JPH04295193A - 油圧回路の脈動除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルなどの油
圧機械に備えられる油圧回路において生じる圧油の脈動
を除去する油圧回路の脈動除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の脈動除去装置を含む油圧回
路の基本構成を示す回路図、図５は図４に示す脈動除去
装置の要部を拡大して示す図である。

【０００３】図４に示す油圧回路は、原動機１と、この
原動機１によって駆動する油圧ポンプ２と、タンク３と
、油圧ポンプ２から吐出される圧油によって駆動するア
クチュエータ５と、油圧ポンプ２からアクチュエータ５
に供給される圧油の流れを制御する方向制御弁４と、油
圧ポンプ２とアクチュエータ５とを連絡する主管路７と
、この油圧回路を流れる圧油の圧力を規定するリリーフ
弁６とを備えている。そして、油圧ポンプ２の吐出管路
に圧油の脈動を除去する脈動除去装置８を設けてある。 この脈動除去装置８は、図５に示すように、長さがＬ、
内径がａの円筒状の補助管路からなっている。

【０００４】このような油圧回路にあっては、原動機１
によって油圧ポンプ２を駆動すると、この油圧ポンプ２
はタンク３から吸い込んだ油を主管路７に吐出し、この
圧油は方向制御弁４を通ってアクチュエータ５に供給さ
れ、このアクチュエータ５を駆動する。このとき、主管
路７は圧油の脈動によって振動しやすいが、このような
振動は騒音の発生を招いたり、この油圧回路を構成する
機器の信頼性を低下させることになる。このような事態
に対処するために、図４に示す油圧回路にあっては主管
路７を流れる圧油の脈動を除去する脈動除去装置８が設
けられている。この脈動除去装置８は、図５に示すよう
に主管路７で発生する脈動を反射させて減衰させるもの
で、その補助管路の長さＬは、 　　　　　　　　　　Ｌ＝（Ｃ／４Ｈｚ）−ｋａ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（１）で与えられる。ここで、Ｌは脈動除去装
置８の長さ、Ｃは主管路７を流れる圧油中の音速、Ｈｚ
は除去する脈動の周波数、ｋは係数、ａは上述したよう
に脈動除去装置８を構成する補助管路の内径である。こ
のような脈動除去装置８は周知であり、例えば特開昭５
６−８３６８９号公報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の脈動除去装置８は、一つの油圧回路に対して単に一
つだけ設けられており、すなわち、発生する脈動の大き
さを予め想定し、該当する周波数Ｈｚ等を考慮してその
長さＬを一義的に設定している。しかしながら、現実の
稼働状態にあっては、周波数Ｈｚは原動機１の回転数の
変化等の運転状態によって大きく変わり、音速Ｃは圧油
の温度や圧力によって微妙に変わり、したがって脈動の
除去を常に有効には行ない得ず、これに伴って騒音が発
生したり回路内機器の損傷を生じる問題があった。

【０００６】本発明は、上記した従来技術における実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、原動機の運転状
態の如何にかかわらず、主管路に発生する圧油の脈動を
良好に除去することができる油圧回路の脈動除去装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動する
油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油によ
って駆動するアクチュエータと、油圧ポンプとアクチュ
エータとを連絡する主管路とを備えた油圧回路に設けら
れ、油圧ポンプから吐出される圧油の脈動を除去する補
助管路を有する油圧回路の脈動除去装置において、上記
脈動の周波数を検出する周波数検出手段と、少なくとも
この周波数検出手段で検出される周波数の大きさに応じ
て上記補助管路の長さを変更可能な管路長変更手段とを
設けた構成にしてある。

【０００８】

【作用】本発明は、上記の構成にしてあることから、特
に原動機の運転状態の変化に応じて脈動の周波数が変化
したとき、その変化した周波数が周波数検出手段で検出
され、この周波数検出手段で検出された周波数の大きさ
に応じて管路長変更手段が作動し、脈動を減衰する補助
管路の長さが減衰に有効な長さとなるように変更される
。したがって、原動機の運転状態の如何にかかわらず、
主管路を流れる圧油の脈動の減衰を良好に実現させるこ
とができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の油圧回路の脈動除去装置の実施
例を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施
例を含む油圧回路を示す回路図、図２は図１に示す第１
の実施例に備えられる制御装置における処理手順を示す
制御フロー図である。なお、図１及び後述する第２の実
施例を含む図３に示す油圧回路は例えば油圧ショベルに
備えられるもので、これらの図１、３にあって前述した
図４と同等のものは同一の符号で示してある。

