(57)【要約】【課題】従来のポンプと比較して効率の良い領域で動作させることができる小型のポンプを用いたポンプ装置の提供。【解決手段】本発明に係るポンプ装置は、所定の油圧アクチュエータを駆動する定格吐出圧及び定格吐出量を有する油圧ポンプを備え、前記油圧ポンプは、互いの定格吐出圧の合計が前記定格吐出圧に略等しく、互いの定格吐出量の合計が前記定格吐出量に略等しい第１、２可変容量型ポンプ１、２から成り、第２可変容量型ポンプ２からの圧油をタンク１４に戻すことが可能なアンロード回路と、第１、２可変容量型ポンプ１、２の互いの接続状態を切り替える接続状態切替手段とを備え、前記接続状態切替手段は、（１）第１、２可変容量型ポンプ１、２が直列に接続される状態、（２）第１、２可変容量型ポンプ１、２が並列に接続される状態、及び、（３）第２可変容量型ポンプが前記アンロード回路に接続される状態のうちのいずれかに切り替えるものである。【選択図】図１
2015197212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の油圧アクチュエータを駆動する定格吐出圧及び定格吐出量を有する油圧ポンプを備えたポンプ装置において、
前記油圧ポンプは、互いの定格吐出圧の合計が前記定格吐出圧に略等しく、互いの定格吐出量の合計が前記定格吐出量に略等しい第１可変容量型ポンプ及び第２可変容量型ポンプから成り、
前記第２可変容量型ポンプからの圧油をタンクに戻すことが可能なアンロード回路と、
前記第１可変容量型ポンプと、前記第２可変容量型ポンプとの互いの接続状態を切り替える接続状態切替手段とを備え、
前記接続状態切替手段は、
（１）前記第１可変容量型ポンプと前記第２可変容量型ポンプとが直列に接続される状態、
（２）前記第１可変容量型ポンプと前記第２可変容量型ポンプとが並列に接続される状態、及び、
（３）前記第２可変容量型ポンプが前記アンロード回路に接続される状態、のうちのいずれかに選択的に切り替えることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記接続状態切替手段は、
前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出圧が前記第１可変容量型ポンプの定格吐出圧を超える場合は前記（１）の状態となるように切り換え、
前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出量が前記第１可変容量型ポンプの定格吐出量を超える場合は前記（２）の状態となるように切り換え、
前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出圧及び要求する吐出量が前記定格吐出圧及び前記定格吐出量を超えない場合は、ポンプ効率に基づき、前記（１）〜（３）のいずれかの状態となるように切り替えることを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に設けられ、所定の油圧アクチュエータを駆動する圧油を供給する油圧ポンプを含む作業機械のポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の作業機械は、自走可能な車体と、この車体に設けられた作業装置とにより大略構成されている。そして、作業機械の車体にはエンジン、油圧ポンプを含むポンプ装置が搭載され、エンジンによってポンプ装置を駆動することにより、車体や作業装置に設けられた各種の油圧アクチュエータに作動用の圧油を供給する構成となっている。
【０００３】
中でも油圧アクチュエータに作動油の圧油を供給する油圧ポンプにおいては、低騒音化及び低燃費化の観点から技術改良が盛んに行われている。例えば、特許文献１には、１つの油圧ポンプを有し、該油圧ポンプの構造上決定される定格吐出圧及び定格吐出量の範囲内で、ポンプ吐出圧に応じてポンプ流量を変化させ油圧アクチュエータを駆動する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術によれば、低騒音化及び低燃費化を図るとともに、高圧の時の馬力不足が解消される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２５１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される従来技術にあって、油圧ポンプによって作業装置等を動作させる場合、実際には油圧ポンプを駆動する動力源の発生馬力による制約から吐出圧と吐出量の双方が大きい状態で油圧ポンプを利用することは出来ない。