JP3725637B2 - アキシャルピストン型油圧ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば斜板型ポンプ、斜軸型ポンプ等として用いられるアキシャルピストン型油圧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の作業装置用油圧シリンダや旋回用，走行用の油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプとしては、ケーシングと、このケーシング内に回転自在に設けられた回転軸と、前記ケーシング内に位置して回転軸と一体に回転するように設けられ、周方向に離間して軸方向に伸長する複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され、このシリンダブロックの回転に伴なって軸方向に移動して作動油を吸入，吐出する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックの端面との間に設けられ、前記各シリンダと連通する吸入ポートと吐出ポートとが形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプが広く知られている。
【０００３】
そして、この種の従来技術による油圧ポンプは、エンジン等の駆動源で前記回転軸を回転駆動すると、ケーシング内で回転軸と共にシリンダブロックが回転される。これにより、シリンダブロックの各シリンダ内でピストンが往復動され、吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油をピストンによって加圧して吐出ポートに圧油として吐出するようになっている。
【０００４】
ここで、シリンダブロック、ピストンおよび弁板の作動について説明すると、各シリンダのシリンダポートが弁板の吸入ポートと連通するときには、この吸入ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダから突出する方向に移動して前記吸入ポートからシリンダ内に作動油を吸込む吸入行程となる。一方、前記各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通するときには、吐出ポートの始端から終端にかけてピストンがシリンダ内に進入する方向に移動してシリンダ内の作動油を吐出ポート内に吐出する吐出行程となる。そして、この動作（行程）を繰返すようにシリンダブロックを回転することにより、吸入行程で吸入ポートからシリンダ内に吸込んだ作動油を吐出行程で加圧して吐出ポートに吐出し、この圧油を油圧シリンダや油圧モータに供給するようになっている。
【０００５】
また、他の従来技術として、例えば実開平４−９５６７１号公報等に記載された油圧ポンプでは吸入ポートや吐出ポートの始端側に切欠溝を設け、シリンダポートが吸入ポートや吐出ポートに連通するときに発生する圧油の急激な圧力変動を緩和する構成としている。
【０００６】
さらに、別の従来技術として、例えば実開平６−１８４６５号公報等に記載された油圧ポンプでは、吐出ポートに接続された吐出管に脈動吸収器としてのサイドブランチを分岐して設け、吐出管内の圧油の脈動を低減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるアキシャルピストン型油圧ポンプでは、吸入行程で弁板の吸入ポートを介して作動油を吸込んだシリンダ内の圧力は吐出ポート内の圧力に比べて低圧になる。そして、各シリンダのシリンダポートが吐出ポートと連通し始めるときには、この吐出ポート内の高圧な圧油がシリンダポートを介して低圧のシリンダ内に急激に流入（逆流）して大きな圧力変動が生じるから、この圧力変動によって吐出ポートから吐出される圧油の吐出流量に脈動が生じ、圧油の脈動が吐出ポートに接続された吐出管等を介して他の構造物に伝わり騒音や振動が発生するという問題ある。
【０００８】
そこで、脈動の発生を防止するための対応策として、前述した他の従来技術では、吸入ポートや吐出ポートの始端側に切欠溝を設け、シリンダポートがこの切欠溝を介して吸入ポートや吐出ポートに徐々に連通する構成としている。しかし、この場合には、吐出ポート内の圧力変動を緩和できるが、圧油の脈動は防止できず、吐出管等からの振動や騒音を必ずしも十分に低減することができないという問題ある。
【０００９】
また、別の従来技術としてサイドブランチ等の脈動吸収器を吐出管から分岐して設ける構成においては、一般に脈動は複数の周波数成分をもつのに対し、脈動吸収器で低減できる脈動は一部の周波数成分に限られるため、低減できない周波数成分からなる脈動によって振動や騒音が発生するという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、脈動を抑制し、振動、騒音等を効果的に防止できるようにしたアキシャルピストン型油圧ポンプを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、この回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され前記シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間には前記回転軸を挟んで対向するように一対の切換弁部が形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプに適用される。
