JPH0264272A

JPH0264272A - ピストンポンプ

Info

Publication number: JPH0264272A
Application number: JP21698088A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ozeki; 尾関　忠
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1990-03-05

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】［産業上の利用分野］本発明は、自動制御機器、産業機器、産業車両等、各種
の液圧機器分野において広く利用可能なピストンポンプ
に関するものである。

［従来の技術〕ピストンポンプは、吐出量、効率の点で概して他のポン
プに比べ優れていることが多いため、広く一般に利用さ
れる。このポンプには単シリンダ形と回転形とがあり、
特に単シリンダ形は、構造が簡単で安価であるため、従
来から主に手動ポンプとして用いられてきた。

その構成は、ピストンの進退動作に応じて縮・膨し得る
ようにしたシリンダ室に、それぞれチエツク弁を介して
吐出ポートと吸込ポートとを連通させただけの簡単なも
のであり、互いのチエツク弁は、常に逆動作し得るよう
にポペットとシートの位置が反対に設けである。そして
、ピストンの後退時には吸込ポートのみが開いてシリン
ダ室に外部から流体を吸込み、ピストンの前進時には吐
出ポートのみが開いてシリンダ室の流体を外部へ圧送す
るように作動させている。

［発明が解決しようとする課題］ところが、このようなものでは、２箇所にチエツク弁を
設けなければならないので、先ず、部品点数とスペース
の面で制約を受け、ポンプを小形化することが難しくな
る問題がある。また、チエツク弁のポペットとシートは
衝撃的な接触を繰返すため、耐久性に乏しく、このよう
な部品を多く設けているほど、ポンプの信頼性が低下す
ることになる。さらに、チエツク弁は応答性が悪いため
、ピストンを高速動作させることには問題があり、結果
として、電動化により吐出量の増大を図ることも困難と
なっている。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
あって、これらを好適に解決することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。

すなわち、本発明のピストンポンプは、スリーブ内に進
退および回転可能に嵌合したピストンと、このピストン
の外周に周回形成したガイド溝と、このガイド溝に係合
されその溝形状に沿って前記ピストンをその進退動作に
応じて一意的な回転位相位置に案内するガイドビンと、
ピストンの一部を利用して閉成され該ピストンの進退動
作に応じて縮・膨するシリンダ室と、このシリンダ室を
外部と連通させるためにピストンの外周に設けた軸方向
に延びる長穴と、スリーブの内周に開口されピストンの
後退動作時に前記長穴と特定の回転位相位置において連
通し得る吸込ポートと、同じくスリーブの内周に開口さ
れピストンの前進動作時に前記長穴と他の特定の回転位
相位置において連通し得る吐出ポートと、ピストンを駆
動する駆動手段とを具備してなることを特徴としている
。

［作用］ガイド溝に所定の溝形状を与えたことを前提としてその
作用を説明すると、次のようになる。

先ず、ピストンが最大前進位置に在るものとして、駆動
手段を働かせると、ピストンは後退動作を開始し、長穴
が吸込ポートと連通ずる特定の回転位相位置（以下、こ
の項において吸込位置と称する）まで回転する。ここで
は、他の特定の回転位相位置（以下、この項において吐
出位置と称する）に開口している吐出ポートはピストン
の外周によって閉止されており、シリンダ室とは連通し
ていない。そして、この状態でピストンが後退すると、
シリンダ室が膨脂するため、吸込ポートを通じて外部か
らシリンダ室に流体が流れ込む。ピストンが最大後退位
置に達すると、次に前進動作に移行するが、この間に、
長穴の回転位相は吸込位置を越えて吐出位置内に入るた
め、該長穴は前記吸込ポートとの連通を断って、新たに
吐出ポートと連通ずる。ここでは、吸込ポートはピスト
ンの外周によって閉止される。そして、この状態でピス
トンが前進すると、シリンダ室が収縮するため、シリン
ダ室の流体が吐出ポートを通じて外部に排出される。ピ
ストンが最大前進位置に達すると、長穴はかかる吐出位
置を越えて回転し、吐出ポートとの連通状態を断つ。

そして、最も簡単な場合としてスリーブに吐出ポートと
吸込ポートを一対に設けた場合を考えると、ピストンは
１進退動作によって１回転し、この間に後退時の吸込行
程と前進時の吐出行程とによる１回のポンプ作用を完了
することになる。そして、長穴は引き続き前述した吸込
位置内に入り、再び吸込行程を開始する。

また、１回転中に吸込位置と吐出位置とが交互に繰返し
現われるように、吸込ポートと吐出ポートとを複数箇所
（例えばＮ箇所）に対をなして設定したとすると、ピス
トンはｌ進退動作に対して１／Ｎ回転するため、該ピス
トンが１回転すればＮ回のポンプ作用を営み得ることに
なる。

