(57)【要約】  油圧シリンダ駆動装置は、被作動機器を作動するピストンロッドを備えた油圧シリンダと、装置外部の電力により作動する電動機として機能するとともに装置外部に電力を供給する発電機として機能する電動発電機と、前記電動発電機に連結され、前記油圧シリンダのキャップ側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、前記キャップ側圧力室から供給される油圧により前記電動発電機の動力装置として機能する第１の可変容量ポンプモータと、前記電動発電機に連結され、前記油圧シリンダのロッド側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、前記ロッド側圧力室から供給される油圧により前記電動発電機の動力装置として機能する第２の可変容量ポンプモータと、を備える。
2017056702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被作動機器を作動するピストンロッドを備えた油圧シリンダと、  装置外部の電力により作動する電動機として機能するとともに装置外部に電力を供給する発電機として機能する電動発電機と、  前記電動発電機に連結され、前記油圧シリンダのキャップ側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、前記キャップ側圧力室から供給される油圧により前記電動発電機の動力装置として機能する第１の可変容量ポンプモータと、  前記電動発電機に連結され、前記油圧シリンダのロッド側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、前記ロッド側圧力室から供給される油圧により前記電動発電機の動力装置として機能する第２の可変容量ポンプモータと、  を備えた、油圧シリンダ駆動装置。
【請求項２】
前記第１の可変容量ポンプモータ及び前記第２の可変容量ポンプモータは同一の駆動軸に接続され、前記電動発電機が前記駆動軸に連結される、請求項１に記載の油圧シリンダ駆動装置。
【請求項３】
前記電動発電機が、インバータ制御される、請求項２に記載の油圧シリンダ駆動装置。
【請求項４】
前記電動発電機が、前記第１の可変容量ポンプモータの第１の駆動軸に連結された第１の電動発電機と、前記第２の可変容量ポンプモータの第２の駆動軸に連結された第２の電動発電機と、を含む、請求項１に記載の油圧シリンダ駆動装置。
【請求項５】
前記第１の電動発電機及び前記第２の電動発電機のうちの少なくとも一方が、インバータ制御される、請求項４に記載の油圧シリンダ駆動装置。
【請求項６】
前記被作動機器が作業機械のブーム駆動装置である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧シリンダ駆動装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、被作動機器を作動させるための油圧シリンダ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  被作動機器を作動させるための油圧シリンダ駆動装置として、ピストンロッドを備えた油圧シリンダのロッド側圧力室及びキャップ側圧力室にそれぞれ油圧を供給しながら被作動機器を作動させるものがある。例えば、建設機械やアンローダ装置等の作業機械のブームは、そのような油圧シリンダ駆動装置を用いて起伏動作が行われる。作業機械では、例えば、ブーム支持部に対してブームが起伏自在に枢支され、当該ブームの先端側にバケット等の作業部分が設けられ、後端側にバランスウェイトが取り付けられ、作業部分及びバランスウェイトがブーム支持部を支点として互いに上下移動可能になっている。かかる作業機械において、ブームの起伏動作は油圧シリンダによって駆動される。【０００３】  ブームが上昇する際には、油圧シリンダはロッド前進方向に作動する。このとき、油圧シリンダのキャップ側圧力室への作動油の供給量とロッド側圧力室からの作動油の排出量とを制御することによって、ブームの上昇速度が制御される。一方、ブームが下降する際には、油圧シリンダはロッド後退方向に作動する。このとき、油圧シリンダのロッド側圧力室への作動油の供給量とキャップ側圧力室からの作動油の排出量とを制御することによって、ブームの下降速度が制御される。【０００４】  非特許文献１には、このような油圧シリンダ駆動装置に適用される油圧回路の一例が開示されている。かかる油圧回路は、作動油を吐出する油圧ポンプと、油圧ポンプにより吐出される作動油を油圧シリンダのロッド側圧力室又はキャップ側圧力室に対して供給し、あるいは、ロッド側圧力室又はキャップ側圧力室から排出する複数の弁とを備える。