JPS6235083A - ボ−ルピストンを含むアキシアルピストンポンプ - Google Patents

ボ−ルピストンを含むアキシアルピストンポンプ

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JPS6235083A
JPS6235083A JP61185013A JP18501386A JPS6235083A JP S6235083 A JPS6235083 A JP S6235083A JP 61185013 A JP61185013 A JP 61185013A JP 18501386 A JP18501386 A JP 18501386A JP S6235083 A JPS6235083 A JP S6235083A
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JP
Japan
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piston
ball
bore
fluid
assembly
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JP61185013A
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ジェイムズ　マクベス
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Teleflex Inc
Original Assignee
Teleflex Inc
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Publication date
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/122—Details or component parts, e.g. valves, sealings or lubrication means
    • F04B1/124—Pistons
    • F04B1/126—Piston shoe retaining means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2042—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はポンプに関し、特にボートの船外機または舵の
運動を制御するための油圧操舵装置に使用するのに特に
適した型式のアキシャルピストンポンプに関する。
発明の背景 アキシャルピストンポンプは種々の環境に使用されてお
り、船用操舵組立体に使用するのに特に大変適し、この
船用操舵組立体では、船の方向を制御する舵または船外
機を回動させるアクチュエータを制御するために、油圧
管路がボート上の操舵位置から舵または船外機まで延び
ている。代表的な状況では、操舵輪等がアキシャルピス
トンポンプのシャフトに接続され、これによりアキシャ
ルピストンポンプの回転中で、作動油をポンプからボー
トを操舵をするためのアクチュエータの一方側または他
方側に差し向ける。
このようなポンプが１９７８年６月６日にウッドに対し
て付与された米国特許第４０９２９０５号に示されてい
る。
一般的に、本発明が関する型式のポンプ組立体は、第一
および第二の相互に連結し部分を有するハウジングと、
ハウジングで支持されたシリンダバレルと、シリンダバ
レル内の往復運動用の複数のピストンキャビティで往復
運動可能に支持された複数のピストンとを含む。シリン
ダバレルかカムのいずれかが回転すると、カムがピスト
ンと作用し合って往復運動を生じさせる。カムはピスト
ンと作用し合って、ピストンを配置しているキャビティ
が最小ポンプ容積にある位置とキャビティが最大吸込容
積にある吸込位置との間をピストンを移動させる。ポン
プ作用を引き起すためのピストンの圧縮行程中、ピスト
ンによって生ずる流体の圧縮のためにピストンとピスト
ンキャビティを形成するシリンダバレルとの間に作用す
る反力がある。これらの反力は、−緒に連結されている
２つのハウジング部分に、ハウジング部分を押離すよう
に即ちハウジング部分を引張状態にするように伝達され
る。
ボールピストンが流体ポンプの部品として、種々の状況
で使用されている。例えば、１９０３年８月４日にバー
ンに対して付与された米国特許第７３５２４８号および
１９３７年１０月１２日にマクジーに対して付与された
米国特許第２０９５５５３号はボール逆止め弁を含むポ
ンプを開示している。
１９６０年６月２１日にブレールに対して付与された米
国特許第２９４１４７５号は、ボールがカム面に係合す
