JP2000097147A - アキシャルピストンポンプ - Google Patents

アキシャルピストンポンプ

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JP2000097147A JP11027747A JP2774799A JP2000097147A JP 2000097147 A JP2000097147 A JP 2000097147A JP 11027747 A JP11027747 A JP 11027747A JP 2774799 A JP2774799 A JP 2774799A JP 2000097147 A JP2000097147 A JP 2000097147A
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憲英 松田
Ryuji Sakai
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/06—Pressure in a (hydraulic) circuit
    • F04B2205/063—Pressure in a (hydraulic) circuit in a reservoir linked to the pump outlet

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アキシャルピストンポンプは、ピストン室の
圧力変動により騒音が発生する。個々のピストン室の圧
力変動を滑らかにしても、複数のピストン室全体が発す
る騒音に高調波が多く含まれると、騒音が耳障りなもの
となる。 【解決手段】 アキシャルピストンポンプは、あるピス
トン室の圧力が吐出ポートＴの圧力PHに達したときに、
他のピストン室の開口が口部L2と重なり始め、あるピス
トン室の圧力が吸入ポートＳの圧力PLに達したときに、
他のピストン室の開口が口部L1と重なり始めるように構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、アキシャルピス
トンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】アキシャルピストンポンプは、シリンダ
ブロックを弁体に対して相対的に回転させつつ、吸入ポ
ートからピストン室に流体を吸い込んで吐出ポートへ吐
き出すことにより、ポンプ作用を奏する。このとき、シ
リンダブロックに形成された個々のピストン室には圧力
変動が生じる。圧力変動はポンプ装置に対する起振力と
なってポンプ装置を振動させ、これが騒音の原因とな
る。一つのピストン室の圧力変動過程には、昇圧過程と
降圧過程が含まれる。昇圧過程、降圧過程で急激に圧力
が変動すると圧力変動曲線に高調波成分が多く含まれる
ことになり、騒音が特に耳障りなものとなる。
【０００３】この昇圧過程、降圧過程における圧力変動
曲線を滑らかにするために、弁体にノッチやバイパスポ
ートを形成する試みがある（例えば、特開昭５４−４４
２０８号公報参照）。このアキシャルピストンポンプで
は、吐出ポートに連続するノッチを形成して昇圧過程初
期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑らかにしてい
る。そして、吸入ポートと連通するバイパスポートを弁
体に形成し、ピストン室の圧力が吐出ポートの圧力に達
する前に、ピストン室の圧力をこのバイパスポートを介
して吸入ポートへ逃がすようにして、昇圧過程後期にお
ける圧力の急激な上昇を防止している。
【０００４】また、吸入ポートに連続するノッチを形成
して降圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を
滑らかにしている。そして、吐出ポートと連通するバイ
パスポートを弁体に形成し、ピストン室の圧力が吸入ポ
ートの圧力に達する前に、このバイパスポートを介して
吐出ポートの圧力をピストン室に導いて、降圧過程後期
における圧力の急激な下降を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】個々のピストン室の圧
力変動曲線に着目すれば、上記の構成により圧力変動曲
線は滑らかになっているということができる。しかし、
ポンプ騒音は複数のピストン全体から発せられる。よっ
て、個々のピストン室の圧力変動曲線が滑らかになった
としても、複数のピストン室全体が発する騒音に高調波
が多く含まれることもある。
【０００６】本願発明は、個々のピストン室の圧力変動
曲線を滑らかにするだけでなく、複数のピストン室の相
互の昇圧、降圧のタイミングを調整して、複数のピスト
ン室全体が発する騒音から高調波を減少させようとする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願発明に係るアキシャルピストンポンプは、複数
のピストンと、これらのピストンが摺動する複数のピス
トン室が形成されたシリンダブロックと、吸入ポートと
吐出ポートとが形成された弁体と、該シリンダブロック
を収容するケーシングとを備え、該シリンダブロックを
該弁体に対して相対的に回転させつつ、該ピストンを往
復運動させることにより、該吸入ポートからピストン室
に流体を吸い込んで該吐出ポートへ吐き出すアキシャル
ピストンポンプにおいて、昇圧過程初期におけるピスト
ン室の圧力変動曲線を滑らかにするために該吐出ポート
に接続されるように該弁体に形成された第１の口部と、
降圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑ら
かにするために該吸入ポートまたは該ケーシング内に接
続されるように該弁体に形成された第２の口部と、該弁
体に形成され該吸入ポートまたは該ケーシング内と連通
する第１のバイパスポートと、該弁体に形成され該吐出
ポートと連通する第２のバイパスポートとを備え、該第
１のバイパスポートの開口は、ピストン室の開口が該第
１の口部と重なり始めた後、そのピストン室の圧力が該
吐出ポートの圧力に達する前に、そのピストン室の開口
と重なり始める所に位置し、該第２のバイパスポートの
開口は、ピストン室の開口が該第２の口部と重なり始め
た後、そのピストン室の圧力が該吸入ポートの圧力に達
する前に、そのピストン室の開口と重なり始める所に位
置し、あるピストン室の圧力が該吐出ポートの圧力にほ
ぼ達したときに、他のピストン室の開口が該第２の口部
と重なり始め、あるピストン室の圧力が該吸入ポートの
圧力にほぼ達したときに、他のピストン室の開口が該第
１の口部と重なり始めるように構成されている（請求項
１）。このように構成すると、個々のピストン室の昇圧
過程、降圧過程の圧力変動曲線が滑らかになる。そし
て、あるピストン室の昇圧過程の完了点と他のピストン
室の降圧過程の開始点とが重なる。また、あるピストン
室の降圧過程の完了点と他のピストン室の昇圧過程の開
始点とが重なる。よって、全部のピストン室が発する起
振力が全体で正弦波曲線に近くなる。そのため騒音に含
まれる高調波成分が少なくなる。
【０００８】上記アキシャルピストンポンプにおいて、
さらに斜板を備え、該斜板の傾斜に沿って該ピストンが
往復運動するように構成してもよい（請求項２）。すな
わち、アキシャルピストンポンプを斜板型アキシャルピ
ストンポンプとして構成してもよい。
【０００９】また、上記アキシャルピストンポンプにお
いて、昇圧過程におけるピストン室の圧力変動曲線が、
極小から極大までの正弦波曲線にほぼ等しく、降圧過程
におけるピストン室の圧力変動曲線が、極大から極小ま
での正弦波曲線にほぼ等しくなるようにするのがよい
（請求項３）。
【００１０】また、上記課題を解決するために、本願発
明に係る他のアキシャルピストンポンプは、複数のピス
トンと、これらのピストンが摺動する複数のピストン室
が形成されたシリンダブロックと、吸入ポートと吐出ポ
ートとが形成された弁体と、該シリンダブロックを収容
するケーシングとを備え、該シリンダブロックを該弁体
に対して相対的に回転させつつ、該ピストンを往復運動
させることにより、該吸入ポートからピストン室に流体
を吸い込んで該吐出ポートへ吐き出すアキシャルピスト
ンポンプにおいて、昇圧過程初期におけるピストン室の
圧力変動曲線を滑らかにするために該吐出ポートに接続
されるように該弁体に形成された第１の口部と、降圧過
程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑らかにす
るために該吸入ポートまたは該ケーシング内に接続され
るように該弁体に形成された第２の口部と、該弁体に形
成され該吸入ポートまたは該ケーシング内と連通する第
１のバイパスポートと、該弁体に形成され該吐出ポート
と連通する第２のバイパスポートとを備え、該ピストン
室の昇圧過程および降圧過程における圧力変動曲線が該
複数のピストン室全体でほぼ正弦波曲線をなすように、
該ピストン室の開口が、該第１の口部、該第１のバイパ
スポートの開口、該第２の口部および該第２のバイパス
ポートの開口と重なり合うように構成されている（請求
項４）。このように構成して、全部のピストン室が発す
る起振力が全体で正弦波曲線に近くなるようにすると、
騒音に含まれる高調波成分が少なくなる。
【００１１】上記アキシャルピストンポンプにおいて、
さらに斜板を備え、該斜板の傾斜に沿って該ピストンが
往復運動するように構成してもよい（請求項５）。すな
わち、アキシャルピストンポンプを斜板型アキシャルピ
ストンポンプとして構成してもよい。
【００１２】また、上記アキシャルピストンポンプにお
いて、ピストンが下死点にあるときにそのピストンを収
容するピストン室の圧力が昇圧過程のほぼ中間点にあ
り、ピストンが上死点にあるときにそのピストンを収容
するピストン室の圧力が降圧過程のほぼ中間点にあるよ
うにするのがよい（請求項６）。個々のピストン室の圧
力は斜板の傾転角を変えようとするモーメント力となる
が、かかる構成によれば、シリンダブロックの１回転中
にこのモーメント力が相殺されることになる。アキシャ
ルピストンポンプでは、複数のピストン室の開口が等角
度間隔で配置されているので、上記構成によりポンプ管
制力が生じにくくなる。
【００１３】また、上記アキシャルピストンポンプにお
いて、吐出ポートからの配管系に脈動吸収器を設けるよ
うにしてもよい（請求項７）。この場合、特に、ポンプ
の定格回転数にピストン数を乗じた値と、脈動吸収器が
吸収対象とする周波数のうちの最低周波数とが略等しく
なるようにするのがよい（請求項８）。この脈動吸収器
で吐出ポートからの脈動の一次周波数成分を取り除くこ
とにより、さらに騒音を低減させることができる。
【００１４】また、上記脈動吸収器は、吐出ポートから
分岐した閉管として構成することもできるし（請求項
９）、ヘルムホルツ型として構成することもできる（請
求項１０）。かかる構造の脈動吸収器は、構造が単純で
あり小型で設置スペースも小さくて済むのであるが、吐
出ポートからの脈動の一次周波数成分を取り除いて騒音
を低減させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について、図面に基づいて説明する。図１は、斜板式の
