(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一方側の有底円筒部および軸方向他方側のスリーブ部が外部からの流体圧を導入する流体室を形成するハウジングと、
前記有底円筒部内で流体圧を受圧する一端部および前記スリーブ部に摺動自在に保持された他端部を有するスプール状の受圧部材と、
前記流体室内で前記ハウジングに支持された基部および前記受圧部材の所定位置からの摺動変位に応じて弾性変形するよう前記受圧部材の軸方向中間部に係合する係合部を有する弾性部材と、
前記受圧部材の軸方向一端部に装着された可動鉄心と、
該可動鉄心を介して前記受圧部材の軸方向変位を検出するよう前記有底円筒部を取り囲んで前記ハウジングに支持された差動変圧器と、を備え、
前記弾性部材が前記基部から前記係合部に向かい前記受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って同方向にうず巻く複数のうず巻き状の撓み腕を有し、該複数の撓み腕の係合部が前記受圧部材に締結されたことを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
それぞれ流体が導入される一方の流体室および他方の流体室の間の差圧を検出する圧力検出装置であって、
前記一方の流体室および他方の流体室を形成するハウジングと、
前記流体室の間の差圧に応じて一方および他方に移動するよう前記ハウジング内に摺動可能に設けられた受圧部材と、
前記ハウジングに支持され、前記受圧部材の所定位置からの摺動変位に応じて弾性変形するよう前記受圧部材に係合した弾性部材と、
前記受圧部材の所定位置からの変位を検出する変位検出手段と、を備え、
前記弾性部材が、前記ハウジングに支持された基部から前記受圧部材に係合する係合部に向って、前記受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って延びる撓み腕を有することを特徴とする圧力検出装置。
【請求項３】
前記弾性部材が、前記ハウジングに支持された基部から前記受圧部材に係合する係合部に延びるうず巻き状の撓み腕を有することを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記弾性部材が、前記ハウジングに支持された基部を両端として同方向にうず巻く複数のうず巻き状の撓み腕を有し、該複数の撓み腕が前記受圧部材に係合する係合部で互いに連結されたことを特徴とする請求項３に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記弾性部材が、外周部で前記ハウジングに支持された板ばねからなることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の圧力検出装置。
【請求項６】
前記弾性部材が、前記一方の流体室内で前記ハウジングに支持されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧を受圧部材の変位に変換して検出する圧力検出装置、特に流体室間の差圧検出に好適な圧力検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体圧を受圧部材の変位に変換することにより、検出精度を確保し、更に要求される使用環境条件に適合できるようにした圧力検出装置がある。例えば、航空機のフライトコントロールシステムのように環境の変化が著しく、広い使用温度範囲と高度な信頼性が要求される用途においては、通常の圧力センサを使用して信頼性要求を満足する差圧検出を行うことは実用的に困難であるため、この種の圧力検出装置が多用されている。
【０００３】
図３は、従来のこの種の圧力検出装置を示す図であり、差圧検出装置として構成されている。この装置では、ハウジング１内の２つの油室２Ａ，２Ｂからの油圧を、スライド可能な受圧軸部材３にその軸方向両端側から受圧させ、その受圧力の差に応じた受圧軸部材３の軸方向変位を生じさせて、この変位を信頼性の高いＬＶＤＴ（差動変圧器）４により検出するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の圧力検出装置にあっては、ハウジング１内で受圧軸部材３の同一軸線上の両側に位置し、この受圧軸部材３を中立位置に付勢するコイルスプリング式の付勢手段５Ａ，５Ｂを設けていたため、付勢手段５Ａ，５Ｂがばね受け等を含む部品点数の多い複雑でコスト高なものとなるのに加えて、所要のばね特性を確保する必要から、更に受圧軸部材３の軸方向の装置端部にＬＶＤＴ４が設置されることもあって、受圧軸部材３の軸長方向における装置寸法が大きくなり、装置の小型化が困難であるという問題があった。
