JPH0515677Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、各種油圧装置等に発生する圧力脈動
を吸収する装置に関する。

［従来の技術］ 油圧ポンプ等の油圧源の吐出側に接続される高
圧油管に脈動が生じると、配管系に有害な振動を
生じたり騒音発生の原因になる。このような脈動
を吸収する装置として、ばね・フリーピストン式
アキユムレータが知られている。このアキユムレ
ータすなわち脈動吸収装置は、シリンダの内部に
フリーピストンとこのピストンを付勢するばねを
収容したものであり、シリンダ内の油の圧力変動
に応じてフリーピストンがばねを撓ませながら往
復動することにより振動成分を吸収するようにな
つている。

一方、容積室型減衰器と呼ばれる脈動吸収装置
は、高圧油管の途中に減衰周波数に応じた所定の
内容積をもつ油室を設け、この油室に脈動成分を
含んだ高圧油を導入することにより、主に高周波
振動域での減衰が行なわれるようになつている。

［考案が解決しようとする課題］ 従来のばね・フリーピストン式アキユムレータ
は、その構造上、一般に油圧脈動に対し100Hzか
ら300Hz程度以下の低周波域での脈動吸収効果は
認められるが、高周波域ではほとんど効果を発揮
できない。一方、容積室型減衰器は、一般に高周
波域での油圧脈動に対する減衰効果が高い反面、
低周波域での効果は低い。

ところで、自動車の操向系に使われるパワース
テアリング用油圧ポンプのように、低回転数から
高回転数まで広い範囲で回転数が変動するもの
や、ポンプの基準吐出圧変動に加えてその２次、
３次等の優勢な高調波成分を含む油圧系では、上
記のフリーピントン式アキユムレータや容積室型
減衰器を単独で用いたのでは低周波数から高周波
数にわたる広い範囲での脈動を吸収することが不
可能であつた。また、これらの脈動吸収装置を複
数個直列に接続することにより広い周波数域をカ
バーできるようにすることも考えられたが、この
場合には各々の脈動吸収装置がその効果を充分に
発揮できるように調整することがきわめて難し
く、しかもかなり大きな設置スペースが必要とな
るなどの欠点がある。

従つて本考案の目的は、コンパクトな構成であ
りながら低周波域から高周波域にわたる脈動成分
を効果的に吸収できるような油圧脈動吸収装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本考案者が開発した脈
動吸収装置は、筒状のハウジングと、上記ハウジ
ングの内部にこのハウジングの軸線方向に移動自
在に収容されたフリーピストンと、上記ハウジン
グの内面とフリーピストンの外面との間に形成さ
れかつ上記フリーピストンの位置に応じて内容積
が変化する高圧油室と、上記高圧油室に高圧油を
導く流入口と、上記高圧油室から高圧油を流出さ
せる流出口と、上記フリーピストンの内面側に設
けられかつドレイン管に連通する低圧室と、上記
高圧油室に収容されかつこの高圧油室の内容積を
減らす方向に上記フリーピストンを押圧するとと
もに上記高圧油室の圧力の大きさに応じて撓むば
ねとを具備したことを特徴とする油圧脈動吸収装
置である。すなわち本考案においては、油が流入
する高圧油室を規定量の内容積をもつばね室とし
て利用し、このばね室に上記ばねを収容するよう
にしている。

［作用］ 油圧源から吐出されて高圧油管を流れてくる油
は、上記流入口を通つてハウジング内部の高圧油
室に入る。その圧力はフリーピストンの外面に作
用し、ばねの反発力と油圧とが釣合う位置までピ
ストンが押される。この状態で比較的低周波数の
脈動が生じると、ピストンに作用する油圧の大き
さに応じてピストンがばねを撓ませながら移動す
ることにより、脈動成分が吸収される。一方、高
周波域の脈動成分に対しては、上記ピストンやば
ねを収容している高圧油室の内容積分がそのまま
容積室型減衰器としての役割を果たすことによ
り、高周波振動域での減衰作用が発揮される。

