JPH0643841B2 - 油圧ブ−スタにおける吸引機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧工具の油圧源となる油圧ブースタに係り、
特に油圧工具の作動油を戻す際の油圧ブースタにおける
吸引機構に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種油圧ブースタは油圧工具に増圧ポンプによ
り高圧作動油を供給して作業を終えた後、作動油を油タ
ンクに戻す場合、工具の単動油圧シリンダに内蔵する戻
しスプリングのバネ力か、又は増圧ポンプ自身を吸引動
作させて行っていた。この方法によると前者においては
戻る速度が遅く、又後者においては増圧ポンプが大型化
するという問題点を有し、特に工具が大型のシリンダを
有する場合や油圧ホースが長い場合にその傾向が著し
い。

この問題を解決するためには、油圧ブースタの油圧回路
に専用の吸引ポンプを設けることが効果的であり、本願
出願人も先に特開昭５９−２２３５４６号公報等におい
て吸引ポンプを設けてなる油圧ブースタを開示してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記吸引ポンプを設けた油圧ブースタに
おいては、油圧工具と吸引ポンプ間に介設した高圧切換
弁が開弁すると同時に吸引ポンプに急激な圧力変動が作
用し、これが直接的に吸引シリンダや吸引ピストンに作
用する構造であったため、安全面からシリンダやピスト
ン等各構成物の強度剛性を高める必要があった。従って
小型軽量化が図れずコスト高の要因となっていた。また
高圧切換弁の開弁と同時に吸引ポンプも作動するように
構成されていたため、油圧工具のシリンダが大きい場合
や油圧ホースが長く膨脹している場合等において、作動
油の容量増加から吸引シリンダの容量不足が生じ、回路
内の残留背圧（残圧）により、油圧工具からの作動油の
戻りが遅くなるという問題点を有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、従来の油圧ブー
スタの吸引機構に改良を施し、油圧工具の作動油の戻し
時間を短縮するとともに、吸引ポンプの小型軽量化が図
れて耐久性のある油圧ブースタを提供することを目的と
して開発されたもので、その具体的な手段として、外部
油圧源からの作動油を低圧切換弁の方向切換えによって
増圧する増圧ポンプにより油圧工具に供給すると共に、
該油圧工具からの作動油を圧力スイッチの作動により開
弁動作する高圧切換弁を介し且つ前記低圧切換弁の逆方
向切換えによって吸引する吸引ポンプにより外部油タン
クに返戻する油圧ブースタにおいて、前記吸引ポンプの
吸引側シリンダの端部に小径シリンダを形設し、吸引ピ
ストンの吸引側端部には小径部を形成して前記小径シリ
ンダに嵌挿させると共に、前記高圧切換弁からの作動油
を前記吸引側シリンダに供給する油路は該作動油を前記
小径シリンダに供給する油路よりも十分に細径とし、前
記圧力スイッチの作動による前記高圧切換弁の開弁動作
と前記低圧切換弁の逆方向切換えによる前記吸引ポンプ
の吸引開始動作とに時間差を設けたことを特徴とする油
圧ブースタにおける吸引機構として構成するものであ
る。

〔作用〕

上記構成の吸引機構によれば、油圧工具による作業の終
了後、圧力スイッチの作動により高圧切換弁が開弁し、
油圧工具に供給されて油圧工具や油圧ホースを膨脹させ
ていた過剰分の高圧作動油が自動的に油タンクに排出さ
れ、高圧切換弁の開弁から所定時間経過後に低圧切換弁
の逆方向切換えが行われて吸引ポンプによる吸引が開始
され、油圧工具および回路内の作動油が吸引されて油タ
ンクに排出される。また、高圧切換弁の開弁によって急
激に移動する高圧作動油は細径の分岐油路を通ることな
く優先して受圧面積の小さい小径シリンダ及び吸引ピス
トンの小径部により受けられることになり、受圧面積の
大きい太径の吸引側シリンダと吸引ピストンの太径部で
受ける場合の吸引ポンプにおける大きい衝撃負荷が避け
られる。

