(57)【要約】【課題】コンパクトなスプール弁位置検出装置を提供する。【解決手段】スプール弁位置検出装置１００は、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置され、キャップ１０に取り付けられるホール素子３１と、を備える。ホール素子３１は、スプール弁２０の変位に応じて変化する磁界Ｍの変化を検出することによって、スプール弁２０の位置に応じた信号を出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に摺動自在に収容されるスプール弁の位置を検出するスプール弁位置検出装置であって、
前記スプール弁に組み込まれる磁石と、
前記磁石に対向して配置され、前記ハウジングに取り付けられる検出部と、を備え、
前記検出部は、前記スプール弁の変位に応じて変化する磁界の変化を検出することによって、前記スプール弁の位置に応じた信号を出力することを特徴とするスプール弁位置検出装置。
【請求項２】
前記スプール弁は、スプール本体部と、前記磁石を保持し前記スプール本体部に結合される保持部と、を有し、
前記ハウジングは、前記スプール弁の移動を規制する規制部を有し、
前記保持部は、前記スプール弁が最も変位したときに、前記規制部に当接する当接面を有することを特徴とする請求項１に記載のスプール弁位置検出装置。
【請求項３】
前記磁石は、円環状に形成され、軸心が前記スプール弁の軸心と一致するように前記スプール弁に組み込まれ、
前記検出部は、前記磁石の外周面に対向するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のスプール弁位置検出装置。
【請求項４】
前記磁石は、前記当接面よりも前記スプール本体部側に配置されることを特徴とする請求項３に記載のスプール弁位置検出装置。
【請求項５】
前記磁石は、円柱状に形成され、軸心が前記スプール弁の軸心と一致するように前記スプール弁に組み込まれ、
前記検出部は、前記磁石の軸心の延長線上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のスプール弁位置検出装置。
【請求項６】
前記当接面は、前記磁石よりも外周側に設けられ、前記磁石よりも軸方向に突出して設けられることを特徴とする請求項５に記載のスプール弁位置検出装置。
【請求項７】
前記検出部は、前記磁石に対向して配置されるホール素子を有することを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載のスプール弁位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプール弁の位置を検出するスプール弁位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、弁装置に摺動自在に収容されるスプールの位置を検出するために差動変圧器を用いたスプール弁位置検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３０３３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のスプール弁位置検出装置では、検出装置を構成する複数のコイルが弁装置から突き出た状態で設けられる。このため、弁装置全体の寸法が大きくなり、弁装置を所望の位置に取り付けることができなくなったり、弁装置の取り付け位置が制限されたりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトなスプール弁位置検出装置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】
【０００６】
第１の発明は、スプール弁に組み込まれる磁石と、磁石に対向して配置される検出部と、を備え、スプール弁の変位に応じて変化する磁界の変化が検出部によって検出されることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、検出部によって検出される磁界を生じる磁石がスプール弁に組み込まれる。このような簡素な構成によって、スプール弁２０の位置が検出される。
【０００８】
第２の発明は、スプール弁が、スプール本体部と、磁石を保持しスプール本体部に結合される保持部と、を有し、ハウジングが、スプール弁の移動を規制する規制部を有し、保持部が、スプール弁が最も変位したときに、規制部に当接する当接面を有することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明では、磁石を保持する保持部にスプール弁の移動を規制する規制部に当接する当接面が形成される。このように、スプール弁の移動を規制する機能を損なうことなく、スプール弁位置検出装置は弁装置に設けられる。
【００１０】
第３の発明は、磁石が、円環状に形成され、軸心がスプール弁の軸心と一致するようにスプール弁に組み込まれ、検出部が、磁石の外周面に対向するように配置されることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明では、磁石の軸心がスプール弁の軸心と一致するようにスプール弁に組み込まれる。このため、スプール弁が回転したとしても、スプール弁の径方向における検出部と磁石との間の間隔は変化しない。この結果、スプール弁が回転する場合であっても、検出部の出力からスプール弁の位置や変位量を把握することができる。
