(57)【要約】【課題】低圧アキュムレータの利用効率を向上することによって前室の負圧状態を緩和し得る液圧式打撃装置を提供する。【解決手段】この液圧式打撃装置は、前後室高低圧切換式の打撃装置であって、低圧回路１０２の低圧アキュムレータ４０１の接続位置とタンク４０３との間に、絞り弁４０５を有する。【選択図】図１
2018138321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌されたピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置された前室および後室と、前記前室および前記後室を交互に高圧回路と低圧回路とに切換えて前記ピストンを駆動する切換弁機構と、前記高圧回路に設けられた高圧アキュムレータと、前記低圧回路に設けられた低圧アキュムレータとを備え、前記高圧回路に油圧ポンプで圧油を供給し前記低圧回路から圧油をタンクへと排出することで、前記ピストンを前記シリンダ内で前後進させて打撃用のロッドを打撃する液圧式打撃装置であって、前記低圧回路の前記低圧アキュムレータの接続位置と前記タンクとの間に、絞り弁を有することを特徴とする液圧式打撃装置。
【請求項２】
シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌されたピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置された前室および後室と、前記後室を高圧回路に常時接続するとともに前記前室を高圧回路と低圧回路とに交互に切換えて前記ピストンを駆動する切換弁機構と、前記高圧回路に設けられた高圧アキュムレータと、前記低圧回路に設けられた低圧アキュムレータとを備え、前記高圧回路に油圧ポンプで圧油を供給し前記低圧回路から圧油をタンクへと排出することで、前記ピストンを前記シリンダ内で前後進させて打撃用のロッドを打撃する液圧式打撃装置であって、前記低圧回路の前記低圧アキュムレータの接続位置と前記タンクとの間に、絞り弁を有することを特徴とする液圧式打撃装置。
【請求項３】
前記絞り弁による絞り調整量は、低圧アキュムレータのガス圧と作動圧との比（ガス圧／作動圧）をＸとするとき、０．０５５＜Ｘ＜０．１０６である請求項１または２に記載の液圧式打撃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、さく岩機やブレーカ等の液圧式打撃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の液圧式打撃装置としては、前室および後室を高圧回路と低圧回路とに交互に切換える「前後室高低圧切換式」、および、後室を常時高圧回路に接続するとともに、前室を高圧回路と低圧回路とに交互に切換える「前室高低圧切換−後室常時高圧式」が知られている。前後室高低圧切換式の液圧式打撃装置としては、例えば特許文献１記載の技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１記載の液圧式打撃装置は、シリンダと、このシリンダの内部に摺嵌されたピストンとを備えている。ピストンの外周面とシリンダの内周面との間には、軸方向の前後に離隔配置された前室および後室が画成され、シリンダの内部には、ピストンと非同軸に配置されたバルブを有する切換弁機構を備えている。同文献記載の液圧式打撃装置は、切換弁機構のバルブを切換えることにより、前室および後室を高圧回路と低圧回路とに交互に切換えて、ピストンをシリンダ内で前後進させて打撃用の破砕工具の後端を打撃するようになっている。
【０００４】
従来、この種の液圧式打撃装置では、切換弁機構のバルブ切換えタイミングは、打撃直後にバルブがその後退位置への切換が完了するように設定されている。高圧回路には高圧アキュムレータが設けられ、低圧回路には低圧アキュムレータが設けられている。
【０００５】
