JP4149469B2 - ポンプユニットのケーシングおよびそれを備えるポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ装置に関し、特にそのポンプユニットのケーシングに関する。

図１６は、従来の技術のポンプ装置１を示す斜視図である。非特許文献１に示されるポンプ装置１は、２つの斜板式ピストンポンプが軸線方向へ並べて設けられるタンデム型ポンプなど呼ばれる複合型ポンプ装置である。ポンプ装置１は、２つのポンプユニット２，３と、バルブユニット４とを有する。各ポンプユニット２，３は、それぞれポンプケーシング５，６を有し、各ポンプケーシング５，６内に、シリンダブロック、ピストンおよび斜板などがそれぞれ収容されて構成される。バルブユニット４は、バルブケーシング７を有し、バルブケーシング７内に、各ポンプユニット２，３の各シリンダブロックにそれぞれ摺動可能に２つの弁板が収容されて構成される。

各ポンプユニット２，３と、バルブユニット４とは、複数の締結用ボルト１０によって締結されている。各締結用ボルト１０が、ポンプの基本周波数のｎ次周波数成分に対して共振して高周波振動し、騒音を発生する場合がある。このような各締結用ボルト１０は、ポンプケーシング５，６の外方に剥出しになってなっており、発生する騒音がそのまま外部に放射されてしまう。

「油空圧技術 １０月増刊号」，日本工業出版，平成１２年１０月５日，第３９巻，第１２号

図１６に示す従来の技術の複合型ポンプ装置１では、前述のように締結用ボルト１０が騒音を発生してしまうおそれがあり、この締結用ボルト１０が原因となる騒音を低減できる構成が望まれている。

本発明の目的は、騒音を低減することができるポンプケーシングおよびそれを備えるポンプ装置を提供することである。

本発明は、２つのポンプユニットがバルブユニットを挟むように配置され、各ポンプユニットの片端部には端板（Ａ，Ｂ）がそれぞれ設けられ、一端部が端板（Ａ，Ｂ）とポンプユニットを介してかつ、この締結部材の他端部がバルブユニットに止められることによって、各ポンプユニットがバルブユニットに締結されるポンプ装置のケーシングであって、
前記ケーシングには、ケーシング本体と、このケーシング本体に一体に形成され、前記締結部材を覆う筒状部を有し、前記締結部材から発生する少なくとも２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域の騒音を遮断可能に覆う遮音壁が形成されることを特徴とするポンプユニットのケーシングである。

本発明に従えば、２つのポンプユニットとバルブユニットとが、締結部材で締結されて構成されるポンプ装置の前記ポンプユニットが備えるケーシングは、遮音壁を有する。この遮音壁を設けることによって、ケーシングは、締結部材を、締結部材で発生する騒音を遮断可能に覆うことができる。遮音壁は、締結部材を単に覆うのではなく、締結部材で発生する騒音を遮断できるように覆う構成である。これによって締結部材が原因となる騒音が外部に放射され、伝達されることを防ぐことができる。また遮音壁によって、２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域の騒音が遮断される。２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域は、人間にとって耳障りな騒音であり、この耳障りな騒音を遮断することができる。このように締結部材で発生する騒音を単に遮断するというのではなく、人間にとって耳障りな周波数の騒音を遮断することができる。

また本発明は、前記遮音壁は、ポンプユニットのケーシングの残余の部分と一体に連なり、ポンプケーシングには、締結部材を覆う筒状部が形成され、ポンプユニットのケーシングの剛性を向上するように形成されることを特徴とする。

本発明に従えば、遮音壁とケーシングの残余の部分とによって、締結部材を覆う筒状部が形成され、ケーシングの剛性が向上される。これによって遮音壁を含めてケーシング自体が振動することを防ぐことができる。

また本発明は、前記遮音壁は、締結部材が配置される空間を外部から密に仕切ることを特徴とする。

本発明に従えば、遮音壁によって、締結部材の配置される空間が外部から密に仕切られる。これによって雨水を含む水がポンプ装置に掛かったとしても、その水が締結部材の配置される空間に滞留してしまうことが防がれる。

また本発明は、前記ポンプユニットのケーシングを備えることを特徴とするポンプ装置である。
本発明に従えば、騒音の小さい好適なポンプ装置を実現することができる。

本発明によれば、締結部材が原因となる騒音が外部に放射されることを防ぐことができる。したがってポンプ装置の低騒音化に寄与することができる。

また、締結部材から放射される騒音を単に遮断するというのではなく、人間にとって耳障りな２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下周波数の騒音を遮断するので、ポンプ装置の周囲の環境を極めて良好にすることができる。

