JP2009052472A - 脈動低減装置および油圧ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】加工が容易であってコンパクトな構造で脈動を抑制できる脈動低減装置を提供する。
【解決手段】配管の吐出通路２１内の油の圧力脈動の一部は、開口部３６から所定長さを有する脈動低減流路３５内に入り込み、閉塞端３７で反射して再び配管の吐出通路２１内の脈動と合流して干渉することで脈動を抑制するが、脈動を低減させるために必要な所定長さの脈動低減流路３５を、プラグ３１の外周面３１ａに螺旋状に湾曲形成した溝３２をベースとし、この外周面３１ａに筒状空間部の内周面３３ａを当接させて溝３２を閉塞させることで形成しているので、加工が容易でコンパクトな構造にして脈動低減流路長を確保し脈動を抑制することができるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、配管を介して流体を圧送し、圧送された流体により種々の仕事を行う油圧ポンプ等の装置において、液体を圧送する配管内に生ずる流体の脈動を抑制する脈動低減装置および油圧ポンプに関するものである。

従来、例えば油圧機器では、油圧ポンプから油圧アクチュエータに向けて吐出される圧油に脈動が生じ、騒音の原因となることから、各種の対策が講じられている。その一例として、例えば特許文献１に示されるようなサイドブランチ方式がある。この方式は、低減対象となる脈動の波長に対して約１／４の長さを有するサイドブランチを配管流路にほぼ直交させて配設し、サイドブランチ内を往復して配管内に戻る脈動が、配管内の脈動と位相が１８０度ずれることで、両者を干渉させて脈動を低減させるものである。

また、例えば特許文献２に示されるような分岐管路方式（バイパス方式またはQuinke tube(クインケチューブ)方式）がある。この方式は、低減対象となる脈動の波長に対して約１／２の長さを有する分岐管路を配管流路に並列に設け、分岐管路内を通って配管流路に合流する脈動の位相が１８０度ずれていることで、両者を干渉させて脈動を低減させるものである。

また、特許文献３に示されるように、螺旋状に巻くことで所定の長さを確保した管を、流体を圧送する配管の内壁に沿って配置させることでサイドブランチ方式や分岐管路方式を実現する方式もある。

特開２００１−２８９１５６号公報 特開平７−１８０６６５号公報 特開平８−２１０５８１号公報

しかしながら、特許文献１に示されるサイドブランチ方式や、特許文献２に示される分岐管路方式では、例えば１／４波長の長さのサイドブランチの場合であっても約１ｍ強の長さを要する等、装着スペースが大きくなってしまうという欠点がある。

