JP7496102B2 - 発動機およびその発動機を備える油圧ポンプ装置 - Google Patents

Description

この発明は、圧力流体によってピストンを駆動する形式の発動機およびその発動機を備える油圧ポンプ装置に関する。

この種の油圧ポンプ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開平７－２１７６０６号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。

上記の従来技術の油圧ポンプ装置では、発動機本体内に設けられるピストンからパイロット弁体が弁ケース内に突設される。弁ケース内に筒状の給排弁が上下方向に移動可能に挿入される。給排弁の筒孔に筒状のスリーブが上下方向へ移動可能に挿入される。そのスリーブの筒孔内にパイロット弁体が上下方向に移動可能に挿入される。スリーブの筒孔の内周壁に形成される弁座に向けて、圧抜き弁体がバネによって付勢される。上記の給排弁の下側に給圧室が形成されると共に、給排弁の上側に切換え作動室が形成される。上記のパイロット弁体が上限位置に移動されているときには、パイロット弁体が圧抜き弁体を押し上げて、切換え作動室の圧縮エア（圧力流体）を外部に排出する。そのパイロット弁体を上限位置から下限位置に移動させていくと、圧抜き弁体がバネによって弁座に当接されて切換え作動室と外部との流路が遮断される。次いで、パイロット弁体がスリーブから離間されることにより、給圧室が切換え作動室に連通されて、給圧室の圧縮エアが切換え作動室に流入する。切換え作動室の圧縮エアが給排弁を下降させることにより、ピストンの上側に形成される作動室が外部に連通される。次いで、ピストンが下限位置に到達すると、引き続いて、ピストンの下側に形成される作動室に装着される駆動バネがピストンを上限位置へ上昇させていく。すると、パイロット弁体がスリーブに係合して、給圧室から切換え作動室への圧縮エアの流れが遮断される。次いで、パイロット弁体が圧抜き弁体を弁座から離間させて、切換え作動室の圧縮エアを外部へ排出する。すると、給排弁が給圧室の圧縮エアの圧力によって上昇される。以上の一連の動作が繰り返される。

特開平７－２１７６０６号公報

上記の従来技術は次の問題がある。
上記油圧ポンプ装置では、ピストンが緩やかに動作するときがある。このとき、パイロット弁体が圧抜き弁体を弁座から僅かに離間させると、切換え作動室内の圧縮エアが僅かずつ漏れ出る。このため、給排弁が上限位置と下限位置の途中位置へ移動して切換え動作ができなくなるおそれがある。この場合、ピストンの上側の作動室が給圧室と外部との両方に連通されて、油圧ポンプ装置が動作不能となることがある。
本発明の目的は、ピストンが緩やかに動作するときでも、確実に給排弁を切換えることができる油圧ポンプ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図５，図６に示すように、発動機を次のように構成した。

発動機本体４に形成されるシリンダ孔７にピストン８が当該シリンダ孔７の軸方向へ移動可能に挿入される。前記ピストン８の前記軸方向の一端側に第１発動室９が形成される。前記ピストン８の前記軸方向の他端側に第２発動室１０が形成される。前記第２発動室１０から圧力流体を排出すると共に前記第１発動室９に圧力流体を供給する状態と、前記第１発動室９から圧力流体を排出すると共に前記第２発動室１０に圧力流体を供給する状態とを給排弁１３が切り換える。前記給排弁１３の前記軸方向の他端側に給圧室２８が形成され、その給圧室２８に供給される圧力流体によって前記給排弁１３を前記軸方向の一端側位置へ押動させる。前記給排弁１３の前記軸方向の一端側に切換え作動室４０が形成され、その切換え作動室４０に供給される圧力流体によって前記給排弁１３を前記軸方向の他端側位置へ押動させる。前記ピストン８からパイロット弁体１８が突設される。前記パイロット弁体１８からスリーブ４４が離間されることにより、前記給圧室２８の圧力流体を前記切換え作動室４０に供給する。また、前記パイロット弁体１８にスリーブ４４が係合することにより、前記給圧室２８から前記切換え作動室４０への圧力流体の流れを遮断する。前記スリーブ４４に形成される収容孔４４ｄに移動可能に挿入される弁座部材４７が、バネ４８によって前記パイロット弁体１８に向けて付勢される。前記弁座部材４７に形成される弁座４９に向けて圧抜き弁体５０が閉弁バネ５１によって付勢される。前記パイロット弁体１８の前記軸方向への移動によって圧抜き弁体５０が前記弁座４９から離間されることにより、切換え作動室４０の圧力流体が外部へ排出される。

上記の本発明は次の作用効果を奏する。
本発明の発動機では、パイロット弁体が圧抜き弁体を弁座から緩やかに離間させて、切換え作動室の圧力流体が外部へ漏れ出るときに、切換え作動室の圧力流体の僅かな圧力低下に応じて弁座部材が圧抜き弁体から離間する方向へ移動される。このため、切り換え作動室の圧力流体が圧抜き弁体と弁座との間の開弁隙間から外部へ迅速に排出されて、給排弁が一端側に確実に移動される。

上記の発明は、下記（１）から（６）の構成を加えることが好ましい。
（１）前記給排弁１３は、給排弁本体２４と、第１弁部材２５と、第２弁部材２６と、伝動部材２７とを備える。前記給排弁本体２４の外周壁に前記軸方向へ移動可能に外嵌めされる筒状の第１弁部材２５が、第１バネ３８によって前記軸方向の一端側へ付勢される。その第１弁部材２５が、前記給排弁本体２４に形成される段差部２４ｂに前記軸方向の一端側から受け止められる。前記給排弁本体２４の外周壁に前記軸方向へ移動可能に外嵌めされる筒状の第２弁部材２６が、第２バネ３９によって前記軸方向の他端側へ付勢される。前記第１弁部材２５と前記第２弁部材２６との間に筒状の伝動部材２７が前記軸方向に移動可能となるように挿入される。その伝動部材２７が、前記第１弁部材２５と前記第２弁部材２６とに当接可能になっている。前記伝動部材２７と前記第１弁部材２５との間に形成される作業室３５が、前記給圧室２８に連通可能となっている。
この場合、給排弁が一端側位置へ移動されたときに、第１バネによって第１弁部材が一端側へ付勢されることにより、第１発動室から圧力流体を排出する流路が第１弁部材によって遮断されると共に、第１発動室に圧力流体を供給する流路が連通される。このとき、作動室が給圧室に連通されて、作動室の圧力流体が伝動部材を介して第２弁部材を一端側へ移動させる。すると、第２発動室に圧力流体を供給する流路が第２弁部材によって確実に遮断されると共に、第２発動室から圧力流体を排出する流路が確実に連通される。
また、給排弁が他端側位置へ移動されたときに、給排弁本体が段差部を介して第１弁部材を他端側へ移動させて、第１発動室に圧力流体を供給する流路が第１弁部材によって確実に遮断されると共に、第１発動室から圧力流体を排出する流路が確実に連通される。このとき、第２弁部材が第２バネによって他端側へ付勢されることにより、第２発動室から圧力流体を排出する流路が第２弁部材によって確実に遮断されると共に、第２発動室に圧力流体を供給する流路が確実に連通される。

