(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーと、
このシリンダーと共にポンプ室を形成し、当該シリンダー内を往復摺動することにより前記ポンプ室を拡縮するピストン部材と、
駆動源であるモータの出力軸の回転により、揺動端部が出力軸の軸線方向に往復動するように出力軸を中心として揺動するアクチュエータとを備え、
前記アクチュエータの揺動端部側と前記ピストン部材とを密着コイルばねによって連結し、
前記アクチュエータの遥動により前記遥動端部が前記軸線方向に沿って下降して前記ポンプ室が拡張されたとき、前記密着コイルばねの初張力により当該密着コイルばねが延びることなく前記ピストン部材を所定量下降させ、
前記アクチュエータの遥動により前記遥動端部が前記軸線方向に沿って上昇して前記ポンプ室が収縮されたとき、前記密着コイルばねの前記軸線方向とは直交する方向の一端側に隙間が発生するが、他端側が互いに密着した状態にあるので前記ピストン部材を所定量押し上げることを特徴とするピストンポンプ。
【請求項２】
前記シリンダーおよび前記ピストン部材ならびに前記アクチュエータの揺動端部を前記モータの出力軸を回転中心とした円周方向に等間隔をおいて複数設け、
前記モータの出力軸の回転により、前記複数の揺動端部が前記円周方向に向かって順次出力軸の軸線方向に往復動することを特徴とする請求項１記載のピストンポンプ。
【請求項３】
前記ピストン部材および前記アクチュエータの揺動端部側に前記密着コイルばねがねじ込まれるねじ部を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のピストンポンプ。
【請求項４】
吸入孔および吐出孔が形成され、この吸入孔および吐出孔を開閉する吸入弁および吐出弁が設けられ、前記シリンダーおよび前記ピストン部材と共にポンプ室を形成する弁取付板を備え、この弁取付板の一部を装置筺体の外側に露呈させるように延設し放熱部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載のピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ポンプ室を形成するダイヤフラム部が形成されたダイヤフラムを備え、駆動源としてのモータの出力軸を回転させることにより揺動動作する駆動体を介して、ダイヤフラム部を往復動させてポンプ室を拡縮させるダイヤフラムポンプが開示されている。このダイヤフラムポンプでは、ダイヤフラム自体の剛性が小さいため、圧縮比を大きく取れないことから、流体の圧力を高圧にすることができないといった欠点がある。
【０００３】
これを解決するものとして、図４に示すようなピストンポンプが提案されている。同図を用いてこれを説明する。全体を１０１で示す従来のピストンポンプは、Ｌ字状に形成されたフレーム１０２に固定された駆動源としてのモータ１０３を備えており、このモータ１０３の出力軸１０３ａはフレーム１０２の孔１０２ａからフレーム１０２内に臨んでいる。１０４は出力軸１０３ａに止めねじ１０５によって軸着されたクランク台であって、出力軸１０３ａから偏心した部位に偏心軸１０４ａが突設されている。１０６はコネクチングロッドであって、一端側がボールベアリング１０４ｂを介して偏心軸１０４ａに枢支されており、他端側にピストン部１０６ａが設けられている。
【０００４】
１０７は略円筒状に形成されたシリンダーであって、フレーム１０２の天井部１０２ｂの嵌合孔１０２ｃに嵌合されており、上部に鍔１０７ａが設けられている。１０８はカップ状に形成されたシール部材であって、リテーナ１０９を介してねじ１１０によってコネクチングロッド１０６のピストン部１０６ａに固定されている。このシール部材１０８はシリンダー１０７内に摺動自在に支持されており、後述する弁取付板１１２と共にポンプ室１１１を形成している。弁取付板１１２には、吐出孔１１２ａと吸入孔１１２ｂとが形成されており、これら吐出孔１１２ａおよび吸入孔１１２ｂを開閉する吐出弁１１３および吸入弁１１４が設けられている。上記したシリンダー１０７は、鍔１０７ａがスペーサ１１５およびガスケット１１６を介してコネクチングロッド１０６の天井部１０２ｂと弁取付板１１２とに挟持された状態で、図示を省略したねじにより弁取付板１１２、後述する集気体１１７、フレーム１０２を積層状態で固定することにより、フレーム１０２に取り付けられる。集気体１１７には、吐出孔１１２ａと連通された吐出口１１７ａと吸入孔１１２ｂと連通された吸入口１１７ｂとが設けられている。
【０００５】
