(57)【要約】【課題】  油圧ポンプにおける一つの吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力脈動を低減し、圧力脈動に伴う騒音の低減を図ることのできる圧力脈動低減装置を提供する。【解決手段】  ポンプ吐出圧ポート(21)から吐出した圧油は、油路(3)を介して第１圧力室(7)に導入され、また油路(33)から管路(35)までの第２油路を介して第２圧力室(8)に導入される。第２圧力室(8)に導入された圧油の脈動は、第２油路の長さによって第１圧力室(7)に導入される圧油の脈動とは逆位相状態とすることができる。第１圧力室(7)と第２圧力室(8)とを画成するフリーピストン(6)は、各圧力室に導入された圧油の脈動により共鳴作動し、第１圧力室(7)の容積を増減させて第１圧力室(7)と連通した油路(33)内の圧油の脈動を迅速に吸収緩和して、圧力脈動を平滑化することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリーピストン６にて第１圧力室７と第２圧力室８とに画成されたシリンダ５を備え、
前記第１圧力室７が、油圧ポンプ２の一つの吐出圧ポート２１と第１油路を介して前記吐出圧ポート近傍で接続され、
前記第２圧力室８が、前記一つの吐出圧ポート２１と同吐出圧ポートからの圧油の脈動を反転させる長さを有する第２油路を介して接続されてなることを特徴とする圧力脈動低減装置。
【請求項２】
前記第２油路の長さが、油圧ホース３９，３９’により調整自在であることを特徴とする請求項１記載の圧力脈動低減装置。
【請求項３】
前記第２圧力室８に導かれる圧油の圧力損失分を補償するキャンセル機構が、前記フリーピストン６に対して形成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の圧力脈動低減装置。
【請求項４】
前記キャンセル機構が、前記フリーピストン６を第１圧力室７側にバネ付勢する構成であることを特徴とする請求項３記載の圧力脈動低減装置。
【請求項５】
前記キャンセル機構が、前記フリーピストン６の受圧面積間において面積段差を形成した構成であることを特徴とする請求項３記載の圧力脈動低減装置。
【請求項６】
前記第２圧力室８に接続した第３圧力室９が配設され、
前記第３圧力室９が、前記一つの吐出圧ポート２１と第３油路１０を介して前記吐出圧ポート近傍で接続され、
前記第２圧力室８と第３圧力室９との間に両圧力室を画成する第２フリーピストン１６が配設され、
前記第２フリーピストン１６により、前記第２圧力室８に導入される圧油の圧力損失分を補償してなることを特徴とする請求項１又は２記載の圧力脈動低減装置。
【請求項７】
前記フリーピストン６と前記シリンダ５との衝突を防止するダンパー機構が形成されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧力脈動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ吐出圧の脈動を低減する圧力脈動低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からポンプ吐出圧力の脈動を低減する圧力脈動低減装置としては、ポンプ吐出圧ポートからの配管にサイドブランチを分岐して連結した構成のものが数多く用いられている。サイドブランチを用いたものとしては脈動低減装置（特許文献１参照。）などが提案されている。
【０００３】
また、サイドブランチを用いない形式の圧力脈動低減装置としては、流量センサ又は圧力センサと高応答特性を有する電磁切換弁等の駆動源とを組み合わせた流体伝播騒音の低減装置（特許文献２参照。）や２つの吐出圧特性をもつポンプに対する脈動低減機構（特許文献３参照。）などが提案されている。
【０００４】
特許文献２に記載された流体伝播騒音の低減装置は、図９に示す構成となっている。油圧ポンプ５０からの配管５１に配設された流路抵抗５９は、同流路抵抗５９を通過する流体の流量に応じた圧力降下を生じさせる。流路抵抗５９の上流側に配設した圧力センサ５７は、油圧ポンプ５０の概ね近傍の配管５１内における流体圧力を検出し、検出した圧力信号Ｐをマイクロプロセッサ５２に出力する。
【０００５】
また、第２の圧力センサ５８は流路抵抗５９の下流側に配設され、配管５１内の圧力を検出し、検出した圧力信号Ｌをマイクロプロセッサ５２に出力する。マイクロプロセッサ５２は、流路抵抗５９の上流側と下流側とにおいてそれぞれ検出した２つの圧力信号Ｐと圧力信号Ｌとを比較して流路抵抗５９における圧力降下を算出し、圧力降下に応じた補正信号Ｃを、配線６０を介して駆動源５３に出力する。
【０００６】
駆動源５３は、入力した補正信号Ｃに応じて流れ発生器５４を駆動し、配管５１内に補正流れを生じさせる。駆動源５３に入力する補正信号Ｃが所定の値より小さい場合には、駆動源５３は補正信号Ｃに応じてピストン５６を収縮させ、ピストン５６の移動により流体室５５の容積を増大させる。これにより、配管５１から流体が一部流体室５５内に吸引され、配管５１内の圧力を減少させることができる。
【０００７】
また、駆動源５３に入力する補正信号Ｃが所定の値より大きい場合には、駆動源５３は補正信号Ｃに応じてピストン５６を伸長させ、ピストン５６の移動により流体室５５の容積を減少させる。これにより、配管５１内に流体が付加され、配管５１内の圧力を増大させることができる。
【０００８】
このようにして流体室５５の容積を増減させることで、油圧ポンプ５０の吐出流れに生じている脈動を打ち消す補正流れを流体室５５から配管５１内に供給することができる。これによって、油圧系内の流れの脈動を消去することができ、油圧系内の種々の機器から発生する騒音を低減させることができる。
【０００９】
特許文献３に記載された脈動低減機構は、ピストンポンプのポートブロックを拡大した断面図である図１０に示す構成となっている。ピストンポンプにおける図示せぬ各ピストンの往復動により圧縮された圧油は、弁板に形成した内周と外周の吐出穴６５ａ，６５ｂから、通路６６ａ、６６ｂを介して各ポート６４ａ、６４ｂへと吐出される。
