(57)【要約】【解決手段】油圧駆動のポンプは、ダイアフラム、ピストン、トランスファーチャンバ、流体の貯槽およびスプール部材を含む。トランスファーチャンバは、ダイアフラムとピストンの間で確定され、油液で満たされる。流体の貯槽は、少なくとも１つのバルブを経てトランスファーチャンバと流動的に連結する。スプール部材は、トランスファーチャンバと流体の貯槽の間の流体流れを制御するように形成される。スプール部材は、トランスファーチャンバにおいてオーバーフィル状態またはアンダーフィル状態が存在するときにだけ少なくとも１つのバルブの開口を開閉するように移動可能である。
2008539364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置と第２の位置の間の相互の移動であってストロークを確定する相互の移動に適応されたピストンと、
上記ピストンの第１と第２の位置と関連する第１と第２の位置の間で移動可能なダイアフラムと、
上記ダイアフラムの一方側のポンピングチャンバと、
上記ダイアフラムの他方側にあって、上記ダイアフラムおよび上記ピストンの相対的な位置によって一部分確定されると共に、油液で満たされているトランスファーチャンバと、
第１と第２のバルブと、
上記第１と第２のバルブを経て上記トランスファーチャンバと流動的に連結する流体の貯槽と、
上記ポンピングチャンバの中に位置し、第１の位置にあるときに上記第１と第２のバルブの開口を覆うように配置され、第２の位置にあるときに上記第１のバルブの開口を覆うと共に上記第２のバルブの開口を開けるように配置され、第３の位置にあるときに上記第１のバルブの開口を開けると共に上記第２のバルブの開口を閉じるように配置されるバルブスプールと
を備え、
オーバーフィル状態が上記トランスファーチャンバの中で生み出されて上記スプールを上記第２の位置に移動するまで、または、アンダーフィル状態が上記トランスファーチャンバの中で生み出されて上記スプールを上記第３の位置に移動するまで、上記スプールは上記第１の位置を維持することを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のダイアフラムポンプにおいて、
弁軸と、
この弁軸に連結されたスプールピンと
を備え、
上記スプールピンは、オーバーフィルまたはアンダーフィル状態が生み出されるときに、上記バルブスプールを係合させるように形成され配置されることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記第１と第２のバルブは、単一の方向において流体が流れることを可能にする逆止弁として構成されることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項４】
請求項１に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記ダイアフラムに連結され、上記トランスファーチャンバ内に少なくとも部分的に位置した弁軸を備え、
上記スプールは、上記弁軸によって保持されることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記弁軸は、上記ピストンと同軸であり、上記ピストンと上記ダイアフラムの同期の移動を提供することを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項６】
請求項４に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記ピストンと上記弁軸は、お互いに軸が二つあり、上記ピストンと上記ダイアフラムの非同期の移動を提供することを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記ポンピングチャンバにおける圧力状態よりも大きな圧力状態を上記トランスファーチャンバにおいて生み出すように適応され形成された付勢部材を備えることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項８】
請求項４に記載のダイアフラムポンプにおいて、
上記スプールは、上記弁軸の外周面を係合させる内周面を含み、
上記スプールと上記弁軸は、同軸に配置されることを特徴とするダイアフラムポンプ。
【請求項９】
ダイアフラムと、
ピストンと、
上記ダイアフラムと上記ピストンの間で確定されると共に油液で満たされているトランスファーチャンバと、
少なくとも１つのバルブを経て上記トランスファーチャンバと流動的に連結する流体の貯槽と、
