(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダチューブと、軸方向前方から中径部、大径部および小径部をこの順に有するとともに前記中径部と前記シリンダチューブの内周面との間に高圧回路に常時接続されるピストン前室を画成し且つ前記小径部と前記シリンダチューブの内周面との間にピストン後室を画成するように前記シリンダチューブ内に前進および後退可能に摺嵌されるピストンと、前記ピストン後室を高圧回路と低圧回路とに交互に接続する切換弁機構とを備える油圧ダウンザホールドリルの打撃機構であって、
前記切換弁機構は、前記ピストン後室内に前記ピストンと同軸に且つ前記ピストンとは常に非接触に配置されたバルブカートリッジを備え、
前記バルブカートリッジは、
前記ピストンの前進および後退動作に伴う油路の切換えにより自身受圧面に作用する圧油の力に応じて前進および後退動作をするバルブと、前記バルブを前進後退可能に自身内周に摺嵌するとともに前記バルブの前後ストロークを規制するバルブライナとを備えるとともに、前記ピストン後室と前記高圧回路とを接断する高圧接断手段と、前記ピストン後室と前記低圧回路とを接断する低圧接断手段とを構成し、
前記高圧接断手段と前記低圧接断手段とは、前記バルブの前進および後退動作に応じた位置における前記バルブライナと前記バルブとによる油圧経路の切換え動作により、前記ピストンの前進作動および後退作動を交互に行わせるように油路を切換えることを特徴とする油圧ダウンザホールドリルの打撃機構。
【請求項２】
前記バルブライナは、自身の軸方向の前後に、内径側に突出する円環状の突出部をそれぞれ有し、
前記突出部の内径と前記バルブの内径の摺動方向での軌跡とが同一面に設定されて前記バルブカートリッジの内壁とされており、
前記バルブカートリッジの内壁は、前記ピストンの前記小径部を囲繞するように設けられている請求項１に記載の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構。
【請求項３】
シリンダチューブと、軸方向前方から中径部、大径部および小径部をこの順に有するとともに前記中径部と前記シリンダチューブの内周面との間に高圧回路に常時接続されるピストン前室を画成し且つ前記小径部と前記シリンダチューブの内周面との間にピストン後室を画成するように前記シリンダチューブ内に前進および後退可能に摺嵌されるピストンと、前記ピストン後室を高圧回路と低圧回路とに交互に接続する切換弁機構とを備える油圧ダウンザホールドリルの打撃機構であって、
前記切換弁機構は、前記ピストン後室内に配設されたバルブカートリッジを備え、
前記バルブカートリッジは、
自身受圧面に作用する圧油の力に応じて前進および後退動作をするバルブと、前記バルブを前進後退可能に摺嵌するとともに前記バルブの前後ストロークを規制するように前記ピストンと同軸に配置されたバルブライナとを備えるとともに、前記ピストン後室と前記高圧回路とを接断する高圧接断手段と、前記ピストン後室と前記低圧回路とを接断する低圧接断手段とを構成し、
前記バルブライナは、自身の軸方向の前後に、内径側に突出する円環状の突出部をそれぞれ有し、
前記突出部の内径と前記バルブの内径の摺動方向での軌跡とが同一面に設定されて前記バルブカートリッジの内壁とされており、
前記バルブカートリッジの内壁は、前記ピストンの前記小径部を囲繞するように設けられ、
前記高圧接断手段と前記低圧接断手段とは、前記バルブの前進および後退動作に応じた位置における前記バルブライナと前記バルブとによる油圧経路の切換え動作により、前記ピストンの前進作動および後退作動を交互に行わせるように油路を切換えることを特徴とする油圧ダウンザホールドリルの打撃機構。
【請求項４】
前記高圧接断手段は、前記バルブカートリッジの前部に形成されて、前記バルブライナに開口した後室高圧連通孔と、前記バルブの前端部と前記バルブライナの内周側に形成された後室高圧連通シール面との間で相対的に形成される開口幅と、によって構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構。
【請求項５】