【００１０】
ポートブロック６３の一部にはシリンダ６９が形成され、同シリンダ６９内にはフリーピストン７０が摺動自由に嵌挿され、その両側には第１圧力吸収室６８ａと第２圧力吸収室６８ｂとを画成している。シリンダ６９の一端側はシール材７１を介してプラグ７２で密閉された構成となっている。
【００１１】
シリンダ６９の第１圧力吸収室６８ａは、前記通路６６ａから分岐した圧力伝達通路６７ａ、６７ｂが連通され、第２圧力吸収室６８ｂは、前記通路６６ｂから分岐した圧力伝達通路６７ｂが連通されている。これにより、フリーピストン７０の各端面には、それぞれ吐出圧ポート６４ａ及び吐出圧ポート６４ｂからの吐出圧が作用することになる。フリーピストン７０とシリンダ６９との隙間から生じる油の漏れは、ドレイン穴７３を介して低圧側へ流れ出る構成となっている。
【００１２】
特許文献３に記載された脈動低減機構は、次のような作用を奏することができる。即ち、ピストンポンプにおけるシリンダブロックの内周側に配設した図示せぬピストンと外周側に配設した図示せぬピストンとはそれぞれ異なった位相をもって往復運動し、これに伴って異なった吐出圧Ｐ１，Ｐ２でもって作動油を吐出することができる。
【００１３】
この異なった吐出圧Ｐ１及び吐出圧Ｐ２は、シリンダ６９の第１圧力吸収室６８ａ及び第２圧力吸収室６８ｂにそれぞれ導かれ、吐出圧Ｐ１と吐出圧Ｐ２との圧力差に応じてフリーピストン７０を移動させることになる。吐出圧Ｐ１が吐出圧Ｐ２より圧力が高い場合には、フリーピストン７０は図中上方にストロークして第１吸収室６８ａの容積を増大させる。一方、吐出圧Ｐ２が吐出圧Ｐ１よりも高くなったときには、フリーピスントン７０は図中下方にストロークして第２圧力吸収室６８ｂの容積を増大させる。
【００１４】
即ち、フリーピストン７０は、位相の異なった吐出圧Ｐ１又は吐出圧Ｐ２のうちで高い方の圧力を受けてストロークし、第１圧力吸収室６８ａ、あるいは第２圧力吸収室６８ｂの容積を拡大させる。これによって、高圧側の吐出圧のピークが第１圧力吸収室６８ａ又は第２圧力吸収室６８ｂの容積拡大により吸収緩和され、圧力脈動を平滑化することができる。
【特許文献１】特許第３４１３７３８号公報
【特許文献２】特開平８−１７７７２３号公報
【特許文献３】特開平９−１４１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に示したようなサイドブランチを用いたものとしては脈動低減装置では、脈動を抑制するサイドブランチとして比較的長さの長いものを用いなければならず、サイドブランチを収容するために余分な空間を必要とした。また、サイドブランチをクランプするためのクランプ場所を確保しなければならないなどといった問題があった。また、サイドブランチを配管に接続するためには接続部マニホールドを用いなければならず、コストの上昇や接続部マニホールド設置のための配管作業の増大を招いていた。
【００１６】
特許文献２に記載された流体伝播騒音を低減する装置では、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８や高応答特性を有した電磁切換弁等の駆動源５３を用いなければならなかた。しかも、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８や駆動源５３、流路抵抗５９等と配管２２との間での接続部において高いシール性を確保しなければならなかった。
【００１７】
また、高いシール性を確保しなければならないシール部位が数多く配されており、シール性の確保に多大の手間と時間とを要した。更に、管路５１内を流れる圧油の圧力が高圧となるのに伴って高圧部位における耐久性を確保しなければならないといった問題もあった。
【００１８】
これらの問題をトータルで解決しなければ、流体伝播騒音を低減する装置としての信頼性を悪化させてしまうことになり、信頼性を確保するためには、流体伝播騒音を低減する装置を組み立てる上においても細心の注意と多大の時間とを要した。
【００１９】
更に、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８の検出感度が高すぎたり、駆動源５３の応答特性が高すぎたりした場合においては、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８が微小な圧力変動をも検出してしまい、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８からマイクロプロセッサ５２、駆動源５３、配管２２とにより形成される閉ループ回路内でハウジング等のように信号が発振してしまう危険性が高かった。逆に、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８の検出感度が低すぎると、脈動を低減させることができなくなってしまうという問題もあった。
【００２０】
このため、上述した閉ループ回路内での信号の発振を防止しつつ、配管２２内での脈動を低減させるように、圧力センサ５７、第２の圧力センサ５８からマイクロプロセッサ５２、駆動源５３、流路抵抗６５をそれぞれバランスよく調整することが必要となり、最適状態となるように調整することは困難を極めた。
【００２１】
特許文献３に記載された脈動低減機構では、２つの吐出圧ポート６４ａ、６４ｂを有し各吐出圧ポートからそれぞれ位相の異なった吐出圧特性を有する圧油を吐出する、所謂ダブルポンプやタンデムポンプに対してしか使用することができなかった。しかも、ダブルポンプやタンデムポンプを使用する場合であっても、２つの吐出圧ポートからそれぞれ吐出される圧油を合流した後にアクチュエータ等に供給する場合や、２つの吐出圧ポートからの圧油をそれぞれ別々のアクチュエータ等に供給する場合であっても、２つの吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力を略等しい圧力とした場合においてしか、脈動低減機構を機能させることができないものとなっている。
