(57)【要約】      （修正有）【課題】第１ポートと第２ポートを流れる作動油量の比が、油圧シリンダにおけるボトム油室の受圧面積とロッド油室の受圧面積との比と合致するように、第１ポートと第２ポートを設定し、圧力異常が発生せずに効率よく作動できる油圧装置を提供する。【解決手段】油圧ポンプ・モータ３２の吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダ１６の吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、油圧ポンプ・モータの回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、油圧シリンダのボトム油室３５と接続される第１ポート５１と、油圧シリンダのロッド油室３６に接続される第２ポート５２と、作動油タンク９と接続されて、油圧シリンダのボトム室３５とロッド３７の容積差分を給排する第３ポート５３を備えるラジアルピストン型、または、ベーン型ポンプ・モータ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、
前記油圧ポンプ・モータは、前記油圧シリンダのボトム油室と接続される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に接続される第２ポートと、作動油タンクと接続されて、油圧シリンダのボトム室とロッドの容積差分を給排する第３ポートを備えるラジアルピストン型ポンプ・モータからなることを特徴とする油圧装置。
【請求項２】
前記第１ポートは第１切換区間に配置され、前記第２ポートは第２切換区間に配置され、前記第３ポートは第３切換区間に配置され、第１切換区間は上死点と下死点の間に配置され、前記第２切換区間と第３切換区間は下死点と上死点の間に配置され、油圧ポンプ・モータのピストンのストローク割合が油圧シリンダのボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積の割合と一致する位置に、前記第２切換区間と第３切換区間とを切り換える部分切換位置が設定されることを特徴とする請求項１に記載の油圧装置。
【請求項３】
油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、
前記油圧ポンプ・モータは、前記油圧シリンダのボトム油室と接続される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に接続される第２ポートと、作動油タンクと接続されて、油圧シリンダのボトム室とロッドの容積差分を給排する第３ポートを備えるベーン型ポンプ・モータからなることを特徴とする油圧装置。
【請求項４】
前記第１ポートは第１切換区間に配置され、前記第２ポートは第２切換区間に配置され、前記第３ポートは第３切換区間に配置され、第１切換区間は上死点と下死点の間に配置され、前記第２切換区間と第３切換区間は下死点と上死点の間に配置され、油圧ポンプ・モータのベーンのストローク割合が油圧シリンダのボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積の割合と一致する位置に、前記第２切換区間と第３切換区間とを切り換える部分切換位置が設定されることを特徴とする請求項３に記載の油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片ロッド複動型の油圧シリンダとラジアルピストン型またはベーン型の油圧ポンプ・モータとの間で油圧閉回路を構成した油圧装置に関し、油圧ポンプ・モータにおいて圧力異常の発生を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、片ロッド複動型の油圧シリンダとアキシャルピストン型の油圧ポンプ（以下油圧ポンプとする）との間で油圧閉回路を構成した場合、油圧シリンダのボトム油室につながる第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室につながる第２ポートと、作動油タンクにつながる第３ポートの３つのポートが油圧ポンプに備えられ、この３つのポートを設けるバルブプレートにおいて、前記第２ポートと前記第３ポートとの開口面積比が前記ロッド油室のシリンダの受圧面積とロッドの受圧面積の比と同じとなるように構成して、油圧シリンダを効率的に駆動するようにした技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１の技術では、油圧ポンプのピストンによる吸入容量（または吐出容量）を考慮していない。つまり、油圧ポンプにおけるピストンは斜板に沿ってシリンダブロックの回転運動により、円弧軌道を描きながらストロークしているため、ピストンが下死点から上死点に移動するときの吸入量（ピストンストローク量）は回転角度と正比例の関係にならない。