JP2001504909A - ピストンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １．本発明は、低圧時には１回のポンプサイクルで高圧時よりも高い供給容積を発生する低圧および高圧において流体を供給するためのピストンポンプ（１）に関するものであって、ポンプシリンダ（２）内を動き予圧力によって圧力室（７）の供給終点位置に押し付けられている低圧供給ピストン（４）、高圧供給ピストン（１１）、入り口および出口弁（９，１０）を有し、さらに入り口および出口弁（９，１０）の間に流体供給通路（５）が形成されており、低圧供給ピストン（４）は予圧力に対抗して供給開始位置に押し戻すことができるピストンポンプ（１）において、できるだけ簡単な構造によって低圧および高圧における効果的な供給を達成するため、流体供給通路（５）が低圧供給ピストン（４）を貫通し、低圧供給ピストン（４）に供給開始位置へ移動する場合に閉止する弁（６）が設けられれており、高圧供給ピストン（１１）および低圧供給ピストン（４）は共通の圧力室（７）で動作し、かつ高圧供給ピストン（１１）が低圧供給ピストン（４）を予圧力に抗して移動させることが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】ピストンポンプ 本発明は、低圧および高圧において流体を供給するピストンポンプに関するも のであって、１回のポンプサイクルで低圧においては高圧におけるよりも高い流 量を発生し、ポンプシリンダ内で動き予圧力によって圧力室の供給最終位置に位 置する低圧供給ピストン、高圧供給ピストンならびに出口および入り口弁を有し 、さらに入り口弁と出口弁の間にさらに別の流体供給路が形成されており、低圧 供給ピストンはその予圧力に対抗して供給初期位置に戻ることができる。 この種のピストンポンプは例えば手動または電動手工具としとて使用される。 この関係の従来の技術は、例えばアメリカ特許公開第４３２，１０７号、第５， １９５，３５４号、および第２，６８８，２３１号が参照される。この従来の技 術はケーブル端子またはケーブル接続子を圧縮する電動手工具に関するものであ る。然し、さらに本発明の対象はケーブル切断機のような切断機も重要である。 これに関してはドイツ実用新案第９４ １６ ５３４号および開示されていない ドイツ特許申請第１９６ ４９ ９３２号が参照される。さらにこの種のポンプ はその他の技術分野にも使用される。例えば、アメリカ特許公開第第２，８４５ ，０３３号、および第６７４，３８１号が参照される。 ２段階の圧力で使用されるポンプは、主として油圧工具の駆動に頻繁に使用さ れる。このポンプは或る限定された圧力、例えば最高圧力の５％までは最高圧力 における油量よりも相当高い流量を供給する。例えばケーブル端子の圧縮用プレ ス工具のように、多くの工具は加工品が作業される前に最初は一定の無負荷スト ロークを移動しなければならず、実際の作業は高い力で行われるので、こうする ことによって油圧器具の作業速度は相当高められる。普通は無負荷ストロークの 間は工具の油圧シリンダのピストン復元ばねの力だけが克服されればよい。従っ て、僅かな圧力で十分である。 ２段階ポンプについては多くの種類が知られている。例えば、２種類の違う構 造のポンプを組み合わせて同時に作動させることも可能で、例えば低圧範囲で はギヤポンプを高い圧力範囲ではピストンポンプを使用する。必要とする出口圧 力が低圧ポンプの作動圧力を超えると、直ちに出力流量はリリーフ弁を介してタ ンクに還流される。 ２段階ピストンポンプは特に手動油圧工具において一般的で、低圧および高圧 の両方に分割ピストンポンプが使用される。広く用いられる構造は、両方のピス トンが２つの違った直径のポンププランジャの形状に組み合わされて一体化され たものである。低圧で油圧を発生する面は両方の直径の間にあるリング面で、高 圧ピストンは小さな直径の全断面積である。低圧および高圧ポンプともそれぞれ タンクに接続される入り口弁と圧力側に接続された出口弁を有している。さらに 低圧段にはリリーフ弁が必要で、低圧段の圧力を超えた場合、油はこの弁を通っ てタンクに還流する。 アメリカ特許公開第第４，４９２，１０６号はケーブル端子の圧縮用に構成し たレバー操作の手工具に関するものである。ここでは高圧供給ピストンと低圧供 給ピストンを備えたポンプ装置が提案されている。低圧供給ピストンは、ばねが 取り付けられたピストンの頭部を形成する底のあるパイプ断片から構成される。 