本發(fā)明涉及到對加在輸入件上的位移輸入進行增力，得到位移量與該位移輸入成比例的倍力輸出的場合所使用的伺服機構(gòu)。

作為這種伺服機構(gòu)，有的借助于液壓執(zhí)行器等使輸出件動作，同時可以用加在輸入件上的位移輸入對設(shè)在此液壓執(zhí)行器的驅(qū)動回路中的切換閥進行切換操作，而且構(gòu)成可以把上述輸出件的位移輸出反饋到上述切換閥，修正該切換閥的閥芯位置，由此可以得到上述倍力比例輸出。

但是，過去的機構(gòu)是通過杠桿等把上述輸出件的輸出位移反饋到上述切換閥的。因此，不得不成為零件數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機構(gòu)，存在著裝配困難、難以小型輕量化這樣的問題。

本發(fā)明是著眼于這種情況而構(gòu)成的，其目的在于提供能克服零件數(shù)多裝配困難的問題、可以小型輕量化、裝配容易、可靠性高的伺服機構(gòu)。

另外，本發(fā)明的第二個目的在于提供除了上述可以小型輕量化、裝配容易，可靠性高的特點之外，還能很容易地實現(xiàn)動作的高精度化的伺服機構(gòu)。

為了達到以上的目的，本發(fā)明的特點是具備可沿一定方向往復(fù)運動的輸出件，利用流體壓力使此輸出件往復(fù)動作的執(zhí)行器，配置在上述輸出件對面、承受操作輸入、沿與上述輸出件平行的方向往復(fù)動作的輸入件，分別設(shè)在此輸入件和上述輸出件的互相對面的部位的齒條，設(shè)置在這兩個齒條之間、可沿與上述輸入、輸出件平行的方向往復(fù)運動的閥芯，鉸支在此閥芯上、與上述兩個齒條嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪，當(dāng)上述閥芯處于中立位置時把上述執(zhí)行器鎖定、當(dāng)上述輸入件的移動使上述閥芯向非中立位置移動時切換成可以使上述執(zhí)行器向該閥芯返回中立位置的方向動作的流體壓力回路。

另外，為了達到上述第二個目的，本發(fā)明的特點是在以上構(gòu)件之外再設(shè)置使上述閥芯沿一定方向彈性位移的彈簧。

由于這樣的構(gòu)成，如果輸入件從閥芯保持中立位置而執(zhí)行器被鎖定的狀態(tài)開始運動，則與它壓緊的空轉(zhuǎn)齒輪以輸出件側(cè)的齒條為支點轉(zhuǎn)動，與此同時，閥芯向著與該輸入件相同的方向移動與上述輸入件的移動距離成比例的一段距離。結(jié)果，液壓回路切換，上述執(zhí)行器動作，輸出件沿使上述閥芯返回原中立位置的方向移動，所以最后閥芯大體上靜止。因此，此輸出件總是沿與上述輸入件相反的方向移動與該輸入件的移動距離成比例的距離。

