(57)【要約】【課　題】シールの交換頻度を減少させることができる圧力発生装置を提供することを目的とする。【解決手段】圧力発生装置は、ロッド（２）をシリンダ（１）内にスライドさせて押し込むことにより、シリンダ内の油圧室（４）の油圧を上昇させる圧力発生装置において、シリンダ端部には、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の隙間をシールするシール（７）が配置されるとともに、このシール配置部よりも油圧室側に、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の油を外部に抜くドレン部（８）が設けられ、かつ、シリンダの油圧室配置側の端部には、油圧室に油を供給するための油補給孔（２１）が設けられ、この油補給孔に、油供給源（２２）が、圧力調整弁（２３）、絞り弁（２４）および逆止弁（２５）を介して接続されている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッドをシリンダ内にスライドさせて押し込むことにより、シリンダ内の油圧室の油圧を上昇させる圧力発生装置において、
シリンダ端部には、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の隙間をシールするシールが配置されるとともに、このシール配置部よりも油圧室側に、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の油を外部に抜くドレン部が設けられ、
かつ、シリンダの油圧室配置側の端部には、油圧室に油を供給するための油補給孔が設けられ、
この油補給孔に、油供給源が、圧力調整弁、絞り弁および逆止弁を介して接続されていることを特徴とする圧力発生装置。
【請求項２】
前記ロッドの位置を検出する変位計、および、油供給源を制御する制御装置が設けられ、
この制御装置が、前記変位計の検出値に基づいて、ロッドが予め設定されている油補給開始位置になったと判断すると、油供給源から油圧室への油の供給を開始させ、ロッドが予め設定されている油補給停止位置になったと判断すると、油供給源から油圧室への油の供給を停止させる手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の圧力発生装置。
【請求項３】
前記圧力調整弁の設定圧は、最低試験圧よりも高く、かつ、最大試験圧よりも低いことを特徴とする請求項１または２記載の圧力発生装置。
【請求項４】
前記絞り弁は、油補給孔から油圧室への流量がドレン流出量よりも多く、かつ、ロッドの最大移動速度による吸込量よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１，２または３記載の圧力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内圧試験機などに用いられる圧力ブースターなどの圧力発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内圧試験機には、エンジンシリンダブロック内圧疲労試験機、エンジンガスケット内圧疲労試験機、ＦＣ燃料タンク内圧疲労試験機、アキュムレータ内圧疲労試験機、圧力スイッチ内圧疲労試験機、ポンプシリンダ内圧疲労試験機等がある。
【０００３】
この様な従来の内圧疲労試験機を、図５を用いて説明する。図５は従来の内圧疲労試験機の概略図である。
シリンダ０１に、ロッド０２がスライド可能に嵌入されている。このロッド０２の端部はアクチュエータ０３に連結され、アクチュエータ０３がロッド０２を駆動する。アクチュエータ０３の駆動により、ロッド０２が上昇してシリンダ０１内に押し込まれると、シリンダ０１の油圧室０６の油圧が上昇し、一方、ロッド０２が下降して途中まで引出されると油圧室０６の油圧が低下する。この油圧室０６の油圧は、被試験体０８に導かれている。したがって、アクチュエータ０３でロッド０２を駆動することにより、被試験体０８に所望の油圧をかけることが可能である。そして、シリンダ０１およびロッド０２などで圧力ブースターである圧力発生装置が構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被試験体０８には高圧の油圧をかけるため、油圧室０６の油圧も高くなる。この高い油圧が、シリンダ０１の端部とロッド０２との間のシール０１１に加わる。そして、シール０１１に高い油圧が加わっている状態で、ロッド０２がシール０１１に接触しながらスライドすなわち摺動する。そのため、短時間でシール０１１が疲労して液漏れが発生することがあり、シール０１１の交換を頻繁に行う必要がある。