JPH07217606A

JPH07217606A - 流体圧ピストン発動機

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Publication number: JPH07217606A
Application number: JP6010434A
Authority: JP
Inventors: Toyoichi Matsumura; 豊一松村
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1995-08-15
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: EP0666420A1; US5493945A; DE69502036T2; TW264528B; DE69502036D1; KR950033122A; EP0666420B1; JP3437622B2; KR100317585B1

Abstract

(57)【要約】【目的】流体圧ピストン発動機の異常停止を防止す
る。【構成】給排弁箱２９内に挿入した給排弁体３０を、
給圧用作動室３３の圧力流体によって給圧位置Ｘへ押上
げるとともに、排圧用作動室３５の圧力流体によって排
圧位置へ押下げ可能にする。その排圧用作動室３５を大
気側へ連通させる弁孔６１を設けて、その弁孔６１に開
閉弁体６２を嵌入し、その嵌合隙間によって絞り路Ｇを
構成する。上記の排圧用作動室３５へ供給された圧力流
体は、その供給量が極微少の場合には、上記の絞り路Ｇ
を通って大気側へ速やかに放出される。しかし、その圧
力流体の供給量が多くなると、上記の絞り路Ｇの流動抵
抗が増加して上記の排圧用作動室３５の圧力が高まるの
で、その圧力によって開閉弁体６２が開弁バネ７１に抗
して上向き移動されて、その弁体６２の上部に設けた閉
止用弁面６９が弁座７０に閉止接当し、上記の圧力流体
の放出を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空圧又は油圧などの
流体圧力によってピストンを駆動する形式の発動機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が対象とする流体圧ピストン発動
機には、従来では、特開平3-229004号公報に記載された
ものがある。これは、本出願人が先に提案したものであ
って、その基本的な構造が次のようになっている。

【０００３】図５のシステム図に示すように、シリンダ
７にピストン８を上下移動自在に挿入し、そのシリンダ
７の上壁７ａと上記ピストン８との間に発動室９を設
け、その発動室９に対して圧力流体を供給または排出す
る給排弁１３を設けて、その給排弁１３を、パイロット
弁１８によって、圧力流体の給圧位置Ｘと排圧位置Ｙと
に切換え可能に構成したものである。符号１４は圧力流
体の給圧口で、符号１５は排圧口である。

【０００４】以下、上記の基本的な構造について、上記
の従来公報の装置を示した図６によって詳しく説明す
る。上記の給排弁１３を、上記シリンダ７の上側に設け
た筒状の給排弁箱２９と、その給排弁箱２９内に上下移
動自在に挿入した給排弁体３０とで構成する。その給排
弁体３０の下側に上記の給圧口１４に連通される給圧用
作動室３３を設けるともに、同上の給排弁体３０の上側
に、上記の給圧口１４と圧抜き口５５とへ選択的に連通
される排圧用作動室３５を設ける。

【０００５】上記のパイロット弁１８を、上記の給排弁
体３０の筒孔３０ｄ内に挿入したスリーブ４４と、その
スリーブ４４内に上下移動自在に挿入したスプール弁体
４６と、上記の給圧口１４と上記の排圧用作動室３５と
の間に設けた環状封止部材４８と、同上の排圧用作動室
３５と前記の圧抜き口５５との間に設けた圧抜き弁体５
７とで構成する。上記の環状封止部材４８を、上記スプ
ール弁体４６の外周面と前記の筒孔３０ｄの下部との間
に嵌入して、上記スリーブ４４の下部に下側から接当さ
せる。さらに、上記スプール弁体４６の下部を前記ピス
トン８に固設する。

【０００６】この基本構造の流体圧ピストン発動機２
は、同上の図５と図６に示すように、次のように作動す
る。圧力流体供給弁１６を開弁すると、流体圧源１７か
ら圧縮空気又は圧油等の圧力流体が供給されて発動機２
が運転され、その弁１６を閉弁すると圧力流体の供給が
停止されて発動機２が運転停止される。運転が停止した
状態では、図６中の左半図に示すように、ピストン８お
よびスプール弁体４６が復帰バネ１１によって上死点に
押し戻され、給排弁体３０が給圧位置Ｘへ押し上げられ
ている。

【０００７】運転している状態では、同図中の左半図に
示す下降駆動行程と右半図に示す上昇復帰行程とを繰り
返す。下降駆動行程では、圧抜き弁体５７が開いて、排
圧用作動室３５内の圧力流体が圧抜き口５５から排圧口
１５へ逃がされるため、給排弁体３０が給圧用作動室３
３の流体圧によって上側の給圧位置Ｘへ押し上げられ、
給圧用作動室３３へ常時供給されている圧力流体が作業
用室３２から発動室９内へ圧入されて、ピストン８を下
降駆動する。

【０００８】また、上昇復帰行程では、上記ピストン８
が下死点近くにある状態で、同図中の右半図に示すよう
に、環状封止部材４８が開かれて、給圧口１４から常時
供給されている圧力流体がスリーブ４４内を通って排圧
用作動室３５に導入されて、その流体圧が給排弁体３０
を下側の排圧位置Ｙへ押し下げて、発動室９内の圧力流
体が作業用室３２から排圧室３４を経て排圧口１５へ逃
がされ、ピストン８が復帰ばね１１によって上昇復帰さ
れる。そして、上記ピストン８が上死点に達したとき
に、同図中の左半図に示すように、圧抜き弁体５７が開
かれて、前記の下降駆動行程に切換わるのである。

