(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成し、前記油圧シリンダ機構に対して作動油を給排することによって前記油圧シリンダ機構を作動させる油圧駆動システムであって、
前記油圧シリンダ機構の各室に第１及び第２油通路を介して接続され、第１及び第２油通路のうち少なくとも一方を介して前記油圧シリンダ機構から作動油を吸入し且つ他方から前記油圧シリンダ機構に作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記第１及び第２油通路のうち吐出側である高圧側の通路を流れる作動油をクーリング通路に導く高圧選択機構と、
前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間に介在し、それらの間の遮断及び連通を切換えることができる遮断弁と、
前記クーリング通路に介在し、前記クーリング通路を流れる作動油を冷却する冷却装置と、
前記クーリング通路において前記冷却装置より下流側に接続され、前記クーリング通路を流れる作動油を前記第１及び第２油通路のうち吸入側である低圧側の通路に戻す還元機構と、
吐出容量を変更可能に構成されている前記油圧ポンプに設けられ、導かれる作動油によって作動して前記油圧ポンプの吐出容量を変更するレギュレータと、
高圧選択した作動油をレギュレータに導くか否かを入力される信号に応じて選択する切換弁と、
高圧選択した作動油を前記クーリング通路に導くか否かを入力される信号に応じて選択する遮断弁とを備える、冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項２】
複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成し、前記油圧シリンダ機構に対して作動油を給排することによって前記油圧シリンダ機構を作動させる油圧駆動システムであって、
前記油圧シリンダ機構の各室に第１及び第２油通路を介して接続され、第１及び第２油通路のうち少なくとも一方を介して前記油圧シリンダ機構から作動油を吸入し且つ他方から前記油圧シリンダ機構に作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記第１及び第２油通路のうち吐出側である高圧側の通路を流れる作動油をクーリング通路に導く高圧選択機構と、
前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間に介在し、それらの間の遮断及び連通を切換えることができる遮断弁と、
前記クーリング通路に介在し、前記クーリング通路を流れる作動油を冷却する冷却装置と、
前記クーリング通路において前記冷却装置より下流側に接続され、前記クーリング通路を流れる作動油を前記第１及び第２油通路のうち吸入側である低圧側の通路に戻す還元機構と、
吐出容量を変更可能に構成されている前記油圧ポンプに設けられ、導かれる作動油によって作動して前記油圧ポンプの吐出容量を変更するレギュレータとを備え、
前記遮断弁は、３つの位置に夫々移動可能なスプールを有する切換弁であり、
前記スプールは、前記高圧選択機構及び前記レギュレータを前記クーリング通路に接続する第１位置と、前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断して前記高圧選択機構を前記レギュレータに接続する第２位置と、前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断して前記クーリング通路を前記レギュレータと接続する第３位置との間で移動することができる、冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項３】
前記クーリング通路は、前記油圧ポンプのケーシング内を通り、前記油圧ポンプのドレン通路とドレンポートを共用するように形成されている、請求項１又は２に記載の冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項４】
複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成し、前記油圧シリンダ機構に対して作動油を給排することによって前記油圧シリンダ機構を作動させる油圧駆動システムであって、
前記油圧シリンダ機構の各室に第１及び第２油通路を介して接続され、第１及び第２油通路のうち少なくとも一方を介して前記油圧シリンダ機構から作動油を吸入し且つ他方から前記油圧シリンダ機構に作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記第１及び第２油通路のうち吐出側である高圧側の通路を流れる作動油をクーリング通路に導く高圧選択機構と、
前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間に介在し、それらの間の遮断及び連通を切換えることができる遮断弁と、
前記クーリング通路に介在し、前記クーリング通路を流れる作動油を冷却する冷却装置と、
前記クーリング通路において前記冷却装置より下流側に接続され、前記クーリング通路を流れる作動油を前記第１及び第２油通路のうち吸入側である低圧側の通路に戻す還元機構とを備え、
前記クーリング通路は、前記油圧ポンプのケーシング内を通り、前記油圧ポンプのドレン通路とドレンポートを共用するように形成されている、冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項５】
前記遮断弁を制御する制御装置を更に備え、
前記制御装置は、所定の条件を充足すると、前記遮断弁に前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を連通させ、前記油圧シリンダ機構を作動させる際に前記遮断弁に前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断させる、請求項１乃至４の何れか１つに記載の冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項６】
前記遮断弁及び前記切換弁の動作を制御する制御装置を更に備え、
前記レギュレータは、作動油の圧力の減少に応じて前記油圧ポンプの吐出容量を増加させ、
前記制御装置は、所定の条件を充足すると、前記遮断弁によって前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を開き、且つ前記切換弁によって前記レギュレータを前記クーリング通路に接続する、請求項１に記載の冷却機能付き油圧駆動システム。
