JP2005139937A - 手動油圧ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で部品点数が少なく、エア溜まりが生じにくい手動油圧ポンプ装置を提供する。
【解決手段】 シリンダブロック１０には前面から後端部に至る複数のピストン孔１３が円周方向に間隔をあけて穿設され、各ピストン孔１３に球状頭部１４ａを一体に備え底端を閉塞したピストン１４が前後方向へ摺動自在に嵌挿され、これらのピストン１４の球状頭部１４ａをポンプハウジング２内の前部に中心軸に対し傾斜させて取り付けた斜板１５に当接させ、各球状頭部１４ａに係止可能な係止溝１８ａを備えたバネ受け具１７を、シャフト５の周囲に一体回転可能かつ前後動可能に斜板１５と平行に傾斜させて装着し、シャフト５の周囲でシリンダブロック１０との間にコイルスプリング１９を縮装してバネ受け具１７を介して各ピストン１４を前方へ付勢している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、小型漁船やレジャーボート、ヨットなどの主に小型船舶の操舵装置などに用いられる手動油圧ポンプ装置（手動にて油圧力を発生させるポンプ装置）に関するもので、詳しくは、シャフトの回転操作により油圧力を発生させるヘルムポンプの改良に関する。

この種の手動油圧ポンプ装置の先行技術として、例えば、図３に示すように、フロントハウジング５２内の後端部にリヤハウジング５３を一体に嵌着してなるポンプハウジング５１内の中央部にシャフト５４と一体回転可能にシリンダブロック５５が配装され、このシリンダブロック５５内の複数のピストン孔５６に円筒状ピストン（ハッチング表示）５７がスプリング５８で前方へ付勢されて装填されている。ピストン５７は球状部を上端に一体に備え下端を開放した円筒状で、スプリング５８が図のようにスプリング受け５８ａを介してピストン５８内に挿入されている。各円筒状ピストン５７はポンプハウジング５１内の前部に傾斜して配設、固定されたスラストベアリング（斜板）５９に当接され、シャフト５４を介してシリンダブロック５５が一方へ回転されることにより、各ピストン孔５６内で円筒状ピストン５７が前後方向に摺動し、ポンプ作用により油圧を発生する。つまり、複数のピストン孔５６のうちあるピストン孔５６では円筒状ピストン５７はスプリング５８に抗して後方へ摺動し、吐出口より圧油を吐出する一方、別のピストン孔５６では球状ピストン５７がスプリング５８の付勢力で前方へ摺動し、吸込口より圧油を吸引する。圧油の吐出と吸込は、シリンダブロック５５底部の分配弁（側板ともいう）５９によって制御されるが、この側板５９はポンプ５０底部のリヤハウジング５３側に止めねじ５９ａにより固定され、シリンダブロック５５底部（最下面）との間で摺接（接触した状態で相対回転）する構造が公知になっている（例えば特許文献１参照）。
特開平１１−２２２１９７号公報（段落番号００１７および図３）

しかしながら、上記公報に記載の手動油圧ポンプ装置には、下記のような点で改良すべき課題が残されている。すなわち、
複数のシリンダ孔内にそれぞれスプリングを装填して円筒状ピストンを前方へ付勢する必要があるため、部品点数が増え、構造が複雑になる。また、円筒状ピストンの中空部内にエアが溜まり、エアが抜けにくいうえに、ピストンが後方へ摺動される際にエアが圧縮され、圧油の吐出が断続的になり、操作が不連続になるおそれがあった。さらに、分配弁は通常、円板体からなり、上記したとおりリヤハウジング側に固定され、シリンダブロックの底面に摺接されているが、分配弁にかなり高い油圧力が作用するので、圧油漏れをなくすためにシリンダブロックの底面、分配弁の前後両面およびリヤハウジングの分配弁当接面の加工に極めて高い精度が要求されている。

