CN102575798A - 配管的支持结构 - Google Patents

Abstract

提供配管的支持结构，其利用产生的哥氏力和反力，一边维持树脂制配管特有的搭载自由度，一边以简单以及低成本的构成实现对高温域中的软管柔量的抑制。作为树脂制的主软管(12)的支持结构，在夹紧点(L1)、(L2)的至少任一方中，具有弹性地保持主软管(12)的垫圈，主软管(12)，在夹紧点(L1)、(L2)间具有具有倾斜部和预定的曲率半径(r)的弯曲部(12a)，垫圈具有预定的弹簧常数(k)以及预定的衰减系数(h)，在高温的工作油在主软管(12)中流通时，以根据在主软管(12)产生的哥氏力(Fc)而在垫圈产生的反力(F_r)对主软管(12)的热膨胀量起抑制作用的方式，设定夹紧点(L1)、(L2)的位置以及曲率半径(r)，并设定弹簧常数(k)以及衰减系数(h)。

Description

配管的支持结构

技术领域

本发明涉及配管(配管)的支持结构，特别地涉及高温的流体在其中流动的配管的支持结构。

背景技术

一般地，由液压驱动控制的致动器等的液压设备中，经由配管供给工作油。这样的由液压驱动控制的致动器，搭载于例如汽车等的车辆，用于车辆所具有的各种各样的驱动装置的控制。

以往，作为具有这样的致动器等的液压设备的车辆，已知具有：构成为包含由制动助力器工作的主缸，夹在主缸和轮缸之间的、控制施加于轮缸侧的液压的液压单元，和连接主缸和液压单元的配管的制动系统(例如，参照专利文献1)。

在该专利文献1所述的制动系统中，连接主缸和液压单元的配管，由金属制管道和形成于该金属制管道的中间部的、在树脂制软管的外周将金属线网状地被覆处理的柔性软管构成。因此，通过使用与金属制管道相比刚性低的柔性软管，能进行对与主缸和液压单元和的相对位置的安装误差对应的配管形状的微调整，此外，能够对可从液压单元向主缸侧传递的振动进行吸收。

此外，作为上述的制动系统等的液压系统所使用的配管，考虑向车辆的搭载自由度，也有的仅由树脂制的配管构成。作为使用这样的树脂制的配管的液压系统，例如图13所示的液压系统。如图13所示那样，在该液压系统100中，在液压动力单元101和换档致动器102之间，使用以预定的曲率半径弯曲的树脂制配管103。该树脂制配管103，在任意的位置由支持构件105进行夹紧。从液压动力单元101输出的工作油，经由树脂制配管103向换档致动器102供给。

这样的图13所示的树脂制配管103，以预定的曲率半径进行弯曲，并且随着从液压动力单元101向弯曲部103A相对于水平面以预定的角度倾斜，所以若供给工作油，则根据其工作油的流动而进行上下方向的振动。此时，若工作油在振动的树脂制配管103中流动，则在与工作油的流动方向正交的方向产生所谓的哥氏力(コリオリカ，柯氏力，哥里奥利力)F(F＝2mωV，m：流体质量，ω：流体角速度，V：配管内流速)。另一方面，树脂制配管103，以与这样的哥氏力F(N)相对的方式从支持构件105接受反力F’。上述哥氏力F，图14所示那样公知的，随着在树脂制配管103内流动的工作油的流量(ml/s)增加，或者工作油的温度(℃)的上升而增大。

作用于树脂制配管103的哥氏力F以及反力F’，图15所示那样，随着时间的经过而变化。但是，从图15可知，虽然哥氏力F和反力F’是相互对向的成分，但其大小并不一致。即，随着时间的经过，产生哥氏力F的大小超过反力F’的大小，或者相反地反力F’的大小超过哥氏力F的大小的状态。在此，例如若相对于哥氏力F的大小，反力F’的大小较大，则树脂制配管103成为被压溃的状态，在树脂制配管103内流动的工作油的流速加速，导致成为液压增大至设定值以上。如此，如图13所示的树脂制配管103，未考虑哥氏力F和反力F’的平衡，所以成为防碍稳定液压的供给的一个要因。

另一方面，在液压系统100所使用的树脂制配管103中，不管是其全部为树脂制或者是其一部分为树脂制，基于在树脂制配管103内流动的工作油的温度变化的配管的刚性变化都对换档致动器102等的液压设备的位置控制以及响应性产生影响。例如，若在树脂制配管103内流动的工作油的温度上升，则树脂制配管103的刚性降低，树脂制配管103的膨胀量即所谓的软管柔量(コンプライアンス量)增加。由此，树脂制配管103内的液压降低，特别地，产生换档致动器102等的液压设备的响应性恶化等的问题。

起因于这样的工作油的温度变化的树脂制配管103的刚性变化，产生设为使换档致动器102等的液压设备的控制目标值可变这样的构成的需要，是使液压设备的控制复杂化的要因。此外，急剧的树脂制配管103的刚性降低，会成为引起液压振动的原因。

因此，对于树脂制配管103，要求适当的软管柔量的控制。

以往，作为能够进行树脂制的配管中的适当的软管柔量的控制的方法，可列举通过将传感器、冷却介质、绝热材料以及执行温度环境控制的电子控制单元(ECU：Electronic Control Unit)等导入液压系统，从硬件以及软件方面执行软管柔量的控制的方法，代替树脂制的配管使用金属制的配管，或者对树脂制的配管追加金属编织层(ブレ一ド)的方法。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：特开2004-125021号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，对于图13所示的树脂制配管103，关于所发生的哥氏力F和反力F’的平衡，存在未采取任何对策的问题。

此外，作为对于起因于工作油的温度变化的树脂制配管103的刚性变化的对策，以往的从硬件以及软件方面执行软管柔量的控制，存在液压系统自身的大型化以及搭载性的恶化以及由复杂化而成本增大的问题。

