JPH0781551B2 - ポンプ用の往復動切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、流体圧の自動切換によって往復動されるポン
プに用いられる往復動切換装置に関するものである。

（従来の技術） 例えば、ダイアフラムポンプの往復動切換装置として、
特公昭42−23303号公報に示されるものがある。

これは、第５図に示されるように、切換装置本体11の内
部に設けられた切換機構部12と、この切換機構部12に挿
通され二つの作動流体室13,14に交互に給排される作動
流体によって往復動される作動ロッド15と、この作動ロ
ッド15の大径部16およびスリーブ17の間に遊嵌され切換
弁室18の一側または他側に移動される切換作動体19と、
この切換作動体19によって切換作動され切換弁室18に供
給された作動流体の二つの作動流体室13,14に対する給
排を切換える凹形の切換子21と、前記切換作動体19に対
し中立位置で直行方向となる弾力的な押圧力を与えるこ
とにより切換作動体19を切換弁室18の一側または他側に
保持するスプリング22とを有するものがある。

そうして、作動ロッド15の往復動によって切換作動体19
を動かし、この切換作動体19によって切換子21を摺動さ
せ、この切換子21によって二つの作動流体室（空気室）
13,14に対する作動流体（空気）の給排を切換制御し、
作動ロッド15を連続的に往復動させるようにしている。

前記作動ロッド15の両端部にはダイアフラム23,24が一
体に設けられている。このダイアフラム23,24は、前記
作動流体室13,14とポンプ室25,26とを区画形成するもの
で、前記作動ロッド15の移動にともなって、このポンプ
室25,26の容積が変化し、ポンプ作用が得られる。例え
ば、作動ロッド15が右方に移動する場合は、一側のポン
プ室25の内部にある液はこのポンプ室25の容積収縮によ
り吐出側逆止弁27を経て押出され、吐出口28から外部に
吐出される。また、他側のポンプ室26の容積拡大により
吸込口29から吸込側逆止弁30を経てこのポンプ室26に液
が吸込まれる。このようなポンプ作用が前記切換機構部
12における作動流体の自動切換によって左右交互に繰返
される。

この従来の往復動切換装置において、スプリングから切
換作動体19に押圧力を与える構造は、圧縮コイルスプリ
ング22の一端部に筒状のスライダ31が嵌着され、このス
ライダ31の端面凹部32に作動子33の一端球状部34が回動
自在に嵌合され、この作動子33の他端球状部35が前記切
換作動体19の凹部36に回動自在に嵌合されている。

このように、従来は圧縮コイルスプリング22を用いてい
るので、このスプリング22と切換作動体19との間に前記
筒状スライダ31および作動子22を介設する必要がある
が、このような複数の部品を組付ける作業は容易でな
く、コストアップの原因ともなっている。

一方、特開昭60−256571号公報には、ピストンの往復動
を切換えるためのスプール弁ボディに対し一対のスプー
ル弁ばねが設けられた往復動切換装置が示されている。
このスプール弁ばねは、蛇行形に成形されたワイヤスプ
リングであり（公報第６図）、この蛇行形ばねの外側の
端部がねじによってポンプハウジングの内側にそれぞれ
固定され（公報第７頁右上欄第８行乃至第11行）、また
蛇行形ばねの内側のループがスプール弁ボディの溝内に
それぞれ係合されている（公報第７頁右上欄第13行乃至
第16行）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭60−256571号公報に記載された蛇行形ばね
は、その端部がねじによって固定され、端部の自由な回
転が規制されているので、ばね線材に捩れが作用し、捩
れでは十分な反転ストロークが得られないから、蛇行形
に成形して端部・ループ間に反転動作に必要となる十分
な距離を確保せざるを得ず、十分なばね装着スペースを
必要とするとともに、捩れによるばね線材の金属疲労も
無視できない。

また、前記蛇行形ばねは、内側のループがスプール弁ボ
ディの溝内にそれぞれ係合し、ループの先端がその軸方
向に自在に動き得るように開放されているから、圧縮時
にループに作用する力がその軸方向に逃げるおそれがあ
る。さらに、前記蛇行形ばねは、端部をねじによってポ
ンプハウジングに固定する必要があり、固定後も、ねじ
が緩むと蛇行形ばねが脱落して機能が損なわれるおそれ
があるので、この蛇行形ばねの組付けには注意を要す
る。

