(57)【要約】【課題】簡単な構成で、急激な圧力変化にも十分対応することのできるサイレンサ装置を提供する。【解決手段】パワステオイル供給通路１７の中途に、パワステオイルの流通時に当該パワステオイルの油圧によって膨張・伸縮しないだけの所定硬度を有する内挿管５１を配設する。内挿管５１の内壁に、パワステオイルの流通方向に沿って複数の凹凸部５５を連続的に形成することで、パワステオイル供給通路１７の通路面積をパワステオイルの流通方向に沿って増減変動させる。これにより、パワステオイルは、内挿管５１通過時に、各凹凸部５５による通路面積の増減変動によって、その流速が増減変動され、圧力脈動波同士が前後で互いに干渉し合うことにより平滑化（吸収）される。【選択図】　　図１
2004076762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧源で加圧された流体が流通する通路の中途に、当該通路の通路面積を流体の流通方向に沿って増減変動させる所定硬度の凹凸部を有することを特徴とするサイレンサ装置。
【請求項２】
上記凹凸部の流体流通方向への長さは、上記流体圧源での加圧時に発生する流体の圧力分布の高低による所定の圧力脈動波の波長を基準とした所定範囲内の値に設定され、
上記凹凸部による上記通路面積の変動比率は、上記所定の圧力脈動波の圧力変動比率を基準とした所定範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項１記載のサイレンサ装置。
【請求項３】
上記凹凸部は上記通路の中途に連続的に複数配設され、
上記各凹凸部の流体流通方向への長さ、及び、上記各凹凸部による上記通路面積の変動比率がそれぞれ不規則に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のサイレンサ装置。
【請求項４】
上記凹凸部は、上記通路内に配設される内挿管の内壁に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のサイレンサ装置。
【請求項５】
上記凹凸部は、上記通路自身の成形によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のサイレンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイレンサ装置に関し、特に、油圧ポンプ等の流体圧源による流体の周期的な加圧によって発生する圧力脈動波を起振力とする騒音を低減するサイレンサ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ポンプ等の流体圧源によって作動油等の流体が周期的に加圧されると、騒音の起振力となる圧力脈動波（すなわち、流体の圧力分布の高低（疎密）による脈動波）が発生する。このような圧力脈動波は例えばパワーステアリング装置の据え切り時等における騒音発生の要因となる場合があり、従来より、この種の圧力脈動波による騒音を低減するためのサイレンサ装置については様々な提案がなされている。
【０００３】
例えば特開平７−３３２５７８号公報には、薄肉金属のベローズと、ベローズの外径より大きい内径の弾性体製のスリーブと、これらベローズとスリーブとの間に充填された低弾性の緩衝材とを備えた振動吸収管（サイレンサ装置）が開示されている。このようなサイレンサ装置によれば、圧力脈動波の脈動エネルギーを蛇腹部の振動エネルギーに変えて緩衝材に伝達することにより、振動エネルギーを吸収、消散させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のサイレンサ装置は、ベローズが圧力変動に応じて膨張、圧縮、振動する構成であるため、供給された流体圧力を応答性よく油圧作動部等に伝達することが困難である。すなわち、上述のサイレンサ装置を備えた油圧通路等において、通路内を流通する流体圧力を急激に変化させた場合、この圧力変動がベローズ等によってある程度吸収されてしまうため、流体圧力を、急激な圧力変動にも対応して油圧作動部等に伝達することが困難である。従って、このようなサイレンサ装置を例えばパワーステアリング装置に採用した場合には、急ハンドル操作等に対する応答性を十分に確保することが困難となる虞がある。
【０００５】
