JPH0932990A

JPH0932990A - 脈動低減装置

Info

Publication number: JPH0932990A
Application number: JP18443795A
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: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】低周波数の脈動の低減に対しても全体の長さ
を抑さえ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に導入され、仕切板３２でその一部が反射して導入部
に戻り、他は実線矢印Ａに示すように仕切板３２によっ
て上方に片寄せられ、通路３２０を通過して仕切板３３
に達し、その一部が反射して導入部に戻り、他は仕切板
３３によって下方に片寄せられ、通路３３０を通過して
閉塞端３１Ｔで反射し、破線矢印Ｂに示すように導入部
に戻る。このように、仕切板３２、３３により脈動を屈
曲させるので、通路の長さを実質的に長くすることがで
き、管体３１の長さをそれほど長くしなくても低周波の
脈動を低減できる。

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、例えば特開昭６２−１２６２１６号
公報等に記載されているようなサイドブランチが用いら
れている。このサイドブランチの概略を図７により説明
する。

【０００４】図７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と、低減させようとする脈動の周
波数Ｆとの関係は、油中の音速をＣとすると次式で表さ
れる。Ｆ＝Ｃ／４Ｌ…………（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
により発生し、いくつかの大きなピークを有する多数の
周波数成分を含んでいる。そして、特に、低減すべき大
きなピークが低い周波数のピークである場合、上記
（１）式から、長さＬを相当の値（数メートル）とする
必要がある。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、このように長いサイドブランチ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。

【０００７】さらに、油圧ショベルの場合、油圧ポンプ
は通常、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
る油圧脈動の周波数は当然、回転数２０００ｒｐｍ付近
において発生する脈動の周波数より低くなり、これに従
ってサイドブランチ２の長さは益々長くなり、実際に
は、当該周波数の脈動を低減する長さのサイドブランチ
２の油圧機器への取付けは、周辺機器の配置の関係から
大きな困難を伴うものであった。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、低周波数の脈動の低減に対しても全体の長
さを抑さえることができる脈動低減装置を提供すること
にある。

【０００９】

【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、この管体の軸方
向に配置され当該管体内を伝達する脈動を一方向に片寄
せる複数の仕切板とで構成し、かつ、これら仕切板が当
該管体内を伝達する脈動を片寄せる方向は、隣接する仕
切板間で異なる方向としたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】配管又は液圧機器内の脈動は管体に入り、その
一部は最初の仕切板で反射され、他は当該仕切板により
脈動の方向が一方に片寄せられて当該仕切板を通過す
る。通過した脈動の一部は次の仕切板で反射され、他は
当該次の仕切板により脈動の方向がさきに片寄せられた
方向とは異なる方向に片寄せられて当該次の仕切板を通
過する。このような動作が仕切板毎に繰り返されること
により、上記次の仕切板以降の各仕切板およびサイドブ
ランチの閉塞端に到達する脈動は屈曲した伝達となり、
実質的にサイドブランチの長さを、管体の長さより大き
くすることができる。特に、サイドブランチの閉塞端に
到達する脈動に対する実質的なサイドブランチの長さは
相当程度長くすることができ、低い周波数の脈動に対す
るサイドブランチの外形上の長さを抑制することができ
る。

【００１１】

【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７に示すものと同じ
配管である。３は配管１に連結された本実施例のサイド
ブランチを示す。３１は管体、３１Ｔはその閉塞端であ
る。３２、３３は管体３１の内部に軸方向に固定配置さ
れた仕切板であり、仕切板３２は配管１側に、仕切板３
３は閉塞端３１Ｔ側に固定されている。これら仕切板３
２、３３はそれぞれ管体３１を、通路３２０、３３０を
除いて閉鎖するように形成されている。仕切板３２はそ
の前面がサイドブランチ３の導入口から距離Ｌ₁ の位置
に配置され、仕切板３３はその前面が仕切板３２の後面
から距離Ｌ₂ の位置に配置されている。仕切板３３の後
面と閉鎖端３１Ｔ間は距離Ｌ₃ 、各仕切板３２、３３は
厚さｔを有する。