低圧供給ピストンは高圧供給ピストンの突起によってばね力に反抗して変位し、 油圧液体が貯蔵容器から吸引される。高圧圧供給ピストンの突起が元に戻ると、 低圧供給ピストンは押し付けているばねによって吸引している油圧液体を作業室 に供給する。ばね力が供給空間の圧力を上回らなくなると供給は直ちに停止する 。その後周知のポンプは高圧ポンプだけが動作を続ける。 上記の従来の技術を考慮して、本発明は低圧および高圧において流体を供給す るピストンポンプにおいてできるだけ簡単な構造で効率の良い供給を可能とする 技術的問題点を解決しようとするものである。 この技術的問題点は先ず本質的に請求項１の主題によって解決され、ここでは 液体の供給路が低圧供給ピストンを貫通し、低圧供給ピストンには供給方向に移 動する場合に遮断する弁が設けられ、高圧供給ピストンは低圧供給ピストンの圧 力室で動作するように構成されている。低圧供給ピストンと高圧供給ピストンに はただ１つだけの共通圧力室が存在する。低圧供給ピストンは強制的に高圧供給 ピストンによって押し戻される。本発明により、低圧供給ピストンおよび高圧 供給ピストンが同一の圧力室で動作することによってピストンポンプの簡単な構 成が達成される。ただ１つの圧力室またはポンプ室しかない。絞り作用による損 失は低減されるか消失する。さらに低圧供給ピストンを貫通する流体供給通路に は、低圧供給ピストンが供給方向に動く場合に閉じる弁が設けられている。これ は同時に、圧力室の圧力が低圧供給ピストンの前方の流入方向の圧力より高くな い場合に、低圧供給ピストンが供給方向と逆の動くとき流体が圧力室に流れ込む ことを意味している。一般に、圧力室の圧力は低圧供給ピストンに働くばね力ま で低下した低圧供給ピストンの前方の流入方向の圧力と同じ圧力となることが多 い。低圧供給ピストンの弁が開放された場合は低圧供給ピストンの両側の圧力は ほぼ等しい。実施態様は部品が少ないので好都合である。入り口および出口弁以 外には低圧供給ピストンの弁が必要なだけである。その上構造が単純である。低 圧段と高圧段にただ１つの圧力室があるだけである。さらに高圧供給ピストンに よって低圧供給ピストンの移動が予圧力に対抗して行われる。特に、高圧供給ピ ストンが低圧供給ピストンの面に直接作用する。高圧供給ピストンは低圧供給ピ ストンに比べてポンプとして有効な断面積が小さいと好都合である。例えば、低 圧供給ピストンの高圧供給ピストンに対する面積の比は４：１である。また実際 に適正な値が６ないし７：１に達することもある。別の好都合な実施態様として 、低圧供給ピストンに配置されていて低圧供給ピストンが供給方向に動く場合に 閉じる弁を、高圧供給ピストンが作動させるようにしたものがある。これにより 低圧供給ピストンが供給方向に動く場合に高圧供給ピストンは低圧供給ピストン に接触している必要はないため、この考えを進めて構造的に非常に簡単な弁、す なわち平板弁を低圧供給ピストンに設けることができる。さらに低圧供給ピスト ンに設けた弁に円筒状突起および低圧供給ピストンのピストン底部を貫通する作 動端部を設けると好都合である。この作動端部により高圧供給ピストンによって 上述の方法による弁の操作が行われる。供給終点位置における低圧供給ピストン の予圧力はばね、特にコイルばね（圧縮ばね）によって与えられると好都合であ る。低圧供給ピストンに設けられた弁については、特に低圧供給ピストンを押し 付けているばねが弁を閉止位置に押し付けるように考慮されている。さらにピス トンポンプの流体容積すなわち低圧供給ピストンの流入側および圧力室の容積は でき るだけ小さいことが好ましい。このための構成として、低圧供給ピストンの背面 側に入り口弁と低圧供給ピストンの間の流体容積を減らすために円筒状の突起が 設けられている。同じ方法で低圧供給ピストンを収納するシリンダに背面側の突 起を設けることもでき、またはこれらの対策を組み合わせてもよい。点検を非常 に容易にするために点検時に開放できる底部をポンプシリンダに設ける別の構成 もある。ポンプシリンダの底部を点検時に開放できることによって、例えばばね および／または低圧供給ピストンに組込まれている弁を、簡単な方法で交換した り点検したりすることができる。このためにさらに詳細にはポンプシリンダ底部 をポンプのハウジングにねじ込んで固定する。このためにポンプシリンダ底部を 全体をカップ状に形成し、ねじ込み用ねじをカップ縁の外壁に設けることを推奨 する。