(57)【要約】【課題】  高い圧縮性能のエアコンプレッサ機能とバキュームポンプ機能とを兼ね備えたピストンポンプ装置を提供する。【解決手段】  シリンダ１６と、そのシリンダ１６内を往復するピストン１８と、上記シリンダ１６に大気を吸入するための吸入通路４１と、その吸入通路４１に設けられた吸入用逆止弁３１と、上記シリンダ１６から空気を吐出するための吐出通路４２と、その吐出通路４２に設けられた吐出用逆止弁３４とを備えたピストンポンプ装置１において、上記シリンダ１６と連通する負圧通路４３を設け、その負圧通路４３に、上記負圧通路４３から上記シリンダ１６へ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁３６を設けたものである。【選択図】  図１
2005315212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、そのシリンダ内を往復するピストンと、上記シリンダに大気を吸入するための吸入通路と、その吸入通路に設けられた吸入用逆止弁と、上記シリンダから空気を吐出するための吐出通路と、その吐出通路に設けられた吐出用逆止弁とを備えたピストンポンプ装置において、上記シリンダと連通する負圧通路を設け、その負圧通路に、上記負圧通路から上記シリンダへ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁を設けたことを特徴とするピストンポンプ装置。
【請求項２】
上記負圧通路が、上記吸入通路に接続され、その吸入通路を介して上記シリンダと連通する請求項１記載のピストンポンプ装置。
【請求項３】
上記吸入通路に、大気の吸入量を調整する調整弁が設けられた請求項１記載のピストンポンプ装置。
【請求項４】
シリンダと、そのシリンダ内を往復するピストンと、上記シリンダに大気を吸入するための吸入通路と、その吸入通路に設けられた吸入用逆止弁と、上記シリンダから空気を吐出するための吐出通路と、その吐出通路に設けられた吐出用逆止弁とを備えたピストンポンプ装置において、上記吸入通路に接続され、上記吸入通路を介して上記シリンダと連通する負圧通路を設け、その負圧通路に、上記負圧通路から上記シリンダへ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁を設け、上記吸入通路における上記負圧通路の接続部よりも上流側に、大気の吸入量を調整する調整弁を設けたことを特徴とするピストンポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンプレッサ機能とバキュームポンプ機能との両方の機能を有するピストンポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラックなどの車両には、圧縮空気（正圧エア）により駆動するアクチュエータが様々な用途で採用されており、例えば、オートクラッチなどが知られている。その正圧エアを供給するために、エアコンプレッサが使用されている。
【０００３】
一方、車両などに搭載されるブレーキ倍力装置などには、負圧エアにより駆動するバキュームアクチュエータなどが用いられており、その負圧エアを供給するために、バキュームポンプが使用されている。
【０００４】
そのようなエアコンプレッサやバキュームポンプとして、ピストンポンプ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図４に示すように、ピストンポンプ装置１の吸入通路４１を大気開放し、吐出通路４２をエアタンク（図示せず）に接続すると、ピストンポンプ装置１は、エアコンプレッサとして働く（図４（ａ）参照）。また、ピストンポンプ装置１の吸入通路４１をバキュームタンク（図示せず）に接続し、吐出通路４２を大気開放すると、ピストンポンプ装置１はバキュームポンプとして働く（図４（ｂ）参照）。
【０００６】
ところで、トラックなどの車両に、上述したようなオートクラッチとブレーキ倍力装置との両方を搭載する場合には、正圧エアと負圧エアとの両方が必要とされることになる。
【０００７】
その場合、エアコンプレッサ用のピストンポンプ装置１と、バキュームポンプ用のピストンポンプ装置１との両方を使用しなければならず、高コスト化や、広い搭載スペースを必要とするなどの問題が生じる。
【０００８】
ところで、特許文献２には、一台でエアコンプレッサの機能とバキュームポンプの機能とを兼ね備えたベーンポンプが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−３２３２５１号公報
