JPH0960785A - 圧油脈動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧ポンプの回転数がどのような運転条件の
もとで変化しても圧油の脈動を効果的に低減させること
ができる圧油脈動低減装置を提供する。 【構成】 油圧ポンプ３で発生してメイン配管４内に伝
播する圧油の脈動をサイドブランチ５で低減させる圧油
脈動低減装置において、エンジン回転数モニタ装置６で
算出された油圧ポンプ３の回転数に関するデータを基に
電動機制御装置７で電動機８を制御し、この電動機８で
歯車１２と歯１１からなるピニオン・ラック機構を駆動
して磁石１３をサイドブランチ５の壁に沿うように移動
させることにより、セラミック製のサイドブランチ５の
通路５ａに摺動可能に設けた鉄製の反射板１４を磁石１
３で吸着して移動させ、こうしてその移動位置を調節す
ることにより、油圧ポンプ３の回転数に応じてメイン配
管４内に生じる所定周波数の圧油の脈動を低減するよう
にサイドブランチ５の通路５ａの有効長さを調節できる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ポンプにより発生
して圧油の流路内に伝播する圧油の脈動をサイドブラン
チで低減させる圧油脈動低減装置に関するもので、特に
油圧ショベルや油圧クレーン等建設作業用油圧作業機に
有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ポンプや油圧アクチュエータ等から
なる油圧駆動回路では、油圧ポンプが油の吐出、吸入を
反復する過程で吐出する圧油に圧力の変動をもたらすた
め、その圧力変動により圧油の流路内に圧油の脈動が生
じる。こうした圧油の脈動は、圧油の流路となる配管を
介してこれに接続されている各種油圧機器に伝達されて
騒音の原因となり、場合によっては共振をもたらして配
管や油圧機器を損傷する恐れがあるため、極力低減する
必要がある。従来、こうした圧油の脈動を低減する手段
の一つとして、図３に示すような構造のサイドブランチ
型の圧油脈動低減装置が一般的に用いられていた。そこ
で、こうした従来の一般的なサイドブランチ型の圧油脈
動低減装置の基本的な技術内容を図３及び図４に基づい
て説明する。図３は、従来の一般的なサイドブランチ型
の圧油脈動低減装置の断面図、図４は、従来の一般的な
サイドブランチ型の圧油脈動低減装置についての脈動低
減効果を説明するための特性線図である。

【０００３】図３において、３は、油圧の発生源となる
斜軸式プランジャポンプや斜板式プランジャポンプ等の
油圧ポンプ、４はこの油圧ポンプ３の吐出側に接続され
その圧油を油圧駆動回路の各所へ導くための基幹の流路
を構成するメイン配管、１６はメイン配管４を経由して
各所へ供給された圧油が排出されるタンク、１７はメイ
ン配管４に分岐して接続され同配管４内の圧油の脈動を
低減する働きをする有底枝状のサイドブランチである。
メイン配管４に供給された油圧ポンプ３の圧油は、分流
路を通じてアクチュエータ等各種油圧機器に導かれる
が、図では、こうした分流路やアクチュエータ等の油圧
機器は図示を省略している。サイドブランチ１７には、
通路１７ｂが形成され、メイン配管４との分岐点からこ
の通路１７ｂに入ったメイン配管４内の圧油の脈動が反
射して戻ってくるようにその分岐点と反対の側の端部を
塞いで反射面１７ａを形成している。

