JP2000002393A - 液圧脈動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧回路等の液圧回路中の圧力の脈動やサー
ジ圧を低減するための、耐久性・信頼性に優れた液圧脈
動低減装置を提供する。 【解決手段】 本発明の液圧脈動低減装置１、は独立気
泡を含む管状の弾性体１１と、該弾性体１１の破損及び
流出を防止する手段５ｅと、を具備する。上記手段５ｅ
は、弾性体１１の内孔１１ａ内に挿入された、複数の孔
５ｇの形成された管状のフィルタ管５ｅである。フィル
タ管５ｅは、弾性体１１の内孔１１ａ面全面に渡ってフ
ィルタ作用をなすので、液圧を弾性体１１に万遍なく伝
えるとともに、破損片の流出も良好に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧回路等の液圧
回路中における圧力の脈動やサージ圧を低減するために
用いる液圧脈動低減装置に関する。特には、液圧脈動低
減機能を有する独立気泡を含む弾性体を備える液圧脈動
低減装置に関する。なお、本明細書における“脈動”
は、広義にはサージ圧をも含む意味である。

【０００２】

【従来の技術】油圧回路を例に採って従来技術を説明す
る。油圧回路では、油圧ポンプの機械的構造や制御系の
共振等に起因する圧力の脈動が存在する。また、アクチ
ュエータに衝撃的な負荷がかかった時やバルブの切替時
などには、サージ圧（衝撃圧）がかかる。これらの圧力
脈動やサージ圧は、管路やアクチュエータの振動・騒音
・破損の原因となる好ましくない現象である。従来の油
圧回路では、脈動を低減するために、ブラダ式やピスト
ン式等のアキュムレータ、並びに消音器タイプの脈動吸
収器が用いられていた。しかしながら、前者のアキュム
レータはかなり高価である。また、内封するＮ₂ ガスの
管理等のメンテナンスの手間がかかる。一方、後者の消
音器タイプの脈動吸収器は、一般に寸法が大きくなって
狭いスペースへの搭載が困難である。また、吸収できる
脈動の周波数が限定される。

【０００３】そこで、簡便な構造の安価な油圧脈動低減
装置が求められている。そのような装置の１つが特開平
８−２４０２０１号に提案されている。図７は、特開平
８−２４０２０１号に提案されている油圧脈動低減装置
（脈動フィルタ）の構造を模式的に示す断面図である。
この装置は、圧力管路１９１につながる空所１９２を設
け、その中に独立気泡を有する弾性体１９３を収めたも
のである。なお、弾性体中の独立気泡は、“微小”とさ
れているが、同公報中に気泡の寸法に関する具体的な記
載はなされていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平８−２４
０２０１号に提案された脈動フィルタは構造が簡単でか
つスペースをとらない。また液圧脈動低減機能が長続き
するものならば、コスト低減の可能性が大いに期待でき
るものである。しかしながら、以下のような厳しい条件
下の油圧回路で使用するには、弾性体の耐久性に問題の
あることが分かった。 昨今の油圧回路においては高圧化の傾向が著しい。 特に建設機械では使用条件が厳しい。 脈動の周波数が数１００〜数１０００Ｈｚにも上
る。

【０００５】さらに、上記脈動フィルタでは弾性体が劣
化して破損した場合は、その破損片が油圧回路中に流出
して、バルブやシリンダ等の作動不良を引き起こす可能
性が高い。

【０００６】本発明はこのような問題点に対応するため
になされたもので、油圧回路等の液圧回路中の圧力の脈
動やサージ圧を低減するための装置であって、耐久性・
信頼性に優れた液圧脈動低減装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するため、本発明の第１の発明の液圧脈動低減装
置は、 独立気泡を含む弾性体（１１）と、 該弾性体
の破損及び流出を防止する手段（５ｅ）と、 を具備す
ることを特徴とする。

【０００８】上記手段は、弾性体表面の著しい変形を抑
制する等の作用をなし、弾性体の破損を防止できる。ま
た、例え弾性体が破損した場合にも、フィルタとして作
用し、破損片の液圧回路への流出を防止でき、液圧回路
中の各種機器の作動不良を防止できる。