この種の液圧式打撃装置では、打撃用の破砕工具として、ピストンが打撃するシャンクロッド、および、先端にビットを装着してシャンクロッドに接続されるロッドといった工具類を用いる。実際のさく孔作業においては、所望のさく孔長に達するまでロッドを継ぎ足しながらさく孔を行う。なお、本明細書においては、液圧式打撃装置の打撃方向を「前方」と定義して説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭４６−１５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の液圧式打撃装置において、前室は打撃サイクルの中で負圧状態となる局面がある。第１に、ピストンが後退加速行程から後退減速行程へと移行した直後の局面である。すなわち、ピストンの後退によって切換弁機構が作動し前室が高圧から低圧、後室が低圧から高圧に切換えられる局面である。この局面では、前室は低圧でありながらその容積は増大を続けており、減速の推力が充分ピストンに作用する前は容積の増大量に見合うだけの低圧油の供給がなされないため負圧状態が発生する。
【０００８】
第２に、ピストンがシャンクロッドを打撃した直後の局面である。この局面における前室は、ピストンがシャンクロッドに衝突して急制動を受け圧油が慣性で排出されて負圧となり、その後反発でピストンが後退を開始して容積を拡大して負圧状態が増長されるという環境下にある。一方で、打撃直後には、前室は切換弁機構によって低圧から高圧へと切換えられているところ、高圧油の供給が速やかに行われればこの負圧状態は発生しないものの、油圧機器の応答速度と圧油の流速に対して、負圧状態はごく短時間で出現するので間に合わない。
【０００９】
この種の液圧式打撃装置において、油圧回路内の負圧状態はキャビテーション発生の原因となる。キャビテーションが発生した状態で高圧に切換えられると、キャビテーションは供給された高圧油によって圧縮される。このとき、キャビテーション量が多い程、高圧油によるキャビテーションの圧縮作用が急激に進行してエロージョンが発生する。エロージョンが発生すると液圧式打撃装置の構成部材が損傷するという問題がある。
【００１０】
また、前室に供給される高圧油は、本来、ピストンを後退させるためのものであるが、その一部がキャビテーションの圧縮に消費されてしまうので、キャビテーションの発生量が増長されると穿孔効率が低下するという問題もある。
【００１１】
ところで、この種の液圧式打撃装置には、高圧回路に高圧アキュムレータを設け、低圧回路には低圧アキュムレータを設けている。アキュムレータは、回路内の圧油の脈動を緩衝する緩衝作用と、回路内の圧油が過剰の場合は蓄圧し、回路内の圧油が不足する場合はこれを放出して補填する蓄圧作用とを併せ持つ。
【００１２】
前室における負圧状態を緩和する方策としては、低圧回路に設けられた低圧アキュムレータの蓄圧作用によって前室へと低圧油が適宜供給されることが好ましい。しかし、低圧アキュムレータは、蓄圧作用に着目した場合の利用効率は低いために負圧状態の緩和には不十分であった。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、低圧アキュムレータの利用効率を向上することによって前室の負圧状態を緩和し得る液圧式打撃装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のうち、第一の態様に係る液圧式打撃装置は、シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌されたピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置された前室および後室と、前記前室および前記後室を交互に高圧回路と低圧回路とに切換えて前記ピストンを駆動する切換弁機構と、前記高圧回路に設けられた高圧アキュムレータと、前記低圧回路に設けられた低圧アキュムレータとを備え、前記高圧回路に油圧ポンプで圧油を供給し前記低圧回路から圧油をタンクへと排出することで、前記ピストンを前記シリンダ内で前後進させて打撃用のロッドを打撃する液圧式打撃装置であって、前記低圧回路の前記低圧アキュムレータの接続位置と前記タンクとの間に、絞り弁を有することを特徴とする。