【００２２】
例えば、一方の吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力が、他方の吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力より高すぎた場合には、フリーピストン５６は高圧側の圧油によって一方側に移動したままの状態となってしまい、吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力脈動を低減させることができなくなる。また、一方の吐出圧ポートがアンロードされている場合においては、脈動低減機構が作動せずに他方の吐出圧ポートからは従来の圧力脈動と同じ圧力脈動を有したままの状態で圧油が吐出されることとなり、圧力脈動を原因とする騒音の低減を行うことができなかった。
【００２３】
本願発明では、従来の問題点を解決するとともに、油圧ポンプにおける一つの吐出圧ポートから吐出される圧油の圧力脈動を低減し、圧力脈動に伴う騒音の低減を図ることのできる圧力脈動低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願発明の課題は請求項１〜７に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項１に記載したように、フリーピストンにて第１圧力室と第２圧力室とに画成されたシリンダを備え、前記第１圧力室が、油圧ポンプの一つの吐出圧ポートと第１油路を介して前記吐出圧ポート近傍で接続され、前記第２圧力室が、前記一つの吐出圧ポートと同吐出圧ポートからの圧油の脈動を反転させる長さを有する第２油路を介して接続されてなることを最も主要な特徴となしている。
【００２５】
また、本願発明では、第２油路の長さを調整自在とすることで、吐出圧ポートからの圧油の脈動に対して反転した脈動となった圧油を得ることや、第２圧力室に導かれる圧油の圧力損失分を補償したことを主要な特徴となしている。
更に、本願発明では、フリーピストンとフリーピストンを収納したシリンダとの間で発生する衝突音等を防止したことを主要な特徴となしている。
【発明の効果】
【００２６】
本願発明では、フリーピストンにて第１圧力室と第２圧力室とに画成されたシリンダを油圧ポンプの吐出ポートに接続することで、同吐出ポートから吐出される圧油の脈動を低減させることを特徴としている。また、吐出ポートから吐出される圧油の脈動を低減させるための構成として、前記シリンダの第１圧力室は吐出ポートの近傍において同吐出ポートと接続し、第２圧力室は前記吐出圧ポートからの圧油の脈動を反転させる長さを有する第２油路を介して接続したことを特徴としている。
【００２７】
これにより、シリンダの第１圧力室には、吐出ポートから吐出された圧油が脈動を有する状態で直接導入することができ、第２圧力室には、吐出圧ポートからの圧油の脈動を反転させた状態で導入することができる。即ち、第１圧力室に導入された圧油と第２圧力室に導入された圧油とは、圧油の脈動が相互に位相が反転した状態となっている。
【００２８】
この相互に位相が反転した状態の圧油がフリーピストンの両端部に対して同時に作用することで、第１圧力室の容積を増減させることができる。第１圧力室の容積の増減によって第１圧力室と連通状態となっている油路における圧油の脈動が吸収緩和され、圧力脈動が平滑化されることによって、前記油路における圧油の脈動を減少させることができる。
【００２９】
このため、油圧ポンプの吐出ポートからの圧油は脈動が平滑化された状態で、あるいは脈動があっても大幅に減少された状態となって、アクチュエータ等に供給することができる。これにより、圧油の脈動に伴って発生していた各種騒音を低減させることができる。
【００３０】
シリンダの配設部位としては、油圧ポンプと別体に形成して油圧ポンプのケーシングに取り付けることや、管路等を介して別体に配設することもできる。また、油圧ポンプのケーシング内に一体的に形成することもできる。
【００３１】
請求項２に記載したように第２油路の少なくとも一部に油圧ホースを配設し、同配設した油圧ホースの長さを調整することにより、前記第２圧力室に導入する圧油の脈動状態を、第１圧力室に導入する圧油の脈動状態に対して反転した状態のものとすることができる。また、前記油圧ホースの長さは、上述した脈動の各次固有周波数成分のうちでどの固有周波数成分の脈動までを減少されるかによって、油圧ホースの長さを調整することができる。
【００３２】
油圧ポンプを定格回転で駆動させる場合には、当該定格回転に対応した脈動の１次固有周波数、及び１次固有周波数成分の脈動とともに、減少させたい次数の固有周波数を演算等により予め求めておき、第２油路の長さがこれら求めておいた固有周波数成分を減少させるに必要な長さとなるように、油圧ホースの長さを調整しておくことができる。
【００３３】
また、複数の定格回転に対応した脈動の固有周波数を演算等により予め求めておき、第２油路の長さがそれぞれの定格回転に対応した長さのものとなるように、複数の油圧ホース長さを設定しておくこともできる。即ち、様々な条件設定に応じて油圧ホースの長さを設定しておくことができる。設定した長さの油圧ホースを予め複数用意しておき、各種条件に適した長さの油圧ホースを使用することもできる。
【００３４】
請求項３に記載したように、第２圧力室に導入された圧油の圧力損失を補償するキャンセル機構をフリーピストンに対して形成しておくことが望ましい。フリーピストンに対して共鳴作動させる周波数成分は、脈動の固有周波数成分であるが、フリーピストンを共鳴作動させるための駆動力としては、第１圧力室及び第２圧力室に導入された圧油の圧力が作用している。即ち、各圧力室においては、導入した圧油の圧力に対して脈動波形を掛け合わせた形となった圧力が作用していることになる。
【００３５】
