(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元方向に摺動するスプールにより圧液の送付先を切り替えるスプール弁であって、
前記スプールの一端側に、センサプレートとセンサプレートの位置に応じて伸縮するセンサロッドとを有し前記センサロッドの伸縮量を前記スプールの変位として検出するセンサが設けられ、
前記スプールの前記センサのある側の端に２個のスプリングリテーナを組み合わせたスプリングセンタ機構が付属し、
前記センサプレートを前記スプリングセンタ機構側へ付勢するスプリングが設けられ、
前記センサプレートとは別体をなし該センサプレートに当接するセンサ側スプリングリテーナの位置が、前記スプールが中立位置よりも前記センサから遠ざかるときスプールに連動して前記センサから遠ざかり、前記スプールが中立位置よりも前記センサに近づくときスプール中立時の状態のままにとどまるように構成され、
前記センサロッドが前記スプリングセンタ機構のセンサ側スプリングリテーナの動きに従動するように構成されていることを特徴とするスプール弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばフォークリフトのような荷役機械を駆動するバルブに好適に使用されるスプール弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スプール弁のスプール切替は、作動液の供給対象の切替とともに、作動液の流量制御の機能ももつ。流量制御は、ストローク量の調節によりスプール挿嵌溝と各ポートの間に形成される開口面積を加減することで行なう。たとえばバッテリフォークリフトでは、荷役スピードのコントロールをこのような手法で行なっている。
【０００３】
流量制御の際、圧液を送り出すポンプをなんら制御せず流出側の弁のみを制御するのでは、たとえば弁に接続するアクチュエータをゆっくり動かしたいとき少しの流量しか必要としないにもかかわらず弁に大流量の圧油が注入されそれを弁で絞って使うといった非効率が生じる。このような非効率を改善するため、近年、直流電動機の回転数制御がチョッパにより容易になったことを利用して、スプール位置を知るためのセンサをスプール軸上に取り付けてスプール位置を電気信号に変え、その信号により油圧源であるポンプを制御して油圧源と流出側の二段で流量を調節することが一般的になった。
【０００４】
そのようなスプール位置検出センサを備えた従来のスプール弁の例を図４に示す。この従来のスプール弁は、リフト作用する単動シリンダＡの荷役制御を行なうもので、バルブボディＢにスプール孔６ｂが貫通し、そのスプール孔６ｂに、高圧源に接続される高圧ポート１と、低圧源に連通するタンクポート２と、高圧ポート１とタンクポート２とを連通するセンタバイパス３と、アクチュエータポート４とが接続し、スプール孔６ｂ中を摺動するスプール６により流路の切替が行なわれる。バルブボディＢ左端のスプール軸心延長上にはセンサ９を格納するケースＣが設けられている。
【０００５】
図４はスプール６が中立位置にある状態を示す。スプール６が右行位置にあるときは、センタバイパス３が閉じられ、高圧ポート１がアクチュエータポート４に接続して、アクチュエータが支持する負荷の持ち上げが行なわれる。スプール６が左行位置にあるときは、センタバイパス３が閉じられ、タンクポート２がアクチュエータポート４に接続して、アクチュエータが支持する負荷が下げられる。スプール６が中立位置にあるときは、センタバイパス３が開き、アクチュエータポート４は高圧ポート１およびタンクポート２からブロックされる。
【０００６】
すなわち、センサ９を基準にスプール６の位置を表現すれば、スプール６が中立位置よりセンサから遠い位置にあるときにアクチュエータが支持する負荷の持ち上げが行なわれ、スプール６が中立位置よりセンサ側にあるとき、アクチュエータが支持する負荷が下げられる。
【０００７】
ケースＣの右側部分は、スプリングセンタ機構８を収容するスプリングセンタ室８ｃになっている。スプリングセンタ機構８は、中央が凹型の円盤状で円形の孔が穿たれているスプリングリテーナ８ｂ２個を、互いの凹部外底を近接させ互いの縁部の間にスプールスプリング８ａを設けて離間するよう付勢して組み合わせたものである。スプール６のスプール左端６ａには、軸心を共有し直径がスプール６よりも小さい円柱であるセットスクリュー本体７ｂとセットスクリュー本体７ｂよりもやや大きい直径の円板であるセットスクリュー左端７ａからなるセットスクリュー７が設けられ、２つのスプリングリテーナ８ｂを、セットスクリュー本体７ｂが貫通している。
