JP2004347029A - 増圧器 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧室からの流体の漏れがなく、かつ頻繁な取付、取外しに対応することのできるようにする。
【解決手段】加圧室２および加圧室２より横断面積の大きい駆動室３が形成されている。加圧室２には、上下摺動自在に加圧ピストン６が、駆動室３には上下摺動自在駆動ピストン７が配されている。両ピストン６、７間には伝達部８が配されている。駆動室３内における駆動ピストン７の下側に付与する圧力を切り替えて前記三つの部材６、７、８を上下に移動させるとともにこれらの上下動により付与される圧力が切り替えられる制御弁９を備えている。加圧ピストン６は、シール装置１１を備えている。伝達部６は、加圧ピストン６より大径の大径部８ａを有し、大径部８ａの上下動により大径部８ａの上側の空間または大径部８ａの下側の空間が制御弁４、９に連通される。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増圧器に関する。特に、油圧ショベル等に取り付けられるアタッチメント用の増圧器に関する。
【０００２】
なお、本明細書においては、図２〜図６の上下を上下というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
従来の増圧器として、図６に示すものがある（特許文献参照）。この増圧器５０は、三つのポートを有し、第１ポートＰ１１がシリンダ５６のＡポートに、第２ポートＰ１２が切替バルブ５７に、第３ポートＰ１３が切替バルブ５７とシリンダ５６のＢポートとを結ぶ流路にそれぞれ接続されている。また、切替バルブ５７は圧油供給源ＰおよびタンクＴにも接続されている。増圧器５０は、加圧室５１および加圧室５１に連通しかつ加圧室５１より横断面積の大きい駆動室５４と、駆動室５４内に上下摺動自在に配された駆動ピストン５５と、加圧室５１内に上下摺動自在に配された加圧ピストン５２と、両ピストン間に配されかつ加圧ピストンより小径の伝達部５３と、駆動室５４内における駆動ピストン５５の下側に付与する圧力を切り替えて二つのピストン５２、５５と伝達部５３を上下に移動させる制御弁５９とを備えている。なお、加圧ピストン５２、伝達部５３および駆動ピストン５５は一体に形成されている。
【０００４】
制御弁５９は、上端部の横断面積が下端の横断面積より大きい弁体５９ａを有し、弁体５９ａの長さの中央部には大径部５９ｂが形成されている。
【０００５】
上記の増圧器５０は、以下のようにして作動する。
【０００６】
図６に示した状態では、駆動室５４における駆動ピストン５５の下側の空間は、Ｃ２、Ｃ４およびＰ２ポート、切替バルブ５７を介して圧油供給源Ｐに接続されている。一方、加圧室５１の加圧ピストン５２の上側の空間は、Ｐ１ポート、第２ポートＰ１２、切替バルブ５７を経て圧油供給源Ｐに接続されている。ここで、駆動ピストン５５の断面積は加圧ピストン５２の断面積より大きいのでピストン５２、５５および伝達部５３は一体となって上方へと移動し、圧油供給源ＰからポートＰ１２を介して供給された圧油が加圧されてＯ１ポートから吐出される。この加圧された圧油は、第１ポートＰ１１から送り出されてシリンダ５６のＡポートに供給される。
【０００７】
また図６に示した状態では、制御弁５９の下端は、Ｐ３ポートを介して圧油供給源Ｐに、上端は、Ｃ３、Ｃ１およびＰ１ポートを介して圧油供給源Ｐに接続されている。ここで、弁体５９ａは、上端の面積が下端の面積より大きいので弁体５９ａには下向の力が加わり、弁体５９ａは下方に位置している。
【０００８】
