JP2014043817A - 加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】加圧エアで駆動されるピストン往復動型油圧ポンプにおいて、ピストンが超微速動作する場合に主切換弁が中立位置（オールポート・オープン状態）になることを防止する。
【解決手段】主弁体４３の環状弁体部４３aの上下両端に弁ケース３１，３２側の第１，第２環状弁座５３，５４に接近又は当接する第１，第２環状弁面５１，５２が形成され、ピストン収容穴４５とピストン部４６でエア導入室５５が形成され、副切換弁４２Ｂはエア導入室５５に加圧エアを供給・排出することで主切換弁４２Ａをエア供給位置とエア排出位置とに切換える。主弁体４３の中心側コア部分を別体の副弁体４３Ａに構成し、その上端をエア排出口５に臨ませ、この副弁体４３Ａを弱い加圧エア力で急速移動させて第２弁部材５７の封止を解除し、主弁体４３を確実に切換え動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプに関し、特に弁体が中立位置（オールポートオープン状態）にならないように改良したものに関する。

従来から、次のような基本構造を備えた加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプが実用に供されている。特許文献１に記載されたこの種のピストン往復動型油圧ポンプは、前記基本構造として、シリンダ部材のシリンダ孔に装着されその軸心方向へ往復駆動されるピストンと、シリンダ孔のピストンの両側の往動室及び復動室と、復動室に設けた復動用圧縮スプリングと、ピストンの中心部から復動室側へ延びるプランジャを含む油圧ポンプ機構部と、前記往動室の端壁としての仕切壁部を有し且つ前記シリンダ部材の端部に固定された弁ケースと、この弁ケースに設けた加圧エア供給用のエア供給口及びエア排出口と、往動室をエア供給口に連通させるエア供給位置と往動室をエア排出口に連通させるエア排出位置とに亙って連続的に切換え動作する主切換弁とこの主切換弁に同期連動して主切換弁の位置を切換える副切換弁とを含む切換弁機構とを備えている。

前記主切換弁は、エア供給口に通じる環状エア通路の加圧エアでエア供給位置側へ付勢される環状弁体部とこの環状弁体部と一体のピストン部形成部とを有し且つ前記軸心方向へ移動可能な主弁体を備えている。前記環状弁体部はその移動方向両端に形成され且つ弁ケースの第１，第２環状弁座に択一的に当接する第１，第２環状弁面を備える共に、前記ピストン部形成部は弁ケースに形成されたシリンダ穴に収容されたピストン部を備えている。

副切換弁は、ピストンの往動開始時に、シリンダ穴とピストン部とで形成されるエア導入室から加圧エアを排出することにより、主切換弁をエア供給位置に切換え、また、復動開始時に、エア導入室に加圧エアを導入することにより、主切換弁をエア排出位置に切換える。こうして、ピストンが連続的に往復動して油圧ポンプ機構部が油圧を発生させる。

この特許文献１の油圧ポンプにおいては、エア供給口に供給される加圧エアの圧力が設定圧力以下に低下した場合に、環状エア通路の加圧エアで環状弁体部をエア供給位置側へ付勢する付勢力が低下して、主切換弁が中立位置（オールポート・オープン状態）になるという課題を解決する為に次のような構造を採用している。即ち、エア供給位置の時に第１弁面から離隔する第１弁座を弁ケースに対して可動の可動部材に形成し、その可動部材を圧縮スプリングで第１弁座が第１弁面に当接する閉弁側へ付勢し、加圧エアの供給圧が圧縮スプリングの閉弁力に相当する圧力以上になったときに、第１弁面と第１弁座間が離隔するように構成している。

特許文献２に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、前記基本構造と同様の基本構造を備えている。この油圧ポンプにおいて、主切換弁は、エア供給口に通ずる環状エア通路の加圧エアでエア供給位置へ付勢される環状弁体部と、この環状弁体部と一体のシリンダ穴形成部とを備えており、シリンダ穴形成部のシリンダ穴に弁ケース側のピストン部が挿入されてエア導入室が形成され、このエア導入室のエア排出口を開閉する排気弁が設けられている。副切換弁の弁棒はピストンに作動的に連結されてエア導入室に連なる内孔に挿入され、弁棒の上端近傍部の環状溝にＯリングを装着した吸気弁が設けられている。