このように、繰り返しの圧力変動、およびロッド０２との摺動に対するシール０１１の耐久性が問題となる。この問題は、特に、被試験体０８に加える試験圧が高ければ高いほど、また、圧力変動が大きければ大きいほど、そして、繰り返し速度が速ければ速いほど、さらに、摺動速度が速ければ速いほど顕著である。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、シールの交換頻度を減少させることができる圧力発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧力発生装置は、ロッド（２）をシリンダ（１）内にスライドさせて押し込むことにより、シリンダ内の油圧室（４）の油圧を上昇させる圧力発生装置において、シリンダ端部には、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の隙間をシールするシール（７）が配置されるとともに、このシール配置部よりも油圧室側に、シリンダの内周面とロッドの外周面との間の油を外部に抜くドレン部（８）が設けられ、かつ、シリンダの油圧室配置側の端部には、油圧室に油を供給するための油補給孔（２１）が設けられ、この油補給孔に、油供給源（２２）が、圧力調整弁（２３）、絞り弁（２４）および逆止弁（２５）を介して接続されている。
【０００７】
また、前記ロッドの位置を検出する変位計（３４）、および、油供給源を制御する制御装置（４６，４７）が設けられ、この制御装置が、前記変位計の検出値に基づいて、ロッドが予め設定されている油補給開始位置になったと判断すると、油供給源から油圧室への油の供給を開始させ、ロッドが予め設定されている油補給停止位置になったと判断すると、油供給源から油圧室への油の供給を停止させる手段を具備していることがある。
【０００８】
さらに、前記圧力調整弁の設定圧は、最低試験圧よりも高く、かつ、最大試験圧よりも低くなっている。
そして、前記絞り弁は、油補給孔から油圧室への流量がドレン流出量よりも多く、かつ、ロッドの最大移動速度による吸込量よりも小さくなるように設定されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における圧力発生装置の実施の一形態を説明する。図１は本発明にかかる内圧疲労試験機の概略図である。図２は油供給ポンプの稼働のフローチャートである。図３は内圧疲労試験機に関するグラフで、（ａ−１）が従来の内圧疲労試験機の圧力の変化のグラフ、（ａ−２）が従来の内圧疲労試験機のロッド位置の変化のグラフ、（ｂ−１）がシール部より油圧室配置側の部分からドレンしている場合の内圧疲労試験機の圧力の変化のグラフ、（ｂ−２）がシール部より油圧室配置側の部分からドレンしている場合の内圧疲労試験機のロッド位置の変化のグラフである。図４は本発明にかかる内圧疲労試験機に関するグラフで、（ｃ−１）が圧力の変化のグラフ、（ｃ−２）がロッド位置の変化のグラフである。
【００１０】
内圧疲労試験機のシリンダ１は円筒状をしており、その内部に断面略円形のロッド２がスライド可能に嵌入され、シリンダ１内に油圧室４が形成されている。シリンダ１の端部には、ロッド２を軸受けする軸受部６が設けられ、この軸受部６には、シリンダ１の内周面とロッド２の外周面との間の隙間をシールする液密シール７が配置されているとともに、この液密シール７よりも上側（すなわち、油圧室４配置側）にリング状の凹部が形成されてドレン部８となっている。このドレン部８にはドレン流路１１を介して液タンク１３が接続されている。このタンク１３内は略大気圧であり、ドレン流路１１およびドレン部８では略大気圧となっている。そのため、シール７にかかる圧力は略大気圧であり、油圧室４の高い油圧はかからない。
【００１１】
シリンダ１の上側の端部には、試験油圧流路１６および圧力検出器である圧力変換器１７が接続されている。試験油圧流路１６は油圧室４と被試験体１８とを連通させている。そして、圧力変換器１７は油圧室４の油圧を電圧に変換している。また、シリンダ１の上側の端部には、油補給孔２１が形成されており、この油補給孔２１に、油供給源である油供給ポンプ２２が、圧力調整弁２３、絞り弁２４および逆止弁２５を介して接続されている。この圧力調整弁２３、絞り弁２４および逆止弁２５は、油供給ポンプ２２から油補給孔２１へ順に直列に配置されている。油供給ポンプ２２は稼働すると、タンク１３の油を汲み上げて吐出する。そして、油供給ポンプ２２から吐出された油は、圧力調整弁２３で圧力が調整され、絞り弁２４で流量が絞られ、後述のドレン流出量よりも少し多い油量が逆止弁２５および油補給孔２１を介して油圧室４に流入する。この様にして、油は油供給ポンプ２２から油圧室４へ流れており、逆止弁２５が逆流（すなわち、油圧室４から油供給ポンプ２２への流れ）を防止している。