そのため、高い吐出圧が要求される動作においては吐出量は低くなり、高い吐出量が要求される動作においては吐出圧が低くなる。ここで、一般に作業機械を高吐出圧及び小吐出量が要求される作業から低吐出圧及び大吐出量が要求される作業まで対応させる場合には、高い吐出圧及び吐出量が発生可能な大きな油圧ポンプを用いる必要がある。従って、特許文献１に示される従来技術にあっても、必要な作業量に対して過剰に大規模なポンプ装置を用いることが推定される。また、一般に可変容量型ポンプは油圧ポンプの吐出圧と吐出量の双方が定格性能の範囲内で大きい値をとる領域において高い効率を発揮するため、大型の油圧ポンプを備えた場合にはポンプは効率の低い領域で動作していた。
【０００６】
また、前述の従来技術では、大きな油圧ポンプを用いる必要があるため、油圧ポンプが備えるレギュレータ等の装置も大きなものとする必要があり、ポンプ装置自体も大型なものになりやすかった。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、効率の良い領域で動作させることができる小型のポンプを用いたポンプ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、所定の油圧アクチュエータを駆動する定格吐出圧及び定格吐出量を有する油圧ポンプを備えたポンプ装置において、前記油圧ポンプは、互いの定格吐出圧の合計が前記定格吐出圧に略等しく、互いの定格吐出量の合計が前記定格吐出量に略等しい第１可変容量型ポンプ及び第２可変容量型ポンプから成り、前記第２可変容量型ポンプからの圧油をタンクに戻すことが可能なアンロード回路と、前記第１可変容量型ポンプと、前記第２可変容量型ポンプとの互いの接続状態を切り替える接続状態切替手段とを備え、前記接続状態切替手段は、（１）前記第１可変容量型ポンプと前記第２可変容量型ポンプとが直列に接続される状態、（２）前記第１可変容量型ポンプと前記第２可変容量型ポンプとが並列に接続される状態、及び、（３）前記第２可変容量型ポンプが前記アンロード回路に接続される状態のうちのいずれかに選択的に切り替えることを特徴としている。
【０００９】
このように構成した本発明は、所定の油圧アクチュエータの作動により実施される各操作において、油圧アクチュエータの駆動に必要とされる圧油の流量及び圧力に応じてポンプ装置に備えられる第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとの接続状態が接続状態切替手段によって切り替わる。例えば、第１可変容量型ポンプの定格吐出圧を超える大きな吐出圧が必要な作業を行う際には、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが直列に接続され、第１可変容量型ポンプの定格吐出量を超える大きな吐出量が必要な作業を行う際には、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが並列に接続される。このように、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとの組み合せにより、所定アクチュエータの駆動に必要な吐出量及び吐出圧を供給できる。また、２つのポンプを設けることにより、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプを小型のポンプとすることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記接続状態切替手段は、前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出圧が前記第１可変容量型ポンプの定格吐出圧を超える場合は前記（１）の状態となるように切り換え、前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出量が前記第１可変容量型ポンプの定格吐出量を超える場合は前記（２）の状態となるように切り換え、前記所定の油圧アクチュエータが要求する吐出圧及び要求する吐出量が前記定格吐出圧及び前記定格吐出量を超えない場合は、前記（３）の状態となるように切り替えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る作業機械のポンプ装置は、大きな吐出圧を必要とする操作においてはポンプ装置を構成する第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを直列に接続することにより、作業に必要とされる吐出圧を供給でき、大きな吐出量を必要とする操作においてはポンプ装置を構成する第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプを並列に接続することにより作業に必要な吐出量を供給することができる。