JPH08270877A

JPH08270877A - 脈動低減装置

Info

Publication number: JPH08270877A
Application number: JP14346995A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Motosawa; 幸裕本澤; Seiichiro Takeshita; 清一郎竹下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1995-06-09
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】設置スペースを小さくすることができる脈動
低減装置の提供。【構成】配管１内の脈動はサイドブランチ３の管体３
１を通って閉鎖端のプラグ３２の反射面３２Ｔに達し、
この反射面３２Ｔで反射した後、再び管体３１を通って
配管１に戻り、このとき脈動の減衰が行われる。反射面
３２Ｔが傾斜面に形成されているので、脈動の反射波
は、管体３１の内面３１Ｓに対する反射を繰り返しなが
ら配管１に戻る。このため、脈動の戻りの経路を長くす
ることができ、これにより、必要な経路長さを得るため
のサイドブランチ３の長さを短くすることがきでき、サ
イドブランチ３の設置スペースを小さくすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体を圧送し、この圧
送流体により種々の仕事を行う装置において、圧送流体
が通る配管又は液圧機器に生じる流体の脈動を減少させ
る脈動低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体、例えば油、水等の液体や空気等の
気体を圧送し、その圧力を用いて各種の仕事を行う装置
が多くの分野で使用されている。その代表的な装置が油
圧ショベル等、油圧により作業を行う油圧機器である。
以下、流体として油を例示して説明する。油圧機器で
は、油圧ポンプを駆動して圧油を吐出し、この吐出され
た圧油を配管を介して油圧シリンダや油圧モータ等の油
圧アクチュエータへ圧送し、これを駆動して所期の作業
を行う。

【０００３】このような油圧機器では、油圧ポンプから
吐出される圧油に脈動が生じ、この脈動は騒音の原因と
なるばかりでなく、場合によっては共振を生じて油圧機
器の配管や各種構成要素を損傷するおそれもあるので、
当該脈動は極力低減する必要がある。従来、脈動低減の
１つの手段としてサイドブランチが用いられている。こ
のサイドブランチを図５により説明する。

【０００４】図５はサイドブランチの断面図である。こ
の図で、１は油圧ポンプからの圧油を送る配管を示す。
２は配管１から分岐してこれに連結されたサイドブラン
チであり、配管２と連通している。サイドブランチ２は
管体２１より成り、配管１の連結端とは反対側の端部で
閉塞されている。２２はこの閉塞された端部（閉塞
端）、２１Ｔは閉塞端２２の閉塞部内面（反射面）を示
す。このようなサイドブランチ２の長さがＬで示されて
いる。

【０００５】油圧ポンプから吐出される圧油の脈動は、
基本周波数とその高調波より成り、配管１内を伝播する
とともにサイドブランチ２の管体２１内にも伝播し、管
体２１内に伝播した脈動は反射面２１Ｔで反射して再度
管体２１内を通って配管１に戻る。サイドブランチ２を
往復して配管１に戻った脈動は、配管１の脈動とは位相
が１８０度反転した脈動となり、サイドブランチ２の入
り口部分で配管１の脈動と干渉してこれを低減させる。
このように位相が反転した脈動を得るために必要なサイ
ドブランチ２の長さＬは、低減させようとする特定の周
波数成分の波長をλとすると次式で表される。Ｌ＝λ／４ …………（１）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、油圧ショベル
における脈動は、エンジンにより駆動される油圧ポンプ
により発生する。この油圧ポンプとして最も一般的に使
用されるものは、ピストンを７本又は９本備えたピスト
ンポンプであり、その脈動の基本周波数ｆは、回転数が
定格出力２０００ｒｐｍのとき、ピストンの本数をｎ、
油圧ポンプの回転数をＮとすると、ｆ（Ｈｚ）＝ｎ×Ｎ／６０ …………（２）であることが知られている。したがって、上記（２）式
によると、油圧ポンプのピストンが７本の場合には基本
周波数は２３３Ｈｚ、９本の場合には３００Ｈｚ程度と
なる。

