JPH10311274A

JPH10311274A - カム駆動ピストンポンプ

Info

Publication number: JPH10311274A
Application number: JP13579197A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kitahara; 理北原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】吐出量が安定して静粛に滑らかに得られるピス
トンポンプをカム駆動方式にして構造が簡単で、且つ、
故障が少くメンテナンスが容易であるようにする【解決手段】カムシャフト１に固設されたカム２' のカ
ム面に加圧曲面２''と吸引曲面２''' が滑らかに接続さ
れ、当該カム面に複数のピストンロッド３がカムフォロ
ワータペット４を介して進退動自在にされ、滑らかに作
動するようにされたマルチピストンポンプ５，５，５を
形成する。【効果】構造が簡単でコンパクトで吐出が滑らかで脈動
がなく、安定した吐出量が得られ、コスト的にも安くつ
き多目的に用いることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、１つの駆動源によっ
て回転するシャフトに固設されたカムの加圧曲面と吸引
曲面が一連に且つ滑らかに接続されて各ユニットの加圧
曲面と吸引曲面がピストンポンプのピストンロッドにカ
ムフォロワータペットを介して個々に連係されているピ
ストンポンプの構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、近時市民生活は著しく向上
しているが、かかる市民生活の向上は各種産業の隆盛に
裏付けられており、又、当該各種産業は科学技術の近時
の高度な発達に支えられている。

【０００３】而して、当該各種産業においては各種排液
処理や冷却工程や水処理工程においてや各種水利産業等
においても各種ポンプが必要不可欠的に各方面で用いら
れている。

【０００４】ところで、ポンプは旋回式ポンプに対しレ
シプロポンプは一般に高圧力，高揚程等のピストンポン
プが広く用いられており、該種ピストンポンプは一般に
駆動源としてクランク方式を用いており、クランクシャ
フトの回転運動をピストンロッドに対し進退運動を行う
ものとして伝達し、ピストンをシリンダー内で往復作動
させて加圧吸引作用をさせるようにしている。

【０００５】しかしながら、該種クランク方式のピスト
ンポンプにおいてはクランクシャフトがたとえ等速円運
動を行っても、当該ピストンはサインカーブの曲線を描
く速さでレシプロ運動をすることになり、当然のことな
がら、変速されて吐出される液体は脈動運動が避けられ
ず、これに対処にするに、例えば、クランクシャフトに
クランクアームを複数連係させて所定数複数のシリンダ
ーに対する各ピストンを時間差をおいて順次作動させて
平滑化させ、脈動を少くする構造も採用されてはいる。

【０００６】又、クランクシャフトを高速回転し、当該
高速回転による消耗が激しいことによリ耐久性を低くす
る場合があるが、脈動幅を小さくする態様も併せて採用
している態様もある。

【０００７】しかしながら、当該作動原理から見てクラ
ンク方式のピストンポンプは脈動が避けられない欠点を
有している構造である。

【０００８】そして、クランクシャフトの円運動をピス
トンの直線状の進退運動に変えるだけでもポンプ重量の
約７０％にも達する大きさのクランク室を必要とし、該
クランクシャフトの回転角速度を変えることは極めて難
しく、クランクの改良による定量ポンプの設計は度々試
みられてはいるが、実用的には出現されていないネック
がある。

【０００９】そこで、クランク方式のピストンポンプ代
替するに高速度で加圧作用が可能な機構を用い油圧駆動
式ピストンポンプが用いられるようになり、無段変速機
能が容易に採用可能である等の利点から、高級機能を有
するピストンポンプとして該種油圧駆動式ピストンポン
プがかなりの産業分野で使用されているが、当該油圧駆
動式ピストンポンプはコスト的に極めて高価であり、モ
ーターから圧力を間接的にピストンに伝達させる構造の
ため、エネルギー効率が低く、又、大型化が避けられ
ず、イニシャルコストは勿論のこと、メンテナンスコス
トも高いという難点を有している。

【００１０】かかる如く、クランク方式のピストンポン
プや油圧駆動式のピストンポンプはそれぞれ一長一短が
あり、脈動がなく、定容量で駆動出来るピストンポンプ
はなく、近時３０年位はかかるクランク方式のピストン
ポンプか吐出量を一定速度に保持出来る定量吐出のピス
トンポンプとして高価でメンテナンスコストを大きく必
要とする油圧駆動式ピストンポンプの使用をせざるを得
なかった。

【００１１】而して、油圧駆動式のピストンポンプも上
述の如くモーターからの油圧モーターを介し間接的に動
力をピストンに伝達するために、効率の良くないピスト
ンポンプとしての難点があった。