【０００９】上記の基本構造において、従来では、上記
パイロット弁１８がさらに次のように構成されていた。
同上の図６に示すように、前記の給排弁箱２９の上部
に、前記の排圧用作動室３５に連通するシリンダ孔９１
を上下方向へ形成し、前記スリーブ４４の上部に設けた
ピストン９２をＯリング９３によって上記シリンダ孔９
１に気密状に挿入し、そのピストン９２の下側に受圧室
９４を設け、上記スリーブ４４を下向きに押圧する復帰
バネ９５を設けたものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、発
動機２が超微速駆動時に停止してしまうのを防止できる
点で優れる。即ち、前記の図５に示すように、発動機２
によってプランジャ式油圧ポンプ３を駆動して、油圧シ
リンダ８６を伸長し終えた後にも加圧し続けているとき
に、油圧作動室８７や切換弁８８等から極微少量の圧油
がリークしたり極微少量の圧油がシール部材のシール隙
間に侵入したりすると、その極微少量の圧油を補充する
ために、ピストン８が油圧ポンプ３のプランジャ２２を
超微速度で駆動する。

【００１１】このようにピストン８が超微速度で駆動さ
れて下死点に近付き、スプール弁体４６が環状封止部材
４８を超微速度で通過してわずかに離間したときに、給
圧口１４の圧力流体が排圧用作動室３５内に流入して、
排圧用受圧面３０ｃに加わる圧力に対応した力によっ
て、給排弁体３０をゆっくりと押し下げていく。そのゆ
っくりとした押し下げの途中では、作業用室３２が給圧
用作動室３３にも排圧室３４にも連通するので、発動室
９内の圧力流体が作業用室３２から排圧口１５へ逃がさ
れる。

【００１２】このため、仮に、上記の給排弁体３０の下
降速度が極めて遅い場合には、上記ピストン８は下降行
程が終了しないうちに復帰ばね１１の弾圧力によって押
し上げられて、スプール弁体４６が上記の封止部材４８
を開きかけた途中で閉じ戻してしまう。すると、排圧用
作動室３５内に低圧の圧力流体が閉じ込められてしまう
とともに、給圧用作動室３３内の圧力流体が作業用室３
２から排圧室３４へ短絡して排出される。その結果、給
排弁体３０は、排圧用作動室３５からの押し下げ力と給
圧用作動室３３からの押し上げ力との釣り合いにより、
下降途中で停止してしまい、上記ピストン８を下降駆動
できなくなり、発動機２が停止してしまうのである。

【００１３】しかし、上記の従来技術によれば、上記ス
プール弁体４６が超微速度で下降されてその外周面が上
記の環状封止部材４８の内周面から超微速度で離間して
いくときに、給圧口１４の圧力流体が、上記スプール弁
体４６と封止部材４８との開弁隙間からスリーブ４４内
へ導入されて、前記の受圧室９４を超微速度で加圧して
いく。すると、その受圧室９４内が設定圧力に到達した
時点で、その内圧力によって、右半図中の実線で示すよ
うに、前記スリーブ４４が２つのバネ５８・９５に抗し
て上昇駆動され、これに同行して封止部材４８も押し上
げられるので、その封止部材４８がスプール弁体４６か
ら急速に離間する。

【００１４】すると、その大きな開弁隙間から給圧口１
４の圧力流体が排圧用作動室３５へ導入されてその排圧
用作動室３５を急速に加圧し、その加圧力によって、給
排弁体３０を強力に押し下げて高速度で下降させ、その
給排弁体３０を右半図の排圧位置Ｙへ切換える。このよ
うに、給排弁体３０は、強力に押し下げられて高速度で
下降するので下降途中の停止が防止される。その結果、
発動機２が異常停止に陥ることを防止できる。

【００１５】このように、上記の従来技術は、超微速度
で駆動された場合であっても発動機２の停止を防止でき
る点で優れるが、次の点で改善の余地が残されていた。
即ち、前記の環状封止部材４８は、その内周面がスプー
ル弁体４６外周面と摺接するともに外周面が筒孔３０ｄ
と摺接するため、発動機２の累積運転時間が長くなるに
つれて摩耗が進んでシール性能が低下する。

【００１６】上記ピストン８の下降駆動中にポンプ室２
１の圧力が高まってそのピストン８が途中高さで停止さ
れている場合において、上記の封止部材４８のシール性
能の低下によって給圧口１４内の圧力流体がスリーブ４
４内へリークすると、そのリークした圧力流体が排圧用
作動室３５内を超微速度で加圧していき、その加圧力に
よって給排弁体３０が超微速度で下降されていく。この
ため、前述したと同様の理由により、給排弁体３０が下
降途中で停止して、発動機２が異常停止に陥るのであ
る。本発の目的は、発動機の異常停止を確実に防止でき
るようにすることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１から図３に示すように、発
動機を次のように構成したことを特徴としている。

【００１８】（請求項１に係る第１発明)ピストン８に
対面する発動室９に対して圧力流体を供給または排出す
る給排弁１３を設け、その給排弁１３の給排弁箱２９内
に給排弁体３０を切換え移動自在に挿入し、その給排弁
体３０の両端側に、その弁体３０を給圧位置Ｘへ切換え
る給圧用作動室３３と、同上の弁体３０を排圧位置Ｙへ
切換える排圧用作動室３５とを設け、その排圧用作動室
３５に対して圧力流体を供給又は排出するパイロット弁
１８を設けた流体圧ピストン発動機において、排圧用作
動室３５と給排弁箱２９の外側空間との間に、その排圧
用作動室３５の圧力が設定圧力よりも低いときには開き
状態に保たれるとともに同上の排圧用作動室３５の圧力
が上記の設定圧力以上になったときに上記の開き状態を
解除する開閉手段６０と、その開閉手段６０の開閉部分
６９・７０に対して直列状に配置した絞り路Ｇとを設け
たものである。

