(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと油圧アクチュエータとが、スプールのストローク作動によって油の流れる方向と流量を制御する切換弁を介して接続され、この切換弁のスプールに、ヘルムホルツ共鳴の原理による圧力脈動吸収作用を行うのに必要なボリュームを備えた空洞部と、この空洞部を切換弁のポンプポートに連通させるネックとが設けられたことを特徴とする油圧建設機械の圧力脈動吸収装置。
【請求項２】
空洞部が、スプールの長さ方向に沿う長穴状でかつ両端が気密に閉塞された状態で設けられたことを特徴とする請求項１記載の油圧建設機械の圧力脈動吸収装置。
【請求項３】
下部走行体を走行駆動する走行用油圧モータ、及び上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントを作動させる複数の油圧アクチュエータがそれぞれ切換弁を介して、かつ、上記走行用油圧モータの切換弁が最上流側に位置する状態で油圧ポンプに接続され、この走行用油圧モータの切換弁のスプールに空洞部とネックとが設けられたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧建設機械の圧力脈動吸収装置。
【請求項４】
左右の走行用油圧モータを含む全油圧アクチュエータが、左右いずれか一方の走行用油圧モータを含む第１グループと、他方の走行モータを含む第２グループとに分けられるとともに、この両グループの油圧アクチュエータがそれぞれ切換弁を介して、かつ、両グループにおいて走行用油圧モータの切換弁が最上流側に位置する状態で両グループ別々の油圧ポンプに接続されたことを特徴とする請求項３記載の油圧建設機械の圧力脈動吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の油圧建設機械において油圧回路に発生する圧力脈動を吸収する圧力脈動吸収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の油圧建設機械において、油圧ポンプの機械的構造等に起因して油圧回路内に圧力の脈動が発生し、この脈動によって発生する音が機械から外部に放射されて騒音問題となる。
【０００３】
この圧力脈動を吸収する装置として、油圧管路にサイドブランチ（分岐管）を設け、このサイドブランチ内での定在波の干渉作用によって脈動を吸収するブランチ方式（特許文献１参照）と、脈動を含む油を細い通路（ネック）を介して空洞部に導入し、ヘルムホルツ共鳴の原理によって減衰させるヘルムホルツ共鳴方式とが公知である。
【特許文献１】実開平６−１８４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ブランチ方式では、特許文献１に示されるように分岐用のブロックやサイドブランチ（ホース）を固定するブラケット等が必要となる。
【０００５】
一方、ヘルムホルツ共鳴方式をとる従来の技術では、空洞部を形成するためのブロックと、油をこのブロックの空洞部に導く配管が別途必要となる。
【０００６】
このため、公知技術によると、いずれの方式によっても設備コストが高くなるとともに、脈動吸収のための余分なスペースが必要となるという欠点があった。
【０００７】
そこで本発明は、コストを抑え、かつ、脈動吸収のための余分なスペースを必要としない油圧建設機械の圧力脈動吸収装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、油圧ポンプと油圧アクチュエータとが、スプールのストローク作動によって油の流れる方向と流量を制御する切換弁を介して接続され、この切換弁のスプールに、ヘルムホルツ共鳴の原理による圧力脈動吸収作用を行うのに必要なボリュームを備えた空洞部と、この空洞部を切換弁のポンプポートに連通させるネックとが設けられたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、空洞部が、スプールの長さ方向に沿う長穴状でかつ両端が気密に閉塞された状態で設けられたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、下部走行体を走行駆動する走行用油圧モータ、及び上部旋回体に取付けられた作業アタッチメントを作動させる複数の油圧アクチュエータがそれぞれ切換弁を介して、かつ、上記走行用油圧モータの切換弁が最上流側に位置する状態で油圧ポンプに接続され、この走行用油圧モータの切換弁のスプールに空洞部とネックとが設けられたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、左右の走行用油圧モータを含む全油圧アクチュエータが、左右いずれか一方の走行用油圧モータを含む第１グループと、他方の走行モータを含む第２グループとに分けられるとともに、この両グループの油圧アクチュエータがそれぞれ切換弁を介して、かつ、両グループにおいて走行用油圧モータの切換弁が最上流側に位置する状態で両グループ別々の油圧ポンプに接続されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、切換弁（請求項３,４では走行用の切換弁）のスプールに圧力脈動吸収用の空洞部とネックとを設け、ポンプ吐出油をネックを介して空洞部に導く構成、すなわち、切換弁によって圧力脈動吸収作用を行う構成としたから、公知のブランチ方式における分岐用ブロックやブランチ固定ブラケット、公知のヘルムホルツ共鳴方式における空洞形成用のブロックといった脈動吸収専用の外部設備が一切不要となる。
【００１３】
