操作装置 |
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| 申请号 | CN201280004951.5 | 申请日 | 2012-03-09 | 公开(公告)号 | CN103299251A | 公开(公告)日 | 2013-09-11 |
| 申请人 | 川崎重工业株式会社; | 发明人 | 富樫义雄; 井之上纪章; 赤松贤; 中村健二; 龟山文雄; | ||||
| 摘要 | 油压操作 阀 （1）具备电磁 吸附 机构（21）和 钢 球（24）。电磁吸附机构（21）中 电流 流过时，使吸附板（25）吸附在螺线管（26）上，通过吸附而向 凸轮 盘（7）的外表面按压钢球（24）。凸轮盘（7）的外表面具有两个阶梯部（31）、（32），当顺 时针 及逆时针分别转动凸轮盘（7）时，被按压的钢球（24）与这些阶梯部（31）、（32） 啮合 ，并且凸轮盘（7）被 制动 。又，这些两个阶梯部（31）、（32），通过使所述凸轮盘（7）向中立 位置 返回，以此将吸附板（25）与电磁吸附机构（21）的按压对抗地从螺线管（26）拉开，从而凸轮盘（7）的制动状态被解除。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种操作装置，其根据凸轮的转动方向切换输出方向，并且产生与该凸轮的转动角度相对应的输出值，具备： |
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| 说明书全文 | 操作装置技术领域背景技术[0002] 起重机等的工程机械具备用于通过主油压切换阀远程操作例如用于起重臂及抓斗的执行器的操作装置。操作装置具有可倾动的控制杆，并且根据控制杆的倾动量控制向执行器的供给油量。在工程机械中，较多情况下将多个操作装置连接设置，并且存在同时操作多个操作装置的情况。这样的情况下，要求在从中立位置仅倾动预先规定的倾动量的中间位置和行程终点等处暂时保持控制杆。为了实现该情况，操作装置具备将控制杆暂时固定在中间位置和行程终点等处的制动机构。制动机构中例如具有专利文献1中记载的机械式制动机构、和专利文献2中记载的电磁式制动机构等。 [0003] 专利文献1记载的机械式制动机构具备与控制杆一体地转动的凸轮盘，钢球通过制动弹簧被按压在凸轮盘的外周面上。当使控制杆倾动时，钢球相对于所述凸轮盘沿着其外周面产生相对位移。在凸轮盘的外周面上形成有阶梯部，并且进一步使控制杆倾动时，钢球沿着阶梯部掉落。从阶梯部掉落后，试图将倾动的控制杆向中立方向返回时，掉落的钢球与阶梯部接触。钢球通过制动弹簧被按压在凸轮盘的外周面上，因此与阶梯部啮合，并且与阶梯部协同地阻止凸轮盘的返回、即制动凸轮盘。在这样被制动的凸轮盘中，通过向返回中立位置的方向施加解除转矩而使其状态被解除。解除所需的解除转矩的调节是可以通过调节制动弹簧的按压压力值而进行。 [0004] 在专利文献2中记载了第一电磁式的制动机构及第二电磁式的制动机构。操作装置的第一电磁式的制动机构具备电磁吸附机构、和制动板。电磁吸附机构具备制动销，该制动销上安装有线圈板。又，电磁吸附机构具备包围制动销地配置的磁线圈。当电流流过磁线圈时，线圈板由磁线圈吸引而以一定的力限制突出的制动销向下方移动。制动板形成为与控制杆一体地向左右方向移动的结构。使控制杆倾动而将制动板移动至预先规定的中间位置时，突出的制动销与制动板啮合，并通过啮合而制动板在中间位置上被制动。被制动的制动板也通过施加向中立位置返回的方向的解除转矩而被解除，解除所需的解除转矩可以根据流过电磁吸附机构的电流调节。 [0005] 又，电磁吸附机构中设置有对线圈板朝着磁线圈施力的弹簧。通过该弹簧，即使在解除制动状态时制动销被推回去，也可以良好地保持线圈板和磁线圈之间的间隔。 [0006] 像这样构成的电磁吸附机构在制动板的左右两侧上分别设置一个，通过左右两侧设置，即使制动板向左右任意一个方向移动也可以将制动板进行制动。 [0007] 在具备专利文献2所述的第二电磁式的制动机构的操作装置中，操作杆配合控制杆的倾动而运动并向阀要素（例如，阀芯）施力。制动机构中设置有电磁式吸附机构和摩擦制动构件。电磁式吸附机构与在第一电磁式制动机构中采用的电磁吸附机构相同地构成，在其梢端设置有制动构件。