〔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。第１
図は油圧ブースタ全体の構成を回路図により図示したも
ので、１は油圧源で例えば図示しない高所作業車又はク
レーン車等の油圧源を常備する車輌に連結する。この油
圧源１には急速継手２Ａ，２Ｂおよびフィルター３を介
して低圧電磁切換弁（以下低圧電磁弁と称す）４に接続
する回路５が設けられ、低圧電磁弁４には吸引ポンプ６
（詳細は後記する）の駆動側シリンダ６Ａに形成された
右方の第１の油室７Ａに接続する回路８と、チェックバ
ルブ９を経て外部の油タンク１０へ還流する回路１１が
設けられている。さらに又、上記低圧電磁弁４に接続し
たメイン回路１２にはチェックバルブ１３を介して増圧
ポンプ１４の２次側油室１５へ接続する回路１６Ａと、
この増圧ポンプ１４と連動動作する切換弁１７に通じる
回路１６Ｂが分岐して設けられている。なお切換弁１７
と増圧ポンプ１４とは該増圧ポンプ１４の増圧ピストン
１８を挟んで、左方の一次側油室１９Ａと右方の戻し油
室１９Ｂとを接続する回路２０Ａ，２０Ｂによって夫々
連通し、切換弁１７はピストン１８の動きに連動して油
路を切換え、これによって増圧ピストン１８が往復運動
するようになっている。従って作動油の流れも図示矢印
の如く双方向に流動する。また前記切換弁１７より排出
される増圧ポンプ１４の作動油は回路２１により油タン
ク１０へ直接還流される。

一方、前記増圧ポンプ１４の２次側油室１５には、チェ
ックバルブ２２Ａ，急速継手２２Ｂおよび２２Ｃを介し
た増圧回路２３が接続され、この増圧回路２３の末端に
は油圧工具２４が連結される。増圧回路２３の途中にお
いては圧力スイッチ２５および高圧電磁切換弁（以下高
圧電磁弁と称す）２６に接続する回路２７が分岐して設
けられ、高圧電磁弁２６からはチェックバルブ２８を介
して詳細は後記する吸引ポンプ６の吸引側の小径シリン
ダ２９へ接続する回路３０が設けられていて、小径シリ
ンダ２９にはチェックバルブ３１を介して前記油タンク
１０へ直接通じる回路３２が形成されている。

ところで、前記メイン回路１２にはチェックバルブ３３
を介設して前記吸引ポンプ６の駆動側シリンダ６Ａに形
成された第２の油室７Ｂに通じる回路３４が接続され、
またこの回路３４からはパイロットチェックバルブ３５
を経て油タンク１０へ直接接続する回路３６が分岐して
設けられている。３７はマイクロスイッチで後記する吸
引ポンプ６に付設され、吸引ポンプ６の駆動ピストンが
ストロークエンドに達した時に作動するようになってい
る。

次に第２図を参照して吸引ポンプ６の構成を詳述する。
なお符号は新たに付記する。吸引ポンプ４０は略中央部
のセンタブロック４１を挟んで図中左方の駆動側シリン
ダ４０Ａと右方のやや太径の吸引側シリンダ４０Ｂとに
より形成され、双方のシリンダ４０Ａ，４０Ｂには上記
センタブロック４１を挿通してピストン軸４２が内装し
てなり、この軸４２の左側方には駆動側シリンダ４０Ａ
に位置する態様で駆動ピストン４３が、また右側方には
吸引側シリンダ４０Ｂに位置する態様で太径の吸引ピス
トン４４が夫々固着されている。また吸引ピストン４４
の端部には小径吸引ピストン４５が一体的に設けられて
段落を形成している。この小径吸引ピストン４５は吸引
側シリンダ４０Ｂの基端部に固着してなる吸引ブロック
４６のセンターに形成された小径シリンダ４７と密に嵌
合されるようになっている。吸引ブロック４６には前記
第１図に示す高圧電磁弁２６および油タンク１０へ通じ
る油路４８が形成され、この油路４８は前記小径シリン
ダ４７に連通すると共に、この油路４８よりも十分に細
径の分岐油路４８ａを分岐させて吸引ピストン４４と吸
引ブロック４６間のメイン吸引油室４０Ｃへ連通させて
ある。

