JP3300367B2 - 逆止弁タイミング装置を備えた低ノイズ油圧ポンプ - Google Patents
逆止弁タイミング装置を備えた低ノイズ油圧ポンプInfo
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- JP3300367B2 JP3300367B2 JP52300797A JP52300797A JP3300367B2 JP 3300367 B2 JP3300367 B2 JP 3300367B2 JP 52300797 A JP52300797 A JP 52300797A JP 52300797 A JP52300797 A JP 52300797A JP 3300367 B2 JP3300367 B2 JP 3300367B2
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
- F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
- F04B1/2014—Details or component parts
- F04B1/2042—Valves
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、油圧ポンプ、特に軸流ピストンポンプやベ
ーンポンプといった容積式ポンプの分野に関するもので
ある。液圧システムは多くの動力及び運動制御の分野で
広く使用され、高出力密度で頑丈な性能および比較的安
いコストなどの多くの利点を有している。しかしなが
ら、液圧システムは、多くの場合、ノイズが大きいもの
である。これは、多くの場合、油圧ポンプによって発生
したノイズによるものである。作業場所の全体的なノイ
ズを制限する規制がますます厳しくなり、油圧ポンプに
よって発生するノイズを減少させる必要性が増大してい
る。
ーンポンプといった容積式ポンプの分野に関するもので
ある。液圧システムは多くの動力及び運動制御の分野で
広く使用され、高出力密度で頑丈な性能および比較的安
いコストなどの多くの利点を有している。しかしなが
ら、液圧システムは、多くの場合、ノイズが大きいもの
である。これは、多くの場合、油圧ポンプによって発生
したノイズによるものである。作業場所の全体的なノイ
ズを制限する規制がますます厳しくなり、油圧ポンプに
よって発生するノイズを減少させる必要性が増大してい
る。
標準的な軸流ピストンポンプとその動作が図1A,1Bに
示されている。圧油を受け入れるために複数のピストン
10が設けられる。ピストン10は、駆動軸14によって回転
され、電源（図示せず）によって駆動されるシリンダブ
ロック12内に取り付けられる。シリンダブロック12が回
転すると、ピストン10は、特定の角度、典型的にはフル
ストロークで約17.5゜に傾むけられるヨーク16によっ
て、出たり入ったり交互に往復動する。ピストンは、圧
油を供給し、受け入れる入口ポート24及び出口ポート26
のそれぞれと流体連通している。シリンダブロック12が
回転すると、ピストン10が引っ込んでポンピングチャン
バ18を拡張する。圧油は、入口24からバルブブロック28
を通って、ポンピングチャンバ18内に吸い込まれる。ピ
ストン10は下死点（BDC）において、それらの最大量に
達し、その後、ピストン10が伸長してポンピングチャン
バ18の容積を減少させ、それによりバルブブロック28を
通して、出口ポート26に圧油を吐出する。
示されている。圧油を受け入れるために複数のピストン
10が設けられる。ピストン10は、駆動軸14によって回転
され、電源（図示せず）によって駆動されるシリンダブ
ロック12内に取り付けられる。シリンダブロック12が回
転すると、ピストン10は、特定の角度、典型的にはフル
ストロークで約17.5゜に傾むけられるヨーク16によっ
て、出たり入ったり交互に往復動する。ピストンは、圧
油を供給し、受け入れる入口ポート24及び出口ポート26
のそれぞれと流体連通している。シリンダブロック12が
回転すると、ピストン10が引っ込んでポンピングチャン
バ18を拡張する。圧油は、入口24からバルブブロック28
を通って、ポンピングチャンバ18内に吸い込まれる。ピ
ストン10は下死点（BDC）において、それらの最大量に
達し、その後、ピストン10が伸長してポンピングチャン
バ18の容積を減少させ、それによりバルブブロック28を
通して、出口ポート26に圧油を吐出する。
シリンダブロック12は、腎臓状の入口スロット32及び
出口スロット34をすれぞれ含んだ弁板30を介して、入口
及び出口ポート24,26に流体接続される。典型的な弁板3
0の構造と動作は図2A,2Bに示される。動作中、回転ピス
トン10は、腎臓状の入口スロット32を通じて、典型的に
は大気圧下で供給される圧油を吸い込む。ポンピングチ
ャンバ18は入口32に近接した後、BDCを通過し、圧油を
圧縮し、腎臓状の出口スロット34に圧油を吐出し、そこ
で、圧油は液圧システムに供給される。さまざまな弁板
が、多くの異なった運転条件に対してポンプ動作を最適
化するために交換可能に使用できるので、そのような弁
板は有利である。
出口スロット34をすれぞれ含んだ弁板30を介して、入口
及び出口ポート24,26に流体接続される。典型的な弁板3
0の構造と動作は図2A,2Bに示される。動作中、回転ピス
トン10は、腎臓状の入口スロット32を通じて、典型的に
は大気圧下で供給される圧油を吸い込む。ポンピングチ
