JP4128073B2 - Piston pump - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プランジャを往復動させて、吸い込み行程と吐出行程とを繰り返すピストンポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のピストンポンプAは、図2に示すように、駆動源としてのカム機構1を備えている。このカム機構1のカムノーズが、図示したようなプランジャ2の先端に当接する位置まで回転すると、その回転にともなってプランジャ2を押し込み、油室3の作動油を吐出する。
プランジャ2の内部にはスプリング4が組み込まれている。カム機構1が図示された位置から180度回転すると、プランジャ2はスプリング4のバネ力で押し戻されるので、油室3に作動油を吸い込む。
このように、作動油の吸い込みと吐き出しとを繰り返すことでポンプ作用をなす。
【0003】
ところで、ピストンポンプというものは、元々間欠的に作動油を吐出するものである。したがって、ピストンポンプはそれを連続的に使用すると、脈動が激しい。この脈動のため、騒音や衝撃が生ずる。このようなことを考慮すると、ピストンポンプの用途はかなり限られたものになる。例えば、プランジャの1回の有効ストロークで得られる吐出量で、アクチュエータが1動作を完了するような場合などである。
【0004】
上記のように連続運転を必要とするような用途に使われる場面が少ないということは、不使用時に当該ポンプを積極的に停止させ、エネルギーロスを少なくすることが考えられる。
このようにエネルギーロスを最小限に抑えるために、従来のピストンポンプAでは、プランジャ2の左端面をカバー5側に押し付け、プランジャ2を非作動位置に保ちポンプ作用を停止させ、カム機構1を空回転させる。カム機構1が空回転している間は、ボディ6とプランジャ2との接触部分に摩擦抵抗が発生しないので、動力エネルギーは、最小ですむわけである。
【0005】
このように、プランジャ2を非作動位置に保つために、従来のピストンポンプAでは、パイロット室7に圧力を作用させることで実現している。
すなわち、プランジャ2とボディ6とが相まって、プランジャ2の周囲にパイロット室7を設けている。このパイロット室7の圧力が高くなると、プランジャ2への押圧力も高くなる。そのため、プランジャ2がスプリング4に抗して非作動位置に移動し、この位置を保つ。ここで、非作動位置を保つとは、プランジャ2がカム機構1の作動範囲外に置かれた状態を言う。
プランジャ2が上記非作動位置にあるときには、カム機構1とプランジャ2とは動力的に切り離されているので、プランジャ2は往復動作をせず、カム機構1は空回転する。
【0006】
ここで、パイロット室7に高い圧力が作用したとき、プランジャ2とボディ6の間からパイロット室7内の圧油が漏れ出すおそれがある。これを防止するために、プランジャ2とボディ6との間にパイロット室7を間にはさむように2個所でシールしている。すなわち、プランジャ2の外周に環状凹部を形成し、この環状凹部に、シール部材8、9を装着している。このシール部材として、ゴム等から成るOリング等が用いられる。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−217551号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例では、プランジャ2がポンプ作用をするときに、プランジャ2はボディ6に接触しながら摺動する。しかし、プランジャ2とボディ6との間にシール8、9を設けているので、プランジャ2が摺動するとき、これらのシール8、9を原因とするフリクションが生ずる。しかも、シールを2個所に設けているので、それぞれの合計フリクションがより大きくなる。この合計フリクションによって、プランジャ2に作用する有効な力が殺がれてしまう。そのため、ピストンポンプの吸い込み作用・吐出作用が悪くなり、滑らかに作動しなくなる。
【0009】
このような動きにくいプランジャ2を滑らかに動かそうとすると駆動源であるカム機構1に大きな動力が必要となる。つまり、シール部材8、9があることによって、フリクションが発生するので、シール部材がない場合に比べ、プランジャ2を移動させるために大きな動力が要求されることになる。いいかえると、シールのフリクションが存在する分、動力損失が生ずることになる。
この発明は、かかる動力の損失を削減することを課題とする。同時に円滑なポンプ作用を実現することも、この発明の課題である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、ボディにプランジャを往復動可能に組み込むとともに、駆動源の駆動力でプランジャを往復動させて吸い込み行程と吐出行程とを繰り返す一方、プランジャを非作動位置に保って、プランジャと駆動源とを切り離す構成にしたピストンポンプにおいて、ボディとプランジャとの間に、これらボディおよびプランジャと相対移動可能にしたスリーブを介在させる一方、スリーブ外周にパイロット室を設け、このパイロット室の圧力作用で、スリーブを移動させるとともに、このスリーブの移動力によって、プランジャを上記駆動源から動力的に切り離した非作動位置まで移動させる構成にした点に特徴を有する。
第2の発明は、第1の発明において、スリーブとプランジャとの接触部でメタルシールを構成した点に特徴を有する。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、ボディとスリーブとが、Oリングなどのシール部材でシールされている点に特徴を有する。
