(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの内部にピストンをスライド自在に組込み、シリンダ内の下端部には上記ピストンの下降時に、そのピストンで打撃される打撃部材を進退自在に挿入し、上記ピストンは、中程位置に大径部を有し、前記シリンダ内には、上記大径部の上面側に中室を、下面側には下室を設け、下室および中室と給油口および排油口との間に形成された弁室内にバルブを摺動自在に組込み、そのバルブの上下動により下室および中室に対する圧油の供給と排出とを切換えて、下室に供給される圧油の圧力とガスの圧力とによりピストンを上下動させ、そのピストンの上昇工程の途中に下室に供給された圧油の圧力をバルブに加えてバルブを上昇させ、そのバルブの上昇時に押し上げられるプランジヤ上に給油口と常に連通する上室を設け、その上室の圧力と弁室上部の圧力差によりプランジャを下降させてバルブを押し下げるようにした衝撃動工具において、前記プランジャを第１プランジャと、その第１プランジャより断面積の大きい第２プランジャとで形成し、第２プランジャの上面側に形成された前記上室と前記給油口とを連通させる通路に絞りを形成したことを特徴とする衝撃動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧パワーショベル等の先端に取付けて、コンクリート構造物の解体、岩石の破砕、岩盤掘削等に用いられる油圧ブレーカ等の衝撃動工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧によりピストンを上昇させ、そのピストンの上昇時に上方のガスを圧縮してエネルギを蓄積し、そのガスの膨張によるエネルギによりピストンを下降させて下方のチゼルを打撃する衝撃動工具においては、特公平７−６３９３９号公報に記載されているように、弁箱内にバルブを組込み、そのバルブの昇降により油圧を制御して、ピストンの昇降動を繰り返し行なわせるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に記載された衝撃動工具においては、図９に示すように、ピストン５０が上昇し、下室５１とアクチュエイト室５２とが連通したとき、下室５１内の圧油をアクチュエイト室５２に流動させてバルブ５３を上昇させるようにしている。このとき、バルブ５３は、その上部の大径部５３ａの下端面の面積とバルブ５３上に設けられて給油口５５からの圧油の圧力が常に付与されるプランジャ５６の面積との差により、バルブ５３を上昇させるため、バルブ５３の上昇速度が比較的速く、バルブ５３が弁室５７の上壁５８に衝撃的に衡突するおそれがあり、弁箱５９の破損や取付ボルトの折損を防止するうえにおいて改善すべきところが残されている。
【０００４】
また、ピストン５０の打撃行程で、ピストン５０が下降してアクチュエイト室５２と中室６２が連絡すると、圧油が給油口５５から供給され、中室６２、弁室５７の圧力は上昇し、さらにバルブ５３のセンタの穴を通り連絡している下室５１の圧力も上昇する。この圧力を内部チャージ圧と呼ぶ。
【０００５】
すなわち、ピストン５０の打撃行程では、弁室５７内が加圧されるため、プランジャ５６には元圧（給油圧）から内部チャージ圧を減じた圧力しか受けることができず、プランジャ５６の推力は、きわめて小さくなり、バルブ５３を素速く下降させることができない。
【０００６】
このため、バルブ５３の下降切換えのタイミングに遅れが生じ、その点においても改善すべき点が残されている。
【０００７】