ャンバ18は入口32に近接した後、BDCを通過し、圧油を
圧縮し、腎臓状の出口スロット34に圧油を吐出し、そこ
で、圧油は液圧システムに供給される。さまざまな弁板
が、多くの異なった運転条件に対してポンプ動作を最適
化するために交換可能に使用できるので、そのような弁
板は有利である。
ポンピングチャンバの圧油がBDCの周りの移行領域内
で圧縮されると、圧油は特定のチャンバ圧（PC）に達
し、その後、吐出口34を通して、特定のシステム圧（P
S）を有する液圧システム内に吐出される。しかしなが
ら、液圧システムに対するピストンチャンバの過剰な押
圧又は押圧不足が、油圧ポンプのノイズの発生源として
確認されている。図3Aでわかるように、過剰に押圧され
たピストンチャンバは、吐出口34に通じる際、圧力の
「オーバシュート」を生じる。このオーバシュートは、
システムにおける衝撃と等価なショックを生じて、聞こ
えるようなノイズを発生させる。図3Bでわかるように、
押圧の非常に大きな違いは、より騒々しいノイズを生ず
る大きいオーバシュートを生じさせる。また、押圧不足
も、ピストンチャンバ内での圧力変化率が急激であるの
で、図3Cに見られるように、ノイズを生じさせ、より高
いシステム圧がピストンチャンバに衝撃を与える。理想
的なシステム運転は、図3Dに示されるように、チャンバ
圧がシステム圧に等しい条件下で生じ、そこでは、圧力
オーバシュートはゼロで、ピストンチャンバ内の圧力変
化率は高くない。
で圧縮されると、圧油は特定のチャンバ圧（PC）に達
し、その後、吐出口34を通して、特定のシステム圧（P
S）を有する液圧システム内に吐出される。しかしなが
ら、液圧システムに対するピストンチャンバの過剰な押
圧又は押圧不足が、油圧ポンプのノイズの発生源として
確認されている。図3Aでわかるように、過剰に押圧され
たピストンチャンバは、吐出口34に通じる際、圧力の
「オーバシュート」を生じる。このオーバシュートは、
システムにおける衝撃と等価なショックを生じて、聞こ
えるようなノイズを発生させる。図3Bでわかるように、
押圧の非常に大きな違いは、より騒々しいノイズを生ず
る大きいオーバシュートを生じさせる。また、押圧不足
も、ピストンチャンバ内での圧力変化率が急激であるの
で、図3Cに見られるように、ノイズを生じさせ、より高
いシステム圧がピストンチャンバに衝撃を与える。理想
的なシステム運転は、図3Dに示されるように、チャンバ
圧がシステム圧に等しい条件下で生じ、そこでは、圧力
オーバシュートはゼロで、ピストンチャンバ内の圧力変
化率は高くない。
最適に静かな動作を保証するために、油圧ポンプのチ
ャンバ圧をシステム圧に合わせるべきである。しかしな
がら、いくつかの可変要素が圧力プロファイルに影響を
及ぼす。油圧ポンプは広範囲の流量にわたって駆動する
ことができる。シャフト14がより速く回転すると、ピス
トン10は単位時間あたりにより大きい容積の圧油を吐出
する。第二に、流れは、ストローク、すなわち、ヨーク
16の角度によって決定されるピストンの変位距離によっ
ても変化する。ヨーク16は、コントロールピストン20と
偏向ピストン22を用いて、（最大のピストン変位量を生
じる）最大のピッチと（ピストンの変位量がゼロとな
る）ゼロのピッチの間で変化させることができる。ピス
トンの変位量は吐出される圧油の容積に、それゆえに、
流量に対応する。ポンピングチャンバ内の圧力に影響を
及ぼす第３の要素は圧油温度の変化で、それが圧油の体
積弾性係数（圧油の剛さ）を変えるからである。
ャンバ圧をシステム圧に合わせるべきである。しかしな
がら、いくつかの可変要素が圧力プロファイルに影響を
及ぼす。油圧ポンプは広範囲の流量にわたって駆動する
ことができる。シャフト14がより速く回転すると、ピス
トン10は単位時間あたりにより大きい容積の圧油を吐出
する。第二に、流れは、ストローク、すなわち、ヨーク
16の角度によって決定されるピストンの変位距離によっ
ても変化する。ヨーク16は、コントロールピストン20と
偏向ピストン22を用いて、（最大のピストン変位量を生
じる）最大のピッチと（ピストンの変位量がゼロとな
る）ゼロのピッチの間で変化させることができる。ピス
トンの変位量は吐出される圧油の容積に、それゆえに、
流量に対応する。ポンピングチャンバ内の圧力に影響を
及ぼす第３の要素は圧油温度の変化で、それが圧油の体
積弾性係数（圧油の剛さ）を変えるからである。
これらの変数はチャンバ押圧に影響を与え、かくし
て、動作中出口ポートが開く際に、チャンバ圧がシステ
ム圧に一致しない場合にノイズレベルを増加させる。し
かしながら、システム圧は特定の動作過程にわたって液
圧システム中で変化するかもしれない。したがって、チ
ャンバ圧とシステム圧が可変運転状態の大部分にわたっ
て一致せず、標準的な油圧ポンプにおいて、全体的に騒
がしい運転が生ずることは珍しいことではない。
て、動作中出口ポートが開く際に、チャンバ圧がシステ
ム圧に一致しない場合にノイズレベルを増加させる。し
かしながら、システム圧は特定の動作過程にわたって液
圧システム中で変化するかもしれない。したがって、チ
ャンバ圧とシステム圧が可変運転状態の大部分にわたっ
て一致せず、標準的な油圧ポンプにおいて、全体的に騒
がしい運転が生ずることは珍しいことではない。
ノイズは、バルブブロック，ハウジング，ヨーク，お
よび駆動軸などの種々の構成要素の変位から、ポンプの
中で生じる。これらはポンピングチャンバにおける圧力