何れにしても、このような構成であれば、スリーブの内
周に開口した吸込ポートと吐出ポートは、ピストンの外
周とその外周に部分的に設けた長穴とによって、それぞ
れ該ピストンの回転位相に応じて背反的にシリンダ室と
遮断・連通されるので、チエツク弁を別途に構成する必
要がなくなる。したがって、チエツク弁がもたらしてい
た従来の不具合は、これにより一挙に解消されることに
なる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例のピストンポンプは、第１図に示すように、
ハウジング１にスリーブ２を装着し、このスリーブ２内
に進退および回転可能にピストン３を嵌合している。こ
のピストン３は、前端に開口する中空部３１を有してい
るとともに、その外周３ａに、軸回りに展開した場合に
第１３図に示すようなノコギリ歯状の曲線を描くガイド
溝３２を刻設している。そして、このガイド溝３２に対
し、前記スリーブ２から突出させたガイドビン２１の先
端を遊動可能に係合させている。すなわち、ピストン３
が進退動作を行なおうとすると、該ピストン３はガイド
溝３２をガイドビン２１に拘束されているため、ある進
退動作時には常にその動作に対応した特定の回転位相位
置を与えられるという具合に、ピストン３の回転動作が
一意的な関係の下に進退動作に随伴して起こる。

このガイド溝３２は、第１３図に示すように、各一対の
領域Ａ、Ｂと、領域Ａから領域Ｂ（あるいは領域Ｂから
領域Ａ）に移る際に通過する極点Ｃ，Ｄとからなってい
る。領域Ａではガイド溝３２は軸方向に沿って延びる溝
形状をなしており、領域Ｂではガイド溝３２は軸方向と
周方向とに同時に延びる傾斜した溝形状をなしている。

一方、前記ピストン３は、中空部３１とハウジング内方
端１１との間にシリンダ室４を形成している。このシリ
ンダ室４は、図に明らかなように、ピストン３が図中左
方に前進すると収縮し、右方に後退すると膨張する。ピ
ストン３の外周３ａには、このシリンダ室４を外部に連
通させることのできる軸方向に延びる長穴３３を設けて
いる。この長穴３３は、前述したガイド溝３２の領域Ａ
と同相下にある。そして、この長穴３３と連通し得るス
リーブ内周２ａに、ガスケット１２によって仕切られた
吸込ポート２２および吐出ポート２３を開口させている
。

第２図は、第１図中■−■線に沿って吸込ポート２２が
設けられている位置の部分的な断面を示すものであり１
、第３図は、第１図中■−■線に沿って吐出ポート２３
が設けられている位置の部分的な断面を示すものである
。これらの図面に明らかなように、吸込ポート２２は、
特定の回転位相位置、すなわちピストン３の軸心に対し
て左右所定領域Ｘにそれぞれ対をなして開口させである
。

また、吐出ポート２３は、他の特定の回転位相位置、す
なわちピストン３の軸心に対して上下所定領域Ｙに対を
なして開口させである。該吐出ポート２３は前記長穴３
３の幅寸法に対応した大きさのもので、ガイドビン２１
と同相下にある。これに対し、吸込ポート２２は周方向
に延びる長孔状のもので、その両開口端２２ａが、前記
両吐出ポート２３と同相なる位置のそれぞれ手前で終わ
っている。これは、吸込ポート２２が吐出ポート２３と
ともに同時に長穴３３と連通状態になることを回避する
ためである。

そして、吸込ポート２２と吐出ポート２３をそれぞれハ
ウジング１に設けた吸込口１３および吐出口１４に連通
させている。これらの吸込口１３および吐出口１４は、
このピストンポンプの用途に応じて種々の外部要素に接
続される。例えば、吸込口１３をタンクに連通させ、吐
出口１４を液圧回路に接続すれば、液圧回路の駆動源と
して使用される。

なお、前記ピストン３を動作させる駆動手段として、該
ピストン３の後端に固着した棒状の永久磁石５１と、こ
の永久棒磁石５１を包囲して該永久磁石５１に軸方向へ
適宜反転した磁力を作用させることのできるソレノイド
５２とにより電磁石５を構成している。反転は、ピスト
ン３が最大前進位置と最大後退位置とにそれぞれ達した
際に、これと同期してソレノイド５２に給電する方向を
切換えることにより行なうようにしている。

