JP4081221B2 - 液圧パワーパッケージ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体圧によりシリンダを伸縮作動させる液圧パワーパッケージの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液圧パワーパッケージとして、ポンプと電動機とバルブおよびタンク等をユニット化したものがある。
【０００３】
従来、作業機械等に用いられる液圧回路として実開平７−２６０６号公報に図４に示すものが提案されている。
【０００４】
これについて説明すると、本装置は双方向ポンプ２とシリンダ１を結ぶ第一、第二通路２１，２２によってタンク３との間で閉回路を構成しており、正逆転モータ４で駆動されるポンプ２の回転方向（吐出方向）を切換えることにより、シリンダ１の伸縮作動方向が切換わる。
【０００５】
第一、第二通路２１，２２には作動流体の流れを切換える方向切換弁２０が設けられる。この方向切換弁２０はポンプ２から吐出する作動流体を室１１，１２に導くチェック弁２３，２４と、室１１，１２から流出する作動流体をタンク３に戻すオペレートチェック弁２５，２６によって構成され、ポンプ２の吐出方向に応じて作動流体を室１１，１２のうち選択された一方に供給するとともに、室１１，１２のうち他方から流出する作動流体をタンク３に戻す。これにより、シリンダ１内にエアーが滞留することが防止される。
【０００６】
シリンダ１を伸張させる場合、ポンプ２が正回転され、タンク３の作動流体がチェック弁２７を介してポンプ２に吸い込まれ、ポンプ２から第二通路２２に吐出される作動流体がチェック弁２４を介して室１２に送られる。第二通路２２の圧力上昇に伴いオペレートチェック弁２５が開弁し、室１１の作動流体はオペレートチェック弁２５を介してタンク３に戻される。
【０００７】
一方、シリンダ１を収縮させる場合、ポンプ２が逆回転され、タンク３の作動流体がチェック弁２８を介してポンプ２に吸い込まれ、ポンプ２から第一通路２１に吐出される作動流体がチェック弁２３を介して室１１に送られる。第一通路２１の圧力上昇に伴いオペレートチェック弁２６が開弁し、室１２の作動流体はオペレートチェック弁２６を介してタンク３に戻される。
【０００８】
図５は上記した双方向ポンプ２、チェック弁２３〜２８、オペレートチェック弁２５，２６、リリーフ弁２９，３０をマニホールドブロック５に収装し、さらにタンク３と正逆転モータ４を備えた液圧パワーパッケージの平面図である。マニホールドブロック５にはシリンダ１の室１１，１２と接続するポート２１ａ，２２ａが開口している。
【０００９】
図６はタンク３の断面図であり、タンク３は円筒状の筒状部材９と、筒状部材９内に摺動可能に収装されるフリーピストン６を備える。シリンダ１の伸縮に伴いロッド体積分の作動流体がタンク３から出入りし、フリーピストン６が変位してタンク３の容量が変えられる。
【００１０】
タンク３には作動流体を圧縮する方向にフリーピストン６を付勢するスプリング８が設けられており、これにより液圧回路内にキャビテーションが発生することを防止している。
【００１１】
フリーピストン６の外周にはシールリング７が介装され、シールリング７がタンク３の内壁面に摺接することによりタンク３内の密封がはかられている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記装置にあってはシリンダ１の伸縮作動に伴ってフリーピストン６が筒状部材９内を移動するため、シールリング７に摩擦力が働き、この摩擦力により液圧パワーパッケージの仕事量が無駄に消費され、作動効率の低下を招く。
【００１３】
特に作動流体として潤滑性の乏しい水等が用いられる場合、シールリング７で発生する摩擦力が大きくなり、作動効率の低下が大きくなる。
【００１４】
シールリング７を摩擦力の小さい材質または形状にしても、液圧パワーパッケージの作動圧が低くなるのに伴って相対的に作動効率が低下する。
【００１５】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、タンクに対する作動流体の出入りに伴う仕事量の損失を減らし、作動効率の高い液圧パワーパッケージを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ポンプが作動流体を吐出する方向によってシリンダの作動方向が切換わり、シリンダの伸縮に伴いロッド体積分の作動流体が液圧回路とタンクとの間で出入りする液圧パワーパッケージに適用する。
【００１７】