また本発明によれば、遮音壁を含めてケーシング自体が振動することを防ぎ、遮音壁を含めてケーシング自体が振動することによる騒音を防ぐことができる。

また本発明によれば、水が締結部材の配置される空間に滞留してしまうことが防がれ、防錆効果が得られる。
また本発明によれば、騒音の小さい好適なポンプ装置を実現することができる。

図１は、本発明の実施の一形態のポンプケーシング２０を示す斜視図である。図２は、図１とは異なる方向から見てポンプケーシング２０を示す斜視図である。図３は、図１および図２とは異なる方向から見てポンプケーシング２０を示す斜視図である。図４は、ポンプケーシング２０を備えるポンプ装置２１を示す斜視図である。図１には、ポンプケーシング２０を、左側面、平面および背面が現れるように示す。図２には、ポンプケーシング２０を、正面、左側面および底面が現れるように示す。図３には、ポンプケーシング２０を、右側面、背面および底面が現れるように示す。図４には、ポンプケーシング２０を除く構成を、簡略化して示す。ポンプ装置２１は、たとえばたとえば産業機械および建設機械に設けられるポンプ装置であって、タンデム型ポンプなどと呼ばれる２つのポンプ部が組合わせて構成される複合型ポンプ装置である。組合される２つのポンプ部は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、たとえば斜板式ピストンポンプである。この斜板式ピストンポンプは、定容量形のポンプでもよいが、本実施の形態では、可変容量形のポンプである。

ポンプ装置２１は、２つのポンプユニット２２，２３と、バルブユニット２４とを有し、さらに２つのサーボユニット２５，２６を有する。各ポンプユニット２２，２３は、バルブユニット２４を挟むように軸線方向に同軸に並べて設けられ、バルブユニット２４にそれぞれ連結されている。各サーボユニット２５，２６が、各ポンプユニット２２，２３の上部に設けられ、各ポンプユニット２２，２３に連結されている。

各ポンプユニット２２，２３は、ポンプケーシング２０，２７をそれぞれ有し、各ポンプケーシング２０，２７内に、シリンダブロック、ピストンおよび斜板などの構成部がそれぞれ収容されて構成される。各ポンプユニット２２，２３のポンプケーシング２０，２７は、同一の構成であり、軸線方向に対称に配置され、ポンプケーシング２０，２７内に収容される構成部も、軸線方向に対称に配置されている。図４には、図中の右側に配置されるポンプケーシング２０の左側面および背面が現れ、図中の左側に配置されるポンプケーシング２７の正面が現れている。

バルブユニット２４は、バルブケーシング３０を有し、バルブケーシング３０内に、各ポンプユニット２２，２３の各シリンダブロックにそれぞれ摺動可能に２つの弁板が収容されて構成される。各サーボユニット２５，２６は、サーボケーシング３１，３２をそれぞれ有し、各サーボケーシング３１，３２内に、斜板を傾転させるためのサーボ機構が収容されて構成される。

各ポンプケーシング２０，２７には、複数、本実施の形態では４つの締結部材挿通孔３５が、周方向に間隔を開けた位置に、軸線方向に貫通して形成されている。一方のポンプケーシング２０は、各挿通孔３５に、４つの締結部材である締結用ボルト３６がそれぞれ挿通され、各締結用ボルト３６の一端部がポンプケーシング２０の端版Ａに係止され、かつ各締結用ボルト３６の他端部がバルブケーシング３０に係止されて、バルブケーシング３０に締結される。各締結用ボルト３６の両端部のポンプケーシング２０およびバブルケーシング３０への係止構造は、たとえば、締結用ボルト３６の頭部を係止する構成、締結用ボルト３６をポンプケーシング２０およびバブルケーシングに直接螺着させる構成、および締結用ボルト３６に螺着されるナット部材を係止する構成のいずれかの構成によって実現される。

また他方のポンプケーシング２７は、一方のポンプケーシング２０と同様の構成によって、各締結用ボルト３６の一端部がポンプケーシング２７の端版Ｂに止められ、かつ各締結用ボルト３６の他端部がバルブケーシング３０に止められて、バルブケーシング３０に締結される。このようにして、各ポンプユニット２２，２３と、バルブユニット２４とは、一端部がポンプユニット２２，２３の各端版Ａ，Ｂに係止されかつ他端部がバルブユニット２４に係止される締結用ボルト３６によって、互いに締結される。締結用ボルト３６は、両端部間の中間部が、ポンプケーシング２０，２１の一部によって構成される遮音壁４０によって外方から覆われている。

