(57)【要約】【課題】従前の構造に対して大きな変更を加えることなく非接触式センサを取り付けることができる制御ピストン位置検出装置を提供する。【解決手段】制御ピストン３の一端部に取り付けられて制御ピストン３とともに軸方向に往復動し、軸方向に孔部が形成されたロッド１５と、一端がロッド１５の孔部内に挿入されるとともに他端がロッド１５に対して固定される金属製のスリーブ１９と、一端がスリーブ１９の内部に挿入されるとともに、内部に交番磁界を発生するコイルを備えたプローブ２７と、スリーブ１９とプローブ２７との軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって制御ピストン３の軸方向位置を検出する検出部２９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロック内に収容され、軸方向に往復動可能に挿入された制御ピストンと、
前記制御ピストンの端部に取り付けられて該制御ピストンとともに軸方向に往復動し、軸方向に孔部が形成されたロッドと、
一端が前記ロッドの前記孔部内に挿入されるとともに他端が前記ロッドに対して固定される金属製のスリーブと、
一端が前記スリーブの内部に挿入されるとともに、内部に交番磁界を発生するコイルを備えたプローブと、
前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部と、
を備えていることを特徴とする制御ピストン位置検出装置。
【請求項２】
前記孔部が形成された前記ロッドの端部の外周面には、ロッド側雄ネジ部が形成され、
前記スリーブの前記他端の外周面には、スリーブ側雄ネジ部が形成され、
前記ロッド側雄ネジ部および前記スリーブ側雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が内周面に形成された軸方向位置調整ナットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の制御ピストン位置検出装置。
【請求項３】
回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、
該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、
各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入された複数の軸方向ピストンと、
各前記軸方向ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記軸方向ピストンの軸方向変位を決める斜板と、を有する斜板式可変容量油圧装置本体と、
請求項１又は２に記載された制御ピストン位置検出装置を有する制御装置と、
を備え、
前記制御ピストンの軸方向位置によって、前記斜板の傾転角が決められることを特徴とする斜板式可変容量型油圧装置。
【請求項４】
回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入されたピストンと、各前記ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記ピストンの軸方向変位を決める斜板とを備えた斜板式可変容量型油圧装置に用いられ、前記斜板の傾転角を決める制御ピストンの軸方向位置を検出する制御ピストン位置検出装置の製造方法であって、
ロッドの軸方向に孔部を形成するロッド孔部形成工程と、
前記制御ピストンとともに軸方向に往復動するように該制御ピストンの一端部に前記ロッドを取り付けるロッド取付工程と、
一端を前記ロッドの前記孔部内に挿入するとともに他端を前記ロッドに対して金属製のスリーブを固定するスリーブ取付工程と、
内部に交番磁界を発生するコイルを備えたプローブの一端を前記スリーブの内部に挿入し、該スリーブに対して相対移動可能に設置するプローブ取付工程と、
前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部を取り付ける検出部取付工程と、
を備えていることを特徴とする制御ピストン位置検出装置の製造方法。
【請求項５】
前記制御ピストンの一端部に係止爪を取り付ける係止爪取付工程と、
前記係止爪に係止される首部を前記ロッドの先端に形成する首部形成工程と、
前記首部を埋めるように取り付けて前記ロッドの外径に連なる外径面を形成するロッド挿入用治具を取り付けるロッド挿入用治具取付工程と、
前記制御ピストンが往復動するシリンダに開口する孔部にＯリングを取り付けるＯリング取付工程と、
前記孔部に対して前記ロッドを挿入するロッド挿入工程と、
前記ロッド挿入用治具を取り外すロッド挿入用治具取り外し工程と、
を備えていることを特徴とする請求項４に記載の制御ピストン位置検出装置の製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載された斜板式可変容量型油圧装置の制御方法であって、
前記斜板の傾転角を前記制御ピストンの軸方向位置として検出する傾転角検出工程と、
該傾転角検出工程によって得られた傾転角を用い、所望の傾転角となるように前記制御ピストンの軸方向位置を制御するフィードバック制御を行うフィードバック制御工程と、