【０００５】
また、付勢手段５Ａ，５Ｂを構成するばね受部やコイルスプリングがハウジング内壁に当接し、正確な差圧検出ができなくなる可能性もあり、信頼性の面からも問題があった。
【０００６】
このような問題は、差圧検出用でない圧力検出装置を一対使用して一対の流体室間の差圧を検出する場合には更に顕著であるし、そのような圧力検出装置単体でも、上述のコイルスプリング式の付勢手段を採用していたために同様な問題が生じていた。
【０００７】
そこで本発明は、小型化が容易で、かつ信頼性の高い圧力検出装置を提供することを目的するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の圧力検出装置は、軸方向一方側の有底円筒部および軸方向他方側のスリーブ部が外部からの流体圧を導入する流体室を形成するハウジングと、前記有底円筒部内で流体圧を受圧する一端部および前記スリーブ部に摺動自在に保持された他端部を有するスプール状の受圧部材と、前記流体室内で前記ハウジングに支持された基部および前記受圧部材の所定位置からの摺動変位に応じて弾性変形するよう前記受圧部材の軸方向中間部に係合する係合部を有する弾性部材と、前記受圧部材の軸方向一端部に装着された可動鉄心と、該可動鉄心を介して前記受圧部材の軸方向変位を検出するよう前記有底円筒部を取り囲んで前記ハウジングに支持された差動変圧器と、を備え、前記弾性部材が前記基部から前記係合部に向かい前記受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って同方向にうず巻く複数のうず巻き状の撓み腕を有し、該複数の撓み腕の係合部が前記受圧部材に締結されたことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明では、弾性部材が受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って同方向にうず巻く複数の撓み腕を有し、その撓み腕が受圧部材の中間部に締結される。そして、受圧部材は、中間部で弾性部材に支持されるとともに一端側では有底円筒部内の流体圧を受圧し、他端側ではハウジングのスリーブ部に摺動自在に保持される。したがって、受圧部材に受圧力に応じた変位とその変位に応じた所定位置への復帰力を生じさせるための弾性部材等の付勢手段を、受圧部材の摺動方向一方又は両方側に配置する必要がなく、受圧部材の摺動方向における装置長さが短縮でき、装置の小型化が容易となる。しかも、受圧部材を付勢するための弾性部材がハウジング内壁に摺接してしまうことがなく、そのために圧力検出精度が損なわれることもないから、信頼性が高まることになる。さらに、前記弾性部材が、前記一方の流体室内で前記ハウジングに支持されていることから、より小型化でき、更に好ましい。
【００１０】
なお、前記摺動方向と略直交する面に沿って延びる撓み腕は、前記摺動方向に対しほぼ直交する面に沿った撓み腕であるが、板状の弾性材に限定されない。また、受圧部材の摺動方向は直線に限らず、円周方向であってもよい。
【００１１】
本発明の圧力検出装置は、あるいはまた、それぞれ流体が導入される一方の流体室および他方の流体室の間の差圧を検出する圧力検出装置であって、前記一方の流体室および他方の流体室を形成するハウジングと、前記流体室の間の差圧に応じて一方および他方に移動するよう前記ハウジング内に摺動可能に設けられた受圧部材と、前記ハウジングに支持され、前記受圧部材の所定位置からの摺動変位に応じて弾性変形するよう前記受圧部材に係合した弾性部材と、前記受圧部材の所定位置からの変位を検出する変位検出手段と、を備え、前記弾性部材が、前記ハウジングに支持された基部から前記受圧部材に係合する係合部に向って、前記受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って延びる撓み腕を有することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明では、弾性部材が受圧部材の摺動方向と略直交する面に沿って延びる撓み腕を有しているので、受圧部材に受圧力に応じた変位とその変位に応じた所定位置への復帰力を生じさせるための弾性部材を受圧部材の摺動方向両側に配置する必要がなく、受圧部材の摺動方向における装置長さが大幅に短縮でき、装置の小型化が容易となる。しかも、受圧部材を付勢するための弾性部材がハウジング内壁に摺接してしまうことがなく、そのために差圧検出精度が損なわれることもないから、信頼性が高まることになる。
【００１３】