（２）前記給排弁１３は、一体に形成される給排弁本体２４と、前記給排弁本体２４から径方向の外方に突設される第１弁部材２５および第２弁部材２６と、を有する。
この場合、給排弁の構成を簡素にすることができる。

（３）前記給排弁１３の前記軸方向の他端側に補助バネ４２が装着される。前記補助バネ４２が前記給排弁１３を前記軸方向の一端側へ付勢している。
この場合、給圧室に圧力流体の圧力が供給される前において、給排弁のパッキン抵抗力などの摩擦力や給排弁の自重による抵抗力を上回るように、補助バネが給排弁を一端側位置へ付勢して確実に移動させる。これにより、給排弁が一端側位置と他端側位置との間にある中間位置に移動されて、第１発動室および第２発動室に圧力流体が供給されながら排出される状態になることで発動機が動作不能になることを防止できる。

（４）前記第２発動室１０と前記切換え作動室４０とが流路５３によって連通される。その流路５３の一部または全部に絞り路５４が形成される。
この場合、上記の発動機では、切換え作動室に供給される圧力流体が給排弁を他端位置へ向けて押動させている状態において、その切換え作動室から、何らかの原因によって、圧力流体がわずかずつ漏れ出ることがある。この場合、給排弁が一端側位置と他端側位置との間にある中間位置へ移動しようとするが、第２発動室の圧力流体が流路（絞り路）を通って緩やかに切換え作動室へ供給されるので、給排弁が他端位置で保持される。その結果、発動機が動作不能となることを防止できる。

（５）本発明の油圧ポンプ装置は、前記発動機と、前記発動機によって駆動されるポンプ３とを備える。前記ポンプ３は、プランジャ２２と第１ポンプ室６１と第２ポンプ室６２と第１吸入弁６５と第２吸入弁６６と第１吐出弁６７と第２吐出弁６８とを備える。プランジャ２２は、前記ピストン８に連結されると共に、前記ポンプ３内に前記軸方向へ移動可能に挿入される。そのプランジャ２２の途中部に大径部６０が形成される。前記大径部６０の前記軸方向の一端側に第１ポンプ室６１が形成される。前記大径部６０の前記軸方向の他端側に第２ポンプ室６２が形成される。作動油の吸入口６３を前記第１ポンプ室６１に連通させる第１吸入路６３ａに第１吸入弁６５が設けられ、その第１吸入弁６５が前記吸入口６３から前記第１ポンプ室６１への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。前記吸入口６３を前記第２ポンプ室６２に連通させる第２吸入路６３ｂに第２吸入弁６６が設けられ、その第２吸入弁６６が前記吸入口６３から前記第２ポンプ室６２への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。前記第１ポンプ室６１を作動油の吐出口６４に連通させる第１吐出路６４ａに第１吐出弁６７が設けられ、その第１吐出弁６７が前記第１ポンプ室６１から前記吐出口６４への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。前記第２ポンプ室６２を作動油の吐出口６４に連通させる第２吐出路６４ｂに第２吐出弁６８が設けられ、その第２吐出弁６８が前記第２ポンプ室６２から前記吐出口６４への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。
この場合、プランジャは、発動機によって往路と復路において略同じ駆動力で移動され、その往路を移動するときと、復路を移動するときの両方において作動油を連続的に吐出できる。

（６）前記プランジャ２２は、第１小径部２２ａと大径部６０と第２小径部２２ｂとを有する。第１小径部２２ａは、前記ピストン８に連結されている。その第１小径部２２ａよりも大径に形成される前記大径部６０が、第１小径部２２ａに連結される。前記第１小径部２２ａと略同じ直径寸法に形成される第２小径部２２ｂが前記大径部６０に連結される。
この場合、本発明の油圧ポンプ装置は、往路と復路においてほぼ同じ量だけ作動油を連続的に吐出できる。

本発明によると、ピストンが緩やかに動作するときでも、確実に給排弁を切換えることができる油圧ポンプ装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、油圧ポンプ装置の断面視の模式図である。 図２は、上記油圧ポンプ装置の動作説明図であって、上記図１に類似する模式図である。 図３は、図２中のＡ部分を示す部分断面視した拡大図である。 図４は、上記油圧ポンプ装置の動作説明図であって、図３に類似する図である。 図５は、上記油圧ポンプ装置の動作説明図であって、図３に類似する図である。 図６は、本発明の第２実施形態を示し、油圧ポンプ装置の一部を断面視した図である。

図１から図５は、本発明の第１実施形態を参照して説明する。この実施形態では、本発明の発動機を複動式油圧ポンプ装置に適用している。

その油圧ポンプ装置１は、圧力流体としての圧縮エアを利用して往復直線運動する空圧ピストン発動機（以下、単に発動機という）２と、その発動機２で駆動されて高圧油を吐出するプランジャ式油圧ポンプ（以下、単にポンプという）３とによって構成されている。その発動機２は、圧縮エアの圧力エネルギーを動力に変換する発動機本体４と、この発動機本体４に圧縮エアを供給・排出する圧縮エア給排機構（以下、単に給排機構という）５とから構成される。その発動機２がポンプ３の上部に固定される。