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】不二越研究グループ著、「知りたい油圧／基礎編」、第８版、株式会社ジャパンマシニスト社、１９８９年９月２０日、Ｐ．３１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ところで、上記のような油圧シリンダ駆動装置では、タンクに排出される作動油が高温になり得るため、作動油をタンクに戻すための排出油路にオイルクーラを備えた油圧シリンダ駆動装置がある。図５は、オイルクーラ２３０を備えた油圧回路２００の例を示す。かかる油圧回路２００は、シリンダチューブ２４１内を進退動可能なピストンロッド２４３を有する油圧シリンダ２４０と、電動機２５０により駆動されて作動油を吐出する油圧ポンプ２２０と、吐出された作動油をロッド側圧力室２４５又はキャップ側圧力室２４７へと導く方向切換弁２６０とを備える。【０００７】  方向切換弁２６０とキャップ側圧力室２４７とを連通する第１の制御油路２２４、及び、方向切換弁２６０とロッド側圧力室２４５とを連通する第２の制御油路２２６には、それぞれ流量制御弁２７０，２８０及び一方向弁２７２，２８２が備えられる。また、方向切換弁２６０を介して排出される作動油をタンク２３４に導く排出油路２２８には、オイルクーラ２３０が備えられる。油圧ポンプ２２０の吐出側油路２２２と排出油路２２８との間にはリリーフ弁２３２が備えられる。【０００８】  かかる油圧シリンダ駆動装置では、油圧シリンダ２４０をロッド前進方向に作動させる場合、方向切換弁２６０により、油圧ポンプ２２０の吐出側油路２２２と第１の制御油路２２４とを連通させ、第２の制御油路２２６と排出油路２２８とを連通させる。これにより、作動油は一方向弁２７２を通ってキャップ側圧力室２４７に供給されるとともに、ロッド側圧力室２４５内の作動油は流量制御弁２８０により流量制御されながら、第２の制御油路２２６及び排出油路２２８を通ってタンク２３４に戻される。【０００９】  また、油圧シリンダ２４０をロッド後退方向に作動させる場合、方向切換弁２６０により、油圧ポンプ２２０の吐出側油路２２２と第２の制御油路２２６とを連通させ、第１の制御油路２２４と排出油路２２８とを連通させる。これにより、作動油は一方向弁２８２を通ってロッド側圧力室２４５に供給されるとともに、キャップ側圧力室２４７内の作動油は流量制御弁２７０により流量制御されながら、第１の制御油路２２４及び排出油路２２８を通ってタンク２３４に戻される。【００１０】  このとき、油圧シリンダ２４０から排出され、流量制御弁２７０，２８０により流量を絞られた作動油は高温になっている。かかる高温の作動油は、オイルクーラ２３０で冷却されてタンク２３４に戻されるものであり、油圧シリンダ駆動装置で発生したエネルギは熱エネルギとして放出されるため、エネルギ効率が低くなる。また、かかる油圧シリンダ駆動装置は、大型のオイルクーラ２３０が必要になることや使用する弁の数が多いことから、簡略化されることが望まれる。【００１１】  そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、装置構成を簡略化できるとともに、エネルギ効率を向上可能な、新規かつ改良された油圧シリンダ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被作動機器を作動するピストンロッドを備えた油圧シリンダと、装置外部の電力により作動する電動機として機能するとともに装置外部に電力を供給する発電機として機能する電動発電機と、電動発電機に連結され、油圧シリンダのキャップ側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、キャップ側圧力室から供給される油圧により電動発電機の動力装置として機能する第１の可変容量ポンプモータと、電動発電機に連結され、油圧シリンダのロッド側圧力室に油圧を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、ロッド側圧力室から供給される油圧により電動発電機の動力装置として機能する第２の可変容量ポンプモータと、を備えた、油圧シリンダ駆動装置が提供される。【００１３】  第１の可変容量ポンプモータ及び第２の可変容量ポンプモータは同一の駆動軸に接続され、電動発電機が駆動軸に連結されてもよい。【００１４】  電動発電機が、インバータ制御されてもよい。【００１５】  電動発電機が、第１の可変容量ポンプモータの第１の駆動軸に連結された第１の電動発電機と、第２の可変容量ポンプモータの第２の駆動軸に連結された第２の電動発電機と、を含んでもよい。【００１６】  第１の電動発電機及び第２の電動発電機のうちの少なくとも一方が、インバータ制御されてもよい。