(57)【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ピストン前室およびピストン後室と、前記ピストン前室および前記ピストン後室の少なくとも一方を高圧回路および低圧回路の少なくとも一方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、
前記高圧回路の前記高圧アキュムレータの接続位置と前記油圧ポンプとの間に、圧油の流れを規制する方向規制手段として絞り弁を有し、
前記絞り弁は、流入時と流出時の絞り効果の差によって、前記高圧アキュムレータ側から前記油圧ポンプ側への圧油の流れを抑制するとともに、前記油圧ポンプから前記高圧回路への圧油の流れには規制を加えないことを特徴とする液圧式打撃装置。
【請求項２】
前記絞り弁による調整流速が、前記油圧ポンプの吐出口元の流速に対して、３．５７〜１０倍の範囲である請求項１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、例えば特許文献１記載の技術が開示されている。同文献記載の液圧式打撃装置について、図６を適宜参照しつつ説明する。なお、同図におけるピストン（図中上方に配置）およびバルブ（図中下方に配置）は、それぞれの軸線上側がピストンが前進から後退へと転じる局面の状態を示し、軸線下側がピストンが後退から前進へと転じる局面の状態を示している。
図６に示すように、同文献記載の液圧式打撃装置は、シリンダ５００と、ピストン５２２とを備える。ピストン５２２は、中実の円筒体であり、その略中央に大径部５２３、５２４を有し、大径部５２３の前側には中径部５２５が、大径部５２４の後側には小径部５２６がそれぞれ設けられている。
【０００３】
大径部５２３と５２４の略中央には、円環状のバルブ切換溝５２７が形成されている。ピストン中径部５２５の外径はピストン小径部５２６の外径よりも大きく設定されている。これにより、後述するピストン前室５０１およびピストン後室５０２におけるピストン５２２の受圧面積、すなわち大径部５２３と中径部５２５の径差、および大径部５２４と小径部５２６の段差はピストン後室５０２側の方が大きくなっている。
このピストン５２２が、シリンダ５００の内部に摺嵌されることで、シリンダ５００内にピストン前室５０１とピストン後室５０２とがそれぞれ画成されている。ピストン前室５０１は、ピストン前室通路５１６を介して高圧回路５１３に常時接続されている。一方、ピストン後室５０２は、後述する切換弁機構５４０の前後進切換えによって、高圧回路５１３と低圧回路５１９とにそれぞれ交互に連通可能になっている。高圧回路５１３には高圧アキュムレータ５３６が設けられ、低圧回路５１９には低圧アキュムレータ５３７が設けられている。
【０００４】
切換弁機構５４０は、シリンダ５００内に、ピストン５２２と非同軸に形成された弁室５０６が形成され、この弁室５０６に摺嵌されたバルブ５２８を有する。弁室５０６は、前方から後方へ向けて順に、バルブ前室５０８、バルブ主室５０７、およびバルブ後室５０９を有する。バルブ主室５０６には、前方から後方へ向けて順に、ピストン後室高圧ポート５１０、ピストン後室切換ポート５１１、およびピストン後室低圧ポート５１２がそれぞれ所定間隔離隔して設けられている。
バルブ５２８は、中実の円筒体であり、その略中央にバルブ大径部５２９、５３０を有する。大径部５２９の前側にはバルブ中径部５３１が、大径部５３０の後側にはバルブ小径部５３２がそれぞれ設けられている。バルブ大径部５３０とバルブ小径部５３２との間には、バルブ５２８の後方への移動を規制するバルブ後退規制部５３３が設けられている。バルブ大径部５２９とバルブ大径部５３０との間には円環状のピストン後室高圧切換溝５３４が設けられ、バルブ大径部５３０とバルブ後退規制部５３３との間にはピストン後室低圧切換溝５３５が設けられている。
【０００５】
バルブ大径部５２９、５３０がバルブ主室５０７と摺嵌し、バルブ中径部５３１がバルブ前室５０８と摺嵌し、バルブ小径部５３２がバルブ後室５０９と摺嵌するように構成されている。ここで、バルブ中径部５３１の外径はバルブ小径部５３２の外径よりも大きく設定されている。したがって、バルブ中径部５３１側の受圧面積はバルブ小径部５３２側の受圧面積よりも大きくなっている。ピストン前室５０１とピストン後室５０２との間には、前方から後方に向けてそれぞれ所定間隔離隔して、ピストン前進制御ポート５０３、ピストン後退制御ポート５０４、および排油ポート５０５が設けられている。
【０００６】
高圧回路５１３は高圧通路５１４を介してピストン後室高圧ポート５１０に接続されている。また、高圧通路５１４から分岐したピストン前室通路５１６を介してピストン前室１１０と接続されるとともに、高圧通路５１４から分岐したバルブ後室通路５１７を介してバルブ後室５０９と接続されている。