一方、前記駆動側シリンダ４０Ａには駆動ピストン４３
とセンタブロック４１間に第１の油室４９が形成され、
この油室４９はセンタブロック４１に形成された油路５
０を介して前記第１図に示す低圧電磁弁４へと連通し、
作動油の吸排がなされる。また駆動側シリンダ４０Ａの
基端部に固着された駆動ブロック５１と駆動ピストン４
３間には第２の油室５２が形成され、この油室５２は駆
動ブロック５１に形成された油路５３を介して前記第１
図に示す低圧電磁弁４と増圧ポンプ１４間のメイン回路
１２に接続される。

駆動ブロック５１のセンター、すなわち前記ピストン軸
４２と相対する位置にはピン５４がその一端部を第２の
油室５２内に位置するとともに、戻しスプリング５５を
介設して摺動可能に設けられ、ピストン軸４２が駆動ブ
ロック５１側に移動してストロークエンドに達した時に
当接するようになっている。このピン５４の左方端部に
はプレート５６が取付られ、このプレート５６には図示
２点鎖線の如きマイクロスイッチ５７（前記第１図では
３７）が当接しており、前記ピストン軸４２の軸端がピ
ン５４に当接して押動した時に作動して信号を発するよ
うに構成されている。

なお、前記吸引ピストン４４とセンタブロック４１間に
形成される空気室５８はセンタブロック４１に穿設して
なる空気孔５９により大気と連通しているので、ピスト
ン運動の妨げとならない。

また、駆動側シリンダ４０Ａおよび吸引側シリンダ４０
Ｂの内周面と当接又は摺接状態にあるブロック４１，４
６，５１、およびピストン４３，４４の周面にはＯリン
グ６０，６０……を嵌挿して油の漏洩を防止し、さら
に、ピストン軸４２が挿通して摺動するセンターブロッ
ク４１にもＯリング６１を嵌挿して空気室５８内へ油が
浸入するのを防止している。

次に、上記実施例の作用を説明する。

第１図において、まず、油圧源１からの油を作業に必要
な圧力に高めて油圧工具２４へ供給する場合、図示しな
いコントロール装置を操作してその電気信号により低圧
電磁弁４をＡポジションに切換える。すると油圧源１か
らの作動油が急速継手２Ａ，２Ｂおよびフィルタ３を経
て低圧電磁弁４に至り、ここよりムイン回路１２を通っ
て増圧ポンプ１４の２次側油室１５および切換弁１７に
供給される。切換弁１７に供給された作動油は、回路２
０Ａ，２０Ｂを介して増圧ポンプ１４の１次側油室１９
Ａおよび戻し油室１９Ｂに交互に送油された増圧ピスト
ン１８を往復駆動する。作動油が１次側油室１９Ａに送
油された場合は、先に戻し油室１９Ｂに流入している油
を油タンク１０側に排出すると共に、前行程で２次側油
室１５に流入している作動油を増圧して油圧工具２４側
に吐出する。また戻し油室１９Ｂに送油された場合、１
次側油室１９Ａの作動油を油タンク１０側に排出すると
共に、２次側油室１５に再び油圧源１からの低圧油が吸
入される。この作動油の切換操作は、増圧ピストン１８
に連結されている切換弁１７が増圧ピストン１８の変位
量と連動し、切換弁１７の油路を自動的に切換えること
により行われる。従って切換弁１７に作動油の供給が継
続される限り増圧ピストン１８は往復運動を続けるよう
になり、２次側油室１５においては作動油の吸入、吐出
が繰返されて徐々に油圧が高められる。そして高圧とな
った圧油が増圧回路２３を経て油圧工具２４の油圧シリ
ンダに圧送されるようになる。この圧油は同時に増圧回
路２３より分岐した回路２７から圧力スイッチ２５およ
び高圧電磁弁２６へも供給されるが、該高圧電磁弁２６
はＡポジションにあってこの側の油路が閉じられている
ため、これ以後の回路に作動油が流れることはない。従
って圧油は確実に油圧工具２４側へ供給される。