この発明は上述の点に鑑みなされたもので、構造が簡単で部品点数が少なく、エア溜まりが生じにくい手動油圧ポンプ装置を提供することを第１の目的としている。また、分配弁およびその当接面の加工精度を確保するのが容易であり、油漏れが起こりにくい手動油圧ポンプ装置を提供することを第２の目的としている。

上記の第１の目的を達成するために本発明の手動油圧ポンプ装置は、前方へ一部突出す
るシャフトの基端部がポンプハウジング内の中心軸部においてシリンダブロックに一体回転可能に連結され、軸受を介し回転自在に配設され、前記シャフトを回転させることにより油圧力を発生させる手動油圧ポンプ装置において、前記シリンダブロックには前面から後端部に至る複数のピストン孔が円周方向に間隔をあけて穿設され、各ピストン孔に球状頭部を一体に備え底端を閉塞したピストンが前後方向へ摺動自在に嵌挿され、これらのピストンの前記球状頭部を前記ポンプハウジング内の前部に中心軸に対し傾斜させて取り付けた斜板（スラスト軸受）に当接させ、前記各球状頭部に係止可能な係止溝を備えたバネ受け具を、前記シャフトの周囲に一体回転可能かつ前後動可能に前記斜板と平行に傾斜させて装着し、前記シャフトの周囲で前記シリンダブロックとの間にコイルスプリングを縮装してバネ受け具を介して前記各ピストンを前方へ付勢したことを特徴とする。

上記の構成を備えた本発明の手動油圧ポンプ装置によれば、複数のピストンが中心部に配置された共通の一つのスプリングにより前方へ付勢されている。このため、複数のピストン孔にそれぞれ配置されていたスプリングは不要となり、部品点数が減り、構造が簡素化される。また、複数のピストンは中央の共通のスプリングにより同一の付勢力を受けて前方へ付勢されるので、スプリング力の違いによる付勢力のバラツキが生じない。さらに、ピストンは中空、中実を問わず、底端が塞がれているので、ピストン内にエアが溜まることがない。

上記の第２の目的を達成するための本発明の手動油圧ポンプ装置は、前方へ一部突出するシャフトの基端部がポンプハウジング内の中心軸部においてシリンダブロックに一体回転可能に連結され、軸受を介し回転自在に配設され、前記シャフトを回転させることにより油圧力を発生させる手動油圧ポンプ装置において、前記シリンダブロックの底面と底蓋との間に、略円板体状の分配弁を同分配弁の厚みより大きな空間を設け、この空間は前記ピストン孔と底蓋に設けた吐出口および吸込口との給油路に構成してこの空間内に前記分配弁を定位置（いいかえれば非回転状態に保持して）で浮遊状態（いいかえれば前後に自由に移動できる状態）に配装してスプリングにより前方へ付勢し、前部を後部に比べて外径を小さくして前後に貫通する給油孔を設けた押圧ピストン体の小径前部を分配弁側に設けた円形開口部に、大径後部を前記底蓋に設けた円形開口部にそれぞれＯリングを介して前後に摺動自在に嵌挿して前記吐出口および前記吸込口からの各給油路内にそれぞれ配装して前記分配弁を前記シリンダブロック底面に押し付けるようにしたことを特徴とする。

この手動油圧ポンプ装置によれば、ポンプの作動時（シャフト回転時）には、吐出口側および吸込口側の二つの押圧ピストン体に油圧力が作用するが、これらの押圧ピストン体はいずれも前部が小径で後部が大径であることから、油圧面の面積差により前方への押圧力が発生し、分配弁をシリンダブロックの底面へ押し付ける。また、ポンプの停止時（シャフト非回転時）には、押圧ピストン体による前方への押圧力は期待できないが、分配弁はスプリングにてシリンダブロックの底面側へ付勢されているので、同様にシリンダブロックの底面へ押し付けられる。したがって、分配弁は常にシリンダブロックの底面へ押し付けられることになるから、分配弁の前面とシリンダブロックの底面の加工精度を従来の精度に比べてかなり下げても、分配弁とシリンダブロックとの隙間から圧油が漏洩するおそれがない。また、分配弁の後ろ面と底蓋の前面との加工精度についても、従来は接合して一体に固定して圧油漏れを防止する構成上から非常に高い加工精度が要求されていたが、本発明では押圧ピストン体の大径後部をＯリングを介して底蓋の円形開口部に嵌挿することにより給油路を接続しているので、加工精度をかなり下げることができる。この結果、製作コストを低減でき、しかも圧油漏れを確実に阻止できる。