このため、脈動吸収のための設備コストを安くできるとともに、余分なスペースが不要となり、とくに小型ショベルのようなスペースの余裕がない小型の油圧建設機械において有利となる。
【００１４】
しかも、切換弁のスプールという、元々十分な体積を持った切換弁部品に空洞部を設けるため、空洞部に必要なボリューム（内容量）を確保して十分な圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００１５】
この場合、請求項２の発明によると、スプールがストローク方向に長い円筒状という特有の形状を生かし、空洞部をスプール長さ方向に沿う長穴状でかつ両端が気密に閉塞された状態で設けたから、必要十分なボリュームを持った空洞部を簡単かつ安価に加工することができる。
【００１６】
ところで、油圧ショベルのようにクローラ式の下部走行体上に上部旋回体が搭載されるとともに、上部旋回体に作業アタッチメントが装着されて構成され、複数の油圧アクチュエータがそれぞれ切換弁を介して、かつ、走行用油圧モータの切換弁が最上流側に位置する状態で油圧ポンプに接続される油圧建設機械においては、通常、走行停止状態で作業アタッチメントを作動させて掘削等の作業を行う。そして、この作業時に圧力脈動が発生し易い。
【００１７】
この点、請求項３,４の発明によると、作業中は作動せず、しかも最上流側に位置する走行用油圧モータの切換弁に空洞部とネックを設けて圧力脈動吸収装置を構成したから、作業中、常時、安定した圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００１８】
この場合、請求項４の発明によると、油圧アクチュエータ群が二つにグループ分けされて別ポンプで駆動され、左右の走行用油圧モータが別グループに属する回路構成がとられる場合に、両グループについて十分かつ同等の圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、両グループ、両ポンプごとに圧力脈動吸収作用が行われるため、片側の走行用モータの切換弁のみで圧力脈動吸収作用を行わせる構成をとった場合のように、空洞部のボリューム不足によって回路全体の圧力脈動吸収効果が低くなったり、両グループに効果の差が生じたりするおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の実施形態では、図３に示す油圧ショベルを適用対象としている。
【００２１】
この油圧ショベルは、左右のクローラ（片側のみ図示）１ａを備えた下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２に、ブーム３、アーム４、バケット５、それにこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ６,７,８から成る作業(掘削)アタッチメント９が装着されて構成される。
【００２２】
また、他の油圧アクチュエータとして、下部走行体１の左右両側クローラを走行駆動する左右の走行モータと、上部旋回体２を旋回駆動する旋回モータ（いずれも図示しない）が設けられている。
【００２３】
図１にこの油圧ショベルの油圧回路構成を示す。
【００２４】
油圧アクチュエータ群（ここでは図示省略）、及びこれらを個別に制御する油圧パイロット式の切換弁群は、第１及び第２の二つのグループＧ１,Ｇ２に分けられている。
【００２５】
図左側の第１グループＧ１には、右走行モータ用、ブーム用、バケット用及びアーム２速用の各切換弁１０〜１３が属し、図右側の第２グループＧ２は左走行モータ用、旋回用、アーム１速用、オプション用の各切換弁１４〜１７が属している。  この両グループＧ１,Ｇ２の各切換弁１０〜１３、１４〜１７は、それぞれ走行用切換弁１０,１４を最上流側にしてセンターバイパスラインＣ１,Ｃ２によりタンデムに接続される一方、走行用以外の各切換弁１１〜１３,１５〜１７については、センターバイパスラインＣ１,Ｃ２とは別に設けられた圧油供給ラインＬ,Ｌにパラレルに接続されている。Ｔはタンクである。
【００２６】
なお、切換弁ごとにリモコン弁が設けられ、このリモコン弁によって各切換弁１０〜１７が切換操作される。
【００２７】
一方、油圧アクチュエータ群に対する圧油供給源として第１、第２両ポンプ１８,１９が設けられ、この両ポンプ１８,１９の吐出油が両グループＧ１,Ｇ２に供給される。
【００２８】
なお、通常、第１グループＧ１における右走行用切換弁１０の上流側に走直弁が設けられ、走行操作と作業操作が同時に行なわれる複合操作時に、両側走行モータが共に第２ポンプ１９により駆動されて走行直進性が確保されるように構成される。
【００２９】
この実施形態では、右、左両走行用切換弁１０,１４を用いて圧力脈動吸収装置が構成されている。
【００３０】
図２によって説明する。
【００３１】
切換弁１０,１４は、両グループごとのバルブブロックＢに円筒状のスプール２０がスプール長さ方向（図の左右方向）にストローク作動可能に設けられて成っている。
【００３２】
バルブブロックＢには、油圧ポンプ１８,１９からの吐出油が供給されるポンプポート２１,２１と、左右の走行モータＭに油を供給しまたは戻り油を受け入れるアクチュエータポート２２,２２と、タンクＴに連通するタンクポート２３,２３とが設けられ、スプール２０のストローク作動により各ポート２１〜２３の開度が変化して油の流れ方向と流量が変化する。
【００３３】
この切換弁１０,１４のスプール２０に、ヘルムホルツ共鳴の原理による圧力脈動吸収作用を行う空洞部２４と、ポンプ吐出油をこの空洞部２４に導く細い通路であるネック２５とが設けられている。
【００３４】
