JP3976131B2

JP3976131B2 - バルブストロークセンサ

Info

Publication number: JP3976131B2
Application number: JP2002169205A
Authority: JP
Inventors: 真芳本谷; 秀司堀; 裕一山元
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: KR20030095200A; JP2004012393A; CN100359189C; CN1467384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブストロークセンサに係り、特に、バルブの移動量を検出し、バルブ移動量の補整、あるいは可変容量形ポンプ、エンジン等の制御に用いるバルブストロークセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に油圧回路にはアクチュエータが多く用いられ、このアクチュエータの作動を制御するための圧油の給排がバルブにより行なわれている。このバルブは、一般的に弁本体にスプールが枢密に挿入され、スプールを中立位置からストロークさせることにより、圧油の流れる方向を切り替えてアクチュエータの作動を制御している。このバルブにはストロークセンサが付設され、そのストローク量を測定することで、スプールを流れる流量あるいは差圧が検出されて油圧機器の制御に用いられている。
【０００３】
バルブに付設されるストロークセンサは、スプールの端部にロッドを介してコアが取着されるとともに、コアの外部を覆うストローク検出部がスプール端部側の弁本体の側面部に取着されている。バルブが操作されスプールがストロークしたとき、ストロークセンサはストローク検出部がコアの位置を測定し、その測定信号がスプールの位置として出力している。
【０００４】
このようなストロークセンサの先行技術しては、特開平９−３０３３２７号公報で弁装置の位置検出器が提案されている。同公報によれば、図４に示すようにストロークセンサである位置検出器６０が弁本体６１の側部位置に取着されたカバー６２および取付ボルト６３を介して取付けられる。
取付ボルト６３は、中央に軸孔を有し、ストローク検出部６５の内側に嵌着した内パイプ６６の一部外周部に嵌着し、ストローク検出部６５の末端で固定されている。また、取付ボルト６３の軸部には、弁本体側に設けた取付孔のめねじに螺合するおねじが設けられ、その上の外周部に設けた円周溝にシールリング６７が嵌められている。
【０００５】
上記構成により、位置検出器６０は、その出力のゼロ点調整を行なう場合、固定ナット６８を緩めて取付ボルト６３を取付孔に対し回動可能な状態とし、取付ボルト６３を回してそのねじ込み量を調節する。これによりコア６９に対するストローク検出部６５からの出力電圧のゼロ点を調節することができる。
調整時には、ストローク検出部６５の出力電圧を実際にチェックしながら調節できるために、容易に短時間でゼロ点調整を行うことができる。また、固定ナット６８と取付ボルト６３との間はシールリング６７でシールされているため、調整作業中に弁本体内の油が漏れることはないことが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の位置検出器は、供給電力を小さくしかつ検出精度を良くするためにストローク検出部とコアとの隙間を小さくしてコアの位置を確実に検出することが必要である。しかしながら、特開平９−３０３３２７号公報では、スプールは弁本体に摺動自在に支持されているが、位置検出器が弁本体の側部位置にカバーを介して取着されているためスプールと位置検出器との間に芯ずれが生じ易くなっており、隙間を小さくすることは困難である。
【０００７】