この発明の課題は、油圧を制御するバルブが上昇行程時に弁室の上壁に衝撃的に衝突するのを防止し、かつ、バルブの下降切換えをスムースに行なわせることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、シリンダの内部にピストンをスライド自在に組込み、シリンダ内の下端部には上記ピストンの下降時に、そのピストンで打撃される打撃部材を進退自在に挿入し、上記ピストンは、中程位置に大径部を有し、前記シリンダ内には、上記大径部の上面側に中室を、下面側には下室を設け、下室および中室と給油口および排油口との間に形成された弁室内にバルブを摺動自在に組込み、そのバルブの上下動により下室および中室に対する圧油の供給と排出とを切換えて、下室に供給される圧油の圧力とガスの圧力とによりピストンを上下動させ、そのピストンの上昇工程の途中に下室に供給された圧油の圧力をバルブに加えてバルブを上昇させ、そのバルブの上昇時に押し上げられるプランジヤ上に給油口と常に連通する上室を設け、その上室の圧力と弁室上部の圧力差によりプランジャを下降させてバルブを押し下げるようにした衝撃動工具において、前記プランジャを第１プランジャと、その第１プランジャより断面積の大きい第２プランジャとで形成し、第２プランジャの上面側に形成された前記上室と前記給油口とを連通させる通路に絞りを形成した構成を採用している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図８に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示すように、シリンダ１の内部にはピストン２が摺動自在に組込まれ、その下方に打撃部材としてのチゼル３が設けられている。チゼル３は上下方向に所定ストローク移動自在とされ、上記ピストン２の下降動によって上面が打撃される。
【００１１】
図２に示すように、ピストン２は大径部４を有し、その大径部４の上下の軸径は同径とされている。シリンダ１内には、上記大径部４の上面側に中室５と、下面側に下室６とが形成され、さらに、ピストン２の上面側に図１に示すように、上室７が設けられている。
【００１２】
上室７にはガスが封入されている。ガスはピストン２の上昇時に圧縮されてエネルギが蓄積され、そのガスの膨張によるエネルギによりピストン２が下降する。
【００１３】
中室５の内径面には第１周溝８と第２周溝９とが上下に設けられ、一方、下室６の内径面上部には第３周溝１０が設けられている。第２周溝９は、ピストン２が下降位置にあるとき、第１周溝８と連通し、第３周溝１０とは大径部４によって遮断される。また、ピストン２が上昇位置にあるとき、第２周溝９は第３周溝１０と連通し、第１周溝８とは大径部４によって遮断される。
【００１４】
図２に示すように、シリンダ１の外周一側には弁箱１１が取付けられている。弁箱１１は弁室１２を有し、その弁室１２の上部および下部は、トッププレート１３およびボトムプレート１４によって閉塞されている。
【００１５】
弁室１２には、バルブ１５が摺動自在に組込まれている。バルブ１５は、上部に大径部１６を有し、その大径部１６の上面から下面に貫通する連通孔１７が設けられている。
【００１６】
バルブ１５の外周には、第１環状溝１８と第２環状溝１９とが上下に設けられている。一方、弁室１２の内周にはバルブ１５の大径部１６の下部周囲にアクチュエイト室２０が設けられている。このアクチュエイト室２０とシリンダ１の第２周溝９とはトリガーポート２１を介して連通している。
【００１７】
また、弁室１２の内周には、上記アクチュエイト室２０の下方に第４周溝２２と第５周溝２３とが設けられ、アクチュエイト室２０は第４周溝２２及び極く小径の小径通路２４を介して給油口２５と常時連通している。
【００１８】
ここで、バルブ１５が下降位置にあるとき、第４周溝２２は第１環状溝１８と連通し、第５周溝２３は第２環状溝１９を介して給油口２５と連通する。また、バルブ１５が上昇位置にあるとき、第４周溝２２はバルブ１５の第１環状溝１８によってアクチュエイト室２０と連通し、第５周溝２３は給油口２５との連通が遮断され、シリンダ１の前記第３周溝１０と第１通路２７で連通する。一方、弁室１２の上部とシリンダ１の前記第１周溝８とは第２通路２８で連通している。また、弁室１２の上部は、前記第２通路２８よりやや下方位置で排油口２９と連通している。
【００１９】
前記トッププレート１３には、第１シリンダ室３０が形成され、その第１シリンダ室３０上に第２シリンダ室３１が設けられている。第１シリンダ室３０の内周上部には周溝３２が形成されている。周溝３２とトッププレート１３の外周に形成された環状溝３３とは半径方向に延びる小径孔３４で連通しており、上記環状溝３３は給油口２５と常に連通している。ここで、小径孔３４の流路径は、前記小径通路２４の流路径よりいく分大径とされている。