此外，在代替树脂制配管103使用金属制配管的情况下，存在损失配管的搭载自由度的问题。此外，例如在基于加速G的负荷施加于树脂制配管103的情况下、以及根据液压动力单元101以及换档致动器102的安装误差进行配管的位置调整的情况下，不能吸收该负荷，存在过度的负荷施加于支持构件的问题。

进而，在对树脂制配管103追加金属编织层的情况下，存在抑制伴随着工作油的温度上升的软管柔量的增加不充分的问题。

本发明为解决上述那样的以往的问题而作出，目的在于提供一种配管的支持结构，其可以通过利用所发生的哥氏力和反力，一边维持树脂制的配管特有的搭载自由度，一边可以以简单以及低成本的构成实现高温域中的软管柔量的抑制。

用于解决课题的方案

本发明涉及的配管的支持结构，为了实现上述目的，被支持于第1夹紧位置以及第2夹紧位置，在内部形成有高温的流体所流通的流体通路，并且由弹性材料形成，其中，在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方，具有弹性地保持所述配管的外周部的保持构件，所述配管在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间具有相对于和重力方向正交的水平面倾斜的倾斜部和具有预定的曲率半径的弯曲部，所述保持构件具有预定的弹簧常数以及预定的衰减系数，设定所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方的位置以及所述弯曲部的形状，并设定所述保持构件的所述弹簧常数以及所述衰减系数，使得高温的流体在所述流体通路中流通时，根据在所述配管产生的哥氏力而在所述保持构件产生的反力对所述配管的热膨胀量的抑制起作用。

通过该构成，本发明涉及的配管的支持结构，以在高温的流体在流体通路中流通时，根据在配管产生的哥氏力而在保持构件产生的反力对配管的热膨胀量的抑制起作用的方式，设定第1夹紧位置以及第2夹紧位置的至少任一方的位置以及弯曲部的形状，并设定保持构件的弹簧常数以及衰减系数。因此，本发明涉及的配管的支持结构，可以利用发生的哥氏力和在保持构件产生的反力。由此，本发明涉及的配管的支持结构，一边维持以例如树脂等的弹性构件构成的配管所特有的搭载自由度，一边以简单以及低成本的构成实现高温域中的软管柔量，即配管的膨胀量的抑制。

本发明涉及的配管的支持结构，优选地，在上述的配管的支持结构中，在设所述哥氏力为Fc，设在所述流体通路中流通的流体的流体角速度为ω，设时间为t时，根据所述配管的振动而时间性地变化的哥氏强制力fc(t)由fc(t)＝Fcsinωt表示，在设相对于所述哥氏力Fc在所述保持构件产生的所述反力为F_r，设在所述保持构件产生并根据所述哥氏强制力fc(t)而时间性地变化的夹紧反力为f_r(t)时，所述夹紧反力f_r(t)由f_r(t)＝F_rsin(ωt-φ)表示，

设定所述第1夹紧位置，所述第2夹紧位置，所述弯曲部的形状，所述弹簧常数以及所述衰减系数，使得在设根据所述夹紧反力f_r(t)和所述哥氏强制力fc(t)的比决定的系数为κ时，下式(1)中的系数κ接近1

式1

f_c(t)＝-κf_r(t)…(1) 。

通过该构成，本发明涉及的配管的支持结构，以式(1)中的系数κ接近1的方式设定第1夹紧位置、第2夹紧位置、弯曲部的形状、弹簧常数以及衰减系数，所以，以哥氏强制力fc(t)和夹紧反力f_r(t)互相抵消的方式起作用。因此，可以将夹紧反力f_r(t)变换为向配管的推压负荷，可以抑制配管的膨胀量。

本发明涉及的配管的支持结构，更优选地，在上述的配管的支持结构中，在设在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间的所述流体通路中流动的流体的流体质量为m，设在所述流体通路中流动的流体的流速为V时，所述哥氏力Fc由下式(2)表示，

式2

F_c＝2mωV…(2)

在设所述流体的流体密度为ρ，设在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间的所述流体通路流动的流体的流量为v，设所述弯曲部的曲率半径为r时，上述式(2)中的流体质量m以及所述流体角速度ω，分别由下式(3)、(4)表示，

式3

m＝ρ·v…(3)

式4

$\mathrm{\ω}=\frac{V}{r}\·\·\·\left(4\right)$

通过调整所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方的位置，调整上述式(3)表示的所述流体质量m，来调整作为所述哥氏强制力fc(t)的振幅的所述哥氏力Fc，通过调整所述弯曲部的曲率半径r来调整所述流体角速度ω。

通过该构成，本发明涉及的配管的支持结构，通过调整第1夹紧位置和第2夹紧位置的至少任一方的位置，来调整式(3)表示的流体质量m。由此，调整作为哥氏强制力fc(t)的振幅的哥氏力Fc。此外，本发明涉及的配管的支持结构，通过调整弯曲部的曲率半径r，来调整式(4)表示流体的角速度ω。

因此，本发明涉及的配管的支持结构，仅通过调整第1夹紧位置以及第2夹紧位置，弯曲部的曲率半径r，就可以调整哥氏强制力fc(t)。

本发明涉及的配管的支持结构，进而优选地，在上述的配管的支持结构中，在设所述保持构件的固有振动频率为ω_n，设衰减比为ζ，设所述弹簧常数为k时，表示所述夹紧反力f_r(t)的振幅的所述反力F_r以及相位差φ分别由下式(5)、(6)表示，

式5

$F_r=\frac{F_c/k}{\sqrt{{\{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2\}}^2+{\left(2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}}\·\·\·\left(5\right)$

式6

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}}{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}\right\}\·\·\·\left(6\right)$

