JP4067982B2 - ポンプ付シリンダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型油圧ポンプ付シリンダ装置などのポンプ付シリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のポンプ付シリンダ装置は、図１８および図１９に示すようにモータ（図示せず）によって駆動される流体圧ポンプ２００と、ピストンロッド２０３の先端に取付けられたピストン２０４を有しピストン２０４を内挿したシリンダ部２０５を有するシリンダ２０１と、流体を溜めるタンク２０２とで構成されている。
【０００３】
モータを回転することにより、流体圧ポンプ２００の第１の流出入口より加圧流体をシリンダ装置２０１に圧送し、ピストン２０４を一方向に押動するとともに、シリンダ部２０５内のピストン２０４の移動で押し出された流体はタンク２０２を介して第２の流出入口から流体圧ポンプ２００に還流する。モータの回転方向を反対にすると流体圧ポンプ２００の第２の流出入口から加圧流体がシリンダ２０１に圧送されるとピストン２０４が反対方向に駆動され、同時にそのピストン２０４で押し出された流体はタンク２０２を介して第１の流出入口から流体圧ポンプ２００に還流する。
【０００４】
この場合、ピストン２０４がシリンダ部２０５の一端側に移動したときのシリンダ部２０５の内容積と他端側に移動したときのシリンダ部２０５の内容積とでは、シリンダ部２０５内に進入したピストンロッド２０３の体積分の差がある。タンク２０２内ではこの差に相当する油量が変化する。
【０００５】
このようなシリンダ装置２０１のピストン２０４の往復動作に伴うシリンダ部２０５の体積差を吸収するため、従来のタンク２０２は、エアーブリーザ２０６を取付けてタンク２０２内のエアーを吸入・排出していた。
【０００６】
しかし、この従来のタンクは、油漏れ防止のため、取付け方向に規制があり使用方法も限られるという課題があった。
【０００７】
これに対して、図２０のタンク２０２は、タンク２０２内にスプリング２０７およびＯリング２０８付きピストン２０９を内蔵して油量の変化を吸収している。
【０００８】
さらに、油圧作動装置の油槽と連通する油量調節室内に可撓性袋体を設け、可撓性袋体の膨張・収縮により、油槽内の油量の変化を調節するものがあった。可撓性袋体は収縮して潰れたときに内面同士が密着するのを防止するため、内部に丸棒状の弾性部材を配設し、潰れたままで長期間経過しても可撓性袋体が容易に復元できるようにていた（特許文献参照）。
【０００９】
【特許文献】
特開平9-317905号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図２０のタンク２０２は、図１９のタンクに比べて取付け方向の規制がなく、使用方法も限られないが、Ｏリング２０８が摺接するためタンク内径の仕上精度が必要であり、またスプリング２０７、ピストン２０９等の部品点数が増加し価格が高くなるという欠点があった。
【００１１】
また特許文献の油量調節室は、可撓性袋体および弾性部材が必要であり、部品点数が増加するという欠点があった。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向の規制のないポンプ付シリンダ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置は、第１流出入口および第２流出入口を有しその一方より流体を流入し他方より圧送する流体圧ポンプと、
ピストンロッドの一端部に設けたピストンを有し、前記ピストンを摺動自在に内挿したシリンダ部を有し、前記ピストンで仕切られた前記シリンダ部内の一端側が第１通路を通して前記第１流出入口に接続され、前記シリンダ部の他端側が第２通路を通して前記第２流出入口に接続されて、前記流体の圧力により前記ピストンが駆動されるシリンダと、
前記第１通路と第３通路との間に介在された第１の弁を有し、前記第２通路と前記第３通路との間に介在された第２の弁を有し、前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときその加圧状態にある前記第１の弁または前記第２の弁の一方が閉弁し、他方が開弁する弁装置と、
前記第３通路に連通して前記シリンダ部内から前記ピストンの動作により還流排出される余剰の流体を収納するタンクとを備え、
前記タンクは、流体の圧力を受けて体積変化する独立気泡の発泡材を用いた平板状でありかつ前記タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して前記タンクに収納される弾性体を有するとともに、前記弾性体の前記略Ｃ字形の中心に配置されて流体が通過する流通孔を周面に形成したパイプを有し、前記パイプの基端部を前記第３通路に連結したものである。
【００１４】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置によれば、弾性体が体積変化することにより流体の変動を吸収するので、タンクの部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向が規制されない。したがって、ポンプ付シリンダ装置に適用した場合、その取付姿勢が規制されず、軽量となりかつ安価にできる。また弾性体は平板状であって、タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して収納されているため、径方向のわずかの厚さの収縮により大きな体積変化が得られる。また弾性体の製造が容易になる。
【００１９】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記流体圧ポンプがモータにより正逆回転する斜板型ポンプであり、前記モータの回転方向の切り替えにより第１流出入口または第２流出入口より選択的に加圧流体を圧送するものである。