そのため、下死点から上死点の間の領域で第２ポートと第３ポートとの開口面積比を前記ロッド油室のシリンダの受圧面積とロッドの受圧面積の比と同じとなるようにしても、作動油の吸入量は開口面積の比に合致せず、キャビテーション等の圧力異常が発生するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６９５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の問題を解消するために、第１ポートと第２ポートを流れる作動油量の比が、油圧シリンダにおけるボトム油室の受圧面積とロッド油室の受圧面積との比と合致するように、第１ポートと第２ポートを設定し、圧力異常が発生せずに効率よく作動できる油圧装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１においては、油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、前記油圧ポンプ・モータは、前記油圧シリンダのボトム油室と接続される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に接続される第２ポートと、作動油タンクと接続されて、油圧シリンダのボトム室とロッドの容積差分を給排する第３ポートを備えるラジアルピストン型ポンプ・モータからなるものである。
【０００７】
請求項２においては、前記第１ポートは第１切換区間Ｕ１に配置され、前記第２ポートは第２切換区間に配置され、前記第３ポートは第３切換区間に配置され、第１切換区間Ｕ１は上死点と下死点の間に配置され、前記第２切換区間と第３切換区間は下死点と上死点の間に配置され、油圧ポンプ・モータのピストンのストローク割合が油圧シリンダのボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積の割合と一致する位置に、前記第２切換区間と第３切換区間とを切り換える部分切換位置が設定されるものである。
【０００８】
また、請求項３においては、油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、前記油圧ポンプ・モータは、前記油圧シリンダのボトム油室と接続される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に接続される第２ポートと、作動油タンクと接続されて、油圧シリンダのボトム室とロッドの容積差分を給排する第３ポートを備えるベーン型ポンプ・モータからなるものである。
請求項４においては、前記第１ポートは第１切換区間Ｕ１に配置され、前記第２ポートは第２切換区間に配置され、前記第３ポートは第３切換区間に配置され、第１切換区間Ｕ１は上死点と下死点の間に配置され、前記第２切換区間と第３切換区間は下死点と上死点の間に配置され、油圧ポンプ・モータのベーンのストローク割合が油圧シリンダのボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積の割合と一致する位置に、前記第２切換区間と第３切換区間とを切り換える部分切換位置が設定されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によると、油圧装置を作動させたときに、脈動が生じることなく、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止し、騒音を低減することができる。また、耐久性も向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】バックホウの側面図。
【図２】油圧装置の油圧回路図。
【図３】ピストン内周支持式のラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータの断面図。
【図４】ピストン外周支持式のラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータの断面図。
【図５】ベーン型の油圧ポンプ・モータの断面図。
【図６】ピストンのストローク軌跡の模式図である。
【図７】外接歯車型の並列式油圧ポンプ・モータの断面図。
【図８】図７におけるＺ−Ｚ断面図。
【図９】並列式の油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の油圧装置を備えるバックホウ１の全体構成を、図１を参照しながら説明する。
バックホウ１は、左右一対の走行クローラ３（図１では左側のみ示す）を有するクローラ式の走行装置２と、走行装置２上に水平旋回可能に設けられた旋回台４（機体）とを備えている。
【００１２】