【００１２】
ロッド２の下端部（シリンダ外の端部）は、ロッド駆動装置としての油圧アクチュエータ３１のピストン３２に取り付けられており、ロッド２は油圧アクチュエータ３１により駆動される。ロッド２の変位は変位計３４で検出されている。油圧アクチュエータ３１のサーボバルブ３６には、油圧ユニット３７から油圧が供給されているとともに、サーボアンプ４１から制御信号が入力される。サーボアンプ４１には、圧力変換器１７から圧力変換器アンプ４２を介して油圧検出値が入力され、また、変位計３４から変位計アンプ４３を介して変位検出値が入力される。さらに、サーボアンプ４１には、目標出力手段（図示しない）が接続されており、この目標出力手段から目標油圧データとして指令信号がサーボアンプ４１に出力される。サーボアンプ４１は、指令信号が入力されると、圧力変換器１７からの油圧検出値が指令信号の値となるように、サーボバルブ３６に制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、油圧アクチュエータ３１が稼働し、ロッド２が変位して油圧室４の油圧を所望の値すなわち指令信号の値にする。この様にして、油圧室４の油圧を、目標出力手段からの指令信号に追随させることができる。
【００１３】
また、変位計３４からの変位検出値は、変位計アンプ４３を介してコンパレータ４６に入力される。このコンパレータ４６には、ロッド２の上限位置（すなわち、油圧室４への油の補給を開始する位置である油補給開始位置）および、ロッド２の下限位置（すなわち、油圧室４への油の補給を停止する位置である油補給停止位置）が設定されており、変位検出値と上限位置および下限位置と比較し、上限位置になるとＯＮ信号を、また、下限位置になるとＯＦＦ信号をＯＮ−ＯＦＦスイッチ４７に出力する。なお、下限位置である油補給停止位置は、上限位置である油補給開始位置よりも下方（すなわち軸受部６やシール７などの配置側）に位置している。また、上限位置および下限位置は、ロッド２の機械的ストロークの限界よりも手前側に設定される。
【００１４】
スイッチ４７は、ＯＮ信号を受けると、油供給ポンプ２２の駆動モータ４８に給電して油供給ポンプ２２を稼働させ、一方、ＯＦＦ信号を受けると、駆動モータ４８への給電を停止して油供給ポンプ２２を停止させる。この様にして、コンパレータ４６およびスイッチ４７で、油供給源である油供給ポンプ２２を制御する制御装置が構成されている。また、圧力発生装置は、シリンダ１、ロッド２、変位計３４、コンパレータ４６、スイッチ４７、油供給ポンプ２２などを備えている。
【００１５】
この様に構成されている実施の形態の内圧疲労試験機で、試験する際には、目標出力手段から被試験体１８に加える圧力のデータを指令信号としてサーボアンプ４１に出力する。すると、油圧室４の油圧が、目標出力手段の指令信号に追随するように、油圧アクチュエータ３１が稼働し、ロッド２がスライドして変位する。そして、油圧室４の油圧が試験油圧流路１６を介して被試験体１８に導かれる。油圧室４の高い油圧の油は、軸受部６におけるシリンダ１の内周面とロッド２の外周面との隙間を通ってシール７に向かって流れる。シール７の手前には、ドレン部８が配置されているので、高い油圧の油はドレン流路１１を介してタンク１３に流れだす。その結果、シール７には、油圧室４の高い油圧はかからずに、略大気圧に低下した油圧がかかることになる。
【００１６】
ところで、目標出力手段の指令信号が、高い油圧と低い油圧の繰り返しの信号である場合には、図３の（ａ−１）、図３の（ｂ−１）および図４の（ｃ−１）に示すように、被試験体１８にかかる圧力は上下に繰り返し波うつことになる。そして、図５の従来例と同様に、油補給孔２１やドレン部８が設けられていない場合には、図３の（ａ−２）に示すように、ロッド２の変位は、被試験体１８にかける圧力に略同期して、上下に繰り返し波うつことになる。この場合には、ドレン部８が設けられていないため、シール７には高い油圧室４の油圧がかかることになる。
【００１７】
また、油補給孔２１を設けずに、ドレン部８のみが設けられている場合には、図３の（ｂ−２）に示すように、ロッド２は、被試験体１８にかける圧力に略同期して、上下に繰り返し波うちながら、漸次上方に変位することになる。この場合には、ドレン部８が設けられているため、シール７には高い油圧室４の油圧がかかることはないが、最終的には、ロッド２の先端がシリンダ１の上端にぶつかることになる。
【００１８】
