JP2005299818A - 液圧式押付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 公知の超磁歪ポンプは吐出量が微小流量であるため、超磁歪ポンプのストローク時間や出力（圧力）等に限界があり、それによる規制を受けるので使用する用途が限定されると言う問題点を解消し、充分に長いストロークを高速移動可能で大きな押付力を得ることのできる液圧式押付装置を提供する。
【解決手段】 リザーバタンクからの作動液をピストンとシリンダとからなる押付手段に管路を介して加圧供給する給液ポンプを備えた液圧式押圧装置において、前記給液ポンプからの作動圧液を蓄圧する蓄圧手段を管路内に備え、前記押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置から第１伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される小径室と、前記ピストンが第１伸長位置から最大伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される大径室と、前記小径室から大径室への連通路を切換える切換え手段とを備えたもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は超磁歪ポンプ等の微小流量の給液ポンプであっても押圧開始位置までの素早い動きと押圧開始位置からの大きな押付力とを発揮する液圧式押付装置に関するものである。

近年、油圧発生源として組み込まれるポンプの電動化や小型化が必要不可欠になってきていることから、ピストン式のポンプ部の改良のみで、作動開始初期には、低圧・大吐出量の特性を発揮すると共に、作動開始後に吐出圧が一定以上になると、高圧・小吐出量の特性を発揮することができ、ブレーキ装置における圧力発生源として理想的な出力特性を安価に実現することのできるピストンポンプとして、超磁歪素子を駆動源に用いたものが提案されている（特許文献１参照）。

ところで、従来の液圧式押付装置は、ストロークが短く、従って液圧発生源としての超磁歪ポンプそのものの能力においてもある程度のスペックはクリアされていた。しかし、押付装置の用途や取付け位置が仕様変更になった場合には超磁歪ポンプでは対応できなくなる。また、ストローク量や応答性（所要時間）に制限があるので使用分野の範囲も狭くなる。

特開２００１−２５４６７１

本発明は、公知の超磁歪ポンプを液圧発生源に用いた場合の上述の問題点、即ち、超磁歪ポンプは吐出量が微小流量であるため、超磁歪ポンプのストローク時間や出力（圧力）等に限界があり、それによる規制を受けるので使用する用途が限定されると言う問題点を解消し、充分に長いストロークを高速移動可能で大きな押付力を得ることのできる液圧式押付装置を提供しようとするものである。

請求項１に記載された発明に係る液圧式押付装置は、リザーバタンクからの作動液をピストンとシリンダとからなる押付手段に管路を介して加圧供給する給液ポンプを備えた液圧式押圧装置において、
前記給液ポンプからの作動圧液を蓄圧する蓄圧手段を管路内に備え、
前記押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置から第１伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される小径室と、前記ピストンが第１伸長位置から最大伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される大径室と、前記小径室から大径室への連通路を切換える切換え手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係る液圧式押付装置は、請求項１に記載の押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置に摺動する際に前記管路に連通される差圧室を更に備えたことを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係る液圧式押付装置は、請求項１又は２に記載の給液ポンプが超磁歪ポンプであることを特徴とするものである。

本発明は以上説明した通り、超磁歪ポンプ等の微小流量の給液ポンプであっても待機位置から押圧開始位置までの比較的大きなストロークを素早く移動し且つ押圧開始位置からは大きな押圧力を発揮する液圧式押付装置を得ることができる。これにより吐出量が微小液量である超磁歪ポンプの用途を従来のように制限することがなく、各種の産業機械及び車両搭載機器へ拡大することができるという効果がある。

本発明においては、リザーバタンクからの作動液をピストンとシリンダとからなる押付手段に管路を介して加圧供給する給液ポンプを備えた液圧式押圧装置において、前記給液ポンプからの作動圧液を蓄圧する蓄圧手段を管路内に備え、前記押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置から第１伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される小径室と、前記ピストンが第１伸長位置から最大伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される大径室と、前記小径室から大径室への連通路を切換える切換え手段とを備えたものであるため、超磁歪ポンプ等の微小流量の給液ポンプであっても押圧開始位置までの素早い動きと押圧開始位置からの大きな押付力とを発揮する液圧式押付装置を得ることができる。

本発明の給液ポンプとしては、微小流量の給液ポンプの使用を目的としている。特に、超磁歪ポンプを用いることにより、従来は微小流量であっても高い動力を得られるブレーキ等の使用にしか用いられなかった超磁歪ポンプであっても押付装置に応用することができ、産業機械、車両分野への用途拡大を図ることができる。

