(57)【要約】【課題】タンク一体型ピストンポンプ１の形状、構造を簡単にし、容量を大きくし、さらにポンプケースの厚みを薄く軽量化するとともに、タンク内の作動油の白濁を防止する。【解決手段】入力回転軸２、シリンダブロック３、ピストン５、斜板８、バルブプレート９等のポンプアセンブリを、前フランジ１１、前ケース１２、後フランジ１３で挟持し、さらに、後フランジの反前ケース側面１３ｂに後ケース１４を設け、さらに後フランジに連通穴１５を設けタンクを形成し、後フランジに吸入口１６、接続口１７ａ，１７ｂを設け、上外側面に空気抜き１８を設ける。シリンダブロックさらにはピストン及び斜板にわたって筒１９を設け、筒の上部に開口部２０を設ける。戻り口１７ｂは連通穴に連通させる。ポンプは斜板式一方向回転型ピストンポンプ、斜板式両方向回転ピストンポンプが可能であり、両回転の場合は吸入側にバキュームチェックバルブを設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力回転軸と、該回転軸に係合され回転軸と共に回転可能にされたシリンダブロックと、該シリンダブロックの軸回りに軸方向に複数配設されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌合されたピストンと、前記ピストンを前記シリンダより外側に付勢するバネと、前記ピストンの先端部が摺動する斜板と、前記シリンダブロックの反前記斜板側に摺接し前記シリンダの吸排口が設けられたバルブプレートと、を、前記入力回転軸が突出し前記斜板が当接する前フランジと、前記バルブプレートが当接する後フランジと、前記前フランジと後フランジとを連結する前ケースと、により挟持するようにされたピストンポンプであって、前記後フランジの反前記前ケース側面に設けられ前記後フランジを壁面とした液体を貯留する後ケースを備え、前記後フランジに設けられた前記前ケースと前記後ケースとを連通する連通穴を介して前記前ケースと前記後ケースとでタンクを形成し、前記後フランジには前記前又は後ケース面側に開口する吸入口と、外側面に外部の配管と接続可能にされた一以上の接続口が設けられ、前記前又は後ケース又は前記後フランジのいずれかの上外側面に空気抜きが設けられていることを特徴とするタンク一体型ピストンポンプ。
【請求項２】
前記空気抜きは前記前ケースに設けられ、前記シリンダブロックの周囲に厚み０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下の薄肉の筒が設けられ、前記筒の空気抜き側に開口部を有していることを特徴とする請求項１記載のタンク一体型ピストンポンプ。
【請求項３】
前記筒は前記バルブプレート及び前記ピストン及び前記斜板にわたって設けられていることを特徴とする請求項２記載のタンク一体型ピストンポンプ。
【請求項４】
前記後フランジの外側面に設けられた接続口の少なくとも一つが外部配管より直接タンクへ戻るようにされた戻り口を備えており、該戻り口が前記連通路と前記後フランジ内で連通していることを特徴とする請求項１又は２又は３記載のタンク一体型ピストンポンプ。
【請求項５】
前記ピストンポンプは斜板式一方向回転型ピストンポンプであり、該ピストンポンプのバルブプレートに開けられた吸入側と前記吸入口とが連通しており、前記吸入口は前記後フランジの後ケース面側に開口していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のタンク一体型ピストンポンプ。
【請求項６】
前記ピストンポンプは斜板式両方向回転ピストンポンプであり、前記吸入口は二つの前記吸排口とそれぞれバキュームチェックバルブを介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のタンク一体型ピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
産業機械等の油圧源として用いられる外部ドレンタイプのポンプとタンクを一体とした油圧パッケージ、即ちタンク一体型ピストンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型アクチュエータの油圧駆動源として、ポンプ、タンク、制御弁で構成される油圧パッケージ、さらに電動機も取り付けられた油圧パッケージが種々提案されている。例えば、制御弁ブロックにポンプフランジを取付又は制御弁ブロックとポンプフランジを一体にして、このフランジを壁面として作動油を貯留するタンクを形成し、ポンプをタンク内に内蔵している。さらに、例えば特許文献１のように、制御ブロックの反ポンプ側に電動機を取付け、ポンプの回転軸と接続して電動機、制御ブロック、ポンプ、タンクを一体化している。これらの多くはギヤポンプ等が用いられ、ポンプの反フランジ側、即ち後面に吸入口を開口してタンクより作動油を吸入し、ポンプで高圧にした吐出油はポンプのフランジ側に設けた吐出口から制御ブロックに供給さら、さらに、制御ブロックに組み込まれた制御バルブを通して制御ブロックの接続口からアクチュエータに供給される。各面は油路が面シールされ小型化を図っている。