圖1為表示本發(fā)明的一個實施例的剖視圖。

圖2為圖1中Ⅱ-Ⅱ線剖視圖。

圖3為圖1中Ⅲ-Ⅲ線剖視圖。

圖4為表示變形實施例的圖。

圖5為圖4中Ⅴ-Ⅴ線剖視圖。

下面參照附圖說明將本發(fā)明用于旋轉(zhuǎn)式流體能量轉(zhuǎn)換機中配流軸位置調(diào)整的場合的一個實施例。

在殼體（1）內(nèi)通過多個第一靜壓支承（3），可旋轉(zhuǎn)地嵌合著扭矩環(huán)（2）。殼體（1）是個一端有開口部（1a）的有底圓錐體形零件，其內(nèi)周與上述扭矩環(huán)（2）嵌合的部位形成沿上述開口部（1a）方向逐漸減小直徑的錐面（4）。另外，扭矩環(huán)（2）是有與上述錐面（4）同一圓錐角的周壁（2a）的杯形零件，它的一端軸心部整體實突出旋轉(zhuǎn)軸（6），此旋轉(zhuǎn)軸（6）的前端通過上述開口部（1a）伸到殼體（1）外。另外，第一靜壓支承（3）是在上述扭矩環(huán)（2）的外周所需部位固定與上述殼體（1）的錐面（4）接觸的滑靴（5），同時在此滑靴（5）中沿軸向相鄰形成三個壓力窩（7a）、（7b）、（7c），把流體壓力引入這些壓力窩（7a）、（7b）、（7c）中。而且，奇數(shù)個靜壓支承（3）沿圓周方向等角間隔配置。另外，在上述扭矩環(huán)（2）的內(nèi)周與上述各個第一靜壓支承（3）對應(yīng)的部位形成內(nèi)平面（2c）。而且與此扭矩環(huán)（2）內(nèi)周上述各內(nèi)平面（2c）對應(yīng)的部位分別配置柱塞（8），使這些柱塞（8）的前端部（8a）通過第二靜壓支承（9）與對應(yīng)的內(nèi)平面（2c）接觸。第二靜壓支承（9）形成平面形狀以便使上述柱塞（8）的前端面（8a）與上述內(nèi)平面（2c）緊密接觸，同時在此前端面（8a）中形成壓力窩（11），把流體壓力引入此壓力窩（11）。另外，上述各柱塞（8）的基端部靠柱塞保持構(gòu)件（12）來保持，該柱塞保持構(gòu)件（12）與上述各柱塞（8）之間形成用來引入流體的空間。就是說，柱塞保持構(gòu)件（12）由有與上述殼體（1）及扭矩環(huán)（2）的軸心即旋轉(zhuǎn)軸心m平行的軸心n且把滑動部（14a）支持在上述殼體（1）上的配流軸（14），和可旋轉(zhuǎn)地嵌合在此配流軸（14）外周的環(huán)形缸體（15）組成，此缸體（15）上開有沿圓周方向等角間隔的具有與上述配流軸（14）的外表面大體垂直的軸心的多個缸孔（16），形成放射形。而且，在這些缸孔（16）中滑動自如地嵌合著上述各個柱塞（8），這些柱塞（8）的基端面（8b）與上述各個缸孔（16）的內(nèi)表面形成上述空間（13）。再者，上述缸體（15）通過方向聯(lián)軸節(jié)（20）等與上述扭矩環(huán)（2）連接，以便以與該扭矩環(huán)（2）相同的角速度旋轉(zhuǎn)。另外，上述配流軸（14）為其外表面制成與上述扭矩環(huán)（2）的周壁（2a）的圓錐角略等的圓錐面的截頭圓錐形零件，上述各個柱塞（8）被保持得可以沿與上述扭矩環(huán)（2）的周壁（2a）垂直的方向進退。而且，此配流軸（14）的滑動部（14a）制成梯形斷面的縱長塊狀，可滑動地嵌合在上述殼體（1）的內(nèi)部設(shè)置的梯形槽（19）中。就是說，此配流軸（14）被保持得可以沿與上述旋轉(zhuǎn)軸心m垂直的方向滑動，借此可以把該配流軸（14）的軸心n與上述軸心m之間的距離D調(diào)節(jié)成包括零在內(nèi)的期待值。而且，如圖2所示，在上述殼體（1）內(nèi)，以與上述配流軸（14）的滑動方向一致的假想分割線P為界分割成第一區(qū)A和第二區(qū)B，通過上述第一區(qū)A時的上述空間（13）與第一流體流道（21）連通，通過上述第二區(qū)B時的上述空間（13）與第二流體流道（22）連通。第一流體流道（21）帶有使上述空間（13）開口于缸體（15）的內(nèi)表面的流體通路（23），及一端開口于配流軸（14）的外表面的第一區(qū)A側(cè)部位、另一端開口于配流軸（14）的滑動部（14a）中第二區(qū)B側(cè)的斜面（14b）的配流軸貫通通路（24），以及與這個配流軸貫通通道（24）的另一端對應(yīng)并穿過上述殼體（1）的流體進出口（25）。而且，在上述配流軸（14）的外表面與上述缸體（15）的內(nèi)表面之間設(shè)置形成第三靜壓支承（26）的壓力窩（27），同時在另一端的上述配流軸（14）的斜面（14b）與上述殼體（1）的內(nèi)表面之間設(shè)置形成第四靜壓支承（28）的壓力窩（29）。上述壓力窩（27）是沿圓周方向細(xì)長的窩，起著把處在第一區(qū)A中的所有空間（13）與上述配流軸貫通通道（24）連通的作用。另外，上述壓力窩（29）是沿上述配流軸（14）的滑動方向細(xì)長的窩，起著當(dāng)該配流軸（14）滑動時防止上述配流軸貫通通道（24）與上述流體進出口（25）的連通被截斷的作用。另一方面，第二流體流道（22）帶有上述流體通路（23），及一端開口于配流軸（14）的外表面的第二區(qū)B側(cè)部位、另一端開口于配流軸（14）的滑動部（14a）中第一區(qū)A側(cè)的斜面（14c）的配流軸貫通通路（34），以及與這個配流軸貫通通道（34）的另一端對應(yīng)并穿過上述殼體（1）的流體進出口（35）。而且，在上述配流軸（14）的外表面與上述缸體（15）的內(nèi)表面之間設(shè)置形成第三靜壓支承（36）的壓力窩（37），同時在另一端的上述配流軸（14）的斜面（14c）與上述殼體（1）的內(nèi)表面之間設(shè)置形成第四靜壓支承（38）的壓力窩（39）。再者，這些壓力窩（37）、（39）是與上述壓力窩（28）、（29）同樣結(jié)構(gòu)的窩。

