JP2009526159A - 潤滑ポンプを備えた流体装置 - Google Patents

Abstract

本発明は流体装置、例えば流体撃発装置に係り、被加圧作動流体の供給管路と、前記供給管路に流体流入口（Ｅ）を介し流体接続した潤滑ポンプ（１）とを有し、潤滑油等の潤滑剤を貯槽（１２）から潤滑剤供給対象である流体装置の少なくとも一つの潤滑箇所へ給送するポンプ要素（１０）と、ポンプ要素（１０）のポンプストロークを生成する手段とを備える。ポンプストローク生成手段は、その少なくとも一つの要素の移動方向を反転する手段を有するピストンユニット（４）により構成され、少なくとも一つの迂回路（２０）と、流体流入口（Ｅ）を向く第１の方向でピストンユニット（４）に作用する少なくとも一つの弾性要素（９；９ａ，９ｂ）とを備え、基部本体（２，３）内でピストンユニット（４）を発振態様で変位させ、流体流入口（Ｅ）と流体流出口（Ａ）との間の流体接続を遮断する閉塞位置と、開放する開放位置との間でポンプストロークを生成する。

Description

本発明は流体装置に関する。特に本発明は、加圧された作動流体、例えば作動油用の供給管路と、流体流入口を介して前記供給管路に流体的に接続された潤滑ポンプとを備えており、ポンプ要素のポンプストロークを生成する手段に加えて、貯槽から潤滑剤供給対象である流体装置の少なくとも一つの潤滑箇所へ潤滑剤、例えば潤滑油を給送するポンプ要素を特徴とする流体撃発装置（hydraulic percussion device）に関する。

特許文献１には、例えば流体撃発槌用の潤滑ポンプが開示されている。ここでは、流体撃発槌を作動させるのに用いる作動油等が小型ピストン領域を有する制御ピストンに作用し、この小型ピストン領域は流体撃発槌の少なくとも一つの潤滑箇所に潤滑剤を給送する大型ピストン領域を有する追随ピストンに接続されている。この差動ピストン構成により、流体撃発槌の作動に用いられ通常非常な高圧にさらされる作動油を、かなり低圧で潤滑剤を給送するのに用いることができる。

さらに特許文献２には、圧縮空気により作動し、カートリッジから潤滑箇所へ潤滑剤を給送するのに使用できるモータを開示されている。この事例では、モータはそのピストン構成が、ばねの力に抗して圧縮空気により変位可能であり、ポンプ要素のポンプストロークを生成するように発振態様で変位可能であるようにハウジング内に配置されていることを特徴としている。
独国実用新案登録第２０２００４０１９５０３号明細書 米国特許第６，７３６，２９２Ｂ２号明細書

本発明は、信頼性が高く動作が単純であり、製造コスト効率が高いことを特徴とする潤滑ポンプを用いることにより、冒頭で述べた種の流体装置を開発するという目的に基づく。

本発明によれば、この目的はピストンユニットをポンプストロークの生成手段として配設することで達成される。ここで前記ピストンユニットにはピストンユニットの少なくとも一つの要素の移動方向を反転する手段が割り当ててあり、特に少なくとも一つの溝状凹部により形成した少なくとも一つの迂回路と、流体流入口を向く第１の方向にピストンユニットに対し作用する少なくとも一つの弾性要素とを備え、すなわち流体流入口と流体流出口との間の流体接続が遮断される閉塞位置とポンプストロークを生成すべく前記流体接続が遮断解除される開放開位置との間を、ピストンユニットが発振態様にて前記基部本体内で変位可能となっている。これらの対策によって、例えば潤滑装置の潤滑箇所へ潤滑剤を給送する流体撃発槌を駆動する被加圧作動流体を追加的に使用することが可能となる。

本発明によれば、移動方向を反転する手段は互いに分離させてあり、特に溝状凹部の形で実現された第１の迂回路と第２の迂回路とを特徴としている。この場合、第１の迂回路をピストンユニットに割り当て、ピストンユニットの一要素の、ピストンユニットの他要素に対する移動を開始させる一方、第２の迂回路によりピストン構成を端部位置に到達できるようにする。１つの迂回路のみを特徴とするモータ等と比較すると、この設計によりピストンユニットのストロークを相当に低減することができる。