【００１２】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記弁板には前記吐出ポートの始端から切換弁部側に向けて周方向に長さＬ1をもって延びる切欠溝を設け、前記回転軸の軸中心に対し前記切欠溝のなす角度をほぼπ／Ｎとすると、前記切欠溝の長さＬ1はこの角度π／Ｎに対応する長さに設定し、前記吐出ポートには吐出ポートからの圧油を吐出する吐出管を接続し、この吐出管には圧油の脈動を低減する脈動吸収器を設け、この脈動吸収器は一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 1 は、圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１５Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定する構成としたことにある。
【００１３】
このように構成することにより、吸入行程を終え切換弁部上に達したシリンダは内部が低圧の作動油で満たされる。そして、このシリンダが吐出ポートと連通したときに高圧の圧油がシリンダに向って流入（逆流）する。しかし、このときにシリンダが角度π／Ｎに対応する長さＬ1に亘って切欠溝を介して吐出ポートと連通することにより、吐出ポート内の圧油はシリンダ内に徐々に流入し、シリンダ内に急激な圧力変動が生じるのを防止できる。
また、吐出ポートには回転数Ｍ（ｒｐｍ）でＮ本のシリンダが繰返し連通するから、基本周波数Ｆ 0 （Ｆ 0 ＝Ｍ×Ｎ／６０）の脈動が生じる。このとき、角度π／Ｎに対応する長さＬ 1 に亘って切欠溝を介してシリンダが吐出ポートと連通する構成としたから、吐出ポートから吐出される圧油には、デュ−ティ比が約５０％となる略矩形波状の脈動が生じる。このため、吐出ポートからの圧油は、基本周波数Ｆ 0 の奇数倍の周波数に対して流量の変動（脈動）が大きくなり、基本周波数Ｆ 0 に対し奇数倍以外となる偶数倍等の周波数の脈動は非常に小さくなる。
これに対し、圧油中の音速Ｖに対して、脈動吸収器をなす筒体の長さＳ 1 をほぼ１５Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定したから、脈動吸収器は、基本周波数Ｆ 0 の奇数倍の周波数に対して大きな脈動低減率特性をもつ。このため、吐出配管から供給される圧油は、切欠溝によって基本周波数Ｆ 0 の偶数倍等の周波数の脈動が低減されると共に、脈動吸収器によって基本周波数Ｆ 0 の奇数倍の周波数の脈動が低減されるから、圧油の脈動が大幅に減少する。
【００１４】
また、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、前記弁板には前記吐出ポートの始端から切換弁部側に向けて周方向に長さＬ2をもって延びる切欠溝を設け、前記回転軸の軸中心に対し前記切欠溝のなす角度をほぼ２π／３Ｎとすると、前記切欠溝の長さＬ2はこの角度２π／３Ｎに対応する長さに設定し、前記吐出ポートには、吐出ポートからの圧油を吐出する吐出管を接続し、この吐出管には圧油の脈動を低減する脈動吸収器を設け、この脈動吸収器は一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 2 は、圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１０Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定する構成としたことにある。
【００１５】
このように構成することにより、吸入行程を終え切換弁部上に達したシリンダは内部が低圧の作動油で満たされる。そして、このシリンダが吐出ポートと連通したときに高圧の圧油がシリンダに向って流入（逆流）する。しかし、このときにシリンダが角度２π／３Ｎに対応する長さＬ2に亘って切欠溝を介して吐出ポートと連通することにより、吐出ポート内の圧油はシリンダ内に徐々に流入し、シリンダ内に急激な圧力変動が生じるのを防止できる。
また、吐出ポートには回転数Ｍ（ｒｐｍ）でＮ本のシリンダが繰返し連通するから、基本周波数Ｆ 0 （Ｆ 0 ＝Ｍ×Ｎ／６０）の脈動が生じる。このとき、角度２π／３Ｎに対応する長さＬ 2 に亘って切欠溝を介してシリンダが吐出ポートと連通する構成としたから、吐出ポートから吐出される圧油には、デュ−ティ比が約６７％となる略矩形波状の脈動が生じる。このため、吐出ポートからの圧油は、基本周波数Ｆ 0 、基本周波数Ｆ 0 の２倍の周波数２Ｆ 0 、基本周波数Ｆ 0 の４倍の周波数４Ｆ 0 、基本周波数Ｆ 0 の５倍の周波数５Ｆ 0 ，…の脈動が大きくなり、自然数ｎに対して基本周波数Ｆ 0 の（３×ｎ）倍となる周波数の脈動は非常に小さくなる。
