JP2009024319A - ウォータジェットルームの緯入れポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ウォータジェットルームにおいて、コイルばねを用いた緯入れポンプから吐出される高圧水の圧力脈動を効果的に抑制する。
【解決手段】スプリングシート１９のばね座１９２とスプリングキャップ２０のばね座２０２との間にはコイルばね２２、可動ばね受け２３及び複数の皿ばね２４が介在されている。複数の皿ばね２４によって構成される副ばね２５のばね定数は、コイルばね２２のばね定数よりも大きくしてある。可動ばね受け２３は、リング板形状の可動ばね座２３１と、可動ばね座２３１の外周に一体形成された筒部３３とを備えている。筒部材としての筒部３３は、スプリングキャップ２０の筒部２０１の筒内にスライド可能に嵌入されている。筒部２０１の内周面２０３には溝３４が一周するように形成されており、溝３４内には粘性流体Ｑが充填されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルばねのばね力を利用してプランジャを動かして水を緯入れノズルへ圧送するウォータジェットルームの緯入れポンプに関する。

緯入れノズルに水を圧送するウォータジェットルームの緯入れポンプとしては、例えば特許文献１に開示のプランジャポンプが一般に用いられている。この種の緯入れポンプでは、織機と同期して回転するカムを備えたカム機構とコイルばねとの協働によってプランジャがシリンダ内を往復動される。プランジャがカムの回転によってコイルばねのばね力に抗してシリンダ内を移動される場合には、水が緯入れポンプ内に吸入され、プランジャがコイルばねのばね力によってシリンダ内を移動される場合には、緯入れポンプ内の水が吐出されて緯入れノズルから噴射される水ジェットとなる。緯糸は、この水ジェットによって経糸開口内を搬送される。

ウォータジェットルームの運転にとって好ましい水噴射圧力波形は、図４（ｃ）に実線で示す波形Ｇｏのように水噴射開始と共に滑らかに下降する波形である。しかし、コイルばねを用いた緯入れポンプでは、水噴射開始時や水噴射終了時の過渡的なコイルばねの弾性振動が生じる。あるいは特定の織機回転数では、コイルばねの固有振動と間欠的なカムの動作（水を吸入する方向へプランジャを移動させる動作）とが同期し、激しいコイルばねの振動が生じる。このようなコイルばねの振動はプランジャに伝わり、高圧水の圧力変動（圧力脈動）となる。図４（ｃ）に鎖線で示す波形Ｇｅは、コイルばねの振動に起因する圧力波形の変動の一例である。このような圧力脈動は、水ジェットの速度を変動させ、水ジェットの速度変動は、緯糸の緯入れに支障をもたらす。

特許文献１には、コイルばねの振動を抑制するための手段が開示されている。この抑制手段は、コイルばねの端部とばね受けとの間に介在された薄板形状の制振鋼板、あるいはコイルばねに設けられた樹脂コーティングである。制振鋼板あるいは樹脂コーティングでは、これらの厚みの弾性変化を利用してコイルばねの振動を吸収しようとするものである。
実公平７−２６３８１号公報

しかし、前記制振鋼板あるいは樹脂コーティングでは厚みの弾性変化が僅かであるために、十分な振動抑制効果を得ることはできず、高圧水の圧力脈動を十分に抑制することができない。

本発明は、コイルばねを用いたウォータジェットルームの緯入れポンプから吐出される高圧水の圧力脈動を効果的に抑制することを目的とする。

本発明は、緯入れノズルから水を噴射して緯糸を緯入れするウォータジェットルームの緯入れポンプであって、コイルばねのばね力を利用してプランジャを動かして水を前記緯入れノズルへ圧送する緯入れポンプを対象とし、請求項１の発明は、基礎ばね座と、前記コイルばねの一端に接合された可動ばね座と、前記基礎ばね座と前記可動ばね座との間に設けられた副ばねと、前記可動ばね座の移動に対して減衰力を発生させる減衰力発生手段とを備えていることを特徴とする。

制振鋼板に比べて弾性変化（コイルばねの伸縮方向における副ばねの長さ変化）が大きい副ばねは、コイルばねの振動吸収に大きく寄与する。減衰力発生手段によって発生される減衰力は、コイルばねの振動に同期してコイルばねに作用して、コイルばねの振動を減衰させる。

好適な例では、前記減衰力発生手段は、前記可動ばね座の移動に対して摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段である。
摩擦減衰力発生手段によって発生される摩擦減衰力は、コイルばねの振動に同期した減衰力をコイルばねに作用して、コイルばねの振動を減衰させる。摩擦減衰力発生手段によって発生される摩擦減衰力は、コイルばねの振動吸収を高めるための調整要素として利用される。

好適な例では、前記摩擦減衰力発生手段は、前記可動ばね座に設けられた第１の収容室形成部材と、前記第１の収容室形成部材との間に収容室を形成するように設けられた第２の収容室形成部材と、前記収容室内に封入された粘性流体とを備えている。

粘性流体は、耐久性に優れた摩擦減衰力発生手段の構成要素として好適である。
好適な例では、前記第１の収容室形成部材は、前記可動ばね座に連結された筒部材であり、前記第２の収容室形成部材は、前記筒部材を前記コイルばねの伸縮方向に移動可能に案内するように前記筒部材に嵌合されたガイド筒であり、前記収容室は、前記ガイド筒の内周面と前記筒部材の外周面との間に形成されている。

ガイド筒及び筒部材は、粘性流体を封入する収容室を形成する上で好適な形状の収容室形成部材である。
好適な例では、前記摩擦減衰力発生手段は、前記可動ばね座に支持された摺動部材と、前記摺動部材を前記コイルばねの伸縮方向に摺動可能に案内する摺動案内部と、前記摺動部材を前記摺動案内部に弾性力で押接する押接手段とを備えている。

可動ばね座が移動すると、摺動案内部に弾性力で押接されている摺動部材が摺動案内部に対して摺動し、コイルばねの振動が減衰される。
好適な例では、前記減衰力発生手段は、前記可動ばね座に設けられた動吸振器である。