【請求項７】
前記レギュレータは、作動油の圧力の減少に応じて前記油圧ポンプの吐出容量を増加させる、請求項２に記載の冷却機能付き油圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成する冷却機能付き油圧駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
増圧機、破砕機、及び搬送機械等の産業機械は、複動式の油圧シリンダ機構を備えており、油圧シリンダ機構のロッドを往復運動させて様々な作業を行っている。即ち、油圧シリンダ機構は、それに対して作動油を給排することによってロッドを往復運動可能に構成されており、また産業機械には、油圧シリンダ機構に作動油を給排すべく油圧駆動システムを備えている。油圧駆動システムの一例としては、例えば特許文献１の油圧駆動システムが知られている。
【０００３】
特許文献１の油圧駆動システムは、油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成しており、油圧シリンダ機構の一方の油室から作動油を排出させ、他方の油室に作動油を供給することによって油圧シリンダ機構のロッドを動かしている。また、特許文献１の油圧駆動システムでは、以下のようにして油圧閉回路内を行き来する作動油を冷却する。即ち、油圧駆動システムでは、各油室と油圧ポンプとを繋ぐ２つのポンプ通路のうち低圧側（即ち、吸入側通路）を流れる作動油を低圧選択弁によって冷却装置に導き、そして冷却装置にて冷却する。冷却後、その作動油は作動油還元機構によって吸入側通路に戻される。このように特許文献１の油圧駆動システムは、油圧閉回路内を行き来する作動油を冷却循環させ、作動油が高温になることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１２３９０２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の油圧駆動システムでは、低圧選択弁が３つの位置を有するスプール弁によって構成されており、２つのポンプ通路の圧力差に応じてスプールを移動させて低圧の作動油を冷却装置に導く。また、低圧選択弁では、油圧ポンプが停止する等して２つのポンプ通路の圧力差がゼロになると、スプールが中立位置に位置する。この際、２つのポンプ通路は、共に冷却装置に接続され、２つのポンプ通路、より詳しくは油圧シリンダ機構の２つの油室に対して圧抜きを行うことができる。これより、油圧シリンダ機構のロッドの動きを止めることができる。他方で、特許文献１の油圧駆動システムでは、この圧抜きに伴って以下のようなことが起こる。即ち、油圧シリンダ機構を始動させる際、油圧ポンプから油室に供給されるべき作動油のうちの一部が低圧選択弁から冷却装置の方へ導かれることになる。それ故、油圧ポンプから油室に供給される作動油の圧力の上昇が緩慢になり、始動時における油圧シリンダ機構の応答性が低下する。
【０００６】
また、油圧ポンプの応答性に比べて低圧選択弁の応答性が緩慢であるので、油圧シリンダ機構を高速度で切替える、即ちロッドを高速度で往復運動させる際、低圧選択弁の応答性に起因してシリンダ動作も緩慢になる。即ち、油圧ポンプの回転方向を切換えた後も吸入側通路と反対側の通路、即ち吐出側通路がクーリング通路に接続されたままになり、吐出した油がクーリング通路に逃げることにより動力のロスが発生する。
【０００７】
そこで本発明は、始動時の応答性を向上させることができ、且つ油圧シリンダ機構のエネルギー効率を向上できる冷却機能付き油圧駆動システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の冷却機能付き油圧駆動システムは、複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成し、前記油圧シリンダ機構に対して作動油を給排することによって前記油圧シリンダ機構を作動させる油圧駆動システムであって、前記油圧シリンダ機構の各室に第１及び第２油通路を介して接続され、第１及び第２油通路のうち少なくとも一方を介して前記油圧シリンダ機構から作動油を吸入し且つ他方から前記油圧シリンダ機構に作動油を吐出する油圧ポンプと、前記第１及び第２油通路のうち吐出側である高圧側の通路を流れる作動油をクーリング通路に導く高圧選択機構と、前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間に介在し、それらの間の遮断及び連通を切換えることができる遮断弁と、前記クーリング通路に介在し、前記クーリング通路を流れる作動油を冷却する冷却装置と、前記クーリング通路において前記冷却装置より下流側に接続され、前記クーリング通路を流れる作動油を前記第１及び第２油通路のうち吸入側である低圧側の通路に戻す還元機構とを備えるものである。
【０００９】
本発明に従えば、遮断弁によって高圧選択機構とクーリング通路との間を連通することによって、油圧ポンプから吐出される作動油をクーリング通路に導いて冷却することができる。即ち、油圧ポンプから吐出される高温状態の作動油を冷却するので、冷却効果を向上させることができる。また、遮断弁によって高圧選択機構とクーリング通路との間を遮断することによって作動油がクーリング通路に導かれないようにすることができる。それ故、油圧シリンダ機構を作動させる際に、高圧選択機構とクーリング通路との間を迅速に遮断することで油圧シリンダ機構に直ぐに高圧の作動油を導くことができる。これにより、油圧シリンダ機構の応答性の低下を抑制することができる。また、高圧選択機構とクーリング通路との間を遮断しておくことで、油圧シリンダ機構の作動方向を切換える際に油圧ポンプからクーリング通路に作動油が逃げることを抑制することができる。これにより、動力のロスを抑えることができ、油圧駆動システムのエネルギー効率を向上できる。
【００１０】
上記発明において、吐出容量を変更可能に構成されている前記油圧ポンプに設けられ、導かれる作動油によって作動して前記油圧ポンプの吐出容量を変更するレギュレータと、高圧選択した作動油をレギュレータに導くか否かを入力される信号に応じて選択する切換弁と、
高圧選択した作動油を前記クーリング通路に導くか否かを入力される信号に応じて選択する遮断弁と、を更に備えることが好ましい。
【００１１】