上記トランスファーチャンバと上記流体の貯槽の間の流体の流れを制御するように形成され、上記トランスファーチャンバにおいてオーバーフィル状態またはアンダーフィル状態が存在するときにだけ少なくとも１つのバルブの開口を開閉するように移動可能なスプール部材と
を備えることを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１０】
請求項９に記載の油圧駆動ポンプにおいて、
上記少なくとも１つのバルブは、第１と第２の逆止弁を含んでいることを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１１】
請求項９に記載の油圧駆動ポンプにおいて、
上記ダイアフラムに連結され、上記トランスファーチャンバ内に少なくとも部分的に位置した弁軸を備えることを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の油圧駆動ポンプにおいて、
上記弁軸は、アンダーフィルまたはオーバーフィル状態が存在するときに上記スプール部材を係合させ移動させるように構成された第１の停止部材を含んでいることを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１３】
請求項１１に記載の油圧駆動ポンプにおいて、
上記スプール部材は、上記弁軸の外表面の近くで適合するように大きさが合わせられた中空筒状部材であることを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１４】
請求項１１に記載の油圧駆動ポンプにおいて、
上記スプール部材は、上記弁軸の長手方向軸と平行な方向に、動くことを特徴とする油圧駆動ポンプ。
【請求項１５】
ダイアフラム、ピストン、上記ダイアフラムと上記ピストンの間に置かれたトランスファーチャンバ、流体の貯槽、スプール部材、および、上記流体の貯槽と上記トランスファーチャンバの間で流動的な連結を提供する少なくとも１つのバルブを含む油圧駆動のダイアフラムポンプであって、このポンプにおける液体の圧力の平衡を保つ方法において、
上記ダイアフラムの位置を変えるためにピストンを移動させる工程と、
上記少なくとも１つのバルブを通過して上記流体の貯槽と上記トランスファーチャンバの間を流れる流体の流れをスプール部材と共に制御する工程と
を備え、
上記トランスファーチャンバ内の流体のオーバーフィル状態またはアンダーフィル状態が、生み出されて、その結果、上記スプール部材が、少なくとも１つのバルブを通過する流体の流れを可能にするまで、上記スプール部材は、少なくとも１つのバルブを通過する流体の流れを制限する第１の位置を維持することを特徴とする油圧駆動のダイアフラムポンプにおける液体の圧力の平衡を保つ方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
上記スプール部材を制御する工程は、弁軸の一部で上記スプール部材を係合させることを含み、
上記弁軸は、上記ダイアフラムに上記ピストンを連結することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
上記ポンプは、第１と第２バルブを含み、
上記第１のバルブは、上記トランスファーチャンバから上記流体の貯槽へ流体が流れることを可能にするように構成され、
上記第２のバルブは、上記流体の貯槽から上記トランスファーチャンバへ流体が流れることを可能にするように構成され、
さらに、
オーバーフィルの圧力の状態が存在するときに、上記第１のバルブの開口を露出し、上記第２のバルブの開口を覆うように、上記スプール部材を移動する工程と、
アンダーフィルの圧力の状態が存在するときに、上記第１のバルブの開口を閉じ、上記第２のバルブの開口を露出するように、上記スプール部材を移動する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に流体ポンプに関し、より詳細には油圧駆動のダイアフラムポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧駆動のダイアフラムポンプは、少なくとも2つのグループに二分される。第1のグループは、異なったストロークをダイアフラムより油圧ピストンまたはプランジャに用いるポンプを含んでいる。これらのポンプは、非同期ポンプと呼ばれる。非同期ポンプは、一般に、大きなダイアフラムポンプの中で計測に用いられ、少量(「短いストローク」)を単に離脱する大きな直径のダイアフラムを持っていることが望ましい。短いストロークのダイアフラムは、より長いストロークの油圧のプランジャまたはピストンによって、典型的に駆動される。ピストンの長いストロークは、ピストン用の小さな直径の使用を可能にし、その結果、そのストロークを介してピストンを移動するクランクシャフトおよびクランクケースにおいてより小さな負荷をもたらす。
