JP3976131B2 - バルブストロークセンサ - Google Patents

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    • F16K37/0083For recording or indicating the functioning of a valve in combination with test equipment by measuring valve parameters

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 (2)

  1. バルブストロークセンサにおいて、
    バルブのスプール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。
  2. 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に記載のバルブストロークセンサ。
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