【００１２】次に、本実施例の動作を説明する。サイド
ブランチ３の導入口から入った脈動は仕切板３２の前面
に達し、ここで脈動の一部が反射して上記導入口に戻
る。このようにして戻った脈動は配管１内の脈動と干渉
してこれを低減するが、このとき低減される脈動は周波
数Ｆ₁ の脈動である。この周波数Ｆ₁ は次式で表わされ
る。Ｆ₁ ＝Ｃ／４Ｌ₁ …………（２）仕切板３２の前面で反射しなかった脈動は、図に実線矢
印Ａで示すように通路３２０の方へ片寄せられ、通路３
２０を通過してさらに進行し、仕切板３３の前面に達す
る。ここでも、仕切板３２と同様に脈動の一部が反射
し、上記導入口に戻って配管１の脈動と干渉する。この
場合、干渉により低減される脈動の周波数Ｆ₂ はＦ₂ ＝Ｃ／４（Ｌ₁ ＋ｔ＋Ｌ₂ ＋α）…………（３）で表わされる。即ち、導入口から仕切板３３の前面まで
の実質的な距離は、上式（３）における距離〔４（Ｌ₁
＋ｔ＋Ｌ₂ ）〕よりも通路が屈曲した分αだけ長くな
る。

【００１３】さらに、仕切板３３の前面で反射しなかっ
た脈動は実線矢印Ａで示すように通路３３０の方へ片寄
せられ、通路３３０を通過してさらに進行し、閉塞端３
１Ｔに達し、ここで反射して図に破線矢印Ｂに示すよう
に、上記導入口に戻り、配管１の脈動と干渉する。この
場合、干渉により低減される脈動の周波数Ｆ₃ はＦ₃ ＝Ｃ／４（Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋Ｌ₃ ＋２ｔ＋α＋β）…………（４）で表わされる。即ち、導入口から閉塞端３１Ｔまでの実
質的な距離は、上式（４）における距離〔４（Ｌ₁ ＋Ｌ
₂ ＋Ｌ₃ ＋２ｔ）〕よりも通路が屈曲した分（α＋β）
だけ長くなる。

【００１４】ところで、サイドブランチの内径は通常の
もので１０〜３０ｍｍ程度であるので、各仕切板の径も
これと同じであり、低減対象の脈動の波長（数ｍ）に比
較して充分小さい。したがって、上記の動作において、
脈動の多くが回折により通路３２０、３３０を通過する
ので、周波数Ｆ₁ 、Ｆ₂ の脈動の低減に比較して周波数
Ｆ₃ の脈動の低減がより一層大きくなる。

【００１５】なお、サイドブランチ３内の脈動の通路を
実線矢印Ａおよび破線矢印Ｂで示したが、実際の脈動の
通路はこのように単純なものではなく、複雑な通路とな
るので、脈動の通路の実際の長さは明確ではない。しか
し、どのような通路であっても本実施例で脈動が屈曲し
て伝達されるのは明らかである。そして、低減しようと
する周波数の脈動に対する仕切板の位置は、上記各式を
参照して実験的に決定されることになる。

【００１６】又、仕切板は２つではなく、低減対象脈動
の周波数に対して所要の距離を得るのに必要な数（例え
ば５〜８）だけ配置することができる（以下の各実施例
においても同じ）。そして、仕切板の数が多くても、前
述のように、それら仕切板の大きさに比較して低減対象
脈動の波長が長いので、その伝達には何等の支障もな
い。さらに、仕切板の数が多いほど脈動の通路の実質的
長さが増大する。

【００１７】このように、本実施例では、サイドブラン
チの管体内に、脈動を片寄せる仕切板を複数設けたの
で、サイドブランチ内で脈動の通路を屈曲させることが
でき、これにより、実質的に通路の長さを増加させるこ
とができ、ひいては、低い周波数の脈動の低減に対して
もサイドブランチの長さが長くなるのを抑えることがで
きる。又、各仕切板で脈動を反射させるので、１つのサ
イドブランチにより複数の周波数の脈動を低減させるこ
とができる。