【００１２】これに対処するに、図２３の（ウ），
（ヰ）に示す様に、カム駆動方式のピストンポンプが案
出されて実用化が可能な設計が開発され、カムシャフト
１に固設したカム２を等速回転する該カムシャフト１に
より等角速度で回転させカムフォロワータペット４をし
て進退動させ、ピストンロッド３を介してシリンダー５
に内在するレシプロタイプのピストン６を加圧作用し、
該カムフォロワータペット４とシリンダー５との間に介
在させる戻りスプリング７で吸引作用を行わせてピスト
ン機能を果するようにしている態様がある。

【００１３】しかしながら、かかる在来態様のカム駆動
ピストンポンプにあっては当該図２３の（ノ）に示す様
に、カムシャフト１の回転位置とカム２の周回する位置
を縦軸に、横軸に角度を採ると、一種のサインカーブタ
イプの特性曲線が運動曲線として描かれ、当該図２３の
（ヲ）に示す様に、横軸にカム２の角度を採ると、実線
で示す様に、その作動はサインカーブを描き、加速度の
＋，−は一点鎖線に示す様な複雑曲線を描くことが分っ
ている。

【００１４】したがって、ピストン６の加速度の変化は
＋−側が点対称的になり、安定した加圧作動と吸引作動
が平滑的には行われ難い難点があり、これに対し、図２
４に示す様に、カム２の周囲に等間隔にカムフォロワー
タペット４，４を所定数配設し、各々シリンダー５に対
しピストンロッド３を進退動させ、加圧作用とスプリン
グ７を介し加圧吸引作用をマルチタイプにして駆動を平
滑化させるようにする技術も可能ではある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該種在
来態様のカム駆動方式のピストンポンプにあっては、特
に、該カム２がディスク状の円板のカム２の態様では、
当該カム２の形状が一定であることから、ピストン６の
加圧作動と吸引作動における加速度の変化が上述の如く
点対称的に一定であるために、滑らかな加圧吸引作動が
本質的に得られないという欠点があった。

【００１６】これに対処するに、カムシャフト１に連結
するモーターをインバータモーターとして該カムシャフ
ト１の回転速度（角速度）を変化させる技術も理論的に
は可能ではあるが、現実に設計するとしては実効性が低
く、実用化出来ない不都合さがあった。

【００１７】前記クランクシャフト駆動方式のピストン
ポンプはピストンポンプの主流として歴史的にも長く安
定したポンプ技術として広く利用されているが、当該ク
ランクシャフトは製作にかなりの技術と熟練を有し、そ
の精度管理が難しく、ポンプの大きさに比較してクラン
クケースが大きな体積を占め、結果的にクランク機構の
製作コストが高くなり、経済的に見合わないものであ
る。

【００１８】又、クランクシャフト方式のピストンポン
プでは該クランクシャフトが１回転する間にコネクティ
ングロッドを介してピストンも１回の往復運動をし、即
ち、クランクシャフトが半回転するごとにピストンは吸
引工程と加圧工程を交互に反復し、したがって、ピスト
ンポンプの原動機は自然的に半分は空転に近い状態であ
り、したがって、通常はツインタイプのシリンダーを併
用し、３連〜４連のシリンダーを用いる重連装の態様も
ある。

【００１９】一方、油圧駆動方式は定速度で定吐出や低
速機能変化にインバータモーターを用いることにより、
油圧ポンプとピストンポンプ部とを分離出来る特徴があ
るが、メンテナンスに高額な費用を要し、コスト的に効
率が悪いので使用範囲が狭められるという不具合があ
る。

【００２０】而して、図２３，図２４に示す様なカム駆
動方式のピストンポンプは上述クランクシャフト方式や
油圧駆動方式のピストンポンプの利点を兼ね備え、又、
優れた多くの特徴を持つポンプではある。

【００２１】しかしながら、在来態様のカム駆動方式の
ピストンポンプではエネルギー効率が悪いというネック
があった。

【００２２】このようなかずかずのネックからクランク
シャフト方式のピストンポンプは開発研究が下火とな
り、油圧駆動ポンプのより実用化改良が試みられてきた
ものである。