バルブ前室５０８にはバルブ制御通路５１８の一端が接続され、バルブ制御通路５１８の他端は、バルブ前室高圧通路５１８ａとバルブ前室低圧通路５１８ｂに分岐している。バルブ前室高圧通路５１８ａはピストン前進制御ポート５０３と接続され、バルブ前室低圧通路５１８ｂがピストン後退制御ポート５０４に接続されている。ピストン後室５０２は、ピストン後室通路５１５によってピストン後室切換ポート５１１に接続されている。排油ポート５０５は、バルブ低圧通路５２０を介して低圧回路５１９に接続されている。ピストン後室低圧ポート５１２はピストン低圧通路５２１を介して低圧回路５１９に接続されている。
【０００７】
この液圧式打撃装置は、ピストン前室５０１が常時高圧接続されているので常時後方へと付勢され、ピストン後室５０２がバルブ５２８の作動により高圧接続されると受圧面積差によってピストン５２２は前進し、ピストン後室５０２がバルブ５２８の作動により低圧接続されるとピストン５２２は後退する。
また、バルブ５２８は、バルブ後室５０９が常時高圧接続されているので常時前方へと付勢され、バルブ制御通路５１８が前室５０９と連通してバルブ前室が高圧接続されると受圧面積差によってバルブ５２８は後退し、バルブ制御通路５１８が排油ポートと連通してバルブ前室５０８が低圧接続されるとバルブ５２８は前進する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４９１２７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この液圧式打撃装置では、上述した通り、油圧回路に高圧油が供給されるとピストン５２２およびバルブ５２８が協働して前進と後退を繰り返しながらピストン５２２がシャンクロッド（図示略）を打撃する。このとき、油圧回路内では高圧から低圧、または低圧から高圧へと圧力の変動、すなわち脈動が発生するが、打撃数は機種によっては毎分３０００回に達するものがある。そのため、脈動によって液圧式打撃装置に圧油を供給する作業車両の油圧配管部品が激しく振動して破損するおそれがある。そこで、高圧回路５１３と低圧回路５１９にそれぞれ高圧アキュムレータ５３６と低圧アキュムレータ５３７を設けて圧油の脈動を緩衝している。
【００１０】
高圧アキュムレータ５３６は、上述した脈動の緩衝手段として機能する他に、油圧回路内の余剰となった圧油を蓄圧し、一転して油量が必要となれば蓄圧した圧油を油圧回路内に放出することで増圧手段として機能する。すなわち、ピストン５２２が後退から前進へと転じる局面では、バルブ５２８は既に後退位置に切換えられておりピストン後室５０２には圧油が満たされているが、ピストン５２２が慣性で後死点まで後退するので、ピストン後室５０２内の圧油はピストン５２２に押し出されてピストン後室通路５１５および高圧通路５１４を経て高圧回路５１３側へと逆流する。
【００１１】
したがって、高圧回路５１３には、油圧ポンプから供給される圧油とこの逆流とが流入するので、圧油が余剰となり、高圧アキュムレータ５３６に蓄圧される。次に、ピストン５２２が前進を開始すると、後室５０２では大量の圧油が必要となり、油圧ポンプから吐出される圧油と高圧アキュムレータ５３６に蓄圧された圧油とが合流して高圧通路５１４に供給され、ピストン５２２の前進動作が加速されるので打撃効率が向上する。
この高圧通路５１４および高圧回路５１３で発生する圧油の逆流状態は、ピストン後室５０２内の圧力が油圧ポンプの吐出圧力よりも高くなることに起因する現象であるが、例えば、岩盤が硬く反発が大きい場合は、ピストン５２２の後退速度が早くなり、上述した慣性でピストン５２２が後退する距離も長くなる。そのため、ピストン後室５０２内の圧力と油圧ポンプの吐出圧の圧力差が大きくなり逆流の勢いが優勢となる。
【００１２】
このように逆流が優勢となると、高圧回路５１３内の圧油は、高圧アキュムレータ５３６に蓄圧されずに素通りして高圧回路５１３の上流側、すなわち油圧ポンプ側へと流出するので、高圧アキュムレータ５３６の利用効率が低下することになる。したがって、高圧アキュムレータ５３６の緩衝機能および蓄圧機能が充分に発揮できず、振動が発生して打撃効率が低下するといった問題が発生する。