動吸振器は、可動ばね座の移動に対して減衰力を発生させ、コイルばねの振動が減衰される。
好適な例では、前記副ばねは、副コイルばねであり、前記副コイルばねの自由長は、前記コイルばねの自由長と同等であり、前記副ばねのばね定数は、前記コイルばねのばね定数と同等である。

自由長とは、コイルばねに負荷が加えられていない状態におけるコイルばねの長さのことである。コイルばねと副コイルばねとの間にある可動ばね座の変位量は、プランジャのストロークの半分という大きさであり、コイルばねの振動減衰効果が高い。

好適な例では、前記副ばねのばね定数は、前記コイルばねのばね定数よりも大きい。
コイルばねのばね定数よりも大きいばね定数の副ばねは、コイルばねの振動吸収に大きく寄与する。

好適な例では、前記基礎ばね座は、前記緯入れポンプのポンプハウジング内へ水を吸入するように動作する前記プランジャの吸入動作方向側における前記コイルばねの端部付近にあり、前記基礎ばね座は、前記ポンプハウジングに連結して固定されている。

ポンプハウジングに連結された従来の基礎ばね座（コイルばねのばね座）を備えた筒状のスプリングキャップをガイド筒として利用することができる。
好適な例では、前記基礎ばね座は、前記緯入れポンプのポンプハウジング内の水を吐出するように動作する前記プランジャの吐出動作方向側における前記コイルばねの端部付近にあり、前記基礎ばね座は、前記プランジャに連結して固定されている。

プランジャに連結された従来の基礎ばね座（コイルばねのばね座）を備えた筒状のスプリングシートをガイド筒として利用することができる。
好適な例では、前記摩擦減衰力発生手段は、弾性体であり、前記弾性体は、前記可動ばね座の移動に伴って、前記基礎ばね座に付属する部材と前記可動ばね座と一体的に移動する部材との少なくとも一方に摺接する。

弾性体は、可動ばね座に摩擦力を作用させてコイルばねの振動を減衰させる。

本発明は、ウォータジェットルームにおいて、コイルばねを用いた緯入れポンプから吐出される高圧水の圧力脈動を効果的に抑制することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、緯入れノズル１１には緯入れポンプ１２が吐出管１３を介して接続されている。緯入れポンプ１２は、フロートボックス１４内の水を吸入管１５を介して吸い上げると共に、吐出管１３へ吐出する。

図１（ｂ）に示すように、緯入れポンプ１２の筒形状のポンプハウジング１６内には貯水室形成シリンダ１７が固定されており、貯水室形成シリンダ１７の筒内にはプランジャ１８がスライド可能に収容されている。

プランジャ１８にはスプリングシート１９が取り付け固定されており、筒形状のポンプハウジング１６の内周面にはスプリングキャップ２０が螺合されている。スプリングキャップ２０は、ポンプハウジング１６の内周面に螺合される筒部２０１と、ばね座２０２とを備えており、スプリングキャップ２０は、ロックナット２１の締め付けによってポンプハウジング１６に固定されている。スプリングシート１９は、筒部１９１とばね座１９２とを備えている。スプリングシート１９のばね座１９２とスプリングキャップ２０のばね座２０２との間にはコイルばね２２、可動ばね受け２３及び複数の皿ばね２４が介在されており、可動ばね受け２３がコイルばね２２の端部２２１に接合されている。可動ばね受け２３及び基礎ばね座としてのばね座２０２は、緯入れポンプ１２のポンプハウジング１６内へ水を吸入するように動作するプランジャ１８の吸入動作方向側におけるコイルばね２２の端部２２１付近にある。

複数の皿ばね２４は、可動ばね受け２３と基礎ばね座であるばね座２０２との間に設けられた副ばね２５を構成する。副ばね２５のばね定数は、コイルばね２２のばね定数よりも大きくしてある。

ポンプハウジング１６に対するスプリングキャップ２０の螺入位置を変更すると、コイルばね２２のばね力が変更される。ポンプハウジング１６に対するスプリングキャップ２０の螺入位置を深くすれば、コイルばね２２のばね力が強くなり、ポンプハウジング１６に対するスプリングキャップ２０の螺入位置を浅くすれば、コイルばね２２のばね力が弱くなる。

ポンプハウジング１６には吸入口１６１及び吐出口１６２が形成されており、吸入口１６１と吐出口１６２との間には貯水室１６３が形成されている。貯水室１６３と吸入口１６１との間には逆止弁３１が介在されており、貯水室１６３と吐出口１６２との間には逆止弁３２が介在されている。吸入口１６１には吸入管１５が接続されており、吐出口１６２には吐出管１３が接続されている。

図１（ａ）に示すように、織機駆動モータ（図示略）から回転駆動力を得る駆動軸２６にはカム２７が止着されている。駆動軸２６と平行に配設された支軸２８１にはカムレバー２８が回転可能に支持されている。カムレバー２８は、カムフォロア２８２を介してカム２７に接離可能である。カムレバー２８は、一定の角速度で図１（ａ）の矢印Ｒの方向へ回転するカム２７と、緯入れポンプ１２のコイルばね２２との協働によって往復揺動される。

カムレバー２８には緯入れポンプ１２のプランジャ１８がジョイント２９を介して連結されている。プランジャ１８及びスプリングシート１９は、カムレバー２８の往復揺動によって一体的に往復動する。

図１（ａ）において、カムレバー２８がカム２７の回転力によって支軸２８１を中心に左回動すると、緯入れポンプ１２のプランジャ１８及びスプリングシート１９は、コイルばね２２のばね力に抗して往動〔図１（ｂ）において右側から左側への移動〕する。スプリングシート１９の往動動作は、コイルばね２２を圧縮し、プランジャ１８の往動動作は、フロートボックス１４から吸入管１５を介して貯水室１６３内に一定量の水を吸入する。逆止弁３１が開いて貯水室１６３内に吸水されている間、逆止弁３２が閉じており、吐出管１３内の水が貯水室１６３側へ逆流することはない。