【００１７】  被作動機器が作業機械のブーム駆動装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】  以上説明したように本発明によれば、装置構成を簡略化できるとともに、エネルギ効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる油圧シリンダ駆動装置を適用可能なブーム駆動装置を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図３】オーバーセンター型可変容量ポンプモータを示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図５】従来の油圧シリンダ駆動装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】  ＜１．第１の実施の形態＞  （１−１．ブーム駆動装置）  まず、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置を適用可能なブーム駆動装置について簡単に説明する。ブーム駆動装置は、被作動機器の一例である。図１は、ブーム駆動装置１００を示す模式図である。ブーム駆動装置１００は、例えば、建設機械やアンローダ装置等の作業機械に搭載される。
【００２２】  ブーム駆動装置１００は、ブーム支持部１１０と、ブーム１２０と、作業部１３０と、アーム１４０と、油圧シリンダ４０とを備える。ブーム支持部１１０上には、ブーム１２０が起伏自在に枢支されている。油圧シリンダ４０は、シリンダチューブがブーム支持部１１０に取り付けられ、ピストンロッドがブーム１２０に取り付けられる。ブーム１２０の起伏動作は、油圧シリンダ４０によって制御されるようになっている。
【００２３】  ブーム１２０の先端には、アーム１４０が旋回自在に支持されている。アーム１４０の下端には、作業部１３０が設けられている。ブーム１２０の後端にはバランスウェイト１２６が設けられている。これにより、作業部１３０とバランスウェイト１２６とは、ブーム１２０の起伏動作に伴って、ブーム支持部１１０の上部を支点として、互いに上下移動可能になっている。ブーム１２０の起伏動作は、油圧シリンダ４０の駆動制御により行われる。
【００２４】  かかるブーム駆動装置１００において、バランスウェイト１２６は、ブーム駆動装置１００が無負荷の状態、すなわち、作業部１３０に重量物が積載されていない状態では、ブーム１２０の先端を上方に回動させ得る重量を有している。本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置は、ブーム１２０の先端を上昇させ又は下降させるために、油圧シリンダ４０に作動油を供給し、あるいは、油圧シリンダ４０から作動油を排出する制御を行い、ブーム１２０の起伏動作を制御する。
【００２５】  （１−２．油圧シリンダ駆動装置）  次に、本発明の第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０の構成の一例について説明する。図２は、油圧シリンダ駆動装置１０の油圧回路の構成を示す回路図である。油圧シリンダ駆動装置１０は、第１の可変容量ポンプモータ２０と、第２の可変容量ポンプモータ３０と、電動発電機５０と、油圧シリンダ４０とを備える。
【００２６】  （１−２−１．油圧シリンダ）  油圧シリンダ４０は、図１に示したブーム駆動装置１００のブーム１２０及びブーム支持部１１０に取り付けられたものであり、シリンダチューブ４１と、シリンダチューブ４１内を進退移動可能なピストンロッド４３とを備える。シリンダチューブ４１が支持部１１０に取り付けられ、ピストンロッド４３がブーム１２０に取り付けられる。シリンダチューブ４１内は、ピストンロッド４３によってロッド側圧力室４５とキャップ側圧力室４７とに画成される。
【００２７】  キャップ側圧力室４７は第１の可変容量ポンプモータ２０に接続された第１の制御油路２２に連通し、ロッド側圧力室４５は第２の可変容量ポンプモータ３０に接続された第２の制御油路３２に連通する。第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２には、それぞれの油路内の圧力を計測する圧力検出器２８，３８が設けられている。
【００２８】  （１−２−２．可変容量ポンプモータ）  第１の可変容量ポンプモータ２０は、油圧シリンダ４０のキャップ側圧力室４７に対して作動油を供給する油圧ポンプとしての機能と、キャップ側圧力室４７から排出される作動油によって駆動軸５２を回転駆動する油圧モータとしての機能とを有する。また、第２の可変容量ポンプモータ３０は、油圧シリンダ４０のロッド側圧力室４５に対して作動油を供給する油圧ポンプとしての機能と、ロッド側圧力室４５から排出される作動油によって駆動軸５２を回転駆動する油圧モータとしての機能とを有する。