加圧ピストン５２が上昇し、最上方に位置して加圧ピストン５２全体が、Ｐ１ポートとＣ１ポートとの間に位置するとＰ１ポートからＣ１ポートへの圧油の流れが遮断される。また、この状態では、駆動ピストン５５の上端がＴ１ポートより下にあるので、制御弁５９の上端は、Ｃ３、Ｃ１、Ｔ１ポートおよび第３ポートｐ１３を介してタンクＴに接続される。一方、弁体５９ａの下端はＰ３ポートを介して圧油供給源Ｐに接続されたままなので弁体５９ａには上向きの力が加わり弁体５９ａは上昇する。
【０００９】
弁体５９ａが上昇し、大径部５９ｂの下端がＣ４ポートより上側になると、駆動室５４の駆動ピストン５５の下側の空間は、Ｃ２、Ｃ４およびＴ２ポートを介してタンクＴに接続される。このとき、加圧室５１の加圧ピストン５２の上側の空間は、Ｐ１ポートを介して圧油供給源Ｐに接続されているので、ピストン５２、５５および伝達部５３は一体に下降する。
【００１０】
ピストン５２、５５および伝達部５３が下降すると、制御弁５９の上端は、Ｃ３、Ｃ１、Ｐ１ポートを介して圧油供給源Ｐに接続される。このとき、制御弁５９の下端は、Ｐ３ポートを介して圧油供給源Ｐに接続されており、弁体５９の上端面積が下端面積より大きいので、弁体５９ａは下方へと移動し、図６に示した状態に戻る。
【００１１】
このように、この増圧器５０においては、加圧ピストン５２の上下動により、加圧ピストン５２の上側の空間または加圧ピストン５２の下側の空間のいずれか一方が制御弁５９の上端に連通されて弁体５９ａの上端面に付与される圧力が切り替わるようになっている。
【００１２】
【特許文献】
特開平１０−７８００２号公報（請求項１および図１、図２）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような増圧器５０において、Ｏ１ポートから送り出される加圧後の圧油の圧力が大きくなると、加圧室５１内の圧力が高くなり、加圧室５１内の圧油が駆動室５４における駆動ピストン５４の上側空間に漏れてしまうことがある。これを解決するには加圧ピストン５２と加圧室５１周壁とのクリアランスを小さくすること、あるいは加圧ピストン５２にシール装置を設けることが考えられる。
【００１４】
ところで、油圧ショベル等に取り付けられるアタッチメントに増圧器を用いた場合、このようなアタッチメントは、他のアタッチメントと頻繁に取付、取外しが行なわれるのが通常である。その際、着脱したホースから塵埃が混入し、その塵埃が増圧器内部にまで達することがある。
【００１５】
加圧ピストン５２と加圧室５１周壁とのクリアランスを小さくした増圧器の場合、塵埃が加圧室５１に入ると、塵埃が加圧ピストン５２と加圧室５１周壁との間に入り込んで焼付きを発生しやすいという問題がある。これを防止するためには加圧ピストン５２と加圧室５１周壁とのクリアランスを大きくすることが望ましいのであるが、これは加圧室５１から駆動室５４における駆動ピストン５４の上側空間への圧油の漏れを助長することになる。
【００１６】
加圧ピストン５２にシール装置を設けた増圧器の場合は、加圧ピストン５２が上下に移動して加圧ピストン５２のシール装置部分がＣ１ポートを通過する際に、Ｃ１ポートのエッジ部とシール装置とがすれてシール装置が損傷し、シール性が損なわれるという問題がある。
【００１７】
本発明は、上記問題を解決することを課題とし、加圧後の流体の圧力の如何に関わらず加圧室からの流体の漏れがなく、かつ頻繁な取付、取外しに対応することのできる増圧器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記課題を解決するために、本発明の増圧器は、