旋回台４には、操縦部としてのキャビン６と駆動源としてのモータ７と、モータ７に電力を供給し、回生した電気エネルギーを蓄電するバッテリ８と、作動油を貯留する作動油タンク９が搭載されている。旋回台４の前部には、掘削作業のためのブーム１１、アーム１２及びバケット１３を有する作業部１０が設けられている。なお、詳細は図示していないが、キャビン６の内部には、オペレータが着座する操縦座席と、バックホウ１における各種操作用のレバー群とが配置されている。
【００１３】
作業部１０の構成要素であるブーム１１は、先端側を前向きに突き出して側面視く字状に屈曲した形状に形成されている。ブーム１１の基端部は、旋回台４の前部に取り付けられたブームブラケット１４に回動可能に枢着されている。ブーム１１の前面側には、上下に回動させるための片ロッド複動型のブームシリンダ１６が配置され、ブームシリンダ１６のボトム側端部は、ブームブラケット１４の前端部に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６のロッド側端部は、ブーム１１の屈曲部の前面側（凹み側）に回動可能に枢支されている。
【００１４】
ブーム１１の先端部には、アーム１２の基端部が、回動可能に枢着されている。ブーム１１の上面前部側には、アーム１２を回動させるための片ロッド複動型のアームシリンダ１７が配置されている。アームシリンダ１７のボトム側端部は、ブーム１１における屈曲部の背面側に回動可能に枢支されている。アームシリンダ１７のロッド側端部は、アーム１２の基端側外面（前面）に回動可能に枢支されている。
【００１５】
アーム１２の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１３が、回動可能に枢着されている。アーム１２の外面（前面）側には、バケット１３を回動させるための片ロッド複動型のバケットシリンダ１８が配置されている。バケットシリンダ１８のボトム側端部は、アーム１２の基部側に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ１８のロッド側端部は、連結リンクを介してバケット１３に回動可能に枢支されている。
【００１６】
次に、図２を参照しながら、ブームシリンダ１６に接続される油圧回路について説明する。なお、先に説明したアームシリンダ１７とバケットシリンダ１８及び図示しないスイングシリンダも略同じ油圧回路構成、及び、制御回路構成となるため、ブームシリンダ１６の油圧回路について説明する。ブームシリンダ１６は油圧シリンダ１６と称して説明する。
【００１７】
油圧装置は、油圧シリンダ１６と、油圧シリンダ１６に作動油を供給するラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２とを備えている。油圧シリンダ１６と油圧ポンプ・モータ３２とは、第１油路３３及び第２油路３４にて閉ループ状に接続されて、閉回路を構成している。
【００１８】
油圧シリンダ１６は前述の通り片ロッド複動型のものであり、ボトム油室３５の受圧面積Ｂ（断面積）が、ロッド油室３６の受圧面積Ｄと比べて、ピストンロッド３７の断面積Ｑ分だけ大きくなっている。すなわち（ボトム油室３５の受圧面積Ｂ）＝（ロッド油室３６の受圧面積Ｄ）＋（ピストンロッド３７の断面積Ｑ）の関係が成り立っている。
【００１９】
油圧ポンプ・モータ３２は、そのユニットに設けられる吐出／吸入ポート３８・３９及び吐出／吸入ポート４０、ドレンポート４２を介して外部の油圧機器（本実施形態では油圧シリンダ１６）と接続する構成としている。吐出／吸入ポート３８は油圧シリンダ１６のボトム油室３５と後述する油圧ポンプ・モータ３２の第１ポート５１との間を接続する第１油路３３の途中に設けられ、吐出／吸入ポート３９は油圧シリンダ１６のロッド油室３６と油圧ポンプ・モータ３２の第２ポート５２との間を接続する第２油路３４の途中に設けられている。吐出／吸入ポート４０は油圧ポンプ・モータ３２の第３ポート５３と作動油タンク９の間を接続する第３油路４１の途中に設けられている。ドレンポート４２はハウジング本体内に漏れた作動油を作動油タンク９に戻すために設けられている。
【００２０】
第一実施形態の油圧ポンプ・モータ３２は容積型のラジアルピストンポンプであり（図３参照）、モータ７の動力にて駆動するように構成されている。そして、バックホウ１のキャビン６内に配置された操作手段（操作レバー）の操作量に応じてモータ７が回転駆動され（回転数及び回転方向が変更され）、油圧ポンプ・モータ３２からの作動油の吐出方向及び吐出量を調節するように構成されている。
【００２１】
図２に示すように、前記第１油路３３と第２油路３４との間には、２つのリリーフ弁６４・６５と２つの逆止弁６６・６７とを有するチャージリリーフ回路６１が配置されている。チャージリリーフ回路６１は、一方の油路３３（３４）内の圧力が高くなり過ぎると、作動油を油圧シリンダ１６における一方の油室３５（３６）に供給せずに、他方の油路３４（３３）や作動油タンク９に逃がすことによって、油圧装置の過負荷を防止するものである。