前記弾性部材は、前記ハウジングに支持された基部から前記受圧部材に係合する係合部に延びるうず巻き状の撓み腕を有するのが好ましい。また、前記弾性部材は、前記ハウジングに支持された基部を両端として同方向にうず巻く複数のうず巻き状の撓み腕を有し、該複数の撓み腕が前記受圧部材に係合する係合部で互いに連結されたものであるのがよい。
【００１４】
前記圧力検出装置は、さらに好ましくは、前記弾性部材が外周部で前記ハウジングに支持された板ばねからなるものであり、この構成によると、弾性部材の製造が容易となる。また、前記弾性部材が、前記一方の流体室内で前記ハウジングに支持されていると、より小型化でき、更に好ましい。勿論、弾性部材をハウジング内で流体室とは別の内部空間に設置することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１および図２は本発明の一実施形態に係る圧力検出装置を示す図であり、本発明を差圧検出装置に適用した例を示している。
【００１７】
図１において、１０はこの実施形態に係る差圧検出装置（圧力検出装置）であり、この差圧検出装置１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１に装着された差動変圧器１２と、外部のコネクタを着脱可能に結合させ差動変圧器１２の外部の位置検出回路との電気接続をなすコネクタ１３と、を備えている。
【００１８】
ハウジング１１には、それぞれ外部からの流体が導入される一方の流体室２１Ａおよび他方の流体室２１Ｂと、これら流体室２１Ａ，２１Ｂへの流体導入通路２２ａ，２２ｂと、漏れた流体を外部に排出することができる流体排出通路２３とが形成されており、流体導入通路２２ａ，２２ｂは、それぞれ例えば図外の電油圧サーボアクチュエータの一対の油室（ピストンにより区画された油室）に連通している。
【００１９】
また、ハウジング１１は、流体導入通路２２ａ，２２ｂおよび流体排出通路２３を形成した本体部１５にこれらの通路２２ａ，２２ｂおよび２３と直交する段付の丸穴１５ａを穿設し、シールリング１６ａ，１６ｂを外装したスリーブ１６をその穴１５ａ内に収納して一方の流体室２１Ａと他方の流体室２１Ｂを区画し、その穴１５ａの開口部近傍でシール付のプラグ１７をハウジング１１にねじ結合させて、穴１５ａを閉塞したものである。このプラグ１７の中央部には外方に向って突出する有底円筒部１７ａが設けられており、その有底円筒部１７ａを取り囲むよう、プラグ１７の外面側に差動変圧器１２が装着されている。
【００２０】
また、ハウジング１１内の一方の流体室２１Ａおよび他方の流体室２１Ｂの間には、両流体室２１Ａ，２１Ｂの間の差圧に応じて軸方向一方および他方に移動するよう、受圧部材３１が摺動可能に設けられている。この受圧部材３１は、スプール状に形成され、スリーブ１６の内部に軸方向摺動自在に保持されている。
【００２１】
また、受圧部材３１とハウジング１１の間には弾性部材であるディスクスプリング３５が介装されており、ディスクスプリング３５は受圧部材３１の所定位置（図１に示す位置）からの摺動変位に応じて中央部を変位させるよう弾性変形する、すなわち撓むように、受圧部材３１に係合している。
【００２２】
また、ディスクスプリング３５が係合する受圧部材３１の中間部３１ｃには雄ねじが形成されており、この受圧部材３１の中間部３１ｃにナット３２によってディスクスプリング３５が締結されている。また、受圧部材３１の一端部３１ａには可動鉄心３３が装着されており、可動鉄心３３は差動変圧器１２の一部を構成している。すなわち、差動変圧器１２は受圧部材３１の所定位置からの変位を可動鉄心３３の変位として検出する変位検出手段となっている。
【００２３】
ところで、ディスクスプリング３５は、外周部でハウジング１１に支持された板ばね材からなり、ハウジング１１に支持された基部３５ａから受圧部材３１に係合する係合部３５ｂに向って、受圧部材３１の摺動方向と略直交する平面に沿って延びている。
【００２４】
図２に示すように、ディスクスプリング３５は、より具体的には、ハウジング１１に支持された基部３５ａを両端として、同方向にうず巻く複数のうず巻き状の撓み腕３５ｃを有しており、これら複数の撓み腕３５ｃが受圧部材３１に係合する環状の係合部３５ｂで互いに連結されている。なお、図２においては、一対の撓み腕３５ｃを１８０°回転させた位置関係で設けた例を示しているが、３つ以上の撓み腕であってもよいことはいうまでもない。
【００２５】