しかしながら、吐出ポート近傍において第１油路を介して第１圧力室に導入された圧油は、油圧ポンプの吐出圧がほぼそのままの状態で導入されるのに対して、圧油の脈動を反転させる長さの第２油路を介して第２圧力室に導入された圧油は、第２油路の長さに対応した圧力損失分だけ減圧された状態となって導入されることになる。
【００３６】
このため、第１圧力室に導入される圧油の圧力と第２圧力室に導入される圧油の圧力とを同じ圧力となるように、第２油路による圧力損失分を補償するキャンセル機構を、フリーピストンに対して形成しておくことが望ましい構成となる。
【００３７】
キャンセル機構としては、請求項４に記載したようにフリーピストンを第１圧力室側に付勢するバネをシリンダ内に配設した構成とすることができる。シリンダ内に配設したバネの付勢力としては、第２油路による圧力損失分に見合う付勢力を付与することのできる構成とすることで、第２油路による圧力損失分を補償することができる。
【００３８】
また、キャンセル機構としては、請求項５に記載したようにフリーピストンの受圧面積を、第１圧力室側と第２圧力室側とで異なるように構成し、このフリーピストンにおける第１圧力室側での受圧面積を第２圧力室側での受圧面積よりも小さくした面積段差を形成し、同面積段差によって第２油路による圧力損失分を補償することもできる。
【００３９】
請求項４に記載したバネを用いたキャンセル機構及び請求項５に記載した面積段差によるキャンセル機構は、それぞれ単独にて構成することも、また、２つのキャンセル機構を共存させた構成とすることもできる。２つのキャンセル機構を同時に構成するときには、２つのキャンセル機構による合力が第２油路の圧力損失分を補償する力となるように設定しておくことが必要である。
【００４０】
請求項６に記載した構成のように、第２圧力室に第３圧力室を接続して、同第３圧力室には第１圧力室に導入したと略同じ状態の油圧を導入するとともに、第２圧力室と第３圧力室とを画成する第２フリーピストンを配設した構成とすることもできる。これにより、第２フリーピストンによって前記第２油路による圧力損失分を補償させることができる。
【００４１】
第２フリーピストンとフリーピストンとの関連構成は、第２フリーピストンの一端部を第２圧力室側におけるフリーピストンの端部に当接する構成とすることも、第２フリーピストンとフリーピストンとを一体的に形成した構成とすることもできる。またフリーピストンと第２フリーピストンとの対向する端面間にバネを介させた構成とすることもできる。
【００４２】
請求項７に記載したように、フリーピストンとシリンダとの衝突を防止するダンパー機構を形成することができる。ダンパー機構としては、フリーピストンの端面あるいは端面部近傍がシリンダの内端面部と衝突しないような構成であれば、各種構成を採用することができるものである。
【００４３】
例えば、フリーピストンの端面あるいは端面部近傍がシリンダの端面部と衝突しそうな距離にまで近づいたときには、フリーピストンの端面あるいは端面部近傍とシリンダの内端面部との間に介在している圧油の圧力を上昇させて、フリーピストンの端面あるいは端面部近傍がシリンダの内端面部に衝突しない構成とすることができる。
【００４４】
尚、前記圧力上昇した圧油によって、フリーピストンがシリンダの内端面部から離間する方向にリバウンドすることを防止するためのダンパー機構を形成しておくことが望ましい。リバウンドを防止するダンパー機構としては、例えば、フリーピストンの近接により圧力上昇する圧力室を配設するとともに、同圧力室と第１圧力室又は第２圧力室とを絞り弁等を介して連通させた構成とすることができる。前記絞り弁等は、シリンダボディーに形成することも、フリーピストンの端部周辺部に形成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。本願発明の圧力脈動低減装置の構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。
【実施例１】
【００４６】
図１は、本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。可変容量の油圧ポンプ２から吐出された圧油は、吐出圧ポート２１から油路３３を通って油圧ポンプ２のポンプブロックに形成したポンプ吐出ポート３６に供給され、同ポンプ吐出ポート３６に接続した管路３４を介して操作弁２３に供給することができる。
【００４７】
尚、油圧ポンプ２として可変容量型の油圧ポンプを示しているが、本願発明では、油圧ポンプとしては可変容量型に限定されるものではなく、固定容量型の油圧ポンプをも使用することができるものである。
【００４８】
また、油圧ポンプ２の吐出圧ポート２１とポンプブロックに形成したポンプ吐出ポート３６とを区別して示すとともに、以下の説明においても区別して説明を行っているが、これは本願発明の圧力脈動装置に導入される圧油についての説明を解り易くするためのものであって、吐出圧ポート２１とポンプ吐出ポート３６との両ポートを区別することなく同じポートとして取り扱い、同ポートに対して本願発明の圧力脈動装置を配設することができるものである。
【００４９】
油路３３から分岐した油路３がシリンダ５の入力ポート１１に接続し、シリンダ５の第１圧力室７に油圧ポンプ２から吐出した圧油が供給される。吐出圧ポート２１から入力ポート１１までの油路が第１油路を形成している。ポンプブロック内に形成した油路を第１油路とした例を図１では示している。
【００５０】
本願発明は、シリンダ５をポンプブロック内に内臓させる構成に限定されるものではなく、シリンダ５をポンプブロックとは別体に形成し、ポンプブロックのポンプ吐出ポート３６に対して管路等を介して、入力ポート１１とが接続された構成とすることもできる。
【００５１】
例えば、図８には以下で説明する実施例３のフリーピストンの構成を用いて示したものではあるが、油圧ポンプに対して別体にて取り付けることのできるシリンダブロック３２の断面図を示している。図８に示すように、シリンダ５を備えたシリンダブロック３２を単独にて構成し、油圧ポンプに対して取り付け可能に構成することで、シリンダ５と油圧ポンプ２とを別体にて構成することができる。このようにすることで、既に機械に設置されているポンプに対しても別途取り付けることができる。