另外，在這樣的東西里，與上述各柱塞（8）對應(yīng)的空間（13）內(nèi)的流體壓力經(jīng)過設(shè)在該柱塞（8）軸心部的壓力導(dǎo)入路（41）引入對應(yīng)的第二靜壓支承（9）的壓力窩（11），同時該壓力窩（11）內(nèi)的流體壓力經(jīng)過穿過上述扭矩環(huán)（2）的流體通路（42a）、（42b）、（42c）引入對應(yīng)的第一靜壓支承（3）的壓力窩（7a）、（7b）、（73c）。而且，這些流體通路（42a）、（42b）、（42c）與上述壓力窩（11）構(gòu)成滑閥要素（50）就是說，此滑閥要素（50）利用上述柱塞（8）與上述扭矩環(huán)（2）的軸向相對位移動作有選擇地接通或切斷對上述各壓力窩（7a）、（7b）、（7c）的流體供給，當(dāng)上述第一靜壓支承（3）的位置中心與上述柱塞（8）的中心的軸向錯位在一定范圍內(nèi)時，上述壓力窩11與所有的流體通路（42a）、（42b）、（42c）連通，而當(dāng)上述位置中心與上述柱塞（8）的中心軸向錯位超出一定范圍內(nèi)時，離上述柱塞（8）遠側(cè)的流體通路（42c）或（42a）與上述壓力窩（11）的連通被切斷。再者，上述流體通路（42a）、（42b）、（42c）的中途分別設(shè)有節(jié)流孔（40a）、（40b）、（40c）。而且，上述兩個靜壓支承（3）、（9）的方向與面積設(shè)定成這樣的值，以便使引入第一靜壓支承（3）的流體靜壓對上述扭矩環(huán)（2）的作用力與引入第二靜壓支承（9）的流體靜壓對上述扭矩環(huán)（2）的作用力大小相等方向相反。另外，上述第二靜壓支承（9）的面積設(shè)定成這樣的值，以便使引入該靜壓支承（9）的流體靜壓對上述柱塞（8）的作用力與上述空間（13）的流體靜壓對上述柱塞（8）的作用力互相抵消。此外，上述第三靜壓支承（26）（36）的面積設(shè)定成這樣的值，以便使引入該靜壓支承（26）（36）的靜壓對上述缸體（15）的作用力與處于對應(yīng)區(qū)A（B）內(nèi)的空間（13）內(nèi)的流體靜壓對上述缸體（15）的作用力互相抵銷。另外，上述第四靜壓支承（28）（38）及該靜壓支承（28）（38）所設(shè)置的斜面（14b）（14c）的傾斜角度設(shè)定成這樣的值，以便使引入該靜壓支承（28）（38）的流體靜壓對上述配流軸（14）的作用力與引入處于與上述斜面（14b）（14c）相反的區(qū)A（B）中的第三靜壓支承（26）（36）的流體靜壓對上述配流軸（14）的作用力互相抵銷。