【特許文献２】特許第２７５３３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ベーンポンプは、低回転時などに、ベーンの先端から気体がリークするため、シール性の確保が困難であることや、複数のベーンにより、気体の圧縮や膨張が行われる圧縮室（ポンプ室）が複数に分割されるため、吐出容量が小さいことから、圧縮性能が低い。
【００１１】
このことは、搭載スペースが限定されているにもかかわらず、大量の圧縮空気（正圧エア）が必要とされる大型車両などに、特許文献２に示すようなベーンポンプを搭載し、正圧エアと負圧エアとを供給する場合に、圧縮性能が不足するという問題を引き起こす。また、ベーンポンプは潤滑油の問題等もあり、正圧エア用にはあまり適さない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、高い圧縮性能のエアコンプレッサ機能とバキュームポンプ機能とを兼ね備えたピストンポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明は、シリンダと、そのシリンダ内を往復するピストンと、上記シリンダに大気を吸入するための吸入通路と、その吸入通路に設けられた吸入用逆止弁と、上記シリンダから空気を吐出するための吐出通路と、その吐出通路に設けられた吐出用逆止弁とを備えたピストンポンプ装置において、上記シリンダと連通する負圧通路を設け、その負圧通路に、上記負圧通路から上記シリンダへ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁を設けたものである。
【００１４】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明は、上記負圧通路が、上記吸入通路に接続され、その吸入通路を介して上記シリンダと連通するものである。
【００１５】
上記目的を達成するための請求項３に係る本発明は、上記吸入通路に、大気の吸入量を調整する調整弁が設けられたものである。
【００１６】
上記目的を達成するための請求項４に係る本発明は、シリンダと、そのシリンダ内を往復するピストンと、上記シリンダに大気を吸入するための吸入通路と、その吸入通路に設けられた吸入用逆止弁と、上記シリンダから空気を吐出するための吐出通路と、その吐出通路に設けられた吐出用逆止弁とを備えたピストンポンプ装置において、上記吸入通路に接続され、上記吸入通路を介して上記シリンダと連通する負圧通路を設け、その負圧通路に、上記負圧通路から上記シリンダへ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁を設け、上記吸入通路における上記負圧通路の接続部よりも上流側に、大気の吸入量を調整する調整弁を設けたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シリンダを備えたピストンポンプ装置に、そのシリンダと連通する負圧通路を設け、その負圧通路に負圧用逆止弁を設けることで、ピストンポンプ装置が、圧縮性能の高いエアコンプレッサとして機能し、かつバキュームポンプとしても機能するという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本実施形態のピストンポンプ装置と、そのピストンポンプ装置が搭載される車両における空気の流通経路との概略図を示す。図２は、本実施形態のピストンポンプ装置の部分断面図を示す。
【００２０】
本実施形態のピストンポンプ装置は、大型車両などに搭載され、その車両に正圧エアと負圧エアとを供給するものであり、その車両における空気の流通経路の概略を図１に基づき説明する。
【００２１】
なお、本実施形態のピストンポンプ装置１は、例えば、既存のピストンポンプ装置を改良してなされる。
【００２２】
本発明が実施される車両には、オートクラッチなどの正圧駆動アクチュエータ（図示せず）に正圧エア（圧縮空気）を供するためのエアタンク５と、ブレーキ倍力装置などを構成する負圧駆動アクチュエータ（図示せず）に負圧エアを供するためのバキュームタンク６とが設けられる。
【００２３】
それらエアタンク５とバキュームタンク６とに、正圧エアまたは負圧エアを供するために、本実施形態のピストンポンプ装置１が用いられ、エンジン吸気管４を通じて正圧エアが供給される。また、エンジン吸気管４には、エアクリーナ２が設けられる。