［実施例］ 以下に本考案の第１実施例につき、第１図およ
び第２図を参照して説明する。

第１図の脈動吸収装置１は、例えば第２図に示
されるようなパワーステアリング装置２に使用さ
れる。但し、これ以外の油圧装置類に使用しても
勿論差支えない。

図示例のパワーステアリング装置２は、エンジ
ン３によつて回転駆動される油圧源の一例として
のベーンポンプ４を有している。ベーンポンプ４
の吐出側には周知の流量制御弁（図示せず）が設
けられており、エンジン３の回転数に応じて作動
油の流量が制御される。一般のマニユアル式ステ
アリング装置と同様に、ステアリングシヤフト５
の一端側に操舵力伝達機構６が設けられている。
ステアリングシヤフト５の他端側にはステアリン
グホイール７が設けられている。油圧によつて動
かされる被作動部の一例としてのパワーシリンダ
８は、その軸線方向に沿うラツク軸９を有してい
る。ラツク軸９はステアリングシヤフト５の回転
に連動して図示左右方向に移動することにより、
図示しないステアリングリンケージを駆動する。

パワーシリンダ８の内部はラツクピストン１１
によつて第１シリンダ室１２と第２シリンダ室１
３とに仕切られており、各シリンダ室１２，１３
はそれぞれ油路１４，１５とコントロールバルブ
１６を介して高圧油管１７と戻り油路１８に接続
されている。高圧油管１７は、後述する脈動吸収
装置１を介してベーンポンプ４の吐出側に接続さ
れる。戻り油路１８はリザーバタンク１９と吸入
管２０と継手２１を介してベーンポンプ４の吸込
側に接続されている。

コントロールバルブ１６は、ステアリングシヤ
フト５の転舵方向に応じた作動油の流路を形成
し、ラツク軸９に右方向または左方向の軸力を生
じさせるようになつている。

脈動吸収装置１は、第１図に示されるように構
成されている。この装置１のハウジング２５は、
外筒２６と、この外筒２６の両端に設けられた端
板２７，２８とを備えて構成されており、おおむ
ね円筒容器状をなしている。一方の端板２７に流
入口３０が設けられているとともに、この流入口
３０に高圧油管３１を接続するためのフレア継手
３２が設けられている。他方の端板２８には流出
口３３が設けられているとともに、この流出口３
３に高圧油管１７を接続するためのフレア継手３
４が設けられている。

ハウジング２５の内部には、このハウジング２
５と同心状に軸３５が設けられている。図示例の
軸３５は、その一端が端板２７と一体であり、他
端が他方の端板２８に固定されている。この軸３
５は、大径部３６と小径部３７と段差部３８を備
えている。軸３５の中心部には軸線方向に沿う孔
４０が設けられている。この孔４０の一端側は、
小径部３７に設けられた径方向の貫通孔４１に連
通している。孔４０の他端側にはドレイン管４２
が接続されている。このドレイン管４２は、継手
２１を介して吸入管２０に連通する。

軸３５にフリーピストン４５が設けられてい
る。このピストン４５は略円筒状をなしており、
その一端側は軸３５の大径部３６に摺動自在に接
し、他端側は小径部３７に摺動自在に接してい
る。各摺動部分４６，４７におけるピストン４５
の内周面側には、潤滑油膜を形成できるような小
間隙、好ましくはラビリンス溝が設けられてい
る。低圧室５０は、ピストン４５の内周面と小径
部３７と段差部３８とで囲まれている。この低圧
室５０は、孔４０，４１を介してドレイン管４２
に連通している。ハウジング２５の内面と軸３５
およびピストン４５の外周面などで囲まれる空間
は高圧油室５１として使われる。従つて、ピスト
ン４５の一面側は高圧油室５１に臨み、ピストン
４５の他面側は低圧室５０に臨んでいる。ピスト
ン４５の端部に、ばね座５２が設けられている。