本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、部
品点数の削減、組付け容易性およびコストダウンを図れ
るとともに、小形でも大きな反転ストロークが得られ、
線材の金属疲労が少なく優れた耐久性を有し、かつ圧縮
力を効果的に蓄圧できるスプリング形状およびその装着
構造を有するポンプ用往復動切換装置を提供することを
目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、切換装置本体41の内部に設けられ二つの作動
流体室42,43に交互に供給または排出される作動流体の
給排を切換制御する切換機構部44と、この切換機構部44
に挿通され二つの作動流体室42,43に交互に給排される
作動流体によって往復動される作動ロッド45と、この作
動ロッド45に軸方向に遊嵌され作動ロッド45の往復動に
関連して一側の切換位置と他側の切換位置とに移動され
る切換作動体61と、この切換作動体61に対し中立位置で
直交方向となる弾力的な押圧力を与えることにより切換
作動体61を一側の切換位置または他側の切換位置に押圧
するワイヤスプリング71とを有するポンプ用の往復動切
換装置であり、前記ワイヤスプリング71は、線材の中央
に位置する直線状部74に対し両端部72を相互に対向する
方向に彎曲されてほぼＣ形に成形され、このワイヤスプ
リング71の両端部72が、前記切換作動体61またはこの切
換作動体と一体の部材66の横方向に穿設された孔73に回
動自在に嵌着され、このワイヤスプリング71の直線状部
74が前記切換装置本体41に設けられたスプリング受け部
75に回動自在に嵌着されているものである。さらに、前
記切換作動体61に、この切換作動体61によって切換作動
されるとともに切換機構部44に供給された作動流体の二
つの作動流体室42,43に対する給排をバルブシート85,8
6,88,89に対する接離によって切換えるバルブ91,92,94
が設けられている。

（作用） 本発明は、作動ロッド45が移動するにしたがって切換作
動体61も移動され、この切換作動体61が中立位置に近付
くにしたがって、この切換作動体61とスプリング受け部
75との間にあるワイヤスプリング71が直線状部74を支点
に回動しながら圧縮され、そして、切換作動体61が中立
位置を僅かでも過ぎると、ワイヤスプリング71に蓄えら
れた復元力が作動ロッド移動側に解放され、作動ロッド
45の軸方向に遊嵌された切換作動体61は、その遊嵌範囲
内で瞬時に作動ロッド移動方向の係止位置まで移動され
る。この切換作動体61の動作によってバルブ91,92,94も
瞬時に移動され、作動流体室42,43に対する作動流体の
供給および排出が一瞬にして切換わる。

また、部品組立時は、ワイヤスプリング71の直線状部74
をスプリング受け部75に嵌着するとともに、ワイヤスプ
リング71の両端部72をやや開いて切換作動体61またはこ
れと一体の部材66の横方向孔73に自身の復元力により嵌
着する。

（実施例） 以下、本発明を第１図乃至第４図に示される実施例を参
照して詳細に説明する。

第１図および第２図に示されるように、切換装置本体41
の内部に、二つの作動流体室42,43に交互に供給または
排出される作動流体（例えば、空気）の給排を切換制御
する切換機構部44が設けられ、この切換機構部44に、二
つの作動流体室42,43に交互に給排される作動流体によ
って往復動される作動ロッド45が挿通されている。切換
装置本体41の中央筒部46がその作動ロッド45の嵌合する
部分にはパッキン47が嵌着されている。

作動ロッド45には、大径部51が一体的に形成され、さら
にスペーサ52を介して一対のダイアフラム挟持ディスク
53が嵌着され、ねじ部54と螺合するナット55の締付けに
よって一体化されている。前記ディスク53間にはダイア
フラム56の中央部が保持されている。

前記作動ロッド45に、この作動ロッド45の往復動に関連
して一側の切換位置と他側の切換位置とに移動されるス
リーブ状の切換作動体61が一定の範囲で軸方向に遊嵌さ
れている。この切換作動体61は、前記作動ロッド45の大
径部51に摺動自在に嵌合される内径大部63と、前記大径
部51またはスペーサ52に係合される内径小部64とによっ
て形成され、そして、内径大部63の外周面にはバルブ係
合凸部65が一体に設けられ、内径小部64の外周面にはス
プリング嵌着体66が嵌合され、この内径小部64の外周面
に螺合されたナット67によって固定されている。