在设所述衰减系数为h，设所述流体通路全体的流体质量和所述配管的质量的合计的质量为M时，上述式(5)以及式(6)中的所述固有角振动频率ω_n、衰减比ζ分别由下式(7)、(8)表示，

式7

${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\frac{k}{M}}\·\·\·\left(7\right)$

式8

$\mathrm{\ζ}=\frac{h}{2\sqrt{\mathrm{Mk}}}\·\·\·\left(8\right)$

通过调整所述弹簧常数k以及所述衰减系数h，来调整所述相位差φ以及所述反力F_r。

通过该构成，本发明涉及的配管的支持结构，通过调整弹簧常数k以及衰减系数h来调整相位差φ以及反力F_r。因此，本发明涉及的配管的支持结构，仅通过从具有分别不同的弹簧常数k以及衰减系数h的保持构件之中适宜选择具有最佳的弹簧常数k以及衰减系数h的保持构件，就可以根据哥氏强制力fc(t)调整夹紧反力f_r(t)。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种通过利用所发生的哥氏力和反力来一边维持树脂制的配管特有的搭载自由度，一边以简单以及低成本的构成实现可以抑制高温域中的软管柔量的配管的支持结构。

附图说明

图1是示意地示出本发明的实施方式涉及的配管的支持结构所适用的车辆的构成的概略构成图。

图2是示出本发明的实施方式涉及的主软管以及回流软管的连接状态的立体图。

图3是示出本发明的实施方式涉及的配管的支持结构的立体图。

图4是示出本发明的实施方式涉及的主侧夹紧部的正面图。

图5是示出本发明的实施方式涉及的主侧夹紧部的侧剖图。

图6是示出本发明的实施方式涉及的配管的支持结构的侧面图。

图7是示意地示出本发明的实施方式涉及的主软管的侧面图。

图8是说明本发明的实施方式涉及的主软管产生的哥氏力的立体图。

图9是示意地示出本发明的实施方式涉及的主软管的平面图。

图10是示出本实施方式涉及的配管的支持结构中的哥氏(コリオリ)强制力和夹紧反力的关系的曲线图。

图11是示出以往的配管的支持结构中的根据不同温度的软管柔量的曲线图。

图12是示出本发明的实施方式涉及的配管的支持结构中的根据不同温度的软管柔量的曲线图。

图13是示出以往的配管的支持结构的概略立体图。

图14是示出将工作油的温度作为参数的工作油的流量和哥氏力的关系的曲线图。

图15是示出以往的配管的支持结构中的哥氏力和反力的关系的曲线图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行说明。

参照图1，关于本发明的实施方式涉及的配管的支持结构所适用的车辆1，进行说明。首先，关于构成进行说明。

如图1所示那样，车辆1包含作为驱动源的未示出的发动机、未示出的离合器机构以及AMT(Automated Manual Transmission)4而构成。离合器机构和AMT4经由未示出的转矩管连接。

发动机，由通过使汽油或者轻油等烃系的燃料和空气的混合气在未示出的气缸的燃烧室内燃烧而输出动力的公知的动力装置构成。该发动机，通过在燃烧室内反复进行混合气的吸气、压缩、燃烧以及排气的一系列行程，使气缸内的活塞往复运动，使与活塞能够传递动力地连接的未示出的曲轴旋转。

离合器机构设置于发动机和AMT4之间。离合器机构具有：未示出的离合器致动器、与发动机的曲轴连接的飞轮、与能够旋转地支持于转矩管内的AMT4的输入轴同步旋转的离合器盘。该离合器机构通过由离合器致动器使飞轮和离合器盘接合或者分离，切换将发动机的旋转向AMT4传递的传递状态和切断传递的切断状态。离合器致动器经由未示出的配管与后述的HPU11连接，根据从HPU11供给的液压，使飞轮和离合器盘接合或者分离。

AMT4包含变速驱动桥壳体4a、在车辆1的前进行驶状态中例如形成1速～6速的档位的未示出的齿轮单元、换档致动器(Gear Shift Actuator：以下，仅称为GSA)10、液压动力单元(Hydraulic Power Unit：以下，仅称为HPU)11而构成。齿轮单元收容于变速驱动桥壳体4a内。而且，由齿轮单元形成的档位不限定于1速～6速。

AMT4不通过手动而是使用GSA10自动地进行变速档的变速操作，构成为将从离合器机构输入的旋转自动地变速而输出。此外，在本实施方式涉及的车辆1中，自动地进行AMT4中的自动的变速动作，并且自动地进行离合器机构的分离接合动作。

在齿轮单元中，设置有与AMT4的输入轴同步旋转的未示出的中间轴、输出轴和能够空转地与输出轴连接的多个齿轮。输出轴上的多个齿轮，一直与中间轴上的多个齿轮分别啮合，以与各齿轮列的齿数比相应的转速和AMT4的输入轴同步旋转。在齿轮单元中，在这些多个齿轮之中，通过由未示出的同步啮合机构使任一齿轮和输出轴同步，将齿轮单元的变速比设定为驾驶者的要求的变速比。

GSA10，经由作为配管的主软管12以及回流软管13与HPU11连接，根据从HPU11供给的液压，使未示出的变速杆轴以及拨叉轴工作。

在AMT4中，通过变速杆轴的工作，选择通过同步啮合机构而同步的齿轮，即与驾驶者所要求的变速比对应的齿轮。此外，在AMT4中，通过拨叉轴的工作，通过使同步啮合机构的未示出的套筒沿轴方向移动，与驾驶者所要求的变速比对应的齿轮与输出轴同步。由此，齿轮单元中的变速结束。