【００２３】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくクランクシャフト駆動ピストンポンプと油圧駆動
方式のピストンポンプのさまざまな問題点に対処すべき
実用化されているカム駆動方式のピストンポンプの問題
点をも解決すべき技術的課題とし、等速度回転カムの低
速度でもピストンを作動させることが出来、しかも、加
圧スピードと吸引スピードを所定に変えることが同時に
出来る技術の着想を得て近時広く採用されてきた油圧駆
動式ピストンポンプにとって変わる技術として新規に開
発され、構造的にも簡単で、しかも、小サイズであり、
そのうえ、製造が容易でエネルギー効率が高く、メンテ
ナンスが容易であり、コスト的にも安くつくようにして
各種産業における水利技術利用分野に益する優れたカム
駆動ピストンポンプを提供せんとするものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い先述特許
請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成は、前述
課題を解決するために、シリンダーのピストンに対する
加圧と吸引とが滑らかに接続されているカム面を有する
カムに連係するカムシャフトが等角速度で回転する駆動
装置に連係されているカム駆動ピストンポンプであっ
て、上記カム面が加圧曲面と吸引曲面とがユニットを成
して少くとも１ユニットの所定数複数ユニットとされ、
該各ユニットに少くとも１つにピストンロッドがカムフ
ォロワータペットを介して連係されているカム駆動ピス
トンポンプを基幹とし、上記カムシャフトに軸方向に位
相をずらして複数のカムが配設され、該カムに上記ピス
トンロッドが個別に連係され、更に、該カムシャフトが
単基の駆動装置に連係され、更に、ピストンロッドの先
端にフレームに対し支持ローラーや支持ベアリング等の
スライドガイドが付設され、又、カムとピストンロッド
の先端のカムフォロワータペットの間にロッカーアーム
が支点をフレームに枢支されて介装され、該カムの力点
とカムフォロワータペットの作用点の位置が異なって配
設されるようにされ、更に、該支点に対するカムの力点
とカムフォロワータペットの作用点との位置が変更自在
にされ、又、ロッカーアームの先端がピストンロッドの
直線運動を与えるようにその先端部においてカム側に曲
折して形成されるようにされ、又、カムとカムフォロワ
ータペットとの間にクラッチバーが挿脱自在にされ、更
に、ロッドがカムに対し設置角を変更自在にされ、又、
カムシャフトに対するカムが有段的に、又、無段的に変
位自在に連係されるようにされ、カム面が長時間に亘り
加圧曲面と短時間の吸引曲面を滑かにされ、又、逆に長
時間に亘る吸引曲面と短時間の加圧曲面とが滑らかに接
続されるようにされた技術的手段を講じたものである。

【００２５】

【作用】上述のような構成において、カム駆動ピストン
ポンプを稼動するに際し、カムシャフトが等角速度で回
転され、該カムのカム面が加圧曲面により所定加速度を
もってピストンを加圧し、又、所定加速度で吸引し、そ
の際、カムシャフトに設けられた各加圧吸引と加圧曲面
に対し所定段数のピストンロッドがカムフォロワータペ
ットを介し連係されてマルチタイプに稼動され、この
際、各ピストンロッドの先端のカムフォロワータペット
に対しカム面の加圧分力が生じてピストンロッド等のス
ライドガイドが経時的に彎曲しないようにローラーやロ
ーラーベアリングやスライドスプリング等のスライドガ
イドが介装されていることにより、当該ピストンロッド
を屈曲させるような分力が防がれ、該ピストンロッドは
スムーズに加圧吸引スライドし、又、カムとフォロワー
タペットとの間にロッカーアームが介装されて、又、支
点や作用点を力点と共に位置変化させてピストンのスト
ロークが自在に調整することが出来るようにされ、又、
該ロッカーアームの先端がカム側に曲折されることによ
り、該ピストンロッドが直線運動を与えられてピストン
の滑らかな進退動が保証され、又、カムとカムフォロワ
ータペットとの間にクラッチバーが設けられるようにす
ることにより、ピストンポンプのオンオフ作動が所望に
行え、カムシャフトに対するカムが複数団有段的に設け
られたり、無段的に設けられていることにより、各段の
ピストンポンプが加圧吸引ストロークを所望に調整する
ことが出来るようにされ、定容量で適宜な吐出が保証出
来るようにし、故障がなく、メンテナンスが可及的に少
くて済み、耐久性に優れ、コスト的にも極めて有利であ
るようにしたものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明の実施しよ
うとする形態を実施例の態様において図１〜図２２の図
面に基づいて説明すれば以下の通りである。

【００２７】尚、第２３，２４図と同一態様部分は同一
符号を用いて説明するものとする。

【００２８】当該図示実施例においては図示の都合上カ
ムの態様は加圧曲面と吸引曲面が滑らかに接続されてい
るカム面を有するカムと円板状のカムとが混在して示さ
れている。

【００２９】図１に示す実施例の態様において、カムシ
ャフト１に固設したカム２' には２４０°〜３００°ま
でにかけて滑らかな加圧曲面２''と該２４０°〜３６０
°にかけて吸引曲面２''' が滑らかに接続されてカム面
を形成されている態様であり、該カム２' に対しその曲
面に当接して変動するフォロワータペット４がシリンダ
ー５のピストン６に固設されているピストンロッド３の
先端側に枢支されている。