そこで、この実施の形態では、油補給孔２１およびドレン部８が設けられているとともに、ロッド２が上限位置〔図４の（ｃ−２）のＳ〕になると、駆動モータ４８が稼働して、油供給ポンプ２２からの油が油圧室４に流入する。すると、図４の（ｃ−２）に示すように、ロッド２は、被試験体１８にかける圧力に略同期して、上下に繰り返し波うちながら、漸次下方に変位することになる。
一方、ロッド２が下限位置〔図４の（ｃ−２）のＥ〕になると、駆動モータ４８の稼働が停止する。すると、油供給ポンプ２２から油圧室４への油の補給が停止するとともに、油圧室４の油はドレン部８から流出しているため、ロッド２は、被試験体１８にかける圧力に略同期して、上下に繰り返し波うちながら、漸次上方に変位することになる。なお、ロッド２の上限位置は、ロッド２の上端（すなわち、先端）が油補給孔２１よりも下方（すなわち、軸受部６配置側）に位置するように設定され、ロッド２の下限位置は、ロッド２の上端が軸受部６すなわちドレン部８よりも上方（すなわち、油圧室４配置側である奥側）に位置するように設定される。
【００１９】
この油供給ポンプ２２から油圧室４への油補給のフローを、図２のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、変位計３４がロッド２の変位（すなわち、位置）を検出する。そして、ステップ２において、制御装置であるコンパレータ４６は、変位計３４の検出値が油補給開始位置である上限位置になったか否かを判断し、上限位置に達していない場合には、ステップ１に戻り、変位計３４の検出値が上限位置になるまで、ステップ１およびステップ２を繰り返す。
【００２０】
一方、ステップ２において、変位計３４の検出値が上限位置になったと判断された場合には、ステップ３に行く。ステップ３において、コンパレータ４６はスイッチ４７にＯＮ信号を出力し、駆動モータ４８に給電を行う。すると、油供給ポンプ２２が稼働して、タンク１３の油が油補給孔２１から油圧室４に供給される。そして、ステップ４に行く。
【００２１】
ステップ４において、変位計３４がロッド２の変位を検出する。そして、ステップ５において、コンパレータ４６は、変位計３４の検出値が油補給停止位置である下限位置になったか否かを判断し、下限位置に達していない場合には、ステップ４に戻り、変位計３４の検出値が下限位置になるまで、ステップ４およびステップ５を繰り返す。
【００２２】
一方、ステップ５において、変位計３４の検出値が下限位置になったと判断された場合には、ステップ６に行く。ステップ６において、コンパレータ４６はスイッチ４７にＯＦＦ信号を出力し、駆動モータ４８への給電を遮断する。すると、油供給ポンプ２２の稼働が停止して、油補給孔２１から油圧室４への油の供給が停止する。そして、ステップ１に戻る。
【００２３】
ところで、油供給ポンプ２２の吐出量などは大きく変動するおそれがあり、油供給ポンプ２２からの油の油圧および油量をそのまま、油圧室４に流入させると、指令信号に追随するように制御されている油圧室４の油圧に悪影響を与えることがある。そのため、前述のように、油供給ポンプ２２から油補給孔２１までの流路に、圧力調整弁２３、絞り弁２４および逆止弁２５が配置されている。
圧力調整弁２３は、最低試験圧よりも高く、かつ、最大試験圧よりも低く設定されている。すなわち、圧力調整弁２３の設定圧が最低試験圧よりも低いと、内圧疲労試験中に油圧室４に油を補給することができない。また、圧力調整弁２３の設定圧が最大試験圧よりも高いと、油供給ポンプ２２からの高い圧力が被試験体１８に加わるおそれがあり、被試験体１８を損傷させる可能性がある。
【００２４】
絞り弁２４は、油供給ポンプ２２から油圧室４への流量がドレン部８からのドレン流出量よりも多く、かつ、ロッド２の最大移動速度による吸込量よりも小さくなるように設定されている。すなわち、油供給ポンプ２２から油圧室４への流量がドレン部８からのドレン流出量よりも少ないと、油圧室４の油量が漸減するため、ロッド２の上昇を阻止することができない。また、油供給ポンプ２２から油圧室４への流量が、ロッド２の最大移動速度による吸込量よりも大きいと、油供給ポンプ２２から油圧室４への流量に対応してロッド２が下降することができず、油供給ポンプ２２から油圧室４に流入する油圧が被試験体１８に加わることになる。その結果、指令信号に対応した油圧を被試験体１８に加えることができなくなる。
【００２５】
そして、逆止弁２５が無いと、油圧室４の油圧が、油供給ポンプ２２からの油圧よりも高い場合に、油圧室４から油供給ポンプ２２に向かって逆流し、油圧室４の油圧を所望の値に維持することができなくなる。
【００２６】
前述のように、この実施の形態では、シール７よりも油圧室４側にドレン部８が設けられており、シール７に油圧室４の高い油圧がかかることを防止することができる。その結果、シール７の寿命が長くなり、シール７の交換頻度を減少させることができる。
