(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子制御されるアクチュエータにより油圧ガバナのパイロットバルブを制御して燃料噴射量の制御を行う電子制御油圧ガバナにおいて、パイロットバルブとアクチュエータの摺動軸とを、一体的に摺動可能且つ一体的に回転可能に連結し、該連結部近傍に、パイロットバルブ及び摺動軸の摺動に伴い該摺動軸を回転可能とするローテーターを付設したことを特徴とする電子制御油圧ガバナ。
【請求項２】
前記ローテーターをパイロットバルブ側に装着し、該パイロットバルブと摺動軸とをオルダムジョイントにて連結したことを特徴とする請求項１に記載の電子制御油圧ガバナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子制御されるアクチュエータにより油圧ガバナのパイロットバルブを制御して燃料噴射量の制御を行う電子制御油圧ガバナの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子制御されるアクチュエータにより油圧ガバナのパイロットバルブを制御することで、パワーピストン等を介して燃料噴射ポンプの燃料噴射量の制御を行う電子制御油圧ガバナは知られている。例えば、アクチュエータにリニアソレノイドを用いた場合、該リニアソレノイドの可動鉄心がパイロットバルブと連結されて、該可動鉄心とパイロットバルブとが一体的に摺動可能とされており、該可動鉄心が軸心方向に摺動させることで、パイロットバルブの制御を行うようにしている。該リニアソレノイドの可動鉄心は、摩擦係数が小さなテフロン（登録商標）コーティング等がなされた軸受により支持されるとともに、該可動鉄心周囲を潤滑油で満たして、摺動による摩耗等の劣化を防止するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の如く、リニアソレノイドの可動鉄心は軸受により支持され、周囲が潤滑油で満たされているが、該可動鉄心は、軸受に対して回転することなく、常に高速で摺動しており、該可動鉄心と軸受とは一定位置で接触しながら摺動することとなっている。このように、一定位置で接触しながら高速摺動することにより、該接触部に油膜切れが生じて、可動鉄心の摺動時のヒステリシスが大きくなりハンチングが発生したり、軸受や可動鉄心が摩耗により早期に劣化したりするという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
即ち、請求項１においては、電子制御されるアクチュエータにより油圧ガバナのパイロットバルブを制御して燃料噴射量の制御を行う電子制御油圧ガバナにおいて、パイロットバルブとアクチュエータの摺動軸とを、一体的に摺動可能且つ一体的に回転可能に連結し、該連結部近傍に、パイロットバルブ及び摺動軸の摺動に伴い該摺動軸を回転可能とするローテーターを付設した。
【０００６】
また、請求項２においては、前記ローテーターをパイロットバルブ側に装着し、該パイロットバルブと摺動軸とをオルダムジョイントにて連結した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１は本発明の電子制御油圧ガバナを示す概略図、図２は同じく電子制御油圧ガバナを示す側面断面図、図３はリニアソレノイドの可動鉄心の回転機構を示す側面断面図、図４はオルダム継手を示す斜視図、図５は電流値に対する可動鉄心位置のヒステリシスを示す図、図６はリニアソレノイドの可動鉄心の回転機構の他の構成例を示す側面断面図、図７はパイロットバルブに形成される回転羽部を示す斜視図、図８は同じく正面断面図である。
【０００９】
本発明の電子制御油圧ガバナの機構について説明する。図１、図２において、電子制御油圧ガバナ１は作業機や船舶等のディーゼル機関に付設されており、リニアソレノイド１４、パイロットバルブ３を有する電子式スプール弁２、及びパワーピストン８等を有している。該電子制御油圧ガバナ１においては、高圧作動油路２１に作動油が圧送されており、該作動油が高圧作動油路２１を通じてパワーピストン８の上面８ａに供給され、該パワーピストン８を下方へ付勢している。
