(57)【要約】  本発明のコントロールバルブは、液圧供給源に連通する高圧通路、タンクに連通する低圧通路、アクチュエータに連通する少なくとも１つのポート、並びにこれら高圧通路、低圧通路及びポートに連通するスプール孔を内部に有するハウジングと、このハウジングのスプール孔内を進退動作することにより前記ポートと前記高圧通路とを連通する状態、前記ポートと前記低圧通路とを連通する状態並びに前記ポートと前記高圧通路及び前記低圧通路との間を遮断した状態をとり、位置を検出させるための被検出要素を備えたスプール弁体と、このスプール弁体の被検出要素が内部に挿し通され、前記スプール弁体の動作に伴い内部の磁束が変化するコイルと、前記コイルの誘導リアクタンスを検知する信号処理部と、前記信号処理部が検知した誘導リアクタンスに対応する前記スプール弁体の変位量を求める演算処理部とを備えている。
2016117063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液圧供給源に連通する高圧通路、タンクに連通する低圧通路、アクチュエータに連通する少なくとも１つのポート、並びにこれら高圧通路、低圧通路及びポートに連通するスプール孔を内部に有するハウジングと、
このハウジングのスプール孔内を進退動作することにより前記ポートと前記高圧通路とを連通する状態、前記ポートと前記低圧通路とを連通する状態並びに前記ポートと前記高圧通路及び前記低圧通路との間を遮断した状態をとり、位置を検出させるための被検出要素を備えたスプール弁体と、
このスプール弁体の被検出要素が内部に挿し通され、前記スプール弁体の動作に伴い内部の磁束が変化するコイルと、
前記コイルの誘導リアクタンスを検知する信号処理部と、
前記信号処理部が検知した誘導リアクタンスに対応する前記スプール弁体の変位量を求める演算処理部と
を備えているコントロールバルブ。
【請求項２】
前記被検出要素が、スプール弁体の径を該スプール弁体の一端に近づくにつれ漸次小さく又は大きくして形成した径変化部である請求項１記載のコントロールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業車両等の液圧回路中に用いられるコントロールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォークリフトに代表される産業用車両に搭載されるものとして広く用いられているコントロールバルブの一例として、以下に示すようなものが挙げられる。【０００３】
このコントロールバルブは、ハウジングに設けたスプール孔内を進退動作可能なスプール弁体を有する。このスプール弁体は、駆動対象物であるアクチュエータに連通するポートと液圧供給源に連通する高圧通路及びタンクに連通する低圧通路との間を遮断する中立位置をとることができる。また、前記スプール弁体は、前記中立位置から押し込まれた位置（以下、押し位置と称する）では、前記ポートの一つと前記高圧通路とを連通する。一方、前記スプール弁体は、前記中立位置から引き出された位置（以下、引き位置と称する）では、前記ポートの一つと前記低圧通路とを連通する。そして、スプール弁体の位置を連続的に変更することにより、作動液の流量を連続的に調整することができる。【０００４】
このようなコントロールバルブでは、スプール弁体が中立位置、押し位置及び引き位置のいずれをとっているのかを検知するために、スプール弁体に設けたトグを利用したリミットスイッチや、スプール弁体の一端側かつ該スプール弁体の延長線上に設けたストロークセンサが利用されてきている。【０００５】
しかし、リミットスイッチを用いる場合は、２つのスイッチのＯＮ／ＯＦＦのみを検知するものであるため、スプール弁体が押し位置にあるのか引き位置にあるのか中立位置にあるのかの判別しか行うことができず、スプール弁体の具体的な位置は検知できないという問題が存在する。【０００６】
一方、ストロークセンサを用いる場合は、スプール弁体の具体的な位置を連続的な値として検知することはできる。しかし、ストロークスイッチを設置するための特殊なブラケットを取り付ける必要がある、コントロールバルブ全体の寸法が大きくなる、といった別の問題が存在する。【０００７】
また、物体の移動距離を検知する方法として、以下に述べるように、コイルの誘導リアクタンスの変化を利用するものが知られている。このものは、外方に突出する凸部を複数互いに離間させて設けるとともに、前記凸部がコイルの近傍を通過することによるコイルの誘導リアクタンスの変化を検知するものである（例えば、特許文献１を参照）。【０００８】
