける構成が述べられている。この構成によれば、可動線輪によって、スプールをスリーブに対し相対的な軸方向移動を行わせ、中央ランドと出力ポートとの相対的開口面積を可変して、出力ポートへの流れを制御することができるので、外部制御による可変絞り装置の一種である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９１８９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４７３３５号公報
【特許文献３】特開２００４−２７０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、絞り弁を用いることで、２つの流体装置の間の流体圧等の相対的な変動を吸収することができる。すなわち、絞り弁をダンパ等に利用できる。このような絞り弁としては、特許文献１，２に述べられているような流路面積が固定の固定絞り弁を用いることができる。固定絞り弁の代表的なものはオリフィスである。固定絞り弁において流量等を変更するには、オリフィスの流路径を変更するか、特許文献２に示されるように、外部の制御装置によって作動流体の流量制御を行う必要がある。特許文献３に示されるスプール・スリーブ機構を可動線輪で駆動する方式によれば、流れの方向、流路面積等を可変できるが、可動線輪等の外部駆動機構が必要である。
【０００７】
このように、従来技術によれば、流れの方向あるいは流量等を可変とする絞り装置は、外部駆動装置等を要し、大掛かりなものとなる。
【０００８】
そこで、本件の発明者は、既に、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とする可変絞り装置を発明し、その発明を本件の出願人は特願２００９−１９５１６１号として出願した。この特願２００９−１９５１６１号における可変絞り装置は、中立状態では第１開口部と第２開口部との間が遮断しており、揺動スプールが受ける揺動駆動力によってこの遮断状態が連通状態となるもので、いわば、中立遮断状態（ノーマルクローズ）の弁装置である。
【０００９】
気体圧制御システム等を構成する上では、中立遮断状態から駆動連通状態になるノーマルクローズの弁装置の他に、中立状態では第１開口部と第２開口部との間が連通しており、駆動力によってこの連通状態が遮断状態とできる弁装置、いわば、中立連通状態（ノーマルオープン）の可変絞り装置があると便利である。特に、上記特願２００９−１９５１６１号のように、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とすることができれば便利である。
【００１０】
本発明の目的は、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とする中立連通状態（ノーマルオープン）の可変絞り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る可変絞り装置は、ステム上に左ランドと右ランドとが配置される揺動スプールと、揺動スプールの各ランドの外周を支持して揺動スプールをステムの軸方向に揺動自在に案内するスリーブと、揺動スプールの左ランド及び右ランドに対し、それぞれステムの軸方向に沿った復元力を与える左側復元バネと右側復元バネと、スリーブに設けられ第１気体圧を有する気体が揺動スプール側に供給されまたは揺動スプール側から排出される第１開口部と、スリーブに設けられ第２気体圧を有する気体が揺動スプール側から排出されまたは揺動スプール側に供給される第２開口部と、を備え、揺動スプールは、左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、または、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動駆動力を受け、揺動スプールがスリーブに対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について、第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定され、少なくともいずれかの揺動駆動力によって揺動スプールがスリーブに対し中立状態から移動するときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更されることで、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量がその相対位置関係の変化量に応じて遮断される方向に線形的にまたは非線形的に変更されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１気体圧を有する気体を左側復元バネが収容される左側バネ室に導いて、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、第２気体圧を有する気体を右側復元バネが収容される右側バネ室に導いて、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路と、を備えることで軸方向差圧によって揺動駆動力を受けることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る可変絞り装置において、左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る可変絞り装置において、中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る可変絞り装置において、揺動スプールは、各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路と、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部と、を有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る可変絞り装置において、中間接続流路は、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左気体室と右気体室とを連通するスプール内連通路であり、中間固定絞り部は、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成により、可変絞り装置は、揺動スプールの両端にそれぞれ左側復元バネと右側復元バネとを有するスプール・スリーブ機構であって、揺動スプールは、左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、または、スリーブに対する揺動スプールの相対的振動の変位差によって揺動駆動力を受け、少なくともいずれかの揺動駆動力によって、左ランドと右ランドに対する第１開口部と第２開口部との間の相対位置関係が可変的に変更される。これによって、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れを、中立のときの連通状態から遮断状態に可変的に絞ることができる。
【００２０】
また、可変絞り装置は、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路とを用いて、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受けるものとできる。
【００２１】
また、可変絞り装置において、左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることができる。
【００２２】
このように、軸方向差圧あるいは相対的振動の変位差によって揺動スプールが軸方向に移動するので、揺動スプールの駆動のための外部駆動装置を特別に要することなく、流れの方向あるいは流量等を可変として、中立のときの連通状態から遮断状態にすることができる。
【００２３】
また、可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定される。このようにすることで、連通状態から遮断状態に移る条件をオフセット量によって加減することが可能になる。
【００２４】
また、可変絞り装置において、第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部とを備える。これによって、揺動駆動力の急変を抑制し、揺動駆動力の変化を滑らかなものとすることができる。
【００２５】
また、可変絞り装置において、中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備える。スリーブに対する相対的振動の変位差によって左側バネ室と右側バネ室との間の気体圧差が生じるが、その気体圧差の脈動を中間固定絞り部によって抑制するので、振動抑制を滑らかなものとすることができる。
【００２６】
また、可変絞り装置において、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通するスプール内連通路によって左気体室と右気体室とが連通され、その、スプール内連通路にスプール内固定絞り部が設けられる。これによって、左気体室と右気体室との間の気体圧の脈動に対し、ダンピング効果をもたせることができる。また、揺動スプールの内部を用いる構成とできるので、装置を小型化することができる。
【００２７】
また、可変絞り装置において、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動スプールが揺動駆動力を受ける構成のときは、中間接続流路を、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路とし、中間固定絞り部は、スプール内連通路にスプール内固定絞り部が設けられる。このように揺動スプールの内部を用いる構成とできるので、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実施の形態において、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受ける場合に適した構成の可変絞り装置を示す図である。
【図２】図１の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図３】図２とともに、図１の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの作用を説明する図である。
【図５】図４とともに、可変絞りの作用を説明する図である。
【図６】図１の構成において、固定絞り装置を付加した構成を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、揺動スプールがスリーブに対する相対的振動の変位によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受ける場合に適した構成の可変絞り装置を示す図である。
【図８】図７の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図９】図８とともに、図７の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの連通・遮断の様子を説明する図である。
【図１１】図１０において揺動スプールの位置と連通・遮断の関係を説明する図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの連通・遮断の変形例を説明する図である。
【図１３】図１２において揺動スプールの位置と連通・遮断の関係を説明する図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、左右気体室の間を連通する連通路を揺動スプールの内部に設ける様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、可変絞り装置に適用される流体として空気を説明するが、空気以外の乾燥窒素、不活性ガス等であってもよい。また、以下では、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受ける場合に適した構成と、スリーブに対する揺動スプールの相対的振動の変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受ける場合に適した構成とに分けて説明するが、揺動スプールが双方の種類の揺動駆動力をともに受ける場合であってもよい。
【００３０】
また、開口部とランドとの位置関係は、第１気体圧ＰAに関する開口部と第２気体圧ＰBに関する開口部とが、揺動駆動力に応じて流れの方向あるいは流量等を可変しながら、相互に連通する連通状態から相互の間を遮断する遮断状態に変えるものであれば、どのような配置関係であってもよい。
【００３１】
なお、可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、連通状態から遮断状態に変化させるノーマルオープンの機能を有する弁装置である。２つの気体装置の例としては、例えば、第１タンク室と第２タンク室のような２つの気体室とすることができる。２つの気体装置としては、気体圧が相対的に変動する２つの気体室、相対的な機械的振動が生じる２つの気体室等とすることができる。この場合には、２つの気体室の間における気体の連通・遮断を制御するために、この可変絞り装置を用いることができる。
【００３２】
また、以下で説明するバネ定数、固有振動数等は、説明のために一例であって、可変絞り装置が適用される応用製品の仕様に応じて適宜変更することができる。
【００３３】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００３４】
図１は、可変絞り装置１０の構成を説明する図である。この可変絞り装置１０は、筐体２０と、スリーブ４０と、揺動スプール５０とを備えるスプール・スリーブ機構の一種である。筐体２０には、図示されていない第１気体装置に接続され第１気体圧ＰAを有する気体が供給または排出される第１接続口２８と、図示されていない第２気体装置に接続され第２気体圧ＰBを有する気体が供給または排出される第２接続口３０とが設けられる。