この芯ずれは、例えば、弁本体とカバーとの間の位置ずれおよびスプールにあけられたコアを螺合するためのネジ穴の倒れによって生ずる。特に、コアは長いロッドと一体に形成されているため、そのネジ穴の倒れを高い精度にする必要があるが、その精度を得るのは困難である。この位置検出器は、スプールのネジ穴の同軸度およびネジ穴の倒れにより、その先端では大きな芯ずれが生じ、スプールに取着されたコアと位置検出器との間に芯ずれが生じ易く、隙間を大きく取る必要がある。
【０００８】
この位置検出器では、隙間を小さくすると、コアと内パイプの内側とが干渉して部品摩耗が生ずるか、あるいはコアが破損することがあり、また隙間を大きくすると、検出精度が低下し位置検出器の機能が低下するという問題が生ずる。
これを防止するためには、弁本体とカバーの間に位置決めピンを用いるとともに、スプール穴の同軸度およびねじ穴の倒れを少なくして芯ずれを向上する必要があるが、これを行なうとコストが高くなるとともに組立工数が多くなるという問題が生ずる。また、弁本体とカバーとの間は組立て時に位置合わせをしても使用時に振動等により芯ずれが生ずることがあり、この場合にも上記の問題が生ずる。
【０００９】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、バルブストロークセンサに係り、特に、スプールとストローク検出部の芯ずれを吸収し、加工と組立てが容易で、かつ検出精度が高いバルブストロークセンサを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、本発明は、バルブストロークセンサにおいて、バルブのスプールの端部に取着され、スプールとともにストロークする被検出体と、被検出体の外側を覆うように配置され、被検出体のストローク量に応じた信号を出力するストローク検出器と、前記スプールと前記被検出体との芯ずれを吸収する芯ずれ吸収手段とを設け、前記芯ずれ吸収手段は、一端部が前記スプールの被検出体側端部に取り付けられ、他端部が球形に形成された接続部を有する取付ボルトと、前記被検出体のスプール側一端部に形成された球形の接続部と、両端部に、前記取付ボルトの球形接続部と前記被検出体の球形接続部とがそれぞれ嵌められて連結される連結孔が形成されたＨ形状継手とからなるように構成している。
【００１１】
また、前記ストローク検出器を軸芯方向に移動し、中立位置でのゼロ点を調整可能にしてなるようにすると良い。
【００１２】
上記構成によれば、バルブストロークセンサは、スプールとストローク検出部の被検出体とに芯ずれが生じても、被検出体とストローク検出器とが同軸になるように芯ずれ吸収手段を設けて芯ずれを吸収するようにしている。このため被検出体とストローク検出器との間の隙間を小さくしても、バルブストロークセンサは干渉が生ずることがなくなり、破損等がなくなるとともに、検出精度が向上する。
【００１３】
スプールとストローク検出部の被検出体との間に芯ずれ吸収手段が設けられているため、スプールとストローク検出部との間の同軸度を向上する必要がなくなり、スプールおよびストローク検出部等を安価にできる。また芯ずれ吸収手段によりスプールとストローク検出部とが連結されるため組立てが容易になる。
【００１４】
ストローク検出器を軸芯方向に移動させることにより、中立位置でのゼロ点を調整可能にしてあるため、ゼロ点調整が容易であり、組立てが容易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバルブストロークセンサの実施例について図面を参照して説明する。
先ず、第１実施例のバルブストロークセンサについて図１を用いて説明する。図１は第１実施例であるバルブストロークセンサ１の側面断面図である。
【００１６】
図１において、バルブストロークセンサ１は、主に、弁本体２、スプール３、取着ボルト４、カバー５、スリーブ６、ばね７、リテーナ８、袋ナット９およびストローク検出部１０とから構成されている。
