(57)【要約】【課題】液圧ポンプから複動シリンダへの作動液の給排を切換制御弁で切換制御して動力回生を行っても、良好な操作性を確保できる液圧駆動装置を提供することである。【解決手段】液圧ポンプ２を一方向回転で一方向に作動液を吐出するものとし、切換制御弁４を操作端の操作方向によって切換制御されるものとして、複動シリンダ３を外力に抗して駆動するときは、液圧ポンプ２からの作動液を外力に抗する側の駆動液室に供給し、複動シリンダ３が外力によって駆動されるときは、外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を液圧ポンプ２の吸入側に供給するとともに、液圧ポンプ２の吐出側からの作動液を外力負担液室と反対側の液室に供給することにより、複動シリンダ３の作動中に外力の向きが変わっても、切換制御弁４が切り換えられて中立位置イを通過しないようにし、液圧ポンプ２で動力回生を行っても、良好な操作性を確保できるようにした。【選択図】図１
2008157407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機で回転駆動される液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出される作動液で作動する複動シリンダと、この複動シリンダへの作動液の給排を制御する切換制御弁とを備え、操作端の操作によって両方向に駆動される液圧駆動装置において、前記液圧ポンプを一方向に回転して前記作動液を一方向に吐出するものとし、前記切換制御弁を前記操作端の操作方向によって切換制御されるものとして、前記複動シリンダを外力に抗して駆動するときは、前記液圧ポンプからの作動液を、前記切換制御弁を介して前記複動シリンダの外力に抗する側の駆動液室に供給し、前記複動シリンダが外力によって駆動されるときは、前記複動シリンダの外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を、複動シリンダが少なくとも一方向に駆動されるときに、前記切換制御弁を介して前記液圧ポンプの吸入側に供給するとともに、液圧ポンプの吐出側からの作動液を、前記切換制御弁を介して前記複動シリンダの外力負担液室と反対側の液室に供給して、前記液圧ポンプを介して液圧動力を前記原動機に回生するようにしたことを特徴とする液圧駆動装置。
【請求項２】
前記複動シリンダが片ロッド式のものであり、前記複動シリンダが縮小作動するときに、前記複動シリンダを外力に抗して駆動する場合は、前記駆動液室と反対側のヘッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御し、前記複動シリンダが外力によって駆動される場合は、前記外力負担液室と反対側のロッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御するようにした請求項１に記載の液圧駆動装置。
【請求項３】
前記原動機を電動機とし、この電動機を前記液圧ポンプの液圧動力で回生作動させて、得られる電力を蓄電装置に充電するようにした請求項１または２に記載の液圧駆動装置。
【請求項４】
前記液圧ポンプから吐出される作動液を、前記切換制御弁とは別の切換制御弁を介して、前記複動シリンダとは別の液圧アクチュエータに給排するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の液圧駆動装置。
【請求項５】
前記液圧ポンプとは別の液圧ポンプから吐出される作動液を、前記切換制御弁とは別の切換制御弁を介して前記複動シリンダへ給排し、前記複動シリンダを外力に抗して駆動するときに、この別の液圧ポンプからの作動液を前記駆動液室に供給するようにした請求項１乃至４のいずれかに記載の液圧駆動装置。
【請求項６】
