(57)【要約】【課  題】ピストポンプの吐出圧力変動を減衰させるためヘルムホルツ共振洞は実用に供されているが、振動励振源を減衰対象である吐出ラインから得ており励振源自体が減衰するため効果は飽和状態となり必要な減衰効果を得るには大容量の洞体が必要となった。【解決手段】ヘルムホルツ共振洞の励振のために独立した励振圧力通路を設け、本通路を切換弁部に接続することでポンプの回転で発生する共振周波数と一致した高レベルのピストン数×回転数の周波数を持つ励振圧力を与えることにより洞体内に安定した高い圧力振動を発生させることが可能となり問題の洞体を小容量化することが可能となる。【選択図】  図４
2004251264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンポンプの吐出ラインに導入通路と接続された洞体部で構成されピストン数×駆動回転速度で算出される周波数に流体的に共振しているホルムヘルツ共振洞において、洞体部に接続された励振圧力通路を経由して切換弁にある吸入ポートと吐出ポートの中間にある中立帯部に設けた注入導穴に接続されおり、シリンダポートと１回転中にピストン数と同数の間欠連通が可能としたことを特長とするホルムヘルツ共振洞。
【請求項２】
ピストンポンプの吐出側通路に導入通路と接続された洞体部で構成されピストン数×駆動回転速度で算出される周波数に流体的に共振しているホルムヘルツ共振洞において、各シリンダポートの周上に設けた接続端部に対し洞体部に接続された励振圧力通路を経由して切換弁にある吸入ポートと吐出ポートの中間にある中立帯部にあり接続端部と連通可能な位置に設けられた注入導穴に接続され１回転中にピストン数と同数の間欠連通が可能としたことを特長とするホルムヘルツ共振洞。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ピストンポンプ運転時に発生する吐出ラインの圧力変動を低減する機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に典型的な斜板４０を有するピストンポンプの断面図を示し、図５に対応する機能説明図を示す。
【０００３】
このピストンポンプは駆動軸（１０）の回転により複数のピストン（３５）が往復運動を行い、前進中のピストン（３５）は対応するシリンダ（３１）に設けられたシリンダポート（３２）は切換弁（２０）にある吐出ポート（２２）に接続され外部へ吐出ライン（２６）を経由して外部に流出し、後退中のピストン（３５）は対応するシリンダ（３１）に設けられたシリンダポート（３２）は切換弁（２０）にある吸入ポート（２１）に接続され吸入ライン（２５）を経由して流体を吸入している。
【０００４】
このようにピストン（３５）が後退して吸入を終了した段階ではシリンダ（３１）内の流体は吸入圧力が維持されておりピストン（３５）が前進を開始した位置でシリンダポート（３２）は切換弁（２０）にある吐出ポート（２２）に接続されるとシリンダ内の吸入圧力を吐出ポート（２２）の圧力に一致させるため図４に示すように吐出ポート（２２）からシリンダ（３１）内に高圧流体を圧縮充填する行程が必要となる。
【０００５】
これは作動流体が剛体ではなく、弾性体であるためシリンダ内の圧力を上昇させるためには圧縮が必要であるが流体の体積弾性率Ｇが大きい値のためその圧縮充填量ΔＶは微量であるが高速回転中のため充填時間ΔＴは非常に短い時間となり（充填流量）＝（ΔＶ／ΔＴ）は無視できない値となり１回転にピストン数と同回数の流量変動が発生し、これが圧力変動に変換され高圧のピストンポンプは無視できない高い周波数の圧力変動が発生することになる。
【０００６】
この圧力変動は配管を経由して外部に伝達され有害な振動、騒音となるため圧力変動を低減するため図６に示す導入穴通路（０３）と洞体部（０１）よりなるヘルムホルツ共振洞がポンプの吐出ラインに挿入され圧力変動吸収のために使用されており、適切に設計されたヘルムホルツ共振洞は圧力変動の周波数か、近傍の周波数に共振点が設定されており高い圧力変動吸収効果が得られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本システムは吐出ライン（２６）に接続されている導入通路（０３）を経由して洞体部（０１）に接続されてヘルムホルツ共振洞を構成しているが、原理的には共振洞は接続されている吐出ライン（２６）の圧力変動により励振され吐出ライン（２６）とは振動位相の異なる固有振動数の圧力振動が発生し励振している吐出ライン（２６）の圧力変動を吸収する機能を有している。