摩擦制动构件配置为其中插通有操作杆，并且通过使电流流过电磁吸附机构而将摩擦制动构件按压在操作杆上，以此可以在任意的位置上制动操作杆。又，通过切断流过电磁吸附机构的电流，摩擦制动构件离开操作杆，而制动状态被解除。 [0008] 像这样构成的第二电磁式的制动器在左右两侧上还具有电磁吸附机构，并且在每个电磁吸附机构上分别设置一个操作杆，以此即使控制杆向左右的任意一方倾动也能够制动控制杆。 发明内容[0010] 发明要解决的问题：制动功能尽管在某些作业中是必要的，但是在其他作业中存在不需要或者限制使用的情况。如果是像专利文献1那样的机械式制动机构，则必须从操作装置移除制动机构本身并成为不能使用制动功能的状态，而其移除作业是非常麻烦的。这样，能想到的是预先从操作装置移除制动机构本身。但是，根据作业内容也有需要制动机构的情况，此时，需要重新提供设置有制动机构的工程机械。又，虽然也能够想到在需要制动功能时再次安装，但是再次安装制动机构时需要细微地调节其位置等，并且该调节是非常困难的。 [0011] 专利文献2中记载的第一电磁式制动机构及第二电磁式制动机构的情况下，通过减小电磁吸附机构所具备的弹簧的施力，切断流过电磁吸附机构的电流，以此能够使制动功能成为无效。因此，不需要制动功能的情况下也不用移走制动机构，而根据需要仅使电流流过电磁吸附机构或者切断流过电磁吸附机构的电流即可切换制动功能的有效及无效。 [0012] 然而，对于第一电磁式制动机构，独立于操作板的制动板、将其水平地保持的壳体和球面旋转体等的结构是复杂的。又，第二电磁式制动机构是摩擦式且在任意的位置上都可以保持，但是存在可能因摩擦滑动部的磨耗而不能够保持等的问题。因此，实际上，制造像专利文献2中记载的那样的操作装置是极其困难的。 [0013] 因此，本发明的目的在于提供具备制动功能并其制动功能能够在有效和无效中进行切换，且制造简单的操作装置。 [0014] 解决问题的手段：本发明的操作装置，其根据凸轮的转动方向切换输出方向，并且产生与该凸轮的转动角度相对应的输出值，具备：与所述凸轮的外表面抵接的啮合构件；和当励磁单元中流过电流时，使吸附体吸附在所述励磁单元上而将所述啮合构件向所述凸轮的外表面按压的电磁吸附机构；在所述凸轮的外表面上形成有转动所述凸轮时与由所述电磁吸附机构按压的所述啮合构件啮合而制动所述凸轮的两个阶梯部；所述两个阶梯部形成为通过使所述凸轮返回，以此与所述电磁吸附机构的按压对抗地从所述励磁单元分离所述吸附体的结构。 [0015] 根据本发明，通过使电流流过励磁单元而使啮合构件被按压在凸轮的外表面上，从而在各阶梯部上凸轮被制动。使凸轮从该状态返回时，吸附体从励磁单元分离，接着凸轮和阶梯部的啮合解除而凸轮的制动状态被解除。借助于此，可以使凸轮返回。另一方面，在切断流过励磁单元的电流时，向啮合构件的凸轮的外表面的按压消失，因此啮合构件不与各阶梯部啮合。即，制动功能成为无效。像这样，仅依靠流过励磁单元的电流的有无即可将制动功能切换成有效及无效，例如在作业内容上不使用制动功能、或者在法规上禁止使用制动功能时，也能够简单地停止制动功能。 [0016] 又，本发明中，在凸轮的外表面上形成有两个制动凸轮的阶梯部，并且向一方转动凸轮时两个阶梯部中的一方的阶梯部与啮合构件啮合，在向另一方转动凸轮时另一方的阶梯部与啮合构件啮合。即，即使使凸轮向一方和另一方中的任意一个方向转动均可以通过一个啮合构件进行制动，并且可以通过一个电磁吸附机构实现制动功能。因此，可以减少要求位置精度的结构，并且操作装置的制造变得简单。 [0017] 在上述发明中，优选的是所述凸轮的外表面具有位于所述两个阶梯部之间的中央区域、和位于该中央区域的两侧并通过各阶梯部与中央区域连接的两个外侧区域；所述两个阶梯部具有抵接所述啮合构件、且与相邻的外侧区域构成的倾斜度θ为150度以上165度以下的倾斜面。 [0018] 在采用电磁吸附机构的情况下，存在由于吸附力发挥作用的范围非常小而制动状态快速被解除而产生冲击的情况。根据上述结构，在所述倾斜面上啮合构件啮合时牢固地制动凸轮，并且可以防止使凸轮返回时励磁单元从吸附体快速分离而制动状态快速被解除的情况。借助于此，可以在中间位置上牢固地保持凸轮，并且可以良好地维持解除制动状态时的操作感。 [0019] 在上述发明中，优选的是还具备为了控制向所述啮合构件的按压力而能够调节流过所述电磁吸附机构的励磁单元的电流值的电流调节装置。