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って、アキュムレータの利用効率を向上させて、振動が少なく打撃効率の高い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、本発明の一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ピストン前室およびピストン後室と、前記ピストン前室および前記ピストン後室の少なくとも一方を高圧回路および低圧回路の少なくとも一方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、前記高圧回路の前記高圧アキュムレータの接続位置と前記油圧ポンプとの間に、圧油の流れを規制する方向規制手段として絞り弁を有し、前記絞り弁は、流入時と流出時の絞り効果の差によって、前記高圧アキュムレータ側から前記油圧ポンプ側への圧油の流れを抑制するとともに、前記油圧ポンプから前記高圧回路への圧油の流れには規制を加えないことを特徴とする。
【００１４】
ここで、本発明の一態様に係る液圧式打撃装置において、前記絞り弁による調整流速が、前記油圧ポンプの吐出口元の流速に対して、３．５７〜１０倍の範囲であることは好ましい。
本発明の一態様に係る液圧式打撃装置によれば、高圧アキュムレータの接続位置と油圧ポンプの間に、高圧アキュムレータ側から油圧ポンプ側への圧油の流れを抑制する方向規制手段として絞り弁を設けたので、圧油は、絞り弁による流入時と流出時の絞り効果の差によって油圧ポンプ側への流出が抑制されて、高圧アキュムレータに蓄圧される。そのため、高圧アキュムレータの利用効率が向上する。
【００１５】
特に、高圧回路内の圧力が油圧ンプの吐出圧力よりも過大となり、勢いが優勢な逆流が発生した場合であっても、圧油が方向規制手段によって油圧ポンプ側への流出が抑制されて、高圧アキュムレータに蓄圧されるので、高圧アキュムレータの利用効率がさらに向上する。
一方、油圧ポンプから高圧回路へと圧油が供給される場合には、方向規制手段は、圧油の流れに対して逆方向の流れと比べれば規制を加えないので、油圧ポンプの吐出圧は、これまで通り各打撃機構部に供給されて液圧式打撃装置が作動する。
【発明の効果】
【００１６】
上述のように、本発明によれば、アキュムレータの利用効率を向上させて振動が少なく、打撃効率の高い液圧式打撃装置を提供することができる。
【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】本発明の一態様に係る液圧式打撃装置の第二実施形態の模式図である。
【図４】第二実施形態での絞り弁の作用を説明する図であって、同図は、流速と圧損の関係を示している。
【図５】第二実施形態に係る液圧式打撃装置の作動原理図である。
【図６】従来の液圧式打撃装置の一例を示す模式図である。
【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実施形態ないし変形例について図面を適宜参照しつつ説明する。全ての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付している。また、同一の機能を有しながらもレイアウトや形状の変更がなされた構成要素については、同一の符号にアポストロフィを付している。
但し、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。なお、第一実施形態での方向規制手段（逆止弁４０４）は、本発明の参考態様として示す。
【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。
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ピストン前室１１０とピストン後室１１１とがそれぞれ画成されている。シリンダ１００の内部には、ピストン前室１１０およびピストン後室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。
【００２０】
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、ピストン前室低圧ポート１３５、ピストン高圧ポート１３４、およびピストン後室低圧ポート１３６が設けられている。
【００２１】
ピストン前室１１０には、バルブ３００の前後進切換によってピストン前室１１０を高圧回路１０１と低圧回路１０２へとそれぞれ連通させるピストン前室通路１２０が接続されている。一方、ピストン後室１１１には、ピストン後室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ピストン後室通路１２１が接続されている。
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。
【００２２】
ピストン前室１１０とピストン後室１１１の間には、前方から後方へ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。ピストン前室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、ピストン後室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。