【０００８】
しかしながら振動発生の起点となる励振圧力そのものが吸収効果により小さくなるためヘルムホルツ共振洞の振動吸収感度を増加させないと比較的早く飽和状態に達することになる。
【０００９】
このため励振による内部での振動圧力を維持するには同一共振周波数でも導入通路（０３）径を大きくしてかつ容量の大きな洞体部（０１）が必要となり油圧ポンプに付属させる目的に対しては必要洞体容積が大きくなるためこのヘルムホルツ共振洞部分の小型化は重要な課題となっている。
【００１０】
【問題を解決するための手段】
【００１１】
問題はヘルムホルツ共振洞を刺激して洞体部（０１）内部で固有振動数による振動を持続的に発生させる必要があるが刺激・励振源を圧力振動減衰対象の吐出ライン（２６）から採取しており、吐出ラインの圧力変動自体が減衰すれば励振圧力そのものが同時に減衰し飽和状態に達してしまう自己励振方式にある。
【００１２】
このため洞体部（０１）の固有振動数による励振を自己励振方式ではなく確実で強い励振圧力を発生し得る外部励振方式とし、吐出ライン（２６）の圧力振動の減衰状況に関係なく一定レベルの吐出ライン圧力変動とは同周波数で位相の異なる振幅の大きい圧力振動を洞体部（０１）に発生させることにより自己励振方式の場合に比較して大幅な洞体部容積の小型化を図ることが可能となる。
【００１３】
この外部励振圧力として図４に示すように洞体部（０２）に外部励振圧力通路（２３Ａ）を設け、この通路を吸入ストロークが完了して吐出ポート（２２）に接続以前のシリンダポート（３２）に注入導穴（２３）経由又は吐出ストロークが完了して吸入ポート（２１）に接続以前のシリンダポート（３２）に注入導穴（２４）を経由して回転による間欠的な接続を行うことによりポンプ駆動軸（１０）１回転に対しピストン数と同数の強制的な圧力刺激を洞体部（０２）に励振圧力として与え安定した強い内部圧力振動を洞体部（０２）内に発生させる。
【００１４】
以上代表例としてアキシャルピストンンポンンプへの適用例として説明しているが切換弁、シリンダブロック、ピストンを有するラジアルピストンポンプに対しても同じように適用することが可能である。
【００１５】
【発明の第１の実施例】
図１、図２、図３、図４に示す本発明の実施例につき説明する。
【００１６】
図１においてピストン（３５）は一端を斜板（４０）に摺動可能な状態で密着し他方を多数のシリンダ（３１）を設けたシリンダブロック（３０）に摺動可能な状態で挿入されている。
【００１７】
シリンダブロック（３０）は軸受で保持されて回転可能な駆動軸（１０）に機械的に接続されており駆動軸（１０）が回転すればシリンダブロック（３０）が回転し、他端を斜板（４０）に摺接しているピストン（３５）は斜板（４０）が傾斜しておればシリンダ内で往復動が発生する。
【００１８】
シリンダブロック（３０）はピストン（３５）挿入部分と反対側に図３に示すシリンダポート（３２）が開口しており、また図２に示す固定された切換弁（２０）に密着して回転し、ピストン（３５）が後退する区間はシリンダポート（３２）は切換弁（２０）の吸入ポート（２１）に接続されて流体を吸入し、ピストン（３５）が前進する区間はシリンダポート（３２）は切換弁（２０）の吐出ポート（２２）に接続されて流体を吐出するポンプ動作を行う。
【００１９】
またピストン（３５）が吸入ストロークと吐出ストロークの中間部にある時は切換弁（２０）の吸入ポート（２１）から吐出ポート（２２）の間にある中立帯をシリンダポート（３２）が通過する下死点において注入導穴（２３）に接続され、注入導穴（２３）を経由して洞体（０２）にある高圧流体が供給され緩やかにシリンダ（３１）内の圧力が昇圧され、同様にピストン（３５）が吐出ストロークと吸入ストロークの中間部にある時は切換弁（２０）の吐出ポート（２１）から吸入ポート（２２）の間にある中立帯をシリンダポート（３２）が通過する上死点（ＴＤＣ）通過時に注入導穴（２４）に接続され、この注入導穴（２４）を経由してシリンダ（３１）内の圧力は緩やかに減圧される。