【００３５】
そして、この可変絞り装置１０は、揺動スプール５０の左右両端に第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとが与えられて、その気体圧の差である軸方向差圧によって揺動スプール５０が揺動駆動力を受けるのに適した構成を有するものである。なお、左右とは、揺動スプール５０の軸方向に沿った位置についてのもので、図１に示すように、揺動スプール５０の軸方向をＸ軸方向として、＋Ｘ側を右側とすれば−Ｘ側が左側である。
【００３６】
図１において、筐体２０は、中心部にスリーブ４０と揺動スプール５０とが配置される配置空間を有する筒状部材である。この配置空間において、揺動スプール５０の左右両端側にそれぞれ設けられる左側バネ室２２と右側バネ室２４は、それぞれに左側復元バネ６０と右側復元バネ６２が軸方向に圧縮・伸長可能に収納される空間である。
【００３７】
また、筐体２０において、第１接続口２８からスリーブ４０側に延びる第１導入流路２９は、スリーブ４０に設けられる左開口部４４を介して、第１気体圧ＰAを有する気体を揺動スプール５０側に供給し、または、揺動スプール５０側から第１気体圧ＰAを有する気体を排出するための流路である。
【００３８】
第１導入流路２９と左側バネ室２２とを接続する第１接続流路３２は、第１気体圧ＰAを左側バネ室に供給することで、後述するように、左ランド５４の左側面に第１気体圧ＰAに対応する軸方向力を与える機能を有する流路である。
【００３９】
同様に、筐体２０において、第２接続口３０からスリーブ４０側に延びる第２導入流路３１は、スリーブ４０に設けられる右開口部４２を介して、第２気体圧ＰBを有する気体を揺動スプール５０側に供給し、または、揺動スプール５０側から第２気体圧ＰBを有する気体を排出するための流路である。これを上記の第１開口部と対比するために、第２開口部と呼ぶことができる。
【００４０】
また、第２導入流路３１と右側バネ室２４とを接続する第２接続流路３４は、第２気体圧ＰBを右側バネ室に供給することで、後述するように、右ランド５６の右側面に第２気体圧ＰBに対応する力を与える機能を有する流路である。
【００４１】
左側バネ室２２に収納される左側復元バネ６０と、右側バネ室２４に収納される右側復元バネ６２とは、揺動スプール５０の軸方向移動に対し、中立位置に戻す機能を有する弾性体である。図１では、左側復元バネ６０、右側復元バネ６２はコイルバネとして示されているが、揺動スプール５０の軸方向に圧縮・伸長して、揺動スプール５０が軸方向に移動する場合に常に中立位置に引き戻す機能を有する弾性体であれば、プラスチックゴム、板バネ等であってもよい。
【００４２】
左側復元バネ６０は、上記のように弾性体であるが、その軸方向の両端にはそれぞれ円板が設けられる。左側の円板は、左側復元バネ６０の軸方向位置を定め、復元力を設定するためのものである。筐体２０にねじ込まれる左側調整ネジ７０は、その先端がこの左側の円板に接触し、ねじ込み量に応じてその軸方向位置を調整する機能を有する。このようにして、左側調整ネジ７０のねじ込み量調整によって左側復元バネ６０の復元力が設定される。なお左側調整ネジ７０と後述する右側調整ネジ７２は、いずれか一方あるいは双方とも省略することができる。
【００４３】
左側復元バネ６０における右側の円板は、揺動スプール５０の左端に復元力を伝達するものである。右側の円板と揺動スプール５０の左端とは、摩擦が少なくなるように、ピボットと軸受の構成を取ることができる。すなわち、右側の円板の左端面にピボットを設け、揺動スプール５０の左端にピボットを受ける軸受を配置して、線接触によって相互の支持を行うものとできる。ピボットを揺動スプール５０に設け、軸受を右側円板に設けるものとしてもよい。なお、ピボット等は摩擦を少なくするためのものであるので、ピボット等がなくても、可変絞り装置１０は絞りとして機能する。
【００４４】
また、左側バネ室２２には第１気体圧ＰAの気体が導かれる。そして、左側バネ室２２における右側の円板の外周と、左側バネ室２２の内壁との間を通って、第１気体圧ＰAの気体が揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に導かれる。これによって、第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に与えられる。
【００４５】
同様に、右側復元バネ６２においても、その軸方向の両端にはそれぞれ円板が設けられる。そして、右側の円板は、右側復元バネ６２の軸方向位置を定め、復元力を設定するためのものであり、左側の円板は、揺動スプール５０に復元力を伝達するものである。また、左側の円板の外周と右側バネ室２４の内壁との間を通って、第２気体圧ＰBの気体が揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に導かれて、第２気体圧ＰBに応じた軸方向力が揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に与えられることも同様である。また、筐体２０にねじ込まれる右側調整ネジ７２は、そのねじ込み量に応じて右側復元バネ６２の軸方向位置を調整する機能を有することも同様である。その他、詳細な構成は、左側復元バネ６０に関して説明したものと同様の内容である。
【００４６】
このようにして、揺動スプール５０の両端には、左側復元バネ６０と右側復元バネ６２とが設けられ、基本的には、揺動スプール５０の軸方向位置が中立位置とされる。そして、上記のように、左側復元バネ６０の右側の円板によって第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０の左端に与えられ、右側復元バネ６２の左側の円板によって第２気体圧ＰBに応じた軸方向力が揺動スプール５０の右端に与えられるので、その差圧である（ＰA−ＰB）に応じて、揺動スプール５０は中立位置から移動する駆動力が与えられることになる。なお、第１気体圧ＰA＝第２気体圧ＰBのときには、揺動スプール５０は正しく中立位置に位置する。なお、図１は、揺動スプール５０が正しく中立位置にある状態を示す図である。
【００４７】
図１におけるスリーブ４０は、筐体２０の中心部における配置空間に揺動スプール５０とともに配置され、筐体２０に取り付け固定される円筒状の部材で、外周部は筐体２０に固定される固定面とされ、内周面は揺動スプール５０を軸方向移動可能に支持する摺動面とされる。摺動面としては、スリーブ４０と揺動スプール５０との金属接触によるもののほか、揺動スプール５０の外周に樹脂等を設け、金属と樹脂との接触によるものとしてもよい。
【００４８】
筐体２０の構成の説明で述べたように、スリーブ４０には、軸方向に沿って相互に離間して２つの開口部が設けられる。配置順序は、図１に示すように、−Ｘ側である左側から＋Ｘ側である右側に向かって、左開口部４４、右開口部４２である。これらの開口部に対応して筐体２０にも２つの開口部が設けられ、既に述べたように、左開口部４４は第１導入流路２９に接続され、右開口部４２は第２導入流路３１に接続される。
【００４９】
揺動スプール５０は、ステム上に左ランド５４と右ランド５６とが配置される軸体である。各ランドの配置順序は、図１に示すように、−Ｘ側である左側から＋Ｘ側である右側に向かって、左ランド５４、右ランド５６である。各ランドの外周寸法は、スリーブ４０の内周面の摺動面の内径寸法よりやや小さめに設定される。やや小さめとは、各ランドとスリーブ４０とによって気密を保持しながら、揺動スプール５０がスリーブ４０に支持されて軸方向に滑らかに移動可能な隙間を保持する程度である。また、この隙間によってダンピング効果を積極的に働かせる場合には、この隙間量をある程度広くすることがよい。
【００５０】
ステムは、各ランドの間を接続する細い軸部材であって、その外径は各ランドの外径に比べて十分小さい。したがって、各ランド間のステムと、スリーブ４０との間には空間が形成され、この空間は気体を保持あるいは気体が流れる気体室となる。図１の例では、左ランド５４と右ランド５６との間に中央気体室が形成されている。
【００５１】
揺動スプール５０の各ランドの配置位置と、スリーブ４０の各開口部の配置位置とは次のように設定される。すなわち、揺動スプール５０が中立位置にあるとき、左ランド部５４は左開口部４４を開くように、左開口部４４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置にあり、また、右ランド部５６は右開口部４２を開くように、右開口部４２の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００５２】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAが左側バネ室２２に供給され、第２気体圧ＰBが右側バネ室２４に供給されるが、それとともに、左開口部４４と右開口部４２が連通する状態となる。
【００５３】
すなわち、図１に示されるように、揺動スプール５０がスリーブ４０に対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定される。具体的には、図１のようにスプールが２つのランドを有し、スリーブが２つの開口部を有する場合、上記のように、中立状態では、左ランド５４と右ランド５６は、いずれも第２開口部である左開口部４４と右開口部４６を塞がないような位置関係とされる。このような位置関係にあるときの揺動スプール５０の位置が揺動スプール５０の中立位置である。
【００５４】
また、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が発生すると、揺動スプール５０はその中立状態から移動する。この移動によって、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される。これによって、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量が移動の方向に関わらず位置関係の変更量に応じて遮断される方向に変更されることになる。移動の方向に関わらずとは、移動の方向が右側方向であっても、左側方向であっても、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的移動量の絶対値が同じであれば、第１開口部と第２開口部との間の連通量を同じとしながら遮断方向に変更される、という意味である。その具体的内容については後述する。
【００５５】
図２、図３は、上記構成の可変絞り装置１０の作用を説明する図である。図２は、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧である場合、図３は、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧である場合である。
【００５６】
図２においては、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧である。すなわち、第２気体圧ＰBが第１気体圧ＰAよりも高圧であるので、右側バネ室２４において揺動スプール５０の右端に与えられる気体圧ＰBによる−Ｘ方向の駆動力が、左側バネ室２２において揺動スプール５０の左端に与えられる気体圧ＰAによる＋Ｘ方向の駆動力よりも大きい。したがって、この軸方向差圧（ＰB−ＰA）による揺動駆動力によって、揺動スプール５０は、中立位置よりも−Ｘ側に移動する。
【００５７】
この揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動によって、右ランド５６は右開口部４２を遮断する方向に移動する。一方、左ランド５４は左開口部４４をますます開く方向に移動する。図２では右ランド５６が右開口部４２を完全に閉じ、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、右ランド５６が右開口部４２を閉じる量は軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって異なる。つまり、右開口部４２が開いている量である流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が小さければ大きく、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が大きければ小さい。このように、流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって可変的に変更される。
【００５８】
このようにして、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって変更され、この差圧が十分に大きいときには、図２に示されるように、右開口部４２が右ランド５６によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった右開口部４２と左開口部４４の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００５９】
一方、図３においては、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧であるので、左側バネ室２２において揺動スプール５０の左端に与えられる気体圧ＰAによる＋Ｘ方向の駆動力が、右側バネ室２４において揺動スプール５０の右端に与えられる気体圧ＰBによる−Ｘ方向の駆動力よりも大きい。したがって、この軸方向差圧（ＰA−ＰB）による揺動駆動力によって、揺動スプール５０は、中立位置よりも＋Ｘ側に移動する。
【００６０】