上記構成に従えば、クーリング及び可変容量の２つの機能に関して、高圧選択機構及び一部の通路を共用することができるので、部品点数の増加を抑えることができる。
【００１２】
上記発明において、吐出容量を変更可能に構成されている前記油圧ポンプに設けられ、導かれる作動油によって作動して前記油圧ポンプの吐出容量を変更するレギュレータを更に備え、前記遮断弁は、３つの位置に夫々移動可能なスプールを有する切換弁であり、前記スプールは、前記高圧選択機構及び前記レギュレータを前記クーリング通路に接続する第１位置と、前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断して前記高圧選択機構を前記レギュレータと接続する第２位置と、前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断して前記クーリング通路を前記レギュレータと接続する第３位置との間で移動することができることが好ましい。
【００１３】
上記構成に従えば、クーリング及び可変容量の２つの機能に関して、高圧選択機構及び一部の通路を共用することができ、更に１つの弁によって前記２つの機能を達成できるので、部品点数の増加を抑えることができる。
【００１４】
上記発明において、前記クーリング通路は、前記油圧ポンプのケーシング内を通り、前記油圧ポンプのドレン通路とドレンポートを共用するように形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記構成に従えば、油圧ポンプから吐出される作動油をケーシング内を経由するクーリング通路に導いて冷却することができる。即ち、油圧ポンプのケーシング内における高温状態の作動油を冷却するので、冷却効果を向上させることができる。また、ドレンポートを介して冷却装置に作動油を導くことができるので、作動油を冷却装置に導くべく新たなポートを形成する必要がない。これにより、作動油の漏れの可能性を抑えることができる。また、共用することによって、新たなポートを形成することによるシール材などの部品点数の増加を抑えることができる。
【００１６】
上記発明において、前記遮断弁を制御する制御装置を更に備え、前記制御装置は、所定の条件を充足すると、前記遮断弁に前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を連通させ、前記油圧シリンダ機構を作動させる際に前記遮断弁に前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を遮断させることが好ましい。
【００１７】
上記構成に従えば、所定の条件を充足すると高圧選択機構とクーリング通路との間を開いて作動油を冷却し、油圧シリンダ機構が作動すると共に遮断弁に高圧選択機構とクーリング通路との間を遮断させて作動油がクーリング通路に導かれないようにすることができる。それ故、冷却中であっても油圧シリンダ機構を作動させる際には、油圧シリンダ機構に直ぐに高圧の作動油を導くことができ、油圧シリンダ機構の応答性の低下を抑制することができる。
【００１８】
上記発明において、前記遮断弁及び前記切換弁の動作を制御する制御装置を更に備え、前記レギュレータは、作動油の圧力の減少に応じて前記油圧ポンプの吐出容量を増加させ、前記制御装置は、所定の条件を充足すると、前記遮断弁によって前記高圧選択機構と前記クーリング通路との間を開き、且つ前記切換弁によって前記レギュレータを前記クーリング通路に接続することが好ましい。
【００１９】
上記構成に従えば、作動油を冷却する際に油圧ポンプからより多くの作動油を吐出させることができ、より低い回転数で作動油を冷却することができる。
【００２０】
上記発明において、前記レギュレータは、作動油の圧力の減少に応じて前記油圧ポンプの吐出容量を増加させることが好ましい。
【００２１】
上記構成に従えば、スプールが第１位置（即ち、中立位置）に位置する際、即ち作動油を冷却する際に油圧ポンプからより多くの作動油を吐出させることができ、より多くの量の作動油を冷却することができる。これにより、より低い回転数で作動油を冷却することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、始動時の応答性を向上させることができ、且つ油圧シリンダ機構の効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の油圧駆動システムの概略を示す油圧回路図である。
【図２】図１の油圧駆動システムにおいて、冷却時における作動油の流れを示す油圧回路図であり、（ａ）は油圧ポンプを正方向に回転させた際の作動油の流れが示され、（ｂ）は油圧ポンプを逆方向に回転させた際の作動油の流れが示されている。
【図３】第２実施形態の油圧駆動システムの概略を示す油圧回路図である。
【図４】図３の油圧駆動システムにおいて、冷却時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図５】第３実施形態の油圧駆動システムの概略を示す油圧回路図である。
【図６】図３の油圧駆動システムにおいて、冷却時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る第１乃至第３実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ，１Ｂについて図面を参照して説明する。なお、以下に説明する油圧駆動システム１，１Ａ，１Ｂは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【００２５】
［第１実施形態］
増圧機（コンプレッサ及びウォータジェット等）、破砕機、及び搬送機械等の産業機械では、図１に示すような複動式の油圧シリンダ機構２を備えており、油圧シリンダ機構２を用いて各種作業を行うことができる。例えば、増圧機の一種であるウォータジェットでは、油圧シリンダ機構２として両ロッドタイプのものが採用されており、油圧シリンダ機構２を往復運動させることによって高い水圧を生み出すことができる。なお、本実施形態において、油圧シリンダ機構２としてロッドタイプのものが用いられているが、必ずしも両ロッドタイプのものに限定されず、片ロッドタイプのものであってもよい。前述する機能を有する油圧シリンダ機構２は、以下のように構成されている。
【００２６】