再者，（43）是密封件，（44）是對上述旋轉(zhuǎn)軸進行輔助支承的軸承。

而且，在這種變量流體能量轉(zhuǎn)換機中設(shè)置了把輸入的電氣數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成機械位移量的步進電機（51）及使配流軸（14）與此步進電機（51）的輸出位移量成比例地往復(fù)動作的伺服機構(gòu)（52）。上述伺服機構(gòu)（52）具備作為可沿一定方向往復(fù)運動的輸出件的上述配流軸（14），利用流體壓力使此配流軸（14）往復(fù)動作的執(zhí)行器（53），配置在上述配流軸（14）對面、承受操作輸入、沿與上述配流軸（14）平行的方向往復(fù)動作的輸入件（54）。分別設(shè)在此輸入件（54）和上述配流軸（14）的互相對面的部位的齒條（55）、（56），設(shè)置在這兩個齒條（55）、（56）之間、可沿與上述輸輸入件（54）平行的方向往復(fù)運動的閥芯（57），鉸支在此閥芯（57）上、與上述兩個齒條（55）、（56）嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪（58），當(dāng)上述閥芯（57）處于中立位置時把上述執(zhí)行器（53）鎖定、當(dāng)上述輸入件（54）的移動使上述閥芯（57）向非中立位置移動時切換成可以使上述執(zhí)行器（53）向該閥芯（57）返回中立位置的方向動作的流體壓力回路（59）。詳細(xì)地說，上述執(zhí)行器（53）主要由設(shè)置在上述配流軸（14）的滑動部（14a）的長邊方向兩端部的成對流體缸（61）、（62）構(gòu)成。流體缸（61）、（62）是把圓柱體形的柱塞（61b）、（62b）可滑動地嵌合在開口于上述配流軸（14）的滑動部（14a）各端面（14d）、（14e）的缸孔（61a）、（62a）中而成的，借助于裝在上述缸孔（61a）、（62a）內(nèi)的彈簧（61c）、（62c）把這些柱塞（61b）、（62b）向外壓緊，以便使其外端經(jīng)過密封件（61d）、（62d）始終與對面的上述殼體1的內(nèi)面（1a）、（1b）接觸。而且，在上述殼體1的內(nèi)面（1a）、（1b）處設(shè)置與上述各缸孔（61a）、（62a）內(nèi)連通的流進流出口（61e）、（62e）。另外，上述輸入件（54）是可滑動地裝在字形斷面的蓋（63）內(nèi)的棱柱形零件，其軸心部有螺紋孔（54a）。而且，上述步進電機（51）的輸出軸（64）上的螺紋部（64a）旋入此輸入件（54）。另外，上述閥芯（57）靠近兩端處分別有臺肩（65）、（66），其兩端部分可滑動地嵌合在上述殼體（1）與上述蓋（63）之間的流道塊（67）內(nèi)。而且，借助于這個流道塊（67）和上述閥芯（57），在上述臺肩（65）、（66）的內(nèi)側(cè)形成高壓用通路（68）、（69），同時在外側(cè)形成經(jīng)回流道（71）、（72）與殼體泄流連通的低壓用通路（73）、（74）。另外，在上述流道塊（67）的內(nèi)周開口的有始終連通著上述高壓用通路（68）、（69）的高壓流道（75）、（76），及連通上述各流體缸（61）、（62）的流入流出口（61e）、（62e）的流入流出流道（77）、（78）。而且，當(dāng)上述閥芯（57）保持在中立位置時，設(shè)定成使上述臺肩（65）、（66）封閉上述流入流出流道（77）、（78）。另外，在此閥芯（57）的中央部設(shè)有平坦部，在此平坦部兩側(cè)通過銷軸（81）旋轉(zhuǎn)自如地鉸支著成對的空轉(zhuǎn)齒輪（58）。還有，在此閥芯（57）的下端與上述流道塊（67）的內(nèi)面之間裝有始終把該閥芯（57）向上方彈性偏倚的彈簧（82）。而且，上述流體壓力回路（59）由上述高壓流道（75）、（76），上述高壓用通路（68）、（69），上述流入流出流道（77）、（78），上述低壓用通路（73）、（74）及上述回流道（71）、（72）組成。再者，上述高壓流道（75）、（76）與高壓側(cè)的流體流道即本實施例中的第一流體流道（21）連通。