このように構成された本実施形態の差圧検出装置１０では、ディスクスプリング３５は、ハウジング１１に支持された基部３５ａから受圧部材３１に係合する係合部３５ｂに向って、受圧部材３１の摺動方向と略直交する面（本実施形態においては仮想平面）に沿って延びる撓み腕３５ｃを有しているから、受圧部材３１に流体室２１Ａ，２１Ｂからの受圧力の差、すなわち両流体室２１Ａ，２１Ｂの間の差圧に比例する推力が生じたときには、その推力に応じてディスクスプリング３５が撓むとともに、受圧部材３１が前記差圧に応じて摺動変位することになる。
【００２６】
したがって、受圧部材３１の摺動方向一方又は両側に従来のような複雑な付勢手段を配置する必要がなく、受圧部材３１の摺動方向において、差圧検出装置１０の長さが短縮でき、装置の小型化が容易に可能となる。しかも、受圧部材３１を所定位置に付勢するためのディスクスプリング３５がハウジング１１の内壁に摺接してしまうことがないから、そのような部材間の不要な干渉により圧力検出精度が損なわれることもなく、差圧検出装置１０の信頼性も高まる。
【００２７】
さらに、ディスクスプリング３５が、一方の流体室２１Ａ内でハウジング１１に支持されているので、ディスクスプリング３５の設置スペースを別に設ける場合に比べ、より小型化できる。勿論、ディスクスプリング３５をハウジング１１内で流体室２１Ａ，２１Ｂとは別の内部空間に設置することもできる。
【００２８】
なお、差圧検出時には、一方の流体室２１Ａ内において、受圧部材３１の他端部３１ｂの摺動部直径より外方の部分（主としてディスクスプリング３５）にはその両面から流体室２１Ａ内の流体圧が作用するから、これらは相殺され、受圧部材３１の摺動部直径より内方で一方の流体室２１Ａに露出した部分（ナット３２および可動鉄心３３）に作用する流体圧と、受圧部材３１の摺動部直径より内方で流体室２１Ｂに露出した他端部３１ｂに作用する流体圧とによって、両流体室２１Ａ，２１Ｂの差圧に応じた受圧部材３１の推力が生じることになる。
【００２９】
上述の実施形態においては、受圧部材３１の摺動方向と略直交する面に沿って延びる撓み腕として、前記摺動方向に対しほぼ直交する平面に沿った平坦なうず巻き状の撓み腕３５ｃを例示したが、受圧部材３１の半径方向（放射方向外方）に伸びる真直な単一若しくは複数の撓み腕であってもよいし、必ずしも板状の弾性材に限定されない。すなわち、前記摺動方向に対しほぼ直交する面に沿った複数の棒状弾性体等であってもよい。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、受圧部材３１をスプール形状としその軸線方向に直線摺動させる場合で説明したが、受圧部材が回動方向で対向する一対の受面を有し、それら受圧面からの受圧力の差により回動（円弧軌道に沿って往復動）する回動式のものも考えられる。
【００３１】
さらに、上述の実施形態において、流体導入通路２２ａ，２２ｂの一方に流体が導入されないような構成とすれば、差圧でなく、単一の流体室の流体圧に応じて受圧部材３１を変位させる圧力検出器となり、この場合、例えば流体室２１Ｂと流体導入通路２２ｂを無くして更なる小型化を図ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、受圧部材に受圧力に応じた変位とその変位に応じた所定位置への復帰力を生じさせる手段を受圧部材の摺動方向両側に配置する必要をなくし、受圧部材の摺動方向における装置長さを短縮させることができ、装置の小型化を図ることができる。さらに、受圧部材を所定位置に付勢するための弾性部材がハウジング内壁に摺接してして差圧検出精度が損なわれるという問題を確実に解消し、圧力検出装置の信頼性を高めることができる。その結果、小型化が容易で、かつ信頼性の高い圧力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧力検出装置の正面断面図である。
【図２】一実施形態の圧力検出装置における弾性部材の形状を示す図１のＡ２−Ａ２矢視方向の部分側面断面図である。
【図３】従来例の差圧検出装置の正面断面図である。
【符号の説明】
１０    差圧検出装置
１１    ハウジング
１２    差動変圧器（変位検出手段）
１５    ハウジングの本体部
１６    スリーブ
１７    シール付のプラグ
１７ａ    有底円筒部
２１Ａ    一方の流体室
２１Ｂ    他方の流体室
２２ａ，２２ｂ    流体導入通路
２３    流体排出通路（漏れ油排出通路）
３１    受圧部材
３２    ナット
３３    可動鉄心
３５    ディスクスプリング（弾性部材）
３５ａ    基部
３５ｂ    係合部
３５ｃ    撓み腕
【図１】
0003566178.tif 000002
【図２】
0003566178.tif 000003
【図３】
0003566178.tif 000004