前記切換作動体61に対し中立位置で直行方向となる弾力
的な押圧力を与えることにより切換作動体61を第１図に
示される一側の切換位置または第２図に示される他側の
切換位置に押圧する一対のワイヤスプリング71が、切換
作動体61の上側および下側に対称に設けられている。こ
のワイヤスプリング71は、第３図に示されるように、丸
形断面の線材（ピアノ線）の両端部72が、線材の中央に
位置する直線状部74に対し平行となるまで相互に対向す
る方向に彎曲されて、ほぼＣ形に成形されたものであ
る。このワイヤスプリング71の両端部72が、前記スプリ
ング嵌着体66の横方向に穿設された孔73に回動自在に嵌
着され、このワイヤスプリング71の直線状部74が前記切
換装置本体41に一体に設けられたスプリング受け部75の
凹溝76回動自在に嵌着されている。

前記切換機構部44について説明すると、切換装置本体41
に作動流体供給口81が設けられるとともに作動流体排出
口82が設けられ、作動流体供給口81から作動流体の供給
を受けるバルブ室83が、切換装置本体41の隔壁の穴84に
相互に対向されて嵌着された一対の作動流体供給側バル
ブシート85,86の間に形成され、このバルブ室83は、バ
ルブシート85,86を経て一側の作動流体室42または他側
の作動流体室43に連通される。

また、前記作動流体排出口82に連通される通孔87が切換
装置本体41の隔壁に貫通穿設され、この通孔87が両側部
に作動流体排出側バルブシート88,89が反対向きに設け
られ、前記通孔87がこのバルブシート88,89を介して一
側の作動流体室42または他側の作動流体室43に連通され
る。

一側の作動流体室42に対する作動流体供給側バルブシー
ト85および作動流体排出側バルブシート88は、共通のゴ
ム板に一体成形され、また、他側のバルブシート86,89
も同様に共通のゴム板に一体成形されている。そして、
その各ゴム板は切換装置本体41の隔壁の両側の凹部に嵌
着された押え板90によって保持されている。

一側の作動流体排出側バルブシート88に対して円板形に
形成された第１の作動流体排出制御バルブ91の一部が接
離自在に対向され、このバルブ91の中央部が切換作動体
61に嵌合され、前記係合凸部65とスプリング嵌着体66と
の間で軸方向摺動自在となっている。この第１の作動流
体排出制御バルブ91に、他方の作動流体排出側バルブシ
ート89に対向する第２の作動流体排出制御バルブ92のシ
ャフト93が一体的に螺着されるとともに、前記バルブ室
83に遊嵌された作動流体供給制御バルブ94のシャフト95
が一体的に螺着されている。これらのバルブ92,94のシ
ャフト93,95には針金96が挿入され、そのシャフトの回
転による位置ずれが防止されている。

このように、前記切換作動体61に、切換機構部44に供給
された作動流体の二つの作動流体室42,43に対するバル
ブシート85,86,88,89に対する接離によって切換えるバ
ルブ94,91,92が設けられ、切換作動体61によって切換作
動される。

次に、第１図および第２図を参照して、実施例の作用を
説明する。

第１図に示される切換状態では、作動流体供給口81に供
給された作動流体としての圧搾空気が、バルブ室83から
左側の作動流体供給側バルブシート86を経て左側の作動
流体室43に圧送され、左側の図に現れないダイアフラム
の左方への膨出動作にともなって作動ロッド45が左方に
移動される。そして、この作動ロッド45とともに移動す
る右側のダイヤフラム56の押出し作用によって、右側の
作動流体室42にある空気は、右側の作動流体排出側バル
ブシート88および通孔87を経て作動流体排出口82から外
部に排気される。

そうして、この作動ロッド45の左方への移動が限界に近
付くと、作動ロッド45と一体のスペーサ52が切換作動体
61に係合し、この係合後は、作動ロッド45が移動するに
したがって切換作動体61も左方に移動され、この切換作
動体61が中立位置に近付くにしたがって、この切換作動
体61にとスプリング受け部75との間にある一対のワイヤ
スプリング71が直線状部74を支点に左方に回動しながら
圧縮され、そして、上下のワイヤスプリング71が直線状
となる中立市を僅かでも過ぎると、ワイヤスプリング71
に蓄えられた復元力が作動ロッド移動方向に解放され、
作動ロッド45の軸方向に遊嵌された切換作動体61は、そ
の遊嵌範囲内で左方に瞬間的に移動される。そして、第
２図に示されるように切換作動体61と一体のスプリング
嵌着体66が円板形のバルブ91に衝突し、バルブ91,92,94
が瞬間的に切換えられ、作動流体室42,43に対する作動
流体の供給および排出が一瞬にして切換わる。