しかし、前記特許文献１の方法は、回転する物体の回転角度ないし回転速度を検知するには適しているものの、コントロールバルブのスプール弁体等、比較的短い距離を直線的に進退するものの移動距離を検知するために前記特許文献１の方法を利用する場合、スプール弁体に凸部を多数設ける必要があり、スプール弁体にそのような加工を施すことは容易ではないという問題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−５７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、特殊なブラケットや特殊な加工を必要とせず、スプール弁体の具体的な位置を検知可能なコントロールバルブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上の課題を解決すべく、本発明に係るコントロールバルブは、以下に述べるような構成を有する。すなわち本発明に係るコントロールバルブは、液圧供給源に連通する高圧通路、タンクに連通する低圧通路、アクチュエータに連通する少なくとも１つのポート、並びにこれら高圧通路、低圧通路及びポートに連通するスプール孔を内部に有するハウジングと、このハウジングのスプール孔内を進退動作することにより前記ポートと前記高圧通路とを連通する状態、前記ポートと前記低圧通路とを連通する状態並びに前記ポートと前記高圧通路及び前記低圧通路との間を遮断した状態をとり、位置を検出させるための被検出要素を備えたスプール弁体と、このスプール弁体の被検出要素が内部に挿し通され、前記スプール弁体の動作に伴い内部の磁束が変化するコイルと、前記コイルの誘導リアクタンスを検知する信号処理部と、前記信号処理部が検知した誘導リアクタンスに対応する前記スプール弁体の変位量を求める演算処理部とを備えている。【００１２】
このようなものであれば、スプール弁体の被検出要素をコイルの内部に挿し通しているので、コイルに交流電流を印加した状態でスプール弁体の被検出要素が移動すると、コイル内部の磁束が変化し、つれてコイルの誘導リアクタンスが変化する。その上で、特殊なブラケットや特殊な加工を必要とせず、この誘導リアクタンスをパラメータとして、スプール弁体の具体的な位置を検知することができる。【００１３】
このようなコントロールバルブにおいて、スプール弁体の移動に伴い前記コイルの誘導リアクタンスを変化させるための最も簡単な構成の一例として、前記被検出要素が、スプール弁体の径を該スプール弁体の一端に近づくにつれ漸次小さく又は大きくして形成した径変化部であるものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特殊なブラケットや特殊な加工を必要とせず、スプール弁体の具体的な位置を検知可能なコントロールバルブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るコントロールバルブを示す概略図。
【図２】同実施形態に係るコントロールバルブの作動説明図。
【図３】同実施形態に係るコントロールバルブの作動説明図。
【図４】同実施形態に係るコイルを含む回路及び抵抗測定装置の機能ブロック図。
【図５】同実施形態に係るスプール弁体の移動量とコイルの誘導リアクタンスとの関係を示す図。
【図６】同実施形態に係る制御部が行う処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図１〜図５を参照しつつ以下に示す。
【００１７】
本実施形態に係るコントロールバルブは、例えばフォークリフトのリフトを駆動する図示しない液圧アクチュエータのシリンダに接続され、図１〜図３に示すように、ハウジング１と、前記ハウジング１のスプール孔１ｅ内を押し位置と引き位置との間で進退動作可能であるスプール弁体２と、このスプール弁体２の一端側に設けられ該スプール弁体２を中立位置に付勢するための付勢機構３と、前記スプール弁体２の他端側に設けられ内部を該スプール弁体２が通過するコイル４とを備えている。また、このコントロールバルブは、前記スプール弁体２を移動させることにより、高圧通路１ａ又は低圧通路１ｂと第１のポート１ｃ又は第２のポート１ｄとの間の流量を制御可能な液圧制御弁である。
【００１８】
前記ハウジング１は、図１〜図３に示すように、内部に作動液供給源であるポンプに連通する高圧通路１ａと、作動液を溜めておくためのタンクに連通する低圧通路１ｂと、前記シリンダのシリンダヘッドに連通する第１のポート１ｃと、前記シリンダのロッド側に連通する第２のポート１ｄと、これら高圧通路１ａ、低圧通路１ｂ、第１のポート１ｃ及び第２のポート１ｄに連通するスプール孔１ｅとを有する。
【００１９】