即ち、油圧シリンダ機構２は、シリンダ２ａとロッド２ｂとを有しており、ロッド２ｂが、その両端部分をシリンダ２ａの両端から外方に突き出させるようにしてシリンダ２ａに挿入されている。また、シリンダ２ａ内は、ロッド２ｂによって隔てられており、これによりシリンダ２ａ内に２つの油室３，４が形成されている。即ち、油圧シリンダ機構２は、各油室３，４に対して作動油を給排することによってロッド２ｂを所定方向一方及び他方に動かすことができる。それ故、各油室３，４には、そこに作動油を供給すべく冷却機能付き油圧駆動システム（以下、単に「油圧駆動システム」という）１が接続されている。
【００２７】
＜油圧駆動システム＞
油圧駆動システム１は、後述するように油圧ポンプ１２を備えており、油圧ポンプ１２と油圧シリンダ機構２とで油圧閉回路を構成している。更に詳細に説明すると、油圧駆動システム１は、主に電動機１１と、油圧ポンプ１２と、高圧選択機構１４と、遮断弁１５と、フィルター１６と、冷却装置１７と、作動油還元機構１８と、制御装置１９とを備えている。電動機１１は、例えばサーボモータ及びインバータモータであり、後で詳述する制御装置１９からの回転指令に応じて出力軸１１ａを正方向及び逆方向に回転させる。また、出力軸１１ａには、油圧ポンプ１２が連結されており、出力軸１１ａを回転させることによって油圧ポンプ１２が作動油を吐出する。
【００２８】
油圧ポンプ１２は、例えばピストンポンプであり、その吐出容量と出力軸１１ａの回転数とに応じた流量の作動油を吐出することができる。なお、第１実施形態の油圧ポンプ１２は、斜板ポンプであるが、必ずしもそれに限定されない。例えば、ベーンポンプやギヤポンプなどであってもよく、作動油を吐出することができるポンプであればよい。また、第１実施形態では、固定容量型のピストンポンプが用いられている場合について説明するが、それに限定されない。即ち、第１実施形態の油圧駆動システム１では、後述するような可変容量型のピストンポンプが用いられてもよい。
【００２９】
このように構成される油圧ポンプ１２は、２つのポート１２ａ，１２ｂを有しており、電動機１１の出力軸１１ａの回転方向に応じて何れかのポート１２ａ，１２ｂから作動油を吐出する。即ち、油圧ポンプ１２は、電動機１１の出力軸１１ａが正方向に回転すると一方のポート１２ａである第１ポート１２ａから作動油を吸入して他方のポート１２ｂである第２ポート１２ｂから作動油を吐出する。他方、電動機１１の出力軸１１ａが逆方向に回転すると、油圧ポンプ１２は第２ポート１２ｂから作動油を吸入して第１ポート１２ａから作動油を吐出する。
【００３０】
このように構成されている油圧ポンプ１２の第１ポート１２ａは、第１油通路２１を介してシリンダ２ａの一方の油室３である第１油室３に接続され、第２ポート１２ｂは、第２油通路２２を介してシリンダ２ａの他方の油室４である第２油室４に接続されている。即ち、２つの油通路２１，２２は、油圧ポンプ１２と共に主回路１０を構成し、また主回路１０は、油圧シリンダ機構２と共に油圧閉回路を構成している。それ故、油圧ポンプ１２が作動することによって油圧シリンダ機構２が以下のように作動する。
【００３１】
即ち、電動機１１の出力軸１１ａを正方向に回転させると、油圧ポンプ１２は、第１油通路２１を介して第１油室３から作動油を吸入し、第２油通路２２を介して第２油室４に作動油を供給する。これにより、ロッド２ｂが所定方向一方に動く。他方、電動機１１の出力軸１１ａを逆方向に回転させると、油圧ポンプ１２は、第２油通路２２を介して第２油室４から作動油を吸入し、第１油通路２１を介して第１油室３に作動油を供給する。これにより、ロッド２ｂが所定方向他方に動く。このように油圧ポンプ１２は、各油通路２１，２２を介して各油室３，４に対して作動油を給排するようになっており、給排することでロッド２ｂを動かすことができる。このように油圧シリンダ機構２には、油通路２１，２２を介して作動油が供給され、また油通路２１，２２には高圧選択機構１４が接続されている。
【００３２】
高圧選択機構１４は、第１油通路２１及び第２油通路２２を流れる作動油のうち高圧の作動油を選択し、選択した作動油を後述するクーリング通路２６に導く。更に詳細に説明すると、高圧選択機構１４は、２つの逆止弁２７，２８を有しており、各逆止弁２７，２８が各油通路２１，２２に接続されている。例えば、第１及び第２油通路２１，２２には、導出通路３１，３２が接続されており、２つの導出通路３１，３２がそれらの下流側で合流している。また、各導出通路３１，３２に逆止弁２７，２８が夫々介在しており、逆止弁２７，２８は、導出通路３１，３２において油通路２１，２２からの流れを許容しつつその反対側の流れを阻止する。
【００３３】
このように構成されている高圧選択機構１４では、第１油通路２１を流れる作動油の油圧（以下、単に「第１油通路２１の油圧」という）が第２油通路２２を流れる作動油の油圧（以下、単に「第２油通路２２の油圧」という）より低いと一方の逆止弁２７である第１逆止弁２７が閉じられ且つ他方の逆止弁２８である第２逆止弁２８が開く、即ち高圧選択機構１４から第２油通路２２を流れる作動油が出力される。他方、第１油通路２１の油圧が第２油通路２２の油圧より低い場合には、第２逆止弁２８が閉じられ且つ第１逆止弁２７が開くので、高圧選択機構１４から第１油通路２１を流れる作動油が出力される。即ち、導出通路３１，３２の下流側に２つの油通路２１，２２のうちの高圧の作動油が導かれ、高圧の作動油が導かれる先、即ち２つの導出通路３１，３２の先には遮断弁１５を介してクーリング通路２６が接続されている。
【００３４】
遮断弁１５は、例えば電磁式の遮断弁であり、高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間に介在し、それらの間の遮断及び連通を切換えることができる。即ち、遮断弁１５は、それに閉指令（即ち、遮断弁１５に入力される信号）を与えることによって高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を遮断し、油通路２１，２２からクーリング通路２６に導かれる作動油を止めることができる。他方、遮断弁１５に開指令を与える（即ち、閉指令を止める）ことによって高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を連通し、油通路２１，２２からクーリング通路２６に作動油を導くことができる。なお、遮断弁１５は、ノーマルオープン型の遮断弁であるが、ノーマルクローズ型の遮断弁であってもよい。このようにして作動油は、遮断弁１５を通ってクーリング通路２６に導かれるようになっている。また、クーリング通路２６は、その一部分が油圧ポンプ１２のケーシングに形成されている。
【００３５】
