(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧シリンダ等の油圧アクチュエータを駆動する油圧システムにおいて油圧ポンプの吸込み能力が不足している場合や、ピストンポンプを用いている場合、油圧ポンプの吸込みラインが負圧となることがあり、運転効率の低下やキャビテーションが発生するおそれがある。チャージポンプの装備に起因した従来の問題点を解消し得る油圧システムを提供する。【解決手段】油圧システムは、作動油タンク３と、順／逆動作する油圧アクチュエータと、順／逆駆動動作する駆動手段と、互いに逆動作する態様で駆動手段に接続された第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２と、第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプの吐出口と油圧アクチュエータとを接続する第１配管２１および第２配管２２とを有する油圧システムであって、第１油圧ポンプの吸込口と第２油圧ポンプの吸込口とを、接続配管２３を介して互いに連通させたことを特徴としている。【選択図】  図４
2004270727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を貯留する作動油タンクと、
作動油の供給に基づいて順動作および逆動作する油圧アクチュエータと、
順駆動動作および逆駆動動作する駆動手段と、
前記駆動手段に互いに逆動作する態様で接続された第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプの吐出口と前記油圧アクチュエータとを接続する第１配管と、
前記第２油圧ポンプの吐出口と前記油圧アクチュエータとを接続する第２配管とを有し、
前記駆動手段の順駆動動作によって前記第１油圧ポンプを順動作させ、前記油圧アクチュエータを順動作させる一方、
前記駆動手段の逆駆動動作によって前記第２油圧ポンプを順動作させ、前記油圧アクチュエータを逆動作させるよう構成した油圧システムであって、
前記第１油圧ポンプの吸込口と、前記第２油圧ポンプの吸込口とを、接続配管を介して互いに連通させて成ることを特徴とする油圧システム。
【請求項２】
前記接続配管を介して前記第１油圧ポンプまたは前記第２油圧ポンプに供給される作動油の圧力を適正に調整する圧力調整手段を備えて成ることを特徴とする請求項１記載の油圧システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設機械における作業機等、各種作業機械を駆動するための油圧システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、油圧ショベルの作業機等を動作させる駆動手段として、一般に油圧シリンダ等の油圧アクチュエータが広く使用されており、この油圧アクチュエータを駆動するための油圧システムは、例えば電動モータ等の駆動源によってピストンポンプ等の油圧ポンプを運転し、作動油タンクから油圧アクチュエータに作動油を供給することによって上記油圧アクチュエータを駆動している。
【０００３】
ここで、上記油圧システムにおいて油圧ポンプの吸込み能力が不足している場合や、ピストンポンプを用いている油圧システムにおいては上記ピストンポンプの特性等から、油圧システムの稼働中に油圧ポンプの吸込みラインが負圧となることがあり、上記油圧ポンプが空気を吸込むことで運転効率の著しい低下を招いたり、さらには圧力の低下に起因して生じるキャビテーションにより、上記油圧ポンプが致命的なダメージを受けてしまう虞れがある。
【０００４】
そこで、従来の油圧システムにおいては、油圧ポンプの吸込みラインにチャージポンプを設置し、油圧ポンプに対する作動油の供給不足分を補うことにより、上記吸込みラインに対して常に正圧を掛けるよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭５９−３９６０１号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如く油圧ポンプの吸込みラインにチャージポンプを設置している従来の油圧システムでは、上記チャージポンプの装備に起因した様々な不都合、例えば構成の複雑化に伴う制御やメインテナンスの煩雑化、外観の大形化に伴う設置スペースの増大、構成部品点数の増大に伴う各種コストの高騰等、多様な問題を招いてしまう不都合があった。
【０００６】
本発明は上記実状に鑑みて、チャージポンプの装備に起因する従来の問題点を解消し得る、油圧システムの提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および効果】