請求項３に記載のように、前記分配弁の前面に一対の三日月状給油口が相対向して形成され、分配弁の後面には、前記三日月状給油口に連通する一対の円形開口部が相対向して形成され、各円形開口部に前記押圧ピストン体の小径前部がＯリングを介して前後に摺動
自在に嵌挿することができる。

請求項４に記載のように、前記シリンダブロックには前面から後端部に至る複数のピストン孔が円周方向に間隔をあけて穿設され、各ピストン孔に球状頭部を一体に備えたピストンが前後方向へ摺動自在に嵌挿され、これらのピストンの前記球状頭部を前記ポンプハウジング内の前部に中心軸に対し傾斜させて取り付けた斜板に当接させ、
前記各球状頭部に係止可能な係止溝を備えたバネ受け具を、前記シャフトの周囲に一体回転可能かつ前後動可能に前記斜板と平行に傾斜させて装着し、前記シャフトの周囲で前記シリンダブロックとの間にコイルスプリングを縮装してバネ受け具を介して前記各ピストンを前方へ付勢することが好ましい。

このようにすれば、請求項１記載の装置の効果と請求項２記載の装置の効果とを併せ持つことになり、装置全体の構造が簡素化され、小型化および軽量化が図られる。

本発明に係る手動油圧ポンプ装置は上記の構成からなるので、構造が簡単で部品点数が少なく、エア溜まりが生じにくく、また、分配弁の前後面およびその当接面の加工精度を確保しやすくて油漏れが起こりにくく、ポンプ装置全体の構造を簡素化して小型軽量化が容易になる。

以下、本発明に係る手動油圧ポンプ装置を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の手動油圧ポンプ装置をヘルムポンプに適用した実施例を示す中央縦断面図、図２（ａ）は側板の底面図、図２（ｂ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は側板の平面図である。

図１に示すように、本例の手動油圧ポンプ装置としてのヘルムポンプ１は、小型船舶の操舵装置に用いられるもので、操船室のダッシュボード（図示せず）などに取り付けられる。ポンプハウジング２の前面中央部よりシャフト５の一部が前方へ突出し、この突出部５ａの先端にステアリングホイールが装着される。

ポンプハウジング２は後部を開口したフロントハウジング３に、リアハウジング４が複数のボルト６により一体に組み合わされて構成され、ポンプハウジング２内の空間部が給油タンク７を構成している。リヤハウジング４の後部中央開口部４ａには、底蓋８の前方突出部８ｂが嵌め込まれボルト９により一体に結合されている。底蓋８は円盤状で後部本体８ａに比べて前方突出部８ｂは外径が小さくなっている。

ポンプハウジング２内にピストン・シリンダ機構（ポンプ機構）の主要部を構成するシリンダブロック１０を備え、このシリンダブロック１０はシャフト５の基端部に一体回転可能に連結され、両者は給油タンク７内の中心軸部において前後の軸受１１・１２を介して回転自在に支持されている。

シリンダブロック１０には前面から後端部に至る複数（例えば、３〜７個）のピストン孔１３が円周方向に等間隔に穿設され、各ピストン孔１３にピストン１４が前後方向へ摺動自在に嵌挿されている。各ピストン１４は球状頭部１４ａを一体に備え、各球状頭部１４ａの根元１４ｂがやや細く絞られている。また、ピストン１４は中空体あるいは中実体のいずれであってもよいが、底端は閉塞されている。さらに、圧油タンク７（フロントハウジング３）内の前部に、スラスト軸受からなる斜板１５が上部を前方へ傾斜させた状態
で支持ブラケット１５ａにより固定されている。