【０００９】本発明の第２の発明の液圧脈動低減装置
は、 液圧回路中に設置された独立気泡を含む弾性体
（１１）と、 該弾性体（１１）の破損及び流出を防止
する手段（５ｅ）と、を具備し、 上記弾性体（１１）
が管状であり、 上記手段（５ｅ）が、上記管状の弾性
体（１１）の内孔（１１ａ）内に挿入された、複数の孔
（５ｇ）の形成された管状のフィルタ管（５ｅ）である
ことを特徴とする。

【００１０】上記フィルタ管（５ｅ）は、管状の弾性体
（１１）の内孔（１１ａ）面全面に渡ってフィルタ作用
をなす。また、接触面積を大きくとって、液圧を弾性体
（１１）に万遍なく伝えるとともに、破損片の流出も良
好に防止できる。

【００１１】本発明の第３の発明の液圧脈動低減装置
は、 液圧回路との接続部（３、１５）を有する受圧室
（９ｃ）と、 該室（９ｃ）内に設置された独立気泡を
含む弾性体（１１）と、 上記管状の弾性体（１１）の
内孔（１１ａ）内に挿入された、複数の孔（５ｇ）の形
成された管状のフィルタ管（５ｅ）と、 上記管状弾性
体（１１）の外周を覆う管状のケーシング（９）と、
該ケーシング（９）の両端に装着された、液圧路（５
ｆ、１５ｆ）を有し上記弾性体（１１）の端部を押さえ
る継手を有するブッシング（５、１５）と、 を具備す
ることを特徴とする。

【００１２】この態様の液圧脈動低減装置は、標準的な
部品として、配管やホースの途中に任意に挿入すること
ができる。したがって、汎用性が高い。さらに、液圧回
路の振動・騒音・故障等を有効に防止できる。

【００１３】本発明の第４の発明の液圧脈動低減装置
は、 液圧回路（２３、３７）に設けた受圧室（３０）
と、 該室（３０）内に設置された独立気泡を含む弾性
体（３３）と、 上記液圧回路（２３、３７）と弾性体
（３３）との間に設置された複数の孔（３１ａ）の形成
されたフィルタプレート（３１）と、 を具備すること
を特徴とする。

【００１４】この態様の液圧脈動低減装置は、液圧回路
への接続部を有するので、配管やバルブボディ等に任意
に設置できる。

【００１５】本発明の第５の発明のカートリッジ式液圧
脈動低減装置は、 カートリッジケーシング（８７）
と、 該ケーシング（８７）中に設置された独立気泡を
含む弾性体（８９）と、 該弾性体（８９）の破損及び
流出を防止する手段（８８）と、 を具備することを特
徴とする。

【００１６】このカートリッジ式の液圧脈動低減装置
は、標準部品として準備しておいて、配管内やバルブボ
ディ内に任意に設置できる。また、手軽に交換可能であ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液圧脈動
低減装置の具体的構造を示す断面図である。この液圧脈
動低減装置１は、外周の管状ケーシング９と、その内面
の管状の弾性体１１と、弾性体１１の内孔１１ａに挿入
されたフィルタ管部５を有するブッシング５等からな
る。ケーシング９は鋼製等のパイプ状である。両端部内
面にはメネジ９ａ、９ｂが切られている。左側のメネジ
９ａには、ブッシング５がネジ込まれている。右側のメ
ネジ９ｂには、ブッシング１５がネジ込まれている。ケ
ーシング９の中央部の内孔９ｃは真っ直ぐな丸い孔であ
る。内孔９ｃに管状の弾性体１１が嵌め込まれている。