弁本体２にはスプール孔２ａがあけられており、スプール孔２ａにはスプール３が摺動自在に枢密に挿入されている。スプール３には軸芯上にねじ穴３ａがあけられており、ねじ穴３ａには取着ボルト４が螺合している。取着ボルト４は、一端部にねじ穴３ａに螺合する一端側ねじ４ａが、また他端に他端側ねじ４ｂが設けられている。他端側ねじ４ｂの端面４ｃは平坦に形成されている。この他端側ねじ４ｂはスプール３に設けてスプール３と取着ボルト４とを一体に設けても良い。
【００１７】
カバー５はスプール３の一端が突出している弁本体２の一端面側に取着されており、その内部にばね７、リテーナ８等を収容する有底孔５ａが形成されている。カバー５は図示しないボルトにより弁本体２に取着されている。有底孔５ａにはスリーブ６が螺合するスリーブ用ねじ孔５ｂが設けられている。
スリーブ６は外周部にカバー５に螺合するおねじ６ａが、また内部には段付の中空孔があけられており、その内部には被検出体１２を摺動自在に支持する第１孔６ｂと第２孔６ｃが設けられている。
【００１８】
スリーブ６の中央部にはストローク検出部１０の外径部が挿入される第３孔６ｅがあけられている。第１孔６ｂと第２孔６ｃと第３孔６ｅが所定の同軸度をもってあけられることにより、被検出体１２とストローク検出部１０との隙間を小さくしても干渉することがなくなり、かつ検出精度も向上できる。スリーブ６の他端側にはストローク検出部１０が螺合する検出器用ねじ孔６ｄがあけられている。
【００１９】
ばね７は、一端側がリテーナ８を介して弁本体２に、また他端側がカバー５に当接して支持されており、スプール３を中立位置に保持している。スプール３はばね７に抗して左右にストロークすることにより圧源からの流体をアクチュエータに給排し作動させており、このストロークがストローク検出部１０により検出されている。
【００２０】
袋ナット９は、被検出体１２を挟着して取着ボルト４に螺合している。袋ナット９の内側９ａには、スプール３とストローク検出部１０の芯ずれを許容する隙間Ｃｒが軸芯に対して直角方向に設けられている。また、袋ナット９と取着ボルト４とは、軸方向に非常に小さい隙間を有して被検出体１２の平行部１２ａを挟着しており、被検出体１２は軸芯に対して直角方向に移動自在となっている。
袋ナット９と取着ボルト４とによる軸方向の非常に小さい隙間は、平行部１２ａよりも少し厚い寸法を有するように袋ナット９と取着ボルト４とで調節して螺合しても良く、また平行部１２ａより少し厚いスペーサを袋ナット９と取着ボルト４との間に挿入して調節しても良い。
【００２１】
ストローク検出部１０は、ストローク検出器１１、被検出体１２により構成されている。ストローク検出器１１は、例えば非接触式の差動トランスを用いて被検出体１２のストロークに比例した信号を取り出し、スプール３のストローク量を検出し電気信号として出力している。
ストローク検出器１１はケース１１ａがスリーブ６におねじ６ａで螺合して取着されるとともに、スリーブ６がカバー５のスリーブ用ねじ孔５ｂに螺合して取着されている。
【００２２】
ケース１１ａは、その外周部の先端がスリーブ６の第３孔６ｅに挿入されており、ストローク検出器１１は被検出体１２のガイドである第１孔６ｂと第２孔６ｃの同軸度が得られている。
これにより、ストローク検出器１１はスリーブ６に挿入することにより、被検出体１２が容易にストローク検出器１１に収容されて取付けられるとともに、ストローク検出器１１と被検出体１２の円柱部１２ｂとが小さい所定の隙間を有して組み付けられる。
【００２３】
ストローク検出器１１はケース１１ａのおねじ１１ｂがスリーブ６の検出器用ねじ孔６ｄに移動自在に取着されており、その移動により中立位置の電圧のゼロ点が調節できる。ストローク検出器１１は調節後にナット１４によりスリーブ６に締結される。