前記複動シリンダが建設機械のブームシリンダである請求項１乃至５のいずれかに記載の液圧駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機で回転駆動される液圧ポンプで複動シリンダを作動させる液圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機やエンジン等の原動機で回転駆動される液圧ポンプから吐出される作動液を、切換制御弁を介して複動シリンダに給排し、この複動シリンダをアクチュエータとして、操作レバー等の操作端によって両方向に駆動される液圧駆動装置には、複動シリンダを外力に抗して駆動するときは、液圧ポンプからの作動液を複動シリンダの外力に抗する側の液室に供給し、複動シリンダが外力によって駆動されるときは、複動シリンダの外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を液圧ポンプに流入させて動力回生を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたものでは、液圧ポンプを、電動機によって正逆両方向に回転駆動され、作動液を両方向に吐出するものとして、片ロッド式の複動シリンダに作用する外力の方向を検出して切換制御弁を切換制御し、複動シリンダを外力の方向と同方向に作動させるときは、動力回生モードとして、複動シリンダから排出される作動液を液圧ポンプに流入させ、複動シリンダを外力の方向と反対方向に作動させるときは、通常運転モードとして、液圧ポンプからの作動液を複動シリンダに供給している。なお、動力回生モードにおける外力負担液室と反対側の液室への作動液の供給は、タンクからの吸い込みで行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７４５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された液圧駆動装置は、電動機で回転駆動される１つの液圧ポンプと、片ロッド式の複動シリンダの受圧面積差があるヘッド側とロッド側の各液室との接続を切換制御弁で切り換えることにより、電動機の力行と回生を行うことができるが、外力の方向を検出して切換制御弁を切換制御しているので、操作端の操作方向が同一、すなわち複動シリンダの作動方向が同一で外力の方向が変わると、切換制御弁が自動的に切り換えられて操作性が悪化する問題がある。
【０００６】
例えば、後の実施形態を説明する図３に示すように、ブーム３４を上下両方向に駆動させる複動シリンダとしてのブームシリンダ３４ａを備えた建設機械の油圧ショベルは、ブーム３４の先端に取り付けられたアーム３５とバケット３６を使用して土砂を掘削するが、まず、図３（ａ）に示すように、バケット３６が地面に接触するまでブーム３４を下げ、こののち、図３（ｂ）に示すように、アーム３５とバケット３６を回動させて土砂を掘削する。このとき、図中にバケット３６先端の軌跡を一点鎖線で示すように、バケット３６が土砂に深く食い込んで止まるのを防止するために、ブーム３４を少しずつ上げながらアーム３５を回動させて、バケット３６先端の軌跡を、図中に実線で示すように浅くする。図３（ｃ）に示すように、バケット３６内に土砂がいっぱいになって掘削が終了すると、油圧ショベルはブーム３４を持ち上げながら旋回して、バケット３６を排土位置に移動させる。
【０００７】
図３（ｂ）に実線の矢印で示したように、アーム３５が回動して鉛直姿勢になるまでは、掘削中のバケット３６が下向きに移動し、少しずつブーム３４を上げるブームシリンダ３４ａに、バケット３６からの掘削反力が外力として上向きに作用し、アーム３５が鉛直姿勢を過ぎてバケット３６が上向に移動し始めると、同じく少しずつブーム３４を上げるブームシリンダ３４ａに、バケット３６からの掘削反力と持ち上げ反力が外力として下向きに作用する。このため、上げ方向に作動されるブームシリンダ３４ａに作用する外力の向きが、掘削中にアーム３５が鉛直姿勢となる前後で変化し、特許文献１に記載されたものでは、この掘削途中に、切換制御弁が動力回生モード（シリンダの作動方向と外力の方向が同じ）から通常運転モード（シリンダの作動方向と外力の方向が反対）に自動的に切り換えられて、この切り換え時に切換制御弁が中立位置を通過してシリンダポートが遮断されるので、本来は一連のスムーズな作動となるべきブームシリンダ３４ａの作動が阻害され、操作性が悪化する。