下面說明圖示實施例的工作原理。

本體部分的基本工作原理如特開昭58-77179號公報中所示。就是說，如果把高壓流體經(jīng)第一流體流道（21）供入處于第一區(qū)A的空間（13）內(nèi)，則在扭矩環(huán)（2）上產(chǎn)生使該扭矩環(huán)（2）沿箭頭S方向旋轉(zhuǎn)的力偶，發(fā)揮出作為馬達的機能。另外，如果用外力使上述扭矩環(huán)（2）沿箭頭R方向旋轉(zhuǎn)，則高壓流體經(jīng)上述第一流體流道（21）排出，實現(xiàn)作為泵的機能。而且，使上述配流軸（14）沿梯形槽（19）往復(fù)運動，改變其軸心n相對于殼體（1）的軸心m的偏心量，即可調(diào)節(jié)其容量。

下面說明其容量可變控制部分的工作原理。首先，當(dāng)步進電機（51）停止、閥芯（57）保持圖1所示的中立位置時，此閥芯（57）的臺肩（65）、（66）把流入流出流道（77）、（78）封閉，所以執(zhí)行器（53）的兩個流體缸（61）、（62）被鎖定，配流軸（14）保持一定位置。如果由來自圖中未畫出的計算機等的指令使步進電機（51）從這種狀態(tài)開始動作，其輸出軸（64）旋轉(zhuǎn)所需角度，則與此輸出軸（64）的螺紋部（64a）配合的伺服機構(gòu)（52）的輸入件（54）沿與上述配流軸（14）的動作方向平行的方向進退動作?，F(xiàn)在設(shè)上述輸入件（54）從圖1所示的狀態(tài)開始向上方移動。這樣一來，與此輸入件（54）的齒條（55）嚙合的空轉(zhuǎn)齒輪（58）以停止著的配流軸（14）的齒條（56）為支點向上方轉(zhuǎn)動。結(jié)果，經(jīng)銷軸（81）連接于此空轉(zhuǎn)齒輪（58）的中心部的閥芯（57）將向上方移動上述輸入件（54）的移動距離一半的距離。由此，一側(cè)的高壓流道（75）與一側(cè)的流入流出流道（77）經(jīng)高壓用通路（68）連通。結(jié)果，第一流體流道（21）內(nèi)的高壓流體的一部分通過上述各流道（75）、（77）供給一側(cè)缸（61）的流入流出口（61e）。該壓力流體被引入缸孔（61a）內(nèi)。這時，另一側(cè)的流入流出流道（78）經(jīng)低壓用通路（74）與回流道（72）連通。因此，供入上述一側(cè)的缸（61）中的高壓流體的壓力使上述配流軸（14）向下方移動。配流軸（14）一向下方移動，上述空轉(zhuǎn)齒輪（58）就以上述輸入件（54）的齒條（55）為支點向下方移動，上述閥芯（57）隨之向下方移動。而且，在此閥芯（57）返回上述中立位置時，上述兩個流入流出流道（77）、（78）再次被上述臺肩（65）、（66）所閉塞，上述兩個缸（61）、（62）象原來那樣被鎖定。因而，上述配流軸（14）向相反方向移動與上述輸入件（54）相同的距離后停止。接著，當(dāng)上述輸入件（54）向下方移動時，以上的說明上下顛倒，上述配流軸（14）向上方移動與上述輸入件（54）的移動距離相同的距離。

所以，可以使配流軸（14）沿對應(yīng)的方向往復(fù)移動與步進電機（51）的正反旋轉(zhuǎn)量對應(yīng)的距離，可以對應(yīng)于供給上述步進電機（51）的數(shù)字信號使其容量適當(dāng)變化。