【００２２】
本実施形態では、第１油路３３と第２油路３４との間には、バイパス油路６２が接続されている。バイパス油路６２には、第１油路３３内の圧力（作動油）を逃がすための第１リリーフ弁６４と、第２油路３４内の圧力（作動油）を逃がすための第２リリーフ弁６５と、第１油路３３の方向にのみ開く第１逆止弁６６と、第２油路３４の方向にのみ開く第２逆止弁６７とが設けられている。バイパス油路６２における両リリーフ弁６４・６５の間と、両逆止弁６６・６７の間には、排出油路６３の一端が接続され、排出油路６３の他端は作動油タンク９に接続されている。
【００２３】
次に、図３を参照しながら、第一実施形態のピストン内周支持式のラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２の構造について説明する。なお、図３〜図５、図７、図８において、チャージリリーフ回路６１は省略している。
油圧ポンプ・モータ３２は、ハウジング７１内に円筒形状のシリンダブロック７５が回転自在に収納され、該シリンダブロック７５とハウジング７１との間に第１ポート５１と第２ポート５２と第３ポート５３が設けられている。該シリンダブロック７５は一端に回転軸が設けられ、モータ７の出力軸と連結されて回転駆動、または、回生回転可能に構成されている。
【００２４】
シリンダブロック７５には放射状にシリンダ室７５ａ・７５ａ・・・が形成され、言い換えれば、所定角度毎に半径方向に貫通孔が開口されてシリンダ室７５ａ・７５ａ・・・が形成されている。シリンダ室７５ａの一端は前記第１ポート５１または第２ポート５２または第３ポート５３と連通可能とされ、他側は、各シリンダ室７５ａ・７５ａ・・・に摺動自在に嵌挿されたピストン７８・７８・・・が収納されている。
【００２５】
前記シリンダブロック７５の内側には所定空間を空けて、シリンダブロック７５の軸心と偏心して支持軸７４が配置され、支持軸７４はハウジング７１に支持されている。該支持軸７４上にはロータ７３が軸受を介して回転自在に支持されている。該ロータ７３の外周には所定間隔（前記シリンダ室７５ａと同じ所定角度）を開けて複数のピストンシュー７２・７２・・・が固設され、該ピストンシュー７２・７２・・・に前記ピストン７８の端部が揺動自在に係合されている。
【００２６】
前記第１ポート５１は第１切換区間Ｕ１のハウジング７１に配置され、第２ポート５２は、第２切換区間Ｕ２のハウジング７１に配置され、第３ポート５３は第３切換区間Ｕ３のハウジング７１に配置される。但し、第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２と、第３ポート５３が位置する第３切換区間Ｕ３を回転方向で逆配置とすることも可能である。言い換えれば、Ｙ２方向回りで第１切換区間Ｕ１、第３切換区間Ｕ３、第２切換区間Ｕ２と配置することも可能である。
【００２７】
前記第１切換区間Ｕ１と第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３は、次のように配置される。前記ピストン７８がシリンダブロック７５の最も外周側に位置した点を上死点、最も内周側に位置した点を下死点としたとき、下死点と上死点を結ぶ線上を基準切換位置９０とする。上死点から時計回り（Ｙ２方向）で下死点まで角度α（１８０度）回転した範囲を第１切換区間Ｕ１とする。下死点が位置する基準切換位置９０から角度β回転した位置を部分切換位置９１としてその間を第２切換区間Ｕ２とする。部分切換位置９１から角度γ回転した位置が基準切換位置９０とし、その間を第３切換区間Ｕ３とする。従って、角度β＋角度γ＝角度α＝１８０度となる。なお、前記角度β及び角度γの設定については後述する。
【００２８】
次に、第二実施形態のピストン外周支持式のラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２の構造について図４より説明する。
油圧ポンプ・モータ２３２は、支持軸７４上にシリンダブロック７５が回転自在に支持され、シリンダブロック７５に放射状にシリンダ室７５ａ・７５ａ・・・が形成されている。ロータ７３はリング状に構成してシリンダブロック７５の外周側に偏心して配置され、該ロータ７３の内周側にピストンシュー７２・７２・・・を設けて、ピストン７８・７８・・・をシリンダブロック７５の外側から嵌挿し摺動自在とする構成としている。前記支持軸７４に第１ポート５１と第２ポート５２と第３ポート５３が形成され、前記同様に第１切換区間Ｕ１と第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３が設定され、第１切換区間Ｕ１に第１ポート５１が配置され、第２切換区間Ｕ２に第２ポート５２が配置され、第３切換区間Ｕ３に第３ポート５３が配置される。