【００１８】図２は本発明の第２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１に示すもの
と同じ配管である。４は配管１に連結された本実施例の
サイドブランチを示す。４０は管体、４１ａ、４１ｂ、
４１ｃは管体４０に嵌合された筒状体、４２は筒状体４
１ａ、４１ｂに挟着された仕切板、４３は筒状体４１
ｂ、４１ｃに挟着された仕切板である。４４はサイドブ
ランチ４を配管１に着脱自在に取り付ける取付け部、４
５はシール、４６はワッシャのような板ばね、４７はＯ
リング、４８は管体４０の端部にねじ込まれるプラグで
ある。プラグ４８の内面はサイドブランチ４の閉塞端を
形成する。

【００１９】図３は仕切板の種々の形状のうちの一部を
示す正面図である。図３の（ａ）は図２に示す仕切板４
２、図３の（ｂ）は図２に示す仕切板４３を示す。仕切
板４２は管体４０の内面の断面形状とほぼ同一形状（図
示の場合円形）、ほぼ同一寸法の板体の下部を切り欠い
た形状、仕切板４３は当該板体の上部を切り欠いた形状
に形成されている。各仕切板４２、４３の切欠き部分の
面積は残部の面積より小さい。

【００２０】図２に示すサイドブランチ３を構成する場
合には、プラグ４８を外した状態で最初に管体４０内に
筒状体４１ａを挿入し、次に図３の（ａ）に示す仕切板
４２を、切欠き部が下になるようにして挿入し、次に筒
状体４１ｂを挿入し、次に図３の（ｂ）に示す仕切板４
３を、切欠き部が上になるようにして挿入し、板ばね４
６とＯリング４７を装着した後、プラグ４８を、各筒状
体が各仕切板を強固に挟着するようにねじ込む。この場
合、仕切板４２の切欠き部分と仕切板４３の切欠き部分
との管体４０の断面上の位置は１８０度異なり、仕切板
４２の切欠き部分が通路４２０、仕切板４３の切欠き部
分が通路４３０となる。

【００２１】なお、図３の（ｃ）は板体の周縁に近い部
分に開口５０ｈを形成した例を示し、図３の（ｄ）は板
体の周縁に沿った形の開口６０ｈを形成した例を示す。
いずれの例も開口５０ｈ、６０ｈが通路となる。図３に
示す板体の切欠きの形状および開口の形状の例は無数に
あり、要するに脈動の通路を一方に片寄せるような形状
であればどのような形状であってもよい。ただし、切欠
きや開口が板体の中心から離れているほど、かつ、隣接
する板体の切欠きや開口相互の位置が管体の断面からみ
て１８０度に近いほど、脈動を屈曲させる効果が大きく
なるのは明らかである。

【００２２】本実施例の動作はさきの実施例の動作と同
じである。又、本実施例の効果は、さきの実施例の効果
に加えて、各仕切板を管体内に容易に固定することがで
きるという効果も奏する。

【００２３】図４は本発明の第３の実施例に係る脈動低
減装置の断面図である。この図で、図２に示す部分と同
一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略す
る。４３ａは図２および図３の（ｂ）に示す仕切板４３
に対応する仕切板、４３０は仕切板４３ａにより形成さ
れる通路である。本実施例は、仕切板４３ａの切欠きを
図２に示す実施例の仕切板４３の切欠きより小さくして
通路４３０ａの断面積を通路４３０の断面積より小さく
した点で図２に示す実施例と異なるのみであり、他の構
成は同一である。

【００２４】本実施例の動作は図２に示す実施例の動作
と同じである。又、本実施例の効果は図２に示す実施例
の効果に加えて、通路４３０ａの断面積を小さく（仕切
板４３ａの断面積を大きく）したので、仕切板４３ａで
反射する脈動を増加させ、これに対応する周波数の脈動
をより一層大きく低減させることができる。

【００２５】図５は本発明の第４の実施例に係る脈動低
減装置の断面図である。この図で、図４に示す部分と同
一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略す
る。４１ｄ、４１ｅ、４１ｆは図４に示す実施例の筒状
体４１ａ、４１ｂ、４１ｃに相当し、それらとは長さが
異なる筒状体である。他の構成は図４に示す実施例と同
じである。これらの筒状体４１ｄ、４１ｅ、４１ｆを用
いることにより、仕切板４２、４３ａで反射する脈動の
通路の長さを変えて、低減対象の周波数の脈動を選択す
ることができる。