アキシャルピストンポンプＡの構造を模式的に表した縦
断面図である。中心軸Ｏを中心として回転軸６が回転す
ると、ケーシング５内に収容されたシリンダブロック２
が回転すると共に、シリンダブロック２に形成されたピ
ストン室内でピストンＰが往復摺動する。つまり、ピス
トンＰのロッドの一端を支持するシュー７が斜板４上を
摺動回転し、斜板４の傾斜に沿ってピストンＰが往復運
動するのである。ケーシング５の端部にはバルブカバー
８が取り付けられている。そして、弁体１がケーシング
５内においてバルブカバー８に固定されている。弁体１
には吸入ポートＳと吐出ポートＴとが形成されている。
弁体１とシリンダブロック２とは、摺動面Ｆで接してい
る。シリンダブロック２が弁体１に対して相対的に回転
すると、弁体１とシリンダブロック２とは摺動面Ｆで相
互に摺動し、吸入ポートＳからピストン室に流体が吸い
込まれ、吐出ポートＴへ吐き出される。なお、ケーシン
グ５内の空間は、ドレインポート（図示せず）を介して
タンク（図示せず）に接続されている。
【００１６】図２は、摺動面Ｆにおけるピストン室の開
口C1〜C9、吸入ポートＳ、吐出ポートＴ等の配置状態を
示す配置図である。
【００１７】図２(a)には、摺動面Ｆにおけるピストン
室の開口C1〜C9の配置関係が示されている。シリンダブ
ロック２には９のピストン室B1〜B9（図示せず）が形成
されており、摺動面Ｆにはそれぞれのピストン室B1〜B9
に対応する開口C1〜C9が等角度間隔（４０度間隔）で表
れている。開口C1〜C9の形状はこのように略楕円形状で
あるが、周縁の一部には切欠部eが形成されている。
【００１８】図２(b)には、摺動面Ｆにおける吸入ポー
トＳ、吐出ポートＴ等の配置関係が示されている。弁体
１には第１のノッチN1、第１のコンジットL1、第２のノ
ッチN2、第２のコンジットL2が形成されており、これら
の開口が摺動面Ｆに表れている。本実施形態において
は、第１のノッチN1と第１のコンジットL1とが請求項に
いう第１の口部を構成し、第２のノッチN2と第２のコン
ジットL2とが請求項にいう第２の口部を構成する。な
お、第１の口部として、ノッチN1を形成せずにコンジッ
トL1のみを形成するようにしてもよいし、コンジットL1
を形成せずにノッチN1のみを形成するようにしてもよ
い。また、第２の口部として、ノッチN2を形成せずにコ
ンジットL2のみを形成するようにしてもよいし、コンジ
ットL2を形成せずにノッチN2のみを形成するようにして
もよい。
【００１９】ノッチN1の摺動面Ｆへの開口は、吐出ポー
トＴの摺動面Ｆへの開口と連続するように形成されてい
る。このようにして、ノッチN1は吐出ポートＴに接続さ
れている。コンジットL1は弁体１内部で吐出ポートＴに
連通するように形成されている。このようにして、コン
ジットL1は吐出ポートＴに接続されている。コンジット
L1の開口は摺動面ＦにおいてノッチN1の先端近傍に表れ
ている。ノッチN2の摺動面Ｆへの開口は、吸入ポートＳ
の摺動面Ｆへの開口と連続するように形成されている。
このようにして、ノッチN2は吸入ポートＳに接続されて
いる。コンジットL2は弁体１内部で吸入ポートＳに連通
するように形成されている。このようにして、コンジッ
トL2は吸入ポートＳに接続されている。コンジットL2の
開口は摺動面ＦにおいてノッチN2の先端近傍に表れてい
る。
【００２０】また、弁体１には第１のバイパスポートM1
と第２のバイパスポートM2が形成されている。バイパス
ポートM1は摺動面Ｆに開口しており、弁体１内部で吸入
ポートＳに連通している。バイパスポートM2は摺動面Ｆ
に開口しており、弁体１内部で吐出ポートＴに連通して
いる。
【００２１】図中、中心軸Ｏから上方に伸びる線を「下
死点」として示している。これは、あるピストン室の開
口の中心点がこの線に一致したときに、そのピストン室
を摺動するピストンがピストン室内で下死点にあるとい
うことを意味する。同様に、中心軸Ｏから下方に伸びる
線を「上死点」として示しているが、これは、あるピス
トン室の開口の中心点がこの線に一致したときに、その
ピストン室を摺動するピストンがピストン室内で上死点
にあるということを意味する。
【００２２】図３は弁体１の一部断面図であり、図３
(a)はノッチN1やコンジットL1周辺の弁体１の断面を、
図３(b)はバイパスポートM1周辺の弁体１の断面を、そ
れぞれ表している。
【００２３】ノッチN1は摺動面Ｆで、またコンジットL1
は弁体１内部で、吐出ポートＴと接続されているのが、
図３(a)からもわかる。ノッチN2やコンジットL2もこれ
と同様に吸入ポートＳと接続されている。また、図３
(b)からわかるように、バイパスポートM1は吸入ポート
Ｓに弁体１内部で連通している。バイパスポートM2もこ
れと同様に吐出ポートＴに連通している。
【００２４】図４は、摺動面Ｆにおける、吸入ポート
Ｓ、吐出ポートＴ、開口C1,C5等の配置状態を示す図で
ある。図４(a)は開口C1が下死点より１０度手前の位置
にある状態を、図４(b)は図４(a)の状態からシリンダブ
ロック２の回転角が図中右回りに２０度進み、開口C1が
下死点より１０度進んだ位置にある状態を、図４(c)は
図４(b)の状態からシリンダブロック２の回転角が図中
右回りにさらに２０度進み、開口C1が下死点より３０度
進んだ位置にある状態を、それぞれ示している。また、
図５は開口C1,C5,C9に対応するピストン室B1,B5,B9の圧
力変動曲線を示したものであり、横軸の回転角は、下死
点を基準とした開口C1の回転角である。また、縦軸に示
されるPLは吸入ポートＳの圧力値であり、PHは吐出ポー