【００１２】
第４の発明は、磁石が、当接面よりもスプール本体部側に配置されることを特徴とする。
【００１３】
第４の発明では、当接面よりもスプール本体部側に磁石が配置される。このため、スプール弁の移動が規制されるときも、磁石は他の部材と接触することがない。この結果、磁石が破損することを防止することができる。
【００１４】
第５の発明は、磁石が、円柱状に形成され、軸心がスプール弁の軸心と一致するようにスプール弁に組み込まれ、検出部が、磁石の軸心の延長線上に配置されることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明では、磁石と検出部とは、磁石の軸心と検出部の軸心とが一致するように配置される。このため、スプール弁が回転したとしても、検出部を通過する磁界が変化することはない。この結果、スプール弁が回転する場合であっても、検出部の出力からスプール弁の位置や変位量を把握することができる。
【００１６】
第６の発明は、当接面が、磁石よりも外周側に設けられ、磁石よりも軸方向に突出して設けられることを特徴とする。
【００１７】
第６の発明では、当接面は、磁石よりも軸方向に突出して設けられる。このため、スプール弁の移動が規制されるときも、磁石は他の部材と接触することがない。この結果、磁石が破損することを防止することができる。
【００１８】
第７の発明は、検出部が、磁石に対向して配置されるホール素子を有することを特徴とする。
【００１９】
第７の発明では、スプール弁に組み込まれる磁石と、磁石に対向して配置されるホール素子と、によってスプール弁の位置が検出される。このように、コンパクト化されたスプール弁位置検出装置を用いれば、弁装置の外部に突出する部分が小さくなるため、弁装置全体の大きさを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コンパクトなスプール弁位置検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るスプール弁位置検出装置が設けられる弁装置の断面図である。
【図２】図１のスプール弁位置検出装置の部分を拡大して示した拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスプール弁位置検出装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本発明の実施形態に係るスプール弁位置検出装置１００は、スプール弁２０を備える弁装置１に設けられ、スプール弁２０の位置や変位量を検出するものである。
【００２４】
まず、図１を参照して、スプール弁位置検出装置１００が設けられる弁装置１について説明する。
【００２５】
弁装置１は、作動油（作動流体）を貯留する図示しないタンクと、作動油を加圧する図示しないポンプと、作動油によって駆動する油圧シリンダ等の図示しないアクチュエータと、に接続され、アクチュエータに対する作動油の給排を切り換えることによって、アクチュエータの駆動を制御するものである。
【００２６】
弁装置１は、軸方向への移動に伴ってアクチュエータへの作動油の給排を切り換えるスプール弁２０と、スプール弁２０が摺動自在に挿入されるスプール孔３を有するブロック状のハウジング２と、スプール弁２０の一端が臨みパイロット圧が導かれるパイロット室（図示省略）と、このパイロット室に収容されスプール弁２０を後述の中立位置に保持する付勢力を発揮する図示しないセンタリングスプリングと、スプール弁２０の他端が臨みパイロット圧が導かれるパイロット室９と、を備える。
【００２７】
ハウジング２内には、アクチュエータに連通する給排通路５と、ポンプに連通する供給通路４と、タンクに連通する排出通路６と、が形成される。
【００２８】
パイロット室９は、スプール孔３の開口端を取り囲むようにしてハウジング２に固定される有底筒状のキャップ１０の内部に画定される。キャップ１０には、パイロット室９内にパイロット圧を導くためパイロット圧導入孔１０ａが形成される。
【００２９】
スプール弁２０は、環状溝２１ａが設けられるスプール本体部２１と、スプール本体部２１のパイロット室９側の端面２１ｂにねじ結合される保持部２２と、を有する。保持部２２には、キャップ１０の底面１０ｂに対向する端面２２ａが設けられる。
【００３０】
スプール弁２０の一端が臨む図示しないパイロット室にパイロット圧が導かれた場合、スプール弁２０は、パイロット圧によって、端面２２ａがキャップ１０の内側の底面１０ｂに当接する第１切換位置に移動する（図１に示す状態）。つまり、底面１０ｂは、スプール弁２０の移動を規制する規制部として機能し、端面２２ａは、規制部に当接する当接面として機能する。
【００３１】
スプール弁２０が第１切換位置にあるときには、給排通路５と排出通路６とが環状溝２１ａを通じて連通し、アクチュエータから作動油がタンクへと排出される。