【００２０】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００２１】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記弁装置が前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときにその圧力により閉弁し、かつ前記第１の弁と前記第２の弁は相対的に開閉するように相互に連結されているものである。
【００２２】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、弁の切り替えが確実にできかつ構成が簡単にできる。
【００２５】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記流体圧ポンプと前記シリンダを連結するとともに前記弁装置を内蔵した連結体を有し、前記タンクが前記連結体に分離可能に取付けられ、前記タンク内と前記連結体の前記弁装置との間に前記第３通路が通り、前記タンク側の前記第３通路および前記連結体側の前記第３通路にそれぞれ、前記タンクと前記連結体の連結状態で互い押圧することにより開弁する逆止弁を設けたものである。
【００２６】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１から図１２に示す。すなわち、この小型油圧ポンプ付シリンダ装置は、流体圧ポンプ１と、シリンダ２と、弁装置３と、タンク４を有する。
【００２８】
流体圧ポンプ１は、第１流出入口５および第２流出入口６を有し、その一方より流体を流入し他方より圧送するものである。この流体圧ポンプはモータ（図示せず）により正逆回転する斜板型ポンプであり、モータの回転方向の切り替えにより第１流出入口５または第２流出入口６より選択的に流体を外部に圧送する。図１ではモータに連結されたポンプシャフト７が矢印の右回りの方向に回転する場合を示している。流体は例えば油を使用する。
【００２９】
実施の形態において、図２に示すように、８はケース、９、１０はポンプシャフト７の軸受け、１１はポンプシャフト７の回りに一体に設けられた複数のシリンダ、１２はシリンダ１１群に内挿されたピストンでシリンダ１１の一端からばね１７により突出するように付勢されている。１３はピストン１２の先端に配置された斜板であり、ポンプシャフト７を貫通させる貫通孔１４を有し、一端がポンプシャフト７と直角な軸１８に連結されている。１５は斜板１３をシリンダ１１に対して所定の傾斜角と略垂直の姿勢とに弾性的に支持する移動自在な支持体であり、図１および図２では所定の傾斜角に支持している。ピストン１２の各先端はシュー１６を介して斜板１３に摺接している。シリンダ１１のピストン１２の突出方向と反対側はケース８の蓋部２０に回転自在に摺接する弁板１９に連結され、弁板１９に連通孔（図示せず）を形成している。弁板１９が摺接する蓋部２０の表面に連通孔に連通するように相対称に配置された同一曲率中心をもつ一対の同一半径の円弧状の溝を形成し、これらの溝の一方に第１流出入口５が連通し、他方に第２流出入口６が連通している。
【００３０】
したがって、一対の溝はポンプシャフト７の一回転において、ピストン１２が斜板１３を昇るときのシリンダ１１群と、ピストン１２が斜板１３を下るときのシリンダ１１群にそれぞれ連通する。図１の場合は、第１流出入口５が加圧流体として流出する吐出ポートとなり、第２流出入口６が流体の流入する吸入ポートとなる（図８（ｃ）参照）。ここで、図８（ｃ）は流体圧ポンプの横断面図である。上記と反対にポンプシャフト７を逆回転すると第１流出入口５が加流体の流入となり、第２流出入口６が加圧流体の流出となる。また斜板１３が支持体１５の後退によりばね１７に押されて所定角の傾斜姿勢から略垂直姿勢になった場合には加圧流体の圧送量は少なくなりピストン２３を一定圧に保持する作用をする。
【００３１】
シリンダ２は、流体圧ポンプ１より圧送される加圧流体によりピストンを往復動作するものである。このシリンダ２はピストンロッド２２の一端部に設けたピストン２３を有し、ピストン２３を摺動自在に内挿したシリンダ部２４を有し、ピストン２３で仕切られたシリンダ部２４の一端側に第１通路２５を通して第１流出入口５が接続され、シリンダ部２４の他端側に第２通路２６を通して第２流出入口６が接続されて、流体の圧力によりピストン２３が駆動される。実施の形態において、２８はピストンロッド２２の他端側を液密に貫通させる貫通部、２９はシリンダ部２４内のピストン２３によって仕切られた第１通路２５に連通する一方のシリンダ室、３０は第２通路２６に連通する他方のシリンダ室である。第１通路２５はシリンダ部２４を連結する連結体（マニホールドブロック）２７の通路（ドレインポート）２５ａに連通し（図８（ａ））、通路２５ａを通して第１流出入口５に連通している。ここで図８（ａ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。第２通路２６はシリンダ部２４の壁厚内にシリンダ部２４の軸方向に形成された側路であり、さらに連結体２７の通路２６ａに連通し、通路（ドレインポート）２６ａを通して第２流出入口６に連通している。５５（図４）は連結手段である連結ボルトである。
【００３２】
弁装置３は、第１通路２５と第３の通路３３との間に介在された第１の弁３２を有し、第２通路２６と第３の通路との間に介在された第２の弁３４を有する。そして、第１の通路２５または第２の通路２６の流体が圧力状態のときその圧力状態にある第１の弁３２および第２の弁３４の一方が閉弁し、他方が開弁するように構成されている。すなわち、弁装置３の各弁３２、３４は相対向するように配設され、それぞればね３５により付勢されて閉弁する逆止弁であり、第１の弁３２と第２の弁３４は相対的に開閉するように相互に連結部３６により連結されている。したがって、第１通路２５の流体が加圧状態のときにその圧力により第１の弁３２が閉弁し、それによって第２の弁３４が開弁する。また第２通路２６の流体が加圧状態のときにその圧力により第２の弁３４が閉弁し、それによって第１の弁３２が開弁する。
【００３３】