根据该结构，可以改变为了解除制动状态而转动凸轮所需的解除转矩的大小。借助于此，可以改变解除制动状态时的操作感。 [0020] 在上述发明中，优选的是还具备通过弹簧构件对抵接构件施力，并且将该抵接构件按压在所述凸轮的外表面上的按压机构；在所述凸轮的外表面上形成有，在所述凸轮位于作为转动所述凸轮时的基点的中立位置、以及从所述中立位置分别向一方侧及另一方侧离开的位置上的两个行程终点位置上时，分别啮合所述抵接构件的三个槽。 [0021] 根据上述结构，可以通过槽和抵接构件在中立位置及行程终点上保持凸轮。按压机构中，由于是通过弹簧构件施力而按压抵接构件的结构，因此即使按压机构的加工精度及位置精度低的问题也可以被吸收掉。通过采用这样的按压机构，以此可以简单地制造实现了通过电磁吸附机构的制动功能的切换和中立位置及行程终点上的保持功能的两者的操作装置。 [0022] 发明效果：根据本发明，可以实现具备制动功能并其制动功能能够在有效和无效中进行切换，且制造简单的操作装置。 附图说明[0024] 图1是示出本发明的实施形态的一个示例的油压操作阀的一部分的剖视图；图2是放大示出图1的油压操作阀的一部分的剖视图； 图3是放大示出具备油压操作阀的凸轮盘的主视图； 图4是进一步放大示出图2的油压操作阀的凸轮盘周围的剖视图； 图5是示出解除转矩和施加于电磁吸附机构的电压之间的关系的图表； 图6是示出转动凸轮盘所需的转矩和凸轮盘的转动角度之间的关系的图表。 具体实施方式[0025] 以下参照由上所述的附图说明本发明的实施形态的操作装置。另外，以下示出的方向的概念与搭乘在工程机械的驾驶员向行进方向观察时的方向的概念大致一致。然而，以下示出的方向的概念仅仅是一个示例，并不限于以下那样的方向的概念。 [0026] 图1所示的那样的操作装置的一个示例的油压操作阀1设置于例如起重机等的工程机械的驾驶席上，能够控制流入未图示的执行器、例如起重臂气缸及抓斗气缸的工作油的方向及流量。油压操作阀1具备例如固定于驾驶席的控制台上的外壳2，第一推杆3及第二推杆4在上下方向上可产生位移地容纳在外壳2中。第一推杆3及第二推杆4通过向下方产生位移，能够分别向下按压未图示的两个阀芯。这些两个阀芯任意一个都是与外壳2一起分别构成方向切换阀，并且通过被向下按压使工作油通过主油压切换阀分别流入执行器的对应的端口。 [0027] 第一推杆3及第二推杆4由弹簧5、6向上方施力而能够返回至基准位置。在方向切换阀中，通过从基准位置向下按压第一推杆3及第二推杆4，能够产生作为与其向下按压的量相对应的输出值的二次侧压。这样构成的第一推杆3及第二推杆4在基准位置上，上端部与凸轮盘7的下端面7j接触。 [0028] 凸轮盘7能够以轴线L1为中心转动地设置于外壳2内。凸轮盘7是上下端面大致平行，且前表面及后表面形成以轴线L1为中心的圆弧的板状构件。在凸轮盘7的上端面7i上一体地设置有控制杆8。控制杆8在与凸轮盘7的上端面7i正交的方向上延伸，并且控制杆8在垂直方向上延伸的状态为凸轮盘7的自然状态，此时的凸轮盘7的位置作为中立位置。在该中立位置中，凸轮盘7的下端面7j与第一推杆3及第二推杆4的上端部抵接，通过使控制杆8从该位置向前方（图1的左方）倾动而使凸轮盘7向右上方倾斜，以此向下按压第一推杆3，相反地，将控制杆8向后方（图1的右方）倾动而使凸轮盘7向左上方倾斜，以此向下按压第二推杆4。此时，第一推杆3及第二推杆4仅以与控制杆8的倾动角度、即凸轮盘7的转动角度相对应的向下按压量被向下按压，并且在方向切换阀中产生与其向下按压量相对应的二次侧压。即，油压操作阀1能够产生与凸轮盘7的转动角度相对应的二次侧压。 [0029] 这样构成的油压操作阀1具备两个制动机构11、12。两个制动机构11、12是用于保持凸轮盘7的倾斜的状态，并且阻止凸轮盘7返回中立位置的机构。两个制动机构11、12以配置在相对于通过外壳2的中心的轴线旋转对称的位置上的形式设置于外壳2内。两个制动机构11、12中的一方的制动机构是机械式的制动机构11，另一方的制动机构是电磁式的制动机构12。 [0030] 首先，参照图1及图2说明机械式的制动机构11。作为按压机构的机械式的制动机构11具有大致筒状的保持筒13，保持筒13的一方的开口端部与堵住此处的盖体14螺纹结合。又，保持筒13内容纳有可动片15，可动片15能够沿着保持筒13的轴线移动。