【００５２】
図８では、シリンダブロック３２における油路３５とポンプブロック３１における油路３５とを接続させ、シリンダブロック３２におけるドレイン油路１５とポンプブロック３１におけるドレイン油路１５とを接続させた構成としている。
【００５３】
尚、図８においては図示していないが、第１圧力室７には油路３が接続され、同油路３は、シリンダブロック３２における油路３とポンプブロック３１における油路３とが接続されている。第１圧力室７及び第２圧力室８は封止部材３７により端部が封止されている。
【００５４】
図１に示すように、ポンプ吐出ポート３６に接続した管路３４から分岐した管路３５が、シリンダ５の入力ポート１２に接続している。同入力ポート１２を介してポンプ吐出ポート３６からの圧油をシリンダ５の第２圧力室８に導入することができる。吐出圧ポート２１から油路３３、管路３４及び管路３５までの油路が、第２油路を形成している。
【００５５】
第２油路の長さ調整は、管路３４における油圧ホース３９又はパイロット用の管路３５における油圧ホース３９’のうち少なくとも一方の油圧ホースの長さを調整することで行うことができる。これにより、油圧ホース３９，３９’の長さを調整するだけで、第１圧力室７に導入される圧油の脈動とは反対の位相となって脈動する圧油を第２圧力室８に導入することができる。
【００５６】
油路の脈動についての波形は、実際にはＳｉｎ曲線に複数の曲線が重なった曲線形状として実験的に求めることができるが、ここでは便宜的にＳｉｎ曲線を用いて表わすことができるものとする。第１圧力室７には、Ｓｉｎ曲線Ａが入力し、第２圧力室８にはＳｉｎ曲線Ａに対して反転したＳｉｎ曲線Ｂが入力することになる。第１圧力室７と第２圧力室８とを画成するフリーピストン６は、上述した脈動が反対位相となった圧油によって、図１の左右方向に共鳴作動することになる。
【００５７】
このとき、第１圧力室７に導入された圧油の脈動波形と、第２圧力室８に導入された圧油の脈動波形とは、少なくとも１８０度の位相差をもって反転した脈動波形となっている。仮にいま、第１圧力室７側のフリーピストン６の受圧面にＳｉｎ曲線Ａの頂点における圧力が作用しているとすると、第２圧力室８側のフリーピストン６の受圧面にはＳｉｎ曲線Ｂの底部における力が作用していることになる。
【００５８】
このため、第１圧力室７側では高圧となり、第２圧力室８側では低圧となって、フリーピストン６にはこの２つの力が同時に作用することになる。したがって、フリーピストン６に対しては、２つの倍増された力が作用することになり、圧油の脈動に対するフリーピストン６の応答性が向上し、第１圧力室７と連通した第１油路内の圧油の脈動を迅速に吸収緩和して、圧力脈動を平滑化することができる。
【００５９】
これにより、第１圧力室７に連通した第１油路における圧油の脈動が低減され、油路３３には、脈動が低減された圧油が流れることになる。また、ポンプ吐出ポート３６からは脈動が低減された圧油を吐出することができるので、圧油の脈動を原因として発生していた各種騒音を低減させることができるようになる。更に、アクチュエータ等の作動においても脈動に伴う、アクチュエータの微小変動やうねり等の発生を防止することができる。
【００６０】
フリーピストン６の共鳴作動により、第１圧力室７に接続した油路３３内の圧油の脈動が低減されるとともに、第２圧力室８に接続した管路３５内の圧油の脈動も低減される。これにより、操作弁には脈動が平滑化されて低減した状態となった圧油を供給することができるようになる。
【００６１】
図１及び実施例２以下で説明する図２以下の図において、フリーピストン６とシリンダ５の内周面との間に形成される隙間を誇張して描いているが、これは、フリーピストン６の構成を見易くするために誇張して描いたものであり、通常のピストンとシリンダとの関係のようにフリーピストン６は、シリンダ５の内周面に対して、密接摺動自在に配設構成されているものである。
【００６２】
また、フリーピストン６の質量は、第１圧力室７と第２圧力室８とにそれぞれ導入される圧油によって往復振動したときの反転時間の調整用のものとしてその質量を決定することができる。即ち、質量が大きくなったときには、フリーピストンに慣性力が大きくなるように働き、反転に要する時間が長くなり、フリーピストンとしての応答性は低下するが、フリーピストン６を用いて行われる脈動減少を行うための制御系での、系の安定性を高めることができる。
【００６３】
逆に、質量を小さくすると、反転に要する時間が短くなり応答性を向上させることができる。尚、フリーピストン６の反転時間については、油圧ホース３９、３９’の長さを調整することにより、その反転時間を調整することも可能である。
【００６４】
ところで、フリーピストンとしての応答性が高くなると、第１圧力室７と第２圧力室８との間での微小な圧力差に反応してフリーピストン６が過敏に応答してしまうことになる。そのため、フリーピストン６としての安定性を確保する意味からも、圧力脈動低減装置として求められる安定性を確保することのできる質量にフリーピストン６を形成しておくことが望ましい形態となる。
【実施例２】
【００６５】
図２は、シリンダ５近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例２に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例２は、実施例１で示したシリンダについての変形例を示すものであり、シリンダに第２油路による圧力損失分を補償するキャンセル機構を設けた例である。実施例１と同様の構成については、実施例１において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００６６】