このような構成において、モータ１０３を駆動させ出力軸１０３ａを回転させると、クランク台１０４が出力軸１０３ａと一体に回転するので、偏心軸１０４ａは出力軸１０３ａの周りを回転する。したがって、コネクチングロッド１０６がピストン部１０６ａを揺動中心として揺動しながら図中上下方向に往復動するので、シール部材１０８がシリンダー１０７内を上下方向に摺動する。シール部材１０８が下降すると、ポンプ室１１１が拡張されるので、ポンプ室１１１内は負圧状態となり、吸入弁１１４が吸入孔１１２ｂを開放し、吸入孔１１２ｂからポンプ室１１１内に流体が供給される。一方、シール部材１０８が上昇すると、ポンプ室１１１が収縮するため、吐出弁１１３が吐出孔１１２ａを開放し、ポンプ室１１１内の流体が吐出孔１１２ａを通って吐出口１１７から吐出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５５１７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したような従来のピストンポンプにおいては、コネクチングロッド１０６の往復運動は偏心軸１０４ａの偏心回転によるものであるため、コネクチングロッド１０６は揺動動しながら往復運動を行うことになり、振動や騒音の発生を抑制することができないという問題があった。また、吐出口１１７ａからの流体の吐出動作は、モータ１０３の出力軸１０３ａの１回転に対して１回の割合で行われるため、吐出口１１７ａから吐出される流体はリップルが大きいといった問題もあった。
【０００８】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、振動および騒音が小さくかつリップルが小さい高圧のピストンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、シリンダーと、このシリンダーと共にポンプ室を形成し、当該シリンダー内を往復摺動することにより前記ポンプ室を拡縮するピストン部材と、駆動源であるモータの出力軸の回転により、揺動端部が出力軸の軸線方向に往復動するように出力軸を中心として揺動するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータの揺動端部側と前記ピストン部材とを密着コイルばねによって連結したものである。
【００１０】
本発明は、前記発明において、前記シリンダーおよび前記ピストン部材ならびに前記アクチュエータの揺動端部を前記モータの出力軸を回転中心とした円周方向に等間隔をおいて複数設け、前記モータの出力軸の回転により、前記複数の揺動端部が前記円周方向に向かって順次出力軸の軸線方向に往復動するものである。
【００１１】
本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、前記ピストン部材および前記アクチュエータの揺動端部側に前記密着コイルばねがねじ込まれるねじ部を形成したものである。
【００１２】
本発明は、前記発明のいずれか一つの発明において、吸入孔および吐出孔が形成され、この吸入孔および吐出孔を開閉する吸入弁および吐出弁が設けられ、前記シリンダーおよび前記ピストン部材と共にポンプ室を形成する弁取付板を備え、この弁取付板の一部を装置筺体の外側に露呈させるように延設し放熱部を設けたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アクチュエータの揺動端部側とピストン部材とを密着コイルばねによって連結したことにより、アクチュエータの揺動動作をピストン部材に伝達する際に密着コイルばねが撓む。このため、アクチュエータがモータの出力軸を中心した揺動動作するにもかかわらず、ピストン部材がモータの出力軸の軸線方向に直線運動をするため、シリンダーに対するピストン部材の摺動動作が円滑に行われるから騒音や振動の発生を抑制できる。また、アクチュエータの揺動動作を密着コイルばねによって確実にピストン部材に伝達することができるため、ポンプの圧縮比を高くすることができるから高圧のポンプを提供することが可能になる。
【００１４】
前記発明のうちの一つの発明によれば、モータの出力軸の１回転により複数のポンプ室から順次連続的に流体が吐出されるため、リップルの発生を抑制することができる。
【００１５】
前記発明のうちの一つの発明によれば、密着コイルばねをアクチュエータの揺動端部側とピストン部材とに容易かつ強固に固定することができる。
【００１６】
前記発明のうちの一つの発明によれば、ポンプ室内で発生する熱を弁取付板を介して装置筺体の外側に効率よく放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るピストンポンプの断面図である。