【０００３】
第2のグループは、ダイアフラムセンタが油圧ピストンと同じ距離を移動するポンプを含んでいる。これらのポンプは、同期ポンプと呼ばれる。同期ポンプにおけるダイアフラム位置は、ピストンとダイアフラムセンタとの間の一定の距離を維持するピストンにおけるバルブによって、制御される。
【０００４】
同期ポンプにおけるダイアフラムの位置の制御に対する弁調整の実施例は、米国3,884,598(Wanner)において示される。それは、引用文献によって本願明細書に組込まれる。Wannerは、ピストンに関連してダイアフラムの位置を感知するシステムを示し、それから、ダイアフラムの位置を一定にしておく機能を示す。Wannerのシステムは、高速で操作しなければならないポンプや、研磨材をくみ上げるポンプに有用であり、この理由は、そのシステムが、ストロークの終わりで停止表面と接触する必要のないエラストマーのダイアフラムの使用を可能にするからである。しかしながら、もし、ピストンが、ダイアフラムの移動距離以上に移動するならば、このシステムは、機能へのポンプ用のダイアフラムの後ろの油液の量を適切に維持することができないだろう。
【０００５】
非同期ポンプのいくらかの実施例は、米国5,246,351(Horn)、米国5,667,368(Augustyn)および米国4,883,412(Malizard)に、記述されている。これらの実施例のポンプは、すべて、ダイアフラムの位置制御に、同様のアプローチを用いる。これらのポンプの各々は、瞬間的に、すべてのストロークのトップまたはボトムで油の量を調節する。ダイアフラムが遠く前方に移動して移動の限界に到着するときに、オーバーフィルの状態は、検出される。このため、油液の標準圧力より高くなり、瞬間的に開いて過剰液体のいくらかを解除する弁をもたらす。ダイアフラムが、停止に達し、または、より高圧力がダイアフラムをさらに移動するために必要とされる偏りの終了ポイントに単に達するときに、この過剰圧力が生成される。この圧力は、くみ上げられた液体に伝搬されず、従って、ダイアフラムを横切って不均衡な圧力低下を生み出す。オーバーフィルによって生み出される圧力に対処するこの方法が必要とすることは、ダイアフラムが、ダイアフラム欠陥なしでこの不均衡な圧力を扱うのに適切な材料およびや構造を含むことである。ダイアフラムの材料および構造に対するこの制限は、非常に大きな直径で低い偏りのダイアフラムの使用に帰着し、このダイアフラムは、ポンプのサイズおよびコストを増加する。
【０００６】
既知の非同期油圧駆動のポンプは、非常に柔軟なエラストマーのダイアフラムの使用を許さず、このダイアフラムは、比較的小さく、少なくとも上で説明された理由で大きな偏りを受けることができる。その結果、ダイアフラムのこれらのタイプの使用は、同期のポンプに制限されている。同期ポンプにおけるピストンストロークは、ダイアフラムのストロークに制限されるので、比較的短くする必要がある。このため、クランクシャフトとクランクケースは、より大きな直径のピストンのより高い負荷を生み出し、ポンプの駆動側をより高価にする。
【０００７】
油圧駆動ポンプのもう一つの実施例は、米国3,769,879(Lofquist)において示される。Lofquistは、スプールを開示し、このスプールは、ダイアフラムのすべてのストロークとともに移動し、ピストンストロークの終わりでダイアフラムの後ろにおいて、流体貯槽と油圧チャンバ(例えばトランスファチャンバ)との間でポートを瞬間的に開く。ポートおよび動いているスプールは、流体の小さなパルスだけが、オーバーフィルまたはアンダーフィルの状態を修正するために各ストロークで通過することを可能にする。
【０００８】
Lofquistは、極端なアンダーフィルまたはオーバーフィルの状態（例えば、汲まれる流体のための非常に低いか非常に高いポンプ入口の圧力によってもたらされた状態）の下でいくつかの重要な欠点を持っている。極端はオーバーフィルの状態の下で、各ストロークで許容された流体の小さなパルスは、オーバーフィルを直ちに修正するのに不十分であり、その結果、十分なストロークがオーバーフィル状態を修正するために発生するまで、ダイアフラムに圧力が加わる。Lofquistのもう一つの欠点は、ダイアフラムが偏る方向に関する。極端な状態の下(例えば、くみ上げられる流体のための低い出入口の圧力で、この圧力は、例えばポンプに塞がった入口によってもたらされる)では、Lofquistのシステムは、さもなければ油のオーバーフィルを放出するダイアフラムに適用される偏りが無い状態で、トランスファーチャンバに油を加える傾向がある。その結果、オーバーフィルは解決することができない。また、ダイアフラムは、失敗するだろう。