実施の形態では、流体圧ポンプ１が連結体２７にシリンダ２と同じ側で平行となるように連結され、上記したように流体圧ポンプ１の第１流出入口５が通路２５ａに連通し、第２の流出入口６が通路２６ａに連通している（図８（ａ））。この結果、図１においては第１流出入口５から吐出される加圧状態の流体により弁装置の第１の弁３２が閉じ、第１の弁３２に連結部３６を介して押されて第２の弁が開く。これにより、加圧流体は第３の通路３３に流れ込むことなく第１通路２５より一方のシリンダ室２９に流入してピストン２３の押動を開始する。他方のシリンダ室３０の流体はピストン２３の動作によりピストン２３に押されて第２通路２６より通路２６ａを通して第２流出入口６および弁３４を介して第３の通路３３に流れ込む。４５は第３の通路３３に連通する流体抜きまたは流体充填用の開口部である。
【００３４】
タンク４は、流体を収容する流体溜めタンクであって、流体の量の変動を吸収するように体積変化する弾性体４０を内装している。実施の形態では、タンク４はピストン２３の動作によりシリンダ２から流体圧ポンプ１に還流する流体を収容するもので、第３の通路３３に連通して弁装置３を介してシリンダ２内からピストン２３の動作により排出される余剰の流体を収容する。この場合、シリンダ室２９、３０は、ピストン２３が一方向または他方向に移動したときそれぞれ最大となるが、シリンダ室３０の最大体積はピストンロッド２２の体積分だけ、シリンダ室２９の最大体積よりも小さくなっている。このため、ピストン２３が一方向に移動したときと他方向に移動したときではタンク４内に溜まる流体量がピストンロッド２２の体積分の変動を生じる。このとき、弾性体４０は、その流体の変動を吸収するように体積変化するもので、例えば弾性体は独立気泡の発泡材、例えばウレタンやネオプレンゴムを用いたスポンジを使用している。
【００３５】
実施の形態において、この弾性体４０は平板状であって、タンク４の内周面に沿って略Ｃ字形に変形してタンク４に収納されている。一方、パイプ４３を弾性体４０の略Ｃ字形の中心に配置し（図８（ｂ））、パイプ４３の基端部を第３通路３３に連結している。パイプ４３には流体が通過する流通孔４４を周面に形成している。ここで、図８（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００３６】
実施の形態において、タンク４は円筒形であり、連結体２７のシリンダ２および流体圧ポンプ１と反対側に取付けられている。この場合、タンク４の入口にばねにより付勢された逆止弁５０が設けられ、連結体２７の第３の通路３３にもばねにより付勢された逆止弁５１が設けられ、タンク４と連結体２７の分離状態では閉じた状態にし、油がこぼれないようにしている。タンク４を連結体２７に連結することによって互いに逆止弁５０、５１を押圧し合って開弁し、第３の通路３３と入口５２とを連通する。図１では、ピストンロッド２２の位置しないシリンダ室２９の体積が最小の状態となる位置までピストン２３が位置しているため、タンク４内の流体量は最大であり、その圧力により弾性体４０はパイプ４３の周辺から径方向外方へ押し広げられタンク４内の周面に押付けられるように圧縮される。弾性体４０は約２５％程度圧縮されるように設定されている。４１はタンク４の端部を閉じる栓、５６は連結手段である連結ボルト、５７は連結体２７に設けたねじ孔（図４）である。
【００３７】
図１および図８は上記したようにモータを右回りに回転してシリンダ室２９に流体を圧入開始した状態である。
【００３８】
図５および図９はピストン２３が図１の状態から流体に押圧されてシリンダ部２４の反対側に移動した状態である。このとき、シリンダ室２９は最大となりシリンダ室３０が最小となるが、シリンダ室２９にはピストンロッド２２がないので最も流体がシリンダ２に入り込むこととなる。すなわち、流体圧ポンプ１の第１流出入口５から吐出した流体は通路２５ａおよび第１通路２５を流れてシリンダ室２９に入り、ピストン２３を押動し、ピストン２３に押動されたシリンダ室３０の流体は第２通路２６、通路２６ａを通り第２流出入口６より流体圧ポンプ１の吸入過程にあるシリンダ１１に吸入され、ピストン２３の移動によりシリンダ室２９、３０がほぼ同体積になった位置を超えると不足分がタンク４より流れ込む。この結果、タンク４内では弾性体４０が復元し図５および図９（ｂ）の状態に体積を増大する。ピストン２３がシリンダ部２４の反対側に位置した状態ではピストン２３が停止するがモータは同方向に回転しているので、流体圧の圧力を一定に保つため斜板１３の傾斜角を略垂直姿勢にしている。この結果、ピストンロッド２２はシリンダ２から突出しかつ流体圧によって突出した状態が保持される。
【００３９】
図６および図１０は図５の状態からモータを停止し、斜板１３の傾斜角を元の傾斜角に戻してモータを逆回転した、すなわち左回りに回転した状態である。このとき、流体圧ポンプ１１は第２流出入口６が吐出ポートとなり第１流出入口５が吸入ポートとなる。したがって、第２流出入口６に連通する通路２６ａが加圧状態となるので弁３４が押圧されて閉じ、第１流出入口５につながる通路２５ａは吸入側となるので弁３２が開くとともに、通路２６ａから第２通路２６を経てシリンダ室３０に流入し、ピストン２３を前記と反対方向に駆動する。これにより、シリンダ室２９より吐出される流体は通路２５から通路２５ａを通って第１の流出入口５より流体圧ポンプ１の吸入過程のシリンダ１１に吸入されるとともに、過剰分は弁３２を介してタンク４内に溜まり始める。
【００４０】
図７および図１１は、図６において、ピストン２３がシリンダ部２４内に入り込み、ピストン２３により区切られたシリンダ室２９が最小でシリンダ室３０が最大となった状態であり、かつ斜板１３の傾斜を略垂直にしてモータが回転を続けることによりピストン２３を一定の圧力で保持した状態である。また先に述べたようにシリンダ室３０の最大容積とシリンダ室２９の最大容積の差に相当する余剰の流体がタンク４内に溜まり、ピストン２３による圧力で弾性体４０を内側が拡がるようにタンク４の内周面に押しつけて圧縮している。この後、斜板１３を傾斜し、モータを停止して逆に回転すると図１の状態になる。
【００４１】
なお、支持体１５の移動は制御手段により行うが、斜板１３の傾斜姿勢から略垂直姿勢のための移動はピストン２３の二方向の移動の終端付近を検出して行うことができ、ピストン２３を起動する際に傾斜姿勢に移動させるようにすることができる。