【００２３】
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、円環状のピストン前室切換溝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、円環状のピストン後室切換溝３０７が設けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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）
【００２６】
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、ピストン前室低圧ポート１３５およびピストン後室低圧ポート１３６にそれぞれ接続されている。ピストン前室通路１２０は、一方がピストン前室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とピストン前室低圧ポート１３５との中間部に接続されている。ピストン後室通路１２１は、一方がピストン後室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とピストン後室低圧ポート１３６との中間部に接続されている。
【００２７】
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とピストン後室低圧ポート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。
【００２８】
ここで、高圧回路１０１には、高圧アキュムレータ４００の接続位置と油圧ポンプ４０２との間に、逆止弁４０４が設けられている。本実施形態では、逆止弁４０４は、高圧回路１０１と配管部材４０２ａの接続箇所の近傍に設けられている。この逆止弁４０４は、油圧ポンプ４０２が吐出する圧油が高圧回路１０１を介してピストン後室１１１側へと供給されることを妨げないが、一方で、ピストン後室１１１１内の圧油が逆流し、高圧回路１０１側から油圧ポンプ４０２へと流出することを防止するように規制する。この逆止弁４０４が、上記課題を解決する手段に記載の「方向規制手段」を構成している。
【００２９】
次に、第一実施形態の液圧式打撃装置の作用効果について説明する。
第一実施形態の液圧式打撃装置によれば、高圧回路１０１の高圧アキュムレータ４００の接続位置と油圧ポンプ４０２の間に、高圧アキュムレータ４００側から油圧ポンプ４０２側への圧油の流れを防止する逆止弁４０４を設けたので、圧油は、逆止弁４０４によって油圧ポンプ４０２側へは流出せずに、高圧アキュムレータ４００に蓄圧される。そのため、高圧アキュムレータ４００の利用効率を向上させることができる。
特に、高圧回路１０１内の圧力が油圧ンプ４０２の吐出圧力よりも過大となり、勢いが優勢な逆流が発生した場合であっても、逆止弁４０４によって圧油が油圧ポンプ側に流出せずに高圧アキュムレータ４００に蓄圧されるので、高圧アキュムレータ４００の利用効率がさらに向上する。一方、油圧ポンプ４０２から高圧回路１０１へと圧油が供給される場合には、逆止弁４０４は圧油の流れに規制を加えないので、油圧ポンプ４０２の吐出圧は、これまで通り各打撃機構部に供給されて液圧式打撃装置を作動させることができる。
【００３０】
次に、本発明の第二実施形態の液圧式打撃装置について図３を参照しつつ説明する。
図３に示すように、第二実施形態の液圧式打撃装置は、「方向規制手段」として絞り弁４０５を設けている。なお、「方向規制手段」として、逆止弁４０４の代わりに絞り弁４０５を設けた点以外は、上記第一実施形態と同じ構成なので、共通部分の説明は省略する。
絞り弁４０５が方向規制手段として機能するメカニズムについて、図４を参照しつつ説明する。
配管内を流れる圧油の流量Ｑと圧損ΔＰの関係は次式で表される。
ΔＰ＝ρ／２×（Ｑ／α）２・・・・・・・・（式６）
但し、ρ：流体密度、α：流出係数Ｃ×通路面積Ａ
すなわち、圧損ΔＰは流量Ｑの二乗に比例する。
【００３１】
油圧ポンプ４０２から吐出される圧油が絞り弁４０５を通過する際の流量ＱＩＮと、後述する、ピストン後室１１１の圧油がピストン後室通路１２１、ピストン高圧ポート１３４を介して高圧回路１０１側へと逆流し絞り弁４０５を通過する際の流量ＱＯＵＴを比べると、ＱＯＵＴの方がＱＩＮよりも大きいので、それぞれの圧損ΔＰＩＮとΔＰＯＵＴはΔＰＯＵＴの方が大きくなる。そして、上記（式６）により、圧損ΔＰは流量Ｑの二乗に比例することから、ΔＰＯＵＴは、図４に示すように、ΔＰＯＵＴがΔＰＩＮに対して過剰に大きくなる。