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明のうち、第二の態様に係る液圧式打撃装置は、シリンダと、該シリンダの内部に摺嵌されたピストンと、該ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に画成されて軸方向の前後に離隔配置された前室および後室と、前記後室を高圧回路に常時接続するとともに前記前室を高圧回路と低圧回路とに交互に切換えて前記ピストンを駆動する切換弁機構と、前記高圧回路に設けられた高圧アキュムレータと、前記低圧回路に設けられた低圧アキュムレータとを備え、前記高圧回路に油圧ポンプで圧油を供給し前記低圧回路から圧油をタンクへと排出することで、前記ピストンを前記シリンダ内で前後進させて打撃用のロッドを打撃する液圧式打撃装置であって、前記低圧回路の前記低圧アキュムレータの接続位置と前記タンクとの間に、絞り弁を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明のいずれか一の態様に係る液圧式打撃装置によれば、低圧回路に設けられた絞り弁によって低圧アキュムレータへと蓄圧される低圧油の量が増加する。すなわち、低圧アキュムレータの利用効率が高まるので、低圧アキュムレータの蓄圧作用が充分発揮される。したがって、前室が負圧状態になる局面において、低圧アキュムレータから低圧油が適宜供給されるので負圧状態が緩和される。
よって、本発明のいずれか一の態様に係る液圧式打撃装置によれば、負圧状態が緩和されるのでキャビテーションの発生量が低減され、エロージョンによって機器が破損することを抑制できるとともに、前室に供給される高圧油がキャビテーションの圧縮に消費されることが少なくなることから穿孔効率が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明によれば、低圧アキュムレータの利用効率を向上することによって前室の負圧状態を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一態様に係る前後室高低圧切換式の液圧式打撃装置の第一実施形態の模式図である。
【図２】第一実施形態に係る液圧式打撃装置におけるバルブ本体の説明図である。
【図３】第一実施形態に係る液圧式打撃装置の動作を説明する図（（ａ）〜（ｄ））である。
【図４】第一実施形態に係る液圧式打撃装置の作用効果を説明する模式図である。
【図５】本発明の一態様に係る液圧式打撃装置の第二実施形態を示す図であり、同図は、後室常時高圧接続−前室高低圧切換え式の液圧式打撃装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置の第一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１９】
第一実施形態の液圧式打撃装置は、図１に示すように、シリンダ１００と、シリンダ１００の内部に、軸方向に沿ってスライド移動可能に摺嵌されたピストン２００とを備える。ピストン２００は、軸方向中央の大径部（前）２０１、大径部（後）２０２と、大径部２０１、２０２の前後に形成された小径部２０３、２０４とを有する。ピストン大径部２０１、２０２の略中央には、円環状のバルブ切換溝２０５が一箇所にのみ形成されている。
【００２０】
ピストン２００が、シリンダ１００内に摺嵌して設けられることで、ピストン２００の外周面とシリンダ１００の内周面との間に、軸方向の前後に離隔して前室１１０と後室１１１とがそれぞれ画成されている。シリンダ１００の内部には、前室１１０および後室１１１を交互に高圧回路１０１と低圧回路１０２とに切換えて、ピストン２００の前進および後退が繰返されるように作動油を給排させる切換弁機構２１０が設けられている。
【００２１】
切換弁機構２１０は、シリンダ１００の内部に、ピストン２００と非同軸に形成された弁室１３０と、この弁室１３０に摺嵌されたバルブ（スプール）３００とを有する。弁室１３０は、前方から後方へ向けて順に、弁室小径部１３２、弁室大径部１３１、および弁室中径部１３３が多段の円環状溝によって形成されている。弁室大径部１３１には、前方から後方へ向けてそれぞれ所定間隔離隔して、バルブ制御室１３７、前室低圧ポート１３５、ピストン高圧ポート１３４、および後室低圧ポート１３６が設けられている。
【００２２】
前室１１０には、バルブ３００の前後進切換によって前室１１０を高圧回路１０１と低圧回路１０２へとそれぞれ連通させる前室通路１２０が接続されている。一方、後室１１１には、後室１１１をバルブ３００の前後進切換えによって高圧回路１０１と低圧回路１０２とにそれぞれ連通させる後室通路１２１が接続されている。
【００２３】
高圧回路１０１は、配管部材４０２ａを介して油圧ポンプ４０２が接続され、低圧回路１０２は、配管部材４０３ａを介してタンク４０３に接続されている。高圧回路１０１および低圧回路１０２のシリンダ１００側には、それぞれ高圧アキュムレータ４００および低圧アキュムレータ４０１が設けられている。