ピストンが復動限界位置に達したとき、弁棒の先端で排気弁を開弁してエア導入室の加圧エアを排出し、主切換弁に作用する加圧エアの圧力で主切換弁をエア供給位置に切換えることにより、往動室に加圧エアを供給してピストンを往動させる。その後、ピストンが往動限界位置に達したとき、吸気弁を開弁してエア導入室に加圧エアを導入して、主切換弁をエア排出位置に切換えることにより、ピストンを復動させる。こうして、ピストンが連続的に往復動作して油圧ポンプ機構部が油圧を発生させる。

この油圧ポンプにおいては、油圧供給先において油圧リーク等が発生した場合に、ピストンが超微速で往動する際に、主切換弁が中立位置（オールポート・オープン状態）になるという課題を解決する為に、次のような構造を採用している。
前記弁棒をピストンに可動に連結し、弁棒の大径部と小径部の境界の環状受圧部に往動室のエア圧が弁閉弁方向に作用するように構成し、ピストンが往動限界位置に達する直前に、吸気弁から内孔に徐々に流入した低圧の加圧エアにより、環状受圧部に作用する加圧エアの閉弁力に抗して弁棒を一挙に開弁作動させて、吸気弁を全開状態にし、主切換弁をエア排出位置に切換えるように構成してある。

特開昭６１−２７７８０１号公報 特開２００５−２０１１６４号公報

特許文献１の油圧ポンプにおいては、特許文献２の課題のように、ピストンが超微速で往動する際に、主切換弁が中立位置（オールポート・オープン状態）になる可能性があるという課題を解決することができない。

特許文献２の油圧ポンプにおいては、弁棒の環状受圧部に作用する加圧エアの閉弁力が、加圧エア供給源から供給される加圧エアの圧力に依存するため、その閉弁力が加圧エアの圧力によって変動するから、吸気弁が全開するタイミングを安定させることが難しいこと、弁棒がピストンに対して相対移動するため、弁棒とピストンの衝突音が発生すること、排気弁の開閉の際にその弁体が弁座に衝突するため衝突音が発生すること、等の問題がある。

本発明の目的は、加圧エア供給源から供給される加圧エアの圧力の変動の影響を受けずに確実に作動する副切換弁を有する加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプを提供すること、衝突音の発生が少なく静粛に作動する加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプを提供すること、等である。

請求項１に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、シリンダ部材のシリンダ孔に装着されその軸心方向へ往復駆動されるピストンと、シリンダ孔のピストンの両側の往動室及び復動室と、復動室に設けた復動用圧縮スプリングと、ピストンの中心部から復動室側へ延びるプランジャを含む油圧ポンプ機構部と、前記往動室の端壁としての仕切壁部を有し且つ前記シリンダ部材の端部に固定された弁ケースと、この弁ケースに設けた加圧エア供給用のエア供給口及びエア排出口と、往動室をエア供給口に連通させるエア供給位置と往動室をエア排出口に連通させるエア排出位置とに亙って連続的に切換え動作する主切換弁とこの主切換弁に同期連動して主切換弁の位置を切換える副切換弁とを含む切換弁機構とを備えた加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプであって、
前記主切換弁は、エア供給口に通じる環状エア通路の加圧エアでエア供給位置側へ付勢される環状弁体部とこの環状弁体部と一体のピストン部形成部とを有し且つ前記軸心方向へ移動可能な主弁体を有し、
前記環状弁体部はその移動方向両端に形成され且つ弁ケースの第１，第２環状弁座に択一的に当接する第１，第２環状弁面を備える共に、前記ピストン部形成部は弁ケースに形成されたピストン収容穴に収容されたピストン部を備え、
前記副切換弁は、前記ピストン収容穴と前記ピストン部とで形成されるエア導入室と、前記ピストンの中心部から往動室側へ延びて弁ケースの仕切壁部と前記エア導入室と前記主弁体を摺動自在に貫通する弁棒と、この弁棒に形成された小径部と、前記弁棒と主弁体の間を封止可能な第１弁部材と、前記弁棒と仕切壁部の間を封止可能な第２弁部材とを備え、
前記副切換弁は、前記ピストンの往動開始時には前記小径部により第１弁部材の封止を解除してエア導入室の加圧エアを排出することにより主切換弁をエア供給位置に切換えると共に、前記ピストンの復動開始時には前記小径部により第２弁部材の封止を解除してエア導入室に加圧エアを導入することにより主切換弁をエア排出位置に切換えるように構成した加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプにおいて、
前記主弁体のうちの前記弁棒外周に近い中心側部分を、この中心側部分以外の部分とは別体の副弁体に構成し、
前記副弁体は、前記ピストン部に形成された副ピストン収容穴に気密摺動自在に装着され且つ前記エア導入室に臨む副ピストン部と、この副ピストン部から前記エア導入室と反対側へ延びて主弁体の円筒穴に摺動自在に装着された筒状部を備え、
前記副弁体の前記筒状部の端部をエア排出口に臨ませると共に前記副弁体をエア導入室側へ付勢する圧縮スプリングを設け、前記第１弁部材を筒状部に装着したことを特徴としている。