HPU11，吸入在未示出的贮存罐中贮存的作为流体的工作油，对吸入的工作油进行调压，分别供给离合器致动器以及GSA10。

此外，HPU11与未示出的电子控制装置(Electronic Control Unit：以下，仅称为ECU)电气连接，具有基于从ECU发送的控制信号而被控制的未示出的主电磁元件、离合器电磁元件、变速电磁元件以及选择电磁元件等的各种电磁元件、蓄能器等的各种设备。HPU11，通过基于从ECU发送的控制信号，控制上述的各种电磁元件以及各种设备，分别供给离合器致动器以及GSA10经调压的工作油，使这些致动器工作。

ECU，包含具有例如CPU、RAM、ROM、输入输出接口等的微计算机而构成，CPU利用RAM的暂时存储功能，并且根据预先存储于ROM的程序进行信号处理。

接着，参照图2～图5对主软管12以及回流软管13进行说明。

如图2所示那样，主软管12以及回流软管13由树脂制的软管构成，以通过位于车辆后方侧的弯曲部12a、13a而弯曲了的状态和GSA10和HPU11连接。此外，在主软管12的内部，形成有流体通路12e(参照图7)。关于回流软管13，和主软管12同样，在其内部也形成有流体通路。从而，用于使GSA10工作的工作油在这些主软管12的流体通路12e(参照图7)以及回流软管13的流体通路中流动。

此外，在下文中，将固定于主软管12以及回流软管13的GSA10的端部，分别作为GSA侧固定端部12b、13b，将固定于HPU11的端部分别作为HPU侧固定端部12c、13c进行说明。

如图3所示那样，主软管12以及回流软管13经由第1支持构件21以及第2支持构件22被夹紧于变速驱动桥壳体4a(图1参照)。

第1支持构件21，相对于GSA侧固定端部12b、13b在位于HPU侧固定端部12c、13c侧的以预定距离隔开的位置，固定于变速驱动桥壳体4a(参照图1)。第1支持构件21由包含例如SPC等的钢铁材料的金属材料形成，在主软管12以及回流软管13之间，介装有未示出的垫圈(グロメツト)。该垫圈，由例如氯丁二烯橡胶(CR，氯丁橡胶，クロロプレンゴム)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM，クロロスルホン化ポリエチレンゴム)等的弹性材料构成。垫圈此外也可以由塑料材料构成。

第2支持构件22，相比第1支持构件21在HPU侧固定端部12c，13c侧以预定的距离隔开的位置，固定于变速驱动桥壳体4a(参照图1)。第2支持构件22，和第1支持构件21同样地，由例如包含SPC等的钢铁材料的金属材料构成。

此外，第2支持构件22具有用于夹紧主软管12的主侧夹紧部23和回流侧夹紧部24。这些各夹紧部同样地构成，以主侧夹紧部23为例进行说明。

如图4，图5所示那样，主侧夹紧部23，在与主软管12之间介装有作为保持构件的垫圈25。垫圈25以覆盖主软管12的外周面的方式形成为圆筒状。此外，在垫圈25和主软管12之间，形成预定的间隙。而且，该间隙不形成也可以。

该垫圈25，例如由氯丁二烯橡胶(CR)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)等的弹性材料构成。因此，垫圈25弹性地支持主软管12。

此外，垫圈25具有预定的弹簧常数k以及预定的衰减系数(也称为垫圈滞后(ヒステリシス))h，这些弹簧常数k以及衰减系数h，通过后述的哥氏强制力fc(t)和夹紧反力f_r(t)的关系式设定为最佳的值。垫圈25此外也可以由塑料材料构成。

而且，在本实施方式中，将第1支持构件21以及第2支持构件22的材质设为了金属材料，但是并不限于此，例如也可以设为PA11、PA12等的聚酰胺系树脂材料。

此外，如图6所示那样，主软管12以及回流软管13在弯曲部12a、13a和HPU侧固定端部12c、13c之间具有倾斜部12d、13d。该倾斜部12d、13d相对于和重力方向正交的水平面倾斜。具体地，倾斜部12d、13d随着从HPU侧固定端部12c、13c朝向弯曲部12a、13a，逐渐向上方倾斜。此外，倾斜部12d的倾斜角度设定为比倾斜部13d的倾斜角度大。

接着，参照图7～图9，以主软管12为例，关于作用于主软管12的哥氏力Fc(N)进行说明。在图7～图9中，示意地表示主软管12以及第2支持构件22等的各构成构件。

在以下中，将固定于HPU11的HPU侧固定端部12c(参照图2)作为夹紧点L1，将第2支持构件22的主侧夹紧部23(参照图3)作为夹紧点L2进行说明。即，主软管12在上述夹紧点L1、夹紧点L2被支持。此外，上述的弯曲部12a、倾斜部12d配置于这些夹紧点L1～夹紧点L2之间。而且，本实施方式中的上述夹紧点L1、L2分别相当于本发明涉及的第1夹紧位置、第2夹紧位置。

首先，如图7所示那样，从HPU11(参照图2)朝向GSA10(图中，用箭头A所表示的方向)，工作油在主软管12内的流体通路12e内流动。此时，弯曲部12a跟前的倾斜部12d以预定的倾斜角度θ向上方倾斜，所以在主软管12内的流体通路12e中流动的工作油，与主软管12的倾斜部12d的内壁碰撞。通过该工作油向倾斜部12d的碰撞，对主软管12产生沿上下方向的冲击力。该冲击力作用于主软管12的上下方向，所以，主软管12向上下方向的某一方向发生弹性变形。因此，通过上述冲击力和基于弹性变形的复元力，在主软管12的上下方向(图中，Φ方向以及-Φ方向)上以角振动频率ω(rad/s)产生简谐振动。

从而，如图8所示那样，若进而工作油在上述那样的产生简谐振动的主软管12内的流体通路12e中沿图中箭头A所表示的方向流动，则对主软管12发生所谓的哥氏力Fc(N)。