【００２９】
ここで前記油圧シリンダ１６において、ロッド油室３６の受圧面積Ｄは、ボトム油室３５の受圧面積Ｂと比べて、ピストンロッド３７の断面積Ｑ分だけ小さい（Ｄ＋Ｑ＝Ｂ）。この状態で油圧シリンダ１６を伸長駆動させた場合、ロッド油室３６から流出して油圧ポンプ・モータ３２に戻る作動油量は、油圧ポンプ・モータ３２から吐出してボトム油室３５に流入する作動油量より少ないため、油圧ポンプ・モータ３２内でキャビテーションが生じることになるが、これを防止するために、第３ポート５３を設けて不足分を作動油タンク９より吸入させている。
【００３０】
逆に、油圧シリンダ１６を短縮駆動させた場合、ボトム油室３５から流出して油圧ポンプ・モータ３２に戻る作動油量が、油圧ポンプ・モータ３２から吐出してロッド油室３６に流入する作動油量より多くなるから、仮にこのままであれば、油圧ポンプ・モータ３２が余剰分の作動油を吸引できず、第１油路３３及びボトム油室３５内の圧力が上昇してピストンロッド３７の動きを止めることになる。そこで、油圧ポンプ・モータ３２の第３ポート５３から第３油路４１を介して作動油タンク９へ余剰分の作動油を作動油タンク９に排出するようにしている。
【００３１】
前記ラジアルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２に前記第３ポート５３を設けるにあたり、前記第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２（角度β）と第３ポート５３が位置する第３切換区間Ｕ３（角度γ）の角度比を、単にロッド油室３６の受圧面積Ｄとピストンロッド３７の断面積Ｑとの比に一致させただけの構成では、作動油の給排が正常に行われずに、キャビテーションが生じることになる。つまり、前記ピストン７８の回転軸心とシリンダブロック７５の回転軸心が偏心して配設されているために、前記ピストン７８による吐出量（ストローク量）は回転角度に比例せず、正弦曲線（サインカーブ）状の変化をする。
これを図６を用いて説明すると、第二実施形態（図４）の油圧ポンプ・モータ３２において、ロータ７３の中心をＯ１、シリンダブロック７５の回転中心をＯ２、Ｏ１−Ｏ２間の距離（偏心量）をｅ、Ｏ１とＯ２からピストン７８先端までの距離をｒ・Ｒ、ロータ７３の中心を回転中心として基準切換位置９０からの回転角度をωｔとした場合、Ｒは（数１）により求められる。
【００３２】
【数１】
2014181729.tif 000003
【００３３】
ピストン７８のストロークｓは下死点ωｔ＝０から測る。また、ピストン１本当たりの瞬間吐出し量ｑは、Ａをピストン断面積とすると、（数２）が得られる。通常（ｅ／２ｒ）はかなり小さいので、ｑは正弦曲線状の変化をするとみなしうる。
【００３４】
【数２】
2014181729.tif 000004
【００３５】
上記のように、吐出量は正弦曲線状の変化をするので、本発明では、油圧ポンプ・モータ３２のピストン７８のストローク割合が油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｄの割合と一致する位置に、前記第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３を切り換える部分切換位置９１を設定している。言い換えれば、図３、図４に示すように、第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３の間の部分切換位置９１は、前記ピストン７８の全ストロークに対するピストン７８の摺動量の割合（以下ストローク割合と称する）が、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｄの割合に一致する位置に設定されている。こうして、油圧ポンプ・モータ３２を駆動して油圧シリンダ１６を伸縮させたとき、または、油圧シリンダ１６が伸縮されることにより油圧ポンプ・モータ３２が回転されるときに、作動油の給排量に差が生じることがなくなるため、キャビテーション等を防止できるのである。
【００３６】
次に、第一実施形態、及び、第二実施形態の油圧装置の具体的作用を図３、図４より説明する。
キャビン６内の操作レバーを操作すると、操作レバーの回動方向、回動角に応じてモータ７が回転駆動される。このモータ７の駆動により、油圧ポンプ・モータ３２・２３２が作動されて圧油が油圧シリンダ１６に送油されて伸長または短縮される。
例えば、操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が伸長する方向（Ｘ１方向）に回動操作すると、前記モータ７が駆動されて、油圧ポンプ・モータ３２・２３２のシリンダブロック７５をＹ１方向に回転させる。なお、通常、ボトム油室３５の油圧がロッド油室３６の油圧よりも高くなっている。また、回生については後述する。