更に詳細に説明すると、クーリング通路２６は、油圧ポンプ１２のケーシング内を通って油圧ポンプ１２のドレン通路１２ｄと合流し、ドレンポート１２ｅを通って油圧ポンプ１２のケーシング外へと延在している。即ち、クーリング通路２６は、ドレン通路１２ｄとドレンポート１２ｅを共用するように形成されている。これにより、クーリング通路２６を油圧ポンプ１２外へと延伸させるべく新たなポートを形成する必要がなく、作動油の漏れの可能性を抑えることができる。また、共用することによって新たなポートを形成することによるシール材などの部品点数の増加を抑えることができる。
【００３６】
このように油圧ポンプ１２外に延伸するクーリング通路２６には、そこに導かれる作動油が遮断弁１５の方へと流れないようにするために逆止弁２９が介在している。即ち、逆止弁２９は、遮断弁１５からの作動油の流れを許容し且つその反対方向の流れを阻止する。また、クーリング通路２６には、作動油が流される先にフィルター１６及び冷却装置１７がその順序で介在している。
【００３７】
フィルター１６は、クーリング通路２６を流れる作動油からそこに含まれる異物を除去する。また、冷却装置１７は、水冷式又は空冷式のオイルクーラであり、フィルター１６を通って冷却装置１７に導かれる作動油を冷却する。これにより、主回路１０内にて行き来する作動油をクーリング通路２６に導くことによってその中に含まれる異物を除去し、また作動油の温度を下げることができる。また、クーリング通路２６には、作動油を再び主回路１０に還元すべく、冷却装置１７の先に作動油還元機構１８が接続されている。
【００３８】
作動油還元機構１８は、例えばアキュムレータ３３と、２つの逆止弁３４，３５とを有している。更に詳細に説明すると、クーリング通路２６は、冷却装置１７の下流側において還元通路３６を介して２つの油通路２１，２２に繋がっている。即ち、還元通路３６は、その下流側が２つに分岐しており、分岐する各通路部分３６ａ，３６ｂが２つの油通路２１，２２に接続されている。各通路部分３６ａ，３６ｂには、各逆止弁３４，３５が介在している。各逆止弁３４，３５は、クーリング通路２６から各油通路２１，２２への作動油の流れを許容し且つその反対方向の流れを阻止する。また、還元通路３６には、分岐点より上流側にアキュムレータ３３が接続されており、アキュムレータ３３は、予め設定される設定圧力にて蓄圧可能に構成されている。それ故、還元通路３６の油圧は、設定圧力に維持されており、冷却装置１７で冷却される作動油が還元通路３６を通って各油通路２１，２２に戻りやすくなっている。
【００３９】
また、油圧駆動システム１は、電動機１１及び遮断弁１５の動きを制御すべく制御装置１９を備えている。即ち、制御装置１９は、電動機１１に電気的に接続され、電動機１１に回転指令信号を与えて出力軸１１ａの回転方向、回転速度、及び回転量等を制御する。また、制御装置１９は、遮断弁１５に接続されており、その遮断弁１５に閉指令を与えて高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を遮断させるようになっている。また、制御装置１９には、作動スイッチ２０が電気的に接続されており、作動スイッチ２０は、それに対してオン操作がされると制御装置１９に作動開始指令を出力する。
【００４０】
＜油圧駆動システムの動作＞
このように構成されている油圧駆動システム１では、作動スイッチ２０に対してオン操作がされると、制御装置１９が以下のように動作する。即ち、制御装置１９は、遮断弁１５に閉指令を与えて高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を遮断する。更に、制御装置１９は、その状態で電動機１１に回転指令を与えて電動機１１の出力軸１１ａを正方向及び逆方向に交互に回転させ、ロッド２ｂを往復運動させる。即ち、制御装置１９が出力軸１１ａを正方向に回転させると、油圧ポンプ１２が第１油通路２１から吸入して第２油通路２２に吐出する。これにより、第１油室３から作動油が排出されると共に第２油室４に作動油が供給され、ロッド２ｂが所定方向一方に移動する。他方、制御装置１９が出力軸１１ａを逆方向に回転させると、油圧ポンプ１２が第２油通路２２から吸入して第１油通路２１に吐出する。これにより、第２油室４から作動油が排出されると共に第１油室３に作動油が供給され、ロッド２ｂが所定方向他方に移動する。このように制御装置１９が出力軸１１ａを正方向及び逆方向に交互に回転させることによって油室３，４に交互に作動油が供給され、ロッド２ｂが往復運動する。この際、作動油が主回路１０内を行き来し、熱せられて高温になる。そのように高温になる作動油を冷却すべく、制御装置１９は、所定の条件を充足すると主回路１０内の作動油をクーリング通路２６に導く。
【００４１】
即ち、制御装置１９は、作動スイッチ２０に対してＯＦＦ操作がされると油圧シリンダ機構２の作動を停止するのだが、作動スイッチ２０に対してＯＦＦ操作がされるという所定の条件（又は油圧シリンダ機構２の動作が停止しているという所定の条件）を充足すると制御装置１９が遮断弁１５に開指令を与える（即ち、閉指令を止める）。これにより高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間が開き、２つの油通路２１，２２の何れかを流れる作動油（即ち、主回路１０を流れる作動油）がクーリング通路２６に導かれる。例えば、高圧選択機構１４は、出力軸１１ａが正方向に回転している際、第２油通路２２を流れる作動油をクーリング通路２６に導き（図２（ａ）の太線参照）、出力軸１１ａが逆方向に回転している際、第１油通路２１を流れる作動油をクーリング通路２６に導く（図２（ａ）の太線参照）。なお、図２では、電動機１１及び制御装置１９の記載が省略されている。クーリング通路２６に導かれた作動油は、逆止弁２９を通ってフィルター１６に導かれ、フィルター１６にて作動油に含まれる異物が補足されて除去される。除去された後、作動油は、冷却装置１７にて冷却され、作動油還元機構１８、即ち還元通路３６に導かれる。
【００４２】
還元通路３６はアキュムレータ３３によって設定圧力に保たれており、還元通路３６に導かれる作動油は２つの逆止弁３４，３５の何れかを介して２つ油通路２１，２２のうち低圧側の通路に戻される。即ち、クーリング通路２６を流れる作動油は、出力軸１１ａが正方向に回転している場合、作動油還元機構１８によって吸入側である第１油通路２１に戻され、出力軸１１ａが逆方向に回転している場合、作動油還元機構１８によって吸入側である第２油通路２２に戻される。このようにして主回路１０を流れる作動油がクーリング通路２６を用いて冷却されながら循環されており、主回路１０の作動油が高温になることが抑制されている。