トＴの圧力値である。これらの図を参照しながら、開口
C1,C5,C9の位置とピストン室B1,B5,B9の圧力との関係を
説明する。
【００２５】図４(a)は、開口C1が下死点の１０度手前
にある状態を示している。開口C1はシリンダブロック２
の回転に従い、吸入ポートＳや吐出ポートＴに対して、
図中、右回りに回転しており、開口C5も中心軸Ｏを中心
として右回りに回転する。図４(a)の状態では、開口C1
の端部がノッチN1の先端近傍のコンジットL1にさしかか
った状態にある。よって、この状態が、開口C1に対応す
るピストン室B1の昇圧過程の開始点になる。図５ではピ
ストン室B1の圧力が実線で示されている。図４(a)の状
態でのピストン室B1の圧力を、図５において点a1で示し
ている。
【００２６】図４(a)の状態では、開口C5は上死点の手
前３０度の位置にあり、ピストン室B5の圧力は吐出ポー
トＴの圧力値であるPHに一致している。図５ではピスト
ン室B5の圧力が一点鎖線で示されている。図４(a)の状
態でのピストン室B5の圧力を、図５において点a2で示し
ている。
【００２７】図４(a)の状態から開口C1,C5が右回りに１
０度回転すると、開口C1は下死点に達する。このときに
はピストン室B1の圧力は、図５中の点a3で示されるよう
に、PHとPLの平均値になる。さらに開口C1が右回りに回
転すると開口C1の切欠eがバイパスポートM1に重なり、
これによってピストン室B1の圧力が吸入ポートＳに逃が
される。よって、ピストン室B1の圧力が急激にPHに達す
ることが防止され、昇圧過程後期における圧力変動曲線
を滑らかなものとしている。
【００２８】そして図４(b)のように、開口C1が下死点
から１０度進んだ位置に達したところで、ピストン室B1
の圧力はPHに達する。このときのピストン室B1の圧力
を、図５において点a4で示している。このようにして、
ピストン室B1の昇圧過程が完了する。図５からもわかる
ように、ピストン室B1の昇圧過程における圧力変動曲線
は、極小から極大までの正弦波曲線に概略一致するよう
な滑らかな曲線となる。これは、コンジットL1、ノッチ
N1やバイパスポートM1の作用によるものである。
【００２９】一方、図４(b)の状態では、開口C5は上死
点の手前１０度の位置にあり、開口C5の端部がノッチN2
の先端近傍のコンジットL2にさしかかっている。よって
この状態が、開口C5に対応するピストン室B5の降圧過程
の開始点になる。図４(b)の状態でのピストン室B5の圧
力は、図５において点a4で示される。図４(b)の状態か
ら開口C1,C5が右回りに１０度回転すると、開口C5は上
死点に達する。このとき、ピストン室B5の圧力は、図５
中の点a5で示されるように、PHとPLの平均値である。さ
らに開口C5が右回りに回転すると開口C5の切欠eがバイ
パスポートM2に重なり、これによって吐出ポートＴの圧
力がピストン室B5に導かれる。よって、ピストン室B5の
圧力が急激にPLに達することが防止され、降圧過程後期
における圧力変動曲線を滑らかなものとしている。
【００３０】そして図４(c)のように、開口C5が上死点
から１０度進んだ位置に達したところで、ピストン室B5
の圧力はPLに達する。このときのピストン室B5の圧力
は、図５において点a6で示される。このようにして、ピ
ストン室B5の降圧過程が完了する。図５からもわかるよ
うに、ピストン室B5の降圧過程における圧力変動曲線
は、極大から極小までの正弦波曲線に概略一致するよう
な滑らかな曲線となる。これは、コンジットL2、ノッチ
N2やバイパスポートM2の作用によるものである。
【００３１】図４(c)の状態では、開口C1の隣の開口C9
が下死点の手前１０度の位置にあり、開口C9の端部がノ
ッチN1の先端近傍のコンジットL1にさしかかっている。
よってこの状態が、開口C9に対応するピストン室B9の昇
圧過程の開始点となり、以後、上述したピストン室B1に
ついての昇圧過程と同様の昇圧過程を辿る。ピストン室
B9の圧力変動曲線は、図５において破線で示されてい
る。
【００３２】図５からもわかるように、ピストン室B1の
昇圧過程における圧力変動曲線と、ピストン室B5の降圧
過程における圧力変動曲線とを併せると、点a1,点a3,点
a4,点a5,点a6を順に辿るような、一周期分の正弦波曲線
に概略一致する。よって、シリンダブロック２が１回転
する間の、ピストン室B1〜B9の全部の昇圧、降圧過程の
圧力変動曲線を併せると、９周期分の正弦波曲線とな
る。ピストン室B1〜B9の圧力変動はアキシャルピストン
ポンプを振動させる起振力となり、騒音を発生させる。
しかし、ピストン室B1〜B9の昇圧、降圧過程の圧力変動
曲線が全体で連続した正弦波曲線を描くので、その騒音
には高調波が多くは含まれず、耳障りなものとはならな
い。
【００３３】図６は、ピストン室B1の圧力変動を示した
図である。横軸の回転角は、下死点を基準とした、ピス
トン室B1が対応する開口C1の回転角である。縦軸に示さ
れるPLは吸入ポートＳの圧力であり、PHは吐出ポートＴ
の圧力である。この図からもわかるように、ピストン室
B1の昇圧過程のほぼ中間点で、開口C1が回転角 0度の点
に位置する。すなわち、このときピストン室B1内のピス
トンは下死点にある。また、ピストン室B1の降圧過程の
ほぼ中間点で、開口C1が回転角 +180度の点に位置す
る。すなわち、このときピストン室B1内のピストンは上
死点にある。開口C1の回転角とピストン室B1の圧力変動
がこのような関係にあれば、ピストン室B1の圧力に起因
する、斜板４の傾転角を変えようとするモーメント力