上記の発動機本体４内にシリンダ孔７が上下方向（軸方向）に形成され、そのシリンダ孔７に駆動用のピストン８が保密状で上下方向（シリンダ孔７の軸方向であり、以下、単に、前記軸方向という）へ移動可能に挿入される。その発動機本体４の上壁４ａとピストン８との間、すなわち、ピストン８の上側（前記軸方向の一端側）に第１発動室９が形成される。また、発動機本体４の下壁４ｂとピストン８との間、すなわち、ピストン８の下側（前記軸方向の他端側）に第２発動室１０が形成される。その第２発動室１０から圧縮エアが排出されると共に、第１発動室９に圧縮エアが供給されると、ピストン８が下限位置へ移動されていく。また、第１発動室９から圧縮エアが排出されると共に、第２発動室１０に圧縮エアが供給されると、ピストン８が上限位置へ移動されていく。

上記の給排機構５は、発動機本体４の上側に配置された弁ケース１２内に設けられ、給排弁１３を有している。これにより、第１発動室９および第２発動室１０が給排弁１３によって給圧口１４と排圧口１５とに切換え接続可能となっている。給圧口１４は、供給弁１６を介して圧縮エア源１７に接続されており、排圧口１５が外界（弁ケース１２の外部）へ連通されている。また、給排弁１３は、ピストン８から上方へ突設されるパイロット弁体１８によって、図１に示す上限位置に押動された状態と図２に示す下限位置に押動された状態とに切換え可能となるように構成されている。

上記のポンプ３は、ピストン８から下方に突設されるプランジャ２２を有し、ポンプ３内に上下方向へ形成されるポンプ室２１内にプランジャ２２が保密状で上下方向（前記軸方向）へ移動可能に挿入される。そのプランジャ２２が上下方向へ移動することにより、ポンプ室２１の作動油が吐出されて、その作動油がシリンダ装置２３に供給される。

次に、上記の給排機構５の構成を、図１および図２を参照して説明する。

上記の給排機構５の弁ケース１２内に筒状の給排弁１３が上下方向（前記軸方向）へ移動可能に挿入される。その給排弁１３は、筒状の給排弁本体２４と、その給排弁本体２４の下部の外周壁に保密状で上下方向（前記軸方向）へ移動可能に外嵌めされる筒状の第１弁部材２５と、給排弁本体２４の上部の外周壁に保密状で上下方向（前記軸方向）へ移動可能に外嵌めされる筒状の第２弁部材２６と、第１弁部材２５と第２弁部材２６との間に挿入される筒状の伝動部材２７とを有している。その第１弁部材２５は、下側（前記軸方向の他端側）から順に形成される小径部と大径部とを有する。また、第２弁部材２６は、下側（前記軸方向の他端側）から順に形成される大径部と小径部とを有する。給排弁１３は、給排弁本体２４に第１弁部材２５と第２弁部材２６と伝動部材２７とが組合わされた１つの組立体となっている。このため、本発明の発動機では、組立体が上限位置または下限位置へ一体的に移動されるときに、第１発動室９への圧縮エアの供給および排出と、第２発動室１０への圧縮エアの供給および排出とを給排弁１３が同時に、または、時間ずらして同期して切り換えることができるように構成される。ここで、本実施形態では、伝動部材２７と第２弁部材２６とが別々の部材によって構成されることに代えて、伝動部材２７と第２弁部材２６とが一体に形成された部材または複数の部材を組み合わせた部材によって構成されるようにしてもよい。

上記の弁ケース１２内で給排弁本体２４の下側（前記軸方向の他端側）に給圧室２８が形成される。その給圧室２８は、弁ケース１２に形成される給圧口１４を介して圧縮エア源１７に連通されている。その給圧室２８は、給排弁１３の下部の外周側に形成される第１作業室２９に連通されると共に、給排弁本体２４に上下方向（前記軸方向）へ形成される連通路３０を通って、給排弁１３の上部の外周側に形成される第２作業室３１に連通される。第１作業室２９が、弁ケース１２に形成される第１給排孔３２を介して第１発動室９に連通される。また、第２作業室３１が、弁ケース１２に形成される第２給排孔３３を介して第２発動室１０に連通される。第１作業室２９の内部に前記第１弁部材２５が配置され、第２作業室３１の内部に前記第２弁部材２６が配置される。また、給排弁本体２４の上側大径部の外周側であって第１作業室２９と第２作業室３１との間に排圧室３４が形成され、排圧室３４の内部に伝動部材２７が配置される。その伝動部材２７の下部が第１弁部材２５の筒孔に上下方向に移動可能で保密状に挿入されると共に、伝動部材２７の下端面が第１弁部材２５に当接可能となっている。また、伝動部材２７の上端面が第２弁部材２６に当接可能となっている。その伝動部材２７の下面と第１弁部材２５の上面との間に作動室３５が形成され、その作動室３５に圧縮エアを給排する連通孔３６が第１弁部材２５に形成される。その連通孔３６が作動室３５と第１作業室２９とを連通させている。なお、上記の排圧室３４は、第１作業室２９と第２作業室３１とに連通されると共に、弁ケース１２内に形成される流路と、弁ケース１２の上部に装着される消音器３７を介して排圧口１５に連通されている。

上記の第１作業室２９内であってその第１作業室２９の底面と第１弁部材２５の大径部の下面との間に第１バネ３８が装着される。その第１バネ３８が弁ケース１２に対して第１弁部材２５を上方へ付勢する。また、第２作業室３１内であって第２作業室３１の天井面と第２弁部材２６の大径部の上面との間に第２バネ３９が装着される。その第２バネ３９が弁ケース１２に対して第２弁部材２６を下方へ付勢している。

上記の第１作業室２９の底面に第１給圧側弁座２９ａが形成される。その第１給圧側弁座２９ａに当接可能な第１給圧側弁面２５ａが、第１弁部材２５の下面に形成される。また、第１作業室２９の天井面に第１排圧側弁座２９ｂが形成される。その第１排圧側弁座２９ｂに当接可能な第１排圧側弁面２５ｂが、第１弁部材２５の上面に形成される。