これとの組み合わせまたはその代替として高圧供給ピストンのガイドおよ び必要な場合は隣接したピストン底部の一部をこの方法でねじ込んで交換可能と することができる。 以下本発明を実施例についてのみ示した添付図によって詳細に説明する。図は 次のものを示す。 図１ ピストンポンプの断面略図である。 図２ 低圧の供給サイクルの経過をａ，ｂ，ｃに示したものである。 図３ 高圧の供給サイクルの経過をａ，ｂ，ｃに示したものである。 図４ 第２の実施態様のピストンポンプの略図である。 図５ 図４によるピストンポンプを有するモータ駆動の手工具の断面略図であ る。 図６ 図４に対して変更した実施態様である。および 図７ ハンドレバーにより動作される別の実施態様である。 まず図１において、低圧および高圧で流体を供給するピストンポンプ１が図示 され説明されている。ピストンポンプ１は非常に多くの分野で使用されている。 簡単な手動ポンプでは高圧供給ピストンはハンドレバーで操作され、別の既に説 明したモータ駆動の手工具では電動機のようなモータで操作される。重要なこと は先ず負荷のない状態ではストローク当り多量の供給量に対応して高速な動作が 必要とされ、負荷が加わると高い圧力を発生しなければならないことである（ス トローク当り少ない供給量において）。 ピストンポンプ１は、ばね３によって発生する予圧力に抗して低圧供給ピスト ン４が動けるポンプシリンダ２を有している。低圧供給ピストン４はさらポンプ 供給される油圧流体の貫通通路５を有している。流体通路５は逆止弁として構成 される弁６で閉じられている。弁６は低圧供給ピストン４が供給方向に動くとき に閉じ、低圧供給ピストン４が供給方向と反対方向に動くときに開く。 低圧供給ピストン４は圧力室７で動作する。弁６は圧力室７の圧力が低圧供給 ピストン４の流入室８の流入側圧力よりも低くなった場合のみ開く。 さらにピストンポンブ１は入り口弁９および出口弁１０を有している。入り口 弁９は流体貯蔵室と配管接続するよう配置されている。出口弁１０は図１には図 示されていない作業室に配管接続するよう配置されている（図５における流体貯 蔵室２６と作業室２７も参照すること）。 圧力室７ではさらに、基本的に図１には詳細は示されていない種々の方法によ って駆動されることができる高圧供給ピストン１１が動作する。例えば、電動機 に結合された偏心駆動、手動またはその他により往復運動を発生する駆動である 。高圧供給ピストン１１の移動範囲は破線によって示されている。 高圧供給ピストン１１は低圧供給ピストン４よりも小さな有効断面を有してい る。その比はこの場合は約４：１である（高圧供給ピストンに対する低圧供給ピ ストン）。 ピストンポンプ１の機能を図２および３によってさらに詳細に説明する。図２ ａには、低圧動作すなわち作業室が低圧の場合で、供給終点位置にある低圧供給 ピストン４が図示されている。ばね３はこの実施例では約１０バールに相当する 予圧力をまだ保持している。高圧供給ピストン１１は一番戻った位置にあり、こ の実施例ではその正面がほぼ（圧力室７の）（下側の）シリンダ壁面１２と同一 面で終わっている。 図２ｂは高圧供給ピストン１１はコイルばね３の作用に対抗して押し戻されて いる低圧供給ピストン４の正面側に当たっている状態を図示している。この戻り 移動において弁６は開かれている。低圧供給ピストン４の後方側の流入室８か らの流体は流体供給通路５を通って圧力室７に流れる。ポンプの容積（入り口室 ８および圧力室７）は、進入する高圧供給ピストン１１によって絶えず減少する ので、出口弁１０も開かれて流体は作業室に流れる。 図２ｃは低圧供給ピストン４の供給ストロークを図示している。コイルばね３ の作用によって、低圧供給ピストン４は高圧供給ピストン１１が戻りストローク を開始すると図２ａによる供給終点位置の方向に移動する。この場合弁６は閉じ 、流入側に発生する負圧によって開かれた入り口弁９を介して流体が貯蔵容器か ら流入室に吸引される。同時に圧力室７から流体は開いている出口弁１０を通っ て作業室に排出される。ここで排出される流体容積は高圧供給ピストン１１に対 する低圧供給ピストン４の断面比によることは明らかである。両方のピストンの 有効断面比が大きければ大きい程、出口弁１０を通って作業室に供給される低圧 段階での流体量は多い。 図３ａないし３ｃは、作業室の圧力が低圧供給ピストン４の供給終点位置にお ける予圧力よりも高いと想定した場合の供給サイクルが図示されている。圧力は 最初に述べた約１０バールよりも相当高くなければならない。