ポンプユニット２２は、回転軸を有し、この回転軸は、ベアリングを介してポンプケーシング２０に、回転自在に支持されている。回転軸には、シリンダブロックが回転軸に対する回転が阻止された状態で設けられている。シリンダブロックに形成される複数のピストン室には、ピストンが伸縮可能に嵌まり込んでいる。各ピストンは、シリンダブロックから突出側の端部が、シューを介して斜板の支持面に当接され、支持面に沿って変位する。斜板の支持面は、回転軸線に垂直な仮想平面対して傾斜しており、シリンダブロックの回転に伴って、各ピストンは伸長および縮退するように往復変位する。

バルブユニット２４に設けられる弁板には、作動流体である作動油が貯留される油源であるたとえばタンクに連なる吸入ポートと、作動油の供給先であるたとえばアクチュエータに接続される吐出ポートとが形成されている。弁板は、伸長行程にあるピストンの嵌まり込んでいるピストン室が、吸入ポートに接続され、縮退行程にあるピストンの嵌まり込んでいるピストン室が、吐出ポートに接続されるように、構成されている。したがって回転軸に原動機から動力が伝達されて、シリンダブロックが回転されると、各ピストンの往復変位によって、作動油がタンクから汲み上げられ、アクチュエータに供給される。

またサーボユニット２５に設けられるサーボ機構は、ポンプユニット２２の斜板の支持面の傾斜角度を変更するように、斜板を頃動駆動することができる。これによってポンプ容量を変更することができる。このように一方のポンプユニット２２と、これに連結されるサーボユニット２６と、バルブユニット２４の他の一部の構成とによって、もう１つのポンプ部が実現され、このもう１つのポンプ部は、同様の構成である。一方のポンプユニット２２を有するポンプ部の回転軸は、ポンプケーシング２０から突出し、この回転軸に原動機から動力が伝達される。他方のポンプユニット２３を有するポンプ部の回転軸は、一方のポンプユニット２２を有するポンプ部の回転軸に、バルブユニット内で連結されている。これによって２つのポンプ部が連動するように構成されている。

図５は、ポンプケーシング２０を示す正面図である。図６は、図５の左側から見てポンプケーシング２０を示す左側面図である。図７は、図５の右側から見てポンプケーシング２０を示す右側面図である。図８は、図５の上側から見てポンプケーシング２０を示す平面図である。図９は、図５の下側から見てポンプケーシング２０を示す右側面図である。図１０は、図５の紙面の裏側から見てポンプケーシング２０を示す背面図である。図１１は、図５の切断面線Ａ−Ａから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。図１２は、図５の切断面線Ｂ−Ｂから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。図１３は、図６の切断面線Ｃ−Ｃから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。前述のように各ポンプケーシング２０，２７は、同一の構成であるので、代表して一方のポンプケーシング２１を参照して説明する。

ポンプケーシング２０は、収容空間４４が形成され、この収容空間４４に、回転軸、シリンダブロック、各ピストンおよび斜板を含む構成部が収容される。この収容空間４４は、軸線方向に貫通しており、ポンプケーシング２０の軸線方向一端部となる左側面部４５に形成される開口部４８およびポンプケーシング２０の軸線方向他端部となる右側面部４６に形成される開口部４９で開口している。ポンプケーシング２０は、右側面部４６を対向させて、バルブケーシング３０に締結される。収容空間４４が軸線方向に貫通し、各側面部４５，４６で開口しているので、回転軸を部部的に外部に突出させることができ、原動機からの動力の伝達、２つのポンプの回転軸同士の連結が可能になるとともに、シリンダブロックと弁板とを摺接するように設けることが可能になる。

また収容空間４４は、ポンプケーシング２０の上端部となる平面部４７に形成される開口部５０で開口しており、斜板を部分的に突出させることができる。これによりサーボユニット２５のサーボ機構で斜板を駆動することが可能になる。またポンプケーシング２０の正面部５１および背面部５２には、収容空間４４に連なる孔５３，５４がそれぞれ形成されている。各孔５３，５４は、シリンダブロック、ピストン等より、漏れる油を配管（図示せず）を介してタンクへ排出するためのドレンポートである。