【０００３】
しかし、図２に示すように、吸排口３７ａ，３７ｂを入力回転軸３６とは反対側に設けている斜板式ピストンポンプ３０においては、ギヤポンプと異なり、前フランジ３５に圧油を供給するのは困難である。そこで、特許文献２においては、バルブプレート３９及び吸排口３２ａ，３２ｂを備える後フランジ３３から配管３７ａ，３７ｂを使用してタンク３４の外周３４ａに接続し、そこから外部配管するようにしている。このため、構造が複雑で加工、組立が困難である。そこで、非特許文献１においては、図３に示すように、バルブプレート９、シリンダブロック３、ピストン５、斜板８、ポンプケース４２等からなるピストンポンプアセンブリ４０を挟持する前フランジ部４５、ポンプケース４２、後フランジ部４３の内、後フランジ４３及び前フランジ部４５を径方向に拡大させ外形を大きくし、さらに、前フランジ４３はモータ４４側へ延出させ、前フランジ４５をタンクの前壁、後フランジ４３を後壁とし、さらに、ポンプケース４２の外周を覆う外壁４６を設けタンクを構成している。また、ポンプケース４２内のドレーンをタンク上部に排出する排出口５０が設けられ、さらにその上方のタンク上部に注油口を兼用した空気抜き１８が設けられている。
【特許文献１】実用新案登録第２５８９０８６号公報  図４
【特許文献２】実公昭６３−３２９３２号公報  第１図
【非特許文献１】２０００年１０月２８日〜１１月４日に開かれた第２０回日本国際工作機見本市で配布された油研工業株式会社のパンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図３のものは径方向へ拡大するとともに、モータ４４側へ延出させるため複雑な構造であり、生産性も低く、コストもかかる。また、形状が限られ、容量も変更したり、大きくすることが困難である。また、ポンプケース４２は強度を確保するため厚みが厚く、また、ポンプケースの外側に外壁４６を設けて一体タンクとしているので、さらに重量が増し、構造が複雑になるという問題があった。また、このポンプケース４２を取り払うと、例えば、運転初期の回路中に空気が残存した状態でポンプ４０を回転させると油圧回路（アクチュエータ等）からの空気を含んだ戻り油はタンクを白濁させ、タンク内に回転するポンプ４０の回転軸４９、シリンダブロック３、ピストン５等からなるロータリーパーツにより撹拌され気泡を更に微細にし、タンク内を白濁させ、ポンプを運転している間、作動油の白濁が無くなることがないとう問題が発生する。また、ロータリパーツの回転運動によって作動油が軸を中心にして回転するために軸中心には、作動油に対して比重の軽い空気が集まるためポンプの摺動部に潤滑不良により焼き付き、異常摩耗を来すおそれがある。このためポンプケース４２を削除することができないという問題があった。
【０００５】
本発明の課題はかかる問題点に鑑みて、形状、構造が簡単で、容量も大きくでき、コンパクトなタンク一体型ピストンポンプを提供することである。さらには、ポンプケースの厚みが薄く軽量化できるとともに、ロータリーパーツの回転によるタンク内の作動油の白濁を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、入力回転軸と、該回転軸に係合され回転軸と共に回転可能にされたシリンダブロックと、該シリンダブロックの軸回りに軸方向に複数配設されたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に嵌合されたピストンと、前記ピストンを前記シリンダより外側に付勢するバネと、前記ピストンの先端部が摺動する斜板と、前記シリンダブロックの反前記斜板側に摺接し前記シリンダの吸排口が設けられたバルブプレートと、を、前記入力回転軸が突出し前記斜板が当接する前フランジと、前記バルブプレートが当接する後フランジと、前記前フランジと後フランジとを連結する前ケースと、により挟持するようにされたピストンポンプであって、前記後フランジの反前記前ケース側面に設けられ前記後フランジを壁面とした液体を貯留する後ケースを備え、前記後フランジに設けられた前記前ケースと前記後ケースとを連通する連通穴を介して前記前ケースと前記後ケースとでタンクを形成し、前記フランジには前記前又は後ケース面側に開口する吸入口と、外側面に外部の配管と接続可能にされた一以上の接続口が設けられ、前記前又は後ケース又は前記後フランジのいずれかの上外側面に空気抜きが設けられたタンク一体型ピストンポンプを提供することにより上記課題を解決した。