本発明の作動液及び作動圧液としては、非圧縮性流体であれば良く、多くの場合、油を用いて、油圧系を構成する。

本発明のリザーバタンクとしては、作動液を貯留し、給液ポンプに連通する管路を備えたものであればよい。好ましくは数十〜数百ｋＰａの圧力を予め与えておく。これにより、給液ポンプへの給液やピストン及びシリンダで形成された大径室が負圧になった場合にリザーバタンクに連通された戻り管路を利用して大径室内に作動液を供給することが可能となる。

本発明の蓄圧手段としては、給液ポンプからの作動圧液を蓄圧するものであればよい。例えば、アキュムレータとして液圧回路中に配されるものが使用可能である。

本発明のピストンとシリンダとからなる押付手段としては、ピストンを減縮待機位置から第１伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される小径室と、前記ピストンを第１伸長位置から最大伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される大径室と、前記小径室から大径室への連通路を切換える切換え手段とを備えたものであればよい。これにより、ピストン摺動の初期時には小径室に連通させることによりピストンを素早く移動することができ、予め定められた長さ以上の押付け力を必要とする際には、大径室に連通させることにより大きな推力が得られる。

好ましい態様としては、ピストンの略中央部に挿通孔とシリンダにこの挿通孔に挿通される挿通片とを備え、挿通片を介して挿通孔内部と給液ポンプ及び蓄圧手段を備えた管路とを連通する管路を備える。即ち、挿通孔と挿通片とで構成される部屋が小径室となる。挿通片に沿ってピストンが摺動し、予め定められた長さＬになった際に、ピストンの挿通孔とピストンの後端とを連絡する経路を挿通片に形成させておくことにより、この経路が切換え手段となり、ピストンの挿通孔と後端とシリンダとで構成される部屋が大径室となる。

本発明の押付手段としては、好ましくは、ピストンを減縮待機位置に摺動する際に、給液ポンプ及び蓄圧手段を備えた管路に連通される差圧室を更に備える。このようなピストンとシリンダとで構成される押付装置では、従来はバネを対向させ荷重によりピストンを待機させていたが、ピストンが伸び方向に進む時、バネ荷重が負荷荷重として嵩上げされてしまい、また、縮み方向にも同様なことが挙げられ能力ロスとなっていた。本発明では、ピストンを減縮待機位置に摺動する際に、給液ポンプ及び蓄圧手段を備えた管路に連通される差圧室を更に備えることにより、蓄圧手段の作動圧液を使用するため、実質的にパッキン揺動抵抗と経路抵抗のみのロスとなり、極めてロスの少ない液圧回路を構成することができる。

図１は本発明の液圧式押付装置の一実施例の液圧回路構成を示す説明図である。図に示す通り、Ｐｓ（＝３００ｋＰａ）に作動油が加圧されたリザーバタンク１は逆止弁２を介して給液ポンプとしての超磁歪ポンプ３に連通される。超磁歪ポンプ３は作動油を加圧しての作動圧油として蓄圧手段であるアキュムレータ４を配した高圧管路１３内に供給する。今、高圧管路１３内の作動圧油の圧力がＰ（＝４ＭＰａ＝４０００ｋＰａ）に加圧されているとする。

一方、ピストン５とシリンダ６とからなる押付手段７は、ピストン５が伸長する際に高圧管路に連通される小径室８及び大径室９と、ピストン５が減縮する際と減縮待機位置にある場合に連通される差圧室１０とを備える。具体的には、ピストン５の略中央部に挿通孔１１とシリンダ６にこの挿通孔１１に挿通される挿通片１２とを備え、挿通片１２を介して挿通孔１１内部と高圧管路１３又は戻り管路１５とを連通する管路１４を備え、挿通片１２に沿ってピストン５が摺動し、予め定められた長さＬになった際に、ピストン５の挿通孔１１とピストン５の後端側部屋とを連絡するブリード穴１６を挿通片１２に備える。

即ち、挿通孔１１と挿通片１２とで構成される部屋が小径室８となり、ピストン５の後端側部屋が大径室９となり、ブリード穴１６による小径室８と大径室９との連通動作が切換え手段となる。また、シリンダ６内壁とシリンダ６先端部のパッキン１７とピストン５の側壁とで囲まれた部屋が差圧室１０となる。

