JP3572382B2

JP3572382B2 - ラジアルピストンポンプ

Info

Publication number: JP3572382B2
Application number: JP11478598A
Authority: JP
Inventors: 隆夫小山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: JPH11303731A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアルピストンを有するラジアルピストンポンプであって、該ポンプ室からの流体を圧送する吐出路に逆止弁を配設するラジアルピストンポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のラジアルピストンポンプを回転軸方向から示した部分断面図である。ラジアルピストンポンプは、シャフト１０に対して放射状に設けたシリンダ７内にラジアルピストン６を収納してポンプ室５を形成し、シャフト１０に一体に設けた偏心カム１１の回転に応動してラジアルピストン６が図面上下にストロークすることによって、ポンプ室５内の流体を吐出路２２に圧送するものである。
【０００３】
図７は、ラジアルピストン６のポンプ工程を示す。ラジアルピストン６が時間ｔ０で最上点にあるとすると、時間ｔ０〜ｔ１までは膨張工程Ｉであって、ラジアルピストン６が図面下向きにストロークすることによりポンプ室５の容量が増大し、時間ｔ１〜ｔ２までは吸込工程ＩＩであって、ラジアルピストン６が最下点付近でラジアルピストン６に形成した複数の穴６ｐからポンプ室５内に流体を吸入し、時間ｔ２〜ｔ０までは圧縮（吐出）工程ＩＩＩであって、ラジアルピストン６が図面上向きにストロークして最上点に戻ることによりポンプ室５の容量が減少し、圧縮された流体を吐出路２２に圧送する。
【０００４】
また、吐出路２２には逆止弁１５を配設し、吐出路２２に圧送された流体がポンプ室５に逆流することを防止する。この場合、逆止弁１５は、ばね４を介して弁体１５をポンプケース９に弾支するため、ポンプ室５内の圧力が設定値を上回ると、吐出路２２を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２に圧送し、ポンプ室５内の圧力が設定値を下回ると、吐出路２２を閉じて吐出路２２内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐことができる。
【０００５】
なお、吐出路間に逆止弁を配設するラジアルピストンポンプの従来技術には、例えば、実開平６−０８７６７５号公報に記載のものがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうしたポンプは、吸込工程ＩＩから圧縮工程ＩＩＩに移行する際（時間ｔ２）では、弁体１５の質量、フィードバック圧、ばね荷重などに起因して逆止弁１５の作動応答性が鈍くなることがあるため、ポンプ室５内の圧力が過度的に上昇してサージ圧Ｐｓが発生する。このサージ圧Ｐｓは、ポンプ室５内に発生する急激な圧力上昇であるために、例えば、ポンプ室５内に生じるノイズの原因になる。
【０００７】
本発明の解決すべき課題は、上述した事実に鑑みてなされたものであり、吐出路に補助的な逆止弁を配設し、逆止弁の作動応答性を改善することにより、サージ圧の発生を低減することにある。
【０００８】
特に、請求項２または３に記載の発明は、前記補助逆止弁を効果的に配置することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明の第１発明であるラジアルピストンポンプは、回転軸に対して放射状にポンプ室を配し、該ポンプ室内に収納されたラジアルピストンのストロークによって、前記ポンプ室内の流体圧を上昇させ、吐出路に圧送するラジアルピストンポンプであって、該吐出路にポンプ室内圧が設定圧となった時に開口する逆止弁を配設するラジアルピストンポンプにおいて、前記吐出路間に前記逆止弁の設定圧よりも低い設定圧で動作を開始する補助逆止弁を配設し、この補助逆止弁が、弁体のストロークにより開放される逆止弁であって、該弁体のストローク量を規制する規制手段を有することを特徴とするものである。
【００１１】
第２発明のラジアルピストンポンプは、第１発明において、前記補助逆止弁が前記逆止弁に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
第３発明のラジアルピストンポンプは、第１または第２発明において、前記補助逆止弁が前記逆止弁と別体に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
第４発明のラジアルピストンポンプは、第１乃至第３発明のいずれか一発明において、前記弁体のストローク量は、該補助逆止弁が絞り弁として作用しないように設定することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の効果】
上述したように、第１発明のラジアルピストンポンプは、ポンプ室内の圧力が上昇する際、吐出路間に配設した補助逆止弁が、前記逆止弁を開口させる設定圧よりも低い設定圧で動作を開始する。つまり、ラジアルピストンポンプが動作中に前記ポンプ室内の圧力が急激に上昇すると、前記補助逆止弁が前記逆止弁よりも早い段階で開いて前記ポンプ室内の圧力を低下させる。