【００１９】（請求項４に係る第２発明)この第２発明
は、前記の基本構造の発動機に次の改良を加えたもので
ある。排圧用作動室３５を、絞り路Ｇと開閉手段６０の
開閉部分６９・７０とを順に経由して給排弁箱２９の外
側空間へ連通させ、上記の開閉手段６０を、上記の排圧
用作動室３５に連通する弁孔６１と、その弁孔６１に上
下方向へ摺動自在に嵌入した開閉弁体６２と、その開閉
弁体６２の上部に設けた閉止用弁面６９と上記の弁孔６
１の上端壁６３に設けた弁座７０とからなる上記の開閉
部分と、上記の弁座７０から上記の開閉弁体６２を離間
させる開弁バネ７１とによって構成し、上記の弁孔６１
の内周面と上記の開閉弁体６２の外周面との間の嵌合隙
間によって上記の絞り路Ｇを構成したものである。

【００２０】

【作用】本発明は、例えば図１から図３に示すように、
次のように作用する。 (請求項１に係る第１発明)ピストン８の下降行程の初期
から中期には、排圧用作動室３５の圧力流体が既に排出
されているので、給排弁体３０が給圧位置Ｘに保たれる
とともに開閉手段６０の開閉部分６９・７０が開かれて
いる。上記ピストン８が下降行程の終期に下死点へ向け
て超微速度で駆動されていくと、パイロット弁１８の圧
力供給用の開弁隙間(ここでは、スプール弁体４６に設
けた圧力供給孔５３と環状封止部材４８との隙間)が僅
かに開き始める。その開弁隙間が微小であるため、上記
の排圧用作動室３５へ極微少量の圧力流体が供給されて
いくが、その極微少量の圧力流体は絞り路Ｇを通って大
気側へ速やかに放出される(図１中の矢印参照)。このた
め、上記の排圧用作動室３５が設定圧力よりも高まるこ
とが防止され、上記の給排弁体３０が同上の給圧位置Ｘ
に保持される。

【００２１】上記ピストン８がさらに下死点側へ駆動さ
れてパイロット弁１８の上記の開弁隙間が大きくなっ
て、排圧用作動室３５へ多量の圧力流体が供給され始め
ると、上記の絞り路Ｇの流動抵抗が増加するので、その
分だけ上記の排圧用作動室３５の圧力が高まっていき、
その圧力が設定圧力以上となると、上記の開閉部分６７
・７０が閉じられて上記の圧力流体の放出が阻止される
ので、上記の排圧用作動室３５内が急速に加圧され、そ
の加圧力によって給排弁体３０が排圧位置Ｙ(図３中の
右半図参照)へ強力に押圧される。

【００２２】また、上記ピストン８が上死点と下死点と
の間の途中高さ位置で停止中にパイロット弁１８の封止
部分(ここでは前記の環状封止部材４８)から上記の排圧
用作動室３５へ圧力流体が極微少量だけリークした場合
にも、上述の場合と同様に、その極微少量の圧力流体は
絞り路Ｇを通って大気側へ速やかに放出されるので、給
排弁体３０が同上の給圧位置Ｘに保持される。そして、
上記ピストン８が下死点へ向けて駆動されたときに、上
述の微速駆動の場合と同様に、排圧用作動室３５の圧力
が設定圧力以上となった時点で開閉部分６９・７０が閉
じられて上記の圧力流体の放出が阻止され、給排弁体３
０が給圧位置Ｘから排圧位置Ｙへ強力に押圧されるので
ある。

【００２３】以上のように、いずれの場合でも、排圧用
作動室３５の圧力が十分に高まった時点で給排弁体３０
を給圧位置Ｘから排圧位置Ｙへ強力に押圧できるので、
その給排弁体３０が切換え途中で停止されない。

【００２４】(請求項４に係る第２発明）ピストン８の
下降行程の初期から中期には、排圧用作動室３５の圧力
流体は既に排出されているので、給排弁体３０が給圧位
置Ｘに保たれるとともに、開閉弁体６２が開弁バネ７１
によって下向きに押圧され、閉止用弁面６９が弁座７０
から離間されている。

【００２５】パイロット弁１８のスプール弁体４６が下
死点へ向けて超微速度で駆動されていくと、図１中の二
点鎖線図に示すように、圧力供給孔５３と環状封止部材
４８との間の隙間が僅かに開き始める。その開弁隙間が
微小であるため、給圧口１４から上記の排圧用作動室３
５へは極微少量の圧力流体が供給されていくが、その極
微少量の圧力流体は絞り路Ｇを通って大気側へ速やかに
放出される（図１中の矢印参照)。このため、上記の排
圧用作動室３５が設定圧力よりも高まることが防止さ
れ、上記の給排弁体３０が同上の給圧位置Ｘに保持され
る。

【００２６】上記スプール弁体４６がさらに下降されて
上記の開弁隙間が大きくなると、給圧口１４から排圧用
作動室３５へ多量の圧力流体が供給され始めるので、上
記の絞り路Ｇの流動抵抗が増加する。すると、上記の排
圧用作動室３５の圧力が高まっていき、その圧力が設定
圧力以上となると、上記の開閉弁体６２が上下の差圧力
によって上向きに移動され、閉止用弁面６９が弁座７０
に閉止接当する。これにより、上記の圧力流体の放出が
阻止されるので、排圧用作動室３５内が急速に加圧さ
れ、その加圧力によって給排弁体３０が排圧位置Ｙ(図
３中の右半図参照)へ強力に押圧される。

【００２７】また、上記スプール弁体４６が下向き移動
の途中で停止中に前記の環状封止部材４８から上記の排
圧用作動室３５へ圧力流体が極微少量だけリークした場
合にも、上述の場合と同様に、その極微少量の圧力流体
は絞り路Ｇを通って大気側へ速やかに放出されるので、
給排弁体３０が同上の給圧位置Ｘに保持される。そし
て、上記スプール弁体４６が下死点へ向けて駆動された
ときに、上述の微速駆動の場合と同様に、排圧用作動室
３５の圧力が設定圧力以上となった時点で上記の開閉部
分６９・７０が閉じられて上記の圧力流体の流出が阻止
されるので、給排弁体３０が給圧位置Ｘから排圧位置Ｙ
へ強力に押圧される。