【０００７】
即ち、シリンダブロック、ピストン、斜板、バルブプレート等を前フランジと、後フランジと、前記前フランジと後フランジとを連結する前ケースとで挟持してピストンポンプとする一方、後フランジを壁面とした後ケースで後タンクとし、前ケースと後ケースとを後フランジの連通穴により連通させてタンクとすることにより、後ケースにより大きなタンク容量を確保し、さらに前ケース、後ケースを径方向へ拡大して、より大きなタンクとする。言い換えれば、前ケースを径方向に拡大してポンプケースとタンク外周壁とを兼用し、加えて後フランジに後ケースを加えてタンク容量を確保したのである。また、後フランジには吸入口、接続口を設けるので、外部との配管等も確実、容易に行える。さらに、連通路は不要部に大きく複数開けたり、不要部を鋳抜いたり、切り取ったりすることにより、後フランジもタンクの一部として容量を確保でき、重量低減にもなる。後ケースは後フランジ面に取付られるようにすれば、長さ、径方向への拡大等が自由に設定可能である。
【０００８】
空気抜きは、タンクとして構成する前ケース、後フランジ、後ケースのいずれの上方に設ければよいが、できる限り、戻り口から遠い方がよい。一方、シリンダブロック、ピストン等のロータリーパーツの回転による白濁を防止したい。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記空気抜きは前記前ケースに設けられ、前記シリンダブロックの周囲に厚み０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下の薄肉の筒が設けられ、前記筒の空気抜き側に開口部を有するようにした。少なくともシリンダブロックの周囲に筒を設けることにより、作動油の撹拌領域を少なくし、空気の混入、撹拌を防ぐ。肉厚が０．３ｍｍ未満では、流体の移動や組立時に変形しやすく強度不足であり、肉厚が６ｍｍ以上では、重くなり、また、加工工数も増加するので、厚み０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下の薄肉の筒とした。肉厚は薄い方がよいので、鋳物では製作が困難となる０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下がより好ましい。空気抜き側、即ち上部に開口を設けたので筒内の空気が離脱しやすい。
【０００９】
筒は、一部でもよいが、できるだけロータリーパーツ全体を囲う方が好ましい。また、後フランジ側に片持ちで支持するようにしてもよいが、より安定のため前フランジと後フランジの間で支持したほうが好ましい。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記筒は前記バルブプレート及び前記シリンダブロック及び前記ピストン及び前記斜板にわたって設けたタンク一体型ピストンポンプとした。なお、開口部は空気が分離しやすく大きさが必要で、丸穴では直径で６ｍｍ以上、スリットでは３ｍｍ以上のものが好ましい。また、あまり大きすぎると撹拌の影響があるので、丸穴では３０ｍｍ以下好ましくは２０ｍｍ以下、スリットでは１０ｍｍ以下が好ましい。また、丸穴相当の切り欠きでもよい。また、メッシュの細かい金網のようなものでもよい。即ち、筒内の空気を上方に排出し、筒内の作動油の回転流れの筒外への影響を少なく、または無くすようにした筒を設けることである。
【００１０】
後フランジに接続口を設け、また、前ケースと後ケース間を結ぶ連通路を設けたのでこの関係を有効に使いたい。そこで、請求項４に記載の発明おいては、前記後フランジの外側面に設けられた接続口の少なくとも一つが外部配管より直接タンクへ戻るようにされた戻り口を備えており、該戻り口を前記連通路と前記後フランジ内で連通させた。
【００１１】