そして、タンクを画成する袋状の中空弾性体を備え、中空弾性体の弾性変形によりタンクの容量が変わる構成とし、中空弾性体を収縮方向に付勢するバネを備え、中空弾性体はその一端に開口部を有し、この開口部を塞ぐ蓋を備え、バネを中空弾性体の開口部に連結する係止部材を備えたを特徴とするものとした。
【００１８】
第２の発明は、第１の発明において、中空弾性体の内表面によってタンクを画成し、中空弾性体の外表面が大気中に露出したことを特徴とするものとした。
【００１９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、中空弾性体はベローズ状またはブラダ状の伸縮部を有したことを特徴とするものとした。
【００２０】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、中空弾性体はそのスプリング硬さＨＳが６０以上の弾性材で形成したことを特徴とするものとした。
【００２１】
第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明において、中空弾性体を囲むカバー部を備えたことを特徴とするものとした。
【００２３】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、液圧パワーパッケージはポンプの回転方向（吐出方向）を切換えることにより、シリンダの伸縮作動方向が切換わる。
【００２４】
シリンダの伸縮作動に伴いロッド体積分の作動流体がタンクから出入りし、中空弾性体の弾性変形によりタンクの容量が変わる。これにより、従来装置のようにフリーピストン等の摺動部材を設ける必要がなく、液圧パワーパッケージの作動効率を高められる。
そして、バネの弾性復元力によりタンク内を加圧し、液圧回路内にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００２６】
第３の発明によると、伸縮部はその弾性変形により伸縮し、タンク内の圧力変化を小さくできる。
【００２７】
第４の発明によると、中空弾性体が重力によって大きく垂れ下がることを防止し、まわりの部材等に干渉することがなく、中空弾性体が損傷することを防止できるとともに、液圧パワーパッケージの仕事量が無駄に消費されない。
【００２８】
第５の発明によると、中空弾性体がカバー部によって保護され、液圧パワーパッケージの組み付け時やメンテナンス時に中空弾性体が傷つけられることを防止できる。
【００２９】
第６の発明によると、バネの弾性復元力によりタンク内を加圧し、液圧回路内にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の前提となる液圧パワーパッケージの適用例を添付図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は液圧パワーパッケージに備えられるタンク３の断面を示している。液圧パワーパッケージを構成する双方向ポンプとバルブおよび電動機等の各部品がタンク３と共にユニット化して設けられている。
【００３２】
液圧パワーパッケージの液圧回路は前記図４に示すように構成されており、ポンプの回転方向（吐出方向）を切換えることにより、シリンダの伸縮作動方向が切換わり、シリンダの伸縮に伴いロッド体積分の作動流体がタンク３内から出入りするようになっている。
【００３３】
そして本発明の要旨とするところであるが、タンク３を画成する袋状の中空弾性体１３を備え、その弾性変形によりタンク３の容量が変えられる構成とする。中空弾性体１３はその内表面によってタンク３を画成し、その外表面が大気中に露出している。
【００３４】
本実施の形態にて中空弾性体１３は断面ベローズ状をした伸縮部１３ａと、その両端に開口部１３ｂ，１３ｃとを有する。一方の開口部１３ｂは環状部材１４を介して筒状部材９に結合され、他方の開口部１３ｃは蓋１５を介して塞がれる。
【００３５】
中空弾性体１３の開口部１３ｂは環状部材１４の外周に嵌められ、環状部材１４がリング１６を介して筒状部材９の開口端部に結合される。
【００３６】
本実施の形態では作動流体をタンク３に注入するための通路として中空弾性体１３の先端に開口部１３ｃが形成されているが、この代わりにタンク３に注入するための通路をマニホールドブロック５等に設けてもよい。
【００３７】
中空弾性体１３はそのスプリング硬さＨＳ＝６０以上の弾性材（例えばゴム材）により一体形成される。これにより、作動流体が充填されてその中心軸Ｏが略水平方向に延びる状態でも伸縮部１３ａが重力により大きく垂れ下がらないように剛性を確保する。
【００３８】
ベローズ状の伸縮部１３ａはタンク３の容量変化に伴ってその中心軸Ｏ方向に伸縮する。
【００３９】