この点、特許文献３に示される螺旋状の管を内蔵させる方式によれば、装着スペースの小型化を図ることができる。しかしながら、螺旋状に巻かれて高圧がかかる管は伸びようとする力が作用するため、配管としては鋼管製のものを用いる必要があり、このような配管内に金属製の管を螺旋状に湾曲させて配設させる場合、その巻径に限界があり、あまり小さくできない上に、極めて作り難いものである。また、螺旋状の管を溶接またはかしめにより固定するのも大変な作業となる。よって、特許文献３に示される方式は、現実的でない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工が容易であってコンパクトな構造で脈動を抑制することができる脈動低減装置および油圧ポンプを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる脈動低減装置は、溝形成面に湾曲形成された溝を直線状に展開した該溝の長さが所定長さとなるような溝付き部材と、前記溝付き部材の前記溝形成面に当接する当接面により前記溝を閉塞して脈動低減流路を形成する溝閉塞部材とからなる脈動低減流路構造体と、流体を圧送する配管と、を備え、前記脈動低減流路の少なくとも一端に形成された開口部が前記配管の通路内に連通するようにしたことを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記脈動低減流路構造体は、前記脈動低減流路の他端が閉塞端とされていることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記脈動低減流路構造体は、前記脈動低減流路の他端も開口部とされてバイパス流路を形成し、前記配管の通路内に連通することを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記所定長さは、前記配管に発生する脈動の波長に対して約１／４に設定されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記所定長さは、前記配管に発生する脈動の波長に対して約１／２に設定されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材は、断面円形の外周面を前記溝形成面として前記溝が螺旋状に形成された円筒形状のシャフト部材からなり、前記溝閉塞部材は、前記シャフト部材の前記外周面に当接する断面円形の円筒形状の内周面を有して該シャフト部材が軸心方向に嵌合する部材からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材は、断面円形の円筒形状の内周面を前記溝形成面として前記溝が螺旋状に形成された部材からなり、前記溝閉塞部材は、前記部材の前記内周面に当接する断面円形の外周面を有して軸心方向に嵌合する円筒形状のシャフト部材からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記脈動低減流路構造体は、前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを同軸上に多重構造で有し、長さの異なる複数本の脈動低減流路を同軸上に多重で備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材は、前記溝が螺旋状であって、かつ、多条に複数本形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを軸心方向に相対的に移動変位させて前記脈動低減流路の実質的に流体が流れる長さを可変させる流路長可変機構を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材は、一面を溝形成面として前記溝が渦巻状に形成された平板部材からなり、前記溝閉塞部材は、前記平板部材の前記一面に当接する平坦面を有する部材からなることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記脈動低減流路構造体は、前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを厚み方向に多重構造で有し、脈動低減流路を厚み方向に多重で備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる脈動低減装置は、上記発明において、前記溝付き部材は、前記溝が渦巻状であって、かつ、多条に複数本形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる油圧ポンプは、ケーシング内で回転軸の駆動により回転するシリンダブロックに形成されて前記回転軸と平行に配置された複数のシリンダ室と、これらシリンダ室に対して進退自在に挿通配置されたピストンと、前記回転軸に対して傾斜させて設けられて前記ピストンの頭部が回転自在に摺接する斜板と、前記シリンダブロックの後端面に設けられて前記シリンダ室内への油の流通を制御するポートプレートと、前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成されて油を吸い込む吸込通路と、前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成されて油を圧送する吐出通路と、断面円形の外周面に一端が開口部とし他端が閉塞端とし、軸方向に沿って螺旋状に形成された溝を有し、直線状に展開した該溝の長さが前記吐出通路に発生する脈動の波長に対して約１／４となるような円筒形状のシャフト部材と、前記シャフト部材の前記外周面に当接することで前記溝を閉塞し、前記開口部を介して前記吐出通路に連通する脈動低減流路を形成する断面円形の内周面を有し、前記ケーシングの一部に前記吐出通路に連通するように形成され、前記シャフト部材が軸心方向に嵌合する筒状空間部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる油圧ポンプは、ケーシング内で回転軸の駆動により回転するシリンダブロックに形成されて前記回転軸と平行に配置された複数のシリンダ室と、これらシリンダ室に対して進退自在に挿通配置されたピストンと、前記回転軸に対して傾斜させて設けられて前記ピストンの頭部が回転自在に摺接する斜板と、前記シリンダブロックの後端面に設けられて前記シリンダ室内への油の流通を制御するポートプレートと、前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成された吸込通路と、前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成された吐出通路と、断面円形の外周面に両端が開口部とし、軸方向に沿って螺旋状に形成された溝を有し、直線状に展開した該溝の長さが前記吐出通路に発生する脈動の波長に対して約１／２となるような円筒形状のシャフト部材と、前記シャフト部材の前記外周面に当接することで前記溝を閉塞し、両端の前記開口部を介して前記吐出通路に連通する脈動低減流路を形成する断面円形の内周面を有し、前記シャフト部材が軸心方向に嵌合する筒状空間部を含み、前記ケーシングの一部に前記吐出通路に連通するように形成されたバイパス流路と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる脈動低減装置および油圧ポンプは、配管内の脈動の一部は、開口部から所定長さを有する脈動低減流路内に入り込み、反射またはバイパスして再び配管内の脈動と合流して干渉することで脈動を抑制するが、脈動を低減させるために必要な所定長さの脈動低減流路を、溝付き部材の溝形成面に湾曲形成した溝をベースとし、この溝形成面に溝閉塞部材の当接面を当接させて溝を閉塞させることで形成しているので、加工が容易でコンパクトな構造にして脈動低減流路長を確保し脈動を抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態は、脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧機器用の油圧ポンプへの適用例を示す。本発明は、実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプ１Ａの構成例を示す断面図であり、図２は、脈動低減流路構造体の構成例を分解して示す断面図であり、図３は、流路長可変機構の構成および動作例を示す断面図である。まず、油圧ポンプ１Ａの概略構成および基本動作について説明する。この油圧ポンプ１Ａは、特許文献２等に示されるような斜板式アキシャルピストンポンプであり、結合分離可能な一対のケーシング１０，１１を備え、ケーシング１０の内面１０ａに摺接する斜板１２を備えている。この斜板１２は、回転軸１３の軸心方向と直角に傾動可能に挿通配置されている。また、回転軸１３の一端は、ケーシング１０の外部に突出し、適宜回転駆動機構と結合するように構成されているとともに、ケーシング１０，１１に対してそれぞれ軸受１４，１５を介して回転自在に支持されている。

また、回転軸１３に対しては、これと一体的にシリンダブロック１６が設けられ、このシリンダブロック１６に形成された複数のシリンダ室１６ａ内にはそれぞれピストン１７が回転軸方向に摺動自在に組み込まれている。また、各ピストン１７は、それぞれ球頭部１７ａをシュー１８に摺動自在に球結合するとともに、これらのシュー１８を斜板１２の摺動面に対して摺接配置する。さらに、シリンダブロック１６の吸込みおよび／または吐出ポート側端面には、ポートプレート１９を当接配置し、このポートプレート１９を介してケーシング１１の内部に設けたポンプの吸込通路２０と吐出通路２１とに、それぞれ連通するように構成されている。すなわち、ケーシング１１の吐出通路２１が油（流体）を圧送する配管として構成されている。

このような構成からなる油圧ポンプ１Ａは、シリンダブロック１６とともに回転するピストン１７が斜板１２の傾斜により往復動し、シリンダ室１６ａ内へ吸込通路２０から流入した油を吐出通路２１から吐出するポンプ動作を行う。ここで、シリンダ室１６ａが、吸込通路２０から吐出通路２１へ移動するときに、ポートプレート１９によりシリンダ室１６ａ内に油が閉じ込められて高圧化される。これがシリンダブロック１６の回転に伴う進行で吐出通路２１へ急激に吐出されると、吐出される油に圧力脈動が発生する。