かかるタンク一体型ピストンポンプは斜板式ピストンポンプであるが、種々の斜板式ポンプに適用できる。請求項５に記載の発明においては、前記ピストンポンプは斜板式一方向回転型ピストンポンプであり、該ピストンポンプのバルブプレートに開けられた吸入側と前記吸入口とが連通しており、前記吸入口は前記後フランジの後ケース面側に開口しているタンク一体型ピストンポンプとした。また、請求項６に記載の発明においては、前記ピストンポンプは斜板式両方向回転ピストンポンプであり、前記吸入口は二つの前記吸排口とそれぞれバキュームチェックバルブを介して接続されたタンク一体型ピストンポンプとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前ケースを径方向に拡大してポンプケースとタンク外周壁とを兼用し、加えて後フランジに後ケースを加えてタンク容量を確保し、後フランジには吸入口、接続口を設け、外部との配管等も確実、容易に行えるようにしたので、形状、構造が簡単で、容量も大きくでき、コンパクト、軽量なタンク一体型ピストンポンプとなった。さらに、連通路を大きく複数開け、後フランジもタンクの一部として容量を確保し重量低減できるので、タンク容量を大きくして、より広い用途に適用できるものとなった。さらに、後ケースは長さを自由に設定できるので、種々のタンク容量を容易に得ることができる。また、後ケースは鉄やアルミニウムパイプ材等で製作可能であり、長さを自由に設定したり、軽量化が可能であり、作動油に対する汚染管理も容易である。
【００１３】
さらに、請求項２に記載の発明においては、シリンダブロックの周囲に筒を設け、筒の空気抜き側に開口部を設け、作動油の撹拌領域を少なくし、空気の混入、撹拌を防ぐようにしたので、ロータリーパーツの回転によるタンク内の作動油の白濁を防止するものとなった。ケース内にエアが残存しないので、ポンプ内部の摺動部の潤滑が保持され、焼き付き・異常摩耗等が発生することがない。特に、筒の肉厚を０．３ｍｍ〜６ｍｍと薄くしたので、軽量化でき、安価にできる。構造も複雑にならず、前フランジ、前ケースの構造も簡単でよく、製作、加工も容易なものとなった。また、請求項３に記載の発明においては、筒をシリンダブロック及びピストン及び斜板にわたって設けたので、筒の支持を確実にでき、白濁を防止できるものとなった。また、請求項４に記載の発明おいては、後フランジの外側面の戻り口を連通路に連通させタンク内へ戻すようにしたので、油路の構成が簡単である。
【００１４】
本発明においては、種々の斜板式ポンプに適用で、請求項５に記載の発明においては、吸入口を後フランジの後ケース側に設けるという単純な構成で斜板式一方向回転型ピストンポンプとし、請求項６に記載の発明においては、後フランジにバキュームチェックバルブを介して吸入口と吸排口と接続することにより斜板式両方向回転ピストンポンプとすることができる等応用範囲の広いものとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態を示すタンク一体型ピストンポンプの縦断面図である。図１において、入力回転軸２とスプライン結合され回転可能なシリンダブロック３とシリンダブロックの複数本のシリンダ４に軸方向に摺動するピストン５とピストンの先端部であるピストンシュー７とで構成されるピストンシューアッセンブリを持ち、回転と共に斜板８の摺接面８ａをシューを介してピストンが摺動することでピストンが軸方向に往復運動し、油の吸排を行うようにされている。シリンダブロック３の反斜板８側には、シリンダブロックと摺接し、シリンダブロックの回転により吸排する作動油を吸入側と排出側に振り分ける吸排口１０ａ，１０ｂが設けられたバルブプレート９が設けられている。シリンダ４とピストン５との間にスプリング６が設けられており、ピストンを斜板８側へ付勢する。斜板８、ピストン５、シリンダブロック３、バルブプレート９は、前フランジ１１と前ケース１２と、後フランジ１３が一体に固定され、前フランジと後フランジとの間で軸方向に回転軸スプリング２２によりシリンダブロックがバルブプレート側に付勢された状態で軸方向に挟持支持されている。前フランジ１１には斜板８が当接し、さらに回転軸２が貫通しており、回転軸を回転支持するボールベアリング２３とオイルシール２４が順次設けられ、入力回転軸が突出しており、入力回転軸が図示しないモータ、エンジン等の駆動源の駆動軸に接続される。
【００１６】