【００２９】  本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置において、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０は同一の駆動軸５２に連結されている。したがって、一方の可変容量ポンプモータが油圧ポンプとして機能し、他方の可変容量ポンプモータが油圧モータとして機能する場合に、油圧モータによる駆動軸５２の回転駆動エネルギが、油圧ポンプを駆動させるためのエネルギとして用いられる。
【００３０】  したがって、油圧ポンプとしての可変容量ポンプモータの駆動に必要なエネルギが、油圧モータとしての可変容量ポンプモータの回転駆動エネルギよりも大きい場合には、電動発電機５０を駆動させる電力消費量を低減することができる。また、油圧ポンプとしての可変容量ポンプモータの駆動に必要なエネルギが、油圧モータとしての可変容量ポンプモータの回転駆動エネルギよりも小さい場合には、余剰の回転駆動エネルギにより電動発電機５０を回転させ、回生電力を発生させることができる。
【００３１】  第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の構成例を簡単に説明する。図３は、可変容量ポンプモータの一例を示す断面図である。なお、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０は、基本的に同一の構成であってよい。
【００３２】  図３に示した可変容量ポンプモータは、斜板式可変容量型のピストンポンプモータである。可変容量ポンプモータは、カバー１６１と、ポンプハウジング１６８と、カバー１６１及びポンプハウジング１６８に軸支される駆動軸１７０とを備える。カバー１６１には、可変容量ポンプモータが油圧ポンプとして機能する場合に吸入される作動油が流れるとともに、可変容量ポンプモータが油圧モータとして機能する場合に排出される作動油が流れる第１の給排通路１６３が設けられる。また、カバー１６１には、可変容量ポンプモータが油圧ポンプとして機能する場合に吐出される作動油が流れるとともに、可変容量ポンプモータが油圧モータとして機能する場合に導入される作動油が流れる第２の給排通路１６５が設けられる。
【００３３】  第１の給排通路１６３は、作動油が貯留された図示しないタンクに連通する。第２の給排通路１６５は、油圧シリンダ４０の圧力室に連通する。第１の可変容量ポンプモータ２０の場合には、第２の給排通路１６５はキャップ側圧力室４７に連通する。第２の可変容量ポンプモータ３０の場合には、第２の給排通路１６５はロッド側圧力室４５に連通する。
【００３４】  駆動軸１７０にはシリンダブロック１８０が連結され、シリンダブロック１８０は駆動軸１７０と一体に回転する。シリンダブロック１８０の一端側にはポートプレート１９０が設けられ、他端側には斜板１７５が設けられる。シリンダブロック１８０の一端側の面は、ポートプレート１９０に摺接する。シリンダブロック１８０には、駆動軸１７０の軸方向に沿って複数のシリンダ１８２が画成されている。各シリンダ１８２にはピストン１８５が軸方向移動可能に挿入されており、シリンダ１８２とピストン１８５とにより容積室１８８が画成される。容積室１８８は、ポートプレート１９０に設けられた油圧ポート１９２，１９４を介してカバー１６１に形成された第１の給排通路１６３及び第２の給排通路１６５と連通可能になっている。
【００３５】  シリンダ１８２から突出するピストン１８５の端部は、斜板１７５に摺接する。ピストン１８５は、駆動軸１７０とともにシリンダブロック１８０が回転したときに、斜板１７５に摺接しながら、駆動軸１７０を中心に回転する。斜板１７５が駆動軸１７０に直交する面に対して傾いている状態では、この回転に伴い、ピストン１８５がシリンダ１８２内を往復動し、容積室１８８が拡縮する。
【００３６】  可変容量ポンプモータを油圧ポンプとして機能させる場合、容積室１８８が拡張する領域においてカバー１６１の第１の給排通路１６３が容積室１８８に連通し、容積室１８８が収縮する領域において第２の給排通路１６５が容積室１８８に連通するよう、斜板１７５が傾けられる。これにより、可変容量ポンプモータの回転に伴い、タンクに貯留された作動油が第１の給排通路１６３を介して容積室１８８に吸入されるとともに、容積室１８８内で加圧された後、第２の給排通路１６５を介して吐出される。ポンプ吐出流量は、傾転量を制御することによって調節し得る。