この揺動スプール５０の中立位置から＋Ｘ側への移動によって、左ランド５４は左開口部４４を遮断する方向に移動する。一方、右ランド５６は右開口部４２をますます開く方向に移動する。図３では左ランド５５が左開口部４４を完全に閉じ、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、左ランド５４が左開口部４４を閉じる量は軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって異なる。つまり、左開口部４４が開いている量である流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が小さければ大きく、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が大きければ小さい。このように、流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって可変的に変更される。
【００６１】
このようにして、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって変更され、この差圧が十分に大きいときには、図３に示されるように、左開口部４４が左ランド５４によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった左開口部４４と右開口部４２の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００６２】
このように、可変絞り装置１０は、図示されていない第１気体装置の気体圧ＰAが第２気体装置の気体圧ＰBよりも低圧のときは、高圧側の第２気体装置の側からの高圧気体の供給を遮断するように働き、逆に、第２気体装置の気体圧ＰBが第１気体装置の気体圧ＰAよりも低圧のときは、高圧側の第１気体装置の側からの高圧気体の供給を遮断するように働くものとできる。このような作用によって、可変絞り装置１０を用いることで、第１気体装置と第２気体装置との間の気体圧の差圧によって、自動的に第１気体装置と第２気体装置との間を遮断することができる。
【００６３】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の遮断のための揺動スプール５０の駆動は、第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとの間の差である軸方向差圧を利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、軸方向差圧が生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、軸方向差圧の大きさに応じて流路面積が可変され、軸方向差圧が大きいほど、流路面積が小さくなるので、第１気体装置と第２気体装置との間に気圧差が生じたとき、その気圧差に応じて徐々に遮断を進めることができる。揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係は、開口部の形状の設定で任意に変更できるが、その例については後述する。
【００６４】
図４は、可変絞り装置１０の作用として、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置関係が変更されたときの左開口部４４と右開口部４２との間の連通・遮断の変化を説明する図である。図５は、左開口部４４と右開口部４２、左ランド５４と右ランド５６の位置関係を示す図である。ここでは、左開口部４４をＡ、右開口部４２をＢとして示してある。図４には、横軸に時間をとり、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置の差である変位Ｘの変化と、これに対応するＡ・Ｂ間の連通・遮断の変化が連通量の変化で示されている。
【００６５】
図４に示されるように、Ｘが中立状態からみてプラス側あるいはマイナス側に変化しても、Ａ・Ｂ間の連通量は、Ｘの変化の方向に関わらず、Ｘの絶対値が同じであれば、同じとなる。Ａ・Ｂ間の連通量の大きさは、Ｘの絶対値の大きさの変更に応じて変更される。つまり、可変絞り装置１０は、Ｘの変化関数に対する一種の整流作用を有している。
【００６６】
図６は、図１の構成において、第１接続流路３２と第２接続流路３４とに、それぞれ固定絞り部８０，８１を設ける可変絞り装置１２の構成を説明する図である。第１接続流路３２、第２接続流路３４、固定絞り部８０，８１以外の構成は図１と同じである。
【００６７】
固定絞り部８０は、第１接続流路３２に設けられ、左側バネ室２２に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞るためのものである。同様に固定絞り部８１は、第２接続流路３４に設けられ、右側バネ室２４に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞るためのものである。これによって、揺動駆動力の急変を抑制し、揺動駆動力の変化を滑らかなものとすることができる。
【００６８】
これら２つの固定絞り部８０，８１は同じものを用いることができるが、特にこれらを区別したいときは、第１固定絞り部８０、第２固定絞り部８１と呼ぶことができる。第１固定絞り部８０、第２固定絞り部８１としては、オリフィス絞り、ラジアルスリット方式絞り、多孔質物質の中に気体を流す多孔質絞り等を用いることができる。
【００６９】
固定絞り部８０の絞りの流路抵抗は、左側バネ室２２の気体容量に応じて、気体流れの脈動周波数を抑制するように設定することができる。すなわち、一般的に、絞りの流路抵抗をＲとし、気体が流れ込む気体室の気体容量をＣとすると、気体の流れの固有振動数ｆは、ｆ＝ω／（２π）＝１／（２πＲＣ）で示される。これ以上速い周波数は応答しないので、ハイパスカットフィルタ、すなわちローパスフィルタとして用いることができる。
【００７０】
上記では、第１気体装置の気体圧である第１気体圧ＰAと、第２気体装置の気体圧である第２気体圧ＰBとの差である軸方向差圧によって揺動スプール５０に揺動駆動力が与えられるものとした。これ以外に、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によっても、左右の復元バネの変位による復元力によって揺動駆動力が揺動スプール５０に与えられることがある。このような場合として、図示されていない第１気体装置と第２気体装置とが相対的に振動し、その振動が可変絞り装置の筐体に伝達され、筐体と一体のスリーブが揺動スプールに対し相対的に振動する例をあげることができる。
【００７１】
図７に示す可変絞り装置１６は、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によって左側復元バネ６４と右側復元バネ６６から揺動駆動力を受けるのに適した構成を有するものである。図７は図６と同様に、Ｘ軸に互いに直交する軸をＹ軸、Ｚ軸として、ＸＹ断面図とＸＺ断面図とを示してある。ここでは、図１と比較して、第１接続流路３２、第２接続流路３４が省略されており、左側バネ室２２と、右側バネ室２４とを接続する中間接続流路１２０，１２２が設けられている。
【００７２】
すなわち、図７の構成では、第１接続流路３２、第２接続流路３４を省略し、左ランド５４の左側バネ室２２の空間と、右ランド５６の右側バネ室２４の空間とを連通する中間接続流路１２０，１２２を備えることで、中立状態では軸方向差圧をゼロとしている。これによって、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によって、揺動スプール５０は、左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることになる。
【００７３】
なお、中間接続流路１２０，１２２に設けられる中間固定絞り部１３０は、左側バネ室２２と右側バネ室２４との間の気体の流れを予め定めた絞り量で絞る機能を有するが、場合によっては省略することができる。そこで、中間固定絞り部１３０の内容については後述することにして、以下では、特に断らない限り、中間固定絞り部１３０を省略した構成について説明を続ける。
【００７４】
図８、図９は、上記構成の可変絞り装置１６の作用を説明する図である。図８は、筐体２１及びスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度の振動を受けた場合、図９は、筐体２１及びスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度の振動を受けた場合である。
【００７５】
図８においては、筐体２１及びこれと一体に固定されているスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度＋αを受けた場合である。このときには、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６によって揺動スプール５０がスリーブ４０に対してバネ懸架されているので、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対し、相対的に左側、つまり−Ｘ方向に変位する。このように、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対する相対的振動の変位によって左側復元バネ６４と右側復元バネ６６から揺動駆動力を受ける。
【００７６】
揺動スプール５０がスリーブ４０に対し相対的に−Ｘ方向に変位する状態は、図２で説明したと同様であるので、揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動によって、右ランド５６は右開口部４２を遮断する方向に移動する。一方、左ランド５４は左開口部４４をますます開く方向に移動する。図８では右ランド５６が右開口部４２を完全に閉じ、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、右ランド５６が右開口部４２を閉じる量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度＋αによって異なる。つまり、開いている量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが小さければ大きく、振動の軸方向加速度αが大きければ小さい。このように、流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００７７】
このようにして、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度＋αによって変更され、この変位量または加速度＋αが十分に大きいときには、図８に示されるように、右開口部４２が右ランド５６によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった右開口部４２と左開口部４４の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００７８】
一方、図９においては、筐体２１及びこれと一体に固定されているスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度−αを受けた場合である。ここでも、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６によって揺動スプール５０がスリーブ４０に対してバネ懸架されているので、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対し、相対的に右側、つまり＋Ｘ方向に変位する。
【００７９】
揺動スプール５０がスリーブ４０に対し相対的に＋Ｘ方向に変位する状態は、図３で説明したと同様であるので、揺動スプール５０の中立位置から＋Ｘ側への移動によって、左ランド５４は左開口部４４を遮断する方向に移動する。一方、右ランド５６は右開口部４２をますます開く方向に移動する。図９では左ランド５５が左開口部４４を完全に閉じ、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、左ランド５４が左開口部４４を閉じる量は変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度−αによって異なる。つまり、開いている量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが小さければ大きく、振動の軸方向加速度αが大きければ小さい。このように、流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００８０】
このようにして、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度−αによって変更され、この軸方向加速度−αが十分に大きいときには、図９に示されるように、左開口部４４が左ランド５４によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった左開口部４４と右開口部４２の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００８１】
このように、可変絞り装置１６は、例えば、図示されていない第１気体装置と第２気体装置との間の相対的振動を受けて、筐体２１及びスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度＋αを受けるときは、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動するとともに第１気体装置の側からの気体の供給を遮断するように働き、逆に筐体２１及びスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度−αを受けるときは、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動するとともに第２気体装置の側からの気体の供給を遮断するように働くものとできる。このような作用によって、可変絞り装置１６を用いることで、スリーブ４０に対する揺動スプール５０の加速度αによって、自動的に第１気体装置と第２気体装置との間を遮断することができる。