第１のキャビティは潤滑ポンプの基部本体内に画成されるのが好ましく、その中を変位可能に案内されるピストンユニットにより二つのチャンバに分割されている。ここで第１のチャンバは弁及び／又はスロットル装置により適用可能である場合に流体流入口へ接続することができ、第２のチャンバは弁及び／又はスロットル装置により適用可能である場合に流体流出口へ接続することができる。流体撃発装置等を作動させるのに使用する作動流体が流体流入口に作用すると、ピストンユニットは弾性要素の力に抗して基部本体内で変位させられる。これは、ピストンユニットがポンプ要素、例えば給送ピストンに対しても作用し、潤滑媒体が潤滑箇所に給送されるということを意味する。

本発明によれば、ピストンユニットは基部本体の第１のキャビティ内を案内される第２の内部画成キャビティ付き外部ピストンと、第２のキャビティ内を案内される内部ピストンとを特徴としている。この場合には、外部ピストンの外面と基部本体の内面との間に、第２のキャビティに流体的に接続される第３のキャビティが画成されている。ピストンユニットをこのように設計することによって、流体流入口に対向するピストンユニットの側と流体流出口に対向する側との間の流体接続が生成できるようになっており、ピストンユニットの反転を実現できるようになっている。

第３のキャビティは、外部ピストンの外面上で互いに所定距離に置いて少なくとも二つの封止要素を配設することで、第１のキャビティに対し、すなわちピストンユニットにより分割された二つのチャンバに対し封止することができる。

ピストンユニットの反転は、流体流入口に対向する外部ピストンの側と流体流出口に対向する側との間のピストンユニットを介する流体接続が遮断される閉塞位置とこの流体接続が遮断解除される開位置との間で、内部ピストンを外部ピストン内で変位させることができることによって実現される。換言すれば、ピストンユニットは、このピストンユニットがその閉塞位置に位置するときに作動流体の力により弾性要素の復元力に抗して第１の方向に変位し、一方でピストンユニットはこのピストンユニットがその開放位置にあるときに弾性要素の復元力により反対方向に復動変位させることができる。

弾性要素の力がピストンユニットの反転復動期間中に作動流体の過剰な高圧損失を引き起こさないようにすべく、ピストンユニットの反転復動は可及的速やかに行われるようにする必要がある。この目的のため、ピストンユニットには特に外部ピストンに対し流体流入口に対向する側に作用する少なくとも二つのばねが割り当ててある。ばねがピストンユニットを介する流体接続を素早く遮断し、ピストンユニットを流体流入口に対向する側の方向に復動変位させることができる。

本発明の好適な実施形態によれば、第３のキャビティと第１のチャンバは外部ピストンとその上に配設したシールとにより相互に封止することができ、第１のキャビティ内の外部ピストンの変位に起因して開放される第１の迂回路を介して接続することができる。ピストンユニットの反転復動は、第１の迂回路が開放されたときに開始される。その結果、第１の迂回路の構成が作動中のピストンユニットのストローク長を定める。

ピストンユニットを介する流路を完全に閉塞すべく、第３のキャビティと第２のチャンバは外部ピストンとその上に配設されたシールとにより相互に封止し、第１のキャビティ内の外部ピストンの変位に起因して開放される迂回路を介して接続する。

この場合、第１の迂回路は基部本体内面内の第１の溝状凹部により形成することができる。第３のキャビティと第２のチャンバとを接続する迂回路は、基部本体内面内の第１の溝状凹部か、または代替的に第１の溝状凹部から離間する基部本体内面内の第２の溝状凹部により形成することができる。

貯槽に流体的に接続された流入口を含む流路内を封止し変位可能な態様にて基部本体内をポンプ要素が案内されることにより、流体装置の潤滑箇所へ潤滑剤が給送される。この場合、逆止弁が潤滑箇所に対向する側の流路内に配設されており、前記逆止弁はピストンユニットが流体流出口へ向かう方向に移動するときに開弁し、ピストンユニットの復帰ストローク中に閉弁する。

本発明の他の利点と可能な用途は、実施形態と図面の下記の説明によるものである。この場合、特許請求の範囲におけるそれらの組み合わせあるいは他の特性に対するそれらの引用にかかわらず、説明しかつ／又は図解して示した特性は全て個別にもしくは随意組み合わせて本発明の目的を形成する。

図１〜図３に図示した潤滑ポンプ１は、制御ハウジング３により閉塞したポンプハウジング２の形態にて実現される、基部本体により形成されている。ピストンユニット４は基部本体２，３内を変位可能に案内され、これにより基部本体２内に形成される第１のキャビティは二つのチャンバ５ａ，５ｂに分割される。流体撃発槌または他の流体装置の駆動に用いる被加圧作動流体用の供給管路に接続された流体流入口Ｅは、弁６とスロットル装置７とを介して図１内の右方チャンバ５ａに通じている。同様に、図１中の左方チャンバ５ｂはスロットル装置８を介して流体流出口Ａに接続されている。

