(57)【要約】【課題】ポペット弁性能を維持し、位置精度が高く、位置検出性能低下もなく、取り扱いが簡単で廉価なポペット位置検出装置付ポペット弁を提供。【解決手段】本体１１にポペット１８を摺動自在に設ける。電磁コイル３２の作動により変位してポペット１８を開閉し流体通路１２及び１３を連通及び遮断する針弁２４を設ける。針弁２４の変位位置を検出するめに、コネクタ５１に導電性ロッド６６を連結し、導電性ロッド６６に針弁２４を包囲して本体１１に設けたリング４０を螺着する。リング４０の側壁面に当接する接触子４７を針弁２４に嵌挿する。接触子４７はスプリング４８の弾発力によりリング４０に接触している。【選択図】図１
2006170408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体通路を備えた軸方向穴を有する本体と、
前記本体に設けられたスリーブ部材と、
前記軸方向穴に挿入され軸方向移動により前記流体通路を開閉するように設けられたポペット部材と、
前記ポペット部材を移動または位置決めする手段と、
を備えたポペット弁であって、
前記ポペット部材が軸方向穴に沿って変位した際、先端部が前記スリーブ本体に当接位置ではオーバーラップとなる先端部と、
電磁コイルの作動により前記軸方向穴に沿って変位し前記ポペット部材を変位させると共に鍔部を有する針弁部材と、
前記針弁部材に嵌挿されてスプリングにより変位してリング部材の端面に係合する接触面が前記鍔部の端面に対し隙間を有するように設けられた接触部材と、
を備え、
前記オーバーラップ部が前記隙間よりも大きく設けられたことを特徴とするポペット位置検出装置付ポペット弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業機械及び建設機械等に使用されるポペット弁（ポペット形方向制御弁）のポペットの位置を直接検出できる検出装置付ポペット弁に関し、特に、ポペットのオーバーラップを設けたポペット位置検出装置付ポペット弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポペット弁は、通常２つの流体通路を有し、この２つの流体通路間をポペットによって連通または遮断して前記流体通路に流入する圧力流体を通過させたり、遮断したりする機能を有する。
従来、この種のポペット弁は、差動トランスを用いてポペットの位置を検出して２つの流体通路間の連通及び遮断の状態を検出している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平  ６−１７３９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に示すような差動トランスタイプのものは、弁構造が複雑になる。差動トランス及び専用の電気回路（アンプ）が必要になるので高価となる。また、使用前に、差動トランス又は検出体であるコアの位置を調整する必要がある。さらには、差動トランス及び電気回路（アンプ）の温度変化により、検出体の検出位置が変化する（温度ドリフトと呼ばれる現象が発生する）等という問題があった。
【０００４】
本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、高価なセンサ及び電気回路を使用しない。簡単な構造で、耐久性に優れている。使用前段階でのセンサ及び検出体の位置調整が不要。差動トランスタイプとは違い、ＯＮ時とＯＦＦ時の検出位置が同一（ヒステリシスがない）。温度の変化により、検出体の検出位置が変化しない（温度ドリフトがない）等の特徴を有するポペットの位置を直接検出できること特徴とするポペット位置検出装置付ポペット弁を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、請求項１に記載の発明においては、
複数の流体通路を備えた軸方向穴を有する本体と、
前記本体に設けられたスリーブ部材と、
前記軸方向穴に挿入され軸方向移動により前記流体通路を開閉するように設けられたポペット部材と、
前記ポペット部材を移動または位置決めする手段と、
を備えたポペット弁であって、
前記ポペット部材が軸方向穴に沿って変位した際、先端部が前記スリーブ本体に当接位置ではオーバーラップとなる先端部と、