また、上述のサイレンサ装置は、ベローズの周部に緩衝材及びスリーブが配設された３重構造をなしているため、構造が複雑化し、径方向に大型化する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、急激な圧力変化にも十分対応することのできるサイレンサ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明によるサイレンサ装置は、流体圧源で加圧された流体が流通する通路の中途に、当該通路の通路面積を流体の流通方向に沿って増減変動させる所定硬度の凹凸部を有することを特徴とする。
【０００８】
すなわち、請求項１記載の発明では、通路の中途の通路面積を増減変動させる所定硬度の凹凸部によって、上記通路の中途を流通する際の流体の流速が増減変動され、これにより、流体圧源で加圧された際に流体に付与される圧力脈動波が平滑化される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によるサイレンサ装置は、請求項１記載の発明において、上記凹凸部の流体流通方向への長さは、上記流体圧源での加圧時に発生する流体の圧力分布の高低による所定の圧力脈動波の波長を基準とした所定範囲内の値に設定され、上記凹凸部による上記通路面積の変動比率は、上記所定の圧力脈動波の圧力変動比率を基準とした所定範囲内の値に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の発明によるサイレンサ装置は、請求項１または請求項２記載の発明において、上記凹凸部は上記通路の中途に連続的に複数配設され、上記各凹凸部の流体流通方向への長さ、及び、上記各凹凸部による上記通路面積の変動比率がそれぞれ不規則に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４記載の発明によるサイレンサ装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の発明において、上記凹凸部は、上記通路内に配設される内挿管の内壁に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５記載の発明によるサイレンサ装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の発明において、上記凹凸部は、上記通路自身の成形によって構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１はサイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図、図２はパワーステアリング装置の概略構成図、図３は内挿管の分解斜視図、図４は圧力脈動波の波頭のサイレンサ装置内における瞬間的な流速分布の一例を示す説明図である。
【００１４】
図２において符号１はパワーステアリング装置を示し、パワーステアリング装置１は、流体としてのパワステオイル（作動油）を圧送する流体圧源としてのポンプアセンブリ２と、パワステオイルの油圧（パワステ油圧）をラック軸２０の軸力に変換するパワーシリンダ３と、パワーシリンダ３へのパワステオイルの流通を制御するコントロールバルブ４とを有して構成されている。
【００１５】
ポンプアセンブリ２は、オイルリザーバ１０内に配設されるもので、ベーン式の油圧ポンプ（ベーンポンプ）１１を有して構成されている。ベーンポンプ１１は、ベルト等の伝動機構１２を介してエンジン１３に連結され、エンジン１３の駆動時に、オイルリザーバ１０内に貯留されたパワステオイルを吸入ポート１１ａから吸入して吐出ポート１１ｂへと圧送する。
【００１６】
また、ベーンポンプ１１の吐出ポート１１ｂには、吐出されたパワステオイルの流量をエンジン回転数に応じて制御するフローコントロールバルブ１４と、フローコントロールバルブ１４と協働して最高油圧を制限するリリーフバルブ１５とが介装され、これら各バルブ１４，１５で調整されたパワステオイル（パワステ油圧）が、通路としてのパワステオイル供給通路１７を介してコントロールバルブ４に供給される。
【００１７】
パワーシリンダ３はラック軸２０と一体のラックピストン２１を有し、このラックピストン２１によって、パワーシリンダ３の内部が第１作動室２２と第２作動室２３とに区画されている。そして、各作動室２２，２３が、通路２４，２５を介してそれぞれコントロールバルブ４に連通されている。
【００１８】