前記バルブカートリッジの前端面は、その内径が前記ピストン後室の内径よりも小径に形成されるとともに、前記ピストンの前記大径部の後端面に対向している請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ダウンザホールドリルの打撃機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ダウンザホールドリルは、図４に一例を示すように、後端側から前方に向けて、回転機構４００、スイベル機構５００、継ぎロッド６００、アキュムレータ装置７００、打撃機構９００、およびビット８００が順次接続されて構成される。このうち、スイベル機構５００よりも前方の構成部材は、先端のビット８００が形成する掘削孔内を推進するために外径が略等しい円筒形状を有する。そして、油圧ダウンザホールドリルは、キャリッジ（図示略）に乗架され推進機構（図示略）によって与えられる推力によりマスト（図示略）上を前後進する。
【０００３】
従来の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９００は、図５に示すように、シリンダ２と、ピストン１とを備える。ピストン１がシリンダ２の内部に摺嵌されることで、シリンダ２内にピストン前室３とピストン後室４とがそれぞれ画成される。
ピストン１は中実の円筒体であり、その略中央に大径部１Ｂを有し、大径部１Ｂの前側には前方小径部１Ａが設けられ、大径部１Ｂの後側には後方小径部１Ｃが設けられている。大径部１Ｂの略中央には、円環状の排油溝１８が形成されている。
【０００４】
ピストン１の後方小径部１Ｃの外径は、前方小径部１Ａの外径よりも小さく設定される。そのため、ピストン前室３およびピストン後室４におけるピストン１の受圧面積差（大径部１Ｂと前方小径部１Ａとの径差、および、大径部１Ｂと後方小径部１Ｃとの径差）は、ピストン後室４側の方が大きくなっている。
ピストン前室３の前方には、フロントブッシュ２ａが装着され、ピストン後室４の後方には、リヤブッシュ２ｂが装着される。各ブッシュ２ａ、２ｂは、ピストン前方小径部１Ａおよびピストン後方小径部１Ｃにそれぞれ摺接している。ピストン前室３は高圧回路９に常時接続される。一方、ピストン後室４は、リヤブッシュ２ｂの後方に設けられた切換弁機構Ｖの前後進切換えによって、高圧回路９と低圧回路８とにそれぞれ交互に連通可能になっている。
【０００５】
ピストン前室３とピストン後室４の間には、前方から後方に向けて、ピストン前進制御ポート１１、ピストン後退制御ポート１６および排油ポート１９が設けられている。ピストン前進制御ポート１１とピストン後退制御ポート１６は、弁制御通路１７を介して後述する弁制御ポート２５に接続され、排油ポート１９は低圧回路８に接続されている。
切換弁機構Ｖは、シリンダ２内に、ピストン１と同軸かつピストン後室４の後方の位置に形成されている。切換弁機構Ｖは、図６に拡大図示するように、バルブチェスト２８、バルブプラグ５および切換弁６を有して構成される。バルブチェスト２８は、シリンダ２の内径に嵌着され、バルブチェスト２８の内径には、バルブプラグ５が嵌着されている。バルブチェスト２８の内径とバルブプラグ５の外径によって弁室７が形成され、弁室７内に切換弁６が前後進可能に摺嵌される。
【０００６】
バルブチェスト２８は、外径がシリンダ２の内径に対応し、バルブチェスト２８の内部には、前方から後方に向けて、給排油孔２６ｂ、小径部２８ａ、中径部２８ｂおよび大径部２８ｃが形成されている。さらに、バルブチェスト２８には、前方から後方に向けて、給排油ポート２６ａ、低圧ポート２４、弁制御ポート２５、低圧ポート２１、高圧ポート１３および低圧ポート２３が形成されている。
【０００７】
このうち、給排油ポート２６ａは、給排油孔２６ｂに接続するように形成される。また、低圧ポート２４、弁制御ポート２５および低圧ポート２１は、中径部２８ｂに対向する位置に形成される。さらに、高圧ポート１３は、中径部２８ｂと大径部２８ｃの境界に形成され、低圧ポート２３は、大径部２８ｃに対向する位置に形成される。
バルブプラグ５は、前方から後方に向けて、小径部５ａ、中径部５ｂおよび大径部５ｃを有するプラグ状の部材である。バルブプラグ５の小径部５ａは、バルブチェスト２８の小径部２８ａに嵌着される。バルブプラグ５の大径部５ｃは、バルブチェスト２８の大径部２８ｃに嵌着される。また、バルブプラグ５の内部には、前方へ向けて開口する給排油孔２６ｃが同軸に形成され、中径部５ｂの外周面には、給排油孔２６ｃに連通するように給排油室１４が形成されている。