に関連する力に由来するものである。これらの変位は、
ピストンのポンピング周波数の高調波である。したがっ
て、増加したポンプ流量のピッチで、ノイズが増加す
る。
よび駆動軸などの種々の構成要素の変位から、ポンプの
中で生じる。これらはポンピングチャンバにおける圧力
に関連する力に由来するものである。これらの変位は、
ピストンのポンピング周波数の高調波である。したがっ
て、増加したポンプ流量のピッチで、ノイズが増加す
る。
ポンプハウジング振動の別の発生源は「ヨークフラッ
タ」、すなわち、ヨーク16に対するピストン10の往復運
動力によって生じたヨーク16の振動である。図４に示さ
れるように、各ピストン10は、ヨーク16にモーメントを
加え、ヨーク16のピッチをわずかに変更し、引き続い
て、ピストンのストロークをわずかに変更する。ヨーク
振動は、ポンプハウジングにおける変位を生じさせ、そ
の結果、ノイズを発生させる「ピッチング」を生じる。
ノイズのレベルは、ヨークモーメントの変化の大きさに
比例している。曲線40は、典型的なヨーク装置に対し、
モーメントが、（ポンピングチャンバ容積が最大とな
る）下死点を通るチャンバ角度の関数として、数100イ
ンチ−ポンド（11.3m・Ｎ）で変化しうることを示して
いる。また、この曲線は、チャンバ角度360/n（ｎはピ
ストンの数）度にわたって繰り返される。
タ」、すなわち、ヨーク16に対するピストン10の往復運
動力によって生じたヨーク16の振動である。図４に示さ
れるように、各ピストン10は、ヨーク16にモーメントを
加え、ヨーク16のピッチをわずかに変更し、引き続い
て、ピストンのストロークをわずかに変更する。ヨーク
振動は、ポンプハウジングにおける変位を生じさせ、そ
の結果、ノイズを発生させる「ピッチング」を生じる。
ノイズのレベルは、ヨークモーメントの変化の大きさに
比例している。曲線40は、典型的なヨーク装置に対し、
モーメントが、（ポンピングチャンバ容積が最大とな
る）下死点を通るチャンバ角度の関数として、数100イ
ンチ−ポンド（11.3m・Ｎ）で変化しうることを示して
いる。また、この曲線は、チャンバ角度360/n（ｎはピ
ストンの数）度にわたって繰り返される。
多くの油圧ポンプが、ヨーク16を支持するためにブッ
シュを使用する。これらのブッシュは、ヨークの振動を
最小にする高い摩擦を有する傾向がある。そのようなポ
ンプは低いレベルのノイズを生じる。しかしながら、そ
のようなブッシュは、急激なストローク変更を行う必要
があるポンプには望ましくない。例えば、ある射出成形
機は、流量ゼロから最大流量まで数10ミリ秒で変化し得
るヨーク16を必要とする。そのようなヨークは、典型的
には、高速変化を許容する低摩擦ローラベアリングに取
り付けられる。しかしながら、そのようなベアリング
は、また、ヨークモーメントから生じる好ましくない変
位変化を許容する。低摩擦ベアリングは、より高いレベ
ルの振動を生じ、その結果、ノイズのレベルが増大す
る。
シュを使用する。これらのブッシュは、ヨークの振動を
最小にする高い摩擦を有する傾向がある。そのようなポ
ンプは低いレベルのノイズを生じる。しかしながら、そ
のようなブッシュは、急激なストローク変更を行う必要
があるポンプには望ましくない。例えば、ある射出成形
機は、流量ゼロから最大流量まで数10ミリ秒で変化し得
るヨーク16を必要とする。そのようなヨークは、典型的
には、高速変化を許容する低摩擦ローラベアリングに取
り付けられる。しかしながら、そのようなベアリング
は、また、ヨークモーメントから生じる好ましくない変
位変化を許容する。低摩擦ベアリングは、より高いレベ
ルの振動を生じ、その結果、ノイズのレベルが増大す
る。
ノイズを減少させる望ましい方法は、ポンプ要素の変
位とヨークの振動を生じさせる交互力を減少させること
である。図2A及び2Bに示されるように、これは計量溝36
を使用することによってなされる。計量溝は、下死点の
周りの移行領域内に延び、ピストンチャンバと出口34の
間に圧油通路を作る。油圧ポンプの標準的作動の間、ピ
ストンチャンバ18は、ポンピングピストンの前進運動に
よって「機械的」に押圧される。チャンバと出口34の間
の計量溝36が油を計量するとき、ポンピングチャンバは
又、「油圧的」に押圧される。したがって、チャンバと
システムの間の圧力差は均等化され、その結果、オーバ
シュートとそれによって生ずるノイズを減少させる。
位とヨークの振動を生じさせる交互力を減少させること
である。図2A及び2Bに示されるように、これは計量溝36
を使用することによってなされる。計量溝は、下死点の
周りの移行領域内に延び、ピストンチャンバと出口34の
間に圧油通路を作る。油圧ポンプの標準的作動の間、ピ
ストンチャンバ18は、ポンピングピストンの前進運動に
よって「機械的」に押圧される。チャンバと出口34の間
の計量溝36が油を計量するとき、ポンピングチャンバは
又、「油圧的」に押圧される。したがって、チャンバと
システムの間の圧力差は均等化され、その結果、オーバ
シュートとそれによって生ずるノイズを減少させる。
計量溝36の形状によって、圧力プロファイルの形状は
制御される。この溝の設計は、「ポンプタイミング」と
称される。ノイズの発生源としてのオーバシュート及び
アンダーシュートに加えて、高い圧力の変化率は、構造
的な共鳴を励起して、ノイズを生じさせる傾向がある多
量のエネルギーを生じさせるほどである。したがって、
ポンプ要素の共鳴を励起する強制的な作用のスペクトル