は、シリンダブロック２の１回転中に相殺されることに
なる。同様のことが、他のピストン室B2〜B9についても
言える。そして、開口C1〜C9が等角度間隔に配置されて
いるため、ピストン室B1〜B9の圧力による斜板４に対す
るモーメント力は全体で相殺し合い、ポンプ管制力が生
じないようになる。
【００３４】図７は、本願発明に係るアキシャルピスト
ンポンプのもう一つの実施形態を示すための、摺動面Ｆ
における、吸入ポートＳ、吐出ポートＴ等の配置状態を
示す配置図である。この実施形態においても、ケーシン
グ５内の空間は、ドレインポート（図示せず）を介して
タンク（図示せず）に接続されている。本実施形態にお
いては、摺動面Ｆに開口したバイパスポートM1は、弁体
１内部で吸入ポートＳではなく、ケーシング５内の空間
に連通している。すなわちバイパスポートM1は、摺動面
Ｆと弁体１の外周面とに開口している。本実施形態のア
キシャルピストンポンプのその他の構成は、図１、図２
に示した実施形態のアキシャルピストンポンプＡと同様
である。このように構成すると、ピストン室B1〜B9の圧
力は、昇圧過程において吐出ポートＴの圧力に達する前
に、ケーシング５内に逃がされ、急激に吐出ポートＴの
圧力PHに達することが防止され、昇圧過程後期における
圧力変動曲線を滑らかにすることができる。すなわち、
本実施形態においても圧力変動曲線は、図５に示すよう
なものとなる。
【００３５】図８は、本願発明に係るアキシャルピスト
ンポンプのさらにもう一つの実施形態を示すための、摺
動面Ｆにおける、吸入ポートＳ、吐出ポートＴ等の配置
状態を示す配置図である。この実施形態においても、ケ
ーシング５内の空間は、ドレインポート（図示せず）を
介してタンク（図示せず）に接続されている。本実施形
態においては、摺動面Ｆに開口したコンジットL2は、弁
体１内部で吸入ポートＳではなく、ケーシング５内の空
間に連通している。すなわちコンジットL2は、摺動面Ｆ
と弁体１の外周面とに開口している。このようにして、
コンジットL2はケーシング５内に接続されている。本実
施形態のアキシャルピストンポンプのその他の構成は、
図１、図２に示した実施形態のアキシャルピストンポン
プＡと同様である。このように構成すると、ピストン室
B1〜B9の圧力は、ピストン室の開口の端部がコンジット
L2にさしかかるときが、ピストン室の降圧過程の開始点
になる。ピストン室の圧力は、コンジットL2によって徐
々にケーシング５内に逃がされ、これにより急激な圧力
降下が防止され、降圧過程初期における圧力変動曲線を
滑らかにすることができる。すなわち、本実施形態にお
いても圧力変動曲線は、図５に示すようなものとなる。
【００３６】図９は、吐出ポートＴの吐出圧力を測定し
た結果を示す図であり、(ａ)は本願のアキシャルピスト
ンポンプＡにおける吐出圧力の圧力脈動波形を、(ｂ)は
従来のアキシャルピストンポンプにおける吐出圧力の圧
力脈動波形を、それぞれ示している。
【００３７】図９からもわかるように、従来のアキシャ
ルピストンポンプに比較して、本願のアキシャルピスト
ンポンプＡは吐出圧力の圧力脈動波形が正弦波曲線に近
くなっている。この測定結果からも、本願のアキシャル
ピストンポンプＡでは、吐出ポートＴの吐出圧力の圧力
変動に起因する騒音に高調波成分があまり含まれず、耳
障りなものとはならないということが理解できる。
【００３８】図１０は、本願発明に係るアキシャルピス
トンポンプのさらにもう一つの実施形態を示す構成図で
ある。このアキシャルピストンポンプA1は、図１〜６で
示した実施形態のアキシャルピストンポンプＡと同様の
構造のポンプ部Ｕを有しているので、その吐出ポートＴ
の吐出圧力の圧力脈動波形には、高調波成分はあまり含
まれていない。そして、このアキシャルピストンポンプ
A1は脈動吸収器10を備えている。脈動吸収器10は吐出ポ
ートＴからの配管系30に設けられている。この脈動吸収
器10は閉管により構成されており、閉管が配管系30から
分岐するようにして、すなわち枝管のようにして接続さ
れている。脈動吸収器10の特性はその管長によりほぼ決
定される。
【００３９】図１１は、この閉管構造の脈動吸収器10の
出力特性を示す特性図である。この特性図は、周波数軸
上での成分レベルが一定となるような圧力脈動を脈動吸
収器10の入力側から入力したときに、出力側から出力さ
れる圧力脈動のレベルを示すものである。圧力脈動はポ
ンプの起振力となり騒音の原因となるのであるが、この
図からわかるように、脈動吸収器10によって特定の周波
数成分が吸収される。この脈動吸収器10は、基本周波数
f1に対して脈動吸収効果を奏するだけでなく、その奇数
倍の周波数である、３×f1,５×f1,７×f1,・・・に対して
も脈動吸収効果を奏する。一方、基本周波数f1の偶数倍
の周波数である２×f1,４×f1,６×f1,・・・に対してはそ
の成分を増幅する傾向を示すのであるが、これは、閉管
構造の脈動吸収器の特徴である。この脈動吸収器10が脈
動吸収対象とする周波数は、f1,３×f1,５×f1,７×f1,
・・・である。そして、この脈動吸収器10の脈動吸収対象
となるこれら周波数のうちの最低周波数であるf1（Hz）
は、アキシャルピストンポンプA1の定格回転数Ｒ(回転
／秒)にピストン数Ｎを乗じた値（Ｒ×Ｎ）にほぼ一致
している。
【００４０】脈動吸収器10の入力側の圧力脈動波形は、
１／（Ｒ×Ｎ）の周期を有する、高調波成分の少ない周
期的な波形である。そして、脈動吸収器10の作用によっ
てこの圧力脈動波形から一次の周波数成分であるＲ×Ｎ
(Hz)の成分や、その奇数倍の高調波成分が取り除かれ