上記の第２作業室３１の天井面に第２給圧側弁座３１ａが形成される。その第２給圧側弁座３１ａに当接可能な第２給圧側弁面２６ａが、第２弁部材２６の上面に形成される。また、第２作業室３１の底面に第２排圧側弁座３１ｂが形成される。その第２排圧側弁座３１ｂに当接可能な第２排圧側弁面２６ｂが、第２弁部材２６の下面に形成される。

上記の給排弁１３を挟んで給圧室２８とは反対側（上側）に切換え作動室４０が形成される。より詳しくいえば、給排弁本体２４の筒孔２４ａの内側および給排弁本体２４の上端部の上側に切換え作動室４０が形成される。

上記給排弁本体２４の上端部の下側にバネ室４１が形成される。そのバネ室４１は、呼吸孔を通って排圧口１５に連通される。そのバネ室４１に補助バネ４２が装着され、その補助バネ４２が弁ケース１２に対して給排弁本体２４を上方（前記軸方向の一端側）に向けて付勢している。これにより、給圧口１４に供給される圧縮エアの圧力が給排弁１３に作用する前において、補助バネ４２が給排弁１３を上方へ確実に付勢するので、給排弁１３が上限位置（前記軸方向の一端側位置）へ押動される。その結果、給排弁１３が上限位置と下限位置（前記軸方向の他端側位置）との間にある中間位置に移動することで、第１発動室９および第２発動室１０が給圧口１４および排圧口１５の両方へ連通されて油圧ポンプ装置が動作不能となることを防止できる。ここで、補助バネ４２の付勢力が、少なくとも、給排弁１３とその給排弁１３を収容する収容孔との間に生じる摩擦抵抗（パッキン抵抗）や給排弁１３の自重などによる抵抗力を上回る程度となるように当該補助バネ４２のバネ定数が設定されている。

上記給排弁本体２４の上端部は、その下側部分より直径が大きくなるように形成されており、その上端部の受圧面積が、下側部分の受圧面積よりも広くなるように設定されている。このため、後述するように、パイロット弁体１８が下限位置へ移動して、給圧室２８がパイロット弁室４５などを介して切換え作動室４０に連通されたときには、給圧室２８の圧縮エアの上向きの圧力が給排弁本体２４の下側部分の受圧面に作用すると共に、切換え作動室４０の圧縮エアの圧力が給排弁本体２４の上端部の受圧面に作用する。従って、切換え作動室４０の圧縮エアの圧力が上端部の受圧面積に作用する下方への押圧力から、給圧室２８の圧縮エアの圧力が下側部分の受圧面積に作用する上方への押圧力を差し引いた差力が給排弁本体２４に下向きに作用する。ここで、下側部分の受圧面積とは、封止部材４６よりもシリンダ孔７の半径方向の外方であり、かつ、封止部材１３ａの前記半径方向の内方の下側部分の断面の面積であって、給圧室２８の圧縮エアの圧力が作用する下側部分の断面の面積である。また、上端部の受圧面積とは、封止部材４６よりも前記半径方向の外方であり、かつ、封止部材１３ｂの前記半径方向の内方の下側部分の断面の面積であって、切換え作動室４０の圧縮エアの圧力が作用する下側部分の断面の面積である。

上記実施形態の油圧ポンプ装置では、弁ケース１２内にパイロット弁機構が設けられ、そのパイロット弁機構が、給圧室２８と切換え作動室４０とを連通させる状態と、遮断させる状態とに切り換える。そのパイロット弁機構を図１および図２を参照に説明する。

上記の給排弁本体２４の筒孔２４ａ内に、筒状のスリーブ４４の下半部分である小径部が上下方向へ移動可能に挿入される。その下半部分よりも大径の上半部分が、弁ケース１２の上部に形成される収容孔４３に上下方向に移動可能に挿入される。そのスリーブ４４の筒孔内にパイロット弁室４５が形成される。そのパイロット弁室４５にパイロット弁体１８が上下方向（前記軸方向）へ移動可能に挿入される。

上記の給排弁本体２４の筒孔２４ａの内周面とスリーブ４４の外周面との間に隙間が形成されている。パイロット弁体１８の外周面と筒孔２４ａの内周面との間に環状封止部材４６が保密状に挿入される。その環状封止部材４６は、スリーブ４４の下端部に設けられる受止め部４４ｂによって上方への移動が制限されている。

上記のスリーブ４４の筒孔（収容孔）４４ｄに弁座部材４７が保密状で上下方向に移動可能に挿入される。上記の弁ケース１２に対して弁座部材４７がバネ４８によって下方へ付勢され、その弁座部材４７が、スリーブ４４の内周壁に形成される段差部を介してスリーブ４４を下方に押している。弁座部材４７の筒孔の内周壁に圧抜き弁座４９が設けられ、この弁座４９に球状の圧抜き弁体５０が閉弁バネ５１によって下方に向けて付勢される。その圧抜き弁体５０は、パイロット弁体１８の先端側に形成される操作部１８ａと当接可能となっている。また、弁ケース１２の上部に形成される圧抜き口５２が、排圧口１５を通って弁ケース１２の外部（外界）に連通されている。なお、弁座部材４７を収容する収容孔４４ｄがスリーブ４４の筒孔によって構成されることに代えて、収容孔４４ｄがスリーブ４４の他の場所に形成された孔によって構成されるようにしてもよい。