これに対し、圧油中の音速Ｖに対して、脈動吸収器をなす筒体の長さＳ 2 をほぼ１１０Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定したから、脈動吸収器は、基本周波数Ｆ 0 の１．５倍の周波数Ｆ 1 に対して最大の脈動低減率を有すると共に、この周波数Ｆ 1 の奇数倍の周波数成分に対しても脈動低減率の大きい特性をもつ。このため、吐出配管から供給される圧油は、切欠溝によって基本周波数Ｆ 0 の（３×ｎ）倍の周波数の脈動が低減されると共に、脈動吸収器によって基本周波数Ｆ 0 や周波数２Ｆ 0 等の脈動が低減されるから、圧油の脈動が大幅に減少する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００２３】
ここで、図１ないし図７は本発明の第１の実施例を示している。図中、１はエンジン等の駆動源（図示せず）によって駆動されるアキシャルピストン型油圧ポンプで、油圧ポンプ１は可変容量式の斜板型油圧ポンプにより構成されている。そして、油圧ポンプ１は後述のタンク２０から作動油を吸込みつつ、高圧の圧油を吐出するものである。
【００２４】
２は油圧ポンプ１の外殻をなすケーシングを示し、ケーシング２は、筒状のケーシング本体３と、ケーシング本体３の一端側開口部を閉塞するフロントケーシング４と、前記ケーシング本体３の他端側開口部を閉塞するリヤケーシング５とから構成されている。また、前記フロントケーシング４には、後述の回転軸６が挿通される挿通穴４Ａが軸方向に形成されている。
【００２５】
６はケーシング２に軸受７を介して回転自在に支持された回転軸で、この回転軸６は例えばフロントケーシング４の挿通穴４Ａを介して外部に突出し、エンジン等の駆動源（図示せず）によって回転駆動される。
【００２６】
８はケーシング２内に位置して回転軸６とスプライン結合によって一体回転するように設けられたシリンダブロックを示し、このシリンダブロック８には、周方向に離間して複数（本例では９個）のシリンダ９，９，…が軸方向に穿設されると共に、各シリンダ９に連通し、前記シリンダブロック８の摺動面８Ａ側に長円形状に開口するシリンダポート９Ａが形成されている。
【００２７】
ここで、シリンダブロック８は摺動面８Ａが後述の弁板１５に対して図３に示す矢示Ａ方向で摺動し、このときに各シリンダポート９Ａが後述の吸入ポート１６および吐出ポート１７に順次連通、遮断される。
【００２８】
１０，１０，…は各シリンダ９内に摺動可能に挿嵌された複数のピストンを示し、各ピストン１０はシリンダブロック８の回転に伴って各シリンダ９内を往復動し、各シリンダ９内で吸入行程と吐出行程とを繰返すものである。また、各ピストン１０のシリンダブロック８から突出した先端部には球形部１０Ａが形成されている。
【００２９】
１１，１１，…は各ピストン１０の球形部１０Ａ外周側にそれぞれ設けられた複数個のシューで、各シュー１１は球形部１０Ａに揺動可能に装着され、後述の斜板１２上をシリンダブロック８の回転に伴って摺動するものである。
【００３０】
１２はフロントケーシング４とシリンダブロック８との間に設けられた斜板を示し、斜板１２の表面側（シリンダブロック８側）は各シュー１１が摺接しつつ回転する摺動面１２Ａとなり、裏面側はフロントケーシング４に形成された凹湾曲状のガイド溝１３に摺動自在に嵌合する半円柱状の傾転摺動部１２Ｂとなっている。
【００３１】
また、斜板１２には、中央部側に穿設され表面側から裏面側に向け拡径された挿通穴１２Ｃと、前記傾転摺動部１２Ｂの側面に形成され、図示しない傾転駆動機構の一部が挿着される傾転機構挿着穴１２Ｄとが形成されている。そして、斜板１２は前記傾転駆動機構で傾転角が変更されることにより、各ピストン１０のストローク量を適宜調整して油圧ポンプの容量（吐出量）を可変に制御するものである。
【００３２】
１４は各シュー１１の外周側に係合しつつ前記斜板１２の摺動面１２Ａに固着された環状のシュー押えで、このシュー押え１４は斜板１２の摺動面１２Ａ上で各シューが円運動を行うのを許し、シリンダブロック８の回転に伴って各ピストン１０が各シリンダ９内を往復動するのを補償するものである。
【００３３】
１５はケーシング２のリヤケーシング５に固定され、一側面が摺動面１５Ａとなった弁板を示し、弁板１５には、眉形状の吸入ポート１６と吐出ポート１７とが略対称位置となるように周方向に伸長して設けられている。
【００３４】