コントロールバルブ４は、ステアリングホイール３０、ステアリングシャフト３１、及び、ラック軸２０と噛合うピニオン軸３２と一体に構成され、ステアリングホイール３０が転舵された際に、転舵方向に従って、通路２４或いは通路２５の一方をパワステオイル供給通路１７に連通するとともに、他方をパワステオイルリターン通路３３を介してオイルリザーバ１０に連通する流路を形成するようになっている。
【００１９】
そして、ステアリングホイール３０の転舵時に、ポンプアセンブリ２からのパワステオイルが第１作動室２２（或いは、第２作動室２３）に供給されると、パワステオイルはラック軸２０と一体のラックピストン２１に作用し、図２において右（或いは、左）への軸力をラック軸２０に発生させ、操舵力を補助軽減する。また、ラックピストン２１の移動により、第２作動室２３（或いは、第１作動室２２）内のパワステオイルが押し出されると、押し出されたパワステオイルは、通路２５（或いは、通路２４）、コントロールバルブ４、パワステオイルリターン通路３３を経由して、オイルリザーバ１０へ戻される。
【００２０】
なお、急ハンドル操舵時等にパワーシリンダ３へのパワステオイル流入の応答性を確保するため、パワステオイル供給通路１７、及び、通路２４，２５は、パワステオイルの流通時に当該パワステオイルの油圧によって膨張・伸縮しないだけの所定硬度を備えた樹脂等の可撓管で構成されることが望ましい。
【００２１】
図示のように、パワステオイル供給通路１７の中途には、ベーンポンプ１１によるパワステオイルの圧送に起因する騒音を低減するためのサイレンサ装置５０が設けられている。ここで、サイレンサ装置５０は、パワステオイルがベーンポンプ１１から吐出される際に圧力分布が周期的に変動して発生する圧力脈動波を吸収することによって、当該圧力脈動波がパワーステアリング装置１の各部の共振を誘発して引き起こす騒音を低減するものである。
【００２２】
図１に示すように、サイレンサ装置５０は、パワステオイル供給通路１７の中途に、内挿管５１が配設されて要部が構成されている。この内挿管５１は、パワステオイルの流通時に当該パワステオイルの油圧によって膨張・伸縮しないだけの所定硬度を有し、且つ、パワステオイル供給通路１７よりも熱膨張率の大きな樹脂等で構成されている。
【００２３】
内挿管５１の内壁には、複数の凹凸部５５がパワステオイルの流通方向に沿って連続的に形成され、これらの凹凸部５５によって、パワステオイル供給通路１７の通路面積がパワステオイルの流通方向に沿って増減変動するようになっている。
【００２４】
ここで、本実施の形態においては、図１，３に示すように、凹凸部５５の形成を容易なものとすることを目的として、内挿管５１が一対の内挿管半体５２，５２で分割形成され、これらが互いに接合された状態でパワステオイル供給通路１７内に嵌入されるようになっている。その際、各内挿管半体５２，５２の接合面には勘合部５３が設けられ、各内挿管半体５２，５２は、勘合部５３による互いの位置決めがなされた状態でパワステオイル供給通路１７内に嵌入されるようになっている。
【００２５】
ところで、例えば、ベーンポンプ１１の図示しないベーン枚数を１１枚、伝動機構１２のプーリ比を１．１９、アイドル時のエンジン回転数を７００ｒｐｍ、エンジン回転数７００ｒｐｍでベーンポンプ１１から吐出されるパワステオイルの流量を７ｌ／ｍｉｎであると仮定し、パワステオイル供給通路１７の内径Φが例えば１０ｍｍ，８ｍｍ，５．５ｍｍ，４ｍｍ，３ｍｍ，２ｍｍであるときの圧力脈動波の波長λ（すなわち、ベーン１区切り毎に吐出されるパワステオイルがパワステオイル供給通路１７内で占める長さ）を求めると、
Φ＝１０ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．５２×７００×１．１９×１１）
＝０．９７ｃｍ
Φ＝８ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．４２×７００×１．１９×１１）
＝１．５２ｃｍ
Φ＝５．５ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．２７５２×７００×１．１９×１１）
＝３．２１ｃｍ
Φ＝４ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．２２×７００×１．１９×１１）
＝６．０８ｃｍ
Φ＝３ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．１５２×７００×１．１９×１１）