【００２８】以上のように、いずれの場合でも、排圧用
作動室３５の圧力が十分に高まった時点で給排弁体３０
を給圧位置Ｘから排圧位置Ｙへ強力に押圧できるので、
その給排弁体３０が切換え途中で停止されない。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１から図３は、本発明の発動機をブースタポ
ンプ装置に適用したものを例示している。図１は、図２
の拡大詳細図である。図２は、上記ブースタポンプ装置
の縦断面図である。図３は、上記の発動機の作動説明図
である。なお、この実施例においては、前述の従来例の
装置（図５と図６参照)と同じ構成の部材には原則とし
て同一の符号を付けてある。

【００３０】図２に示すように、上記ブースタポンプ装
置１は、圧縮空気を利用して往復直線運動を発生する空
圧(流体圧)ピストン発動機２と、この発動機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３とによ
って構成される。上記の発動機２は、圧縮空気の圧力エ
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に対して圧縮空気を供給または排出させる給排手
段５とで構成される。これら発動機本体４と給排手段５
とが複数のタイロッド６(ここでは１本だけを示してい
る。)によって前記の油圧ポンプ３に締結される。

【００３１】発動機本体４は、単動バネ復帰式に構成さ
れている。即ち、シリンダ７にピストン８が上下方向へ
気密摺動自在に挿入される。そのシリンダ７の上壁７ａ
と上記ピストン８との間に発動室９が形成されると共
に、同上シリンダ７の下壁７ｂと上記ピストン８の下側
との間にバネ室１０が形成され、そのバネ室１０に復帰
バネ１１が装着される。上記の発動室９に圧縮空気を供
給すると、ピストン８が復帰バネ１１の弾圧力に抗して
下死点側へ駆動されるのに対して、その発動室９から圧
縮空気を排出すると上記ピストン８が復帰バネ１１の弾
圧力によって上死点側へ復帰される。

【００３２】上記の発動室９は、前記の給排手段５の給
排弁１３によって給圧口１４と排圧口１５とに選択的に
切換え接続される。上記の給圧口１４は、圧力流体供給
弁１６を介して空気圧源(流体圧源)１７に接続され、上
記の排圧口１５は大気側へ開放されている。また、上記
の給排弁１３は、パイロット弁１８によって上側の給圧
位置Ｘと下側の排圧位置Ｙ(図３参照)とに切換え可能に
構成されている。

【００３３】前記の油圧ポンプ３は、ポンプ室２１内に
上下方向へ油密摺動自在に挿入したプランジャ２２を備
える。前記ピストン８によって上記プランジャ２２を下
降させると、吐出弁体２６が開かれてポンプ室２１内の
作動油が吐出口２５から吐出される。これとは逆に、上
記ピストン８によって同上プランジャ２２を上昇させる
と、吸込み弁体２４が開かれて、作動油が吸込み口２３
を通ってポンプ室２１内に吸い込まれる。以上の行程を
繰り返すことにより、高圧の作動油が送り出される。

【００３４】次に、前記の流体圧給排手段５の構成を、
図１と図２とを参照しながら、主として図３で説明す
る。図３中の左半図は、上記ピストン８の下降駆動行程
の初期状態を示し、同図中の右半図は同上ピストン８の
上昇復帰行程の初期状態を示している。前記の給排弁１
３は、前記シリンダ７の上側に設けた給排弁箱２９と、
その給排弁箱２９内に上下移動自在に挿入した給排弁体
３０とを備える。その給排弁体３０は、上側に押し上げ
られると左半図の給圧位置Ｘに切換わり、下側に押し下
げられると右半図の排圧位置Ｙに切換わる。

【００３５】上記の給排弁体３０の下側に給圧用作動室
３３が形成され、その給排弁体３０の外周下部に作業用
室３２が形成されるとともに同上の外周上部には排圧室
３４が形成され、同上の給排弁体３０の上側に排圧用作
動室３５が形成される。上記の作業用室３２は、給排気
孔３６を介して前記の発動室９に連通される。また、前
記の給圧口１４は、フィルタ３７と給圧用作動室３３と
給圧側弁座２９ａの孔と作業用室３２と排圧側弁座２９
ｂの孔と排圧室３４と排圧孔３８と出口室３９とを順に
経て前記の排圧口１５へ連通される。上記の出口室３９
には消音器４０が内装されている。さらに、上記の排圧
用作動室３５と上記の給圧用作動室３３とが、上記の給
排弁体３０内の筒孔３０ｄによって上下方向に連通され
る。上記の排圧用作動室３５は、その外側周面３５ａと
上記の給排弁体３０の外周面との間に装着したＯリング
４１によって前記の排圧室３４と区画されている。

【００３６】上記の給排弁体３０は、内筒部分４２とそ
の内筒部分４２に気密状に外嵌させた外筒部分４３とを
備えている(図１参照)。その外筒部分４３の下面には前
記の給圧用作動室３３に対面する給圧用受圧面３０ａが
形成され、同上の外筒部分４３の上面には前記の排圧室
３４に対面する排圧側受圧面３０ｂが形成される。さら
に、上記の内筒部分４２の上面には前記の排圧用作動室
３５に対面する排圧用受圧面３０ｃが形成される。上記
の給圧用受圧面３０ａの外径寸法Ａと上記の排圧側受圧
面３０ｂの外径寸法Ｂと上記の排圧用受圧面３０ｃの外
径寸法とは、その順番で大きくなっている。従って、上
記の給圧用受圧面３０ａの受圧断面積Ｄよりも、上記の
排圧側受圧面３０ｂの受圧断面積Ｅが大きい値になり、
その受圧断面積Ｅよりも前記の排圧用受圧面３０ｃの受
圧断面積Ｆが大きい値になっている。