すなわち、本発明は、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを、小型のポンプとすることができ、従って小型のポンプの高い効率を活用できる。これにより、作業機械の作業をポンプ効率の良い領域で行うことができる。また、本発明は小型の第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを設けるので、これらの吐出量を制御する手段が小型化し、ポンプ装置全体を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るポンプ装置の一実施形態の構成を示す油圧回路図である。
【図２】本実施形態に備えられる方向制御弁の動作に関するコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に備えられる第１可変容量型ポンプの傾転制御に関するコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態に備えられる第２可変容量型ポンプの傾転制御に関するコントローラにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図５】一般的な大型可変容量型ポンプ装置における吐出圧−流量曲線を示す特性図である。
【図６】本実施形態に備えられる第２可変容量型ポンプがアンロード回路に接続された状態における第１可変容量型ポンプの吐出圧−流量曲線を示す図である。
【図７】本実施形態において、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが直列に接続された状態、又は、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが並列に接続された状態における第１可変容量型ポンプの吐出圧−流量曲線を示す特性図である。
【図８】本実施形態において、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが直列に接続された状態、又は、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとが並列に接続された状態における第２可変容量型ポンプの吐出圧−流量曲線を示す特性図である。
【図９】本実施形態に係るポンプ装置の吐出圧−流量曲線を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の作業機械のポンプ装置の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１４】
本実施形態に係るポンプ装置が備えられる作業機械は、例えば油圧ショベルである。図１に示すように、所定のアクチュエータを駆動する定格吐出圧及び定格吐出量を有する、大型のポンプと比較した場合、本実施形態に係るポンプ装置は、互いの定格吐出圧の合計が前記定格吐出圧に略等しく、互いの定格吐出量の合計が前記定格吐出量に略等しい第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２から成り、第２可変容量型ポンプ２からの圧油をタンクに戻すことが可能なアンロード回路と、第１可変容量型ポンプ１と、第２可変容量型ポンプ２との互いの接続状態を切り替える接続状態切替手段（例えば、方向制御弁３）とを備えている。
【００１５】
前記接続状態切替手段は、（１）第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２とが直列に接続される状態、（２）第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２とが並列に接続される状態、及び、（３）第２可変容量型ポンプ２が前記アンロード回路に接続される状態のうちのいずれかに選択的に切り替えるものである。
【００１６】
本実施形態の第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２は、例えば、ともに同じサイズの可変容量斜板式油圧ピストンポンプであって、共通の動力軸１５を介して、図示しないエンジンによって駆動される。