【００３２】
何れのパイロット室にもパイロット圧が導かれない場合、スプール弁２０は、センタリングスプリングによって中立位置に保持される。
【００３３】
スプール弁２０が中立位置にあるときには、給排通路５は排出通路６と供給通路４との何れにも連通せず、アクチュエータに対する作動油の給排が停止される。
【００３４】
スプール弁２０の他端が臨むパイロット室９にパイロット圧が導かれた場合、スプール弁２０は、パイロット圧によって、給排通路５と供給通路４とを連通させる第２切換位置へと移動する。
【００３５】
スプール弁２０が第２切換位置にあるときには、給排通路５と供給通路４とが環状溝２１ａを通じて連通し、ポンプからアクチュエータへ作動油が供給される。
【００３６】
次に、図１及び図２を参照し、上述のように移動するスプール弁２０の位置を検出するスプール弁位置検出装置１００について説明する。
【００３７】
スプール弁位置検出装置１００は、スプール弁２０に組み込まれる円環状の磁石２４と、磁石２４に対向して配置され、キャップ１０に取り付けられる磁気センサ３０と、を備える。
【００３８】
磁石２４は、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとを有し、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとがスプール弁２０の軸方向に並んで配置されるようにスプール弁２０に組み込まれる。また、磁石２４の軸心は、スプール弁２０の軸心と一致しており、特に磁石２４の外径は、スプール弁２０の外径と同心となるように設定される。磁石２４の周囲には、図２に示されるように、Ｎ極２４ａからＳ極２４ｂに向かう磁界Ｍが形成される。
【００３９】
磁気センサ３０は、ホール効果を利用して磁石２４が発生する磁界Ｍを検出する検出部としてのホール素子３１と、ホール素子３１に接続され、ホール素子３１の出力を増幅するアンプ基板３２と、を有する。磁気センサ３０は、ホール素子３１が磁石２４の外周面に対向して配置されるように、キャップ１０に固定される。
【００４０】
続いて、磁石２４が組み込まれる部分のスプール弁２０の構造について説明する。
【００４１】
図２に示されるように、スプール弁２０の保持部２２は、磁石２４に挿通する円柱状の本体部２２ｃを有するとともに、本体部２２ｃよりも外径が大きく本体部２２ｃの端面２２ａ側に設けられる鍔部２２ｂと、本体部２２ｃの鍔部２２ｂとは反対側に設けられるねじ部２２ｄと、を有する。また、本体部２２ｃと鍔部２２ｂとの間には第１段部２２ｅが形成され、本体部２２ｃとねじ部２２ｄとの間には第２段部２２ｆが形成される。ねじ部２２ｄを介して保持部２２がスプール本体部２１に螺合されると、第２段部２２ｆが端面２１ｂに当接し、スプール本体部２１に対する保持部２２の位置が規定される。
【００４２】
本体部２２ｃには、鍔部２２ｂ側から順に、弾性変形する部材により形成される緩衝材２５と、磁石２４と、非磁性材により形成されるスペーサ２６と、が設けられる。保持部２２をスプール本体部２１に組み付ける前において、磁石２４と緩衝材２５とスペーサ２６とを重ね合わせた状態での軸方向の長さは、本体部２２ｃの軸方向長さよりも長くなるように設定される。このため、保持部２２がスプール本体部２１に締め付けられると、緩衝材２５が変形し、緩衝材２５の復元力によって、磁石２４はスペーサ２６に押し付けられた状態となる。
【００４３】
このように、保持部２２とスプール本体部２１とを結合する際の締め付け力は、第２段部２２ｆと端面２１ｂとが受けることになるとともに、緩衝材２５によって吸収される。このため、スプール弁２０に磁石２４が組み込まれる際に、締め付け力によって磁石２４が破損することは防止される。また、磁石２４は、緩衝材２５の復元力によって所定の位置に保持される。
【００４４】
また、磁石２４は、緩衝材２５及びスペーサ２６と共に、底面１０ｂに当接する端面２２ａよりもスプール本体部２１側に配置される。このため、スプール弁２０の移動が規制されるときも、磁石２４は底面１０ｂに直接接触することがない。この結果、磁石２４が破損することを防止することができる。
【００４５】
次に、上記構成のスプール弁位置検出装置１００によるスプール弁２０の位置の検出について説明する。
【００４６】
スプール弁２０に組み込まれた磁石２４が生じる磁界Ｍは、スプール弁２０の移動に伴って軸方向に移動する。つまり、磁石２４に対向して配置されるホール素子３１を通過する磁界Ｍの強さと方向は、スプール弁２０の移動に応じて変化する。このため、磁界Ｍの強さと方向によって変化するホール素子３１の出力からスプール弁２０の位置や変位量を把握することができる。
【００４７】
また、磁石２４の外径は、スプール弁２０の外径と同心であるため、スプール弁２０が回転したとしても、スプール弁２０の径方向におけるホール素子３１と磁石２４との間の間隔は変化しない。このため、スプール弁２０が回転する場合であっても、ホール素子３１の出力からスプール弁２０の位置や変位量を正確に把握することができる。
【００４８】
このように検出されたスプール弁２０の位置から、例えば、給排通路５と供給通路４との連通開度や給排通路５と排出通路６との連通開度が把握されるため、弁装置１を通じてアクチュエータに給排される作動流体の流量を推定することが可能となる。