【００２４】
前室１１０と後室１１１の間には、前方から後方に向けてそれぞれ所定間隔隔離して、ピストン後退制御ポート１１３、バルブ制御ポート１１４、およびピストン前進制御ポート１１２が設けられている。ピストン前進制御ポート１１２は、通常ストローク用とショートストローク用として開口部が二箇所に設けられている。前室１１０側のピストン前進制御ポート１１２ａが可変絞りを備えたショートストローク用である。本明細書では、通常ストロークの設定、すなわち、可変絞りを全閉状態として、後室１１１側のピストン前進制御ポート１１２が作用する設定で説明をする。
【００２５】
バルブ３００は、図２に示すように、軸方向に貫通するバルブ中空通路３１１を有する中空円筒形状の弁体である。バルブ３００は、バルブ大径部３０１、３０２、３０３と、バルブ大径部３０１の前側に設けられたバルブ小径部３０４と、バルブ大径部３０３の後側に設けられたバルブ中径部３０５とを外周面に有する。バルブ大径部３０１とバルブ大径部３０２の間には、円環状の前室切換溝３０６が設けられ、バルブ大径部３０２とバルブ大径部３０３の間には、円環状の後室切換溝３０７が設けられている。
【００２６】
切換弁機構２１０は、バルブ大径部３０１、３０２、３０３が弁室大径部１３１と摺嵌するように構成され、バルブ小径部３０４が弁室小径部１３２と摺嵌するように構成され、バルブ中径部３０５が弁室中径部１３３と摺嵌するように構成されている。バルブ３００の両端面は、前方がバルブ前端面３０８、後方がバルブ後端面３０９となっている。バルブ小径部３０４とバルブ大径部３０１との境界には、バルブ段付面（前）３１０が形成され、バルブ大径部３０３とバルブ中径部３０５の境界にはバルブ段付面（後）３１２が形成されている。
【００２７】
ここで、バルブ大径部３０１、３０２、３０３の外径をφＤ１、バルブ小径部３０４の外径をφＤ２、バルブ中径部３０５の外径をφＤ３、およびバルブ中空通路３１１の内径をφＤ４とすると、φＤ１〜φＤ４の関係は以下の（式１）の通りとなる。
φＤ４＜φＤ２＜φＤ３＜φＤ１・・・・・・・・（式１）
また、バルブ前端面３０８の受圧面積をＳ１、バルブ後端面３０９の受圧面積をＳ２、バルブ段付面（前）の受圧面積Ｓ３、およびバルブ段付面（後）３１２の受圧面積をＳ４とすると、以下の（式２）の通りとなる。
Ｓ１＝π／４×（Ｄ２２−Ｄ４２）
Ｓ２＝π／４×（Ｄ３２−Ｄ４２）
Ｓ３＝π／４×（Ｄ１２−Ｄ２２）
Ｓ４＝π／４×（Ｄ１２−Ｄ３２）・・・・・・・（式２）
そして、受圧面積Ｓ１〜Ｓ４の関係は、以下の（式３）〜（式５）の通りとなる。
Ｓ１＜Ｓ２・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式３）
［Ｓ１＋Ｓ３］＞Ｓ２・・・・・・・・・・・・・（式４）
Ｓ３＞Ｓ４・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式５）
【００２８】
高圧回路１０１は、ピストン高圧ポート１３４に接続され、低圧回路１０２は、前室低圧ポート１３５および後室低圧ポート１３６にそれぞれ接続されている。前室通路１２０は、一方が前室１１０に接続され、他方が弁室大径部１３１のピストン高圧ポート１３４と前室低圧ポート１３５との中間部に接続されている。後室通路１２１は、一方が後室１１１に接続され、他方が弁室大径部１３１のピストン高圧ポート１３４と後室低圧ポート１３６との中間部に接続されている。
【００２９】
バルブ高圧通路（前）１２３は、ピストン後退制御ポート１１３と弁室１３０の前側端面を接続し、バルブ高圧通路（後）１２４は、弁室１３０の後側端面と高圧回路１０１の高圧アキュムレータ４００よりも上流側（図１中で右側）の位置とを接続している。したがって、バルブ中空通路３１１は常時高圧となっている。なお、バルブ高圧通路（前）１２３は、ピストン後退制御ポート１１３とバルブ高圧通路（後）１２４とを接続してもよい。
バルブ低圧通路１２５は、ピストン前進制御ポート１１２と後室低圧ポート１３６とを接続している。バルブ制御通路１２６は、バルブ制御ポート１１４とバルブ制御室１３７とを接続している。なお、バルブ低圧通路１２５は、ピストン前進制御ポート１１２と低圧回路１０２とを接続してもよい。
【００３０】