実施例２のシリンダ５内には、図１で示す第２油路である吐出圧ポート２１から油路３３、管路３４及び管路３５を油圧が流れる間に管路抵抗等により生じる圧力損失分を補償するバネ１７が配設され、フリーピストン６に対して圧力損失分に対応する付勢力を付与する構成となっている。
【００６７】
これにより、フリーピストン６における第１圧力室７側の受圧面と第２圧力室８側における受圧面とには同じ圧力が作用することになり、脈動による圧力変動に対応してフリーピストン６を共鳴作動させることができる。この共鳴作動によるフリーピストン６の往復動により、第１圧力室７の容積を増減させて、油路３３内における圧油の脈動を低減させることができる。また、管路３５内における圧油の脈動も、第２圧力室８の容積を増減させることにより、低減させることができる。したがって、管路３４から管路３５への分岐部においても圧油の脈動が低減された状態が維持され、操作弁２３には脈動が低減された圧油を供給することができる。
【実施例３】
【００６８】
図３は、シリンダ５近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例３に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例３は、実施例２で示したシリンダに圧力損失分を補償するキャンセル機構についての変形例を示すものである。実施例１、２と同様の構成については、実施例１、２において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００６９】
実施例３におけるフリーピストン６の断面形状は、第１圧力室７側における受圧面の直径をＤ１とし、第２圧力室８側における受圧面の直径をＤ２とすると、Ｄ１＜Ｄ２となるように受圧面積間に面積段差を形成している。第２圧力室８におけるフリーピストン６の受圧面積が、第１圧力室７におけるフリーピストン６の受圧面積より大きく形成することによって、上述した第２油路における圧力損失分をこの受圧面積の差に基づいて補償することができる。
【００７０】
また、フリーピストン６の往復摺動における中間部位にはドレインポート１４が形成され、ドレインポート１４はドレイン油路１５を介してタンク２０に接続されている。
【００７１】
これにより実施例２と同様に、第２油路による圧力損失分をキャンセルすることのできるキャンセル機構を構成することができる。実施例２及び実施例３で示すようなキャンセル機構は、それぞれ単独にて構成することも両キャンセル機構を組み合わせて構成することもできる。
【実施例４】
【００７２】
図４は、シリンダ５部近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例４に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例４は、実施例２、３で示したシリンダに圧力損失分を補償するキャンセル機構を、第２圧力室に接続した第３圧力室９を配設することにより形成した例を示すものである。実施例１〜３と同様の構成については、実施例１〜３において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００７３】
第３圧力室９と第２圧力室８との間には、両圧力室を画成する第２フリーピストン１６が密接状態で摺動自在に内装されている。フリーピストン６と第２フリーピストン１６との間にはバネ１８が介装されている。第３圧力室９には油路３から分岐した油路１０が接続され、第１圧力室７に導入される圧油と同じ脈動位相の圧油が導入される。
【００７４】
油路１０の長さによって厳密には第１圧力室７の導入された圧油の脈動位相と第３圧力室９に導入された圧油の脈動位相とは、必ずしも一致するものではないが、油路１０の長さが油中で伝播する音速に比して極めて短いときには、両圧力室に導入される圧油の脈動位相が同じものであるとして取り扱っても実際上問題とはならない。
【００７５】
第３圧力室９に導入した圧油によって、第２フリーピストン１６を押圧し、第２フリーピストン１６の移動量をもってバネ１８を介してフリーピストン６に対して付勢力を付与することができる。同付勢力を第２油路による圧力損失分を補償する付勢力とすることができる。これにより、実施例２、３と同様に第２油路による圧力損失分をキャンセルすることのできるキャンセル機構を構成することができる。
【実施例５】
【００７６】
図５は、シリンダ５近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例５に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例５は、実施例４で示した第２圧力室に接続した第３圧力室９を配設することにより形成したキャンセル機構の変形例を示すものである。実施例１〜４と同様の構成については、実施例１〜４において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００７７】
実施例４の場合と同様に第３圧力室９と第２圧力室８との間には、両圧力室を画成する第２フリーピストンが密接状態で摺動自在に内装されている。フリーピストン６と第２フリーピストン１６とは別体に構成することも、フリーピストン６と第２フリーピストン１６とを一体的のものとして形成することもできる。
【００７８】
フリーピストン６と第２フリーピストン１６とを別体にて構成した場合においても、第１圧力室と第３圧力室９に導入される圧油の圧力が、第２圧力室８に導入される圧油の圧力より前記圧力損失分だけ高圧となっている関係から、フリーピストン６と第２フリーピストン１６とは当接状態を維持して脈動による往復動を行うことになる。
これにより、第３圧力室９に導入した圧油によって第２フリーピストン１６を押圧することで、フリーピストン６に対して第２油路による圧力損失分を補償する付勢力を付与することができる。したがって、実施例２、３と同様に第２油路による圧力損失分をキャンセルすることのできるキャンセル機構を構成することができる。
【実施例６】