【００４２】
この発明の第２の実施の形態を図１３および図１４に示す。すなわち、第１の実施の形態において、タンク４を円筒形にし、弾性体４０が円柱形のスポンジであって長さがタンク４の内容積の半分弱程度にしたものであり、この弾性体４０をタンク４内に収納しており、パイプ４３は省略している。この場合、余剰分の流体によりタンク４の軸方向に圧縮されることとなる。なお、５８は流体圧ポンプ１の連結手段である連結ボルト、５９は流体圧ポンプ１の組み立て用ねじである。
【００４３】
この発明の第３の実施の形態を図１５に示す。すなわち、第２の実施の形態において、弾性体４０に帯状のスポンジを渦巻きに巻いてタンク４内に収納している。この場合、余剰分の流体によりタンク４の軸方向および周方向したがって弾性体４０が厚さ方向および幅方向に圧縮を受ける。この実施の形態の弾性体も第１の実施の形態と同様に容易に製造できる。
【００４４】
この発明の第４の実施の形態を図１６および図１７に示す。すなわち、第１の実施の形態において、タンク４は従来例のタンク２０２を利用し、その内部に第２の実施の形態と同様な弾性体４０を収納したものである。弾性体４０によってタンク４内は密閉されるので、エアーブリーザ２０６があっても取付姿勢等の影響を受けない。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置によれば、弾性体が体積変化することにより流体の変動を吸収するので、タンクの部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向が規制されない。したがって、ポンプ付シリンダ装置に適用した場合、その取付姿勢が規制されず、軽量となりかつ安価にできる。また弾性体は平板状であって、タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して収納されているため、径方向のわずかの厚さの収縮により大きな体積変化が得られ、また弾性体の製造が容易になる。
【００４６】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４８】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、弁の切り替えが確実にできかつ構成が簡単にできる。
【００４９】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のピストンの後退状態から進出状態へ開始する際の断面図である。
【図２】その流体圧ポンプの断面図である。
【図３】シリンダ装置の断面図である。
【図４】（ａ）は連結体およびタンクの分離状態の断面図、（ｂ）は連結体の連結構造を示す断面図である。
【図５】ピストンの進出状態の断面図である。
【図６】ピストンの進出状態から後退を始める際の断面図である。
【図７】ピストンの後退状態の断面図である。
【図８】図１に対応し、（ａ）は図１Ｂ−Ｂ線断面図、（ｂ）は図１Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図９】図５に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図である。
【図１０】図６に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図１１】図７に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図１２】タンクの断面を示す側面図である。
【図１３】第２の実施の形態の、タンクの断面を示す側面図である。
【図１４】タンクを示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１５】第３の実施の形態のタンク内のスポンジの示す横断面図である。
【図１６】第４の実施の形態のタンクの断面を示す側面図である。
【図１７】スポンジの圧縮状態のタンクの断面を示す側面図である。
【図１８】従来例の概略断面図である。
【図１９】そのタンクの拡大断面図である。
【図２０】別の従来例のタンクの断面図である。
【符号の説明】
１ 流体圧ポンプ
２ シリンダ
３ 弁装置
４ タンク
５ 第１流出入口
６ 第２流出入口
７ ポンプシャフト
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 斜板
１４ 貫通孔
１５ 支持体
１６ シュー
１７ ばね
１８ 軸
１９ 弁板
２０ ピストンロッド
２３ ピストン
２４ シリンダ部
２５ 第１通路
２６ 第２通路
２７ 連結体
２９ シリンダ室
３０ シリンダ室
３２ 第１の弁
３３ 第３の通路
３４ 第２の弁
４０ 弾性体
４３ パイプ
４４ 流通孔
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型油圧ポンプ付シリンダ装置などのポンプ付シリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のポンプ付シリンダ装置は、図１８および図１９に示すようにモータ（図示せず）によって駆動される流体圧ポンプ２００と、ピストンロッド２０３の先端に取付けられたピストン２０４を有しピストン２０４を内挿したシリンダ部２０５を有するシリンダ２０１と、流体を溜めるタンク２０２とで構成されている。
【０００３】
モータを回転することにより、流体圧ポンプ２００の第１の流出入口より加圧流体をシリンダ装置２０１に圧送し、ピストン２０４を一方向に押動するとともに、シリンダ部２０５内のピストン２０４の移動で押し出された流体はタンク２０２を介して第２の流出入口から流体圧ポンプ２００に還流する。モータの回転方向を反対にすると流体圧ポンプ２００の第２の流出入口から加圧流体がシリンダ２０１に圧送されるとピストン２０４が反対方向に駆動され、同時にそのピストン２０４で押し出された流体はタンク２０２を介して第１の流出入口から流体圧ポンプ２００に還流する。