【００３７】  また、可変容量ポンプモータを油圧モータとして機能させる場合、容積室１８８が収縮する領域において第１の給排通路１６３が容積室１８８に連通し、容積室１８８が拡大する領域において第２の給排通路１６５が容積室１８８に連通するよう、斜板１７５が傾けられる。これにより、油圧シリンダ４０の圧力室から排出される油圧によって可変容量ポンプモータが回転駆動され、駆動軸１７０に出力トルクが発生する。
【００３８】  斜板１７５の傾き（傾転量）は、油圧アクチュエータ１９５によって調節可能になっている。特に、本実施形態では、オーバーセンター型の可変容量ポンプモータが用いられ、斜板１７５は、一方向だけでなく両方向に傾斜可能に構成されている。かかる油圧アクチュエータ１９５は、方向切換弁等を備えた油圧回路により構成され、二つの圧力室のうちのいずれか一方の圧力室に供給される作動油の圧力を選択的に大きくすることにより、斜板１７５をいずれか一方向に傾斜させることができる。また、二つの圧力室に対して所定のバランスで作動油を供給することにより、傾転量をゼロにすることができる。これにより、可変容量ポンプモータの油圧ポンプ又は油圧モータとしての機能を停止させることができる。
【００３９】  傾転量を調節する油圧アクチュエータ１９５は、図示しない電子制御装置により制御される。電子制御装置は、ブームの作動方向、第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２に設けられた圧力検出器２８，３８により計測される油圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいて、方向切換弁等を制御し、斜板１７５の傾き方向、傾き量を適宜調節する。
【００４０】  （１−２−３．電動発電機）  電動発電機５０は、油圧シリンダ駆動装置１０の外部の電力源７０から供給される電力により作動し、駆動軸５２を回転駆動させる電動機として機能する。また、電動発電機５０は、油圧モータとして機能する第１の可変容量ポンプモータ２０又は第２の可変容量ポンプモータ３０による、駆動軸５２の回転駆動力により回転されて、油圧シリンダ駆動装置１０の外部に電力を供給する発電機として機能する。
【００４１】  電動発電機５０は、例えば三相交流式のモータにより構成される。電動発電機５０は、駆動軸５２に付与する回転駆動力を発生させる。発生する回転駆動力は、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の必要駆動力に応じて出力される。また、電動発電機５０は、駆動軸５２の回転トルクによって回転し、回生電力を発生する。発生した回生電力は、図示しない電力負荷機器に供給される。例えば、ブーム駆動装置１００が設置されたプラント内の電力として使用される。回生電力は、蓄電池や蓄電装置等に蓄電されてもよい。
【００４２】  （１−３．使用例）  以下、ブーム駆動装置１００を駆動する油圧シリンダ駆動装置１０の使用例を説明する。
【００４３】  （１−３−１．ブーム上昇時）  ブーム駆動装置１００のブーム１２０の先端を上昇させる際には、第１の可変容量ポンプモータ２０が油圧ポンプとして機能し、第２の可変容量ポンプモータ３０が油圧モータとして機能する。すなわち、油圧シリンダ４０のキャップ側圧力室４７に作動油が供給される一方、ロッド側圧力室４５から作動油が排出される。その際に、電子制御装置は、外部で設定されるブーム速度及び第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２に設けられた圧力検出器２８，３８の計測値に基づいて、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の傾転量を制御する。
【００４４】  具体的に、電子制御装置は、第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２内の油圧Ｐ１，Ｐ２を監視しながら、ピストンロッド４３の前進速度が所望の速度となるように、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の傾転量を制御する。
【００４５】  このとき、第２の可変容量ポンプモータ３０はロッド側圧力室４５から排出される作動油によって駆動軸５２を回転駆動させる油圧モータとして機能し、駆動軸５２の回転駆動力を発生する。したがって、第２の可変容量ポンプモータ３０による駆動軸５２の回転駆動力を、第１の可変容量ポンプモータ２０による作動油の吐出に利用することができ、電動発電機５０の電力を小さく設定することができる。
【００４６】  また、第２の可変容量ポンプモータ３０による駆動軸５２の回転駆動力が、第１の可変容量ポンプモータ２０による作動油の吐出に必要な回転駆動力を上回る場合、第２の可変容量ポンプモータ３０による駆動軸５２の回転駆動力の余剰分が、電動発電機５０により電力に変換される。発電された電力は、図示しない電力負荷機器に供給される。
