JP4081221B2 - 液圧パワーパッケージ - Google Patents
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Description
【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)
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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