【００３７】図３中の左半図に示すように、前記の給排
弁体３０を押し上げて給圧位置Ｘに切換えると、給圧用
受圧面３０ａが給圧側弁座２９ａから離間して、給圧用
作動室３３と作業用室３２とが連通され、これと同時
に、排圧側受圧面３０ｂが排圧側弁座２９ｂに着座して
作業用室３２と排圧室３４との間が封止される。これと
は逆に、同上の図３中の右半図に示すように、上記の給
排弁体３０を押し下げて排圧位置Ｙに切換えると、給圧
用受圧面３０ａが給圧側弁座２９ａに着座して給圧用作
動室３３と作業用室３２との間が封止されると共に、排
圧側受圧面３０ｂが排圧側弁座２９ｂから離間して作業
用室３２と排圧室３４とが連通される。

【００３８】前記のパイロット弁１８は、上記の流体圧
給排弁１３を上記の給圧位置Ｘと排圧位置Ｙとに切換え
操作可能に構成される。即ち、前記の給排弁体３０の筒
孔３０ｄ内にスリーブ４４が上下移動自在に挿入され
る。そのスリーブ４４内のパイロット弁室４５にスプー
ル弁体４６が上下移動自在に挿入され、そのスプール弁
体４６が前記ピストン８と一体に形成される。

【００３９】また、前記の給圧口１４と前記の排圧用作
動室３５との間に環状封止部材４８が設けられる。その
環状封止部材４８は、上記スプール弁体４６の外周面と
前記の筒孔３０ｄとの間に気密状に嵌入されており、そ
のスプール弁体４６の外周面に外嵌した筒状サドル部材
４９とその筒状サドル部材４９の外周面に外嵌したＯリ
ング５０とによって構成される。上記の筒状サドル部材
４９は、超高分子量ポリエチレン等の耐摩耗性および自
己潤滑作用に優れる材料によって構成されている。上記
Ｏリングはニトリルゴム等のシール性能に優れる材料に
よって構成されている。上記の環状封止部材４８は、上
記スリーブ４４の下部に設けた受止め部５１によって上
向き移動が阻止される。

【００４０】上記スプール弁体４６の上部には、前記の
給圧口１４を前記のパイロット弁室４５へ連通させる圧
力供給孔５３が周方向へ６つ設けられる(ここでは２つ
だけ図示してある)。その圧力供給孔５３の上端が上記
スプール弁体４６の上面に開口されるともに、同上の圧
力供給孔５３の下端が同上スプール弁体４６の外周面に
開口される。これにより、上記スプール弁体４６の下降
移動の終期には、前記の給圧口１４が、上記の圧力供給
孔５３とパイロット弁室４５とスリーブ４４の貫通孔５
４とを経て前記の排圧用作動室３５へ連通可能とされ
る。また、給排弁箱２９の上部には前記の排圧口１５に
連通する圧抜き口５５が設けられ、上記スリーブ４４の
上部内に圧抜き弁座５６と圧抜き弁体５７とが設けられ
る。この圧抜き弁体５７が閉弁バネ５８によって上記の
圧抜き弁座５６に弾圧される。

【００４１】さらに、上記の排圧用作動室３５と上記の
圧抜き口５５との間に、開閉手段６０と、その開閉手段
６０の開閉部分に対して直列状に配置した絞り路Ｇとが
設けられる。上記の開閉手段６０は、上記の排圧用作動
室３５の圧力が設定圧力よりも低いときには開き状態に
保たれるとともに同上の排圧用作動室３５の圧力が上記
の設定圧力以上になったときに上記の開き状態を解除す
るように構成される。

【００４２】即ち、前記の給排弁箱２９の上部内には、
上記の排圧用作動室３５を前記の排圧口１５へ連通させ
る弁孔６１が前記の筒孔３０ｄとほぼ同軸上に形成され
る。その弁孔６１に筒状の開閉弁体６２が上下方向へ摺
動自在に嵌入され、その開閉弁体６２が前記スリーブ４
４の上部に固定される。上記の弁孔６１の一端壁である
下端壁６３と上記の開閉弁体６２との間に入口室６４が
設けられ、同上の弁孔６１の他端壁である上端壁６５と
同上の開閉弁体６２との間に出口室６６が設けられる。
その上端壁６５は、プススチック製であって、止め輪６
７によって前記の給排弁箱２９に受け止められている。

【００４３】前記の絞り路Ｇは、上記の入口室６４と上
記の出口室６６とを連通するように構成されており、よ
り具体的にいえば、上記の開閉弁体６２の外周面と上記
の弁孔６１の内周面との間の嵌合隙間によって構成され
る。その開閉弁体６２の上面に閉止用弁面６９が形成さ
れるとともに、上記の上端壁６５の外周下部にＯリング
製の弁座７０が設けられる。これら弁面６９と弁座７０
とによって前述の開閉部分が構成されている。上記の上
端壁６５と上記の開閉弁体６２との間には、弾性体であ
る開弁バネ７１が設けられる。その開閉弁体６２は、上
記の開弁バネ７１によって下向きに押圧されて、上記の
弁座７０から離間される。

【００４４】なお、上記の開閉弁体６２の下面と上記の
下端壁６３との間には接当隙間Ｈが形成されている。ま
た、上記の開閉弁体６２は、その周面に形成した溝７２
内のグリースによって軽く摺動される。また、前記の閉
弁バネ５８は、前記の圧抜き弁体５７と上記の上端壁６
５との間に装着されている。

【００４５】上記パイロット弁１８と開閉手段６０は、
主として図１に示すように、次のように作動する。ピス
トン８の下降に同行してスプール弁体４６が図３中の左
半図の実線で示す上死点にある状態から、同左半図中の
二点鎖線で示す下死点にある状態に切換えられる場合に
は、まず、圧抜き弁体５７が圧抜き弁座５６に着座し
て、次いで、同左半図中の一点鎖線(又は図１中の一点
鎖線)で示すように、上記スプール弁体４６の圧力供給
孔５３の下端が環状封止部材４８の下面から下向きに離
間し始める。