可动片15的梢端部从保持筒13的另一方侧的开口端部突出，在其梢端部上使一部分露出地埋设有作为抵接构件的钢球16。又，在可动片15的基端部和盖体14之间设置有第一弹簧构件17，可动片15受到第一弹簧构件17的施力。 [0031] 像这样构成的机械式的制动机构11通过将保持筒13与外壳2的侧表面螺纹结合，以此设置于外壳2内，保持筒13贯通外壳2。保持筒13内容纳的可动片15的梢端部与凸轮盘7的前表面7a（图1的左侧面）对置，设置于梢端部的钢球16与凸轮盘7的前表面7a接触。钢球16由于可动片15受到第一弹簧构件17的施力，因此被按压在凸轮盘7的前表面7a上。将钢球16按压在前表面7a时的按压力可以通过改变第一弹簧构件17的施力而进行调节，并且通过旋转盖体14而改变与保持筒13的相对位置，以此可以调节第一弹簧构件17的施力。 [0032] 像这样按压钢球16的前表面7a具有多个槽，以下参照图1及图2，还参照图3说明前表面7a。前表面7a具有三个凹槽18、19、20。三个凹槽18、19、20是向凸轮盘7的半径方向内侧凹入的V字状槽。这些三个凹槽18、19、20在前表面7a上以等间隔相隔地形成，并且使形成于正中间的凹槽18在凸轮盘7位于中立位置时钢球16嵌入而啮合，通过钢球16与凹槽18啮合，以此凸轮盘7保持在中立位置上。 [0033] 被保持的凸轮盘7，通过控制杆8转动凸轮盘7，使钢球16脱离凹槽18，以此解除保持状态。在解除时，需要使规定的解除转矩作用于控制杆8，并且可减小凹槽18的槽宽以减小该解除转矩。借助于此，钢球16嵌入于凹槽18的部分减少而解除转矩减小，并且可以通过较小的解除转矩使位于中立位置上的凸轮盘7运动。 [0034] 像这样形成的凹槽18其附近的中央区域7b形成为平行于与凸轮盘7的上下端正交的假想平面，成为平坦的形状。因此，当钢球16被按压在该中央区域7b上时，使能够返回中立位置的转矩作用于凸轮盘7上，并且使凸轮盘7容易返回至中立位置。 [0035] 除凹槽18以外的两个凹槽19、20形成在从凹槽18向周方向仅偏离预先规定的限制角度θ1的位置上，并且在凸轮盘7从中立位置转动限制角度±θ1（从中立位置向逆时针的方向的转动角度为正）时使钢球16嵌入。通过钢球16嵌入于凹槽19或凹槽20内，以此凸轮盘7以从中立位置倾斜限制角度θ1或－θ1的状态（第一行程终点及第二行程终点的位置）被制动，且限制凸轮盘7在限制角度θ1或－θ1以上的转动。像这样，通过限制凸轮盘7的转动，以此规定第一推杆3及第二推杆4的行程终点，通过钢球16嵌入于各凹槽19、20，以此第一推杆3及第二推杆4保持在行程终点上。 [0036] 像这样被制动的凸轮盘，为了使凸轮盘7向中立位置的方向转动，而使控制杆8倾动而使钢球16脱离凹槽19、20，以此解除其制动状态。解除时所需的解除转矩，可通过使两个凹槽19、20的宽度及深度与正中间的凹槽18相比宽且深，以此与脱离凹槽18时相比增大。 [0037] 接着，参照图1及图2说明电磁式的制动机构12。电磁式的制动机构12具备电磁吸附机构21，电磁吸附机构21具备壳体22。壳体22形成为大致筒状，并且通过筒状部22a及螺线管容纳部22b的开口部相螺纹结合而构成。在壳体22内容纳有杆23，杆23可滑动地支持于筒状部22a。杆23形成为圆柱状，其梢端部上一部分露出地埋设有作为啮合构件的钢球24。又，杆23的基端部从螺线管容纳部22b的开口部向外方突出，并且在基端部上设置有吸附板25。 [0038] 作为吸附体的吸附板25是由强磁性材料构成的圆板状的构件，并且配置在比螺线管容纳部22b靠近外侧的位置上，在螺线管容纳部22b中容纳有大致圆筒状的螺线管26。作为励磁单元的螺线管26包围杆23地配置，其一端部与吸附板25相对地配置。螺线管26与电流调节装置30电气连接，通过使电流从电流调节装置30流入螺线管26，以此吸附板 25由螺线管26吸附，并且通过电流调节装置30调节电流值，以此可以调节将吸附板25吸附的吸附力。 [0039] 又，在螺线管容纳部22b上设置有帽构件27以堵住其开口部，在帽构件27和吸附板25之间设置有第二弹簧构件28。第二弹簧构件28将吸附板25朝着螺线管26施力，并且其施力与第一弹簧构件17相比设定得小。 [0040] 像这样构成的电磁式制动机构12通过筒状部22a与外壳2的侧面螺纹结合而设置于外壳2内，并且壳体22贯通外壳2。