なお、増圧ポンプ１４は１次側と２次側のピストンの受
圧面積の比率差によって増圧を行う公知の機構のもので
ある。

一方、前記油圧源１からの作動油は、メイン回路１２に
接続してなる回路３４により、チェックバルブ３３を介
して第２図に示す吸引ポンプ４０（第１図においては
６）の駆動ブロック５１に形成された油路５３から第２
の油室５２（第１図においては７Ｂ）へ供給され、この
作動油によって駆動ピストン４３およびこれとピストン
軸４２により一体となっている吸引ピストン４４、小径
吸引ピストン４５を吸引ブロック４６側（図中右方）へ
摺動させ、前行程においてメイン吸引油室４０Ｃおよび
小径シリンダ４７内に吸引している作動油を油路４８お
よび分岐油路４８ａから第１図の回路３２を経て油タン
ク１０側へ排出する。

また同時に、駆動側シリンダ４０Ａの第１の油室４９
（第１図においては７Ａ）に供給されている作動油は、
センタブロック４１に形成された油路５０から第１図の
回路８および低圧電磁弁４を経て油タンク１０へ排出さ
れる。吸引ポンプ４０は上記動作により次の吸引動作に
備えることができる。

次に、油圧工具２４からの圧油の吸引作用を説明する。

油圧工具２４による作業が終了した後、増圧ポンプ１４
が尚も増圧を続けると、増圧回路２３から分岐した回路
２７に接続して所定圧力に設定してなる圧力スイッチ２
５が作動し、この電気信号により高圧電磁弁２６をＢポ
ジションに切換えてこれを開弁する。これにより、油圧
工具２４の油圧シリンダおよび増圧された回路が回路３
０，３２を経由して直接油タンク１０と連通し、油圧シ
リンダおよび回路内の高圧作動油は急激に減圧され、一
部の作動油は油タンク１０に戻る。この時に、高圧電磁
弁２６の開弁に伴う急激な圧力変動が油路４８に作用す
るが、油路４８に較べて分岐油路４８ａは十分に細いの
で、上記高圧電磁弁２６の開弁時の高圧作動油はメイン
吸引油室４０Ｃに先んじて受圧面積の小さい小径シリン
ダ４７内に導入されることになり、圧力変動の衝撃が緩
和され、吸引側の衝撃負荷を軽減することができる。
又、上記高圧電磁弁２６が開弁した直後に時間差（約
０．５秒経過後）をもってコントロール装置の信号によ
り低圧電磁弁４を逆方向即ちＣポジシヨンに切換えて吸
引ポンプ６を作動させる。この切換操作に時間差を設け
たことにより、増圧ポンプ１４と油圧工具２４間の油圧
ホースが長く、ホースが膨脹して油量が増加していて
も、この膨脹分の油を吸引ポンプ６を介さずに油路３２
から直接油タンク１０に放出することができる。従っ
て、吸引ポンプ６の吸入容量を増加する必要がなく、小
形軽量化が図れる。

低圧電磁弁４がＣポジションに切り換わると、油圧源１
からの作動油が回路８を経て、第２図に示す吸引ポンプ
４０の第１の油室４９へ流入し、駆動ピストン４３およ
び吸引ピストン４４を駆動ブロック５１側（図中左方）
に摺動させる。同時に第１図に示すパイロットチェック
バルブ３５を開放状態にし、前行程で第２の油室５２に
流入している作動油を油タンク１０へ排出する。吸引ピ
ストン４４の作動に伴い、油圧工具２４および増圧回路
内の作動油が回路３０と油路４８と分岐油路４８ａを経
由してメイン吸引油室４０Ｃおよび小径シリンダ４７内
に吸引される。

作動油の吸引が行われ、前記吸引ピストン４４が駆動ブ
ロック５１側のストロークエンドに達すると、反対側に
位置しているピストン軸４２の端部が駆動ブロック５１
に設けられたピン５４を押圧し、これに連結されたプレ
ート５６を押動することによりマイクロスイッチ５７が
作動する。これにより吸引終了の信号を図示しないコン
トロール装置へ送り、一定時間（約１０〜１２秒）経過
後高圧電磁弁２６をＡポジションに復帰させる。以上の
作動油の増減圧により油圧工具２４の油圧シリンダは伸
縮行程の１サイクルを終了したことになる。