ここで、本実施の形態１の油圧ポンプ１Ａは、油の圧力脈動が生ずる吐出通路２１部分に対して脈動低減装置３０を一体に内蔵させて備えている。この脈動低減装置３０は、断面円形の外周面３１ａを溝形成面として溝３２が軸心方向に沿って螺旋状に形成された溝付き部材である円筒形状のプラグ（シャフト部材）３１と、吐出通路２１部分に対してその通路方向にほぼ直交するようにケーシング１１の一部を溝閉塞部材１１ａとして開口形成された筒状空間部３３の断面円形の円筒形状の内周面３３ａとからなる脈動低減流路構造体３４を備えてなる。

筒状空間部３３の内周面３３ａの直径は、図２に示すように、プラグ３１の溝形成面３１ａの直径とほぼ同じに形成されて、プラグ３１を筒状空間部３３内に挿通させたときに軸心方向にスライド可能であって、かつ、内周面３３ａが溝形成面３１ａに当接するように設定されている。これにより、プラグ３１を筒状空間部３３内に挿通させた状態では、内周面３３ａが溝形成面３１ａに当接して溝３２を閉塞して脈動低減流路３５を形成するように構成されている。また、溝３２は、例えば金属製の棒状部材の断面円形の外周面３１ａを所定溝幅、所定溝深さ、所定ピッチにて旋盤で加工することにより容易に形成できるものである。ここで、本実施の形態１では、図２に示すように、例えば吐出通路２１側に位置する一端側は端部まで溝３２を形成することで吐出通路２１に連通する開口部３６が形成され、他端側は溝３２の形成を途中で止めることで脈動低減流路３５の閉塞端３７が形成されている。

また、ケーシング１１において吐出通路２１部分に対して筒状空間部３３に対向する側には、この筒状空間部３３の径より大きめでプラグ３１を筒状空間部３３内に挿脱させるための貫通孔３８が形成され、閉塞体３９で閉塞されている。

これにより、本実施の形態１の脈動低減流路構造体３４は、吐出通路２１から開口部３６を介して脈動低減流路３５内に入り込んだ油の圧力脈動を閉塞端３７で反射させて再び脈動低減流路３５内を通って開口部３６から再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流するサイドブランチ方式として構成されている。ここで、本実施の形態１では、脈動低減流路３５（溝３２）は、直線状に展開した長さが、吐出通路２１内を流れる油の圧力脈動の基本周波数の波長に対して、約１／４に相当する長さとなるように形成されている。よって、サイドブランチ方式の原理に従い、吐出通路２１から開口部３６を介して脈動低減流路３５内に入り込んだ油の圧力脈動（音速）は１／４波長分走り閉塞端３７で反射され、再び脈動低減流路３５内を通って１／４波長分走って開口部３６から再び吐出通路２１内を通る脈動に合流する。この際、両者の位相が約１８０度ずれているため、相殺しあって油の圧力脈動が抑制されることとなる。

ここで、吐出通路２１に生ずる油の圧力脈動の波長λは、油圧ポンプ１のピストン数をＺ［本］とし、ポンプ回転数をＮ［ｒｐｍ］とし、油（流体）中の音速をＶ≒１４００［ｍ／ｓ］とすると、
λ＝Ｖ／（Ｚ・Ｎ／６０）≒１４００／（Ｚ・Ｎ／６０）
で示される。例えば、Ｚ＝９本、Ｎ＝２０００ｒｐｍの場合を考えると、基本周波数は、９×２０００／６０＝３００Ｈｚとなる。必要な流路長λ／４は、λ／４＝（１４００／３００）／４≒１．１６５ｍとなる。よって、サイドブランチを直線状に構成した場合、かなり長い通路となることがわかる。これに対して、本実施の形態１では、溝３２付きのプラグ３１を直径２０ｍｍの台形ねじ構造として形成し、ねじ山数を１８とし、基本ピッチを５ｍｍとした場合、プラグ３１の軸方向の長さは１８×５＝９０ｍｍと極めて短くなる。溝３２（脈動低減流路３５）を直線状に展開した長さとしては、π×２×１８＝１．１３ｍとなり、必要な流路長λ／４を確保することができる。このようにコンパクトに実現できるため、油圧ポンプ１Ａ内へ内蔵し一体化も容易となる。

ところで、上述の波長λに関する式からもわかるように、ポンプ回転数Ｎが、機械の使用状態により変動する場合、波長λも変動することとなる。そこで、本実施の形態１の脈動低減装置３０は、このような回転数Ｎの変動に伴う波長λの変動に対応させて、脈動低減流路３５の実質的に油（流体）の流れる長さを可変させる流路長可変機構４０を備えている。この流路長可変機構４０は、筒状空間部３３内に軸心方向にスライド可能に設けられたプラグ３１を吐出通路２１側に付勢するバネ４１と、このバネ４１による付勢力と力対抗する力を、パイロット油圧に基づきプラグ３１の反対側に付与するパイロット油圧室４２とからなる。このパイロット油圧は、ＥＰＣ油圧またはＰＰＣ油圧などにより導入することができる。パイロット油圧室４２は、閉塞体３８中に螺着して設けられてプラグ３１の軸心部４３に連結されたもので、回転センサ等の検出信号に基づきポンプ回転数をフィードバックしてプラグ３１の軸心部４３端部に圧力を付加させることで、バネ４１の付勢力と平衡するプラグ３１の位置を補正するものである。また、バネ４１を配設するバネ室４４は、吐出通路２１との間を油路４５により連通されている。これにより、バネ室４４内の圧力が吐出通路２１内の圧力と平衡するように設定されている。また、軸方向に摺動自在な軸心部４３の両端は、Ｏリング４６によって液密的に組み込まれている。

