JP2766078B2 - ベローズポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガソリン、薬品
あるいは水等の流体加圧ポンプとして使用されるベロー
ズポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のベローズポンプとしては、例えば
実開昭６０−９７３８５号公報に開示されたものがあ
る。この公報のベローズポンプは、シリンダに内挿され
たピストンと前記シリンダの端壁間に略筒状を呈するベ
ローズを介装して前記ピストンの作動に伴う前記ベロー
ズの伸縮に応じて、該ベローズの内周側または外周側に
形成される第１の作動室の容積を増減させて１次流体を
移送するベローズポンプにおいて、前記ベローズを境に
前記第１の作動室の反対側に第２の作動室を形成し、該
第２の作動室内に２次流体を導入して前記ベローズ内外
の差圧を無くすように構成して、ベローズの負担を軽減
し、その長寿命化を図っている。なお前記２次流体とし
ては、１次流体が気体の場合にはそれと異種の気体、１
次流体が液体の場合にはそれと同程度の粘度を有する液
体が使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のベローズポンプにあっては、２次流体として差圧調
整作用のみの働きをなす流体が使用されるために、その
専用流体を用意しなければならないうえ、ポンプ本体に
前記２次流体のための収容タンク及び配管を設ける必要
があり装置構造の複雑化を招くことになることから、コ
ストが高くつくことになる。

【０００４】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的は２次流体とし
て専用流体を使用することなくまた装置構造を簡素化し
て、コスト低減を図ることのできるベローズポンプを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のベローズポンプは、シリンダ室をもつポンプ本体
と、前記シリンダ室に往復移動可能に配置されたピスト
ンと、前記ピストンとシリンダ室との間に架設されたベ
ローズと、前記ベローズでその内外に区画された両区画
室と、を備え、前記ピストンの往復移動による一方の区
画室の体積の増減により１次流体のポンプ作用をなすベ
ローズポンプにおいて、前記ポンプ本体に前記他方の区
画室及び前記ピストンを往復移動させる駆動機構の潤滑
室に連通するオイル室が設けられ、このオイル室及びそ
れに連通する各室に２次流体としての潤滑オイルが収容
されている。また前記他方の区画室と前記オイル室とを
連通する連通路に、その区画室の潤滑オイルの圧力を調
整する圧力調整用バルブを備えている。

【０００６】

【作用】前記手段によれば、ピストンの往復移動による
一方の区画室の体積の増減により１次流体のポンプ作用
がなされると同時に、他方の区画室の体積の増減により
潤滑オイルのポンプ作用がなされることによって、両区
画室の圧力バランスがとれ、両区画室間の差圧が低減さ
れる。また他方の区画室に導入される２次流体として潤
滑オイルを使用することにし、ポンプ本体にその駆動機
構の潤滑室に連通するオイル室を設けて、このオイル室
及びそれに連通する各室に前記潤滑オイルが収容されて
いることにより、前記潤滑オイルが前記差圧調整作用の
他に駆動機構の潤滑作用も兼ねることができ、また装置
構造も簡素なものになる。また圧力調整用バルブによっ
て前記ベローズの内外の区画室の圧力をほとんど同圧に
設定することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって
説明する。ベローズポンプを断面図で示した図１におい
て、ポンプ本体４５は、縦方向に円筒状のシリンダ室
（後述する区画室１４，１５からなる室）３４を形成す
る主体としてのボデイ３３と、そのボデイ３３上に複数
本（図示は１本）の固定ボルト２７によって取り付けら
れたバルブブロック２６と、前記ボデイ３３の側面（図
示右側面）に複数本（図示は１本）の固定ねじ７によっ
て取り付けられたオイルカバー１１とからなる。オイル
カバー１１は、前記ボデイ３３の側面に上下のオイル室
１３ａ，１３ｂを形成している。両オイル室１３ａ，１
３ｂは隔壁１１ａの連通孔１３ｃを介して互いに連通さ
れている。このオイル室１３ａ，１３ｂには、２次流体
としての潤滑オイルが充填されている。

【０００８】前記ボデイ３３の下部には、水平方向に貫
通しかつその一端面が前記下側オイル室１３ｂと連通す
るシャフト孔３３ａが形成されている。このシャフト孔
３３ａ内には、後述する駆動シャフト４０、偏心カム９
及び従動ローラー３８等を主体とした駆動機構５０が備
えられている。前記シャフト孔３３ａには、駆動シャフ
ト４０が左右のベアリング３，６によって回転可能に支
持されている。駆動シャフト４０の一端部（図示左端
部）はボデイ３３の側面から突出している。この突出端
部には、適宜の回転駆動源との連繋をなす動力伝達機構
のプーリ（図示しない）を取り付けるためのキー溝４１
及びおねじ４２が形成されている。