上記目的を達成するべく、請求項１の発明に関わる油圧システムは、作動油を貯留する作動油タンクと、作動油の供給に基づいて順動作および逆動作する油圧アクチュエータと、順駆動動作および逆駆動動作する駆動手段と、該駆動手段に互いに逆動作する態様で接続された第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプと、第１油圧ポンプの吐出口と油圧アクチュエータとを接続する第１配管と、第２油圧ポンプの吐出口と油圧アクチュエータとを接続する第２配管とを有し、駆動手段の順駆動動作により第１油圧ポンプを順動作させて油圧アクチュエータを順動作させる一方、駆動手段の逆駆動動作により第２油圧ポンプを順動作させて油圧アクチュエータを逆動作させるよう構成した油圧システムであって、第１油圧ポンプの吸込口と、第２油圧ポンプの吸込口とを、接続配管を介して互いに連通させて成ることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、駆動手段の順駆動動作によって第１油圧ポンプを順動作させた際、第１油圧ポンプに対して逆動作する第２油圧ポンプの吸込口からは作動油が吐出し、この作動油が接続配管を介して第１油圧ポンプの吸込口へ勢い良く流れ込むことで、順動作している第１油圧ポンプの吸込みラインに正圧が作用することとなる。
【０００９】
また、上記構成によれば、駆動手段の逆駆動動作によって第２油圧ポンプを順動作させた際、第２油圧ポンプに対して逆動作する第１油圧ポンプの吸込口からは作動油が吐出し、この作動油が接続配管を介して第２油圧ポンプの吸込口へ勢い良く流れ込むことで、順動作している第２油圧ポンプの吸込みラインの吸込みラインに正圧が作用することとなる。
【００１０】
このように、本発明に関わる油圧システムによれば、チャージポンプの装備を必要とすることなく、油圧ポンプの吸込みラインに対して正圧を掛けることができ、もってチャージポンプの装備に起因する従来の問題点を解消することが可能となる。
【００１１】
また、請求項２の発明に関わる油圧システムは、請求項１の発明に関わる油圧システムにおいて、接続配管を介して第１油圧ポンプまたは第２油圧ポンプに供給される作動油の圧力を、適正な圧力に調整するための圧力調整手段を備えて成ることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、接続配管を介して第１油圧ポンプの吸込口に供給される作動油の圧力、および接続配管を介して第２油圧ポンプの吸込口に供給される作動油の圧力が、圧力調整手段の作用によって適正に調整されることとなり、もってチャージポンプの装備を必要とすることなく、油圧ポンプの吸込みラインに適正な圧力を作用させることができ、もってチャージポンプの装備に起因する従来の問題点を解消することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示す図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
図１〜図５は、建設機械の一態様である油圧ショベルの作業機を駆動する油圧システムに、本発明に関わる油圧システムを適用した一実施例を示している。
【００１４】
図１および図２に示す如く、実施例における油圧システム１は、油圧ショベルの作業機（図示せず）を動作させる油圧アクチュエータ、具体的には片側ロッド式の油圧シリンダ２に作動油を供給することにより、該油圧シリンダ２のシリンダロッド２Ｒを、シリンダチューブ２Ｔに対して上昇（順動作）および下降（逆動作）させるものである。
【００１５】
図１〜図５に示す如く、実施例の油圧システム１は、上述した油圧シリンダ２を備えるとともに、作動油Ｏを貯留するための作動油タンク３、駆動源としての電動モータ４、ギヤポンプを採用して成る第１油圧ポンプ１１、同じくギヤポンプを採用して成る第２油圧ポンプ１２を具備している。
【００１６】
上記電動モータ４は、その駆動軸４ａ（図４、図５参照）が、正転（順駆動動作）および逆転（逆駆動動作）するものであって、この駆動軸４ａには第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２とが直列に接続されている。
【００１７】
第１油圧ポンプ１１は、油圧シリンダ２のヘッド側油室２ｈに作動油を供給して、シリンダロッド２Ｒを上昇（順動作）させるもので、その吐出口１１ｏは、第１配管２１を介して油圧シリンダ２のシリンダチューブ２Ｔ（ヘッド側油室２ｈ）に接続されている。
【００１８】
第２油圧ポンプ１２は、油圧シリンダ２のロッド側油室２ｒに作動油を供給して、シリンダロッド２Ｒを下降（逆動作）させるもので、その吐出口１２ｏは、第２配管２２を介して油圧シリンダ２のシリンダチューブ２Ｔ（ロッド側油室２ｒ）に接続されている。
【００１９】
ここで、第１油圧ポンプ１１の作動油吐出量と、第２油圧ポンプ１２の作動油吐出量とは、同一の運転条件下における作動油吐出量の比が、ヘッド側油室２ｈのピストン受圧面積と、ロッド側油室２ｒのピストン受圧面積との比に等しく設定されている。
【００２０】
また、上記第１油圧ポンプ１１と上記第２油圧ポンプ１２とは、電動モータ４が稼動した際に、互いに逆動作する態様で上記電動モータ４の駆動軸４ａに接続されている。
【００２１】