【０００４】
この場合、ピストン２０４がシリンダ部２０５の一端側に移動したときのシリンダ部２０５の内容積と他端側に移動したときのシリンダ部２０５の内容積とでは、シリンダ部２０５内に進入したピストンロッド２０３の体積分の差がある。タンク２０２内ではこの差に相当する油量が変化する。
【０００５】
このようなシリンダ装置２０１のピストン２０４の往復動作に伴うシリンダ部２０５の体積差を吸収するため、従来のタンク２０２は、エアーブリーザ２０６を取付けてタンク２０２内のエアーを吸入・排出していた。
【０００６】
しかし、この従来のタンクは、油漏れ防止のため、取付け方向に規制があり使用方法も限られるという課題があった。
【０００７】
これに対して、図２０のタンク２０２は、タンク２０２内にスプリング２０７およびＯリング２０８付きピストン２０９を内蔵して油量の変化を吸収している。
【０００８】
さらに、油圧作動装置の油槽と連通する油量調節室内に可撓性袋体を設け、可撓性袋体の膨張・収縮により、油槽内の油量の変化を調節するものがあった。可撓性袋体は収縮して潰れたときに内面同士が密着するのを防止するため、内部に丸棒状の弾性部材を配設し、潰れたままで長期間経過しても可撓性袋体が容易に復元できるようにていた（特許文献参照）。
【０００９】
【特許文献】
特開平9-317905号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図２０のタンク２０２は、図１９のタンクに比べて取付け方向の規制がなく、使用方法も限られないが、Ｏリング２０８が摺接するためタンク内径の仕上精度が必要であり、またスプリング２０７、ピストン２０９等の部品点数が増加し価格が高くなるという欠点があった。
【００１１】
また特許文献の油量調節室は、可撓性袋体および弾性部材が必要であり、部品点数が増加するという欠点があった。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向の規制のないポンプ付シリンダ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置は、第１流出入口および第２流出入口を有しその一方より流体を流入し他方より圧送する流体圧ポンプと、
ピストンロッドの一端部に設けたピストンを有し、前記ピストンを摺動自在に内挿したシリンダ部を有し、前記ピストンで仕切られた前記シリンダ部内の一端側が第１通路を通して前記第１流出入口に接続され、前記シリンダ部の他端側が第２通路を通して前記第２流出入口に接続されて、前記流体の圧力により前記ピストンが駆動されるシリンダと、
前記第１通路と第３通路との間に介在された第１の弁を有し、前記第２通路と前記第３通路との間に介在された第２の弁を有し、前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときその加圧状態にある前記第１の弁または前記第２の弁の一方が閉弁し、他方が開弁する弁装置と、
前記第３通路に連通して前記シリンダ部内から前記ピストンの動作により還流排出される余剰の流体を収納するタンクとを備え、
前記タンクは、流体の圧力を受けて体積変化する独立気泡の発泡材を用いた平板状でありかつ前記タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して前記タンクに収納される弾性体を有するとともに、前記弾性体の前記略Ｃ字形の中心に配置されて流体が通過する流通孔を周面に形成したパイプを有し、前記パイプの基端部を前記第３通路に連結したものである。
【００１４】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置によれば、弾性体が体積変化することにより流体の変動を吸収するので、タンクの部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向が規制されない。したがって、ポンプ付シリンダ装置に適用した場合、その取付姿勢が規制されず、軽量となりかつ安価にできる。また弾性体は平板状であって、タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して収納されているため、径方向のわずかの厚さの収縮により大きな体積変化が得られる。また弾性体の製造が容易になる。
【００１９】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記流体圧ポンプがモータにより正逆回転する斜板型ポンプであり、前記モータの回転方向の切り替えにより第１流出入口または第２流出入口より選択的に加圧流体を圧送するものである。
【００２０】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００２１】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記弁装置が前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときにその圧力により閉弁し、かつ前記第１の弁と前記第２の弁は相対的に開閉するように相互に連結されているものである。
【００２２】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、弁の切り替えが確実にできかつ構成が簡単にできる。
【００２５】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置は、請求項１において、前記流体圧ポンプと前記シリンダを連結するとともに前記弁装置を内蔵した連結体を有し、前記タンクが前記連結体に分離可能に取付けられ、前記タンク内と前記連結体の前記弁装置との間に前記第３通路が通り、前記タンク側の前記第３通路および前記連結体側の前記第３通路にそれぞれ、前記タンクと前記連結体の連結状態で互い押圧することにより開弁する逆止弁を設けたものである。
【００２６】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１から図１２に示す。すなわち、この小型油圧ポンプ付シリンダ装置は、流体圧ポンプ１と、シリンダ２と、弁装置３と、タンク４を有する。