ここで、溝３２（脈動低減流路３５）の長さは、１／４波長の長さが最も長くなるポンプ回転数の上限値で設定するので、通常は、図３（ａ）に示すように、溝３２の全てが脈動低減流路３５として機能するように、開口部３６が吐出通路２１との境界位置に位置するようにパイロット油圧室４２の圧力が調整される。すなわち、軸方向の長さＬａに亘ってプラグ３１に形成された螺旋状の溝３２部分が全て内周面３３ａ内に存在して脈動低減流路３５を形成している。この軸方向の長さＬａの溝３２（脈動低減流路３５）を直線状に展開した長さによって、最も長い場合に必要な流路長λ／４が確保される。

一方、回転センサ等により検出されるポンプ回転数が減少した場合には、図３（ｂ）に示すように、プラグ３１の吐出通路２１側端部が吐出通路２１中に必要長さ突出する位置まで軸心方向にスライドするようにパイロット油圧室４２の圧力を補正する。これにより、吐出通路２１中に突出したプラグ３１の溝３２部分は筒状空間部３３の断面円形の内周面３３ａによって閉塞されず脈動低減流路３５を形成しないため、脈動低減流路３５の軸方向の長さがＬｂに減少する。この軸方向の長さＬｂの溝３２（脈動低減流路３５）を直線状に展開した長さが、実質的に油の流れる長さとなり、軸方向の長さがＬａの場合に比して短くなる。これにより、回転数の減少に伴い油の圧力脈動の波長λが減少しても、脈動低減流路３５の長さを回転数に対応する必要な流路長λ／４に可変させることができ、適正な脈動抑制効果を発揮させることができる。

なお、本実施の形態１では、プラグ３１に形成する溝３２の一端を途中で止めることで閉塞端３７を形成したが、プラグ３１の軸方向両端まで溝３２を形成して筒状空間部３３内ではバネ室４４まで連通させてバネ室４４自体を閉塞端としてもよい。この場合、バネ室４４は、脈動低減流路３５を介して吐出通路２１に連通するので、油路４５は不要である。

また、プラグ３１に形成する溝３２の断面形状としては、例えば、図４−１に示すような断面矩形状の溝３２ａや、図４−２に示すような断面台形状の溝３２ｂや、図４−３に示すような断面逆台形状の溝３２ｃや、図４−４に示すような断面半円形状の溝３２ｄであってもよい。特に、図４−２に示すような断面台形状の溝３２ｂの場合であれば、一層加工しやすいものとなる。要は、外周面３１ａに内周面３３ａが当接して溝３２部分を閉塞して脈動低減流路３５を形成するので、内周面３３ａに当接する外周面３１ａが残存する状態の溝形状であればよい。

また、図５に示すように、内周面３３ａに螺旋状の溝５０を形成してケーシング１１の一部を溝付き部材とし、内周面３３ａに当接する断面円形の外周面５１ａを有して軸心方向に嵌合し溝５０を閉塞することで脈動低減流路５２を形成するシャフト部材５１を溝閉塞部材として、脈動低減流路構造体５３を構成するようにしてもよい。図５中、５４は、脈動低減流路５２の開口部であり、５５は、脈動低減流路５２の閉塞端である。

また、図６に示すように、脈動低減流路構造体６０を同軸上で多重構造に構成してもよい。すなわち、丸棒円筒形状のプラグ３１に代えて、中空円筒形状のシャフト部材６１を用い、断面円形の外周面６１ａ上に溝３２を形成することで溝付き部材として機能させるとともに、プラグ３１の場合よりも細径で断面円形の外周面６２ａ上に溝６３が螺旋状に形成されたプラグ６２を溝付き部材として設け、外周面６２ａに当接して溝６３を閉塞して脈動低減流路６４を形成する断面円形の内周面６１ｂを有するシャフト部材６１を溝閉塞部材として機能させるようにしたものである。図６中、６５は、脈動低減流路６４の開口部であり、６６は、脈動低減流路６４の閉塞端である。

このような脈動低減流路構造体６０によれば、コンパクトな構成で、同軸上に長さの異なる２本の脈動低減流路３５，６４を多重に備えることができる。吐出通路２１中に生ずる油の圧力脈動は、基本周波数の油の圧力脈動に限らず、その高次の周波数の油の圧力脈動も生ずるものであり、多重構造により周波数の異なる複数の油の圧力脈動の低減が可能となる。ここで、１／４波長が最も長い基本周波数に対応するための溝３２による脈動低減流路３５は最外周側に配置させ、高次（２次）の周波数に対応するための溝６３による脈動低減流路６４は内周側に配置させればよい。

前述の数値例を参照すれば、２次周波数は、６００Ｈｚとなり、２次周波数による油の圧力脈動に対して必要な流路長λ／４（２次）は、λ／４＝（１４００／６００）／４≒０．５８ｍとなる。よって、サイドブランチを直線状に構成した場合、かなり長い通路となることがわかる。これに対して、この変形例では、外径２０ｍｍのシャフト部材６１中にプラグ６２を挿入するので、溝６３付きのプラグ６２を直径１０ｍｍの台形ネジ構造として形成し、ネジ山数を１８とし、基本ピッチを５ｍｍとした場合、プラグ６２の軸方向の長さは１８×５＝９０ｍｍと極めて短くなる。溝６３（脈動低減流路６４）を直線状に展開した長さとしては、π×１×１８＝０．５６５ｍとなり、流路長λ／４（２次）を確保することができる。なお、脈動低減流路構造体を同軸上でさらに多重構造に構成すれば、３次以降の高次の１／４波長に対応可能な脈動低減流路を同軸上に持たせることができる。