請求項２に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項１の発明において、前記環状弁体部に一体形成されてピストン収容穴と反対側へ延び且つ弁ケースの円筒孔に摺動自在に内嵌した筒部を設け、この筒部の外周側に前記環状エア通路が形成されたことを特徴としている。

請求項３に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項１又は２の発明において、前記主弁体の環状弁体部とピストン部形成部と弁ケースとで環状エア排気通路が形成され、この環状エア排気通路をエア排出口に連通させるエア通路が主弁体に形成されたことを特徴としている。

請求項４に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項１又は２の発明において、前記エア導入室へエア供給口から加圧エアを導入する為のエア通路が弁ケースに形成され、前記副弁体の筒状部と弁棒の外周面との間に前記エア導入室の加圧エアを排出可能なエア通路が形成されたことを特徴としている。

請求項５に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項１又は２の発明において、前記第２弁部材は、弁棒と仕切壁部の間の環状隙間に弁棒の長さ方向へ可動に装着され、前記副弁体の副ピストン部から延びて前記環状隙間に挿入され且つ第２弁部材をエア導入室側から受け止める小径筒部を設けたことを特徴としている。

請求項６に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項５の発明において、前記ピストンが往動限界位置に達した時、前記弁棒の小径部の端部と第２弁部材の間からエア導入室に導入された加圧エアにより副弁体を主弁体に対して相対移動させて第２弁部材の封止を解除するように構成されたことを特徴としている。
請求項７に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプは、請求項１又は２の発明において、前記主切換弁の主弁体をエア供給位置の方へ付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、ピストンが往動限界位置に達して復動開始する時、弁棒の小径部を介して第２弁部材の封止が解除され始めると、エア導入室に少しずつ流入する加圧エアが副弁体の副ピストン部に作用する。副弁体は副ピストン部と筒状部を有し、この筒状部がエア排出口に臨んでいるため、副弁体はエア導入室に流入した少量の加圧エアの圧力で第２弁部材の封止を解除する方向へ移動し、第２弁部材の封止が瞬時に確実に解除されてエア導入室に加圧エアが導入されるため、主切換弁がエア排出位置へ確実に切換えられる。そのため、主切換弁がオールポート・オープン状態になることがない。

この油圧ポンプの副弁体は、エア導入室に導入される加圧エアの圧力が変動しても、その影響を受けることはなく、上記のように作動するため、供給圧の変動の影響を受けることはない。
しかも、この油圧ポンプでは、弁棒を金属部材に衝突させる構造は採用されていないため、弁棒の周辺から衝突音が発生することがないうえ、耐久性に優れる。

請求項２の発明によれば、主弁体の筒部の外周側に環状エア通路を形成し、そのエア圧で環状弁体部をエア供給位置の方へ付勢することができる。
請求項３の発明によれば、環状エア排出通路から、主弁体に形成したエア通路を介して加圧エアを急速に排出することができる。

請求項４の発明によれば、弁ケースに形成したエア通路を介してエア導入室に加圧エアを導入でき、また、エア導入室の加圧エアを副弁体の筒状部と弁棒の外周面との間のエア通路から排出できる。
請求項５の発明によれば、ピストンが往動限界位置に達するまで、副弁体の小径筒部で第２弁部材をエア導入室側から押えておき、その後、小径筒部のエア導入室側への移動に連動して第２弁部材をエア導入室側へ移動させることができる。