ピストンユニット４は、加圧ばね９により基部本体２内の制御ハウジング３に対し予め押圧されている。言い換えれば、加圧ばね９は図１の右方に向けピストンユニット４に対し作用している。さらに、ピストンユニット４はポンプ要素として機能する給送ピストン１０に当接し、封止されかつ変位可能な態様にて基部本体２内の流路１１内を案内される。潤滑媒体貯槽として機能するカートリッジ１２の流入口は、流路１１内に通じている。潤滑剤流出口Ｓは図１の左側で基部本体２内に配設され、逆止弁１３により流路１１に対し封止される。この場合、逆止弁１３は、潤滑剤流出口Ｓから流路１１に向かう方向への流れを遮断し、一方で潤滑剤がカートリッジ１２から流路１１を介して潤滑剤流出口Ｓへ流動できるように構成されている。潤滑剤流出口Ｓは、流体装置の１以上の潤滑箇所に接続される。

ピストンユニット４は、外部ピストン１４と内部ピストン１５とにより形成される。この場合、外部ピストン１４は二つのチャンバ５ａと５ｂを形成する基部本体２内のキャビティ内を変位可能に案内され、外部ピストン１４はシール１６ａ，１６ｂによりチャンバ５ａ，５ｂに対し封止される。外部ピストン１４にはシール１６ａ，１６ｂ間に凹部が配設されており、基部本体２の内面と外部ピストン１４の外面との間にキャビティ１７が形成されるようになっている。このキャビティ１７は、外部ピストン１４内部に形成された追加キャビティ１８に、外部ピストン１４内の流路を介して接続される。内部ピストン１５は、追加キャビティ１８内を変位可能に案内される。外部ピストン１４内には追加流路１９が配置され、これにより流体流出口Ａに対向するチャンバ５ｂが外部ピストン１４内部の追加キャビティ１８に接続される。この場合、内部ピストン１５は凹部１７とチャンバ５ｂとの間の流れを遮断する。しかしながら、流体流入口Ｅに対向するチャンバ５ａと追加キャビティ１８内を貫通する追加流路１９との間の流体接続を生成するために、内部ピストン１５は外部ピストン１４上に配設された弁座から離座させることができる。

基部本体２の内壁に配設された溝状凹部２０は、個々のシール１６ａ，１６ｂを越えてチャンバ５ａから凹部１７のキャビティ内へ、または凹部１７からチャンバ５ｂ内へ流体が流入できるよう、迂回路を形成するように実現されている。図３によれば、基部本体２内に安全弁２１を配設することができる。

図４は、潤滑ポンプの別の実施形態を示す。この潤滑ポンプの基本設計は、図１〜図３に関連して記載した設計と同一である。しかしながら、基部本体の分割面は図１による実施形態に比べ左方へ移っている。

さらに、二つのチャンバ５ａ，５ｂを形成するキャビティ内に、二つの溝状凹部２０ａ，２０ｂが互いに所定距離置いて配設される。ここでは、ピストンユニット４が左方に向け十分遠くへ変位していることによりシール１６ａが溝状凹部２０ａの領域内に位置するようにしたとき、図面中の右方の凹部２０ａが第１の迂回路を形成する。これにより、チャンバ５ａから迂回路２０ａを介して凹部１７により形成されるキャビティ内に作動流体が流入できるようになる。これとは対照的に、図面中の左方の凹部２０ｂは、図４に示す位置にシール１６ｂが位置するときに第２の迂回路を形成するよう配置される。これにより、凹部１７が形成するキャビティから迂回路２０ｂを介してチャンバ５ｂ内に流体が流入できるようになる。

それぞれ迂回路を形成する２つの溝状凹部２０ａ，２０ｂを有するように潤滑ポンプを設計することにより、図１〜図３に示す実施形態に比べ、ピストンユニットのストロークを減らすことができるようになる。

図４による実施形態では、２個の同軸配置された加圧ばね９ａ，９ｂがピストンユニット４に割り当てられており、これらは共に外部ピストン１４に対し図面の右方向、すなわち流体流入口Ｅを向く方向に作用する。この態様により、ピストンユニット４の特に素早い復帰ストロークが達成できる。