【００３０】当該実施例の態様においては、加圧作用は
カム２' の加圧曲面２''により行われ、吸引作用はカム
２' の吸引曲面２''' とフォロワータペット４とシリン
ダー５との間に介装したスプリング７によって協働的に
行われる。

【００３１】そして、図２の（イ），（ロ）に示す実施
例は当該図１の実施例の態様のカム２' をカムシャフト
１に軸方向等間隔に３連タイプに連装式に設けた態様で
あり、そして、各カム２' に対してはそのカム面にフォ
ロワータペット４を介し各シリンダー５のピストン６に
ロッド３を介して接続している３連装タイプのピストン
ポンプ８がベース９に設置されており、該カムシャフト
１はインバータモーター１０により調速機１１を介しプ
ーリー１２，１２' を介しＶベルト１３により可変速裡
に等角速度で回転するようにされているものであり、各
カム２' は図１に示す様に、その加圧曲面２''が３６０
°〜２４０°にかけて滑らかに形成され、該加圧曲面２
''に対し２４０°〜３６０°にかけて吸引曲面２''' が
設けらており、したがって、当該ピストンポンプ８にお
いては図３に示す様に、加圧工程が縦軸のポンプ番号１
〜３（左縦軸）のポンプに対し常に少くとも２台が加圧
工程にあり、したがって、１つの吸引工程は当該２つの
加圧工程にカバーされて滑らかな吐出が保証されるよう
にされている。

【００３２】即ち、当該ピストンポンプ８をリサイクル
裡に連続運転しても、当該図３に示す様に、各ピストン
ポンプ１，２，３において直線的な加圧工程とサインカ
ーブの一部を成す工程の吸引工程が連続し、しかも、当
該吸引工程は常に他の２台のポンプによる加圧工程によ
りカバーされて常に滑らかな脈動のない吐出が得られる
ようにされているものである。

【００３３】そして、カム２' における加圧曲面２''と
吸引曲面２''' の設計を当該カム面の吸引時間を短く
し、加圧時間を長くすることが出来、図１に示す実施例
が加圧角が１４０°、吸引角１２０°のカム（２：１）
の態様であるが、図４に示す実施例は当該カム２' の加
圧曲面２''が加圧角２７０°、吸引角２９０°のカム
（３：１）の態様を示すものであり、又、図５に示す実
施例のカム２' は加圧角が３００°で吸引角が６０°の
カム（５：１）の態様である。

【００３４】又、図６に示す実施例の（ハ）の態様にお
けるカム２' の加圧曲面の加圧角度は３１５°で吸引曲
面の吸引角４５°のカム（７：１）の態様であり、（ハ
' ）の態様にあっては３１５°加圧，４５°吸引の時に
加圧吸引時間比の大きい機能をもつ当該カム２' であっ
てカム面を（ハ），（ハ' ）のように設計することによ
り、加圧と吸引の作動距離を変えることが出来る。

【００３５】そして、同一の作動距離でもカムの円形状
を大きくする、即ち、回転速度を速めたいカムの場合、
即ち、限りなく円形に近い大きなカムを設計することが
出来る。

【００３６】そして、図７の（ニ），（ホ），（ヘ）に
示す態様の如く、カム２' の加圧面と吸引面とを加圧エ
レメントの態様について２加圧エレメントのカムの態
様、４加圧エレメント、８加圧エレメントのカムの態様
等を種々の設計が可能である。

【００３７】そして、当該図７に示す各加圧曲面に対し
て各々単基ずつのピストンポンプをカムフォロワータペ
ット４を介して対応させて複重連式のピストンポンプに
することにより、基本的に図３に示す各ピストンポンプ
の加圧工程相互が重複し、吸引工程が当該加圧工程にカ
バーされて全体的に滑らかな脈動がない吐出状態が得ら
れる。

【００３８】そして、図８に示す実施例はカム２' がフ
ォロワータペット４を押圧する工程において該カム２'
からの押圧力がピストンロッド３に対しＰの如く同一軸
方向に対する押圧力とベース１６に対する斜め方向の押
圧分力Ｐ' とに分れ、当該押圧分力Ｐ' が反復して作用
されると、即ち、フォロワータペット４を介して印加さ
れると、ピストンロッド３に屈曲力が経時的に作用し、
該ピストンロッド３が変形してピストンポンプ５の作動
がアブノーマルに挙動する場合があるが、当該実施例に
おいてはピストンロッド３の先端にベース１６に向けブ
ラケット１４を介してスライドガイドとしてのローラ１
５を設けることにより、ピストンロッド３はスムーズに
進退動してピストンロッド３の経時的変形等を防止さ
れ、設計通りのピストンポンプ５の機能が保持される。