上記のスリーブ４４の上半部分の外周壁と弁ケース１２の収容孔４３の内周壁との間に絞り路Ｇが設けられる。その絞り路Ｇは、弁ケース１２に形成される流路５３と、その流路５３の一部によって構成される絞り路５４と、第２給排路３３とを通って第２発動室１０および第２作業室３１に連通されている。その絞り路Ｇを開閉する開閉手段が、スリーブ４４の上端部と、弁ケース１２の上壁との間に設けられる。その開閉手段は、弁ケース１２の上壁に形成される環状溝に装着される環状の封止部材５５と、スリーブ４４の上端面に形成される環状の係合面４４ｃとを有している。そのスリーブ４４の係合面４４ｃと封止部材５５とが当接可能に隙間をあけて対面されている。そのスリーブ４４が上昇されて係合面４４ｃが封止部材５５に当接されると絞り路Ｇが閉鎖され、係合面４４ｃが封止部材５５から離間されると絞り路Ｇが開放される。すなわち、切換え作動室４０の圧力が設定圧力を下回っているときには、弁ケース１２の上壁と弁座部材４７との間に装着される圧縮バネ４８が当該弁座部材４７を介してスリーブ４４を下方へ移動させて絞り路Ｇが開放される（開閉手段が開弁される）。また、切換え作動室４０の圧力が設定圧力を上回るときには、切換え作動室４０の圧縮エアがスリーブ４４を上端位置へ移動させて絞り路Ｇが遮蔽される（開閉手段が閉弁される）。

上記実施形態の開閉手段は、下記の異常状態において、次のように動作する。
上記のポンプ装置１の圧抜き弁体５０が圧抜き弁座４９に当接されて閉弁された状態において、切換え作動室４０の圧縮エアが何らかの原因によって漏れ出ていくことがある（異常状態）。このような異常状態において、本実施形態の開閉手段等を備えない装置では、漏れた分だけ圧縮エアが補充されないと、給排弁１３が中立位置へ移動して、給圧口１４が第１作業室２９および第２作業室３１を通って排圧口１５へ連通されると共に、第１発動室９および第２発動室１０が排圧口１５へ連通されて、最悪の場合、圧油ポンプ装置が動作不能状態となる。これに対して、本実施形態の油圧ポンプでは、切換え作動室４０の圧縮エアが漏れても、第２発動室１０および第２作業室３１の圧縮エアが流路５３を通って緩やかに切換え作動室４０へ補充されるので、上記のような油圧ポンプ装置の動作不能状態となるのを防止できる。

なお、本実施形態の流路５３のように、その流路５３の一部に絞り路５４を設けることに代えて、流路５３の全部に絞り路５４を設けるようにしてもよい。

上記ポンプ装置のパイロット弁体１８と開閉手段とは、次のように作動する。

上記のピストン８の下降に同行してパイロット弁体１８が図１の上限位置から図２の下限位置に切換えられる（下降されていく）場合には、まず、圧抜き弁体５０が閉弁バネ５１によって圧抜き弁座４９に着座されて、その圧抜き口５２が閉じられる。次いで、圧抜き弁体５０からパイロット弁体１８の操作部１８ａが離間される。引き続いて、図２に示すように、パイロット弁体１８の外周面が環状封止部材４６から下方へ離間される。すると、給圧室２８内の圧縮エアが、パイロット弁体１８と環状封止部材４６との開弁隙間，パイロット弁室４５，スリーブ４４の貫通孔４４ａを通って切換え作動室４０へ導入される。その切換え作動室４０の圧縮エアによってスリーブ４４が閉弁バネ５１とバネ４８との下方への付勢力に抗して上昇されて、スリーブ４４の係合面４４ｃが、弁ケース１２の上端壁に装着される封止部材５５に係合される。すると、切換え作動室４０が急速に加圧されていき、切換え作動室４０の圧縮エアが補助バネ４２の上方への付勢力に抗して給排弁本体２４を強力に押し下げて図２の下限位置に移動させる。すると、給排弁本体２４の大径部と小径部との間に形成される段差部２４ｂが第１弁部材２５を第１バネ３８に抗して押し下げる。すると、第１排圧側弁面２５ｂを第２排圧側弁座２９ｂから離間（開弁）させると共に、第１給圧側弁面２５ａを第１給圧側弁座２９ａに係合（閉弁）させる。これにより、第１発動室９は、第１給排孔３２と第１作業室２９と排圧室３４とを通って排圧口１５に連通される。次いで、第２バネ３９の下方への付勢力と給圧室２８から連通路３０を通って第２作業室３１に供給される圧縮エアの圧力によって第２弁部材２６が押し下げられる。すると、第２弁部材２６の第２給圧側弁面２６ａが第２給圧側弁座３１ａから離間（開弁）されると共に、第２排圧側弁面２６ｂが第２排圧側弁座３１ｂに係合（閉弁）される。これにより、第２発動室１０は、第２給排孔３３と第２作業室３１と給圧室２８とを通って給圧口１４に連通される。その結果、ピストン８の上昇復帰行程が開始される。

そして、ピストン８の上昇に同行してパイロット弁体１８が図２の下限位置から図１の上限位置に切換えられる（上昇される）場合には、まず、パイロット弁体１８の外周面が環状封止部材４６の内周面に封止接触する。次いで、操作ロッド４６が圧抜き弁体５０を閉弁バネ５１に抗して圧抜き弁座４９から離間させ、切換え作動室４０内の圧縮エアをスリーブ４４の貫通孔４４ａ,圧抜き弁座４９と圧抜き弁体５０との間の開弁隙間，圧抜き口５２の経路で排圧口１５から弁ケース１２の外部へ排出させる。これにより、給圧室２８の圧縮エアの圧力および補助バネ４２の付勢力によって給排弁本体２４が押し上げられて上限位置に切換えられる。すると、給排弁本体２４の外周壁に装着される封止部材５６および第１弁部材２５の間に作用する摩擦力と、第１バネ３８の上方への付勢力と、給圧室２８の圧力による押圧力とが第1弁部材２５を押し上げる。すると、第１弁部材２５の第１給圧側弁面２５ａを第１給圧側弁座２９ａから離間（開弁）させると共に、第１排圧側弁面２５ｂを第１排圧側弁座２９ｂに係合（閉弁）させる。これにより、第１発動室９は、第１給排孔３２と第１作業室２９と給圧室２８とを通って給圧口１４に連通される。また、第１作業室２９内の圧縮エアが連通孔３６を通って作動室３５に供給され、その作動室３５の圧縮エアによる押圧力が伝動部材２７を介して第２弁部材２６を第２バネ３９に抗して押し上げる。すると、第２排圧側弁面２６ｂが第２排圧側弁座３１ｂから離間（開弁）されると共に、第２給圧側弁面２６ａが第２給圧側弁座３１ａに係合（閉弁）される。これにより、第２発動室１０は、第２給排孔３３と第２作業室３１と排圧室３４とを通って排圧口１５に連通される。その結果、ピストン８の下降駆動行程が再び開始される。

