JPH0633870A

JPH0633870A - ピストンポンプ

Info

Publication number: JPH0633870A
Application number: JP20090191A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yonezawa; 和彦米澤
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1991-08-09
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ポンプ自身により油圧回路の圧力を自動的に
調整し、リリーフバルブなどの油圧調整装置を不要とす
る。【構成】ピストンポンプのシリンダ６にピストン２０
を収装し、このピストン２０をカム方向に押し付けるバ
ネ２１を設けるとともに、ピストン２０の内側を摺動自
由に案内されるフリーピストン２２をカム４に当接さ
せ、このフリーピストン２２をカム４に押し付けるバネ
２３をピストン２０とフリーピストン２２の間に設けて
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固定シリンダ式のピス
トンポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のピストンポンプ、例えば図３〜５
に示すラジアルピストンポンプでは、シリンダブロック
１に設けたシリンダ６内へ摺動自由に収装したピストン
３０が、カムシャフト５の偏心位置で固定したカム４の
回転により往復動するものである。ピストン３０はバネ
３１によってカム４に当接するよう押し付けられてお
り、上方への過大な運動をストッパ３２によって規制さ
れている。また、ピストン３０の側面には作動流体を吸
い込む吸込孔２６が設けられている。

【０００３】カム４を回転させ、シリンダ６の容積が拡
大する行程では、ピストン３０が降下して吸込孔２６が
シリンダブロック１を抜けてカム室２に開口し、カム室
２に満たされた作動流体を吸い込む。シリンダ６の容積
が縮小する行程では、ピストン３０が上昇して吸込孔２
６がシリンダブロック１によって閉鎖されると、吸い込
んだ作動流体を圧縮して吐出口７から、チェックバルブ
８を経由して吐出通路９に圧送し、ポンプに接続された
図示しない油圧回路に供給する。チェックバルブ８は、
吐出口７へ送られてきた作動流体の圧力が設定された圧
力に達すると開弁し、作動流体を吐出通路９に送り出す
が、逆方向に閉弁して逆流を阻止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポンプから
油圧回路への吐出流体の圧力を設定した値に保つため、
油圧回路中にはリリーフバルブ等の油圧調整装置が設け
られ、油圧回路が許容する圧力を越えた場合、このリリ
ーフバルブが作動して作動流体をリザーバタンクなどの
油圧回路外部へ放出して、油圧回路内の圧力を一定に保
っている。

【０００５】しかし、リリーフバルブが作動して作動流
体を放出するときに発生する流体音が、油圧回路の静粛
性を損なっている。

【０００６】そこで本発明は、油圧回路のリリーフバル
ブ等の油圧調整装置を廃止して作動流体の放出による流
体音の発生を防止するため、ポンプ自身により油圧回路
の設定圧力を調整することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダへ収
装したピストンを回転軸に固定したカムを介して往復動
させ、ピストンの変位に伴い作動流体を吸入、吐出する
ピストンポンプにおいて、ピストンをカム方向に押し付
ける第１の弾性体をシリンダに収装し、前記ピストンに
摺動自由に案内されるフリーピストンをカムに当接さ
せ、このフリーピストンをカムに押し付ける第２の弾性
体を前記ピストンとフリーピストンの間に設ける。

【０００８】

【作用】ポンプの吐出行程ではカムの回転によりフリー
ピストンが下死点から上死点まで移動し、これに伴って
第２の弾性体を圧縮する。第２の弾性体の反力により第
１の弾性体を圧縮しつつピストンは上死点に向かって移
動する。ピストンの移動に伴ってシリンダ内圧も上昇
し、ピストンはシリンダ内圧と第１の弾性体の反力の合
力と、第２の弾性体の反力との平衡点まで上昇し、作動
流体を吐出する。

【０００９】ポンプ吐出行程でシリンダ内圧は油圧回路
の圧力とほぼ等しくなるが、シリンダ内圧と第１の弾性
体の反力の合力が、第２の弾性体の反力より大きい場
合、ピストンは平衡点で上昇を止め、作動流体の吐出を
行わない。すなわち、第２の弾性体のバネ定数にもとづ
いて決まる圧縮圧力に達すると、それ以降は第２の弾性
体のみが圧縮され、ピストンの上昇が止まり、油圧回路
の圧力は設定圧力に維持される。