【００１０】
電子式スプール弁２は、スリーブ４にパイロットバルブ３を摺動自在に挿入して構成されている。該スリーブ４は電子制御油圧ガバナ１のハウジングＨ内に装着され、スプリング１５により左方へ付勢されている。また、パイロットバルブ３には前記高圧作動油路２１を通じて作動油が圧送されている。
【００１１】
パイロットバルブ３はスプリング１６により軸方向右側に付勢され、アクチュエータであるリニアソレノイド１４の摺動軸である可動鉄心１４ａと一体的に摺動可能に連結されており、該リニアソレノイド１４の作動により軸方向左側に移動されるように構成している。スリーブ４にはパイロットポート４ａが形成され、図１、図２に示す状態では、該パイロットポート４ａはパイロットバルブ３の略中央部に形成したバルブランド３ａによって閉じられている。該パイロットポート４ａは連絡通路３３を通じ、パワーピストン８の下面８ｂと連通している。
【００１２】
図１、図２に示す、パイロットポート４ａがバルブランド３ａによって閉じられた状態から、リニアソレノイド１４の作動によりバルブランド３ａが左側へ移動されると、高圧作動油路２１とパイロットポート４ａとが連通して、パワーピストン８の下部に高圧作動油が圧送される。パワーピストン８の下部に高圧作動油が圧送されると、該パワーピストン８の下面８ｂの受圧面積は上面８ａの受圧面積よりも大きく構成されているので、パワーピストン８は上方へ移動することとなる。パワーピストン８の上昇により、該パワーピストン８とターミナルアーム３５を介して連結されたターミナルシャフト１７が、例えば、燃料噴射ポンプの燃料噴射量を増加させる方向に回動される。
【００１３】
逆に、パイロットポート４ａがバルブランド３ａによって閉じられた状態から、リニアソレノイド１４の作動及びスプリング１６の付勢力によりバルブランド３ａが右側へ移動すると、パイロットポート４ａとドレンポート４ｂとが連通して、パワーピストン８下部の作動油が油溜室（図示せず）へ戻され、該パワーピストン８が下方に移動して、パワーピストン８が上方へ移動した場合とは逆方向にターミナルシャフト１７が回動され、例えば、燃料噴射ポンプの燃料噴射量が減少することとなる。
【００１４】
このように、本電子制御油圧ガバナ１においては、電子式スプール弁２のパイロットバルブ３をリニアソレノイド１４にて制御することでパワーピストン８を作動させ、該パワーピストン８の作動により燃料噴射ポンプの燃料噴射量を増減するように構成している。
【００１５】
次に、パイロットバルブ３とリニアソレノイド１４の可動鉄心１４ａとの連結部の構成について説明する。前記リニアソレノイド１４の可動鉄心１４ａは、左右端部にて軸受１８・１９により左右摺動自在に支持されている。該軸受１８・１９には、例えば摩擦係数が小さなテフロン（登録商標）コーティングを施して、可動鉄心１４ａの摺動性を高めるようにしている。また、可動鉄心１４ａの周囲は潤滑油で満たして、さらに可動鉄心１４ａの摺動性を高めている。
【００１６】
該可動鉄心１４ａはオルダム継手５１を介してパイロットバルブ３と接続されている。オルダム継手５１は、図４に示すように、略中央部に第一嵌入孔５１ａが形成され、該第一嵌入孔５１ａの両側に第二嵌入孔５１ｂ・５１ｂが形成されている。該第一嵌入孔５１ａには可動鉄心１４ａの端部から突出する嵌入突起１４ｂがオルダム継手５１に対して相対回動不可能に嵌入されている。また、第二嵌入孔５１ｂ・５１ｂには、パイロットバルブ３の端部から突出する嵌入突起３ｂ・３ｂが嵌入され、オルダム継手５１がパイロットバルブ３に対して相対回動不可能に嵌装されている。
【００１７】
このように、可動鉄心１４ａをオルダム継手５１に対して相対回動不可能に嵌装するとともに、パイロットバルブ３をオルダム継手５１に対して相対回動不可能に嵌装することで、該可動鉄心１４ａとパイロットバルブ３とを、軸心を中心に一体的に回転可能に連結している。
【００１８】
また、パイロットバルブ３における、可動鉄心１４ａとパイロットバルブ３との連結部近傍にはローテーター５５が付設されている。該ローテーター５５は、本体５５ａにカバー部材５５ｂが回転自在に嵌装されて構成され、該本体５５ａはパイロットバルブ３に一体的に回転可能に装着されている。