【００４９】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【００５０】
スプール弁位置検出装置１００では、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置される磁気センサ３０と、によってスプール弁２０の位置が検出される。このように、コンパクト化されたスプール弁位置検出装置１００を用いれば、弁装置１の外部に突出する部分が小さくなるため、例えば、差動変圧器を用いたスプール弁位置検出装置と比較し、弁装置１全体の大きさを小さくすることができる。この結果、弁装置１の取り付け位置の自由度を向上させることができる。
【００５１】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００５２】
上記実施形態では、ホール素子３１及びアンプ基板３２は、キャップ１０に取り付けられる磁気センサ３０内に内蔵される。この構成に代えて、ホール素子３１及びアンプ基板３２をキャップ１０の内部に埋め込んだ構成としてもよい。この場合もホール素子３１は、磁石２４に対向するように配置される。また、この場合、キャップ１０は、磁石２４が生じる磁界Ｍを乱すことがないように非磁性材によって形成される。
【００５３】
また、上記実施形態では、キャップ１０は、ハウジング２と別部材で形成される。この構成に代えて、キャップ１０の一部または全部をハウジング２と一体的に形成してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、磁気センサ３０は、円環状の磁石２４の外周面に対向するように配置される。この構成に代えて、図３に示されるように、円柱状に形成される磁石２４を、その軸心がスプール弁２０の軸心と一致するようにスプール弁２０に組み込み、磁気センサ３０を磁石２４の軸心の延長上に配置した構成としてもよい。
【００５５】
図３に示される変形例では、磁石２４は、保持部２２の端面２２ａに開口する収容穴２２ｇ内に、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとがスプール弁２０の軸方向に並んで配置されるように収容される。収容穴２２ｇの底面側には、弾性変形する部材により形成される緩衝材２５が配置される。磁石２４と緩衝材２５とが底面に向かって押圧された状態で収容穴２２ｇの開口端にスナップリング２７が組み付けられることで、磁石２４は、収容穴２２ｇ内に固定される。
【００５６】
磁気センサ３０は、磁石２４のＳ極２４ｂ側の一端面に対向するように配置される。パイロット室９内にパイロット圧を導くパイロット圧導入孔１０ａは、磁気センサ３０が配置される位置を避けて、キャップ１０に形成される。
【００５７】
この変形例においても、上記実施形態と同様に、スプール弁２０の位置は、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置される磁気センサ３０と、によって検出される。このように、コンパクト化されたスプール弁位置検出装置１００を用いれば、弁装置１の外部に突出する部分が小さくなるため、弁装置１全体の大きさを小さくすることができる。
【００５８】
また、この変形例では、底面１０ｂに当接する端面２２ａは、磁石２４よりも外周側に設けられ、磁石２４よりも軸方向に突出して設けられる。このため、スプール弁２０の移動が規制されるときも、磁石２４は底面１０ｂに直接接触することがない。この結果、磁石２４が破損することを防止することができる。
【００５９】
また、磁石２４の軸心とホール素子３１の軸心とが一致するように構成されるため、スプール弁２０が回転したとしても、ホール素子３１を通過する磁界Ｍが変化することはない。このため、スプール弁２０が回転する場合であっても、ホール素子３１の出力からスプール弁２０の位置や変位量を正確に把握することができる。
【００６０】
また、図３に示される変形例において、ホール素子３１及びアンプ基板３２は、キャップ１０に取り付けられる磁気センサ３０内に内蔵される。この構成に代えて、ホール素子３１及びアンプ基板３２をキャップ１０の内部に埋め込んだ構成としてもよい。また、磁石２４は、保持部２２を介することなく、スプール本体部２１に直接固定されてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態及び変形例において、磁石２４は、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとがスプール弁２０の軸方向に並んで配置されるようにスプール弁２０に組み込まれていれば、Ｎ極２４ａとＳ極２４ｂとの何れの極が端面２２ａ側に配置されてもよい。
【００６２】
以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。
【００６３】
