JP2001508525A - 流体搬送管のためのエネルギー減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体搬送管（１２，１４）のためのエネルギー減衰装置、及び、流体搬送管（１２，１４）においてエネルギーを減衰させるエネルギー減衰方法を提供する。このエネルギー減衰装置は、流体搬送管（１２，１４）に設けられた１つ又はそれ以上のホースセクション（２２，２２’）を有し、該ホースセクションの少なくとも一部分内に配設されたばね（２１）を備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 流体搬送管のためのエネルギー減衰装置技術分野 本発明は、流体搬送管のための新規なエネルギー減衰装置、及び、流体搬送管 においてエネルギーを減衰させる方法に関する。本発明は、特に、自動車のパワ ーステアリングユニット（動力かじ取り装置）の液圧系統に設置するのに適して いるが、その他の任意の流体搬送管に適用することができる。背景技術 動作流体がポンプによって循環されるようになされた液圧系統においては、ポ ンプによって惹起される圧力パルス（脈動）が導管を通して伝達され、その結果 、液圧流体によって騒音や振動が惹起される。自動車のパワーステアリング用流 体の場合、そのような騒音や振動は、例えば、自動車がアイドリング状態で駐車 しているとき、又は、駐車スペースから出入りするときのようにパワーステアリ ング機構によって車輪を転回（操舵）しながら非常な低速で動かされているとき に生じる。特に、そのような状況下でパワーステアリング用流体がポンプからパ ワーステアリング機構を通して実効スアリング機構へ流れるときに、大きな騒音 や振動が生じる。この分野における更に詳しい技術背景は、米国特許第３，３２ ３，３０５号に記載されている。 燃料噴射装置において圧縮波（圧力波）の共鳴を制御 するためのシステムは周知である。例えば、米国特許第５，１６８，８５５号に 開示されたシステムでは、直接又はバイパス管に設けられた流れ制限器を備えた 逆止弁を通して流体を搬送するようになされている。又、米国特許第５，５０９ ，３９１号は、入ロポートと出口ポートの間で流れを制御するためのスプール弁 を開示している。発明の開示 従って、本発明の目的は、流体搬送系においてエネルギーを減衰させるための 装置及び方法を提供することである。 流体搬送管にホースセクションを設け、そのホースセクションの少なくとも一 部分にばねを配設したことを特徴とする本発明のエネルギー減衰装置によって達 成される。 従って、本発明の目的は、上述した、又は、以下に述べる本発明の特徴の１つ 又はそれ以上の特徴を有する新規なエネルギー減衰装置を提供することである。 本発明の他の目的は、流体搬送管においてエネルギーを減衰させるための方法 であって、上述した、又は、以下に述べる本発明の特徴の１つ又はそれ以上の特 徴を有する新規なエネルギー減衰方法を提供することである。図面の簡単な説明 本発明の上記及びその他の目的並びに特徴、及びそれらを達成する態様は、以 下に添付図を参照して述べる本 発明の実施形態の説明から一層明かになろう。 図１は、本発明のエネルギー減衰装置を組み入れるように構成された基本的な 自動車のパワーステアリング系統を示す概略図である。 図２は、本発明のエネルギー減衰装置の一実施形態を示す概略図である。 図３は、本発明のエネルギー減衰装置の他の実施形態を一部断面図で示す。 図４は、本発明のエネルギー減衰装置のばねの一実施形態を示す。 図５〜８は、それぞれ、本発明のエネルギー減衰装置の変型実施形態を一部断 面図で示す。 図９及び１０は、本発明のエネルギー減衰装置をパワーステアリング系統の流 体戻り管内に設ける、それぞれ異なる態様を示す。 図１１は、本発明のエネルギー減衰装置を組み入れていないパワーステアリン グ系統の流体戻り管に生じる振動の大きな移行及びスパイクを示すグラフである 。 図１２は、本発明のエネルギー減衰装置を組み入れたパワーステアリング系統 の流体戻り管に生じる振動が大幅に減少された態様を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態 以下の説明では本発明の各特徴は、自動車のパワーステアリング系統のための エネルギー又は音響減衰装置を構成するためのものとして図示され説明されるが 、本発 明の各特徴は、流体を搬送する他のいろいろな装置のためのエネルギー減衰装置 を構成するために単独で又はいろいろな組み合わせで利用することができること を理解されたい。 従って、本発明は、添付図に示された実施形態のみに限定されるものではない 。添付図は、単に、本発明の広範囲の用途のうちの１つを示すためのものにすぎ ない。 図１は、本発明のエネルギー減衰装置を組み入れるように設計された基本的な 自動車のパワーステアリング系統（以下、単に「系」とも称する）を示す。作動 において、パワーステアリングポンプ１１（パワーステアリング用液圧流体ポン プ、以下、単に「ポンプ１１」とも称する）は、圧力リプル（脈動圧力）を発生 し、圧力リプルは、スチール管のような配管Ｔを通して圧力流体ホース組立体又 は圧力流体導管１２、パワーステアリングギア１３、流体戻りホース組立体又は 戻り導管１４及び流体貯留器１５へ送られ、最後に流体供給導管１６を経てポン プ１１へ戻る。貯留器１５とポンプ１１とは、ホース又はそれに類する管によっ て分離されたものとしてではなく、実際上単一のユニットとすることができる。 