【００１９】
本体５５ａの内側面に形成される円環状溝には複数のボール部材５６が嵌装され、該本体５５ａとカバー部材５５ｂとの間には、皿バネ状の付勢部材５８が介装されており、本体５５ａとカバー部材５５ｂとが互いに離反する方向に付勢されている。また、付勢部材５８と本体５５ａとの間にはスペーサー５７が介装されている。さらに、パイロットバルブ３とローテーター５５のカバー部材５５ｂとの間に介装される前記スプリング１６により、該カバー部材５５ｂが付勢部材５８の付勢力に抗して本体５５ａ側へ付勢されている。
【００２０】
そして、リニアソレノイド１４の可動鉄心１４ａが伸長してパイロットバルブ３が左方へ移動されたときは、スプリング１６によりカバー部材５５ｂが本体５５ａ側へ付勢されて該カバー部材５５ｂと本体５５ａとの間隔が狭くなり、付勢部材５８のカバー部材５５ｂ及び本体５５ａに対する付勢力が大きくなる。これによって、カバー部材５５ｂと本体５５ａとの間の摩擦力が大きくなり、該カバー部材５５ｂと本体５５ａとは相対的に回動不可能な状態となる。
【００２１】
一方、リニアソレノイド１４の可動鉄心１４ａが縮小してスプリング１６によりパイロットバルブ３が右方へ移動されたときは、スプリング１６によるカバー部材５５ｂの付勢力が弱くなって該カバー部材５５ｂと本体５５ａとの間隔が広くなり、付勢部材５８のカバー部材５５ｂ及び本体５５ａに対する付勢力が小さくなる。これにより、カバー部材５５ｂと本体５５ａとの間の摩擦力が小さくなって、該カバー部材５５ｂと本体５５ａとが相対的に回動可能な状態となる。
【００２２】
また、リニアソレノイド１４の可動鉄心１４ａは、常時左右に摺動してパイロットバルブ３を制御しているため、カバー部材５５ｂと本体５５ａとが相対的に回動可能な状態、及び回動不可能な状態が、頻繁に交互に繰り返されることとなる。そして、付勢部材５８が圧接する本体５５ａの圧接面は、パイロットバルブ３の軸心に垂直な面に対して傾斜しているため、可動鉄心１４ａの摺動により、カバー部材５５ｂと本体５５ａとが相対的に回動不可能な状態から回動可能な状態に切り換わると、本体５５ａがカバー部材５５ｂに対して回動することとなる。この場合、本体５５ａに嵌装されるボール部材５６により、該本体５５ａは円滑に回転する。
【００２３】
本体５５ａがカバー部材５５ｂに対して回動することにより、該本体５５ａと一体的に回転可能なパイロットバルブ３、及び該パイロットバルブ３に一体的に回転可能に連結される可動鉄心１４ａが、軸心を中心として回転される。このように、可動鉄心１４ａが軸心を中心として回転されることにより、該可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間には、常時潤滑油が供給され油膜が形成されることとなって、油膜切れの発生が防止される。以上の如く、本電子制御油圧ガバナ１においては、可動鉄心１４ａを軸心を中心に回転させる回転機構が構成されている。
【００２４】
ここで、リニアソレノイド１４においては、可動鉄心１４ａに伸縮に伴うヒステリシスが生じるが、可動鉄心１４ａと、該可動鉄心１４ａを支持する軸受１８・１９との間で油膜切れが発生すると、摺動する可動鉄心１４ａに生じるヒステリシスが大きくなる。
【００２５】
例えば、図５に示すように、リニアソレノイド１４に加えられる電流値が増加すると、グラフｆの如く、電流値の増加に伴って可動鉄心１４ａが伸長するが、逆にリニアソレノイド１４に加える電流値を減少して可動鉄心１４ａを縮小させた場合、可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間で油膜切れが発生していると、グラフｂ１の如く、電流値に対する可動鉄心１４ａの位置が、グラフｆに対して大きくずれることとなる。これに対して、可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間に油膜が形成されている場合には、グラフｂ２の如く、可動鉄心１４ａを縮小させた場合の電流値に対する可動鉄心１４ａの位置と、グラフｆに示す、可動鉄心１４ａを伸長させた場合の電流値に対する可動鉄心１４ａの位置とのずれは、僅かなものとなる。