【００１０】第１の実施例が含まれる図１に示す油圧回
路にあっても、前述した図４に示す油圧回路におけるの
と同等の原動機１、この原動機１によつて駆動する油圧
ポンプ２、タンク３、油圧ポンプ２から吐出される圧油
によつて駆動するアクチュエータ５、油圧ポンプ２から
アクチュエータ５に流れる圧油の流れを制御する方向制
御弁４、油圧ポンプ２の圧油をアクチュエータ５に導く
主管路７、回路内の圧力の大きさを規定するリリーフ弁
６を備えている。

【００１１】この油圧回路に備えられる第１の実施例す
なわち、脈動除去装置８ａは、油圧ポンプ２の回転数Ｎ
を検出する回転数検出器１２と、主管路７の圧力Ｐを検
出する圧力検出器１３と、回路を流れる圧油の温度Ｔを
検出する温度検出器１４と、主管路７に接続した第１の
補助管路９ａと、この第１の補助管路９ａよりも長い第
２の補助管路９ｂと、第１の補助管路９ａに設けた開閉
弁１０と、第２の補助管路９ｂに設けた開閉弁１１と、
記憶、論理判断を含む演算機能を有し、回転数検出器１
２、圧力検出器１３、温度検出器１４から出力される信
号を処理して開閉弁１０、１１に駆動信号を出力する制
御装置１５とを含む構成にしてある。

【００１２】上記した第１の補助管路９ａは例えば原動
機１が定格回転数で駆動し、アクチュエータ５の最大の
作動速度及び力を必要とする駆動状態において、経験的
に生じる得る脈動を減衰するに好適な長さＬ１を有し、
上記した第２の補助管路９ｂは上述したように第１の補
助管路９ａよりも長く、例えば原動機１の回転数が定格
回転数よりも若干低く、アクチュエータ５の作動速度及
び力を抑えぎみにした駆動状態において、経験的に生じ
得る脈動を減衰するに好適な長さＬ２を有する。また、
上記した制御装置１５は、回転数検出器１２から出力さ
れる油圧ポンプ２の回転数Ｎによつて脈動の周波数Ｈｚ
を演算する第１の演算部１５ａと、圧力検出器１３及び
温度検出器１４から出力される圧力Ｐ、温度Ｔによって
圧油中の音速Ｃを演算する第２の演算部１５ｂと、第１
の演算部１５ａ、第２の演算部１５ｂで演算された周波
数Ｈｚ、音速Ｃに基づいて現状の駆動状態において脈動
を減衰するのに適した補助管路の長さＬｘを演算し、こ
の長さＬｘと予め記憶させた第１の補助管路９ａの長さ
Ｌ１、第２の補助管路９ｂの長さＬ２を比較し、長さＬ
１、長さＬ２のうちの長さＬｘに近い方を長さＬＲに設
定する第３の演算部１５ｃとを含んでいる。

【００１３】なお、上記した回転数検出器１２及び制御
装置１５の第１の演算部１５ａは、油圧ポンプ２から吐
出される圧油の脈動の周波数Ｈｚを検出する周波数検出
手段を構成している。また、上記した圧力検出器１３、
温度検出器１４と制御装置１５の第２の演算部１５ｂは
、油圧ポンプ２から吐出される圧油中の音速Ｃを検出す
る音速検出手段を構成している。さらに、上記した第１
の補助管路９ａ、第２の補助管路９ｂ、開閉弁１０、１
１、及び制御装置１５の第３の演算部１５ｃは、上記の
周波数検出手段で検出される周波数Ｈｚの大きさ、音速
検出手段で検出される音速Ｃの大きさに応じて、脈動を
減衰する補助管路の長さを、脈動の減衰に好適な長さに
変更可能な管路長変更手段を構成している。

【００１４】このように構成してある実施例にあっては
、原動機１を作動させて油圧ポンプ２を駆動すると、回
転数検出器１２、圧力検出器１３、温度検出器１４のそ
れぞれから出力される油圧ポンプ２の回転数Ｎ、主管路
７の圧力Ｐ、主管路７を流れる圧油の温度Ｔが制御装置
１５に入力される。このとき、図５に示すように、制御
装置１５の第１の演算部１５ａで圧油の脈動の周波数Ｈ
ｚを求める下記の演算が行なわれる。 　　　　　　　　Ｈｚ＝Ｍ・Ｎ・ｄ　　　　　　　　［
Ｍ：ピストン数（或いは歯車の歯数）、Ｎ：　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　回転数、ｄ：次数］　　　　　　　　　　
（２）また、制御装置１５の第２の演算部１５ｂで圧油
中の音速Ｃを求める下記の演算が行なわれる。 　　　　　　　　　　Ｋ＝κＰ　　［Ｋ：圧油の体積弾
性率、κ：比熱比、Ｐ：圧力］（３）　　ここで、比熱
比κは、油圧ポンプ２から吐出される圧油に固有のもの
である。 　　　　　　　　　　Ｃｘ＝（Ｋ／ρ）の（１／２）乗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　［Ｃｘ：目標音速、Ｋ
：圧油の体積弾性率、ρ：圧油の密度］　　（４）　　
　　　　　　　　Ｃ＝Ｃｘ＋ｆ（Ｔ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　［Ｃ：音速、Ｃｘ：目標音
速、ｆ（Ｔ）：温度の関数である補正音速］（５）そし
て、上記（２）、（５）式で求められた周波数Ｈｚ、音
速Ｃに基づいて制御装置１５の第３の演算部１５ｃで、
目標長さＬｘを求める下記の演算が行なわれる。 　　　　　　　　　　Ｌｘ＝（Ｃ／４Ｈｚ）−ｋａ　　
　　　　　　　　［ｋ、ａは前述した（１）式と同様］
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６）
さらに、この第３の演算部１５ｃでは、予め記憶されて
いる第１の補助管路９ａの長さＬ１、第２の補助管路９
ｂの長さＬ２と上記（６）式で求めたＬｘとを比較し、
Ｌｘの値に近い方をＬＲに設定する。そして、ＬＲに相
当する駆動信号がＬｘの長さに近い長さを有する第１の
補助管路９ａ、第２の補助管路９ｂのいずれかの対応す
る開閉弁１０、１１に出力される。