【００８２】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の遮断のための揺動スプール５０の駆動は、スリーブ４０に対する揺動スプール５０の軸方向加速度αを利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、軸方向加速度αが生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、軸方向加速度αの大きさに応じて流路面積が可変され、軸方向加速度αが大きいほど、流路面積が小さくなるので、軸方向加速度αが生じたとき、その軸方向加速度αに応じて徐々に遮断を進めることができる。揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係は、開口部の形状の設定で任意に変更できるが、その例については後述する。
【００８３】
上記のように、筐体２１及びスリーブ４０が±αで振動するときは、揺動スプール５０も左右方向に振動し、また、気体も左右方向に振り分けを繰り返しながら流れる。この場合でも図４、図５に説明したと同様に、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置の差である変位差Ｘの変化の方向に関わらず、Ｘの絶対値が同じであれば、これに対応する第１開口部と第２開口部との間の連通・遮断の変化、つまり連通量の変化は同じとなる。もっとも、図２、図３と異なり、図８、図９では、Ｘの変化の方向に応じて、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れる方向が振り分けられるが、連通・遮断自体の変化は図４の通りとなる。
【００８４】
このときに、バネ系を含む揺動スプール５０はその系の固有振動数で振動するので、揺動スプール５０の質量とバネ系のバネ定数を適当に設定することで、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動は、周波数に応じて変化する。例えば、バネ系を含む揺動スプール５０の固有振動数を適当に低い周波数になるように設定すれば、その固有振動数よりも高い振動数の振動の場合、揺動スプール５０とスリーブ４０の相対的変位は揺動スプール５０の振幅と同じになる。つまりハイパスフィルタとして作用する。
【００８５】
ここで、振動を抑制するための揺動スプールの駆動は、抑制すべき振動によるスリーブと揺動スプールとの間の相対的振動の変位によって左側復元バネと右側復元バネから受ける揺動駆動力を利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、振動が生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、振動の軸方向加速度の大きさに応じて流路面積が可変され、振動の軸方向加速度が大きいほど、流路面積が大きくなるので、振動が生じても、迅速にその振動を抑制するように働く。
【００８６】
このように、図７の構成においては、軸方向の加速度を揺動スプール５０が受け、バネ系を含めた揺動スプール５０の固有振動数で揺動スプール５０が振動する。すなわち、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６は、揺動スプール５０の振動とともに収縮・伸長を繰り返すが、それによって、左側バネ室２２の気体圧と右側バネ室２４の気体圧も変動し脈動する。
【００８７】
この脈動は、中間接続流路１２０，１２２を設けることで抑制することができるが、中間接続流路１２０，１２２に中間固定絞り部１３０を設けることで、その脈動をさらに効果的に抑制することができる。中間固定絞り部１３０としては、オリフィス絞り、ラジアルスリット方式絞り、多孔質物質の中に気体を流す多孔質絞り等を用いることができる。
【００８８】
ここで、揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係について説明する。図１０は、図１または図７の構成において、左開口部４４と右開口部４２、左ランド５４と右ランド５６の部分を抜き出した図である。ここでは、中立状態における位置関係が示されていて、左開口部４４をＡ、右開口部４２をＢとして示してある。図１１は、スリーブ４０に対し揺動スプール５０が相対的位置関係を中立状態から変更したときに、Ａ・Ｂ間の連通・遮断の変化の様子が示されている。相対的位置関係の変化は、軸方向差圧によって生じるものであってもよく、軸方向加速度αによって生じるものであってもよい。
【００８９】
図１１に示されるように、揺動スプール５０が中立状態にあるときの位置をＸ＝０とすると、Ｘ＝０において、Ａ・Ｂ間は連通している。そして、揺動スプール５０が中立状態から移動するときは、そのＸ方向移動量が十分に大きければ、移動の方向にかかわらず、Ａ・Ｂ間が遮断される。その中間の状態では、相対的変位量であるＸの絶対値が０から次第に大きくなるにつれ、連通から遮断に徐々に変化する。その変化特性は、開口部の形状に依存する。開口部形状が中心線に対し対称形の場合は、図１１の実線で示すように、相対的変位量であるＸの絶対値に対し、連通量が線形的に減少する。開口部形状が中心線に対し非対称形の場合は、図１１の破線、一点鎖線で示すように、Ｘの絶対値に対し、連通量が非線形的に減少する。このように、開口部形状の設定によって、連通・遮断の変化特性を任意に変更することができる。
【００９０】
図１０、図１１の例では、相対的変位量であるＸの絶対値が０のときに連通量が最大で、Ｘが変化すると、その符号にかかわらず、対称的に連通量が減少する。これを、Ｘ＝０からＸが変化するとき、例えば−Ｘ方向に変化するときは、Ｘの絶対値に応じて連通から遮断に変化するが、＋Ｘ方向に変化するときは遮断が生じないものとすることもできる。
【００９１】
その例を図１２、図１３に示す。ここでは、図１２に示されるように、中立状態で右ランド５６は図１０の場合と同様に右開口部４２に対し半分程度開く位置にあるが、左ランド５４は左開口部４４から−Ｘ方向に大きく離れた位置に配置されている。すなわち、左ランド５４と左開口部４４との間の間隔は、右ランド５６と右開口部４２との間の間隔より広い。中立状態をこのように設定すると、図１３に示すように、−Ｘ方向に変化するときは、Ｘの絶対値に応じて連通から遮断に変化するが、＋Ｘ方向に変化するときは遮断が生じないものとできる。
【００９２】
換言すれば、２つの開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることで、図１３のような連通・遮断特性とできる。
【００９３】
図１の例では、左側バネ室２２と右側バネ室２４とは、それぞれ別々に第１気体圧を有する気体と第２気体圧を有する気体が供給される。ここで、左側バネ室２２と右側バネ室２４とを適当な絞り装置を介して接続すると、左側バネ室２２と右側バネ室との間の気圧変動等に対するダンパ効果を与えることができる。図７の例では、中間固定絞り部１３０がその機能を有している。この左側バネ室２２と右側バネ室２４とを適当な絞り装置を介して接続する流路を、揺動スプール５０の各ランドとステムとに設けることができる。
【００９４】
図１４はそのような構成例を示す図である。ここでは、揺動スプール５０の各ランドとステムを貫通して、左側バネ室２２と右側バネ室２４とを連通するスプール内連通路１５０と、スプール内連通路１５０に設けられるスプール内固定絞り部１５２が示されている。このような構成とすることで、可変絞り装置の寸法を抑制しながら、左側バネ室２２と右側バネ室との間の気圧変動等に対するダンパ効果を有するものとできる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、その間の気体の流れを通常は連通し、気体圧の変化が生じ、あるいは相対的変位差が生じたときに遮断する装置として利用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１０，１６ 可変絞り装置、２０，２１，筐体、２２ 左側バネ室、２４ 右側バネ室、２８ 第１接続口、２９ 第１導入流路、３０ 第２接続口、３１ 第２導入流路、３２ 第１接続流路、３４ 第２接続流路、４０ スリーブ、４２ 右開口部、４４ 左開口部、５０ 揺動スプール、５４ 左ランド、５６ 右ランド、６０，６４ 左側復元バネ、６２，６６ 右側復元バネ、７０ 左側調整ネジ、７２ 右側調整ネジ、８０，８１ （第１、第２）固定絞り部、１２０，１２２ 中間接続流路、１３０ 中間固定絞り部、１５０ スプール内連通路、１５２ スプール内固定絞り部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変絞り装置に係り、特にスプール・スリーブ機構を用いて気体の流れの方向または流量を可変とする可変絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの流体装置の間に絞り弁を設けて、２つの流体装置の間の流体圧等の相対的な変動を吸収することが行われる。例えば、特許文献１には、車体傾斜装置として、車体と台車との間に油圧シリンダを設け、油圧シリンダの両端部にそれぞれ導入弁を設けるとともに、油圧シリンダに並列に流通弁を介して絞り弁を設ける構成が述べられている。この絞り弁は流路面積が固定された固定絞り弁である。この構成において導入弁を開き、流通弁を閉じて油圧シリンダを油圧ポンプ等で作動制御することで、制御付振子方式として車体の傾斜を制御できる。また、車体が自然振子状態となったときは、導入弁を閉じて油圧ポンプ等の作動を停止し、流通弁を開くことで絞り弁によって車体の振動を減衰させることができる。ここでは、車体と台車との間の相対的振動によって油圧シリンダの両側の油圧室の油圧が変動することを固定絞り弁で吸収している。
【０００３】
特許文献２では、特許文献１を発展させ、固定絞り弁を流れる作動油の流量を外部から制御可能とし、油圧シリンダへの作動油の供給量と絞り弁への作動油の供給量とを協調制御することが述べられている。ここでは、絞り弁の開口面積は同じであるが、流量を制御することで可変絞り弁の機能を持たせている。
【０００４】
また、特許文献３には、中央ランドとその両側にステムを介して配置される左右ランドとの３つのランド部を有するスプールと、スプールを軸方向に移動可能に支持するスリーブとを含むスプール・スリーブ機構において、スプールの一端に固定され、入力電流に応じてスプールに直進駆動力を与える可動線輪を設け、スリーブには中央ランドに対応する出力ポートと、中央ランドの両側のステムにそれぞれ対応する供給ポートと排出ポートとを設ける構成が述べられている。この構成によれば、可動線輪によって、スプールをスリーブに対し相対的な軸方向移動を行わせ、中央ランドと出力ポートとの相対的開口面積を可変して、出力ポートへの流れを制御することができるので、外部制御による可変絞り装置の一種である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９１８９７号公報
【特許文献２】特開２００８−２４７３３５号公報
【特許文献３】特開２００４−２７０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、絞り弁を用いることで、２つの流体装置の間の流体圧等の相対的な変動を吸収することができる。すなわち、絞り弁をダンパ等に利用できる。このような絞り弁としては、特許文献１，２に述べられているような流路面積が固定の固定絞り弁を用いることができる。固定絞り弁の代表的なものはオリフィスである。固定絞り弁において流量等を変更するには、オリフィスの流路径を変更するか、特許文献２に示されるように、外部の制御装置によって作動流体の流量制御を行う必要がある。特許文献３に示されるスプール・スリーブ機構を可動線輪で駆動する方式によれば、流れの方向、流路面積等を可変できるが、可動線輪等の外部駆動機構が必要である。
【０００７】
このように、従来技術によれば、流れの方向あるいは流量等を可変とする絞り装置は、外部駆動装置等を要し、大掛かりなものとなる。
【０００８】
そこで、本件の発明者は、既に、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とする可変絞り装置を発明し、その発明を本件の出願人は特願２００９−１９５１６１号として出願した。この特願２００９−１９５１６１号における可変絞り装置は、中立状態では第１開口部と第２開口部との間が遮断しており、揺動スプールが受ける揺動駆動力によってこの遮断状態が連通状態となるもので、いわば、中立遮断状態（ノーマルクローズ）の弁装置である。
【０００９】
気体圧制御システム等を構成する上では、中立遮断状態から駆動連通状態になるノーマルクローズの弁装置の他に、中立状態では第１開口部と第２開口部との間が連通しており、駆動力によってこの連通状態が遮断状態とできる弁装置、いわば、中立連通状態（ノーマルオープン）の可変絞り装置があると便利である。特に、上記特願２００９−１９５１６１号のように、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とすることができれば便利である。
【００１０】