【００２４】
以上のように構成された車両の空気経路において、図１に矢印で示すように、大気と、バキュームタンク６内の空気とが、ピストンポンプ装置１に吸入され、さらに、それらの空気が、ピストンポンプ装置１からエアタンク５へと吐出される。
【００２５】
本実施形態のピストンポンプ装置１の構成を図１に基づき説明する。
【００２６】
ピストンポンプ装置１は、エアタンク５に接続された吐出管８と、バキュームタンク６に接続された吸引管９と、エンジン吸気管４に接続された吸入管１０とを備える。その吸入管１０には、大気の吸入量を調整するための調整弁である絞り弁１１が設けられ、絞り弁１１はバタフライバルブやシャッタバルブ等が利用できる。
【００２７】
また、ピストンポンプ装置１は、エアタンク５に取り付けられる圧力センサ１２と、バキュームタンク６に取り付けられる圧力センサ１４と、それら圧力センサ１２、１４と絞り弁１１とに接続され、各圧力センサ１２、１４からの検出値を基に絞り弁１１をコントロールする絞り弁コントローラ１５とを備える。
【００２８】
さらに、ピストンポンプ装置１は、円筒状のシリンダ１６と、そのシリンダ１６内を摺動可能なピストン１８と、シリンダ１６の頂部に取り付けられるシリンダヘッド１９と、シリンダ１６の下部に接続されるピストン駆動部１７とを備える。
【００２９】
ピストン駆動部１７は、一端がピストン１８の下面と回動可能に係合するコンロッド２０と、一端がコンロッド２０の他端と回動可能に係合し、他端が図示しないエンジンの駆動軸と係合するクランク２１とを備える。これらコンロッド２０やクランク２１などにより、所謂ピストン機構が構成される。
【００３０】
さらに、図２に基づき本実施形態のピストンポンプ装置１の構成を説明する。
【００３１】
ピストン１８は、シリンダ１６の内径と略等しい外径を有する略円柱形状を有し、ピストン１８が、ピストン駆動部１７により、シリンダ１６内を上下方向に往復する。
【００３２】
シリンダ１６内の上部には、略円柱状の圧縮室２２が形成される。その圧縮室２２の側面は、シリンダ１６の内側側面により形成され、圧縮室２２の上面は、シリンダヘッド１９の下面により形成される。さらに、圧縮室２２の下面が、ピストン１８の上面により形成される。したがって、ピストン１８の往復運動にともない、圧縮室２２の体積が増減する。また、この圧縮室２２の体積により、ピストンポンプ装置１の容量が決定される。
【００３３】
ピストンポンプ装置１の容量は、本実施形態のピストンポンプ装置１が適用される大型車両では、正圧エアが多く使用されることと、負圧エアが継続的に必要とされないこととから、正圧エアの必要容量にあわせて決定される。
【００３４】
シリンダヘッド１９の下部には、圧縮室２２の上面を形成する弁座部２４と、その弁座部２４の上部に配置されるポート部２５とを備える。また、シリンダヘッド１９内には、圧縮室２２内からシリンダヘッド１９上方の外部まで、弁座部２４とポート部２５とを貫通し、上下方向に延出する吸入ポート２６と吐出ポート２８とが各々形成される。
【００３５】
吐出ポート２８の圧縮室２２との接続部（以下、吐出口）３２には、圧縮室２２から吐出ポート２８へ向かう気体の流通のみを許容する吐出用逆止弁３４が、吐出口３２を覆うように設けられる。吐出ポート２８の上端部は、ポート部２５の頂部に形成された上方へ突出する筒状の突出部４５により上方に延長され、その突出部４５により、吐出ポート２８が吐出管８に接続される。
【００３６】
それら吐出ポート２８および吐出管８により、シリンダ１６から空気を吐出するための吐出通路４２が構成される。
【００３７】
吸入ポート２６の圧縮室２２との接続部（以下、吸入口）３０には、吸入ポート２６から圧縮室２２へ向かう気体の流通のみを許容する吸入用逆止弁３１が吸入口３０を覆うように設けられる。また、吸入ポート２６の上端部は、ポート部２５の頂部に形成された上方へ突出する筒状の突出部４４により上方に延長され、その突出部４４により、吸入ポート２６が吸入管１０に接続される。
【００３８】
それら吸入ポート２６および吸入管１０と、エンジン吸気管４とにより、シリンダ１６に大気を吸入する吸入通路４１が構成される。
【００３９】
ポート部２５には、吸入ポート２６の側壁から、外側方向へと水平に延出する負圧ポート２９が形成される。
【００４０】