【００１６】
従って、第１発明のポンプによれば、該ポンプの作動中、ポンプ室内に発生するサージ圧を低減させることができるため、例えば、該サージ圧によって生じるノイズを防止することができる。加えて第１発明のポンプによれば、前記補助逆止弁は、弁体のストロークにより開放される逆止弁であって、該弁体のストローク量を規制する規制手段を有するから、前記ストローク量の調整が容易である。この場合、補助逆止弁の動作を決定する設定圧の調整が容易である。
【００１７】
第２発明のポンプによれば、第１発明において、前記補助逆止弁を前記逆止弁に設けるから、省スペース化を図ることができる。
【００１８】
第３発明のポンプによれば、第１発明において、前記補助逆止弁を前記逆止弁と別体に設けるから、前記補助逆止弁を前記逆止弁に設けることが構造的に不可能であっても、該補助逆止弁を配置することができる。
【００２０】
第４発明のポンプによれば、第１乃至第３発明のいずれか一発明において、前記弁体のストローク量は、前記補助逆止弁が絞り弁として作用しないように設定するから、前記補助逆止弁付近での増圧作用は生じない。この場合、ポンプ室に発生するサージ圧を効果的に低減させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のラジアルピストンポンプを、添付した図面に基づき詳細に説明する。図１は、ラジアルピストンポンプを回転軸の側面方向から示した部分断面図、図２は、本発明の第一実施形態を回転軸側から示した部分断面図である。これらの図に示すように、ラジアルピストンポンプは、回転軸であるシャフト１０に対して放射状に設けたシリンダ７内にラジアルピストン６を収納してポンプ室５を形成し、ラジアルピストン６の外蓋部６ｆは、シャフト１０に一体に設けた偏心カム１１に押圧接触する。この押圧接触は、ラジアルピストン６内に収容されたばね８の反力によって行われる。
【００２２】
ラジアルピストンポンプは、図７で説明した従来技術と同様のポンプ工程で駆動する。つまり、ラジアルピストン６が時間ｔ０で最上点にあるとすると、時間ｔ０〜ｔ１までは膨張工程Ｉであって、ラジアルピストン６が図面下向きにストロークすることによりポンプ室５の容量が増大し、時間ｔ１〜ｔ２までは吸込工程ＩＩであって、ラジアルピストン６が最下点付近で流体をラジアルピストン６に形成した複数の穴６ｐからポンプ室５内に吸入し、時間ｔ２〜ｔ０までは圧縮（吐出）工程ＩＩＩであって、ラジアルピストン６が図面上向きにストロークして最上点に戻ることによりポンプ室５の容量が減少し、圧縮された流体を吐出路２２に圧送する。
【００２３】
吐出路２２には、ばね４を介してポンプケース９に支持される弁体１で構成される逆止弁１を配設し、この逆止弁１は、ポンプ室５の内圧が設定圧となった時に吐出路２２ａ側を開口する。また逆止弁１には、該逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｍで動作する補助逆止弁２が設けられている。補助逆止弁２を逆止弁１に設ける場合、省スペース化を図ることができる。
【００２４】
図３は、逆止弁１付近を示した拡大図であって、同図（ａ）は、逆止弁１をシャフト１０の側面方向から示した透視図、同図（ｂ）は、逆止弁１の周辺および同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。逆止弁１は、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを上回ると、図面上方にストロークしてポンプ室５を吐出路２２ａに対して開放し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを下回ると、ばね４の抗力によって図面下方にストロークしポンプ室５を吐出路２２ａに対して閉じる。
【００２５】
補助逆止弁２は、吐出路２１，２２間に球形の弁体２を有し、該球形弁体２のストロークにより開放される逆止弁であって、逆止弁２の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｍで動作を開始する。つまり、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを上回ると、球形弁体２が図面上方にストロークしてポンプ室５を吐出路２２ｂに対して開放し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを下回ると、球形弁体２が自重によって図面下方にストロークしポンプ室５を吐出路２２ｂに対して閉じる。但し、設定圧Ｐｍは、ポンプ作用に必要な圧力をとるものとする。
【００２６】
また補助逆止弁２は、逆止弁１に形成された差込穴１ｈにピン３を嵌挿することで構成される規制手段を有し、球形弁体２のストローク量を規制する。このため、前記ストローク量の調整が容易である。この場合、補助逆止弁２の動作を決定する設定圧Ｐｍの調整が容易である。
【００２７】
但し、球形弁体２のストローク量は、補助逆止弁２が絞り弁として作用しないように設定することが望ましく、球形弁体２のストローク量が大きいと応答性が悪化することから、球形弁体２のストローク量は小さく設定する。
【００２８】
