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、気体の流れ方向が変更され、軸方向差圧に応じて流路面積が変化する。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、気体の流れ方向が変更され、軸方向差圧に応じて流路面積が変化する。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】
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】
【０００９】
本発明に係る可変絞り装置は、ステム上に左ランドと中央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開口部との間の連通量がゼロあるいは予め定めた所定量の連通状態となるように設定され、あるいは中立状態から予め定めたオーバラップ量を超える移動によって初めて第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移動の方向に関わらず位置関係の変化量に応じて線形的に又は非線形的に変更されることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る可変絞り装置において、揺動スプールは、左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランドを有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部との間に接続して設けられ、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定されるバイアス絞り部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
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中央ランドと第１開口部との間の相対位置関係が可変的に変更されることで、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れを可変的に絞る。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、可変絞り装置において、揺動スプールは、スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通する。
【００２４】
また、可変絞り装置において、揺動スプールは、左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランドを有する。これにより、左気体室と右気体室とが共に第１開口部に連通するための構成がスリーブ内で実現でき、構成を簡単なものとできる。
【００２５】
また、可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部との間に、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定量の連通状態となるように設定される絞り部が設けられる。これにより、中立状態における第１開口部と第２開口部との間の連通量をゼロでなく、予めバイアスされた大きさとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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６】図１の変形例として、スリーブの開口部の配置を変更した例を説明する図である。
【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】図１の他の変形例として、中間ランドに連通路を設ける等の様子を説明する図である。
【図１１】図１０の連通路の様子を説明するための中央ランドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
また、以下では、例えば、第１気体圧ＰAが２つの開口部に供給され、第２気体圧ＰBが１つの開口部に供給される等の説明を行うが、開口部の数はそれぞれ１つでも複数でも構わない。また、開口部とランドとの位置関係も、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、相互に連通しない遮断状態と、相互に連通し、その際に揺動駆動力に応じて流れの方向あるいは流量等を可変するものであれば、どのような配置関係であってもよい。
【００２９】
なお、可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、ダンパ機能等を発揮するものである。２つの気体装置の例としては、例えば、ピストン・シリンダ機構におけるシリンダの両側の２つの気体室とすることができる。この場合には、ピストン・シリンダ機構に並列に配置されるダンパ機構として可変絞り装置を用いることができる。
【００３０】
その他、可変絞り装置が適用される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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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と右開口部４６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。ここでは、左開口部４４と右開口部４６とが筐体２０の内部を通る第１導入流路２９に共に接続されることで、左開口部４４と右開口部４６とが連通して、気体を導く開口部としては同じ機能を有するものとなっている。その意味で、互いに連通するように構成された左開口部４４と右開口部４６とを合わせて、第１開口部と呼ぶことができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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に設けられる中央開口部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。中央開口部４２は１つであるが、これを上記の第１開口部と対比するために、第１開口部と呼ぶことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
左側復元バネ６０における右側の円板はもう１つの機能を有する。それは、左側バネ室２２に供給される第１気体圧ＰAに応じた軸方向力を揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に伝達する機能である。したがって、右側の円板の外周と、左側バネ室２２の内壁との間は、適当な気密とされる。適当な気密とは、右側の円板が軸方向に移動することができるが、第１気体圧ＰAを有する気体が揺動スプール５０の側に余り漏れない程度という意味である。余り漏れない程度とは、第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０に適切に伝達される程度であればよい。