負圧ポート２９の吸入ポート２６との接続部（以下、バキューム口）３５には、負圧ポート２９から吸入ポート２６へ向かう気体の流通のみを許容する負圧用逆止弁３６が、バキューム口３５を吸入ポート２６側から覆うように設けられる。負圧ポート２９の外側の端部（図２において左端）は、ポート部２５の側面に形成された水平方向（図２において左向き）に突出する筒状の突出部４６により延長され、その突出部４６により負圧ポート２９が吸引管９に接続される。
【００４１】
それら負圧ポート２９と吸引管９とにより、シリンダ１６と連通するとともに、吸入通路４１の吸入ポート２６に接続された負圧通路４３が構成される。また、負圧通路４３の負圧ポート２９に設けられた負圧用逆止弁３６により、負圧通路４３からシリンダ１６へと向かう気体の流通のみが許容される。また、吸入通路４１の絞り弁１１は、吸入通路４１における負圧通路４３の接続部（バキューム口３５）より上流側（吸入管１０）に位置する。
【００４２】
以上により、吸入ポート２６が、吸引管９と吸入管１０とにより共有され、バキュームタンク６内の空気と吸入管１０からの空気（大気）とが、同じ吸入口３０を通じ、シリンダ１６の圧縮室２２内に吸入される。
【００４３】
なお、吸入用逆止弁３１、吐出用逆止弁３４および負圧用逆止弁３６は、本実施形態では、例えば、リードバルブであるが、本発明はこれに限定されない。
【００４４】
次に、本実施形態のピストンポンプ装置１の作用を説明する。
【００４５】
ピストン１８が上死点に位置し、吸入用逆止弁３１が閉鎖され、吐出用逆止弁３４が開放された状態から説明を行う。
【００４６】
ピストン１８が上死点よりシリンダ１６内を下方に向かい摺動すると、圧縮室２２の体積が増加し、圧縮室２２内の圧力が低下する。圧縮室２２内の圧力が吸入ポート２６の内の圧力（この時点ではエンジン吸気管４の圧力）を下まわると、吸入用逆止弁３１が開放される。これにより、吸入ポート２６内の圧力が低下し、特に、負圧ポート２９に設けられた負圧用逆止弁３６近傍の圧力も低下する。その負圧用逆止弁３６近傍の吸入ポート２６内の圧力がバキュームタンク６の圧力を下まわると、負圧用逆止弁３６が開放される。これにより、バキュームタンク６から圧縮室２２へ空気が吸入され、バキュームタンク６が減圧される（負圧エアが供給される）（その空気の流れを図２中矢印により示す）。
【００４７】
さらに、本実施形態では、バキュームタンク６に設けられた圧力センサ１４と、エアタンク５に設けられた圧力センサ１２とからの検出値を基に、絞り弁コントローラ１５が、絞り弁１１の開閉をコントロールし、エンジン吸気管４から圧縮室２２内への大気の吸入量を調整する。たとえば、普段の運転時には、絞り弁１１を完全に開放しておき、ブレーキ倍力装置が作動し、バキュームタンク６が増圧（負圧エアが減少）した場合には、一時的に絞り弁１１を完全に閉鎖することで、バキュームタンク６のみから空気を吸入し、バキュームタンク６からの吸入量を増大させる。
【００４８】
つまり、必要に応じて、圧縮室２２には、バキュームタンク６内の空気のみ、またはバキュームタンク６内の空気および大気の両方が吸入される。
【００４９】
以上の吸入行程は、圧縮室２２の体積が増加する間、すなわち、ピストン１８が下死点に達するまで行われる。ピストン１８は、下死点に達した後、シリンダ１６内を上昇する。
【００５０】
ピストン１８が上昇すると、圧縮室２２の体積が減少し、圧縮室２２内の圧力が高くなる。それにともない、吸入ポート２６の内の圧力が高くなり、負圧用逆止弁３６と吸入用逆止弁３１とが再び閉鎖される。
【００５１】
さらに、ピストン１８が上昇し、圧縮室２２内の圧力が高まり、圧縮室２２内の圧力が吐出ポート２８内の圧力（この時点ではエアタンク５内の圧力）よりも高くなると、吐出用逆止弁３４が開く。これにより、圧縮室２２からエアタンク５へ空気が吐出され、エアタンク５に正圧エアが供給される。
【００５２】
以上により、ピストンポンプ装置１の吸入行程では、圧縮室２２内と吸入ポート２６内とが負圧になり、その負圧によりピストンポンプ装置１がバキュームポンプとして機能する。さらに、ピストンポンプ装置１の吐出行程では、圧縮室２２内と吐出ポート２８内とが正圧になり、その正圧により、ピストンポンプ装置１がエアコンプレッサとして機能する。
【００５３】
このように、本実施形態のピストンポンプ装置１は、シリンダ１６に接続された吸入ポート２６に、負圧用逆止弁３６が設けられた負圧ポート２９を接続することで、エアコンプレッサ機能とバキュームポンプ機能との両方を得ることができる。さらに、シリンダ１６とピストン１８との隙間がピストンポンプ装置１の運転状態に係わらず略一定のため、低回転時などにおいてもシール性の確保が良好であることと、圧縮室２２が分割されず、吐出容量が多いこととにより、高い圧縮性能を得ることができる。