カムフォロア２８２がカム２７のカム面２７１の最大径位置Ｎを越えると、カムフォロア２８２がカム面２７１から離れ、コイルばね２２の復元力を受けるプランジャ１８が貯水室１６３内の水を加圧する。貯水室１６３内の水が加圧されると、逆止弁３１が閉じると共に、逆止弁３２が開き、貯水室１６３内の加圧された水は、吐出管１３を介して緯入れノズル１１へ圧送される。緯入れノズル１１へ圧送された水は、緯入れノズル１１から噴射し、緯糸Ｙが経糸（図示略）の開口内へ緯入れされる。カム２７のカム面２７１から離れていたカムフォロア２８２がカム面２７１もしくは別途設けた吐出水量制限用のストッパ３０に当接すると、１サイクル（緯糸Ｙに対する緯入れ期間）の水噴射が終了する。

ストッパ３０は、不動配置された雌ねじ体３０１と、雌ねじ体３０１に螺合された雄ねじ体３０２と、雄ねじ体３０２に螺着されたロックナット３０３とからなる。雄ねじ体３０２は、ロックナット３０３の締め付けによって雌ねじ体３０１に固定される。雌ねじ体３０１に対する雄ねじ体３０２の螺入位置を変更すると、カムレバー２８の復動方向の最終端位置が変更される。この最終端位置を変更すれば、プランジャ１８のストロークが変更され、緯入れポンプ１２からの吐出水量が変更される。

図1（ｃ）に示すように、可動ばね受け２３は、リング板形状の可動ばね座２３１と、可動ばね座２３１の外周に一体形成された筒部３３とを備えている。筒部材としての筒部３３は、筒部２０１の筒内にスライド可能に嵌入されている。スプリングキャップ２０の筒部２０１の内周面２０３には溝３４が一周するように形成されており、スプリングキャップ２０には注入口３５が溝３４に連通するように形成されている。注入口３５は、ネジ蓋３６によって閉じられており、溝３４内には粘性流体Ｑが充填されている。粘性流体Ｑは、注入口３５から溝３４内へ注入される。筒部３３の外周面３３１とスプリングキャップ２０の内周面との間には一対のシールリング３７，３８が介在されている。シールリング３７，３８は、筒部３３の外周面３３１と筒部２０１の内周面２０３との間からの粘性流体Ｑの流出を防止する。粘性流体Ｑとしては、例えば不乾性液状ガスケットあるいは高粘度シリコン油が用いられる。

溝３４は、筒部３３の外周面３３１と筒部２０１の内周面２０３との間に形成された収容室である。筒部３３は、可動ばね座２３１に設けられた第１の収容室形成部材であり、筒部２０１は、筒部３３との間に収容室を形成するように固定して設けられた第２の収容室形成部材である。筒部２０１は、コイルばね２２の伸縮方向〔図１（ｂ）に矢印Ｗで示す〕へ筒部３３をスライド可能にガイドするガイド筒である。

可動ばね座２３１（可動ばね受け２３）が移動すると、粘性流体Ｑと筒部３３との間に摩擦が生じ、可動ばね受け２３に摩擦力が作用する。筒部２０１、筒部３３及び粘性流体Ｑは、可動ばね座２３１の移動によって減衰力を発生させる減衰力発生手段を構成する。以下においては、摩擦によって発生される減衰力を摩擦減衰力と記し、摩擦によって減衰力を発生させる減衰力発生手段を摩擦減衰力発生手段と記すことにする。

副ばね２５、スプリングキャップ２０の筒部２０１、筒部３３及び粘性流体Ｑは、コイルばね２２の振動振幅を減衰させる減衰装置３９を構成する。
図２は、緯入れポンプ１２の基本構成の力学モデルを示す。図２に示す力学モデルは、コイルばね２２の弾性体としての特性を質量のない２つの直列ばねＫ１，Ｋ２で近似すると共に、コイルばね２２の質量としての特性を中央に集約した質点Ｍで近似した１自由度・質点モデルである。なお、厳密に考えれば、コイルばね２２は、無限自由度の振動特性を有するが、織機回転時には最も低次の両端拘束１次モードが卓越して現れ、２次以上の高次モードが現れたとしても、その振幅は小さいため、緯入れ上は問題となるレベルとはならない。そこで、２次以上の高次モードは無視することにする。

質点Ｍに繋がるダンパＤ１は、コイルばね２２とその周囲の空気との摩擦、並びにコイルばね２２の取り付け部における摩擦に相当するダンパを表している。ダンパＤ１の減衰係数は、極めて小さいが零ではない。

左端Ｚは、カム２７のカムプロフィールと水噴射条件とによって決まる周期的な変位が入力される入力部（実施形態ではスプリングキャップ２０）を表す。本発明において提示する減衰装置３９は、副ばね２５とダンパＤ２とで表すことができ、ダンパＤ２は、粘性流体Ｑと筒部３３との間に生じる摩擦力を表す。

副ばね２５のばね定数をＫｄとし、ダンパＤ２の減衰係数をＣｄとする。Ｋｄ，Ｃｄのいずれもが∞である場合についての、つまり本発明で提示する減衰装置３９がない従来の緯入れポンプについての共振の発生メカニズムについて説明する。

ばね系（コイルばね２２を含む）の固有振動数をｆとすると、カム変位が入力部Ｚに入力された場合には、ばね系の固有振動が励起される。固有振動数ｆが織機回転数のｎ倍（ｎは整数）に一致しなければ、ばね系の固有振動が増幅されることはなく、ばね系はカム変位曲線に対応して動作する。しかし、固有振動数ｆが織機回転数のｎ倍に一致する場合には、コイルばね２２の動きとカム変位曲線とが同期してばね振動が増幅され、コイルばね２２の激しい振動状態が持続する。ばね系にはダンパＤ１による僅かな減衰力しか作用しないため、コイルばね２２は激しく振動し、この振動がプランジャ１８に伝わって圧力脈動が引き起こされる。