【００１０】したがって、シリンダ内圧を受けるピスト
ンの受圧面積及び第１の弾性体のバネ定数、並びに第２
の弾性体のバネ定数を適宜選択することによって、油圧
回路の圧力を設定値に保つことが可能となるのであり、
このため、油圧回路にリリーフバルブ等の油圧調整装置
を設ける必要がなくなる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例を説明す
る。

【００１２】図１及び図２は、本発明の実施例を示すも
ので、１はポンプを構成するシリンダブロック、２は作
動流体に満たされたカム室で、吸入ポート３と連通して
常時作動流体の供給を受けている。５は図示されない動
力により回転されるカムシャフトで、偏心位置に固定さ
れた円形のカム４を回転させる。シリンダブロック１に
設けられたシリンダ６には、ピストン２０が摺動自由に
収装されている。

【００１３】ピストン２０は円筒形に形成され、その内
部は中央付近で仕切２０Ａで２つに仕切られており、仕
切２０Ａの上面とプラグ１０の間に収装した第１のバネ
２１によってピストン２０全体がカム４の方向に押し付
けられる。ピストン２０の仕切２０Ａの下方にはフリー
ピストン２２が摺動自由に収装され、仕切２０Ａの下面
に収装した第２のバネ２３によってカム４に当接するよ
う押し付けられる。

【００１４】フリーピストン２２も円筒状に形成される
が、カム４と接触する底部は平坦部となっている。ま
た、フリーピストン２２はピストン２０から脱落しない
ようにストッパ２５により、段部２２Ａの下降位置が規
制されている。

【００１５】ピストン２０の中央部側面には、カム室２
の作動流体をピストン２０の内側へ吸い込む吸込孔２６
が仕切２０Ａの上方に設けられており、また、フリーピ
ストン２２の下部側面には、フリーピストン２２の往復
動によって、仕切２０Ａの下方に満たされた作動流体の
圧力上昇を防止する連通孔２７が設けられている。した
がって、フリーピストン２２がピストン２０の内部を上
昇しても、作動流体は連通孔２７より排出され、ピスト
ン２０に対するフリーピストン２２の相対運動を妨げる
ことはない。

【００１６】したがって、ピストン２０はシリンダ６内
で、カム４とプラグ１０の間に収装したバネ２１及びバ
ネ２３の圧縮反力によってのみ支持されている。ただ
し、バネ２１とバネ２３のバネ定数、初期荷重は油圧回
路の圧力を目標とする設定値に維持するため、後述する
条件式を満足させている。

【００１７】シリンダ６の上部は、シリンダブロック１
に固定されたプラグ１０により密閉されており、吐出口
７と連通している。吐出口７には吐出時に開き、吸い込
み時に閉じるチェックバルブ８が設けられ、チェックバ
ルブ８を介して吐出通路９に連通し、さらに図示しない
油圧回路に接続している。

【００１８】一方、ピストン２０のバネ２１によってス
トッパ２４がプラグ１０に密着しており、ピストン２０
の圧縮行程におけるプラグ１０方向への過剰ストローク
を規制している。

【００１９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００２０】図１において、フリーピストン２２は下死
点にある状態を示している。この状態で、フリーピスト
ン２２の底部の位置、すなわちカム４と当接している面
をｘ ₂₀とし、ピストン２０の側面の吸込孔２６の開口部
下端の位置をｘ₁₀とする。また、このｘ₁₀からピストン
２０がプラグ１０方向への移動によって吸込孔２６がシ
リンダブロック１で完全に閉じるまでの移動量をＬと
し、ｘ₁₀から移動した吸込孔２６の開口部下端の位置を
ｘ₁とする。同様にｘ₂₀から移動したフリーピストン２
２の底部の位置をｘ₂とする。