ここで、低圧回路１０２には、低圧アキュムレータ４０１の接続位置とタンク４０３との間に、絞り弁４０５が設けられている。本実施形態では、絞り弁４０５は、低圧回路１０２と配管部材４０３ａの接続箇所の近傍に設けられている。
【００３１】
次に、本発明の液圧式打撃装置の動作および作用効果を、図３を参照しつつより詳しく説明する。なお、図３では、高圧状態のときの通路を「網掛け」にて図示している。
今、図３（ａ）に示すように、切換弁機構２１０のバルブ３００が前進位置に切換えられると、ピストン高圧ポート１３４と後室通路１２１とが連通して後室１１１が高圧となる。一方で、前室低圧ポート１３５と前室通路１２０とが連通して前室１１０が低圧となる。これにより、ピストン２００は前進する。
【００３２】
このとき、弁室１３０は、バルブ高圧通路（後）１２４によって高圧回路１０１に常時接続されており、バルブ前端面３０８とバルブ後端面３０９の両方が高圧となっている。よって、バルブ前端面３０８とバルブ後端面３０９の両方に高圧が作用しているので、上記（式３）により、バルブ３００は前進位置に保持される（図３（ａ）参照）。なお、本実施形態では、このバルブ前端面３０８とバルブ後端面３０９の受圧面積差によってバルブ３００に常時前進推力を作用させる構成がバルブ付勢手段になっている。
【００３３】
次いで、ピストン２００が前進して、バルブ制御ポート１１４とピストン前進制御ポート１１２との連通が途絶え、それに代わり、バルブ制御ポート１１４がピストン後退制御ポート１１３と連通する。これにより、バルブ高圧通路（前）１２３からの高圧油がバルブ制御通路１２６を経てバルブ制御室１３７に供給される。バルブ制御室１３７が高圧になると段付面３１０に高圧が作用し、上記（式４）により、バルブ３００は後退を開始する（図３（ｂ）参照）。
なお、本実施形態では、バルブ制御室１３７に圧油が供給されて、上述した常時作用する前進推力（＝バルブ付勢手段の付勢力）に抗してバルブ３００を後進させる構成がバルブ制御手段になっている。
【００３４】
ピストン２００は、打撃効率が最大のときに打撃点に達し（図３（ｂ）から（ｃ）の間）、打撃点にてピストン２００の先端が打撃用のロッド（不図示）の後端を打撃する。これにより、打撃により発生する衝撃波がロッドを介して先端のビット等まで伝播して岩盤等を破砕するエネルギーとして使用される。
ピストン２００が打撃点まで達した直後に、バルブ３００がその後退位置への切換が完了する。バルブ後退位置では、ピストン高圧ポート１３４と前室通路１２０とが連通して前室１１０が高圧となる。一方で、後室低圧ポート１３６と後室通路１２１とが連通して後室１１１が低圧となる。これにより、ピストン２００は後退に転じる。バルブ制御室１３７が高圧を維持している間は、バルブ３００は後退位置に保持される（図３（ｃ）参照）。
【００３５】
次いで、ピストン２００が後退して、バルブ制御ポート１１４とピストン後退制御ポート１１３との連通が途絶え、それに代わり、バルブ制御ポート１１４がピストン前進制御ポート１１２と連通する。これにより、バルブ制御室１３７がバルブ制御通路１２６とバルブ低圧通路１２５とを経て低圧回路１０２に接続される。バルブ制御室１３７が低圧になると、上記（式３）により、バルブ３００は前進を開始する（図３（ｄ）参照）。そして、バルブ３００が再び前進位置に切換えられ、上記の打撃サイクルが繰り返される。
上記の通り、第一実施形態の液圧式打撃装置は、前室１１０と後室１１１をそれぞれ交互に高圧と低圧に切り替えてピストン２００を前進後退させる、いわゆる「前後室高低圧切換え式」の液圧式打撃装置である。
【００３６】
ここで、高圧アキュムレータ４００および低圧アキュムレータ４０１は、高圧回路１０１および低圧回路１０２内において、打撃に伴って発生する圧油の脈動を緩衝することで配管部材４０２ａ、４０３ａが振動によって破損することを防止している。また、高圧アキュムレータ４００においては、この緩衝作用に加えて高圧回路１０１内に圧油が余剰となるとこれを蓄圧し、その後、高圧回路１０１内で圧油が必要な状態となると圧油を放出して油量を補うことで、ピストン２００やバルブ３００の動作を加速するように作用する。
【００３７】
さらに、この液圧式打撃装置では、ピストン２００が前進している間に前室１１０からタンク４０３へと排出される圧油、および、ピストン２００が後退している間に後室１１１からタンク４０３へと排出される圧油は、絞り弁４０５が抵抗となるため、流速が低下して低圧アキュムレータ４０１の蓄圧量は増加する。そのため、低圧アキュムレータ４０１の利用効率が向上する。