また、本実施の形態１では、外周面３１ａ上に１本の溝３２を螺旋状に形成したが、図７に示すように、外周面３１ａ上に複数本、例えば２本の溝３２Ａ，３２Ｂを多条に形成し、それぞれの溝３２Ａ，３２Ｂの長さを異ならせてもよい。この場合、溝３２Ａ，３２Ｂの開口部３６Ａ，３６Ｂの位置は、プラグ３１の端部にて半径方向の異なる位置に形成すればよい。さらに、２本の溝３２Ａ，３２Ｂに限らず、３本以上に多条化してもよい。

（実施の形態２）
図８は、本実施の形態２の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプ１Ｂの構成例を示す断面図であり、図９は、脈動低減流路構造体の構成例を分解して示す断面図であり、図１０は、流路長可変機構の構成および動作例を示す断面図である。図１〜図７で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明を省略する。

本実施の形態２の脈動低減流路構造体７０は、図９に示すように、プラグ３１において閉塞端３７に代えて開口部７１が形成されることで、両端に開口部３６，７１を有する脈動低減流路７２を備える構造とされている。また、開口部７１側は、図８に示すように、ケーシング１１に形成されてバネ４１が内蔵されたバネ室７３、および、バネ室７３に連通する合流通路７４を介して吐出通路２１に連通されている。ここで、この合流通路７４の吐出通路２１に対する連通位置は、開口部３６の連通位置よりも下流側とされている。すなわち、合流通路７４を含めて脈動低減流路７２は、吐出通路２１に対してバイパス流路を形成している。

これにより、本実施の形態２の脈動低減流路構造体７０は、吐出通路２１から開口部３６を介して脈動低減流路７２内に入り込んだ油の圧力脈動が、開口部７１、合流通路７４を通って再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流するクインケチューブ方式として構成されている。ここで、本実施の形態２では、脈動低減流路７２（溝３２）は、直線状に展開した長さが、吐出通路２１内を流れる油の圧力脈動の基本周波数対応の波長に対して、約１／２に相当する長さとなるように形成されている。よって、クインケチューブ方式の原理に従い、吐出通路２１から開口部３６を介して脈動低減流路７２内に入り込んだ油の圧力脈動（音速）は１／２波長分走って開口部７１、合流通路７４から再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流する。この際、両者の位相が約１８０度ずれているため、相殺しあって油の圧力脈動が抑制されることとなる。

ここで、吐出通路２１に生ずる油の圧力脈動の波長λは、油圧ポンプ１Ｂのピストン数をＺ［本］とし、ポンプ回転数をＮ［ｒｐｍ］とし、流体（油）中の音速をＶ≒１４００［ｍ／ｓ］とすると、
λ＝Ｖ／（Ｚ・Ｎ／６０）≒１４００／（Ｚ・Ｎ／６０）
で示される。例えば、Ｚ＝９本、Ｎ＝２０００ｒｐｍの場合を考えると、基本周波数は、３００Ｈｚとなり、必要な流路長λ／２は、λ／２＝（１４００／３００）／２≒２．３３ｍとなる。よって、クインケチューブを直線状に構成した場合、極めて長い通路となることがわかる。これに対して、本実施の形態２では、溝３２付きのプラグ３１を直径２０ｍｍの台形ネジ構造として形成し、ネジ山数を３６とし、基本ピッチを５ｍｍとした場合、プラグ３１の軸方向の長さは３６×５＝１８０ｍｍと短くなる。溝３２（脈動低減流路７２）を直線状に展開した長さとしては、π×２×３６＝２．２６ｍとなり流路長λ／２を確保することができる。このようにコンパクトに実現できるため、油圧ポンプ１Ｂ内へ内蔵し一体化も容易となる。

ところで、上述の波長λに関する式からもわかるように、ポンプ回転数Ｎが、機械の使用状態により変動する場合、波長λも変動することとなる。そこで、本実施の形態２でも、このような回転数Ｎの変動に伴う波長λの変動に対応させて、脈動低減流路７２の実質的に油（流体）の流れる長さを可変させる流路長可変機構４０を備えている。本実施の形態２の場合、溝３２（脈動低減流路７２）の長さは、１／２波長の長さが最も長くなるポンプ回転数の上限値で設定するので、通常は、図１０（ａ）に示すように、溝３２の全てが脈動低減流路７２として機能するように、開口部３６が吐出通路２１との境界位置に位置するようにパイロット油圧室４２の圧力が調整される。すなわち、軸方向の長さＬｃに亘ってプラグ３１に形成された螺旋状の溝３２部分が全て内周面３３ａ内に存在して脈動低減流路７２を形成している。この軸方向の長さＬｃの溝３２（脈動低減流路７２）を直線状に展開した長さによって、最も長い場合に必要な流路長λ／２が確保される。