【００４４】
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、左側の円板が右側バネ室２４に供給される第２気体圧ＰBに応じた軸方向力を揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に伝達する機能を有す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。
【００４５】
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。
【００４６】
図１におけるスリーブ４０は、筐体２０の中心部におけるスリーブ４０と揺動スプール５０とが配置される配置空間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。
【００４７】
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３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、中央開口部４２、右開口部４６である。これらの開口部に対応して筐体２０にも３つの開口部が設けられ、既に述べたように、左開口部４４と右開口部４６とは第１導入流路２９に接続され、中央開口部４２は第２導入流路３１に接続される。
【００４８】
揺動スプール５０は、ステム上に左ランド５４と中央ランド５２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、中央ランド５２、右ランド５６である。ラ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。
【００４９】
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と中央ランドとの間に左気体室、中央ランド５２と右ランドとの間に右気体室が形成されている。
【００５０】
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、中央ランド５２は、中央開口部４２をちょうど閉じる位置である。そして、左ランド５４は、左開口部４４を完全に開くように、左開口部４４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置とされる。また、右ランド５６は、右開口部４６を完全に開くように、右開口部４６の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００５１】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAは、左側バネ室２２に供給される他に、左開口部４４と右開口部４６を介して、揺動スプール５０の側に供給される。一方、第２気体圧ＰBは、右側バネ室２４に供給されるが、中央開口部４２が中央ランド５２で閉じられているので、そこで遮断されて揺動スプール５０の側には供給されない。
【００５２】
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開口部との間の連通量がゼロとな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３つのランドを有し、スリーブが３つの開口部を有する場合、上記のように、中立状態では、中央ランド５２が第１開口部である中央開口部４２を完全に塞ぐことができるように、中央ランド５２と中央開口部４２の位置関係が設定される。このとき、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。
【００５３】
なお、場合によっては、中立状態であっても、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態としてもよい。具体的には、中央ランド５２が第１開口部である中央開口部４２を完全に塞がずに、予め定めた余裕隙間でもって第１開口部を揺動スプール５０側に部分的に開くものとしてもよい。このように中央ランド５２が第１開口部を部分的に開くようにすることで、第１開口部と第２開口部との間に、適当量の気体の連通を行わせることができる。これによって、可変絞り装置１０の動作をより安定なものとできる。また、逆に、中央開口部４２の両側に揺動スプール５０のオーバラップを設け、中立状態およびオーバラップの範囲で揺動スプール５０が移動しても第１開口部と第２開口部とが連通しないようにすることもできる。以下では、中立状態のときに第１開口部と第２開口部との間の連通量がゼロである場合について説明を続ける。
【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が同じとなる、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、中央ランド５２は中央開口部４２の右側を開く。開く量は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって異なる。つまり、開く量である流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が大きければ大きく、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が小さければ小さい。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、図示されていない第２気体装置からの第２気体圧ＰBを有する気体は、第２接続口３０−第２導入流路３１−中央開口部４２−揺動スプール５０の右気体室−右開口部４６−第１導入流路２９−第１接続口２８を通り、図示されていない第１気体装置に導かれる。
【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、中央ランド５２は中央開口部４２の左側を開く。開く量は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって異なる。揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動の場合と同様に、開く量である流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって可変的に変更される。
【００６１】
したがって、図示されていない第１気体装置からの第１気体圧ＰAを有する気体は、第１接続口２８−第１導入流路２９−左開口部４４−揺動スプール５０の左気体室−中央開口部４２−第２導入流路３１−第２接続口３０を通り、図示されていない第２気体装置に導かれる。
【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気体装置の側から高圧気体の供給を受け、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気体装置の側から第２気体装置に対し高圧気体の供給を行うものとできる。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圧差を抑制することができる。