る。前述したように、閉管構造の脈動吸収器は基本周波
数の偶数倍の周波数の成分を増幅する傾向を示す。しか
し、脈動吸収器10の入力側の圧力脈動波形には、元々、
高調波成分があまり含まれていないので、一次の周波数
成分さえ取り除くことができれば充分な騒音低減効果が
得られる。
【００４１】脈動吸収器には、例えば、パルスダンパの
ように脈動吸収効果を広い周波数範囲で得ることができ
るものもあるが、大型であるためにその設置には広いス
ペースを要する。閉管構造の脈動吸収器は脈動吸収器と
しては小型で単純な構造であるが、一次の周波数成分を
取り除くことができるので、十分な脈動吸収効果が得ら
れる。
【００４２】図１２は、本願発明に係るアキシャルピス
トンポンプのさらにもう一つの実施形態を示す構成図で
ある。このアキシャルピストンポンプA2も、図１〜６で
示したアキシャルピストンポンプＡと同様の構造のポン
プ部Ｕを有しているので、その吐出ポートＴの吐出圧力
の圧力脈動波形には、高調波成分はあまり含まれていな
い。このアキシャルピストンポンプA2も脈動吸収器20を
備えているが、脈動吸収器20の構造は図１０の脈動吸収
器10と異なり、ヘルムホルツ型の脈動吸収器、すなわち
共鳴器である。この脈動吸収器20は絞り21と室22とを備
え、絞り21を介して室22が吐出ポートＴからの配管系30
に連通している。脈動吸収器20の特性は室22の容積によ
ってほぼ決定される。
【００４３】図１３は、このヘルムホルツ型の脈動吸収
器20の出力特性を示す特性図である。この特性図は、周
波数軸上での成分レベルが一定となるような圧力脈動を
脈動吸収器20の入力側から入力したときに、出力側から
出力される圧力脈動のレベルを示すものである。この図
からわかるように、脈動吸収器20は基本周波数f0に対し
て脈動吸収効果を示すが、その他の周波数に対しては脈
動吸収効果を示さない。
【００４４】この脈動吸収器20の脈動吸収対象となる周
波数はf0のみであり、よって、f0が脈動吸収対象の最低
周波数である。そして、この周波数f0（Hz）は、アキシ
ャルピストンポンプA2の定格回転数Ｒ(回転／秒)にピス
トン数Ｎを乗じた値（Ｒ×Ｎ）に一致している。
【００４５】図１４は吐出ポートＴからの配管系30に接
続された脈動吸収器20の入出力圧力脈動波形を測定した
結果を示す図であり、(ａ)は脈動吸収器20の入力側の点
p1(図１２参照)における圧力脈動波形を、(ｂ)は脈動吸
収器20の出力側の点p2(図１２参照)における圧力脈動波
形を、それぞれを示している。図１４の縦軸は圧力を、
横軸は時間を示している。
【００４６】(ａ)の圧力脈動波形は、１／（Ｒ×Ｎ）の
周期を有する周期的な波形であり、図９(ａ)の圧力脈動
波形に相当する。この波形を見ると、Ｒ×Ｎ(Hz)の正弦
波形状に近いものとなっており、一次の周波数成分が主
たる成分となって構成されていることがわかる。
【００４７】(ｂ)は、脈動吸収器20の作用によって、
(ａ)で示される圧力脈動波形から一次の周波数成分であ
るＲ×Ｎ(Hz)の成分がほぼ取り除かれ、二次以降の高調
波成分が主成分となって構成された波形が示されてい
る。(ａ)の圧力脈動波形には高調波成分はあまり含まれ
ていないので、(ｂ)の波形の振幅は小さい。ヘルムホル
ツ型脈動吸収器は脈動吸収器としては小型で単純な構造
であるが、一次の周波数成分を取り除くことができるの
で、十分に騒音低減効果が得られる。
【００４８】以上、図１０〜１４では、吐出ポートから
の配管系に設ける脈動吸収器として閉管構造の脈動吸収
器とヘルムホルツ型の脈動吸収器を示したが、その他の
構造の脈動吸収器を採用することもできる。
【００４９】以上、本願発明に係るアキシャルピストン
ポンプの種々の実施形態を説明した。なお、本願にいう
弁体とは、吐出ポート、吸入ポートが形成されたブロッ
クを意味するが、弁体が一部材のみで構成される必要は
なく、複数の部材の組み合わせにより構成されていても
よい。
【００５０】また、上記では、主に、斜板型アキシャル
ピストンポンプに本願発明を適用した例を説明したが、
本願発明の適用されるアキシャルピストンポンプは斜板
型のものに限らず、例えば、斜軸型アキシャルピストン
ポンプにも本願発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】本願発明のアキシャルピストンポンプは
次のような効果を奏する。 （１）複数のピストン室全体から発せられる騒音の高調
波成分を少なくすることができる。 （２）ピストンが下死点にあるときにそのピストンのピ
ストン室の圧力が昇圧過程のほぼ中間点にあり、ピスト
ンが上死点にあるときにそのピストンのピストン室の圧
力が降圧過程のほぼ中間点にあるようにすれば、ポンプ
管制力の発生を防止できる。 （３）吐出ポートからの配管系に脈動吸収器を設けて圧
力脈動から一次の周波数成分を取り除くと、アキシャル
ピストンポンプの騒音をさらに低減できる。 （４）脈動吸収器として閉管構造のものやヘルムホルツ
型のものを採用すると、小型で設置スペースが小さくて
済むにも関わらず、充分に騒音低減の効果を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転斜板式アキシャルピストンポンプの構造を
模式的に表した縦断面図である。
【図２】摺動面におけるピストン室の開口、吸入ポー
ト、吐出ポート等の配置関係を示す配置図であり、図２
(a)は摺動面におけるピストン室の開口の配置関係を示
し、図２(b)は摺動面における吸入ポートと吐出ポート
の配置関係を示している。
【図３】弁体の一部断面図であり、図３(a)はノッチや