Ｋｄ，Ｃｄのいずれもが有限である場合についての、つまり本発明で提示する減衰装置３９がある緯入れポンプ１２においては、副ばね２５は、可動ばね座２３１の動作振幅を制限するものである。副ばね２５のばね定数Ｋｄは、コイルばね２２のばね定数Ｋよりも大きく設定される。粘性流体Ｑの粘性係数をμ、粘性流体Ｑに対する筒部３３の接触面積をＡ、筒部３３の外周面と溝３４の底との間隙（溝３４の深さ）をε〔図１（ｃ）に図示〕とすると、減衰係数Ｃｄは、次式（１）で与えられる。

Ｃｄ＝μ×Ａ／ε・・・（１）
減衰係数Ｃｄは、μ，Ａ，εを変更することによって広範囲に調整可能である。
ダンパＤ２の減衰係数Ｃｄの適正値は、図３のグラフで示すばね系の周波数特性を考慮して決定される。図３のグラフにおける横軸は、周波数を表し、縦軸は、コイルばね２２の振動振幅比を表す。図３のグラフは、コイルばね２２と減衰装置３９とを組み合わせた図２の力学モデルにおいて、減衰係数Ｃｄを変えたときの、入力部Ｚへのカム変位の入力に対するコイルばね２２の中央部の変位の周波数特性を示している。減衰係数Ｃｄが極めて大きい（例えば∞）場合には、周波数特性は、曲線Ｅ１のようになり、減衰装置３９が剛体として振る舞い、共振が発生する。減衰係数Ｃｄが極めて小さい（例えば零）である場合には、周波数特性は、曲線Ｅ２のようになり、減衰装置３９は単純なばねとしてしか機能せず、共振が発生する。

曲線Ｅｏは、減衰係数Ｃｄが適正値のときの周波数特性を表し、共振のピーク値が最小になる。減衰係数Ｃｄの適正値は、ばね定数比Ｋｄ／Ｋに依存し、ばね定数比Ｋｄ／Ｋが小さくなるほど、減衰係数Ｃｄの適正値も小さくなる。減衰係数Ｃｄの適正値は、図３のグラフから予測可能であるが、実用上はモデル化誤差も含まれることから、最終的には実験によってダンパＤ２の形状（間隙ε、接触面積Ａ）及び粘性流体Ｑの粘度を調整して最適値を選定するのが望ましい。

図４（ａ）のグラフに実線で示す波形Ｇ１は、減衰装置３９を用いた緯入れポンプ１２における水噴射圧力変動の一例を表し、鎖線で示す波形Ｈ１は、コイルばね２２の歪み変動の一例を表す。この場合、副ばね２５のばね定数Ｋｄは、コイルばね２２のばね定数Ｋの５倍に設定してあり、間隙ε＝０．５ｍｍ、接触面積Ａ＝１００ｃｍ^２となる溝３４内に粘性係数１００００ポアズの粘性流体Ｑが封入されている。コイルばね２２の歪みは、コイルばね２２に歪みゲージを貼り付けて計測している。

図４（ｂ）のグラフに実線で示す波形Ｇ２は、減衰装置３９を用いない従来の緯入れポンプにおける水噴射圧力変動の一例を表し、鎖線で示す波形Ｈ２は、コイルばね２２の歪み変動の一例を表す。ばね定数Ｋは、図４（ａ）の場合と同じである。

図４（ａ）及び図４（ｂ）のグラフから明らかなように、減衰装置３９を用いた緯入れポンプ１２では、水噴射圧力脈動が小さくなっていることが分かる。
図５のグラフにおける波形Ｊ１は、減衰装置３９を備えた緯入れポンプ１２を用いて織機回転数を変化させた場合の水噴射圧力波形の脈動率Ｘを測定した結果を示し、波形Ｊ２は、減衰装置３９がない従来の緯入れポンプを用いて織機回転数を変化させた場合の水噴射圧力波形の脈動率Ｘを測定した結果を示す。脈動率Ｘは、図４（ｃ）に示す圧力変動幅ΔＰと開始圧力Ｐａとによって次式（２）で表されるように定義される。

Ｘ＝０．５×ΔＰ／Ｐａ・・・（２）
波形Ｊ２で示すように、従来の緯入れポンプでは、約５０ｒｐｍ毎に脈動率Ｘが増減を繰り返すが、波形Ｊ１で示すように、減衰装置３９を備えた緯入れポンプ１２では、脈動率Ｘが織機回転数の全域で従来の緯入れポンプの場合の最小の脈動率程度に収まっているという効果が認められる。この結果から分かるように、いかなる織機回転数であっても、又、コイルばね２２が変更された場合であっても、常に安定した圧力脈動の少ない水噴射圧力波形を維持することができる。

副ばね２５のばね定数Ｋｄを小さくすれば、可動ばね座２３１の振幅が増してダンパＤ２（粘性流体Ｑによる摩擦力）の作用力が増加し、コイルばね２２の振動抑制効果が大きくなる。しかし、副ばね２５のサイズが増すため、ばね定数Ｋｄを小さくし過ぎることは、緯入れポンプ１２内への副ばね２５の収納の面に関しては不都合である。又、可動ばね座２３１の振幅が増すため、ばね定数Ｋｄを小さくし過ぎることは、耐久性・信頼性の面でも好ましくない。逆に、ばね定数Ｋｄを大きくし過ぎると、副ばね２５のサイズはコンパクトになるが、可動ばね座２３１の振幅が小さくなることから、ダンパＤ２の作用力が低下し、コイルばね２２の振動抑制効果が小さくなる。

これらの事情を考慮すると、ばね定数Ｋｄは、次式（３）を満たすように設定するのが好ましい。
３×Ｋ≦Ｋｄ≦２０×Ｋ・・・（３）
第１の実施形態では以下の効果が得られる。