【００５４】
また、エアコンプレッサ機能とバキュームポンプ機能とを兼ね備えることで、正圧エアと負圧エアとを使用する場合に、搭載スペースの省スペース化と、低コスト化とを図ることができる。
【００５５】
さらに、複数の空気圧駆動アクチュエータなどを作動させる場合、正圧エアと負圧エアとを同時に利用できるため、正圧エアまたは負圧エアのみを用いる場合よりも、低容量のピストンポンプ装置１を使用することができる。
【００５６】
特許文献２に示すベーンポンプでは、バキュームタンク６と連通するバキューム吸込ポート（負圧ポート２９）が、大気と連通するコンプレッサ吸込ポート（吸入ポート２６）よりも、膨張行程（吸入行程）において、先に吸入が行われる位置に配置されており、負圧ポート２９の吸入量（バキューム量）が、吸入ポート２６の吸入量に関係なく決定されるため、バキューム量や圧縮量を自在に変化させることが困難である。
【００５７】
一方、本実施形態のピストンポンプ装置１では、吸入管１０（大気側）と吸引管９（バキュームタンク６側）とで吸入ポート２６を共有し、圧縮室２２内への空気の吸入を、同一の吸入口３０を通じて、吸入管１０と吸引管９とから行う。すなわち、圧縮室２２の吸入量が、吸入管１０からの吸入量と、吸引管９からの吸入量（バキューム量）との合計となる。
【００５８】
そこで、本実施形態のピストンポンプ装置１は、吸入管１０に絞り弁１１を設け、その絞り弁１１を開閉し、吸入管１０からの吸入量を減少させることで、簡単にバキューム量を増減（変化）させることができる。
【００５９】
特に、大気とバキュームタンク６内の空気との両方を吸入したのでは、バキュームタンク６に所望の圧力の負圧エアが供給されない場合にも、絞り弁１１を完全に閉鎖することで、バキューム量を一時的に高め、所望の圧力の負圧エアを供給することができる。
【００６０】
さらに、正圧エアを多く使用する大型車両において、正圧エアの必要容量にあわせてピストンポンプ装置１の容量を決定すると共に、必要に応じて絞り弁１１を閉鎖、絞ることで、正圧エアの供給に支障なく絞り弁１１を作動させることができ、バキューム量を適切に変化させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、絞り弁１１を、一時的に完全閉鎖と完全開放とに切り換えて使用する形態を説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、絞り弁１１の開度を、数段階に分けて、または、連続的に開閉制御してもよい。こうすることで、ピストンポンプ装置１の圧縮量やバキューム量を、より細やかに変化させることができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、負圧通路４３の負圧ポート２９を吸入ポート２６に接続する形態を説明したが、本発明はこれに限らず、図３（ｂ）に示すように、負圧通路４３の負圧ポート２９を、シリンダ１６に直接接続し、吸入ポート２６と吐出ポート２８と負圧ポート２９とを各々独立させて設けてもよい。この場合も、本実施形態のピストンポンプ装置１と同様の効果が得られ、さらに、突出部４６がピストンポンプ装置１から突出せず、ピストンポンプ装置１をより小型化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のピストンポンプ装置と、そのピストンポンプ装置が搭載される車両における空気の流通経路の概略図を示す。
【図２】本発明のピストンポンプ装置の部分断面図を示す。
【図３】（ａ）は、本発明のピストンポンプ装置の平面図を示し、（ｂ）は、他の実施形態のピストンポンプ装置の平面図を示す。
【図４】（ａ）従来のエアコンプレッサの模式図を示し、（ｂ）は、従来のバキュームポンプの模式図を示す。
【符号の説明】
【００６４】
１  ピストンポンプ装置
１１  絞り弁（調整弁）
１６  シリンダ
１８  ピストン
２６  吸入ポート
２８  吐出ポート
３１  吸入用逆止弁
３４  吐出用逆止弁
３６  負圧用逆止弁
４１  吸入通路
４２  吐出通路
４３  負圧通路
【図１】
2005315212.tif 000003
【図２】
2005315212.tif 000004
【図３】
2005315212.tif 000005
【図４】
2005315212.tif 000006