また、弁板１５の吸入ポート１６と吐出ポート１７との間には、各ピストン１０が吐出行程から吸入行程に切換わる上死点側に一側の切換弁部１５Ｂが設けられると共に、一側の切換弁部１５Ｂと回転軸６を挟んで対向し各ピストン１０が吸入行程から吐出行程に切換わる下死点側に他側の切換弁部１５Ｃが設けられている。そして、弁板１５上を摺動する各シリンダ９は一側の切換弁部１５Ｂ上に達したときに吐出ポート１７との連通が断たれ、他側の切換弁部１５Ｃ上に達したときに吸入ポート１６との連通が断たれるようになっている。
【００３５】
ここで、ピストン１０が上死点位置から下死点位置へとストロークする吸入行程では、各シリンダポート９Ａが吸入ポート１６と連通し、吸入ポート１６を介してシリンダ９内に作動油が吸込まれる。一方、ピストン１０が下死点位置から上死点位置へとストロークする吐出行程では、各シリンダポート９Ａが吐出ポート１７と連通し、吐出ポート１７を介してシリンダ９内の作動油を吐出する。
【００３６】
１８は吸入ポート１６から一側の切換弁部１５Ｂに向けて周方向に延びるノッチで、このノッチ１８は、各シリンダ９のシリンダポート９Ａと吸入ポート１６とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されている。そして、ノッチ１８は、吐出行程を終えた各シリンダ９内から高圧の圧油が吸入ポート１６に向って急激に流入するのを緩和している。
【００３７】
１９は吐出ポート１７から他側の切換弁部１５Ｃに向けて長さＬ1 をもって延びる切欠溝としてのノッチを示し、このノッチ１９は各シリンダ９のシリンダポート９Ａと吐出ポート１７とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されている。そして、吐出ポート１７のノッチ１９は、吸入行程を終えた各シリンダ９内に吐出ポート１７内から高圧の圧油が急激に流入するのを緩和している。
【００３８】
ここで、ノッチ１９は、回転軸６の軸中心に対しピストン１０の本数Ｎ（本例では９本）、円周率πとしたときにほぼ角度θ1 （θ1 ＝π／Ｎ）に亘って形成されている。また、ノッチ１９の長さＬ1 は角度θ1 に対応し、
【００３９】
【数１】
Ｌ1 ∝θ1
となる長さに設定されている。また、ノッチ１９のなす角度θ1 は、隣合う各シリンダポート９Ａの始端側同士がなす角度θ2 の約半分の角度（θ1 ＝θ2 ／２）に設定されている。
【００４０】
２０は吸入ポート１６と連通する油タンクで、このタンク２０内には作動油が収容されている。そして、タンク２０は、油圧ポンプ１の各シリンダポート９Ａが吸入ポート１６と連通し、吸入行程中のシリンダ９内に吸入ポート１６を介して作動油を吸入させると共に、後述のアクチュエータ２３等から排出される戻り油（作動油）を回収している。
【００４１】
２１は一端側が吐出ポート１７に接続された吐出管としての吐出配管を示し、吐出配管２１は、他端側が制御弁２２を介して油圧シリンダ等のアクチュエータ２３に接続され、油圧ポンプ１から吐出される圧油をアクチュエータ２３側に向けて流通させている。
【００４２】
２４は吐出配管２１の一端側から分岐して設けられた筒体としてのサイドブランチを示し、このサイドブランチ２４は長さＳ1 の有底筒状体として形成され、その内部は共鳴室となると共に吐出ポート１７に連通し、脈動吸収器として作動する。
【００４３】
ここで、前記サイドブランチ２４によって吸収できる圧油の脈動周波数Ｆは油中の音速Ｖ（ｍ／ｓ）とサイドブランチ２４の長さＳ1 によって決定され、脈動周波数Ｆ、油中の音速Ｖ、サイドブランチ２４の長さＳ1 との間には自然数ｎに対して
【００４４】
【数２】

の関係があり、
【００４５】
【数３】

の関係式が成立する。また、油圧ポンプ１の作動によって生じる圧油の脈動は、各シリンダポート９Ａが吐出ポート１７に連通する毎に発生するから、圧油の脈動の基本周波数Ｆ0 は、油圧ポンプ１の回転数Ｍ（ｒｐｍ）、ピストン１０の本数Ｎに対し、
【００４６】
【数４】

の関係がある。このため、サイドブランチ２４の長さＳ1 は、ｎ＝１のとき、
【００４７】
【数５】

に設定している。
【００４８】
本実施例による油圧ポンプは、上述の如き構成を有するもので、まず、原動機によって回転軸６を回転させると、回転軸６にスプライン結合されたシリンダブロック８が一体に回転される。これにより、各シリンダ９内に挿嵌されたピストン１０はシリンダブロック８と共に回転し、その球形部１０Ａがシュー１１を介してシュー押え１４に案内されつつ、斜板１２の摺動面１２Ａ上を回転する。この際、斜板１２の摺動面１２Ａは所定の傾転角を有しているから、シリンダブロック８が１回転する間に、ピストン１０はシリンダ９内に最も進入（縮小）した上死点位置とシリンダ９から最も伸長した下死点位置との間をストロークするようになる。
【００４９】
ここで、前記各ピストン１０が上死点位置から下死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート９Ａが吸入ポート１６と連通する間は、この吸入ポート１６を介して吸入通路（図示せず）からシリンダ９内に油液を吸込む吸入行程となる。一方、ピストン１０の下死点位置から上死点位置までストロークする半回転のうちシリンダポート９Ａが吐出ポート１７と連通する間は、シリンダ９内に吸込んだ油液を加圧しつつ吐出ポート１７を介して吐出通路（図示せず）から吐出する吐出行程となる。このように、回転軸６を回転駆動してピストン１０をシリンダ９内で往復動させることにより、吸込行程と吐出行程とが繰り返えされ、ポンプ作用が行われる。
