JP5301435B2 - 液圧ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、液圧ポンプに関し、特に、ピストン型の液圧ポンプに関する。

一般に、液圧ポンプの特性は、対象とする用途に応じて決定されるため、これらの装置の多くの異なる実施態様は、それぞれ異なる要件を満足するように設計されている。
本発明に係る液圧ポンプの開発は、最大数百気圧の高い圧力で流体を供給するとともに容易に輸送可能なパワーコントローラで使用できるように小さな寸法で形成される液圧ポンプの技術分野で行われている。

このような液圧ポンプには、構造上の多くの問題が存在する。
特に、液圧ポンプを組み込むパワーコントローラの体積および重量に対する悪影響を回避するために、液圧ポンプの構造を極めてコンパクト且つ軽量に設計することが重要となる。
さらに、安全性や動作の信頼性等の本質的な性能に悪影響を与えないように液圧ポンプを設計することが重要となる。

一般に、携帯用コントローラ（例えば、パワーコントローラ）で使用される液圧ポンプの基本的な機能（aspect）は、液圧回路からの排出機能である。
なぜならば、駆動により生じる圧力が非常に大きいため、液圧回路内で圧力を急速に減少させる必要があるためである。
この機能、すなわち、液圧回路からの排出機能は、通常、液圧回路内に設けられた排出弁により行なわれるが、これは、装置の重量および液圧回路構造の複雑さの両方に悪影響を及ぼす傾向がある。

本発明の目的は、液圧回路の排出構造による液圧回路の構造的な複雑化と装置全体の体積および重量の著しい増大を回避するピストン型の液圧ポンプを提供することである。

本発明の目的は、動力伝達手段により駆動手段に結合されてシリンダ内で往復動するスライド自在なピストンを備え、シリンダが流体吸込通路に連通し、流体の流れを制御する一方向手段が流体吸込通路に設けられ、流体供給通路が流量制御および一方向手段の下流側で流れ抑制排出手段に連通するアキシャルピストン型の液圧ポンプにより達成される。

本発明を図面に示された一実施例に基づいて、以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例である液圧ポンプを示している。
図１および図３における符号１は、ポンプ本体を示し、このポンプ本体１内には、２つのシリンダ（円筒状チャンバ）１０１が形成されている。
シリンダ１０１は、座部１４１とボールプラグ１３１とを有する一方向手段としてのバルブユニット１２１により流体吸込通路１５１に連通する吸込開口１１１をそれぞれ有している。
また、シリンダ１０１は、供給連結管からなる流体供給通路３０１に連通する流体供給通路１６１を有し、この流体供給通路１６１に関しては以下に詳細に説明する。
シリンダ１０１の内側には、往復動を伴ってスライド自在なピストン２のロッド１０２がそれぞれ配置され、シリンダ１０１内に挿入された端部と反対側のロッド１０２の端部には、マッシュルーム形状のヘッド部分２０２が設けられ、このロッド１０２のヘッド部分２０２は、駆動手段としての駆動シャフト３に形成される動力伝達手段としてのプレート部分１０３から突出した傾斜シャフト部分１２３にキー止めされる軸受部材３０３の表面に接触している。
駆動シャフト３は、スラスト軸受部材２０３によりポンプカバー４のキャビティ部分１０４内に装着されている。

ピストン２のヘッド部分２０２は、環状部材２１２内へそれぞれ挿入され、環状部材２１２は、シリンダ１０１の周囲でポンプ本体１にそれぞれ形成された環状溝部分２０１内に配置されるコイルスプリング３０２と相互作用するようになっている。
ポンプ本体１内には、流体供給通路３０１が２つのシリンダ１０１の相互間に形成されている。
本実施例の場合、流体供給通路３０１の軸は、キャビティ部分１０４の軸に対して垂直に設定されている。
また、流れ抑制排出手段を構成するボールプラグからなる挿入体４１１を内部に配置する通路４０１は、流体供給通路３０１が位置する面と平行な面内に形成されている。

