JPH0697019B2 - 油圧式機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は内孔内を可動なピストン部材と、使用時にピス
トンに圧力液体を作用して内孔からピストンを移動させ
るように動作する制御弁を含む油圧式機構に関する。

〔従来技術〕

このような機構の１例において、ピストンは例えば１つ
の位置から別のいちに急速に動くことを要求される弁部
材のような部材の運動を実施させる作動器として作用す
る。この場合、例えば、電磁的に作動される制御弁は、
開位置において液体の圧力を考慮して十分大きい流量面
積をもつて所要時間中にピストンをその規定距離だけ移
動させる。制御弁の閉位置においては、液体圧力を受け
る制御弁の弁要素の面積は制御弁を作動するのに要する
力を最小にするためにできる限り低くなければならな
い。延べられたこの２つの状態を実行する制御弁を設計
するのは容易ではない。

この機構の別の例では、ピストン運動はそれ自体では作
動目的には用いられずに、この場合、内孔容積は液体の
１つの量のための貯留空所を設けるために、ピストンの
移動によつて急速に増大するように要求される。このよ
うな機構の１適用例は、内燃機関へ出口を介して燃料を
供給する高圧ポンプの出力が出口から低圧空間へ急激に
偏向される内燃機関に燃料を供給するための燃料ポンプ
装置に存在する。この場合に、噴射ノズルを通る燃料の
供給を停止するためにポンププランジヤを収容する孔内
の圧力を低減する必要がある。圧力が低下すると噴射ノ
ズルを通る流れは停止しかつ圧力を低下させるために噴
射ノズルを通って流れた燃料が低圧空間、すなわち、室
に急激に偏向される。上述の制御弁はこの目的に使用で
きるが、これもやはり延べられた２つの状態を実行でき
る制御弁を設計することは困難である。

〔発明の開示〕

本発明の目的は、簡単かつ便宜な形態の上記形式の油圧
式機構を提供するにある。

本発明によれば、内孔内を可動なピストンと、使用時に
該ピストンに圧力液体を印加して前記内孔から前記ピス
トンを移動させるように作動し得る制御弁と、前記内孔
の一端に位置しその中に前記ピストンが移動できると室
と、前記室の端壁と、該端壁に設けた流入ポートと、該
流入ポートを囲む前記端壁の面と係合する前記ピストン
に画成された着座面と、圧力液体を前記室に連通する通
路装置と、圧力液体を前記流入ポートに供すべく作動し
得る前記制御弁と、前記端壁に向けてピストンを偏倚す
る圧縮コイルばねからなる手段とからなり、このように
配置することにより、前記着座面が前記端面と接触して
いるとき、前記ピストンに作用する力が前記着座面を前
記端壁と接触して保持するが前記制御弁が作用されると
き、前記着座面によつて囲われた前記ピストンの末端の
区域に前記流入ポートを通って作用される圧力液体圧力
が、前記ピストンを前記端壁から離反させるのに十分で
あることを特徴とする油圧式機構が提供される。

上記形式の油圧式機構は内孔の一端に設けられかつその
中でピストンが可動な室と、前記端壁に設けられた流入
ポートと、前記流入ポートを囲む前記端壁の面と係合す
る前記ピストンに形成された着座面と、圧力液体を前記
室に連通する通路と、圧力液体を前記流入ポートに供給
するように作用する制御弁と、前記端壁に向けてピスト
ンを偏倚する装置とを含み、このように配置することに
より、前記着座面が前記端面と接触されると、前記ピス
トンに作用する力は前記着座面を端壁と接触し続けさせ
るが、前記制御弁が作用されると、前記流入ポートを通
って前記着座面によつて閉じられた弁部材の末端区域に
作用される圧力液体の圧力は、弁部材を前記端壁から離
し移動させるのに十分となる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。

第１図には、内孔11内に滑動式に配設されたピストン10
が示され、該ピストン10は作動されるように要求された
符号12で示す或る種の機構に連結される。内孔11は一端
において室13内に開口し、該室13は通路14を介して圧力
液体源15に接続される。ピストン10は室13内に配設され
るのが便利であるがその外部に配設しても良い圧縮コイ
ルばね17によつて、室13の端壁16に向けて軽度に偏倚さ
れる。