【０００８】
前述した通り、弁室７は、バルブチェスト２８とバルブプラグ５が協同して形成する空間である。より詳細には、弁室７は、バルブチェスト２８の中径部２８ｂとバルブプラグ５の小径部５ａが形成する弁室前部７ａと、バルブチェスト２８の中径部２８ｂとバルブプラグ５の中径部５ｂが形成する弁室中央部７ｂと、バルブチェスト２８の大径部２８ｃとバルブプラグ５の中径部５ｂが形成する弁室後部７ｃとによって構成される。
【０００９】
バルブプラグ５の給排油孔２６ｃとバルブチェスト２８の給排油孔２６ｂとによって給排油通内部路２６が構成されている。給排油内部通路２６は、給排油ポート２６ａを介して給排油通路２９に接続され、最終的にピストン後室４と接続される。
切換弁６は中空円環状を呈し、切換弁６の中央部６ｂの前側には、前方段部６ａが形成されるとともに、後方には後方段部６ｃが形成されている。そして、前方段部６ａは弁室前部７ａに摺嵌され、中央部６ｂは弁室中央部７ｂに摺嵌され、また、後方段部６ｃは弁室後部７ｃに摺嵌されている。切換弁６には、その中央部６ｂの前方段部６ａとの境界付近に弁制御孔２７が形成されている。また、弁制御孔２７の後方には、排油孔２０が形成され、後方段部６ｂには給油孔１５が形成されている。
【００１０】
切換弁前方段部６ａ、切換弁中央部６ｂ、バルブプラグ小径部５ａおよびバルブプラグ中径部５ｂが協同して弁制御油室１２を画成している。切換弁中央部６ｂおよび切換弁後方段部６ｃが、バルブチェスト高圧ポート１３と協同して弁規制油室１０を形成している。ここで、弁制御油室１２と弁規制油室１０の受圧面積を比較すると、弁制御油室１２側の受圧面積が大きく設定されている。
【００１１】
この打撃装置９００は、ピストン前室３が高圧回路９に常時接続されているので、ピストン１は常時後方へと付勢され、ピストン後室４が切換弁機構Ｖの作動により高圧接続されると受圧面積差によってピストン１は前進し、ピストン後室４が切換弁機構Ｖの作動により低圧接続されるとピストン１は後退するようになっている。
より詳細に説明すると、切換弁６は、弁規制油室１０が常時高圧に接続されているので常時後方へと付勢され、弁制御油室１２が高圧接続されると受圧面積差によって切換弁６が前進する。同図中心線下側に示すように、切換弁６が後退位置では、給排油室１４が排油孔２０によって低圧ポート２１に開口して低圧接続されるので、給排油内部通路２６および給排油通路２９を介してピストン後室４が低圧接続される。一方、同図中心線上側に示すように、切換弁６が前進位置では、給排油室１４が給油孔１５によって高圧ポート１３に開口して高圧接続されるので、給排油内部通路２６および給排油通路２９を介してピストン後室４が高圧接続される（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−３１３３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ここで、上述の打撃機構９００において、ピストン後室４は、切換弁機構Ｖの作動によって高圧回路９と低圧回路８に交互に接続されるところ、例えば高圧接続の場合に油圧ポンプから供給される圧油の経路は、高圧回路９〜高圧ポート１３〜給油孔１５〜給排油室１４〜給排油内部通路２６〜給排油ポート２６ａ〜給排油通路２９となっている。このうち、高圧回路９から給排油室１４までが外径から内径側に向かう通路である。また、給排油内部通路２６は、軸方向の前方へ向かう通路であり、給排油通路２９は、内径から外径側に向い、次に軸方向の前方へと向かい、さらに、外径から内径側へと向かう通路である。
【００１４】
すなわち、上述の打撃機構９００において、圧油が辿る通路長は長大であり、かつ、外径から内径側〜軸方向〜内径から外径側〜軸方向〜外径から内径側という経路が複雑なので、圧力損失が大きいという重大な問題がある。
また、給排油内部通路２６を構成する給排油孔２６ｃは、その他の経路と比べて通路面積が格段に大きい。そのため、この給排油孔２６ｃ部分の容積が非常に大きくなっていることから、消費油量が嵩むため油圧効率が低下するという問題もある。
【００１５】