【０００４】従来のサイドブランチ型の圧油脈動低減装
置では、メイン配管４に、このような構成のサイドブラ
ンチ１７が分岐して設けられているので、油圧ポンプ３
から吐出される圧油の脈動は、メイン配管４内に伝播す
るとともに、サイドブランチ１７内の通路１７ｂにも伝
播し、通路１７ｂに伝播した圧油の脈動は、反射面１７
ａで反射し、再度、通路１７ｂを通ってメイン配管４に
戻る。したがって、低減させるべき特定周波数の脈動波
を予め定めて、その周波数に応じてサイドブランチ１７
の通路１７ｂの長さを適切に調整しておけば、サイドブ
ランチ１７を往復してメイン配管４に戻る圧油の脈動波
をメイン配管４の脈動波と、波の山と谷とがぶつかり合
うような関係で干渉させることができるため、メイン配
管４内に伝播する圧油の脈動のうちの特定周波数の脈動
を重点的に低減させることができる。油圧ポンプ３から
吐出される圧油の脈動は、基本周波数とその基本周波数
の整数倍の周波数を有する高調波とからなるが、サイド
ブランチ１７により低減される脈動低減中心周波数にお
ける基本周波数ｆは、圧油の音速をＶ、サイドブランチ
１７の通路１７ｂの長さをＬとすると、次の（１）式で
求めことができる。

【０００５】ｆ＝Ｖ／４Ｌ…………………（１） なお、前（１）式では、メイン配管４の管径は、サイド
ブランチ１７の通路１７ａの長さＬに比べて無視できる
程度に僅少であるとみている。脈動低減中心周波数は、
各種周波数成分の油圧の脈動のうち、サイドブランチ１
７で反射して戻る油圧の脈動と干渉して最も大きく低減
される脈動の周波数のことである。図３の従来の圧油脈
動低減装置が発揮する脈動低減効果すなわち透過損失を
線図で示すと図４に示すとおりである。この図４の線図
中、頂点をなす点の周波数の脈動がサイドブランチ１７
で反射して戻る圧油の脈動と干渉して最も大きく低減さ
れる脈動であり、脈動低減中心周波数に相当する脈動で
ある。サイドブランチ１７で反射して戻る圧油の脈動
は、こうした脈動低減中心周波数の圧油の脈動と干渉す
るだけではなくその周辺領域の周波数の圧油の脈動とも
干渉してその脈動をある程度低減させることから、図４
の線図は、左右対称の山のような曲線を描くこととな
る。したがって、こうしたサイドブランチ１７を用いる
ことにより、脈動低減中心周波数の圧油の脈動だけでは
なく、脈動低減中心周波数の周辺領域の周波数の圧油の
脈動もある程度低減させることができるが、脈動低減中
心周波数からずれた圧油の脈動については脈動低減効果
が急激に悪くなる。

【０００６】一方、油圧ポンプ３により生じる圧油の脈
動は、油圧ポンプ３の回転数が増加すればそれに応じて
増加するというように油圧ポンプ３の回転数に応じて変
動する。しかるに、前記脈動低減中心周波数は、前
（１）式から明らかなように、サイドブランチ１７の通
路１７ｂの長さに依存し、その長さにより一義的に決定
されることから、図３に示す従来の一般的な圧油脈動低
減装置は、油圧ポンプの回転数が変動しない場合に限り
有効であって、油圧ショベル等の油圧作業機のように油
圧ポンプの回転数が変動する機械に用いた場合には有効
に機能しなくなる。従来、こうした問題を解決するた
め、実開平３ー３０５８３号公報で複数種類の圧油脈動
低減装置が提案されていた。その一方の装置は、「メイ
ン配管に設けたサイドブランチに１個又は複数個の開閉
バルブを取り付け、この開閉バルブを開閉することによ
りサイドブランチの通路の長さを複数段に調節できるよ
うにした」ものである。また、他方の装置は、「メイン
配管に設けたサイドブランチに、油圧ポンプの吐出圧と
バネ力により釣合うピストンを設け、このピストンによ
りメイン配管通路内の圧油の脈動波を反射させるように
した」ものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た実開平３ー３０５８３号公報で提案されている従来の
圧油脈動低減装置には、なお改良すべき問題点がある。
すなわち、サイドブランチに開閉バルブを取り付けた前
者の装置にあっては、サイドブランチの通路の有効長さ
を開閉バルブの数に応じて幾段かに調節するようにして
おり、その開閉バルブの数を増加するにしても、製作費
等実際面での制約により自ずから限界があるため、脈動
低減効果が常に最良となる状態にして圧油の脈動を効果
的に低減させることはできない。また、サイドブランチ
にピストンを設け後者の装置にあっては、常に定格回転
数で運転する場合のようにエンジンの目標回転数を変え
ないで運転を行う運転条件のもとにおいて、負荷変動に
よる油圧ポンプのトルクの変化により油圧ポンプの実際
の回転数が変化した場合には有効であるが、油圧ショベ
ル等の建設作業用油圧作業機のように、オペレータが作
業条件に応じエンジンの目標回転数それ自体を大きく変
えながら運転を行う運転条件のもとにおいて油圧ポンプ
の回転数が変化した場合には、有効であるとはいえな
い。