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、液圧ポンプから複動シリンダへの作動液の給排を切換制御弁で切換制御して動力回生を行っても、良好な操作性を確保できる液圧駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、原動機で回転駆動される液圧ポンプと、この液圧ポンプから吐出される作動液で作動する複動シリンダと、この複動シリンダへの作動液の給排を制御する切換制御弁とを備え、操作端の操作によって両方向に駆動される液圧駆動装置において、前記液圧ポンプを一方向に回転して前記作動液を一方向に吐出するものとし、前記切換制御弁を前記操作端の操作方向によって切換制御されるものとして、前記複動シリンダを外力に抗して駆動するときは、前記液圧ポンプからの作動液を、前記切換制御弁を介して前記複動シリンダの外力に抗する側の駆動液室に供給し、前記複動シリンダが外力によって駆動されるときは、前記複動シリンダの外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を、複動シリンダが少なくとも一方向に駆動されるときに、前記切換制御弁を介して前記液圧ポンプの吸入側に供給するとともに、液圧ポンプの吐出側からの作動液を、前記切換制御弁を介して前記複動シリンダの外力負担液室と反対側の液室に供給して、前記液圧ポンプを介して液圧動力を前記原動機に回生する構成を採用した。
【００１０】
すなわち、液圧ポンプを一方向に回転して作動液を一方向に吐出するものとし、切換制御弁を操作端の操作方向によって切換制御されるものとして、複動シリンダを外力に抗して駆動するときは、液圧ポンプからの作動液を、切換制御弁を介して複動シリンダの外力に抗する側の駆動液室に供給し、複動シリンダが外力によって駆動されるときは、複動シリンダの外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を、複動シリンダが少なくとも一方向に駆動されるときに、切換制御弁を介して液圧ポンプの吸入側に供給するとともに、液圧ポンプの吐出側からの作動液を、切換制御弁を介して複動シリンダの外力負担液室と反対側の液室に供給して、液圧ポンプを介して液圧動力を原動機に回生することにより、複動シリンダの同一方向への作動中に外力の向きが変わっても、切換制御弁が自動的に切り換えられて中立位置を通過しないようにし、液圧ポンプから複動シリンダへの作動液の給排を切換制御弁で切換制御して動力回生を行っても、良好な操作性を確保できるようにした。この液圧ポンプは一方向回転であるので、ポンプ軸と同軸にキャビテーション防止用のブーストポンプ等を配設できる利点もある。
【００１１】
前記複動シリンダが片ロッド式のものであり、前記複動シリンダが縮小作動するときに、前記複動シリンダを外力に抗して駆動する場合は、前記駆動液室と反対側のヘッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御し、前記複動シリンダが外力によって駆動される場合は、前記外力負担液室と反対側のロッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御することにより、ポンプ吸入圧力やポンプ吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
【００１２】