【００６３】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の気圧差を抑制する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、流路面積が大きくなるので、第１気体装置と第２気体装置との間に気圧差が生じても、迅速にその気圧差を解消して平衡圧に戻すことができる。このように、揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量とが比例関係となるように開口部の形状を設定できる。そのほかに、Ｘ方向移動量と流路面積との関係を非線形とすることもでき、また２段階変化とすることもできる。
【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第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量の変化を説明する図である。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差Ｘの変化と、これに対応する第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量の変化が示されている。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、第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量は、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。第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの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。
【００６５】
図５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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
上記では、スリーブ４０に設けられる左開口部４４と右開口部４６において、第１気体圧ＰAを有する気体が揺動スプール５０の側に供給されまたは揺動スプール５０の側から排出され、そして、中央開口部４２において、第２気体圧ＰBを有する気体が揺動スプール５０の側に供給されまたは揺動スプール５０の側から排出される。このような場合、上記のように、左開口部４４と右開口部４６とを第１開口部、中央開口部４２を第２開口部と呼ぶことができる。このように、上記では、開口部は３つであったが、開口部を３つ以外とすることもできる。
【００７０】
図６は、スリーブに４つの開口部が設けられる可変絞り装置１４の構成を示す図である。図６は、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、筐体１００に、相互に交差しないように、第１導入流路２９と第２導入流路３１が配置される。そして、第１導入流路２９は、スリーブ１０２に設けられる左第１開口部１１０と右第１開口部１１４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となっている。また、第２導入流路３１は、スリーブ１０２に設けられる左第２開口部１１２と右第２開口部１１６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となっている。
【００７１】
スリーブ１０２においては、軸方向に沿って、左側である−Ｘ側から右側である＋Ｘ側に向かって、左第１開口部１１０、左第２開口部１１２、右第１開口部１１４、右第２開口部１１６がこの順序で配置される。上記のように左第１開口部１１０と右第１開口部１１４とが第１導入流路２９に接続されるので、その意味でこれらを第１開口部と呼び、左第２開口部１１２と右第２開口部１１６とが第２導入流路３１に接続されるので、その意味でこれらを第２開口部と呼ぶことができる。
【００７２】
揺動スプール５０の各ランドの配置位置と、スリーブ１０２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５４は、左第１開口部１１０をちょうど閉じる位置である。また、右ランド５６は、右第２開口部１１６をちょうど閉じる位置である。中央ランド５２は、左第２開口部１１２と右第１開口部１１４のいずれをも完全に開くように、左第２開口部１１２の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置であって、右第１開口部１１４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００７３】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAは、左側バネ室２２に供給される他に、右第１開口部１１４を介して揺動スプール５０の右気体室に供給される。一方、第２気体圧ＰBは、右側バネ室２４に供給される他に、左第２開口部１１２を介して揺動スプール５０の左気体室に供給される。右気体室と左気体室とは中央ランド５２で連通が遮断されているので、左第１開口部１１０と右第１開口部から構成される第１開口部と、左第２開口部１１２と右第２開口部１１６から構成される第２開口部とは連通していない。
【００７４】
したがって、揺動スプール５０がスリーブ１０２に対し中立状態にあるときには第１開口部と第２開口部とは連通していない。ここで、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧であると、図２で説明したように、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動し、左第１開口部１１０の右側が開く。これによって、第２接続口３０から第１接続口２８に向かって気体が流れる。また、逆に第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧であると、図２で説明したように、揺動スプール５０が＋Ｘ方向に移動し、右第２開口部１１６の左側が開く。これによって、第１接続口２８から第２接続口３０に向かって気体が流れる。
【００７５】
このように、４つの開口部を有する構成を用いても、図２、図３で説明したのと同様の可変絞りとしての作用効果を奏することができる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、中央ランド５２は中央開口部４２の右側を開くことになる。この開く量は、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、開く量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが大きければ大きく、振動の軸方向加速度αが小さければ小さい。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。
【００８３】