本発明の目的は、外部駆動装置を要せずに流れの方向あるいは流量等を可変とする中立連通状態（ノーマルオープン）の可変絞り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る可変絞り装置は、ステム上に左ランドと右ランドとが配置される揺動スプールと、揺動スプールの各ランドの外周を支持して揺動スプールをステムの軸方向に揺動自在に案内するスリーブと、揺動スプールの左ランド及び右ランドに対し、それぞれステムの軸方向に沿った復元力を与える左側復元バネと右側復元バネと、スリーブに設けられ第１気体圧を有する気体が揺動スプール側に供給されまたは揺動スプール側から排出される第１開口部と、スリーブに設けられ第２気体圧を有する気体が揺動スプール側から排出されまたは揺動スプール側に供給される第２開口部と、を備え、揺動スプールは、左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、または、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動駆動力を受け、揺動スプールがスリーブに対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について、第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定され、少なくともいずれかの揺動駆動力によって揺動スプールがスリーブに対し中立状態から移動するときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更されることで、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量がその相対位置関係の変化量に応じて遮断される方向に線形的にまたは非線形的に変更されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１気体圧を有する気体を左側復元バネが収容される左側バネ室に導いて、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、第２気体圧を有する気体を右側復元バネが収容される右側バネ室に導いて、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路と、を備えることで軸方向差圧によって揺動駆動力を受けることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る可変絞り装置において、左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部と、を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る可変絞り装置において、中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備えることが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る可変絞り装置において、揺動スプールは、各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路と、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部と、を有することが好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る可変絞り装置において、中間接続流路は、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左気体室と右気体室とを連通するスプール内連通路であり、中間固定絞り部は、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上記構成により、可変絞り装置は、揺動スプールの両端にそれぞれ左側復元バネと右側復元バネとを有するスプール・スリーブ機構であって、揺動スプールは、左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、または、スリーブに対する揺動スプールの相対的振動の変位差によって揺動駆動力を受け、少なくともいずれかの揺動駆動力によって、左ランドと右ランドに対する第１開口部と第２開口部との間の相対位置関係が可変的に変更される。これによって、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れを、中立のときの連通状態から遮断状態に可変的に絞ることができる。
【００２０】
また、可変絞り装置は、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路とを用いて、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受けるものとできる。
【００２１】
また、可変絞り装置において、左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることができる。
【００２２】
このように、軸方向差圧あるいは相対的振動の変位差によって揺動スプールが軸方向に移動するので、揺動スプールの駆動のための外部駆動装置を特別に要することなく、流れの方向あるいは流量等を可変として、中立のときの連通状態から遮断状態にすることができる。
【００２３】
また、可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定される。このようにすることで、連通状態から遮断状態に移る条件をオフセット量によって加減することが可能になる。
【００２４】
また、可変絞り装置において、第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部とを備える。これによって、揺動駆動力の急変を抑制し、揺動駆動力の変化を滑らかなものとすることができる。
【００２５】
また、可変絞り装置において、中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備える。スリーブに対する相対的振動の変位差によって左側バネ室と右側バネ室との間の気体圧差が生じるが、その気体圧差の脈動を中間固定絞り部によって抑制するので、振動抑制を滑らかなものとすることができる。
【００２６】
また、可変絞り装置において、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通するスプール内連通路によって左気体室と右気体室とが連通され、その、スプール内連通路にスプール内固定絞り部が設けられる。これによって、左気体室と右気体室との間の気体圧の脈動に対し、ダンピング効果をもたせることができる。また、揺動スプールの内部を用いる構成とできるので、装置を小型化することができる。
【００２７】
また、可変絞り装置において、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動スプールが揺動駆動力を受ける構成のときは、中間接続流路を、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路とし、中間固定絞り部は、スプール内連通路にスプール内固定絞り部が設けられる。このように揺動スプールの内部を用いる構成とできるので、装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実施の形態において、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受ける場合に適した構成の可変絞り装置を示す図である。
【図２】図１の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図３】図２とともに、図１の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの作用を説明する図である。
【図５】図４とともに、可変絞りの作用を説明する図である。
【図６】図１の構成において、固定絞り装置を付加した構成を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、揺動スプールがスリーブに対する相対的振動の変位によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受ける場合に適した構成の可変絞り装置を示す図である。
【図８】図７の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図９】図８とともに、図７の可変絞り装置の作用を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの連通・遮断の様子を説明する図である。
【図１１】図１０において揺動スプールの位置と連通・遮断の関係を説明する図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、可変絞りの連通・遮断の変形例を説明する図である。
【図１３】図１２において揺動スプールの位置と連通・遮断の関係を説明する図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、左右気体室の間を連通する連通路を揺動スプールの内部に設ける様子を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、可変絞り装置に適用される流体として空気を説明するが、空気以外の乾燥窒素、不活性ガス等であってもよい。また、以下では、揺動スプールが軸方向差圧によって揺動駆動力を受ける場合に適した構成と、スリーブに対する揺動スプールの相対的振動の変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受ける場合に適した構成とに分けて説明するが、揺動スプールが双方の種類の揺動駆動力をともに受ける場合であってもよい。
【００３０】
また、開口部とランドとの位置関係は、第１気体圧ＰAに関する開口部と第２気体圧ＰBに関する開口部とが、揺動駆動力に応じて流れの方向あるいは流量等を可変しながら、相互に連通する連通状態から相互の間を遮断する遮断状態に変えるものであれば、どのような配置関係であってもよい。
【００３１】
なお、可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、連通状態から遮断状態に変化させるノーマルオープンの機能を有する弁装置である。２つの気体装置の例としては、例えば、第１タンク室と第２タンク室のような２つの気体室とすることができる。２つの気体装置としては、気体圧が相対的に変動する２つの気体室、相対的な機械的振動が生じる２つの気体室等とすることができる。この場合には、２つの気体室の間における気体の連通・遮断を制御するために、この可変絞り装置を用いることができる。
【００３２】
また、以下で説明するバネ定数、固有振動数等は、説明のために一例であって、可変絞り装置が適用される応用製品の仕様に応じて適宜変更することができる。
【００３３】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００３４】
図１は、可変絞り装置１０の構成を説明する図である。この可変絞り装置１０は、筐体２０と、スリーブ４０と、揺動スプール５０とを備えるスプール・スリーブ機構の一種である。筐体２０には、図示されていない第１気体装置に接続され第１気体圧ＰAを有する気体が供給または排出される第１接続口２８と、図示されていない第２気体装置に接続され第２気体圧ＰBを有する気体が供給または排出される第２接続口３０とが設けられる。
【００３５】
そして、この可変絞り装置１０は、揺動スプール５０の左右両端に第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとが与えられて、その気体圧の差である軸方向差圧によって揺動スプール５０が揺動駆動力を受けるのに適した構成を有するものである。なお、左右とは、揺動スプール５０の軸方向に沿った位置についてのもので、図１に示すように、揺動スプール５０の軸方向をＸ軸方向として、＋Ｘ側を右側とすれば−Ｘ側が左側である。
【００３６】
図１において、筐体２０は、中心部にスリーブ４０と揺動スプール５０とが配置される配置空間を有する筒状部材である。この配置空間において、揺動スプール５０の左右両端側にそれぞれ設けられる左側バネ室２２と右側バネ室２４は、それぞれに左側復元バネ６０と右側復元バネ６２が軸方向に圧縮・伸長可能に収納される空間である。
【００３７】
また、筐体２０において、第１接続口２８からスリーブ４０側に延びる第１導入流路２９は、スリーブ４０に設けられる左開口部４４を介して、第１気体圧ＰAを有する気体を揺動スプール５０側に供給し、または、揺動スプール５０側から第１気体圧ＰAを有する気体を排出するための流路である。
【００３８】
第１導入流路２９と左側バネ室２２とを接続する第１接続流路３２は、第１気体圧ＰAを左側バネ室に供給することで、後述するように、左ランド５４の左側面に第１気体圧ＰAに対応する軸方向力を与える機能を有する流路である。
【００３９】
同様に、筐体２０において、第２接続口３０からスリーブ４０側に延びる第２導入流路３１は、スリーブ４０に設けられる右開口部４２を介して、第２気体圧ＰBを有する気体を揺動スプール５０側に供給し、または、揺動スプール５０側から第２気体圧ＰBを有する気体を排出するための流路である。これを上記の第１開口部と対比するために、第２開口部と呼ぶことができる。
【００４０】
また、第２導入流路３１と右側バネ室２４とを接続する第２接続流路３４は、第２気体圧ＰBを右側バネ室に供給することで、後述するように、右ランド５６の右側面に第２気体圧ＰBに対応する力を与える機能を有する流路である。
【００４１】
左側バネ室２２に収納される左側復元バネ６０と、右側バネ室２４に収納される右側復元バネ６２とは、揺動スプール５０の軸方向移動に対し、中立位置に戻す機能を有する弾性体である。図１では、左側復元バネ６０、右側復元バネ６２はコイルバネとして示されているが、揺動スプール５０の軸方向に圧縮・伸長して、揺動スプール５０が軸方向に移動する場合に常に中立位置に引き戻す機能を有する弾性体であれば、プラスチックゴム、板バネ等であってもよい。
【００４２】
左側復元バネ６０は、上記のように弾性体であるが、その軸方向の両端にはそれぞれ円板が設けられる。左側の円板は、左側復元バネ６０の軸方向位置を定め、復元力を設定するためのものである。筐体２０にねじ込まれる左側調整ネジ７０は、その先端がこの左側の円板に接触し、ねじ込み量に応じてその軸方向位置を調整する機能を有する。このようにして、左側調整ネジ７０のねじ込み量調整によって左側復元バネ６０の復元力が設定される。なお左側調整ネジ７０と後述する右側調整ネジ７２は、いずれか一方あるいは双方とも省略することができる。
【００４３】