るような油圧ポンプを開示している。
先行技術のボールピストン組立体は、ピストンのクラウ
ンに人口部を、反対側の端に出口部を有する本体を含ん
でいた。人口部と出口部との間の流体の流れを制御する
ために、逆止め弁装置が人口部と出口部との間に配置さ
れている。
油圧ポンプ装置、特にボートを操舵するのに使用される
手動操舵装置では、正常な操作のために油から全ての空
気を除去することが重要である。
戻り油を直接タンクに差し向ける逆止め弁のような弁お
よび各ピストンの入口部逆止め弁の使用により装置から
空気をフラッシングするの・を助ける。
最適形体としては、ピストンのクラウンに入口部逆止め
弁を有しそしてボアの端に出口部を有する。
ピストンは、入口部が出口部と同一レベルまたはそれよ
り下であるように常に配向される。このような方法で、
ピストンボア内に入口部逆止め弁をもつ装置におけるよ
うに空気用のトラップがないので、空気はピストンボア
の外に直接フラッシュされる。手動操作油圧操舵装置の
池の重要な点は、操作が円滑なことである。ピストンク
ラウンに硬質またはクロムめっきボールをもつピストン
ボアむ装置は非常に円滑な操作を提供する。
クラウンに入口部逆止め弁を含むピストンの現在の設計
では、クラウンの中心に穴がある。この装置はいくつか
の欠点を有する。ピストンとボール用の受座またはレー
スとの開の接触点はピストンの中心線からずれており、
これは側荷重を増大させ、装置の有効性および寿命を減
少させる。ピストンクラウンの穴の側の接触領域は、極
く普通の丸い端付ピストンのようにはレース上を円滑に
滑らない。接触点での材料の硬度および摩擦特性は、ピ
ストン材料又は高価なめっき系統の硬度および摩擦特性
に制限される。
レースの角度は通常１０度から１５度であるので、入口
部領域は限定され、これにより圧力低下およびキャビテ
ーションの可能性が増大する。
所望の角度の平滑な接触領域を得るために、ピストンの
端部を機械加工しなければならず、これにより費用が増
す。
発明の概要 本発明によれば、ハウジング手段と、回転軸線を有する
シリンダバレルとを含むピストンポンプ組立体が提供さ
れる。シリンダバレルはハウジング手段で回転軸線を中
心に回転可能に支持される。
シリンダバレルは複数のピストンキャビティを含む。更
に、組立体は、カム装置と、往復運動のために各ピスト
ンキャビティで往復運動可能に支持されたピストン装置
とを含み、カム装置と作用し合ってピストン装置に往復
運動を生じさせる。ピストン装置は長手方向に延びた中
央ボアを有する本体部分を含み、ボアの一端はボアへの
流体流入口を形成しボアの他端は流体流出口を形成する
。
組立体は、流体流入口がボール受座と、実質的に流体流
入口に亘ってボール受座に着座したボール部材とを含み
、該ボール部材がカム装置に回転可能に係合することを
特徴としている。
実施例 本発明に従って構成されたアキシャルピストンポンプ組
立体を全体的に１０で示す。組立体１０は第一のカップ
形閉鎖部分１２およびカバーまたは蓋板形態の第二のハ
ウジング部分１４を含むハウジング手段を包含する。第
一および第二のハウジング部分１２．１４はボルト１６
で相互に連結されている。カップ形ハウジング１２は作
動油を収容するためのタンクを形成し、そしてシリンダ
バレル１８を囲んでいる。
シリンダバレル１８は回転軸線を有し、かつハウジング
手段で回転軸線のまわりに回転可能に支持されている。
シリンダバレル１８は全体的に２２で示した複数のピス
トンを往復運動可能に支持した複数のピストン・キャビ
ティ２０１む。シリンダバレル１８は、カバーまたは蓋
板１４にしっかりと固定されたスピゴット・シャフト２
６で回転可能に支持されている。シャフト部分２８がカ
ップ形ノλウジング１２で回転可能に支持され、かつシ
リンダバレル１８から延び、そしてこれと一体である。
カバー１４の内面はカム面３０をなしている。スピゴッ
ト・シャフト２６は流体流入口３２およびその反対側に
流体流出口（図示せず）を含む。流入口および流出口は
、シャフト２６の内部の流体通路と連通しており、これ
らの流体通路はポンプ組立体の流体連結部に通じている
。流体口３４が各ピストン・キャビティ２０からスピゴ
ット・シャフト２６まで延び、シリンダバレル１８の回
転中流体流入口および流出口と連通して流体の流れをピ
ストン・キャビティ２０へ差し向けたりピストン・キャ
ビティ２０から流出させたりする。
シリンダバレル１８が回転し、そしてピストン２２がカ
ム面３０と作用し合ってピストン・キャビティ２０内で
流体を加圧すると、反力がピストン２２とシリンダバレ
ル１８との間に生じ、シリンダバレル１８をスラスト軸
受に向って左に押す。
このような反力はカップ形ハウジング部分１２をその側