電磁コイルの作動により前記軸方向穴に沿って変位し前記ポペット部材を変位させると共に鍔部を有する針弁部材と、
前記針弁部材に嵌挿されてスプリングにより変位してリング部材の端面に係合する接触面が前記鍔部の端面に対し隙間を有するように設けられた接触部材と、
を備え、
前記オーバーラップ部が前記隙間よりも大きく設けられたことを特徴とする。
本発明によれば、ポペット部材にオーバーラップ部を設けたことにより、一方の流体通路に微少流量の圧力流体が供給されても、流体通路間の連通及び遮断状態を確実に検出できる。
また、オーバーラップ部が前記隙間よりも大きく設けられたので、針弁部材が変位してから接触部材を移動させ、リング部材と接触部材とが非接触になってから流体通路を連通させることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては ポペット部材にオーバーラップ部を設けたことにより、一方の流体通路に微少流量の圧力流体が供給されても、流体通路間の連通及び遮断状態を確実に検出できる。
また、オーバーラップ部が前記隙間よりも大きく設けられたので、針弁部材が変位してから接触部材を移動させ、リング部材と接触部材とか非接触になってから流体通路を連通させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すポペット位置検出装置付ポッペット弁１０の要部縦断面図である。
図１に示すように、ポペット位置検出装置付ポペット弁１０の本体１１には複数の流体通路、例えば流体通路１２、１３が形成されると共に、前記流体通路１２に接続する軸方向穴１４と、該軸方向穴１４に同軸に連通し前記流体通路１３に接続する軸方向穴１５と、前記軸方向穴１５に同軸に連通する軸方向穴１６とを、備える。
軸方向穴１４、１６にはスリーブ１７が嵌挿されている。前記スリーブ１７は一端部に形成された鍔１７ａが軸方向穴１６の端面に係合され、かつ円筒部１７ｂの外周面が軸方向穴１４に嵌挿されている。スリーブ１７の大径内周面にはポペット１８の大径部１８ａが摺動自在に嵌挿され、かつ小径部１８ｂの先端部がオーバーラップ部２３（図３参照）を有してスリーブ１７の円筒部１７ｂの内周面１７ｃに嵌挿される。
【０００８】
前記小径部１８ｂの中央部には軸方向に孔１９、２０が穿設されると共に、前記孔１９にねじ部材２１によりボール２２が装填されている。なお、ねじ部材２１の中央部には孔２１ａ（図３参照）を形成され孔２０と連通している。軸状部材である針弁（針弁部材）２４は一端に孔２０に係合する円錐部２４ａを有する小径部２５と、該小径部２５に続いて形成された鍔（鍔部）２６と、前記鍔２６に続いて形成され前記小径部２５よりも径大の大径部２７と、を備える。前記鍔２６は、接触子４７が針弁２４と一体に移動できるように機能する。
前記小径部２５はスリーブ１７の鍔１７ａ及び大径内周面に嵌挿したブッシュ２８に摺動可能に支持され、かつ大径部２７はソレノイドガイド２９内を摺動可能な可動鉄心であるプランジャ３０とピン３１によって連結されている。
前記針弁２４は電磁コイル３２の構成部材であるスプリング３３の力−スプリング４８の力の弾発力によりポペット１８に押し付けられ、孔２０を閉塞するように機能する。なお、ソレノイドガイド２９は一端部が軸方向穴１６に嵌挿されたねじ手段３４により本体１１に螺着され、該ねじ手段３４の反対側は図示しない雄ねじにナット３５により螺着されている。この場合、ソレノイドガイド２９の端部には軸方向穴１６に嵌着されたブッシュ２８に係合する円筒状のスペーサ３６が当接して本体１１に螺着されているので、ソレノイドガイド２９がねじ手段３４により本体１１に螺着された際、所定位置に保持される。なお、参照符号３７はコネクタを示すもので、電磁コイル３２のコイル端子（図示しない）と外部電源とを接続する機能を有する。
【０００９】
前記スペーサ３６の内径面には第１のスペーサ３９、リング４０が嵌挿され、ソレノイドガイド２９の端部に形成された貫通穴３８には内方より外方に導電体である波形ワッシャ４１、リテーナ４２及び第２のスペーサ４３が嵌挿される。これにより前記リング４０は第１、第２のスペーサ３９、４３、波形ワッシャ４１及びリテーナ４２により固定されている。