加圧室および加圧室に連通しかつ加圧室より横断面積の大きい駆動室が形成されたシリンダと、加圧室内に上下摺動自在に配された加圧ピストンと、駆動室内に上下摺動自在に配された駆動ピストンと、両ピストン間に配されかつ加圧ピストンより小径の伝達部と、駆動室内における駆動ピストンの下側に付与する圧力を切り替えて駆動ピストン、伝達部および加圧ピストンを上下に移動させるとともにこれらの上下動により付与される圧力が切り替えられる制御弁とを備え、加圧ピストンが、シール装置を備え、伝達部が、加圧ピストンより径の大きくかつ加圧ピストンと上下に間隔を置いて設けられた大径部を有し、大径部の上下動により大径部の上側の空間または大径部の下側の空間が制御弁に連通されて制御弁に付与される圧力が切り替わるようになっているものである。
【００１９】
この増圧器によれば、加圧ピストンはポートと接しない位置を摺動し、代わりに伝達部の大径部の上下動により制御弁に連通するポートが切り替わるようにしたので、加圧ピストンは、ポートの切り替わりと無関係となり、加圧ピストンにシール装置を設けてもシール装置とポートのエッジとがすれることがなく、シール装置が傷つくことはない。
【００２０】
また、加圧室の下部における伝達部の大径部が上下に摺動する部分は、加圧室の上部より径が大きいことが好ましい。
【００２１】
加圧ピストンを加圧室に組み付けるさいに、シール装置が傷つくのを防止するためである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態の増圧器１について説明する。
【００２３】
図１は、増圧器１の断面を概略で示したものであり、図２〜図５は、増圧器１の回路を示したものである。
【００２４】
増圧器１は、加圧室２、加圧室２に連通しかつ加圧室２より横断面積の大きい駆動室３および弁室４が形成されたブロック状部材５を備えている。加圧室２内には加圧ピストン６が上下摺動自在に配され、駆動室３内には駆動ピストン７が上下摺動自在に配されている。そして両ピストン６、７間には伝達部８が設けられている。一方、弁室４内には弁体９とプランジャ１０とが上下摺動自在に配されている。
【００２５】
加圧ピストン６には環状溝が形成され、この環状溝にシール装置１１が配されている。シール装置１１としては、例えばＯリングがある。
【００２６】
伝達部８は、加圧ピストン６と一体に形成されている。また伝達部８は、長さのほぼ中央部の大径部８ａと、大径部８ａの上下の小径部８ｂ、８ｃとを備えている。大径部８ａの径は加圧ピストン６の径よりわずかに大きく、加圧室２の下部の伝達部８の大径部８ａが上下に摺動する部分は、上部よりわずかに径が大きくなっている。これは、加圧ピストン６を加圧室に組み付けるさいにシール装置１１が、加圧室２の下部周壁にすれて傷つくのを防止するためである。また、小径部８ｂ、８ｃの径は加圧ピストン６の径より小さい。
【００２７】
制御弁は、弁室４と弁体９とにより構成されている。弁室４の下端部の径は、上部の径より小さい。また、弁室４の下端部における最下端部の径は下端部における他部の径より大きくなっている。そして、弁室４の下部にプランジャ１０が位置し、プランジャ１０の上に弁体９が位置している。
【００２８】
弁体９は、弁室４の上部と略同径の上下大径部９ａ、９ｂと、両大径部９ａ、９ｂ間の小径部９ｃとよりなる。
【００２９】
プランジャ１０は、弁室４における大径部９ａ，９ｂと略同径の部分に位置する大径部１０ａと、弁室４の下端部に位置する小径部１０ｂとよりなる。プランジャ１０の小径部１０ｂの径は、弁室４の下端部における最下端部以外の部分と略同径である。
【００３０】
なお、駆動ピストン７、伝達部８の大径部８ａ、弁体９の上下大径部９ａ、９ｂには、これら７、８ａ、９ａ、９ｂが摺動する際の抵抗を小さくするため、それぞれ複数の環状溝が形成されている。
【００３１】
上記の構成を有する増圧器１は、切替弁２１を介して圧油供給源ＰとタンクＴに接続されており、シリンダ２０に加圧した圧油を送るようになっている。
【００３２】
以下、図２〜図５を参照して、増圧器１の回路および増圧器１を用いた回路について説明する。
【００３３】