上記のポンプ装置において、図２および図３に示すピストン８の下限位置から当該ピストン８が上昇する行程の途中で、上記ポンプ３の吐出口６４の圧力が、プランジャ２２によって圧縮された第１ポンプ室６１の圧力と略等しくなることがある。この場合、プランジャ２２の駆動が低速となっていき、やがて停止される。その後、吐出口の圧油の圧力が、何らかの原因により僅かずつ低下されていくと、ピストン８がプランジャ２２及びパイロット弁体１８をゆっくりと駆動させていく。特に、パイロット弁体１８がゆっくりと上昇されていくときに、図４に示すように、操作ロッド４６が圧抜き弁体５０を僅かに持ち上げる。すると、切り換え作動室３６内の圧縮エアが開弁隙間を通って外部へわずかずつ漏れ出て、その切り換え作動室３６内の圧力が僅かに低下する。次いで、図５に示すように、スリーブ４４に比べて重量が軽くてパッキン抵抗が小さい弁座部材４７が、進出バネ５８の付勢力によって下方へ移動される。これにより、開弁隙間が大幅に広がって切換え作動室４０の圧力が急速に低下する。その後、図１に示すように、バネ４８が弁座部材４７を介してスリーブ４４を下方へ移動させることにより、スリーブ４４の係合部４４ｃが封止部材４７から離間される。

上記のように、ピストン８が通常動作時よりも遅い速度で動作して、パイロット弁体１８が圧抜き弁体５０をわずかに開弁させるときでも、当該圧抜き弁５０が一旦開弁されて圧力低下が生じると進出バネ５４が弁座部材４７を圧抜き弁体５０から急速に離間させる。このため、切り換え作動室３６の圧力は、急速に低下して、給排弁１３が下限位置から上限位置に速やかに切り換えられる。よって、給排弁１３が下限位置と上限位置の間の途中位置で停止するような油圧ポンプ装置の動作不能状態が発生するのを防止できる。

次に、上記のプランジャ式油圧ポンプ３の構成を、図１および図２を参照して説明する。
上記ピストン８から下方へ突設されるプランジャ２２が、ポンプ３の筐体２０内に形成されるポンプ室２１に上下方向へ移動可能に挿入される。そのプランジャ２２は、上方（一端側）から順に形成される第１小径部２２ａと、その第１小径部２２ａよりも直径寸法が大きい大径部６０と、第１小径部２２ａとほぼ同じ直径寸法の第２小径部２２ｂとを有している。第１小径部２２ａの直径寸法と第２小径部２２ｂの直径寸法とが略同じになるように設定されているため、そのプランジャ２２がポンプ室２１から押し出す作動油は、往路における吐出量と復路における吐出量とが略同じとなる。なお、往路における吐出量と復路における吐出量とに差を設けたい場合には、第１小径部２２ａの直径寸法と第２小径部２２ｂの直径寸法とを異なる寸法に設定すればよい。この場合、第２小径部２２ｂを省略してもよい。

上記の大径部６０がポンプ室２１に保密状に挿入される。また、大径部６０の上側に第１ポンプ室６１が形成されると共に、大径部６０の下側に第２ポンプ室６２が形成される。その油圧ポンプ３の筐体２０に吸入口６３と吐出口６４が形成されている。その吸入口６３は、作動油のタンク（図示しない）に接続されており、吐出口６４は、外部へと接続されている。吸入口６３は、第１吸入路６３ａを介して第１ポンプ室６１に連通されると共に、第２吸入路６３ｂを介して第２ポンプ室６２に連通される。また、吐出口６４は、第１吐出路６４ａを介して第１ポンプ室６１に連通されると共に、第２吐出路６４ｂを介して第２ポンプ室６２に連通される。第１吸入路６３ａの途中部に第１吸入弁６５が設けられ、第２吸入路６３ｂの途中部に第２吸入弁６６が設けられる。その第１吸入弁６５および第２吸入弁６６は、ポンプ３内に設けられる弁座と、その弁座に向けてバネによって付勢される弁体とから構成される逆止弁である。その第１吸入弁６５は、吸入口６３から第１ポンプ室６１への油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。第２吸入弁６６は、吸入口６３から第２ポンプ室６２への油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。また、第１吐出路６４ａの途中部に第１吐出弁６７が設けられ、第２吐出路６４ｂの途中部に第２吐出弁６８が設けられる。その第１吐出弁６７および第２吐出弁６８とは、第１吸入弁６５等と同様の構造の逆止弁である。第１吐出弁６７は、第１ポンプ室６１から吐出口６４への油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。また、第２吐出弁６８は、第２ポンプ室６２から吐出口６４への油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する。

上記のポンプ３は、次のように作動される。
上記のピストン８を図１の上限位置から図２の下限位置まで下降駆動させると、ピストン８に連動してプランジャ２２の大径部６０が下降される。このとき、その第２ポンプ室６２の作動油の圧力が高められて、その第２ポンプ室６２内の高圧の作動油が第２吐出弁体７６を押し開いて、その高圧の作動油が吐出口６４から（図示しない）外部へ吐出される。また、このとき、第１ポンプ室６１の内圧が吸入口６３内の作動油の圧力よりも低くなり、吸入口６３の作動油が第１吸入弁体７０を押し開いて、吸入口６３の作動油が第１ポンプ室６１に吸入される。

上記のピストン８を図２の下限位置から図１の上限位置まで上昇駆動させると、ピストン８に連動してプランジャ２２の大径部６０が上昇される。このとき、第１ポンプ室６１の作動油の圧力が高められて、その第１ポンプ室６１内の高圧の作動油が第１吐出弁体７４を押し開いて、その高圧の作動油が吐出口６４から外部へ吐出される。また、このとき、第２ポンプ室６２の内圧が吸入口６３内の作動油の圧力よりも低くなり、吸入口６３の作動油が第２吸入弁体７２を押し開いて、吸入口６３の作動油が第２ポンプ室６２に吸入される。以上の行程を繰り返すことにより、高圧の作動油が往路と復路との両方で吐出口６４から外部へ送り出される。このため、プランジャ２２は、発動機２によって往路と復路において略同じ駆動力で移動され、その往路を移動するときと、復路を移動するときの両方において圧油を連続的に吐出できる。往路においてのみ圧油を吐出する従来技術に比べて、圧油の吐出量を増やすことができる。また、本発明の油圧ポンプ装置は、圧油を連続して吐出するので、圧油の脈動を低減できる。