フロントハウジング３の上部前端寄りに給油口１６が給油タンク７に連通して穿設され、給油口１６に給油栓１６ａが取り外し自在に取り付けられている。

シャフト５の長手方向のほぼ中間位置にキー溝５ｂが設けられ、このキー溝５ｂにキー１７ａを介してスリーブ状バネ受け具１７が一体回転可能かつ前後移動可能に装着され、このバネ受け具１７に、円板状のリテーナ１８がスラスト軸受（斜板）１５と平行に傾斜させて一体に固着されている。リテーナ１８には、各ピストン１４の球状頭部１４ａの根元１４ｂに係止可能なＵ形開口（係止溝）１８ａが円周方向に等間隔に形成されている。バネ受け具１７とシリンダブロック１０の前端との間にコイルスプリング１９がシャフト５の周囲を囲んで縮装され、全てのピストン１４が前方へ付勢されている。シリンダブロック１０の前端とコイルスプリング１９との間には、スペーサ２０が介設されている。なお、リテーナ１８はバネ受け具１７に一体に形成することができる。

斜板１５に前記各ピストン１４の球状頭部１４ａを当接させている。この構成により、シャフト５を一方向に回転させると、シリンダブロック１０がリテーナ１８とともに回転し、各ピストン１４がピストン孔１３内において前方あるいは後方へ摺動する。

ポンプケーシング２内においてシリンダブロック１０の底面と底蓋８の前方突出部８ａの前面との間に開口空間部２１が形成されており、この空間部２１内には分配弁（側板ともいわれる）２２が配装されている。分配弁２２の厚みよりも空間部２１の前後方向距離は大きく、分配弁２２は空間部２１の潤滑油中に浮遊状態（全方向へ移動自在な状態）で配装されている。分配弁２２の前面には、図２（ｃ）のように一対の三日月状給油口２２ａが相対向して形成され、分配弁２２の後面（底面）には、図２（ａ）のように一対の円形凹部２２ｂと一対の円形開口部２２ｃとがそれぞれ相対向して形成され、各円形開口部２２ｃはそれぞれ対応する三日月状給油口２２ａに連通している。

各ピストン孔１３の底部から空間部２１へシリンダブロック１０の底部を貫通する給油孔２３が穿設されており、これらの給油孔２３の底端は対向する組ごとに環状溝２３ａで連通されている。そして、対向する一対の環状溝２３ａは三日月状給油口２２ａに連通可能な位置にある。一方、底蓋８の後ろ面（底面）には、吐出口２５と吸込口２６が設けられ、それぞれ底蓋８の前面に相対向して設けられた一対の円形開口部２７に給油孔２８を介して連通されている。底蓋８の前面には、コイルスプリング２９を保持するための一対の円形凹所３０が相対向して設けられている。

上記の空間部２１内の分配弁２２を二つの押圧ピストン体３１がシリンダブロック１０の底面側へ押し付ける。これらの押圧ピストン体３１は後部が大径部３１ａからなり、この大径後部３１ａ上に小径前部３１ｂが一体に形成され、中央部を給油孔３１ｃが前後に貫通して設けられている。押圧ピストン体３１は分配弁２２側の円形開口部２２ｃと底蓋８側の円形開口部２７とに跨って介装され、円形開口部２２ｃ内には小径前部３１ｂがＯリング３２を介して、また円形開口部２７には大径後部３１ａがＯリング３３を介してそれぞれ前後方向に摺動自在に嵌挿されている。一方、コイルスプリング２９は分配弁２２側の円形凹部２２ｂと底蓋８側の円形凹所３０に跨って配置され、円形凹所３０内には、円柱体のバネ受け３４がＯリング３５を介して前後に摺動可能に嵌め込まれ、このバネ受け３４にコイルスプリング２９の一端が当接されて分配弁２２を前方へ付勢している。円形凹所３０内には、底蓋８の底面からバネ強さ調整用ボルト３６が貫通したネジ孔３７に螺合して挿入され、このボルト３６の先端がバネ受け３４に当接されており、ボルト３６を回転させることによりコイルスプリング２９のバネ強さが調整でき、固定用ナット３８を締め付けることにより固縛できるようになっている。