前記第１のスペーサ３９はその側面には凹形状のインロー部４４が形成されている。リング４０の両端面には、第１のスペーサ３９の凹形状のインロー部４４及び第２のスペーサ４３の内径に嵌挿される凸状部４５，４６が形成されている。
【００１０】
これにより、リング４０は第１、第２のスペーサ３９、４３により軸方向及び軸直角方向に沿って挟持され、本体１１とリング４０との接触を防止している。第１、第２のスペーサ３９，４３は本体１１とリング４０とが電気的に導通しないように電気絶縁材により形成されている。電気絶縁材は機械的強度、耐熱性、絶縁性、耐油性等からガラス繊維強化ポリアミド６６樹脂としている。従って、リング４０は第１、第２のスペーサ３９、４０を介して本体１１とは電気的に絶縁されている。
この場合、第１のスペーサ３９、リング４０及び第２のスペーサ４３の中空穴径は軸方向に変位する針弁２４と干渉しない大きさに形成されている。また、第２のスペーサ４３は筒状であって、接触子４７及びスプリング４８に干渉しないように形成されている。
【００１１】
前記接触子４７は導電体であり、針弁２４の大径部２７に巻装された導電体であるスプリング４８によってリング４０に押し付けられている。よって、前記接触子４７はスプリング４８、プランジャ３０、スプリング３３、スペーサ７７及びソレノイドガイド２９を介して本体１１に常に導通している。
さらに、流体通路１２、１３間が遮断されている場合、リング４０と接触子４７とが確実に接触している状態に形成するため、各構成部品の加工寸法のばらつきを考慮して、リング４０の外方側端面（リング４０の側面と接触子４７の側面との接触面）と針弁２４に設けた鍔２６の端面４９との間に隙間５０が設けられている。なお、本体１１には外部との電気接続が可能なコネクタ５１が取り付けられ、該コネクタ５１には端子が設けられ電気的に絶縁された検出電気端子５２と、本体１１に電気的に接続（アース）された電気端子５３を、備える。
【００１２】
本体１１の上部に設けられたコネクタ５１の下側位置には、軸方向穴１６の略軸直角方向に段付状の連通路５４が穿設され、該連通路５４は小径の穴５５と、該穴５５と同軸状に設けられ穴５５の内径より大きい穴５６と、前記穴５６の内径よりも大きい穴５７とを、備える。この場合、前記連通路５４の軸方向中心は軸方向穴１６に設けられたリング４０の幅方向の中心線と略一致するように設けられている。
また、リング４０に設けられためねじ５８の回転方向位置は、連通路５４の上方から見て該連通路５４の中心線上に設けられているので、導電性ロッド６６を連通路５４に嵌挿してめねじ５８に螺着する際に容易に行うことができる。穴５６、５７には段付きのブッシュ５９が挿入され、該ブッシュ５９の段付部６０にＯリング６１が装着されている。
さらに、ブッシュ５９には通し穴６２が形成され、該通し穴６２内にシール部材であるＯリング６３が装着され、該Ｏリング６３を止めるためのシールプレート６４が穴５６に設けられ、ブッシュ５９、シールプレート６４は共に電気絶縁材であるガラス繊維強化ポリアミド６６樹脂により形成されている。穴５５に嵌挿される円筒状のカラー６５はスペーサ３６の外周面に嵌入され、ソレノイドガイド２９締付け時にスペーサ３６が回転しない役割りをしている。
【００１３】
前記導電性ロッド６６は通し穴６２及びＯリング６３の穴を貫通し、該導電性ロッド６６の外周が通し穴６２のＯリング６３でシールされている。さらに、導電性ロッド６６の一端はリング４０の外周面に設けられためねじ５８に電気的に導通状態で螺着されており、該導電性ロッド６６の他端は検出電気端子５２とリード線６７を介して接続されている。
これにより、リング４０と導電性ロッド６６と検出電気端子５２とが、電気的に常時接続される一方、本体１１、ソレノイドガイド２９等とは絶縁されている。
【００１４】
本発明の実施の形態に係るポペット位置検出装置付ポペット弁１０は基本的には以上のように構成されており、次に動作について説明する。
先ず、電磁コイル３２が非励磁の状態で流体通路１３から圧力流体を供給した場合、ポペット１８には孔７６を設けているので流体室７１及び７２の圧力は同一に保持されているが、ポペット１８の両端面の受圧面積差により流体室７１側の受圧面積７５は流体室７２側の受圧面積７４より大きいため、ポペット１８は矢印Ｙ方向に変位し針弁２４の円錐部２４ａが孔２０に当接して流体通路１２及び１３間を遮断する（図１参照）。