の内容を制御するように、押圧速度を制御することも重
要である。注意深く、計量溝36を設計することによっ
て、最小のオーバシュートに加えて、最小の圧力変化率
を生じさせるために、押圧を制御してポンプタイミング
を設計することができる。しかしながら、ポンプタイミ
ングの設計は、特定のポンプ流量，システム圧およびポ
ンプストロークのために、単に、「調整」されるだけに
過ぎない。これらの量が変数であるので、どんな低いノ
イズポンプ設計も必ず妥協しなければならない。何故な
らば、ポンプは広範囲の条件にわたって作動可能でなけ
ればならないからである。
制御される。この溝の設計は、「ポンプタイミング」と
称される。ノイズの発生源としてのオーバシュート及び
アンダーシュートに加えて、高い圧力の変化率は、構造
的な共鳴を励起して、ノイズを生じさせる傾向がある多
量のエネルギーを生じさせるほどである。したがって、
ポンプ要素の共鳴を励起する強制的な作用のスペクトル
の内容を制御するように、押圧速度を制御することも重
要である。注意深く、計量溝36を設計することによっ
て、最小のオーバシュートに加えて、最小の圧力変化率
を生じさせるために、押圧を制御してポンプタイミング
を設計することができる。しかしながら、ポンプタイミ
ングの設計は、特定のポンプ流量，システム圧およびポ
ンプストロークのために、単に、「調整」されるだけに
過ぎない。これらの量が変数であるので、どんな低いノ
イズポンプ設計も必ず妥協しなければならない。何故な
らば、ポンプは広範囲の条件にわたって作動可能でなけ
ればならないからである。
発明の概要 従来の油圧ポンプから生じる困難さと欠点に鑑みて、
より頑丈で、より多くの用途を有するポンプ設計を提供
するとともに、従来の問題を解決する油圧ポンプを提供
することは有用である。
より頑丈で、より多くの用途を有するポンプ設計を提供
するとともに、従来の問題を解決する油圧ポンプを提供
することは有用である。
したがって、減少したレベルのノイズで動作する油圧
ポンプが要求されている。
ポンプが要求されている。
また、ポンプ流量、温度，システム圧およびピストン
変位の広範囲にわたってより広範囲なタイミングを提供
する油圧ポンプの要望がある。
変位の広範囲にわたってより広範囲なタイミングを提供
する油圧ポンプの要望がある。
圧油の可変計量を可能にする計量装置を含む油圧ポン
プの要望もある。
プの要望もある。
さらに、弁板全体を変えることなく、異なる条件に対
して最適にする可変計量付きの油圧ポンプの要望もあ
る。
して最適にする可変計量付きの油圧ポンプの要望もあ
る。
これらおよび他の要望は、液圧システム内に圧油の正
の変位量を生じさせるための少なくとも１つのポンピン
グチャンバを含む流れ発生組立体を含む本発明の油圧ポ
ンプによって実現される。この流れ発生組立体は、ピス
トンポンプ，ベーンポンプ，または、他のあらゆるタイ
プの容積型油圧ポンプの構成要素であり得る。
の変位量を生じさせるための少なくとも１つのポンピン
グチャンバを含む流れ発生組立体を含む本発明の油圧ポ
ンプによって実現される。この流れ発生組立体は、ピス
トンポンプ，ベーンポンプ，または、他のあらゆるタイ
プの容積型油圧ポンプの構成要素であり得る。
弁板は、前記流れ発生組立体と流体連通されており、
圧油を入れるための入口を構成するとともに、吐出され
た圧油を受け入れるための出口を構成する。逆止弁組立
体は、前記弁板の中に収容され、流れ発生組立体と出口
の間に圧油通路を形成する。この逆止弁組立体は、流れ
発生組立体と出口の間での圧力オーバシュートを減少さ
せる。
圧油を入れるための入口を構成するとともに、吐出され
た圧油を受け入れるための出口を構成する。逆止弁組立
体は、前記弁板の中に収容され、流れ発生組立体と出口
の間に圧油通路を形成する。この逆止弁組立体は、流れ
発生組立体と出口の間での圧力オーバシュートを減少さ
せる。
逆止弁組立体は、さらに、複数の孔を有する逆止弁を
有し、前記孔は、逆止弁組立体を通る圧油の所定の流れ
を許容するように、一定のサイズを有し、その結果、逆
止弁組立体は、流れ発生組立体と出口の間の圧力差によ
って発生されるノイズを減少させる。
有し、前記孔は、逆止弁組立体を通る圧油の所定の流れ
を許容するように、一定のサイズを有し、その結果、逆
止弁組立体は、流れ発生組立体と出口の間の圧力差によ
って発生されるノイズを減少させる。
認識されるであろうように、本発明は他の異なる実施
態様とすることができ、その細部のいくつかは、本発明
から逸脱することなく、様々な点で変更することができ
る。したがって、図面および説明は、本質的に例示的な
もので、制限的なものと見なされるべきではない。
態様とすることができ、その細部のいくつかは、本発明
から逸脱することなく、様々な点で変更することができ
る。したがって、図面および説明は、本質的に例示的な
もので、制限的なものと見なされるべきではない。
図面の簡単な説明 本発明の実施態様が、同様の部材には同様の参照数字
が付せられた添付図面を参照して、以下に、単なる例示
として説明される。ここに、 図1A及び1Bは、それぞれ、標準的な軸流油圧ピストン
ポンプの構成及び動作を図示する断面図である。
が付せられた添付図面を参照して、以下に、単なる例示
として説明される。ここに、 図1A及び1Bは、それぞれ、標準的な軸流油圧ピストン
ポンプの構成及び動作を図示する断面図である。
図2A及び2Bは、それぞれ、標準的な液圧制御バルブプ
レートの構成及び動作を示す正面図及び斜視図である。