作業室の圧力が、 低圧供給ピストン４の上方の最大予圧力位置におけるコイルばね（圧縮ばね３） による圧力よりも高いことが決定的条件である。 図３ａには高圧供給ピストン１１の供給終点位置が図示されている。高圧供給 ピストン１１は圧力室７に最大限進入している。 図３ｂには高圧供給ピストン１１が戻りストロークにある状態が図示されてい る。圧力室７の圧力はばね３のみによって決定されているので出口弁１０は閉じ ている。その圧力は例えば１０から２０バールの間である。この圧力はこの状態 で作業室に想定した高い圧力よりも相当低い。低下した圧力および引き戻される 高圧供給ピストン１１を補償するこによって生じる体積増加によって、低圧供給 ピストン４はさらに引き戻される。このため同時に開かれる入り口弁９を通って 流体が貯蔵容器から流入室８に引き込まれる。低圧供給ピストン４はこの場合図 ２ａによる供給終点位置に到達することなく、供給方向に向って引き戻された高 圧供給ピストン１１の部分の体積を補償する位置まで到達する。 図３ｃに高圧供給ピストン１１の供給ストロークの時点が図示されている。 高圧供給ピストン１１は（まだ）低圧供給ピストン４に接触していない。然し、 入り口弁９は生じた圧力上昇によって閉じられる。一方、圧力室７の圧力は進入 した高圧供給ピストン１１によって作業室の圧力を上回って高くなるので出口弁 １０は開かれる。 図４にピストンポンプの別の実施態様が図示されている。描写した位置は図３ ａに対応するものであるが、ここでは低圧および高圧サイクルに適用できる。 入り口弁９、出口弁１０および高圧供給ピストン１１は本質的に変更されてい ない。 然し、低圧供給ピストン４はここではその背面に棒状の突起１３が設けられて いる。この突起がこの場合は機能を果す。 実際に柱状突起１３には弁６の一部である皿状板１４に形成される。この弁６ または実際の実施態様における皿状板１４はその前面側に作動突起１５を備えて いる。 円筒状突起１３は流入室８の液体容積を最少にする。この突起は流入室で特定 の流速を得るために必要である。さらに（高圧の）供給ストロークにおいて、油 圧流体によって生ずるばね特性による変位をできるだけ小さくするためである。 然し、一般的にほぼ非圧縮性の液体がポンプに使用されることが重要である。こ こでは普通の油の種類の油圧流体を使用することが好ましい。 さらに詳しく言えば、図４の実施態様ではコイルばね３が円筒状突起１３を取 り囲んで設けられる。 低圧供給ピストン４のピストンの底１７には貫流開口１８が設けられ、この実 施態様では流体供給通路５を形成する。図から明らかなように高圧供給ピストン １１の正面１９と弁６の作動突起１５の平面接触によって弁６の開放が行われる ので、流体はピストン底１７の開口１８を通って流入室８から圧力室１１に流れ る。図４による実施態様では弁６は圧力で動作するのではなく強制的に操作され る。 さらに詳しく言えば図４による実施態様ではピストンカバー３１がねじ込み部 品として構成されていることに特徴がある。ピストン底部は側面の壁に外ねじ３ ３を有し、ポンプケーシング３２の対応する内ねじと係合する。これによって 容易な交換が可能となり保守が容易になる。 図６の実施態様に、高圧供給ピストン１１のピストンガイドを低圧供給ピスト ン４のピストン底部のようにねじ込みできるように構成した状態が図示されてい る。高圧供給ビストン１１のピストンガイドのみをねじ込みできるように構成す ることが好ましい。 さらにこの実施態様では、低圧供給ピストン４すなわち円筒状突起に貫流通路 が形成されており、この中に普通の逆止弁が設置されていることが重要である。 これにより、一方ではばね３が圧縮された状態で残る容積をさらにできるだけ少 なくし、他方では特に、常に比較的早い速度が確保できる流体通路を構成させる ことができる。無用な空間が少ないか全くない構造を構成させることが重要であ る。 図５に前に説明した図４による実施態様のピストンポンプを備えた手操作のモ ータ工具を図示する。 手操作のモータ工具２０は減速歯車２２を備えた電動機２１が設けられる。 減速歯車２２は、軸２３によって転がり軸受２５を介して高圧供給ピストン１１ を作動する偏心カム２４を駆動する。 前に説明した方法で、ここでは液体が液体貯蔵室２６から作業室２７にポンプ で送られ、作業ピストン２８はこれによって復元ばね２９の作用に対抗して作業 最終位置に移動する。