【００３２】
このように、絞り弁４０５を通過する際の圧損は、通常の油圧ポンプ４０２から吐出されて流入する場合に比べて、高圧回路１０１側から流出する場合の方が過剰に大きくなる。そのため、圧損を絞り効果と読み替えると、流入時と流出時の絞り効果に大きな差が生じることになる。
すなわち、絞り弁４０５は、油圧ポンプ４０２が吐出した圧油が高圧回路１０１に流入する際には、絞り効果を極力発揮せずに流入を許容し、高圧通路１０１側から油圧ポンプ４０２側へと流出しようとする際には、大きな絞り効果を発揮して流出を規制しているので、実質的に方向規制手段として機能しているといえる。よって、第二実施形態の液圧式打撃装置によれば、絞り弁４０５が方向規制手段として機能するので、高圧アキュムレータ４００の利用効率が向上する。
【００３３】
上記の通り、第二実施形態では、絞り弁４０５が方向規制手段として機能するので、高圧アキュムレータ４００の利用効率が向上するという作用効果を奏すると説明したが、油圧ポンプ４０２が吐出した圧油の流入時に圧損ΔＰＩＮが発生するので、油圧効率低下の要因となることも無視はできない。
そこで、絞り弁４０５の絞り量、すなわち絞り弁４０５の通路面積ＡＯを以下の条件に基づき設定するものとする。
条件：「高圧アキュムレータ４００の利用効率が向上することでもたらされる油圧効率の向上分が、圧油流入時の圧損に伴う油圧効率の低下分を補填し、全体としての油圧効率が向上する。」
【００３４】
ここで、一般的な液圧式打撃装置の配管部材４０２ａの通路面積をＡ１とするとき、本発明の絞り弁４０５の通路面積ＡＯは、その上限値ＡＯＭＡＸと下限値をＡＯＭＩＮとすると、以下のように設定されている。
ＡＯＭＡＸ＝０．２８×Ａ１
ＡＯＭＩＮ＝０．１０×Ａ１・・・・・・・・・・・・・・（式７）
したがって、絞り弁４０５による調整流速が油圧ポンプ４０２の吐出口元の流速に対して、３．５７〜１０倍の範囲に調整される。
【００３５】
次に、本発明の液圧式打撃装置の動作および作用効果を、第二実施形態を例示し図５を参照しつつより詳しく説明する。なお、図５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５（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とピストン後室通路１２１とが連通してピストン後室１１１が高圧となる。一方で、ピストン前室低圧ポート１３５とピストン前室通路１２０とが連通してピストン前室１１０が低圧となる。これにより、ピストン２００は前進する。
【００３６】
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５（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。
【００３７】
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５（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。
【００３８】
ピストン２００は、打撃効率が最大のときに打撃点に達し（図５（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とピストン前室通路１２０とが連通してピストン前室１１０が高圧となる。一方で、ピストン後室低圧ポート１３６とピストン後室通路１２１とが連通してピストン後室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５（ｃ）参照）。
【００３９】
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５（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。
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。
【００４０】
さらに、この液圧式打撃装置では、ピストン２００が後退から前進に転じる局面（図５（ｄ）から（ａ）の間）において、バルブ３００が切換えられて、後室１１１が高圧回路１０１と連通し、前室１１０が低圧回路１０２と連通し、ピストン２００は慣性で後退を続ける。この後退動作によってピストン後室１１１の圧油がピストン後室通路１２１、ピストン高圧ポート１３４を介して高圧回路１０１側へと逆流して絞り弁４０５を通過する。
このときの逆流の流量は、油圧ポンプ４０２が吐出して流入する流量に対し過大となるので、絞り弁４０５は逆流に対して規制するように作用する。そのため、高圧アキュムレータ４００は、この逆流を緩衝あるいは蓄圧することが可能となり、高圧アキュムレータ４００の利用効率がさらに高まる。