さらに、切換弁機構Ｖは、バルブチェスト２８、バルブプラグ５および切換弁６という構成部材からなり、それぞれに多段の内外径が形成されていることから、構造が複雑でコストが嵩むという問題もある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、圧力損失が少なく、構造が簡素な油圧ダウンザホールドリルの打撃機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルの打撃機構は、シリンダチューブと、軸方向前方から中径部、大径部および小径部をこの順に有するとともに前記中径部と前記シリンダチューブの内周面との間に高圧回路に常時接続されるピストン前室を画成し且つ前記小径部と前記シリンダチューブの内周面との間にピストン後室を画成するように前記シリンダチューブ内に前進および後退可能に摺嵌されるピストンと、前記ピストン後室を高圧回路と低圧回路とに交互に接続する切換弁機構とを備える油圧ダウンザホールドリルの打撃機構であって、前記切換弁機構は、前記ピストン後室内に配設されたバルブカートリッジを備え、前記バルブカートリッジは、自身受圧面に作用する圧油の力に応じて前進および後退動作をするバルブと、前記バルブを前進後退可能に摺嵌するとともに前記バルブの前後ストロークを規制するように前記ピストンと同軸に配置されたバルブライナとを備えるとともに、前記ピストン後室と前記高圧回路とを接断する高圧接断手段と、前記ピストン後室と前記低圧回路とを接断する低圧接断手段とを構成し、前記高圧接断手段と前記低圧接断手段とは、前記バルブの前進および後退動作に応じた位置における前記バルブライナと前記バルブ相互の協働により、前記ピストンの前進作動および後退作動を交互に行わせるように油路を切換えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルの打撃機構によれば、バルブと、バルブライナとを備えるバルブカートリッジがピストン後室内に設けられ、バルブカートリッジは、ピストン後室と高圧回路とを接断する高圧接断手段と、ピストン後室と低圧回路を接断する低圧接断手段とを備え、高圧接断手段と低圧接断手段とは、バルブの前進および後退動作に応じた位置におけるバルブライナとバルブ相互の協働により、ピストンの前進作動および後退作動を交互に行わせるように油路を切換えるので、それぞれの油圧経路を簡素かつ可及的に短い距離で構成することができる。そのため、圧力損失を低く抑えることができる。また、バルブカートリッジは、バルブとバルブライナのみで構成可能なので、構造が簡素で低コストである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、圧力損失が少なく、構造が簡素な油圧ダウンザホールドリルの打撃機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様に係る油圧ダウンザホールドリルの一実施形態の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す油圧ダウンザホールドリルの打撃機構の縦断面図であり、同図は軸線に沿った断面であって、中心線上側はピストンの打撃位置の直後の状態を示し、中心線下側は後退状態を示している。
【図３】図２に示す打撃機構の主要構成部の詳細断面図である。
【図４】油圧ダウンザホールドリルの一例の全体構成を示す模式図である。
【図５】従来の油圧ダウンザホールドリルにおける打撃機構の要部の断面図である。
【図６】図５に示す打撃機構の主要構成部の詳細断面図であり、同図中心線上側は切換弁が前進位置のときを示し、下側は切換弁が後退位置のときを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００２１】
本実施形態の油圧ダウンザホールドリルは、図１に示すように、後端側から前方に向けて、回転機構４０、スイベル機構５０、継ぎロッド６０、アキュムレータ装置７０、打撃機構９０およびビット８０が順次接続されて構成されている。このうち、スイベル機構５０より前方の構成部材は、先端のビット８０が形成する掘削孔内を推進するために外径が略等しい円筒形状を呈している。そして、油圧ダウンザホールドリルは、キャリッジ（図示略）に乗架され推進機構（図示略）によって与えられる推力によりマスト（図示略）上を前後進する。