を有していることを特徴とする斜板式可変容量型油圧装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御ピストン位置検出装置およびこれを備えた斜板式可変容量型油圧装置、並びに、制御ピストン位置検出装置の製造方法および斜板式可変容量型油圧装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
斜板式可変容量型油圧装置の一種である斜板式可変容量型油圧ポンプは、各ピストンに軸方向変位を与える斜板の傾転角を制御することによって、圧油の吐出量を連続的に変化させることができる。この斜板の傾転角の制御は、斜板を傾動させるアクチュエータと、斜板の傾転角またはアクチュエータの変位量を検出する検出装置を備えた制御装置によって行われる。このような制御装置は、下記特許文献１及び２に記載されているように、ポンプに一体に具備されている。
【０００３】
特許文献１には、斜板を駆動するアクチュエータとしての制御ピストンの変位を渦電流式の間隙センサを用いて非接触にて計測する斜板式可変容量油圧ポンプが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、斜板を駆動するアクチュエータとしての制御ピストンに環状の永久磁石を装着し、磁歪式によって制御用ピストンの変位を非接触にて計測する斜板式可変容量油圧ポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２９８０１１号公報
【特許文献２】特開２００９−１９７７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び２では、いずれも制御ピストンに対して加工を施す必要があり、従前の形状のピストンをそのまま利用できないという問題がある。
【０００７】
図９及び図１０には、斜板（ソリッドカム）を駆動するアクチュエータとしての制御ピストン１０１の軸方向位置をリニア式のポテンショメータによって検出する検出装置を備えたサーボ弁が示されている。
制御ピストン１０１は、シリンダブロック１０３のシリンダ内に挿入されており軸方向（図において左右方向）に往復動されるようになっている。制御油が右側のシリンダ室１０５に供給されると制御ピストン１０１が左に移動し、制御油が左側のシリンダ室１０７に供給されると制御ピストン１０１が右に移動するようになっている。
【０００８】
制御ピストン１０１の中央には連結部１０９が固定されている。この連結部１０９に図示しないリンクを介して斜板が接続されている。したがって、制御ピストン１０１が軸方向に往復動することにより、斜板の傾転角が変更されるようになっている。
【０００９】
制御ピストン１０１の一端には、位置検出ロッド１１０が固定されている。位置検出ロッド１１０は、シリンダ室１０５の外まで突出している。位置検出ロッド１１０の突出端１１０ａには、図１０に示されているように、ポテンショメータ１１２の摺動子１１２ａの先端が係止されている。このポテンショメータ１１２によって、制御ピストン１０１の軸方向位置が検出される。
【００１０】
しかし、ポテンショメータ１１２を用いた制御ピストン１０１の位置検出では，以下の問題がある。
先ず、ポテンショメータ１１２（軸方向位置を検出する検出部）は、位置検出ロッド１１０と接触する接触式であるため半消耗品とされ、定期的な整備や交換が必要となる。
また、ポテンショメータ１１２は接触式であるため、巻線抵抗やブラシ（摺動子）の摩耗によって特性が変化してしまう。
また、ポテンショメータ１１２には半田付けを行う箇所が複数あり、半田付け不良があると動作が不安定になるおそれがある。
また、ポテンショメータ１１２は電圧出力であるので、外乱ノイズの影響を受けやすい。
以上から、ポテンショメータ１１２に代えて非接触である他の検出装置が望まれている。また、従前の構造に対して大きな変化を施すことなく非接触式センサへと変更することが望まれている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従前の構造に対して大きな変更を加えることなく非接触式センサを取り付けることができる制御ピストン位置検出装置およびこれを備えた斜板式可変容量型油圧装置、並びに、制御ピストン位置検出装置の製造方法および斜板式可変容量型油圧装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の制御ピストン位置検出装置およびこれを備えた斜板式可変容量型油圧装置、並びに、制御ピストン位置検出装置の製造方法および斜板式可変容量型油圧装置の制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる制御ピストン位置検出装置は、シリンダブロック内に収容され、軸方向に往復動可能に挿入された制御ピストンと、前記制御ピストンの端部に取り付けられて該制御ピストンとともに軸方向に往復動し、軸方向に孔部が形成されたロッドと、一端が前記ロッドの前記孔部内に挿入されるとともに他端が前記ロッドに対して固定される金属製のスリーブと、一端が前記スリーブの内部に挿入されるとともに、内部に交番磁界を発生するコイルを備えたプローブと、前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