請求項６の発明によれば、ピストンが往動限界位置に達した時、弁棒の小径部の端部と第２弁部材の間からエア導入室に導入された加圧エアにより副弁体を主弁体に対して相対移動させて第２弁部材の封止を解除することができる。
請求項７の発明によれば、主切換弁の主弁体をエア供給位置の方へ付勢する圧縮スプリングを設けたため、主切換弁の主弁体が中立位置（エア供給位置とエア排出位置の中間位置）になりにくくなる。

本発明の実施例に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ（ピストン復動限界位置）の縦断面図である。 前記油圧ポンプ（ピストン往動限界位置に到着直後）の縦断面図である。 前記油圧ポンプ（ピストン復動開始直前）の縦断面図である。 図３のＡ部拡大図である。 前記油圧ポンプ（ピストン復動開始時）の縦断面図である。 図５のＢ部拡大図である。

本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本実施例に係る加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプＰは、加圧エアによって油圧を発生させるポンプである。但し、本明細書おいて、「油圧」は圧縮された加圧油を意味する。
図１、図２に示すように、この油圧ポンプＰは、単動型エアシリンダ１と、このエアシリンダ１の往動室１１に対する加圧エアの供給・排出を切換える切換弁機構部３と、エアシリンダ１で駆動されるプランジャ２１を含む油圧ポンプ機構部２と、外部の加圧エア供給源から加圧エアが供給されるエア供給口４と、外部へ加圧エアを排出するエア排出口５などを備えている。

エア供給口４は、弁ケース３１に固定されたポート金具４ａと弁ケース３１に形成され、このポート金具４ａには加圧エアを供給するエアホース又はエア配管が連結される。エア排出口５は切換弁機構部３の上端弁ケース３２の中心側部分に形成され、このエア排出口５はサイレンサー３３ａを収容した消音室３３に連通され、消音室３３は大気に開放されている。尚、サイレンサー３３ａは止め輪３４で抜け止めされている。

前記エアシリンダ１は、シリンダ部材１３と、このシリンダ部材１３のシリンダ孔１３ａに装着されてシリンダ孔１３ａの軸心方向へ連続的に往復駆動されるピストン１４と、ピストンロッド１５と、シリンダ孔１３ａ内のピストン１４の両側の往動室１１及び復動室１２と、復動室１２に装着されてピストン１４を復動させる圧縮スプリング１６と、合成樹脂製の緩衝部材１７ａ，１７ｂなどを備えている。尚、往動室１１はピストン１４の上側に形成され、復動室１２はピストン１４の下側に形成されている。

シリンダ部材１３の上端に弁ケース３１が一体形成され、往動室１１の上端は弁ケース３１の仕切壁部３１ａ（往動室１１の端壁に相当する）で仕切られている。シリンダ部材１３の下端はポンプケース２２で塞がれ、ポンプケース２２はシリンダ部材１３に例えば複数のボルト（図示略）で固定されている。

ピストン１４は、ピストン本体１４ａと、このピストン本体１４ａの下面に当接した補助ピストン１４ｂと、スプリング受け部材１４ｃとを有する。ディスク状の補助ピストン１４ｂの中心部から下方へスプリング受け部材１４ｃを貫通するピストンロッド１５が延び、補助ピストン１４ｂの中心部から上方へピストン本体１４ａと弁ケース３１を貫通する弁棒３５（これは切換弁機構部３に属する）が延びている。ピストン本体１４ａの外周部は合成樹脂製のＯリング１４ｄでシールされている。

ポンプケース２２の上端には、圧縮スプリング１６の下端部分を収容する環状凹部２２ａが形成され、圧縮スプリング１６の上端はスプリング受け部材１４ｃで受け止められ、圧縮スプリング１６の下端は環状凹部２２ａの壁面で受け止められている。復動室１２は図示外の呼吸孔で大気に開放されている。往動室１１に対して加圧エアを供給・排出する為の複数のエア通路３６が弁ケース３１に形成されている。