【図２】本発明に係るピストンポンプにおいて、ピストンとばね受けに密着コイルばねを取り付ける状態を説明するための要部の断面図である。
【図３】本発明に係るピストンポンプにおけるアクチュエータの平面図である。
【図４】従来のピストンポンプの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図１および図３に基づいて説明する。
【００１９】
図１に全体を符号１で示すピストンポンプは、有底角筒状に形成されたモータ側のケース２の底部に固定された駆動源としてのモータ３を備えており、モータ３の出力軸３ａはケース２の穴２ａからケース２内に臨んでいる。４は出力軸３ａに軸着されたクランク台であって、出力軸３ａから偏心した部位から出力軸３ａの軸線Ｏに対して角度αだけ傾斜した軸部４ａが突設されており、出力軸３ａが回転すると、軸部４ａは出力軸３ａの周りを角度αだけ傾斜した状態で回転する。すなわち、軸部４ａは出力軸３ａの周りを、いわゆる首振り運動をしながら回転する。
【００２０】
５はアクチュエータであって、図３に示すように中央部に中空状に形成された軸受部５ａと、この軸受部５ａの周りに平面視において出力軸３ａを回転中心とした円周Ａ方向に等角度（９０°）をおいて配置された四個の揺動端部としてのばね受け座５ｂとからなる。このアクチュエータ５は、軸受部５ａがボールベアリング６を介してクランク台４の軸部４ａに枢支されることにより、軸部４ａに回転自在に支持されている。したがって、モータ３の出力軸３ａが回転すると、このアクチュエータ５は、四個のばね受け座５ｂが軸部４ａを介して平面視において円周Ａ方向に向かって順次出力軸３ａの軸線Ｏ方向に角度２αだけ上下に往復動するように、出力軸３ａを中心として揺動動作する。
【００２１】
７は各ばね受け座５ｂの穴５ｃに嵌合される四個のばね受けであって、ボールベアリング６の移動を規制する規制板８と共にねじ９を螺合させることによりばね受け座５ｂに固定される。このばね受け７には、図２に示すように大径部７ａが設けられ、この大径部７ａの周面には、後述する密着コイルばね２３がねじ込まれる捩れ方向が右ねじであるねじ部７ｂが形成されている。
【００２２】
図１において、１０は逆有底角筒状に形成されたシリンダーケースであって、天井部には平面視において円周Ａ方向に等角度（９０°）をおいて配置された四個のシリンダー受け穴１０ａが設けられている。１１は円筒状に形成された四個のシリンダーであって、上部に鍔１１ａが設けられている。
【００２３】
１２は略円柱状に形成されたピストンであって、図２に示すように小径部１２ａが設けられ、この小径部１２ａの周面には、密着コイルばね２３がねじ込まれる捩れ方向が右ねじであるねじ部１２ｂが形成されている。１３はピストン１２とピストン部材を構成する金属によってカップ状に形成されたシール部材であって、リテーナ１４を介してねじ１５によってピストン１２の上端部に取り付けられている。シール部材１３はシリンダー１１内に嵌合されてシリンダー１１に図１中上下方向に摺動自在に支持されており、シリンダー１１と後述する弁取付板１７とによって、四個のポンプ室１６を形成している。
【００２４】
１７は平面視矩形状に形成された弁取付板であって、中央部には四個の各ポンプ室１６に連通された四個の吐出孔１７ａ（二個の吐出孔１７ａは図示せず）が設けられており、これら吐出孔１７ａの周囲には、四個の各ポンプ室１６に連通された四個の吸入孔１７ｂ（二個の吸入孔１７ｂは図示せず）が設けられている。この弁取付板１７は熱伝導性が相対的に高い金属であるＡｌによって形成されており、外周部には下方に直角に折曲形成され、装置筺体（シリンダーケース１０）の外部に露呈される放熱部１７ｃが延設されている。また、弁取付板１７には、吐出孔１７ａを開閉する吐出弁１８と、吸入孔１７ｂを開閉する吸入弁１９とが設けられている。
【００２５】
四個のシリンダー１１は、弁取付板１７をねじ２２によってシリンダーケース１０に取り付けることにより、鍔１１ａがシリンダーケース１０のシリンダー受け穴１０ａの周縁部と、スペーサ２０およびガスケット２１を介して弁取付板１７とに挟持され、シリンダーケース１０に固定される。
【００２６】
２３は無負荷時に各コイル間に隙間がない密着コイルばねであって、ばね受け７とピストン１２とを連結している。すなわち、図２に示すように密着コイルばね２３の一端側がばね受け７のねじ部７ｂにねじ込まれることにより、密着コイルばね２３の一端側がばね受け７の大径部７ａに取り付けられる。同様に、密着コイルばね２３の他端側がピストン１２のねじ部１２ｂにねじ込まれることにより、密着コイルばね２３の他端側がピストン１２の小径部１２ａに取り付けられる。このように、ばね受け７とピストン１２とに、密着コイルばね２３の巻き方向と捩れ方向が同じである右ねじのねじ部７ｂ，１２ｂが形成されていることにより、密着コイルばね２３がばね受け７とピストン１２とに容易かつ強固に固定することができる。