【００４６】すると、給圧口１４の圧縮空気が、上記の
圧力供給孔５３とパイロット弁室４５とスリーブ４４の
貫通孔５４とを通って排圧用作動室３５へ供給され始め
るとともに、その排圧用作動室３５から前記の接当隙間
Ｈを通って前記の入口室６４へ供給され始める。その入
口室６４へ供給された圧縮空気は、前記の絞り路Ｇ・Ｇ
を通過した後、閉止用弁面６９と弁座７０との間を通っ
て排圧口１５へ放出される。

【００４７】上記スプール弁体４６がさらに下降して上
記の圧力供給孔５３の下端開口が上記の給圧口１４に対
面すると、その給圧口１４の圧縮空気が排圧用作動室３
５へ多量に供給されていく。これにより、絞り路Ｇを通
過する流量が増加して流動抵抗も増加するので、入口室
６４の圧力が高っていく。すると、図３中の右半図の実
線で示すように、まず、開閉弁体６２及びスリーブ４４
が前記の２つのバネ５８・７１に抗して上昇駆動され
て、閉止用弁面６９が弁座７０に閉止接当されるので、
圧縮空気の放出が阻止される。すると、上記の排圧用作
動室３５内が急速に加圧され、その圧力によって前記の
給排弁体３０が強力に押し下げられ、その弁体３０が同
上右半図の排圧位置Ｙへ切換えられる。これにより、発
動室９は、給排気孔３６と作業用室３２と排圧室３４と
排圧孔３８とを経て排圧口１５に連通され、ピストン８
の上昇復帰行程が開始される。

【００４８】なお、上記の給排弁体３０の押し下げ時に
は、その下降途中で、背圧抵抗が、排圧側受圧面３０ｂ
の受圧断面積Ｅに加わる力から給圧用受圧面３０ａの受
圧断面積Ｄに加わる力に低下する。このため、給排弁体
３０は、下降途中から下降速度が増加して、排圧位置Ｙ
への切換えが一層確実になる。

【００４９】そして、上記ピストン８の上昇に同行して
スプール弁体４６が図３中の右半図の実線で示す下死点
位置から同右半図中の二点鎖線で示す上死点位置へ切換
えられる場合には、まず、スプール弁体４６の外周面が
サドル部材４９の内周面に封止接触し、次いで、圧抜き
弁体５７を閉弁バネ５８に抗して圧抜き弁座５６から離
間させ、排圧用作動室３５をスリーブ４４の貫通孔５４
と圧抜き弁座５６と圧抜き口５５とを経て排圧口１５に
連通させる。これにより、給排弁体３０が上下の差圧力
で押し上げられて左半図の給圧位置Ｘに切り換わる。す
ると、発動室９は、給排気孔３６・作業用室３２・給圧
用作動室３３を経て給圧口１４に連通され、ピストン８
の下降駆動行程が開始されるのである。

【００５０】上記の実施例は次の長所が得られる。絞り
路Ｇと開閉手段６０との作用により、排圧用作動室３５
への圧縮空気の供給量が極微少量の場合には、その排圧
用作動室３５の圧力上昇を防止するとともに、その圧縮
空気の供給量が増加した時点で上記の作動室３５を急速
に加圧することが可能となるので、上記の給排弁体３０
を給圧位置Ｘから排圧位置Ｙへ強力に押圧して、その給
排弁体３０が切換え途中で停止することを防止できる。

【００５１】絞り路Ｇを入口室６４と出口室６６と間に
設けて、これら両室６４・６６の間の差圧力によって開
閉弁体６２を閉弁移動させるように構成したので、構成
が簡素で作動も確実である。上記の絞り路Ｇを弁孔６１
と開閉弁体６２との間の嵌合隙間によって構成したの
で、加工コストが安いうえ、絞り路Ｇの流路面の面粗さ
と流路断面積とを高精度に仕上げることが可能となる。
このため、上記の絞り路Ｇの流動抵抗を所望の値に設定
することが容易となり、開閉手段６０の作動精度が高ま
る。上記の開閉手段６０の弁孔６１と給排弁体３０の筒
孔３０ｄとを同軸上に形成し、その筒孔３０ｄに挿入し
たスリーブ４４の上部に開閉弁体６２を固定したので、
部品点数が少なくなって構成が簡素になる。

【００５２】スプール弁体４６の上部内に圧力供給孔５
３を設けたので、その弁体４６の外周面に従来例の先ぼ
そりテーパ部を形成する必要がなくなるうえ、そのスプ
ール弁体４６の外周面に耐摩耗性の筒状サドル部材４９
を外嵌したので、環状封止部材４８の耐久性が高まる。
ちなみに、本発明者の実験結果によれば、その環状封止
部材４８は、Ｏリングだけで構成した場合には耐用時間
が約200時間であるのに対して、本発明の構成の場合に
は１０倍の2000時間以上でも使用可能であり、耐久性が
大幅に向上した。

【００５３】図４は、前記の開閉手段の変形例を示して
いる。この変形例においては、上記の実施例と同じ構成
の部材には原則として同一の符号を付けてある。この変
形例が上記の実施例と異なる点は、前記プススチック製
の上端壁６５の下面によって、開閉手段６０の弁座７０
を構成したことにある。なお、上記の上端壁６５の外周
面と給排弁箱２９との間はＯリング７６によって封止さ
れている。上記の上端壁６５は、全体をプススチックで
構成することに代えて、金属板の下面にプススチックを
コーティグしたものであってもよい。

【００５４】上記の各実施例や変形例は次のように変更
可能である。前記の開閉手段６０の開閉弁体６２は、前
記パイロット弁１８のスリーブ４４とは別体に設けても
よい。この場合には、上記スリーブ４４を前記の給排弁
箱２９に固定してもよく、また、上記の開閉手段６０の
弁孔６１を給排弁箱２９内の別の部分に独立させて設け
てもよい。