前記スプール弁体２は、前述したようにハウジング１のスプール孔１ｅ内を進退可能である。進退動作のための駆動力は、フォークリフトの運転席などに設けられた手動操作部である図示しないレバーから供給される。また、このスプール弁体２は、図２に示す押し位置では高圧通路１ａと第１のポート１ｃとを連通させ、図３に示す引き位置では低圧通路１ｂと第１のポート１ｃとを連通させる第１の環状溝２ａと、前記押し位置では低圧通路１ｂと第２のポート１ｄとを連通させ、前記引き位置では高圧通路１ａと第２のポート１ｄとを連通させる第２の環状溝２ｂとを外周部に備えている。前記第１の環状溝２ａは、図１に示す中立位置では高圧通路１ａ及び低圧通路１ｂのいずれとも連通せず、第１のポート１ｃにのみ連通する。また、第２の環状溝２ｂも、図１に示す中立位置では高圧通路１ａ及び低圧通路１ｂのいずれとも連通せず、第２のポート１ｄにのみ連通する。このスプール弁体２の一端部には、図１〜図３に示すように、前記付勢機構３を取り付けるためのリテーナ受け２ｃを設けている。そして、このスプール弁体２の他端部には、図１〜図３に示すように、先端に向けて径を漸次小さくすることにより形成した径変化部２ｄを設けている。
【００２０】
前記付勢機構３は、図１〜図３に示すように、前記リテーナ受け２ｃに係り合わせた第１及び第２のリテーナ３１、３２と、これら第１及び第２のリテーナ３１、３２の間に配設した圧縮コイルばね３３と、前記第１及び第２のリテーナ３１、３２の移動範囲を規制するキャップ３４とを備えている。前記第１のリテーナ３１は、前記ハウジング１に近い側に配され、前記スプール弁体２が前記中立位置より引き出されたときには前記圧縮コイルばね３３の付勢力を受けてハウジング１に接する。前記第２のリテーナ３２は、前記ハウジング１から遠い側に配され、前記スプール弁体２が前記中立位置より押し込まれたときには前記圧縮コイルばね３３の付勢力を受けて前記キャップ３４に接する。前記圧縮コイルばね３３は、前記第１及び第２のリテーナ３１、３２に対して互いに離間するような弾性付勢力を付与する。この圧縮コイルばね３３の作用により、スプール弁体２は、前記レバーに何らの操作が加えられていないときには中立位置をとる。そして、前記キャップ３４は、これら第１のリテーナ３１、第２のリテーナ３２及び圧縮コイルばね３３を被覆するとともに、第２のリテーナ３２が所定位置を越えてハウジング１から離間しないように第２のリテーナ３２の動作範囲を規制する。
【００２１】
前記コイル４は、図１〜図３に示すように、カバープレート４１を介してハウジング１に取り付けられる。また、このコイル４の内部を前記スプール弁体２の径変化部２ｄが通過する。また、このコイル４は、図４に示すように、交流電源５に接続されている。
【００２２】
ここで、前記スプール弁体２が前記中立位置に配されているときは、図１に示すように、径変化部２ｄのハウジング１に近い側の端がコイル４の軸方向中間部に位置するようにしている。
【００２３】
これに対して、前記スプール弁体２が前記押し位置に配されているときは、図２に示すように、径変化部２ｄのハウジング１から遠い側の端がコイル４の軸方向中間部に位置するようにしている。すなわち、前記スプール弁体２が前記押し位置側に移動することにより、コイル４に通電した際に発生するコイル４内部の磁束は小さくなる。
【００２４】
一方、前記スプール弁体２が前記引き位置に配されているときは、図３に示すように、径変化部２ｄの全体がコイル４よりも外側に位置するようにしている。すなわち、前記スプール弁体２が前記引き位置側に移動することにより、コイル４に通電した際に発生するコイル４内部の磁束は大きくなる。
【００２５】
さらに、このコイル４には、図４に示すように、抵抗測定装置６が並列に接続されている。この抵抗測定装置６は、コイル４の両側の電位差を増幅するオペアンプ６１、このオペアンプ６１から出力される信号からノイズを除去するフィルタ回路部６２、フィルタ回路部６２から出力される交流電流を直流電流に変換する平滑回路部６３、及びこの平滑回路部６３から出力される直流電流を受け付け、この直流電流の電圧をパラメータとしてコイル４を通過する交流電流の強さ、コイル４の誘導リアクタンス及びスプール弁体２の位置を求める演算部６４を備えている。
【００２６】