＝１０．８２ｃｍ
Φ＝２ｍｍであるとき、
λ＝７０００／（π×０．１２×７００×１．１９×１１）
＝２４．３３ｃｍ
となり、パワステオイル供給通路１７の内径が太くなる程、圧力脈動波の波長λが短くなることがわかる。
【００２６】
また、ある凹凸部５５において、当該凹凸部５５の凹部の直径（内径）をΦ＝４ｍｍとすると、この部分を通過するパワステオイルの瞬間流速の平均値ｖ１は、
ｖ１＝７０００／（π×０．２０２）
＝５５７３２ｃｍ／ｍｉｎ＝９２９ｃｍ／ｓｅｃ
となる。一方で、ある凹凸部５５の凸部の直径（内径）をΦ＝３ｍｍとすると、この部分を通過するパワステオイルの瞬間流速の平均値ｖ２は、
ｖ２＝７０００／（π×０．１５２）
＝９９０８０ｃｍ／ｍｉｎ＝１６５１ｃｍ／ｓｅｃ
となり、内挿管５１（パワステオイル供給通路１７）を比較的細径に設定した場合には、凹凸部５５の直径を１ｍｍ変化させるだけで通路面積を大きく変動させて各部での流速を大きく変動させることができる。
【００２７】
さらに、パワステオイルは粘性を有するため、内挿管５１（パワステオイル供給通路１７）内を流通するパワステオイルは、管内の中心側を流通する程その流速が相対的に速くなる。
【００２８】
そこで、これらの点を考慮し、各凹凸部５５のパワステオイルの流通方向への長さｌ１，ｌ２，…、及び径方向への高低差ｄ１，ｄ２，…（すなわち、通路面積の変動比率）は、アイドル時に所定の圧力脈動波を有するパワステオイルが内挿管５１を通過する際に、圧力脈動波同士を前後で互いに干渉させるよう設定されている。この場合、図１に示すように、各凹凸部５５の長さｌ１，ｌ２，…、及び高低差ｄ１，ｄ２，…は、それぞれ不規則に設定されている。但し、この場合において、各凹凸部５５の長さｌ１，ｌ２，…は、アイドル時における所定の圧力脈動波の波長を基準とした所定範囲内の値に設定されている。また、各凹凸部５５の高低差ｄ１，ｄ２，…による通路面積の変動比率は、アイドル時における所定の圧力脈動波の圧力変動比率を基準とした所定範囲内の値に設定されている。
【００２９】
次に、上述の構成によるサイレンサ装置５０の作用について説明する。
図４に示すように、パワステオイル供給通路１７内を流通するパワステオイルがその中途でサイレンサ装置５０（内挿管５１）に流入されると、パワステオイルは、各凹凸部５５による通路面積の増減変動によって、内挿管５１通過時の流速が増減変動（強制振動）される。この場合、図示のように、特に、管内の中心側での流速が大きく増減変動される。そして、この流速の増減変動によって圧力脈動波同士が前後で互いに干渉し合うことにより、圧力脈動波は平滑化（吸収）され、周期性も失われる。また、図示のように、パワステオイルが内挿管５１を通過する際には、凹凸部５５に沿って一部乱流渦巻きが発生し、これによっても圧力脈動波が平滑化され、周期性も失われる。その結果、騒音の起振源となる圧力脈動波が消滅される。
【００３０】
このような実施の形態によれば、サイレンサ装置５０は、パワステオイルを流通する通路面積を増減変動させることによって圧力脈動波を吸収する構成であり、装置全体が硬度の高い部材で構成されたものであるため、急激な圧力変動にも対応して応答性よく作動油圧を油圧作動部等に伝達することができる。
【００３１】
その際、各凹凸部５５の長さ及び高低差を所定の圧力脈動波に対応させて設定することにより、当該所定の圧力脈動波を効果的に吸収することができる。
【００３２】
また、各凹凸部５５の長さ及び高低差をそれぞれ不規則に設定することにより、サイレンサ装置５０を、所定の圧力脈動波を基準としたある程度の範囲の圧力脈動波に対応させることができる。
【００３３】
また、サイレンサ装置５０は、薄肉金属のベローズや緩衝材等を必要としないため、構造を簡素化することができる。
【００３４】
次に、図５及び図６は本発明の第２の実施の形態に係わり、図５はサイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図、図６は凹凸部成型用の分割型を示す断面図である。なお、本実施の形態においては、内挿管５１を省略してサイレンサ装置５０を構成した点が上述の第１の実施の形態と異なる。その他、上述の第１の実施の形態と同様な構成については同符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図５に示すように、本実施の形態において、サイレンサ装置５０は、パワステオイル供給通路１７自身に設けられた凹凸部６０を有して構成されている。