この第２図に示される状態では、作動流体供給口81に供
給された作動流体としての圧搾空気が、バルブ室83から
右側の作動流体供給側バルブシート85を経て右側の作動
流体室42に圧送され、右側のダイヤフラム56の右方への
膨出動作にともなって作動ロッド45が右方に移動され
る。そして、この作動ロッド45とともに移動する図示さ
れない左側のダイヤフラムの押出し作用によって、左側
の作動流体室43にある空気は、左側の作動流体排出側バ
ルブシート89および通孔87を経て作動流体排出口82から
外部に排気される。

そうして、この作動ロッド45の右方への移動が限界に近
付くと、作動ロッド45の大径部51が切換作動体61の内径
小部64に係合し、この係合後は、作動ロッド45が移動す
るにしたがって切換作動体61も移動され、この切換作動
体61が中立位置に近付くにしたがって、この切換作動体
61とスプリング受け部75との間にある一対のワイヤスプ
リング71が直線状部74を支点に右方に回動しながら圧縮
され、そして、ワイヤスプリング71が上下の直線状部74
間にある中立位置を僅かでも過ぎると、ワイヤスプリン
グ71に蓄えられた復元力が作動ロッド移動方向に解放さ
れ、作動ロッド45の軸方向に遊嵌された切換作動体61
は、その遊嵌範囲内で右方に瞬間的に移動される。そし
て、第１図に示されるように切換作動体61の係合凸部65
が円板形のバルブ91に衝突し、バルブ91,92,94が瞬間的
に切換えられ、作動流体室42,43に対する作動流体の供
給および排出が一瞬にして切換わる。

このような動作が繰返し行われ、ダイヤフラムポンプの
往復動が連続的になされる。

以上のように、ほぼＣ形のワイヤスプリング71は、その
直線状部74と両端部72とが回転中心軸となって自在に回
転し、円滑に反転動作するので、直線状部74と両端部72
との間にある彎曲部分には曲げのみが作用して捩れが作
用しない。したがって、このＣ形ワイヤスプリング71は
小形でも大きな反転ストロークが得られるとともに線材
の金属疲労が少なく優れた耐久性を有する。

さらに、このＣ形ワイヤスプリング71は、その両端部72
がスプリング嵌着体66の横方向孔73に嵌着され、このス
プリング嵌着体66とＣ形ワイヤスプリング71とにより無
端状スプリングが構成されているから、Ｃ形ワイヤスプ
リング71がスプリング嵌着体66とスプリング受け部75と
の間で圧縮されたとき圧縮力の逃げ場がなく、圧縮力が
Ｃ形ワイヤスプリング71内に効果的に蓄圧される。

次に、ワイヤスプリング71の組立は、そのワイヤスプリ
ング71の直線状部74スプリング受け部75の凹溝76に嵌着
するとともに、ワイヤスプリング71の両端部72をスプリ
ングの弾性に抗し開くようにして、切換作動体61と一体
のスプリング嵌着体66の孔73に嵌着する。

なお、前記ワイヤスプリング71は、全体形状がほぼＣ形
に成形されていればよく、例えば第４図に示されるよう
に、両側部に巻回部99が設けられたワイヤスプリング71
aも、全体としてほぼＣ形に成形されているので、本発
明のワイヤスプリングに含まれる。さらに、ワイヤスプ
リング71,71aは丸形断面に限定されるものではなく、６
角形等の異形断面の線材によって成形してもよい。

〔発明の効果〕 本発明によれば、線材の中央に位置する直線状部に両端
部を相互に対向する方向に彎曲させることによってほぼ
Ｃ形のワイヤスプリングを成形し、このワイヤスプリン
グの直線状部を切換装置本体のスプリング受け部に回動
自在に嵌着し、さらにワイヤスプリングの両端部を切換
作動体またはこれと一体の部材の横方向孔に回動自在に
嵌着するようにしたから、このＣ形ワイヤスプリングの
直線状部をスプリング受け部に嵌着するとともに、Ｃ形
ワイヤスプリングの両端部をやや開いて前記横方向孔に
自身の復元力により嵌着するのみで、特に固定すること
もなくワイヤスプリングを極めて簡単に装着できるとと
もに装着後は外れない利点があり、部品点数が少ないこ
ともあって、従来品に比べ大幅なコストダウンを図るこ
とができる。