【００２７】
そして、ドレン部８を設けたために、ドレン部８から油が流出し、ロッド２が上方に漸次押し込まれるが、ロッド２が上限位置にくると、油が補給される。その結果、ロッド２の先端がシリンダ１の端部に突き当たることを防止することができる。
【００２８】
また、油補給回路には圧力調整弁２３、絞り弁２４および逆止弁２５が設けられており、油供給源である油供給ポンプ２２の吐出圧や吐出流量が変動しても、圧力調整弁２３、絞り弁２４および逆止弁２５により、油圧室４の油圧に影響を与えることを極力防止することができる。
【００２９】
なお、ロッド２を駆動する駆動装置は、油圧アクチュエータ３１以外でも可能である。
また、油供給源は油を供給することができるならば、油供給ポンプ２２以外でも可能である。たとえば、蓄圧器などでも可能である。また、油補給およびその停止は、駆動モータ４８のＯＮ−ＯＦＦではなく、油補給回路を開閉する開閉弁を設け、この開閉弁の開閉で行うことも可能である。
さらに、油供給源を制御する制御装置は、スイッチ４７やコンパレータ４６などで構成されているが、マイコンなどで構成することも可能である。
【００３０】
そして、圧力発生装置は、内圧疲労試験機以外の用途に使用することも可能である。
また、圧力調整弁２３および絞り弁２４の設定値は、適宜変更可能であるが、圧力調整弁２３は最低試験圧よりも高く、かつ、最大試験圧よりも低く設定することが好ましい。絞り弁２４は、油供給ポンプ２２から油圧室４への流量がドレン流出量よりも多く、かつ、ロッド２の最大移動速度による吸込量よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。特に、絞り弁２４はドレン流出量よりも少し多い程度に設定されることが好ましい。
さらに、圧力調整弁２３および絞り弁２４は、設定値が固定の固定式でも、また、可変式でも可能である。なお、圧力調整弁２３および絞り弁２４が可変式の場合には、その設定値を試験に応じて適宜調整することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダの端部にシールが配されており、シリンダの端部からの油の遺漏を防止することができる。また、シール配置部よりも油圧室側にドレン部が設けられており、油圧室の高い油圧はドレン部で抜かれる。したがって、シールには油圧室の高い油圧がかからないため、シールの寿命が長くなり、シールの交換頻度を減少させることができる。
【００３２】
そして、油補給孔には、油供給源が、圧力調整弁、絞り弁および逆止弁を介して接続されている。したがって、油供給源の吐出圧や吐出流量が変動しても、圧力調整弁、絞り弁および逆止弁により、油圧室の油圧に大きな影響を与えることを極力防止することができる。特に、予期せぬ大きな油圧が油圧室に発生したり、また、油圧室に多量の油量が流入してロッドが対応できずに、油供給源の油圧が被試験体に加わったりすることを防止できる。
【００３３】
また、ドレン部を設けたために、ドレン部から油が流出し、ロッドが漸次押し込まれるが、ロッドが油補給開始位置にくると、油が補給される。その結果、ロッドの先端がシリンダの端部に突き当たることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明にかかる内圧疲労試験機の概略図である。
【図２】図２は油供給ポンプの稼働のフローチャートである。
【図３】図３は内圧疲労試験機に関するグラフで、（ａ−１）が従来の内圧疲労試験機の圧力の変化のグラフ、（ａ−２）が従来の内圧疲労試験機のロッド位置の変化のグラフ、（ｂ−１）がシール部より油圧室配置側の部分からドレンしている場合の内圧疲労試験機の圧力の変化のグラフ、（ｂ−２）がシール部より油圧室配置側の部分からドレンしている場合の内圧疲労試験機のロッド位置の変化のグラフである。
【図４】図４は本発明にかかる内圧疲労試験機に関するグラフで、（ｃ−１）が圧力の変化のグラフ、（ｃ−２）がロッド位置の変化のグラフである。
【図５】図５は従来の内圧疲労試験機の概略図である。
【符号の説明】
１　シリンダ
２　ロッド
４　油圧室
７　シール
８　ドレン部
２１　油補給孔
２２　油供給ポンプ（油供給源）
２３　圧力調整弁
２４　絞り弁
２５　逆止弁
３４　変位計
４６　コンパレータ（制御装置）
４７　スイッチ（制御装置）
【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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