【００１５】
さらに、リング４０と接触子４７とは接触しているので、電気端子５３は検出用電気端子５２と導通しており、この電気端子５３と検出用電気端子５２との導通状態を検出することにより針弁２４の位置検出を確認して流体通路１２及び１３間の連通及び遮断状態を遠隔的に確認することができる。
【００１６】
この状態で、電磁コイル３２を励磁すると、図２に示すようにプランジャ３０が矢印Ｘ方向に変位し、それに伴い針弁２４も協動する。針弁２４が矢印Ｘ方向に変位すると、該針弁２４によって閉塞されていた孔２０が開き、流体室７１の圧力流体が該孔２０を通って流体通路１２へ流れる。圧力流体が流体室７１から流体通路１２に流れると、該流体室７１の圧力は流体室７２の圧力よりも低くなる。
流体室７１の圧力が低くなり、（流体室７２の圧力×受圧面積７４）の力が（流体室７１の圧力×受圧面積７５）の力よりも大きくなるので、ポペット１８は矢印Ｘ方向に変位する。よって、流体通路１２及び１３が連通状態になり圧力流体は流体通路１３から流体通路１２に流れるようになる。
【００１７】
次に、流体通路１２から圧力流体を供給し、電磁コイル３２が非励磁の状態の場合、流体通路１２の圧力に受圧面積７３を積算した力がスプリング３３のスプリング力−スプリング４８の力の弾発力よりも大きければ、圧力流体はポペット１８を押し開いて流体通路１３に流れる。
このとき、図３に示すように、リング４０の外方側端面（リング４０の側面と接触子４７の側面との接触面）と針弁２４に設けた鍔２６の端面４９との間の隙間５０と、スリーブ１７の円筒部１７ｂの内周面１７ｃに嵌合するようにポペット１８の小径部１８ｂに設けたオーバーラップ部２３との寸法関係は、常にオーバーラップ部２３が隙間５０よりも大きく設定されているので、針弁２４が矢印Ｘ方向に変位して接触子４７を移動させ、リング４０と接触４７とが非接触状態になってから流体通路１２と流体通路１３とが連通する。この場合、リング４０と接触子４７とが非接触状態になると、検出電気端子５２と電気端子５３との導通も解除される。
【００１８】
流体通路１２から圧力流体を供給し、電磁コイル３２を励磁した場合、プランジャ３０が矢印Ｘ方向に変位するのでポペット１８にはスプリング３３の弾発力が付勢されない。
よって、ポペット１８を押し開く力は該ポペット１８の摺動抵抗のみになるので、圧力流体は自由に流体通路１２から流体通路１３に流れる。
この状態で、電磁コイル３２を励磁して針弁２４により閉塞していた孔２０が開くと、圧力流体が流体通路１２から孔２０を通って流体室７１に流入するのを、ボール２２によって防止している。このため、ポペット１８が矢印Ｘ方向に変位して孔２０が閉塞される。ここで、針弁２４が矢印Ｘ方向に変位すると、鍔２６によって接触子４７も協動するので、リング４０と接触子４７との接触なくなり電気端子５３と検出電気端子５２との導通状態も解除される。
この実施の形態においては、針弁２４の位置によって電気端子５３と検出電気端子５２との導通状態が変化しこの導通状態を電気的に検出すれば、針弁２４の位置検出を行うことができる。この結果、流体通路１２及び流体通路１３間の連通及び遮断状態を確認することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係るポペット位置検出装置付ポペット弁の要部断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るポペット位置検出装置付ポペット弁の動作説明図である。
【図３】図１のポペット近傍の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ポペット位置検出装置付ポペット弁
１１  本体  
１２、１３  流体通路
１４〜１６  軸方向穴
１７  スリーブ
１８  ポペット
２２  ボール
２４  針弁
２８  ブッシュ
２９  ソレノイド
３０  プランジャ
３２  電磁コイル
【図１】
2006170408.tif 000003
【図２】
2006170408.tif 000004
【図３】
2006170408.tif 000005