【００２８】
流体圧ポンプ１は、第１流出入口５および第２流出入口６を有し、その一方より流体を流入し他方より圧送するものである。この流体圧ポンプはモータ（図示せず）により正逆回転する斜板型ポンプであり、モータの回転方向の切り替えにより第１流出入口５または第２流出入口６より選択的に流体を外部に圧送する。図１ではモータに連結されたポンプシャフト７が矢印の右回りの方向に回転する場合を示している。流体は例えば油を使用する。
【００２９】
実施の形態において、図２に示すように、８はケース、９、１０はポンプシャフト７の軸受け、１１はポンプシャフト７の回りに一体に設けられた複数のシリンダ、１２はシリンダ１１群に内挿されたピストンでシリンダ１１の一端からばね１７により突出するように付勢されている。１３はピストン１２の先端に配置された斜板であり、ポンプシャフト７を貫通させる貫通孔１４を有し、一端がポンプシャフト７と直角な軸１８に連結されている。１５は斜板１３をシリンダ１１に対して所定の傾斜角と略垂直の姿勢とに弾性的に支持する移動自在な支持体であり、図１および図２では所定の傾斜角に支持している。ピストン１２の各先端はシュー１６を介して斜板１３に摺接している。シリンダ１１のピストン１２の突出方向と反対側はケース８の蓋部２０に回転自在に摺接する弁板１９に連結され、弁板１９に連通孔（図示せず）を形成している。弁板１９が摺接する蓋部２０の表面に連通孔に連通するように相対称に配置された同一曲率中心をもつ一対の同一半径の円弧状の溝を形成し、これらの溝の一方に第１流出入口５が連通し、他方に第２流出入口６が連通している。
【００３０】
したがって、一対の溝はポンプシャフト７の一回転において、ピストン１２が斜板１３を昇るときのシリンダ１１群と、ピストン１２が斜板１３を下るときのシリンダ１１群にそれぞれ連通する。図１の場合は、第１流出入口５が加圧流体として流出する吐出ポートとなり、第２流出入口６が流体の流入する吸入ポートとなる（図８（ｃ）参照）。ここで、図８（ｃ）は流体圧ポンプの横断面図である。上記と反対にポンプシャフト７を逆回転すると第１流出入口５が加流体の流入となり、第２流出入口６が加圧流体の流出となる。また斜板１３が支持体１５の後退によりばね１７に押されて所定角の傾斜姿勢から略垂直姿勢になった場合には加圧流体の圧送量は少なくなりピストン２３を一定圧に保持する作用をする。
【００３１】
シリンダ２は、流体圧ポンプ１より圧送される加圧流体によりピストンを往復動作するものである。このシリンダ２はピストンロッド２２の一端部に設けたピストン２３を有し、ピストン２３を摺動自在に内挿したシリンダ部２４を有し、ピストン２３で仕切られたシリンダ部２４の一端側に第１通路２５を通して第１流出入口５が接続され、シリンダ部２４の他端側に第２通路２６を通して第２流出入口６が接続されて、流体の圧力によりピストン２３が駆動される。実施の形態において、２８はピストンロッド２２の他端側を液密に貫通させる貫通部、２９はシリンダ部２４内のピストン２３によって仕切られた第１通路２５に連通する一方のシリンダ室、３０は第２通路２６に連通する他方のシリンダ室である。第１通路２５はシリンダ部２４を連結する連結体（マニホールドブロック）２７の通路（ドレインポート）２５ａに連通し（図８（ａ））、通路２５ａを通して第１流出入口５に連通している。ここで図８（ａ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。第２通路２６はシリンダ部２４の壁厚内にシリンダ部２４の軸方向に形成された側路であり、さらに連結体２７の通路２６ａに連通し、通路（ドレインポート）２６ａを通して第２流出入口６に連通している。５５（図４）は連結手段である連結ボルトである。
【００３２】
弁装置３は、第１通路２５と第３の通路３３との間に介在された第１の弁３２を有し、第２通路２６と第３の通路との間に介在された第２の弁３４を有する。そして、第１の通路２５または第２の通路２６の流体が圧力状態のときその圧力状態にある第１の弁３２および第２の弁３４の一方が閉弁し、他方が開弁するように構成されている。すなわち、弁装置３の各弁３２、３４は相対向するように配設され、それぞればね３５により付勢されて閉弁する逆止弁であり、第１の弁３２と第２の弁３４は相対的に開閉するように相互に連結部３６により連結されている。したがって、第１通路２５の流体が加圧状態のときにその圧力により第１の弁３２が閉弁し、それによって第２の弁３４が開弁する。また第２通路２６の流体が加圧状態のときにその圧力により第２の弁３４が閉弁し、それによって第１の弁３２が開弁する。
【００３３】
実施の形態では、流体圧ポンプ１が連結体２７にシリンダ２と同じ側で平行となるように連結され、上記したように流体圧ポンプ１の第１流出入口５が通路２５ａに連通し、第２の流出入口６が通路２６ａに連通している（図８（ａ））。この結果、図１においては第１流出入口５から吐出される加圧状態の流体により弁装置の第１の弁３２が閉じ、第１の弁３２に連結部３６を介して押されて第２の弁が開く。これにより、加圧流体は第３の通路３３に流れ込むことなく第１通路２５より一方のシリンダ室２９に流入してピストン２３の押動を開始する。他方のシリンダ室３０の流体はピストン２３の動作によりピストン２３に押されて第２通路２６より通路２６ａを通して第２流出入口６および弁３４を介して第３の通路３３に流れ込む。４５は第３の通路３３に連通する流体抜きまたは流体充填用の開口部である。
【００３４】
タンク４は、流体を収容する流体溜めタンクであって、流体の量の変動を吸収するように体積変化する弾性体４０を内装している。実施の形態では、タンク４はピストン２３の動作によりシリンダ２から流体圧ポンプ１に還流する流体を収容するもので、第３の通路３３に連通して弁装置３を介してシリンダ２内からピストン２３の動作により排出される余剰の流体を収容する。この場合、シリンダ室２９、３０は、ピストン２３が一方向または他方向に移動したときそれぞれ最大となるが、シリンダ室３０の最大体積はピストンロッド２２の体積分だけ、シリンダ室２９の最大体積よりも小さくなっている。このため、ピストン２３が一方向に移動したときと他方向に移動したときではタンク４内に溜まる流体量がピストンロッド２２の体積分の変動を生じる。このとき、弾性体４０は、その流体の変動を吸収するように体積変化するもので、例えば弾性体は独立気泡の発泡材、例えばウレタンやネオプレンゴムを用いたスポンジを使用している。