空洞部２４は、スプール長さ方向に沿う長穴状でかつ両端が気密に閉塞された状態でスプール軸心部に設けられている。
【００３５】
具体的には、スプール２０の長さ方向一端側から他端近くまでに亘ってスプール軸心部に長孔を穿設し、一端側の開口部をプラグ２６とシール部材（たとえばＯリング）２７で気密に閉塞することによって空洞部２４が形成される。
【００３６】
この構成において、油圧ポンプ１８,１９の運転中、ポンプ吐出油がネック２５を介して空洞部２４に導入され、油圧ポンプ１８,１９の機械的構造等に起因して発生した油圧の脈動がこの空洞部２４内でのヘルムホルツ共鳴作用（次式）によって減衰する。
【００３７】
fo=ｃ/2π×√（s/（V（l＋δ））
δ=0.8d
fo：共鳴周波数（狙いの周波数）（Hz）
ｃ：作動油中の音速（m/s）
ｓ：ネック部の断面積（d２×π/4）（m2）
ｖ：ボリューム容積（m3）
ｌ：ネック長さ（m）
ｄ：ネック径（m）
【００３８】
この圧力脈動吸収装置によると、切換弁１０,１４のスプール２０に圧力脈動吸収用の空洞部２４とネック２５とを設け、ポンプ吐出油をネック２５を介して空洞部２４に導くことにより、切換弁内部で圧力脈動吸収作用を行う構成としたから、狙いとする周波数帯での圧力脈動吸収に対して、公知のブランチ方式における分岐用ブロックやブランチ固定ブラケット、公知のヘルムホルツ共鳴方式における空洞形成用のブロックといった脈動吸収専用の外部設備が一切不要となる。
【００３９】
このため、脈動吸収のための設備コストを安くできるとともに、余分なスペースが不要となり、とくにミニショベルを含む小型ショベルのようなスペースの余裕がない小型の油圧建設機械において有利となる。
【００４０】
しかも、切換弁１０,１４のスプール２０という、元々十分な体積を持った切換弁部品に空洞部２４を設けるため、空洞部２４に、ヘルムホルツ共鳴の原理による圧力脈動吸収作用を行うのに必要なボリュームを確保して十分な圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００４１】
この場合、スプール２０がストローク方向に長い円筒状という特有の形状を生かし、空洞部２４をスプール長さ方向に沿う長穴状でかつ両端が気密に閉塞された状態で設けたから、必要十分なボリュームを持った空洞部２４を簡単かつ安価に加工することができる。
【００４２】
ところで、油圧ショベルにおいては、走行停止状態で作業アタッチメントを作動させて行う掘削等の作業時に圧力脈動が発生し易い。
【００４３】
この点、実施形態では、作業中は作動せず、しかも最上流側に位置する走行用油圧モータの切換弁１０,１４に空洞部２４とネック２５を設けたから、作業中、アタッチメント作動に関係なく一定した圧力脈動吸収作用が行われる。このため、常時、安定した圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００４４】
しかも、この実施形態では、油圧アクチュエータ群を二つにグループ分けして別ポンプ１８,１９で駆動し、左右の走行用油圧モータを別グループに分ける回路構成をとる場合を対象としているため、両グループＧ１,Ｇ２について十分かつ同等の圧力脈動吸収効果を得ることができる。
【００４５】
他の実施形態
（１）上記実施形態では、最適例として走行モータ用切換弁１０,１４のスプール２０に空洞部２４とネック２５とを設けた場合を例示したが、両グループＧ１,Ｇ２の他の切換弁１１〜１３、１５〜１７の一つに空洞部２４とネック２５とを設けてもよい。
【００４６】
（２）上記実施形態では、油圧アクチュエータ群及び切換弁群を二つにグループ分けして別ポンプで駆動する回路構成をとる場合を例示したが、本発明は、一つの油圧ポンプで全アクチュエータを駆動する回路構成をとる場合にも適用することができる。
【００４７】
この場合、最上流側の切換弁または他の切換弁のスプールに空洞部２４とネック２５を設ければよい。
【００４８】
（３）本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ショベルを転用して構成される解体機や破砕機等の他の油圧建設機械にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明が適用される油圧ショベルの回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる圧力脈動吸収装置を示す断面図である。
【図３】油圧ショベルの概略側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  下部走行体
２  上部旋回体
３  作業アタッチメントを構成するブーム
４  同アーム
５  同バケット
Ｇ１  第１グループ
Ｇ２  第２グループ
６  油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
７  同アームシリンダ
８  同バケットシリンダ
９  作業アタッチメント
Ｍ  走行モータ
１０  右走行用切換弁
１４  左走行用切換弁
１１〜１３  ブーム用、バケット用、アーム２速用各切換弁
１５〜１７  旋回用、アーム１速用、オプション用各切換弁
１８  第１ポンプ
１９  第２ポンプ
２０  スプール
２１  ポンプポート
２２  アクチュエータポート
２３  タンクポート
２４  空洞部
２５  ネック
２６  空洞部を気密に閉塞するためのプラグ
２７  同シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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