すなわち、片ロッド式複動シリンダは、シリンダ縮小時に受圧面積が大きいヘッド側液室から液圧ポンプに戻る作動液の全てを受圧面積が小さいロッド側液室に供給すると、ロッド側の流量が過剰となる。したがって、複動シリンダを外力に抗して駆動する力行作動の場合は、駆動液室と反対側のヘッド側液室に接続する管路の圧力を低圧に制御して、ヘッド側液室から液圧ポンプに戻る過剰な作動液をタンクに逃がし、必要な流量の作動液をロッド側液室に供給することにより、ポンプ吸入圧力の異常な上昇を防止することができる。また、複動シリンダが外力によって駆動される回生作動の場合は、外力負担液室と反対側のロッド側液室に接続する管路の圧力を低圧に制御して過剰な作動液をタンクに逃がし、必要な流量の作動液をロッド側液室に供給することにより、ポンプ吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
【００１３】
前記原動機を電動機とし、この電動機を前記液圧ポンプの液圧動力で回生作動させて、得られる電力を蓄電装置に充電することにより、回生動力を電力として蓄え、より有効に活用することができる。
【００１４】
前記液圧ポンプから吐出される作動液を、前記切換制御弁とは別の切換制御弁を介して、前記複動シリンダとは別の液圧アクチュエータに給排することにより、例えば、建設機械の排土板を昇降する液圧アクチュエータのように、比較的作動頻度の少ない副作業装置等の液圧アクチュエータを兼用で作動することができる。液圧ポンプを一方向回転のものとして切換制御弁で液圧アクチュエータの作動を制御する回路は、開回路と同じ構成であるので、このように別の液圧アクチュエータを容易に接続できる利点がある。
【００１５】
前記液圧ポンプとは別の液圧ポンプから吐出される作動液を、前記切換制御弁とは別の切換制御弁を介して前記複動シリンダへ給排し、前記複動シリンダを外力に抗して駆動するときに、この別の液圧ポンプからの作動液を前記駆動液室に供給することにより、別の液圧ポンプからの作動液を合流させる通常の開回路の合流増速回路を形成し、複動シリンダの力行時の作動速度を増速して、作業効率を向上させることができる。
【００１６】
上述した各液圧駆動装置は、前記複動シリンダが建設機械のブームシリンダとなるものに好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の液圧駆動装置は、液圧ポンプを一方向に回転して作動液を一方向に吐出するものとし、切換制御弁を操作端の操作方向によって切換制御されるものとして、複動シリンダを外力に抗して駆動するときは、液圧ポンプからの作動液を、切換制御弁を介して複動シリンダの外力に抗する側の駆動液室に供給し、複動シリンダが外力によって駆動されるときは、複動シリンダの外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液を、複動シリンダが少なくとも一方向に駆動されるときに、切換制御弁を介して液圧ポンプの吸入側に供給するとともに、液圧ポンプの吐出側からの作動液を、切換制御弁を介して複動シリンダの外力負担液室と反対側の液室に供給して、液圧ポンプを介して液圧動力を原動機に回生するようにしたので、複動シリンダの同一方向への作動中に外力の向きが変わっても、切換制御弁が切り換えられて中立位置を通過することはなく、液圧ポンプから複動シリンダへの作動液の給排を切換制御弁で切換制御して動力回生を行っても、良好な操作性を確保することができる。この液圧ポンプは一方向回転であるので、ポンプ軸と同軸にキャビテーション防止用のブーストポンプ等を配設できる利点もある。
【００１８】
前記複動シリンダが片ロッド式のものであり、前記複動シリンダが縮小作動するときに、前記複動シリンダを外力に抗して駆動する場合は、前記駆動液室と反対側のヘッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御し、前記複動シリンダが外力によって駆動される場合は、前記外力負担液室と反対側のロッド側の液室に接続する管路の圧力を低圧に制御することにより、ポンプ吸入圧力やポンプ吐出圧力の異常な上昇を防止して、ポンプ寿命を延長できるとともに、作動液のリリーフロスを減らすことができる。
【００１９】
前記原動機を電動機とし、この電動機を液圧ポンプの液圧動力で回生作動させて、得られる電力を蓄電装置に充電することにより、回生動力を電力として蓄え、より有効に活用することができる。