このようにして、図示されていない第２気体装置からの第２気体圧ＰBを有する気体は、第２接続口３０−第２導入流路３１−中央開口部４２−揺動スプール５０の右気体室−右開口部４６−第１導入流路２９−第１接続口２８を通り、図示されていない第１気体装置に導かれる。
【００８４】
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。
【００８５】
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、中央ランド５２は中央開口部４２の左側を開くことになる。開く量は、振動の軸方向加速度−αによって異なる。揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動の場合と同様に、開く量である流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００８６】
したがって、図示されていない第１気体装置からの第１気体圧ＰAを有する気体は、第１接続口２８−第１導入流路２９−左開口部４４−揺動スプール５０の左気体室−中央開口部４２−第２導入流路３１−第２接続口３０を通り、図示されていない第２気体装置に導かれる。
【００８７】
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気体装置の側から第２気体装置の側に気体が流れ、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気体装置の側から第１気体装置の側に気体が流れるものとできる。
【００８８】
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、連通量自体の変化は図４の通りとなる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
図１、図５、図７のように、スプールとスリーブとして、３つのランド、３つの開口部を有する構成を利用するときは、左開口部４４と右開口部４６とを互いに連通して第１開口部として用いる。そして、上記の図１、図５、図７では、第１導入流路２９に左開口部４４と右開口部４６とをそれぞれ接続するものとして説明した。
【００９４】
図１０は、中央ランド５２に軸方向に貫通する連通路１５０を設け、これによって中央ランド５２の両側の気体室である左気体室と右気体室とを連通する構成を示す図である。この構成によれば、第１導入流路２９に左開口部４４と右開口部４６とをそれぞれ接続する必要がなく、スリーブと筐体の構造を簡単なものとできる。図１０の例では、第１導入流路２９に左開口部４４のみが接続されており、右開口部４６に対応する右気体室は、連通路１５０を介し、左開口部４４に対応する左気体室に接続されている。図１１は、中央ランド５２の断面図であり、この例では、相互に分離している４つの連通路１５０が中央ランド５２を軸方向に貫通している。
【００９５】
図１０において、左開口部４４と中央開口部４２との間を接続して設けられるバイアス絞り部１５２は、左開口部４４に対応する第１開口部と、中央開口部４２に対応する第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定される絞り装置である。図１に関連して、中立状態であっても、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態としてもよいとして説明したが、バイアス絞り部１５２を用いることで、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態に設定することが容易となる。つまり、バイアス絞り部１５２は、第１開口部と第２開口部との間の連通量を揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的な位置関係の変化によって可変する可変絞り装置の主たる構成に対し、これに並列的に設けられる第１開口部と第２開口部との間のバイアス流路である。バイアス絞り部１５２は、図１０に示されるように、揺動スプール５０の軸周りを囲むような環状の絞り装置を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
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、ダンパ機能等を発揮するものとして利用できる。例えば、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つの気体室等に、気体圧変動抑制、機械的振動抑制のためのダンパ機構等に利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０，１２，１４，１６ 可変絞り装置、２０，２１，１００ 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、４０，１０２ スリーブ、４２ 中央開口部、４４ 左開口部、４６ 右開口部、５０ 揺動スプール、５２ 中央ランド、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、１１０ 左第１開口部、１１２ 左第２開口部、１１４ 右第１開口部、１１６ 右第２開口部、１２０，１２２ 中間接続流路、１３０ 中間固定絞り部、１５０ 連通路、１５２ バイアス絞り部。
【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】
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】
【０００９】
本発明に係る可変絞り装置は、ステム上に左ランドと中央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開口部との間の連通量がゼロあるいは予め定めた所定量の連通状態となるように設定され、あるいは中立状態から予め定めたオーバラップ量を超える移動によって初めて第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移動の方向に関わらず位置関係の変化量に応じて線形的に又は非線形的に変更されることを特徴とする。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る可変絞り装置において、揺動スプールは、左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランドを有することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部との間に接続して設けられ、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定されるバイアス絞り部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
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中央ランドと第１開口部との間の相対位置関係が可変的に変更されることで、第１開口部と第２開口部との間の気体の流れを可変的に絞る。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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することができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