【００３９】尚、スライドガイド１５としてはシューや
スパイラルベアリングをピストンロッド３に軸装する等
の設計も可能である。

【００４０】次に、図９に示す実施例はピストンポンプ
５のカム２' に対する対向設置角をピン１５を介して調
整自在にしてクラッチのオン・オフの作動と加圧工程、
及び、吸引工程のストロークの作動量をコントロールす
ることが出来るようにした態様である。

【００４１】そして、図１０〜図１５に示す各実施例に
おいては、カム２' とピストンポンプのクラッチのオン
・オフを含めて加圧工程と吸引工程の作動量をコントロ
ールすることが出来るようにした態様であり、図１０に
示す実施例はベース９に固設したブラケット９' に進退
装置としてのスクリュウネジ１７がハンドル調整ナット
１８を介してシリンダー５に連係され、該ハンドル調整
ナット１８を回動することにより、スクリュウネジ１７
をしてシリンダー５が矢印に示す様に、所定量進退動し
て吐出量の調整を行うことが出来、又、スライドガイド
としてのスパイラルベアリング１５' がピストンロッド
３の下側に設けられて上述図８に示す様なスムーズな吐
出状態が得られるようにした態様であり、又、図１１に
示す実施例においてはロッカーアーム１９を基端部にハ
ンドル２０を設け、先端部に支点２１をベース９との間
に設けて該支点２１を中心に該ロッカーアーム１９が前
後に旋回動することが自在にされた態様であり、実線に
示す如く、該ロッカーアーム１９をピストンポンプ５側
に、即ち、フォロワータペット４をしてピストンポンプ
５に押し込み状態にすることにより、カム２' に対する
クラッチはオフの状態になり、カム２' は空転状態に
し、ピストンポンプ５は非作動状態になる。

【００４２】又、点線に示す様に、ロッカーアーム１９
をカム２' 側に倒すと、フォロワータペット４は該ロッ
カーアーム１９を介し、カム２' に間接的に当接して加
圧工程と吸引工程がピストンポンプ５に伝達され、該ピ
ストンポンプ５は所定の給排作動を行うことが出来るよ
うにされているものである。

【００４３】又、図１２に示す実施例において、（ト）
では支点２１を下側にし、ロッカーアーム１９とカム２
' の力点を上側に作用点を該力点と支点の中間にとって
フォロワータペット４を作動することが出来るようにし
た態様であり、又、（チ）に示す態様においてはカム２
' の力点とフォロワータペット４の作用点との間に支点
２１' ，２１''を位置を変えて設けることが出来るよう
にし、ピストンポンプ５の加圧工程と吸引工程の機能
（作動量）を変化することが出来るようにした態様であ
る。

【００４４】又、図１３に示す実施例の（リ），（ヌ）
の両態様においては、カム２' の力点の作動量を拡大、
又は、縮少して支点２１の位置を変更することにより、
又、カム２' の力点の作動量を拡大、又は、縮少して、
併せてフォロワータペット４の作動量を縮少させてピス
トンポンプ５の作動量をコントロールすることが出来る
ようにした態様である。

【００４５】而して、図１４の（ル），（オ）に示す態
様においては、ロッカーアーム１９の支点２１を下側に
し、カム２' の力点の位置を移動させて変化させること
により、吐出変速（作動量変化）が可能であるようにし
た機構の態様である。

【００４６】又、図１５に示す（ワ），（カ）に示す態
様はカム２' の加圧速度をピストンロッド３に定速で伝
えるようにしたロッカーアーム１９の態様であり、当該
当該図１５の（ワ）に示す様に、単にロッカーアーム１
９の支点から力点まで直線状にされている場合には、当
該ロッカーアーム１９とフォロワータペット４の接触点
がＳに示す直線的に移動することが望ましいにもかかわ
らず、実際はＳ' の如く曲線状に旋回するために、フォ
ロワータペット４に対する回転速度が変化する。

【００４７】そこで、図１５の（カ）に示す様に、ロッ
カーアーム１９のフォロワータペット４に対する作用点
の位置が常に同一姿勢位置にあるように該ロッカーアー
ム１９の両端部カム２' 側に所定に彎曲させて１９' と
してピストンロッド３の速度が等速運動になるようにし
た態様である。

【００４８】次に、図１６に示す実施例はカム２' とフ
ォロワータペット４との間に楔状のクラッチバー２２を
挿脱、及び、左右前後方向の揺動又は、旋回振動を可能
にした態様であり、当該クラッチバー２２を図１６の
（ヨ）に示す様に、引き抜き状態にしておけばフォロワ
ータペット４はカム２' のカム面に倣って加圧作動や吸
引作動を行い、図１６の（タ）に示す様に、楔状のクラ
ッチバー２２をカム２'とフォロワータペット４の間に
挿入して作動させることにより、変速クラッチ作動を行
うようにすることが出来るようにした態様である。