【００２０】
第１シリンダ室３０には第１プランジャ３５がスラスト自在に挿入され、給油口２５から周溝３２に供給される圧油によってバルブ１５の上面に押し付けられている。
【００２１】
第２シリンダ室３１の下端は斜めの通路４０を介して弁室１２の上部と連通している。この第２シリンダ室３１には第２プランジャ３６がスライド自在に挿入されている。第２プランジャ３６は第１シリンダ室３０によって案内される小径部４１を下端に有する。この第２プランジャ３６の上部の断面積は第１プランジャ３５の断面積より大きくなっている。
【００２２】
第２プランジャ３６の上端側に形成された上室３７と前記小径孔３４とは通路３８で連通し、その通路３８の下部に絞り３９が設けられている。
【００２３】
図１は、チゼル３およびバルブ１５が下降位置にある状態を示す。その状態で図２に示す給油口２５に圧油を供給すると、圧油は、第５周溝２３−第１通路２７−第３周溝１０−下室６に流れ、ピストン２の大径部４の下端面に油圧が付与される。
【００２４】
このとき、中室５は、第１周溝８−第２通路２８−弁室１２の上部−排油口２９と連通しているため、ピストン２は上室７内に封入されたガス（窒素ガス）を圧縮しながら上昇し始める。
【００２５】
同時に、給油口２５からの圧油は、図２に示すトッププレート１３の環状溝３３から小径孔３４を通って周溝３２内に流入すると共に、通路３８から上室３７に流入するため、第１プランジャ３５および第２プランジャ３６は押し下げられ、バルブ１５はその第１プランジャ３５により押し下げられて下降位置に保持される。
【００２６】
ピストン２が上昇して大径部４の下端面が第２周溝９の位置まで上昇し、図３に示すように、第２周溝９と第３周溝１０とが連通すると、下室６の圧油は、第２周溝９−トリガーポート２１−アクチュエイト室２０に流れ、バルブ１５の大径部１６の下端面に油圧が付与される。
【００２７】
大径部１６の下端面の面積は第１プランジャ３５の上端面の面積より大きいため、バルブ１５は上方に移動し、第１プランジャ３５もバルブ１５と共に上方に移動する。
【００２８】
図４に示すように、バルブ１５の下端面が第５周溝２３と対向する位置まで上昇すると、第２環状溝１９により、供給口２５と第５周溝２３の連通が遮断される。また、バルブ１５の大径部１６によって排油口２９が閉鎖される。
【００２９】
図４に示す状態からバルブ１５がさらに少し上昇し、図５に示すように、弁室１２の下部が第１通路２７を介して下室６に連通すると、その下室６は、第１通路２７−第５周溝２３−弁室１２の下部−連通孔１７−弁室１２の上部−第２通路２８を介して中室５に連通するため、中室５と下室６とは同圧となり、その圧力は給油口２５の圧力よりいく分低い状態に保持される。
【００３０】
このため、ピストン２の大径部４の下端面に作用する油圧と上端面に作用する圧力は等しくなり、ピストン２は、上室７内の圧縮されたガスの圧力によって下降し始める。そのピストン２の下降により、下室６内の油は大径部４によって押し下げられるため、下室６の油はバルブ１５の連通孔１７から中室５に流れる。
【００３１】
このとき、ピストン２の大径部４の上下の軸径は同径であるため、下室６の容積が減少した分、中室５の容積が増大し、下室６と中室５の圧力は一定に保持され、ピストン２の下降は円滑に行なわれる。
【００３２】
また、弁室１２の上下部の圧力は同圧に保持され、一方、アクチュエイト室２０には給油口２５から極く小径の小径通路２４を介して圧油が供給されるため、バルブ１５は上昇を続ける。
【００３３】
バルブ１５がさらに上昇すると、第１プランジャ３５は、第２プランジャ３６を押し上げる。第２プランジャ３６が上昇すると、上室３７の油は通路３８を流れて絞り３９から小径孔３４−環状溝３３と流れるため、上室３７の圧油の圧力は高くなり、その上室３７の圧油がクッションの役目を果たす。
【００３４】
そのため、バルブ１５は上死点近くにおいて減速されることになり、バルブ１５がトッププレート１３に衝撃的に衝突するのが防止される。
【００３５】