左側復元バネ６０における右側の円板は、揺動スプール５０の左端に復元力を伝達するものである。右側の円板と揺動スプール５０の左端とは、摩擦が少なくなるように、ピボットと軸受の構成を取ることができる。すなわち、右側の円板の左端面にピボットを設け、揺動スプール５０の左端にピボットを受ける軸受を配置して、線接触によって相互の支持を行うものとできる。ピボットを揺動スプール５０に設け、軸受を右側円板に設けるものとしてもよい。なお、ピボット等は摩擦を少なくするためのものであるので、ピボット等がなくても、可変絞り装置１０は絞りとして機能する。
【００４４】
また、左側バネ室２２には第１気体圧ＰAの気体が導かれる。そして、左側バネ室２２における右側の円板の外周と、左側バネ室２２の内壁との間を通って、第１気体圧ＰAの気体が揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に導かれる。これによって、第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に与えられる。
【００４５】
同様に、右側復元バネ６２においても、その軸方向の両端にはそれぞれ円板が設けられる。そして、右側の円板は、右側復元バネ６２の軸方向位置を定め、復元力を設定するためのものであり、左側の円板は、揺動スプール５０に復元力を伝達するものである。また、左側の円板の外周と右側バネ室２４の内壁との間を通って、第２気体圧ＰBの気体が揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に導かれて、第２気体圧ＰBに応じた軸方向力が揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に与えられることも同様である。また、筐体２０にねじ込まれる右側調整ネジ７２は、そのねじ込み量に応じて右側復元バネ６２の軸方向位置を調整する機能を有することも同様である。その他、詳細な構成は、左側復元バネ６０に関して説明したものと同様の内容である。
【００４６】
このようにして、揺動スプール５０の両端には、左側復元バネ６０と右側復元バネ６２とが設けられ、基本的には、揺動スプール５０の軸方向位置が中立位置とされる。そして、上記のように、左側復元バネ６０の右側の円板によって第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０の左端に与えられ、右側復元バネ６２の左側の円板によって第２気体圧ＰBに応じた軸方向力が揺動スプール５０の右端に与えられるので、その差圧である（ＰA−ＰB）に応じて、揺動スプール５０は中立位置から移動する駆動力が与えられることになる。なお、第１気体圧ＰA＝第２気体圧ＰBのときには、揺動スプール５０は正しく中立位置に位置する。なお、図１は、揺動スプール５０が正しく中立位置にある状態を示す図である。
【００４７】
図１におけるスリーブ４０は、筐体２０の中心部における配置空間に揺動スプール５０とともに配置され、筐体２０に取り付け固定される円筒状の部材で、外周部は筐体２０に固定される固定面とされ、内周面は揺動スプール５０を軸方向移動可能に支持する摺動面とされる。摺動面としては、スリーブ４０と揺動スプール５０との金属接触によるもののほか、揺動スプール５０の外周に樹脂等を設け、金属と樹脂との接触によるものとしてもよい。
【００４８】
筐体２０の構成の説明で述べたように、スリーブ４０には、軸方向に沿って相互に離間して２つの開口部が設けられる。配置順序は、図１に示すように、−Ｘ側である左側から＋Ｘ側である右側に向かって、左開口部４４、右開口部４２である。これらの開口部に対応して筐体２０にも２つの開口部が設けられ、既に述べたように、左開口部４４は第１導入流路２９に接続され、右開口部４２は第２導入流路３１に接続される。
【００４９】
揺動スプール５０は、ステム上に左ランド５４と右ランド５６とが配置される軸体である。各ランドの配置順序は、図１に示すように、−Ｘ側である左側から＋Ｘ側である右側に向かって、左ランド５４、右ランド５６である。各ランドの外周寸法は、スリーブ４０の内周面の摺動面の内径寸法よりやや小さめに設定される。やや小さめとは、各ランドとスリーブ４０とによって気密を保持しながら、揺動スプール５０がスリーブ４０に支持されて軸方向に滑らかに移動可能な隙間を保持する程度である。また、この隙間によってダンピング効果を積極的に働かせる場合には、この隙間量をある程度広くすることがよい。
【００５０】
ステムは、各ランドの間を接続する細い軸部材であって、その外径は各ランドの外径に比べて十分小さい。したがって、各ランド間のステムと、スリーブ４０との間には空間が形成され、この空間は気体を保持あるいは気体が流れる気体室となる。図１の例では、左ランド５４と右ランド５６との間に中央気体室が形成されている。
【００５１】
揺動スプール５０の各ランドの配置位置と、スリーブ４０の各開口部の配置位置とは次のように設定される。すなわち、揺動スプール５０が中立位置にあるとき、左ランド部５４は左開口部４４を開くように、左開口部４４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置にあり、また、右ランド部５６は右開口部４２を開くように、右開口部４２の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００５２】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAが左側バネ室２２に供給され、第２気体圧ＰBが右側バネ室２４に供給されるが、それとともに、左開口部４４と右開口部４２が連通する状態となる。
【００５３】
すなわち、図１に示されるように、揺動スプール５０がスリーブ４０に対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定される。具体的には、図１のようにスプールが２つのランドを有し、スリーブが２つの開口部を有する場合、上記のように、中立状態では、左ランド５４と右ランド５６は、いずれも第２開口部である左開口部４４と右開口部４６を塞がないような位置関係とされる。このような位置関係にあるときの揺動スプール５０の位置が揺動スプール５０の中立位置である。
【００５４】
また、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が発生すると、揺動スプール５０はその中立状態から移動する。この移動によって、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される。これによって、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量が移動の方向に関わらず位置関係の変更量に応じて遮断される方向に変更されることになる。移動の方向に関わらずとは、移動の方向が右側方向であっても、左側方向であっても、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的移動量の絶対値が同じであれば、第１開口部と第２開口部との間の連通量を同じとしながら遮断方向に変更される、という意味である。その具体的内容については後述する。
【００５５】
図２、図３は、上記構成の可変絞り装置１０の作用を説明する図である。図２は、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧である場合、図３は、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧である場合である。
【００５６】
図２においては、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧である。すなわち、第２気体圧ＰBが第１気体圧ＰAよりも高圧であるので、右側バネ室２４において揺動スプール５０の右端に与えられる気体圧ＰBによる−Ｘ方向の駆動力が、左側バネ室２２において揺動スプール５０の左端に与えられる気体圧ＰAによる＋Ｘ方向の駆動力よりも大きい。したがって、この軸方向差圧（ＰB−ＰA）による揺動駆動力によって、揺動スプール５０は、中立位置よりも−Ｘ側に移動する。
【００５７】
この揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動によって、右ランド５６は右開口部４２を遮断する方向に移動する。一方、左ランド５４は左開口部４４をますます開く方向に移動する。図２では右ランド５６が右開口部４２を完全に閉じ、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、右ランド５６が右開口部４２を閉じる量は軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって異なる。つまり、右開口部４２が開いている量である流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が小さければ大きく、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が大きければ小さい。このように、流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって可変的に変更される。
【００５８】
このようにして、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって変更され、この差圧が十分に大きいときには、図２に示されるように、右開口部４２が右ランド５６によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった右開口部４２と左開口部４４の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００５９】
一方、図３においては、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧であるので、左側バネ室２２において揺動スプール５０の左端に与えられる気体圧ＰAによる＋Ｘ方向の駆動力が、右側バネ室２４において揺動スプール５０の右端に与えられる気体圧ＰBによる−Ｘ方向の駆動力よりも大きい。したがって、この軸方向差圧（ＰA−ＰB）による揺動駆動力によって、揺動スプール５０は、中立位置よりも＋Ｘ側に移動する。
【００６０】
この揺動スプール５０の中立位置から＋Ｘ側への移動によって、左ランド５４は左開口部４４を遮断する方向に移動する。一方、右ランド５６は右開口部４２をますます開く方向に移動する。図３では左ランド５５が左開口部４４を完全に閉じ、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、左ランド５４が左開口部４４を閉じる量は軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって異なる。つまり、左開口部４４が開いている量である流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が小さければ大きく、軸方向差圧（ＰA−ＰB）が大きければ小さい。このように、流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって可変的に変更される。
【００６１】
このようにして、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって変更され、この差圧が十分に大きいときには、図３に示されるように、左開口部４４が左ランド５４によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった左開口部４４と右開口部４２の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００６２】
このように、可変絞り装置１０は、図示されていない第１気体装置の気体圧ＰAが第２気体装置の気体圧ＰBよりも低圧のときは、高圧側の第２気体装置の側からの高圧気体の供給を遮断するように働き、逆に、第２気体装置の気体圧ＰBが第１気体装置の気体圧ＰAよりも低圧のときは、高圧側の第１気体装置の側からの高圧気体の供給を遮断するように働くものとできる。このような作用によって、可変絞り装置１０を用いることで、第１気体装置と第２気体装置との間の気体圧の差圧によって、自動的に第１気体装置と第２気体装置との間を遮断することができる。
【００６３】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の遮断のための揺動スプール５０の駆動は、第１気体圧ＰAと第２気体圧ＰBとの間の差である軸方向差圧を利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、軸方向差圧が生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、軸方向差圧の大きさに応じて流路面積が可変され、軸方向差圧が大きいほど、流路面積が小さくなるので、第１気体装置と第２気体装置との間に気圧差が生じたとき、その気圧差に応じて徐々に遮断を進めることができる。揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係は、開口部の形状の設定で任意に変更できるが、その例については後述する。
【００６４】
図４は、可変絞り装置１０の作用として、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置関係が変更されたときの左開口部４４と右開口部４２との間の連通・遮断の変化を説明する図である。図５は、左開口部４４と右開口部４２、左ランド５４と右ランド５６の位置関係を示す図である。ここでは、左開口部４４をＡ、右開口部４２をＢとして示してある。図４には、横軸に時間をとり、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置の差である変位Ｘの変化と、これに対応するＡ・Ｂ間の連通・遮断の変化が連通量の変化で示されている。