壁に沿って引張状態にし、従ってハウジング部分１２は
構造部材であることが要求される。
さらにシール３８がカバー１４とカップ形ハウジング１
２との間に配置され、カップ形ハウジング１２の環状溝
４２にはシャフト部分２８のまわりに環状シール４０が
配置されている。
ピストン装置２２は、スピゴット・シャフト２６を中心
とする回転軸線と平行な往復運動のため、各ピストン・
キャビティ２０に往復運動自在に支持され、カム面３０
と作用し合ってピストン装置２２に往復運動を生じさせ
る。ピストン装置２２は長手方向に延びた中央ボア４６
を有する本体部分４４を含む。ボア４６の一端はボア４
６への流体流入口４８を形成し、ボア４６の他端は流体
流出口５１を形成する。組立体１０はボール受座５０お
よび実質的に流体流入口４８に亘ってボール受座５０に
着座したボール部材５２を特徴とし、ボール部材５２は
カム面３０に回転自在に係合する。
特に、受座面５０は、ボール部材５２のまわりに流体の
流れを容易にするために流体流入口からボア４６の残部
まで延びる廣数の溝５４を含む。
第２図に示すように、ボール受座５Ｇは溝５４のうち３
つの等間隔の溝を含む。溝５４は、ボール部材５２のま
わりからボール受座５０の内端を形成する中心線穴５６
への油路を作る。
ピストンを粉末金属で成形するのがよいが、鍛造のよう
な池の工程を利用してもよい。
粉末金属工程の使用により仕上ったボール受座が製作さ
れる。要求される唯一の二次作業は、ボール部材５２を
適切に据込みしてリップ５８を形成することによりピス
トン・クラウンを完成することである。
ボール受座領域はスフウェア・エンド・プレスだけを必
要とするように設計される。これらの作業は簡単である
ので、本発明の総費用は先行技術である真直ぐな貫通穴
の設計の費用とほぼ等しい。
しかしながら、本発明の性能が大いに改善される。これ
はボール部材５２の中心線接触による低摩擦および密着
はより長い運転寿命およびより高い圧力容量を有するよ
り操作性の良いポンプを製造するからである。油圧操舵
ポンプに使用されるとき、本発明により最適空気排出容
量を有するボール端部付ピストンの結合した利点が得ら
れる。
ボア４６は実質的にピストン２２の長さに沿って延びる
拡大主ボア部分６０および一端に中心線穴５６を含む副
ボア部分６２を存する。副ボア部分６２は主ボア部分６
０と流体流入口４８との間を連通ずる。
副ボア部分６２は主ボア部分６０よりも小さな直径を有
する。
主ボア部分６０は末端壁６４を含み、この末端壁はこれ
を貫通して副ボア部分６２を形成する開口部６６を有す
る。組立体１０は、副ボア部分６２から主ボア部分６０
へ流体を一方向に流すために末端壁６４に配置された全
体的に６８で示した逆止め弁装置を含む。換言すると、
逆止め弁装置６８はピストン装置２２の流体流入端即ち
クラウン部分４８にある。
逆止め弁装置６８は、副ボア部分６２に隣接して配置さ
れた逆止めボール７４および逆止めボール７４を副ボア
部分６２に押し付けるための付勢装置を有し、流体を副
ボア部分６２を通して主ボア部分６０へ一方向に流す。
特に、付勢装置はハブ部分７６およびリム部分７８を有
する支持部材７０と、主ボア部分６０内に配置され、リ
ム部分７８に係合して支持部材７０を末端壁６４に押し
つける外部バネ部材８０とを含む。
内部バネ部材８２がハブ部分７６と逆止めボール７４と
の間に配置されている。流入口４８を通る流体の圧力は
ボール７４をバネ８２に抗して押して、流体をハブ部分
７６を通して主ボア部分６０に流入させる。
換言すると、ピストン装置２２は、リム部分７８を末端
壁６４に押付けるために主ボア６０の内部に配置された
バネ８０を含む。さらに、ピストン装置２２は末端壁６
４に隣接して主ボア部分６０の中へ半径方向に延びる複
数のリブ８６を含み、前記リム部分７８はリブ８６内に
位置決めされ、これにより整列される。
運転中、ピストン装置２２の吸込み行程時に、油はボー
ル受座５０の溝５４を通ってボール部材５２のまわりに
、そして副ボア部分６２に流入する。次いで、逆止め弁
装置６８は内圧の減少に応答して受座から離れ、油は主
ボア部分６０に流入してキャピテイを実質的に満たす。
戻り行程時に逆止め弁装置６８は圧力の方向が逆転する
ので直ちに閉じ、主ボア部分６０内の油はピストン装置
２２の開放流出口端５１から送出される。
本発明の第２の実施例を第４図に示す。プライム符号（
′）付きの数字は二つの実施例の間で同様の構造を示す
ために用いられる。
全体的に１０′で示した組立体は二つのハウジ：”’ｉ
ｌｌ　２　′、１４′を含む。シリンダバレル１８′は
全体的に８８で示したローラ軸受で支持される。
組立体はカバ一部分１４’に設けた複数の流体流入口９
０，９２および他のハウジング部分１２の放出出口９６