【００１８】左側のブッシング５は、基本的には厚肉の
中空円筒状で、外周にケーシング９との組み立てオネジ
５ａとツバ５ｂを有する。ツバ５ｂは、ケーシング９の
側端面に接し、その部分にはシール用のＯリング７が挟
み込まれている。ブッシング５の内面には、メネジ５ｄ
が切られており、同メネジ５ｄには、継手３がネジ止め
されている。右側のブッシング１５も、左側のブッシン
グ５と同様のツバ１５ｂやオメジ１５ａを有する。ツバ
１５ｂは、ケーシング９の側端面に接し、シール用のＯ
リング１３が挟み込まれている。ブッシング１５の中央
部には、油圧路１５ｆが開けられている。右側のブッシ
ング１５の端部には、オネジ１５ｄが切られており、図
示されていない継手が接続される。なお、当然に継手は
カプラ式であってもよい。弾性体１１は、内部に多数の
独立気泡を有するゴムからなり、パイプ状に成形されて
いる。なお、この弾性体の材料例の詳細については後述
する。

【００１９】左側のブッシング５の右側には、一体に形
成されたフィルタ管５ｅが、図の右方向に延びるように
設けられている。同フィルタ管５ｅは、比較的薄肉のパ
イプ状をしており、側壁に多くの孔５ｇを有する。これ
らの孔５ｇは、フィルタ管５ｅの長手方向において等ピ
ッチに多数開けられており、断面においては、９０°振
り分けで４個ずつ開けられている。フィルタ管５ｅは、
管状弾性体１１の内孔１１ａ内に、ほぼ全長に渡って挿
入されている。なお、組み立て状態で、弾性体１１の方
がフィルタ管５ｅよりもわずかに長く、フィルタ管５ｅ
の右端５ｉとブッシング１５の左端の間には隙間があ
る。フィルタ管５ｅの内径は、継手３やブッシング１５
の内孔（油圧路３ａ、１５ｆ）とほぼ等しい。

【００２０】図１の液圧脈動低減装置の作用を説明す
る。ケーシング９は、内部の液圧に耐える強度部材であ
って、ブッシング５及び１５を介して、前後の管路（図
示せず）と液体（流体）が圧力で漏れないように接続さ
れる。ケーシング９の材料・肉厚は使用圧力によって適
宜選択する。液圧脈動低減装置１のフィルタ管５ｅの内
孔には圧力液（油圧油）が流れる。この油は、フィルタ
管５ｅの多数の孔５ｇを通って弾性体１１の周囲を満た
している。油中の脈動は、弾性体１１中の独立気泡の体
積変化や弾性体の変形等によって吸収され、液圧脈動低
減装置１の出側管路では、油圧の脈動が低減される。な
お、脈動吸収は、周波数のかなり広い範囲で実現でき
る。

【００２１】フィルタ管５ｅは、弾性体１１のほぼ内面
全面に渡って広がっており、また相当の強度を有する材
質・肉厚である。したがって、弾性体１１が内側に変形
しようとした場合、フィルタ管５ｅの外周が弾性体１１
の内孔を支える。そのため、弾性体１１の著しい変形が
抑制され、弾性体の破損を防止できる。また、もしも弾
性体が破損した場合にも、フィルタ管５ｅの孔５ｇより
も大きい破損片は、フィルタ管５ｅの内側から回路内に
流出することがない。

【００２２】なお、左右のブッシング５と１５をケーシ
ング９内に締め込んだ状態において、弾性体１１は、左
右から予圧される。この液圧脈動低減装置１は、油圧ホ
ースをやや太くした程度の外径しかなく、油圧シリンダ
とホース間等に手軽に挿入することができる。あるいは
油圧ホース内に組み込むこともできる。したがって、油
圧回路の各部で圧力脈動やサージ圧を低減できる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
液圧脈動低減装置の構造を示す断面図である。この液圧
脈動低減装置２１は、全体としては有頂筒状のケーシン
グ２９と、その内部の受圧室３０内に収納された弾性体
３３とを備える。ケーシング２９の下端には液圧管路と
の接続部としてのフランジ２７が形成されている。この
フランジ２７は、管路側のフランジ２５と合わさって、
ボルト２８により締め付けられている。両フランジ２
５、２７間は、図示せぬパッキンがはさみ込まれてい
る。液圧管路との接続部は、この他にネジ式やカプラ式
等であってもよい。管路側のフランジ２５は、管路２
３、３７の側面にＴ字形に設けられている。