具体地，在主软管12沿Φ方向振动时，在弯曲部12a的上流侧，流动的工作油与主软管12的下部碰撞，由此在图中向下方产生哥氏力Fc(N)。另一方面，在弯曲部12a的下流侧，流动的工作油与主软管12的上部碰撞，由此产生图中向上方的哥氏力Fc(N)。

对此，在例如工作油向与上述工作油的流动方向的逆向流动的情况下，即回流软管13的振动方向为Φ方向，工作油从GSA10(参照图2)朝向HPU11在回流软管13内流动的情况下，如图8示的哥氏力Fc(N)成为相反的方向。

在此，上述哥氏力Fc(N)，在将在夹紧点L1～夹紧点L2之间流动的工作油的流体质量设为m(g)，将流体角速度(相当于上述简谐振动的角振动频率ω)设为ω(rad/s)，将工作油的软管内流速设为V(m/s)时，由下式(9)表示。

式9

F_c＝2mωV…(9)

此外，如图9所示那样，若设主软管12的弯曲部12a的曲率半径为r(m)，流体密度为ρ(g/m³)，设在夹紧点L1～夹紧点L2之间流动的工作油的流量，即体积为V(m³)时，上述式(9)中的流体角速度ω以及流体质量m分别由下式(10)、(11)表示。

式10

$\mathrm{\ω}=\frac{V}{r}\·\·\·\left(10\right)$

式11

m＝ρ·v…(11)

在此，图9所示的弯曲部12a的曲率半径r(m)，是表示在一般的椭圆式中定义的长径的长轴和包含弯曲部12a的椭圆的交点处的任意的曲率半径。即，在将一般的椭圆的方程式x²/a²+y²/b²＝1中的长轴的长度(长径)2a等分的距离，即a设为弯曲部12a的曲率半径r(m)。

而且，在本实施方式中，关于弯曲部12a包含于椭圆的一部分的形状进行了说明，但是不限于此，例如弯曲部12a也可以是具有单一的曲率半径的圆(不是椭圆)的一部分的形状。在该情况下，弯曲部12a的曲率半径r(m)设为具有单一的曲率半径的圆(不是椭圆)的曲率半径。

进而，由于主软管12以角振动频率ω振动，所以每单位时间的哥氏力fc(t)可以由下式(12)表示。

式12

f_c(t)＝F_csinωt…(12)

因此，每单位时间的哥氏力fc(t)，在夹紧点L1、L2处，成为以振幅Fc、角振动频率ω振动的正弦波加振力、即强制外力。在以下的说明中，上述每单位时间的哥氏力fc(t)称为哥氏强制力fc(t)。

另一方面，主侧夹紧部23的垫圈25，如上所述，具有预定的弹簧常数k以及预定的衰减系数h，所以，特别地，在夹紧点L2处，适用衰减强制振动的振动模型。

在此，表示将哥氏强制力fc(t)作为强制外力的衰减强制振动的振动模型的运动方程式，一般地由下式(13)表示。

式13

$M\stackrel{\·\·}{x}+h\stackrel{\·}{x}+\mathrm{kx}=f_c\left(t\right)\·\·\·\left(13\right)$

其中，上述式(13)中的M表示质点(g)、即在夹紧点L1～夹紧点L2之间流动的工作油的流体质量m(g)和在两夹紧件间的主软管12的软管质量(g)的合计质量(g)。

接着，若用M除上述式(13)的全体，则成为下式(14)。

式14

$\stackrel{\·\·}{x}+2\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_n\stackrel{\·}{x}+{{\mathrm{\ω}}_n}^{2}x=(F_c/M)\·\sin \mathrm{\ωt}\·\·\·\left(14\right)$

其中，上述式(14)中的ω_n、ζ分别由后述的式(20)、(21)定义。

上述式(14)的解x(t)，成为将上述式(13)中的右边作为0的自由振动的一般解和对于强制外力的稳态振动的特解x_P(t)的和，可以由下式(15)表示。

式15

$x\left(t\right)=$

$e^{-\mathrm{\ζ}{\mathrm{\ω}}_{n}t}(A\sin \sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_{n}t+B\cos \sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}{\mathrm{\ω}}_{n}t)+x_p\left(t\right)\·\·\·\left(15\right)$

上述式(15)的右边的第1项是自由振动的衰减振动，右边的第2项是强制振动的简谐(调和)振动。即，解x(t)成为自由振动和强制振动合并的过渡振动波形。

在此，在上述解x(t)中，若经过预定的时间，则自由振动不久就衰减，仅剩下由表示稳态振动的特解x_P(t)所表示的稳态振动。此时，特解x_P(t)成为和强制外力的振动频率相同振动频率的调和响应。

因此，上述稳态振动的解x_P(t)可以由下式(16)表示。

式16

x_p(t)＝Xsin(ωt-φ)…(16)

在此，上述式(13)中的哥氏强制力fc(t)，如上述式(12)，是正弦波加振力，在接受该力的主侧夹紧部23的垫圈25侧，成为以与该正弦波加振力同样的振动频率响应。即，若将上述式(16)中的解x_P(t)设为来自根据哥氏强制力fc(t)与时间一起变化的垫圈25的反力，即每单位时间的夹紧反力fr(t)，并且将上述式(16)中的表示振幅的X设为夹紧反力fr(t)的振幅Fr，则上述式(16)可以置换为下式(17)。在此，上述振幅Fr是对于哥氏力Fc(N)的反力Fr(N)。

式17

f_r(t)＝F_rsin(ωt-φ)…(17)

此时，上述式(17)中的夹紧反力fr(t)的振幅F_r、相位差φ，分别可以表示为如下式(18)、(19)那样。

式18

$F_r=\frac{F_c/k}{\sqrt{{\{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2\}}^2+{\left(2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}}\·\·\·\left(18\right)$

式19

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}}{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}\right\}\·\·\·\left(19\right)$