図２〜図５中において破線で囲まれた部分が増圧器１を表している。増圧器１は三つのポートを有し、第１ポートＰ１１は、シリンダ２０のＡポートに接続され、第２ポートＰ１２は、切替弁２１に接続され、第３ポートＰ１３は、シリンダ２０のＢポートと切替弁２１とを接続する流路に接続されている。
【００３４】
以下、シリンダ２０のＡポートと増圧器１の第１ポートＰ１１とを接続する流路を流路Ｌａ、シリンダ２０のＢポートと切替弁２１とを接続する流路を流路Ｌｂ、切替弁２１と増圧器１の第２ポートＰ１２とを接続する流路を流路Ｌｃと呼ぶ。
【００３５】
増圧器１内には、第１ポートＰ１１と第２ポートＰ１２とを接続する流路Ｌ１が形成されている。流路Ｌ１は、加圧室２上部の、加圧ピストン６の位置に関わらず常時開口する位置に形成されたＰ１ポートに逆止弁ＣＰ２を介して接続されている。また、加圧室２の上端には出力用のＯ１ポートが形成されている。Ｏ１ポートの下流側には逆止弁ＣＰ１が配され、逆止弁ＣＰ１が第１ポートＰ１１に接続されている。
【００３６】
さらに、加圧室２の中ほどやや下寄り部には、伝達部８の大径部８ａの上昇により閉じられる位置にＰ２ポートが形成され、このＰ２ポートが、流路１９を介して流路Ｌ１に接続されている。さらにＰ２ポートの下側にＣ１ポートが形成され、このＣ１ポートが流路１５によって弁室４の上部に接続されている。Ｃ１ポートは、大径部８ａが下降するとＰ２ポートと連通する位置にある。
【００３７】
駆動室３の上端部には、駆動ピストン７の上下動によらず常時開口するＴ１ポートが形成されている。Ｔ１ポートは、第３ポートＰ１３に接続されている。また、駆動室３の上端部には、駆動ピストン７の上下動によらず常時開口するＴ２ポートが形成されている。Ｔ２ポートは、弁室４に流路１６を介して接続されている。先に述べたＣ１ポートは、大径部８ａが上昇するとＴ１、Ｔ２ポートに連通するとともにＰ２ポートとは遮断される位置にある。
【００３８】
また、駆動室３の下端部には、駆動ピストン７の上下動によらず常時開口するＣ２ポートが形成されている。Ｃ２ポートは、流路１７を介して弁室４に接続されている。
【００３９】
弁室４の上端には、Ｃ３ポートが形成されている。Ｃ３ポートは、先に述べた加圧室２のＣ１ポートに流路１５を介して接続されている。弁室４の弁体９の上下動により上側大径部９ａによって開閉される位置には、Ｔ３ポートが形成されている。Ｔ３ポートは、駆動室３のＴ２ポートに流路１６を介して接続されている。さらに、弁室４の弁体９の位置によらず常時開口する位置にＣ４ポートが形成されている。Ｃ４ポートは、駆動室３のＣ２ポートに流路１７を介して接続されている。そして、Ｃ４ポートの下側にあって弁体９の上下動に従って下側大径部９ｂによって開閉される位置にＰ３ポートが形成されている。Ｐ３ポートは、流路Ｌ１に接続されている。
【００４０】
さらに、弁室４の大径部分の下端部には、常時開口する位置にＴ４ポートが形成されている。Ｔ４ポートは、駆動室３のＴ２ポートに流路１８を介して接続されている。また、弁室４の最下端部には、流路Ｌ１に接続されたＰ４ポートが形成されている。
【００４１】
そして、流路Ｌ１における逆止弁ＣＰ２に接続された部分の下流側にはパイロット逆止弁ＣＰ３が配されている。パイロット逆止弁ＣＰ３のパイロットポートは、第３ポートＰ１３に接続されている。
【００４２】
以下、上記増圧器１を用いた回路でシリンダ２０を伸縮させる際の動作について説明する。
【００４３】
まず、シリンダ２０を伸ばす場合について説明する。シリンダ２０を伸ばすには、シリンダ２０のＡポートに圧油を供給し、Ｂポートから圧油を排出する必要がある。このため、切替弁２１によって流路Ｌｃを圧油供給源Ｐに接続し、流路Ｌｂをタンクに接続する。したがって、流路Ｌ１は圧油供給源Ｐに接続され、第３ポートＰ１３はタンクＴに接続された状態となり、パイロット逆止弁ＣＰ３のパイロットポートはタンクＴに接続されることになる。この場合、増圧器１は以下のようにして動作する。