【００２２】
打撃機構９０は、図２に示すように、シリンダチューブ１００、ピストン１１０およびバルブカートリッジ１４０を有する。シリンダチューブ１００は、略中空円筒状の部材であり、内部には、高圧回路１０１、低圧回路１０２およびバルブ制御通路１０６が設けられている。シリンダチューブ１００は、その先端部の外径に、ねじ部１０９が設けられ、後端部には、ジョイント部材１５４が装着されている。
【００２３】
ピストン１１０は、その軸方向の略中央に、大径部（前）１１１、大径部（後）１１２を有する。大径部１１１の前側には中径部１１３が設けられ、大径部（後）１１２の後側には小径部１１４が設けられている。大径部（前）１１１と大径部（後）１１２との略中央には、円環状の切換溝１１５が形成されている。大径部（後）１１２と小径部１１４との間には、大径部（後）後端面１１２ａが形成されている。ピストン１１０の軸心には、フラッシング流体を供給する中空通路１１６が同軸に貫通して設けられている。
【００２４】
中径部１１３の外径は、小径部１１４の外径よりも大きく設定されている。そのため、後述するピストン前室１０３およびピストン後室１０４におけるピストン１１０の受圧面積差（大径部（前）１１１と中径部１１３との径差、および、大径部（後）１１２と小径部１１４との径差）は、ピストン後室１０４側の方が大きくなっている。
このピストン１１０が、シリンダチューブ１００の内部に摺嵌されることで、シリンダチューブ１００内に、ピストン前室１０３とピストン後室１０４とがそれぞれ画成されている。ピストン前室１０３は、高圧回路１０１に常時接続されている。一方、ピストン後室１０４は、切換弁機構を構成するバルブカートリッジ１４０の作動によって、高圧回路１０１と低圧回路１０２とにそれぞれ交互に連通可能になっている。
【００２５】
ピストン前室１０３の前方には、フロントブッシュ１５１およびシールリテーナ（前）１５０が装着されている。また、ピストン後室１０４の後方には、前方から後方に向けて、バルブカートリッジ１４０、リヤブッシュ１５２およびシールリテーナ（後）１５３が装着されている。
ピストン前室１０３とピストン後室１０４の間には、前方から後方に向けて、ピストン前進制御ポート１０５、ピストン後退制御ポート１０６および排油ポート１０７が設けられている。排油ポート１０７は低圧回路１０２に接続されている。ピストン前進制御ポート１０５とピストン後退制御ポート１０６は、軸方向に沿って形成されたバルブ制御通路１０８を介して、後述するバルブ制御ポート１２６に接続されている。
【００２６】
バルブカートリッジ１４０は、バルブライナ１２０とバルブ１３０とによって構成される。バルブライナ１２０は、図３に示すように、ライナ（前）１２１とライナ（後）１２４とに分割して構成されている。バルブライナ１２０の内周に、バルブ１３０が摺嵌されている。
バルブカートリッジ１４０は、外径がバルブカートリッジ外径１４０ａ、内径がバルブカートリッジ内壁１４０ｂ、前端面が突出部（前）前端面１２２ｂ、後端面が突出部（後）後端面１２５ｂからなる円環状部材である。
【００２７】
バルブカートリッジ１４０は、シリンダチューブ１００への装着時には、バルブカートリッジ外径１４０ａが、ピストン後室内径大径部１０４ｃに当接し、突出部（前）前端面１２２ｂが、ピストン後室内径端面１０４ｂに当接し、突出部（後）後端面１２５ｂが、リヤブッシュ１５２の前端面に当接した状態で保持される。バルブ１３０は、バルブライナ１２０の内周面によって、前進後退可能に摺嵌されるとともに軸方向での前後ストロークが規制されている。
【００２８】
ライナ（前）１２１の前部には、内径側に突出する円環状の突出部（前）１２２が設けられている。突出部（前）１２２は、突出部（前）内径１２２ａ、突出部（前）前端面１２２ｂおよび突出部（前）後端面１２２ｃを有する。ライナ（前）１２１の後部には、後室高圧ポート１２３が設けられ、後室高圧ポート１２３と高圧回路１０１とを接続するように後室高圧連通孔１２３ａが設けられている。後室高圧ポート１２３と突出部（前）後端面１２２ｃとの間には、内周面に円環状の凹部が形成され、この円環状の凹部が後室高圧連通シール面１２３ｂを構成している。
【００２９】