作業ピストン２８の復帰移動は復元ばね２９によって行わ れ、詳細は図示されていない作業室２７の出口弁が開くと、この弁を通って流体 は貯蔵室２６に還流する。電動機２１の駆動はバッテリまたはアキュムレータ３ ０による別の構成によって行われる。 図７の実施態様の場合は高圧供給ピストン１１がハンドレバー３４によって直 接操作される。この目的のため、高圧供給ピストン１１は鉤状体３６によってハ ンドレバー３４の操作ピン３７に結合される特別の同心にの接続片３５に接続さ れる。ハンドレバーはこれとは無関係な回転ピン３８によってハウジング３９に 取付けられる。 それ以外は図７の実施態様におけるピストンポンプ１は前に説明した実施態様 のピストンポンプと同じであるので、それを参照すること。 開示されたすべての特徴は本発明に対し基本的なものである。従って、対応す る／添付の優先書類（事前出願のコピー）の開示もまたすべて本出願の開示内に 含まれるものであり、これらの書類の特徴に含まれる目的もこの出願の請求事項 に含まれるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 低圧時には１回のポンプサイクルで高圧時よりも高い供給容積を発生する低 圧および高圧において流体を供給するためのピストンポンプであって、ポン プシリンダ（２）内を動き予圧力によって圧力室（７）の供給終点位置に押 し付けられている低圧供給ピストン（４）、高圧供給ピストン（１１）、入 り口および出口弁（９，１０）を有し、さらに入り口および出口弁（９，１ ０）の間に流体供給通路（５）が形成されており、低圧供給ピストン（４） は予圧力に対抗して供給開始位置に押し戻すことができるピストンポンプ（ １）において、 流体供給通路（５）が低圧供給ピストン（４）を貫通し、 低圧供給ピストン（４）に供給開始位置へ移動する場合に閉止する弁（６） が設けられれており、 高圧供給ピストン（１１）および低圧供給ピストン（４）は共通の圧力室（ ７）で動作し、および 高圧供給ピストン（１１）が低圧供給ピストン（４）を予圧力に抗して移動 させることを特徴とするピストンポンプ。 2. 特に、高圧供給ピストン（１１）が低圧供給ピストン（４）よりも小さな断 面を有することを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ。 3. 特に、高圧供給ピストン（１１）が低圧供給ピストン（４）を予圧力に抗し て移動させることを特徴とする上記請求項の１または２以上のいずれかに記 載のピストンポンプ。 4. 特に、弁（６）が圧力で動作する逆止弁であることを特徴とする上記請求項 の１または２以上のいずれかに記載のピストンボンプ。 5. 特に、弁（６）が強制的に操作される弁であることを特徴とする上記請求項 の１または２以上のいずれかに記載のピストンポンプ。 6. 特に、高圧供給ピストン（１１）が弁（６）を作動させることを特徴とする 上記請求項の１または２以上のいずれかに記載のピストンポンプ。 7. 特に、弁（６）が平板弁として形成されていることを特徴とする上記請求項 の１または２以上のいずれかに記載のピストンポンプ。 8. 特に、弁（６）が低圧供給ピストン（４）のピストン底部を貫通する作動端 部（１５）を有していることを特徴とする上記請求項の１または２以上のい ずれかに記載のピストンポンプ。 9. 特に、予圧力がばね（３）によって与えられていることを特徴とする上記請 求項の１または２以上のいずれかに記載のピストンポンプ。 10．特に、ばね（３）が弁（６）を閉止位置に押し付けていることを特徴とする 上記請求項の１または２以上のいずれかに記載のピストンポンプ。 11．特に、入り口弁（９）と低圧供給ピストン（４）の間の流体流通路（容積） を低減させるため、低圧供給ピストン（４）の背面側に柱状の突起を有して いることを特徴とする上記請求項の１または２以上のいずれかに記載のピス トンポンプ。 12．特に、ポンプシリンダ（２）に保守のために開放可能なポンプシリンタ底部 （３１）を設けたことを特徴とする上記請求項の１または２以上のいずれか に記載のピストンポンプ。 13．特に、ポンプシリンタ底部（３１）がポンプハウジング（３２）にねじ込み 固定されることを特徴とする上記請求項の１または２以上のいずれかに記載 のピストンポンプ。 14．特に、ポンプシリンタ底部（３１）をカップ縁部外壁にねじ込みねじ（３３ ）を有するカップ状に構成したことを特徴とする上記請求項の１または２以 上のいずれかに記載のピストンポンプ。