壳体22内容纳的杆23的梢端部与凸轮盘7的后表面7c（图1的右侧的面）相对，并且设置于梢端部的钢球24面向后表面7c。 [0041] 以下，参照图1、图2及图3说明后表面7c的形状。后表面7c如上所述大致形成为圆弧状，并且其中央区域7d向凸轮盘7的半径方向的外方突出。中央区域7d是平坦的形状，并且与前表面7a的中央区域7b大致平行。凸轮盘7位于中立位置上的状态下，钢球24就座于该中央区域7d上，并且通过受到第二弹簧构件28的施力的杆23，钢球24被按压在凸轮盘7的中央区域7d上。借助于此，使能够返回中立位置的转矩作用于凸轮盘7上，从而使凸轮盘7容易地返回至中立位置。另外，在该状态下，吸附板25小幅度地离开螺线管26。 [0042] 通过中央区域7d，在后表面7c的中央区域7d的两侧上形成有阶梯部31、32，中央区域7d通过这些阶梯部31、32与位于后表面7c的下侧的下侧区域7e及位于上侧的上侧区域7f连接。下侧的阶梯部31及上侧的阶梯部32具有下侧倾斜面31a及上侧倾斜面32a。下侧区域7e和中央区域7d通过下侧倾斜面31a相连接，又，上侧区域7f和中央区域7d通过上侧倾斜面32a相连接。 [0043] 下侧倾斜面31a与下侧区域7e以及上侧倾斜面32a与上侧区域7f分别形成θ2、θ3的倾斜度。另外，下侧倾斜面31a和下侧区域7e所形成的倾斜度θ2是指下侧区域7e和下侧倾斜面31a的交点7g的连接线33与下侧倾斜面31a所形成的角度，并且上侧倾斜面32a和上侧区域7f所形成的倾斜度θ3是指上侧区域7f和上侧倾斜面32a的交点7h的连接线34与上侧倾斜面32a所形成的角度。 [0044] 通过这样形成后表面7c，凸轮盘7转动而使下侧阶梯部31或上侧阶梯部32到达钢球24时，通过第二弹簧构件28的施力（在螺线管26中流过电流时，也包括吸附力），杆23向凸轮盘7的一侧移动，并且钢球24沿着下侧倾斜面31a或上侧倾斜面32a从中央区域7d落下来。钢球24一定程度落下来时，吸附板25由螺线管26吸附而杆23停止运动。在该状态下，钢球24面对下侧区域7e或上侧区域7f但不与该区域7e、7f接触，而相对于该区域7e、7f形成小幅度的间隙d（参照图4）。 [0045] 钢球24超过阶梯部31、32后停止控制杆8的倾动时，凸轮盘7通过第一推杆3或第二推杆4向中立位置的一侧返回，接着钢球24与下侧倾斜面31a或上侧倾斜面32a接触。此时，在电流不流过螺线管26时，凸轮盘7以原来的状态转动，并且钢球24推回杆23的同时在下侧倾斜面31a或上侧倾斜面32a上相对移动。接着，钢球24进入中央区域7b、7d，凸轮盘7返回至中立位置。 [0046] 当电流流过螺线管26时，通过与其电流相对应的吸附力，吸附板25由螺线管26吸引，杆23在该位置上保持。因此，即使钢球24接触到下侧倾斜面31a或上侧倾斜面32a，杆23也不会被推回，而凸轮盘7通过钢球24被制动。另外，中间位置上的凸轮盘7的转动角度、即中间角度±θ4的绝对值与限制角度θ1相比设定得小，为限制角度θ1的一半左右。 [0047] 在被制动的状态下，使控制杆8向返回中立位置的方向移动而使钢球24沿着下侧倾斜面31a或上侧倾斜面32a相对移动时，杆23被推回以使吸附板25离开螺线管26，接着钢球24进入中央区域7d。借助于此，凸轮盘7的制动状态被解除，从而能够将凸轮盘7返回至中立位置。 [0048] 像这样，通过将两个阶梯部31、32进行锁定，无论向逆时针及顺时针中的任意一个方向转动凸轮盘7，均可以制动凸轮盘7。即，通过一个电磁吸附机构21可以实现逆时针及顺时针的制动功能。因此，可以减少要求较高的位置精度的结构，并且油压操作阀1的制造变得简单。 [0049] 然而，如上所述，为了解除凸轮盘7的制动状态，需要使钢球24在下侧倾斜面31a及上侧倾斜面32a上相对移动并与第二弹簧构件28的施力及螺线管26的吸附力对抗而将吸附板25从螺线管26拉开。即，为了解除凸轮盘7的制动状态，需要使与螺线管26的吸附力相对应的解除转矩作用于控制杆8。解除转矩不仅受到螺线管26的吸附力的影响，而且受到下侧倾斜面31a及上侧倾斜面32a的倾斜度θ2、θ3的影响。在图5中示出在这些倾斜度θ2、θ3发生改变时的为了改变电流值而施加于螺线管26的电压和解除转矩之间的关系。 [0050] 在图5中，用实线表示倾斜度θ2、θ3为153度的角度时的解除转矩（N·m），用虚线表示倾斜度θ2、θ3为165度的角度时的解除转矩（N·m），用单点划线表示倾斜度θ2、θ3为150度的角度时的解除转矩（N·m），用双点划线表示倾斜度θ2、θ3为135度的角度时的解除转矩（N·m）。倾斜度θ2、θ3越大解除转矩越小。另外，机械式的制动机构的情况下，倾斜度θ2、θ3优选为135度的角度。 [0051] 如图5所示，倾斜度θ2、θ3的角度越大，或者施加在螺线管26上的电压越小，而所需的解除转矩越小。又，施加在螺线管26上的电压越大，而由倾斜度θ2、θ3的角度引起的解除转矩之差体现得越大。尤其是，当施加作为工业用产品的额定电压的24V的电压时，其之差显著地显现。 [0052] 在电磁吸附机构21等中，由于将吸附板25仅稍微分离就立即失去吸附力，因此在解除转矩较大时，在中间位置上制动状态的解除突然，这在解除制动状态时可能对驾驶员带来较大的冲击。又，解除转矩较小时，使电流流过螺线管26，钢球24也不会与阶梯部31、32牢固地啮合，不能充分实现制动功能。 [0053] 考虑到这样的问题，倾斜度θ2、θ3满足与机械式的制动机构中采用的倾斜度较大地不同的150°≤θ2、θ3≤165°的范围，借助于此，在本实施形态中，解除转矩例如在3N·m以上8N·m以下的范围内。如上所述，在电磁式的制动机构12中，通过适当地组合电压和倾斜度θ2、θ3而使解除转矩在期望的范围内，以此钢球24牢固地与所述下侧倾斜面 31a及上侧倾斜面32a啮合而牢固地制动凸轮盘7，可以防止在使凸轮盘7返回至中立位置时螺线管26从吸附板25突然分离而制动状态突然被解除的情况。借助于此，可以将凸轮盘7牢固地保持在中间位置上，并且可以良好地维持解除制动状态时的操作感。然而，倾斜度θ2、θ3并不限于上述那样的范围，也可以其以外的范围。 [0054] 以下，参照图1、图2、图4及图6说明使控制杆8向前方或后方倾动时的油压操作阀1的动作、及使控制杆8倾动所需的转矩。另外，在图6中，用细实线示出控制杆8的倾动角度、即凸轮盘7的转动角度与转动所需的转矩的关系，并且用粗实线示出凸轮盘7的转动角度与在方向切换阀中产生的二次侧压之间的关系。在图6中，关于凸轮盘7的转动角度及解除转矩，将从中立位置以逆时针转动的方向作为正方向，将以顺时针转动的方向作为负方向。又，对于方向切换阀中产生的二次侧压，在转动角度为正的区域示出通过向下按压第一推杆3而产生的二次侧压，在负的区域示出通过向下按压第二推杆4而产生的二次侧压。 [0055] 首先，为了向下按压第一推杆3而向前方推控制杆8。当推动控制杆而作用于控制杆8的转矩成为解除转矩F1时，钢球16脱离凹槽18。借助于此，保持在中立位置上的凸轮盘7的保持状态被解除，通过使控制杆8与从第一推杆3受到的转矩对抗地倾动，以此可以使凸轮盘7逆时针运动。 [0056] 以该状态使控制杆8向前方倾动而使凸轮盘7逐渐地逆时针运动时，第一推杆3由凸轮盘7向下按压。借助于此，在一方的方向切换阀中，根据第一推杆3的被向下按压的量提高移动阀芯所产生的二次侧压。即，一方的方向切换阀中，根据凸轮盘7的逆时针转动角度（即，控制杆8的向前方的倾动量）提升所产生的二次压。 [0057] 在此期间，两个制动机构11、12所具备的钢球16、24在凸轮盘7的中央区域7b、7d相对移动，接着，电磁式的制动机构12的钢球24到达下侧的阶梯部31。进一步使控制杆8倾动时，钢球24在下侧倾斜面31a上相对移动的同时逐渐在阶梯部31上落下来。此时，电磁吸附机构21中电流流过时，钢球24通过杆23被按压在下侧倾斜面31a上，以此凸轮盘7受到施力而逆时针转动（即将成为中间角度θ4之前）。进一步使控制杆8倾动时，钢球24逐渐地离开下侧倾斜面31a。因此，作用于凸轮盘7的施力逐渐减小，而在凸轮盘7的转动角度成为中间角度θ4的时刻钢球24脱离下侧倾斜面31a而按压的力消失，凸轮盘7不受到逆时针的施力。 [0058] 使控制杆8以该状态向前方倾动时，机械式的制动机构11的钢球16逐渐地接近凹部19，接着转动角度成为限制角度θ1时，钢球16嵌入于凹部19中。此时，钢球16沿着以V字状形成的凹部19的壁面嵌入，因此对凸轮盘7逆时针施力。因此凸轮盘7被引导至第一行程终点位置。