【０００７】一方、上記基本周波数の油圧の脈動をサイ
ドブランチ２で低減する場合には、当該基本周波数ｆの
波長λは、Ｃを油中の音速とすると、 λ＝Ｃ／ｆ …………（３）であるので、この（３）式に、油中の一般的な音速Ｃ＝
１３００ｍ／ｓ、およびピストンが７本の場合の基本周
波数ｆ＝２３３Ｈｚを代入すると、λ＝5.6 ｍ程度とな
り、上記（１）式から、サイドブランチ２の長さＬは1.
4 ｍとなり、可成り長いものとなる。

【０００８】このように、サイドブランチ２の長さが長
くなると、当然それを設置するスペースも大きくなり、
特に、油圧ショベルのようにスペースに余裕のない油圧
機器ではサイドブランチ２の設置が極めて困難になると
いう問題があり、又、サイドブランチ２の長さに応じた
スペースを確保すると、必然的に油圧機器の大型化を招
くことになるという問題が生じていた。

【０００９】さらに、油圧ショベルの場合、油圧ポンプ
は回転数７００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍで駆動されて作
業が行われるが、回転数７００ｒｐｍ付近における油圧
脈動の波長λは１６ｍ、したがってサイドブランチ２の
長さは４ｍとなり、このように長いサイドブランチ２の
油圧機器への取付けはほとんど不可能であり、回転数７
００ｒｐｍ付近における油圧脈動を抑えることはできな
かった。

【００１０】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、設置スペースを小さくすることができる脈
動低減装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧送流体をサイドブランチに導くことに
より当該圧送流体の脈動を抑える脈動低減装置におい
て、前記サイドブランチを、一端が前記圧送流体が通る
配管又は液圧機器に連結される管体と、反射面を含む閉
塞端を構成し前記管体の他端に着脱自在に装着されるプ
ラグとで構成し、かつ、前記反射面を傾斜面としたこと
を特徴とする。

【００１２】

【作用】配管又は液圧機器内の脈動は、管体に入り反射
面で反射した後、再び管体を通って配管又は液圧機器内
に戻る。この場合、反射面が傾斜面となっているので、
反射面で反射した脈動波は、管体の内面で反射を繰り返
しながら配管又は液圧機器内に戻ることとなる。この結
果、脈動波の戻りの経路の長さはサイドブランチの長さ
より長くなり、これにより、サイドブランチの長さを短
縮することができ、必要とするスペースを小さくするこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の第１の実施例に係る脈動低減装置
の断面図である。この図で、１は図５に示すものと同じ
配管である。３は配管１に連結されたサイドブランチで
あり、管体３１およびその開放端（閉鎖すべき端部）に
装着されたプラグ３２で構成されている。３１Ｓは管体
３１の内面を示す。３２Ｔはプラグ３２に形成された反
射面であり、この反射面３２Ｔは管体３１の軸に垂直な
面に対して角度θだけ傾斜させて形成されている。３３
は管体３１を密封するシール、３４はプラグ３２を管体
３１に取り付ける口金である。

【００１４】次に、本実施例の動作を図２を参照して説
明する。図２は図１に示す装置の動作を説明する図であ
る。図２で、図１に示す部分と同一部分には同一符号が
付してある。配管１からサイドブランチ３に入った脈動
は、図２に矢印で示すように、管体３１を通って反射面
３２Ｔに達し、この面で反射する。この脈動は縦波であ
るので、反射面３２Ｔにおける反射波は図２に矢印で示
すように、入射波に対して反射面３２Ｔの傾斜角度の２
倍（２θ）の角度で反射する。以後、この反射波は管体
３１の内面３１Ｓでの反射を繰り返しながらサイドブラ
ンチ３の入り口まで戻る。この反射波の経路の長さＬ₁
は、図示のように、Ｌ₁ ＝Ｌ／ｃｏｓ（２θ） …………（４）となる。