端壁に面したピストン10の末端にはフランジ18が設けら
れ、そのフランジ18には凹部18aが形成され、それによ
つてフランジは端壁16と係合する着座面19を形成する。
室13の端壁内に流入ポート20が開口し、該流入ポート20
は全体を符号21で示す制御弁によつて圧力液体源15と接
続される。制御弁21は、電磁式作動器22によつて好適に
作動され、かつ圧力液体が流入ポート20に流動するのを
防止するようにこの作動器22によつて動かされる弁要素
23を含む。弁はニードル弁を用いるのが好適で、この弁
は弁要素が協働する着座部を有し、弁要素が図示のよう
に閉じられると、流入ポート20はリストリクタ（制限
器）24を介してドレンと連通する。

図示のように、制御弁21が閉じられ、かつ着座面19が室
13の端壁16と圧接された状態において、ピストン10に作
用する力は、ピストン10を端壁16に当接させる。ピスト
ン10に作用する力は、ばね17によつて作用される力およ
び室13内の液体圧力を受けるフランジ18の環状面積に作
用する液体圧力により不平衡力とである。上記凹部18a
内の圧力は、室13内の液体の圧力に比べて低い。

制御弁21が開かれると、室13からの圧力液体は前記凹部
に流入して凹部内の圧力を上昇させる。この圧力は内孔
11の面積に実質的に等しい面積にわたつてピストン10に
作用し、ピストン10はばね17の作用に抗して移動され
る。着座面19が内孔の端壁から持ち上がると直ちに、ピ
ストン10の運動に先立って凹部18a内の液体の圧力と考
えられる、ピストン10の上記面積に作用する室13内の液
体圧力は、制御弁21およびリストリクタ24により、室内
圧力よりも僅かに低い。室13内の液体圧力がピストン10
に作用すると、ピストン10は急速に端壁16から動かさ
れ、ピストン10のこの運動は制御弁21の制限性によつて
は妨げられない。したがつて、制御弁21は、その弁要素
23が閉止位置において液体源15において供給された液体
の圧力を受ける面積が極めて小さいように設計されてい
る。その結果、制御弁21を閉止状態に保持するのに必要
な力は極めて小さい。

ピストン10がばね17の作用に抗してその最大行程まで動
かされると、室13への液体の供給を一時的に遮断するこ
とによつてのみ戻される。ピストン10が室13内へ戻るよ
うに動かされると、液体は室13から排除され、この液体
は室13からリストリクタ24を通り、または通路14内に適
切な制御弁が設けられていれば、液体は通路14を通って
低圧ドレンへ排出される。

上記の実施例において、室13打つの液体圧力は、制御弁
21が閉じられているときは、端壁16との接触状態にピス
トン10を保持するのに圧縮コイルばね17の作用を補助す
るのに用いられる。上記の装置により、圧縮コイルばね
17は、ピストン10を端壁16に当接保持するのには液体圧
力だけでよいので省略することができる。これとは別
に、フランジ18を省略することができるが、この場合、
制御弁21が閉じられたときピストン10を端壁16に当接保
持させるためにこの圧縮コイルばね17を設けなければな
らない。凹部18aの面積は、制御弁21が開かれたときに
作用される力が任意の液圧または機械力に抗してピスト
ン10を動かすに足る大きさでなければならない。

弁部材の形状に本質的な変更を第２図に示し、この場
合、密封面はピストン10のフランジ18に形成された截頭
円錐面によつて構成され、この面は室の端面16に構成さ
れた凹部まわりに形成された補合面と協働する。

第３図においては、第１図に示す油圧式機構が、内燃機
関へ燃料を供給する燃料噴射ポンプといかにして共同使
用されるかを示す。第１図の部品と同一機能を持つこの
油圧式機構の部品には同一の参照数字が付されている。
第３図において、燃料噴射ポンプは符号25で示され、か
つポンププランジヤ26を含み、このプランジヤは、例え
ばエンジン駆動式カム山部分の作用によつてプランジヤ
用内孔27で往復運動可能であり、カム山部分は装着内燃
機関の燃料噴射ノズル29へ使用時に接続された流出部28
に接続する内孔27の一端に向けてプランジヤ26を駆動す
る。通路14はまた内孔27の前記末端と連通し、かつ室13
は、起こして燃料を室13内に流動させる不還弁31によつ
て低圧液体燃料源30に接続される。内孔27の前記一端に
向けてのプランジヤ26の内向き運動中に、制御弁21が閉
止状態を保ちかつピストン10上の着座面19が端壁16と接
触状態にある限り、燃料は内孔17から流出部28を通って
噴射ノズル29に排出される。