第4の発明は、第1〜第3のいずれか一の発明において、スリーブとプランジャは鉄系材料で作られている一方、ボディはアルミ系材料で作られている点に特徴を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に、この発明の実施例のピストンポンプBを示す。なお、従来例と同様の構成要素については同一の符号を用いる。
図1に示すように、プランジャ2とボディ6との間にスリーブ10を介在させている。したがって、プランジャ2は、直接ボディ6に接することはなく、スリーブ10の内周面と接している。プランジャ2の外周面とスリーブ10の内周面とは、寸法精度を高くし、プランジャ2の外周とスリーブ10の内周とのすき間を最小限に抑えている。このようにプランジャ2の外周とスリーブ10の内周とのすき間を最小限に押さえることによって、プランジャ2とスリーブ10との接触面がメタルシール機能を果たすようにしている。
【0012】
また、上記スリーブ10はボディ6の内側と摺動可能に接しており、スリーブ10とボディ6とが相まって、スリーブ10の外周にパイロット室11を設けている。このパイロット室11にパイロット圧を導いたとき、パイロット室11内の圧油が漏れ出すおそれがある。これを防止するために、スリーブ10の外周に環状凹部を形成し、この環状凹部に、シール部材12を装着する。さらに、ボディ6の内周に環状凹部を形成し、この環状凹部に、シール部材13を装着する。つまり、上記両シール部材12、13間にパイロット室11を位置させ、パイロット室11からの圧油が漏れるのを防止している。
また、スリーブ10とカバー5の間には、スプリング14が設けられ、スリーブ10に対し、このスプリング14のバネ力を作用させている。
【0013】
そして、プランジャ2の内端にはフランジ部15を設け、スリーブ10が図1の左方向に移動したとき、このスリーブ10がこのフランジ部15に当接する関係にしている。したがって、スリーブ10が図面左方向に移動して、その端部をフランジ部15に当接させた状態において、スリーブ10がさらに左方向に移動すると、その移動力はフランジ部15を介してプランジャ2に伝達される。このようにスリーブ10の移動力がプランジャ2に伝達されると、プランジャ2はスプリング4に抗して非作動位置に移動する。そして、プランジャ2の端部がカバー5側に押し付けられたとき、当該プランジャ2は非作動位置に達する。
なお、プランジャ2を非作動位置に移動させる際には、当然のこととして、パイロット室11にパイロット圧を導く。このパイロット圧によって、スリーブ10はスプリング14のバネ力に抗して移動することができる。ここで、パイロット室11に導くパイロット圧は、図示していないパイロットバルブの切り換え等によって制御する。
上記のように、プランジャ2が非作動位置に留まることによって、プランジャ2は駆動源であるカム機構1と動力的に切り離され、ピストンポンプBはポンプ作用をしない。
【0014】
プランジャ2を作動状態にさせるときは、パイロット室11からパイロット圧を図示していないタンクに連通させる。パイロット室11がタンクに連通すると、スリーブ10は、スプリング14のバネ力によって画面右方向に移動し、図示の位置に達する。このように、プランジャ2のフランジ部15をカバー5に対し押しつけていたスリーブ10の端点が右方向に移動するので、カバー5とスリーブ10との間にフランジ部15の移動を可能にするスペースが確保される。その結果、プランジャ2は往復動をすることが可能となる。プランジャ2が往復動をしているときは、スリーブ10は静止状態にある。
【0015】
このように、プランジャ2を作動状態から非作動状態に、あるいは、非作動状態から作動状態に切り替えるときに、スリーブ10は移動する。しかし、プランジャ2が作動状態を保つとき、すなわち、ポンプ作用をなすときは、スリーブ10は図示の位置で静止している。そのため、プランジャ2が往復動するときには、スリーブ10の外周にあるシール部材12およびボディ6の内周にあるシール部材13のフリクションは発生しない。
【0016】
プランジャ2が往復動するとき、スリーブ10の内周部分を摺動するが、このとき、スリーブ10とプランジャ2との接触面において前記したメタルシールの摩擦抵抗が生ずる。しかし、このメタルシールの摩擦抵抗は、シール部材12、13のフリクションに比べて僅少である。
【0017】
この実施例では、プランジャ2がポンプ作用をなす際に、従来例のようなシール部材による大きなフリクションは発生しない。代わりにプランジャ2とスリーブ10間のメタルシールによる摩擦抵抗が発生するが、この摩擦抵抗はシール部材のフリクションに比べると無視できる程度のものである。したがって、プランジャ2がポンプ作用をなすとき、従来例のようなシール部材による大きなフリクションが発生しないので、プランジャ2が滑らかに作動する。
このように、プランジャ2が円滑に作動するので、従来例のように大きな動力が要求されることはない。つまり、動力損失も少なくできる。
【0018】
次に、このピストンポンプBは、プランジャ2とスリーブ10とを鉄系にして、ボディ6をアルミ系で構成できるが、その理由は、次の通りである。
従来のピストンポンプAでは、プランジャ2が直接ボディ6に接触し、しかも、ポンプの作動中は、プランジャ2がボディ6の内周面を摺動しているので、耐摩耗性等を考慮するとボディ6とプランジャ2の両者を鉄系にしなければならない。
しかし、この実施例のように、スリーブ10は、プランジャ2を作動位置から非作動位置、あるいは非作動位置から作動位置へ切り替えるときだけ移動するので、スリーブ10はボディ6と頻繁に摺動を繰り返すものではない。そのため、スリーブ10とボディ6との間の耐摩耗性はそれほど考慮しなくてもよい。したがって、ボディ6は柔らかいアルミ系材料で構成できる。
【0019】
【発明の効果】