【００５０】
そして、ポンプの吐出容量を可変制御するには、傾転駆動機構によって斜板１２をガイド溝１３に沿って適宜に傾転させることにより、シリンダ９内の押しのけ容量を変更して制御するようになっている。
【００５１】
次に、吐出ポート１７側のノッチ１９とサイドブランチ２４の作動について、図３ないし図７を参照しつつ詳述する。
【００５２】
まず、各シリンダ９はシリンダブロック８と共に矢示Ａ方向に回転し、吸入行程を終えた各シリンダ９はシリンダポート９Ａが吸入ポート１６から遮断され、他側の切換弁部１５Ｃ上に達する。このとき、切換弁部１５Ｃ上のシリンダ９内の圧力は、吸入ポート１６内の圧力とほぼ等しい低圧の圧力になる。
【００５３】
次に、このシリンダ９がノッチ１９を介して吐出ポート１７と連通すると、吐出ポート１７内の高圧の圧油は、ノッチ１９等を通じてシリンダ９内へと流入（逆流）する。そして、吐出ポート１７から吐出される圧油の流量は減少する。
【００５４】
一方、シリンダブロック８がさらに回転し、前記シリンダ９が吐出ポート１７の始端側に達すると、シリンダ９内の圧力は、吐出ポート１７内の圧力とほぼ一致する。そして、シリンダ９内のピストン１０が縮小し、シリンダ９内の圧油が吐出ポート１７側に向けて流出することによって、吐出ポート１７から吐出される圧油の流量は増加する。
【００５５】
ここで、ノッチ１９の長さＬ1 は、ノッチ１９がなす角度θ1 が各シリンダポート９Ａ間の角度θ2 の約半分の角度に対応するように設定したから、各シリンダポート９Ａが吐出ポート１７に連通する毎に要する時間のうち、半分の時間はノッチ１９を介して各シリンダ９と吐出ポート１７とが連通する。
【００５６】
このため、吐出ポート１７から吐出される圧油には図４中の特性線２５に示すように、周期Ｔ1 （Ｔ1 ＝１／Ｆ0 ）の脈動を生じ、各シリンダポート９Ａは周期Ｔ1 なる時間毎に吐出ポート１７に連通する。また、周期Ｔ1 のうち半分の時間Ｔ2 （Ｔ2 ＝Ｔ1 ／２）ではノッチ１９を介して各シリンダ９と吐出ポート１７とが連通するから、圧油の流量は減少する。一方、他の時間（Ｔ1 −Ｔ2 ）では各シリンダ９から吐出ポート１７に向けて圧油が供給されるから、圧油の流量は増加する。
【００５７】
また、吐出ポート１７から各シリンダ９内に向って流入する圧油の量はノッチ１９の流路断面積に比例して増減するから、各シリンダ９、吸入ポート１６、吐出ポート１７、ノッチ１９の形状を任意に調整することにより脈動の波形を調整することができる。
【００５８】
このように、吐出ポート１７から吐出される圧油には、ほぼ周期Ｔ1 でデュ−ティ比が約５０％となる略矩形波状の脈動が生じる。このため、吐出ポート１７からの圧油は図５に示すように、基本周波数Ｆ0 の奇数倍の周波数に対して流量の変動（脈動）が大きくなり、基本周波数Ｆ0 に対し奇数倍以外となる偶数倍等の周波数の脈動は非常に小さくなる。
【００５９】
次に、吐出ポート１７から吐出された圧油は、吐出配管２１内に供給されると共に、サイドブランチ２４にも達する。ここで、サイドブランチ２４内に達した圧油の脈動は、サイドブランチ２４の内部を通り、閉塞端で反射され、再び吐出配管２１内に戻る。このとき、吐出配管２１内の圧油の脈動は、サイドブランチ２４内で反射された脈動と干渉することによって低減され、脈動の少ない圧油が吐出配管２１を介してアクチュエータ２３等に供給される。
【００６０】
ここで、サイドブランチ２４は図６に示すように、基本周波数Ｆ0 の奇数倍の周波数に対して大きな脈動低減率特性をもつ。また、ノッチ１９によって基本周波数Ｆ0 の偶数倍等の周波数の脈動は非常に小さくなっている。このため、吐出配管２１から供給される圧油は図７に示すように、ノッチ１９によって基本周波数Ｆ0 の偶数倍等の周波数の脈動が低減されると共に、サイドブランチ２４によって基本周波数Ｆ0 の奇数倍の周波数の脈動が低減され、圧油の脈動が大幅に減少する。
【００６１】
かくして、本実施例では吐出ポート１７の始端側から切換弁部１５Ｃに向って延びるノッチ１９を設け、このノッチ１９の長さＬ1 を各シリンダポート９Ａ間の角度θ2 の半分の角度θ1 に対応して設定したから、吐出ポート１７から各シリンダ９内に向って急激に圧油が流入するのを緩和できると共に、吐出ポート１７から吐出される圧油の脈動をデュ−ティ比が約５０％となる略矩形状の波形にすることができ、基本周波数Ｆ0 に対し奇数倍以外となる偶数倍等の周波数の脈動を非常に小さくすることができる。
【００６２】
また、吐出配管２１にはサイドブランチ２４を設けたから、基本周波数Ｆ0 に対し奇数倍となる周波数の脈動は、１本のサイドブランチ２４で効率的に吸収することができ、圧油の脈動を大幅に低減できると共に、圧油の脈動が吐出配管２１等を介して制御弁２２、アクチュエータ２３および建屋等の構造物に伝達することによって発生する騒音や振動を確実に防止することができる。