制御用ピストンの変位は、金属製スリーブとスリーブの内部に挿入されるプローブとを備えたスリーブセンサによって検出する。スリーブセンサは、プローブ内のコイルによって発生する交番磁界における金属製スリーブとのインダクタンス変化によって位置を検出するものであり、制御用ピストンの変位をスリーブとプローブとを接触させることなく検出する、すなわち軸方向位置を検出する検出部と位置検出ロッドが接触しない非接触式にて構成することができる。
本発明では、スリーブセンサのスリーブを制御ピストンの端部に取り付けられたロッドの孔部に挿入して固定するという簡便な構成にてスリーブセンサを構成することができる。このように、制御ピストンを加工したり変更したりする必要がないので、従前の構造を大きく変更することなく非接触センサであるスリーブセンサを取り付けることができる。
特に、制御ピストンの端部に検出軸としてのロッドを備え、ポテンショメータにてロッドの変位を検出する方式が多く存在するので、このロッドと同じ外径を有するロッドに孔部を形成し、その孔部内にスリーブを挿入して固定することによりスリーブセンサを構成することとすれば、ポテンショメータを用いた接触式からスリーブセンサを用いた非接触式へと検出装置を変更することができる。
【００１４】
本発明の制御ピストン位置検出装置では、前記孔部が形成された前記ロッドの端部の外周面には、ロッド側雄ネジ部が形成され、前記スリーブの前記他端の外周面には、スリーブ側雄ネジ部が形成され、前記ロッド側雄ネジ部および前記スリーブ側雄ネジ部に結合する雌ネジ部が内周面に形成された軸方向位置調整ナットが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
ロッドとスリーブとは軸方向位置調整ナットにねじ結合することによって固定されている。そして、ロッドとスリーブとは軸方向位置調整ナットに対して回転することにより軸方向への移動が可能になっているため、これらロッドとスリーブとの相対位置の変更が可能となる。これにより、スリーブセンサのゼロ点位置の調整が容易となる。
【００１６】
また、本発明の斜板式可変容量型油圧装置は、回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入された複数の軸方向ピストンと、各前記軸方向ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記軸方向ピストンの軸方向変位を決める斜板と、を有する斜板式可変容量油圧装置本体と、上記のいずれかに記載された制御ピストン位置検出装置を有する制御装置と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
上記のいずれかの制御ピストン位置検出装置を備えているので、非接触式のスリーブセンサを備えた斜板式可変容量型油圧装置を提供することができる。
なお、斜板式可変容量型油圧装置としては、典型的には、斜板式可変容量型油圧ポンプや斜板式可変容量型油圧モータが挙げられる。
【００１８】
また、本発明の制御ピストン位置検出装置の製造方法は、回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入されたピストンと、各前記ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記ピストンの軸方向変位を決める斜板とを備えた斜板式可変容量型油圧装置に用いられ、前記斜板の傾転角を決める制御ピストンの軸方向位置を検出する制御ピストン位置検出装置の製造方法であって、ロッドの軸方向に孔部を形成するロッド孔部形成工程と、前記制御ピストンとともに軸方向に往復動するように該制御ピストンの一端部に前記ロッドを取り付けるロッド取付工程と、一端を前記ロッドの前記孔部内に挿入するとともに他端を前記ロッドに対して金属製のスリーブを固定するスリーブ取付工程と、内部に交番磁界を発生するコイルを備えたプローブの一端を前記スリーブの内部に挿入し、該スリーブに対して相対移動可能に設置するプローブ取付工程と、前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部を取り付ける検出部取付工程とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
スリーブセンサのスリーブを制御ピストンの端部に取り付けられたロッドの孔部に挿入して固定するという簡便な工程にてスリーブセンサを構成することができる。
特に、制御ピストンの端部に検出軸としてのロッドを備え、ポテンショメータにてロッドの変位を検出する方式が多く存在するので、このロッドと同じ外径を有するロッドに孔部を形成し、その孔部内にスリーブを挿入して固定することによりスリーブセンサを構成することとすれば、ポテンショメータを用いた接触式からスリーブセンサを用いた非接触式へと検出装置を変更することができる。
【００２０】
さらに、本発明の制御ピストン位置検出装置の製造方法では、前記制御ピストンの一端部に係止爪を取り付ける係止爪取付工程と、前記係止爪に係止される首部を前記ロッドの先端に形成する首部形成工程と、前記首部を埋めるように取り付けて前記ロッドの外径に連なる外径面を形成するロッド挿入用治具を取り付けるロッド挿入用治具取付工程と、前記制御ピストンが往復動するシリンダに開口する孔部にＯリングを取り付けるＯリング取付工程と、前記孔部に対して前記ロッドを挿入するロッド挿入工程と、前記ロッド挿入用治具を取り外すロッド挿入用治具取り外し工程とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