【０００９】前記シャフト孔３３ａ内の両ベアリング
３，６の相互間が潤滑室４に設定されている。前記駆動
シャフト４０の右端部にはその潤滑室４と前記下側オイ
ル室１３ｂとを連通する連通路１０が形成され、潤滑室
４に前記潤滑オイルが導入されている。なおボデイ３３
の下面に設けられたオイル抜き用孔４６は、それにねじ
付けたプラグねじ５によって塞がれている。前記駆動シ
ャフト４０の外周の溝（符号省略）とシャフト孔３３ａ
の内周の溝（符号省略）には、左側のベアリング３の抜
け止めのためのスナップリングからなる内外のストッパ
２ａ，２ｂがそれぞれ嵌め付けられている。また前記シ
ャフト孔３３ａには、ストッパ２ｂに隣接してシール材
１が圧入されている。シール材１は、シャフト孔３３ａ
と駆動シャフト４０との間において潤滑室４をシールし
ている。

【００１０】駆動シャフト４０には、前記潤滑室４に位
置しかつ前記シリンダ室３４の下方に位置する偏心カム
９が設けられている。この偏心カム９は、真円形状をな
しており、その軸心が駆動シャフト４０の軸心に対し所
定量偏心している。前記シリンダ室３４の下部には、シ
リンダ室３４と潤滑室４とを区画するピストン３７が昇
降可能に嵌められている。なおピストン３７の外周面と
シリンダ室３４の内周面の間のクリアランスは、前記潤
滑オイルのオイル粘度によって気密が保たれる程度に設
定されている。またシリンダ室３４において前記ピスト
ン３７より上側の内壁面には、その軸方向に沿う適数本
のオイル通路用条溝４３が形成されている。条溝４３
は、本例では図２に断面図で示されるようにほぼ等間隔
で４本形成されている。

【００１１】図１において、前記ピストン３７の下部に
は、従動ローラー３８が駆動シャフト４０の軸線と平行
な軸線を有するローラーシャフト３９を介して回転可能
に取り付けられている。本例の場合、ピストン３７にロ
ーラーシャフト３９が圧入等によって架設され、このシ
ャフト３９上に従動ローラー３８が回転可能に支持され
ている。従動ローラー３８はピストン３７内に組み込ま
れており、その下端部がピストン３７の下端面から露出
されかつ前記駆動シャフト４０の偏心カム９上に転動可
能に当接されている。ピストン３７の上端面にはフラン
ジ３６が圧入によって固定されている。また前記ボデイ
３３の上端部には、円形のカバー板３１が相互の上端面
が互いに同一平面をなすように嵌め付けられている。カ
バー板３１は、ボデイ３３にキー３０によって回り止め
されているとともに、その中心部には前記シリンダ室３
４と同一軸線をなす連通孔３１ａが開けられている。前
記フランジ３６とカバー板３１との間にはコイルスプリ
ング１７が配置されている。コイルスプリング１７は、
常にはピストン３７を図示下方へ付勢している。

【００１２】さらにフランジ３６とカバー板３１との間
には、前記スプリング１７の外周に位置されかつ蛇腹状
断面を有する円筒形ベローズ３５が配置されている。ベ
ローズ３５は、例えばステンレス材料によって形成され
ていて、その両端面がフランジ３６あるいはカバー板３
１に溶着等によって気密状に接合されている。このベロ
ーズ３５によって、前記シリンダ室３４が内外の区画室
１４，１５に区画されている。なおシリンダ室３４は、
ベローズ３５の圧縮時の最大外径より僅かに大きい口径
をもって形成されている。このため、ベローズ３５の外
周縁がシリンダ室３４の内壁によって案内されることと
なり、ベローズ３５のくねり等の揺動が防止される。

【００１３】前記バルブブロック２６には、前記カバー
板３１の連通孔３１ａに連続する縦孔状の吐出孔１９
と、その吐出孔１９に交差する吸入孔２１が設けられて
いる。吸入孔２１の入口端（図示右端部）には、吸入口
金具２０がねじ付けられている。吸入口金具２０は、吸
入孔２１に連通しかつ先端が図示しない一次流体源に接
続される接続パイプ２０ａを有している。また吐出孔１
９の出口端（図示上端部）には、吐出口金具２４がねじ
付けられている。吐出口金具２４は、吐出孔１９に連通
しかつ先端が１次流体の被供給側管路（図示省略）に接
続される接続パイプ２４ａを有している。また前記１次
流体としては、ガソリン、アルコール、薬品、水、その
他の液体が考えられる。