ストローク検出器１１は、カバー５の有底孔５ａ側から流体が入らないようにシール部材、容器等により保護されている。またストローク検出器１１は、接触式、非接触式を問わずポテンショメータ等の変位量を検出できるセンサならどのようなセンサでも使用することができる。
【００２４】
被検出体１２はスプール３側の一端部に平行部１２ａを、また他端側には円柱部１２ｂが、更にその間には段付ロッド部１２ｃ、１２ｄにより形成されている。平行部１２ａはスプール３の一端側に形成されたねじ穴３ａに螺合した取着ボルト４の平坦端面４ｃと袋ナット９とで挟まれ、軸芯直角方向に移動自在に取着されている。
ロッド部の大径ロッド部１２ｃはスリーブ６の第１孔６ｂに、また小径ロッド部１２ｄはスリーブ６の第２孔６ｃに枢密に挿入され摺動自在に支持されている。また、円柱部１２ｂはコアとしてストローク検出器１１の内部に収容されており、そのストローク位置がストローク検出器１１により検出されている。
【００２５】
被検出体１２はロッド部１２ｃ、１２ｄが第１孔６ｂと第２孔６ｃに枢密に挿入され摺動自在に支持されているため、先端部の円柱部１２ｂはストローク検出器１１との隙間を小さくして取着することができる。
また、被検出体１２はスプール３側の平行部１２ａが袋ナット９により軸芯直角方向に移動自在に挟着されているためスプール３に対して芯ずれが生じていても、被検出体１２が軸芯直角方向に移動しながらストローク検出部１０の内部に収容される。
このように被検出体１２はストローク検出器１１の所定位置に容易に挿入することができるとともに、被検出体１２はスプール３と一体となって移動するコアとなり、そのストローク位置がストローク検出器１１（差動トランス）により検出されている。
【００２６】
上記構成において、次に組立ての一例について説明する。スプール３のねじ穴３ａに取着ボルト４を螺合させる。取着ボルト４の平坦端面４ｃには被検出体１２の平行部１２ａの端面を当接させるとともに、袋ナット９により平行部１２ａを覆って、被検出体１２を取着ボルト４に取着する。
このとき平行部１２ａは袋ナット９と取着ボルト４とにより軸芯直角方向に移動自在の隙間Ｃｒを有して挟着されている。このように被検出体１２は軸芯直角方向に移動自在に袋ナット９と取着ボルト４により挟着されて芯ずれ吸収手段Ｄｍが形成されている。また、被検出体１２のロッド部１２ｃ、１２ｄおよび円柱部１２ｂは袋ナット９より突出して取着されている。
【００２７】
カバー５がその有底孔５ａにばね７とリテーナ８を収容して弁本体２の側面に取着され、スプール３はばね７とリテーナ８により中立位置が保たれる。ストローク検出器１１はスリーブ６に挿入されて一体とにされている。
スリーブ６は、その第１孔６ｂに被検出体１２を挿入しながらカバー５に挿入される。このとき、ストローク検出器１１とスプール３の軸芯がずれていても、第１孔６ｂを被検出体１２に挿入することにより被検出体１２がスプール３に対して軸芯直角方向に移動し、芯ずれが吸収されてストローク検出器１１がスリーブ６を介してカバー５に取着される。
【００２８】
このように被検出体１２はスプール３との芯ずれが袋ナット９との間に設けられた隙間Ｃｒにより移動して吸収され、被検出体１２はストローク検出器１１にこじることなく挿入される。また被検出体１２の円柱部１２ｃはストローク検出器１１の内方に非常に小さい所定隙間を有して収容されている。
この状態において、ケース１１ａのおねじ１１ｂをスリーブ６の検出器用ねじ孔６ｄに対して移動することで、ストローク検出器１１の中立位置での電圧ゼロ点を調節する。ストローク検出器１１は調節後にナット１４によりスリーブ６に締結されて組立てが終了する。
【００２９】
次に作動について説明する。図１において、図示しない操作レバー等によりスプール３が操作されると、スプール３は図１に示す中立位置からばね７に抗してストロークする。