【００４３】
このように油圧駆動システム１は、停止時において油圧ポンプ１２から吐出された作動油をクーリング通路２６に導いて冷却循環させている。主回路１０において、作動油は、高温になった油圧ポンプ１２によって温度が上昇し、油圧ポンプ１２からは高い温度状態にて作動油が吐出される。油圧駆動システム１では、油圧ポンプ１２から吐出された作動油をケーシング内を経由するクーリング通路２６に導くようになっており、油圧ポンプ１２のケーシング内における高温状態の作動油を冷却することができるので、油圧駆動システム１における冷却効果を向上させることができる。
【００４４】
また、油圧シリンダ機構２を作動する際には、遮断弁１５によって高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を迅速に遮断することで油圧シリンダ機構２に直ぐに高圧の作動油を導くことができる。即ち、所定の条件を充足すると高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を開いて作動油を冷却し、油圧シリンダ機構２が作動すると共に遮断弁１５によって高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を遮断させて作動油がクーリング通路２６に導かれないようにすることができる。それ故、冷却中であっても油圧シリンダ機構２を作動させる際には、油圧シリンダ機構２に直ぐに高圧の作動油を導くことができ、油圧シリンダ機構２の応答性の低下を抑制することができる。また、油圧シリンダ機構２の作動中にそれらの間を遮断しておくことで、油圧ポンプ１２に関して吐出側と吸入側とを反転させた際に油圧ポンプ１２の作動油がクーリング通路２６に逃げることを抑制することができる。これにより、動力のロスを抑えることができ、油圧駆動システム１のエネルギー効率を向上できる。
【００４５】
［第２実施形態］
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と構成が類似している。従って、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａの構成については、第１実施形態の油圧駆動システム１と異なる点について主に説明し、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、後述する図３及び図４では、説明の便宜上、電動機１１の記載を省略している。また、後述する図５及び図６も同様である。
【００４６】
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、図３に示すように油圧ポンプ１２Ａを備えている。油圧ポンプ１２Ａは、例えば可変容量型の斜板ポンプであり、斜板１２ｃの傾転角に応じて吐出容量を変更可能であり、その吐出容量と出力軸１１ａの回転数とに応じた流量の作動油を吐出することができる。斜板１２ｃには、レギュレータ４０が設けられており、レギュレータ４０によって斜板１２ｃの傾転角を変えて油圧ポンプ１２の吐出流量を変えることができる。更に詳細に説明すると、レギュレータ４０は、サーボピストン４１と切換弁４２とを有しており、サーボピストン４１は、斜板１２ｃを支持する斜板支持台（図示せず）に連結されている。また、サーボピストン４１は、その軸線に沿って移動可能に構成されており、移動することによって斜板支持台を傾けて斜板１２ｃの傾転角を変更することができる。即ち、斜板１２ｃがサーボピストン４１の位置に応じた傾転角に傾転する。
【００４７】
このような機能を有するサーボピストン４１は、その両端部の各々が互いに異なる外径寸法にて形成されており、その両端部に小径部４１ａ及び大径部４１ｂを有している。小径部４１ａ及び大径部４１ｂの周りには、各々の作動圧ｐ１，ｐ２を作用させるべく第１及び第２レギュレータ用油室４３，４４が夫々形成されており、第２レギュレータ用油室４４に導かれる作動圧ｐ２を増減することでサーボピストン４１を動かすことができる。即ち、第２レギュレータ用油室４４に導かれる作動圧ｐ２を大きくすると、サーボピストン４１が第１レギュレータ用油室４３側へと移動して斜板１２ｃの傾転角が小さくなる、即ち油圧ポンプ１２からの吐出量が減少する。
【００４８】
また、第１レギュレータ用油室４３には、詳しくは図示しないばね部材が収容されており、ばね部材によってサーボピストン４１の小径部４１ａが第２レギュレータ用油室４４の方へと付勢されている。それ故、２つのレギュレータ用油室４３，４４に導かれる作動圧ｐ１，ｐ２を共に小さくいくと、サーボピストン４１が第２レギュレータ用油室４４側へと移動して斜板１２ｃの傾転角が大きくなる、即ち油圧ポンプ１２からの吐出量が増加する。このようにレギュレータ４０は、２つのレギュレータ用油室４３，４４に導かれる作動圧ｐ１，ｐ２を増減させることによって斜板１２ｃの傾転角を変えることができ、またレギュレータ用油室４３，４４の各々には、それらに導かれる作動圧ｐ１，ｐ２を増減させるべくレギュレータ用通路４５を介して高圧選択機構１４が接続されている。即ち、レギュレータ用通路４５は、その一端が高圧選択機構１４に接続され、他端側が２つの分岐通路４５ａ，４５ｂに分岐している。一方の分岐通路４５ａである第１分岐通路４５ａは、第１レギュレータ用油室４３に接続され、他方の分岐通路４５ｂである第２分岐通路４５ｂは、第２レギュレータ用油室４４に接続されている。また、第２分岐通路４５ｂには、切換弁４２が介在している。
【００４９】
切換弁４２は、例えばスプール弁であり、作動圧ｐ２を高圧選択された作動油の圧力及びドレン圧の何れかに切換えてサーボピストン４１の位置を調整する、即ち斜板１２ｃの傾転角を調整する。即ち、サーボピストン４１は、二位置間を移動するようになっており、傾転角を小傾転角及び大傾転角の何れかに変更する。更に詳細に説明すると、切換弁４２は、前述の通りレギュレータ用通路４５の第２分岐通路４５ｂに介在しており、レギュレータ用通路４５を介して高圧選択機構１４と第２レギュレータ用油室４４とに接続され、またクーリング通路２６にも接続されている。このように配置される切換弁４２は、スプール４２ａを有しており、制御装置１９に電気的に接続されている。それ故、切換弁４２は、制御装置１９から出力される切換指令（即ち、切換弁４２に入力される信号）に応じてスプール４２ａを動かすことで、第２レギュレータ用油室４４を高圧選択機構１４及びクーリング通路２６の少なくとも一方に接続する。例えば、スプール４２ａを移動させて第２レギュレータ用油室４４を高圧選択機構１４に接続すると、作動圧ｐ２が高圧選択された作動油の圧力となる。これにより、サーボピストン４１が第１レギュレータ用油室４３側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が小傾転角となる。即ち、他方、スプール４２ａを移動させて第２レギュレータ用油室４４をクーリング通路２６に接続すると、作動圧ｐ２がドレン圧となる。これにより、サーボピストン４１が第２レギュレータ用油室４４側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が大傾転角となる。