レートの構成及び動作を示す正面図及び斜視図である。
図3A,3B,3C及び3Dは、標準的な油圧ポンプにおいて、
ピストンチャンバと液圧装置の間に生じる種々の圧力プ
ロファイルを、下死点をゼロとしたチャンバ角度の関数
として測定して、表わしたグラフである。
ピストンチャンバと液圧装置の間に生じる種々の圧力プ
ロファイルを、下死点をゼロとしたチャンバ角度の関数
として測定して、表わしたグラフである。
図４は、標準的な油圧ポンプ及び本発明にかかる逆止
弁を備えた油圧ポンプのヨークモーメントを、下死点を
過ぎたチャンバ角度の関数として測定して、表わしたグ
ラフである。
弁を備えた油圧ポンプのヨークモーメントを、下死点を
過ぎたチャンバ角度の関数として測定して、表わしたグ
ラフである。
図５は、本発明にかかる逆止弁組立体を備えた弁板を
示す正面図である。
示す正面図である。
図６は、本発明の第一の実施態様にかかる逆止弁タイ
ミングデバイスの詳細を示す斜視断面図である。
ミングデバイスの詳細を示す斜視断面図である。
図７は、本発明にかかる逆止弁を示す正面図及び側面
図である。
図である。
図8A及び8Bは、それぞれ、本発明の第二の実施態様に
かかる逆止弁組立体を備えた弁板の詳細を示す断面図及
び分解断面図である。
かかる逆止弁組立体を備えた弁板の詳細を示す断面図及
び分解断面図である。
図9A,9B,9C及び9Dは、本発明の第一の実施態様にかか
る逆止弁タイミングデバイスを含む油圧ポンプの動作を
図示する側断面図である。
る逆止弁タイミングデバイスを含む油圧ポンプの動作を
図示する側断面図である。
図10は、本発明にかかる逆止弁調節装置を備えるポン
プと備えないポンプの圧力プロファイルを比較するグラ
フである。
プと備えないポンプの圧力プロファイルを比較するグラ
フである。
図11は、音のプロファイルを、油圧ポンプ及び本発明
にかかる逆止弁タイミングデバイスを含む油圧ポンプに
対するシステム圧の関数として、比較するグラフであ
る。
にかかる逆止弁タイミングデバイスを含む油圧ポンプに
対するシステム圧の関数として、比較するグラフであ
る。
発明の詳細な説明 今、本発明の好ましい実施態様のみを例示するとこと
のためであり、本発明を制限するためではない図面を参
照すると、図面は、圧力プロァイルによって生じたノイ
ズを減少させる逆止弁タイミングデバイスを含む軸流ピ
ストン油圧ポンプを示している。しかしながら、本発明
は、ベーンポンプのような他の容積型ポンプで使用され
てもよい。図５及び図６は、下死点をちょうど過ぎた入
口52と出口54の間の移行領域に位置する連通穴58を備え
た逆止弁組立体を有する本発明の第１の実施態様にかか
る弁板50を図示している。連通穴58は、逆止弁62を収納
するために、弁板50の底に形成された逆止弁シート60に
流体的に接続されている。逆止弁シート60は、シート内
において逆止弁62が往復運動を可能にするように、実質
的に逆止弁62よりもわずかに大きくなるように寸法決め
されている。逆止弁シート60は、油圧ポンプのバルブブ
ロック66の合わせ面に形成された逆止弁ポケット64に開
口している。逆止弁ポケット64は、逆止弁62がバルブブ
ロック66の表面に沿って留まるように、逆止弁シート60
より小さく形成されている。圧油通路68は、出口54に逆
止弁ポケット64を流体的に接続するように、バルブブロ
ック66内に形成される。図示されているように、逆止弁
組立体56は、移行領域におけるピストンと出口54の間の
圧油圧力を均等化し、動作中のノイズレベルを減少させ
る制御可能な圧油通路を構成する。
のためであり、本発明を制限するためではない図面を参
照すると、図面は、圧力プロァイルによって生じたノイ
ズを減少させる逆止弁タイミングデバイスを含む軸流ピ
ストン油圧ポンプを示している。しかしながら、本発明
は、ベーンポンプのような他の容積型ポンプで使用され
てもよい。図５及び図６は、下死点をちょうど過ぎた入
口52と出口54の間の移行領域に位置する連通穴58を備え
た逆止弁組立体を有する本発明の第１の実施態様にかか
る弁板50を図示している。連通穴58は、逆止弁62を収納
するために、弁板50の底に形成された逆止弁シート60に
流体的に接続されている。逆止弁シート60は、シート内
において逆止弁62が往復運動を可能にするように、実質
的に逆止弁62よりもわずかに大きくなるように寸法決め
されている。逆止弁シート60は、油圧ポンプのバルブブ
ロック66の合わせ面に形成された逆止弁ポケット64に開
口している。逆止弁ポケット64は、逆止弁62がバルブブ
ロック66の表面に沿って留まるように、逆止弁シート60
より小さく形成されている。圧油通路68は、出口54に逆
止弁ポケット64を流体的に接続するように、バルブブロ
ック66内に形成される。図示されているように、逆止弁
組立体56は、移行領域におけるピストンと出口54の間の
圧油圧力を均等化し、動作中のノイズレベルを減少させ
る制御可能な圧油通路を構成する。
逆止弁62の詳細は図７に示される。逆止弁62は、円板
の中心の孔72の周りに同心的に位置した複数の孔70を有
する薄い円板であることが望ましい。図示されるよう
に、これらの孔70,72は、それぞれ、逆止弁組立体56を
通して、所望の流量を確保するように、選択的に寸法決
めされる。
の中心の孔72の周りに同心的に位置した複数の孔70を有
する薄い円板であることが望ましい。図示されるよう
に、これらの孔70,72は、それぞれ、逆止弁組立体56を