（１）副ばね２５の弾性変化（プランジャ１８の往復動方向における変化）は、従来の減衰用の制振鋼板に比べて大きく、コイルばね２２のばね定数Ｋよりも大きいばね定数Ｋｄの副ばね２５は、コイルばね２２の振動吸収に大きく寄与する。又、粘性流体Ｑと筒部３３との間で生じる摩擦力は、可動ばね座２３１の往復振動、つまりコイルばね２２の振動を減衰させる。その結果、コイルばね２２を用いた緯入れポンプ１２から吐出される高圧水の圧力脈動を抑制することができる。

（２）粘性流体Ｑは、長期間安定した摩擦力を発生するための摩擦減衰力発生手段を構成する要素として好適である。
（３）筒部３３とスプリングキャップ２０の筒部２０１との間に形成される環状の収容室（溝３４）は、可動ばね座２３１に一体形成された筒部３３の全周にわたって筒部３３に接触する。そのため、可動ばね座２３１の移動によって粘性流体Ｑと筒部３３との間に発生する摩擦力は、筒部３３の全周にわたって均等に作用し、摩擦力が偏荷重となって筒部３３に作用することはない。その結果、コイルばね２２の振動が良好に緩和される。互いに嵌合される筒部３３と筒部２０１とは、粘性流体Ｑを封入する収容室を形成する上で好適な形状の収容室形成部材である。

（４）筒部２０１は、スプリングキャップ２０の一部であり、ポンプハウジング１６に螺合して連結された従来のスプリングキャップ２０が筒部３３をガイドするガイド筒として利用される。そのため、筒部３３をガイドするための専用のガイド筒が不要である。

（５）皿ばね２４は、コイルばね２２のばね定数よりも大きなばね定数を得るコンパクトな副ばねとして好適である。
次に、図６の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。

スプリングキャップ２０のばね座２０２とコイルばね２２の一端との間にはリング板形状の可動ばね座４０及び複数の皿ばね２４が介在されており、可動ばね座４０には筒４１が連結して固定されている。筒４１の外径は、可動ばね座４０の外径よりも僅かに小さくしてあり、筒４１の外周面とスプリングキャップ２０の筒部２０１の内周面との間には隙間ができている。この隙間には、隙間から垂れ落ちることのないクリーム状の粘性流体Ｑが入れられている。可動ばね座４０が移動すると、粘性流体Ｑと筒４１との間に摩擦が生じ、摩擦力が可動ばね座４０及びコイルばね２２に作用する。スプリングキャップ２０の筒部２０１は、コイルばね２２の伸縮方向〔矢印Ｗで示す方向〕に筒４１をガイドし、筒４１は、粘性流体Ｑを収容するための収容室（前記隙間）を筒部２０１との間に形成する。

筒部２０１、筒４１及び粘性流体Ｑは、可動ばね座４０の移動によって摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段を構成する。複数の皿ばね２４は、副ばね２５を構成し、副ばね２５、スプリングキャップ２０の筒部２０１、筒４１及び粘性流体Ｑは、コイルばね２２の振動振幅を減衰させる減衰装置３９Ａを構成する。

スプリングシート１９のばね座１９２とコイルばね２２の他端との間には可動ばね座４２及び複数の皿ばね４３が介在されている。可動ばね座４２には筒４４が連結して固定されており、可動ばね座４２は、コイルばね２２の端部２２２に接合している。筒４４の内径は、スプリングシート１９の外径よりも僅かに大きくしてあり、筒４４の内周面とスプリングシート１９の筒部１９１の外周面との間には隙間ができている。この隙間には粘性流体Ｑが入れられている。可動ばね座４２がスプリングシート１９の筒部１９１対して相対移動すると、粘性流体Ｑと筒４４との間に摩擦が生じ、摩擦力が可動ばね座４２及びコイルばね２２に作用する。スプリングシート１９の筒部１９１は、コイルばね２２の伸縮方向〔矢印Ｗで示す方向〕に筒４４をガイドし、筒４４は、粘性流体Ｑを収容するための収容室（前記隙間）を筒部１９１との間に形成する。

筒部１９１、筒４４及び粘性流体Ｑは、可動ばね座４２の移動によって摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段を構成する。複数の皿ばね４３は、副ばね４５を構成し、副ばね４５、スプリングシート１９の筒部１９１、筒４４及び粘性流体Ｑは、コイルばね２２の振動振幅を減衰させる減衰装置３９Ｂを構成する。基礎ばね座としてのばね座１９２及び可動ばね座４２は、ポンプハウジング１６内の水を吐出するように動作するプランジャ１８の吐出動作方向側におけるコイルばね２２の端部２２２付近にある。

第２の実施形態では、第１の実施形態における（１）〜（３），（５）項と同様の効果が得られる。又、第２の実施形態では以下の効果が得られる。
（６）筒４４とスプリングシート１９の筒部１９１との間に形成される隙間（環状の収容室）は、可動ばね座４２に設けられた筒４４の全周にわたって筒４４に接触する。そのため、可動ばね座４２の移動によって粘性流体Ｑと筒４４との間に発生する摩擦力は、筒４４の全周にわたって均等に作用し、摩擦力が偏荷重となって筒４４に作用することはない。その結果、コイルばね２２の振動が良好に緩和される。互いに嵌合される筒４４と筒部１９１とは、粘性流体Ｑを封入する収容室を形成する上で好適な形状の収容室形成部材である。

（７）筒部１９１は、スプリングシート１９の一部であり、プランジャ１８に連結して固定された従来のスプリングシート１９が筒４４をガイドするガイド筒として利用される。そのため、筒４４をガイドするための専用のガイド筒が不要である。

（８）コイルばね２２の一端側に減衰装置３９Ａを設けると共に、他端側に減衰装置３９Ｂを設けた構成では、第１の実施形態に比べて部品点数が増える。しかし、副ばね２５及び副ばね４５の弾性変形量を第１の実施形態に比べて小さくすることができ、又、コイルばね２２の振動を減衰させるためのエネルギーを減衰装置３９Ａと減衰装置３９Ｂとに分散させることができる。そのため、副ばね２５，４５の歪みを小さくすることができる。コイルばね２２の両端側のそれぞれに減衰装置を設けた構成は、副ばね２５，４５の疲労強度の面で好ましい。