【０００９】
従って、ダイアフラムの位置の制御のために、非常に柔軟なエラストマーのダイアフラムの使用を許容する必要性があり、このダイアフラムは、比較的小さく、同期および非同期の両方の油圧ポンプにおける大きな偏りを受けることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明の課題は、柔軟なエラストマーのダイアフラムの使用を許容するダイアフラムポンプ、油圧駆動ポンプ、および、油圧駆動のダイアフラムポンプにおける液体の圧力の平衡を保つ方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の１つの態様は、ピストン、ダイアフラム、ポンピングおよびトランスファーチャンバ、第１と第２のバルブ、流体の貯槽、および、バルブスプールを含むダイアフラムポンプに関する。ピストンは、第１の位置と第２の位置の間の相互の移動に適応される。ダイアフラムは、第１と第２のピストン位置と関連する第１と第２の位置の間に移動可能である。トランスファーチャンバは、ダイアフラムの一方側に置かれ、ダイアフラムとピストンの相対的な位置によって部分的に確定される。トランスファーチャンバは、油液で満たされる。ポンピングチャンバは、トランスファーチャンバからダイアフラムの反対側に置かれる。流体の貯槽は、第１と第２のバルブを経て、トランスファーチャンバと流動的に連結される。バルブスプールは、トランスファーチャンバの中に位置し、第１の位置にあるときに第１と第２のバルブの開口を覆うように配置され、第２の位置にあるときに第１のバルブの開口を覆うと共に第２のバルブの開口を開けるように配置され、第３の位置にあるときに第１のバルブの開口を開けると共に第２のバルブの開口を閉じるように配置される。オーバーフィル状態がトランスファーチャンバの中で生み出されてスプールを第２の位置に移動するまで、または、アンダーフィル状態がトランスファーチャンバの中で生み出されてスプールを第３の位置に移動するまで、スプールは第１の位置を維持する。
【００１２】
発明のもう一つの態様は、ダイアフラム、ピストン、トランスファーチャンバ、流体の貯槽およびスプール部材を含む油圧駆動のポンプに関する。トランスファーチャンバは、ダイアフラムとピストンの間で確定され、油液で満たされる。流体の貯槽は、少なくとも１つのバルブを経てトランスファーチャンバと流動的に連結する。スプール部材は、トランスファーチャンバと流体の貯槽の間の流体流れを制御するように形成される。スプール部材は、トランスファーチャンバにおいてオーバーフィル状態またはアンダーフィル状態が存在するときにだけ少なくとも１つのバルブの開口を開閉するように移動可能である。
【００１３】
発明のさらなる態様は、油圧駆動のダイアフラムポンプにおける液圧の平衡を保つ方法に関する。ポンプは、ダイアフラム、ピストン、ダイアフラムとピストンの間に置かれたトランスファーチャンバ、流体の貯槽、スプール部材、および、流体の貯槽とトランスファーチャンバの間の流動的な連絡を提供する少なくとも１つのバルブを含んでいる。この方法は、ダイアフラムの位置を変えるためにピストンを移動させることと、少なくとも１つのバルブを通過して流体の貯槽とトランスファーチャンバの間を流れる流体の流れをスプール部材と共に制御することとを含んでいる。トランスファーチャンバ内の流体のオーバーフィル状態またはアンダーフィル状態が、生み出されて、その結果、スプール部材が、少なくとも１つのバルブを通過する流体の流れを可能にするまで、スプール部材は、少なくとも１つのバルブを通過する流体の流れを制限する第１の位置を維持する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この出願は、2006年4月26日にPCT国際特許出願として、米国の国内企業であり、米国以外のすべての指定国における出願人である、ワナー・エンジニアリング・インコーポレーテッドの名前と、米国市民であり、米国の指定における出願人である、リチャード・ディ・ヘンブリーの名前とで、申請され、また、この出願は、2005年4月26日に申請された米国出願番号第11/114,706に対する優先権を主張する。