【００２０】
前記液圧ポンプから吐出される作動液を、切換制御弁とは別の切換制御弁を介して、前記複動シリンダとは別の液圧アクチュエータに給排することにより、比較的作動頻度の少ない副作業装置等の液圧アクチュエータを兼用で作動することができる。
【００２１】
前記液圧ポンプとは別の液圧ポンプから吐出される作動液を、前記切換制御弁とは別の切換制御弁を介して複動シリンダへ給排し、複動シリンダを外力に抗して駆動するときに、この別の液圧ポンプからの作動液を駆動液室に供給することにより、複動シリンダの力行時の作動速度を増速して、作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この液圧駆動装置は、図１に示すように、原動機としての電動機１で一方向に回転駆動され、作動液を一方向に吐出する液圧ポンプ２と、液圧ポンプ２から吐出される作動液で作動する片ロッド式の複動シリンダ３と、複動シリンダ３への作動液の給排を制御する切換制御弁４とを備え、操作端（図示省略）の操作によって、複動シリンダ３の上向きのロッド５に連結された被駆動体Ｗを上下両方向に駆動するものであり、操作端の操作量に応じて電動機１の回転数を制御し、電動機１の回転数によって液圧ポンプ２の吐出量を制御する。後述するように、操作端の操作量に応じて切換制御弁４の切換量も制御され、電動機１の回転数制御と併せて、複動シリンダ３の作動方向と作動速度が制御される。
【００２３】
前記液圧ポンプ２の吸入側は、吸入チェック弁６を介してタンク７に接続されるとともに、切換制御弁４からの戻り管路８に接続され、液圧ポンプ２の吐出側の送り管路９は、ロードチェック弁１０を介して切換制御弁４に接続されるとともに、後述するシリンダ縮小時における吸入圧力や吐出圧力の低圧制御を行うために、送り管路９と戻り管路８が低圧選択弁１１と背圧弁１２ａを介してタンク７へのタンク管路１３に接続されている。低圧選択弁１１は、送り管路９と戻り管路８の圧力の低圧側を選択してタンク管路１３に接続し、背圧弁１２ａは、選択された低圧側管路の圧力を所定の低圧圧力に制御する。また、送り管路９は、それぞれリリーフ弁１４とブリードオフ弁１５を介してもタンク管路１３に接続されており、リリーフ弁１４は、液圧ポンプ２の最高吐出圧力を制御し、ブリードオフ弁１５は、電動機１の回転数制御によって液圧ポンプ２から吐出される作動液の一部をブリードオフ制御してタンク７へ戻し、電動機１の回転数制御と併せて複動シリンダ３への作動液の供給流量を制御する。
【００２４】
前記液圧ポンプ２のポンプ軸には、タンク７から作動液を吸い上げるブーストポンプ１６が同軸に配設されている。ブーストポンプ１６の吐出側は、背圧弁１２ｂを介してタンク管路１３に接続されて、ブーストされる最高圧力が制御されるとともに、チェック弁１７ａ、１７ｂを介して戻り管路８と送り管路９とに接続されており、液圧ポンプ２の吸入側が高圧になって自吸性が低下したときに作動液を強制的に送り込むとともに、シリンダ伸長時に液圧ポンプ２の吐出側でキャビテーションが生じたときに作動液を補給できるようになっている。なお、ブーストポンプ１６を液圧ポンプ２のポンプ軸と同軸に配設せずに、別の電動機等で駆動することもできる。この場合はコストが高くなるが、ブーストポンプ１６をシリンダ伸長時にのみ駆動することにより、消費エネルギを低減することができる。また、ブーストポンプ１６は、ギヤポンプ等の容積式のものでも、インペラ等の羽根式のものでもよく、ブーストポンプ１６を使用せずに、タンク７をエア加圧することによって、作動液を液圧ポンプ２の吸入側へ強制的に送り込むこともできる。
【００２５】