油圧ポンプ機構部２は、ポンプケース２２と、ピストンロッド１５の下端側部分に一体形成されたプランジャ２１と、このプランジャ２１が昇降するプランジャ孔２３と、シール部材２４と、油を吸入する吸入ポート２５及び吸入用逆止弁２５ａと、油圧を吐出する吐出ポート２６及び吐出用逆止弁２６ａなどを備えている。プランジャ孔２３はプランジャ孔部材２３ａに形成されている。吸入ポート２５を形成するポート金具２５ｂと、吐出ポート２６を形成するポート金具２６ｂはポンプケース２２に夫々螺合され、ポート金具２５ｂ，２６ｂには油圧ホース又は油圧配管が接続される。

切換弁機構部３は、弁ケース３１及び上端弁ケース３２と、エア通路３７，３８を介してエア供給口４に通じる環状エア通路３９と、エア通路４１を介してエア排出口５に連通された環状エア排気通路４０と、往動室１１をエア供給口４に連通させるエア供給位置（図３、図４参照）と往動室１１をエア排出口５に連通させるエア排出位置（図５、図６参照）とに亙って連続的に切換え動作する主切換弁４２Ａと、この主切換弁４２Ａに同期連動して主切換弁４２Ａの主弁体４３の位置を切換える副切換弁４２Ｂとを含む切換弁機構４２を備えている。

図１〜図６に示すように、主切換弁４２Ａは、環状エア通路３９の加圧エアでエア供給位置側へ付勢される環状弁体部４３ａと、ピストン部形成部４３ｂと、筒部４３ｃとを有する主弁体４３を備えている。この主弁体４３は、シリンダ孔１３ａの軸心方向へ（上下方向へ）例えば300 〜500 μｍ移動可能であり、弱い圧縮スプリング４４により下方へ（エア供給位置の方へ）付勢されている。環状弁体部４３ａとピストン部形成部４３ｂは一体的に形成されている。ピストン部形成部４３ｂは、弁ケース３１に形成されたピストン収容穴４５に気密摺動自在に収容されたピストン部４６と、このピストン部４６から上方へ延びて環状弁体部４３ａに連なる連結筒部４７を備えている。

前記筒部４３ｃは、環状弁体部４３ａの径方向途中部に一体形成されてピストン収容穴４５と反対側（上方）へ延び且つ上端弁ケース３２の円筒孔３２ａに摺動自在に内嵌されている。この筒部４３ｃの外周側に、環状弁体部４３ａと筒部４３ｃと上端弁ケース３２とで環状エア通路３９が形成されている。この環状エア通路３９は、複数の径方向エア通路３８と１つの縦向きエア通路３７とでエア供給口４に連通されている。環状弁体部４３ａの外周面の外側には、エア通路３６を介して往動室１１に連通した環状エア通路４８が形成されている。

環状エア排気通路４０は、環状弁体部４３ａとピストン部形成部４３ｂと弁ケース３１とで形成され、この環状エア排気通路４０をエア排出口５に連通させる複数のエア通路４１が環状弁体部４３ａに形成されている。環状弁体部４３ａは、その移動方向両端（上下両端）に形成された第１，第２環状弁面５１，５２を備えている。第１環状弁面５１は、筒部４３ｃよりも外径側において、環状弁体部４３ａの上端部の環状溝に嵌めた合成樹脂製の環状シール部材で構成されている。第２環状弁面５２は、第１環状弁面５１の下方において、環状弁体部４３ａの下端部の環状溝に嵌めた合成樹脂製の環状シール部材で構成されている。

第１環状弁面５１に接近又は当接する第１環状弁座５３が上端弁ケース３２に形成され、第２環状弁面５２に接近又は当接する第２環状弁座５４が弁ケース３１に形成され、第１，第２環状弁面５１，５２が第１，第２環状弁座５３，５４に択一的に当接するように構成されている。第１環状弁面５１が第１環状弁座５３から離隔し且つ第２環状弁面５２が第２環状弁座５４に当接した状態がエア供給位置である。主切換弁４２Ａがエア供給位置にあるとき、エア供給口４から供給された加圧エアは、エア通路３７、 環状エア通路３７ａ、エア通路３８、環状エア通路３９，４８、エア通路３６を通って往動室１１へ供給される。