又、コイルばね２２の両端側のそれぞれに減衰装置を設けた構成では、コイルばね２２の両端側のいずれかのみに減衰装置を設けた構成に比べて、粘性流体Ｑの剪断速度及び剪断に伴う発熱が低減されるため、粘性流体Ｑの寿命が増す。

次に、図７の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
スプリングキャップ２０Ａは、筒部２０１と、筒部２０１に連結して固定されたばね受け部材４６とを備えている。ばね受け部材４６は、基礎ばね座としてのばね座４６１と筒部４６２とを備えており、筒部４６２の筒内には可動ばね受け４７が収容されている。可動ばね受け４７は、リング板形状の可動ばね座４７１と、可動ばね座４７１の内周側に一体形成された筒部４７２と、可動ばね座４７１の外周側に一体形成された筒部４７３とを備えている。筒部４７２は、ばね座４６１を貫通しており、筒部４７２とばね座４６１との間にはシールリング４９が介在されている。筒部４７３とばね受け部材４６の筒部４６２との間には弾性体であるゴム製のシールリング５０が介在されている。シールリング４９，５０は、ばね座４６１と可動ばね受け４７とにより囲まれた領域を密封しており、この密封領域には粘性流体が充填されている。

ばね受け部材４６のばね座４６１と可動ばね受け４７の可動ばね座４７１との間には複数対の皿ばね４８Ａ，４８Ｂが介在されている。対の皿ばね４８Ａ，４８Ｂは、密着するように重ね合わせられている。皿ばね４８Ａ，４８Ｂは、基礎ばね座であるばね座４６１と可動ばね受け４７の可動ばね座４７１との間に設けられた副ばね５１を構成する。副ばね５１のばね定数は、コイルばね２２のばね定数よりも大きくしてある。

可動ばね受け４７がコイルばね２２の伸縮方向へ移動するに伴い、弾性体としてのシールリング５０は、ばね受け部材４６の筒部４６２に摺接する。この摺接作用により、摩擦力が可動ばね受け４７に作用し、コイルばね２２の振動が減衰される。又、コイルばね２２が振動すると、対の皿ばね４８Ａ，４８Ｂの密着部分が弾性変形のために相対運動し、粘性流体の粘性作用によって流体摩擦が生じ、加えて皿ばね４８Ａ，４８Ｂ周囲の粘性流体の攪拌、ならびに皿ばね４８Ａ，４８Ｂ間の軸方向隙間の増減の際に生じるスクイーズ効果によっても、ダンパ効果が得られる。

その結果、コイルばね２２を用いた緯入れポンプ１２から吐出される高圧水の圧力脈動が抑制される。
次に、図８（ａ），（ｂ）の第４の実施形態を説明する。第２の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。

図８（ａ）に示すように、スプリングキャップ２０内にはコイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂが直列に収容されており、コイルばね２２Ａと副コイルばね２２Ｂとの間には可動ばね受け５２が介在されている。コイルばね２２Ａは、プランジャ１８の吸入動作方向へ可動ばね受け５２を付勢し、副コイルばね２２Ｂは、プランジャ１８の吐出動作方向へ可動ばね受け５２を付勢する。つまり、コイルばね２２Ａのばね力と副コイルばね２２Ｂのばね力とは、可動ばね受け５２を介して対抗している。

副コイルばね２２Ｂの自由長は、コイルばね２２Ａの自由長と同等であり、副コイルばね２２Ｂのばね定数は、コイルばね２２Ａのばね定数と同等である。コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの自由長は、第２の実施形態におけるコイルばね２２の自由長の半分であり、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの素線径は、第２の実施形態におけるコイルばね２２の素線径と同等である。つまり、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂは、第２の実施形態におけるコイルばね２２を２等分割した一対のコイルばねと同等である。

図８（ｂ）に示すように、可動ばね受け５２は、リング板形状の可動ばね座５２１と、可動ばね座５２１の外周に一体形成された筒部５２２とを備えている。筒部５２２は、スプリングキャップ２０の筒部２０１内にスライド可能に嵌入されている。

筒部５２２の外径は、筒部２０１の内径よりも僅かに小さくしてあり、筒部５２２の外周面とスプリングキャップ２０の筒部２０１の内周面との間には隙間ができている。この隙間には、隙間から垂れ落ちることのないクリーム状の粘性流体Ｑが入れられている。可動ばね受け５２（可動ばね座５２１）が移動すると、粘性流体Ｑと筒部５２２との間に摩擦が生じ、摩擦力が可動ばね座５２１、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂに作用する。スプリングキャップ２０の筒部２０１は、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの伸縮方向〔矢印Ｗで示す方向〕に可動ばね受け５２（可動ばね座５２１）をガイドし、筒部５２２は、粘性流体Ｑを収容するための収容室（前記隙間）を筒部２０１との間に形成する。

可動ばね受け５２（可動ばね座５２１）が移動すると粘性流体Ｑと筒部２０１との間で摩擦が生じ、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの振動が減衰される。筒部２０１、筒部５２２及び粘性流体Ｑは、可動ばね受け５２（可動ばね座５２１）の移動によって摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段を構成する。

第４の実施形態では、第１の実施形態における（２）項〜（４）項と同様の効果が得られる上に、以下の効果が得られる。
（９）可動ばね座５２１は、自由長が同等であるコイルばね２２Ａと副コイルばね２２Ｂとの間にあるため、プランジャ１８の１ストローク分の変位に対する可動ばね座５２１の変位量（最大変位量）は、プランジャ１８のストロークの半分となる。可動ばね座５２１の最大変位量が大きいほど、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの振動減衰効果は高くなる。可動ばね座５２１の最大変位量は、第１の実施形態における可動ばね座２３１の最大変位量よりも大きい。そのため、本実施形態におけるコイルばね（コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂ）の振動減衰効果は、第１の実施形態の場合よりも大幅に高くなる。