以上のようにしてヘルムポンプ１が構成される。このヘルムポンプ１は、従来と同様にシャフト（操舵の場合はステアリングシャフト）５を一方向へ回転させることにより、シリンダブロック１０が回転してピストン１４が前後方向へ摺動し、一方の吐出口２５から給油タンク７内の潤滑油が高圧下で吐出され、吸込口２６から圧油がヘルムポンプ１内に吸い込まれる。ポンプ１の作動中には、上記した二つの押圧ピストン体３１のうちの一方の小径前部３１ｂ端面に吐出圧力が作用し、他方の押圧ピストン体３１の大径後部３１ａ端面に吸込圧力が作用するが、両油圧力は単位面積当たりの圧力が等しく、それぞれ均等に作用するので、面積の大きい大径後部３１ａ端面側の油圧力が小径前部３１ｂ端面側に比べて勝り、分配弁２２は前方へ付勢されてシリンダブロック１０の底面に押し付けられる。また、ポンプ１の停止時、つまりシャフト５を回転させていない時には、いずれの押圧ピストン体３１にも油圧力が作用しないが、上記した二つのコイルスプリング２９による比較的弱いバネ力が作用し、分配弁２２は常に前方へ付勢されているために、分配弁２２はシリンダブロック１０の底面に押し付けられている。このようにしてヘルムポンプ１１から圧油が操舵装置本体（図示せず）へ吐出され、操舵装置本体からの圧油がヘルムポンプ１内の給油タンク７に吸い込まれて循環され、操舵されることになる。

なお、シャフト５を逆方向へ回転させると、上記の吐出口２５が吸込口となり、吸込口２６が吐出口となって圧油が操舵装置本体を逆方向に流れ、逆向きに操舵されるが、その他の動作は共通するので説明を省略する。

さて、本例のヘルムポンプ１は、複数のピストン１４を一つのリテーナ１８と一本のコイルスプリング２９とによって同時に前方へ付勢するとともに、各ピストン１４の球状頭部１４ａをリテーナ１８のＵ形開口１８ａで支持しているので、ピストン１４の本体にコイルスプリング用の取付孔を設ける必要がなく、コイルスプリングの本数も最小限の一本に減って構造が簡素化される。しかも、従来はピストン１４のコイルスプリング用取付孔内にエアが溜まることがあり、この影響を受けて操舵時の吐出圧が断続的に操舵装置に作用するおそれがあったが、そのようなエア溜まり箇所をなくすことができた。

さらに、上記の分配弁２２についても底蓋８等にネジ止めしていた従来の構造では、圧油漏れをなくすためにシリンダブロック１０の底面、分配弁２２の前後両面および底蓋８の前面の加工に極めて高い精度が要求されていたが、本例のヘルムポンプ１では分配弁２２を浮遊状態に配装してポンプ作動時に発生する油圧力および補助バネ力を利用してシリンダブロック１０の底面に押し付けるようにしたので、分配弁２２等の加工精度を下げても圧油漏れを確実に防止でき、製作が容易になり、製造コストも低減できる。

本発明の油圧ポンプ装置をヘルムポンプに適用した実施例を示す中央縦断面図である。 図２（ａ）は側板の底面図、図２（ｂ）は図２（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は側板の平面図である。 従来の一般的なヘルムポンプの一例を示す中央縦断面図である。