潤滑ポンプの機能を、下でより詳細に説明する。例えば、図面に図示していない流体装置、例えば撃発槌の駆動にも用いられる作動油が、流体流入口Ｅを介して流体ポンプへ供給される。この場合、作動油はスロットル装置７と逆止弁６を介してチャンバ５ａ内に流入する。作動油の圧力により、個々の加圧ばね９ａ，９ｂの力に抗してピストンユニット４が図１，４に示した位置から左方へ向けて変位する。この場合、スロットル装置７はピストンユニット４が極めて低速でのみ移動するよう調整されるのが好ましい。内部ピストン１５は外部ピストン１４内の弁座に押圧されており、内部ピストン１５と外部ピストン１４との間を作動油が流通できないようになっている。

ピストンユニット４の移動により、また給送ピストン１０が、図１、図４の左方へ向けて変位する。その結果、流路１１内に位置する潤滑剤は、撃発槌等の図示しない潤滑箇所へ逆止弁１３を介して接続した潤滑剤流出口Ｓへ給送される。図１中のシール１６ａが溝状凹部２０に達するとすぐに、溝状凹部２０が形成する迂回路を介してシール１６ａを越えて凹部１７のキャビティ内にも作動油が流入し、これによって外部ピストン１４内部の追加キャビティ１８内にも流入する。これにより、内部ピストン１５は外部ピストン１４内のその弁座を離座し、外部ピストン１４に対し図面の右方へ向け変位する。図４による実施形態では、シール１６ａが溝状凹部２０ａに達し、迂回路がこのように開放されることにおいて、外部ピストン１４内の内部ピストン１５のこの開放が達成される。

作動油はここで流路１９を介してピストンユニット４を貫流することができ、これによりチャンバ５ａ，５ｂ間の圧力補償が可能となる。ばね９のそれぞれ、すなわち９ａ及び９ｂは、ピストンユニット４全体が可能な限り速く図１と図４の右側へ向け再度復動変位し、内部ピストン１５もまた外部ピストン１４内の弁座に対し再度押圧されるように、実現されている。この場合、追加キャビティ１８内に位置する作動油は、シール１６ｂが個々の溝状凹部２０または２０ｂに達したときに、迂回路を介してチャンバ５ｂ内へ流入可能である。作動油が追加キャビティ１８から圧し出されてはじめて、内部ピストン１５が外部ピストン１４内の弁座に封止態様で着座することができる。給送ピストン１０もまたこの場合図１と図４の右方に向け移動させられ、これにより潤滑媒体は吸引によりカートリッジ１２から流路１１内へ吸入される。これによって潤滑ポンプは、ピストンユニット４の新規のストロークが開始できるように、図１と図４に示す初期位置に再度配置される。

本発明の第１実施形態による潤滑ポンプの縦断面図である。 図１の潤滑ポンプの断面図である。 図１の潤滑ポンプの別の断面図である。 本発明の第２実施形態による潤滑ポンプの縦断面図である。

符号の説明

１ 潤滑ポンプ
２ 基部本体（ポンプハウジング）
３ 制御ハウジング
４ ピストンユニット
５ａ，５ｂ チャンバ
６ 弁
７ スロットル装置
８ スロットル装置
９ 加圧ばね
９ａ，９ｂ 加圧ばね
１０ 給送ピストン（ポンプ要素）
１１ 流路
１２ カートリッジ
１３ 弁
１４ 外部ピストン
１５ 内部ピストン
１６ａ，１６ｂ シール
１７ 凹部（キャビティ）
１８ キャビティ
１９ 流路
２０，２０ａ，２０ｂ 迂回路／凹部
２１ 安全弁
Ａ 流体流出口
Ｅ 流体流入口
Ｓ 潤滑剤流出口

Claims (13)