【００７９】
図６は、シリンダ５近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例６に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例６は、フリーピストンとシリンダとの間に形成したダンパー機構の例を示すものである。実施例１〜５と同様の構成については、実施例１〜５において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００８０】
フリーピストン６の両端部には縮径部が形成され、同縮径部はシリンダ５の両端部側に形成した縮径状態の内径部に密接摺動自在に内装され、フリーピストン６の中間部は、シリンダ５の中間部に密接摺動自在に内装されている。また、フリーピストン６における第２圧力室８側の受圧面積は、第１圧力室７側の受圧面積よりも大きな面積に形成され、前記第２油路における圧力損失分を補償する構成となっている。
【００８１】
フリーピストン６の両端部とシリンダ５の両端部間にはそれぞれ圧力室２５ａ、２５ｂが形成されている。各圧力室２５ａ、２５ｂはフリーピストン６の両端部側に形成した連通穴２８ａ、２８ｂ及び連通穴２７ａ、２７ｂにより第１圧力室７、第２圧力室８とそれぞれ連通している。
【００８２】
連通穴２７ａ、２７ｂがランド４２により閉成されることにより、圧力室２５ａ、２５ｂ内の圧油は封入された状態となりフリーピストン６に対するダンパー機構を形成する。また、シリンダ５の中間部近傍にはドレインポート１４が形成され、フリーピストン６の往復摺動を滑らかな状態に維持している。
【００８３】
次に、ダンパー機構の作用について説明する。ダンパー機構はフリーピストン６の左右両端部周辺に形成されているが、それぞれのダンパー機構は同様の作用を奏しているので一方のダンパー機構についてその説明を行い、他方のダンパー機構についてはその説明を省略する。
【００８４】
フリーピストン６が第１圧力室７及び第２圧力室８に導入された圧油の脈動により、図６の左方向に移動しているものとする。連通穴２７ａがランド４２に接近するまでは、圧力室２５ａ内の圧油は連通穴２８ａ、２７ａを介して第１圧力室７と連通状態となっている。さらにフリーピストン６が図６の左方向に移動すると、連通穴２７ａがランド４２により塞がれ、連通穴２７ａの開口面積が減少して最終的には連通穴２７ａはランド４２によって閉成されることになる。
【００８５】
連通穴２７ａの開口面積がランド４２により減少しながら閉成されることにより、圧力室２５ａ内の圧力は徐々に上昇し、最終的にはフリーピストン６の移動を停止させる圧力にまで上昇することになり、フリーピストン６に対するダンパー機構を構成することができる。このダンパー機構によって、フリーピストン６がシリンダ５の端面に当接するのを防止することができる。
【００８６】
引き続いて、フリーピストン６が第１圧力室７及び第２圧力室８に導入された圧油の脈動により移動方向の向きを変え、図６の右方向に移動するときには、連通穴２７ａの開口面積が増大して最終的には圧力室２５ａは連通穴２８ａ、連通穴２７ａを介して第１圧力室７と連通状態となる。
【００８７】
フリーピストン６が図６の右方向に移動してフリーピストン６の端部とシリンダ５の端面とが接近したときにも、上述したダンパー機構の場合と同様な作用が行われフリーピストン６の端部とシリンダ５の端面との衝突を防止することができる。これにより、フリーピストン６の端部とシリンダ５の端面との衝突による衝突音の発生を防止することができ、フリーピストン６がシリンダ５に衝突することに伴うリバウンドの発生を防止することもできる。
【実施例７】
【００８８】
図７は、シリンダ５近傍の要部を示しており、シリンダ５を含む油圧回路の全体回路図は省略している。省略した油圧回路図としては、例えば、図１で示す油圧回路図におけるシリンダ５の代わりに実施例７に係わるシリンダを用いて構成することができる。実施例７は、フリーピストンとシリンダとの間に形成したダンパー機構の変形例を示すものである。実施例１〜５と同様の構成については、実施例１〜５において用いた部材符号と同じ部材符号を用いることでその説明を省略するものとする。
【００８９】
実施例７では、フリーピストン６の両端部とシリンダ５の両端部間にはそれぞれ圧力室２５ａ、２５ｂが形成されている。圧力室２５ａ、２５ｂはフリーピストン６の両端部側に形成した連通穴２８ａ、２８ｂ及びダンパー絞り３８ａ、３８ｂを介して第１円周溝４０ａ及び第２円周溝４０ｂに連通している。同第１円周溝４０ａ、第２円周溝４０ｂは油路３、３５に連通した第１圧力室７、第２圧力室８と連通している。
【００９０】
第１円周溝４０ａ及び第２円周溝４０ｂは、フリーピストン６の左右両側面部においてそれぞれ面積段差が形成されており、第１圧力室７及び第２圧力室８に導入された圧油の脈動を前記面積段差によって、フリーピストン６の左右動に変換することができる。また、第１円周溝４０ａの受圧面積は、第２円周溝４０ｂの受圧面積よりの小さな面積となるように形成されており、第２油路の長さによる圧力損失分を補償している。
【００９１】
連通穴２８ａ、２８ｂ及びダンパー絞り３８ａ、３８ｂにより、ダンパー機構が構成されている。また、シリンダ５の中間部近傍にはドレインポート１４が形成され、フリーピストン６の往復摺動を滑らかな状態に維持している。
【００９２】
圧力室２５ａには油路３からチェック弁２９ａを介して分岐した油路３０ａが接続している。また同様に、圧力室２５ｂには管路３５からチェック弁２９ｂを介して分岐した管路３０ｂが接続されている。
【００９３】
次に、ダンパー機構の作用について説明する。ダンパー機構はフリーピストン６の左右両端部周辺に形成されているが、それぞれのダンパー機構は同様の作用を奏しているので一方のダンパー機構についてその説明を行い、他方のダンパー機構についてはその説明を省略する。
【００９４】