通して、所望の流量を確保するように、選択的に寸法決
めされる。
本発明の逆止弁組立体56を備えた油圧ポンプの動作
が、特に、図9Aないし9Dによって示されている。図９に
示されているように、入口52に近接すると、ただちに、
ポンピングチャンバは連通穴58に通じる。チャンバは、
典型的には、この位置において、吐出口54よりも低いチ
ャンバ圧にあるので、圧油は通路68を通って流れ、弁板
50に逆止弁62を押しつける。ここで、同心状の孔70は塞
がれ、圧油は中央の開口72を通って流れるでけであり、
連通穴58を介して、ポンピングチャンバを押圧する。
が、特に、図9Aないし9Dによって示されている。図９に
示されているように、入口52に近接すると、ただちに、
ポンピングチャンバは連通穴58に通じる。チャンバは、
典型的には、この位置において、吐出口54よりも低いチ
ャンバ圧にあるので、圧油は通路68を通って流れ、弁板
50に逆止弁62を押しつける。ここで、同心状の孔70は塞
がれ、圧油は中央の開口72を通って流れるでけであり、
連通穴58を介して、ポンピングチャンバを押圧する。
ピストンチャンバが収縮するに従って、圧油は機械的
に圧縮されるようになる。チャンバ圧が（図9Bに示すよ
うに、）システム圧を超えると、チャンバ圧油は逆止弁
62を下方に押圧して、圧油が孔70,72のすべてを通っ
て、逆止弁ポケット64に流れさせる。このようにして、
大量の圧油を出口54に向かって流れさせることができ、
定常流量で、チャンバ圧をシステム圧に等しくし、ポン
プ要素のノイズ生成変形及び軸受けの軸線に沿ったヨー
クの振動からの「ピッチング」を生じさせる圧力のオー
バシュートと他の圧力の急速な変化を減少させることが
できる。
に圧縮されるようになる。チャンバ圧が（図9Bに示すよ
うに、）システム圧を超えると、チャンバ圧油は逆止弁
62を下方に押圧して、圧油が孔70,72のすべてを通っ
て、逆止弁ポケット64に流れさせる。このようにして、
大量の圧油を出口54に向かって流れさせることができ、
定常流量で、チャンバ圧をシステム圧に等しくし、ポン
プ要素のノイズ生成変形及び軸受けの軸線に沿ったヨー
クの振動からの「ピッチング」を生じさせる圧力のオー
バシュートと他の圧力の急速な変化を減少させることが
できる。
図9Cに示されるように、圧油の機械的圧縮の間、チャ
ンバ圧がシステム圧よりも低いままの場合は、この逆止
弁組立体56は、ピストンチャンバを押圧し続ける。中央
の孔72だけが連通穴58に開口するので、少量の圧油だけ
が通過することができ、かくして、シリンダが押圧され
る流量を計量することができる。いずれにしても、この
逆止弁組立体はオーバシュートを減少させ、図9Dに示さ
れるように、ピストンの吐出ポイントにおいて、システ
ム圧とチャンバ圧を実質的に均等化させる。
ンバ圧がシステム圧よりも低いままの場合は、この逆止
弁組立体56は、ピストンチャンバを押圧し続ける。中央
の孔72だけが連通穴58に開口するので、少量の圧油だけ
が通過することができ、かくして、シリンダが押圧され
る流量を計量することができる。いずれにしても、この
逆止弁組立体はオーバシュートを減少させ、図9Dに示さ
れるように、ピストンの吐出ポイントにおいて、システ
ム圧とチャンバ圧を実質的に均等化させる。
逆止弁62の孔70,72は、特定のポンプ運転条件に対す
るポンプタイミングを最適化するように、寸法決めする
ことができる。図10に示されるように、適切に選択され
た逆止弁を使用したポンプの圧力曲線74は、逆止弁を使
用しないポンプの圧力曲線76に比し、種々のシステム条
件をわたって、オーバシュートが顕著に減少している。
0.024インチの逆止弁の孔は、4,000psi（2.74×107P
a）,1200rpm、フルストロークで作動するビッカース（V
ickers）のPVK45ポンプに対して、ポンプタイミングを
最適化することが認められている。さらに、このサイズ
の逆止弁62は、最適化圧以外の作動圧力に対し、圧力オ
ーバシュートを顕著に減少させて、全体的なノイズレベ
ルを減少させる。図11は、ポンピングチャンバが下死点
にあるときに開く0.024インチ（0.61mm）の計量孔を使
用するビッカースポンプの音のレベルのプロット80を示
している。同じ位置に、0.024インチ（0.61mm）の計量
穴を備えているが、本発明の逆止弁組立体を有している
ポンプは、4,000psi（2.74×107Pa）より下のシステム
圧に対して、ノイズレベルが減少されることを示す音の
レベルのプロット82を有している。したがって、本発明
の逆止弁組立体は、従来のタイミング装置で得られる逆
止弁組立体に比して、ノイズレベルを大きく減少させ
る。
るポンプタイミングを最適化するように、寸法決めする
ことができる。図10に示されるように、適切に選択され
た逆止弁を使用したポンプの圧力曲線74は、逆止弁を使
用しないポンプの圧力曲線76に比し、種々のシステム条
件をわたって、オーバシュートが顕著に減少している。
0.024インチの逆止弁の孔は、4,000psi（2.74×107P
a）,1200rpm、フルストロークで作動するビッカース（V
ickers）のPVK45ポンプに対して、ポンプタイミングを
最適化することが認められている。さらに、このサイズ
の逆止弁62は、最適化圧以外の作動圧力に対し、圧力オ
ーバシュートを顕著に減少させて、全体的なノイズレベ
ルを減少させる。図11は、ポンピングチャンバが下死点