【０００８】本発明は、従来技術みられるこうした問題
を解決しようとするもので、その目的は、油圧ポンプの
回転数がどのような運転条件のもとで変化しても圧油の
脈動を効果的に低減させることができるサイドブランチ
型の圧油脈動低減装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした目的
は、「圧油の流路に設けたサイドブランチにより、油圧
ポンプで発生して圧油の流路内に伝播する圧油の脈動を
低減させる圧油脈動低減装置において、サイドブランチ
の通路に摺動可能に反射板を設けるとともに、サイドブ
ランチの通路内を反射板を摺動させて移動させることの
できる反射板移動機構と、油圧ポンプの回転数に関する
データを算出することのできるポンプ回転数算出手段と
を設け、このポンプ回転数算出手段で算出されたデータ
に基づいて反射板移動機構の作動を制御して反射板の移
動位置を調節することにより、油圧ポンプの回転数に応
じて圧油の流路内に生じる所定周波数の圧油の脈動を低
減するようにサイドブランチの通路の有効長さを調節で
きるようにした」ことを特徴とする特許請求の範囲の請
求項１に記載されているとおりの圧油脈動低減装置によ
り達成される。

【００１０】

【作用】本発明は、このような構成を備えているから、
油圧ポンプを回転駆動すると、その回転数に応じた所定
周波数の圧油の脈動が圧油の流路内に伝播し、さらには
サイドブランチ内にも伝播するが、その周波数を探知す
るための油圧ポンプの回転数に関するデータは、ポンプ
回転数算出手段で算出される。そうすると、反射板移動
機構は、その算出されたデータを基に作動を制御されな
がら、サイドブランチの通路内を反射板を摺動させて反
射板の移動位置を調節し、その結果、油圧ポンプの回転
数に応じて圧油の流路内に生じる所定周波数の圧油の脈
動を低減するようにサイドブランチの通路の有効長さを
調節する。こうしてサイドブランチの通路の有効長さが
調節されるため、サイドブランチ内に伝播した圧油の脈
動は、反射板の反射面で反射して圧油の流路内の圧油の
脈動と効果的に干渉し、油圧ポンプの回転数に応じて圧
油の流路内に生じる所定周波数の圧油の脈動を低減させ
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。図１は、本発明の実施例の圧油脈動低減
装置の断面図、図２は、図１の圧油脈動低減装置のＡ−
Ａ線断面図である。図１及び図２において、図３と同一
符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表しているの
で、説明の重複を避けるため詳述しない。図１から明ら
かなように、本発明の実施例の圧油脈動低減装置は、図
３に示した従来の一般的な圧油脈動低減装置と同様、油
圧ポンプにより発生して圧油の流路内に伝播する圧油の
脈動、特に、油圧ポンプ３の吐出側に接続されたメイン
配管４内に伝播する圧油の脈動を、メイン配管４に分岐
して設けたサイドブランチで低減させるようにしてお
り、基本的な構成については、図３の装置や前記実開平
３ー３０５８３号公報で提案されている従来の装置と変
わりはない。