【００６３】
次に、図８ないし図１３は本発明の第２の実施例を示し、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施例の特徴は、吐出ポート１７側に設けられたノッチ３１の長さＬ2 を各シリンダポート９Ａ間の角度θ2 の１／３の角度θ3 に対応して設定したことにある。
【００６４】
ここで、切欠溝としてのノッチ３１は、吐出ポート１７から他側の切換弁部１５Ｃに向けて長さＬ2 をもって延び、各シリンダ９のシリンダポート９Ａと吐出ポート１７とを徐々に連通させるべく略三角形状に形成されている。そして、ノッチ３１は、吸入行程を終えた各シリンダ９内に吐出ポート１７内から高圧の圧油が急激に流入するのを緩和している。
【００６５】
ここで、ノッチ３１は、回転軸６の軸中心に対し前記ピストン１０の本数（本例では９本）、円周率πとしたときに角度θ3 （θ3 ＝２π／３Ｎ）に亘って形成されている。また、ノッチ３１の長さＬ2 は角度θ3 に対応し、
【００６６】
【数６】
Ｌ2 ∝θ3
となる長さに設定されている。そして、ノッチ３１のなす角度θ3 は、隣合う各シリンダポート９Ａの始端側同士がなす角度θ2 の約１／３の角度（θ3 ＝θ2 ／３）に設定されている。
【００６７】
また、吐出配管２１の一端側には筒体としてのサイドブランチ３２が分岐して設けられ、このサイドブランチ３２は長さＳ2 の有底筒状体として形成され、その内部は共鳴室となると共に吐出ポート１７に連通する構成となっている。
【００６８】
ここで、サイドブランチ３２は脈動吸収器となり、サイドブランチ３２の長さＳ2 は、圧油の基本周波数Ｆ0 の１．５倍の周波数で脈動低減量が最大となるように、油圧ポンプ１の回転数Ｍ（ｒｐｍ）、ピストン１０の本数Ｎに対し、
【００６９】
【数７】

に設定している。
【００７０】
次に、吐出ポート１７側のノッチ３１とサイドブランチ３２の作動について、図８ないし図１３を参照しつつ詳述する。
【００７１】
まず、各シリンダ９はシリンダブロック８と共に矢示Ａ方向に回転し、吸入行程を終えた各シリンダ９はシリンダポート９Ａが吸入ポート１６から遮断され、他側の切換弁部１５Ｃ上に達する。このとき、切換弁部１５Ｃ上のシリンダ９内の圧力は、吸入ポート１６内の圧力とほぼ等しい低圧の圧力になる。
【００７２】
次に、このシリンダ９がノッチ３１を介して吐出ポート１７と連通すると、吐出ポート１７内の高圧の圧油はノッチ３１等を通じてシリンダ９内へと流入（逆流）すると共に、吐出ポート１７から吐出される圧油の吐出流量は減少する。
【００７３】
そして、シリンダブロック８がさらに回転し、シリンダ９が吐出ポート１７の始端側に達すると、シリンダ９内の圧力は吐出ポート１７内の圧力とほぼ一致する。そして、シリンダ９内のピストン１０が縮小することによって、シリンダ９内の圧油が吐出ポート１７側に向けて流出し、吐出ポート１７から吐出される圧油の吐出流量は増加する。
【００７４】
ここで、ノッチ３１の長さＬ2 は、ノッチ３１がなす角度θ3 が各シリンダポート９Ａ間の角度θ2 の約１／３の角度に対応するように設定したから、各シリンダポート９Ａが吐出ポート１７に連通する毎に要する時間のうち、１／３の時間はノッチ３１を介して各シリンダ９と吐出ポート１７とが連通する。
【００７５】
このため、吐出ポート１７から吐出される圧油には図１０中の特性線３３に示すように、周期Ｔ1 （Ｔ1 ＝１／Ｆ0 ）の脈動を生じ、各シリンダポート９Ａは周期Ｔ1 なる時間毎に吐出ポート１７に連通する。また、周期Ｔ1 のうち１／３の時間Ｔ3 （Ｔ3 ＝Ｔ1 ／３）ではノッチ３１を介して各シリンダ９と吐出ポート１７とが連通するから、圧油の流量は減少する。一方、他の時間（Ｔ1 −Ｔ3 ）では各シリンダ９から吐出ポート１７に向けて圧油が供給されるから、圧油の流量は増加する。
【００７６】
このように、吐出ポート１７から吐出される圧油には、ほぼ周期Ｔ1 でデュ−ティ比が約６７％となる略矩形波状の脈動が生じる。このため、吐出ポート１７からの圧油は図１１に示すように、基本周波数Ｆ0 、基本周波数Ｆ0 の２倍の周波数２Ｆ0 、基本周波数Ｆ0 の４倍の周波数４Ｆ0 、基本周波数Ｆ0 の５倍の周波数５Ｆ0 ，…の脈動が大きくなり、自然数ｎに対して基本周波数Ｆ0 の（３×ｎ）倍となる周波数の脈動は非常に小さくなる。
【００７７】
また、吐出ポート１７から吐出された圧油は、吐出配管２１内に供給されるとと共にサイドブランチ３２にも達する。ここで、サイドブランチ３２内に達した圧油の脈動は、サイドブランチ３２の内部を通り、閉塞端で反射され、再び吐出配管２１内に戻る。このとき、吐出配管２１内の圧油の脈動は、サイドブランチ３２内で反射された脈動と干渉することによって低減され、脈動の少ない圧油が吐出配管２１を介してアクチュエータ２３等に供給される。