【００２６】
このように、可動鉄心１４ａを回転させて、該可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間に常に油膜が形成されるように構成することで、可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間の摩擦抵抗が減少し、可動鉄心１４ａの伸縮に伴うヒステリシスを低減することができ、ハンチング発生の防止、及び耐久性の向上を図ることが可能となる。また、可動鉄心１４ａはパイロットバルブ３とオルダム継手５１により一体的に回動可能に連結され、ローテーター５５により回転されるので、該可動鉄心１４ａの回転が円滑になされることとなって、ヒステリシス低減の効果を大とすることができる。
【００２７】
次に、可動鉄心１４ａを軸心を中心に回転させる回転機構の他の構成例について図６乃至図８により説明する。図６に示す電子制御油圧ガバナ１は、ローテーター５５の代わりに軸受としてのスラストニードルベアリング７５をパイロットバルブ３に付設し、該パイロットバルブ３における反スラストニードルベアリング７５装着側端部に回転羽部７１が形成され、該回転羽部７１に連絡通路３３からの作動油を導く導油路４ｄがスリーブ４に形成されている他は、図３に示した電子制御油圧ガバナ１と同様の構成である。
【００２８】
図７、図８に示すように、パイロットバルブ３における反スラストニードルベアリング７５装着側端部には、半径方向外側へ向かって突出する羽部材７１ａが多数形成され、回転羽部７１を形成している。また、スリーブ４の回転羽部７１に対応する箇所には導油路４ｄが形成されている。該導油路４ｄの一端部に形成される導油口４ｃは、スリーブ４に形成される前記パイロットポート４ａと連通路４ｅを通じて連通されており、該導油口４ｃには連絡通路３３からの作動油が供給されている。導油口４ｃへ供給された作動油は、導油路４ｄを通じてハウジングＨのドレンポートＨｄへ向けて流れる。
【００２９】
導油路４ｄの途中部には、前記回転羽部７１の外周の一部が接しており（回転羽部７１における導油路４ｄと接する部分はパイロットバルブ３の軸心からずれた部分である）、導油口４ｃから導油路４ｄを通じてドレンポートＨｄへ向けて流れる作動油は回転羽部７１の羽部材７１ａに当り、パイロットバルブ３が軸心を中心にして回転される。このように、連絡通路３３からの作動油を、パイロットバルブ３に形成される回転羽部７に導いて、該作動油の流れによりパイロットバルブ３を強制的に回転させるように構成している。
【００３０】
また、パイロットバルブ３における、可動鉄心１４ａとの連結部近傍には、スラストニードルベアリング７５が付設されている。該スラストニードルベアリング７５の一側７５ａはパイロットバルブ３に対して回転自在とされ、該一側７５ａとスリーブ４との間にはスプリング１６が介装されている。該スラストニードルベアリング７５の他側７５ｂはパイロットバルブ３へ一体的に回転可能に取り付けられている。即ち、パイロットバルブ３は、該スラストニードルベアリング７５によって、スプリング１６を介してスリーブ４に対し回転自在に支持されており、スプリング１６により右方へ付勢されながら、軸心を中心にして円滑に回転することを可能としている。
【００３１】
以上の如く、パイロットバルブ３に回転羽部７１を形成して、連絡通路３３からの作動油により該パイロットバルブ３を強制的に回転させることにより、可動鉄心１４ａが該パイロットバルブ３と一体的に回転される。このように、可動鉄心１４ａが軸心を中心として回転されることにより、該可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間には、常時潤滑油が供給され油膜が形成されることとなって、油膜切れの発生が防止される。
【００３２】