上記とは反対に、第２環状弁面５２が第２環状弁座５４から離隔し且つ第１環状弁面５１が第１環状弁座５３に当接した状態がエア排出位置である。主切換弁４２Ａがエア排出位置にあるとき、往動室１１の加圧エアは、エア通路３６、環状エア通路４８、環状エア排気通路４０、エア通路４１を通ってエア排出口５へ排出される。

副切換弁４２Ｂは、ピストン収容穴４５とピストン部４６とで形成されるエア導入室５５と、弁棒３５と、この弁棒３５に形成された小径部３５ａと、弁棒３５と主弁体４３の間を封止可能な第１弁部材５６と、弁棒３５と仕切壁部３１ａの間を封止可能な第２弁部材５７とを備えている。弁棒３５は、補助ピストン１４ｂの中心部から往動室１１側へ延びて弁ケース３１の仕切壁部３１ａとエア導入室５５と主弁体４３を摺動自在に貫通している。エア供給口４からエア導入室５５へ加圧エアを導入する為のエア通路５８が仕切壁部３１ａに形成されている。

弁棒３５の小径部３５ａは、上下方向に所定の長さ（例えば６〜１０ｍｍ）の環状溝でもって形成され、小径部３５ａの上端部と下端部は徐々に小径化するテーパ部３５ｂに形成されている。
図１に示すように、ピストン１４が上限位置（復動限界位置）にあるとき、第１弁部材５６が弁棒３５の小径部３５ａの上下方向中間に対応する位置になる。これに対して、図２に示すように、ピストン１４が下限位置（往動限界位置）にあるとき、第２弁部材５７が弁棒３５の小径部３５ａの下端側のテーパ部３５ｂに対応する位置になる。

副切換弁４２Ｂは、ピストン１４の往動開始時には小径部３５ａにより第１弁部材５６の封止を解除してエア導入室５５の加圧エアを排出することにより主弁体４３をエア供給位置に切換えると共に、ピストン１４の復動開始時には弁棒３５の小径部３５ａにより第２弁部材５７の封止を解除してエア導入室５５に加圧エアを導入することにより主弁体４３をエア排出位置に切換えるように構成されている。尚、複数のシール部材ａ〜ｅが設けられている。

次に、本願特有の構成および作用について説明する。
図２〜図４に示すように、主弁体４３のうちの弁棒３５の外周に近い中心側部分が、この中心側部分以外の部分とは別体の副弁体４３Ａに構成されている。副弁体４３Ａは、副ピストン部６０と、この副ピストン部６０と一体の筒状部６１を備えている。
この筒状部６１の内周面と弁棒３５の外周面との間にエア導入室５５の加圧エアを排出可能なエア通路６２が形成されている。副ピストン部６０は、ピストン部４６に形成された副ピストン収容穴６３に気密摺動自在に装着されて、エア導入室５５に臨んでいる。筒状部６１は、副ピストン部６０からエア導入室５５と反対側へ延びて主弁体４３の円筒穴に摺動自在に貫通している。副弁体４３Ａの筒状部６１の端部はエア排出口５に臨んでおり、副弁体４３Ａをエア導入室５５側へ付勢する弱い圧縮スプリング６４が設けられている。尚、筒状部６１の下半部は上半部よりも小径に形成され、主弁体４３の円筒穴の内周面に接触しないように構成し、副弁体４３Ａに作用する摩擦力が小さくなるように構成してある。

第１弁部材５６はＯリングで構成され、この第１弁部材５６は、筒状部６１の内周部に形成された環状溝に装着されている。第２弁部材５７はＯリングで構成され、弁棒３５と仕切壁部３１ａの間の環状隙間６５に弁棒３５の長さ方向（軸心方向）へ可動に装着されている。副弁体４３Ａの副ピストン部６０には、その副ピストン部６０から下方へ延びて環状隙間６５の上端側部分に挿入され且つ第２弁部材５７をエア導入室５５側から受け止める小径筒部６０ａが設けられている。小径筒部６０ａの上側近傍において副弁体４３Ａの弁棒挿通孔をエア導入室５５に連通させる複数の傾斜エア通路６６が形成されている。