【００１２】そこで、本実施例の圧油脈動低減装置の特
徴的な技術内容を図１及び図２を用いて以下に説明す
る。図１及び図２において、１は油圧ポンプ３を駆動す
る原動機としてのエンジン、２はこのエンジン１の出力
軸を油圧ポンプ３の入力軸に連結するカップリング、５
はメイン配管４に分岐し接続した本実施例に関するセラ
ミック製のサイドブランチ、６はエンジン１の回転数を
モニタすることにより油圧ポンプ３の回転数を算出する
エンジン回転数モニタ装置、７はこのエンジン回転数モ
ニタ装置６で算出された回転数に関するデータが入力さ
れる電動機制御装置である。エンジン回転数モニタ装置
６は、要は、油圧ポンプ３の回転数に関するデータを算
出するための手段であるから、エンジン回転数モニタ装
置６の代りに油圧ポンプ３の回転数を直接計測してその
回転数に関するデータを算出する手段を設けてもよい。
油圧ポンプ３により生じる圧油の脈動の周波数は、前述
したように油圧ポンプ３の回転数により決定されること
から、こうしたポンプ回転数の算出手段で油圧ポンプ３
の回転数に関するデータを算出することにより、メイン
配管４等圧油の流路内に生じる低減すべき油圧の脈動の
周波数を探知することができる。電動機制御装置７で
は、このエンジン回転数モニタ装置６からのデータを基
に、次に詳述する反射板移動機構の作動を制御して反射
板１４の移動位置を調節することにより、サイドブラン
チ５の通路５ａの有効長さを調節し、油圧ポンプ３の回
転数に応じてメイン配管４内に生じる所定周波数の圧油
の脈動を低減させるようにしている。

【００１３】その反射板移動機構について述べると、８
は電動機制御装置７により制御される電動機、９は後記
磁石１３を取り付ける縦長の磁石取付部材、１０はこの
磁石取付部材９をガイドするガイド部材、１１は磁石取
付部材９に設けられたラック状の歯、１２は電動機８の
出力軸に設けられラック状の歯１１と噛み合ってピニオ
ンの働きをする歯車、１３は磁石取付部材９に取り付け
られた磁石、１４は反射面１４ａを有しサイドブランチ
５の通路５ａに摺動可能に嵌着された鉄製の反射板、１
５はこの反射板１４の中心部に形成された、圧油が流通
可能な細孔である。磁石取付部材９は、歯１１や磁石１
３を取り付けるための取付片９ａとガイド部材１０にガ
イドされる被案内片９ｂとこれらを連結する連結片９ｃ
とで構成されて横断面略Ｈ形をなす。ガイド部材１０
は、この磁石取付部材９の被案内片９ｂが摺動可能に嵌
入され磁石１３をサイドブランチ５の外壁面に沿うよう
に移動させる案内溝１０ａを有する。磁石取付部材９に
取り付けられた磁石１３は、サイドブランチ５の壁を介
して反射板１４と対向する位置に配置され、セラミック
製のサイドブランチ５の壁を透過する磁力により鉄製の
反射板１４を吸着保持するようにしている。したがっ
て、磁石１３を移動させることにより、反射板１４を、
サイドブランチ５の長手方向に移動させてその移動位置
を調節することができる。このように本実施例では、反
射板移動機構を、電動機８とこの出力軸に設けた歯車１
２とラック状の歯１１及び磁石１３を設けた磁石取付部
材９とこれをガイドするガイド部材１０とで構成し、歯
車１２と歯１１とからなるピニオン・ラック機構を電動
機８で駆動して磁石取付部材９の磁石１３を移動させる
ことにより、鉄製の反射板１４をサイドブランチ５の適
宜の位置へ移動できるようにしている。