【００４９】そして、この出願の発明においてはカム２
' が一種の変形カムであり、加圧曲面と吸引曲面が滑ら
かに１ユニットに形成され、該各ユニットに少くとも１
つのピストンロッドが連係されている複数ピストンポン
プを有するものであり、図１７の（レ），（ソ）に示す
ツインタイプのピストンポンプ５，５にあっては、カム
シャフト１に１８０°位相を変えたカム２' ，２' を設
けてそれぞれピストンポンプ５，５の各フォロワータペ
ット４をカム面に当接した態様であるが、加圧工程と吸
引工程の切り換えのタイミングが重要であり、当該図１
７の（ツ）に示す様に、左側縦軸の上段のピストンポン
プ１と下段のピストンポンプ２の加圧工程と吸引工程の
作動距離が３６０°位置において交叉し、その一点鎖線
で示す加速度の変化のグラフに示す様に、当該加圧工程
と吸引工程のつなぎ目においては滑らかに接触が行わ
れ、ピストンポンプ５の吐出が滑らかに行われるように
されたものである。

【００５０】図１８に示す実施例は前述図１４に示す実
施例のロッカーアーム１９に対するカム２' と一部のピ
ストンポンプ５，５各フォロワータペット４の位置関係
において、支点と力点の距離の関係で該一対のピストン
ポンプ５，５のピストン６の作動距離が決まり、吐出量
の比率が簡単に比例計算が出来る態様であり、当該実施
例の態様においては２：１の比例注入の例示を行ったも
のである。

【００５１】而して、図１９に示す特性曲線のグラフ図
態様においては、先述図１７の（ツ）に示す特性曲線の
グラフ図に比し、低吐出量のピストンポンプのピストン
ロッドの特殊の作動状態を示すものであり、カム面の０
°〜２７０°にかけて加圧曲線が長時間にあるようにさ
れ、２７０°〜３００°にかけては吸引工程が短時間で
行われるようにされており、これに対応する加速度曲線
は点線に示す様に示されているものである。

【００５２】次に、図２０の（ネ），（ナ）に示す実施
例はカムシャフト１に複段のカム２''，２''…を有段的
に設けて各カム２' に対し、フォロワータペット４を適
宜の手段により該カム２''，２''，…に該フォロワータ
ペット４を相対移動させることにより、カム２''の作動
を変化させて変速させる態様であり、設計変更的には各
カム２''の径を連続的に変化させてテーパー形状にする
無段変速カムとすることが出来るものである。

【００５３】そして、当該態様においてはピストンポン
プを２台用意して前述比例注入も出来るようにすること
が可能である。

【００５４】尚、カム２''の加圧曲面と吸引曲面の形状
によっては図１９の低速加圧と急速吸引を変えて逆態様
にすることは勿論のことである。

【００５５】而して、図２１に示す実施例はピストンポ
ンプ５を４連装にして各フォロワータペット４を前述図
１６に示すクラッチバー２２を介しカム２' に当接さ
せ、該クラッチバー２２はエアシリンダー２３によりカ
ム２' とフォロワータペット４の間に挿脱自在にさせ
て、しかも、ピストンポンプ５を個別に停止、又は、動
作させるようにすることが出来るようにされた態様であ
り、当該態様においては図２２に示す様に、各ピストン
ポンプ５のフォロワータペット４の加圧曲面に対する加
圧工程は０°〜２７０°の低速で、又、吸引工程は２７
０°〜３６０°の急速で行われ、当該図２２に示す様
に、左側の縦軸にピストンポンプの番号を１，２，３，
４を示すが、各ピストンポンプ１，２，３，４において
はその作動曲線は各吸引工程においては３つのピストン
ポンプ５が加圧作動を行って他のピストンポンプ５が１
つだけ吸引作動をしている状態を示しており、３つのピ
ストンポンプのうち１つのピストンポンプ５が吸引工程
に入っている時は、他の２つのピストンポンプ５，５が
加圧作動中であり、他の１つのポンプの吸引加圧の後退
による加圧の変動やバルブの微妙の変化を吸収出来、全
体的に滑らかで、且つ、静かな加圧吐出が行えるピスト
ンポンプとすることが出来、実施例は図２の（イ），
（ロ）に示す３台のピストンポンプによる作動曲線より
も更に滑らかで安定して静かな加圧吐出が出来るようさ
れた態様である。

【００５６】当該作動曲線は図２２に示す様に、３台の
ピストンポンプ５，５，５が１台のピストンポンプ５の
１回の吸引工程をカバーして滑らかに吐出することが出
来ることが分る。