【００３５】
実施の形態において、この弾性体４０は平板状であって、タンク４の内周面に沿って略Ｃ字形に変形してタンク４に収納されている。一方、パイプ４３を弾性体４０の略Ｃ字形の中心に配置し（図８（ｂ））、パイプ４３の基端部を第３通路３３に連結している。パイプ４３には流体が通過する流通孔４４を周面に形成している。ここで、図８（ｂ）は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００３６】
実施の形態において、タンク４は円筒形であり、連結体２７のシリンダ２および流体圧ポンプ１と反対側に取付けられている。この場合、タンク４の入口にばねにより付勢された逆止弁５０が設けられ、連結体２７の第３の通路３３にもばねにより付勢された逆止弁５１が設けられ、タンク４と連結体２７の分離状態では閉じた状態にし、油がこぼれないようにしている。タンク４を連結体２７に連結することによって互いに逆止弁５０、５１を押圧し合って開弁し、第３の通路３３と入口５２とを連通する。図１では、ピストンロッド２２の位置しないシリンダ室２９の体積が最小の状態となる位置までピストン２３が位置しているため、タンク４内の流体量は最大であり、その圧力により弾性体４０はパイプ４３の周辺から径方向外方へ押し広げられタンク４内の周面に押付けられるように圧縮される。弾性体４０は約２５％程度圧縮されるように設定されている。４１はタンク４の端部を閉じる栓、５６は連結手段である連結ボルト、５７は連結体２７に設けたねじ孔（図４）である。
【００３７】
図１および図８は上記したようにモータを右回りに回転してシリンダ室２９に流体を圧入開始した状態である。
【００３８】
図５および図９はピストン２３が図１の状態から流体に押圧されてシリンダ部２４の反対側に移動した状態である。このとき、シリンダ室２９は最大となりシリンダ室３０が最小となるが、シリンダ室２９にはピストンロッド２２がないので最も流体がシリンダ２に入り込むこととなる。すなわち、流体圧ポンプ１の第１流出入口５から吐出した流体は通路２５ａおよび第１通路２５を流れてシリンダ室２９に入り、ピストン２３を押動し、ピストン２３に押動されたシリンダ室３０の流体は第２通路２６、通路２６ａを通り第２流出入口６より流体圧ポンプ１の吸入過程にあるシリンダ１１に吸入され、ピストン２３の移動によりシリンダ室２９、３０がほぼ同体積になった位置を超えると不足分がタンク４より流れ込む。この結果、タンク４内では弾性体４０が復元し図５および図９（ｂ）の状態に体積を増大する。ピストン２３がシリンダ部２４の反対側に位置した状態ではピストン２３が停止するがモータは同方向に回転しているので、流体圧の圧力を一定に保つため斜板１３の傾斜角を略垂直姿勢にしている。この結果、ピストンロッド２２はシリンダ２から突出しかつ流体圧によって突出した状態が保持される。
【００３９】
図６および図１０は図５の状態からモータを停止し、斜板１３の傾斜角を元の傾斜角に戻してモータを逆回転した、すなわち左回りに回転した状態である。このとき、流体圧ポンプ１１は第２流出入口６が吐出ポートとなり第１流出入口５が吸入ポートとなる。したがって、第２流出入口６に連通する通路２６ａが加圧状態となるので弁３４が押圧されて閉じ、第１流出入口５につながる通路２５ａは吸入側となるので弁３２が開くとともに、通路２６ａから第２通路２６を経てシリンダ室３０に流入し、ピストン２３を前記と反対方向に駆動する。これにより、シリンダ室２９より吐出される流体は通路２５から通路２５ａを通って第１の流出入口５より流体圧ポンプ１の吸入過程のシリンダ１１に吸入されるとともに、過剰分は弁３２を介してタンク４内に溜まり始める。
【００４０】
図７および図１１は、図６において、ピストン２３がシリンダ部２４内に入り込み、ピストン２３により区切られたシリンダ室２９が最小でシリンダ室３０が最大となった状態であり、かつ斜板１３の傾斜を略垂直にしてモータが回転を続けることによりピストン２３を一定の圧力で保持した状態である。また先に述べたようにシリンダ室３０の最大容積とシリンダ室２９の最大容積の差に相当する余剰の流体がタンク４内に溜まり、ピストン２３による圧力で弾性体４０を内側が拡がるようにタンク４の内周面に押しつけて圧縮している。この後、斜板１３を傾斜し、モータを停止して逆に回転すると図１の状態になる。
【００４１】
なお、支持体１５の移動は制御手段により行うが、斜板１３の傾斜姿勢から略垂直姿勢のための移動はピストン２３の二方向の移動の終端付近を検出して行うことができ、ピストン２３を起動する際に傾斜姿勢に移動させるようにすることができる。
【００４２】
この発明の第２の実施の形態を図１３および図１４に示す。すなわち、第１の実施の形態において、タンク４を円筒形にし、弾性体４０が円柱形のスポンジであって長さがタンク４の内容積の半分弱程度にしたものであり、この弾性体４０をタンク４内に収納しており、パイプ４３は省略している。この場合、余剰分の流体によりタンク４の軸方向に圧縮されることとなる。なお、５８は流体圧ポンプ１の連結手段である連結ボルト、５９は流体圧ポンプ１の組み立て用ねじである。
【００４３】
この発明の第３の実施の形態を図１５に示す。すなわち、第２の実施の形態において、弾性体４０に帯状のスポンジを渦巻きに巻いてタンク４内に収納している。この場合、余剰分の流体によりタンク４の軸方向および周方向したがって弾性体４０が厚さ方向および幅方向に圧縮を受ける。この実施の形態の弾性体も第１の実施の形態と同様に容易に製造できる。
【００４４】