【００１７】
第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２は、それぞれ、第１可変容量型ポンプ１の傾転を駆動する装置（以下、「第１ポンプ傾転駆動装置」と言う。）２０、及び、第２可変容量型ポンプ２の傾転を駆動する装置（以下、「第２ポンプ傾転駆動装置」と言う。）２２が付設されている。これら第１ポンプ傾転駆動装置２０及び第２ポンプ傾転駆動装置２２は、例えば、図示しないソレノイドと、ソレノイドによって制御された圧油によって動作するサーボピストンと、からなる。第１ポンプ傾転駆動装置２０及び第２ポンプ傾転駆動装置２２は、コントローラ２８からそれぞれ第１ポンプ傾転指令配線２１及び第２ポンプ傾転指令配線２３を通じてソレノイドに与えられる電圧に応じて圧油が導かれ、サーボピストンが動作することによって、ポンプ傾転角を制御する。ポンプ傾転制御手法の詳細については後述する。
【００１８】
第１可変容量型ポンプ１は、前述した従来の大型ポンプと比べて、例えば、定格吐出量が半分であって、大幅に小さな構造となっている。同様に、第２可変容量型ポンプ２も、従来のポンプと比べて、定格吐出量が半分であって、大幅に小さな構造となっている。また、前述したように第１可変容量型ポンプ１の構造が小さいことに伴い、第１可変容量型ポンプ１が有する第１ポンプ吐出口７及び第１ポンプ吸込口６の大気圧に対する差圧も、従来のポンプにおける吐出口及び吸込口におけるものと比較して、小さいため構造強度を下げることができる。そのため、第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２と、後述する弁装置やセンサ、コントローラ２８を合わせたポンプ装置全体を、従来のポンプと比較して小型化することができる。
【００１９】
第２可変容量型ポンプ２からの圧油が導かれる方向制御弁３は、例えば３位置４ポート電磁弁となっている。コントローラ２８からソレノイドＡ指令配線２５を介してソレノイドＡ２４に、又は、ソレノイドＢ指令配線２７を介してソレノイドＢ２６に電圧を印加する。ソレノイドＡ２４に電圧が印加された場合、方向制御弁３は切替位置３ａに接続され、第２可変容量型ポンプ２における吐出口８は直列接続管路９に接続される。ソレノイドＢ２６に電圧が印加された場合は、方向制御弁３は切替位置３ｂに接続され、第２可変容量型ポンプ２における第２ポンプ吐出口８は並列接続管路１０に接続される。
【００２０】
ソレノイドＡ２４及びソレノイドＢ２６がいずれもＯＦＦになっている場合は、方向制御弁３は切替位置３ｃに接続され、第２可変容量型ポンプ２における吐出口８はアンロード管路１１に接続される。接続先の切り替え動作の詳細については後述する。吐出圧センサ１６は、第１可変容量型ポンプ１に接続された吐出口７及び吐出口１０に接続される管路５の圧力を計測し、吐出圧センサ配線１７を通じてコントローラ２８に圧力情報を送信する。チャージ圧センサ１８は直列接続管路９の圧力を計測し、チャージ圧センサ配線１９を通じてコントローラ２８に圧力情報を送信する。
【００２１】
コントローラ２８は、前述した所定のアクチュエータを操作する操作装置２９によって本実施形態のポンプ装置に要求されている圧油の流量を、操作情報伝達配線３０を介して取得し、圧力センサから得た情報と組み合わせて処理して、それに応じて方向制御弁３と第１ポンプ傾転駆動装置２０と第２ポンプ傾転駆動装置２２とを動作させる。この処理動作については、後述するポンプ傾転制御手法と方向制御弁３の切替動作の詳細に説明が含まれる。
【００２２】
直列接続管路９に設けられたリリーフ弁１３は直列接続管路９の圧力が過度に高まった際に圧油をタンク１４に連通させ、装置が破損するのを防ぐ。本実施形態においては、リリーフ弁１３により設定された圧力は第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２の定格動作圧力に設定される。
【００２３】
直列接続管路９に、リリーフ弁１３と並列に設けられたチェック弁１２は直列接続管路９の圧力が、リリーフ弁１３が動作しない程度に高まった際にその圧油をタンク１４に逃がすことなく圧力を維持し、また、直列接続管路９の圧力が低下した際にタンク１４の作動油を吸込口４を介して導入し回路内が負圧となるのを防ぐ。
【００２４】
本実施形態に備えられる方向制御弁３の切替動作について、図２に示した方向制御弁動作のフローチャートに基いて説明する。
【００２５】