本実施の形態では伸縮部１３ａはその断面がベローズ状に形成されるが、その断面をブラダ状に形成してもよい。
【００４０】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００４１】
液圧パワーパッケージの液圧回路はシリンダの伸縮に伴いロッド体積分の作動流体がタンクから出入りするのに伴い、袋状の中空弾性体１３が弾性変形してタンク３の容量が変えられる。こうしてタンク３の容量変化が中空弾性体１３の弾性変形によって吸収されるため、従来装置のようにフリーピストン等の摺動部材を設ける必要がなく、フリーピストン等の摩擦力により液圧パワーパッケージの仕事量が無駄に消費されず、作動効率を高められる。作動流体として潤滑性の乏しい水等が用いられる場合も、作動効率が大きく低下しない。
【００４２】
ベローズ状の伸縮部１３ａはその弾性変形により伸縮し、タンク内の圧力変化を小さくできる。
【００４３】
中空弾性体１３はその内表面によってタンク３を画成し、その外表面が大気中に露出しているため、容器内にボール状の中空弾性体を介在させる構造に比べてタンク３の構造を簡素化して軽量化がはかれるとともに、製品のコストダウンがはかれる。
【００４４】
次に図２に示す他の適用例は、筒状部材９に中空弾性体１３を囲むカバー部９ｃを形成するものである。カバー部９ｃは筒状部材９のタンク３を画成するタンク部９ｄと一体に形成される。したがって中空弾性体１３の開口部１３ｃは環状部材１４を介して筒状部材９の途中に結合されることになる。
【００４５】
この場合、中空弾性体１３がカバー部９ｃによって保護され、液圧パワーパッケージの組み付け時やメンテナンス時に中空弾性体１３が傷付けられることを防止できる。
【００４６】
また、中空弾性体１３はその硬度がスプリング硬さＨＳ＝６０以上の弾性材により形成され、重力に抗してカバー部９ｃに対して間隙を持つように剛性が確保されているため、カバー部９ｃに当接することがなく、中空弾性体１３がカバー部９ｃに摺接して損傷することを防止できる。
【００４７】
次に図３に示す本発明の実施の形態は、中空弾性体１３を収縮方向に付勢するコイルバネ１７を備える。
【００４８】
コイルバネ１７は中空弾性体１３の内側に介装され、その一端が係止部材１８を介して中空弾性体１３の開口部１３ｃに結合され、その他端（図示せず）が筒状部材９の基端側に結合され、両者の間に引っ張られた状態で介装される。
【００４９】
この場合、コイルバネ１７の弾性復元力によりタンク３内を加圧することにより、液圧回路内にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００５０】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用例を示すタンクの断面図。
【図２】他の適用例を示すタンクの断面図。
【図３】本発明の実施の形態を示すタンクの断面図。
【図４】従来例を示す液圧パワーパッケージの液圧回路図。
【図５】同じく液圧パワーパッケージの平面図。
【図６】同じくタンクの断面図。
【符号の説明】
３ タンク
９ 筒状部材
９ｃ カバー部
１３ 中空弾性体
１３ａ 伸縮部
１７ コイルバネ

Claims (5)

1. 双方向ポンプが作動流体を吐出する方向によってシリンダの作動方向が切換わり、前記シリンダの伸縮に伴いロッド体積分の作動流体がタンクから出入りする液圧パワーパッケージにおいて、前記タンクを画成する袋状の中空弾性体を備え、前記中空弾性体の弾性変形により前記タンクの容量が変わる構成とし、前記中空弾性体を収縮方向に付勢するバネを備え、前記中空弾性体はその一端に開口部を有し、この開口部を塞ぐ蓋を備え、前記バネを前記中空弾性体の開口部に連結する係止部材を備えたことを特徴とする液圧パワーパッケージ。
2. 前記中空弾性体の内表面によって前記タンクを画成し、前記中空弾性体の外表面が大気中に露出したことを特徴とする請求項１に記載の液圧パワーパッケージ。
3. 前記中空弾性体はベローズ状またはブラダ状の伸縮部を有したことを特徴とする請求項１または２に記載の液圧パワーパッケージ。
4. 前記中空弾性体はそのスプリング硬さＨＳが６０以上の弾性材で形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液圧パワーパッケージ。
5. 前記中空弾性体を囲むカバー部を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の液圧パワーパッケージ。

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