【００５５】上記の開閉弁体６２を開弁させる弾性体
は、前記バネ７１に代えて、ゴム等によって構成するこ
とも可能である。前記の絞り路Ｇは、嵌合隙間によって
構成することに代えて、前記の開閉弁体６２の両端面間
に貫通形成した絞り孔によって構成してもよい。この場
合には、その絞り孔にニードル弁を設けることが好まし
い。さらに、上記の絞り路Ｇは、１つの孔に限定される
ものではなく、目の細かい金網を積層したフィルター状
の流路によって構成し、流体が通過するときに流動抵抗
を付与する流路であればよい。

【００５６】さらに、上記の開閉手段６０は、開閉弁体
６２を両端面の差圧力によって閉弁移動させるものに代
えて、排圧作動室３５を大気側へ連通させる弁座孔と、
その排圧作動室３５の圧力を検出する圧力センサと、そ
の圧力センサの検出信号に基づいて上記の弁座孔を閉じ
る弁体とによって構成することも可能である。この場合
には、絞り路Ｇを、上記の弁座孔の下流側に設けること
も可能である。

【００５７】パイロット弁１８の環状封止部材４８は、
スリーブ４４の受止め部５１の下面に装着することに代
えて、その受止め部５１の内周面に装着することも可能
である。また、その封止部材４８は、前記サドル部材４
９を省略して、Ｏリング５０だけで構成してもよい。ま
た、そのＯリング５０に代えて他の種類のパッキンを採
用してもよい。本発明は、絞り路Ｇと開閉手段６０とを
排圧用作動室３５に付設したものであればよく、給排弁
１３やパイロット弁１８の切換え構造を変形したものに
も適用できることは勿論である。

【００５８】なお、上記ブースタポンプ装置１は、上下
逆に配置したり横向き配置したり又は斜め向きに配置し
たりした状態で使用可能である。また、発動機２は、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、圧油等の液体で作動させたりす
ることも可能である。また、上記の発動機２によって駆
動される被駆動機は、油圧ポンプ３に代えて、空圧ポンプ
であってもよい。この空圧ポンプの場合には、前記ポン
プ室２１に導入された空気圧力によって前記ピストン８
を上昇復帰させることが可能なので、前記の復帰バネ１
１を省略してもよい。さらに、上記の被駆動機は、往復
直線運動を機械的仕事に変換する機器であればよく、他
の種類の機器であってもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成され作用す
ることから次の効果を奏する。パイロット弁による圧力
流体の供給開始時やそのパイロット弁の封止部分からの
リーク等によって極微少量の圧力流体が排圧用作動室へ
供給された場合には、その供給された圧力流体を絞り路
から放出することによって排圧用作動室の圧力上昇を防
止し、その圧力流体の供給量が増加した時点で上記の絞
り路の作用によって上記の排圧用作動室を急速に加圧す
ることが可能となる。従って、上記の給排弁体を給圧位
置から排圧位置へ強力に押圧でき、その給排弁体が切換
え途中で停止することを防止できる。その結果、発動機
の運転を継続できる。

【００６０】なお、開閉手段の入口室と出口室と間に上
記の絞り路を設けて、これら両室間の差圧力によって開
閉弁体を閉弁移動させるように構成した場合には、その
開閉手段は構成が簡素となって作動も確実となる。上記
の開閉手段に設けた弁孔と開閉弁体との間の嵌合隙間に
よって上記の絞り路を構成した場合には、その絞り路の
流路面の面粗さ等を高精度に仕上げることが可能となる
ため、上記の絞り路の流動抵抗を所望の値に設定するこ
とが容易となり、開閉手段の作動精度が高まる。

【００６１】また、上記の弁孔と給排弁体の筒孔とを同
軸上に形成して、その筒孔に挿入したスリーブの上部に
開閉弁体を固定した場合には、部品点数が少なくなって
構成がさらに簡素になる。さらに、スプール弁体の上部
内に圧力供給孔を設けるとともにそのスプール弁体の外
周面に筒状サドル部材を外嵌した場合には、環状封止部
材の耐久性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体圧ピストン発動機の給排弁の部分
図であって、図２の拡大詳細図である。