スプール弁位置検出装置１００は、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置され、キャップ１０に取り付けられるホール素子３１と、を備え、ホール素子３１は、スプール弁２０の変位に応じて変化する磁界Ｍの変化を検出することによって、スプール弁２０の位置に応じた信号を出力することを特徴とする。
【００６４】
この構成によれば、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置されるホール素子３１と、によってスプール弁２０の位置が検出される。このように、コンパクト化されたスプール弁位置検出装置１００を用いれば、弁装置１の外部に突出する部分が小さくなるため、例えば、差動変圧器を用いたスプール弁位置検出装置と比較し、弁装置１全体の大きさを小さくすることができる。この結果、弁装置１の取り付け位置の自由度を向上させることができる。
【００６５】
また、スプール弁２０は、スプール本体部２１と、磁石２４を保持しスプール本体部２１に結合される保持部２２と、を有し、キャップ１０は、スプール弁２０の移動を規制する底面１０ｂを有し、保持部２２は、スプール弁２０が最も変位したときに、底面１０ｂに当接する端面２２ａを有することを特徴とする。
【００６６】
この構成では、磁石２４を保持する保持部２２にスプール弁２０の移動を規制する底面１０ｂに当接する部位が形成される。このように、スプール弁２０の移動を規制する機能を損なうことなく、スプール弁位置検出装置１００を弁装置１に設けることができる。
【００６７】
また、磁石２４は、円環状に形成され、軸心がスプール弁２０の軸心と一致するようにスプール弁２０に組み込まれ、ホール素子３１は、磁石２４の外周面に対向するように配置されることを特徴とする。
【００６８】
この構成では、磁石２４の軸心がスプール弁２０の軸心と一致するようにスプール弁２０に組み込まれる。このため、スプール弁２０が回転したとしても、スプール弁２０の径方向におけるホール素子３１と磁石２４との間の間隔は変化しない。この結果、スプール弁２０が回転する場合であっても、ホール素子３１の出力からスプール弁２０の位置や変位量を正確に把握することができる。
【００６９】
また、磁石２４は、底面１０ｂに当接する端面２２ａよりもスプール本体部２１側に配置されることを特徴とする。
【００７０】
この構成では、端面２２ａよりもスプール本体部２１側に磁石２４が配置される。このため、磁石２４が直接底面１０ｂに接触することはない。このように、スプール弁２０の移動が規制されるときも、磁石２４は他の部材と接触することがない。この結果、磁石２４が破損することを防止することができる。
【００７１】
また、磁石２４は、円柱状に形成され、軸心がスプール弁２０の軸心と一致するようにスプール弁２０に組み込まれ、ホール素子３１は、磁石２４の軸心の延長線上に配置されることを特徴とする。
【００７２】
この構成では、磁石２４とホール素子３１とは、磁石２４の軸心とホール素子３１の軸心とが一致するように配置される。このため、スプール弁２０が回転したとしても、ホール素子３１を通過する磁界Ｍが変化することはない。この結果、スプール弁２０が回転する場合であっても、ホール素子３１の出力からスプール弁２０の位置や変位量を正確に把握することができる。
【００７３】
また、底面１０ｂに当接する端面２２ａは、磁石２４よりも外周側に設けられ、磁石２４よりも軸方向に突出して設けられることを特徴とする。
【００７４】
この構成では、底面１０ｂに当接する端面２２ａは、磁石２４よりも軸方向に突出して設けられる。このため、磁石２４が直接底面１０ｂに接触することはない。このように、スプール弁２０の移動が規制されるときも、磁石２４は他の部材と接触することがない。この結果、磁石２４が破損することを防止することができる。
【００７５】
また、磁気センサ３０は、磁石２４に対向して配置されるホール素子３１を有することを特徴とする。
【００７６】
この構成では、スプール弁２０に組み込まれる磁石２４と、磁石２４に対向して配置されるホール素子３１と、によってスプール弁２０の位置が検出される。このように、コンパクト化されたスプール弁位置検出装置１００を用いれば、弁装置１の外部に突出する部分が小さくなるため、弁装置１全体の大きさを小さくすることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００７８】
１００・・・スプール弁位置検出装置、１・・・弁装置、２・・・ハウジング、３・・・スプール孔、９・・・パイロット室、１０・・・キャップ（ハウジング）、１０ｂ・・・底面（規制部）、２０・・・スプール弁、２１・・・スプール本体部、２１ａ・・・環状溝、２１ｂ・・・端面、２２・・・保持部、２２ａ・・・端面（当接面）、２２ｂ・・・鍔部、２２ｃ・・・本体部、２２ｄ・・・ねじ部、２２ｅ・・・第１段部、２２ｆ・・・第２段部、２２ｇ・・・収容穴、２４・・・磁石、２４ａ・・・Ｎ極、２４ｂ・・・Ｓ極、２５・・・緩衝材、２６・・・スペーサ、２７・・・スナップリング、３０・・・磁気センサ、３１・・・ホール素子（検出部）、３２・・・アンプ基板、Ｍ・・・磁石２４の磁界
【図１】
2017062146.tif 000003
【図２】
2017062146.tif 000004
【図３】
2017062146.tif 000005