【００７８】
ここで、サイドブランチ３２は図１２に示すように、基本周波数Ｆ0 の１．５倍の周波数Ｆ1 に対して最大の脈動低減率を有し、周波数Ｆ1 の奇数倍の周波数成分に対しても脈動低減率の大きい特性をもつ。また、吐出ポート１７から吐出された圧油には、基本周波数Ｆ0 、周波数２Ｆ0 、周波数４Ｆ0 、周波数５Ｆ0 ，…等の脈動が生じているが、これらの周波数の脈動は周波数Ｆ1 の奇数倍に近いため、サイドブランチ３２によって吸収される。さらに、サイドブランチ３２では低減できない基本周波数Ｆ0 の（３×ｎ）倍となる周波数の脈動はノッチ３１によって非常に小さくなる。
【００７９】
このため、吐出配管２１から供給される圧油は図１３に示すように、ノッチ３１によって基本周波数Ｆ0 の（３×ｎ）倍の周波数の脈動が低減されると共に、サイドブランチ３２によって基本周波数Ｆ0 や周波数２Ｆ0 等の脈動が低減され、圧油の脈動が大幅に減少する。
【００８０】
かくして、このように構成された本実施例においても、前記第１の実施例と同様の作用効果を得ることができるが、特に本実施例では、吐出ポート１７の始端側から切換弁部１５Ｃに向って延びるノッチ３１を設け、このノッチ３１の長さＬ2 を各シリンダポート９Ａ間の角度θ2 の１／３の角度θ3 に対応して設定したから、吐出ポート１７から各シリンダ９内に向って急激に圧油が流入するのを緩和できると共に、吐出ポート１７から吐出される圧油の脈動をデュ−ティ比が約６７％となる略矩形状の波形にすることができ、基本周波数Ｆ0 に対し（３×ｎ）倍となる周波数の脈動を非常に小さくすることができる。
【００８１】
また、吐出配管２１にはサイドブランチ３２を設けたから、基本周波数Ｆ0 や周波数２Ｆ0 等の脈動は、１本のサイドブランチ３２で効率的に吸収することができ、圧油の脈動を大幅に低減できると共に、圧油の脈動による騒音や振動を確実に防止することができる。
【００８２】
なお、前記各実施例では、アキシャルピストン型ポンプとして可変容量式の斜板型油圧ポンプを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、固定容量式の斜板型油圧ポンプに適用してもよく、可変容量式または固定容量式の斜軸型油圧ポンプ等に適用してもよい。
【００８３】
また、前記各実施例では、シリンダブロック８に９個のシリンダ９およびシリンダポート９Ａを形成した場合を例に挙げて図示したが、本発明はこれに限らず例えば８個以下でもよく、または１０個以上のシリンダをシリンダブロックに形成するようにしてもよい。
【００８４】
さらに、前記各実施例では、各シリンダ９のシリンダポート９Ａを長円形状に形成した場合を例に挙げて図示したが、シリンダポート９Ａの形状は楕円形状または円形等としてもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、弁板に吐出ポートから切換弁部に向って長さＬ1をもって延びる切欠溝を設け、この切欠溝の長さＬ1を切欠溝のなす角度π／Ｎに対応する長さに設定したから、吐出ポートから各シリンダ内に向って急激に圧油が流入するのを緩和できると共に、吐出ポートから吐出される圧油の脈動をデュ−ティ比が約５０％となる略矩形状の波形にすることができ、基本周波数に対し奇数倍以外となる周波数の脈動を非常に小さくすることができる。
また、吐出ポートに設けた脈動吸収器を一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 1 は圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１５Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定したから、切欠溝では低減できない基本周波数に対し奇数倍となる周波数の脈動を、１個の筒体で効率的に吸収することができ、圧油の脈動を大幅に低減することができる。
【００８６】
また、請求項２の発明によれば、弁板に吐出ポートから切換弁部に向って長さＬ2 をもって延びる切欠溝を設け、この切欠溝の長さＬ2 を切欠溝のなす角度２π／３Ｎに対応する長さに設定したから、吐出ポートから各シリンダ内に向って急激に圧油が流入するのを緩和できると共に、吐出ポートから吐出される圧油の脈動をデュ−ティ比が約６７％となる略矩形状の波形にすることができ、自然数ｎに対し基本周波数の（３×ｎ）倍となる周波の脈動を非常に小さくすることができる。
また、吐出ポートに設けた脈動吸収器を一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 1 は圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１０Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定したから、切欠溝では低減できない周波数の脈動を、１個の筒体で効率的に吸収することができ、圧油の脈動を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による油圧ポンプ等を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例による油圧ポンプを示す縦断面図である。