【図２】上記の発動機を設けたブースタポンプ装置の縦
断面図である。

【図３】上記の発動機の作動説明用の模式図である。

【図４】前記の給排弁に設けた開閉手段の変形例を示す
部分図である。

【図５】本発明の前提となる基本構造を示すシステム図
である。

【図６】従来例を示し、前記の図３に相当する図であ
る。

【符号の説明】

８…ピストン、９…発動室、１３…給排弁、１４…給圧
口、１５…排圧口、１８…パイロット弁、２９…給排弁
箱、３０…給排弁体、３０ｄ…給排弁体30の筒孔、３３
…給圧用作動室、３５…排圧用作動室、４４…スリー
ブ、４６…スプール弁体、４８…環状封止部材、４９…
筒状サドル部材、５０…Ｏリング、５１…受止め部、５
３…圧力供給孔、５５…圧抜き口、５７…圧抜き弁体、
６０…開閉手段、６１…弁孔、６２…開閉弁体、６３…
弁孔61の一端壁(下端壁)、６４…入口室、６５…弁孔61
の他端壁(上端壁)、６６…出口室、６９…閉止用弁面、
７０…弁座、６９・７０…開閉手段60の開閉部分、７１
…弾性体(開弁バネ)、Ｇ…絞り路、Ｘ…給圧位置、Ｙ…
排圧位置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストン(８)に対面する発動室(９)に対
して圧力流体を供給または排出する給排弁(13)を設け、
その給排弁(13)の給排弁箱(29)内に給排弁体(30)を切換
え移動自在に挿入し、その給排弁体(30)の両端側に、そ
の弁体(30)を給圧位置(Ｘ)へ切換える給圧用作動室(33)
と、同上の弁体(30)を排圧位置(Ｙ)へ切換える排圧用作
動室(35)とを設け、その排圧用作動室(35)に対して圧力
流体を供給又は排出するパイロット弁(18)を設けた、流
体圧ピストン発動機において、上記の排圧用作動室(35)
と上記の給排弁箱(29)の外側空間との間に、その排圧用
作動室(35)の圧力が設定圧力よりも低いときには開き状
態に保たれるとともに同上の排圧用作動室(35)の圧力が
上記の設定圧力以上になったときに上記の開き状態を解
除する開閉手段(60)と、その開閉手段(60)の開閉部分(6
9，70)に対して直列状に配置した絞り路(Ｇ)とを設け
た、ことを特徴とする流体圧ピストン発動機。
【請求項２】請求項１に記載した流体圧ピストン発動
機において、前記の開閉手段(60)を、前記の排圧用作動室(35)に連通
する弁孔(61)と、その弁孔(61)に進退自在に挿入した開
閉弁体(62)と、上記の弁孔(61)の一端壁(63)と上記の開
閉弁体(62)との間に設けた入口室(64)と、同上の弁孔(6
1)の他端壁(65)と同上の開閉弁体(62)との間に設けた出
口室(66)と、その出口室(66)の壁面に設けた弁座(70)と
上記の開閉弁体(62)に設けた閉止用弁面(69)とからなる
前記の開閉部分と、上記の弁面(69)を上記の弁座(70)か
ら離間させる弾性体(71)とによって構成し、上記の出口
室(66)と上記の入口室(64)とを前記の絞り路(Ｇ)によっ
て連通して構成した、ことを特徴とする流体圧ピストン
発動機。
【請求項３】請求項２に記載した流体圧ピストン発動
機において、前記の弁孔(61)の内周面と前記の開閉弁体(62)の外周面
との嵌合隙間によって前記の絞り路(Ｇ)を構成し、前記
の弁座(70)を上記の弁孔(61)の前記の他端壁(65)に設け
た、ことを特徴とする流体圧ピストン発動機。
【請求項４】シリンダ(７)に挿入したピストン(８)の
上側に発動室(９)を設け、その発動室(９)を給圧口(14)
と排圧口(15)とへ切換え接続する給排弁(13)を設け、そ
の給排弁(13)を流体圧の給圧位置(Ｘ)と排圧位置(Ｙ)と
に切換え操作するパイロット弁(18)を設け、上記の給排弁(13)を、上記シリンダ(７)の上側に設けた
筒状の給排弁箱(29)と、その給排弁箱(29)内に上下移動
自在に挿入した給排弁体(30)とで構成し、その給排弁体
(30)の下側に上記の給圧口(14)に連通される給圧用作動
室(33)を設けるともに、同上の給排弁体(30)の上側に、
上記の給圧口(14)と上記の排圧口(15)とへ選択的に連通
される排圧用作動室(35)を設け、上記のパイロット弁(18)を、上記の給排弁体(30)の筒孔
(30ｄ)内に挿入したスリーブ(44)と、そのスリーブ(44)
内に上下移動自在に挿入したスプール弁体(46)と、上記
の給圧口(14)と上記の排圧用作動室(35)との間に設けた
環状封止部材(48)と、同上の排圧用作動室(35)と前記の
上記の排圧口(15)との間に設けた圧抜き弁体(57)とで構
成し、上記の環状封止部材(48)を上記スプール弁体(46)
の外周面と前記の筒孔(30ｄ)との間に嵌入し、その環状
封止部材(48)に上側から接当する受止め部(51)を上記ス
リーブ(44)の下部に設け、上記スプール弁体(46)を前記
ピストン(８)に連結して構成した、流体圧ピストン発動
機において、上記の排圧用作動室(35)を、絞り路(Ｇ)と開閉手段(60)
の開閉部分(69，70)とを順に経由して上記の給排弁箱(2
9)の外側空間へ連通させ、上記の開閉手段(60)を、上記の排圧用作動室(35)に連通
する弁孔(61)と、その弁孔(61)に上下方向へ摺動自在に
嵌入した開閉弁体(62)と、その開閉弁体(62)の上部に設
けた閉止用弁面(69)と上記の弁孔(61)の上端壁(63)に設
けた弁座(70)とからなる上記の開閉部分と、上記の弁座
(70)から上記の開閉弁体(62)を離間させる開弁バネ(71)
とによって構成し、上記の弁孔(61)の内周面と上記の開閉弁体(62)の外周面
との間の嵌合隙間によって上記の絞り路(Ｇ)を構成し
た、ことを特徴とする流体圧ピストン発動機。
【請求項５】請求項４に記載した流体圧ピストン発動
機において、前記の弁孔(61)を前記の筒孔(30ｄ)とほぼ同軸上に形成
し、その筒孔(30ｄ)に前記スリーブ(44)を上下方向へ移
動自在に嵌入するとともに、そのスリーブ（４４）の上
部に前記の開閉弁体（６２）を固定し、上記スリーブ(4
4)の上部内に前記の圧抜き弁体(57)を設けて構成した、
ことを特徴とする流体圧ピストン発動機。
【請求項６】請求項４又は５に記載した流体圧ピスト
ン発動機において、前記スプール弁体(46)の上部に、前
記の給圧口(14)を前記の排圧用作動室(35)へ連通させる
圧力供給孔(53)を設け、その圧力供給孔(53)の上端を上
記スプール弁体(46)の上面に開口するとともに、同上の
圧力供給孔(53)の下端を同上スプール弁体(46)の外周面
に開口し、前記の環状封止部材(48)を、上記スプール弁体(46)の外
周面に外嵌した筒状サドル部材(49)と、その筒状サドル
部材(49)の外周面に外嵌したＯリング(50)とによって構
成した、ことを特徴とする流体圧ピストン発動機。