【００２４】受圧室３０の下部には、弾性体３３の下面
のほぼ全体に渡って広がるフィルタプレート３１が設置
されている。このフィルタプレート３１には、多数の孔
３１ａが開けられている。このフィルタプレート３１及
び孔３１ａの作用は、図１の液圧脈動低減装置のフィル
タ管の作用と同じである。第２の実施の形態の液圧脈動
低減装置も、液圧管路への接続部を有するので汎用性が
高くなり、様々な液圧回路に標準的な部品として適用す
ることもできる。なお、フィルタプレート３１に孔３１
ａを設けずに、フィルタプレート３１を弾性体３３に密
着させただけでも若干の脈動低減効果があることが分か
っている。ただしフィルタプレート３１に孔３１ａを設
けた方が効果が大きいことはもちろんである。

【００２５】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る
液圧脈動低減装置の構成を示す断面図である。液圧脈動
低減装置５１は、中空円筒状のケーシング５５と、その
中に配置された同じく中空円筒状の液圧脈動低減材６１
とからなる。ケーシング５５は、内部の液圧に耐える強
度部材であって、前後の管路５３、５７と圧力が漏れな
いように接続されている。液圧脈動低減材６１は、独立
気泡弾性体６５の周りに保護層６３を形成したものであ
る。保護層６３は、柔軟な物質（詳細例下記）からな
り、弾性体６５の変形に追随する。この保護層６３は本
発明に言う弾性体の破損及び流出を防止する手段であ
る。このような孔無しの保護層でも脈動低減効果があ
る。液圧脈動低減材６１の内径は、ほぼ管路５３、５７
の内径に等しい。

【００２６】この実施の形態の液圧脈動低減装置の作用
を説明する。弾性体６５の油圧脈動低減作用は第１の実
施の形態と同じである。保護層６３は、油圧油が弾性体
６５の独立気泡に侵入するのを防止する作用、及び、独
立気泡中の気体の弾性体６５外への散逸を防止する作
用、あるいは弾性体６５表面からの疲労破壊を予防する
等の作用をなす。これにより、弾性体６５中の独立気泡
への油の侵入や、独立気泡からの気体の抜け出しを防止
でき、液圧脈動低減機能を長持ちさせることができる。
また、弾性体の破損を防止することができ、液圧回路中
への破損部材片の流出を防止できる。

【００２７】次に、弾性体や保護層の詳細例について説
明する。液圧脈動低減材６１の弾性体６５の構成材料と
して好適なものは、例えばＮＢＲ（アクリルニトリル−
ブタジエンゴム）、フッ素ゴム等の耐油性とある程度の
強度を有する熱硬化性の樹脂である。未硬化の樹脂中に
ジアゾアミノベンゼン等の発泡材の粒子を混合し、混合
物を型中に打ち込んで加熱することにより、適当な径の
独立気泡が分散した弾性体を得ることができる。独立気
泡の径や気孔率は発泡材の径と量でコントロールでき
る。

【００２８】保護層６３を構成する材料例としては、独
立気泡弾性体と同じＮＢＲ等や、独立気泡弾性体と異な
るフッ素系樹脂、アクリル、その他のプラスチック材、
アルミニウムやステンレス等の金属箔を用いることがで
きる。これらの材料の特性の相対比較を下表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】保護層の厚さは、材料の種類、強度、液圧
力、液圧脈動低減材寸法等から決定できる。代表的には
数１０μm 〜数mmである。保護層は、基本的には気孔率
がほぼ０％の緻密体である。材料と使用条件によって
は、多少の気孔を含むものであってもよい。保護層を弾
性体表面に形成する方法としては、弾性体を溶融樹脂中
に漬ける方法や、金属箔中に弾性体材を充填する方法な
ど、様々な方法を用いることができる。