特に戻り導管１４内における、共鳴などに起因する騒音を大幅に減少させ、そ れによって、パワーステアリングポンプ１１が発生する騒音又は振動をなくすか 、又は少なくとも大幅に減少させるために、本発明のエネルギー減衰装置２０は 、ギア１３と貯留器１５又はポンプ１ １との間に配置される。あるいは別法として、本発明エネルギー減衰装置２０は 、圧力流体導管１２に、又は、圧力流体導管１２と戻り導管１４の両方に設ける ことも考えられる。エネルギー減衰装置２０のいろいろな実施形態及びその構成 部品及び構成が図２〜１０に示されており、以下にそれらについて詳述する。 図２は、本発明のエネルギー減衰装置２０の一実施形態を示す。このエネルギ ー減衰装置２０は、図１の系の例えば戻り導管１４又は圧力流体導管１２に設け られたばね２１を含む。ただし、ばね２１は、図３及び図５〜８の実施形態に示 されるように戻り導管１４又は圧力流体導管１２に設けられた別個のホースセク ションに設けることもできる。図３及び図５〜８の実施形態では、ホースセクシ ョン２２に設けられている。 図１０は、本発明のエネルギー減衰装置２０をパワーステアリング系統の流体 戻り導管１４又は戻り導管１４に設けられたホースセクション２２内に配設され る態様を示す。戻り導管１４又はホースセクション２２は、随意選択のフィルタ 素子２４に通じている。パワーステアリング系統の戻り導管１４の実際上一セグ メントとして設けられるこの実施形態では、ばね２１は、戻り導管１４又はホー スセクション２２の全長に亘っては延設されておらず、戻り導管１４又はホース セクション２２内で自由に浮動することができるので、系内を流体が流れると、 自動的に復心する（中心に戻る）か、ホースセクシ ョンの一端に当接して落ち着く。いろいろな異なる構成を示す目的で例示された 他の実施形態においてもばね２１は所与のホースセクション２２の全長ではない にしても大部分を占めるものととして示されているが、実際にはばね２１は、ホ ースセクション２２の全長に亘っては延設されておらず、図１０に示されたよう な構成を有している。 図３に示された実施形態では、例えばゴム又はその他のエラストマ材製の可撓 性ホースであるホースセクション２２が、２つの配管部材Ｔの間に介設され、ホ ースセクション２２の両端はそれぞれ対応する配管部材Ｔにカプリング２５を介 して接続されている。ホースセクション２２内におけるばね２１の動きは、例え ばホースセクション２２の一端又は両端、又はホースセクション内の他の適当な 部位にワッシャ２６を設けることによって制限することができる。あるいは、例 えば図５〜８の実施形態に示されるように、カプリング２５自体をばね２１の動 きを制限するのに用いることもできる。更に、ホースセクション２２をばね２１ に被せて直接金型成形することもできる。その場合、ばね２１は、ホースセクシ ョンの内径より僅かに大きい直径を有するものとするが、ばね２１は、先に述べ たように、ホースセクション２２内で自由に浮動することができるようにするこ とが好ましい。 図１０に関連して先に述べたように、ばね２１は、ホ ースセクション２２の全長に亘っては延長しないような長さとすることが好まし いが、ホースセクション２２の全長に亘って、又は全長の大部分に亘って、又は ホースセクションの長さの短い一部分に亘って延長するようにしてもよい。ばね ２１ホースセクション２２の全長に亘っては延長させないばね２１をホースセク ション２２内に固定する場合は、ホースセクション内の任意の適当な位置に固定 することができる。更に、戻り導管１４又は圧力導管１２内に１つ以上のばね２ １を設けることも可能である。例えば、図８は、ホースセクション２２内に第１ ばね２１を配設し、第２ホースセクション２２’内に第２ばね２１’を配設した 実施形態を示す。この実施形態では、２つのばね２１と２１’とは、後に詳述す るように別のホースセクション２8によって互いに分離されている。 本発明のエネルギー減衰装置２０は、又、図６及び８の１/４波スチールケー ブルデバイスのようなスチールケーブルデバイス３０と連携して用いることもで きる。図６及び８のデバイスにおいては、スチールケーブル３０は、それぞれホ ースセクション２２及びホースセクション２２’にカプリング２５によって連結 された追加のホースセクション３１，２8内に配設されている。図７のデバイス は、スチールケーブルではなく、テフロン等のプラスチック製のケーブル３０’ であるという点で図６のものとは異なる。この実施形態では、ケーブル３０’ に複数個の穴３２が形成されている。図８の実施形態では、スチール製のケーブ ル３０又は図７に示されたようなプラスチック製のケーブル３０が配設されてい る追加のホースセクション２8は、それぞればね２１，２１’を収容した２つの ホースセクション２２と２２’の間に介設され、ホースセクション２２及び２２ ’とカプリング２５を介して連結されている。 更に、ホースセクション２２内にばね２１を有する本発明のエネルギー減衰装 置２０は、図６〜８煮染めされたケーブルの他に、例えば、米国特許第４，６１ １，６３３号、５，１７２，７２９号及び５，２０１，３４３号に開示されてい るような追加のチャンバー及び追加のホースセクションを含むいろいろな従来周 知の音響及び振動減衰装置と組み合わせて使用することもできる。 図９は、流体戻り管１４内に配設された本発明のエネルギー減衰装置２０の更 に別の実施形態を示す。 本発明のエネルギー減衰装置２０のばね２１の長さ、太さ、張力、単位長さあ たりの巻き数等の特性は、既知の要件に合わせていろいろに変更することができ ることは明らかであろう。