【００３８】
したがって、この液圧式打撃装置では、前室１１０が負圧状態となる局面、すなわち、ピストン２００が後退加速行程から後退減速行程へと移行した直後（図３の（ｄ）と（ａ）の間）と、ピストン２００がシャンクロッドを打撃した直後（図３の（ｃ）であって前室１１０に高圧油が供給される前の瞬間）において、低圧アキュムレータ４０１に蓄圧された圧油が前室１１０へと供給されるので、前室１１０の負圧状態は緩和される。
前室１１０の負圧状態が緩和されるとキャビテーションの発生量が低減され、エロージョンによる構成部材の損傷を抑制し、キャビテーションの圧縮に消費される高圧油量を低減できるので穿孔効率が向上する。
【００３９】
ここで、第一実施形態の液圧式打撃装置では、絞り弁４０５によって低圧アキュムレータ４０１の利用効率が向上するという作用効果を説明した。但し、絞り弁４０５が低圧回路１０２の抵抗であり排圧が上昇することによる水力効率低下の要因となることも無視はできない。そこで、本実施形態では、絞り弁４０５の絞り調整量は、以下の条件に基づき設定するものとする。
条件：「低圧アキュムレータ４０１の利用効率が向上することでもたらされる容積効率の向上分が、圧油排出時の排圧上昇に伴う水力効率の低下分を補填し、全体としての穿孔効率が向上する。」
【００４０】
ここで、穿孔効率ηｄ、水力効率ηｗ、容積効率ηｖ、最大容積効率ηｖｍａｘキャビテーション気泡率Ｃｖの関係は以下の通りである。
ηｄ＝ηｗ×ηｖ・・・・・・・・・・・・・・・・（式６）
Ｃｖ＝１−（ηｖ／ηｖｍａｘ）・・・・・・・・・（式７）
また、絞り４０１の絞り調整量Ｘは、高圧回路１０１における作動圧をＰｏと、低圧アキュムレータ４０１のガス圧Ｐ１とによって以下の通り表すことができる。
Ｘ＝α（Ｐ１／Ｐｏ）・・・・・・・・・・・・・・（式８）
α：係数
【００４１】
絞り４０５の絞り調整量Ｘに対する穿孔効率ηｄ、水力効率ηｗ、容積効率ηｖ、キャビテーション気泡率Ｃｖとの関係は、図４に示す通りである。すなわち、絞り４０５の径を絞るにつれ、水力効率ηｗは暫減し、キャビテーション気泡率Ｃｖは急激に低下した後にゼロとなる。
（式７）より、キャビテーション気泡率Ｃｖがゼロとなるのは、容積効率ηｖが最大値となる場合であり、このとき、（式６）により穿孔効率ηｄが最大値となる。穿孔効率ηｄが最大値となる絞り調整量Ｘは０．０５５であり、これを本発明の絞り調整量の下限値とする。
【００４２】
一方、穿孔効率ηｄの値は、絞り調整量Ｘ＝０．０５５をピークとして暫減し、絞り調整量Ｘが０．１０６でゼロ、すなわち、絞り４０５を設置しない場合と同じ値まで低下するが、これを本発明の絞り調整量の上限値とする。なお、Ｘ＝０．１０６における水力効率ηwの低下量は略５％である。したがって、本実施形態では、絞り弁４０５の絞り調整量Ｘの範囲を以下の通りとすることで前述の条件を達成している。
０．０５５＜Ｘ＜０．１０６・・・・・・・・・・・（式９）
【００４３】
次に、本発明の第二実施形態に係る液圧式打撃装置について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、上述した第一実施形態が、「前後室高低圧切換え式」の液圧式打撃装置であるのに対し、第二実施形態は、後室を常時高圧に維持しつつ、前室を高圧と低圧に切り替えてピストンを前進後退させる、いわゆる「後室常時高圧接続−前室高低圧切換え式」の液圧式打撃装置である。
【００４４】
第二実施形態の液圧式打撃装置は、図５に示すように、ピストン２００´は、小径部（前）２０３´が小径部（後）２０４´よりも径小であること、後室１１１´が高圧回路１０１に常時接続されていること、切換弁機構２１０´がその作動により前室１１０´の圧油の給排のみを行う点において相違する以外は、上記第一実施形態の構成と共通している。
【００４５】
すなわち、同図に示すように、切換弁機構２１０´のバルブ３００´が前進位置に切換えられると、ピストン低圧ポート１３５´と前室通路１２０´とが連通して前室１１０´が低圧となり、後室１１１´は後室通路１２１´によって高圧回路１０１に常時接続されて高圧なのでピストン２００´は前進する。
【００４６】