以下において、ある時点での第１可変容量型ポンプ１の吐出口７に連なり、図示しない油圧アクチュエータに連結された管路５における圧力をＰ、流量をＱとする。また、実際の使用上想定される最大圧力、すなわち、従来型の大きなポンプの定格吐出圧をＰｍａｘ、実際の使用上想定される最大流量、すなわち、従来型の大きなポンプの定格吐出量をＱｍａｘとする。ここで、第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２は、それぞれ、定格吐出圧がＰｍａｘの半分であるＰｈａｌｆ、定格吐出量がＱｍａｘの半分であるＱｈａｌｆであるように設計される。エンジン馬力をＷａｌｌと表す。
【００２６】
コントローラ２８は吐出圧センサ１６から吐出圧Ｐを取得し、また、コントローラ２８から操作情報伝達配線３０を介して備えられた操作装置２９から要求吐出量Ｑｃを得る。コントローラ２８はエンジン馬力Ｗａｌｌを吐出圧Ｐで割ることでエンジン動力の範囲で得られる最大の吐出量Ｑｌｉｍを求め、Ｑｌｉｍの大きさとＱｃの大きさとを比較して、小さいほうの値を吐出量Ｑと確定する。コントローラ２８はこの時求めたＱの値を記憶しておき、後述する第１可変容量型ポンプ１および第２可変容量型ポンプ２の傾転制御の際に吐出量Ｑを使用する。
【００２７】
コントローラ２８は、ＰとＱをある値にとったときの以下の状態における、本実施形態に係る第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２とを含む、ポンプ装置の効率を事前に計測して、記憶している。  
ηＡ：（１）第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２が直列に接続された状態におけるポンプ装置の効率。
ηＢ：（２）第１可変容量型ポンプ１及び第２可変容量型ポンプ２が並列に接続された状態におけるポンプ装置の効率。
ηＣ：（３）第２可変容量型ポンプ２がアンロード回路に接続された状態におけるポンプ装置の効率。
【００２８】
本実施形態のポンプ装置の動作時において、ＰとＱが記憶している値の中間値をとった場合は、隣接するＰ、Ｑの組と効率を比較して、効率ηＡに関する中間値ηＡｍｉｄ、効率ηＢに関する中間値ηＢｍｉｄ、及び、効率ηＣに関する中間値ηＣｍｉｄを演算する。また、Ｐ＝Ｐｍａｘとすると、並列接続状態では個々のポンプの定格吐出圧を超えてしまうが、このようなポンプの定格性能を超えるようなＰとＱの組に対しては効率の値を０など低い値として記憶させる。コントローラ２８は効率の良い状態になるように接続状態を切り替えるため、ポンプの定格性能を超える状態は回避される。すなわち、所定の油圧アクチュエータが要求する吐出圧が第１可変容量型ポンプ１の定格吐出圧を超える場合は前記（１）の状態となるようにポンプ装置の接続状態が切り換わり、所定の油圧アクチュエータが要求する吐出量が第１可変容量型ポンプ１の定格吐出量を超える場合は前記（２）の状態となるようにポンプ装置の接続状態が切り換わる。
【００２９】
コントローラ２８は、ηＡ、ηＢ及びηＣの値、又は、ηＡｍｉｄ、ηＢｍｉｄ及びηＣｍｉｄの値のいずれが最大であるかを演算する。
【００３０】
ηＡ又はηＡｍｉｄの値が最も大きければ、ソレノイドＡ２４をＯＮ、ソレノイドＢ２６をＯＦＦとして、その後は再び吐出圧Ｐを取得し、以後の動作を繰り返す。  
ηＢ又はηＢｍｉｄの値が最も大きければ、ソレノイドＢ２６をＯＮ、ソレノイドＡ２４をＯＦＦとして、その後は再び吐出圧Ｐを取得し、以後の動作を繰り返す。  
ηＣ又はηＣｍｉｄの値が最も大きければ、ソレノイドＡ２４及びソレノイドＢ２６をともにＯＦＦとして、その後は再び吐出圧Ｐを取得し、以後の動作を繰り返す。
【００３１】
本実施形態の第１可変容量型ポンプ１の傾転制御について、図３に示した傾転制御動作のフローチャートに基づいて説明する。コントローラ２８はソレノイドの動作状態を取得する。また、前述の図２で示した場合と同様に吐出圧Ｐと吐出量Ｑを取得する。
【００３２】
ソレノイドＡ２４がＯＮであった場合、第１可変容量型ポンプ１の吐出量Ｑ１がＱとなるように傾転角を駆動する。ソレノイドＡ２４がＯＦＦでソレノイドＢ２６がＯＮであった場合、第１可変容量型ポンプ１の吐出量Ｑ１がＱ／２となるように傾転角を駆動する。ソレノイドＡ２４及びソレノイドＢ２６がＯＦＦであった場合、第１可変容量型ポンプ１の吐出量Ｑ１がＱとなるように傾転角を駆動する。それぞれの場合で駆動した後は、再びソレノイドの状態、吐出圧及び吐出量の取得と以降の動作を繰り返す。
【００３３】
