JP5117406B2 - 潤滑ポンプを備えた流体装置 - Google Patents

Description

本発明は流体装置に関する。特に本発明は、加圧作動流体、例えば作動油用の供給管路と、流体流入口を介して前記供給管路に流体的に接続された潤滑ポンプとを備えており、ポンプ要素のポンプストロークを生成する手段に加えて、貯槽から潤滑剤供給対象である流体装置の少なくとも一つの潤滑箇所へ潤滑剤、例えば潤滑油を給送するポンプ要素を特徴として有する流体衝撃装置（hydraulic percussion device）に関する。

特許文献１には、例えば流体衝撃ハンマー用の潤滑ポンプが開示されている。この特許文献１では、流体衝撃ハンマーを作動させるのに用いる作動油等が小さなピストン領域を有する制御ピストンに作用し、この小さなピストン領域が流体衝撃ハンマーの少なくとも一つの潤滑箇所に潤滑剤を給送する大きなピストン領域を有する追随ピストンに接続されている。この差動ピストン構造のため、流体衝撃ハンマーの作動に用いられ通常非常な高圧にさらされる作動油は、かなり低圧で潤滑剤を給送するのに用いることができる。

さらに特許文献２は、圧縮空気により作動し、カートリッジから潤滑箇所へ潤滑剤を給送するのに使用できるモータを開示している。この事例では、モータは、ばねの力に抗して圧縮空気により変位可能であると共に、ポンプ要素のポンプストロークを生起するために振動式に変位可能であるようにハウジング内に配置される、ピストン構造を備えていることを特徴としている。
独国実用新案登録第２０２００４０１９５０３号明細書 米国特許第６，７３６，２９２Ｂ２号明細書

本発明は、信頼性が高く動作が単純であり、製造コスト効率が高いことを特徴とする潤滑ポンプを用いることにより、冒頭で述べた形式の流体装置を開発するという目的に基づいている。

本発明によれば、この目的は、ピストンユニットがポンプストロークを生起する手段として設けられることで達成される。ここで、前記ピストンユニットには、ピストンユニットの少なくとも一つの要素の移動方向を反転する手段が割り当てられており、前記移動方向を反転する手段は、溝状凹部の形で実現される互いに離間した第１の迂回路及び第２の迂回路と、前記ポンプストロークを生起するため前記ピストンユニットが前記流体流入口及び流体流出口間の流体接続を遮断する閉塞位置と前記流体接続の遮断を解除する開放位置との間を基部本体内で振動状に変位されうるような方法で前記流体流入口を向いた第１の方向で前記ピストンユニットに作用する弾性要素と、を備えている。これらの対策によって、流体装置の潤滑箇所へ潤滑剤を給送すべく流体衝撃ハンマーを駆動するために、加圧作動流体を追加的に使用することが可能となる。

本発明によれば、上述のように、移動方向を反転する手段は、互いに離れて配置されていると共に溝状凹部の形で実現された第１の迂回路及び第２の迂回路を特徴として持っている。この場合、第１の迂回路は、ピストンユニットの一要素の、ピストンユニットの他要素に対する移動を開始させるためにピストンユニットに割り当てられていてよく、他方、第２の迂回路は、ピストン構造が端部位置に到達するのを可能にする。１つの迂回路のみを備えることを特徴とするモータ等と比較すると、この設計によりピストンユニットのストロークを相当に低減することができる。

第１のキャビティは潤滑ポンプの基部本体内に画成されるのが好ましく、その中を変位可能に案内されるピストンユニットにより二つのチャンバに分割されている。ここで第１のチャンバは弁及び／又はスロットル装置により流体流入口へ接続することができ、第２のチャンバは弁及び／又はスロットル装置により流体流出口へ接続することができる。流体衝撃ハンマー等を作動させるのに使用する加圧作動流体が流体流入口に作用すると、ピストンユニットは弾性要素の力に抗して基部本体内で変位させられる。これは、ピストンユニットがポンプ要素、例えば給送ピストンに対しても作用し、潤滑剤が潤滑箇所に給送されるということを意味する。