【００４４】
まず、図２に示した初期状態から駆動ピストン７および加圧ピストン６が上昇して図３に示した状態になる際の動作について説明する。図２に示した状態では、加圧ピストン６、伝達部８、駆動ピストン７が下方に位置し、かつ弁体９、プランジャ１０が下方に位置している。弁室４の最も下のポートであるＰ４ポートは、流路Ｌ１、Ｌｃを介して圧油供給源Ｐに接続され、プランジャ１０の下部にも圧油供給源Ｐからの圧力がかかる。弁室４の最も上のポートであるＣ３ポートは、流路１５、１９、および流路Ｌ１を介して圧油供給源Ｐに接続され、弁体９の上端部には圧油供給源Ｐからの圧力がかかる。そして、弁体９の上端部の径は、プランジャ１０の下部の径より大きいので下向の力が大きく、弁体９およびプランジャ１０は下方に位置したまま動かない。
【００４５】
このとき、駆動室３のＣ２ポートは、流路１７、Ｃ４、Ｐ３ポートおよび流路Ｌ１、Ｌｃを介して圧油供給源Ｐに接続され、駆動ピストン７下面には圧油供給源Ｐからの圧力がかかる。一方、加圧室２のＰ１ポートも流路Ｌ１、Ｌｃを介して圧油供給源Ｐに接続され、加圧ピストン６の上端面にも、圧油供給源Ｐからの圧力がかかる。そして、加圧ピストン６の径より駆動ピストン７の径が大きいので、駆動ピストン７および加圧ピストン６は上昇し、Ｏ１ポートから加圧された圧油が吐出され、シリンダ２０のＡポートに加圧された圧油が供給される。このようにして図３に示した状態となる。
【００４６】
次いで、図３に示した状態から弁体９およびプランジャ１０が上昇して図４に示した状態になる際の動作について説明する。図３に示した状態では、伝達部８の大径部８ａによりＰ２ポートが閉じられる。そして、Ｐ２ポートと連通していたＣ１ポートは、Ｔ１ポートおよび第３ポートＰ１３を介してタンクＴに接続される。このようにして、Ｃ１ポートに流路１５を介して接続されたＣ３ポートはタンクＴに接続され、弁体９の上端部にはタンクＴからの圧力に下がる。一方、プランジャ１０には圧油供給源Ｐからの圧力がかかったままであるので弁体９およびプランジャ１０は上昇する。このようにして図４に示した状態となる。
【００４７】
次に、図４に示した状態から駆動ピストン７および加圧ピストン６が下降して図５に示した状態になる際の動作について説明する。図４に示した状態では、弁体９の下側大径部９ｂによってＰ３ポートが閉じられるとともにＴ３ポートが開いてＣ４ポートと連通する。Ｔ３ポートは、流路１６、Ｔ２、Ｔ１ポートおよび第３ポートＰ１３を介してタンクに接続されているので、Ｃ４ポートに流路１７を介して接続されたＣ２ポートは、タンクＴに接続されて、駆動ピストン７下面はタンクＴからの圧力に下がる。
【００４８】
一方、加圧ピストン６の上端面には、圧油供給源Ｐの圧力がかかったままであるので駆動ピストン７および加圧ピストン６は下降する。
【００４９】
最後に、図５に示した状態から弁体９およびプランジャ１０が下降して図２に示した状態に戻る際の動作について説明する。図５に示した状態では、伝達部８の大径部８ａによってＣ１ポートとＴ２ポートとの連通が遮断され、Ｃ１ポートがＰ２ポートと連通する。Ｐ２ポートは、流路１９および流路Ｌ１、Ｌｃを介して圧油供給源Ｐに接続され、Ｃ１ポートは、流路１５によってＣ３ポートに接続されているので、Ｃ３ポートは、圧油供給源Ｐに接続されて、弁体９の上面に圧油供給源Ｐからの圧力がかかる。
【００５０】
一方、プランジャ１０の下面には圧油供給源Ｐからの圧力がかかったままである。しかし、弁体９の上面の径がプランジャ１０の下面の径より大きいので弁体９およびプランジャ１０は下降し、図２で示した状態に戻る。
【００５１】
増圧器１が、上記の動作を繰り返すことで加圧室２の圧油が加圧されてＯ１ポートから送り出される。送り出された圧油は第１ポートＰ１１を介してシリンダ２０のＡポートに供給され、シリンダ２０が伸びる。