一方、回転センサ等により検出されるポンプ回転数が減少した場合には、図１０（ｂ）に示すように、プラグ３１の吐出通路２１側端部が吐出通路２１中に必要長さ突出する位置まで軸心方向にスライドするようにパイロット油圧室４２の圧力を補正する。これにより、吐出通路２１中に突出したプラグ３１の溝３２部分は筒状空間部３３の内周面３３ａによって閉塞されず脈動低減流路７２を形成しないため、脈動低減流路７２の軸方向の長さがＬｄに減少する。この軸方向の長さＬｄの溝３２（脈動低減流路７２）を直線状に展開した長さが、実質的に油の流れる長さとなり、軸方向の長さがＬｃの場合に比して短くなる。これにより、回転数の減少に伴い油の圧力脈動の波長が減少しても、脈動低減流路７２の長さを回転数に対応する必要な流路長λ／２に可変させることができ、適正な脈動抑制効果を発揮させることができる。

なお、クインケチューブ方式の本実施の形態２の場合も、図４〜図７に準ずる変形構成例を適宜採用することができる。

（実施の形態３）
図１１は、本実施の形態３の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプ１Ｃの構成例を示す断面図である。油圧ポンプ１Ｃ自体の基本構成は、図１等の場合と同様である。本実施の形態３の油圧ポンプ１Ｃは、油の圧力脈動が生ずる吐出通路２１部分に対して脈動低減装置８０を一体に備えている。この脈動低減装置８０は、吐出通路２１から分岐させてケーシング１１に形成された連通通路８１が開口するケーシング１１の外表面８２ａ上に、２枚の平板部材８３，８４を厚み方向に積層させた多重構造からなる脈動低減流路構造体８５を備えてなる。ここで、平板部材８３は、一面８３ａを溝形成面として溝８６ａが中心周りに渦巻状に形成された溝付き部材である。また、ケーシング１１の外表面８２ａは、一面８３ａに当接して溝８６ａを閉塞し脈動低減流路８７を形成する平坦面として形成されており、ケーシング１１の一部が溝閉塞部材１１ａとされている。また、平板部材８３の他面８３ｂと平板部材８４の一面８４ａとにもそれぞれ溝形成面として溝８６ｂ，８６ｃが中心周りに渦巻状に形成されており、かつ、一面８４ａが他面８３ｂに対して当接する平坦面、他面８３ｂが一面８４ａに当接する平坦面とされ、相互に溝付き部材、溝閉塞部材として機能し、互いに溝８６ｂ，８６ｃを閉塞して脈動低減流路８７を形成するように設けられている。

図１２−１は、平板部材８３の一面８３ａに形成された渦巻状の溝８６ａの平面的な形状を示す底面図である。この溝８６ａは、始端となる中心に連通通路８１を介して吐出通路２１に連通する開口部８８を有し、外側終端部は平板部材８３を貫通して他面８３ｂ側の溝８６ｂに連続させる貫通部８９として形成されている。図１２−２は、平板部材８３の他面８３ｂに形成された渦巻状の溝８６ｂの平面的な形状を示す平面図である。この溝８６ｂは、外側端部が貫通部８９とされ、内側端部が平板部材８４の溝８６ｃに連続させる連通部９０として形成されている。図１２−３は、平板部材８４の一面８４ａに形成された渦巻状の溝８６ｃの平面的な形状を示す底面図である。この溝８６ｃは、内側端部が連通部９０を介して溝８６ｂに連続させる連通部９１とされ、外側端部が閉塞端９２として形成されている。これらの溝８６ａ〜８６ｃは、例えば金属製の平板部材８３，８４の表面を所定溝幅、所定溝深さ、所定ピッチにて旋盤等で渦巻状に加工することにより容易に形成できるものである。

これらの平板部材８３，８４は、図１３に示すように、四隅付近をボルト９３によってケーシング１１に対して強固に固定され、外表面８２ａと一面８３ａ、他面８３ｂと一面８４ａを当接状態に維持し、溝８６ａ〜８６ｃ部分を確実に閉塞して連続した１本の脈動低減流路８７を形成している。

これにより、本実施の形態３の脈動低減流路構造体８５は、吐出通路２１から連通通路８１、開口部８８を介して脈動低減流路８７内に入り込んだ油の圧力脈動を閉塞端９２で反射させて再び脈動低減流路８７内を通って開口部８８、連通通路８１から再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流するサイドブランチ方式として構成されている。ここで、本実施の形態３では、脈動低減流路８７（溝８６ａ〜８６ｃ）は、直線状に展開した長さが、吐出通路２１内を流れる油の圧力脈動の基本周波数対応の波長に対して、約１／４に相当する長さとなるように形成されている。

よって、サイドブランチ方式の原理に従い、吐出通路２１から連通通路８１、開口部８８を介して脈動低減流路８７内に入り込んだ油の圧力脈動（音速）は１／４波長分走り閉塞端９２で反射され、再び脈動低減流路８７内を通って１／４波長分走って開口部８８、連通通路８１から再び吐出通路２１内を通る脈動に合流する。この際、両者の位相が約１８０度ずれているため、相殺しあって油の圧力脈動が抑制されることとなる。本実施の形態３の場合も、螺旋状の溝３２による脈動低減流路３５の場合と同様、脈動低減流路８７を渦巻状の溝８６ａ〜８６ｃに基づき形成しているので、製造容易でコンパクトな構成にして必要な流路長を確保して脈動低減効果を発揮させることができる。特に、本実施の形態３の脈動低減流路構造体８５は、厚み方向に多重構造としているので、長さ方向の小型化を図ることができる。