【００１５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１６】
本発明は、一般に、油圧駆動のダイアフラムポンプのような流体ポンプに関する。本発明の原理は、非同期および同期のポンプに等しく適用可能である。非同期ポンプにおいて、ダイアフラムのストロークに対して、油圧ピストンに対する異なったストロークがある。ダイアフラムは、直径において典型的に比較的大きく、比較的少量をそらすように構成される。この短いストロークのダイアフラムは、より大きなストロークの油圧のプランジャまたはピストンによって、駆動される。油圧のプランジャまたはピストンのストロークが長いほど、ピストンの直径が小さくなることが、必要とされ、それは、ポンプのクランクシャフトおよびクランクケースにおいてより小さな負荷を与える。
【００１７】
同期のポンプは、ダイアフラムの中心が油圧ピストンと同じ距離を移動するように、構成される。そのようなポンプにおいて、ダイアフラムは、ピストンストロークに対応して大きな距離をそらす必要があり、比較的小さな直径のピストンの使用に起因するクランクケースおよびクランクシャフトにおける負荷を最小限にすることを目的とする。もし、ダイアフラムが、比較的小さな直径のピストンを保証するのに必要な程度までそれることができない場合、ピストンの直径は、拡大し、それにより、クランクシャフトとクランクケースにおいてより大きな負荷を生み出すに違いない。本発明は、非同期または同期のポンプのどちらかに用いることができ、ダイアフラムが、そうでなければダイアフラムの失敗に導かれる所定距離を越えて、伸びたり縮んだりしないことを保証するために、ダイアフラムの位置を制御するのに役立つことを目的とする。
【００１８】
多くの既知のダイアフラムの位置の制御システムの機能は、ダイアフラムにおける汲まれる流体の反対側のトランスファーチャンバ内での、油圧状態に基づいていた。かかる圧力ベースのシステムは、典型的に、ある圧力レベルに応じて開閉するリリーフバルブを利用する。リリーフバルブは、典型的に、油圧チャンバと油液貯留槽との間に、位置する。過剰圧力を取り除くために設計されたシステムにおいて、リリーフバルブは、最大圧力が越されるときに、貯槽に油液のうちのいくらかを解放するために、瞬間的に開く。下の圧力を取り除くために設計されたシステムにおいて、別個のリリーフバルブは、圧力が最小の圧力以下に落ちるときに、貯槽から油圧チャンバの中にいくらかの油液を取り出すために、瞬間的に開く。
【００１９】
過剰圧力は、かかるシステムにおいて、高圧がダイアフラムを一層そらすために必要とされる偏りの終わりのような、ダイアフラムが停止に達するポイントで、典型的に生成される。過剰圧力状態を占めるために、ダイアフラムは、高低圧の繰返しのサイクルの後に失敗に抵抗することができる比較的強く柔軟性がない材料で、作る必要がある。直径を増加させ偏りの量を減少させるにつれて、ダイアフラムは、高圧状態を占めるが、ポンプのサイズおよびコストを大幅に増加させる。
【００２０】
圧力ベースのシステムと関係するもう一つの問題は、キャビテーションである。トランスファーチャンバにおける過剰圧力は、汲まれた液体に典型的に伝搬されず、従って、ダイアフラムを横切って不均衡な圧力状態(つまり圧力低下)を生み出す。この圧力低下は、油液の中にキャビテーションを導くピストンストロークのある部分の間で、真空状態に導かれる。キャビテーションは、油液にさらされた要素の増加した着用(例えば孔食)に導かれる。
【００２１】
本発明の機能は、油圧チャンバ内の圧力よりむしろ、体積に基づいている。油圧チャンバ内のアンダーまたはオーバーフィルの状態に依存して、可動弁スプールは、油液貯槽と油圧チャンバの間に位置する逆止弁への開口を覆うか覆わない位置間で、油圧チャンバ内で変わる。それは、バルブスプールを移動させる流体によって生成された圧力状態よりむしろ、流体自体である。アンダーフィルまたはオーバーフィルの体積の状態は、ピストンストロークのトップまたはボトムの一方で、典型的に最良に評価される。本発明は、アンダーフィルまたはオーバーフィルの状態のいずれかを修正するために、ピストンのストロークのトップまたはボトムのみで、バルブスプールが、移動するように、構成される。
【００２２】
本発明の原理を図示する一例の非同期ダイアフラムポンプ１０が、図１〜６において、示され記述される。図１は、ノーマルフィル(normal fill)状態における下死点（ＢＤＣ）でのポンプのピストンを図示する。図２は、ノーマルフィル状態における中間ストロークでのピストンを図示する。図３は、アンダーフィル状態におけるＢＤＣでのピストンを図示する。図４は、オーバーフィル状態における上死点（ＴＤＣ）でのピストンを図示する。