これに伴って、スプール３に付設された被検出体１２が共にストロークする。この被検出体１２のストローク量がストローク検出器１１により検出されてスプール３の移動量としてストローク検出器１１より外部に出力される。
【００３０】
このとき被検出体１２はストローク検出器１１でガイドされて摺動自在にされているため被検出体１２とストローク検出器１１との隙間を小さく保てるとともに、円柱部１２ｂの片寄りがなく軸芯近傍に配設されているので検出精度を向上できる。
また、ストローク移動量が大きくても、被検出体１２がストローク検出器１１でガイドされているため芯ずれが小さくなっており、被検出体１２とストローク検出器１１との干渉がなくなり、耐久性、信頼性を向上することができる。
【００３１】
第２実施例の第１バルブストロークセンサ１Ａについて図２を用いて説明する。図２は第１バルブストロークセンサ１Ａを示す側面断面図である。なお、以下では、従来例および第１実施例と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
図２において第１バルブストロークセンサ１Ａの芯ずれ吸収手段Ｄｍは第１取着ボルト２１、Ｈ形状継手２２および第１被検出体１２Ａにより構成されている。
【００３２】
第１取着ボルト２１は、一端部にねじ穴３ａに螺合する一端側ねじ２１ａが、また他端にロッド継手部２１ｂが設けられている。ロッド継手部２１ｂは、その先端にＨ形状継手２２に接続される球形２１ｃが設けられている。第１取着ボルト２１はスプール３の軸芯上にあけられたねじ穴３ａに螺合している。
Ｈ形状継手２２は、Ｈ形に形成されており、その両方には第１取着ボルト２１の球形２１ｃに嵌る連結孔２２ａがあけられている。Ｈ形状継手２２は、一方で第１取着ボルト２１に、また他方で第１被検出体１２Ａに連結孔２２ａが嵌って接続されている。
【００３３】
第１被検出体１２Ａは、スプール３側の一端部に球形１２ｅおよびその球形１２ｅに連接されて段付ロッド部１２ｃ、１２ｄが、更に他端側には円柱部１２ｂが形成されている。第１被検出体１２Ａの球形１２ｅはＨ形状継手２２の連結孔２２ａに嵌められて、第１被検出体１２ＡがＨ形状継手２２に接続されている。
上記においてＨ形状継手２２は弾性体により形成し、第１取着ボルト２１の球形２１ｃおよび第１被検出体１２Ａの球形１２ｅに嵌めて連結すると良い。Ｈ形状継手２２はスリーブ６の第１孔６ｂに挿入されている。これによりＨ形状継手２２が第１被検出体１２Ａおよび１取着ボル第ト２１と連結するときに、Ｈ形状継手２２はスリーブ６の第１孔６ｂにより保持されるため連結が容易に行なえる。
上記構成における組み立ておよび作動については第１実施例と同様なため説明は省略する。
【００３４】
第３実施例の第２バルブストロークセンサ１Ｂについて図３を用いて説明する。図３は第２バルブストロークセンサ１Ｂを示す側面断面図である。なお、以下では、従来例および第１実施例と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
図３において、第２バルブストロークセンサ１Ｂの芯ずれ吸収手段Ｄｍは、第２被検出体１２Ｂ、第１ばね２５およびばね受け２６により構成されている。
【００３５】
第２被検出体１２Ｂは、スプール３側の一端部に球１２ｆおよびその球１２ｆに連接されたばね受け座部１２ｇが、また中央部に段付ロッド部１２ｈ、１２ｊが、更に他端側には円柱部１２ｂが形成されている。第２被検出体１２Ｂの球１２ｆはばね受け座部１２ｇによりかしめて取着している。
ばね受け座部１２ｇは第１ばね２５により押圧されたばね受け２６を支持している。ばね受け座部１２ｇは第１ばね２５のばね力を受けて第２被検出体１２Ｂをスプール３に押圧している。大径ロッド部１２ｈを支持する第１孔６ｂは、スリーブ６の第３孔６ｅとの同軸度が得られている。大径ロッド部１２ｈはスリーブ６の第１孔６ｂで摺動自在に支持されている。大径ロッド部１２ｈはスリーブ６の第１孔６ｂに対して所定の長さで枢密に挿入されているため傾くことがなく摺動するので、被検出体１２の円柱部１２ｂをストローク検出器１１の内方に非常に小さい所定隙間で収容することができる。他の小径ロッド部１２ｊは大径ロッド部１２ｈと円柱部１２ｂとを接続している。