図２には、本発明の液圧ポンプが、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図で示されている。
図１と同一の部材には、同一の符号が付与されている。
図２は、一対のシリンダ１０１と吸込開口１１１および流体供給通路１６１との間における連通状態を示している。
流体供給通路１６１内には、流量制御および一方向手段としての逆止弁ユニット５０１がそれぞれ配置され、この逆止弁ユニット５０１は、スプリング５３１により付勢されたボールプラグ５２１を位置決めする座部５１１を有し、スプリング５３１の反対側の端部は、ボルト５４１に当接している。
逆止弁ユニット５０１の一方は、流体供給通路３０１内へ直接的に開口するチャンネル５５１に連通し、逆止弁ユニット５０１の他方は、流体供給通路３０１の一部分としての通路３５１内へ開口するチャンネル５６１に連通し、また、流体供給通路３０１には、スプリング３３１により付勢されたプラグ３２１を有する逆止弁ユニット（３２１、３３１）を通じて流体が到達するようになっている。
スプリング３３１の反対側の端部は、流体供給通路３０１に結合されたジョイント３４１のネジ部分３６１に当接している。
最大圧力弁、すなわち、安全弁としての排出弁６０１と連通するチャンネル６１１が、流体供給通路３０１内に開口し、他の最大圧力弁、すなわち、安全弁としての排出弁７０１が、通路３５１内に開口するチャンネル６２１に接続されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った本発明に係る液圧ポンプを示す断面図である。
図１および図２と同一の部材には、同一の符号が付与されている。
図３に示すように、流体供給通路３０１はチャンネル４６１を介して通路４０１と連通し、この通路４０１内に挿入体４１１が導入され、本実施例の場合、挿入体４１１は、ピストン２と同じ大きさを有するとともに、ピストン２のマッシュルーム形状のヘッド部分２０２と同様のマッシュルーム形状のヘッド部分４２１を有している。
また、通路４０１は、流れ抑制排出手段を構成する軸方向孔としての排出開口４４１を有するストッパ部材４３１により液圧ポンプの外側に面する端部を閉じられている。

本実施例の液圧ポンプの動作を以下に説明する。
液圧ポンプは、油リザーバ内に浸漬されており、油リザーバから油が吸込開口１１１および対応のバルブユニット１２１を通じて引き込まれ、モータの駆動により、２つのピストン２の作用により液圧回路内の圧力が急速に上昇する。
流体供給通路３０１の逆止弁ユニット（３２１、３３１）を構成するプラグ３２１の上流側の液圧回路内に位置する排出弁７０１の設定値に達すると、排出弁７０１に接続された液圧回路の一部分が排出モードに入り、その結果、流体に対する圧縮の働きが、チャンネル５５１を通じて直接的に流体供給通路３０１内へ排出する片方のピストン２のみによって効果的に行なわれる。

そのため、非常に限られた電力の駆動手段を用いて、約１０００気圧の非常に高い圧力を得ることができる。
本実施例の場合、排出弁７０１は、３０〜７０気圧の範囲、約５０気圧の圧力で排出するように設定されているのが好ましい。
本実施例で用いられるモータは、５００〜１０００ワットの電力、特に、７５０ワットの電力を生み出すモータである。
このため、非常に小さなモータを有する液圧ポンプが得られ、輸送可能なパワーコントローラに対する液圧ポンプの適用が容易になる。

本発明の液圧ポンプでは、液圧回路を簡略化するとともに装置を軽量化するために、モータの電源をＯＦＦに切り換えた際に液圧回路の油を排出する流れ抑制排出手段が設けられている。
液圧ポンプの駆動時、挿入体４１１と通路４０１との間隙による油の流れ抑制に起因する圧力降下は、液圧ポンプの作動圧に対して非常に小さい。
モータの電源をＯＦＦに切り換えた際に流体を液圧回路から急速に排出するように設計するとともに、実質的に静的な部材を用いることにより、液圧回路の構成を簡略化できるとともに、装置の重量を増加させる更なる部材を導入する必要性を回避できる。