ロッドの一端に形成された首部が制御ピストンに取り付けられた係止爪に係止されることによってロッドが制御ピストンに対して固定される。このロッドを制御ピストンが往復動するシリンダ内に挿入する際に、シリンダの開口部に挿入する必要がある。しかし、シリンダの開口部にはシールのためのＯリングが設けられているため、ロッドに形成した首部の角部がＯリングに接触してＯリングを傷つけたり切断したりしてしまうおそれがある。そこで、本発明では、開口部に挿入する前にロッドの首部を埋めてロッドの外径に連なる外径面を形成するロッド挿入用治具を取り付けることとした。これにより、開口部にロッドを挿入する際に角部が当たりＯリングを損傷させることがない。
【００２２】
また、上記の斜板式可変容量型油圧装置の制御方法は、前記斜板の傾転角を前記制御ピストンの軸方向位置として検出する傾転角検出工程と、該傾転角検出工程によって得られた傾転角を用い、所望の傾転角となるように前記制御ピストンの軸方向位置を制御するフィードバック制御を行うフィードバック制御工程と、を有していることを特徴とする。
【００２３】
上記の斜板式可変容量型油圧装置を用いて制御を行うこととしたので、非接触式センサを用いて制御ピストンの軸方向位置を得ることができ、精度良く斜板の傾転角をフィードバック制御することができる。
【発明の効果】
【００２４】
スリーブセンサのスリーブを制御ピストンの端部に取り付けられたロッドの孔部に挿入して固定するという簡便な構成にてスリーブセンサを構成することができるので、従前の構造に対して大きな変更を加えることなく非接触式センサであるスリーブセンサを取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る斜板式可変容量型油圧ポンプの制御装置の要部を示した縦断面図である。
【図２】図１の位置検出ロッド周りを拡大して示した縦断面図である。
【図３】図１の位置検出ロッドの先端の固定構造を示し、（ａ）は位置検出ロッドおよび係止部材を示した側面図、（ｂ）は係止部材を係止部から見た正面図である。
【図４】図１の位置検出ロッド、スリーブ及びプローブとの関係を模式的に示した縦断面図である。
【図５】スリーブ及びプローブを備えたスリーブセンサを示し、（ａ）はプローブの大部分がスリーブ内に収納されている状態を示した側面図であり、（ｂ）はプローブの先端がスリーブ内に収納されている状態を示した側面図である。
【図６】図１に示した制御装置を用いて行う油圧ポンプの制御を示した制御ブロック図である。
【図７】位置検出ロッドの先端をフランジの孔部に挿入する際の組立方法を示し、（ａ）は位置検出ロッドの先端の首部にリング体を嵌めて挿入を行う状態を示した側面図、（ｂ）は２分割されたリング体を示した正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る斜板式可変容量型油圧ポンプを示した縦断面図である。
【図９】ポテンショメータによる位置検出を行うサーボ弁を示した縦断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態にかかる斜板式可変容量型油圧ポンプ（以下、単に「油圧ポンプ」という。）は、例えば、ケーブル敷設船に搭載され、海底ケーブルの敷設や巻き取りに使用されるケーブルエンジンに用いられる。この油圧ポンプによって吐出される圧油によって、海底ケーブルの巻き上げや繰り出しを行うドラムが回転される。
【００２７】
図８には、油圧ポンプの全体を示した縦断面図が示されている。油圧ポンプは、制御装置１と油圧ポンプ本体２とで構成されている。
油圧ポンプ本体２は、ケーシング６の内部に配置されたシリンダバレル８、斜板（ソリッドカム）１２、バルブプレート１４、ケーシング６の外部に固定された補助ポンプ１８などで構成されている。
【００２８】
シリンダバレル８は、ケーシング６を貫通する軸受孔にベアリング２２，２２を介して回動自在に支持された回転軸２０にスプラインを介して支持され、回転軸２０の端部に連結される図示しない駆動源（電動機や内燃機関など）により回転軸２０と共に駆動回転される。シリンダバレル８には、周方向に等間隔で複数の軸方向シリンダ６０が穿設され、各軸方向シリンダ６０には、それぞれピストン（軸方向ピストン）６１が往復動可能に嵌挿されている。
【００２９】
各ピストン６１の基端部はボールジョイント６２をなしてシュー６３に連結されている。各シュー６３は、シリンダバレル８に外嵌されかつスプリング６６で付勢されているボールリテーナ６４とリテーナ６５により、斜板１２に対して接しかつ摺動する状態に保持され、これにより、斜板１２の傾斜角とシリンダバレル８の回転角位相に応じた軸方向変位が各ピストン６１に与えられる。
【００３０】
斜板１２は、中央に回転軸２０を貫通した状態で、回転軸２０の両側に形成された円弧状の被案内面７４が、ケーシング６に形成された内円弧状の案内面２４に係合し接しかつ摺動できるように支持されており、図８の紙面に垂直となる傾動軸６７を中心に傾動可能となっている。斜板１２の制御装置１側の端部には連結部７１が延設されており、この連結部７１には、リンク７２の一端がピン７３で回動自在に連結され、さらに、リンク７２の他端は、後述する制御ピストン３（図１参照）の連結部１３にピン４３で回動自在に連結されている。