本発明によれば、ピストンユニットは、基部本体の第１のキャビティ内を案内される第２の内部画成キャビティ付き外部ピストンと、第２のキャビティ内を案内される内部ピストンとを特徴として備えている。この場合、第２のキャビティに流体的に接続される第３のキャビティが外部ピストンの外面と基部本体の内面との間に画成される。ピストンユニットをこのように設計することによって、流体流入口に対向するピストンユニットの側と流体流出口に対向する側との間に流体接続をもたらしうるようになっており、このようにしてピストンユニットの反転を実現する。

第３のキャビティは、外部ピストンの外面上で互いに所定距離に置いて少なくとも二つの封止要素を配設することにより、第１のキャビティに対し、すなわちピストンユニットにより分割された二つのチャンバに対し封止することができる。

ピストンユニットの反転は、流体流入口に対向する外部ピストンの側と流体流出口に対向する側との間のピストンユニットを介する流体接続が遮断される閉塞位置とこの流体接続が遮断解除される開位置との間で、内部ピストンを外部ピストン内で変位させることができることによって実現される。換言すれば、ピストンユニットは、このピストンユニットがその閉塞位置に位置するときに作動流体の力により弾性要素の復元力に抗して第１の方向に変位し、一方でピストンユニットはこのピストンユニットがその開放位置にあるときに弾性要素の復元力により反対方向に復動変位させることができる。

弾性要素の力がピストンユニットの反転復帰運動期間中に作動流体の過剰に高い圧力損失を引き起こさないようにすべく、ピストンユニットの反転復帰動作は可及的速やかに行われるようにする必要がある。この目的のため、ピストンユニットには特に外部ピストンに対し流体流入口に対向する側に作用する少なくとも二つのばねが割り当ててある。これらのばねは、ピストンユニットを介する流体接続を素早く遮断すると共にピストンユニットを流体流入口に対向する側の方向に逆に変位させることを可能にする。

本発明の好適な実施形態によれば、第３のキャビティと第１のチャンバは外部ピストンとその上に配設したシール（封止要素）とにより相互に封止することができ、第１のキャビティ内の外部ピストンの変位に起因して開放される第１の迂回路を介して接続することができる。ピストンユニットの反転復帰運動は、第１の迂回路が開放されたときに開始される。その結果、第１の迂回路の構成が作動中のピストンユニットのストローク長を定める。

ピストンユニットを通る流路を完全に閉塞すべく、第３のキャビティと第２のチャンバは、外部ピストンとその上に配設されたシールとにより相互に封止されると共に、第１のキャビティ内の外部ピストンの変位に起因して開放される迂回路を介して接続されることができる。

この場合、第１の迂回路は基部本体内面にある第１の溝状凹部により形成することができる。第３のキャビティと第２のチャンバとを接続する迂回路は、基部本体内面にある第１の溝状凹部か、または代替的に第１の溝状凹部から離間する基部本体内面にある第２の溝状凹部により形成することができる。

潤滑剤は、貯槽に流体的に接続された流入口を含む流路内で封止された変位可能な態様にて基部本体内をポンプ要素が案内されている、流体装置の潤滑箇所へ給送される。この場合、逆止弁が潤滑箇所に対向する側の流路内に配設されており、前記逆止弁はピストンユニットが流体流出口へ向かう方向に移動するときに開弁し、ピストンユニットの復帰ストローク中に閉弁する。

本発明の他の利点と可能な用途は、実施形態及び図面の下記の記載から分かる。この場合、特許請求の範囲におけるそれらの組み合わせあるいは他の特性に対するそれらの引用にかかわらず、説明しかつ／又は図解して示した特性は全て個別にもしくは随意組み合わせて本発明の目的を形成する。

図１〜図３に図示した潤滑ポンプ１は、制御ハウジング３により閉塞したポンプハウジング２の形態にて実現される、基部本体により形成されている。ピストンユニット４はこの基部本体内を変位可能に案内され、これによりポンプハウジング２に形成される第１のキャビティは二つのチャンバ５ａ，５ｂに分割される。流体衝撃ハンマーまたは他の流体装置の駆動に用いる加圧作動流体用の供給管路に接続された流体流入口Ｅは、弁６とスロットル装置７とを介して図１における右方のチャンバ５ａに通じている。同様に、図１において左方のチャンバ５ｂはスロットル装置８を介して流体流出口Ａに接続されている。