フリーピストン６が第１圧力室７及び第２圧力室８に導入された圧油の脈動により、図７の左方向に移動しているものとする。このとき、圧力室２５ａ内の圧油の圧力はフリーピストン６の接近に伴ってダンパー絞り３８ａにより上昇し、圧力室２５ａの圧力上昇に伴ってチェック弁２９ａを閉成する。
【００９５】
このとき、圧力室２５ａは連通穴２８ａ、ダンパー絞り３８ａ、円周溝４０ａを介して第１圧力室７と連通しているので、圧力室２５ａの圧力上昇中においても圧力室２５ａ内の圧油の一部は、ダンパー絞り３８ａを介して第１圧力室７に流出することになる。これにより、圧力室２５ａ内の圧力としては、フリーピストン６の端部がシリンダ５の端面に衝突するのを防止するに適した圧力以上となることが防止される。
【００９６】
このことから、フリーピストン６の端部とシリンダ５の端面とが衝突するのをことを防止することができ、衝突により発生する衝突音を防止することができる。また、圧力室２５ａの圧力によるフリーピストン６のリバウンドの発生を防止することもできる。
【００９７】
引き続いて、フリーピストン６が第１圧力室７及び第２圧力室８に導入された圧油の脈動により移動方向の向きを変え、図７の右方向に移動するときには、チェック弁２９ａが開成して、チェック弁２９ａを介して油路３の圧油を圧力室２５ａに導入することができる。
【００９８】
フリーピストン６が図７の右方向に移動してフリーピストン６の端部とシリンダ５の端面とが接近した場合においても、上述したダンパー機構と同様な作用が行われ、フリーピストン６がシリンダ５の端面に衝突するのを防止することができる。これにより、フリーピストン６の端部とシリンダ５の端面との衝突を防止することができ、フリーピストン６の端部とシリンダ５の端面とが衝突することにより発生する衝突音を防止することができる。また、リバウンドの発生を防止することができる。
【００９９】
圧力室２５ａ、２５ｂにはチェック弁２９ａ、２９ｂを介して圧油を導入することができるので、例えば、圧油の脈動によりフリーピストン６が図７の右方向に移動する場合には、フリーピストン６の右方向への移動を、第１圧力室７に導入された圧油の圧力と圧力室２５ａに導入された圧油の圧力により行うことができる。
【０１００】
これにより、導入された圧油の脈動が作用するフリーピストン６の受圧面積を大きくすることができる。しかも、圧力室２５ａ、２５ｂには、チェック弁２９ａ、２９ｂを介して圧油を直接導入することができるので、圧油の脈動に反応するフリーピストン６の応答性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本願発明は、本願発明の技術思想を適用することができる各種油圧回路においてポンプ吐出圧の圧力脈動を低減することを必要とする装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係わる油圧回路図である。（実施例１）
【図２】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例２）
【図３】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例３）
【図４】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例４）
【図５】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例５）
【図６】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例６）
【図７】シリンダ部を中心とした要部概略回路図である。（実施例７）
【図８】シリンダ部の断面図である。（実施例３）
【図９】油圧回路図である。（従来例２）
【図１０】油圧ポンプのポートブロックの断面図である。（従来例３）
【符号の説明】
【０１０３】
２          可変容量油圧ポンプ
３          油路
５          シリンダ
６          フリーピストン
７          第１圧力室
８          第２圧力室
９          第３圧力室
１１〜１３    入口ポート
１４          ドレインポート
１６          第２フリーピストン
２１          吐出圧ポート
２３          操作弁
２５ａ、ｂ    圧力室
２７ａ、ｂ    連通穴
２８ａ、ｂ    連通穴
３２          シリンダブロック
３８ａ、ｂ    ダンパー絞り
３９、３９’  油圧ホース
４０ａ、ｂ    円周溝
４２          ランド
５０          油圧ポンプ
５１          管路
５２          マイクロプロセッサ
５３          駆動源
５４          流れ発生器
５５          流体室
５６          ピストン
５７          圧力センサ
５８          第２の圧力センサ
５９          流路抵抗
６３          ポートブロック
６４ａ、ｂ    吐室圧ポート、
６５ａ、ｂ    吐出穴
６６ａ、ｂ    通路
６７ａ、ｂ    圧力
６８ａ        第１圧力吸収室
７０          フリーピストン
Ａ、Ｂ        脈動波形
Ｄ１、Ｄ２    直径
Ｃ            補正信号
Ｐ、Ｌ        圧力信号
Ｐ１，Ｐ２    吐出圧
【図１】
2006046150.tif 000003
【図２】
2006046150.tif 000004
【図３】
2006046150.tif 000005
【図４】
2006046150.tif 000006
【図５】
2006046150.tif 000007
【図６】
2006046150.tif 000008
【図７】
2006046150.tif 000009
【図８】
2006046150.tif 000010
【図９】
2006046150.tif 000011
【図１０】
2006046150.tif 000012