【００１５】この場合、この油圧回路の駆動状態が、仮
に原動機１が定格回転数で駆動し、アクチュエータ５の
最大の作動速度及び力を必要とする駆動状態であれば、
圧油の脈動の周波数Ｈｚの大きさから（６）式の目標長
さＬｘは、ほぼＬ１となることから、このＬ１がＬＲに
設定され、第１の補助管路９ａに設けられる開閉弁１０
に駆動信号が出力される。これにより、この第１の補助
管路９ａが開かれ、主管路７に生じる圧油の脈動が第１
の補助管路９ａ内に導かれ、この第１の補助管路９ａ内
で減衰する。また、このような駆動状態から、原動機１
の回転数を若干低くし、アクチュエータ５の作動速度及
び力を少し抑える駆動状態に変わった場合には、圧油の
脈動の周波数Ｈｚも変化し、（６）式の目標長さＬｘが
ほぼＬ２となり、このＬ２がＬＲに設定され、第２の補
助管路９ｂに設けられる開閉弁１１に駆動信号が出力さ
れる。これにより、この第２の補助管路９ｂが開かれ、
主管路７に生じる圧油の脈動が第２の補助管路９ｂ内に
導かれ、この第２の補助管路９ｂ内で減衰する。

【００１６】このように構成した第１の実施例にあって
は、上述のように、特に原動機１の回転数の変化に伴う
圧油の脈動の周波数Ｈｚの変化に応じて、当該脈動を減
衰するに好適な補助管路が自動的に選択され、原動機１
の運転状態の如何にかかわらず、主管路７に発生する圧
油の脈動を良好に除去することができる。

【００１７】図３は本発明の第２の実施例を含む油圧回
路を示す回路図である。この図３に示す第２の実施例で
は、脈動除去装置８ｂが、油圧ポンプ２の回転数Ｎを検
出する回転数検出器１２、この回転数検出器１２から出
力される回転数Ｎに応じて補助管路の長さを演算する制
御装置１５を備えるとともに、主管路７に接続され、補
助管路を形成する油圧シリンダ２０と、制御装置１５か
ら出力される駆動信号に応じて作動する駆動体２１と、
油圧シリンダ２０のロッド２０ａと駆動体２１のロッド
２１ａとを剛的に連結するリンク２２とを備えた構成に
してある。なお、制御装置１５は、前述した図２に示す
構成から第２の演算部１５ｂを除いた構成、すなわち第
１の演算部１５ａと第３の演算部１５ｃとを備えた構成
にしてあり、また第３の演算部１５ｃには予め圧油が所
定圧力、所定温度のときの音速Ｃが定数として記憶され
ている。この第２の実施例では、上記した回転数検出器
１２と制御装置１５に含まれる第１の演算部１５ａとに
よって周波数Ｈｚを検出する周波数検出手段を構成して
あり、上記した制御装置１５に含まれる第３の演算部１
５ｃと、油圧シリンダ２０、駆動体２１、及びリンク２
２とによって周波数Ｈｚの大きさに応じて補助管路の長
さを変更する管路長変更手段を構成してある。

【００１８】このように構成してある第２の実施例では
、油圧ポンプ２の回転数Ｎが回転数検出器１２によって
検出され、この検出された回転数Ｎに基づいて制御装置
１５の第１の演算部１５ａにおいて、上記（２）式によ
つて周波数Ｈｚが求められ、この求められた周波数Ｈｚ
に基づいて制御装置１５の第３の演算部１５ｃにおいて
、上記（６）式から目標長さＬｘが演算され、この目標
長さＬｘがＬＲに設定され、そのＬＲに相当する駆動信
号が駆動体２１に出力される。これに応じて駆動体２１
のロッド２１ａが伸縮し、リンク２２を介して油圧シリ
ンダ２０のロッド２０ａが一体的に伸縮し、油圧シリン
ダ２０のシリンダ部の内部空間の長さ、すなわち補助管
路の長さが上述した周波数Ｈｚの大きさに応じて脈動の
減衰に好適な長さに自動的に変更される。