ライナ（後）１２４の後部には、内径側に突出する円環状の突出部（後）１２５が設けられている。突出部（後）１２５は、突出部（後）内径１２５ａ、突出部（後）後端面１２５ｂおよび突出部（後）前端面１２５ｃを有する。ライナ（後）１２１の前端部、すなわち、ライナ（前）１２１との分割面には、バルブ制御ポート１２６が設けられており、バルブ制御ポート１２６とバルブ制御通路１０８とを接続するようにバルブ制御連通スリット１２６ａが設けられている。
【００３０】
ライナ（後）１２４の中央部には、前方から後方に向けて、後室低圧ポート１２７およびバルブ付勢ポート１２８が前後に離隔して設けられている。また、ライナ（後）１２４の中央部には、後室低圧ポート１２７と低圧回路１０２を接続するように、後室低圧連通孔１２７ａが設けられ、バルブ付勢ポート１２８と高圧回路１０１を接続するように、バルブ付勢連通孔１２８ａが設けられている。
【００３１】
バルブ１３０は、中空円筒状の部材であり、バルブ１３０の内径には、ストレート形状の内径１３５が形成されている。バルブ１３０は、その外周面の略中央に、大径部１３１が形成されている。大径部１３１の後方には、中径部１３２が形成されるとともに、大径部１３１の前方には、小径部（前）１３３が形成されている。また、中径部１３２の後方には、更に小径部（後）１３４が形成されている。中径部には、後室排油孔１３６が設けられている。
【００３２】
バルブ１３０は、大径部１３１と小径部（前）１３３との段部が、バルブ制御ポート１２６に対向するように、バルブライナ１２０に摺嵌されている。また、バルブ１３０は、大径部１３１と中径部１３２との段部が、後室低圧ポート１２７に対向するように、バルブライナ１２０に摺嵌されている。さらに、中径部１３２と小径部（後）１３４との段部が、バルブ付勢ポート１２８に対向するように、バルブライナ１２０に摺嵌されている。
【００３３】
バルブ１３０は、ライナ１２０に摺嵌された状態において、小径部（前）前端部１３３ａが後室高圧ポート１２３に対向するように形成され、バルブ１３０がストローク前端にある場合は、前端部１３３ａが後室高圧連通シール面１２３ｂに当接して後室高圧ポート１２３を閉止するようになっている。
また、バルブ１３０がストローク後端にある場合は、前端部１３３ａと後室高圧連通シール面１２３ｂとは離隔し、これにより、軸方向に開口幅Ｗを形成して後室高圧ポート１２３が連通するようになっている。すなわち、これら、後室高圧ポート１２３、後室高圧連通孔１２３ａ、後室高圧連通シール面１２３ｂおよびバルブ小径部（前）前端部１３３ａが、「課題を解決するための手段」に記載の「高圧接断手段」を構成している。
【００３４】
さらに、バルブ１３０は、ライナ１２０に摺嵌された状態において、バルブ１３０がストローク前端にある場合は、後室排油孔１３６は、後室低圧ポート１２７に連通し、ストローク後端にある場合は、後室排油孔１３６は閉塞されて後室低圧ポート１２７が閉止されるようになっている。すなわち、これら、後室低圧ポートポート１２７、後室低圧連通孔１２７ａおよび後室排油孔１３６が本発明の「低圧接断手段」を構成している。
【００３５】
バルブ内径１３５は、その摺動軌跡が、突出部（前）内径１２２ａおよび突出部（後）内径１２５ａと同一面となるように形成されている。バルブ内径１３５の摺動軌跡と突出部（前）内径１２２ａおよび突出部（後）内径１２５ａが、バルブカートリッジ内壁１４０ｂを構成している。バルブ１３０の前後ストロークは、突出部（前）後端面１２２ｃと突出部（後）前端面１２５ｃとによって規制される。
【００３６】
バルブカートリッジ内壁１４０ｂの径は、ピストン後室内径１０４ａよりも径小であり、バルブカートリッジ内壁１４０ａがピストン小径部１１４を囲繞するように構成されている。そして、突出部（前）前端面１２２ｂの一部は、ピストン後室内径１０４ａから内径側へと突出しており、ピストン大径部（後）後端面１１２ａに対向している。
バルブ１３０は、バルブ付勢ポート１２８が、高圧回路１０１に常時接続されているので前方へと付勢されるが、ピストン１１０の動作により、図２に示すバルブ制御通路１０６が高圧回路１０１に接続されてバルブ制御ポート１２６に高圧油が供給されると、バルブ制御ポート１２６とピストン付勢ポート１２８との受圧面積差、すなわち、大径部１３１と小径部（前）１３３との径差が大径部１３１と中径部１３２の径差よりも大きいので後退するようになっている。