図４に示すように、前記環状隙間６５の下端部には鍔付きスリーブ６７が嵌合して固定されている。環状隙間６５において、鍔付きスリーブ６７の上側にＯリング６８とスペーサ６９が装着され、このスペーサ６９は、その中段の薄肉部に複数の小孔６９ａを有し、スペーサ６９の下端面でＯリング６８の上面を押え、スペーサ６９の上端面で第２弁部材５７を下方から受け止めるように構成されている。エア通路５８は、スペーサ６９の中段の複数の小孔６９ａに連通するように形成されている。

この油圧ポンプＰにおいては、エア供給口４に加圧エアを連続的供給し、切換弁機構部３の主切換弁４２Ａと副切換弁４２Ｂの作用で、ピストン１４を高速で連続的に往復動作させることで、油圧ポンプ機構部２から油圧を連続的に発生させることができる。

図４に示すように、ピストン１４が往動限界位置に達した時、弁棒３５の小径部３５ａの下端側のテーパ部３５ｂと第２弁部材５７の間の小さな隙間からエア導入室５５に導入された加圧エアの軽い押圧力により副弁体４３Ａを主弁体４３に対して上方へ相対移動させ、第２弁部材５７を確実に上方移動させることにより、第２弁部材５７の封止を確実に解除する。次の瞬間には、図６に示すように、エア導入室５５に導入された加圧エアがピストン部４６と副ピストン部６０に作用して、主弁体４３と副弁体４３Ａが小距離上方へ移動して主切換弁４２Ａがエア排出位置に確実に切換えられる。

このように、副弁体４３Ａが加圧エアの小さな力で上方へ移動可能に構成し、ピストン１４が往動限界位置に到達した際に、弁棒３５の小径部３５ａの下端側のテーパ部３５ｂを介して第２弁部材５７の封止を破ってエア導入室５５に流入する少量の加圧エアでもって副弁体４３Ａを主弁体４３に対して相対的に上方移動させて、第２弁部材５７を上方移動させることによって小径部３５ａを介して第２弁部材５７の封止を確実に解除し、エア導入室５５に急速に加圧エアを導入し、主切換弁４２Ａをエア排出位置に急速に切換えることができる。

加圧エアの供給圧が変動しても、副弁体４３Ａは影響を受けることはない。しかも、油圧供給先の油圧消費量が微量であるため、ピストン１４が超微速で移動するような場合でも、副弁体４３Ａが上記のように確実に作動するため、主弁体４３が中立位置（オールポート・オープン状態）に停止することはない。そして、圧縮スプリング４４で主弁体４３をエア供給位置の方へ付勢しているため、主弁体４３が中立位置に停止しにくくなる。
しかも、弁棒３５が弁棒３５以外の金属部材と衝突しない構造になっているため、ピストン１４が連続的に高速で往復動作しても、衝突音が発生することない。

以上説明した油圧ポンプＰの構造は一例を示すものであって、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例を部分的に変更して実施可能である。

本発明は、加圧エアを供給することにより連続的に油圧を発生する加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプであって、種々の用途に適用可能な油圧ポンプを提供する。

Ｐ 加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ
１ 単動型エアシリンダ
２ 油圧ポンプ機構部
３ 切換弁機構部
４ エア供給口
５ エア排出口
１１ 往動室
１２ 復動室
１３ シリンダ部材
１３ａ シリンダ孔
１４ ピストン
１６ 圧縮スプリング
２１ プランジャ
３１ 弁ケース
３１ａ 仕切壁部
３２ 上端弁ケース
３５ 弁棒
３５ａ 小径部
３５ｂ テーパ部（小径部の端部）
３９ 環状エア通路
４０ 環状エア排気通路
４１ エア通路
４２ 切換弁機構
４２Ａ 主切換弁
４２Ｂ 副切換弁
４３ 主弁体
４３Ａ 副弁体
４３ａ 環状弁体部
４３ｂ ピストン部形成部
４３ｃ 筒部
４４ 圧縮スプリング
４５ ピストン収容穴
４６ ピストン部
５１，５２ 第１，第２環状弁面
５３，５４ 第１，第２環状弁座
５５ エア導入室
５６ 第１弁部材
５７ 第２弁部材
５８ エア通路
６０ 副ピストン部
６０ａ 小径筒部
６１ 筒状部
６３ 副ピストン収容穴
６４ 圧縮スプリング
６５ 環状隙間