さらに本発明によれば、Ｃ形ワイヤスプリングの直線状
部と両端部とが回転中心軸となって自在に回転し、この
ワイヤスプリングが円滑に反転動作するとともに、直線
状部と両端部との間にある彎曲部分には曲げのみが作用
して捩れが作用しないので、装着スペーサをさほど必要
としない小形のワイヤスプリングでも大きな反転ストロ
ークが得られるとともに、線材の金属疲労が少なく優れ
た耐久性を有する効果もある。また、Ｃ形ワイヤスプリ
ングの相互に対向する両端部が前記横方向孔に嵌着され
ることにより無端状スプリングが構成されているから、
このＣ形ワイヤスプリングが切換作動体または一体部材
とスプリング受け部との間で圧縮されたとき圧縮力の逃
げ場がなく、圧縮力がＣ形ワイヤスプリング内に効果的
に蓄圧される効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポンプ用の往復動切換装置の一実施例
を示す断面図、第２図はその切換状態を示す断面図、第
３図はそのワイヤスプリングの嵌着状態を示す要部の断
面図、第４図はワイヤスプリングの変形例を示す平面
図、第５図は従来の往復動切換装置が組込まれたダイア
フラムポンプの断面図である。 41……切換装置本体、42,43……作動流体室、44……切
換機構部、45……作動ロッド、61……切換作動体、71…
…ワイヤスプリング、72……端部、73……孔、74……直
線状部、75……スプリング受け部、85,86,88,89……バ
ルブシート、91,92,94……バルブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切換装置本体の内部に設けられ二つの作動
   流体室に交互に供給または排出される作動流体の給排を
   切換制御する切換機構部と、この切換機構部に挿通され
   二つの作動流体室に交互に給排される作動流体によって
   往復動される作動ロッドと、この作動ロッドに軸方向に
   遊嵌され作動ロッドの往復動に関連して一側の切換位置
   と他側の切換位置とに移動される切換作動体と、この切
   換作動体に対し中立位置で直交方向となる弾力的な押圧
   力を与えることにより切換作動体を一側の切換位置また
   は他側の切換位置に押圧するスプリングとを有するポン
   プ用の往復動切換装置において、 前記切換作動体に、この切換作動体によって切換作動さ
   れるとともに切換機構部に供給された作動流体の二つの
   作動流体室に対する給排をバルブシートに対する接離に
   よって切換えるバルブが設けられ、 前記スプリングとして、線材の中央に位置する直線状部
   に対し両端部を相互に対向する方向に彎曲させることに
   よってほぼＣ形のワイヤスプリングが成形され、このワ
   イヤスプリングの両端部が、前記切換作動体またはこの
   切換作動体と一体の部材の横方向に穿設された孔に回動
   自在に嵌着され、このワイヤスプリングの直線状部が前
   記切換装置本体に設けられたスプリング受け部に回動自
   在に嵌着されていることを特徴とするポンプ用の往復動
   切換装置。
2. 【請求項２】切換機構部は、切換装置本体に作動流体供
   給口が設けられるとともに作動流体排出口が設けられ、
   作動流体供給口から作動流体が供給されるバルブ室と一
   側の作動流体室および他側の作動流体室との間に一対の
   作動流体供給側バルブシートが相互に対向されて設けら
   れ、前記作動流体排出口に連通される部分と一側の作動
   流体室および他側の作動流体室との間に一対の作動流体
   排出側バルブシートが反対向きに設けられ、その一方の
   作動流体排出側バルブシートに対して接離自在の第１の
   作動流体排出制御バルブが円板形に形成されて切換作動
   体に軸方向に遊嵌され、この第１の作動流体排出制御バ
   ルブに、他方の作動流体排出側バルブシートに対向する
   第２の作動流体排出制御バルブが一体的に設けられ、前
   記一対の作動流体供給側バルブシートの間のバルブ室に
   前記第１の作動流体排出制御バルブに一体の作動流体供
   給制御バルブが遊嵌されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のポンプ用の往復動切換装置。