【００１４】本実施例の圧油脈動低減装置は、こうした
構成を備えているので、エンジン１を駆動すると、カッ
プリング２を介して油圧ポンプ３が回転駆動され、その
回転数に応じた所定周波数の圧油の脈動がメイン配管４
内に伝播し、さらにはサイドブランチ５の通路５ａにも
伝播するが、その周波数を探知するための油圧ポンプ３
の回転数に関するデータは、エンジン回転数モニタ装置
６でエンジン１の回転数をモニタすることにより求めら
れ、電動機制御装置７に入力される。そうすると、電動
機８は、このエンジン回転数モニタ装置６からのデータ
を基に電動機制御装置７で回転量を制御されながら、歯
車１２と歯１１とからなるピニオン・ラック機構を駆動
するため、磁石取付部材９は、ガイド部材１０の案内溝
１０ａ内を摺動して、磁石１３をサイドブランチ５の外
壁面に沿って電動機８の回転量に応じた所定の位置まで
移動させる。そして、この磁石１３は、セラミック製の
サイドブランチ５の壁を透過する磁力により鉄製の反射
板１４を吸着保持するため、この磁石１３の移動に伴っ
て、反射板１４は、細孔１５で圧油を流通させながらサ
イドブランチ５の通路５ａ内を円滑に摺動し、移動位置
が調節される。その結果、油圧ポンプ３の回転数に応じ
てメイン配管４内に生じる所定周波数の圧油の脈動を低
減するようにサイドブランチ５の通路５ａの有効長さが
調節される。換言すると、サイドブランチ５内に伝播さ
れた圧油の脈動が位置調節された反射板１４の反射面１
４ａで反射してメイン配管４内の圧油の脈動と効果的に
干渉し、油圧ポンプ３の回転数に応じてメイン配管４内
に生じる所定周波数の圧油の脈動を低減させることとな
る。

【００１５】このように、本実施例では、エンジン回転
数モニタ装置６で算出された油圧ポンプ３の回転数に関
するデータを基に、電動機８の回転量を制御して反射板
１４の移動位置を調節し、これにより、油圧ポンプ３の
回転数に応じてメイン配管４内に生じる所定周波数の圧
油の脈動を低減するようにサイドブランチ５の通路５ａ
の有効長さを調節できるようにしたので、エンジン１の
目標回転数が一定の条件のもとで油圧ポンプ３の回転数
が変化した場合だけでなく、エンジン１の目標回転数を
大きく変えながら運転を行う運転条件のもとで油圧ポン
プ３の回転数が変化した場合にも圧油の脈動を有効に低
減できる。したがって、本実施例によれば、油圧ポンプ
の回転数がどのような運転条件のもとで変化しても圧油
の脈動を効果的に低減させることができるサイドブラン
チ型の圧油脈動低減装置が得られる。また、反射板移動
機構は、サイドブランチ５の外壁面に沿うように移動す
る磁石１３を用いてこれを移動させることにより、サイ
ドブランチ５内の鉄製の反射板１４を吸着しながら移動
させその移動位置を調節するように構成しているので、
サイドブランチ５に特別の加工を施す必要がなく、油漏
れを防止のためのシール手段を設ける必要もない。エン
ジン１等の原動機には、原動機を定格回転数等所定の目
標回転数で駆動できるようにするため、通常、原動機回
転数の検出手段が設けられているが、本実施例では、ポ
ンプ回転数算出手段として、エンジン１の回転数をモニ
タすることにより油圧ポンプ３の回転数を算出するエン
ジン回転数モニタ装置６が用いられているので、こうし
た既存の原動機回転数の検出手段を有効に活用できる。