ポンプケーシング２０には、収容空間４４の周囲に周方向に間隔をあけて、収容空間から独立した４つの締結部材挿通孔３５が形成されている。各締結部材挿通孔３５は、軸線方向に貫通し、各側面部４５，４６で開口している。これら各締結部材挿通孔３５に、前述のように締結用ボルト３６が挿通され、ポンプケーシング２０がバルブケーシング３０に締結される。したがってポンプケーシング２０は、締結用ボルト３６を覆う遮音壁４０を有している。言い換えるならば、ポンプケーシング２０は、収納空間４４が形成されるケーシング本体６０と、遮音壁４０とを有している。

従来の技術の項で述べたように、締結用ボルト３６は、ポンプ部の基本周波数のｎ次周波数成分に対して共振して高周波振動し、騒音を発生してしまう場合がある。本実施の形態では、ポンプケーシング２０が、締結用ボルト３６で発生する騒音を遮断可能な遮音壁４０を有しており、締結用ボルト３６で騒音が発生したとしても、その騒音が外部に放射されることを防ぐことができる。

図１４は、ポンプケーシング２０の締結部材挿通孔３５付近を拡大して示す断面図である。遮音壁４０は、周方向両端部６６，６７で、ポンプケーシング２０の遮音壁４０を除く残余の部分であるケーシング本体６０と一体に連なっている。これによってポンプケーシング２０には、締結用ボルト３６を覆う筒状部６１が形成される。したがってポンプケーシング２０は、剛性を高くし、特に締結用ボルト２６が設けられる部分の剛性を向上して高くなるように構成されている。

また遮音壁４０は、その厚み寸法Ｔ１〜Ｔ４，ｔ１〜ｔ４が、ポンプケーシング２０の軸線方向寸法に基づいて、少なくとも２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域の騒音を遮断可能な寸法に決定される。また遮音壁４０は、ケーシング本体６０と一体に連なり、締結用ボルトが配置される空間、したがって締結部材挿通孔３５を外部から密に仕切る構成である。

各締結部材挿通孔３５は、略円柱状の孔であり、軸線方向中間部３５ａが、軸線方向両端部３５ｂ，３５ｃに比べて大きい内径を有している。逆に遮音壁４０についてみれば、遮音壁４０は、軸線方向に関して中間部７０の厚み寸法Ｔ１〜Ｔ４が、両端部７２，７３の厚み寸法ｔ１〜ｔ４よりも小さく形成されている。また遮音壁４０は、ケーシング本体６０から遠い位置にある周方向の中間部６５の厚み寸法Ｔ２，Ｔ３，ｔ２，ｔ３が、ケーシング本体６０に近い位置にある周方向の両端部６６，６７の厚み寸法Ｔ１，Ｔ４，ｔ１，ｔ４よりも小さく形成されている。

各締結部材挿通孔３５は、本実施の形態では、たとえば鋳抜きによって形成される。このように、鋳抜きによって形成すれば、素材の量を少なく抑え、加工時間を短縮することが可能である。

本実施の形態によれば、２つのポンプユニット２２，２３とバルブユニット２４とが、締結部材である締結用ボルト３６で締結されて構成されるポンプ装置２１のポンプケーシング２０，２７は、遮音壁４０を有している。遮音壁４０は、締結用ボルト３６を、締結用ボルトで発生する騒音を遮断可能に、外方から覆うことができる。遮音壁４０は、締結用ボルトを単に覆うのではなく、締結用ボルト３６で発生する騒音を遮断できるように覆う構成である。これによって締結用ボルトが原因となる騒音が外部に放射され、伝達されることを防ぐことができる。したがってポンプ装置２１の低騒音化に寄与することができる。

図１５は、遮音壁４０による遮音効果を示すグラフである。図１５において、横軸は騒音の周波数であり、縦軸は、予め定める観測点での騒音の音圧レベルである。また図１５には、遮音壁４０が設けられる構成における騒音の音圧レベルと実線７０で示し、遮音壁４０がない締結用ボルトが剥き出しの構成における騒音の音圧レベルと実線７１で示す。図１５のグラフから明らかように、遮音壁４０は、締結用ボルト３６を単に覆うだけではなく、締結用ボルト３６で発生する騒音を遮断可能であることがわかる。

また遮音壁４０は、図１５から明らかなように、２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域の騒音を遮断することができる。２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域は、人間にとって耳障りな騒音であり、この耳障りな騒音を遮断することができる。このように締結用ボルト３６で発生する騒音を単に遮断するというのではなく、人間にとって耳障りな周波数の騒音を遮断することができる。さらに図１５から明らかなように、遮音壁４０は、６ｋＨｚを超える周波数帯域の騒音も、遮断することができる。したがってポンプ装置２１の周囲の環境を極めて良好にすることができ、たとえば作業者による作業を容易にすることができる。