【００２７】
２４は逆有底角筒状に形成された集気体であって、天井部の中央に吐出口２４ａが設けられ、天井部の周縁に吸入口２４ｂが設けられており、天井部の裏面側にはリング状の隔壁２４ｃが突設されている。この集気体２４は弁取付板１７を覆うように図示を省略したねじによってモータ側のケース２に固定され、固定されることにより、吐出口２４ａと吐出孔１７ａとを連通する吐出空間２５が形成されるとともに、吸入口２４ｂと吸入孔１７ｂとを連通する吸入空間２６が形成される。
【００２８】
次に、図１を用いて、このように構成されたピストンポンプ１の動作について説明する。モータ３を駆動し、出力軸３ａを回転させると、クランク台４も一体的に回転し、軸部４ａが角度αだけ傾斜した状態で出力軸３ａの軸線Ｏの周りを回転する。したがって、アクチュエータ５は、四個のばね受け座５ｂが、順次平面視において出力軸３ａを中心とした円周Ａ方向に向かって出力軸３ａの軸線Ｏ方向に往復動するように、出力軸３ａを中心として揺動動作する。すなわち、四個のばね受け座５ｂは上昇と下降とを順次繰り返す。
【００２９】
ばね受け座５ｂが下降すると、密着コイルばね２３を介してピストン１２も下降するので、ポンプ室１６が拡張されるため、ポンプ室１６内が負圧状態となり、吸入弁１９が吸入孔１７ｂを開放することにより、流体が吸入孔１７ｂからポンプ室１６内に供給される。このとき、シリンダー１１とシール部材１３との間に摺動による摩擦抵抗が発生するが、コイルばね２３が密着巻きで初張力があるので、コイルばね２３が延びるようなことがなく、ピストン１２を所定量確実に下降させることができる。
【００３０】
一方、ばね受け座５ｂが上昇すると、密着コイルばね２３を介してピストン１２も上昇するので、ポンプ室１６が収縮するため、吐出弁１８が吐出孔１７ａを開放するので、ポンプ室１６内の流体が吐出孔１７ａから吐出される。このとき、ばね受け７によって押し上げられる密着コイルばね２３は、図中左右の一端側に隙間が発生するが、他端側は互いに密着した状態となっているため、ピストン１２を所定量確実に押し上げることが可能になる。
【００３１】
このように、ピストン１２を所定量確実に下降・上昇させることができることにより、圧縮比を大きくすることができるため、流体の圧力が高圧のピストンポンプを提供することが可能になる。また、ばね受け７とピストン１２とを密着コイルばね２３によって連結したことにより、ピストン１２を押し下げるときおよび押し上げるときに密着コイルばね２３が出力軸３ａの軸線Ｏに対して左右に撓む。このため、アクチュエータ５がモータ３の出力軸３ａを中心した揺動動作するにもかかわらず、ピストン１２が出力軸３ａの軸線Ｏ方向に直線運動をするため、シリンダー１１に対するシール部材１３の摺動動作が円滑に行われるから騒音や振動の発生を抑制できる。
【００３２】
このばね受け座５ｂの下降および上昇動作は、円周Ａ方向に配置された四個のばね受け座５ｂにおいて順次行われるため、モータ３の出力軸３ａの１回転により四個のポンプ室１６から順次連続的に流体が吐出されるため、リップルの発生を抑制することができる。また、流体が高圧となることにより発生する熱やシール部材１３とシリンダー１１との間に発生する摺動摩擦による熱を、弁取付板１７を介して装置筺体の外部に露呈させた放熱部１７ｃにより放熱することが可能になる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、ポンプ室１６を四個設けた例を説明したが、ポンプ室１６は一個でもよく、また二個以上でもよく、ポンプ室１６を一個とした場合は、アクチュエータ５には、一個のばね受け７を取り付けるための一個のばね受け座５ｂを設けるようにすればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１…ピストンポンプ、３…モータ、３ａ…出力軸、４…クランク台、４ａ…軸部、５…アクチュエータ、５ｂ…ばね受け座（揺動端部）、７…ばね受け、７ｂ，１２ｂ…ねじ部、１１…シリンダー、１２…ピストン、１３…シール部材、１６…ポンプ室、１７…弁取付板、１７ａ…吐出孔、１７ｂ…吸入孔、１７ｃ…放熱部、１８…吐出弁、１９…吸入弁、２３…密着コイルばね。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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