【００３１】
一方、シリンダバレル８の斜板１２と反対側の端面は、スプリング６６の付勢によりバルブプレート１４に圧接されている。バルブプレート１４には、２つの円弧状のポート８１，８２が設けられており、一方のポート８１は油を吸入する吸入ポート（図示せず）に連通し、他のポート８２は油を吐出する吐出ポート（図示せず）に連通している。
【００３２】
また、シリンダバレル８の各軸方向シリンダ６０は、バルブプレート１４に圧接された端面に個別の通路を介して連通されており、シリンダバレル８の回転に伴い、それぞれの角位置に応じて各ポート８１，８２に順次連通され、各ポート８１，８２の間では一度完全に閉鎖されてからポートが切り換わるようになっている。
【００３３】
補助ポンプ１８は、ギヤポンプなどの固定容量型ポンプで構成され、その回転軸９１がカップリング２６を介して油圧ポンプ本体２の回転軸２０に連結されている。補助ポンプ１８によって、サーボ弁４に制御油を供給する。
【００３４】
図１には、斜板１２（図８参照）を傾転させるための制御装置１が示されている。制御装置１は、図８に示したように、油圧ポンプ本体２に対して一体的に接続されている。制御装置１は、制御ピストン３と、制御ピストン３へ供給する油路を切り換える電気油圧式のサーボ弁４と、制御ピストン３を収容するシリンダブロック５とを備えている。
【００３５】
制御ピストン３は、シリンダブロック５に形成されたシリンダ内に挿入されており軸方向（図において左右方向）に往復動されるようになっている。制御ピストン３の左側には、左フランジ７ａによって仕切られた左シリンダ室９ａが形成されており、制御ピストン３の右側には、右フランジ７ｂによって仕切られた右シリンダ室９ｂが形成されている。左シリンダ室９ａには、制御油が給排出される左油路１１ａが接続されており、右シリンダ室９ｂには、制御油が給排出される右油路１１ｂが接続されている。サーボ弁４の切り換えによって、制御油が左シリンダ室９ａに供給されると制御ピストン３が右に移動し、制御油が右シリンダ室９ｂに供給されると制御ピストン３が右に移動するようになっている。
【００３６】
制御ピストン３の中央には連結部１３が固定されている。この連結部３にリンク７２（図８参照）を介して斜板１２（図８参照）が接続されている。これにより、制御ピストン３が軸方向に往復動することにより、斜板１２の傾転角が変更されるようになっている。
【００３７】
図２に示されているように、制御ピストン３の一端（図において右側）には、位置検出ロッド１５の一端（図において左側）１５ａが固定されている。具体的には、制御ピストン３の一端にねじ結合された係止部材１６によって位置検出ロッド１５の固定が行われる。
図３には、位置検出ロッドの一端１５ａ部分と係止部材１６の拡大図が示されている。係止部材１６は、一端（図において左側）には雄ねじ部１６ｅが形成されており、他端（図において右側）には係止部１６ａが設けられている。係止部１６ａは、軸線に直交する方向に貫通するとともに底部を有する第１凹所１６ｂと、両側の係止爪１６ｃによって挟まれた第２凹所１６ｄとを備えている。第２凹所１６ｄは、図３（ｂ）に示されているように、一端から中途位置まで延在するように形成されている。
一方、位置検出ロッド１５の一端１５ａには、先端に頭部１５ｄを残して小径となるように形成された首部１５ｅが設けられている。係止部材１６の第１凹所１６ｂが位置検出ロッド１５の頭部１５ｄに対応し、係止部材１６の第２凹所１６ｄが位置検出ロッド１５の首部１５ｅに対応するように嵌め込むことによって、位置検出ロッド１５の先端が係止爪１６ｃによって係止される。
【００３８】
図２に示されているように、位置検出ロッド１５の他端（図において右側）１５ｂは、右フランジ７ｂを貫通して右シリンダ室９ｂの外まで突出している。すなわち、位置検出ロッド１５の他端１５ｂは、右フランジ７ｂの右側に取り付けられたハウジング３１内の空間まで突出している。
位置検出ロッド１５が挿通される右フランジ７ｂの孔部には、制御油をシールするためのＯリング１７が設けられている。
【００３９】
位置検出ロッド１５には、軸方向に沿って孔部１５ｃが形成されている。この孔部１５ｃ内に、金属製とされたスリーブ１９の一端（図において左端）１９ａが挿入されている。スリーブ１９の他端１９ｂは、原点調整ナット（軸方向位置調整ナット）２１を介して、位置検出ロッド１５の他端（図において右端）１５ｂに固定されている。具体的には、図４に示されているように、位置検出ロッド１５の他端１５ｂに形成された雄ねじ部と、スリーブ１９の他端１９ｂ側に形成された雄ねじ部とにねじ結合する原点調整ナット２１によって、位置検出ロッド１５に対してスリーブ１９が固定されている。この原点調整ナット２１は、位置検出ロッド１５とスリーブ１９との軸方向における相対位置を調整するものであり、この相対位置を調整することにより、後述するスリーブセンサの原点（ゼロ点）を調整する。ゼロ点の調整は、例えば、油圧ポンプによって駆動されるドラムが停止している状態、すなわち油圧ポンプからの圧油の吐出が無い状態で、スリーブセンサの出力がゼロとなるように、位置検出ロッド１５とスリーブ１９との相対位置を原点調整ナット２１によって調整する。
【００４０】