【００３６】
第１ばね２５は、一端がスリーブ６に、また他端がばね受け２６を介して第２被検出体１２Ｂに支持されている。第１ばね２５は、第２被検出体１２Ｂをばね受け２６を介してスプール３の端面に押圧しているとともに、スプール３のストロークに伴って第２被検出体１２Ｂを共にストロークさせている。
第２被検出体１２Ｂは、スプール３とは分離しているが、第１ばね２５の押圧により球１２ｆがスプール３により絶えず当接して連結され一体化が図られている。これにより第２被検出体１２Ｂはスプール３のストロークに伴って移動するとき球１２ｆにより真っ直ぐに押圧されるととも、第２被検出体１２Ｂはスリーブ６の第１孔６ｂにガイドされて摺動する。このため第２被検出体１２Ｂは、ストローク検出部１０との隙間を小さくしても干渉することがなくなり、かつ検出精度も向上できる。
【００３７】
上記構成における組み立ての一例では、カバー５がその有底孔５ａにばね７とリテーナ８を収容して弁本体２の側面に取着され、スプール３が中立位置となるようにしている。次に、第１ばね２５およびばね受け２６が第２被検出体１２Ｂに取付けられるとともに、第２被検出体１２Ｂがスリーブ６およびストローク検出器１１に挿入されて一体化される。このスリーブ６およびストローク検出器１１がカバー５の検出器用ねじ孔６ｄから挿入され螺合されている。これにより、第２バルブストロークセンサ１Ｂは簡単に組立てができる。
作動については第１実施例と同様なため説明は省略する。
【００３８】
なお、上記実施例では、スリーブ６とストローク検出器１１のケース１１ａとは別体で構成したが、一体で形成しても良い。これにより、被検出体はストローク検出部１０により支持される。このときにはストローク検出器１１をカバー５に対して図示の左右方向に移動させて中立位置時の電気信号ゼロ点を調節すると良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例のバルブストロークセンサの側面断面図である。
【図２】本発明に係る第２実施例の第１バルブストロークセンサの側面断面図である。
【図３】本発明に係る第３実施例の第２バルブストロークセンサの側面断面図である。
【図４】従来の位置検出器の側面断面図である。
【符号の説明】
１…バルブストロークセンサ、１Ａ…第１バルブストロークセンサ、１Ｂ…第２バルブストロークセンサ、２…弁本体、３…スプール、４，２１…取着ボルト、５…カバー、６…スリーブ、７…ばね、７…リテーナ、９…袋ナット、１０…ストローク検出部、１１…ストローク検出器、１２…被検出体、１２Ａ…第１被検出体、１２Ｂ…第２被検出体、２２…Ｈ形状継手、２５…第１ばね、２６…ばね受け、Ｄｍ…芯ずれ吸収手段。

Claims

バルブストロークセンサにおいて、
バルブのスプールの端部に取着され、スプールとともにストロークする被検出体と、
被検出体の外側を覆うように配置され、被検出体のストローク量に応じた信号を出力するストローク検出器と、
前記スプールと前記被検出体との芯ずれを吸収する芯ずれ吸収手段とを設け、
前記芯ずれ吸収手段は、
一端部が前記スプールの被検出体側端部に取り付けられ、他端部が球形に形成された接続部を有する取付ボルトと、
前記被検出体のスプール側一端部に形成された球形の接続部と、
両端部に、前記取付ボルトの球形接続部と前記被検出体の球形接続部とがそれぞれ嵌められて連結される連結孔が形成されたＨ形状継手とからなる
ことを特徴とするバルブストロークセンサ。
前記ストローク検出器を軸芯方向に移動し、中立位置でのゼロ点を調整可能にしてなる
ことを特徴とする請求項１に記載のバルブストロークセンサ。