【００１４】前記吸入孔２１及び吐出孔１９には、バル
ブブロック２６に組み込まれることにより１次流体の逆
流を防止する逆止弁として機能する吸入弁２８及び吐出
弁２３がそれぞれ設けられている。詳しくは、図３にバ
ルブブロックの断面図が示されているように、吸入弁２
８は、吸入孔２１の入口側の途中から反対側（図示左
側）に向かってその口径を大きくして形成された部分に
ボール２８ａ、スプリング２８ｂが順に入れられた後、
ボルト２８ｃがねじ付けられてなる。このボール２８ａ
は、ボルト２８ｃのねじ付けによるスプリング２８ｂの
付勢力をもって吸入孔２１のテーパ段付部を弁座２８ｄ
として当接し、その吸入孔２１を閉じる。また吐出弁２
３は、吐出孔１９の出口側の途中から出口側口径を大き
くして形成された部分にボール２２、スプリング２５が
順に入れられた後、前記吐出口金具２４がねじ付けられ
てなる。このボール２２は、吐出口金具２４のねじ付け
によるスプリング２５の付勢力をもって吐出孔１９のテ
ーパ段付部を弁座２３ａとして当接し、その吐出孔１９
を閉じる。

【００１５】図１において、前記ボデイ３３のオイルカ
バー１１側の側壁には、前記シリンダ室３４の外側区画
室１５と上側オイル室１３ａとを連通するオイル吐出孔
４８とオイル吸入孔４７とが上下に並設されており、外
側区画室１５に前記オイル室１３ａの潤滑オイルが充填
されている。なお各孔４７，４８の区画室１５側端部
は、前記条溝４３の溝底において開口されている。

【００１６】オイル吸入孔４７及びオイル吐出孔４８に
は、ボデイ３３に組み込まれることによりオイルの逆流
を防止する逆止弁として機能するオイル吸入弁１２及び
オイル調圧弁１６がそれぞれ設けられている。このオイ
ル吸入弁１２及びオイル調圧弁１６は、前記潤滑オイル
の圧力を調整するための圧力調整用バルブとしても機能
するものである。詳しくは、図４にボデイ３３の部分断
面図が示されているように、オイル吸入弁１２は、オイ
ル吸入孔４７の途中から入口側（図示右側）に向かって
その口径を大きくして形成された部分にスプリング１２
ａ，ボール１２ｂが順に入れられた後、通し孔１２ｄを
もつボルト１２ｃがねじ付けられてなる。このボール１
２ｂは、ボルト１２ｃのねじ付けによるスプリング１２
ａの付勢力をもってボルト１２ｃの通し孔１２ｄのテー
パ段付部を弁座１２ｅとして当接し、そのオイル吸入孔
４７を閉じる。

【００１７】オイル調圧弁１６は、オイル吐出孔４８の
入口側の途中から出口側口径を大きくして形成された部
分にボール１６ａ、スプリング１６ｂが順に入れられた
後、通し孔１６ｄをもつボルト１６ｃがねじ付けられて
なる。このボール１６ａは、ボルト１６ｃのねじ付けに
よるスプリング１６ｂの付勢力をもってオイル吐出孔４
８のテーパ段付部を弁座１６ｅとして当接し、その吐出
孔４８を閉じる。前記オイル吸入弁１２と吸入弁２８と
は互いに同圧力で開弁されるように設定されている。ま
たオイル調圧弁１６と吐出弁２３も互いに同圧力で開弁
されるように設定されている。なお図１において、前記
ボデイ３３とカバー板３１の接合面、カバー板３１とバ
ルブブロック２６との接合面、ボデイ３３とオイルカバ
ー１１との接合面には、それぞれＯリング３２，２９，
８が配置されている。またオイルカバー１１の上端に設
けたオイル注入口１１ｂは、ボルト１８をねじ付けるこ
とによって塞がれている。

【００１８】前記したベローズポンプにおいて、駆動シ
ャフト４０を図示しない回転駆動源の駆動によって回転
させると、そのシャフト４０の偏心カム９上を従動ロー
ラー３８が接触回転する。この従動ローラー３８がスプ
リング１７の付勢力をもって偏心カム９の外周面になら
って転動することによって、ピストン３７が昇降、すな
わち往復移動させられる。このとき、ピストン３７が上
昇すると、スプリング１７及びベローズ３５が圧縮させ
られる。続いてピストン３７が下降すると、スプリング
１７の反力によりベローズ３５が伸長させられる。