原点調整ナット２１と、位置検出ロッド１５及びスリーブ１９との固定は、原点調整ナット２１に形成された径方向のねじ溝に対して螺合される位置決ビス２３，２３によって行われる。一方の位置決めビス２３の先端が位置検出ロッド１５の雄ねじ部に当接することによって位置検出ロッド１５と原点調整ナット２１との固定がなされ、他方の位置決めビス２３の先端がスリーブ１９の雄ねじ部に当接することによってスリーブ１９と原点調整ナット２１との固定がなされる。
また、さらに原点調整ナット２１の位置を確実に固定するために、ハードロックナット（登録商標）等のロックナット２５によって原点調整ナット２１の回り止めが行われる。
【００４１】
図１，図２及び図４に示されているように、スリーブ１９の内孔にはプローブ２７が挿入される。具体的には、スリーブ１９の他端１９ｂ側からプローブ２７の先端２７ａが挿入されるようになっており、スリーブ１９とプローブ２７とは径方向に所定の隙間が空けられており、非接触となっている。プローブ２７は、細長い棒形状とされており、その内部には交番磁界を発生するコイル（図示せず）が設けられている。プローブ２７の基端部２７ｂは、プローブ２７からの出力信号を得て制御ピストン３の位置を検出する検出部２９に固定されている。検出部２９は、制御装置１の本体に接続されたハウジング３１の内部にブラケット３３を介して固定されている。また、プローブ２７の内部の磁界は、１ｋＨｚ以上の高周波の磁界を用いるのが好適である。高周波の磁界を用いることで、変位検出の精度がさらに向上するからである。
【００４２】
図５に示すように、スリーブ１９と、プローブ２７と、検出部２９とによってスリーブセンサが構成されている。スリーブセンサは、プローブ２７内のコイルによって発生する交番磁界における金属製のスリーブ１９とのインダクタンス変化によって軸方向位置を検出する。すなわち、プローブ２７とスリーブ１９との相対位置が、図５（ａ）から図５（ｂ）まで軸方向に変化する位置に応じて、異なる出力が得られるようになっている。なお、出力としては、外乱ノイズに対して耐性を有する電流出力を用いることが好ましい。すなわち、電圧信号の伝送ラインにノイズ電圧が乗ると受信電圧としては、電圧信号にノイズで圧が乗った形で現れる。例えば0-10Vの伝送ラインに10Vのノイズ電圧が乗ると受信電圧は20V（Max）となる。電流信号の場合は、回路のインピーダンスが低く、電流出力形変換器の出力端子から見た変換器の抵抗は通常1MΩ以上である。つまり、ノイズ電圧10Vによって回路に流れる電流値は、オームの法則（V=IR）より、I=10/10^6=10^-5=0.01mAとなる。つまりノイズは信号20mAの1/2000以下となり信号に対して測定上全く問題とならなくなる。
【００４３】
このように、制御ピストン３に固定された位置検出ロッド１５と、上記スリーブセンサ（スリーブ１９、プローブ２７及び検出部２９）によって制御ピストン位置検出装置が構成されている。
【００４４】
図６には、上述した制御装置１を用いて油圧ポンプの制御を行う制御ブロック図が示されている。
まず、油圧ポンプで回転するドラムの設定速度に応じた吐出量が操作卓にて入力信号として入力される。その入力信号は、サーボアンプ３５にて増幅されてサーボ弁４に入力される。サーボ弁４には制御油が供給されており、サーボアンプ３５からの入力信号に応じて所定の油路１１ａ，１１ｂ（図１参照）を介して制御ピストン３へと制御油が供給される。これにより制御ピストン３が軸方向に変位すると、これに応じて連結部１３（図１参照）に接続された斜板１２の傾転角が変化し、油圧ポンプからの吐出量が変化する。制御ピストン３の軸方向位置は、上述したスリーブセンサ１９，２７，２９によって計測されており、この検出出力がサーボアンプ３５への入力信号へフィードバックする。サーブアンプ３５への入力信号とスリーブセンサ１９，２７，２９の検出出力との偏差がゼロになるまでフィードバック制御が行われる。
【００４５】
次に、図７を用いて、位置検出ロッド１５を、右シリンダ室９ｂを仕切る右フランジ７ｂの孔部へ挿入する際の組立方法を説明する。
既に図１及び図２を用いて説明したように、右フランジ７ｂの孔部には、制御油をシールするためのＯリング１７が設けられている。一方、位置検出ロッド１５の一端１５ａには、図３を用いて説明したように、首部１５ｅが形成されることによって角部が設けられている。この首部１５ｅに対して、図７（ａ）に示すように、リング体（ロッド挿入用治具）４０を嵌める。リング体４０は、図７（ｂ）に示されているように、２分割されており、これらを組み合わせることによって円環形状が形成されるようになっている。このリング体４０を位置検出ロッド１５の首部１５ｅに嵌め込むことによって、首部１５ｅによって形成された凹所を埋めて、位置検出ロッド１５の外径に連なる外径面を形成するようにする。この状態で位置検出ロッド１５の一端１５ａを右フランジ７ｂの孔部に挿入することで、Ｏリングを傷つけないようにする。位置検出ロッド１５を右フランジ７ｂの孔部に挿入した後に、リング体４０を取り外す。その後、位置検出ロッド１５の首部１５ｅは図３に示したように係止部材１６の係止爪１６ｃに係止される。
【００４６】
以上の通り、本実施形態の油圧ポンプによれば、以下の作用効果を奏する。
制御ピストン３の端部に取り付けられた位置検出ロッド１５の孔部１５ｃにスリーブ１９を挿入して固定するという簡便な構成にてスリーブセンサを構成することができる。このように、制御ピストン３を加工したり変更したりする必要がないので、従前の構造を大きく変更することなく非接触センサであるスリーブセンサを取り付けることができる。