【００１５】したがって、脈動波がサイドブランチ３に
入ってから出るまでの全経路の長さＬ₀ は、Ｌ₀＝［１＋（１／ｃｏｓ２θ）］Ｌ …………（５）となり、（１／ｃｏｓ２θ）＞１であるから、従来の
サイドブランチ２の全経路の長さ２Ｌより長くなる。即
ち、従来のサイドブランチ２と同一長さの経路を得る場
合、本実施例のサイドブランチ３の長さは短くて済むこ
とを意味する。

【００１６】なお、傾斜角度θと波長λとの関係は
（１）式および（５）式から次式で求められる。ｃｏｓ２θ＝４Ｌ／（λ−４Ｌ） …………（６）したがって、傾斜角度θは低減対象脈動波の波長λに対
して上記（６）式をほぼ満足するように選定すればよい
こととなる。

【００１７】このように、本実施例では、サイドブラン
チの閉塞端の反射面を傾斜面としたので、サイドブラン
チの長さを短くすることができ、その設置スペースを小
さくすることができる。この効果の具体例を挙げると、
２００Ｈｚの脈動を低減する従来のサイドブランチの長
さは約1.6 ｍであるが、本実施例では、反射面の傾斜角
度θを３０度とすると、サイドブランチの必要長さは約
1.1 ｍ（1.6 ×２／３）となり、大幅な短縮が可能であ
る。そして、傾斜角度を大きくすればするほど、サイド
ブランチの長さをより一層短縮することができる。ただ
し、サイドブランチの管体内面での反射回数が多くなる
と脈動波の減衰が大きくなり、サイドブランチ入口部で
の脈動減衰効果が小さくなるので、傾斜角度の大きさに
は限度があり、このことを考慮して、反射面の傾斜角度
は適切な角度に選定される。

【００１８】又、本実施例は次のような効果も有する。
即ち、サイドブランチの必要長さが長過ぎて従来では設
置不可能な場合でも、本実施例ではその設置を可能にす
ることができる場合も生じ、この場合には、従来不可能
であった騒音の低減や機器の損傷防止を行うことができ
る。さらに、本実施例では、種々の傾斜面を有するプラ
グを用意しておけば、低減すべき脈動の波長に応じてそ
れらプラグを適切に選択することにより、効果的な脈動
低減を行うことができるという効果も奏する。

【００１９】図３はプラグの反射面の他の具体例の断面
図である。３１は管体である。図３の（ａ）に示す反射
面３２Ｔ₁ は複数の傾斜面３２Ｔ₁₁、３２Ｔ₁₂を備えて
いる。又、図３の（ｂ）に示す反射面３２Ｔ₂ は円錐面
により傾斜面が形成されている。さらに、図３の（ｃ）
に示す反射面３２Ｔ₃ は球面（曲面）により傾斜面が形
成されている。これらの傾斜面とされた反射面はいずれ
も図１に示す反射面３２Ｔと同じ機能を有する。

【００２０】上記実施例はサイドブランチ３を配管１に
接続する場合を示すものであるが、配管だけでなく他の
機器にサイドブランチ３を取り付けることにより脈動を
低減することもできる。このような例を図４に示す。図
４は斜軸液圧ピストンポンプの断面図である。この図
で、４１は液圧ピストンポンプのケーシング、４２は図
示しない原動機に連結される回転軸、４３は回転軸４２
の軸受、４４は回転軸４２に固定された回転円板であ
る。４５は回転円板４４の回転中心に可回動に連結され
たセンタシャフト、４５Ｓはセンタシャフト４５のば
ね、４６はケーシング４１と連結されたケーシング４１
Ａに摺動可能に接触する弁板である。４７はロータであ
り、センタシャフト４５と弁板４６に回転可能に支持さ
れ、かつ、回転軸４２に対して紙面に垂直方向に任意の
角度傾斜させることが可能である。４８はロータ４７に
形成されたシリンダであり、ロータ４７の円周上に１つ
又は複数配置されている。４９はシリンダ４８に挿入さ
れたピストンを示し、その一端は回転円板４４に可回動
に連結されている。５１はケーシング４１Ａに形成され
た吐出ポート、５２は同じくケーシング４１Ａに形成さ
れた吸入ポートである。５１Ｈは吐出ポート５１の中途
に形成された通路を示す。