（実施の形態４）
図１４は、本実施の形態４の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプ１Ｄの構成例を示す断面図である。図１１〜図１３で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明を省略する。

本実施の形態４の脈動低減流路構造体１００は、平板部材８４において閉塞端９２に代えて開口部１０１が形成されることで、両端に開口部８８，１０１を有する脈動低減流路１０２を備える構造とされている。ケーシング１１には、開口部１０１を吐出通路２１に対して連通させるための連通通路１０３が連通通路８１よりも下流側に位置させて形成されている。すなわち、連通通路８８，１０３を含めて脈動低減流路１０２は、吐出通路２１に対してバイパス流路を形成している。

これにより、本実施の形態４の脈動低減流路構造体１００は、吐出通路２１から連通通路８１、開口部８８を介して脈動低減流路１０２内に入り込んだ油の圧力脈動を開口部１０１、連通通路１０３を通って再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流するクインケチューブ方式として構成されている。ここで、本実施の形態４では、脈動低減流路１０２（溝８６ａ〜８６ｃ）は、直線状に展開した長さが、吐出通路２１内を流れる油の圧力脈動の基本周波数対応の波長に対して、約１／２に相当する長さとなるように形成されている。よって、クインケチューブ方式の原理に従い、吐出通路２１から連通通路８１、開口部８８を介して脈動低減流路１０２内に入り込んだ油の圧力脈動（音速）は１／２波長分走って開口部１０１、連通通路１０３から再び吐出通路２１内を通る油の圧力脈動に合流する。この際、両者の位相が約１８０度ずれているため、相殺しあって油の圧力脈動が抑制されることとなる。

本実施の形態４の場合も、螺旋状の溝３２による脈動低減流路３５の場合と同様、脈動低減流路１０２を渦巻状の溝８６ａ〜８６ｃに基づき形成しているので、製造容易でコンパクトな構成にして必要な流路長を確保して脈動低減効果を発揮させることができる。特に、本実施の形態３の脈動低減流路構造体１００は、厚み方向に多重構造としているので、長さ方向の小型化を図ることができる。

なお、実施の形態３，４において、平板部材８３，８４に形成する渦巻状の溝８６ａ〜８６ｃは、１本に限らず、多条に複数本形成するようにしてもよい。

また、油圧ポンプは、実施の形態に示したようなオープンタイプに限らず、クローズドタイプであってもよい。また、各実施の形態は、流体として油を用いる油圧ポンプが備える脈動低減装置への適用例として説明したが、油圧ポンプに限らず、流体（液体または気体）を圧送する配管内に流体の圧力脈動を生ずるものであれば、同様に適用可能である。

本発明の実施の形態１の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプの構成例を示す断面図である。 脈動低減流路構造体の構成例を分解して示す断面図である。 流路長可変機構の構成および動作例を示す断面図である。 溝形状の変形例を示す断面図である。 溝形状の変形例を示す断面図である。 溝形状の変形例を示す断面図である。 溝形状の変形例を示す断面図である。 脈動低減流露構造体の変形構成例を分解して示す断面図である。 脈動低減流露構造体の別の変形構成例を分解して示す断面図である。 溝形成の変形例を示す側面図である。 本発明の実施の形態２の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプの構成例を示す断面図である。 脈動低減流路構造体の構成例を分解して示す断面図である。 流路長可変機構の構成および動作例を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプの構成例を示す断面図である。 平板部材の一面に形成された溝形状を示す底面図である。 平板部材の他面に形成された溝形状を示す平面図である。 平板部材の一面に形成された溝形状を示す底面図である。 脈動低減流路構造体の取り付け例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４の脈動低減装置が一体的に組み込まれた油圧ポンプの構成例を示す断面図である。 平板部材の一面に形成された溝形状を示す底面図である。 平板部材の他面に形成された溝形状を示す平面図である。 平板部材の一面に形成された溝形状を示す底面図である。

符号の説明

１０，１１ ケーシング
１１ａ 溝閉塞部材
１２ 斜板
１３ 回転軸
１６ シリンダブロック
１６ａ シリンダ室
１７ ピストン
１７ａ 球頭部
１９ ポートプレート
２０ 吸込通路
２１ 吐出通路
３０ 脈動低減装置
３１ プラグ
３１ａ 外周面
３２，３２Ａ，３２Ｂ 溝
３３ａ 内周面
３４ 脈動低減流路構造体
３５ 脈動低減流路
３６ 開口部
３７ 閉塞端
４０ 流路長可変機構
５０ 溝
５１ シャフト部材
５１ａ 外周面
５２ 脈動低減流路
５３ 脈動低減流路構造体
５４ 開口部
５５ 閉塞端
６０ 脈動低減流路構造体
６１ シャフト部材
６１ａ 外周面
６１ｂ 内周面
６２ プラグ
６２ａ 外周面
６３ 溝
６４ 脈動低減流路
６５ 開口部
６６ 閉塞端
７０ 脈動低減流路構造体
７１ 開口部
７２ 脈動低減流路
８０ 脈動低減装置
８２ａ 外表面
８３ 平板部材
８３ａ 一面
８３ｂ 他面
８４ 平板部材
８４ａ 一面
８５ 脈動低減流路構造体
８６ａ〜８６ｃ 溝
８７ 脈動低減流路
８８ 開口部
９２ 閉塞端
１００ 脈動低減流路構造体
１０１ 開口部
１０２ 脈動低減流路