通过使凸轮盘7到达该第一行程终点位置（凸轮盘7的倾斜度成为限制角度θ1的位置），以此凸轮盘7被制动而第一推杆3保持在行程终点上。 [0059] 为了使像这样保持在行程终点上的第一推杆3返回至基准位置而向后方拉动控制杆8时，在作用于控制杆8的转矩成为解除转矩-F2的时刻，钢球16脱离凹部19而凸轮盘7的制动状态被解除。借助于此，可以使控制杆8向后方倾动而使凸轮盘7顺时针运动。另外，在本实施形态中，解除转矩-F2约为-4N·m，并且凹部19的形状设计为与此匹配。以该状态使控制杆8逐渐地向后方倾动时，第一推杆3由弹簧构件5推回，与此相应地阀芯移动而方向切换阀的二次压逐渐地下降。即，二次压根据凸轮盘7的转动角度（即，控制杆8的倾动量）而下降。 [0060] 之后，也使控制杆8逐渐地向后方倾动，当凸轮盘7的转动角度成为中间角度θ4时，电磁式的制动机构12的钢球24接触到下侧倾斜面31a而与阶梯部31啮合。借助于此，凸轮盘7在第一中间位置（凸轮盘的倾斜度成为中间角度θ4的位置）上被制动，从而第一推杆3在中间行程上保持。 [0061] 为了解除制动状态而提高作用于控制杆8的转矩的同时使控制杆8向后方倾动时，在作用于控制杆8的转矩成为解除转矩-F3的时刻钢球24推回杆23的同时在下侧倾斜面31a上开始相对移动。另外，解除转矩F3，由于采用使吸附板25与螺线管26紧贴而使用的电磁吸附机构21，因此即使电磁吸附机构21的加工精度及位置精度在每个产品上存在差异，也可以减小前后的制动解除力的差异。又，由于钢球24从下侧区域7e分离，因此可以使螺线管26和吸附板25可靠地紧贴，借助于此进一步防止差异。 [0062] 接着，钢球24攀上下侧倾斜面31a而越过阶梯部31，从而钢球24到达中央区域7d。借助于此，第一中间位置上的制动状态被解除。另外，在本实施形态中，通过电流调节装置调节流过螺线管26的电流以使施加于螺线管26的电压达到22V，借助于此解除转矩-F3成为约－5N·m。即，在中间位置上的制动解除所需的解除转矩成为接近行程终点位置上的解除转矩的转矩。即，能够以与机械式的制动机构11相同的操作感解除制动。 [0063] 当中间位置上的制动状态被解除时，可以使控制杆8向后方倾动，并且可以使凸轮盘7返回至中央位置。另外，制动状态被解除时，钢球16、24被按压在中央区域7b、7d上，因此向中央位置的转矩作用于凸轮盘7上。因此，在中间位置上的制动状态被解除时，即使作用于控制杆8的转矩不增大，也可以使凸轮盘7返回至中立位置。 [0064] 像这样电流流过螺线管26时，凸轮盘7在第一中间位置上被制动。相对于此，电流不流过螺线管26时，将钢球24按压在凸轮盘7的外表面上的力减小，因此钢球24与第二弹簧构件28对抗并提起杆23的同时在下侧倾斜面31a上逐渐地相对移动。即，钢球24不与阶梯部31啮合，而能够使凸轮盘7从行程终点位置一下子返回至中立位置。像这样通过切断电磁吸附机构21中流过的电流，以此在第一中间位置上的制动功能成为无效。即，仅通过切断流过的电流即可停止制动功能，例如在作业内容上不使用制动功能时，或者法规上禁止制动功能的使用时，也无需卸下制动机构12等而能够简单地停止制动功能。 [0065] 向下按压第二推杆4的情况除了使杆8倾动的方向、凸轮盘7被制动的位置等不同以外，作用效果与向下按压第一推杆3的情况大致相同。以下，简单说明向下按压第二推杆4的情况。 [0066] 为了向下按压第二推杆4而向后方拉动控制杆8时，在作用于控制杆8的转矩成为解除转矩F4（=解除转矩－F1）的时刻钢球16脱离凹槽18。脱离后使控制杆8与从第二推杆4受到的转矩对抗地倾动，以此向下按压第二推杆，从而在方向切换阀中产生与向下按压的量相对应的二次压。 [0067] 以该状态，继续使控制杆8倾动时，钢球24在上侧倾斜面32a上移动的同时在阶梯部32上落下来。接着，凸轮盘7到达第二行程终点位置（凸轮盘7的倾斜度成为限制角度－θ1的位置）并钢球24嵌入于凹槽20中，凸轮盘7在第二行程终点位置上被制动。即，第二推杆4在行程终点上保持。 [0068] 为了使第二推杆4返回至基准位置而向后方拉动控制杆8时，在作用于控制杆8的转矩成为解除转矩F5（=解除转矩－F2）的时刻钢球16脱离凹部19，制动状态被解除。以该状态，使控制杆8向后方逐渐地倾动时，第二推杆4由弹簧构件5推回，二次压仅下降与推回的量相对应的量。 [0069] 之后还使控制杆8逐渐地向后方倾动，当凸轮盘7的转动角度成为中间角度－θ4时，电磁式的制动机构12的钢球24与上侧倾斜面32a接触而与阶梯部32啮合，并且在第二中间位置（凸轮盘的倾斜度成为中间角度－θ4的位置）上凸轮盘7被制动。即，第二推杆4保持在中间行程上。 [0070] 此外，在为了解除制动状态而提高作用于控制杆8的转矩的同时使控制杆8向后方倾动时，在作用于控制杆8的转矩成为解除转矩F6（=解除转矩－F3）的时刻钢球24推回杆23的同时在下侧倾斜面32a上开始相对移动。接着，钢球24攀上上侧倾斜面32a而到达中央区域7d，当钢球24越过阶梯部32时，制动状态被解除。于是，通过使控制杆8向前方倾动，以此返回至中立位置。 [0071] 像这样构成的油压操作阀1通过机械式制动机构11实现在中立位置、以及第一行程终点位置及第二行程终点位置上的制动功能，并且通过电磁式制动机构12实现在第一中间位置及第二中间位置上的制动功能。在电磁式的制动机构12中，钢球24与阶梯部31、32啮合时，吸附板25由螺线管26吸附，钢球由阶梯部31、32和螺线管26约束。因此，使电磁式的制动机构12的钢球24按压在下侧区域7e及上侧区域7f上时会成为过度约束，但是通过在钢球24与下侧区域7e及上侧区域7f之间隔着间隙d，以此可以防止钢球24在第一中间位置及第二中间位置上被过度约束。 [0072] 又，由于钢球24不与下侧区域7e及上侧区域7f接触，因此可以抑制钢球24的磨损。因此，可以提高钢球24的耐久性。又，可以抑制因钢球24磨损而钢球24变形并钢球24和阶梯部31、32的啮合力减小而使解除转矩减小的情况。即，可以抑制在第一中间位置及第二中间位置上的制动功能的下降，可以抑制因长时间使用而引起的操作感的变化。 [0073] 另一方面，机械式的制动机构11的情况下，钢球16由第一弹簧构件17按压。通过第一弹簧构件17的按压力与通过螺线管的按压力相比不会急剧地变化，因此机械式的制动机构11即使加工精度及位置精度不同的问题，也可以被吸收掉。通过将这样的机械式的制动机构11与电磁式的制动机构12一起采用，以此可以简单地制造实现了制动功能的切换、和在中立位置、第一中间位置及第二中间位置、以及第一行程终点位置及第二行程终点位置的全部的位置上的良好的制动功能这两者的油压操作阀1。 [0074] 又，油压操作阀1通过由电流调节装置30改变流过螺线管26的电流值，以此切换第一中间位置及第二中间位置上的解除转矩F3、F6，从而可以改变解除制动状态时的操作感。像这样，由于仅改变流过螺线管26的电流值即可改变解除转矩F3、F6，因此不需要为了改变解除转矩F3、F6而改变第二弹簧构件28，解除转矩F3、F6的调节容易。 [0075] 在本实施形态中，尽管为了在中立位置、以及第一行程终点位置及第二行程终点位置上制动凸轮盘7而采用机械式的制动机构11，但是也可以采用电磁式的制动机构12。又，凸轮盘7不一定是板状的构件，也可以是块状的构件。 [0076] 另外，在上述示例中，尽管以适用于根据控制杆的倾动量产生作为输出值的二次压的油压操作阀中的情况进行说明，但是也可以同样适用于输出电流值和电压值等的操作装置中的情况。即，该操作装置，根据凸轮的转动方向切换输出信号（电流或电压）的设备（即，输出方向），并且根据凸轮的转动角度改变信号的强度（电流值或电压值），除此以外具有凸轮盘和制动机构等的与上述油压操作阀1相同的结构。 [0077] 又，本发明并不限于实施形态，可以进行在不脱离发明的主旨的范围内的增加、删除、变更。 [0078] 从上述说明，本领域技术人员清楚本发明的较多改良和其他实施形态等。因此，上述说明应该仅作为例示解释，是用于将实施本发明的最优选的形态向本领域技术人员教导为目的提供的。在不脱离本发明的精神的范围内，可以实质性地改变其结构和／或功能的具体内容。 [0079] 符号说明：1 油压操作阀； 7 凸轮盘； 7a 前表面； 7c 后表面； 7f 上侧区域； 7e 下侧区域； 11 制动机构； 12 制动机构； 16 钢球； 18 凹槽； 21 电磁吸附机构； 24 钢球； 25 吸附板； 26 螺线管； 30 调节装置； 31 阶梯部； 32 阶梯部。 |
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