前ケース１２と前フランジ１１は鉄あるいはアルミニウム鋳物等で一体に製作されている。前ケース１２は後フランジ１１とインローで嵌合し、図示しないボルトで固定されている。後フランジ１３にはバルブプレート９が当接し、バルブプレートからの吐出油を外部へ供給する吐出油路２５が内部に設けられ外側面に吐出口１７ａが設けられている。後フランジ１３の反前ケース１２側面に後フランジを壁面とした液体を貯留する後ケース１４が設けられている。後フランジ１３には前ケース１２と後ケース１４とを連通する連通穴１５が設けられており、前ケース、後フランジ、後ケースとでタンクを形成している。後フランジ１３には後ケース面側１３ｂに開口する吸入口１６が設けられ、バルブプレートの吸入側１０ａと連通されている。さらに、外部からの戻り油の配管を接続するための戻り口１７ｂが後フランジ外側面１３ｃに設けられ、連通路１５と連通するようにされている。さらに、空気抜き１８が前ケース１２の上部に設けられ、シリンダブロック３及びピストン５及び斜板８にわたって周囲に厚み３．０ｍｍの薄肉の鉄板を筒状に巻いた筒１９が設けられている。筒１９の上部には小径穴の開口部２０が設けられている。筒１９は前フランジ１１と後フランジ１３の前ケース側１３ａの凸部１１ａ，１３ｄに嵌合させ筒を確実に保持するとともに、位置決めピン２６により回転不能に固定されている。ピン２６により開口部２０が確実に上部の空気抜き１８方向になるようにしている。筒１９の外部と内部との油の出入りは、開口穴２０で行われる。
【００１７】
入力回転軸２を回転させシリンダブロック３が回転すると斜板８によりピストン５が出入りし、後ケース１４に開口する吸入口１６から吸入路２７、バルブプレート吸入側１０ａより作動用を吸入し、シリンダブロック３の回転により作動油を圧縮し、バルブプレート吐出側１０ｂ、吐出油路２５を通って圧油が吐出口１７ａより圧油を外部に供給する。外部からの戻り油は戻り口１７ｂ、連通路１５を通って、タンク内に戻される。なお、制御バルブ類は外部に設けるが、後フランジ１３に取付け、又は組み込むことにより回路を構成してもよいのはいうまでもない。タンク容量は前ケース１２、後ケース１４の他、後フランジ１３の連通路１５，１５さらには鋳抜き穴２８，２８等により構成でき、大きな容量を確保できる。また、後ケース１４は長さ等が自由に選択できるので、種々の容量のタンクを提供できる。さらに、径方向に拡大してもよい。
【００１８】
また、回転初期にシリンダブロック３等のローターパーツ内の空気は、筒１９の上部の開口穴２０から排出され、空気溜まりを減らす。また、ローターパーツが回転し、ローターパーツと共に筒内の作動油が回転しても、作動油の運動は筒１９内に限定され、筒外のタンク内の作動油を撹拌することがない。また、タンクから筒内への流入も少なく、戻り油等から混入した空気も筒外から筒内へ入りにくくなり、ローターパーツの回転により白濁等の発生がなくなり、ポンプ内部の摺動部の潤滑を確保し、焼き付き・異常摩耗を防ぐ。また、残存エアの圧縮性によるアクチュエータの異常作動を妨ぎ、作動油の酸化劣化、スラッジの生成を防止する。筒１９は薄板を筒状にすればよいので、加工・組立も容易であり、材質も種々のものが使用できる。なお、ここでは斜板式一方向回転型ピストンポンプの場合について述べたが、斜板式両方向回転型ピストンポンプの場合も同様である。この場合は吸排口は油路２５吐出口１７ａが一組とされ、吸入口は二個のバキュームチェックバルブを介してそれぞれ油路２５に導くようにすればよい。かかる構成は一般の斜板式両方向回転型ピストンポンプの場合と同様であり、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態を示すタンク一体型ピストンポンプの縦断面図である。
【図２】従来のタンク内にピストンポンプを内蔵したタンク一体型ピストンポンプの縦断面図である。
【図３】従来のピストンポンプのケースの径方向を覆う外壁を設けてタンクとしたタンク一体型ピストンポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    タンク一体型ピストンポンプ
２    入力回転軸
３    シリンダブロック
４    シリンダ
５    ピストン
６    バネ
７    ピストンの先端部（ピストンシュー）
８    斜板
９    バルブプレート
１０ａ  吸排口（吸入側）
１０ｂ  吸排口（吐出側）
１１  前フランジ
１２  前ケース
１３  後フランジ
１３ａ  後フランジの前ケース側面
１３ｂ  後フランジの反前ケース側面（後フランジの後ケース面側）
１３ｃ  後フランジ外側面
１４  後ケース
１５  連通穴
１６  吸入口
１７  接続口
１７ａ  吐出口
１７ｂ  戻り口
１８    空気抜き
１９  筒
２０  開口部（開口穴）
２１  ピストンポンプ
【図１】
2005036744.tif 000003
【図２】
2005036744.tif 000004
【図３】
2005036744.tif 000005