に配置されているキャップ部材９４を含む。
本実施例のカム装置３０′はローラ軸受１００を収容す
るローラ軸受ハウジング９８から成る。
各ピストン組立体２２′のボール部材５２′は軸受ハウ
ジング９８に当り、軸受ハウジング９８の内レースはボ
ール部材５２′と共に移動する。換言すると、ハウジン
グ９８の内部軸受が回転するシリンダ１８′と共に移動
するので、ボール部材５２′は回転する必要がない。他
の点では、ピストン組立体２２′は前述のピストン組立
体２２と全く同一である。
本発明を例示の方法で説明したが、使用した月経は限定
的用語ではなく説明的用語のものであることを理解すべ
きである。
明らかに、本発明の多くの修正および変更が上記の教示
に照らして可能である。従って、添付の特許請求の範囲
（参照数字は単に便宜的なものにすぎず、何らの制限を
課すものではない）の範囲内で、本発明を特に説明した
以外の仕方で実施することが可能であることを理解すべ
きである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の部分切取断面図、第２図は第
１図の線２−２における拡大断面図、第３図は第２図の
線３−３における部分断面図、第４図は本発明の第２の
実施例の断面図である。 １０．１０′・・・・・・ピストンポンプ組立体、１８
．１８’・・・・・・シリンダバレル、２０．２０′・
・・・・・ピストンキャピテイ、２２．２２’・・・・
・・ピストン装置、３０．３０′・・・・・・カム装置
、 ４４．４４′・・・・・・本体部分、 ４６．４６′・・・・・・中央ボア、 ４８．４８′・・・・・・流体流入口、５０．５０′・
・・・・・ボール受座、５１．５１′・・・・・・流体
流出口、５２．５２’・・・・・・ボール部材。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ハウジング手段と、回転軸線を有し、前記ハウジ
    ング手段で前記回転軸線を中心に回転可能に支持され、
    かつ複数のピストンキャビティ２０、２０′を含むシリ
    ンダバレル１８、１８′と、カム装置３０、３０′と、
    往復運動のために前記各ピストンキャビティ２０、２０
    ′で往復運動可能に支持されたピストン装置２２、２２
    ′とからなり、前記カム装置３０、３０′と作用し合っ
    てピストン装置２２、２２′に往復運動を生じさせ、前
    記ピストン装置２２、２２′は長手方向に延びた中央ボ
    ア４６、４６′を有する本体部分４４、４４′を含み、
    前記ボア４６、４６′の一端は前記ボア４６、４６′へ
    の流体流入口４８、４８′を形成し、前記ボア４６、４
    ６′の他端は流体流出口５１、 ５１′を形成している、ピストンポンプ組立体１０、１
    ０′において前記流体流入口４８、４８′がボール受座
    ５０、５０′と、実質的に前記流体流入口４８、４８′
    に亘ってボール受座に着座したボール部材５２、５２′
    とを含み前記ボール部材５２、５２′は前記カム装置３
    ０、３０′に係合することを特徴とするピストンポンプ
    組立体１０、１０′。
  2. （２）前記受座面５０、５０′が、前記ボール部材５２
    、５２′のまわりでの流体の流れを容易にするために、
    前記流体流入口４８、４８′から前記ボア４６、４６′
    の残部へ延びている少なくとも一つの溝５４、５４′を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
    組立体。
  3. （３）前記ボール受座５０、５０′が、中心線穴５６、
    ５６′および流体流入口４８、４８′から前記中心線穴
    ５６、５６′へ延びている前記溝５４、５４′のうち３
    つの等間隔の溝を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第（２）項記載の組立体。
  4. （４）前記ボア４６、４６′が実質的に前記ピストン装
    置２２、２２′の長さに沿って延びている拡大した主ボ
    ア部分６０、６０′および前記主ボア部分６０、６０′
    と前記流体流入口（４８、４８′との間で連通し、前記
    主ボア部分６０、６０′より小さな直径を有する副ボア
    部分６２、６２′を含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第（３）項記載の組立体。
  5. （５）前記主ボア部分６０、６０′が、末端壁６４、６
    ４′を含み、この末端壁は、これを貫通して前記副ボア
    部分６２、６２′を形成する開口部６６、６６′を有し
    、前記組立体１０、１０′が前記副ボア部分６２、６２