この発明の第４の実施の形態を図１６および図１７に示す。すなわち、第１の実施の形態において、タンク４は従来例のタンク２０２を利用し、その内部に第２の実施の形態と同様な弾性体４０を収納したものである。弾性体４０によってタンク４内は密閉されるので、エアーブリーザ２０６があっても取付姿勢等の影響を受けない。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載のポンプ付シリンダ装置によれば、弾性体が体積変化することにより流体の変動を吸収するので、タンクの部品点数が増加せず、タンク内の精度が必要でなく、しかもタンクの取付方向が規制されない。したがって、ポンプ付シリンダ装置に適用した場合、その取付姿勢が規制されず、軽量となりかつ安価にできる。また弾性体は平板状であって、タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して収納されているため、径方向のわずかの厚さの収縮により大きな体積変化が得られ、また弾性体の製造が容易になる。
【００４６】
請求項２記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００４８】
請求項３記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果のほか、弁の切り替えが確実にできかつ構成が簡単にできる。
【００４９】
請求項４記載のポンプ付シリンダ装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のピストンの後退状態から進出状態へ開始する際の断面図である。
【図２】その流体圧ポンプの断面図である。
【図３】シリンダ装置の断面図である。
【図４】（ａ）は連結体およびタンクの分離状態の断面図、（ｂ）は連結体の連結構造を示す断面図である。
【図５】ピストンの進出状態の断面図である。
【図６】ピストンの進出状態から後退を始める際の断面図である。
【図７】ピストンの後退状態の断面図である。
【図８】図１に対応し、（ａ）は図１Ｂ−Ｂ線断面図、（ｂ）は図１Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図９】図５に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図である。
【図１０】図６に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図１１】図７に対応し、（ａ）は図８と同じ位置の断面図、（ｂ）は図８と同じ位置の断面図、（ｃ）は流体圧ポンプの吐出口および吸引口を示す断面図である。
【図１２】タンクの断面を示す側面図である。
【図１３】第２の実施の形態の、タンクの断面を示す側面図である。
【図１４】タンクを示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１５】第３の実施の形態のタンク内のスポンジの示す横断面図である。
【図１６】第４の実施の形態のタンクの断面を示す側面図である。
【図１７】スポンジの圧縮状態のタンクの断面を示す側面図である。
【図１８】従来例の概略断面図である。
【図１９】そのタンクの拡大断面図である。
【図２０】別の従来例のタンクの断面図である。
【符号の説明】
１ 流体圧ポンプ
２ シリンダ
３ 弁装置
４ タンク
５ 第１流出入口
６ 第２流出入口
７ ポンプシャフト
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 斜板
１４ 貫通孔
１５ 支持体
１６ シュー
１７ ばね
１８ 軸
１９ 弁板
２０ ピストンロッド
２３ ピストン
２４ シリンダ部
２５ 第１通路
２６ 第２通路
２７ 連結体
２９ シリンダ室
３０ シリンダ室
３２ 第１の弁
３３ 第３の通路
３４ 第２の弁
４０ 弾性体
４３ パイプ
４４ 流通孔
Claims (4)
- 第１流出入口および第２流出入口を有しその一方より流体を流入し他方より圧送する流体圧ポンプと、
ピストンロッドの一端部に設けたピストンを有し、前記ピストンを摺動自在に内挿したシリンダ部を有し、前記ピストンで仕切られた前記シリンダ部内の一端側が第１通路を通して前記第１流出入口に接続され、前記シリンダ部の他端側が第２通路を通して前記第２流出入口に接続されて、前記流体の圧力により前記ピストンが駆動されるシリンダと、
前記第１通路と第３通路との間に介在された第１の弁を有し、前記第２通路と前記第３通路との間に介在された第２の弁を有し、前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときその加圧状態にある前記第１の弁または前記第２の弁の一方が閉弁し、他方が開弁する弁装置と、
前記第３通路に連通して前記シリンダ部内から前記ピストンの動作により還流排出される余剰の流体を収納するタンクとを備え、
前記タンクは、流体の圧力を受けて体積変化する独立気泡の発泡材を用いた平板状でありかつ前記タンクの内周面に沿って略Ｃ字形に変形して前記タンクに収納される弾性体を有するとともに、前記弾性体の前記略Ｃ字形の中心に配置されて流体が通過する流通孔を周面に形成したパイプを有し、前記パイプの基端部を前記第３通路に連結したポンプ付シリンダ装置。 - 前記流体圧ポンプはモータにより正逆回転する斜板型ポンプであり、前記モータの回転方向の切り替えにより第１流出入口または第２流出入口より選択的に加圧流体を圧送する請求項１記載のポンプ付シリンダ装置。
- 前記弁装置は前記第１通路または前記第２通路の流体が加圧状態のときにその圧力により閉弁し、かつ前記第１の弁と前記第２の弁は相対的に開閉するように相互に連結されている請求項１記載のポンプ付シリンダ装置。
- 前記流体圧ポンプと前記シリンダを連結するとともに前記弁装置を内蔵した連結体を有し、前記タンクが前記連結体に分離可能に取付けられ、前記タンク内と前記連結体の前記弁装置との間に前記第３通路が通り、前記タンク側の前記第３通路および前記連結体側の前記第３通路にそれぞれ、前記タンクと前記連結体の連結状態で互い押圧することにより開弁する逆止弁を設けた請求項１記載のポンプ付シリンダ装置。
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