具体的には、ポンプ室５と吐出路２２との間の吐出路２１の内径（以下、元圧穴径という）を符号ｄ、球形弁体２におけるストローク量の最大値をＳｍａｘとすると、最大ストローク量Ｓｍａｘが元圧穴径ｄに対して、例えば、
（最大ストローク量Ｓｍａｘ）／（元圧穴径ｄ）＝０．４〜２．０
・・・（１）
を満たすようにする。この場合、補助逆止弁２付近での増圧作用は生じないから、ポンプ室５に発生するサージ圧Ｐｓを効果的に低減させることができる。
【００２９】
次に、本発明ラジアルピストンポンプの作用を説明する。
【００３０】
ポンプ作用は、シャフト１０と共に回転する偏心カム１１に応動するラジアルピストン６が径方向にストロークすることにより行われ、図７で説明したポンプ工程に従う。
【００３１】
逆止弁１は、ポンプ作用によりポンプ室５内の流体が吐出路２２に圧送されると、ばね８を介して弁体１をポンプケース９に弾支するため、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを上回ると、逆止弁１を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２ａに圧送し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを下回ると、逆止弁１を閉じて吐出路２２ａ内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐことができる。
【００３２】
補助逆止弁２は、ポンプ室５内の圧力Ｐが上昇する際、逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｍで動作を開始する。これにより、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを上回ると、補助逆止弁２を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２ｂに圧送し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを下回ると、補助逆止弁２を閉じて吐出路２２ｂ内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐ。つまり、ラジアルピストンポンプが動作中にポンプ室５内の圧力Ｐが急激に上昇すると、補助逆止弁２が逆止弁１よりも早い段階で開いてポンプ室５内の圧力Ｐを低下させる。
【００３３】
従って、第一実施形態のポンプによれば、該ポンプの作動中、ポンプ室５に発生するサージ圧Ｐｓを低減させることができるため、例えば、該サージ圧Ｐによって生じるノイズを防止することができる。
【００３４】
図４は、本発明の第二実施形態を示した部分断面図である。但し、第一実施形態と同一の部分は同一符号をもって説明を省略する。
【００３５】
本実施形態は、補助逆止弁２０を直接ポンプケース９に設けたものであって、この補助逆止弁２０は、逆止弁１を配設した吐出路２２とポンプ室５との間に形成された貫通路２３に球形の弁体２０を遊嵌して構成される。つまり、補助逆止弁２０は、第一実施形態と同様、球形弁体２０のストロークにより開放される逆止弁であって、逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｍで動作を開始する。なお、この場合、設定圧Ｐｍは、ポンプ作用に必要な圧力をとるものとする。
【００３６】
ポンプ作用は、シャフト１０と共に回転する偏心カム１１に応動するラジアルピストン６が径方向にストロークすることにより行われ、図７で説明したポンプ工程に従う。
【００３７】
逆止弁１は、ポンプ作用によりポンプ室５内の流体が吐出路２１に圧送されると、ばね４を介して弁体１をポンプケース９に弾支するため、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを上回ると、逆止弁１を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２ａに圧送し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐａを下回ると、逆止弁１を閉じて吐出路２２ａ内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐことができる。
【００３８】
逆止弁１に設けた第１補助逆止弁２は、ポンプ室５内の圧力Ｐが上昇する際、逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｍで動作を開始する。これにより、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを上回ると、補助逆止弁２を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２ｂに圧送し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｍを下回ると、補助逆止弁２を閉じて吐出路２２ｂ内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐ。つまり、ラジアルピストンポンプが動作中にポンプ室５内の圧力Ｐが急激に上昇すると、補助逆止弁２が逆止弁１よりも早い段階で開いてポンプ室５内の圧力Ｐを低下させる。