【００５７】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に吐出圧が大きく高揚程の吐出が可能であるピストンポ
ンプにおいて、ピストンポンプのピストンを作動させる
ピストンロッドの加圧工程と吸引工程をその基端部に設
けたフォロワータペットをインバータモーター等の駆動
源に連結されて等角速度で回転するカムシャフトに設け
たカムの加圧曲面と吸引曲面に当接されて滑らかに接続
されている加圧曲面と吸引曲面とがユニットとされ、少
くとも１つのユニットが形成され、該各ユニットに少く
とも１つのピストンロッドが連係されているカム駆動ピ
ストンポンプとしたことにより、複数のピストンポンプ
の加圧工程が相互に重複し、他のピストンポンプの吸引
工程をカバーするために全体として脈動がなく、常に滑
らかで静かな加圧が出来るという優れた効果が奏され
る。

【００５８】又、カムが加圧曲面と吸引曲面と滑らかに
接続されていることにより、加圧曲面と吸引曲面との形
状を変化させることにより、急速加圧，低速吸引が、
又、その逆が設計自在に出来るという優れた効果が奏さ
れる。

【００５９】しかも、この出願の発明のカム駆動ピスト
ンポンプによれば従来のクランク式ピストンポンプと異
なり、クランクシャフトの加工等が難しくなく、又、ク
ランクケースが不必要となり、全体的にコンパクト化が
出来、製造コストも安く、又、故障も少く、耐久性が良
いのでメンテナンスコストもかからないという経済的な
ピストンポンプとすることが出来るという優れた効果が
奏される。

【００６０】したがって、この出願の発明のカム駆動ピ
ストンポンプは効率の高い画期的なポンプとして広い分
野で使用可能となり、在来態様のピストンポンプとこの
出願の発明のカム駆動ピストンポンプの対比を次の表１
によって示すと以下の通りである。

【００６１】

【表１】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、カムのフォロワー
タペットに対する吸引曲面はカム面の内側にカムノッチ
を設けて滑らかに、且つ、強制的に吸引工程を機能させ
ることが可能である等種々の態様が採用可能である。

【００６２】そして、設計変更的にはカムの加圧曲面と
吸引曲面とは目的用途により自由に設計可能である。

【００６３】又、カムシャフトの周囲にピストンポンプ
を等間隔位相で配設するに変えて所望の角度で配設する
等も可能であることは勿論のことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の基本的態様の模式構造側面図
である。