【０００８】
スプール６に力を加えないときは、２つのスプリングリテーナ８ｂはスプールスプリング８ａの付勢力によりスプリングセンタ室８ｃの右端から左端まで離間し、スプリングセンタ機構８がスプール６を中立位置に戻す。スプール６を右行させたときは、スプール左端６ａと右側のスプリングリテーナ８ｂが離間した状態で、セットスクリュー左端７ａが左側のスプリングリテーナ８ｂを引っかけて右に移動する。スプール６を左行させたときは、スプール左端６ａが左へ移動しそれに押されて右側のスプリングリテーナ８ｂも左へ移動するが、左側のスプリングリテーナ８ｂはスプリングセンタ室８ｃ内壁にぶつかるため移動せず、セットスクリュー左端７ａのみが左へ移動する。
【０００９】
セットスクリュー左端７ａのさらに左に、リニアセンサ９ｂとリニアセンサ９の軸心から右方向に伸縮する棒であるセンサロッド９ａとからなるセンサ９が位置する。センサロッド９ａ右端がセットスクリュー左端７ａに当接してセットスクリュー左端７ａの変位に応じて伸縮し、この伸縮量に応じて電気信号がリニアセンサ９ｂから出力され、油圧源モータが制御される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
スプール位置のすべてを検出しようとすれば、センサ９のセンシングストロークはスプール６左行位置からスプール６右行位置の範囲に及ぶ必要がある。しかしセンシングストロークの長いセンサはコストが高いため、スプール弁の用途に応じ、必要な個所の変位だけを測定し、よりセンシングストロークの短いセンサを用いて同じ機能を果たすことがコストダウンにつながる。
【００１１】
たとえば、図４に示すリフト作用する単動シリンダＡにおいては、リフトダウンをアクチュエータの自重による下降で行なうため、モータ制御のためのセンサ９によるセンシングはリフトアップ時にのみに必要となる。負荷の持ち上げは既述のようにスプール６を右行位置にすることで行なうので、このような単動シリンダＡにおいては、スプール６の変位の検出はスプール６右行位置とスプール６中立位置の間でのみ行なえばよく、センサ９のセンシングストロークはスプール６右行位置からスプール６中立位置までの長さ、すなわち全ストローク量の半分でよくなる。
【００１２】
しかし図４に示す従来のスプール弁では、センサ９のセンシングストロークをスプール右行位置からスプール中立位置までとすると、スプール６右行時の変位を検出できない。その理由は次のとおりである。
【００１３】
かりにセンサ９を、センサロッド９ａの最短時にその先端がスプール６左行時のセットスクリュー左端７ａに当接するよう配置すると、センサロッド９ａはスプール６中立位置で伸びきってしまい、スプール６右行時にはセットスクリュー左端７ａのみが移動することとなる。
【００１４】
一方、センサ９を、センサロッド９ａの最短時にその先端がスプール６中立時のセットスクリュー左端７ａに当接するよう配置すると、スプール６左行時にセンサロッド９ａがセンサ９のストロークエンドを超えて動きセンサ９が破壊される。
【００１５】
このように従来のスプール弁では、スプール６左行時しかスプール６の位置をセンシングできないという制約があり、このため右行位置で使用する方が有利な場合でも左行位置で使用しリバースリンクや配管変更を行なって対応していた。
【００１６】
本発明はこのような従来技術の問題に鑑み、センシングストロークの短いセンサを用い、かつ、スプールが中立位置よりもセンサから離れる方向に動くばあいにもスプール変位量をセンシングできるスプール弁の提供を課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するための、一次元方向に摺動するスプールにより圧液の送付先を切り替えるスプール弁であって、前記スプールの一端側に、センサプレートとセンサプレートの位置に応じて伸縮するセンサロッドとを有し前記センサロッドの伸縮量を前記スプールの変位として検出するセンサが設けられ、前記スプールの前記センサのある側の端に２個のスプリングリテーナを組み合わせたスプリングセンタ機構