【００４７】  （１−３−２．ブーム下降時）  ブーム駆動装置１００のブーム１２０の先端を下降させる際には、第１の可変容量ポンプモータ２０が油圧モータとして機能し、第２の可変容量ポンプモータ３０が油圧ポンプとして機能する。すなわち、油圧シリンダ４０のロッド側圧力室４５に作動油が供給される一方、キャップ側圧力室４７から作動油が排出される。その際に、電子制御装置は、ブーム１２０の上昇時と同様に、外部で設定されるブーム速度及び第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２に設けられた圧力検出器２８，３８の計測値に基づいて、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の傾転量を制御する。
【００４８】  具体的に、電子制御装置は、第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２内の油圧Ｐ１，Ｐ２を監視しながら、ピストンロッド４３の後退速度が所望の速度となるように、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の傾転量を制御する。
【００４９】  このとき、第１の可変容量ポンプモータ２０はキャップ側圧力室４７から排出される作動油によって駆動軸５２を回転駆動させる油圧モータとして機能し、駆動軸５２の回転駆動力を発生する。したがって、第１の可変容量ポンプモータ２０による駆動軸５２の回転駆動力を、第２の可変容量ポンプモータ３０による作動油の吐出に利用することができ、電動発電機５０の電力を小さく設定することができる。
【００５０】  また、第１の可変容量ポンプモータ２０による駆動軸５２の回転駆動力が、第２の可変容量ポンプモータ３０による作動油の吐出に必要な回転駆動力を上回る場合、第１の可変容量ポンプモータ２０による駆動軸５２の回転駆動力の余剰分が、電動発電機５０により電力に変換される。発電された電力は、図示しない電力負荷機器に供給される。
【００５１】  以上説明したように、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０は、油圧シリンダ４０のキャップ側圧力室４７に作動油を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、キャップ側圧力室４７から排出される作動油により電動発電機５０の動力装置として機能する第１の可変容量ポンプモータ２０と、油圧シリンダ４０のロッド側圧力室４５に作動油を供給する油圧ポンプとして機能するとともに、ロッド側圧力室４５から排出される作動油により電動発電機５０の動力装置として機能する第２の可変容量ポンプモータ３０と、を備える。
【００５２】  そして、一方の可変容量ポンプモータを油圧ポンプとして機能させるための回転駆動が、油圧モータとして機能する他方の可変容量ポンプモータの回転駆動力によりアシストされる。これにより、駆動軸５２を回転駆動させる電動発電機５０の電力量を少なくすることができる。さらに、油圧モータとして機能する可変容量ポンプモータの回転駆動力が、油圧ポンプとして機能する可変容量ポンプモータに必要な回転駆動力を上回る場合には、余剰の回転駆動力によって電動発電機５０で回生発電が行われる。したがって、エネルギ効率が向上する。
【００５３】  また、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０は、方向切換弁や流量制御弁、オイルクーラ等を備えるものではなく、簡易な構成を備え、コストを低下し得るとともに、エネルギ効率の向上が図られる。
【００５４】  ＜２．第２の実施の形態＞  次に、本発明の第２の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置について説明する。本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置は、第１の可変容量ポンプモータ及び第２の可変容量ポンプモータをそれぞれ独立した電動発電機により駆動制御される点で、第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置と異なっている。
【００５５】  図４は、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０Ａの油圧回路の構成を示す回路図である。油圧シリンダ駆動装置１０Ａは、第１の可変容量ポンプモータ２０と、第２の可変容量ポンプモータ３０と、第１の電動発電機５０ａと、第２の電動発電機５０ｂと、油圧シリンダ４０とを備える。第１の可変容量ポンプモータ２０、第２の可変容量ポンプモータ３０、油圧シリンダ４０は、それぞれ第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０のものと同様の構成とし得る。