本実施形態の第２可変容量型ポンプ２の傾転制御について、図４に示した傾転制御動作のフローチャートに基づいて説明する。前述の図２に示した場合と同様、コントローラ２８はソレノイドの動作状態と吐出圧Ｐ、吐出量Ｑを得る。さらにチャージ圧センサ１８からチャージ圧Ｐｃを取得する。
【００３４】
ソレノイドＡ２４がＯＮであった場合、第２可変容量型ポンプ２の傾転角はＰｃがＰ／２となるように制御される。この時、第２可変容量型ポンプ２の吐出量はＱ＋αとなるように制御される。ここで、第１可変容量型ポンプ１に付加的に流量を加え駆動させるべく、Ｑ＋αは第１可変容量型ポンプ１の吐出量Ｑよりも少し大きい値をとる。ソレノイドＡ２４がＯＦＦであり、ソレノイドＢ２６がＯＮであった場合、第２可変容量型ポンプ２の傾転角は吐出量Ｑ２がＱ／２となるように駆動される。ソレノイドＡ２４及びソレノイドＢ２６がともにＯＦＦであった場合、第２可変容量型ポンプ２の傾転角は最小に設定され、吐出量はポンプの最小吐出量Ｑｍｉｎとなる。それぞれの場合で、傾転角が設定された後は、再びソレノイドの状態、吐出圧及び吐出量の取得が行われ、以降の動作が繰り返される。
【００３５】
本実施形態で得られるポンプ効率について、図５から図９を用いて説明する。図５から図８は横軸にポンプ吐出圧をとり、縦軸に吐出量をとった図である。図５における中太実線で描かれた四角形は、従来型の大きなポンプの定格吐出圧Ｐｍａｘと定格吐出量Ｑｍａｘの範囲、すなわちポンプ自体の動作範囲５０を示し、最太曲線は、エンジン馬力曲線、すなわち動力一定曲線５２を示す。一般的にポンプ効率は、ポンプの吐出圧及び吐出量が増加するに従い向上し、該ポンプの定格吐出圧Ｐｍａｘ及び定格吐出量Ｑｍａｘ付近で最高効率を含む９０％付近の比較的高い効率を示す。以降「ポンプ効率がよい範囲」を９０％の付近の比較的高い効率を示す範囲とする。図５において、この四角形の右上角付近の細曲線に囲まれた部分はポンプ効率がよい領域５１である。図６から図８における中太実線で描かれた四角形は、本実施形態に備えられる第１可変容量型ポンプ１又は第２可変容量型ポンプ２のそれぞれの定格吐出圧Ｐｈａｌｆと定格吐出量Ｑｈａｌｆの範囲を示す。第１可変容量型ポンプ１又は第２可変容量ポンプ２はこの四角形の内側に含まれる吐出圧と吐出量の組で動作が可能となる。
【００３６】
図６において、四角形内、すなわちポンプ自体の動作可能範囲５４内に位置する最太実線で描かれた曲線は動力一定曲線５２である。破線はポンプの動作可能範囲の外側にある動力一定曲線を示す。
【００３７】
図７において、中太実線で描かれた四角形内に位置する最太実線で描かれた曲線は、第１可変容量型ポンプ１に割り振られたエンジン馬力における動力一定曲線５７を示しており、全体のエンジン馬力Ｗａｌｌにおける動力一定曲線５２は点線で示してある。
【００３８】
図８において、中太実線で描かれた四角形内、すなわちポンプ自体の動作可能範囲５９に位置する最太実線で描かれた曲線は、第２可変容量型ポンプ２に割り振られたエンジン馬力における動力一定曲線６１を示しており、全体のエンジン馬力Ｗａｌｌにおける動力一定曲線５２は点線で示してある。エンジンによって駆動されるポンプの、動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲６２は、最太実曲線の下側かつ中太実線による四角形の内側となる。この範囲が広いほうが、単位時間当たり多くの作業ができることを示す。
【００３９】
図５に示す従来のポンプにおいて、一般的な大型可変容量型ポンプ装置の吐出圧−流量曲線を示す特性図に示されるように、動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲５３とポンプ効率が良い領域５１が離れている。
【００４０】
図６は本実施形態において、第１可変容量型ポンプ１のみを用いる場合、すなわち、ソレノイドＡ２４及びＢ２６が共にＯＦＦである場合を表した特性図である。ポンプ効率のよい領域５５が図５のポンプ効率がよい領域５１と比べ右側へ遷移しているのは、直列接
続時を考慮し、高圧対応とした第1 可変容量型ポンプ１のポンプ効率低下が起因する。高
圧対応とは、容積効率と機械効率の低下を必要最小限に抑える、摺動部のクリアランス最
適化で、公知技術である。ポンプ効率の低下により、同じポンプ効率を得るためには吐出
圧、吐出流量が高い方に遷移するため、ポンプ効率のよい領域５５が右側へ遷移すること
となる。ポンプ効率の良い領域５５は右側へ遷移しているが、エンジン動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲５６とポンプ効率がよい領域５５が重なっている。
【００４１】