また、可変絞り装置において、揺動スプールは、スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通する。
【００２４】
また、可変絞り装置において、揺動スプールは、左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランドを有する。これにより、左気体室と右気体室とが共に第１開口部に連通するための構成がスリーブ内で実現でき、構成を簡単なものとできる。
【００２５】
また、可変絞り装置において、第１開口部と第２開口部との間に、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定量の連通状態となるように設定される絞り部が設けられる。これにより、中立状態における第１開口部と第２開口部との間の連通量をゼロでなく、予めバイアスされた大きさとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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６】図１の変形例として、スリーブの開口部の配置を変更した例を説明する図である。
【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】図１の他の変形例として、中間ランドに連通路を設ける等の様子を説明する図である。
【図１１】図１０の連通路の様子を説明するための中央ランドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
また、以下では、例えば、第１気体圧ＰAが２つの開口部に供給され、第２気体圧ＰBが１つの開口部に供給される等の説明を行うが、開口部の数はそれぞれ１つでも複数でも構わない。また、開口部とランドとの位置関係も、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、相互に連通しない遮断状態と、相互に連通し、その際に揺動駆動力に応じて流れの方向あるいは流量等を可変するものであれば、どのような配置関係であってもよい。
【００２９】
なお、可変絞り装置は、２つの気体装置の間に設けられて、ダンパ機能等を発揮するものである。２つの気体装置の例としては、例えば、ピストン・シリンダ機構におけるシリンダの両側の２つの気体室とすることができる。この場合には、ピストン・シリンダ機構に並列に配置されるダンパ機構として可変絞り装置を用いることができる。
【００３０】
その他、可変絞り装置が適用される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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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と右開口部４６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。ここでは、左開口部４４と右開口部４６とが筐体２０の内部を通る第１導入流路２９に共に接続されることで、左開口部４４と右開口部４６とが連通して、気体を導く開口部としては同じ機能を有するものとなっている。その意味で、互いに連通するように構成された左開口部４４と右開口部４６とを合わせて、第１開口部と呼ぶことができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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に設けられる中央開口部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。中央開口部４２は１つであるが、これを上記の第１開口部と対比するために、第１開口部と呼ぶことができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
左側復元バネ６０における右側の円板はもう１つの機能を有する。それは、左側バネ室２２に供給される第１気体圧ＰAに応じた軸方向力を揺動スプール５０の左ランド５４の左側面に伝達する機能である。したがって、右側の円板の外周と、左側バネ室２２の内壁との間は、適当な気密とされる。適当な気密とは、右側の円板が軸方向に移動することができるが、第１気体圧ＰAを有する気体が揺動スプール５０の側に余り漏れない程度という意味である。余り漏れない程度とは、第１気体圧ＰAに応じた軸方向力が揺動スプール５０に適切に伝達される程度であればよい。
【００４４】
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、左側の円板が右側バネ室２４に供給される第２気体圧ＰBに応じた軸方向力を揺動スプール５０の右ランド５６の右側面に伝達する機能を有す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。
【００４５】
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。
【００４６】
図１におけるスリーブ４０は、筐体２０の中心部におけるスリーブ４０と揺動スプール５０とが配置される配置空間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。
【００４７】
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３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、中央開口部４２、右開口部４６である。これらの開口部に対応して筐体２０にも３つの開口部が設けられ、既に述べたように、左開口部４４と右開口部４６とは第１導入流路２９に接続され、中央開口部４２は第２導入流路３１に接続される。
【００４８】
揺動スプール５０は、ステム上に左ランド５４と中央ランド５２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、中央ランド５２、右ランド５６である。ラ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。
【００４９】
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と中央ランドとの間に左気体室、中央ランド５２と右ランドとの間に右気体室が形成されている。
【００５０】