（１０）スプリングキャップ２０の筒内に共振周波数の異なる一対のコイルばねを並列に収容しても振動減衰効果を得ることができるが、スプリングキャップ２０の拡径化を回避するには一対のコイルばねの素線径を従来の単一のコイルばねの素線径よりも小さくする必要がある。そうすると、並列に設けられた一対のコイルばねの合成ばね定数は、従来の単一のコイルばねのばね定数よりも小さくなってしまう。これは、緯入れポンプの吐出特性を変えてしまい、図４（ｃ）に示すような望ましい水噴射圧力波形に近い水噴射圧力波形を得ることができなくなる。

自由長が同等、且つばね定数が同等であるコイルばね２２Ａと副コイルばね２２Ｂとを直列に設けた本実施形態では、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの合成ばね定数は、第１の実施形態におけるコイルばね２２のばね定数と同等となる。そのため、本実施形態では、図４（ｃ）に示すような望ましい水噴射圧力波形に近い水噴射圧力波形を得ることができる。

次に、図９（ａ），（ｂ）の第５の実施形態を説明する。第４の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。
図９（ａ）に示すように、コイルばね２２Ａと副コイルばね２２Ｂとの間には可動ばね受け５３が介在されている。可動ばね受け５３は、スプリングシート１９の筒部１９１を包囲する筒座５４と、筒座５４の外周に一体形成されたリング板形状の一対の可動ばね座５５，５６と、可動ばね座５５，５６間に支持室５７１を区画する筒状部５７〔図９（ｂ）に図示〕とを備えている。コイルばね２２Ａは、可動ばね座５５に接して可動ばね受け５３をプランジャ１８の吸入動作方向へ付勢し、副コイルばね２２Ｂは、可動ばね座５６に接して可動ばね受け５３をプランジャ１８の吐出動作方向へ付勢する。つまり、コイルばね２２Ａのばね力と副コイルばね２２Ｂのばね力とは、可動ばね受け５３を介して対抗している。

図９（ｂ）に示すように、支持室５７１は、プランジャ１８の周りに等間隔に複数（本実施形態では４つ）設けられており、各支持室５７１には圧縮ばね５８及び摺動部材５９が収容されている。圧縮ばね５８は、スプリングキャップ２０の筒部２０１の内周面２０３に摺動部材５９を押接しており、摺動部材５９は、筒部２０１の内周面２０３に接して摺動可能である。筒部２０１は、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの伸縮方向に摺動可能に摺動部材５９を案内する摺動案内部であり、圧縮ばね５８は、摺動部材５９を筒部２０１に弾性力で押接する押接手段である。

可動ばね受け５３（可動ばね座５５，５６）が移動すると摺動部材５９と筒部２０１との間で摩擦が生じ、コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの振動が減衰される。筒部２０１、摺動部材５９及び圧縮ばね５８は、可動ばね受け５３（可動ばね座５５，５６）の移動によって摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段を構成する。

第５の実施形態では、第４の実施形態における（９），（１０）項と同様の効果が得られる。
次に、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）の第６の実施形態を説明する。第５の実施形態と同じ構成部には同じ符号が用いてある。

図１０（ａ）に示すように、コイルばね２２Ａと副コイルばね２２Ｂとの間には可動ばね受け６０が介在されている。可動ばね受け６０は、スプリングシート１９の筒部１９１を包囲する一対の筒座６１，６２と、筒座６１，６２の外周に連結されたリング板形状の一対の可動ばね座６３，６４と、可動ばね座６３，６４の外周縁に一体形成された筒状部６５，６６とを備えている。一対の筒座６１，６２は、同心状態に接合されていると共に、一対の筒状部６５，６６は、同心状態に接合されており、可動ばね受け６０内には密封された室６０１が形成されている。

コイルばね２２Ａは、可動ばね座６３に接して可動ばね受け６０をプランジャ１８の吸入動作方向へ付勢し、副コイルばね２２Ｂは、可動ばね座６４に接して可動ばね受け６０をプランジャ１８の吐出動作方向へ付勢する。つまり、コイルばね２２Ａのばね力と副コイルばね２２Ｂのばね力とは、可動ばね受け６０を介して対抗している。

室６０１内にはリング形状の可動リング６７がプランジャ１８の移動方向へ移動可能に収容されている。
図１０（ｃ）に示すように、可動リング６７の一方の端面には凹部６７１が形成されており、可動リング６７の他方の端面には凹部６７２が凹部６７１に対向するように形成されている。図１０（ｂ）に示すように、凹部６７１は、プランジャ１８の周りに等間隔に複数（本実施形態では４つ）設けられており、凹部６７２は、プランジャ１８の周りに等間隔に複数（本実施形態では４つ）設けられている。

図１０（ｃ）に示すように、凹部６７１の底と可動ばね座６３との間には圧縮ばね６８が介在されており、凹部６７２と可動ばね座６４との間には圧縮ばね６９が介在されている。圧縮ばね６８のばね力と圧縮ばね６９のばね力とは、可動リング６７を介してプランジャ１８の移動方向に対抗しており、可動リング６７は、プランジャ１８の移動方向（コイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの振動方向）へ振動可能である。

室６０１には液体Ｓが封入されている。可動リング６７には流通路６７３が可動リング６７の一方の端面から他方の端面へと貫通するように形成されている。可動リング６７が可動ばね座６３と可動ばね座６４との一方側から他方側へ移動すると、液体Ｓが前記他方側から前記一方側へ流通路６７３を流通する。

可動ばね受け６０の移動に伴う可動リング６７の慣性効果によってコイルばね２２Ａ及び副コイルばね２２Ｂの振動が減衰される。可動リング６７、圧縮ばね６８，６９、液体Ｓ及び流通路６７３は、可動ばね受け６０（可動ばね座６３，６４）の移動によって減衰力を発生させる動吸振器７０（減衰力発生手段）を構成する。