また遮音壁４０とポンプケーシング２０，２１の残余の部分であるケーシング本体６０とは、一体に形成され、締結用ボルト３６を覆う筒状部６１が形成され、ポンプケーシングの剛性、特に締結用ボルト３６が設けられる部分の剛性を向上させて高くすることができる。これによって遮音壁４０を含めてポンプケーシング２０自体が振動することを防ぐことができる。これによって２ｋＨｚ以上の高次の周波数の騒音だけでなく、１ｋＨｚ以上２ｋＨｚ未満の低次の周波数の騒音も防ぐことができる。

しかも遮音壁４０は、軸線方向に関して中間部の厚み寸法Ｔ１〜Ｔ４が、両端部の厚み寸法ｔ１〜ｔ４よりも小さく形成されている。また遮音壁４０は、ケーシング本体６０から遠い位置にある周方向の中間部の厚み寸法Ｔ２，Ｔ３，ｔ２，ｔ３が、ケーシング本体６０に近い位置にある周方向の両端部の厚み寸法Ｔ１，Ｔ４，ｔ１，ｔ４よりも小さく形成されている。これによって全体の厚み寸法を一律にする場合に比べて、遮音壁４０の体積をできるだけ小さく抑えたうえで、できるたけ高い剛性が得られる。したがって軽量で、かつポンプ装置の低騒音化に寄与できるポンプケーシングを実現することができる。

また遮音壁４０は、締結用ボルト３６が配置される空間、したがって締結部材挿通孔３５を外部から密に仕切る。これによって雨水を含む水がポンプ装置２１に掛かったとしても、その水が締結部材挿通孔３５に滞留してしまうことが防がれ、防錆効果が得られる。

このような遮音壁４０を有するポンプケーシング２０，２７を備えることによって、騒音の小さい好適なポンプ装置２１を実現することができる。
前述の実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、構成を変更することが可能である。

本発明の実施の一形態のポンプケーシング２０を示す斜視図である。 図１とは異なる方向から見てポンプケーシング２０を示す斜視図である。 図１および図２とは異なる方向から見てポンプケーシング２０を示す斜視図である。 ポンプケーシング２０を備えるポンプ装置２１を示す斜視図である。 ポンプケーシング２０を示す正面図である。 図５の左側から見てポンプケーシング２０を示す左側面図である。 図５の右側から見てポンプケーシング２０を示す右側面図である。 図５の上側から見てポンプケーシング２０を示す平面図である。 図５の下側から見てポンプケーシング２０を示す右側面図である。 図５の紙面の裏側から見てポンプケーシング２０を示す背面図である。 図５の切断面線Ａ−Ａから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。 図５の切断面線Ｂ−Ｂから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。 図６の切断面線Ｃ−Ｃから見てポンプケーシング２０を示す断面図である。 ポンプケーシング２０の締結部材挿通孔３５付近を拡大して示す断面図である。 遮音壁４０による遮音効果を示すグラフである。 従来の技術のポンプ装置１を示す斜視図である。

符号の説明

２０，２７ ポンプケーシング
２１ ポンプ装置
２２，２３ ポンプユニット
２４ バルブユニット
２５，２６ サーボユニット
３０ バルブケーシング
３５ 締結部材挿通孔
３６ 締結用ボルト
４０ 遮音壁
４４ 収容空間
６０ ケーシング本体
６１ 筒状部

Claims (4)

1. ２つのポンプユニットがバルブユニットを挟むように配置され、各ポンプユニットの片端部には端板（Ａ，Ｂ）がそれぞれ設けられ、一端部が端板（Ａ，Ｂ）とポンプユニットを介してかつ、この締結部材の他端部がバルブユニットに止められることによって、各ポンプユニットがバルブユニットに締結されるポンプ装置のケーシングであって、
   前記ケーシングには、ケーシング本体と、このケーシング本体に一体に形成され、前記締結部材を覆う筒状部を有し、前記締結部材から発生する少なくとも２ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下の周波数帯域の騒音を遮断可能に覆う遮音壁が形成されることを特徴とするポンプユニットのケーシング。
2. 前記遮音壁は、ポンプユニットのケーシングの残余の部分と一体に連なり、ケーシングの剛性を向上するように形成されることを特徴とする請求項１記載のポンプユニットのケーシング。
3. 前記遮音壁は、締結部材が配置される空間を外部から密に仕切ることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプユニットのケーシング。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のポンプユニットのケーシングを備えることを特徴とするポンプ装置。

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