【００１６】本実施例では、反射板移動機構を、電動機
８とこの出力軸に設けた歯車１２とラック状の歯１１及
び磁石１３を設けた磁石取付部材９とこれをガイドする
ガイド部材１０とで構成しているが、要は、反射板１４
をサイドブランチ５の所望の位置へ移動できるようにす
ればよいのであるから、歯車１２と歯１１とからなるピ
ニオン・ラック機構に代えて螺子送り機構を用いてもよ
く、さらには、シールさえ適切に行えば、反射板１４を
ピストンロッドのようなもので直接移動させるようにし
てもよい。本実施例では、サイドブランチ５をセラミッ
ク製としているが、磁力を透過する性質を有する非磁性
体材料であれば他の材料で製作してもよく、反射板１４
は、鉄製のものに限らず、他の強磁性体材料で製作した
ものを用いてもよい。本実施例では、ポンプ回転数算出
手段として、油圧ポンプ３を駆動するエンジン１の回転
数をモニタすることにより油圧ポンプ３の回転数を算出
するエンジン回転数モニタ装置６が用いられているが、
ポンプ回転数算出手段は、要は、油圧ポンプ３の回転数
がどのような運転条件のもとで変化してもその回転数に
関するデータを適切に算出できる手段であればよいので
あるから、エンジン回転数モニタ装置６の代りに油圧ポ
ンプ３の回転数を直接計測してその回転数に関するデー
タを算出する手段を用いる等、他の手段を用いることが
できる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、サイドブランチ型の圧油脈動低減装置において、特
に、「サイドブランチの通路に摺動可能に反射板を設け
るとともに、サイドブランチの通路内を反射板を摺動さ
せて移動させることのできる反射板移動機構と、油圧ポ
ンプの回転数に関するデータを算出することのできるポ
ンプ回転数算出手段とを設け、このポンプ回転数算出手
段で算出されたデータに基づいて反射板移動機構の作動
を制御して反射板の移動位置を調節することにより、油
圧ポンプの回転数に応じて圧油の流路内に生じる所定周
波数の圧油の脈動を低減するようにサイドブランチの通
路の有効長さを調節できるようにした」ので、油圧ポン
プの回転数がどのような運転条件のもとで変化しても圧
油の脈動を効果的に低減させることができるサイドブラ
ンチ型の圧油脈動低減装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の圧油脈動低減装置の断面図で
ある。

【図２】図１の圧油脈動低減装置のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図３】従来の一般的なサイドブランチ型の圧油脈動低
減装置の断面図である。

【図４】従来の一般的なサイドブランチ型の圧油脈動低
減装置についての脈動低減効果を説明するための特性線
図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ カップリング ３ 油圧ポンプ ４ メイン配管 ５ サイドブランチ ５ａ サイドブランチの通路 ６ エンジン回転数モニタ装置 ７ 電動機制御装置 ８ 電動機 ９ 磁石取付部材 １０ ガイド部材 １１ 歯 １２ 歯車 １３ 磁石 １４ 反射板 １４ａ 反射板の反射面 １５ 細孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧油の流路に設けたサイドブランチによ
   り、油圧ポンプで発生して圧油の流路内に伝播する圧油
   の脈動を低減させる圧油脈動低減装置において、サイド
   ブランチの通路に摺動可能に反射板を設けるとともに、
   サイドブランチの通路内を反射板を摺動させて移動させ
   ることのできる反射板移動機構と、油圧ポンプの回転数
   に関するデータを算出することのできるポンプ回転数算
   出手段とを設け、このポンプ回転数算出手段で算出され
   たデータに基づいて反射板移動機構の作動を制御して反
   射板の移動位置を調節することにより、油圧ポンプの回
   転数に応じて圧油の流路内に生じる所定周波数の圧油の
   脈動を低減するようにサイドブランチの通路の有効長さ
   を調節できるようにしたことを特徴とする圧油脈動低減
   装置。
2. 【請求項２】 反射板移動機構がサイドブランチの外壁
   面に沿うように移動する磁石を有するとともに、反射板
   が強磁性体であり、サイドブランチが磁力を透過する非
   磁性体であることを特徴とする請求項１の圧油脈動低減
   装置。
3. 【請求項３】 ポンプ回転数算出手段が油圧ポンプを駆
   動する原動機の回転数をモニタすることにより油圧ポン
   プの回転数を算出する原動機回転数モニタ装置であるこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２の圧油脈動低減装
   置。