コンジット周辺の弁体の一部断面図、図３(b)はバイパ
スポート周辺の弁体の一部断面図である。
【図４】摺動面における、吸入ポートと吐出ポートに対
するピストン室の開口の配置関係を示す図であり、図４
(a)はある開口が下死点より１０度手前の位置にある状
態を示し、図４(b)は図４(a)の状態からシリンダブロッ
クの回転角が図中右回りに２０度進んだ状態を示し、図
４(c)は図４(b)の状態からシリンダブロックの回転角が
図中右回りにさらに２０度進んだ状態を示している。
【図５】ピストン室の圧力変動曲線を示した図である。
【図６】ピストン室の圧力変動曲線を示した図である。
【図７】摺動面における吸入ポート、吐出ポート等の配
置関係を示す図である。
【図８】摺動面における吸入ポート、吐出ポート等の配
置関係を示す図である。
【図９】吐出ポートの吐出圧力を測定した結果を示す図
であり、(ａ)は本願のアキシャルピストンポンプにおけ
る吐出圧力の圧力脈動波形を、(ｂ)は従来のアキシャル
ピストンポンプにおける吐出圧力の圧力脈動波形を示
す。
【図１０】本願発明に係るアキシャルピストンポンプの
さらにもう一つの実施形態を示す構成図である。
【図１１】閉管構造の脈動吸収器の出力特性を示す特性
図である。
【図１２】本願発明に係るアキシャルピストンポンプの
さらにもう一つの実施形態を示す構成図である。
【図１３】ヘルムホルツ型の脈動吸収器の出力特性を示
す特性図である。
【図１４】吐出ポートからの配管系に接続された脈動吸
収器の入出力圧力脈動波形を測定した結果を示す図であ
り、(ａ)は脈動吸収器の入力側の点における圧力脈動波
形を、(ｂ)は脈動吸収器の出力側の点における圧力脈動
波形を示す。
【符号の説明】
１ 弁体 ２ シリンダブロック ４ 斜板 ５ ケーシング ６ 回転軸 ７ シュー ８ バルブカバー １０,２０ 脈動吸収器 ２１ 絞り ２２ 室 ３０ 配管系 Ａ,A1,A2 アキシャルピストンポンプ C1〜C9 開口 ｅ 切欠 Ｆ 摺動面 M1,M2 バイパスポート N1,N2 ノッチ L1,L2 コンジット Ｏ 中心軸 Ｐ ピストン Ｓ 吸入ポート Ｔ 吐出ポート Ｕ ポンプ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 憲英 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内 (72)発明者 堺 隆二 兵庫県神戸市西区櫨谷町松本234番地 川 崎重工業株式会社西神戸工場内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のピストンと、これらのピストンが
    摺動する複数のピストン室が形成されたシリンダブロッ
    クと、吸入ポートと吐出ポートとが形成された弁体と、
    該シリンダブロックを収容するケーシングとを備え、 該シリンダブロックを該弁体に対して相対的に回転させ
    つつ、該ピストンを往復運動させることにより、該吸入
    ポートからピストン室に流体を吸い込んで該吐出ポート
    へ吐き出すアキシャルピストンポンプにおいて、 昇圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑ら
    かにするために該吐出ポートに接続されるように該弁体
    に形成された第１の口部と、降圧過程初期におけるピス
    トン室の圧力変動曲線を滑らかにするために該吸入ポー
    トまたは該ケーシング内に接続されるように該弁体に形
    成された第２の口部と、該弁体に形成され該吸入ポート
    または該ケーシング内と連通する第１のバイパスポート
    と、該弁体に形成され該吐出ポートと連通する第２のバ
    イパスポートとを備え、 該第１のバイパスポートの開口は、ピストン室の開口が
    該第１の口部と重なり始めた後、そのピストン室の圧力
    が該吐出ポートの圧力に達する前に、そのピストン室の
    開口と重なり始める所に位置し、 該第２のバイパスポートの開口は、ピストン室の開口が
    該第２の口部と重なり始めた後、そのピストン室の圧力
    が該吸入ポートの圧力に達する前に、そのピストン室の
    開口と重なり始める所に位置し、 あるピストン室の圧力が該吐出ポートの圧力にほぼ達し
    たときに、他のピストン室の開口が該第２の口部と重な
    り始め、 あるピストン室の圧力が該吸入ポートの圧力にほぼ達し
    たときに、他のピストン室の開口が該第１の口部と重な
    り始める、アキシャルピストンポンプ。
  2. 【請求項２】 斜板と、複数のピストンと、これらのピ
    ストンが摺動する複数のピストン室が形成されたシリン
    ダブロックと、吸入ポートと吐出ポートとが形成された
    弁体と、該シリンダブロックを収容するケーシングとを
    備え、 該シリンダブロックを該弁体に対して相対的に回転させ
    つつ、該斜板の傾斜に沿って該ピストンを往復運動させ
    ることにより、該吸入ポートからピストン室に流体を吸
    い込んで該吐出ポートへ吐き出すアキシャルピストンポ
    ンプにおいて、 昇圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑ら
    かにするために該吐出ポートに接続されるように該弁体
    に形成された第１の口部と、降圧過程初期におけるピス
    トン室の圧力変動曲線を滑らかにするために該吸入ポー
    トまたは該ケーシング内に接続されるように該弁体に形
    成された第２の口部と、該弁体に形成され該吸入ポート