【００６５】
図４に示されるように、Ｘが中立状態からみてプラス側あるいはマイナス側に変化しても、Ａ・Ｂ間の連通量は、Ｘの変化の方向に関わらず、Ｘの絶対値が同じであれば、同じとなる。Ａ・Ｂ間の連通量の大きさは、Ｘの絶対値の大きさの変更に応じて変更される。つまり、可変絞り装置１０は、Ｘの変化関数に対する一種の整流作用を有している。
【００６６】
図６は、図１の構成において、第１接続流路３２と第２接続流路３４とに、それぞれ固定絞り部８０，８１を設ける可変絞り装置１２の構成を説明する図である。第１接続流路３２、第２接続流路３４、固定絞り部８０，８１以外の構成は図１と同じである。
【００６７】
固定絞り部８０は、第１接続流路３２に設けられ、左側バネ室２２に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞るためのものである。同様に固定絞り部８１は、第２接続流路３４に設けられ、右側バネ室２４に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞るためのものである。これによって、揺動駆動力の急変を抑制し、揺動駆動力の変化を滑らかなものとすることができる。
【００６８】
これら２つの固定絞り部８０，８１は同じものを用いることができるが、特にこれらを区別したいときは、第１固定絞り部８０、第２固定絞り部８１と呼ぶことができる。第１固定絞り部８０、第２固定絞り部８１としては、オリフィス絞り、ラジアルスリット方式絞り、多孔質物質の中に気体を流す多孔質絞り等を用いることができる。
【００６９】
固定絞り部８０の絞りの流路抵抗は、左側バネ室２２の気体容量に応じて、気体流れの脈動周波数を抑制するように設定することができる。すなわち、一般的に、絞りの流路抵抗をＲとし、気体が流れ込む気体室の気体容量をＣとすると、気体の流れの固有振動数ｆは、ｆ＝ω／（２π）＝１／（２πＲＣ）で示される。これ以上速い周波数は応答しないので、ハイパスカットフィルタ、すなわちローパスフィルタとして用いることができる。
【００７０】
上記では、第１気体装置の気体圧である第１気体圧ＰAと、第２気体装置の気体圧である第２気体圧ＰBとの差である軸方向差圧によって揺動スプール５０に揺動駆動力が与えられるものとした。これ以外に、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によっても、左右の復元バネの変位による復元力によって揺動駆動力が揺動スプール５０に与えられることがある。このような場合として、図示されていない第１気体装置と第２気体装置とが相対的に振動し、その振動が可変絞り装置の筐体に伝達され、筐体と一体のスリーブが揺動スプールに対し相対的に振動する例をあげることができる。
【００７１】
図７に示す可変絞り装置１６は、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によって左側復元バネ６４と右側復元バネ６６から揺動駆動力を受けるのに適した構成を有するものである。図７は図６と同様に、Ｘ軸に互いに直交する軸をＹ軸、Ｚ軸として、ＸＹ断面図とＸＺ断面図とを示してある。ここでは、図１と比較して、第１接続流路３２、第２接続流路３４が省略されており、左側バネ室２２と、右側バネ室２４とを接続する中間接続流路１２０，１２２が設けられている。
【００７２】
すなわち、図７の構成では、第１接続流路３２、第２接続流路３４を省略し、左ランド５４の左側バネ室２２の空間と、右ランド５６の右側バネ室２４の空間とを連通する中間接続流路１２０，１２２を備えることで、中立状態では軸方向差圧をゼロとしている。これによって、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動の変位差によって、揺動スプール５０は、左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることになる。
【００７３】
なお、中間接続流路１２０，１２２に設けられる中間固定絞り部１３０は、左側バネ室２２と右側バネ室２４との間の気体の流れを予め定めた絞り量で絞る機能を有するが、場合によっては省略することができる。そこで、中間固定絞り部１３０の内容については後述することにして、以下では、特に断らない限り、中間固定絞り部１３０を省略した構成について説明を続ける。
【００７４】
図８、図９は、上記構成の可変絞り装置１６の作用を説明する図である。図８は、筐体２１及びスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度の振動を受けた場合、図９は、筐体２１及びスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度の振動を受けた場合である。
【００７５】
図８においては、筐体２１及びこれと一体に固定されているスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度＋αを受けた場合である。このときには、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６によって揺動スプール５０がスリーブ４０に対してバネ懸架されているので、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対し、相対的に左側、つまり−Ｘ方向に変位する。このように、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対する相対的振動の変位によって左側復元バネ６４と右側復元バネ６６から揺動駆動力を受ける。
【００７６】
揺動スプール５０がスリーブ４０に対し相対的に−Ｘ方向に変位する状態は、図２で説明したと同様であるので、揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動によって、右ランド５６は右開口部４２を遮断する方向に移動する。一方、左ランド５４は左開口部４４をますます開く方向に移動する。図８では右ランド５６が右開口部４２を完全に閉じ、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、右ランド５６が右開口部４２を閉じる量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度＋αによって異なる。つまり、開いている量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが小さければ大きく、振動の軸方向加速度αが大きければ小さい。このように、流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００７７】
このようにして、右開口部４２と左開口部４４との間の連通量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度＋αによって変更され、この変位量または加速度＋αが十分に大きいときには、図８に示されるように、右開口部４２が右ランド５６によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった右開口部４２と左開口部４４の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００７８】
一方、図９においては、筐体２１及びこれと一体に固定されているスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度−αを受けた場合である。ここでも、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６によって揺動スプール５０がスリーブ４０に対してバネ懸架されているので、揺動スプール５０は、スリーブ４０に対し、相対的に右側、つまり＋Ｘ方向に変位する。
【００７９】
揺動スプール５０がスリーブ４０に対し相対的に＋Ｘ方向に変位する状態は、図３で説明したと同様であるので、揺動スプール５０の中立位置から＋Ｘ側への移動によって、左ランド５４は左開口部４４を遮断する方向に移動する。一方、右ランド５６は右開口部４２をますます開く方向に移動する。図９では左ランド５５が左開口部４４を完全に閉じ、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量をゼロとする完全遮断状態が示されているが、その途中経過の間では、左ランド５４が左開口部４４を閉じる量は変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度−αによって異なる。つまり、開いている量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが小さければ大きく、振動の軸方向加速度αが大きければ小さい。このように、流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００８０】
このようにして、左開口部４４と右開口部４２との間の連通量は、変位量の大きさ、つまり振動の軸方向加速度−αによって変更され、この軸方向加速度−αが十分に大きいときには、図９に示されるように、左開口部４４が左ランド５４によって完全に閉じられる。すなわち、中立状態では連通状態にあった左開口部４４と右開口部４２の間の気体の流れが完全に遮断される。
【００８１】
このように、可変絞り装置１６は、例えば、図示されていない第１気体装置と第２気体装置との間の相対的振動を受けて、筐体２１及びスリーブ４０が＋Ｘ方向の加速度＋αを受けるときは、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動するとともに第１気体装置の側からの気体の供給を遮断するように働き、逆に筐体２１及びスリーブ４０が−Ｘ方向の加速度−αを受けるときは、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動するとともに第２気体装置の側からの気体の供給を遮断するように働くものとできる。このような作用によって、可変絞り装置１６を用いることで、スリーブ４０に対する揺動スプール５０の加速度αによって、自動的に第１気体装置と第２気体装置との間を遮断することができる。
【００８２】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の遮断のための揺動スプール５０の駆動は、スリーブ４０に対する揺動スプール５０の軸方向加速度αを利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、軸方向加速度αが生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、軸方向加速度αの大きさに応じて流路面積が可変され、軸方向加速度αが大きいほど、流路面積が小さくなるので、軸方向加速度αが生じたとき、その軸方向加速度αに応じて徐々に遮断を進めることができる。揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係は、開口部の形状の設定で任意に変更できるが、その例については後述する。
【００８３】
上記のように、筐体２１及びスリーブ４０が±αで振動するときは、揺動スプール５０も左右方向に振動し、また、気体も左右方向に振り分けを繰り返しながら流れる。この場合でも図４、図５に説明したと同様に、揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的位置の差である変位差Ｘの変化の方向に関わらず、Ｘの絶対値が同じであれば、これに対応する第１開口部と第２開口部との間の連通・遮断の変化、つまり連通量の変化は同じとなる。もっとも、図２、図３と異なり、図８、図９では、Ｘの変化の方向に応じて、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れる方向が振り分けられるが、連通・遮断自体の変化は図４の通りとなる。
【００８４】
このときに、バネ系を含む揺動スプール５０はその系の固有振動数で振動するので、揺動スプール５０の質量とバネ系のバネ定数を適当に設定することで、揺動スプール５０に対するスリーブ４０の相対的振動は、周波数に応じて変化する。例えば、バネ系を含む揺動スプール５０の固有振動数を適当に低い周波数になるように設定すれば、その固有振動数よりも高い振動数の振動の場合、揺動スプール５０とスリーブ４０の相対的変位は揺動スプール５０の振幅と同じになる。つまりハイパスフィルタとして作用する。
【００８５】
ここで、振動を抑制するための揺動スプールの駆動は、抑制すべき振動によるスリーブと揺動スプールとの間の相対的振動の変位によって左側復元バネと右側復元バネから受ける揺動駆動力を利用しており、特別な駆動装置を用いることなく、振動が生じれば自動的に揺動駆動が行われる。また、振動の軸方向加速度の大きさに応じて流路面積が可変され、振動の軸方向加速度が大きいほど、流路面積が大きくなるので、振動が生じても、迅速にその振動を抑制するように働く。
【００８６】
このように、図７の構成においては、軸方向の加速度を揺動スプール５０が受け、バネ系を含めた揺動スプール５０の固有振動数で揺動スプール５０が振動する。すなわち、左側復元バネ６４と右側復元バネ６６は、揺動スプール５０の振動とともに収縮・伸長を繰り返すが、それによって、左側バネ室２２の気体圧と右側バネ室２４の気体圧も変動し脈動する。
【００８７】
この脈動は、中間接続流路１２０，１２２を設けることで抑制することができるが、中間接続流路１２０，１２２に中間固定絞り部１３０を設けることで、その脈動をさらに効果的に抑制することができる。中間固定絞り部１３０としては、オリフィス絞り、ラジアルスリット方式絞り、多孔質物質の中に気体を流す多孔質絞り等を用いることができる。
【００８８】