【００１９】前記ピストン３７の上昇によって内外の区
画室１４，１５の体積が減少させられ、内側区画室１４
の１次流体及び外側区画室１５の２次流体としての潤滑
オイルが同時に圧縮される。すると、１次流体が前記圧
縮力によって吐出弁２３を開くことで、吐出孔１９から
吐出される。またオイル調圧弁１６は、外側区画室１５
のオイル圧力が前記吐出弁２３の開く圧力とほぼ同圧力
になったときに開き、外側区画室１５の潤滑オイルを上
側オイル室１３ａに逃がす。このためベローズ３５の内
外の圧力差が小さくなる。

【００２０】また前記ピストン３７の下降によって内外
の区画室１４，１５の体積が増大されると、両区画室１
４，１５の圧力が下がるので、吐出弁２３及びオイル調
圧弁１６はともに閉じる。さらにピストン３７が下降し
て前記圧力が更に下がると、吸入弁２８が開いて１次流
体が内側区画室１４へ吸入される。またオイル吸入弁１
２は、外側区画室１５のオイル圧力が前記吸入弁２８の
開く圧力とほぼ同圧に下がったとき開いてオイル室１３
ａの潤滑オイルを外側区画室１５に吸入するので、この
場合もベローズ３５の内外の圧力差が小さくなる。従っ
て本例のベローズポンプによると、ベローズ３５の内外
の圧力差の低減を図りながら、１次流体の圧送が行われ
る。このため、ベローズ３５の耐久性が向上される。

【００２１】また外側区画室１５に導入される２次流体
として潤滑オイルを使用することにし、ポンプ本体４５
にその駆動機構５０の潤滑室４に連通するオイル室１３
ａ，１３ｂを設けて、このオイル室１３ａ，１３ｂ及び
それに連通する各室４，１５に前記潤滑オイルが収容さ
れていることにより、前記潤滑オイルが前記差圧調整作
用の他に駆動機構５０の潤滑作用も兼ねることができ、
また装置構造も簡素なものが得られる。また圧力調整用
バルブとしてのオイル吸入弁１２及びオイル調圧弁１６
によってベローズ３５の内外の区画室１４，１５の間の
差圧をほとんどなくし、ベローズ３５の負担を最小にし
てその耐久性を向上することができる。

【００２２】なお本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
が可能である。例えば、ベローズ３５としては一体成形
品あるいは溶接成形品でもよいし、またベローズ３５の
折曲部はジクザク断面あるいは波形断面でもよい。また
駆動機構５０としては、実施例の偏心カム式の他、クラ
ンク式機構を採用しても良い。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、２次流体としての潤滑
オイルが差圧調整作用の他に駆動機構の潤滑作用も兼ね
ることができ、またポンプ本体にオイル室及び駆動機構
が組み込まれるために装置構造も簡素なものが得られ、
よってコストの低減が図れる。また圧力調整用バルブに
よってベローズ内外の区画室の差圧をほとんどなくし、
ベローズの負担を最小にしてその耐久性を向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベローズポンプの断面図である。

【図２】シリンダ室の平断面図である。

【図３】バルブブロックの断面図である。

【図４】ボデイの部分断面図である。

【符号の説明】

４ 潤滑室 １４ 内側区画室 １５ 外側区画室 ３４ シリンダ室 ３５ ベローズ ３７ ピストン ４５ ポンプ本体 ５０ 駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 栄嗣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 千葉 成就 (56)参考文献 特開 昭50−85903（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−97385（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−4882（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭42−7213（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ室をもつポンプ本体と、 前記シリンダ室に往復移動可能に配置されたピストン
   と、 前記ピストンとシリンダ室との間に架設されたベローズ
   と、 前記ベローズでその内外に区画された両区画室と、 を備え、前記ピストンの往復移動による一方の区画室の
   体積の増減により１次流体のポンプ作用をなすベローズ
   ポンプにおいて、 前記ポンプ本体に前記他方の区画室及び前記ピストンを
   往復移動させる駆動機構の潤滑室に連通するオイル室が
   設けられ、このオイル室及びそれに連通する各室に２次
   流体としての潤滑オイルが収容されているベローズポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記他方の区画室と前記オイル室とを連
   通する連通路に、その区画室の潤滑オイルの圧力を調整
   する圧力調整用バルブを備えた請求項１のベローズポン
   プ。