【００３７】
次に、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０を用いてさく孔作業を行う場合を説明する。
図２中の中心線の上側の状態は、ピストン１１０の打撃位置の直後の状態を表している。すなわち、同図に示すように、打撃位置の直後の状態では、ピストン１１０が前進して切換溝１１５によってピストン後退制御ポート１０６と排油ポート１０７が連通する。そのため、バルブ制御通路１０８が低圧回路１０２に接続され、バルブ１３０は前方へと移動する。これにより、上記「低圧接断手段」によってピストン後室１０４が低圧接続される。ピストン前室１０３は、高圧回路１０１に常時接続されており、図示しない伝達部材からの反発と相まってピストン１１０は後退を開始する。
【００３８】
ピストン１１０が加速しながら後退し、先ず、排油ポート１０７とピストン後退制御ポート１０６との連通が遮断される。次いで、大径部（前）１１１によってピストン前室１０３とピストン前進制御ポート１０５が連通し、バルブ制御通路１０８を介してバルブ制御ポート１２６に高圧油が供給される。そのため、バルブ１３０は後方へと移動し、上記「高圧接断手段」によってピストン後室１０４は高圧回路に接続される。これにより、ピストン１１０は、後退減速しながら後死点まで後退し、図２中の中心線の下側の後退状態に至り前進を開始する。以下、上記のサイクルが繰り返される。
【００３９】
ここで、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０によれば、バルブカートリッジ１４０をピストン後室１０４内に配設し、バルブカートリッジ１４０は、バルブ１３０と、バルブ１３０を前進後退可能に摺嵌するとともにバルブ１３０の前後ストロークを規制するバルブライナ１２０とによって構成されているので、構成が簡素で低コストである。
【００４０】
そして、この打撃機構９０によれば、ピストン後室１０４と高圧回路１０１とを接断する高圧接断手段と、ピストン後室１０４と低圧回路１０２とを接断する低圧接断手段とを有し、高圧接断手段と低圧接断手段とは、バルブ１３０の前進および後退動作に応じた位置におけるバルブライナ１２０とバルブ１３０相互の協働により、ピストン１１０の前進作動および後退作動を交互に行わせるように油路を切換えるので、それぞれの油圧経路を簡素に且つ可及的に短い距離で構成することができる。そのため、この打撃機構９０によって圧力損失を低く抑えることができる。
【００４１】
また、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０は、バルブライナ１２０の前後に、内径側に突出する円環状の突出部（前）１２２および突出部（後）１２５をそれぞれ設け、これら突出部（前）１２２、突出部（後）１２５の内径１２２ａ、１２５ａと、バルブ内径１３５の摺動方向での軌跡とを同一面に設定してバルブカートリッジ内壁１４０ｂを構成し、このバルブカートリッジ内壁１４０ｂが、ピストン小径部１１４を囲繞するように設けられているので、本実施形態の圧油経路中には、従来の打撃機構の給排油孔２６ｃのように、通路面積が拡大するような箇所が存在しないため油圧効率を向上させることができる。
【００４２】
特に、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０は、「高圧接断手段」をバルブカートリッジ１４０の前部に構成しており、この高圧接断手段を、バルブライナ１２０に開口した後室高圧ポート１２３および後室高圧連通孔１２３ａ、並びに、バルブ小径部（前）前端部１３３ａとバルブライナ１２０の後室高圧連通シール面１２３ｂとの間で相対的に形成される開口幅Ｗによって構成したので、ピストン後室１０４に近接して高圧接断手段が配設され、さらに、開口幅Ｗによる連通が、孔による連通と比べて圧損が少ないことから油圧効率を高くする上で優れている。
【００４３】
本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０を組み立てるには、先ず、シリンダチューブ１００にフロントブッシュ１５１およびシールリテーナ（前）１５０を装着し、ピストン１１０をシリンダチューブ１００の後方から前方へと装着する。次に、予めバルブライナ１２０とバルブ１３０を組付けた状態のバルブカートリッジ１４０を、シリンダチューブ１００内に後方から前方へと装着する。