前記切換制御弁４は、複動シリンダ３のヘッド側液室３ａとロッド側液室３ｂとにそれぞれ管路１８ａ、１８ｂで接続され、これらの接続を遮断する中立位置イの両側に、各管路１８ａ、１８ｂを複動シリンダ３が伸張される方向に接続する伸張方向切換位置ロと、縮小される方向に接続する縮小方向切換位置ハを有する。これらの切換位置は、操作端の操作方向によって切換制御され、操作端を上げ方向に操作したときは、切換制御弁４が伸張方向切換位置ロに切り換えられ、送り管路９が複動シリンダ３のヘッド側液室３ａへの管路１８ａに接続されるとともに、戻り管路８がロッド側液室３ｂへの管路１８ｂに接続される。また、操作端を下げ方向に操作したときは、切換制御弁４が縮小方向切換位置ハに切り換えられ、送り管路９がロッド側液室３ｂへの管路１８ｂに接続され、戻り管路８がヘッド側液室３ａへの管路１８ａに接続される。この切換制御弁４は、中立位置イおよび各切換位置ロ、ハの間で連続的な位置をとることが可能な、いわゆる絞り切換弁とされており、切換弁の切換程度により、送り管路９および戻り管路８あるいはタンク管路１３と複動シリンダ３への各管路１８ａ、１８ｂとの接続状態を制御して、切換途中での管路間の接続をスムーズに行うことができる。
【００２６】
前記操作端の操作方向の如何に関らず、複動シリンダ３を外力に抗して駆動するときは、液圧ポンプ２からの作動液が、切換制御弁４を介して複動シリンダ３の外力に抗する側の駆動液室に供給される。また、複動シリンダ３が外力によって駆動されるときは、複動シリンダ３の外力を負担する側の外力負担液室から排出される作動液が、複動シリンダ３が伸張方向と縮小方向のいずれに駆動される場合も、切換制御弁４を介して液圧ポンプ２の吸入側に供給されるとともに、液圧ポンプ２の吐出側からの作動液が、切換制御弁４を介して複動シリンダ３の外力負担液室と反対側の液室に供給され、液圧ポンプ２を介して液圧動力が電動機１に電力として回生されるようになっている。回生された電力はバッテリ等の蓄電装置（図示省略）に充電される。
【００２７】
前記切換制御弁４が縮小方向切換位置ハに切り換えられ、複動シリンダ３が縮小するように下向きに作動するときは、低圧選択弁１１が液圧ポンプ２の吐出側と吸入側の低圧側を選択し、低圧側として選択された送り管路９または戻り管路８を、背圧弁１２ａを介してタンク管路１３に接続する。すなわち、複動シリンダ３が縮小するときは、断面積の大きいヘッド側液室３ａから排出される多量の作動液が液圧ポンプ２の吸入側に供給され、この多量の作動液をそのまま断面積の小さいロッド側液室３ｂに送り込むと、ロッド側への流量が過剰となるので、そうならないように、低圧選択弁１１を介して余剰の作動液を低圧でタンク７に戻す。
【００２８】
前記シリンダ縮小時に、複動シリンダ３を外力に抗して駆動する力行作動の場合は、ロッド側液室３ｂがヘッド側液室３ａよりも高圧になる。このときは、切換制御弁４を介してヘッド側液室３ａに接続される戻り管路８の圧力が送り管路９よりも低圧になるので、低圧選択弁１１が切換位置トに切り換えられ、戻り管路８の圧力が低圧に制御されて、ヘッド側液室３ａからの余剰の作動液がタンク７へ戻される。したがって、液圧ポンプ２の吸入圧力の異常な上昇が防止される。また、シリンダ縮小時に、複動シリンダ３が外力によって駆動される回生作動の場合は、ヘッド側液室３ａがロッド側液室３ｂよりも高圧になる。このときは、切換制御弁４を介してロッド側液室３ｂに接続される送り管路９の圧力が戻り管路８よりも低圧になるので、低圧選択弁１１が切換位置ヘに切り換えられ、送り管路９の圧力が低圧に制御されて、ロッド側液室３ｂへ吐出される余剰の作動液がタンク７へ戻される。したがって、液圧ポンプ２の吐出圧力の異常な上昇が防止される。
【００２９】
図２は、上述した液圧駆動装置を組み込んだ油圧ショベルを示す。この油圧ショベルは、下部走行体３１と、左右に旋回動作する上部旋回体３２と、上部旋回体３２の前部に装着された掘削アタッチメント３３とから成り、掘削アタッチメント３３は、ブーム３４、アーム３５およびバケット３６と、これらを作動させるブームシリンダ３４ａ、アームシリンダ３５ａおよびバケットシリンダ３６ａを具備している。前記複動シリンダ３はブームシリンダ３４ａとして組み込まれ、被駆動体Ｗとしてのブーム３４を上下両方向に駆動する。
【００３０】