【００３７】
第１切換区間Ｕ１に位置するピストン７８はシリンダ室７５ａ内を徐々に縮小し、シリンダ室７５ａ内の作動油が第１ポート５１、第１油路３３を介してボトム油室３５に吐出される。第２切換区間Ｕ２に位置するピストン７８は徐々に伸長されて、シリンダ室７５ａ内に作動油がロッド油室３６から第２油路３４、第２ポート５２を介して吸入され、油圧シリンダ１６を伸長させる。第３切換区間Ｕ３に位置するピストン７８は徐々に伸長されて、シリンダ室７５ａ内に作動油を第３油路４１を介して作動油タンク９から不足分を吸入する。
【００３８】
一方、操作レバーを伸長方向に操作した時に、ボトム油室３５の油圧がロッド油室３６の油圧よりも低い場合、モータ７は駆動されず、ロッド油室３６の圧油が第２油路３４、第２ポート５２を介してシリンダ室７５ａ内に圧送され、ピストン７８が伸長されて、シリンダブロック７５をＹ１方向に回転させる。このとき、油圧ポンプ・モータ３２・２３２が油圧モータとして作用し、モータ７は発電機として作用し、発電した電力は図示しない充電回路を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。
【００３９】
前記と逆に、キャビン６内の操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が縮小する方向（Ｘ２方向）に回動操作すると、通常油圧シリンダ１６は作業部１０の質量によりボトム油室３５の油圧がロッド油室３６の油圧よりも高くなっているため、モータ７は駆動されず、ボトム油室３５の圧油が第１油路３３、第１ポート５１を介してシリンダ室７５ａ内に送油され、第１切換区間Ｕ１に位置するピストン７８はシリンダ室７５ａ内を徐々に伸長され、油圧ポンプ・モータ３２・２３２のシリンダブロック７５をＹ２方向に回動する。
【００４０】
この回動により、第２切換区間Ｕ２に位置するピストン７８は徐々に縮小されて、シリンダ室７５ａ内の作動油を第２ポート５２、第２油路３４を介してロッド油室３６に送油され、第３切換区間Ｕ３に位置するピストン７８も徐々に縮小されて、シリンダ室７５ａ内の作動油を第３油路４１を介して作動油タンク９に送油する。こうして油圧シリンダ１６は縮小される。このとき、油圧ポンプ・モータ３２・２３２が油圧モータとして作用し、モータ７は発電機として作用し、発電した電力は図示しない充電回路を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。
【００４１】
なお、操作レバーを縮小方向に操作した時に、ボトム油室３５の油圧がロッド油室３６の油圧よりも低い場合、モータ７を駆動してシリンダブロック７５をＹ２方向に回転させ、第２切換区間Ｕ２に位置するピストン７８を縮小させて、第２ポート５２、第２油路３４を介してロッド油室３６に作動油を送油して、油圧シリンダ１６を縮小させる。この時、ボトム油室３５内の作動油は第１油路３３、第１ポート５１を介してシリンダ室７５ａ内に送油される。余剰分の作動油は第３ポート５３、第３油路４１を介して作動油タンク９へ送油される。
【００４２】
次に、第三実施形態の油圧ポンプ・モータ３３２について、図５より説明する。油圧ポンプ・モータ３３２は、ベーン型ポンプによって構成され、前記同様に作動させることが可能である。
すなわち、図５に示すように、油圧ポンプ・モータ３３２は支持軸１７４上にロータ１７３が固設され、支持軸１７４はモータ７の出力軸と連結されている。筒状のロータ１７３には放射状に複数のスリット１７３ａ・１７３ａ・・・が形成され、該スリット１７３ａ・１７３ａ・・・にベーン（羽板）１７８・１７８・・・が摺動自在に収納されている。ベーン１７８は付勢部材１７７によって外周側に付勢されている。そして、ロータ１７３はハウジング１７１内に形成した円筒状のロータケース１７１ａ内に偏心して収納され、ベーン１７８の先端がロータケース１７１ａ内面に常時接するようにしている。
【００４３】
ロータケース１７１ａには前記同様に、第１ポート１５１には第１油路３３を介してボトム油室３５と連通され、第２ポート１５２には第２油路３４を介してロッド油室３６と連通され、第３ポート１５３には第３油路４１を介して作動油タンク９と連通されている。第１切換区間Ｕ１に第１ポート１５１が配置され、第２切換区間Ｕ２に第２ポート１５２が配置され、第３切換区間Ｕ３に第３ポート１５３が配置される。そして、油圧ポンプ・モータ３３２のベーン１７８のストローク割合が油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｄの割合と一致する位置に、前記第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３を切り換える部分切換位置９１を設定している。