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、中央ランド５２は、中央開口部４２をちょうど閉じる位置である。そして、左ランド５４は、左開口部４４を完全に開くように、左開口部４４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置とされる。また、右ランド５６は、右開口部４６を完全に開くように、右開口部４６の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００５１】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAは、左側バネ室２２に供給される他に、左開口部４４と右開口部４６を介して、揺動スプール５０の側に供給される。一方、第２気体圧ＰBは、右側バネ室２４に供給されるが、中央開口部４２が中央ランド５２で閉じられているので、そこで遮断されて揺動スプール５０の側には供給されない。
【００５２】
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開口部との間の連通量がゼロとな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３つのランドを有し、スリーブが３つの開口部を有する場合、上記のように、中立状態では、中央ランド５２が第１開口部である中央開口部４２を完全に塞ぐことができるように、中央ランド５２と中央開口部４２の位置関係が設定される。このとき、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。
【００５３】
なお、場合によっては、中立状態であっても、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態としてもよい。具体的には、中央ランド５２が第１開口部である中央開口部４２を完全に塞がずに、予め定めた余裕隙間でもって第１開口部を揺動スプール５０側に部分的に開くものとしてもよい。このように中央ランド５２が第１開口部を部分的に開くようにすることで、第１開口部と第２開口部との間に、適当量の気体の連通を行わせることができる。これによって、可変絞り装置１０の動作をより安定なものとできる。また、逆に、中央開口部４２の両側に揺動スプール５０のオーバラップを設け、中立状態およびオーバラップの範囲で揺動スプール５０が移動しても第１開口部と第２開口部とが連通しないようにすることもできる。以下では、中立状態のときに第１開口部と第２開口部との間の連通量がゼロである場合について説明を続ける。
【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が同じとなる、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、中央ランド５２は中央開口部４２の右側を開く。開く量は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）によって異なる。つまり、開く量である流路面積は、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が大きければ大きく、軸方向差圧（ＰB−ＰA）が小さければ小さい。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、図示されていない第２気体装置からの第２気体圧ＰBを有する気体は、第２接続口３０−第２導入流路３１−中央開口部４２−揺動スプール５０の右気体室−右開口部４６−第１導入流路２９−第１接続口２８を通り、図示されていない第１気体装置に導かれる。
【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、中央ランド５２は中央開口部４２の左側を開く。開く量は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって異なる。揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動の場合と同様に、開く量である流路面積は、軸方向差圧（ＰA−ＰB）によって可変的に変更される。
【００６１】
したがって、図示されていない第１気体装置からの第１気体圧ＰAを有する気体は、第１接続口２８−第１導入流路２９−左開口部４４−揺動スプール５０の左気体室−中央開口部４２−第２導入流路３１−第２接続口３０を通り、図示されていない第２気体装置に導かれる。
【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気体装置の側から高圧気体の供給を受け、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気体装置の側から第２気体装置に対し高圧気体の供給を行うものとできる。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圧差を抑制することができる。
【００６３】
ここで、第１気体装置と第２気体装置との間の気圧差を抑制する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、流路面積が大きくなるので、第１気体装置と第２気体装置との間に気圧差が生じても、迅速にその気圧差を解消して平衡圧に戻すことができる。このように、揺動スプール５０のＸ方向移動量と流路面積の変化量とが比例関係となるように開口部の形状を設定できる。そのほかに、Ｘ方向移動量と流路面積との関係を非線形とすることもでき、また２段階変化とすることもできる。
【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第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量の変化を説明する図である。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差Ｘの変化と、これに対応する第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量の変化が示されている。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、第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの間の連通量は、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。第１開口部Ａと第２開口部Ｂとの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。
【００６５】
図５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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
上記では、スリーブ４０に設けられる左開口部４４と右開口部４６において、第１気体圧ＰAを有する気体が揺動スプール５０の側に供給されまたは揺動スプール５０の側から排出され、そして、中央開口部４２において、第２気体圧ＰBを有する気体が揺動スプール５０の側に供給されまたは揺動スプール５０の側から排出される。このような場合、上記のように、左開口部４４と右開口部４６とを第１開口部、中央開口部４２を第２開口部と呼ぶことができる。このように、上記では、開口部は３つであったが、開口部を３つ以外とすることもできる。