在此，上述式(18)、(19)中的ω_n是垫圈25所具有的固有角振动频率，用下式(20)表示，ζ是所谓的衰减比，由下式(21)表示。

式20

${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\frac{k}{M}}\·\·\·\left(20\right)$

式21

$\mathrm{\ζ}=\frac{h}{2\sqrt{\mathrm{Mk}}}\·\·\·\left(21\right)$

在此，上述式(20)、(21)中的ω/ω_n，是哥氏强制力fc(t)的振幅，即哥氏力Fc的角振动频率ω和垫圈25的固有角振动频率ω_n的比，该比为1，即ω/ω_n＝1时，产生共振现象。

因此，例如，在共振点附近的ω≈ω_n(ω/ω_n≈1)时，上述式(18)中的夹紧反力fr(t)的振幅F_r，近似地用下式(22)表示。

式22

$F_r=\frac{F_c/k}{2\mathrm{\ζ}}=\frac{F_c}{h{\mathrm{\ω}}_n}\·\·\·\left(22\right)$

即，如上述式(22)所表示的，共振点附近的夹紧反力fr(t)的大小，由上述衰减系数h决定，例如若设衰减系数h为2倍，则振幅F_r的峰值成为1/2，相反若设衰减系数h为0.5倍，则振幅F_r的峰值成为2倍。如此，在共振点附近的区域中，通过调整衰减系数h，可以调整共振点附近的夹紧反力fr(t)的大小，即振幅F_r。

另一方面，在与垫圈25的固有角振动频率ω_n相比哥氏力Fc的角振动频率ω小的区域(ω＜＜ω_n)，上述式(10)中的夹紧反力fr(t)的振幅F_r，近似地用下式(23)表示。

式23

$F_r=\frac{F_c/k}{\sqrt{1+0}}=\frac{F_c}{k}\·\·\·\left(23\right)$

即，如上述式(23)表示的，在与垫圈25的固有角振动频率ω_n相比，哥氏力Fc的角振动频率ω小的区域(ω＜＜ω_n)中，夹紧反力fr(t)的大小由上述弹簧常数k决定。即，在上述区域(ω＜＜ω_n)，通过调整弹簧常数k，可以调整夹紧反力fr(t)的振幅F_r。

此外，一般地对于流通高温的工作油的树脂制的软管，若在软管内流通的工作油的温度上升，则会导致伴随着该温度上升而膨胀。即，表示软管的膨胀量的所谓的软管柔量增加。这样的软管柔量的增加，会招致液压设备的响应性的恶化等的问题。

在此，在本实施方式中，通过将根据主软管12中产生的哥氏强制力fc(t)，从垫圈25施加于主软管12的夹紧反力fr(t)设为向主软管12的推压负荷，来抑制在主软管12内高温的工作油流动时的主软管12的软管膨胀。

在此，即使是可以将上述夹紧反力fr(t)设为向主软管12的推压负荷，在主软管12中产生的哥氏强制力fc(t)的大小和施加于主软管12的夹紧反力fr(t)的大小与以往一样产生不均衡而不一致(参照图15)，从而导致难以实现稳定液压的供给。

于是，在本实施方式中，如图10所示那样，使在主软管12中产生的哥氏强制力f_c(t)和施加于主软管12的夹紧反力fr(t)的相位一致，并且使其相互抵消。即，在下式(24)的关系式中，以κ的值接近1的方式，对哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)分别进行调整。

式24

f_c(t)＝-κf_r(t)…(24)

在此，上述κ，是为使上述关系式(24)成立而使用的系数，即对于产生的哥氏力Fc(N)的反力回收率，由夹紧反力fr(t)和哥氏强制力fc(t)的比确定。因此，在该关系式(24)中，使κ接近1，作为其结果，意味着使夹紧反力fr(t)的大小和哥氏强制力fc(t)的大小近似地一致。由此，如图10所示那样，起到使哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)互相抵消的作用。

为使上述关系式(24)成立，并且使哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)如图10所示那样彼此相位大致一致，并且其大小(振幅)相抵消，在本实施方式中，将哥氏强制力fc(t)以及夹紧反力fr(t)分别调整至最佳的值。

哥氏强制力fc(t)以及夹紧反力fr(t)的分别的调整方法，如下所述。

如上所述，哥氏力Fc(N)，通过上述式(9)导出，通过使该式(9)中的流体质量m(g)的值变化，可以调整其大小。具体地，流体质量m(g)，由上述式(11)，即流体密度ρ(g/m³)以及体积v(m³)决定。因此，通过调整夹紧点L1和夹紧点L2的位置，可以调整上述流体质量m(g)。因此，通过调整上述流体质量m(g)，从而能够调整哥氏力Fc(N)。调整该哥氏力Fc(N)，与调整作为上述式(13)所表示的衰减强制振动的运动方程式中的强制外力的哥氏强制力fc(t)的振幅相关。

在本实施方式中，调整夹紧点L1和夹紧点L2的位置，将夹紧点L1、夹紧点L2分别配置于哥氏力Fc(N)，即哥氏强制力fc(t)的振幅Fc(N)成为最大的位置。由此，可以使哥氏力Fc(N)成为最大。

此外，哥氏强制力fc(t)的角振动频率ω，如上述式(10)所表示的，依存于工作油的软管内流速V(m/s)或者主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)而决定。因此，在本实施方式中，通过调整弯曲部12a的曲率半径r(m)，可以调整哥氏强制力fc(t)的角振动频率ω。

如此，在本实施方式中，通过调整夹紧点L1，夹紧点L2的位置以及主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)，可以调整哥氏强制力fc(t)。

另一方面，夹紧反力fr(t)，如上述式(17)表示，具有相对于哥氏强制力fc(t)由上述式(19)所求取的预定的相位差φ。因此，如图10所示那样，为使哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)的相位一致，优选地使上述相位差φ尽量小。