【００５２】
シリンダ２０が縮む場合は、切替弁２１が切り替わって図５に破線で示したように、流路ＬｃがタンクＴに接続され、流路Ｌｂが圧油供給源Ｐに接続される。したがって、流路Ｌ１はタンクＴに接続される。一方、第３ポートＰ１３は圧油供給源Ｐに接続されることになり、パイロット逆止弁ＣＰ３のパイロットポートは圧油供給源Ｐに接続されてパイロット逆止弁ＣＰ３が開く。
【００５３】
この際、シリンダ２０のＢポートには圧油供給源Ｐからの圧油が供給され、シリンダ２０は縮んで、シリンダ２０のＡポートからはシリンダ内部の圧油が排出され、流路Ｌ１を通ってタンクＴへと戻される。なお、このとき、駆動室３のＣ２ポートにつながる流路１７は、Ｃ４、Ｐ３ポート、流路Ｌ１を解してタンクＴにつながっているので増圧器１は動作しない。
【００５４】
上記のように増圧器１が動作を行なう際、加圧ピストン６は、Ｐ１ポートとＰ２ポートとの間で上下動を行なうのみであるので、シール装置１１はＰ１ポートおよびＰ２ポートのいずれをも通過することがなく、シール装置１１が損傷することがない。
【００５５】
したがって加圧室２内の圧力の如何に関わらずシール装置１１によって下方に圧油が、すなわち加圧室２における加圧ピストン６の下側の空間や駆動室３内に圧油が漏れるのが防止される。
【００５６】
また、シール装置１１により、加圧室２から加圧ピストン６の下方空間への圧油の漏れが防止されるので、加圧ピストン６と加圧室２周壁とのクリアランスを大きくすることができ、塵埃が加圧室２内に侵入した場合の焼付きの発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態の増圧器の縦断面図、（ｂ）は同増圧器の（ａ）とは異なる断面でシリンダに装着した縦断面図である。
【図２】同増圧器の回路の概略構成図である。
【図３】図２とは異なる状態の回路の概略構成図である。
【図４】図３とは異なる状態の回路の概略構成図である。
【図５】図４とは異なる状態の回路の概略構成図である。
【図６】従来の増圧器の図２相当の図である。
【符号の説明】
１ 増圧器
２ 加圧室
３ 駆動室
４ 弁室
５ ブロック状部材（シリンダ）
６ 加圧ピストン
７ 駆動ピストン
８ 伝達部
８ａ 大径部
９ 弁体
９ａ 上側大径部
９ｂ 下側大径部
１０ プランジャ
１１ シール装置
１５ 流路
１６ 流路
１７ 流路
１８ 流路
１９ 流路
２０ シリンダ
２１ 切替弁
５０ 増圧器
５１ 加圧室
５２ 加圧ピストン
５３ 伝達部
５４ 駆動室
５５ 駆動ピストン
５６ シリンダ
５７ 切替バルブ
５９ 制御弁
５９ａ 弁体
５９ｂ 大径部
Ｐ 圧油供給源
Ｔ タンク
Ｌ１ 流路
Ｌａ〜Ｌｃ 流路

Claims (2)

1. 加圧室および加圧室に連通しかつ加圧室より横断面積の大きい駆動室が形成されたシリンダと、
   加圧室内に上下摺動自在に配された加圧ピストンと、
   駆動室内に上下摺動自在に配された駆動ピストンと、
   両ピストン間に配された伝達部と、
   駆動ピストンの下側に付与する圧力を切り替えて駆動ピストン、伝達部および加圧ピストンを上下に移動させる制御弁とを備え、
   加圧ピストンが、シール装置を有し、
   伝達部が、加圧ピストンより径の大きくかつ加圧ピストンおよび駆動ピストンと上下に間隔を置いて設けられた大径部を有し、
   大径部の上下動により大径部の上側の空間または大径部の下側の空間が制御弁に連通されて制御弁に付与される圧力が切り替わるようになっている、増圧器。
2. 加圧室の下部における伝達部の大径部が上下に摺動する部分は、加圧室の上部より径が大きい、請求項１記載の増圧器。

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