以下に、図３に基づいて、前記油圧ショベルで土砂を掘削する際の、ブームシリンダ３４ａによるブーム３４の駆動を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、バケット３６が地面に接触するまでは、ブームシリンダ３４ａが縮小するように、操作端によって前記切換制御弁４が縮小方向切換位置ハに切り換えられ、ブームシリンダ３４ａの下向きの作動によってブーム３４が下げられる。このときは、ブーム３４等の重力による外力が、ブームシリンダ３４ａの作動方向と同じ下向きに作用し、ブームシリンダ３４ａが外力によって駆動されて、前記液圧動力が電力として回生されるとともに、ブームシリンダ３４ａへの前記液圧ポンプ２の吐出圧力が低圧選択弁１１と背圧弁１２ａによって低圧に制御される。バケット３６が地面に接触するか、あるいは接触する直前になると、操作端が中立に戻されて、切換制御弁４が中立位置イに戻されるとともに電動機１の回転が停止され、ブームシリンダ３４ａの縮小作動が停止される。
【００３１】
つぎに、図３（ｂ）にバケット３６先端の軌跡を実線で示すように、アーム３５とバケット３６を回動させて掘削を開始すると、バケット３６が土砂に深く食い込んで止まるのを防止するために、操作端によって切換制御弁４が伸張方向切換位置ロに切り換えられ、ブームシリンダ３４ａの上向きの作動によってブーム３４が少しずつ上げられる。このとき、アーム３５が回動して鉛直姿勢になるまでは、掘削中のバケット３６が下向きに移動し、ブームシリンダ３４ａにバケット３６からの掘削反力が外力として上向きに作用して、ブームシリンダ３４ａが外力によって上向きに駆動される。このブームシリンダ３４ａは、前述したように、伸張方向と縮小方向のいずれに駆動される場合も、外力負担液室から排出される作動液が液圧ポンプ２の吸入側に供給されるので、この上向きに駆動されるときも液圧動力が電力に回生される。アーム３５が鉛直姿勢を過ぎてバケット３６が上向に移動し始めると、ブームシリンダ３４ａにはバケット３６からの掘削反力と持ち上げ反力が外力として下向きに作用し、ブームシリンダ３４ａは外力に抗してブーム３４を上向きに駆動する力行状態となる。
【００３２】
図３（ｃ）に示すように、バケット３６内に土砂がいっぱいになって掘削が終了すると、ブームシリンダ３４ａはそのままの力行状態で上げ方向の作動速度を増速され、ブーム３４を持ち上げる。
【００３３】
図４は、第２の実施形態を示す。この液圧駆動装置は、前記ブリードオフ弁１５がなく、ブリードオフ制御を切換制御弁４に設けられたブリードオフ通路を使用して行うようになっている。また、複動シリンダ３が縮小するように外力で下向きに駆動されるときのみ、外力負担液室となるヘッド側液室３ａから排出される作動液が、戻り管路８で液圧ポンプ２の吸入側に供給されて回生状態となり、複動シリンダ３が伸張するように外力で上向きに駆動されるときは、外力負担液室となるロッド側液室３ｂから排出される作動液が、タンク管路１３でタンク７に戻されるようになっている。さらに、液圧ポンプ２の吐出側から送り管路９で切換制御弁４に送り込まれる余剰の作動液が、タンク管路１３でタンク７に戻されるようになっている。その他の部分は、第１の実施形態のものと同じである。
【００３４】
図５は、第３の実施形態を示す。この液圧駆動装置は、前記低圧選択弁１１と背圧弁１２ａがなく、それぞれ送り管路９と戻り管路８をタンク管路１３に接続するリリーフ弁１４ａ、１４ｂを、電磁弁１９ａ、１９ｂによって所定の低圧にアンロード制御することにより、送り管路９と戻り管路８の必要な低圧制御を行うようになっている。また、前記各管路１８ａ、１８ｂには、それぞれヘッド側液室３ａとロッド側液室３ｂの圧力を検出する圧力センサ２０ａ、２０ｂが取り付けられ、複動シリンダ３に作用する外力の方向を検出できるようになっている。シリンダ縮小時に、検出される外力の方向が複動シリンダ３を縮小する操作端の操作方向と同じになる回生作動の場合は、リリーフ弁１４ａをアンロードして、切換制御弁４でロッド側液室３ｂに接続される送り管路９が低圧に制御され、液圧ポンプ２の吐出圧力の異常な上昇が防止される。また、シリンダ縮小時に、検出される外力の方向が複動シリンダ３を縮小する操作端の操作方向と逆になる力行作動の場合は、リリーフ弁１４ｂをアンロードして、切換制御弁４でヘッド側液室３ａに接続される戻り管路８が低圧に制御され、液圧ポンプ２の吸入圧力の異常な上昇が防止される。その他の部分は、第２の実施形態のものと同じである。