【００３１】保護層を一層で構成することもできるが、
保護層を弾性体の外側に設けた圧力液体の独立気泡への
侵入を防止する液密層と、液密層と弾性体との間に設け
た独立気泡中の気体の弾性体外への散逸を防止する気密
層と、の２重層構造とすることもできる。

【００３２】図４は、２重構造の保護層を有する液圧脈
動低減材の表面部を模式的に示す断面図である。多数の
独立気泡１３７を有する弾性体１３５の表面には、下側
の気密層１３３と上側の液密層１３１が積層されてい
る。両層１３３、１３１の材料例は前述のとおりであ
る。このような２重構造の保護層により、より耐久性に
優れた液圧脈動低減材を提供できる。

【００３３】図３の実施の形態では、管路の一部にやや
径大のケーシング５５を設けて液圧脈動低減装置５１を
構成しているので、特別な機器スペースはほとんど不要
で、油圧管路中の様々な部位に液圧脈動低減装置を設け
ることができる。

【００３４】図５は、本発明の第４（カートリッジ式）
の実施の形態に係る液圧脈動低減装置の構成を示す断面
図である。この液圧脈動低減装置８１は、パイプ状のケ
ーシング８７やその中に挿入されたパイプ状の弾性体８
９等からなる。弾性体８９の外面は上述の保護層８８に
覆われている。ケーシング８７は、右端部にツバ部８７
ｄを有するパイプ状のものである。ケーシング８７の左
端部には、外面に座グリ付きのビス孔８７ａが開けられ
ている。同孔８７ａには、ブッシング８３固定用のビス
８５が嵌め込まれている。ケーシング８７の右端部外面
にはＯリング溝８７ｃが切り込まれている。同溝８７ｃ
にはＯリング９１が装着されている。

【００３５】ケーシング８７の内孔８７ｂはストレート
な円筒形である。ケーシング８７の右端部のツバ部８７
ｄは、内周方向に突出している。ツバ部８７ｄの中央に
は孔８７ｅが開けられている。同孔８７ｅは、弾性体８
９やブッシング９３の内孔とほぼ同じ径である。ツバ部
８７ｄは、ブッシング９３を押さえる役割を果す。ブッ
シング９３は、弾性体８９の右端部内孔に入り込む小径
突出部９３ａを有する。同部９３ａは、弾性体８９の右
端部内孔を拡げる作用をする。

【００３６】左側のブッシング８３は、右端部に小径の
突出部８３ｃを有する。同部８３ｃは、弾性体８９の左
端部内面に段状にはめ込まれている。ブッシング８３
は、１側面にネジ孔８３ａを有し、上述のビス８５によ
ってケーシング８７に固定されている。このブッシング
８３は、弾性体８９の左端面を押さえるとともに、弾性
体８９の左端内孔を拡げる作用をする。

【００３７】図６は、図５のカートリッジ式の液圧脈動
低減装置をバルブボディに組み込んだ状態を示す図であ
る。（Ａ）は、バルブボディ全体の斜視図を示し、
（Ｂ）は、液圧脈動低減装置を組み込んだ状態の断面図
である。バルブボディ１１１は、鋼製等のブロックであ
り、内部に多くの油流路を有し、外面には配管接続口１
１３が表れている。なお、配管接続口は１個のみが表示
されており、他は省略されている。

【００３８】配管接続口１１３内には、図６（Ｂ）に示
すように、カートリッジ式の液圧脈動低減装置８１が挿
入されている。液圧脈動低減装置８１の奥側端部（図の
左端）は、バルブボディ１１１の段部１１３ａに当って
いる。液圧脈動低減装置８１の手前側端部（図の右端）
は、配管フランジ１１５によって押さえられている。同
フランジ１１５は、図示せぬボルトによってバルブボデ
ィ１１１に固定されている。フランジ１１５には配管１
１７が接続されている。カートリッジ式の液圧脈動低減
装置は、このように、油圧回路中の様々な機器内に手軽
に設置することができる。また、取替えも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液圧脈動低減
装置の具体的構造を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る液圧脈動低減
装置の構造を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る液圧脈動低減
装置の構成を示す断面図である。