にあるときに開く0.024インチ（0.61mm）の計量孔を使
用するビッカースポンプの音のレベルのプロット80を示
している。同じ位置に、0.024インチ（0.61mm）の計量
穴を備えているが、本発明の逆止弁組立体を有している
ポンプは、4,000psi（2.74×107Pa）より下のシステム
圧に対して、ノイズレベルが減少されることを示す音の
レベルのプロット82を有している。したがって、本発明
の逆止弁組立体は、従来のタイミング装置で得られる逆
止弁組立体に比して、ノイズレベルを大きく減少させ
る。
さらに、同様のポンプにおいて、運転の多重最適化が
必要とされる場合には、計量溝を使用するポンプに要求
されていた弁板全体ではなく、単に、逆止弁を変えるこ
とが必要であるに過ぎない。もちろん、ポンプ設計に
は、必要なタイミング構成が得られるように、計量溝と
逆止弁組立体を組み合わせることも含まれる。また、入
口での圧力のアンダーシュートを減少さるためには、逆
止弁62を上死点近くの入口ポートに位置させることがで
きる。
必要とされる場合には、計量溝を使用するポンプに要求
されていた弁板全体ではなく、単に、逆止弁を変えるこ
とが必要であるに過ぎない。もちろん、ポンプ設計に
は、必要なタイミング構成が得られるように、計量溝と
逆止弁組立体を組み合わせることも含まれる。また、入
口での圧力のアンダーシュートを減少さるためには、逆
止弁62を上死点近くの入口ポートに位置させることがで
きる。
本発明の第２の実施態様が図8A,8Bに示されている。
弁板90は、逆止弁シート98との流体接続部を構成する連
通穴96を含んでいる。逆止弁インサート100は、逆止弁1
04が載るウェーブワッシャ102をキャビティ内に収容す
る。そして、逆止弁インサート100は、逆止弁シート98
に挿入されて、逆止弁104を保持する。ウェーブワッシ
ャ102は逆止弁104を弁板90に向けて動かす。ウェーブワ
ッシャ102があると、圧力オーバシュートがウェーブワ
ッシャのばね力に打ち勝つのに十分大きいときにのみ、
逆止弁104は弁板90から遠ざかる。これは逆止弁の本質
的でない動きを除去し、かくして摩耗を減少させる。も
ちろん、逆止弁での摩耗を減少させるという同じ目的の
ため、第１の実施態様におけるのと同様に、逆止弁組立
体とともに、ウェーブワッシャ102を使用してもよいこ
とがわかるであろう。逆止弁インサート100は、供給溝1
06に流体的に接続する圧油通路を含んでいる。このよう
にして、弁板出口94に連通穴96を接続する圧油通路が構
成される。この実施態様においては、第１の実施態様と
同様に、コンパクトなユニットを提供し、バルブブロッ
クにドリル孔の必要性を除去する。
弁板90は、逆止弁シート98との流体接続部を構成する連
通穴96を含んでいる。逆止弁インサート100は、逆止弁1
04が載るウェーブワッシャ102をキャビティ内に収容す
る。そして、逆止弁インサート100は、逆止弁シート98
に挿入されて、逆止弁104を保持する。ウェーブワッシ
ャ102は逆止弁104を弁板90に向けて動かす。ウェーブワ
ッシャ102があると、圧力オーバシュートがウェーブワ
ッシャのばね力に打ち勝つのに十分大きいときにのみ、
逆止弁104は弁板90から遠ざかる。これは逆止弁の本質
的でない動きを除去し、かくして摩耗を減少させる。も
ちろん、逆止弁での摩耗を減少させるという同じ目的の
ため、第１の実施態様におけるのと同様に、逆止弁組立
体とともに、ウェーブワッシャ102を使用してもよいこ
とがわかるであろう。逆止弁インサート100は、供給溝1
06に流体的に接続する圧油通路を含んでいる。このよう
にして、弁板出口94に連通穴96を接続する圧油通路が構
成される。この実施態様においては、第１の実施態様と
同様に、コンパクトなユニットを提供し、バルブブロッ
クにドリル孔の必要性を除去する。
上述したように、本発明は従来の油圧ポンプ設計にか
かわる多くの問題を解決し、ノイズレベルを減少させる
ポンプを与える。しかしながら、発明の本質を説明する
ために、ここに記載され、図示された細部、材料および
部品の配置について種々の変化が、添附された請求項で
表現される本発明の原理と範囲内で、当業者によりなさ
れ得ることが理解されるであろう。
かわる多くの問題を解決し、ノイズレベルを減少させる
ポンプを与える。しかしながら、発明の本質を説明する
ために、ここに記載され、図示された細部、材料および
部品の配置について種々の変化が、添附された請求項で
表現される本発明の原理と範囲内で、当業者によりなさ
れ得ることが理解されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−93405（ＪＰ，Ａ) 英国特許出願公開1030666（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 1/20 F04B 53/10 F04C 15/00
Claims (5)
- 【請求項１】液圧システム内に圧油の正の変位量を生じ
させる少なくとも１つのポンピングチャンバを含む流れ
発生組立体と、 前記流れ発生組立体と流体連通されており、圧油を入れ
るための入口を構成するとともに、吐出された圧油を受
け入れるための出口を構成する弁板と、 前記弁板の中に収容され、流れ発生組立体と出口の間に
圧油通路を形成する逆止弁組立体であって、前記流れ発
生組立体と前記出口の間での圧力オーバシュートを減少
させる逆止弁組立体とを有し、 前記逆止弁組立体が、さらに、複数の貫通孔を有する移