プランジヤ26の内向きの運動中に、噴射ノズル29への燃
料の供給を停止することが要求された場合には、制御弁
21が開かれかつ圧力燃料は流入ポート20を流通して着座
面19を端壁16から離反するように持ち上げる。この状態
が起こると直ちに、室13内の圧力は圧縮コイルばね17の
作用に抗してピストン10を室13から移動し、それによつ
て噴射ノズル29へ供給される燃料圧力を急速に下げる。
噴射ノズル29内の弁が閉じて内燃機関へのそれ以上の燃
料流量を止める。ポンププランジヤ26が内向きにその最
大行程を移動し、次いで外向きに移動し始めると、室13
内の圧力は下降し、ピストンは圧縮コイルばね17の作用
によつて端壁16に向かって戻る。この動作によつて、燃
料は内孔27内に戻し排除されるが、或る量の燃料は噴射
ノズル29を通って供給されてしまい、また或る量の燃料
はリストリクタ24を介して失われてしまうという事実に
よりこの系統から若干の燃料が失われるので、不還弁31
が開いて燃料源30から燃料が補充される。燃料源30によ
つて供給される燃料の圧力は、圧縮コイルばね17の作用
を受けつつピストン10が動くのを妨げるほどに高すぎて
はならずかつピストン10の移動量はポンププランジヤ26
の移動量よりも大きくなければならない。

所望により、不還弁31および室13への液体源からの直接
接続を内孔27の壁に形成された充填ポート32によつて置
換することができ、この充填ポート32はその行程の最外
方限度付近をプランジヤ26によつて開かれている。しか
し、充填ポート32とともにこの通路とその不還弁31を設
けることも望ましい。

第１図、第２図および第３図に示した実施例においてピ
ストン10はフランジ18を備えそしてピストン10がシリン
ダの端壁と係合するとき、ばねにより係合されるフラン
ジ18の面に作用する室13内の流体圧力はシリンダの端壁
に対してピストンを維持することにおいてばねの作用を
助ける。ピストンの端面に印加される圧力はシリンダの
一端から離れてピストンを動かすのに十分でなければな
らなずそしてこれが発生するとき室内の圧力は室の容積
を増加するようにピストンを外方に動かすのに十分であ
る。