【００２３】
ポンプ１０は、クランクケース１２、ピストンハウジング１４およびマニホールド１６を含んでいる。ピストンハウジング１４は、貯槽１８、トランスファーまたは油圧チャンバ２０、および、プランジャチャンバ２２を確定する。マニホールド１６は、ポンピングチャンバ２４を確定し、入口と出口の弁７２，７４を含んでいる。
【００２４】
クランクシャフト２６、連接棒２８およびスライダ３０は、クランクケース１２内に位置する。スライダ３０は、プランジャチャンバ２２内に位置したプランジャ３２に連結される。トランスファーとプランジャチャンバ２０，２２は、互いに、流動性の関係にあり、プランジャチャンバ２２に引き込まれまたはプランジャチャンバ２２の外から強要された流体が、図１、２のそれぞれに示されるように、ダイアフラムを縮んだ位置に引き込み、または、ダイアフラムを伸びた位置に強要する。
【００２５】
弁軸３４は、トランスファーチャンバ２０を貫通して延在する。弁軸は、第１と第２の端部４８，５０、スプール凹部５２および中空コア５４を含んでいる。バネ３６は、第１の端部４８と、弁軸３４の中に延在するバネ保持ピン３８との間で、コア５４内に配置される。弁軸３４は、ピンスロット４０を含み、このピンスロット４０は、ダイアフラム３３が伸びた位置と縮んだ位置の間でストロークを通って移動する際に、弁軸３４がピン３８に相対的に移動することを可能にする大きさに、合わせられている。弁軸の第２の端部５０は、ダイアフラム３３に連結される。
【００２６】
バルブスプール４２は、弁軸３４の外周面に沿ったスプール凹部５２内に位置する。スプール凹部５２は、バルブスプール４２が（図１、２で示される）第１の位置の間で移動することができるような大きさに合わせられ、バルブスプール４２は、この第１の位置で、貯槽１８とトランスファーチャンバ２０の間に位置するオーバーフィルとアンダーフィルのバルブ４４，４６のそれぞれの開口５６，６４を覆う。バルブスプール４２は、図３で示される第２の位置へ移動することができ、この第２の位置では、バルブスプール４２は、オーバーフィルバルブ４４の開口５６を覆い続けるが、貯槽１８とトランスファーチャンバ２０の間の流体の流れを提供するようにアンダーフィルバルブ４６の開口６４から遠くに移動する。スプール４２は、図４で示される第３の位置へ移動することができ、この第３の位置では、スプール４２は、アンダーフィルバルブ４６の開口６４を覆い続けるが、トランスファーチャンバ２０と貯槽１８の間の流体の流れを提供するようにオーバーフィルバルブ４４の開口５６から遠くに移動する。
【００２７】
図５、６は、図３、４で示されるアンダーフィルおよびオーバーフィルの状態の拡大図を提供する。オーバーフィルバルブ４４は、バルブスプール４２に隣接している開口または通路５６と、油圧チャンバ１８に隣接しているもう一つの開口５７とを、含んでいる。ボール６０の直径よりも小さい大きさに合わせられた弁座５８は、ボールが開口５６を通過することができないように、位置している。プラグ６２は、開口５６，５７の間で、ボール６０を保持し、また、トランスファーチャンバ２０から開口５６、５７を通過して油圧チャンバ１８へ流体が流れることを可能にする開口を含んでいる。
【００２８】
アンダーフィルバルブ４６は、バルブスプール４２に隣接している開口または通路６４、油圧チャンバ１８に隣接しているもう一つの開口６５、ボール６８、および、弁座６６を確定するプラグ７０を、含んでいる。ボール６８は、プラグ７０によって、開口６４，６５の間で、保持される。プラグ７０は、油圧チャンバ１８から開口６４、６５を通過してトランスファーチャンバ２０へ流体が流れることを可能にする開口を含んでいる。
【００２９】
オーバーフィルおよびアンダーフィルバルブ４４，４６は、一方通行の流体の流れを可能にする逆止弁である。このように、スプールバルブ４２が開口５６を露出しようと動きだすときに、トランスファーチャンバからの流体は、弁座５８から離れるようにボール６０を移動し、トランスファーチャンバ２０から貯槽１８へ流体が移ることを可能にする。同様に、スプール弁４２が開口６４を露出しようと動きだすときに、ボール６８は弁座６６から離れて、貯槽１８からトランスファーチャンバ２０へ流体が流れることを可能にする。
【００３０】