【００２１】本実施例においては、図示のとおり、通路
５１Ｈに図１に示すものと等価なサイドブランチ３が連
結されている。３１は管体、３２はプラグ、３２Ｔは反
射面、３４は口金であり、これらは図１に示すものと等
価である。３５はサイドブランチ３を通路５１Ｈに連結
する連結部である。

【００２２】回転軸４２が回転すると、周知のようにピ
ストン４９が作動し、吸入ポート５２から油を吸入し、
吐出ポート５１から圧油を吐出する。このとき、図１に
示す実施例の場合と同じく、脈動する圧油はサイドブラ
ンチ３へ入り、サイドブランチ３に入った脈動は管体３
１を通って反射面３２Ｔに達してこの面で反射し、反射
波は管体３１の内面での反射を繰り返しながらサイドブ
ランチ３の入り口まで戻り、脈動を低減する。本実施例
はさきの実施例の効果と同じ効果を奏するとともに次の
ような効果も奏する。即ち、本実施例では、サイドブラ
ンチがポンプの吐出ポートに連結されているので、脈動
の発生源であるポンプ出口で脈動を低減することがで
き、これにより、脈動の低減率を大きくすることがで
き、かつ、下流の配管や機器への脈動の伝達を大きく阻
止することができる。

【００２３】図４に示す実施例では、ポンプにサイドブ
ランチを設置する例を示したが、ポンプに限ることはな
く、他の機器、例えば方向切換弁等にも適用することが
できるのは明らかである。

【００２４】なお、上記各実施例の説明では、サイドブ
ランチを油圧配管や油圧機器に適用する例について説明
したが、油圧配管や油圧機器ばかりでなく、水又は空気
等他の流体の流体圧を用いた装置にも適用可能であるの
は当然である。又、サイドブランチを構成する管体は、
金属管であってもよいし、ゴム等の弾性体のホースであ
ってもよい。さらに、プラグとして、シールが装着され
る段から反射面までの長さが種々異なるものを各種反射
面毎に用意しておけば、より一層適切に脈動に対応する
ことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、サイド
ブランチの閉塞端をプラグで構成し、その反射面を傾斜
面としたので、サイドブランチの長さを短くすることが
でき、その設置スペースを小さくすることができる。
又、サイドブランチの必要長さが長過ぎて従来では設置
不可能な場合でも、その設置を可能にすることができる
場合があり、この場合には、従来不可能であった騒音の
低減や機器の損傷防止を行うことができる。さらに、種
々の傾斜面を有するプラグを用意することにより、低減
すべき脈動の波長に応じてそれらプラグを適切に選択し
て効果的な脈動低減を行うことができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る脈動低減装置の断面図で
ある。

【図２】図１に示す装置の動作を説明する図である。

【図３】図１に示す閉鎖端における反射面の他の具体例
の断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る脈動低減装置の断面
図である。

【図５】従来の脈動低減装置の断面図である。

【符号の説明】

１配管３サイドブランチ３１管体３２プラグ３３シール３４口金３２Ｔ反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧送流体をサイドブランチに導くことに
より当該圧送流体の脈動を抑える脈動低減装置におい
て、前記サイドブランチを、一端が前記圧送流体が通る
配管又は液圧機器に連結される管体と、反射面を含む閉
塞端を構成し前記管体の他端に着脱自在に装着されるプ
ラグとで構成し、かつ、前記反射面を傾斜面としたこと
を特徴とする脈動低減装置。
【請求項２】請求項１において、前記管体は、金属管
で構成されていることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項３】請求項１において、前記管体は、ホース
で構成されていることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項４】請求項１において、前記傾斜面は、複数
形成されることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項５】請求項１において、前記傾斜面は、錐面
であることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項６】請求項１において、前記傾斜面は、曲面
であることを特徴とする脈動低減装置。