図６はバルブ１５が上死点の位置まで上昇した状態を示す。このとき、ピストン２の下降によってピストン２の大径部４は第２周溝９を閉じて下室６とアクチュエイト室２０の連通を遮断するが、小径通路２４を通って給油口２５から圧油が供給されているので、バルブ１５は上死点の位置に保持される。
【００３６】
ピストン２がさらに下降して、図７に示すように、大径部４の上端面が第２周溝９に対向すると、トリガーポート２１が中室５と連通し、弁室１２の上部および下部とアクチュエイト室２０が連通する。すると、小径通路２４を通ってアクチュエイト室２０に供給される圧油が中室５→弁室１２上部→連通孔１７→弁室１２下部→下室６へと流れ、圧力が上昇し始める。しかし、給油口２５からの圧油は、小径通路２４で絞られながら流入するため、その圧力は給油口２５の圧力より低く維持される。
【００３７】
このとき、第２プランジャ３６上の上室３７には給油口２５からの圧油が常に供給されているため、上室３７の圧力は弁室１２内の圧力より高く、しかも、第２プランジャ３６の上面と下面とに面積差があるため、第２プランジャ３６は、トリガーポート２１が中室５と連通すると同時に直ちに下降して第１プランジャ３５を押し下げる。また、第１プランジャ３５はバルブ１５を押し下げるため、バルブ１５は素速く下降し始め、ピストン２は下降して、図８に示すように、ピストン２がチゼル３を打撃する。第１プランジャ３５上の周溝３２内の圧力は、そのアクチュエイト室２０の圧力より高いため、第１プランジャ３５はさらに下降を続け、その第１プランジャ３５の押し下げによりバルブ１５は下死点の位置まで下降し、図２の状態に戻る。
【００３８】
実施の形態では、衝撃動工具として油圧ブレーカを示したが、衝撃動工具はこれに限定されない。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、バルブの上昇時に第１プランジャを介して第２プランジャを押し上げ、その第２プランジャの上方に形成された上室の油を通路から絞りを連過させて流動させるようにしたので、上室内の油は油圧ダンパとしての機能を発揮し、高速度で上昇するバルブを上死点近くにおいて減速させることができる。このため、バルブが弁室の上壁に衝撃的に衝突するのが防止され、弁箱の破損防止に効果を挙げることができる。
【００４０】
また、バルブを押し下げるプランジャを第１プランジャと、その第１プランジャより断面積の大きい第２プランジャとで形成して、給油口から上室内に供給される圧油の受圧面積を大きくしたので、下降動するピストンの大径部がアクチュエイト室と中室を連通させてバルブを下降動に切り換える時に、第２プランジャは直ちに下降してバルブを押し下げるため、バルブに大きい初速度を与えて素速く下降させることができ、バルブの下降切換えをスムースに行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る衝撃動工具の断面図
【図２】同上の弁箱部の拡大断面図
【図３】同上のピストンの上昇行程時の状態を示す断面図
【図４】同上のバルブの上昇途中の状態を示す断面図
【図５】ピストンの下降開始の直後の状態を示す断面図
【図６】同上のバルブの上昇位置を示す断面図
【図７】同上のバルブの下降切換え時の状態を示す断面図
【図８】同上のピストンのチゼル打撃時の状態を示す断面図
【図９】従来の衝撃動工具を示す断面図
【符号の説明】
１  シリンダ
２  ピストン
３  チゼル
４  大径部
５  中室
６  下室
７  上室
１２  弁室
１５  バルブ
２５  給油口
２９  排油口
３５  第１プランジャ
３６  第２プランジャ
３７  上室
３８  通路
３９  絞り
【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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【図８】
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【図９】
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