Claims (15)

1. 溝形成面に湾曲形成された溝を直線状に展開した該溝の長さが所定長さとなるような溝付き部材と、前記溝付き部材の前記溝形成面に当接する当接面により前記溝を閉塞して脈動低減流路を形成する溝閉塞部材とからなる脈動低減流路構造体と、
   流体を圧送する配管と、
   を備え、前記脈動低減流路の少なくとも一端に形成された開口部が前記配管の通路内に連通するようにしたことを特徴とする脈動低減装置。
2. 前記脈動低減流路構造体は、前記脈動低減流路の他端が閉塞端とされていることを特徴とする請求項１に記載の脈動低減装置。
3. 前記脈動低減流路構造体は、前記脈動低減流路の他端も開口部とされてバイパス流路を形成し、前記配管の通路内に連通することを特徴とする請求項１に記載の脈動低減装置。
4. 前記所定長さは、前記配管に発生する脈動の波長に対して約１／４に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の脈動低減装置。
5. 前記所定長さは、前記配管に発生する脈動の波長に対して約１／２に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の脈動低減装置。
6. 前記溝付き部材は、断面円形の外周面を前記溝形成面として前記溝が螺旋状に形成された円筒形状のシャフト部材からなり、
   前記溝閉塞部材は、前記シャフト部材の前記外周面に当接する断面円形の円筒形状の内周面を有して該シャフト部材が軸心方向に嵌合する部材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の脈動低減装置。
7. 前記溝付き部材は、断面円形の円筒形状の内周面を前記溝形成面として前記溝が螺旋状に形成された部材からなり、
   前記溝閉塞部材は、前記部材の前記内周面に当接する断面円形の外周面を有して軸心方向に嵌合する円筒形状のシャフト部材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の脈動低減装置。
8. 前記脈動低減流路構造体は、前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを同軸上に多重構造で有し、長さの異なる複数本の脈動低減流路を同軸上に多重で備えることを特徴とする請求項６または７に記載の脈動低減装置。
9. 前記溝付き部材は、前記溝が螺旋状であって、かつ、多条に複数本形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の脈動低減装置。
10. 前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを軸心方向に相対的に移動変位させて前記脈動低減流路の実質的に流体が流れる長さを可変させる流路長可変機構を備えることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一つに記載の脈動低減装置。
11. 前記溝付き部材は、一面を溝形成面として前記溝が渦巻状に形成された平板部材からなり、
    前記溝閉塞部材は、前記平板部材の前記一面に当接する平坦面を有する部材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の脈動低減装置。
12. 前記脈動低減流路構造体は、前記溝付き部材と前記溝閉塞部材とを厚み方向に多重構造で有し、脈動低減流路を厚み方向に多重で備えることを特徴とする請求項１１に記載の脈動低減装置。
13. 前記溝付き部材は、前記溝が渦巻状であって、かつ、多条に複数本形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の脈動低減装置。
14. ケーシング内で回転軸の駆動により回転するシリンダブロックに形成されて前記回転軸と平行に配置された複数のシリンダ室と、
    これらシリンダ室に対して進退自在に挿通配置されたピストンと、
    前記回転軸に対して傾斜させて設けられて前記ピストンの頭部が回転自在に摺接する斜板と、
    前記シリンダブロックの後端面に設けられて前記シリンダ室内への油の流通を制御するポートプレートと、
    前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成されて油を吸い込む吸込通路と、
    前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成されて油を圧送する吐出通路と、
    断面円形の外周面に一端が開口部とし他端が閉塞端とし、軸方向に沿って螺旋状に形成された溝を有し、直線状に展開した該溝の長さが前記吐出通路に発生する脈動の波長に対して約１／４となるような円筒形状のシャフト部材と、
    前記シャフト部材の前記外周面に当接することで前記溝を閉塞し、前記開口部を介して前記吐出通路に連通する脈動低減流路を形成する断面円形の内周面を有し、前記ケーシングの一部に前記吐出通路に連通するように形成され、前記シャフト部材が軸心方向に嵌合する筒状空間部と、
    を備えたことを特徴とする油圧ポンプ。
15. ケーシング内で回転軸の駆動により回転するシリンダブロックに形成されて前記回転軸と平行に配置された複数のシリンダ室と、
    これらシリンダ室に対して進退自在に挿通配置されたピストンと、
    前記回転軸に対して傾斜させて設けられて前記ピストンの頭部が回転自在に摺接する斜板と、
    前記シリンダブロックの後端面に設けられて前記シリンダ室内への油の流通を制御するポートプレートと、
    前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成された吸込通路と、
    前記ポートプレートを介して前記シリンダ室と選択的に連通するように前記ケーシング内に形成された吐出通路と、
    断面円形の外周面に両端が開口部とし、軸方向に沿って螺旋状に形成された溝を有し、直線状に展開した該溝の長さが前記吐出通路に発生する脈動の波長に対して約１／２となるような円筒形状のシャフト部材と、
    前記シャフト部材の前記外周面に当接することで前記溝を閉塞し、両端の前記開口部を介して前記吐出通路に連通する脈動低減流路を形成する断面円形の内周面を有し、前記シャフト部材が軸心方向に嵌合する筒状空間部を含み、前記ケーシングの一部に前記吐出通路に連通するように形成されたバイパス流路と、
    を備えたことを特徴とする油圧ポンプ。

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