【００３５】
図６は、第４の実施形態を示す。この液圧駆動装置は、第１の実施形態のものと同様の液圧駆動装置の前記送り管路９とタンク管路１３に、前記切換制御弁４とは別の切換制御弁２１を介して別の複動シリンダ２２が接続されている。この実施形態では、別の複動シリンダ２２を、比較的作動頻度の少ない建設機械の排土板昇降用等の副作業装置の液圧アクチュエータとして、兼用の液圧ポンプ２で作動させることができる。
【００３６】
図７は、第５の実施形態を示す。この液圧駆動装置は、第１の実施形態のものと同様の液圧駆動装置の前記複動シリンダ３への各管路１８ａ、１８ｂに、エンジン２３で回転駆動される別の液圧ポンプ２４ａ、２４ｂからの作動液が、切換制御弁４とは別の切換制御弁等のコントロールバルブ２５を介して、各管路２６ａ、２６ｂに合流するようになっている。この実施形態では、複動シリンダ３を伸張方向に作動させるときに、作動液が管路２６ａから管路１８ａに合流し、複動シリンダ３の伸張速度を増速できるようになっており、例えば、エンジン２３で回転駆動される液圧ポンプ２４ａ、２４ｂを建設機械の走行用や旋回用の駆動源として、前記ブームシリンダ３４ａによるブーム３４の上昇速度を増速することができる。
【００３７】
上述した実施形態では、液圧ポンプを回転駆動する原動機を電動機としたが、この原動機はエンジンとすることもできる。原動機をエンジンとする場合は、液圧ポンプを可変容量型のものとして、液圧ポンプの容量によりポンプ吐出量を制御し、液圧ポンプの回生動力でエンジンを駆動し、エンジンに接続された他のポンプやファン等の動力として使用することができる。また、上述した実施形態では、複動シリンダを片ロッド式のものとしたが、複動シリンダは片ロッド式のものに限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態の液圧駆動装置の回路構成図
【図２】図１の液圧駆動装置を組み込んだ油圧ショベルを示す側面図
【図３】ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図２のブームシリンダによるブームの駆動を説明する側面図
【図４】第２の実施形態の液圧駆動装置の回路構成図
【図５】第３の実施形態の液圧駆動装置の回路構成図
【図６】第４の実施形態の液圧駆動装置の回路構成図
【図７】第５の実施形態の液圧駆動装置の回路構成図
【符号の説明】
【００３９】
１  電動機
２  液圧ポンプ
３  複動シリンダ
３ａ  ヘッド側液室
３ｂ  ロッド側液室
４  切換制御弁
５  ロッド
６  吸入チェック弁
７  タンク
８  戻り管路
９  送り管路
１０  ロードチェック弁
１１  低圧選択弁
１２ａ、１２ｂ  背圧弁
１３  タンク管路
１４、１４ａ、１４ｂ  リリーフ弁
１５  ブリードオフ弁
１６  ブーストポンプ
１７ａ、１７ｂ  チェック弁
１８ａ、１８ｂ  管路
１９ａ、１９ｂ  電磁弁
２０ａ、２０ｂ  圧力センサ
２１  切換制御弁
２２  複動シリンダ
２３  エンジン
２４ａ、２４ｂ  液圧ポンプ
２５  コントロールバルブ
２６ａ、２６ｂ  管路
３１  走行体
３２  旋回体
３３  掘削アタッチメント
３４  ブーム
３４ａ  ブームシリンダ
３５  アーム
３５ａ  アームシリンダ
３６  バケット
３６ａ  バケットシリンダ
【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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