流れ抑制排出手段を構成する各部材が有する特有の構造により、作動時における優れた安全性を得ることができる。
なぜならば、本明細書に示される断面に類似した断面を有する流れ抑制のための通路を用いた場合、目詰まりの高い危険性を有しているのに対して、本発明の液圧ポンプでは、通路４０１と挿入体４１１との集合体を用いることにより、流れ抑制に関する優れた制御を行なうことができるためである。
また、外部から通路４０１に対して容易にアクセス可能なため、挿入体４１１を取り外すことで通路４０１のメンテナンスを簡便に達成できる。
挿入体４１１は、液圧ポンプのシリンダ１０１内で使用されるピストン２と全く同様に形成されているのが好ましい。
このように構成することにより、液圧ポンプの製造時に通路４０１を形成するために用いられる工具とシリンダ１０１を形成するために用いられる工具とを共通化でき、また、流れ抑制排出手段を構成する挿入体４１１とピストン２とを同じ方法で製造することができる。

本発明の液圧ポンプは、高圧で使用される際、特に、携帯用のパワーコントローラ等の機器で使用される際に非常に有利な効果を奏する。

本発明の一実施例である液圧ポンプを示す断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。

Claims (9)

1. 動力伝達手段（１０３、１１３）により駆動手段（３）に結合されてシリンダ（１０１）内で往復動するスライド自在なピストン（２）を備え、前記シリンダ（１０１）が流体吸込通路（１５１）および流体供給通路（１６１）に連通し、前記流体吸込通路（１５１）および流体供給通路（１６１）における流体の流れを制御する一方向手段（１２１、５０１）が設けられ、前記流体供給通路（１６１）が一方向手段（５０１）の下流側に設けられた流体供給通路（３０１）に連通するアキシャルピストン型の液圧ポンプにおいて、
   前記流体供給通路（３０１）が、流れ抑制排出手段（４０１、４１１、４３１、４４１）に連通し、
   前記流れ抑制排出手段（４０１、４１１、４３１、４４１）が、前記流体供給通路（３０１）に一端で連通した通路（４０１）とポンプ本体（１）の外側に臨む排出開口（４４１）を形成した状態で前記通路（４０１）の他端に配置されたストッパ部材（４３１）と通路（４０１）に対して相補的な断面を有している状態で通路（４０１）内に配置された挿入体（４１１）とを有していることを特徴とするアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
2. 前記挿入体（４１１）が、前記ピストン（２）と略同一な形状および寸法で形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
3. 前記ポンプ本体（１）が、前記シリンダ（１０１）と流体吸込通路（１５１）と流体供給通路（１６１）と流体供給通路（３０１）と流れ抑制排出手段（４０１、４１１、４４１）とを内部に有し且つ金属製であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
4. 前記流体供給通路（３０１）に連通するチャネル（６１１）に臨んで配置されているとともに所定の圧力レベルに設定された排出弁（６０１）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
5. 前記排出弁（６０１）の圧力レベルが、５００〜１０００気圧で設定されていることを特徴とする請求項４に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
6. 前記シリンダ（１０１）が、複数設けられ、
   前記ピストン（２）が、前記複数のシリンダ（１０１）内でそれぞれ往復動するスライド自在な複数のピストン（２）であり、
   前記流体供給通路（３０１）に対して設けられた逆止弁ユニット（３２１、３３１）の下流側に位置する流体供給通路（３０１）に２つの流体供給通路（１６１）の一方が連通し、
   前記逆止弁ユニット（３２１、３３１）の上流側に位置する流体供給通路（３０１）の一部分（３５１）に他方の流体供給通路（１６１）が連通し、
   前記流体供給通路（３０１）の一部分（３５１）に連通するチャネル（６２１）に臨んで配置されているとともに所定の圧力レベルに設定された排出弁（７０１）が設けられていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
7. 前記排出弁（７０１）の圧力レベルが、３０〜７０気圧で設定されていることを特徴とする請求項６に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
8. 前記排出弁（６０１）が、前記逆止弁ユニット（３２１、３３１）の下流側に位置する流体供給通路（３０１）に連通していることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
9. 前記動力伝達手段（１０３、１１３）が、前記シリンダ（１０１）の軸と平行に配置されて前記駆動手段を構成する駆動シャフト（３）の軸に対して所定の角度で軸受部材（３０３）に当接する傾斜プレート（１１３）を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載されたアキシャルピストン型の液圧ポンプ。
   

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