【００３６】
この場合、凹凸部６０は、例えば型６５による成形によって形成される。
具体的に説明すると、図６に示すように、型６５は一対の型半体６６，６６で構成される筒状の部材で構成され、型６５の内部には、パワステオイル供給通路１７に所望の凹凸部６０を成型するための凹凸部６７が形成されている。
【００３７】
そして、一端を密封栓６８によって閉塞した状態のパワステオイル供給通路１７を型６５の内部に挿通し、パワステオイル供給通路１７の他端側から高温に熱した高圧ガスを導入することにより、パワステオイル供給通路１７自身に凹凸部６０が形成される。
【００３８】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態と略同様の効果に加え、部品点数を削減してサイレンサ装置をより簡素化することができるという効果を奏する。
【００３９】
次に、図７は本発明の第３の実施の形態に係わり、図７はサイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図である。なお、本実施の形態においては、複数の内挿管７０を用いてサイレンサ装置５０を構成した点が、上述の第１の実施の形態と異なる。その他、上述の第１の実施の形態と同様な構成については同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図７に示すように、本実施の形態において、サイレンサ装置５０は、パワステオイル供給通路１７の中途に、複数の内挿管７０が、パワステオイルの流通方向に対して並列に配設されて要部が構成されている。
【００４１】
各内挿管７０の内部には、パワステオイルの流通方向に沿う複数の凹凸部７１が形成され、これにより、各内挿管７０の通路面積がパワステオイルの流通方向に沿って増減変動するようになっている。
【００４２】
この場合、内挿管７０の数は、一対或いは複数対（図示の例では２対）をなすよう設定されており、各対の凹凸部７１は互いに逆位相の凹凸となるように設定されている。
【００４３】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態と略同様の効果に加え、複数の内挿管７０を配設することにより圧力脈動波を分割して制御しやすくすることができるという効果を奏する。
【００４４】
また、内挿管７０の数を一対或いは複数対をなすよう設定し、各対の凹凸部７１が互いに逆位相となるよう設定することにより、通路面積の増減変動によって強制振動れることにより発生し得るパワステオイルの強制脈圧を相殺させることができる。
【００４５】
なお、上述の各実施の形態においては、サイレンサ装置をパワーステアリング装置に適用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で、急激な圧力変化にも十分対応することのできるサイレンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係わり、サイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図
【図２】同上、パワーステアリング装置の概略構成図
【図３】同上、内挿管の分解斜視図
【図４】同上、圧力脈動波の波頭のサイレンサ装置内における瞬間的な流速分布の一例を示す説明図
【図５】本発明の第２の実施の形態に係わり、サイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図
【図６】同上、凹凸部成型用の分割型を示す断面図
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わり、サイレンサ装置をパワステオイルの流通方向に沿って示す断面図
【符号の説明】
２　…　ポンプアセンブリ（流体圧源）
１７　…　パワステオイル供給通路（通路）
５０　…　サイレンサ装置
５１　…　内挿管
５５　…　凹凸部
６０　…　凹凸部
７０　…　内挿管
７１　…　凹凸部
【図１】
2004076762.tif 000003
【図２】
2004076762.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004076762.tif 000008
【図７】
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