【００５６】  本実施形態では、第１の可変容量ポンプモータ２０が第１の電動発電機５０ａにより駆動され、第２の可変容量ポンプモータ３０が第２の電動発電機５０ｂにより駆動される。本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０Ａにおいては、第１の可変容量ポンプモータ２０の駆動軸５２ａと第２の可変容量ポンプモータ３０の駆動軸５２ｂとは互いに独立している。第１の電動発電機５０ａ及び第２の電動発電機５０ｂは、電力源７０に電気的に接続されている。第１の電動発電機５０ａ及び第２の電動発電機５０ｂは、それぞれ第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０のものと同様の構成とし得る。
【００５７】  本実施形態においても、ピストンロッド４３を前進方向に移動させる場合には、第１の可変容量ポンプモータ２０を油圧ポンプとして機能させ、第２の可変容量ポンプモータ３０を油圧モータとして機能させる。一方、ピストンロッド４３を後退方向に移動させる場合には、第１の可変容量ポンプモータ２０を油圧モータとして機能させ、第２の可変容量ポンプモータ３０を油圧ポンプとして機能させる。
【００５８】  油圧ポンプとして機能させる可変容量ポンプモータの傾転量の制御は、ブーム作動方向、ブーム速度、第１の制御油路２２及び第２の制御油路３２に設けられた圧力検出器２８，３８により計測される油圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいて行われる。すなわち、図示しない電子制御装置は、ピストンロッド４３の前進速度あるいは後退速度が所望の速度となるように、第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０の傾転量を制御する。このとき、油圧モータとして機能させる可変容量ポンプモータは、油圧シリンダ４０の圧力室から排出される作動油により駆動され、当該可変容量ポンプモータによる駆動軸の回転駆動力によって電動発電機では回生発電が行われる。これにより、油圧モータとして機能する可変容量ポンプモータによる駆動軸の回転駆動力が電力に変換され、図示しない電力負荷機器に供給される。
【００５９】  以上説明したように、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０Ａは、第１の実施の形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０と同様に、それぞれ油圧ポンプ及び油圧モータとして機能する第１の可変容量ポンプモータ２０及び第２の可変容量ポンプモータ３０を備える。油圧モータとして機能する可変容量ポンプモータの回転駆動力によって電動発電機で回生発電が行われる。したがって、エネルギ効率が向上する。また、本実施形態にかかる油圧シリンダ駆動装置１０Ａは、方向切換弁や流量制御弁等を備えるものではなく、簡易な構成を備え、コストを低下し得るとともに、エネルギ効率の向上が図られる。
【００６０】  以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】  例えば、上記の実施の形態においては、油圧シリンダ駆動装置１０，１０Ａがブーム駆動装置１００に用いられていたが、本発明はかかる例に限られない。油圧ショベルのバケットを支持するアームの起伏動作に用いられる油圧シリンダ駆動装置等、油圧シリンダに対して引張方向の力及び圧縮方向の力が作用し得るものであれば、他の被作動機器にも適用し得る。
【００６２】  また、上記の各実施の形態において、電動発電機５０，５０ａ，５０ｂを制御するインバータ回路を備えてもよい。電動発電機５０，５０ａ，５０ｂがインバータ制御可能であれば、油圧制御の応答性が向上し、油圧シリンダ４０の油圧の変化速度が速い領域における油圧シリンダ４０の動作を向上させることができる。また、油圧シリンダ駆動装置１０，１０Ａが間欠運転される場合には、システムの停止時に電動発電機５０，５０ａ，５０ｂを停止することで、さらなる必要エネルギの低減を図ることができる。 
【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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【国際調査報告】
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