第1の発明では、プランジャとボディの間にスリーブを設け、プランジャがこのスリーブの内側を摺動する構成にしたので、プランジャの周囲にOリング等のシールを不要とする。したがって、ポンプ作動中におけるプランジャの移動時にシールのフリクションが発生しない。フリクションが発生しない分、プランジャが円滑に作動するので、駆動源の動力損失を低減できる。また、プランジャの摺動性が安定しているので、ポンプの吸い込み作用と吐出作用が向上する。
【0020】
第2の発明では、スリーブとプランジャは、同じ鉄系材料が用いられ、スリーブの内周とプランジャの外周とのすき間を最小限に抑えている。そのため、プランジャが移動するとき、プランジャとスリーブとの接触面がメタルシール機能を果たす。このメタルシールは、ゴム等から作られるOリング等のシールに比べると、無視できるほど摩擦抵抗が小さい。したがって、プランジャが円滑に作動するので、駆動源の動力損失を低減できる。
【0021】
第3の発明では、ボディとスリーブとの間にOリング等のシール部材を設けているので、スリーブが移動するとき、ボディとスリーブとの間からパイロット室の圧油が漏れ出すことを防止できる。一方、スリーブが移動するのは、プランジャを作動状態あるいは非作動状態に切り換えるときである。したがって、スリーブの移動回数は少ない。そのため、シール部材のフリクションによる影響を従来例よりも低減できる。
【0022】
第4の発明は、ボディには、アルミ等の軽い金属を使用できる。そこで、このピストンポンプを軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるピストンポンプの断面図を示したものである。
【図2】従来例のピストンポンプの断面図を示したものである。
【符号の説明】
1 カム機構
2 プランジャ
6 ボディ
10 スリーブ
11 パイロット室
12、13 シール部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piston pump that reciprocates a plunger and repeats a suction stroke and a discharge stroke.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 2, the conventional piston pump A includes a cam mechanism 1 as a drive source. When the cam nose of the cam mechanism 1 rotates to a position where it abuts against the tip of the plunger 2 as shown in the drawing, the plunger 2 is pushed in along with the rotation, and the hydraulic oil in the
A
In this way, the pump action is performed by repeating the suction and discharge of the hydraulic oil.
[0003]
By the way, a piston pump originally discharges hydraulic oil intermittently. Therefore, if the piston pump is continuously used, the pulsation is intense. This pulsation causes noise and impact. Considering this, the use of piston pumps is quite limited. For example, there is a case where the actuator completes one operation with a discharge amount obtained by one effective stroke of the plunger.
[0004]
The fact that there are few scenes used for applications that require continuous operation as described above may be that the pump is actively stopped when not in use to reduce energy loss.
Thus, in order to minimize energy loss, in the conventional piston pump A, the left end surface of the plunger 2 is pressed against the cover 5 side, the plunger 2 is kept in the non-operating position, the pump action is stopped, and the cam mechanism 1 is Rotate idly. While the cam mechanism 1 is idling, no frictional resistance is generated at the contact portion between the
[0005]
Thus, in order to keep the plunger 2 in the non-operating position, the conventional piston pump A is realized by applying pressure to the pilot chamber 7 .