【００２１】この下死点の位置からカム４を回転させる
と、フリーピストン２２が仕切２０Ａの方向へ移動し、
同時にバネ２３を圧縮する。このバネ２３に加わる反力
により、ピストン２０の仕切り２０Ａにプラグ１０の方
向への力が加わり、バネ２１の反力と釣り合う位置まで
ピストン２０はプラグ１０の方向へ移動する。ピストン
２０の位置ｘ₁がｘ₁₀≦ｘ₁＜Ｌのとき、ピストン２０に
加わる力の釣り合いは、次式のように表される。

【００２２】ｋ₁×Δｘ₁＋Ｆ₁＝ｋ₂×（Δｘ₂−Δｘ₁）＋Ｆ₂ ただし Δｘ₁＝ｘ₁−ｘ₁₀：ピストン２０の移動量 Δｘ₂＝ｘ₂−ｘ₂₀：ピストン２２の移動量ｋ₁：バネ２１のバネ定数ｋ₂：バネ２３のバネ定数Ｆ₁：バネ２１のセット荷重Ｆ₂：バネ２３のセット荷重

【００２３】カム４がさらに回転し、ピストン２０の吸
込孔２６がシリンダブロック１によって完全に閉鎖され
ると、ピストン２０の仕切２０Ａの上部に吸い込まれた
作動流体の圧縮が開始され、フリーピストン２２が上死
点に達するまでの間、ピストン２０に加わる力の釣り合
いは次式のように表される。

【００２４】ｋ₁×Δｘ₁＋Ｆ₁＋Ｐ×Ａ＝ｋ₂×（Δｘ₂−Δｘ₁）＋Ｆ₂ …(ａ) ただしＰ：シリンダ６の内圧Ａ：ピストン２０の受圧面積（Ａ＝πＤ²／４）Ｄ：ピストン２０の直径式(ａ)より Δｘ₁＝［１／（ｋ₁＋ｋ₂）］×［（Ｆ₂−Ｆ₁）−Ｐ
×Ａ＋ｋ₂×Δｘ₂］

【００２５】ここで、便宜上Ｆ₁＝Ｆ₂、すなわち、バネ
２１とバネ２３のセット荷重を等しくすると、次式が成
立する。

【００２６】 Δｘ₁＝［１／（ｋ₁＋ｋ₂）］×［−Ｐ×Ａ＋ｋ₂×Δｘ₂］ …(ｂ)

【００２７】上記(ｂ)式で、シリンダ内圧Ｐをパラメー
タとすると、ピストン２０の移動量Δｘ₁はＰによって
変化する。すなわち、吐出通路９以降に接続した図示し
ない油圧回路に設定した供給圧力をＰ_SETとすると、フ
リーピストン２２に加わる力について次式のような関係
を満足させねばならない。

【００２８】Ｐ_SET×Ａ−ｋ₂×Δｘ₂≧０

【００２９】つまり、上式を満たすようにピストンの受
圧面積Ａ、バネ２３のバネ定数ｋ₂、フリーピストン２
２の変位量Δｘ₂にそれぞれ適切な値を与えると、シリ
ンダ６の内圧ＰがＰ≧Ｐ_SETのとき、ピストン２０の移
動量はΔｘ₁≒Ｌとなり、第２のバネ２３が圧縮される
のみでピストン２０はそれ以上変位せず、吐出が行われ
ない。

【００３０】一方、Ｐ＜Ｐ_SETのときは、シリンダ内圧
Ｐの値に依存してピストン２０の移動量はΔｘ₁＞Ｌと
なり、吸込孔２６を閉じた後にピストン２０の上昇に応
じて作動流体が吐出口７から吐出される。

【００３１】したがって、フリーピストン２２の上死点
付近においては、Ｐ＜Ｐ_SETのとき、すなわちシリンダ
６の内圧が油圧回路の供給圧力より低い場合、ＰとＰ
_SETの差圧に応じてポンプから油圧回路への吐出が行わ
れる。一方、Ｐ≧Ｐ_SETのとき、すなわち、シリンダ６
の内圧が油圧回路の供給圧力と等しいかあるいは高い場
合、ピストン２０の移動量Δｘ₁は、吐出に必要な移動
量を得られず、ポンプから油圧回路への吐出が行われな
い。このようにして、シリンダ内圧Ｐと油圧回路への供
給圧力Ｐ_SETの差圧に応じて吐出を行うため、油圧回路
の圧力は設定された圧力Ｐ_SETを越えることなく、常時
一定に保たれる。