ピストンユニット４は、加圧ばね９によりポンプハウジング２内の制御ハウジング３に対し予め押圧されている。言い換えれば、加圧ばね９は図１の右方に向けピストンユニット４に対し作用している。さらに、ピストンユニット４はポンプ要素として機能する給送ピストン１０に当接し、封止されかつ変位可能な態様にてポンプハウジング２内の流路１１内を案内される。潤滑剤の貯槽として機能するカートリッジ１２の流入口は、流路１１内に通じている。潤滑剤流出口Ｓは図１の左側でポンプハウジング２内に配設され、逆止弁１３により流路１１に対し封止される。この場合、逆止弁１３は、潤滑剤流出口Ｓから流路１１に向かう方向への流れを遮断し、一方で潤滑剤がカートリッジ１２から流路１１を介して潤滑剤流出口Ｓへ流動できるように構成されている。潤滑剤流出口Ｓは、流体装置の１つ以上の潤滑箇所に接続される。

ピストンユニット４は、外部ピストン１４と内部ピストン１５とにより形成される。この場合、外部ピストン１４は二つのチャンバ５ａ，５ｂを形成するポンプハウジング２のキャビティ内を変位可能に案内され、外部ピストン１４はシール１６ａ，１６ｂによりチャンバ５ａ，５ｂに対し封止される。外部ピストン１４にはシール１６ａ，１６ｂ間に凹部が配設されており、ポンプハウジング２の内面と外部ピストン１４の外面との間にキャビティ１７が形成されるようになっている。このキャビティ１７は、外部ピストン１４の内部に形成された追加キャビティ１８に、外部ピストン１４内の流路を介して接続される。内部ピストン１５は、追加キャビティ１８内を変位可能に案内される。外部ピストン１４内には追加流路１９が配置され、これにより流体流出口Ａに対向するチャンバ５ｂが外部ピストン１４内部の追加キャビティ１８に接続される。この場合、内部ピストン１５はキャビティ１７とチャンバ５ｂとの間の流れを遮断する。しかしながら、流体流入口Ｅに対向するチャンバ５ａと追加キャビティ１８内を貫通する追加流路１９との間に流体接続をもたらすために、内部ピストン１５は外部ピストン１４に配設された弁座から離座させることができる。

ポンプハウジング２の内壁に配設された溝状凹部２０は、個々のシール１６ａ，１６ｂを越えてチャンバ５ａからキャビティ１７内へ、またはキャビティ１７からチャンバ５ｂ内へ流体が流入するのを可能にするため、迂回路を形成するような方法で実現されている。図３によれば、ポンプハウジング２内に安全弁２１を配設することができる。

図４は、本発明による潤滑ポンプの実施形態を示す。この潤滑ポンプの基本設計は、図１〜図３に関連して記載した設計と同一である。しかしながら、基部本体の分割面は図１による実施形態に比べ左方へ移っている。

さらに、二つのチャンバ５ａ，５ｂを形成するキャビティ内に、二つの溝状凹部２０ａ，２０ｂが互いに所定距離置いて配設される。ここでは、ピストンユニット４が左方に向け十分遠くへ変位していることによりシール１６ａが溝状凹部２０ａの領域内に位置するようにしたとき、図面中の右方の環状凹部２０ａが第１の迂回路を形成する。これにより、チャンバ５ａから環状凹部２０ａを介してキャビティ１７内に作動流体が流入できるようになる。これとは対照的に、図面中の左方の環状凹部２０ｂは、図４に示す位置にシール１６ｂが位置するときに第２の迂回路を形成するよう配置される。これにより、キャビティ１７から環状凹部２０ｂを介してチャンバ５ｂ内に流体が流入できるようになる。

それぞれ迂回路を形成する２つの溝状凹部２０ａ，２０ｂを有するように潤滑ポンプを設計することにより、図１〜図３に示す例に比べ、ピストンユニットのストロークを減らすことができるようになる。

図４による実施形態では、２個の同軸配置された加圧ばね９ａ，９ｂがピストンユニット４に割り当てられており、これらは共に外部ピストン１４に対し図面の右方向、すなわち流体流入口Ｅを向く方向に作用する。この態様により、ピストンユニット４の特に素早い復帰ストロークが達成できる。