【００４４】
こうして、例えば、操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が伸長する方向（Ｘ１方向）に回動操作すると、前記同様にボトム油室３５の油圧がロッド油室３６の油圧よりも高い場合は、前記モータ７が駆動されて、油圧ポンプ・モータ３３２のロータ１７３がＹ１方向に回転され、ロータケース１７１ａとロータ１７３とベーン１７８とにより囲まれて作動油が第２ポート５２、第３ポート５３から第１ポート５１へ送油され、第１油路３３を介してボトム油室３５に吐出され、油圧シリンダ１６を伸長させる。ロッド油室３６内の作動油は第２油路３４、第２ポート５２を介してロータケース１７１ａ内へ送油される。不足分は第３油路４１を介して作動油タンク９から吸入する。
【００４５】
操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が縮小する方向（Ｘ２方向）に回動操作すると、モータ７が前記と逆方向（Ｙ２方向）に回転されて、ロータケース１７１ａとロータ１７３とベーン１７８とにより囲まれて作動油が第２ポート５２、第２油路３４を介してロッド油室３６へ送油され、油圧シリンダ１６を縮小させる。ボトム油室３５内の作動油は第１油路３３、第１ポート５１を介してロータケース１７１ａ内に送油され、余剰分は第３油路４１、第３ポート５３を介して作動油タンク９へ送油される。
【００４６】
回生させる場合には、前記同様に、油圧シリンダ１６が縮小する時には、ボトム油室３５内の圧油が第１油路３３を介して第１ポート５１に送油され、ベーン１７８が突出す方向に押してロータ１７３をＹ２方向に回転させる。油圧シリンダ１６が伸長する時には、ロッド油室３６の作動油が第２油路３４、第２ポート５２を介してロータケース１７１ａ内に送油され、ベーン１７８が突出す方向に押してロータ１７３をＹ１方向に回転させる。この回転によりモータ７は発電機として作用し、発電した電力は図示しない充電回路を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。
【００４７】
次に、第四実施形態の油圧ポンプ・モータ４３２について、図７、図８、図９より説明する。油圧ポンプ・モータ４３２は、外接型の歯車型ポンプによって構成され、前記同様に作動させることが可能である。
すなわち、油圧ポンプ・モータ４３２は大小二組の第一ポンプ４７３と第二ポンプ４７６がハウジング４７１内に収納され、第一ポンプ４７３及び第二ポンプ４７６はそれぞれ上下に外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂを歯合させている。上側の外歯歯車４７３ａ・４７６ａは支持軸４７４上に固設されている。
【００４８】
上下の外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂの歯合部分の左右一側が第１ポート５１とし、第１油路３３を介してボトム油室３５と連通される。大容量側の第一ポンプ４７３の左右他側が第２ポート５２とされ、第２油路３４を介してロッド油室３６と連通されている。小容量側の第二ポンプ４７６の左右他側が第３ポート５３とされ、第３油路４１を介して作動油タンク９と連通されている。第一ポンプ４７３と第二ポンプ４７６の吐出量の比は、ボトム油室３５の受圧面積Ｂとロッド油室３６の受圧面積Ｄとの比と同じとなるように構成している。但し、前記油圧ポンプ・モータ３２・２３２・３３２（ラジアルピストンポンプとベーンポンプ）を前記並列式油圧ポンプ・モータ４３２（第四実施形態）のようにボトム油室３５の受圧面積Ｂとロッド油室３６の受圧面積Ｄとの比に合わせた大小２組を設け、第１ポート５１は二組の一方の吐出または吸入ポートと連通し、第２ポート５２は大ポンプ側の他方の吸入または吐出ポートと連通し、第３ポート５３は小ポンプ側の他方の吸入または吐出ポートと連通する構成とすることも可能であり、また、歯車ポンプの場合、内接型のポンプでも第四実施形態と同様に大小二組のポンプを設けることで前記同様に作動させることが可能であり、また、トロコイド型ポンプでも前記同様に大小二組のポンプで構成して作動させることが可能であり、更に、吸入ポートと吐出ポートが同じ大きさで前記同様に大小二組のアキシャルピストンポンプにおいても前記同様に作動させることが可能であり、その詳細説明は省略する。
【００４９】
こうして、操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が伸長する方向（Ｘ１方向）に回動操作すると、前記モータ７が駆動されて、支持軸４７４がＹ１方向に回転され、外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂが回転されて、外歯歯車４７３ａ・４７３ｂと外歯歯車４７６ａ・４７６ｂとハウジング４７１により囲まれた作動油が第２ポート５２、第３ポート５３から第１ポート５１へ移動され、第１油路３３を介してボトム油室３５に吐出され、油圧シリンダ１６を伸長させる。ロッド油室３６内の作動油は第２油路３４、第２ポート５２を介して第一ポンプ４７３へ送油される。不足分は第３油路４１を介して作動油タンク９から第二ポンプ４７６へ送油される。