【００５０】
このような機能を有する油圧駆動システム１Ａにおいて、遮断弁１５は、レギュレータ用通路４５に接続されており、レギュレータ用通路４５を介して高圧選択機構１４に接続されている。それ故、作動油を冷却する際に制御装置１９から遮断弁１５に開指令を与えて高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を開くと、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様に主回路１０の作動油をクーリング通路２６に導き、その作動油を冷却しながら循環させることができる（例えば、図４の太線参照）。即ち、制御装置１９は、作動スイッチ２０に対してＯＦＦ操作がされる等の所定の条件を充足すると遮断弁１５に開指令を与える。これにより、主回路１０の作動油がクーリング通路２６に導かれ、第１実施形態の油圧駆動システム１の場合と同様に作動油が冷却循環される。
【００５１】
また、油圧駆動システム１Ａでは、高圧選択機構１４とクーリング通路２６との間を開くことによってレギュレータ用通路４５を流れる作動油の圧力（以下、「レギュレータ用通路４５の圧力」という）がクーリング通路２６と同圧（即ち、ドレン圧）になる。即ち、切換弁４２のスプール４２ａの位置にかかわらず、２つのレギュレータ用油室４３，４４の作動圧ｐ１，ｐ２がクーリング通路２６と同圧になる。この際、サーボピストン４１が最も第２レギュレータ用油室４４側に位置するように第１レギュレータ用油室４３のばね部材の付勢力が調整されている。それ故、冷却循環させる際、斜板１２ｃの傾転角が大傾転角となり、油圧ポンプ１２からより多くの作動油が吐出される。これにより、より多くの作動油をクーリング通路２６に流すことができる、即ちより多くの作動油を冷却することができる。それ故、より低い回転数で作動油を冷却することができる。
【００５２】
また、油圧駆動システム１Ａでは、作動油のクーリング機能及び可変容量機能の２つの機能に関して、高圧選択機構１４及び一部の通路を共有することができるので、部品点数が増加することを抑制することができる。
【００５３】
その他、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【００５４】
［第３実施形態］
第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂは、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａと構成が類似している。従って、第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂの構成については、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａと異なる点について主に説明し、同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。なお、後述する図５及び図６では、説明の便宜上、電動機１１の記載を省略している。
【００５５】
第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂのレギュレータ４０Ｂは、図５に示すように切換弁４２Ｂを備えており、切換弁４２Ｂによって高圧選択機構１４によって導かれる作動油の流れを制御するようになっている。即ち、切換弁４２Ｂは、例えばスプール弁であり、スプール４２ｂを有している。また、切換弁４２Ｂは、第２レギュレータ用油室４４、高圧選択機構１４及びクーリング通路２６に接続されており、スプール４２ａを動かすことで第２レギュレータ用油室４４を高圧選択機構１４及びクーリング通路２６の少なくとも一方に接続する。
【００５６】
更に詳細に説明すると、切換弁４２Ｂでは、スプール４２ｂが３つの位置の間を移動可能に構成されている。即ち、第１位置である中立位置では、第２レギュレータ用油室４４及び高圧選択機構１４がクーリング通路２６に接続される。これにより、第１及び第２レギュレータ用油室４３，４４がクーリング通路２６と同圧になる。そうすると、サーボピストン４１がばね部材の付勢により第２レギュレータ用油室４４側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が増加し、大傾転角となる。また、第２位置である第１オフセット位置では、第２レギュレータ用油室４４が高圧選択機構１４と接続され、高圧選択機構１４を介して主回路１０を流れる作動油が導かれる。これにより、サーボピストン４１が第１レギュレータ用油室４３側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が小傾転角となる。また、第３位置である第２オフセット位置では、第２レギュレータ用油室４４がクーリング通路２６に接続され、第２レギュレータ用油室４４の作動圧ｐ２が第１レギュレータ用油室４３の作動圧ｐ１より小さくなる。これにより、サーボピストン４１が第２レギュレータ用油室４４側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が大傾転角となる。
【００５７】
このような機能を有する切換弁４２Ｂは、例えば電磁式の切換弁であり、制御装置１９に電気的に接続されており、制御装置１９からの切換指令に応じてスプール４２ｂを第１位置及び第２位置に移動させる。また、切換弁４２Ｂのスプール４２ｂには、ソレノイド４２ｃ，４２ｄの推力に抗するようにばね部材４２ｅが設けられており、ソレノイド４２ｃ，４２ｄからの出力が止まるとスプール４２ｂを中立位置に戻す。
【００５８】