【図３】吸入ポートおよび吐出ポートを有する弁板等を示す図２中の矢示 III−III 方向拡大断面図である。
【図４】図３中の吐出ポートから吐出される圧油の流量と時間との関係を示す特性線図である。
【図５】図３中の吐出ポートから吐出される圧油の流量と周波数との関係を説明する説明図である。
【図６】図１中のサイドブランチによる脈動低減率と周波数との関係を説明する説明図である。
【図７】図１中の吐出配管から供給される圧油の流量と周波数との関係を説明する説明図である。
【図８】本発明の第２の実施例による油圧ポンプ等を示す全体構成図である。
【図９】本発明の第２の実施例による油圧ポンプの弁板等を示す図３と同様の断面図である。
【図１０】図９中の吐出ポートから吐出される圧油の流量と時間との関係を示す特性線図である。
【図１１】図９中の吐出ポートから吐出される圧油の流量と周波数との関係を説明する説明図である。
【図１２】図８中のサイドブランチによる脈動低減率と周波数との関係を説明する説明図である。
【図１３】図８中の吐出配管から供給される圧油の流量と周波数との関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
２ ケーシング
６ 回転軸
８ シリンダブロック
９ シリンダ
９Ａ シリンダポート
１０ ピストン
１５ 弁板
１５Ｂ，１５Ｃ 切換弁部
１６ 吸入ポート
１７ 吐出ポート
１９，３１ ノッチ（切欠溝）
２１ 吐出配管
２４，３２ サイドブランチ（脈動吸収器）

Claims (2)

1. ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、この回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され前記シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動するＮ本のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間には前記回転軸を挟んで対向するように一対の切換弁部が形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプにおいて、
   前記弁板には前記吐出ポートの始端から切換弁部側に向けて周方向に長さＬ1をもって延びる切欠溝を設け、前記回転軸の軸中心に対し前記切欠溝のなす角度をほぼπ／Ｎとすると、前記切欠溝の長さＬ1はこの角度π／Ｎに対応する長さに設定し、
   前記吐出ポートには吐出ポートからの圧油を吐出する吐出管を接続し、
   この吐出管には圧油の脈動を低減する脈動吸収器を設け、
   この脈動吸収器は一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 1 は、圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１５Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定する構成としたことを特徴とするアキシャルピストン型油圧ポンプ。
2. ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、この回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられ複数のシリンダが形成されたシリンダブロックと、このシリンダブロックの各シリンダ内に摺動可能に挿嵌され前記シリンダブロックの回転に伴なって各シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ吸入ポートと吐出ポートとの間には前記回転軸を挟んで対向するように一対の切換弁部が形成された弁板とからなるアキシャルピストン型油圧ポンプにおいて、
   前記弁板には前記吐出ポートの始端から切換弁部側に向けて周方向に長さＬ2をもって延びる切欠溝を設け、前記回転軸の軸中心に対し前記切欠溝のなす角度をほぼ２π／３Ｎとすると、前記切欠溝の長さＬ2はこの角度２π／３Ｎに対応する長さに設定し、
   前記吐出ポートには、吐出ポートからの圧油を吐出する吐出管を接続し、
   この吐出管には圧油の脈動を低減する脈動吸収器を設け、
   この脈動吸収器は一端が閉塞された筒体により構成すると共に、この筒体の長さＳ 2 は、圧油中での音速Ｖ、回転軸の回転数Ｍ、ピストン本数Ｎに対しほぼ長さ１０Ｖ／（Ｍ×Ｎ）の奇数倍に設定する構成としたことを特徴とするアキシャルピストン型油圧ポンプ。

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