前記演算部６４は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータシステムとして周知のものを利用しており、このマイクロコンピュータシステムにおいて、メモリの所定領域に格納したプログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより機能する。また、入出力インタフェースには、スプール弁体２の位置を可視化表示するための表示装置が接続されている。具体的には、前記プログラムをＣＰＵが読み出して実行することにより、以下の処理を行う。すなわち、交流電源５によりコイル４に印加される交流電圧、交流電源５により供給される交流電流の周波数及びコイル４の電気抵抗は既知であること、平滑回路部６３から制御部６４に出力される電圧はコイル４を通過する電流の強さに比例する量であること、及びコイル４内部の磁束はスプール弁体２の位置に対応することを利用して、コイル４を通過する電流の強さの測定値をパラメータとし、コイル４の誘導リアクタンスを求める。換言すれば、この抵抗測定装置６は、コイルの誘導リアクタンスを検知する信号処理部として機能する。また、この抵抗測定装置６は、スプール弁体２の位置、換言すれば中立位置からの変位量を求める演算処理部としても機能する。前記誘導リアクタンスは、コイル４内部の磁束に比例するので、スプール弁体２の中立位置からの変位量に対して、図５に示すように対応する。従って、代表的なスプール弁体２の位置に対応する誘導リアクタンスを予め計測して位置テーブルとして記憶しておき、使用時には誘導リアクタンスをパラメータとして位置テーブルを参照し補間計算を行うことによりスプール弁体２の位置を検知することができる。すなわち、ポンプ又はタンクと第１又は第２のポート１ｃ、１ｄとの間を、押し位置又は引き位置では連通し、中立位置では遮断する弁としての開度を検知することができる。
【００２７】
以下、抵抗測定装置６の制御部６４が行う処理の手順を、フローチャートである図６を参照しつつ述べる。
【００２８】
平滑回路部６３からの直流電圧が入力されると、入力された直流電圧の大きさをパラメータとして誘導リアクタンスを求め（Ｓ１）、次いで、求めた誘導リアクタンスをパラメータとして位置テーブルを参照することによりスプール弁体２の位置を求める（Ｓ２）。そして、求めたスプール弁体２の位置を可視化表示させるべく、この位置を示す信号を表示装置に出力する（Ｓ３）。
【００２９】
すなわち本実施形態によれば、特殊なブラケットや特殊な加工を必要とせず、スプール弁体２の径変化部２ｄが内部に挿し通されたコイル４の誘導リアクタンスを測定することによりスプール弁体２の位置すなわち中立位置からの変位量を検知することができる。
【００３０】
また、コイル４の内部をスプール弁体２の径変化部２ｄが通過するとともに、前記コイル４の誘導リアクタンスをパラメータとして前記変位を求めるようにしているので、スプール弁体２に特別な構成を採用することなくスプール弁体２の中立位置からの変位量を検知するための構成を実現できる。
【００３１】
さらに、スプール弁体２の径を該スプール弁体２の一端に近づくにつれ漸次小さくして形成した径変化部２ｄを被検出要素としているので、コイル４の誘導リアクタンスをパラメータとしてスプール弁体２の中立位置からの変位量を求めることができる。従ってスプール弁体２の中立位置からの変位量を容易に検知することができる。
【００３２】
なお、本発明は上述した実施形態に限らない。
【００３３】
例えば、上述した実施形態では、スプール弁体の径を該スプール弁体の一端に近づくにつれ漸次小さくして形成した径変化部を被検出要素として利用しているが、逆にスプール弁体の径を該スプール弁体の一端に近づくにつれ漸次小さくして形成した径変化部を被検出要素として利用してもよい。また、スプール本体の一端部に、軸方向に伸び一方向に向かうにつれ漸次深さ寸法が大きくなる溝を形成し、この溝を形成した部位を被検出要素として利用してもよい。さらに、スプール本体の一端部に複数の環状溝を間欠的に形成し、環状溝間の距離を一方向に向かうにつれ大きくした部位を被検出要素として利用してもよい。
【００３４】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、特殊なブラケットや特殊な加工を必要とせず、スプール弁体の変位量を検知可能なコントロールバルブを提供することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…ハウジング
１ｅ…スプール孔
２…スプール弁体
２ｄ…被検出要素（径変化部）
４…コイル
５…交流電源
６…抵抗測定装置
６４…演算部
【図１】
2016117063.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2016117063.tif 000010
2016117063.tif 000011
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