なお、上記高圧電磁弁２６の切換操作を一定時間遅らせ
ることにより、油圧工具２４のシリンダ容量が大きくて
作動油の戻し量が吸引ポンプ４０の吸入容量を越えた場
合でも、油圧工具２４が内蔵する戻しスプリングにより
自力で作動油を排出できるようになる。従って、増圧ポ
ンプ１４の２次吐出油量の容量を大きくでき、大型の油
圧工具の使用にも供することができる。

また、増圧途中において圧力スイッチ２５の設定圧力に
達する前に増圧を停止したい場合、低圧電磁弁４をＡポ
ジションからＢポジションに切換えると、油圧源１から
の作動油はチェックバルブ９を経て油タンク１０へ還流
し、低圧電磁弁４より先の回路の油圧はＢポジションへ
切換えられる直前の状態に保たれて増圧は停止される。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明の吸引機構に
よれば次のような効果が得られる。

(1) 吸引ポンプの吸引シリンダ端部に小径シリンダを
形設し、これに対応して吸引ピストンを小径段部を有す
る２段構造としたことにより、高圧切換弁の開弁時の急
激な圧力変動を受圧面積の小さい小径シリンダと吸引ピ
ストンの小径部で受け止めることができ、吸引ポンプに
おける衝撃負荷が軽減されて相対的に吸引ポンプの強度
剛性が高まる。従って安全性が高く小型軽量化が図れ、
又吸引ポンプの耐久性の向上にもつながる。

(2) 高圧電磁切換弁の開弁時における吸引ポンプの動
作タイミングを若干違差させたことにより、一部の過剰
な高圧作動油は吸引ポンプを介さずに油タンクに排出さ
れるので、油圧ホースが長く、又油圧工具のシリンダ容
量が大きくとも、吸引ポンプの吸入許容量を有効に利用
することができ、従って吸引ポンプの小型軽量化が可能
となる。

(3) また、過剰作動油は直接油タンクに排出され、吸
引ポンプによる作動油の吸入が有効に行われることか
ら、増圧回路の残留背圧がなくなり、従って油圧工具の
シリンダの縮退速度が速くなって作業能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係り、第１図は油圧ブースタ全体の回路
構成図で、第２図は吸引ポンプの構造を示す要部縦断面
図である。 １……油圧源、４……低圧電磁切換弁 ６（４０）……吸引ポンプ、１４……増圧ポンプ １７……切換弁、２４……油圧工具 ２５……圧力スイッチ、２６……高圧電磁切換弁 ３５……パイロットチェックバルブ ３７（５７）……マイクロスイッチ ４０Ａ……駆動側シリンダ、４０Ｂ……吸引側シリンダ ４１……センタブロック、４３……駆動ピストン ４４……吸引ピストン、４５……小径吸引ピストン ４６……吸引ブロック、４７……小径シリンダ ４８……油路、４８ａ……分岐油路 ４９……第１の油室、５２……第２の油室 ５４……ピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部油圧源からの作動油を低圧切換弁の方
   向切換えによって増圧する増圧ポンプにより油圧工具に
   供給すると共に、該油圧工具からの作動油を圧力スイッ
   チの作動により開弁操作する高圧切換弁を介し且つ前記
   低圧切換弁の逆方向切換えによって吸引する吸引ポンプ
   により外部油タンクに返戻する油圧ブースタにおいて、
   前記吸引ポンプの吸引側シリンダの端部に小径シリンダ
   を形設し、吸引ピストンの吸引側端部には小径部を形成
   して前記小径シリンダに嵌挿させると共に、前記高圧切
   換弁からの作動油を前記吸引側シリンダに供給する油路
   は該作動油を前記小径シリンダに供給する油路よりも十
   分に細径とし、前記圧力スイッチの作動による前記高圧
   切換弁の開弁動作と前記低圧切換弁の逆方向切換えによ
   る前記吸引ポンプの吸引開始動作とに時間差を設けたこ
   とを特徴とする油圧ブースタにおける吸引機構。