動可能な逆止弁を有し、前記貫通孔が、前記逆止弁組立
体を通る圧油の所定の流れを許容するように、一定のサ
イズを有し、その結果、前記逆止弁組立体は、前記流れ
発生組立体と前記出口の間の圧力差によって生成される
ノイズを減少させるように構成されたことを特徴とする
油圧ポンプ。 - 【請求項２】前記ポンプが、軸流ピストンポンプであ
り、前記逆止弁組立体が、前記入口と前記出口の間の下
死点近くに位置することを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の油圧ポンプ。 - 【請求項３】前記ポンプが、軸流ピストンポンプであ
り、前記逆止弁組立体が、前記入口と前記出口の間の上
死点近くに位置することを特徴とする請求の範囲第１項
に記載の油圧ポンプ。 - 【請求項４】前記逆止弁組立体が、さらに、 前記逆止弁を受入れて、保持する前記弁板内に形成され
た逆止弁シートと、 前記弁板に形成され、移行するポンピングチャンバと前
記逆止弁シートを流体的に接続する連通穴と、 前記流れ発生組立体のバルブブロック内に形成され、前
記逆止弁シートに流体的に接続された逆止弁ポケット
と、 前記バルブブロック内に形成され、前記逆止弁ポケット
と前記出口を流体的に接続する圧油通路とを有し、 前記ポンピングチャンバに向って流れる間は、前記複数
の貫通孔のいくつかが塞がれ、前記ポンピングチャンバ
から離れるように流れる間は、前記複数の貫通孔のすべ
てが開かれているように、前記連通穴が前記逆止弁ポケ
ットよりも小さく構成されていることを特徴とする請求
の範囲第１項に記載の油圧ポンプ。 - 【請求項５】前記逆止弁組立体が、さらに、前記弁板の
中に受入れられ、前記逆止弁を受け入れて保持するキャ
ビティを有する逆止弁インサートと、 前記逆止弁インサートと前記逆止弁の間の前記キャビテ
ィ内に受け入れられ、前記逆止弁を前記弁板に向かって
押すウェーブワッシャと、 前記弁板に形成され、前記ポンピングチャンバを前記逆
止弁インサートの前記キャビティと流体的に接続する連
通穴、 前記弁板に形成され、前記逆止弁インサートを前記出口
に流体的に接続する供給溝とを有し、 前記ポンピングチャンバに向けて流れる間は、前記複数
の貫通孔のいくつかが塞がれ、前記ポンピングチャンバ
から離れるように流れる間は、前記複数の貫通孔のすべ
てが開かれているように、前記連通穴が前記逆止弁イン
サートの前記キャビティよりも小さく構成されているこ
とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の油圧ポンプ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/575,910 | 1995-12-20 | ||
| US08/575,910 US5634776A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Low noise hydraulic pump with check valve timing device |
| PCT/US1996/020359 WO1997022805A1 (en) | 1995-12-20 | 1996-12-12 | Low noise hydraulic pump with check valve timing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000509123A JP2000509123A (ja) | 2000-07-18 |
| JP3300367B2 true JP3300367B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=24302191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52300797A Expired - Lifetime JP3300367B2 (ja) | 1995-12-20 | 1996-12-12 | 逆止弁タイミング装置を備えた低ノイズ油圧ポンプ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5634776A (ja) |
| EP (1) | EP0868609B1 (ja) |
| JP (1) | JP3300367B2 (ja) |
| CN (1) | CN1080382C (ja) |
| AU (1) | AU1429497A (ja) |
| DE (1) | DE69611839T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997022805A1 (ja) |
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| CN100467875C (zh) * | 2005-02-04 | 2009-03-11 | Lg电子株式会社 | 绕动叶片压缩机及其活塞阀 |
| WO2006085547A1 (ja) | 2005-02-10 | 2006-08-17 | Komatsu Ltd. | 油圧ピストンポンプ |
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1996
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