このように構成されている切換弁４２Ｂでは、制御装置１９からの切換指令に応じてスプール４２ｂが移動し、それに伴って第２レギュレータ用油室４４に導かれる作動圧ｐ２を高圧選択される作動油の圧力及びドレン圧の何れかに変えることができる。例えば、制御装置１９からの切換指令に応じてスプール４２ｂを第１位置に移動させると、高圧選択される作動油（即ち、主回路１０の作動油）が第２レギュレータ用油室４４に導かれる。そうすると、第２レギュレータ用油室４４が高圧選択される作動油の圧力となる。これにより、サーボピストン４１が第１レギュレータ用油室４３側に移動して斜板１２ｃの傾転角が小傾転角となり、油圧ポンプ１２からの作動油の流量が小さくなる。他方、制御装置１９からの切換指令に応じてスプール４２ｂを第２位置に移動させると、第２レギュレータ用油室４４の作動油がクーリング通路２６に排出されて、作動圧ｐ２がドレン圧となる。これにより、サーボピストン４１が第２レギュレータ用油室４４側に移動して斜板１２ｃの傾転角が大傾転角となり、油圧ポンプ１２からの作動油の流量が大きくなる。
【００５９】
他方、ソレノイド４２ｃ，４２ｄに対する流量指令を止めると、スプール４２ｂがばね部材４２ｅによって中立位置に戻すことができる。スプール４２ｂが中立位置に移動することによって高圧選択機構１４とクーリング通路２６とが連通するので、主回路１０の作動油をクーリング通路２６に導くことができ、主回路１０の作動油を冷却循環させることができる。即ち、油圧駆動システム１Ｂにおいて制御装置１９は、作動スイッチ２０に対してＯＦＦ操作がされる等の所定の条件を充足すると切換弁４２Ｂに冷却指令を与える。これにより、主回路１０の作動油がクーリング通路２６に導かれ、第２実施形態の油圧駆動システム１の場合と同様に冷却循環される（例えば、図６の太線参照）。
【００６０】
また、油圧駆動システム１Ｂでは、スプール４２ｂが中立位置に戻ることによって、第２レギュレータ用油室４４及び高圧選択機構１４がクーリング通路２６に接続されるので、２つのレギュレータ用油室４３，４４が低圧となる。そうすると、サーボピストン４１がばね部材の付勢により第２レギュレータ用油室４４側に移動し、斜板１２ｃの傾転角が増加する、即ち大傾転角となる。従って、冷却循環させる際、油圧ポンプ１２からより多くの作動油を吐出することができ、より多くの作動油をクーリング通路２６に流すことができる。即ち、より多くの作動油を冷却することができるので、より低い回転数で作動油を冷却することができる。
【００６１】
また、油圧駆動システム１Ｂでは、作動油のクーリング機能及び可変容量機能の２つの機能に関して、高圧選択機構１４及び一部の通路を共有することができ、また切換弁４２Ｂにて前記２つの弁の機能（即ち、第２実施形態の遮断弁１５と切換弁４２の機能）を達成できるので、通路が増加したり部品点数が増加したりすることを抑制することができる。
【００６２】
その他、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【００６３】
［その他の実施形態］
第１乃至第３実施形態では、油圧駆動システム１，１Ａ，１Ｂを増圧機、特にコンプレッサ及びウォータジェット等に適用した場合について主に説明したが、適用される機器は必ずしもこれらに限定されない。適用される機械は、例えば前述のように破砕機、及び搬送機械等であってもよく、油圧シリンダ機構２と共に油圧閉回路を形成するような産業機械であればよい。また、前述する通り、油圧シリンダ機構２は、必ずしも両ロッドタイプのものに限定されず、片ロッドタイプのものであってもよい。油圧シリンダ機構２が片ロッドタイプのものである場合、例えば油圧プレス機等の産業機械に適用される。
【００６４】
また、第２及び第３実施形態の油圧駆動システム１Ａ，１Ｂでは、駆動源として電動機１１が用いられているが、必ずしも双方向に回転可能な電動機１１に限定されない。駆動源は、例えば、一方向にのみ回転可能な電動機及びエンジン等でもよく、油圧ポンプ１２Ａを回転駆動可能であればよい。また、一方向にのみ回転可能な電動機及びエンジンのように出力軸を一方向にのみ回転可能な駆動源の場合には、例えば以下のような油圧ポンプ１２Ａが採用される。即ち、油圧ポンプ１２は、斜板１２ｃの傾転角を変えることによって２つのポート１２ａ，１２ｂの何れにも作動油を吐出可能に構成される。
【００６５】
また、第１乃至第３実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ，１Ｂでは、油圧シリンダ機構２の停止中に作動油の冷却が行われているが、必ずしも停止中に限定されない。即ち、油圧シリンダ機構２が動作している場合においても行われてもよく、作動スイッチ２０とは別の冷却スイッチを操作する等の所定の条件を充足することによって作動油を冷却するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１，１Ａ，１Ｂ    冷却機能付き油圧駆動システム
２      油圧シリンダ機構
３      第１油室
４      第２油室
１０    主回路（油圧閉回路）
１２，１２Ａ  油圧ポンプ
１２ｄ  ドレン通路
１２ｅ  ドレンポート
１４    高圧選択機構
１５    遮断弁
１７    冷却装置
１８    作動油還元機構
１９    制御装置
２１    第１油通路
２２    第２油通路
２６    クーリング通路
４０，４０Ｂ    レギュレータ
４２，４２Ｂ  切換弁
４２ｂ  スプール
【要約】
【課題】  始動時の応答性を向上させることができ、且つ油圧シリンダ機構の動作を安定させることができる冷却機能付き油圧駆動システムを提供する。
【解決手段】  冷却機能付き油圧駆動システムは、複動式の油圧シリンダ機構と共に油圧閉回路を構成するものであって、油圧シリンダ機構の各室に第１及び第２油通路のうち少なくとも一方を介して油圧シリンダ機構から作動油を吸入し且つ他方から油圧シリンダ機構に作動油を吐出する油圧ポンプと、第１及び第２油通路のうち吐出側である高圧側の通路を流れる作動油をクーリング通路に導く高圧選択機構と、高圧選択機構とクーリング通路との間の遮断及び連通を切換えることができる遮断弁と、クーリング通路を流れる作動油を冷却する冷却装置と、クーリング通路において冷却装置より下流側に接続され、クーリング通路を流れる作動油を第１及び第２油通路のうち吸入側である低圧側の通路に戻す還元機構とを備えている。
【選択図】      図１【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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