具体地，调整上述式(19)中的衰减比ζ以及垫圈25的固有角振动频率ω_n的至少任一方。衰减比ζ以及固有角振动频率ω_n的调整，通过选择垫圈25的弹簧常数k、衰减系数h的双方，或者任一方或通过组合而进行。因此，以使上述相位差φ尽量小的方式，适宜地选择具有最佳的弹簧常数k、衰减系数h的垫圈25。

与此相对，夹紧反力fr(t)的振幅F_r，由上述式(18)表示，通过上述相位差φ的调整下的垫圈25的选择，决定弹簧常数k、衰减系数h，从而决定为预定的大小。此时，夹紧反力fr(t)的振幅F_r，也如上述式(18)所示，依存于哥氏强制力fc(t)的振幅Fc，优选地，在上述式(18)中，采取夹紧反力fr(t)的振幅F_r和哥氏强制力fc(t)的振幅Fc近似的(F_r≈Fc)。

在夹紧反力fr(t)的振幅F_r的调整中，在例如允许的相位差φ的范围中，以振幅F_r成为最大的方式分别调整垫圈25的弹簧常数k、衰减系数h。

此外，夹紧反力fr(t)的振幅F_r，如上所述，考虑共振点附近的ω≈ω_n(ω/ω_n≈1)的情况、以及ω＜＜ω_n的情况，如上述式(22)以及上述式(23)所表示的，分别通过调整垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k来决定也可。

如此，在本实施方式中，可以通过调整垫圈25的弹簧常数k、衰减系数h来调整夹紧反力fr(t)。

因此，在本实施方式中，如图10所示那样，以哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)成为互相抵消的那样的关系的方式，分别适宜调整夹紧点L1以及夹紧点L2的位置、主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)、垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k。由此，夹紧反力fr(t)对抑制主软管12的膨胀量起作用。

在此，参照图11、图12，关于主软管12的软管柔量，对以往的配管的支持结构和本实施方式涉及的配管的支持结构进行比较来说明。

图11所示的根据不同温度的软管柔量，示出适用以往的配管的支持结构的情况，横轴表示软管液压(MPa)，纵轴表示软管膨胀(ml)。此外，以往的配管的支持结构中，主软管的夹紧点、主软管的弯曲部的曲率半径、垫圈的衰减系数h以及弹簧常数k分别未最佳化。

对此，图12所示的根据不同温度的软管柔量，示出适用本实施方式涉及的配管的支持结构情况，对夹紧点L1以及夹紧点L2的位置、主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)、垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k分别适宜地调整，哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)如图10所示那样成为抵消的关系的最佳化的情况。

如图11、图12所示那样，在适用本实施方式涉及的配管的支持结构的例子中，与以往的配管的支持结构相比，在20℃，80℃以及120℃下的软管膨胀量(ml)收敛于0℃下的软管膨胀量(ml)。特别地，在工作油的温度为120℃的情况下，与根据软管液压(MPa)的增加而最大约1.5倍膨胀的以往的配管的支持结构相比，能够抑制成为最大约1.1倍程度的软管膨胀量。如该结果所示的，本实施方式涉及的配管的支持结构，即使工作油的温度上升，也可以抑制主软管12的软管膨胀量。

如此，本实施方式涉及的配管的支持结构，在流体通路12e中高温的工作油流通时，以根据在主软管12产生的哥氏强制力fc(t)的振幅即哥氏力Fc(N)来对在垫圈25产生的夹紧反力fr(t)的振幅即反力F_r(N)对主软管12的热膨胀量的抑制起作用的方式，设定夹紧点L1以及夹紧点L2的至少任一方的位置以及弯曲部12a的曲率半径r(m)，并且设定垫圈25的弹簧常数k以及衰减系数h。

因此，本实施方式涉及的配管的支持结构，可以利用产生的哥氏强制力fc(t)和在垫圈25产生的夹紧反力fr(t)。由此，本实施方式涉及的配管的支持结构，可一边维持对例如由树脂等的弹性构件构成的主软管12的特有的搭载自由度，一边以简单以及低成本的构成实现高温域下的软管柔量，即主软管12的膨胀量的抑制。

此外，本实施方式涉及的配管的支持结构，以使上述式(24)中的系数κ接近1的方式，设定夹紧点L1、夹紧点L2、主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)、垫圈25的弹簧常数k以及衰减系数h。因此，哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)以互相抵消的方式起作用。因此，可以将夹紧反力fr(t)变换为向主软管12的推压负荷，可以抑制主软管12的膨胀量。

此外，本实施方式涉及的配管的支持结构，通过调整夹紧点L1和夹紧点L2的至少任一方的位置，来调整上述式(11)表示的流体质量m(g)。由此，调整哥氏强制力fc(t)中的振幅即哥氏力Fc(N)。此外，本实施方式涉及的配管的支持结构，通过调整弯曲部12a的曲率半径r(m)，调整上述式(10)表示的流体角速度ω(rad/s)。

因此，本实施方式涉及的配管的支持结构，仅调整夹紧点L1以及夹紧点L2、弯曲部12a的曲率半径r(m)，就可以调整哥氏强制力fc(t)。

进而，本实施方式涉及的配管的支持结构，通过调整弹簧常数k以及衰减系数h来调整相位差φ以及反力F_r(N)。因此，本实施方式涉及的配管的支持结构，仅通过在具有分别不同的弹簧常数k以及衰减系数h的垫圈中适宜选择具有最佳的弹簧常数k以及衰减系数h的垫圈25，就可以根据哥氏强制力fc(t)调整夹紧反力fr(t)。