図１〜６の実施例において、バルブスプール４２は、チャンバ２０と貯槽１８の間で流体が流れることを防ぐために、開口５６，６４を覆う重要な機能を提供する。バルブスプール４２は、また、開口５６、６４の一方または他方を露出する位置へ移動されたときに、トランスファーチャンバ２０において存在するオーバーフィルまたはアンダーフィル状態を取り除くために、貯槽１８とトランスファーチャンバ２０の間で所望の方向において流体が流れることを可能にする。
【００３１】
さて、図７を参照して、本発明の原理を具体化するもう一つの実施例のポンプ１００を、示し記述する。ポンプ１００は、ピストンハウジング１４およびマニホールド１６を含んでいる。ポンプ１００のクランクケースは、図７で示されないが、クランクケース１２と同様に組み立てられ、ポンプ１０と同様のクランクシャフトおよび他の特徴を含んでいる。
【００３２】
ピストンハウジング１１４は、貯槽１１８およびトランスファーチャンバ１２０を含んでいる。マニホールド１６は、ポンピングチャンバ１２４を確定し、入口１７２および出口１７４を含んでいる。プランジャ１３２は、プランジャスリーブ１３０内に位置する。プランジャ１３２は、図で示されない連接棒および他の特徴によって、クランクシャフトに連結されている。
【００３３】
プランジャ１３２は、弁軸１３４によって、ダイアフラム１３３に連結される。弁軸１３４は、第１と第２の端部１４８，１５０を含み、第１の端部１４８は、プランジャスリーブ１３０の反対の端部に連結されたキャップ１５４に対して、バネ１３６を保持するバネ停止部材１５２を含んでいる。バルブスプール１４２は、オーバーフィルとアンダーフィルのバルブ１４４，１４６と実質的に並んで、トランスファーチャンバ１２０内に位置する。バルブ１４４，１４６は、貯槽１１８とトランスファーチャンバ１２０の間に、位置する。バルブスプール１４２は、弁軸１３４に取り付けられるスプールピン１４３（１３８）によって係合させられるまで、オーバーフィルとアンダーフィルバルブ１４４，１４６のそれぞれの開口１５６，１６４に対して一般的に静止した姿勢を維持する。アンダーフィルまたはオーバーフィル状態がトランスファーチャンバ１２０において存在するときに、スプールピン１４３がバルブスプール１４２の内表面を係合させるように、バルブスプール１４２は、構成される。典型的には、ダイアフラム１３３が完全に縮められまたは伸ばされるところの上死点または下死点の位置に、プランジャ１３２がある場合のみ、スプールピン１４３は、バルブスプール１４２を係合させる。
【００３４】
オーバーフィルバルブ１４４は、開口１５６，１５７、弁座１５８、ボール１６０およびプラグ１６２を含んでいる。アンダーフィルバルブ１４６は、開口１６４，１６５、弁座１６６、ボール１６８およびプラグ１７０を含んでいる。バルブ１４４，１４６は、両方の開口１５６，１５７および１６４，１６５が妨害されない限り、トランスファーチャンバ１２０と油圧チャンバ１１８の間に流れを提供する逆止弁として構成される、
いくつかの具体例において、オーバーフィルとアンダーフィルのバルブ１４４，１４６それぞれのプラグ１６２，１７０は、例えば、それぞれのボール１６０，１６８が開口１５６，１６４内で移動することができる範囲を変更するのに調節可能である。ボール１６０，１６８の位置は、バルブ１４４，１４６を通って流れる流体の速度に影響を及ぼす。
【００３５】
図７は、バルブスプール１４２が、アンダーフィルバルブの開口１６４のカバーを取り除く一方オーバーフィルバルブの開口１５６をカバーする位置へ、移動したことを示す。両方の開口１５６，１６４を覆う中立位置からバルブスプール１４２の移動された位置は、トランスファーチャンバ１２０におけるアンダーフィル状態により発生する。図７で示される配置では、アンダーフィル状態を解決する作り上げられた流体を提供するために、流体は、貯槽１１８からアンダーフィルバルブ１４６を通って、トランスファーチャンバ１２０に流れる。（示されない）オーバーフィル状態で、バルブスプール１４２は、ダイアフラム１３３に近づき、この際、ダイアフラムがポンピングチャンバ内へさらに伸びることを可能にするトランスファーチャンバ１２０内に液体の追加された量が原因で、バルブスプール１４２は、スプールピン１４３によって係合させられる。オーバーフィル状態で、バルブスプール１４２は、オーバーフィルバルブ１４４の開口１５６から取り除かれる一方、アンダーフィルバルブ１４６の開口１６４を覆う。これにより、トランスファーチャンバ１２０から貯槽１１８へ流体が流れることを可能にして、オーバーフィル状態を解決する。
【００３６】