特に、制御ピストン３の端部に位置検出ロッドを備え、ポテンショメータにて位置検出ロッドの変位を検出する方式が多く存在する（図９及び図１０参照）ので、この位置検出ロッドと同じ外径を有する位置検出ロッドに孔部を形成し、その孔部内にスリーブを挿入して固定することによりスリーブセンサを構成することとすれば、ポテンショメータを用いた接触式からスリーブセンサを用いた非接触式へと検出装置を簡便に変更することができる。
【００４７】
位置検出ロッド１５とスリーブ１９とを原点調整ナット２１にねじ結合することによって固定することとした。そして、位置検出ロッド１５とスリーブ１９とは原点調整ナット２１に対して回転することにより軸方向への移動が可能になっているため、これら原点位置ロッド１５とスリーブ１９との相対位置の変更が可能となる。これにより、スリーブセンサのゼロ点位置の調整が容易となる。
【００４８】
右フランジ７ｂの孔部に位置検出ロッド１５を挿入する前に、首部１５ｅを埋めて位置検出ロッド１５の外径に連なる外径面を形成するリング体４０を取り付けることとしたので、右フランジ７ｂの孔部に位置検出ロッド１５を挿入する際に首部１５ｅによって形成された角部が当たりＯリングを損傷させることがない。
【００４９】
なお、本実施形態では油圧ポンプへの適用を前提として説明したが、油圧モータに対して適用できることはもちろんである。
また、ケーブルエンジンのドラムを駆動する用途として説明したが、この用途に限定されるものではなく、他の用途であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  制御装置
３  制御ピストン
４  サーボ弁
５  シリンダブロック
６  ケーシング
８  シリンダバレル
１２  斜板
１４  バルブプレート
１５  位置検出ロッド（ロッド）
１６  係止部材
１７  Ｏリング
１８  補助ポンプ
１９  スリーブ
２０  回転軸
２１  原点調整ナット（軸方向位置調整ナット）
２７  プローブ
２９  検出部
３１  ハウジング
４０  リング体（ロッド挿入用治具）
６１  ピストン（軸方向ピストン）
【図１】
2015148573.tif 000003
【図２】
2015148573.tif 000004
【図３】
2015148573.tif 000005
【図４】
2015148573.tif 000006
【図５】
2015148573.tif 000007
【図６】
2015148573.tif 000008
【図７】
2015148573.tif 000009
【図８】
2015148573.tif 000010
【図９】
2015148573.tif 000011
【図１０】
2015148573.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月18日(2015.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
シリンダブロック内に収容され、軸方向に往復動可能に挿入された制御ピストンと、
前記制御ピストンの端部に取り付けられて該制御ピストンとともに軸方向に往復動し、軸方向に孔部が形成されたロッドと、
一端が前記ロッドの前記孔部内に挿入されるとともに他端が前記ロッドに対して固定される金属製のスリーブと、
一端が前記スリーブの内部に挿入されるとともに、内部に磁界を発生するコイルを備えたプローブと、
前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部と、
を備えていることを特徴とする制御ピストン位置検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入されたピストンと、各前記ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記ピストンの軸方向変位を決める斜板とを備えた斜板式可変容量型油圧装置に用いられ、前記斜板の傾転角を決める制御ピストンの軸方向位置を検出する制御ピストン位置検出装置の製造方法であって、
ロッドの軸方向に孔部を形成するロッド孔部形成工程と、
前記制御ピストンとともに軸方向に往復動するように該制御ピストンの一端部に前記ロッドを取り付けるロッド取付工程と、
一端を前記ロッドの前記孔部内に挿入するとともに他端を前記ロッドに対して金属製のスリーブを固定するスリーブ取付工程と、
内部に磁界を発生するコイルを備えたプローブの一端を前記スリーブの内部に挿入し、該スリーブに対して相対移動可能に設置するプローブ取付工程と、
前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部を取り付ける検出部取付工程と、