図示左側の端板２７の内面側に座金５５が設け
られており、この座金５５とばね座５２との間に
圧縮コイルばね５６が設けられている。ばね５６
の素線間には螺旋状の隙間５７がある。このばね
５６の弾力によつて、ピストン４５は高圧油室５
１の内容積を減らす方向（図示右方向）に押圧さ
れる。

上記座金５５にガイド孔６０が設けられてい
る。このガイド孔６０は、コイルばね５６の内側
と流入口３０とに通じている。すなわちこのガイ
ド孔６０は、流入口３０から流入する高圧油をコ
イルばね５６の内側に導くことができるように設
けられている。

なお、低圧室５０の容積やピストン４５の受圧
面積、ばね５６のばね定数等は減衰周波数に合わ
せて適切に設定されている。また、ばね５６を収
容している高圧油室５１の容積、すなわちハウジ
ング２５の大きさも減衰周波数に合わせて適切に
決められている。

次に上記構成の脈動吸収装置１を備えたパワー
ステアリング装置２の作用について説明する。

エンジン３が回転し、ベーンポンプ４の回転に
よつて吐出された作動油は、高圧油管３１を通つ
て脈動吸収装置１の流入口３０に入り、ガイド孔
６０を経てコイルばね５６の内側に流入する。そ
してコイルばね５６の素線間の隙間５７を通つて
ばね５６の外側に出る。コイルばね５６の素線は
螺旋状に巻かれているから、隙間５７を通つて流
れる高圧油は旋流を生じながらコイルばね５６の
外側に吹出し、流出口３３より高圧油管１７に流
出する。そしてコントロールバルブ１６に流れ込
んだのち、戻り油路１８とリザーバタンク１９と
吸入管２０を経て再びポンプ４に戻る。

エンジン３が回転している間は一定レベル以上
の基準油圧が高圧油管１７，３１に作用する。脈
動吸収装置１においては、高圧油室５１に作用す
る油圧がフリーピストン４５の高圧側の面に作用
するため、ばね５６が撓むとともにピストン４５
が図示左方に押圧される。ピストン４５は、高圧
油室５１の圧力とばね５６の反力とが釣合う基準
位置で停止する。ピストン４５の摺動部分４６，
４７には高圧油室５１側から低圧室５０側に油が
僅かずつ流れることにより潤滑油膜が形成され
る。低圧室５０に流れ出たドレイン油は、孔４
０，４１を通つてドレイン管４２側に排出され
る。

ポンプ４は一般には吸入、圧縮、吐出の行程を
もち、高圧油を吐出する作動メカニズムで成り立
つているため、本質的に圧力脈動成分を含んでい
る。高圧油管１７，３１等に脈動が生じた場合、
比較的周波数の低い脈動に対しては、ハウジング
２５内のフリーピストン４５に作用する油圧変動
に応じて、ピストン４５がばね５６を撓ませなが
ら移動することにより脈動が吸収される。一方、
高周波域の脈動成分に対しては、ハウジング２５
内の高圧油室５１の体積相当分が容積室型減衰器
としての役割を果たすことにより、基準圧を維持
しつつ高周波脈動が吸収される。特に本実施例で
はコイルばね５６の内側から外側に向つて高圧油
の旋流が生じるため、高周波振動域での減衰性能
が効果的に発揮される。この装置１によつて脈動
成分が吸収された高圧油は、高圧油管１７を通つ
てコントロールバルブ１６に導入される。

この脈動吸収装置１を備えた本実施例のパワー
ステアリング装置２は、脈動吸収装置をもたない
従来品に比較して脈動圧力が大幅に低下し、それ
に伴つて配管系の振動や騒音の発生も低下した。

第３図に本考案の第２実施例を示す。この実施
例における脈動吸収装置１のフリーピストン４５
は、ばね座５２側の端部が閉じた形状をなしてい
る。フリーピストン４５の内面と軸３５の端面３
５ａとで囲まれた低圧室５０は、孔４０を介して
ドレイン管４２に連通している。それ以外の構成
と作用効果は第１実施例と同様である。