次に、以上の構成説明を補足する意味も含めて、このピ
ストンポンプの作動を第１図〜第１３図を参照して説明
する。先ず、ピストン３が第１図に示す状態に在るとす
る。この位置は、第２図および第３図に示すように吸込
ポート２２と吐出ポート２３とがともにピストン３の外
周３ａによって閉止されている。長穴３３は、両図およ
び第１３図（ａ）に示すように両ポート２２．２３間に
位置しており、シリンダ室４はこれらの何れのポート２
２．２３とも連通していない。そして、最大に収縮した
状態にある。すなわち、ガイド溝３２は極点りにおいて
ガイドピン２１と係合しており、ピストン３を最大前進
位置に案内している。この位置が、ピストンのいわゆる
上死点である。

今、駆動手段５によってピストン３が僅かに後退方向へ
付勢されると、ガイド溝３２は第１３図（ｂ）のように
ガイドピン２１を領域Ｂ内に侵入させる。これによって
、同図およ−び第４図〜第６図に示すようにピストン３
が正転（第５図および第６図中左方向）して吸込ポート
２２のみを長穴３３を通じてシリンダ室４と連通させる
。吐出ポート２３は依然としてピストン３の外周３ａに
よって閉止されたままとなる。その後、ピストン３はそ
のガイド溝３２の傾斜角度に応じた相対速度で前進する
とともに正転する。そして、この間にシリンダ室４が膨
脹し、該シリンダ室４に吸込ポート２２および吸込口１
３を通じて外部から流体が導入される。

ガイドピン２１が第１３図（Ｃ）に示すようにガイド溝
３２の極点Ｃに達すると、ピストン３は最大後退位置に
案内される。この位置では、同図および第７図〜第９図
に示すように吸込ポート２２と吐出ポート２３とがとも
にピストン３の外周３ａによって閉止される。長穴３３
は、両ポート２２．２３間に位置しており、シリンダ室
４はこれらの何れのポート２２．２３とも連通していな
い。シリンダ室４は流体を含んで最大限に膨脹した状態
にある。この位置が、ピストンのいわゆる下死点である
。

さらに、駆動手段５による付勢方向が反転してこの位置
からピストン３が前進すると、ガイド溝３２は第１３図
（ｄ）のようにガイドピン２１を領域Ａ内に侵入させる
。これにより、同図および第１０図〜第１２図に示すよ
うに吐出ポート２３のみを長穴３３を通じてシリンダ室
４と連通させる。吸込ポート２２は依然としてピストン
３の外周３ａによって閉止されたままである。この状態
で、ピストン３はガイド溝３２の領域Ａに沿って前方へ
直進する。そして、この間にシリンダ室４は収縮され、
それまでの過程で吸い込んでいる流体を吐出ポート２３
および吐出口１４を通じて外部へ排出する。

最後に、ガイドピン２１が第１３図（ｅ）に示すように
ガイド溝３２の極点りに達すると、ピストン３は再び上
死点である最大前進位置に案内され、同図（ａ）の状態
に戻る。

以上のようにして、このピストンポンプは１進退動作で
１／２回転し、１回のポンプ作用を完了するとともに、
このような作動を連続して繰返すことにより、吸込口１
３から吸入した流体を断続的に吐出口１４から排出する
というポンプ本来の機能を営む。

しかして、このような構成であれば、スリーブ２の内周
２ａに開口した吸込ポート２２と吐出ホト２３は、ピス
トン３の外周３ａとその外周３ａに部分的に設けた長大
３３とによって、それぞれ該ピストン３の回転位相に応
じて背反的にシリンダ室４と遮断・連通されるので、こ
のものは従来の単シリンダ形を踏襲したものでありなが
ら、チエツク弁を別途に構成する必要がなくなる。

したがって、他のピストンポンプに比べて構造が簡単で
比較的安価であるという単シリンダ形本来の長所を保有
しながら、従来の単シリンダ形が抱えていた不具合、す
なわち、チエツク弁を用いることによる小形化への制約
、耐久性の低下、高速化への困難性、コスト高等を一挙
に解決することが可能となるものである。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
図示実施例のみに限定されるものではない。例えば、第
１４図に示すものは、ピストン３の駆動手段１０５とし
て永久磁石１５１とソレノイド１５２の組合せによる電
磁石１０５ａを構成している他、該ピストン３の前端３
ｂとハウジング内方端１１との間に、該ピストン３を後
方に付勢するためのスプリング１０５ｂを弾設している
。

これにより、後退時はスプリング１０５ｂの復帰力でピ
ストン３が付勢されるため、電磁石１０５ａは通電方向
を反転させる必要がなくなり、小形簡略なものでまかな
うことが可能となるものである。この際、このものは、
ピストン３の後端部にストッパー１０６を取着し、前記
スプリング１０５ｂによって後方に付勢された場合に該
ストッパー１０６がハウジング後端面１１ｂに当接して
ピストン３の行き過ぎを規制するようにしている。