第６の実施形態では、第４の実施形態における（９），（１０）項と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施の形態も可能である。

○副ばねとしてゴムを用いてもよい。この場合、可動ばね受けが移動する際に該ゴムが摺接して摩擦力が生じるようにすることもできる。
○副ばねとして気体ばね（例えば空気ばね）を用いてもよい。

○第２の実施形態において、減衰装置３９Ａを無くして減衰装置３９Ｂのみにしてもよい。
○第５の実施形態において、２つ、３つ又は５つ以上の摺動部材５９をスプリングシート１９の筒部１９１の周りに等間隔に設けてもよい。

○第６の実施形態において、スプリングシート１９の筒部１９１と筒座６１，６２との隙間に粘性流体Ｑを充填してもよい。
○第４〜第６の実施形態において、副コイルばね２２Ｂの自由長をコイルばね２２Ａの自由長よりも短くしてもよい。

○第４〜第６の実施形態において、副コイルばね２２Ｂの自由長をコイルばね２２Ａの自由長よりも長くしてもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。

〔１〕前記副ばねは、皿ばねによって構成されている請求項８に記載の緯入れポンプ。

第１の実施形態を示し、（ａ）は、全体図。（ｂ）は、緯入れポンプの側断面図。（ｃ）は、部分拡大側断面図。 力学モデルを示す模式図。 ばね系の周波数特性を示すグラフ。 （ａ）は、本発明の水噴射圧力の変化を示すグラフ。（ｂ）は、従来の水噴射圧力の変化を示すグラフ。（ｃ）は、理想的な水噴射圧力の変化を示すグラフ。 脈動率の変化を示すグラフ。 第２の実施形態を示す側断面図。 第３の実施の形態を示す部分拡大側断面図。 第４の実施形態を示し、（ａ）は、緯入れポンプの側断面図。（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 第５の実施形態を示し、（ａ）は、緯入れポンプの側断面図。（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 第６の実施形態を示し、（ａ）は、緯入れポンプの部分側断面図。（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。（ｃ）は、部分拡大側断面図。

符号の説明

１１…緯入れノズル。１２…緯入れポンプ。１６…ポンプハウジング。１８…プランジャ。１９２，２０２，４６１…基礎ばね座としてのばね座。１９１，２０１，４６２…第２の収容室形成部材であるガイド筒としての筒部。２０１…摺動案内部としての筒部。２０３…内周面。２２，２２Ａ…コイルばね。２２Ｂ…副ばねとしての副コイルばね。２３１，４０，４２，４７１，５２１，５５，５６，６３，６４…可動ばね座。２５，４５…副ばね。３３…第１の収容室形成部材である筒部材としての筒部。３３１…外周面。４４…第１の収容室形成部材である筒部材としての筒。４９，５０…摩擦減衰力発生手段（減衰力発生手段）を構成する弾性体としてのシールリング。５８…押接手段としての圧縮ばね。５９…摺動部材。７０…減衰力発生手段としての動吸振器。Ｑ…摩擦減衰力発生手段（減衰力発生手段）を構成する粘性流体。Ｙ…緯糸。Ｋ，Ｋｄ…ばね定数。

Claims (11)

1. 緯入れノズルから水を噴射して緯糸を緯入れするウォータジェットルームの緯入れポンプであって、コイルばねのばね力を利用してプランジャを動かして水を前記緯入れノズルへ圧送する緯入れポンプにおいて、
   基礎ばね座と、
   前記コイルばねの一端に接合された可動ばね座と、
   前記基礎ばね座と前記可動ばね座との間に設けられた副ばねと、
   前記可動ばね座の移動に対して減衰力を発生させる減衰力発生手段とを備えたウォータジェットルームの緯入れポンプ。
2. 前記減衰力発生手段は、前記可動ばね座の移動に対して摩擦減衰力を発生させる摩擦減衰力発生手段である請求項１に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
3. 前記摩擦減衰力発生手段は、前記可動ばね座に設けられた第１の収容室形成部材と、前記第１の収容室形成部材との間に収容室を形成するように設けられた第２の収容室形成部材と、前記収容室内に封入された粘性流体とを備えている請求項２に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
4. 前記第１の収容室形成部材は、前記可動ばね座に連結された筒部材であり、前記第２の収容室形成部材は、前記筒部材を前記コイルばねの伸縮方向に移動可能に案内するように前記筒部材に嵌合されたガイド筒であり、前記収容室は、前記ガイド筒の内周面と前記筒部材の外周面との間に形成されている請求項３に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
5. 前記摩擦減衰力発生手段は、前記可動ばね座に支持された摺動部材と、前記摺動部材を前記コイルばねの伸縮方向に摺動可能に案内する摺動案内部と、前記摺動部材を前記摺動案内部に弾性力で押接する押接手段とを備えている請求項２に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
6. 前記減衰力発生手段は、前記可動ばね座に設けられた動吸振器である請求項１に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
7. 前記副ばねは、副コイルばねであり、前記副コイルばねの自由長は、前記コイルばねの自由長と同等であり、前記副ばねのばね定数は、前記コイルばねのばね定数と同等である請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
8. 前記副ばねのばね定数は、前記コイルばねのばね定数よりも大きい請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
9. 前記基礎ばね座は、前記緯入れポンプのポンプハウジング内へ水を吸入するように動作する前記プランジャの吸入動作方向側における前記コイルばねの端部付近にあり、前記基礎ばね座は、前記ポンプハウジングに連結して固定されている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
10. 前記基礎ばね座は、前記緯入れポンプのポンプハウジング内の水を吐出するように動作する前記プランジャの吐出動作方向側における前記コイルばねの端部付近にあり、前記基礎ばね座は、前記プランジャに連結して固定されている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。
11. 前記摩擦減衰力発生手段は、弾性体であり、前記弾性体は、前記可動ばね座の移動に伴って、前記基礎ばね座と前記可動ばね座との少なくとも一方に摺接する請求項２に記載のウォータジェットルームの緯入れポンプ。

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