【００３２】カム４がさらに回転して、フリーピストン
２２が上死点から下死点に向かい、ピストン２０も前記
(ａ)式によりカム４側へ移動すると、シリンダ６の容積
が拡大し、またシリンダ６の内部圧力が下がりチェック
バルブ８が閉じる。チェックバルブ８が閉じてから、さ
らにピストン２０がカム４側へ下降し続けると、シリン
ダ６の内部の圧力は負圧となる。

【００３３】ピストン２０がさらにカム４側に下降し、
シリンダブロック１によって閉じていた吸込孔２６がカ
ム室２に開口すると、シリンダ６の内圧が負圧であるた
めピストン２０の内部にカム室２の作動流体が流入し、
ピストン２０はさらに下死点に向かう。

【００３４】以上のようにして、ピストン２０及びフリ
ーピストン２２は吸入、吐出（圧縮）の行程を繰り返
し、シリンダ６の内圧が油圧回路の設定圧力に達すれば
吐出を行わず、逆にシリンダ６の内圧が油圧回路の設定
圧力より低いときには差圧分についてのみ吐出を行うと
いう圧力の自己調整機能を備えている。したがって、油
圧回路が要求する圧力に応じてピストン２０の受圧面
積、バネ２１及びバネ２３のバネ定数並びにセット荷重
を選択することにより、油圧回路にリリーフバルブ等を
設けなくても、要求された圧力でのみ作動流体を圧送
し、油圧回路の圧力をを常時一定に保つものである。言
い換えれば、被圧送回路の回路圧力に感応して、自動的
に流量を変化させるものである。

【００３５】なお、本実施例においてフリーピストン２
２により構成したが、カム４の回転運動を往復運動に変
換し、この往復運動をバネ２３に伝動するものであれば
特に限定されるものではない。フリーピストン２２の代
わりに図示はしないが、カム４に当接するシューとピス
トン２０により摺動自由に案内されるロッドを結合し、
このシューとピストン２０の間にバネ２３を設けても、
本実施例と同様の作用、効果を得ることができる。

【００３６】また、本実施例においてバネ２１及びバネ
２３をコイルバネにより構成したが、上記(ａ)式及び
(ｂ)式を満足するバネ定数をもつ弾性体であれば、特に
これに限定されるものではない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ピストン
をカム方向に押し付ける第１の弾性体と、カムに当接し
かつピストンに摺動自由に案内されるフリーピストン
と、ピストンからカム方向へフリーピストンを押し付け
る第２の弾性体を備えたため、シリンダ内圧と接続され
る油圧回路の供給圧力の差圧に応じて吐出量を自動的に
変化させ、油圧回路の圧力を常時一定に保つことが可能
となり、リリーフバルブ等の圧力調整装置を油圧回路中
に設ける必要がなくなり、したがって、圧力調整装置の
作動に伴う流体音を排除することができ、さらに油圧回
路の構成を簡易化することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す部分断面図である。

【図２】図１のピストン部の部分斜視図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】図３のＡ部の部分拡大図である。

【図５】図４のピストン部の斜視図である。

【符号の説明】

１シリンダブロック２カム室４カム６シリンダ２０ピストン２０Ａ仕切２１バネ２２フリーピストン２３バネ２６吸込孔２７連通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダへ収装したピストンを回転軸に
固定したカムを介して往復動させ、ピストンの変位に伴
い作動流体を吸入、吐出するピストンポンプにおいて、
ピストンをカム方向に押し付ける第１の弾性体をシリン
ダに収装し、前記ピストンに摺動自由に案内されるフリ
ーピストンをカムに当接させ、このフリーピストンをカ
ムに押し付ける第２の弾性体を前記ピストンとフリーピ
ストンの間に設けたことを特徴とするピストンポンプ。