于是，此伺服機構(gòu)（52），由于在輸入件（54）與作為輸出件的配流軸（14）之間裝有空轉(zhuǎn)齒輪（58），靠此空轉(zhuǎn)齒輪（58）的轉(zhuǎn)動作用實現(xiàn)從上述輸入件（54）到上述閥芯（57）的輸入位移的傳遞及從上述配流軸（14）到上述閥芯（57）的反饋位移的傳遞，所以與用杠桿等進行反饋的伺服機構(gòu)相比零件數(shù)少得多，結(jié)構(gòu)也簡單。因此，可以實現(xiàn)大幅度的小型化和輕量化。另外，如果用彈簧（82）把上述閥芯（57）沿始終沿一定方向彈性偏倚，則上述空轉(zhuǎn)齒輪（58）的齒始終與上述兩個齒條（55）、（56）彈力接觸，所以可消除該空轉(zhuǎn)齒輪（58）與上述齒條（55）、（56）的間隙。就是說，可以消除齒側(cè)游隙的影響。因此，精細(xì)的調(diào)整是可能的，可以實現(xiàn)高精度的期待位置控制。

另外雖然在實施例中說明了輸出件的位移量等于輸入件的位移量的情況，但是例子如圖4、圖5所示，如果成組使用半徑比不同的空轉(zhuǎn)齒輪，則可以移動與輸入件成比例的量（放大、縮小都可用不同的齒條和齒輪實現(xiàn)），象這樣種種變形是可能的。就是說，成了空轉(zhuǎn)齒輪（58b）與齒條（56）嚙合，小空轉(zhuǎn)齒輪（58a）與齒條（55）嚙合。

再有，在本發(fā)明中，可以使配流軸（14）沿對應(yīng)的方向往復(fù)移動與步進電機（51）的正反旋轉(zhuǎn)量對應(yīng)的距離，所以可以使其容量對應(yīng)于供給上述步進電機（51）的數(shù)字信號適當(dāng)變化。因此，如果使此步進電機按來自計算機等數(shù)字式控制裝置的信號動作，則可簡單而且正確地實現(xiàn)上述的恒壓力控制或恒功率控制或雙壓力控制，而且，控制方式的切換等也容易對應(yīng)。并且，由于上述步進電機直接利用來自計算機等的數(shù)字信號動作，所以不需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，而且因為不受溫度漂移等的影響所以不需要各種補償電路。因而，可以用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高精度的變量控制，本發(fā)明也要求這一點權(quán)利。

再有，本發(fā)明可以使其容量對應(yīng)于供給上述步進電機（51）的數(shù)字信號適當(dāng)變化。而且，可以用編碼器（86）把該變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，同時用顯示裝置（87）直接外部顯示。

而且，為了得到檢測輸出，執(zhí)行器（53）的缸（61）內(nèi)裝有螺母（83），其內(nèi)配有絲杠（84），此絲杠（84）與編碼器（86）等連接，因此用來把上述配流軸（14）的動作傳給上述編碼器（86）等的機構(gòu)并未加大，結(jié)構(gòu)簡單。此外，由于上述螺母（83）靠上述執(zhí)行器（53）內(nèi)的彈簧（61）始終靠緊配流軸（14），所以即使不用其他固定件固定在配流軸（14）上，也能使該螺母（83）正確地跟蹤上述配流軸（14）的動作。因而，不會帶來加工或裝配的困難或結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，可以以很高的精度檢測上述配流軸（14）的移動位置。作為螺母的壓緊手段，也可以用液壓方式。這時有必要把螺母（83）下方密封并使其內(nèi)部通回流。這一點也是本發(fā)明的一大特點，也要求這項權(quán)利。

另外，本發(fā)明不限于配流軸的位置控制，可用于其他種種領(lǐng)域。

本發(fā)明由于有以上的構(gòu)成，所以能消除零件數(shù)多結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的問題，小型輕量化容易，可提供可靠性高的伺服機構(gòu)。

另外，如果在上述伺服機構(gòu)中采用由向輸入操作輸入的電氣信號轉(zhuǎn)換成機械位移量的步進電機及與此步進電機的輸出位移量成比例的可動手段來實現(xiàn)，則除了上述效果外還可以得到能實現(xiàn)高精度控制的效果。