これにより、可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間に常に油膜が形成されることとなって、該可動鉄心１４ａと軸受１８・１９との間の摩擦抵抗が減少し、可動鉄心１４ａの伸縮に伴うヒステリシスを低減することができ、ハンチング発生の防止、及び耐久性の向上を図ることが可能となる。また、可動鉄心１４ａはパイロットバルブ３とオルダム継手５１により一体的に回動可能に連結され、パイロットバルブ３はスラストニードルベアリング７５を介してスプリング１６により付勢されているので、該可動鉄心１４ａの回転が円滑になされることとなって、ヒステリシス低減の効果を大とすることができる。
【００３３】
更に、電子制御されるアクチュエータにより油圧ガバナのパイロットバルブを制御して燃料噴射量の制御を行う電子制御油圧ガバナにおいて、パイロットバルブとアクチュエータの摺動軸とを、一体的に摺動可能且つ一体的に回転可能に連結し、該パイロットバルブを、油圧ガバナの作動油の油圧流により回転可能としたので、該アクチュエータの摺動軸と、該摺動軸の軸受との間に常に油膜が形成されることとなって、両者間の摩擦抵抗が減少し、摺動軸の伸縮等の動作に伴うヒステリシスを低減することができ、ハンチング発生の防止、及び軸受や可動鉄心の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３４】
更に、前記パイロットバルブを軸受により支持し、該パイロットバルブと摺動軸とをオルダムジョイントにて連結したので、該パイロットバルブに連結されるアクチュエータの摺動軸の回転が円滑になされることとなって、ヒステリシス低減の効果を大とすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
即ち、請求項１記載の如く、パイロットバルブとアクチュエータの摺動軸とを、一体的に摺動可能且つ一体的に回転可能に連結し、該連結部近傍に、パイロットバルブ及び摺動軸の摺動に伴い該摺動軸を回転可能とするローテーターを付設したので、該アクチュエータの摺動軸と、該摺動軸の軸受との間に常に油膜が形成されることとなって、両者間の摩擦抵抗が減少し、摺動軸の伸縮等の動作に伴うヒステリシスを低減することができ、ハンチング発生の防止、及び軸受や可動鉄心の耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３６】
更に、請求項２記載の如く、前記ローテーターをパイロットバルブ側に装着し、該パイロットバルブと摺動軸とをオルダムジョイントにて連結したので、該パイロットバルブに連結されるアクチュエータの摺動軸の回転が円滑になされることとなって、ヒステリシス低減の効果を大とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電子制御油圧ガバナを示す概略図である。
【図２】  同じく電子制御油圧ガバナを示す側面断面図である。
【図３】  リニアソレノイドの可動鉄心の回転機構を示す側面断面図である。
【図４】  オルダム継手を示す斜視図である。
【図５】  電流値に対する可動鉄心位置のヒステリシスを示す図である。
【図６】  リニアソレノイドの可動鉄心の回転機構の他の構成例を示す側面断面図である。
【図７】  パイロットバルブに形成される回転羽部を示す斜視図である。
【図８】  同じく正面断面図である。
【符号の説明】
１  電子制御油圧ガバナ
２  電子式スプール弁
３  パイロットバルブ
４  スリーブ
１４  リニアソレノイド
１４ａ  可動鉄心
１８・１９  軸受
５１  オルダム継手
５５  ローテーター
７１  回転羽部
７５  スラストニードルベアリング
【図１】
0004427169.tif 000002
【図２】
0004427169.tif 000003
【図３】
0004427169.tif 000004
【図４】
0004427169.tif 000005
【図５】
0004427169.tif 000006
【図６】
0004427169.tif 000007
【図７】
0004427169.tif 000008
【図８】
0004427169.tif 000009