ここで、揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量との関係について説明する。図１０は、図１または図７の構成において、左開口部４４と右開口部４２、左ランド５４と右ランド５６の部分を抜き出した図である。ここでは、中立状態における位置関係が示されていて、左開口部４４をＡ、右開口部４２をＢとして示してある。図１１は、スリーブ４０に対し揺動スプール５０が相対的位置関係を中立状態から変更したときに、Ａ・Ｂ間の連通・遮断の変化の様子が示されている。相対的位置関係の変化は、軸方向差圧によって生じるものであってもよく、軸方向加速度αによって生じるものであってもよい。
【００８９】
図１１に示されるように、揺動スプール５０が中立状態にあるときの位置をＸ＝０とすると、Ｘ＝０において、Ａ・Ｂ間は連通している。そして、揺動スプール５０が中立状態から移動するときは、そのＸ方向移動量が十分に大きければ、移動の方向にかかわらず、Ａ・Ｂ間が遮断される。その中間の状態では、相対的変位量であるＸの絶対値が０から次第に大きくなるにつれ、連通から遮断に徐々に変化する。その変化特性は、開口部の形状に依存する。開口部形状が中心線に対し対称形の場合は、図１１の実線で示すように、相対的変位量であるＸの絶対値に対し、連通量が線形的に減少する。開口部形状が中心線に対し非対称形の場合は、図１１の破線、一点鎖線で示すように、Ｘの絶対値に対し、連通量が非線形的に減少する。このように、開口部形状の設定によって、連通・遮断の変化特性を任意に変更することができる。
【００９０】
図１０、図１１の例では、相対的変位量であるＸの絶対値が０のときに連通量が最大で、Ｘが変化すると、その符号にかかわらず、対称的に連通量が減少する。これを、Ｘ＝０からＸが変化するとき、例えば−Ｘ方向に変化するときは、Ｘの絶対値に応じて連通から遮断に変化するが、＋Ｘ方向に変化するときは遮断が生じないものとすることもできる。
【００９１】
その例を図１２、図１３に示す。ここでは、図１２に示されるように、中立状態で右ランド５６は図１０の場合と同様に右開口部４２に対し半分程度開く位置にあるが、左ランド５４は左開口部４４から−Ｘ方向に大きく離れた位置に配置されている。すなわち、左ランド５４と左開口部４４との間の間隔は、右ランド５６と右開口部４２との間の間隔より広い。中立状態をこのように設定すると、図１３に示すように、−Ｘ方向に変化するときは、Ｘの絶対値に応じて連通から遮断に変化するが、＋Ｘ方向に変化するときは遮断が生じないものとできる。
【００９２】
換言すれば、２つの開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることで、図１３のような連通・遮断特性とできる。
【００９３】
図１の例では、左側バネ室２２と右側バネ室２４とは、それぞれ別々に第１気体圧を有する気体と第２気体圧を有する気体が供給される。ここで、左側バネ室２２と右側バネ室２４とを適当な絞り装置を介して接続すると、左側バネ室２２と右側バネ室との間の気圧変動等に対するダンパ効果を与えることができる。図７の例では、中間固定絞り部１３０がその機能を有している。この左側バネ室２２と右側バネ室２４とを適当な絞り装置を介して接続する流路を、揺動スプール５０の各ランドとステムとに設けることができる。
【００９４】
図１４はそのような構成例を示す図である。ここでは、揺動スプール５０の各ランドとステムを貫通して、左側バネ室２２と右側バネ室２４とを連通するスプール内連通路１５０と、スプール内連通路１５０に設けられるスプール内固定絞り部１５２が示されている。このような構成とすることで、可変絞り装置の寸法を抑制しながら、左側バネ室２２と右側バネ室との間の気圧変動等に対するダンパ効果を有するものとできる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、その間の気体の流れを通常は連通し、気体圧の変化が生じ、あるいは相対的変位差が生じたときに遮断する装置として利用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１０，１６ 可変絞り装置、２０，２１，筐体、２２ 左側バネ室、２４ 右側バネ室、２８ 第１接続口、２９ 第１導入流路、３０ 第２接続口、３１ 第２導入流路、３２ 第１接続流路、３４ 第２接続流路、４０ スリーブ、４２ 右開口部、４４ 左開口部、５０ 揺動スプール、５４ 左ランド、５６ 右ランド、６０，６４ 左側復元バネ、６２，６６ 右側復元バネ、７０ 左側調整ネジ、７２ 右側調整ネジ、８０，８１ （第１、第２）固定絞り部、１２０，１２２ 中間接続流路、１３０ 中間固定絞り部、１５０ スプール内連通路、１５２ スプール内固定絞り部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステム上に左ランドと右ランドとが配置される揺動スプールと、
揺動スプールの各ランドの外周を支持して揺動スプールをステムの軸方向に揺動自在に案内するスリーブと、
揺動スプールの左ランド及び右ランドに対し、それぞれステムの軸方向に沿った復元力を与える左側復元バネと右側復元バネと、
スリーブに設けられ第１気体圧を有する気体が揺動スプール側に供給されまたは揺動スプール側から排出される第１開口部と、
スリーブに設けられ第２気体圧を有する気体が揺動スプール側から排出されまたは揺動スプール側に供給される第２開口部と、
を備え、
揺動スプールは、
左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、
または、
スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動駆動力を受け、
揺動スプールがスリーブに対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について、第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定され、
少なくともいずれかの揺動駆動力によって揺動スプールがスリーブに対し中立状態から移動するときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更されることで、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量がその相対位置関係の変化量に応じて遮断される方向に線形的にまたは非線形的に変更されることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可変絞り装置において、
第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変絞り装置において、
第１気体圧を有する気体を左側復元バネが収容される左側バネ室に導いて、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、
第２気体圧を有する気体を右側復元バネが収容される右側バネ室に導いて、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路と、
を備えることで軸方向差圧によって揺動駆動力を受けることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の可変絞り装置において、
左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項５】
請求項３に記載の可変絞り装置において、
第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、
第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部と、
を備えることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項６】
請求項４に記載の可変絞り装置において、
中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備えることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項７】
請求項３に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路と、
スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部と、
を有することを特徴とする可変絞り装置。
【請求項８】
請求項６に記載の可変絞り装置において、
中間接続流路は、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左気体室と右気体室とを連通するスプール内連通路であり、
中間固定絞り部は、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部であることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項１】
ステム上に左ランドと右ランドとが配置される揺動スプールと、
揺動スプールの各ランドの外周を支持して揺動スプールをステムの軸方向に揺動自在に案内するスリーブと、
揺動スプールの左ランド及び右ランドに対し、それぞれステムの軸方向に沿った復元力を与える左側復元バネと右側復元バネと、
スリーブに設けられ第１気体圧を有する気体が揺動スプール側に供給されまたは揺動スプール側から排出される第１開口部と、
スリーブに設けられ第２気体圧を有する気体が揺動スプール側から排出されまたは揺動スプール側に供給される第２開口部と、
を備え、
揺動スプールは、
左ランドの左側面に与えられる気体圧と右ランドの右側面に与えられる気体圧との差である軸方向差圧によって揺動駆動力を受け、
または、
スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって揺動駆動力を受け、
揺動スプールがスリーブに対し中立状態にあるときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係について、第１開口部と第２開口部との間が連通するように設定され、
少なくともいずれかの揺動駆動力によって揺動スプールがスリーブに対し中立状態から移動するときには、第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更されることで、気体の流れを可変的に絞るようにして、第１開口部と第２開口部との間の連通量がその相対位置関係の変化量に応じて遮断される方向に線形的にまたは非線形的に変更されることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項２】
請求項１に記載の可変絞り装置において、
第１開口部と第２開口部に対する各ランドの相対位置関係が可変的に変更される際に、一方側の開口部は、中立状態から予め定めたオフセット量を超える移動によって初めてその開口部と他方側の開口部との間の連通が遮断されるように設定されることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の可変絞り装置において、
第１気体圧を有する気体を左側復元バネが収容される左側バネ室に導いて、左ランドの左側面に第１気体圧を与えるための第１接続流路と、
第２気体圧を有する気体を右側復元バネが収容される右側バネ室に導いて、右ランドの右側面に第２気体圧を与えるための第２接続流路と、
を備えることで軸方向差圧によって揺動駆動力を受けることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の可変絞り装置において、
左ランドの左側バネ室の空間と、右ランドの右側バネ室の空間とを連通する中間接続流路を備えることで中立状態では軸方向差圧をゼロとして、スリーブに対する揺動スプールの相対的変位差によって左側復元バネと右側復元バネから揺動駆動力を受けることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項５】
請求項３に記載の可変絞り装置において、
第１接続流路に設けられ、左ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第１固定絞り部と、
第２接続流路に設けられ、右ランド側に導かれる気体の流れを予め定めた絞り量で絞る第２固定絞り部と、
を備えることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項６】
請求項４に記載の可変絞り装置において、
中間接続流路に設けられ、左側復元バネと右側復元バネと揺動スプールの質量に応じた振動を抑制するための１または予め定めた数の中間固定絞り部を備えることを特徴とする可変絞り装置。
【請求項７】
請求項３に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
各ランドとステムとを貫通して左側バネ室と右側バネ室とを連通するスプール内連通路と、
スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部と、
を有することを特徴とする可変絞り装置。
【請求項８】
請求項６に記載の可変絞り装置において、
中間接続流路は、揺動スプールの各ランドとステムとを貫通して左気体室と右気体室とを連通するスプール内連通路であり、
中間固定絞り部は、スプール内連通路に設けられるスプール内固定絞り部であることを特徴とする可変絞り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１９０８７５（Ｐ２０１１−１９０８７５Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７８２４（Ｐ２０１０−５７８２４）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（５０３０９４０７０）ピー・エス・シー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（５０３０９４０７０）ピー・エス・シー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]