【図２】三連ポンプの実施例の態様図であり、（イ）は
平面図、（ロ）は側面図である。

【図３】図２の実施例のポンプ作動の特性曲線図であ
る。

【図４】他の実施例のカムの概略構造模式正面図であ
る。

【図５】別の実施例のカムの構造模式正面図である。

【図６】更に、別の実施例のカムの模式構造正面図であ
る。

【図７】（ニ），（ホ），（ヘ）はカムの多様な形状の
模式正面図とピストンポンプの取り合い部分正面図であ
る。

【図８】カムとピストンポンプのピストンロッドのベー
スに対する押圧分力を吸収して滑らかに往復作動する態
様の概略模式側面図である。

【図９】カムに対するピストンのポンプのクラッチオン
・オフ、及び、作動量コントロールの模式側面図であ
る。

【図１０】カムに対するピストンポンプの対設角度調整
機構の側面図である。

【図１１】ロッカーアームを介してのピストンポンプに
対するクラッチのオン・オフの切り換え態様の模式側面
図である。

【図１２】（ト），（チ）はロッカーアームに対する支
点と作用点，力点の変位による作動説明模式側面図であ
る。

【図１３】（リ），（ヌ）はロッカーアームの支点の位
置による作動変化の模式側面図である。

【図１４】（ル），（ヲ）はロッカーアームに対するカ
ムとフォロワータペットの位置変化による作動コントロ
ールの模式側面図である。

【図１５】（ワ），（カ）はピストンポンプのピストン
ロッドの直線状の進退動を行うロッカーアームの取り合
い側面図である。

【図１６】（ヨ），（タ）はフォロワータペットの間に
挿脱するクラッチバーの取り合い側面図である。

【図１７】ピストンポンプが二連装タイプであり、
（レ）はその概略側面図であり、（ソ）は部分概略平面
図であり、（ツ）はその作動特性曲線図である。

【図１８】ロッカーアームに対する二連装のピストンポ
ンプの取り合い模式側面図である。

【図１９】ピストンポンプの基本的作動の加圧作動と吸
引作動曲線と加速度曲線の特性曲線グラフ図である。

【図２０】（ネ），（ナ）はカムシャフトに対する有段
的な複数段のカムの挿着したフォロワータペットに対す
る取り合い平面図である。

【図２１】ピストンポンプが四連装タイプであってカム
に対しクラッチバーを介しての取り合い対応図であり、
（ラ）は側面図であり、（ム）は模式平面図である。

【図２２】当該四連装のピストンポンプの作動特性曲線
のグラフ図である。

【図２３】在来態様のカム式駆動ピストンポンプの態様
図であり、（ウ）は加圧工程の概略側面図であり、
（ヰ）はピストンポンプの吸引動作の模式側面図であ
り、（ノ）はカム作動の展開特性曲線グラフ図であり、
（ヲ）は同在来態様の円板カムによる加圧工程と吸引工
程の作動距離、及び、加速度の特性曲成グラフ図であ
る。

【図２４】在来態様の円板カム方式のピストンポンプの
周方向配設の模式断面図である。

【符号の説明】

５シリンダー６ピストン２'' 加圧曲面２''' 吸引曲面１カムシャフト１０，１１回転駆動装置３ピストンロッド９ベース１５スライドガイド４カムフォロワータペット１９ロッカーアーム２１支点２２クラッチバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダーのピストンに対する加圧曲面と
吸引曲面とが滑らかに接続されているカム面を有するカ
ムのカムシャフトが等角速度で回転する駆動装置に連係
されているカム駆動ピストンポンプにおいて、上記カム
面の加圧曲面と吸引曲面とがユニットを成し少くとも１
つのユニットにされ該各ユニットに少くとも１つのピス
トンロッドがカムフォロワータペットを介して連係され
ていることを特徴とするカム駆動ピストンポンプ。
【請求項２】上記カムシャフトに軸方向位置をずらして
複数のカムが配設され、該各カムに上記シリンダーが個
別に連係されていることを特徴とする請求項１記載のカ
ム駆動ピストンポンプ。
【請求項３】上記カムシャフトが単基の駆動装置に連係
されていることを特徴とする請求項１記載のカム駆動ピ
ストンポンプ。
【請求項４】上記カムシャフトが縦型に形成されている
ことを特徴とする請求項２，３いずれか記載のカム駆動
ピストンポンプ。
【請求項５】上記カムシャフトが横型に形成されている
ことを特徴とする請求項２，３いずれか記載のカム駆動
ピストンポンプ。
【請求項６】上記ピストンロッドの先端にフレームに対
してスライドガイドが付設されていることを特徴とする
請求項１〜５いずれか記載のカム駆動ピストンポンプ。
【請求項７】上記カムとピストンロッド先端のカムフォ
ロワータペットとの間にロッカーアームがその支点をフ
レームに枢支されて介装されていることを特徴とする請
求項１〜６いずれか記載のカム駆動ピストンポンプ。
【請求項８】上記ロッカーアームの支点に対してカムの
力点とカムフォロワータペットの作用点の位置が異なっ
て配設されていることを特徴とする請求項７記載のカム
駆動ピストンポンプ。
【請求項９】上記支点に対するカムの力点とカムフォロ
ワータペットの作用点の位置が変更自在にされているこ
とを特徴とする請求項７，８いずれか記載のカム駆動ピ
ストンポンプ。
【請求項１０】上記ロッカーアームの先端がピストンロ
ッドの直線運動を与えるようにカム側に曲折して形成さ
れていることを特徴とする請求項７記載のカム駆動ピス
トンポンプ。
【請求項１１】上記カムとカムフォロワータペットとの
間にクラッチバーが挿脱自在にされて配設されているこ
とを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のカム駆動ピ
ストンポンプ。
【請求項１２】上記ピストンロッドがカムに対する設置
角を変更自在にされていることを特徴とする請求項１〜
６いずれか記載のカム駆動ピストンポンプ。
【請求項１３】上記カムシャフトに対するカムが該カム
シャフトの軸方向に変位自在にされていることを特徴と
する請求項１〜７いずれか記載のカム駆動ピストンポン
プ。
【請求項１４】上記各カムがカムシャフトの軸方向に有
段的に変位自在にされていることを特徴とする請求項１
〜７いずれか記載のカム駆動ピストンポンプ。
【請求項１５】上記各カムがカムシャフトの軸方向に無
段的に変位自在にされていることを特徴とする請求項１
〜７いずれか記載のカム駆動ピストンポンプ。
【請求項１６】上記カム面が長時間に亘る加圧曲面と短
時間の吸引曲面を滑らかに接続されていることを特徴と
する請求項１〜７いずれか記載のカム駆動ピストンポン
プ。
【請求項１７】上記カム面が長時間に亘る吸引曲面と短
時間の加圧曲面を滑らかに接続されていることを特徴と
する請求項１〜７いずれか記載のカム駆動ピストンポン
プ。