而且，在本实施方式中，对主软管12的支持结构进行了说明，关于回流软管13，也能够适用和主软管12同样的支持结构。

此外，在本实施方式中，关于对在GSA10和HPU11之间连接的主软管12以及回流软管13适用本发明涉及的配管的支持结构的例子进行了说明，但是不限于此，只要是高温的工作油等的流体流通的树脂制的配管，即具有产生哥氏力的形状的配管，就能够适用任一种配管。特别地，优选适用作为流体使用工作油，配管的热膨胀对液压的控制施加影响的配管。

此外，在本实施方式中，对夹紧点L1以及夹紧点L2的位置、主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)、垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k分别适宜地调整，以使哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)成为如图10所示那样抵消的关系的方式进行了最佳化，但并不限于此，也可以通过对夹紧点L1以及夹紧点L2的位置、主软管12的弯曲部12a的曲率半径r(m)、垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k之中的至少任1个进行调整，来使哥氏强制力fc(t)和夹紧反力fr(t)最佳化。例如，可以将垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k固定，调整夹紧点L1以及夹紧点L2的位置以及曲率半径r(m)，或将夹紧点L1以及夹紧点L2的位置固定，调整垫圈25的衰减系数h以及弹簧常数k。

此外，本实施方式利用的哥氏力Fc(N)，依存于工作油的软管内流速V(m/s)，所以也可通过控制该软管内流速V(m/s)，调整所产生的哥氏力Fc(N)、哥氏强制力fc(t)。

如以上所说明的，本发明涉及的配管的支持结构，通过利用产生的哥氏力和反力，具有可一边维持树脂制的配管特有的搭载自由度，一边以简单以及低成本的构成实现高温域中的软管柔量的抑制的效果，对全部高温的流体流动的配管的支持结构都有用。

符号的说明

12主软管

12a，13a弯曲部

12c，13c HPU侧固定端部

12d、13d倾斜部

12e流体通路

13回流软管

22第2支持构件

23主侧夹紧部

24回流侧夹紧部

25垫圈

L1夹紧点

L2夹紧点

Claims (4)

1.一种配管的支持结构，被支持于第1夹紧位置以及第2夹紧位置，在内部形成有高温的流体所流通的流体通路，并且由弹性材料形成，

在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方，具有弹性地保持所述配管的外周部的保持构件，

所述配管在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间具有相对于和重力方向正交的水平面倾斜的倾斜部和具有预定的曲率半径的弯曲部，

所述保持构件具有预定的弹簧常数以及预定的衰减系数，

设定所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方的位置以及所述弯曲部的形状，并且设定所述保持构件的所述弹簧常数以及所述衰减系数，使得高温的流体在所述流体通路中流通时，根据在所述配管产生的哥氏力而在所述保持构件产生的反力对所述配管的热膨胀量的抑制起作用。

2.根据权利要求1所述的配管的支持结构，其特征在于，

在设所述哥氏力为Fc，设在所述流体通路中流通的流体的流体角速度为ω，设时间为t时，根据所述配管的振动而时间性地变化的哥氏强制力fc(t)由fc(t)＝Fcsinωt表示，

在设相对于所述哥氏力Fc在所述保持构件产生的所述反力为F_r，设在所述保持构件产生并根据所述哥氏强制力fc(t)而时间性地变化的夹紧反力为fr(t)时，所述夹紧反力fr(t)由fr(t)＝F_rsin(ωt-φ)表示，

设定所述第1夹紧位置、所述第2夹紧位置、所述弯曲部的形状、所述弹簧常数以及所述衰减系数，使得在设根据所述夹紧反力fr(t)和所述哥氏强制力fc(t)的比决定的系数为κ时，下式(1)中的系数κ接近1，

式1

f_c(t)＝-κf_r(t)…(1)。

3.根据权利要求2所述的配管的支持结构，其特征在于，

在设在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间的所述流体通路中流动的流体的流体质量为m，设在所述流体通路中流动的流体的流速为V时，所述哥氏力Fc由下式(2)表示，

式2

F_c＝2mωV…(2)

在设所述流体的流体密度为ρ，设在所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置之间的所述流体通路中流动的流体的流量为v，设所述弯曲部的曲率半径为r时，所述式(2)中的流体质量m以及所述流体角速度ω分别由下式(3)、(4)表示，

式3

m＝ρ·v…(3)

式4

$\mathrm{\ω}=\frac{V}{r}\·\·\·\left(4\right)$

通过调整所述第1夹紧位置和所述第2夹紧位置的至少任一方的位置，调整所述式(3)表示的所述流体质量m，来调整作为所述哥氏强制力fc(t)的振幅的所述哥氏力Fc，

通过调整所述弯曲部的曲率半径r来调整所述流体角速度ω。

4.根据权利要求2或3所述的配管的支持结构，其特征在于，

在设所述保持构件的固有振动频率为ω_n，设衰减比为ζ，设所述弹簧常数为k时，表示所述夹紧反力fr(t)的振幅的所述反力F_r以及相位差φ分别由下式(5)、(6)表示，

式5

$F_r=\frac{F_c/k}{\sqrt{{\{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2\}}^2+{\left(2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}}\·\·\·\left(5\right)$

式6

$\mathrm{\φ}={\tan }^{-1}\left\{\frac{2\mathrm{\ζ}\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}}{1-{\left(\frac{\mathrm{\ω}}{{\mathrm{\ω}}_n}\right)}^2}\right\}\·\·\·\left(6\right)$

在设所述衰减系数为h，设所述流体通路全体的流体质量和所述配管的质量的合计的质量为M时，所述式(5)以及式(6)中的所述固有角振动频率ω_n、衰减比ζ分别由下式(7)、(8)表示，

式7

${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\frac{k}{M}}\·\·\·\left(7\right)$

式8

$\mathrm{\ζ}=\frac{h}{2\sqrt{\mathrm{Mk}}}\·\·\·\left(8\right)$

通过调整所述弹簧常数k以及所述衰减系数h，来调整所述相位差φ以及所述反力F_r。

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