【００３９】
ポンプケース９に設けた第２補助逆止弁２０も、ポンプ室５内の圧力Ｐが上昇する際、逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧Ｐｎで動作を開始する。これにより、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｎを上回ると、第２補助逆止弁２０を開いてポンプ室５の流体を吐出路２２に圧送し、ポンプ室５内の圧力Ｐが設定圧Ｐｎを下回ると、第２補助逆止弁２０を閉じて吐出路２２内の流体がポンプ室５内に逆流することを防ぐ。つまり、ラジアルピストンポンプが動作中にポンプ室５内の圧力Ｐが急激に上昇すると、第２補助逆止弁２０が逆止弁１よりも早い段階で開いてポンプ室５内の圧力Ｐを低下させる。
【００４０】
従って、第二実施形態のポンプによれば、該ポンプの作動中、ポンプ室５に発生するサージ圧Ｐｓを低減させることができるため、例えば、該サージ圧Ｐによって生じるノイズを防止することができる。
【００４１】
また、第二実施形態では、補助逆止弁２０を逆止弁１と別体に設けるから、補助逆止弁２０を逆止弁１に設けることが構造的に不可能であっても、補助逆止弁を配置することができる。
【００４２】
なお、第２補助逆止弁２０の設定圧Ｐｂは、少なくとも逆止弁１の設定圧Ｐａよりも低い設定圧であれば、第１補助逆止弁２０の設定圧Ｐｍと同じ設定圧でもよい。また、第１補助逆止弁２が第２補助逆止弁２０と共に設けられることが好ましいが、第２補助逆止弁２０だけでもよい。
【００４３】
図５は、本発明であるラジアルピストンポンプの効果を説明するために、ポンプ室内の圧力Ｐを時系列的に示したタイムチャートであって、破線で示した圧力Ｐｏは、従来ポンプにおけるポンプ室５内の圧力を示し、実線で示した圧力Ｐｉは、本発明ポンプにおけるポンプ室５内の圧力を示す。但し、横軸に示した時間ｔ０〜ｔ２は、図７で説明したポンプ工程の時間に対応するものとする。
【００４４】
従来ポンプでは、吸込工程ＩＩから圧縮工程ＩＩＩに移行する際（時間ｔ２）、圧力Ｐｏが過度的に上昇するため、サージ圧Ｐｓが発生する。これに対して、本発明ポンプでは、補助逆止弁２（２０）が逆止弁１よりも早い段階で開いて圧力Ｐｉの上昇を防止するため、従来ポンプに比べてサージ圧Ｐｓが低減されていることがわかる。
【００４５】
上述したように、本発明のラジアルピストンポンプは、ポンプ室内の圧力が上昇する際、吐出路間に配設した補助逆止弁が、前記ポンプ室内の圧力を調整する逆止弁よりも低い圧力で動作を開始する。つまり、ラジアルピストンポンプが動作中に前記ポンプ室内の圧力が急激に上昇すると、前記補助逆止弁が前記逆止弁よりも早い段階で開くため、前記ポンプ室に発生するサージ圧を低減させることができる。従って、ポンプ室内の圧力を調整する逆止弁の数値変更を行うことなく、前記ポンプ室に発生するサージ圧が低減され、例えば、該サージ圧によって生じるノイズを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるラジアルピストンポンプの第一実施形態をシャフトの側面方向から示した部分断面図である。
【図２】同形態のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は、逆止弁をシャフトの側面方向から示した部分断面図である。（ｂ）は、逆止弁の周辺および同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態を示した部分断面図である。
【図５】ポンプ室内の圧力を時系列的に示したタイムチャートである。
【図６】従来ポンプをシャフト方向から示した部分断面図である。
【図７】ラジアルピストンの作動原理を示すサイクル図である。
【符号の説明】
１弁体（逆止弁）
１ｈ差込穴（規制手段）
２球形弁体（補助逆止弁）
３差込ピン（規制手段）
４ばね
５ポンプ室
６ラジアルピストン
７シリンダ
８ばね
９ポンプケース
１０シャフト
１１偏心カム
２０球形弁体（第２補助逆止弁）
２１，２２吐出路
Ｐｉｎ吸入ポート
Ｐｏｕｔ吐出ポート

Claims

回転軸に対して放射状にポンプ室を配し、該ポンプ室内に収納されたラジアルピストンのストロークによって、前記ポンプ室内の流体圧を上昇させ、吐出路に圧送するラジアルピストンポンプであって、該吐出路にポンプ室内圧が設定圧となった時に開口する逆止弁を配設するラジアルピストンポンプにおいて、
前記吐出路間に前記逆止弁の設定圧よりも低い設定圧で動作を開始する補助逆止弁を配設し、この補助逆止弁は、弁体のストロークにより開放される逆止弁であって、該弁体のストローク量を規制する規制手段を有することを特徴とするラジアルピストンポンプ。
前記補助逆止弁は、前記逆止弁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のラジアルピストンポンプ。
前記補助逆止弁は、前記逆止弁と別体に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のラジアルピストンポンプ。
前記弁体のストローク量は、該補助逆止弁が絞り弁として作用しないように設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のラジアルピストンポンプ。