【図４】２重構造の保護層を有する液圧脈動低減材の表
面部を模式的に示す断面図である。

【図５】本発明の第４（カートリッジ式）の実施の形態
に係る液圧脈動低減装置の構成を示す断面図である。

【図６】図４のカートリッジ式の液圧脈動低減装置をバ
ルブボディに組み込んだ状態を示す図である。（Ａ）
は、バルブボディ全体の斜視図を示し、（Ｂ）は、液圧
脈動低減装置を組み込んだ状態の断面図である。

【図７】特開平８−２４０２０１号に提案されている油
圧脈動低減装置（脈動フィルタ）の構造を模式的に示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 液圧脈動低減装置 ３ 継手 ５ ブッシング ５ｅ フィルタ管 ５ｇ 孔 ７ Ｏリング ９ ケーシング １１ 弾性体 １３ Ｏリング １５ ブッシング ２１ 液圧脈動低減装置 ２３ 入側管路 ２５ フランジ ２７ フランジ
（管路接続部） ２８ ボルト ２９ ケーシング ３０ 受圧室 ３１ フィルタプ
レート ３３ 弾性体 ３５ 独立気泡弾
性体 ３７ 出側管路 ５１ 油圧脈動低減装置 ５３ 入側管路 ５５ ケーシング ５７ 出側管路 ６１ 油圧脈動低減装置 ６３ 保護層 ６５ 独立気泡弾性体 ８１ 油圧脈動低減装置 ８３ ブッシング ８５ ビス ８７ ケーシング ８９ 弾性体 ９１ Ｏリング ９３ ブッシング １１１ バルブボディ １１３ 配管接続
口 １１５ フランジ １１７ 配管 １３１ 液密層 １３３ 気密層 １３５ 独立気泡弾性体 １３７ 独立気泡 １９１ 圧力管路 １９２ 空部 １９３ 弾性体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立気泡を含む弾性体（１１）と、 該弾性体（１１）の破損及び流出を防止する手段（５
   ｅ）と、 を具備することを特徴とする液圧脈動低減装置。
2. 【請求項２】 液圧回路中に設置された独立気泡を含む
   弾性体（１１）と、 該弾性体（１１）の破損及び流出を防止する手段（５
   ｅ）と、を具備し、 上記弾性体（１１）が管状であり、 上記手段（５ｅ）が、上記管状の弾性体（１１）の内孔
   （１１ａ）内に挿入された、複数の孔（５ｇ）の形成さ
   れた管状のフィルタ管（５ｅ）であることを特徴とする
   液圧脈動低減装置。
3. 【請求項３】 液圧回路との接続部（３、１５）を有す
   る受圧室（９ｃ）と、 該室（９ｃ）内に設置された独立気泡を含む弾性体（１
   １）と、 上記管状の弾性体（１１）の内孔（１１ａ）内に挿入さ
   れた、複数の孔（５ｇ）の形成された管状のフィルタ管
   （５ｅ）と、 上記管状弾性体（１１）の外周を覆う管状のケーシング
   （９）と、 該ケーシング（９）の両端に装着された、液圧路（５
   ｆ、１５ｆ）を有し上記弾性体（１１）の端部を押さえ
   る継手を有するブッシング（５、１５）と、 を具備することを特徴とする液圧脈動低減装置。
4. 【請求項４】 液圧回路（２３、３７）に設けた受圧室
   （３０）と、 該室（３０）内に設置された独立気泡を含む弾性体（３
   ３）と、 上記液圧回路（２３、３７）と弾性体（３３）との間に
   設置された複数の孔（３１ａ）の形成されたフィルタプ
   レート（３１）と、 を具備することを特徴とする液圧脈動低減装置。
5. 【請求項５】 カートリッジケーシング（８７）と、 該ケーシング（８７）中に設置された独立気泡を含む弾
   性体（８９）と、 該弾性体（８９）の破損及び流出を防止する手段（８
   ８）と、 を具備することを特徴とする液圧脈動低減装置。