が付属し、前記センサプレートを前記スプリングセンタ機構側へ付勢するスプリングが設けられ、前記センサプレートとは別体をなし該センサプレートに当接するセンサ側スプリングリテーナの位置が、前記スプールが中立位置よりも前記センサから遠ざかるときスプールに連動して前記センサから遠ざかり、前記スプールが中立位置よりも前記センサに近づくときスプール中立時の状態のままにとどまるように構成され、前記センサロッドが前記スプリングセンタ機構のセンサ側スプリングリテーナの動きに従動するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
前記センサロッドが前記センサ側スプリングリテーナの動きに従動するような構成は、たとえば、前記スプール左行時に前記センサ側スプリングリテーナに当接するが前記スプールに常時連動する部品たとえばセットスクリュー左端には当接しないセンサプレートを、前記センサ側スプリングリテーナに常時付勢し当接させておくことで達成できる。
【００１９】
このような構成のものであれば、前記センサを、前記センサロッド最短時の先端が前記スプール中立時の前記センサ側スプリングリテーナに当接する位置に配置すれば、前記スプールが前記センサから離れる側に動くときには前記センサ側スプリングリテーナの動きに対応して前記センサロッドが伸張し前記スプール変位量を知ることができ、前記スプールが前記センサ側に動くときには、前記センサ側スプリングリテーナは動かないので前記センサロッドは移動せず従来のようにスプールから直接軸力を受けて前記センサを壊すことはない。
【００２０】
このようにして、本発明により、センシングストロークがスプールの移動範囲の半分しかないセンサを用い、かつ、スプールが中立位置よりもセンサから離れる方向に動くばあいにもスプール位置をセンシングすることが可能となる。このため、センシングストロークの長いセンサを用いる必要がなく、コストダウンが実現される。また、リバースリンクや配管変更による対応が不要となり、いままでは制約のあった取付方向が自由に選択でき、最良のレイアウトが可能となる。また、既にできあがった荷役制御システムに後付けのスプール弁を取り付けるばあいにも、配管、リンク類を変更せずに取り付け可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照し、本発明の一実施形態であるスプール弁Ｖを説明する。なお、従来のスプール弁と共通する基本的な構造については、従来のスプール弁と共通の符号を用いて説明する。
【００２２】
図１に示す本発明のスプール弁Ｖは、リフト作用する単動シリンダＡの荷役制御を行なうもので、バルブボディＢにスプール孔６ｂが貫通し、そのスプール孔６ｂに、高圧源に接続される高圧ポート１と、低圧源に連通するタンクポート２と、高圧ポート１とタンクポート２とを連通するセンタバイパス３と、アクチュエータポート４とが接続し、スプール孔６ｂ中を摺動するスプール６により流路の切替が行なわれる。バルブボディＢ左端のスプール軸心延長上にはセンサ９を格納するケースＣが設けられている。
【００２３】
図１はスプール６が中立位置の状態を示す。スプール６右行時、中立時、左行時の作用は従来のスプール弁と同じであるので説明を省略する。従来のスプール弁と同様に、スプール６右行時すなわちスプール６が中立位置よりセンサ９から遠い位置にあるときにアクチュエータが支持する負荷の持ち上げが行なわれ、スプール６左行時すなわちスプール６が中立位置よりセンサ９側にあるとき、アクチュエータが支持する負荷が下げられる。
【００２４】
ケースＣの右側部分に、スプリングセンタ室８ｃがある。スプリングセンタ室８ｃ内のバルブボディＢ側には、中央が凹型の円盤であって縁部直径がスプール６よりも大きく凹部の内径がスプール６にほぼ等しく凹部中央に直径がセットスクリュー７にほぼ等しい円形の孔が穿たれているスプリングリテーナ８ｂ２個が、互いの凹部外底を近接させ互いの縁部がスプールスプリング８ａにより離間するよう付勢して組み合わせられスプリングセンタ機構８を構成する。
【００２５】
スプール６のスプール左端６ａには、軸心を共有し直径がスプール６よりも小さい円柱であるセットスクリュー本体７ｂとセットスクリュー本体よりもやや大きい直径の円板であるセットスクリュー左端７ａからなるセットスクリュー７が設けられ、２つのスプリングリテーナ８ｂを、セットスクリュー左端７ａを左端に出して貫通している。セットスクリュー本体７ｂのスプール軸心方向の長さは、左右のスプリングリテーナ８ｂが最大限離間したときの凹部の内底間の距離に等しくする。