を備えていることを特徴とする制御ピストン位置検出装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の制御ピストン位置検出装置およびこれを備えた斜板式可変容量型油圧装置、並びに、制御ピストン位置検出装置の製造方法および斜板式可変容量型油圧装置の制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる制御ピストン位置検出装置は、シリンダブロック内に収容され、軸方向に往復動可能に挿入された制御ピストンと、前記制御ピストンの端部に取り付けられて該制御ピストンとともに軸方向に往復動し、軸方向に孔部が形成されたロッドと、一端が前記ロッドの前記孔部内に挿入されるとともに他端が前記ロッドに対して固定される金属製のスリーブと、一端が前記スリーブの内部に挿入されるとともに、内部に磁界を発生するコイルを備えたプローブと、前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部とを備えていることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
制御用ピストンの変位は、金属製スリーブとスリーブの内部に挿入されるプローブとを備えたスリーブセンサによって検出する。スリーブセンサは、プローブ内のコイルによって発生する磁界における金属製スリーブとのインダクタンス変化によって位置を検出するものであり、制御用ピストンの変位をスリーブとプローブとを接触させることなく検出する、すなわち軸方向位置を検出する検出部と位置検出ロッドが接触しない非接触式にて構成することができる。
本発明では、スリーブセンサのスリーブを制御ピストンの端部に取り付けられたロッドの孔部に挿入して固定するという簡便な構成にてスリーブセンサを構成することができる。このように、制御ピストンを加工したり変更したりする必要がないので、従前の構造を大きく変更することなく非接触センサであるスリーブセンサを取り付けることができる。
特に、制御ピストンの端部に検出軸としてのロッドを備え、ポテンショメータにてロッドの変位を検出する方式が多く存在するので、このロッドと同じ外径を有するロッドに孔部を形成し、その孔部内にスリーブを挿入して固定することによりスリーブセンサを構成することとすれば、ポテンショメータを用いた接触式からスリーブセンサを用いた非接触式へと検出装置を変更することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の制御ピストン位置検出装置の製造方法は、回転軸線を中心に回転するシリンダバレルと、該シリンダバレルの周方向に所定間隔をもって複数形成された軸方向シリンダと、各前記軸方向シリンダ内に往復動可能に挿入されたピストンと、各前記ピストンの端部に接しかつ摺動して各前記ピストンの軸方向変位を決める斜板とを備えた斜板式可変容量型油圧装置に用いられ、前記斜板の傾転角を決める制御ピストンの軸方向位置を検出する制御ピストン位置検出装置の製造方法であって、ロッドの軸方向に孔部を形成するロッド孔部形成工程と、前記制御ピストンとともに軸方向に往復動するように該制御ピストンの一端部に前記ロッドを取り付けるロッド取付工程と、一端を前記ロッドの前記孔部内に挿入するとともに他端を前記ロッドに対して金属製のスリーブを固定するスリーブ取付工程と、内部に磁界を発生するコイルを備えたプローブの一端を前記スリーブの内部に挿入し、該スリーブに対して相対移動可能に設置するプローブ取付工程と、前記スリーブと前記プローブとの軸方向変位に応じたインダクタンス変化によって前記制御ピストンの軸方向位置を検出する検出部を取り付ける検出部取付工程とを備えていることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図１，図２及び図４に示されているように、スリーブ１９の内孔にはプローブ２７が挿入される。具体的には、スリーブ１９の他端１９ｂ側からプローブ２７の先端２７ａが挿入されるようになっており、スリーブ１９とプローブ２７とは径方向に所定の隙間が空けられており、非接触となっている。プローブ２７は、細長い棒形状とされており、その内部には磁界を発生するコイル（図示せず）が設けられている。プローブ２７の基端部２７ｂは、プローブ２７からの出力信号を得て制御ピストン３の位置を検出する検出部２９に固定されている。検出部２９は、制御装置１の本体に接続されたハウジング３１の内部にブラケット３３を介して固定されている。また、プローブ２７の内部の磁界は、１ｋＨｚ以上の高周波の磁界を用いるのが好適である。高周波の磁界を用いることで、変位検出の精度がさらに向上するからである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図５に示すように、スリーブ１９と、プローブ２７と、検出部２９とによってスリーブセンサが構成されている。スリーブセンサは、プローブ２７内のコイルによって発生する磁界における金属製のスリーブ１９とのインダクタンス変化によって軸方向位置を検出する。すなわち、プローブ２７とスリーブ１９との相対位置が、図５（ａ）から図５（ｂ）まで軸方向に変化する位置に応じて、異なる出力が得られるようになっている。なお、出力としては、外乱ノイズに対して耐性を有する電流出力を用いることが好ましい。すなわち、電圧信号の伝送ラインにノイズ電圧が乗ると受信電圧としては、電圧信号にノイズで圧が乗った形で現れる。例えば0-10Vの伝送ラインに10Vのノイズ電圧が乗ると受信電圧は20V（Max）となる。電流信号の場合は、回路のインピーダンスが低く、電流出力形変換器の出力端子から見た変換器の抵抗は通常1MΩ以上である。つまり、ノイズ電圧10Vによって回路に流れる電流値は、オームの法則（V=IR）より、I=10/10^6=10^-5=0.01mAとなる。つまりノイズは信号20mAの1/2000以下となり信号に対して測定上全く問題とならなくなる。