図７は第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２を直列あるいは並列に接続した状態での第１可変容量型ポンプ１の吐出圧−流量曲線を示す特性図である。ここで、第１可変容量型ポンプ１がエンジンから受け取る馬力をＷ１と表す。図７においては、第１可変容量型ポンプ１の動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲５８とポンプ効率がよい領域５５が近い位置にある。
【００４２】
図８は第１可変容量型ポンプ１と第２可変容量型ポンプ２を直列あるいは並列に接続した状態での第２可変容量型ポンプ２の吐出圧−流量曲線を示す特性図である。ここで、第２可変容量型ポンプ２がエンジンから受け取る馬力をＷ２と表す。図８においては、第２可変容量型ポンプ２の動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲６２とポンプ効率がよい領域６０が重なっている。結果、本発明に係る作業機械のポンプ装置における第２可変容量型ポンプ２は、効率の良い状態で動作することが可能となる。なお、第２可変容量型ポンプ２は前述した高圧対応はしていないので、ポンプ効率は第１可変容量型ポンプ１に比べよく、ポンプ効率がよい領域６０も図８に示すように比較的広範囲となる。
【００４３】
また、本発明のポンプ装置は、必要に応じてポンプ装置に備えられた第１可変容量型ポンプ１と、第２可変容量型ポンプ２の接続状態を切り替えることができるため、本発明のポンプ装置の吐出圧を横軸にとり、縦軸に吐出量をとった図は図９のようになり、エンジン馬力の制約下での使用可能範囲は従来と同等となる。図９において、中太実線で囲まれた図形はポンプ装置全体の動作範囲６３を示し、動力の制約からポンプが実際に使用可能な範囲は６４は、図９における最太実線の下側且つ中太実線で囲まれた図形の内側となる。
【００４４】
以上のように本実施形態に備えられるポンプ装置は、前述したように、大きな吐出圧を必要とする操作においてはポンプ装置を構成する第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを直列に接続することにより、作業に必要とされる吐出圧を供給でき、大きな吐出量を必要とする操作においてはポンプ装置を構成する第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプを並列に接続することにより作業に必要な吐出量を供給することができる。すなわち、本実施形態は、第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを、小型のポンプとすることができ、従って小型のポンプの高い効率を活用できる。これにより、油圧ショベルの作業をポンプ効率の良い領域で行うことができる。また、本実施形態は小型の第１可変容量型ポンプと第２可変容量型ポンプとを設けるので、これらの吐出量を制御する手段が小型化し、ポンプ装置全体を小型化することが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１  第１可変容量型ポンプ
２  第２可変容量型ポンプ
３  方向制御弁（接続状態切替手段）
３ａ  切替位置
３ｂ  中立位置
３ｃ  切替位置
４  吸込口
５  管路
６  第１ポンプ吸込口
７  第１ポンプ吐出口
８  第２ポンプ吐出口
９  直列接続管路
１０  並列接続管路
１１  アンロード管路
１２  チェック弁
１３  リリーフ弁
１４  タンク
１５  動力軸
１６  吐出圧センサ
１７  吐出圧センサ配線
１８  チャージ圧センサ
１９  チャージ圧センサ配線
２０  第１ポンプ傾転駆動装置
２１  第１ポンプ傾転指令配線
２２  第２ポンプ傾転駆動装置
２３  第２ポンプ傾転指令配線
２４  ソレノイドＡ
２５  ソレノイドＡ指令配線
２６  ソレノイドＢ
２７  ソレノイドＢ指令配線
２８  コントローラ
２９  操作装置
３０  操作情報伝達配線
【図１】
2015197212.tif 000003
【図２】
2015197212.tif 000004
【図３】
2015197212.tif 000005
【図４】
2015197212.tif 000006
【図５】
2015197212.tif 000007
【図６】
2015197212.tif 000008
【図７】
2015197212.tif 000009
【図８】
2015197212.tif 000010
【図９】
2015197212.tif 000011