図６は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。

図１に示す第１実施形態の油圧ポンプ装置１の給排弁１３が、給排弁本体２４と第１弁部材２５と第２弁部材２６の別々の部材が組み合わされているのに代えて、図６に示す第２実施形態の油圧ポンプ装置１では、給排弁１３が給排弁本体２４と第１弁部材２５と第２弁部材２６とが一体に形成されるようにしてもよい。これにより、上記実施形態の給排弁１３よりも、構成を簡素にすることができる。

上記油圧ポンプ装置１の第１作業室２９の底壁に収容溝が周方向へ形成され、リング状の第１弁座部材８２が装着される。その第１弁座部材８２の上面に第１給圧側弁座２９ａが形成される。その給排弁１３が下限位置へ移動して、第２弁部材２６の第２排圧側弁面２６ｂが第２排圧側弁座３１ｂに当接すると共に、第１弁部材２５の第１給圧側弁面２５ａが第１弁座部材８２の第１給圧側弁座２９ａに当接される。このとき、第１弁座部材８２は、給排弁１３によって弾性変形されるので、給排弁１３と弁ケース１２との加工誤差や組付け誤差などを吸収するように上記の弁面と弁座とが確実かつ同時または時間をずらして同期して当接（閉弁）される。

また、第２作業室３１の天井壁に収容溝が周方向へ形成され、その収容溝に第１弁座部材８２と同様のリング状の第２弁座部材８３が装着される。その弁座部材８３の下面に第２弁座３１ａが形成される。その給排弁１３が上限位置へ移動して、第１弁部材２５の第１排圧側弁面２５ｂが第１排圧側弁座２９ｂに当接されると共に、第２弁部材２６の第２給圧側弁面２６ａが第２弁座部材８３の第２排圧側弁座３１ａに当接する。このとき、第２弁座部材８３は、給排弁１３によって弾性変形されるので、給排弁１３と弁ケース１２との加工誤差や組付け誤差などを吸収するように上記の弁面と弁座とが確実に当接される。

上記の各実施形態は次のように変更可能である。

上記の圧力流体は、例示した圧縮エアに代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。

上記第１実施形態の給排弁１３は、下側から順に形成される小径部と大径部とを有するように構成されるのに代えて、下側から順に形成される大径部と小径部とを有するようにしてもよい。

上記の給圧室２８を給排弁１３の下側（前記軸方向の他端側）に設けることに代えて、給排弁１３の上側（前記軸方向の一端側）に設けてもよい。また、切換え作動室４０を給排弁１３の上側（前記軸方向の一端側）に設けることに代えて、給排弁１３の下側（前記軸方向の他端側）に設けてもよい。

上記給圧口１４を油圧ポンプ装置の右側に設けることに代えて、上側やほかの場所に設けてもよい。

上記の補助バネ４２を省略してもよい。また、上記の第１バネ３８および第２バネ３９を省略してもよい。

上記の環状封止部材４６，５５，５６などは、Ｏリング等の断面が円形であるものに限られず、断面形状がＶ字状のものやＵ字状のものその他形状であってもよい。また、その材質は、ゴム等のシール性能が優れるものや、樹脂等の耐摩耗性が優れるものであってもよく、複数種の部材を組み合わせて構成してもよい。さらに、環状封止部材４６は、スリーブ４４の下面に装着することに代えて、スリーブ４４の内周面に装着してもよい。
また、上記の発動機２は、上記の実施形態のように空圧作動式に構成することに代えて、窒素などの他の種類のガスで作動させたり、油圧で作動させたりすることもできる。

上記第２実施形態の第１弁座部材８２および第２弁座部材８３は、樹脂、ゴム、その他の素材、それらの２以上の素材を組み合わせたもの、また、皿バネやコイルバネとリング状の部材とを組み合わせたものなどによって構成されるようにしてもよい。なお、上記の第１弁座部材８２が、第１作業室２９の底壁の収容溝に装着されることに代えて、第１作業室２９の天井壁に形成される収容溝に装着されるようにしてもよい。この場合、第１弁座部材８２の下面に第１排圧側弁座２９ｂが形成される。また、上記の第２弁座部材８３が、第２作業室３１の天井壁の収容溝に装着されることに代えて、第２作業室３１の底壁に形成される収容溝に装着されるようにしてもよい。この場合、第２弁座部材８３の上面に第２排圧側弁座３１ｂが形成される。

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

３：ポンプ，４：発動機本体，７：シリンダ孔，８：ピストン，９：第１発動室，１０：第２発動室，１３：給排弁，１８：パイロット弁体，２２：プランジャ，２２ａ：第１小径部，２２ｂ：第２小径部，２４：給排弁本体，２４ｂ：段差部，２５：第１弁部材，２６：第２弁部材，２７：伝動部材，２８：給圧室，３８：第１バネ，３９：第２バネ，４０；切換え作動室，４２：補助バネ，４４：スリーブ，４４ｄ：収容孔，４７：弁座部材，４８：バネ，４９：弁座，５０：弁座，５１：閉弁バネ，５３：流路，５４：絞り路，６０：大径部，６１：第１ポンプ室，６２：第２ポンプ室，６３：吸入口，６３ａ：第１吸入路，６３ｂ第２吸入路，６４：吐出口，６４ａ：第１吐出路，６４ｂ：第２吐出路，６５：第１吸入弁，６６：第２吸入弁，６７：第１吐出弁，６８：第２吐出弁．

Claims (7)