【００１９】このように構成した第２の実施例にあって
も、前述した第１の実施例と同様に原動機１の運転状態
の如何にかかわらず、主管路７に発生する圧油の脈動を
良好に除去することができる。

【００２０】なお、上記した第１の実施例にあっては、
圧力検出器１３、温度検出器１４を設け、これらの検出
器１３、１４から出力される圧力Ｐ、温度Ｔから圧油中
の音速Ｃを求めるように構成してあるが、本発明はこれ
に限らず、主管路７中の所定位置に発信器を設け、この
発信器から距離Ｌｓ離れた主管路７中の所定位置に受信
器を設け、これらの受信器、発信器を制御装置１５に接
続し、制御装置１５の第２の演算部１５ｂで、発信器が
音を発してから受信器が音を受信するまでに要した時間
ｔをカウントし、この時間ｔと上述の距離Ｌｓとから、
Ｃ＝Ｌ／ｔの演算を行なって、圧油中の音速Ｃを検出す
るようにしてもよい。

【００２１】また、上記第１の実施例では、圧油中の音
速Ｃを検出し、この音速Ｃと周波数Ｈｚに応じて目標長
さＬｘを演算するようにしてあるが、圧油の脈動の減衰
に対する音速Ｃの変化の影響は比較的少ないことから、
例えば原動機１が定格回転数で駆動するときに通常考え
られる圧油中の音速を（６）式の演算のための定数とし
て設定し、すなわち周波数Ｈｚだけを検出し、この周波
数Ｈｚに基づいて目標長さＬｘを演算するようにしても
よい。

【００２２】また、上記第１の実施例では、補助管路を
２つ設けてあるが、本発明はこれに限らず、３つ以上の
補助管路を設けるようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の油圧回路の脈動除去装置は、以
上のように構成してあることから、原動機の運転状態の
如何にかかわらず、主管路に発生する圧油の脈動を良好
に除去することができ、すなわち原動機の運転状態の如
何にかかわらず脈動の発生に伴う油圧回路の振動を防止
でき、従来に比べて騒音を抑制し、回路内機器の損傷を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧回路の脈動除去装置の第１の実施
例を含む油圧回路を示す回路図である。

【図２】図１に示す第１の実施例に備えられる制御装置
における処理手順を示す制御フロー図である。

【図３】本発明の第２の実施例を含む油圧回路を示す回
路図である。

【図４】従来の脈動除去装置を含む油圧回路の基本構成
を示す回路図である。

【図５】図４に示す脈動除去装置の要部を拡大して示す
図である。

【符号の説明】

１　　原動機 ２　　油圧ポンプ ３　　タンク ４　　方向制御弁 ５　　アクチュエータ ７　　主管路 ８ａ、８ｂ　　脈動除去装置 ９ａ、９ｂ　　補助管路 １０、１１　　開閉弁 １２　　回転数検出器 １３　　圧力検出器 １４　　温度検出器 ２０　　油圧シリンダ ２１　　駆動体 ２２　　リンク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原動機と、この原動機によって駆動す
   る油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油に
   よって駆動するアクチュエータと、油圧ポンプとアクチ
   ュエータとを連絡する主管路とを備えた油圧回路に設け
   られ、油圧ポンプから吐出される圧油の脈動を除去する
   補助管路を有する油圧回路の脈動除去装置において、上
   記脈動の周波数を検出する周波数検出手段と、少なくと
   もこの周波数検出手段で検出される周波数の大きさに応
   じて上記補助管路の長さを変更可能な管路長変更手段と
   を設けたことを特徴とする油圧回路の脈動除去装置。
2. 【請求項２】　　油圧ポンプから吐出される圧油中の音
   速を検出する音速検出手段を設け、管路長変更手段が、
   周波数検出手段で検出される周波数と音速検出手段で検
   出される音速の双方の大きさに応じて補助管路の長さを
   変更可能な管路長変更手段であることを特徴とする請求
   項１記載の油圧回路の脈動除去装置。
3. 【請求項３】　　管路長変更手段が、長さの異なる複数
   の補助管路を有することを特徴とする請求項１または２
   記載の油圧回路の脈動除去装置。
4. 【請求項４】　　管路長変更手段が補助管路を形成する
   シリンダを有することを特徴とする請求項１または２記
   載の油圧回路の脈動除去装置。