【００２６】本実施例の動作および効果は図４に示す実
施例の動作および効果と同じである。又、図２、図４お
よび図５に示す実施例を併せて考えると、これら各実施
例は、長さの異なる筒状体を予め多数備えておき、これ
らを取捨選択して用いることにより、各仕切板の最適位
置を容易に決定することができ、或は、面積の異なる仕
切板を予め多数備えておき、これらを取捨選択して用い
ることにより、複数の周波数の脈動間の低減の度合いを
決定することができるという効果を有することは明らか
である。

【００２７】上記各実施例はサイドブランチ３、４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６に示
す。図６は斜軸液圧ピストンポンプの断面図である。こ
の図で、７１は液圧ピストンポンプのケーシング、７２
は図示しない原動機に連結される回転軸、７３は回転軸
７２の軸受、７４は回転軸７２に固定された回転円板で
ある。７５は回転円板７４の回転中心に可回動に連結さ
れたセンタシャフト、７５Ｓはセンタシャフト７５のば
ね、７６はケーシング７１と連結されたケーシング７１
Ａに摺動可能に接触する弁板である。７７はロータであ
り、センタシャフト７５と弁板７６に回転可能に支持さ
れ、かつ、回転軸７２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。７８はロータ７７に
形成されたシリンダであり、ロータ７７の円周上に１つ
又は複数配置されている。７９はシリンダ７８に挿入さ
れたピストンを示し、その一端は回転円板７４に可回動
に連結されている。８１はケーシング７１Ａに形成され
た吐出ポート、８２は同じくケーシング７１Ａに形成さ
れた吸入ポートである。８１Ｈは吐出ポート８１の中途
に形成された通路を示す。

【００２８】本実施例においては、図示のとおり、通路
８１Ｈ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、３３は仕切板であ
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。

【００２９】回転軸７２が回転すると、周知のようにピ
ストン７９が作動し、吸入ポート８２から油を吸入し、
吐出ポート８１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を通って仕切板３２、３３、および閉塞端で反射し、
反射波はサイドブランチ３の入り口まで戻り、脈動を低
減する。

【００３０】本実施例は図１に示す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。

【００３１】図６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。

【００３２】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。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、サイド
ブランチの管体内に、脈動を片寄せる仕切板を複数設け
たので、サイドブランチ内で脈動の通路を屈曲させるこ
とができ、これにより、実質的に通路の長さを増加させ
ることができ、ひいては、低い周波数の脈動の低減に対
してもサイドブランチの長さが長くなるのを抑えること
ができる。又、各仕切板で脈動を反射させるので、１つ
のサイドブランチにより複数の周波数の脈動を低減させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る脈動低減装置の断
面図である。

【図２】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。

【図３】仕切板の形状を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る脈動低減装置の断
面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る脈動低減装置の断
面図である。

【図６】図１に示す脈動低減装置を斜軸液圧ピストンポ
ンプに適用した断面図である。

【図７】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、３３仕切板３２０、３３０通路

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、この管体の軸方
向に配置され当該管体内を伝達する脈動を一方向に片寄
せる複数の仕切板とで構成し、かつ、これら仕切板が当
該管体内を伝達する脈動を片寄せる方向は、隣接する仕
切板間で異なる方向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、前記隣接する仕切板
間で脈動を片寄せる方向は、ほぼ１８０度であることを
特徴とする脈動低減装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、前記仕
切板は、前記管体を塞ぐ形状の板体の一部を切り欠いた
形状であることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項４】請求項１又は請求項２において、前記仕
切板は、前記管体を塞ぐ形状の板体と、この板体の周縁
側に形成された開口と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５】請求項１乃至請求項４において、前記片
寄せられた脈動が通過する仕切板部分の通路の断面積
は、各仕切板で異なることを特徴とする脈動低減装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５において、前記仕
切板は、前記管体内に挿入された各筒状体間で挟着固定
されることを特徴とする脈動低減装置。