【００７０】
図６は、スリーブに４つの開口部が設けられる可変絞り装置１４の構成を示す図である。図６は、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、筐体１００に、相互に交差しないように、第１導入流路２９と第２導入流路３１が配置される。そして、第１導入流路２９は、スリーブ１０２に設けられる左第１開口部１１０と右第１開口部１１４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となっている。また、第２導入流路３１は、スリーブ１０２に設けられる左第２開口部１１２と右第２開口部１１６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となっている。
【００７１】
スリーブ１０２においては、軸方向に沿って、左側である−Ｘ側から右側である＋Ｘ側に向かって、左第１開口部１１０、左第２開口部１１２、右第１開口部１１４、右第２開口部１１６がこの順序で配置される。上記のように左第１開口部１１０と右第１開口部１１４とが第１導入流路２９に接続されるので、その意味でこれらを第１開口部と呼び、左第２開口部１１２と右第２開口部１１６とが第２導入流路３１に接続されるので、その意味でこれらを第２開口部と呼ぶことができる。
【００７２】
揺動スプール５０の各ランドの配置位置と、スリーブ１０２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５４は、左第１開口部１１０をちょうど閉じる位置である。また、右ランド５６は、右第２開口部１１６をちょうど閉じる位置である。中央ランド５２は、左第２開口部１１２と右第１開口部１１４のいずれをも完全に開くように、左第２開口部１１２の位置よりも＋Ｘ方向にずれた位置であって、右第１開口部１１４の位置よりも−Ｘ方向にずれた位置とされる。
【００７３】
したがって、中立状態では、第１気体圧ＰAは、左側バネ室２２に供給される他に、右第１開口部１１４を介して揺動スプール５０の右気体室に供給される。一方、第２気体圧ＰBは、右側バネ室２４に供給される他に、左第２開口部１１２を介して揺動スプール５０の左気体室に供給される。右気体室と左気体室とは中央ランド５２で連通が遮断されているので、左第１開口部１１０と右第１開口部から構成される第１開口部と、左第２開口部１１２と右第２開口部１１６から構成される第２開口部とは連通していない。
【００７４】
したがって、揺動スプール５０がスリーブ１０２に対し中立状態にあるときには第１開口部と第２開口部とは連通していない。ここで、第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも低圧であると、図２で説明したように、揺動スプール５０が−Ｘ方向に移動し、左第１開口部１１０の右側が開く。これによって、第２接続口３０から第１接続口２８に向かって気体が流れる。また、逆に第１気体圧ＰAが第２気体圧ＰBよりも高圧であると、図２で説明したように、揺動スプール５０が＋Ｘ方向に移動し、右第２開口部１１６の左側が開く。これによって、第１接続口２８から第２接続口３０に向かって気体が流れる。
【００７５】
このように、４つの開口部を有する構成を用いても、図２、図３で説明したのと同様の可変絞りとしての作用効果を奏することができる。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、中央ランド５２は中央開口部４２の右側を開くことになる。この開く量は、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、開く量である流路面積は、振動の軸方向加速度αが大きければ大きく、振動の軸方向加速度αが小さければ小さい。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。
【００８３】
このようにして、図示されていない第２気体装置からの第２気体圧ＰBを有する気体は、第２接続口３０−第２導入流路３１−中央開口部４２−揺動スプール５０の右気体室−右開口部４６−第１導入流路２９−第１接続口２８を通り、図示されていない第１気体装置に導かれる。
【００８４】
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。
【００８５】
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、中央ランド５２は中央開口部４２の左側を開くことになる。開く量は、振動の軸方向加速度−αによって異なる。揺動スプール５０の中立位置から−Ｘ側への移動の場合と同様に、開く量である流路面積は、振動の軸方向加速度αによって可変的に変更される。
【００８６】
したがって、図示されていない第１気体装置からの第１気体圧ＰAを有する気体は、第１接続口２８−第１導入流路２９−左開口部４４−揺動スプール５０の左気体室−中央開口部４２−第２導入流路３１−第２接続口３０を通り、図示されていない第２気体装置に導かれる。
【００８７】
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気体装置の側から第２気体装置の側に気体が流れ、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気体装置の側から第１気体装置の側に気体が流れるものとできる。
【００８８】
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、連通量自体の変化は図４の通りとなる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
図１、図５、図７のように、スプールとスリーブとして、３つのランド、３つの開口部を有する構成を利用するときは、左開口部４４と右開口部４６とを互いに連通して第１開口部として用いる。そして、上記の図１、図５、図７では、第１導入流路２９に左開口部４４と右開口部４６とをそれぞれ接続するものとして説明した。
【００９４】
図１０は、中央ランド５２に軸方向に貫通する連通路１５０を設け、これによって中央ランド５２の両側の気体室である左気体室と右気体室とを連通する構成を示す図である。この構成によれば、第１導入流路２９に左開口部４４と右開口部４６とをそれぞれ接続する必要がなく、スリーブと筐体の構造を簡単なものとできる。図１０の例では、第１導入流路２９に左開口部４４のみが接続されており、右開口部４６に対応する右気体室は、連通路１５０を介し、左開口部４４に対応する左気体室に接続されている。図１１は、中央ランド５２の断面図であり、この例では、相互に分離している４つの連通路１５０が中央ランド５２を軸方向に貫通している。
【００９５】