【００２６】
スプリングセンタ室８ｃ内のセンサ９側には、縁部の直径がスプリングリテーナ８ｂに等しい平らなまたは中央がやや凹型の円板であるセンサプレート１０が配置される。スプール６左行時にセットスクリュー左端７ａが左側のスプリングリテーナ８ｂよりも左側に突出するならばセンサプレート１０の右側中央を凹型にし、そうでなければセンサプレート１０の形状を平らな円板にする。センサプレート１０はセンサスプリング１１により常に付勢され左側のスプリングリテーナ８ｂに当接する。センサプレート１０がスプリングセンタ室８ｃ内にあるため、スプリングリテーナ８ｂ２個の最大限に離間するのは、互いの縁部がスプールスプリング８ａにより最大でスプリングセンタ室８ｃのバルブボディＢ側壁からセンサプレート１０まで離間したときとなる。
【００２７】
スプリングセンタ機構８の作用も、スプリングリテーナ８ｂ２個の最大限に離間したときの左側スプリングリテーナ８ｂの縁部が接するのがスプリングセンタ室８ｃ壁でなくセンサプレート１０である点以外は従来のスプール弁と同じなので説明を省略する。
【００２８】
センサプレート１０のさらに左に、リニアセンサ９ｂとリニアセンサ９の軸心から右方向に伸縮する棒であるセンサロッド９ａとからなるセンサ９が位置し、センサロッド９ａ右端が、従来はセットスクリュー左端７ａに当接していたのに対し、本実施形態ではセンサプレート１０に当接してセンサプレート１０の位置に応じて伸縮し、この伸縮量に応じて電気信号がリニアセンサ９ｂから出力され、油圧源モータが制御される。
【００２９】
このようなスプール弁において、センサ９を、センサロッド９ａの最短時にセンサプレート１０先端がスプール６中立時の左側スプリングリテーナ８ｂ左端に当接するよう配置したとする。このようにすれば、スプール６右行時には、図２のようにセンサプレート１０は左側スプリングリテーナ８ｂに当接しながら同様に右行し、それに従動してセンサロッド９ａも伸張しリニアセンサ９ｂがスプール６の変位量を検出する。逆にスプール６左行時には、図３のようにセンサプレート１０および左側スプリングリテーナ８ｂがスプール６から開放されて動かないため、センサロッド９ａにスプール６の推力が直接作用することがなく、センサ９を破壊することはない。もちろんセンサロッド９ａによりスプール６の左行動作が妨害されることもない。
【００３０】
このようにして、本発明の一実施形態であるスプール弁Ｖにより、センシングストロークがスプール６の移動範囲の半分しかないセンサ９を用い、かつ、スプール６が右行時にスプール位置をセンシングすることが可能となる。ゆえに、センシングストロークの長いセンサを用いる必要がなく、コストダウンが達成される。
【００３１】
また、スプール弁の配置について取り付け方向の制約がなくなるため、リバースリンクや配管変更による対応が不要となり、最良のレイアウトが可能となる。また、既にできあがったシステムに後付けのスプール弁を取り付けるばあいにも、配管、リンク類を変更せずに取り付け可能となる。
【００３２】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。たとえば、センサがスプールの右端側に配置されているばあいにスプール左行時の変位を検出することも可能である。さらに、センサプレートの付勢を別体のセンサスプリングによらずセンサに内蔵されたスプリングにより行なうことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の縦断面図。
【図２】本発明の一実施形態のスプール右行時の作用説明図。
【図３】本発明の一実施形態のスプール左行時の作用説明図。
【図４】従来のスプール弁の水平方向の縦断面図。
【符号の説明】
６…スプール
８…スプリングセンタ機構
８ｂ…スプリングリテーナ
９…センサ
９ａ…センサロッド
Ｖ…スプール弁
【図１】
0003977450.tif 000002
【図２】
0003977450.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003977450.tif 000005