    ′から前記主ボア部分６０、６０′へ流体を一方向に流
    すために前記末端壁に配置された逆止め弁装置６８、６
    ８′を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（４）項
    記載の組立体。
  6. （６）前記逆止め弁装置６８、６８′が前記副ボア部分
    ６２、６２′に隣接して配置された逆止めボール７４、
    ７４′および前記副ボア部分６２、６２′を通り前記主
    ボア部分６０、６０′へ流体を一方向に流すために前記
    逆止めボール７４、７４′を前記副ボア部分６２、６２
    ′に押付けるための付勢装置を含むことを特徴とする特
    許請求の範囲第（５）項記載の組立体。
  7. （７）前記付勢装置は、ハブ部分７６、７６′およびリ
    ム部分７８、７８′を有する支持部材７０、７０′と、
    前記支持部材７０、７０′を前記末端壁６４、６４′に
    押付けるために前記主ボア部分６０、６０′内に配置さ
    れ前記リム部分７８、７８′と係合する外部バネ部材８
    ０、８０′と、前記ハブ部分７６、７６′と前記逆止め
    ボール７４、７４′との間に配置された内部バネ部材８
    ２、８２′とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    （６）項記載の組立体。
  8. （８）前記ピストン装置２２は前記末端壁６４、６４′
    に隣接して前記主ボア部分６０、６０′の中へ半径方向
    に延びる複数のリブ８６、８６′を含み、前記リム部分
    ７８、７８′が前記リブ８６、８６′内に着座している
    ことを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載の組立
    体。
  9. （９）前記ボール受座５０内に前記ボール部材５２を保
    持するためのボール保持装置５８を含むことを特徴とす
    る特許請求の範囲第（１）項記載の組立体。
  10. （１０）前記ボール保持装置は前記流体流入口４８の中
    へ半径方向に延びる周辺リップ５８を含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第（９）項記載の組立体。
  11. （１１）前記ハウジング装置は第一および第二の相互に
    連結されたハウジング部分１２、１２′、１４、１４′
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
    の組立体。
  12. （１２）ピストンキャビティ２０、２０′と、往復運動
    のために前記ピストンキャビティ２０、２０′で支持さ
    れたピストン装置２２、２２′とを有し、ピストン装置
    は長手方向に延びた中央ボア４６、４６′を有する本体
    部分４４、４４′を含み、前記ボア部分４６、４６′の
    一端は流体流入口４８、４８′を形成し、前記ボア４６
    、４６′の他端は流体流出口５１、５１′を形成するピ
    ストン組立体において、前記流体流入口４８、４８′が
    ボール受座５０、５０′と実質的に前記流体流入口４８
    、４８′に亘ってボール受座に着座したボール部材４２
    、４２′とを含むことを特徴とする前記組立体２２、２
    ２′。
JP61185013A 1985-08-07 1986-08-06 ボ−ルピストンを含むアキシアルピストンポンプ Pending JPS6235083A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/763,300 US4642032A (en) 1985-08-07 1985-08-07 Axial piston pump including ball piston
US763300 1985-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6235083A true JPS6235083A (ja) 1987-02-16

Family

ID=25067437

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GB8616398D0 (en) 1986-08-13
US4642032A (en) 1987-02-10
AU571784B2 (en) 1988-04-21
FR2586063A1 (fr) 1987-02-13
GB2178802B (en) 1989-08-23

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