【００４４】
次に、リヤブッシュ１５２とシールリテーナ（後）１５３をシリンダチューブ１００に装着し、最後に、ジョイント部材１５４を後方から螺着してシリンダチューブ１００、バルブカートリッジ１４０、リヤブッシュ１５２、および、シールリテーナ（後）を共締めして固定する。
一方、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０を分解するには、先ず、ジョイント部材を取り外し、ピストン１１０を前方から後方へと押圧すると、ピストン大径部（後）後端面１１２ａが、バルブカートリッジ１４０の前端面、すなわち、突出部（前）前端面１２２ｂに当接して、バルブカートリッジ１４０、リヤブッシュ１５２およびシールリテーナ（後）１５３を、シリンダチューブ１００から取り出すことができる。ピストン１１０をそのまま後方から抜き出し、最後に、所定の治具を用いてフロントブッシュ１５１とシールリテーナ（前）１５０を前方から抜き出す。
【００４５】
このように、本実施形態の油圧ダウンザホールドリルの打撃機構９０は、組付け作業および分解作業が容易であり、特に、バルブカートリッジ１４０の形状によって分解時の作業性に優れている。
以上、本発明の一実施形態について図面を適宜参照しつつ説明したが、本発明に係る油圧ダウンザホールドリルの打撃機構は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しなければ、その他の種々の変形や各構成要素を変更することが許容されることは勿論である。
【符号の説明】
【００４６】
４０    回転機構
５０    スイベル機構
６０    継ぎパイプ
７０    アキュムレータ機構
８０    ビット
９０    打撃機構
１００    シリンダチューブ
１０１    高圧回路
１０２    低圧回路
１０３    ピストン前室
１０４    ピストン後室
１０４ａ    ピストン後室内径
１０４ｂ    ピストン後室内径端面
１０４ｃ    ピストン後室内径大径部
１０５    ピストン前進制御ポート
１０６    ピストン後退制御ポート
１０７    排油ポート
１０８    バルブ制御通路
１０９    ねじ部
１１０    ピストン
１１１    大径部（前）
１１２    大径部（後）
１１２ａ    大径部（後）後端面
１１３    中径部
１１４    小径部
１１５    切換溝
１１６    中空通路
１２０    バルブライナ
１２１    ライナ（前）
１２２    突出部（前）
１２２ａ    突出部（前）内径
１２２ｂ    突出部（前）前端面（バルブカートリッジ前端面）
１２２ｃ    突出部（前）後端面
１２３    後室高圧ポート
１２３ａ    後室高圧連通孔
１２３ｂ    後室高圧連通シール面
１２４    ライナ（後）
１２５    突出部（後）
１２５ａ    突出部（後）内径
１２５ｂ    突出部（後）後端面（バルブカートリッジ後端面）
１２５ｃ    突出部前端面
１２６    バルブ制御ポート
１２６ａ    バルブ制御連通スリット
１２７    後室低圧ポート
１２７ａ    後室低圧連通孔
１２８    バルブ付勢ポート
１２８ａ    バルブ付勢連通孔
１３０    バルブ
１３１    大径部
１３２    中径部
１３３    小径部（前）
１３３ａ    小径部（前）前端部
１３４    小径部（後）
１３５    内径
１３６    後室排油孔
１４０    バルブカートリッジ（切換弁機構）
１４０ａ    バルブカートリッジ外径
１４０ｂ    バルブカートリッジ内壁
１５０    シールリテーナ（前）
１５１    フロントブッシュ
１５２    リヤブッシュ
１５３    シールリテーナ（後）
１５４    ジョイント部材
【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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