また、第１５図に示すものは、駆動手段２０５として回
転形のモータ２０５ａを使用する場合に適用される。こ
のものは、同図に示すように、ピストン３の後端にキー
溝（またはスプライン）２０５ｂを設け、これをモータ
２０５ａの出力軸２０５Ａと同期回転可能でかつ軸方向
スライド自在に係合させたものである。

さらに、このように駆動手段にモータを利用する場合は
、ガイド溝を第１６図に示すようにすると好都合である
。このガイド溝３３２の溝形状は、前記実施例のそれに
比して極点ＣＳＤおよび領域Ａに相当する箇所がなく、
全体的に正弦波状の滑らかな曲線を描いている。すなわ
ち、前記実施例では回転形の駆動手段を用いた場合に領
域Ａにおいてピストン３に進退動作を随伴させることが
難しいが、このものはこれを好適に行ない得る点におい
て有意義である。この場合、吸込ボート３２２および吐
出ポート３２３を同一形状として長孔状に設け、後退時
の吸込みと前進時の吐出とがピストン３の連続的な回転
動作を克服して好適に行なわれるようにしである。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。

［発明の効果］本発明は、以上のように、単シリンダ形構造のものであ
ってチエツク弁を用いずにバルブ作用が営まれるように
した構成により、信頼性向上と小形化の効果が同時に得
られるとともに、ピストンを高速動作させてポンプ容量
の増大を図ることも可能なピストンポンプを提供できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１３図は本発明の一実施例を示し、第１図は
縦断面図、第２図は第１図中■−■線に沿って一部を拡
大図示した横断面図、第３図は第１図中■−■線に沿っ
て一部を拡大図示した横断面図、第４図は前記と異なる
ピストンの回転位相位置での第１図対応の縦断面図、第
５図はこの状態における■−■線に沿った第２図対応の
横断面図、第６図は同状態におけるＶＩ−ＶＩ線に沿っ
た第３図対応の横断面図、第７図は上記と異なるピスト
ンの回転位相位置での第１図および第４図対応の縦断面
図、第８図はこの状態における■−■線に沿った第２図
および第５図対応の横断面図、第９図は同状態における
ＩＸ−ＩＸ線に沿った第３図および第６図対応の横断面
図、第１０図はさらに上記と異なるピストンの回転位相
位置での第１図、第４図、第７図対応の縦断面図、第１
１図はこの状態におけるＸＩ−ＸＩ線に沿った第２図、
第５図、第８図対応の横断面図、第１２図は同状態にお
けるｘｎ　−ｘｎ線に沿った第３図、３．６図、第９図
対応の断面図であり、さらに第１３図（ａ）〜（ｅ）は
ピストンとスリーブの相対的な位置関係を示すものであ
って、同図（ａ）および（ｅ）は第１図対応の展開図、
同図（ｂ）は第４図対応の展開図、同図（ｃ）は第７図
対応の展開図、同図（ｄ）は第１０図対応の展開図であ
る。また、第１４図〜第１６図はそれぞれ他の実施例を
示し、第１４図は第１図および第７図相当の側断面図、
第１５図は第１図相当の側断面図、第１６図（ａ）〜（
ｅ）はそれぞれ第１３図（ａ）〜（ｅ）相当の展開図で
ある。２・・・スリーブ２ａ・・・スリーブ内周３・・・ピストン３ａ・・・ピストン外周４・・・シリンダ室５．１０５．２０５・・・駆動手段２１・・・ガイドピン２２．３２２・・・吸込みポート２３．３２３・・・吐出ポート３２．３３２・・・ガイド溝３３・・・長穴Ｘ・・・特定の回転位相位置Ｙ・・・他の特定の回転位相位置

Claims

【特許請求の範囲】

スリーブ内に進退および回転可能に嵌合したピストンと
、このピストンの外周に周回形成したガイド溝と、この
ガイド溝に係合されその溝形状に沿って前記ピストンを
その進退動作に応じて一意的な回転位相位置に案内する
ガイドピンと、ピストンの一部を利用して閉成され該ピ
ストンの進退動作に応じて縮・膨するシリンダ室と、こ
のシリンダ室を外部と連通させるためにピストンの外周
に設けた軸方向に延びる長穴と、スリーブの内周に開口
されピストンの後退動作時に前記長穴と特定の回転位相
位置において連通し得る吸込ポートと、同じくスリーブ
の内周に開口されピストンの前進動作時に前記長穴と他
の特定の回転位相位置において連通し得る吐出ポートと
、ピストンを駆動する駆動手段とを具備してなることを
特徴とするピストンポンプ。