1. 発動機本体（４）に形成されるシリンダ孔（７）に当該シリンダ孔（７）の軸方向へ移動可能に挿入されるピストン（８）と、
   前記ピストン（８）の前記軸方向の一端側に形成される第１発動室（９）と、
   前記ピストン（８）の前記軸方向の他端側に形成される第２発動室（１０）と、
   前記第２発動室（１０）から圧力流体を排出すると共に前記第１発動室（９）に圧力流体を供給する状態と、前記第１発動室（９）から圧力流体を排出すると共に前記第２発動室（１０）に圧力流体を供給する状態とを切り換える給排弁（１３）と、
   前記給排弁（１３）の前記軸方向の他端側に形成される給圧室（２８）であって、当該給圧室（２８）に供給される圧力流体によって前記給排弁（１３）を前記軸方向の一端側位置へ押動させる給圧室（２８）と、
   前記給排弁（１３）の前記軸方向の一端側に形成される切換え作動室（４０）であって、当該切換え作動室（４０）に供給される圧力流体によって前記給排弁（１３）を前記軸方向の他端側位置へ押動させる切換え作動室（４０）と、
   前記ピストン（８）から突設されるパイロット弁体（１８）と、
   前記パイロット弁体（１８）から離間されることにより前記給圧室（２８）の圧力流体を前記切換え作動室（４０）に供給すると共に、前記パイロット弁体（１８）に係合することにより前記給圧室（２８）から前記切換え作動室（４０）への圧力流体の流れを遮断するスリーブ（４４）と、
   前記スリーブ（４４）に形成される収容孔（４４ｄ）に移動可能に挿入されると共に、バネ（４８）によって前記パイロット弁体（１８）に向けて付勢される弁座部材（４７）と、
   前記弁座部材（４７）に形成される弁座（４９）に向けて閉弁バネ（５１）によって付勢される圧抜き弁体（５０）であって、前記パイロット弁体（１８）の前記軸方向への移動によって前記弁座（４９）から離間されることにより、切換え作動室（４０）の圧力流体を外部へ排出する圧抜き弁体（５０）と、を備え、
   ことを特徴とする発動機。
2. 請求項１の発動機において、
   前記給排弁（１３）は、給排弁本体（２４）と、
   前記給排弁本体（２４）の外周壁に前記軸方向へ移動可能に外嵌めされる筒状の第１弁部材（２５）であって、第１バネ（３８）によって前記軸方向の一端側へ付勢されると共に、前記給排弁本体（２４）に形成される段差部（２４ｂ）に前記軸方向の一端側から受け止められる第１弁部材（２５）と、
   前記給排弁本体（２４）の外周壁に前記軸方向へ移動可能に外嵌めされる筒状の第２弁部材（２６）であって、第２バネ（３９）によって前記軸方向の他端側へ付勢される第２弁部材（２６）と、
   前記第１弁部材（２５）と前記第２弁部材（２６）との間に前記軸方向に移動可能となるように挿入される筒状の伝動部材（２７）であって、前記第１弁部材（２５）と前記第２弁部材（２６）とに当接可能になっている伝動部材（２７）と、を有し、
   前記伝動部材（２７）と前記第１弁部材（２５）との間に形成される作業室（３５）が、前記給圧室（２８）に連通可能となっている、
   ことを特徴とする発動機。
3. 請求項１の発動機において、
   前記給排弁（１３）は、一体に形成される給排弁本体（２４）と、前記給排弁本体（２４）から径方向の外方に突設される第１弁部材（２５）および第２弁部材（２６）と、を有する、
   ことを特徴とする発動機。
4. 請求項１から３のいずれかの発動機において、
   前記給排弁（１３）の前記軸方向の他端側に補助バネ（４２）が装着され、前記補助バネ（４２）が前記給排弁（１３）を前記軸方向の一端側へ付勢している、
   ことを特徴とする発動機。
5. 請求項１から４のいずれかの発動機において、
   前記第２発動室（１０）と前記切換え作動室（４０）とが流路（５３）によって連通され、前記流路（５３）の一部または全部に絞り路（５４）が形成される、
   ことを特徴とする発動機。
6. 請求項１から５のいずれかの発動機と、前記発動機によって駆動されるポンプ（３）とを備える油圧ポンプ装置であって、
   前記ピストン（８）に連結されると共に、前記ポンプ（３）内に前記軸方向へ移動可能に挿入されるプランジャ（２２）であって、当該プランジャ（２２）の途中部に形成される大径部（６０）を有するプランジャ（２２）と、
   前記大径部（６０）の前記軸方向の一端側に形成される第１ポンプ室（６１）と、
   前記大径部（６０）の前記軸方向の他端側に形成される第２ポンプ室（６２）と、
   作動油の吸入口（６３）を前記第１ポンプ室（６１）に連通させる第１吸入路（６３ａ）に設けられる第１吸入弁（６５）であって、前記吸入口（６３）から前記第１ポンプ室（６１）への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する第１吸入弁（６５）と、
   前記吸入口（６３）を前記第２ポンプ室（６２）に連通させる第２吸入路（６３ｂ）に設けられる第２吸入弁（６６）であって、前記吸入口（６３）から前記第２ポンプ室（６２）への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する第２吸入弁（６６）と、
   前記第１ポンプ室（６１）を作動油の吐出口（６４）に連通させる第１吐出路（６４ａ）に設けられる第１吐出弁（６７）であって、前記第１ポンプ室（６１）から前記吐出口（６４）への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する第１吐出弁（６７）と、
   前記第２ポンプ室（６２）を作動油の吐出口（６４）に連通させる第２吐出路（６４ｂ）に設けられる第２吐出弁（６８）であって、前記第２ポンプ室（６２）から前記吐出口（６４）への作動油の流れを許容すると共に、その逆の流れを制限する第２吐出弁（６８）と、を備える、
   ことを特徴とする油圧ポンプ装置。
7. 請求項６の油圧ポンプ装置において、
   前記プランジャ（２２）は、前記ピストン（８）に連結される第１小径部（２２ａ）と、その第１小径部（２２ａ）よりも大径に形成されると共に、当該第１小径部（２２ａ）に連結される前記大径部（６０）と、前記第１小径部（２２ａ）と略同じ直径寸法に形成されるように前記大径部（６０）に連結される第２小径部（２２ｂ）とを備える、ことを特徴とする油圧ポンプ装置。