第４図は本考案の第３実施例を示している。こ
の実施例の場合、外筒２６に流入口３０と流出口
３３が設けられているとともに、端板２７にシリ
ンダ部６５が設けられている。そして、ばね座５
２を有するフリーピストン４５のピストン本体部
６６がシリンダ部６５に挿入されている。このピ
ストン本体部６６はシリンダ部６５の軸線方向に
往復移動できる。ピストン本体部６６の摺動部分
６７には、潤滑油膜を形成できるような小間隙、
好ましくはラビリンス溝が設けられている。ピス
トン本体部６６の端面側に低圧室５０が設けられ
ている。この低圧室５０はドレイン管４２に連通
している。

この第３実施例の場合、ハウジング２５の内面
とピストン４５の外周面などで囲まれる空間が高
圧油室５１として使われる。流入口３０から高圧
油室５１に高圧油が流れ込むと、ピストン４５
は、高圧油室５１の圧力とばね５６の反力とが釣
合う基準位置で停止する。ピストン本体部６６の
摺動部分６７には潤滑油膜が形成される。低圧室
５０に流れたドレイン油は、ドレイン管４２を経
て排出される。この実施例においても、比較的周
波数の低い脈動波に対してはピストン４５がばね
５６を撓ませながら移動することにより脈動が吸
収される。一方、高周波域の脈動成分に対して
は、ハウジング２５内の高圧油室５１の体積相当
分が容積室型減衰器としての役割を果たすことに
より、高周波脈動が吸収される。

なお本考案においては、上記コイルばね５６の
代りに、例えば複数の皿ばねを積層したものや竹
の子ばね、その他の適宜態様のばねが用いられて
もよい。また本考案の脈動吸収装置は、油圧ポン
プの出口部や、リリーフ弁あるいはコントロール
バルブと直結して使用することも可能である。油
圧源はベーンポンプ以外であつてもかまわない。
また、パワーステアリング装置以外の油圧機器に
も使用できる。

［考案の効果］ 本考案の脈動吸収装置は、フリーピストンやば
ねを収容しているハウジング自身が容積室型減衰
器としての機能を発揮し、高周波脈動を吸収する
とともに、このハウジングに収められたフリーピ
ストンによつて低周波脈動成分も吸収できるた
め、コンパクトな構成でありながら広い周波数域
の脈動成分を効果的に吸収することができ、設置
スペースも少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例を示す脈動吸収装
置の断面図、第２図は第１図の脈動吸収装置を備
えたパワーステアリング装置の油圧系統図、第３
図は本考案の第２実施例を示す脈動吸収装置の断
面図、第４図は本考案の第３実施例を示す脈動吸
収装置の断面図である。 １……脈動吸収装置、２……パワーステアリン
グ装置、４……油圧源、１７……高圧油管、２５
……ハウジング、３０……流入口、３１……高圧
油管、３３……流出口、４５……フリーピスト
ン、５０……低圧室、５１……高圧油室、５６…
…ばね。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 筒状のハウジングと、上記ハウジングの内部
   にこのハウジングの軸線方向に移動自在に収容
   されたフリーピストンと、上記ハウジングの内
   面とフリーピストンの外面との間に形成されか
   つ上記フリーピストンの位置に応じて内容積が
   変化する高圧油室と、上記高圧油室に高圧油を
   導く流入口と、上記高圧油室から高圧油を流出
   させる流出口と、上記フリーピストンの内面側
   に設けられかつドレイン管に連通する低圧室
   と、上記高圧油室に収容されかつこの高圧油室
   の内容積を減らす方向に上記フリーピストンを
   押圧するとともに上記高圧油室の圧力の大きさ
   に応じて撓むばねとを具備したことを特徴とす
   る油圧脈動吸収装置。 (2) 上記ばねが圧縮コイルばねであつて、しかも
   上記流入口がこのコイルばねの内側に通じてい
   るとともに上記流出口が上記コイルばねの外側
   に通じている請求項１記載の油圧脈動吸収装
   置。