1. 被加圧作動流体、特に作動油の供給管路と、
   流体流入口（Ｅ）を介して前記供給管路に流体的に接続された潤滑ポンプ（１）と、を有し、
   潤滑剤、例えば潤滑油を、貯槽（１２）から潤滑剤供給対象である前記流体装置の少なくとも一つの潤滑箇所へ給送するポンプ要素（１０）と、
   前記ポンプ要素（１０）のポンプストロークを生成する手段と、備える流体装置、特に流体撃発装置であって、
   前記ポンプストロークを生成する手段としてピストンユニット（４）が配設され、
   前記ピストンユニットが、前記ピストンユニット（４）の少なくとも一つの要素の移動方向を反転する手段を割り当てられており、特に少なくとも一つの溝状凹部（２０）により形成される少なくとも一つの迂回路（２０）と、前記流体流入口（Ｅ）を向いた第１の方向で前記ピストンユニット（４）に作用する少なくとも一つの弾性要素（９；９ａ，９ｂ）と、を備えており、前記ピストンユニット（４）が、前記流体流入口（Ｅ）と流体流出口（Ａ）との間の流体接続を遮断する閉塞位置と前記流体接続を遮断解除する開放位置との間を、基部本体（２，３）内で発振態様にて変位可能であり、前記ポンプストロークを生成することを特徴とする流体装置。
2. 前記移動方向を反転する手段が、特に溝状凹部（２０ａ，２０ｂ）の形で実現される互いに離間した第１の迂回路（２０ａ）と第２の迂回路（２０ｂ）とを備えることを特徴とする、請求項１記載の流体装置。
3. 前記潤滑ポンプ（１）の前記基部本体（２，３）内に第１のキャビティが画成され、前記第１のキャビティがその中を変位可能に案内される前記ピストンユニット（４）により二つのチャンバ（５ａ，５ｂ）に分割され、前記第１のチャンバ（５ａ）が、適用可能な場合には弁（６）及び／又はスロットル装置（７）により前記流体流入口（Ｅ）へ接続可能であり、前記第２のチャンバ（５ｂ）が、適用可能な場合に弁及び／又はスロットル装置（８）により前記流体流出口（Ａ）へ接続可能であることを特徴とする、請求項１又は２記載の流体装置。
4. 前記ピストンユニット（４）が、前記基部本体（２，３）の前記第１のキャビティ内を案内されると共にその内部に第２のキャビティ（１８）が画成された外部ピストン（１４）と、前記第２のキャビティ（１８）内を案内される内部ピストン（１５）と、を備えており、前記第２のキャビティ（１８）に流体的に接続される第３のキャビティ（１７）が、前記外部ピストン（１４）の外面と前記基部本体（２，３）の内面との間に画成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体装置。
5. 前記第３のキャビティ（１７）を前記第１のキャビティに対して封止するために、少なくとも二つのシール要素（１６ａ，１６ｂ）が前記外部ピストン（１４）の外面上に互いに所定の間隔をあけて配設されることを特徴とする、請求項４記載の流体装置。
6. 前記外部ピストン（１４）の前記流体流入口（Ｅ）に対向する側と前記流体流出口（Ａ）に対向する側との間の前記ピストンユニット（４）を介する流体接続が遮断される閉塞位置と、前記流体接続が遮断解除される開放位置との間で、前記内部ピストン（１５）が前記外部ピストン（１４）内を変位可能であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載に流体装置。
7. 前記ピストンユニット、特に外部ピストン（１４）に対し、前記流体流入口（Ｅ）に対向する側を向く方向に作用する少なくとも２個のばね（９；９ａ，９ｂ）が、前記ピストンユニット（４）に割り当てられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体装置。
8. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第１のチャンバ（５ａ）とが、前記外部ピストン（１４）及びその上に配設されたシール（１６ａ）により相互に封止され、前記第１のキャビティ内での前記外部ピストン（１４）の変位により開放される第１の迂回路（２０；２０ａ）を介して接続可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体装置。
9. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第２のチャンバ（５ｂ）とが、前記外部ピストン（１４）及びその上に配設したシール（１６ｂ）により相互に封止され、前記第１のキャビティ内での前記外部ピストン（１４）の変位により開放される迂回路（２０；２０ｂ）を介して接続可能であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体装置。
10. 前記第１の迂回路（２０；２０ａ）が、前記基部本体の内面の第１の溝状凹部（２０；２０ａ）により形成される、請求項８又は９記載の流体装置。
11. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第２のチャンバ（５ｂ）とを接続する前記迂回路（２０）が、前記基部本体（２，３）の内面内の第１の溝状凹部（２０）により形成されることを特徴とする、請求項９又は１０記載の流体装置。
12. 前記第３のキャビティ（１７）と前記第２のチャンバ（５ｂ）とを接続する前記迂回路（２０ｂ）が、前記基部本体（２，３）内面内の前記第１の溝状凹部（２０ａ）とは離間する第２の溝状凹部（２０ｂ）により形成されることを特徴とする、請求項９又は１０記載の流体装置。
13. 潤滑媒体を給送する前記ポンプ要素（１０）が、前記基部本体（２，３）内で前記貯槽（１２）に流体的に接続された流入口を含む流路（１１）内を封止されかつ変位可能な態様にて案内され、前記流路（１１）内の前記潤滑箇所と対向する側に逆止弁（１３）が配設されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の流体装置。

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