潤滑ポンプの機能を以下に詳細に説明する。例えば、図示していない流体装置、例えば流体衝撃ハンマーの駆動にも用いられる作動油が、流体流入口Ｅを介して流体ポンプへ供給される。この場合、作動油はスロットル装置７と逆止弁６を介してチャンバ５ａ内に流入する。作動油の圧力により、個々の加圧ばね９ａ，９ｂの力に抗してピストンユニット４が図１，４に示した位置から左方へ向けて変位する。この場合、スロットル装置７はピストンユニット４が極めて低速でのみ移動するよう調整されるのが好ましい。内部ピストン１５は外部ピストン１４内の弁座に押圧されており、内部ピストン１５と外部ピストン１４との間を作動油が流通できないようになっている。

また、ピストンユニット４の移動により、給送ピストン１０が図１、図４において左方へ変位せしめられる。その結果、流路１１内にある潤滑剤は、流体衝撃ハンマー等の図示しない潤滑箇所へ逆止弁１３を介して接続した潤滑剤流出口Ｓへ給送される。図１中のシール１６ａが溝状凹部２０に達するとすぐに、溝状凹部２０が形成する迂回路を介してシール１６ａを越えてキャビティ１７内にも作動油が流入し、これによって外部ピストン１４の追加キャビティ１８内にも流入する。これにより、内部ピストン１５は外部ピストン１４内のその弁座を離座し、外部ピストン１４に対し図面の右方へ向け変位する。図４による実施形態では、シール１６ａが溝状凹部２０ａに達し、迂回路がこのように開放されることにおいて、外部ピストン１４内の内部ピストン１５のこの開放が達成される。

作動油はここで流路１９を介してピストンユニット４を貫流することができ、これによりチャンバ５ａ，５ｂ間の圧力補償が可能となる。ばね９のそれぞれ、すなわち９ａ及び９ｂは、ピストンユニット４全体が可能な限り速く図１と図４の右側へ逆向きに再度変位し、内部ピストン１５もまた外部ピストン１４内の弁座に対し再度押圧されるように、実現されている。この場合、追加キャビティ１８内にある作動油は、シール１６ｂが個々の溝状凹部２０または２０ｂに達したときに、迂回路を介してチャンバ５ｂ内へ流入可能である。作動油が追加キャビティ１８から圧し出されてはじめて、内部ピストン１５が外部ピストン１４内の弁座に封止態様で着座することができる。給送ピストン１０もまたこの場合図１と図４の右方に向け移動させられ、これにより潤滑剤は吸引によりカートリッジ１２から流路１１内へ吸入される。これによって潤滑ポンプは、ピストンユニット４の新規のストロークが開始できるように、図１と図４に示す初期位置に再度配置される。

潤滑ポンプの縦断面図である。 図１の潤滑ポンプの断面図である。 図１の潤滑ポンプの別の断面図である。 本発明の実施形態による潤滑ポンプの縦断面図である。

１ 潤滑ポンプ
２ ポンプハウジング（基部本体）
３ 制御ハウジング（基部本体）
４ ピストンユニット
５ａ，５ｂ チャンバ
６ 弁
７ スロットル装置
８ スロットル装置
９ 加圧ばね（弾性要素）
９ａ，９ｂ 加圧ばね（弾性要素）
１０ 給送ピストン（ポンプ要素）
１１ 流路
１２ カートリッジ（貯槽）
１３ 弁
１４ 外部ピストン
１５ 内部ピストン
１６ａ，１６ｂ シール（封止要素）
１７ キャビティ
１８ キャビティ
１９ 流路
２０，２０ａ，２０ｂ 環状凹部（迂回路）
２１ 安全弁
Ａ 流体流出口
Ｅ 流体流入口
Ｓ 潤滑剤流出口

Claims (11)