【００２０】
図１においてヘルムホルツ共振洞を形成する洞体（０２）の流体容積Ｖ及び導入通路（０３）の直径Ｄと管路長さＬ、また音速Ｃを適当に選ぶことによりこのヘルムホルツ共振洞の共振周波数Ｆをピストン数×回転数の励振周波数に一致させることができる。
【００２１】
更に洞体（０２）に設けられた励振圧力通路（２３Ａ）は切換弁（２０）の吸入ポート（２１）と吐出ポート（２２）の中間にありピストン（３５）が最も後退した位置にある下死点（ＢＤＣ）側に設けられた注入導穴（２３）に接続されている。
【００２２】
この結果、駆動軸（１０）が回転するとシリンダブロック（３０）が回転し、ピストンが後退又は前進の往復動を行うがシリンダポート（３２）が下死点中立帯を通過中に洞体（０２）に接続されている励振圧力通路（２３Ａ）経由して注入導穴（２３）に接続されるため吸入圧力から吐出圧力に昇圧途中のシリンダポート（３２）に高圧流体が供給され瞬間的に大きな励振刺激を洞体（０２）は受けることになり自己の固有振動数により振動を開始するが励振はピストン数×回転数の図１ヘルムホルツ共振洞の固有振動数と同周波数で連続的に励振るためより振幅の大きい圧力振動が発生する。
【００２３】
この共振による圧力振動は吐出ライン（２６）中の圧力振動とは異なる位相を持つことから接続されている吐出ライン（２６）の圧力振動を減衰させることが可能となる。
【００２４】
【発明の第２の実施例】
第１の実施例において洞体（０２）を励振する位置は切換弁（２０）上にある注入導穴（２３）に接続し吐出流体がシリンダ（３１）に流入するため基本的には圧力変動の低下点に近くなり、この位相で励振すると洞体（０２）内の振動は吐出ライン（２６）での圧力振動とは逆位相に近くなる。
【００２５】
しかしながら吐出ライン（２６）の圧力変動が最も効率的に減衰する位相を求める場合はシリンダポート（３２）との接続はその位置、幅に支配されることから励振開始点最適位置の調整は容易ではない場合が発生する。
【００２６】
このため第２の実施例ではシリンダポート（３２）の端部に設けた小さいノッチ状の接続端部（３３）と接続できるピッチ円半径位置にある注入導穴（２３）と回転により間欠的に接続することで励振圧力を発生させる。
【００２７】
この結果注入導穴（２３）の位置を半径位置上で移動することにより吐出ラインの圧力変動を最も効果的に減衰可能な振動位相を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】特許請求項に関連した外部励振型の洞体（０２）を有するアキシャルピストンポンプの原理図を示す。
【図２】アキシャルピストンポンプ用切換弁（２０）の構造図を示す。
【図３】回転可能なシリンダブロック（３０）で切換弁（２０）と密着して摺動するシリンダポート（３２）と摺動面及び接続端部（３３）の構造を示す。
【図４】シリンダブロックが回転してピストン（３５）が往復運動して吸入吐出すると共に洞体（０２）が励振圧力通路（２３Ａ）を切換弁の中立帯にある圧力注入穴（２３）に接続した本発明のシステムを示す。
【図５】洞体（０１）がポンプ吐出ライン（２６）に導入通路（０３）を介して直接接続されている内部励振方式の従来技術型の原理図を示す。
【図６】図５で説明した従来技術型のアキシャルピストンポンプの原理図を示す。
【符号の説明】
０１    洞体部（自己励振型）
０２    洞体部（外部励振型）
０３    導入通路
０６    ケーシング
１０    駆動軸
２０    切換弁
２１    切換弁の吸入ポート
２２    切換弁の吐出ポート
２３    下死点にある注入導穴
２３Ａ  励振圧力通路
２４    上死点にある注入導穴
２５    吸入ライン
２６    吐出ライン
３０    シリンダブロック
３１    シリンダ
３２    シリンダポート
３３    シリンダポートに接続した接続端部
３５    ピストン
４０    アキシャルピストンポンプの斜板
【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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