Claims (7)

1. シリンダ部材のシリンダ孔に装着されその軸心方向へ往復駆動されるピストンと、シリンダ孔のピストンの両側の往動室及び復動室と、復動室に設けた復動用圧縮スプリングと、ピストンの中心部から復動室側へ延びるプランジャを含む油圧ポンプ機構部と、前記往動室の端壁としての仕切壁部を有し且つ前記シリンダ部材の端部に固定された弁ケースと、この弁ケースに設けた加圧エア供給用のエア供給口及びエア排出口と、往動室をエア供給口に連通させるエア供給位置と往動室をエア排出口に連通させるエア排出位置とに亙って連続的に切換え動作する主切換弁とこの主切換弁に同期連動して主切換弁の位置を切換える副切換弁とを含む切換弁機構とを備えた加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプであって、
   前記主切換弁は、エア供給口に通じる環状エア通路の加圧エアでエア供給位置側へ付勢される環状弁体部とこの環状弁体部と一体のピストン部形成部とを有し且つ前記軸心方向へ移動可能な主弁体を有し、
   前記環状弁体部はその移動方向両端に形成され且つ弁ケースの第１，第２環状弁座に択一的に当接する第１，第２環状弁面を備える共に、前記ピストン部形成部は弁ケースに形成されたピストン収容穴に収容されたピストン部を備え、
   前記副切換弁は、前記ピストン収容穴と前記ピストン部とで形成されるエア導入室と、前記ピストンの中心部から往動室側へ延びて弁ケースの仕切壁部と前記エア導入室と前記主弁体を摺動自在に貫通する弁棒と、この弁棒に形成された小径部と、前記弁棒と主弁体の間を封止可能な第１弁部材と、前記弁棒と仕切壁部の間を封止可能な第２弁部材とを備え、
   前記副切換弁は、前記ピストンの往動開始時には前記小径部により第１弁部材の封止を解除してエア導入室の加圧エアを排出することにより主切換弁をエア供給位置に切換えると共に、前記ピストンの復動開始時には前記小径部により第２弁部材の封止を解除してエア導入室に加圧エアを導入することにより主切換弁をエア排出位置に切換えるように構成した加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプにおいて、
   前記主弁体のうちの前記弁棒外周に近い中心側部分を、この中心側部分以外の部分とは別体の副弁体に構成し、
   前記副弁体は、前記ピストン部に形成された副ピストン収容穴に気密摺動自在に装着され且つ前記エア導入室に臨む副ピストン部と、この副ピストン部から前記エア導入室と反対側へ延びて主弁体の円筒穴に摺動自在に装着された筒状部を備え、
   前記副弁体の前記筒状部の端部をエア排出口に臨ませると共に前記副弁体をエア導入室側へ付勢する圧縮スプリングを設け、前記第１弁部材を筒状部に装着した、
   ことを特徴とする加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
2. 前記環状弁体部に一体形成されてピストン収容穴と反対側へ延び且つ弁ケースの円筒孔に摺動自在に内嵌した筒部を設け、この筒部の外周側に前記環状エア通路が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
3. 前記主弁体の環状弁体部とピストン部形成部と弁ケースとで環状エア排気通路が形成され、この環状エア排気通路をエア排出口に連通させるエア通路が主弁体に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
4. 前記エア導入室へエア供給口から加圧エアを導入する為のエア通路が弁ケースに形成され、前記副弁体の筒状部と弁棒の外周面との間に前記エア導入室の加圧エアを排出可能なエア通路が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
5. 前記第２弁部材は、弁棒と仕切壁部の間の環状隙間に弁棒の長さ方向へ可動に装着され、前記副弁体の副ピストン部から延びて前記環状隙間に挿入され且つ第２弁部材をエア導入室側から受け止める小径筒部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
6. 前記ピストンが往動限界位置に達した時、前記弁棒の小径部の端部と第２弁部材の間からエア導入室に導入された加圧エアにより副弁体を主弁体に対して相対移動させて第２弁部材の封止を解除するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。
7. 前記主切換弁の主弁体をエア供給位置の方へ付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧エア駆動式ピストン往復動型油圧ポンプ。