ピストン２００´は、打撃効率が最大のときに打撃点に達し、打撃点にてピストン２００´がシャンクロッドを打撃する。ピストン２００´が打撃点まで達した直後に、バルブ３００´がその後退位置への切換が完了し、ピストン高圧ポート１３４´と前室通路１２０´とが連通して前室１１０´が高圧となる。前室１１０´と後室１１１´の双方が高圧になると、前室１１０´と後室１１０´の受圧面積差によってピストン２００´は後退に転じる。
【００４７】
ここで、第二実施形態においても第一実施形態と同様に、前室１１０´は負圧状態となる局面が存在する。すなわち、ピストン２００´が後退加速行程から後退減速行程へと移行した直後と、ピストン２００´がシャンクロッドを打撃した直後であるが、図５に示すように、第二実施形態においても、低圧回路１０２の低圧アキュムレータ４０１の接続位置とタンク４０３との間に、絞り弁４０５´を設けているので、低圧アキュムレータ４０１の利用効率が向上し、低圧アキュムレータ４０１に蓄圧された圧油は前室１１０´へと供給されるので前室１１０´の負圧状態は緩和される。
よって、第二実施形態においても、前室１１０´の負圧状態が緩和されるとキャビテーションの発生量が低減され、エロージョンによる構成部材の損傷を抑制し、キャビテーションの圧縮に消費される高圧油量を低減できるので穿孔効率が向上する。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明に係る液圧式打撃装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しなければ、その他の種々の変形や各構成要素を変更することが許容されることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１００    シリンダ
１０１    高圧回路
１０２    低圧回路
１１０    前室
１１１    後室
１１２    ピストン前進制御ポート
１１２ａ  〃  （ショートストローク）
１１３    ピストン後退制御ポート
１１４    バルブ制御ポート
１２０    前室通路
１２１    後室通路
１２３    バルブ高圧通路（前）
１２４    バルブ高圧通路（後）
１２５    バルブ低圧通路
１２６    バルブ制御通路
１３０    弁室
１３１    弁室大径部
１３２    弁室小径部
１３３    弁室中径部
１３４    ピストン高圧ポート
１３５    前室低圧ポート
１３６    後室低圧ポート
１３７    バルブ制御室
１５０    弁室
１５１    バルブ主室
１５２    バルブ前室
１５３    バルブ付勢室
１５４    ピストン高圧ポート
１５５    前室低圧ポート
１５６    後室低圧ポート
２００    ピストン
２０１    大径部（前）
２０２    大径部（後）
２０３    小径部（前）
２０４    小径部（後）
２０５    バルブ切換溝
２１０    切換弁機構
３００    バルブ
３０１    バルブ大径部（前）
３０２    バルブ大径部（中）
３０３    バルブ大径部（後）
３０４    バルブ小径部
３０５    バルブ中径部
３０６    前室切換溝（ピストン高低圧切換部）
３０７    後室切換溝（ピストン高低圧切換部）
３０８    バルブ前端面
３０９    バルブ後端面
３１０    バルブ段付面（前）
３１１    バルブ中空通路
３１２    バルブ段付面（後）
３５０    バルブ（中実）
３５１    バルブ大径部（前）
３５２    バルブ大径部（中）
３５３    バルブ大径部（後）
３５４    バルブ小径部（前）
３５５    バルブ小径部（後）
３５６    前室切換溝
３５７    後室切換溝
３５８    バネ（バルブ付勢手段）
４００    高圧アキュムレータ
４０１    低圧アキュムレータ
４０２    油圧ポンプ
４０２ａ  配管部材
４０３    タンク
４０３ａ  配管部材
４０５    絞り弁
【図１】
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【図２】
2018138321.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018138321.tif 000006
【図５】
2018138321.tif 000007