符号の説明

１ ヘルムポンプ（手動油圧ポンプ装置）
２ ポンプハウジング
３ フロントハウジング
４ リアハウジング
５ シャフト（ステアリングシャフト）
７ 給油タンク
８ 底蓋
１０ シリンダブロック
１１・１２ 軸受
１３ ピストン孔
１４ ピストン（プランジャー）
１４ａ球状頭部
１５ 斜板（スラスト軸受）
１６ 給油口
１７ スリーブ状バネ受け具
１８ 円板状リテーナ
１９ コイルスプリング
２０ スペーサ
２１ 開口空間部
２２ 分配弁（側板）
２２ａ三日月状給油口
２２ｂ円形凹部
２２ｃ円形開口部
２５ 吐出口
２６ 吸込口
２７ 円形開口部
３０ 円形凹所
３１ 押圧ピストン体
３１ａ大径後部
３１ｂ小径前部
３１ｃ給油孔
３２・３３ Ｏリング
３４ 円柱体状バネ受け

Claims (4)

1. 前方へ一部突出するシャフトの基端部がポンプハウジング内の中心軸部においてシリンダブロックに一体回転可能に連結され、軸受を介し回転自在に配設され、前記シャフトを回転させることにより油圧力を発生させる手動油圧ポンプ装置において、
   前記シリンダブロックには前面から後端部に至る複数のピストン孔が円周方向に間隔をあけて穿設され、各ピストン孔に球状頭部を一体に備え底端を閉塞したピストンが前後方向へ摺動自在に嵌挿され、これらのピストンの前記球状頭部を前記ポンプハウジング内の前部に中心軸に対し傾斜させて取り付けた斜板に当接させ、
   前記各球状頭部に係止可能な係止溝を備えたバネ受け具を、前記シャフトの周囲に一体回転可能かつ前後動可能に前記斜板と平行に傾斜させて装着し、前記シャフトの周囲で前記シリンダブロックとの間にコイルスプリングを縮装してバネ受け具を介して前記各ピストンを前方へ付勢したことを特徴とする手動油圧ポンプ装置。
2. 前方へ一部突出するシャフトの基端部がポンプハウジング内の中心軸部においてシリンダブロックに一体回転可能に連結され、軸受を介し回転自在に配設され、前記シャフトを回転させることにより油圧力を発生させる手動油圧ポンプ装置において、
   前記シリンダブロックの底面と底蓋との間に、略円板体状の分配弁を同分配弁の厚みより大きな空間を設け、この空間は前記ピストン孔と底板に設けた吐出口および吸込口とを接続する給油路の一部に構成しこの空間内に前記分配弁を定位置で浮遊状態に配装してスプリングにより前方へ付勢するとともに、前部の外径を後部に比べて小さくして前後に貫通する給油孔を設けた押圧ピストン体の小径前部を分配弁側に設けた円形開口部に、大径後部を前記底蓋に設けた円形開口部にそれぞれＯリングを介して前後に摺動自在に嵌挿し前記吐出口および前記吸込口からの各給油路内にそれぞれ配装して前記分配弁を前記シリンダブロック底面に押し付けるようにしたことを特徴とする手動油圧ポンプ装置。
3. 前記分配弁の前面に一対の三日月状給油口が相対向して形成され、分配弁の後面には、前記三日月状給油口に連通する一対の円形開口部が相対向して形成され、各円形開口部に前記押圧ピストン体の小径前部がＯリングを介して前後に摺動自在に嵌挿されている請求項２記載の手動油圧ポンプ装置。
4. 前記シリンダブロックには前面から後端部に至る複数のピストン孔が円周方向に間隔をあけて穿設され、各ピストン孔に球状頭部を一体に備えたピストンが前後方向へ摺動自在に嵌挿され、これらのピストンの前記球状頭部を前記ポンプハウジング内の前部に中心軸に対し傾斜させて取り付けた斜板に当接させ、
   前記各球状頭部に係止可能な係止溝を備えたバネ受け具を、前記シャフトの周囲に一体回転可能かつ前後動可能に前記スラスト軸受と平行に傾斜させて装着し、前記シャフトの周囲で前記シリンダブロックとの間にコイルスプリングを縮装してバネ受け具を介して前記各ピストンを前方へ付勢した請求項２又は３記載の手動油圧ポンプ装置。

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