図１０において、左開口部４４と中央開口部４２との間を接続して設けられるバイアス絞り部１５２は、左開口部４４に対応する第１開口部と、中央開口部４２に対応する第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定される絞り装置である。図１に関連して、中立状態であっても、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態としてもよいとして説明したが、バイアス絞り部１５２を用いることで、第１開口部と第２開口部との間の連通量について予め定めた所定量の連通状態に設定することが容易となる。つまり、バイアス絞り部１５２は、第１開口部と第２開口部との間の連通量を揺動スプール５０とスリーブ４０との間の相対的な位置関係の変化によって可変する可変絞り装置の主たる構成に対し、これに並列的に設けられる第１開口部と第２開口部との間のバイアス流路である。バイアス絞り部１５２は、図１０に示されるように、揺動スプール５０の軸周りを囲むような環状の絞り装置を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
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、ダンパ機能等を発揮するものとして利用できる。例えば、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つの気体室等に、気体圧変動抑制、機械的振動抑制のためのダンパ機構等に利用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０，１２，１４，１６ 可変絞り装置、２０，２１，１００ 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、４０，１０２ スリーブ、４２ 中央開口部、４４ 左開口部、４６ 右開口部、５０ 揺動スプール、５２ 中央ランド、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、１１０ 左第１開口部、１１２ 左第２開口部、１１４ 右第１開口部、１１６ 右第２開口部、１２０，１２２ 中間接続流路、１３０ 中間固定絞り部、１５０ 連通路、１５２ バイアス絞り部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステム上に左ランドと中央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開口部との間の連通量がゼロあるいは予め定めた所定量の連通状態となるように設定され、あるいは中立状態から予め定めたオーバラップ量を超える移動によって初めて第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移動の方向に関わらず位置関係の変化量に応じて線形的に又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３】
請求項１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４】
請求項２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５】
請求項３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６】
請求項１に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、
スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通することを特徴とする可変絞り装置。
【請求項７】
請求項６に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランド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７に記載の可変絞り装置において、
第１開口部と第２開口部との間に接続して設けられ、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定されるバイアス絞り部を備え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中央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開口部との間の連通量がゼロあるいは予め定めた所定量の連通状態となるように設定され、あるいは中立状態から予め定めたオーバラップ量を超える移動によって初めて第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移動の方向に関わらず位置関係の変化量に応じて線形的に又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３】
請求項１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４】
請求項２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５】
請求項３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６】
請求項１に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
スリーブに対し中立状態にあるときに、中央ランドが第２開口部を塞ぐ位置に配置され、中央ランドと左ランドとの間に形成される左気体室と、中央ランドと右ランドとの間に形成される右気体室とが共に第１開口部に連通する位置に配置され、
スリーブに対し中立状態から移動するときに、中央ランドが第２開口部を開く位置に相対的に移動し、その相対的位置関係の変更量に応じた連通量で、第２開口部と第１開口部とが連通することを特徴とする可変絞り装置。
【請求項７】
請求項６に記載の可変絞り装置において、
揺動スプールは、
左気体室と右気体室とを連通する連通路を含む中央ランド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７に記載の可変絞り装置において、
第１開口部と第２開口部との間に接続して設けられ、第１開口部と第２開口部との間の連通量が予め定めた所定バイアス量の連通状態となるように設定されるバイアス絞り部を備え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２】
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【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−４７４４４（Ｐ２０１１−４７４４４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５１６１（Ｐ２００９−１９５１６１）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【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３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（５０３０９４０７０）ピー・エス・シー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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