ポンプ１００は、また、抵抗アセンブリ１８０を含み、抵抗アセンブリ１８０は、トランスファーチャンバ１２０におけるバルブスプール１４２の軸方向の位置を維持するのに役立つ。抵抗アセンブリ１８０は、ボール１８２、アジャスター１８４およびバネ１８６を含んでいる。アジャスター１８４は、ボール１８２に対するバネ１８６によって働かせられた付勢力を増加させるか減少させるようにして、バルブスプール１４２およびボール１８２の位置を相対的に調節することができる。バネ１８６によって加えられた付勢力の変更は、バルブスプール１４２に対するボール１８２によって適用された抵抗力を変更する。同様の抵抗アセンブリは、図１〜６のポンプにおいて、バルブスプール４２が凹部５２内に保持されるので、必要ではないかもしれない。かかる凹部を含んでいないポンプ１０の他の具体例において、抵抗アセンブリはより有用かもしれない。
【００３７】
図１〜６は、非同期ポンプの形態を示し、図７は、同期ポンプの形態を示す。オーバーフィルとアンダーフィルのバルブ４４，１４４および４６，１４６と組み合わせるバルブスプール４２，１４２の形態は、比較的柔軟なエラストマーのダイアフラムと共に比較的小さな直径のピストン（弁軸３４，１３４）の使用に備える。柔軟なエラストマーのダイアフラムおよび小さな直径のピストンの使用は、多くの状況で、ポンプのサイズとコストを減らすことを可能にする。
【００３８】
ダイアフラムの後ろのトランスファーチャンバにおいて正確な量の作動油がある限り、上記の実施例に関して記述されたバルブスプールは静止の位置を維持することができる。バルブスプールは、完全に伸びた位置と完全に縮んだ位置の間のダイアフラムのストローク間でダイアフラムの位置にかかわらず、この定常状態を維持することができる。定常状態であるときに、バルブスプールは、トランスファーチャンバと流体貯槽の間に位置した逆止弁の開口を覆う。このように、オーバーフィルまたはアンダーフィルの状態が存在するときにだけ、バルブは、操作されて、バルブスプールが、一方または他方の逆止弁の開口を露出するように動く。リリーフバルブの制限された操作は、圧力に基づいたシステムに対するいくつかの利点を備え、ほとんどのピストンストロークの中でトップまたはボトムで、リリーフバルブは、動かされる。バルブがより操作されるほど、バルブは摩耗の影響を一層受けやすい。
【００３９】
上述された実施例のポンプのもう一つの利点は、ポンプにおける両方のオーバーフィルおよびアンダーフィル状態を修正するのに必要な要素の数に関する。圧力に基づいたシステムは、典型的には、アンダーフィル状態に対してオーバーフィル状態を扱う別個の要素を必要とする。本願明細書に記述された実施例のポンプは、両方のオーバーフィルおよびアンダーフィル状態を修正するために、単一のスプール部材を用いる。さらに、本願明細書に示された実施例のスプールバルブは、一対の比較的単純な逆止弁と連動して機能し、この逆止弁は、オーバーフィルまたはアンダーフィルの状態が存在するときに作動するだけであるので、ほとんど摩耗せずに使用される。
【００４０】
上記明細書、実施例およびデータは、本発明の組成物の製造および使用の十分な説明を提供する。本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の容器の多くの具体例が作られるので、本発明は、添付された請求項において存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、完全に伸びた位置にあるダイアフラムを備えた本発明の原理による一実施例のポンプの横断面の側面図である。
【図２】図２は、完全に縮んだ位置にあるダイアフラムを備えると共に図１で示された一実施例のポンプの横断面の側面図である。
【図３】図３は、アンダーフィル状態に従って完全に伸びた位置にあるダイアフラムを備えると共に図１の中で示された一実施例のポンプの横断面の側面図である。
【図４】図４は、オーバーフィル状態に従って完全に縮んだ位置にあるダイアフラムを備えると共に図２の中で示された一実施例のポンプの横断面の側面図である。
【図５】図５は、図３の中で示されるオーバーフィルおよびアンダーフィルのバルブの拡大図である。
【図６】図６は、図４の中で示されるオーバーフィルおよびアンダーフィルのバルブの拡大図である。
【図７】図７は、アンダーフィル状態に従って完全に縮んだ位置にあるダイアフラムを備えた本発明の原理による他の実施例のポンプの横断面の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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