〔発明の効果〕

叙上のごとく、本発明は、内孔内を可動なピストンと、
使用時にピストンに圧力液体を作用して内孔からピスト
ンを移動させるように動作する制御弁と、内孔の一端に
位置しその中にピストンが移動できる室と、前記室への
端壁と、前記端壁に設けた流入ポートと、前記流入ポー
トを囲む前記端壁の面と係合する前記ピストンに形成さ
れた密封面と、圧力液体を前記室に連通する通路装置
と、前記制御弁は圧力液体を前記流入ポートに供給する
ように動作し、前記端壁に向けてピストンを偏倚する装
置とを含み、このように配置することにより、前記着座
面が前記端面と接触状態にあるとき、前記ピストンに作
用する力は前記着座面を端壁と接触状態に保が前記制御
弁が作用されるとき、前記着座面によつて囲われた弁部
材の末端の面積に前記流入ポートを通って作用される圧
力液体は、弁部材を前記端壁から離反させるのに十分で
ある構成としたので、このように配置することにより前
記着座面が前記端面と接触されると、前記ピストンに作
用する力は前記着座面を端壁と接触し続けさせるが、前
記制御弁が作用されると、前記流入ポートを通って前記
着座面によつて閉じられた弁部材の末端区域に作用され
る圧力液体は、弁部材を前記端壁から離し移動させるの
に十分となる、簡単で便利な油圧式機構を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による油圧式機構の１実施例の概要を示
す説明図、第２図は、第１図の機構の部分の一変更態様
を示す概略図、第３図は、燃料噴射ポンプへの適用を示
す説明図である。 〔図中の符号〕 10……ピストン、11……内孔、 12……作動機構、13……室、 14……通路、15……圧力液体源、 16……端壁、17……圧縮コイルばね 18……フランジ、18a……凹部 19……着座面、20……流入弁ポート、 21……制御弁、22……電磁式作動器、 23……弁要素、24……リストリクタ、 25……燃料噴射ポンプ、 26……ポンププランジヤ、 27……内孔、28……流出部、 29……燃料噴射ノズル、 30……低圧液体燃料源、 31……不還弁、32……充填ポート を示す。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内孔（11）内を可動なピストン（10）と、
   使用時に該ピストン（10）に圧力液体を印加して前記内
   孔（11）から前記ピストン（10）を移動させるように作
   動し得る制御弁（21）と、前記内孔（11）の一端に位置
   しその中に前記ピストン（10）が移動できる室（13）
   と、前記室（13）の端壁（16）と、該端壁（16）に設け
   た流入ポート（20）と、該流入ポート（20）を囲む前記
   端壁（16）の面と係合する前記ピストン（10）に画成さ
   れた着座面（19）と、圧力液体を前記室（13）に連通す
   る通路装置（14）と、圧力液体を前記流入ポート（20）
   に供すべく作動し得る前記制御弁（21）と、前記端壁
   （16）に向けてピストンを偏倚する圧縮コイルばねから
   なる手段（17）とからなり、このように配置することに
   より、前記着座面（19）が前記端面（16）と接触してい
   るとき、前記ピストン（10）に作用する力が前記着座面
   （19）を前記端壁（16）と接触して保持するが前記制御
   弁（21）が作用されるとき、前記着座面（19）によつて
   囲われた前記ピストン（10）の末端の区域に前記流入ポ
   ート（20）を通って作用される圧力液体の圧力が、前記
   ピストン（10）を前記端壁（16）から離反させるのに十
   分であることを特徴とする油圧式機構。
2. 【請求項２】前記端壁（16）と前記ピストン（10）との
   間に凹部（18a）を含み、前記凹部（18a）が前記流入弁
   ポート（20）と連通することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の油圧式機構。
3. 【請求項３】前記端壁（16）と向き合う前記ピストン
   （10）の端部に形成されたフランジ（18）を含み、前記
   フランジ（18）が前記室（13）内の流体圧力が前記ピス
   トン（10）を前記端壁（16）に向けて押動させる別の面
   を画成することを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の油圧式機構。
4. 【請求項４】前記ピストン（10）に作用して該ピストン
   （10）を前記端壁（16）に向けて押動させる圧縮コイル
   ばねからなる弾性手段（17）を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の油圧式機構。
5. 【請求項５】前記流入ポート（20）をドレンと接続する
   リストリクタ（24）を含み、該リストリクタ（24）が、
   前記制御弁（21）が作動されるとき前記ピストン（10）
   の前記区域に作用する圧力の増加が前記ピストン（10）
   を前記端壁（16）から離反させるのに十分であるような
   サイズからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の油圧式機構。
6. 【請求項６】前記制御弁（21）が前記室（13）と前記流
   入ポート（20）間の連通を制御することを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の油圧式機構。
7. 【請求項７】前記凹部（18a）が前記ピストン（10）に
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の油圧式機構。
8. 【請求項８】前記凹部（18a）が前記端壁（16）に画成
   され、前記ピストン（10）が截頭円錐状の着座面（19）
   を有し、補完面が前記凹部（18a）のまわりの前記端壁
   （16）に構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の油圧式機構。
9. 【請求項９】燃料噴射ポンプ（25）の内孔（27）と、該
   内孔（27）内を滑動可能な往復動可能なプランジヤ（2
   6）と、前記内孔（27）から延びる流出部（28）と、前
   記内孔（27）を前記室（13）と連通させる通路装置（1
   4）と、前記室（13）と前記内孔（27）に液体を供給す
   る低圧液体燃料源である低圧ポンプ（30）と、該低圧ポ
   ンプ（30）からの液体の流量を制御する弁装置（31）と
   を含み、前記配置により、前記流出部（28）と接続され
   た前記内孔（27）の端部に向かう前記プランジヤ（26）
   の内向き運動中に、液体が前記制御弁（21）が前記ピス
   トン（10）の運動を生じるべく開かれるまで前記流出部
   （28）を通って移動されることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項に記載の油圧式機構。
10. 【請求項１０】前記弁装置が、前記流出部分（28）と接
    続された前記内孔（27）の端部から離れる方向に向か
    う、前記プランジヤ（26）の外向き運動中に前記低圧ポ
    ンプ（30）から液体の流動を許すように開く不還弁（3
    1）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
    載の油圧式機構。
11. 【請求項１１】前記弁装置が前記内孔（27）の壁に設け
    られた給送ポート（32）を含み、該給送ポート（32）が
    前記プランジヤ（26）の内向き運動中に該プランジヤ
    （26）によつて覆われることを特徴とする特許請求の範
    囲第９項に記載の油圧式機構。
12. 【請求項１２】前記低圧ポンプ（30）が液体燃料を供給
    し、そして前記流出部（28）が内燃機関の燃料噴射ノズ
    ル（29）に接続される特許請求の範囲第10項または第11
    項に記載の油圧式機構。