【００４１】
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、本発明に係るピストン前後室高低圧切換方式の液圧式打撃装置は、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。
すなわち、図１に示した第一実施形態の液圧式打撃装置は、ピストン前室１１０とピストン後室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」の液圧式打撃装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。
【００４２】
つまり、この他にも、ピストン前室を常時高圧としつつ、ピストン後室を高低圧に切り替えてピストンを前進後退させる、いわゆる「後室高低圧切換え式」の液圧式打撃装置にも本発明を適用可能であり、また、ピストン後室を常時高圧に維持しつつ、ピストン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「前室高低圧切換え式」の液圧式打撃装置にも本発明を適用可能である。
なお、本発明の液圧式打撃装置での方向規制手段としての作用は、第一実施形態で採用した逆止弁が優れているが、液圧式打撃装置が高打撃数の仕様である場合は、逆止弁の応答が打撃サイクルに追いつかない場合があり、そのような場合は、第二実施形態のように絞り弁を採用するとよい。また、油圧ポンプの吐出量が諸条件により変動する場合に対応するために、第二実施形態のように、絞り量が固定の固定絞り弁に代えて、絞り量を可変とする可変絞り弁を方向規制手段として採用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１００    シリンダ
１０１    高圧回路
１０２    低圧回路
１１０    ピストン前室
１１１    ピストン後室
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    ピストン前室通路
１２１    ピストン後室通路
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    ピストン前室低圧ポート
１３６    ピストン後室低圧ポート
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    ピストン前室低圧ポート
１５６    ピストン後室低圧ポート
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    ピストン前室切換溝（ピストン高低圧切換部）
３０７    ピストン後室切換溝（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    ピストン前室切換溝
３５７    ピストン後室切換溝
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
４０４    逆止弁
４０５    絞り弁
５００    シリンダ
５０１    ピストン前室
５０２    ピストン後室
５０３    ピストン前進制御ポート
５０４    ピストン後退制御ポート
５０５    排油ポート
５０６    切換弁機構
５０７    バルブ主室
５０８    バルブ前室
５０９    バルブ後室
５１０    ピストン後室高圧ポート
５１１    ピストン後室切換ポート
５１２    ピストン後室低圧ポート
５１３    高圧回路
５１４    高圧通路
５１５    ピストン後室通路
５１６    ピストン前室通路
５１７    バルブ後室通路
５１８    バルブ制御通路
５１８ａ  バルブ前室高圧通路
５１８ｂ  バルブ前室低圧通路
５１９    低圧回路
５２０    バルブ低圧通路
５２１    ピストン低圧通路
５２２    ピストン
５２３    大径部（前）
５２４    大径部（後）
５２５    中径部
５２６    小径部
５２７    バルブ切換溝
５２８    バルブ
５２９    バルブ大径部（前）
５３０    バルブ大径部（後）
５３１    バルブ中径部
５３２    バルブ小径部
５３３    バルブ後退規制部
５３４    ピストン後室高圧切換溝
５３５    ピストン後室低圧切換溝
５３６    高圧アキュムレータ
５３７    低圧アキュムレータ
５４０    切換弁機構
【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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