    または該ケーシング内と連通する第１のバイパスポート
    と、該弁体に形成され該吐出ポートと連通する第２のバ
    イパスポートとを備え、 該第１のバイパスポートの開口は、ピストン室の開口が
    該第１の口部と重なり始めた後、そのピストン室の圧力
    が該吐出ポートの圧力に達する前に、そのピストン室の
    開口と重なり始める所に位置し、 該第２のバイパスポートの開口は、ピストン室の開口が
    該第２の口部と重なり始めた後、そのピストン室の圧力
    が該吸入ポートの圧力に達する前に、そのピストン室の
    開口と重なり始める所に位置し、 あるピストン室の圧力が該吐出ポートの圧力にほぼ達し
    たときに、他のピストン室の開口が該第２の口部と重な
    り始め、 あるピストン室の圧力が該吸入ポートの圧力にほぼ達し
    たときに、他のピストン室の開口が該第１の口部と重な
    り始める、アキシャルピストンポンプ。
  3. 【請求項３】 昇圧過程におけるピストン室の圧力変動
    曲線が、極小から極大までの正弦波曲線にほぼ等しく、 降圧過程におけるピストン室の圧力変動曲線が、極大か
    ら極小までの正弦波曲線にほぼ等しい、請求項１又は２
    記載のアキシャルピストンポンプ。
  4. 【請求項４】 複数のピストンと、これらのピストンが
    摺動する複数のピストン室が形成されたシリンダブロッ
    クと、吸入ポートと吐出ポートとが形成された弁体と、
    該シリンダブロックを収容するケーシングとを備え、 該シリンダブロックを該弁体に対して相対的に回転させ
    つつ、該ピストンを往復運動させることにより、該吸入
    ポートからピストン室に流体を吸い込んで該吐出ポート
    へ吐き出すアキシャルピストンポンプにおいて、 昇圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑ら
    かにするために該吐出ポートに接続されるように該弁体
    に形成された第１の口部と、降圧過程初期におけるピス
    トン室の圧力変動曲線を滑らかにするために該吸入ポー
    トまたは該ケーシング内に接続されるように該弁体に形
    成された第２の口部と、該弁体に形成され該吸入ポート
    または該ケーシング内と連通する第１のバイパスポート
    と、該弁体に形成され該吐出ポートと連通する第２のバ
    イパスポートとを備え、 該ピストン室の昇圧過程および降圧過程における圧力変
    動曲線が該複数のピストン室全体でほぼ正弦波曲線をな
    すように、該ピストン室の開口が、該第１の口部、該第
    １のバイパスポートの開口、該第２の口部および該第２
    のバイパスポートの開口と重なり合う、アキシャルピス
    トンポンプ。
  5. 【請求項５】 斜板と、複数のピストンと、これらのピ
    ストンが摺動する複数のピストン室が形成されたシリン
    ダブロックと、吸入ポートと吐出ポートとが形成された
    弁体と、該シリンダブロックを収容するケーシングとを
    備え、 該シリンダブロックを該弁体に対して相対的に回転させ
    つつ、該斜板の傾斜に沿って該ピストンを往復運動させ
    ることにより、該吸入ポートからピストン室に流体を吸
    い込んで該吐出ポートへ吐き出すアキシャルピストンポ
    ンプにおいて、 昇圧過程初期におけるピストン室の圧力変動曲線を滑ら
    かにするために該吐出ポートに接続されるように該弁体
    に形成された第１の口部と、降圧過程初期におけるピス
    トン室の圧力変動曲線を滑らかにするために該吸入ポー
    トまたは該ケーシング内に接続されるように該弁体に形
    成された第２の口部と、該弁体に形成され該吸入ポート
    または該ケーシング内と連通する第１のバイパスポート
    と、該弁体に形成され該吐出ポートと連通する第２のバ
    イパスポートとを備え、 該ピストン室の昇圧過程および降圧過程における圧力変
    動曲線が該複数のピストン室全体でほぼ正弦波曲線をな
    すように、該ピストン室の開口が、該第１の口部、該第
    １のバイパスポートの開口、該第２の口部および該第２
    のバイパスポートの開口と重なり合う、アキシャルピス
    トンポンプ。
  6. 【請求項６】 ピストンが下死点にあるときにそのピス
    トンを収容するピストン室の圧力が昇圧過程のほぼ中間
    点にあり、ピストンが上死点にあるときにそのピストン
    を収容するピストン室の圧力が降圧過程のほぼ中間点に
    ある、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアキシャル
    ピストンポンプ。
  7. 【請求項７】 該吐出ポートからの配管系に脈動吸収器
    が設けられた、請求項１〜６のいずれか１項に記載のア
    キシャルピストンポンプ。
  8. 【請求項８】 定格回転数にピストン数を乗じた値と、
    該脈動吸収器が吸収対象とする周波数のうちの最低周波
    数とが略等しい、請求項７記載のアキシャルピストンポ
    ンプ。
  9. 【請求項９】 該脈動吸収器が該吐出ポートから分岐し
    た閉管である、請求項７又は８記載のアキシャルピスト
    ンポンプ。
  10. 【請求項１０】 該脈動吸収器がヘルムホルツ型であ
    る、請求項７又は８記載のアキシャルピストンポンプ。
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