又、このばねは、特にステンレス鋼のような金属や、 プラスチック等の適当な材料で形成することができる。例えば、そのようなばね ２１の一例が図４に示されている。このばねはステンレス鋼製であるから、パワ ーステアリング用液圧流体の環境に特に適している。この特定用途のばねは、太 さ約０．０６１ｃｍ （０．０２４ｉｎ）のワイヤで形成され、外径約０．８６ｃｍ（０．３４ｉｎ） 、１インチあたりの巻き数６巻きとして設計されている。先に述べたように、ば ねの特性は、ポンプの特定の用途に応じて決められる。従って、ここに例示され た各実施形態は、ホースセクション及びばねともに、それらの直径及びサイズを いろいろに変更することができる。 先に述べたように、ボンプの回転に起因する圧力パルスが振動や騒音を惹起す る。この現象と、本発明のエネルギー減衰装置によってもたらされる改善が図１ １及び１２のグラフに示されている。これらのグラフは、時間に対してプロット された振動（m/秒²）を示す。図１１のグラフは、本発明のエネルギー減衰装置 を備えていないパワーステアリング系統のタイロッドのところに生じる振動測定 値を示すが、この振動測定値から、発生した振動の移行が非常に大きいことが分 かる。これに対して、図１２は、パワーステアリング系統の戻り導管に挿入され た本発明のエネルギー減衰装置の下流における振動状況を示す。このグラフに示 される曲線は、振幅の小さい正弦波状であり、振動の大きなスパイクや移行がな いこを示している。 以上の説明から分かるように、本発明は、新規なエネルギー減衰装置を提供す るとともに、流体搬送系統においてエネルギーを減衰させる新規な方法を提供す る。 以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発 明は、ここに例示した実施形態の装置及び方法に限定されるものではなく、本発 明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＭＸ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流体搬送管（１２，１４）のためのエネルギー減衰装置であって、 該流体搬送管（１２，１４）にホースセクション（２２，２２’）を設け、該 ホースセクションの少なくとも一部分内にばね（２１）を配設したことを特徴と するエネルギー減衰装置。 ２．前記ばね（２１）は、前記ホースセクション（２２，２２’）の一部分 にのみ配設されており、該ばね（２１）は、該ホースセクション（２２，２２’ ）の一端の近傍、及び／又は該ホースセクションの中間部分に配設されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 ３．前記ホースセクション（２２，２２’）内に第２のばね（２１’）が配 設されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のエネルギー減衰装置。 ４．前記ばね（２１）は、前記ホースセクション（２２）の全長に亘って延 長していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 ５．前記流体搬送管（１２，１４）に第２のホースセクション（２２’）が 設けられ、該第２のホースセクション（２２’）内に第２のばね（２１’）が配 設されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 ６．前記ホースセクション（２２）と第２のホース セクション（２２’）との間に第３のホースセクション（２８）が設けられ、該 第３のホースセクション（２８）内に複数の穴（３２）を備えた、又は備えてい ないチューニングケーブル（３０’，３０）が配設されていることを特徴とする 請求の範囲第５項に記載のエネルギー減衰装置。 ７．前記流体搬送管（１２，１４）に第２のホースセクション（３１）が設 けられ、該第２のホースセクション（３１）内にチューニングケーブル（３０’ ）が配設されており、それによって該チューニングケーブル（３０’）に複数の 穴（３２）を設けることができるようになされていることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 ８．前記ばね（２１）を前記ホースセクション（２２）内の所定位置に保持 するためのワッシャ（２６）が該ばねの一端に設けられているか、あるいは、該 ホースセクション（２２）が該ばね（２１）を被って直接金型成形されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 ９．前記ばね（２１）は、前記ホースセクション（２２）の内径より僅かに 大きい外径を有しているか、あるいは、該ばね（２１）は、該ホースセクション （２２）内で自由に浮動することができるように直径及び長さを定められている ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のエネルギー減衰装置。 １０．流体搬送管（１２，１４）においてエネルギーを減衰させるエネルギー 減衰方法であって、 該流体搬送管（１２，１４）にホースセクション（２２，２２’）を設け、該 ホースセクションの少なくとも一部分内にばね（２１）を配設し、好ましくは、 該ばね（２１）が該ホースセクション（２２）内で自由に浮動することができる ように該ばねの直径及び長さを定めることを特徴とするエネルギー減衰方法。