【００５０】
操作レバーを操作して、油圧シリンダ１６が縮小する方向（Ｘ２方向）に回動操作すると、モータ７及び支持軸４７４が前記と逆方向（Ｙ２方向）に回転されて、外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂとハウジング４７１とにより囲まれた作動油が第２ポート５２、第２油路３４を介してロッド油室３６へ送油され、油圧シリンダ１６を縮小させる。ボトム油室３５内の作動油は第１油路３３を介して第１ポート５１に送油され、第二ポンプ４７６の第３ポート５３からは第３油路４１を介して作動油タンク９へ送油される。
【００５１】
回生させる場合には、前記同様に、油圧シリンダ１６が縮小する時には、ボトム油室３５内の圧油が第１油路３３を介して第１ポート５１に送油され、外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂをＹ２方向に回転させる。油圧シリンダ１６が伸長する時には、ロッド油室３６の作動油が第２油路３４、第２ポート５２に送油され、外歯歯車４７３ａ・４７３ｂ、外歯歯車４７６ａ・４７６ｂをＹ１方向に回転させる。この回転によりモータ７は発電機として作用し、発電した電力は図示しない充電回路を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。
【００５２】
以上のように、油圧ポンプ・モータ３２・２３２・３３２の吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダ１６の吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータ３２・２３２・３３２の回転軸から駆動が入力、または、出力可能とされる油圧装置において、前記油圧ポンプ・モータ３２・２３２・３３２は、前記油圧シリンダ１６のボトム油室３５と接続される第１ポート５１と、前記油圧シリンダ１６のロッド油室３６に接続される第２ポート５２と、作動油タンク９と接続されて、油圧シリンダ１６のボトム室３５とロッド３７の容積差分を給排する第３ポート５３を備えるラジアルピストン型ポンプ・モータ、または、ベーン型ポンプ・モータで構成したので、簡単な構成で、油圧装置を作動させたときに、脈動が生じることなく、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止し、騒音を低減することができる。また、耐久性も向上できる。
【００５３】
また、前記第１ポート５１は第１切換区間Ｕ１に配置され、前記第２ポート５２は第２切換区間Ｕ２に配置され、前記第３ポート５３は第３切換区間Ｕ３に配置され、第１切換区間Ｕ１は上死点と下死点の間に配置され、前記第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３は下死点と上死点の間に配置され、油圧ポンプ・モータ３２・３３２のピストン７８またはベーン１７８のストローク割合が油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｄの割合と一致する位置に、前記第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３とを切り換える部分切換位置９１が設定されるので、作動油の給排量が一致して、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止できる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｂ    ボトム油室の受圧面積
Ｄ    ロッド油室の受圧面積
Ｑ    ピストンロッドの断面積
Ｕ１  第１切換区間
Ｕ２  第２切換区間
Ｕ３  第３切換区間
７    モータ
９    作動油タンク
１６  油圧シリンダ（ブームシリンダ）
３２  油圧ポンプ・モータ
３３  第１油路
３４  第２油路
３５  ボトム油室
３６  ロッド油室
３７  ピストンロッド
５１  第１ポート
５２  第２ポート
５３  第３ポート
７４  支持軸
７５  シリンダブロック
７８  ピストン
１７８  ベーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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