1. 加圧作動流体の供給管路と、流体流入口（Ｅ）を介して前記供給管路に流体的に接続された潤滑ポンプ（１）と、を有する流体装置であって、
   潤滑剤が供給されるべき前記流体装置の少なくとも一つの潤滑箇所へ、前記潤滑剤を貯槽（１２）から給送するポンプ要素（１０）と、前記ポンプ要素（１０）のポンプストロークを生起する手段と、を備え、
   前記ポンプストロークを生成する手段としてピストンユニット（４）が設けられており、
   前記ピストンユニット（４）には、前記ピストンユニット（４）の少なくとも一つの要素の移動方向を反転する手段が割り当てられており、前記移動方向を反転する手段は、溝状凹部（２０ａ，２０ｂ）の形で実現される互いに離間した第１の迂回路（２０ａ）及び第２の迂回路（２０ｂ）と、前記ポンプストロークを生起するため前記ピストンユニット（４）が前記流体流入口（Ｅ）及び流体流出口（Ａ）間の流体接続を遮断する閉塞位置と前記流体接続の遮断を解除する開放位置との間を基部本体（２，３）内で振動状に変位されうるような方法で前記流体流入口（Ｅ）を向いた第１の方向で前記ピストンユニット（４）に作用する弾性要素（９ａ，９ｂ）と、を備えていることを特徴とする流体装置。
2. 前記潤滑ポンプ（１）の前記基部本体（２，３）内に第１のキャビティが画成され、前記第１のキャビティがその中を変位可能に案内される前記ピストンユニット（４）により第１のチャンバ（５ａ）と第２のチャンバ（５ｂ）に分割され、前記第１のチャンバ（５ａ）が、弁（６）及び／又はスロットル装置（７）により前記流体流入口（Ｅ）へ接続可能であり、前記第２のチャンバ（５ｂ）が、弁及び／又はスロットル装置（８）により前記流体流出口（Ａ）へ接続可能であることを特徴とする、請求項１記載の流体装置。
3. 前記ピストンユニット（４）が、前記基部本体（２，３）の前記第１のキャビティ内を案内されると共にその内部に第２のキャビティ（１８）が画成された外部ピストン（１４）と、前記第２のキャビティ（１８）内を案内される内部ピストン（１５）と、を備えており、前記第２のキャビティ（１８）に流体的に接続される第３のキャビティ（１７）が、前記外部ピストン（１４）の外面と前記基部本体（２，３）の内面との間に画成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の流体装置。
4. 前記第３のキャビティ（１７）を前記第１のキャビティに対して封止するために、少な
   くとも二つの封止要素（１６ａ，１６ｂ）が前記外部ピストン（１４）の外面上に互いに
   所定の間隔をあけて配設されることを特徴とする、請求項３記載の流体装置。
5. 前記外部ピストン（１４）の前記流体流入口（Ｅ）に対向する側と前記流体流出口（Ａ）に対向する側との間の前記ピストンユニット（４）を介する流体接続が遮断される閉塞位置と、前記流体接続の遮断が解除される開放位置との間で、前記内部ピストン（１５）が前記外部ピストン（１４）内を変位可能であることを特徴とする、請求項３又は４に記載に流体装置。
6. 前記外部ピストン（１４）に対し、前記流体流入口（Ｅ）に対向する側を向く方向に作用する少なくとも２個の弾性要素（９ａ，９ｂ）が、前記ピストンユニット（４）に割り当てられることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の流体装置。
7. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第１のチャンバ（５ａ）とが、前記外部ピストン
   （１４）及びその上に配設された封止要素（１６ａ）により相互に封止され、前記第１の
   キャビティ内での前記外部ピストン（１４）の変位により開放される第１の迂回路（２０
   ａ）を介して接続可能であることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか１項に記載の流
   体装置。
8. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第２のチャンバ（５ｂ）とが、前記外部ピストン（１４）及びその上に配設した封止要素（１６ｂ）により相互に封止され、前記第１のキャビティ内での前記外部ピストン（１４）の変位により開放される前記第２の迂回路（２０ｂ）を介して接続可能であることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか１項に記載の流体装置。
9. 前記第１の迂回路（２０ａ）は前記基部本体の内面にある前記第１の溝状凹部（２０ａ）により形成される、請求項７又は８記載の流体装置。
10. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第２のチャンバ（５ｂ）とを接続する前記第２の迂回路（２０ｂ）が、前記基部本体（２，３）の内面にある前記第１の溝状凹部（２０ａ）とは離間する前記第２の溝状凹部（２０ｂ）により形成されることを特徴とする、請求項８又は９記載の流体装置。
11. 前記潤滑剤を給送する前記ポンプ要素（１０）が、前記基部本体（２，３）内で前記貯槽（１２）に流体的に接続された流入口を含む流路（１１）内を封止されかつ変位可能な態様にて案内され、前記流路（１１）内の前記潤滑箇所と対向する側に逆止弁（１３）が配設されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の流体装置。

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