That is, the plunger 2 and the
When the plunger 2 is in the non-operating position, the cam mechanism 1 and the plunger 2 are separated from each other by power, so the plunger 2 does not reciprocate and the cam mechanism 1 rotates idly.
[0006]
Here, when a high pressure is applied to the pilot chamber 7, the pressure oil in the pilot chamber 7 may leak from between the plunger 2 and the
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-217551
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, when the plunger 2 performs a pumping action, the plunger 2 slides while contacting the
[0009]
If the plunger 2 that is difficult to move is moved smoothly, the cam mechanism 1 that is a drive source requires a large amount of power. That is, since the friction is generated by the presence of the
This invention makes it a subject to reduce the loss of this motive power. It is also an object of the present invention to realize a smooth pumping action at the same time.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, the plunger is incorporated into the body so as to be reciprocally movable, and the plunger is reciprocated by the driving force of the drive source to repeat the suction stroke and the discharge stroke, while the plunger is kept in the non-actuated position. In a piston pump configured to separate the drive source, a pilot chamber is provided on the outer periphery of the sleeve while a sleeve that is movable relative to the body and the plunger is interposed between the body and the plunger. in moves the sleeve, the moving force of the sleeve, having the features a plunger in that the structure is moved to the non-actuated position disconnecting the power manner from the drive source.
The second invention is characterized in that, in the first invention, a metal seal is formed by a contact portion between the sleeve and the plunger.
The third invention is characterized in that, in the first or second invention, the body and the sleeve are sealed by a sealing member such as an O-ring.
A fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the sleeve and the plunger are made of an iron-based material while the body is made of an aluminum-based material.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a piston pump B according to an embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is used about the component similar to a prior art example.
As shown in FIG. 1, a
[0012]
The
A
[0013]
A
When the plunger 2 is moved to the non-operation position, the pilot pressure is naturally introduced into the
As described above, when the plunger 2 remains in the non-operating position, the plunger 2 is powered off from the cam mechanism 1 as a driving source, and the piston pump B does not perform a pumping action.
[0014]
When the plunger 2 is put into an operating state, the pilot pressure is communicated from the
[0015]
Thus, the
[0016]
When the plunger 2 reciprocates, the inner peripheral portion of the
[0017]
In this embodiment, when the plunger 2 performs a pump action, the large friction due to the seal member as in the conventional example does not occur. Instead, a frictional resistance is generated by a metal seal between the plunger 2 and the
Thus, since the plunger 2 operates smoothly, large power is not required unlike the conventional example. That is, power loss can be reduced.
[0018]
Next, in the piston pump B, the plunger 2 and the
In the conventional piston pump A, the plunger 2 directly contacts the
However, as in this embodiment, since the
[0019]
【The invention's effect】
In the first invention, since a sleeve is provided between the plunger and the body and the plunger slides inside the sleeve, a seal such as an O-ring is unnecessary around the plunger. Therefore, the friction of the seal does not occur when the plunger moves during the pump operation. Since the plunger operates smoothly as much as friction does not occur, the power loss of the drive source can be reduced. Moreover, since the slidability of the plunger is stable, the pump suction action and the discharge action are improved.
[0020]
In the second invention, the same iron-based material is used for the sleeve and the plunger, and the gap between the inner periphery of the sleeve and the outer periphery of the plunger is minimized. Therefore, when the plunger moves, the contact surface between the plunger and the sleeve performs a metal seal function. This metal seal has negligible frictional resistance compared to a seal such as an O-ring made of rubber or the like. Therefore, since the plunger operates smoothly, the power loss of the drive source can be reduced.
[0021]
In the third invention, since the seal member such as an O-ring is provided between the body and the sleeve, it is possible to prevent the pressure oil in the pilot chamber from leaking between the body and the sleeve when the sleeve moves. . On the other hand, the sleeve moves when the plunger is switched between the operating state and the non-operating state. Therefore, the number of movements of the sleeve is small. Therefore, the influence by the friction of the seal member can be reduced as compared with the conventional example.
[0022]
In the fourth invention, a light metal such as aluminum can be used for the body. Therefore, the weight of the piston pump can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a piston pump according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a conventional piston pump.
[Explanation of symbols]
1 Cam Mechanism 2
Claims (4)
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2002
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