図１はピストン５が減縮して減縮待機位置に摺動する場合の２つの切換え電磁弁１８，１９の切換え位置を示している。即ち、高圧管路１３は差圧室１０に連通され、小径室８及び大径室９は管路１４から戻り管路１５に連通している。小径室の面積をＡ１、大径室の面積をＡ２、差圧室の面積Ｂ１とすると、Ｂ１×Ｐ＞Ａ２×Ｐｓとなり、ピストン５は縮む。尚、戻り経路１５中に絞り等を入れておけば急激なピストン５の減縮にブレーキがかけられる。

切換え電磁弁１８，１９の各ソレノイドに通電し、切換え弁を切り替えると差圧室１０は戻り管路１５に連通しリザーバタンク圧Ｐｓとなる。また、アキュムレータ４に蓄圧されていた油圧（Ｐ＝４ＭＰａ＝４０００ｋＰａ）を保持する高圧管路１３は小径室８に連通される。この時、Ｐ×Ａ１＞Ｐｓ×Ｂ１より、ピストン５は伸長する。この場合は、小径室８の面積Ａ１が小さいため、高速で伸長する。尚、この動作時には、大径室９内部は負圧になるが、チェック弁２０を介して戻り管路１５に連通させてリザーバタンク圧Ｐｓ利用して負圧を防止する。

小径部８のブリード穴１６が空くまでピストン５がストローク（Ｌ）すると、ポンプ吐出圧がピストン面積全面の大径室９に作用し始める。この時の押付力はＰ×Ａ２と高荷重の出力となり、所定の押付力が得られる。即ち、ブリード穴１６が閉じている間は高速・低出力であるが、ブリード穴１６が開くと低速・高出力に特性が切り換わる。

以上のように、本実施例では、差圧室１０を設けアキュムレータ４に圧力をためると同時に差圧室１０にアキュムレータ４の圧力を作用させピストンを待機させているため、従来はバネを対向させ荷重によりピストンを待機させていたが、ピストンが伸長方向に進むときバネ荷重が負荷荷重として嵩上げされてしまう能力ロスが低減され、実質的にパッキン揺動抵抗と経路抵抗のみとなる。

また、アキュムレータ４を使用して圧力を保持することにより、通電されたコイルの磁界による超磁歪素子の伸縮によりポンプ作用を行っているため長時間運転することは期待できない超磁歪ポンプについても、圧力センサーと併用して蓄圧器（アキュムレータ、ＡＣＣ）を使用することにより、より長時間の使用が可能となる。

更に、ロッド作動時には小径室８を使用し、押付ける目的となる筐体に作用する場合には大径室９を使用することにより、微小流量しか発生しない超磁歪ポンプの利用範囲を大幅に広げることができる。また、通電する電源周波数により、吐出量が決定し低周波数の場合吐出量は少ないが大推力を発生することができることを利用して、ピストンを作動させる時には比較的推力を必要とせず大流量が出せるように高周波数を作用させ、磁歪ポンプの吐出能力を最大限発揮させることも可能である。逆に、推力を作用させるときには磁歪ポンプの推力を出させる低周波数によりポンプを運転させ、更に油圧力を小径室から大径室に連通させて大推力を発生させることも可能である。

本発明の液圧式押付装置の一実施例の液圧回路構成を示す説明図である。

符号の説明

１…リザーバタンク、
２…逆止弁、
３…超磁歪ポンプ、
４…アキュムレータ、
５…ピストン、
６…シリンダ、
７…押付手段、
８…小径室、
９…大径室、
１０…差圧室、
１１…挿通孔、
１２…挿通片、
１３…高圧管路、
１４…管路、
１５…戻り管路、
１６…ブリード穴、
１７…パッキン、
１８…切換え電磁弁、
１９…切換え電磁弁、
２０…チェック弁、

Claims (3)

1. リザーバタンクからの作動液をピストンとシリンダとからなる押付手段に管路を介して加圧供給する給液ポンプを備えた液圧式押圧装置において、
   前記給液ポンプからの作動圧液を蓄圧する蓄圧手段を管路内に備え、
   前記押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置から第１伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される小径室と、前記ピストンが第１伸長位置から最大伸長位置に摺動する際に前記管路に連通される大径室と、前記小径室から大径室への連通路を切換える切換え手段とを備えたことを特徴とする液圧式押付装置。
2. 前記押付手段は、前記ピストンが減縮待機位置に摺動する際に前記管路に連通される差圧室を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の液圧式押付装置。
3. 前記給液ポンプが超磁歪ポンプであることを特徴とする請求項１又は２に記載の液圧式押付装置。
   

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