すなわち、電動モータ４の駆動軸４ａが正転（順駆動動作）した場合、第１油圧ポンプ１１は本来のポンプとして動作（順動作）し、油圧シリンダ２に作動油を圧送供給する一方、第２油圧ポンプ１２は第１油圧ポンプ１１に対して逆動作し、油圧モータ（オイルモータ）として作用することとなる。
【００２２】
また、電動モータ４の駆動軸４ａが逆転（逆駆動動作）した場合、第２油圧ポンプ１２は本来のポンプとして動作（順動作）し、油圧シリンダ２に作動油を圧送供給する一方、第１油圧ポンプ１１は第２油圧ポンプ１２に対して逆動作し、油圧モータ（オイルモータ）として作用することとなる。
【００２３】
上述した如く、第１油圧ポンプ１１の吐出口１１ｏおよび第２油圧ポンプ１２の吐出口１２ｏは、それぞれ第１配管２１および第２配管２２を介して油圧シリンダ２に接続されている一方、上記第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉと、上記第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉとは、接続配管２３を介して互いに接続されている。
【００２４】
また、上記接続配管２３には、図３に示す如く管壁に直交して嵌入する態様でパイプ３１が取付けられており、このパイプ３１によって、第１油圧ポンプ１１または第２油圧ポンプ１２に供給される作動油の圧力を、後述する態様で適正に調整する圧力調整手段３０が構成されている。
【００２５】
図１および図２に示す如く、上述した電動モータ４、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２は、一体に組み付けられることによってユニット化され、作動油タンク３の側壁に取付けられている。
【００２６】
ここで、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２、および圧力調整手段３０（パイプ３１）を備えた接続配管２３は、作動油タンク３の内部に臨んで配置されており、上記作動油タンク３に貯留している作動油Ｏに浸漬されている。
【００２７】
なお、図４および図５に示す如く、上記第１配管２１（分岐配管２１ａ）には、油圧シリンダ２におけるヘッド側油室２ｈの負圧を補償するチェック弁２１ｃが設けられ、また上記第２配管２２（分岐配管２２ａ）には、油圧シリンダ２におけるロッド側油室２ｒの負圧を補償するチェック弁２２ｃが設けられている。
【００２８】
上述した如き構成の油圧システム１において、いま、油圧シリンダ２のシリンダロッド２Ｒを上昇（順動作）させる場合には、電動モータ４の駆動軸４ａを正転（順駆動動作）させて、第１油圧ポンプ１１を本来のポンプとして動作（順動作）させる。
【００２９】
図４に示す如く、第１油圧ポンプ１１の吐出口１１ｏから圧送された作動油は、矢印ａおよび矢印ｂに示す如く第１配管２１を流通してシリンダチューブ２Ｔのヘッド側油室２ｈに供給され、これによって油圧シリンダ２のシリンダロッド２Ｒが上昇することとなる。
【００３０】
上記シリンダロッド２Ｒが上昇することで、シリンダチューブ２Ｔのロッド側油室２ｒから排出された作動油は、矢印ｃおよび矢印ｄで示す如く第２配管２２を流通して、第２油圧ポンプ１２の吐出口１２ｏに流入することとなる。
【００３１】
ここで、上記第２油圧ポンプ１２は、上述した如く第１油圧ポンプ１１と逆動作しているため、第２油圧ポンプ１２の吐出口１２ｏに流入した作動油は、上記第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉから勢い良く吐出されることとなる。
【００３２】
第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉから吐出された作動油は、矢印ｅ、矢印ｆおよび矢印ｇで示す如く、接続配管２３の内部を流通して第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉに流入することとなる。
【００３３】
このように、第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉから吐出された作動油が、接続配管２３を介して第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉへ勢い良く流れ込むことで、順動作している第１油圧ポンプ１１の吸込みライン（吸込口１１ｉ）に正圧が作用することとなる。
【００３４】
ここで、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２との作動油吐出量の設定誤差等に起因して、第１油圧ポンプ１１に対する作動油の供給量が足らない場合、図３中の矢印ｆで示す如く接続配管２３の内部を流通する作動油の流速により、圧力調整手段３０であるパイプ３１を介して、作動油タンク３（図１、２参照）内の作動油が矢印Ｏｆで示す如く接続配管２３の内部に引き込まれ、作動油の不足分が補充されることにより、第１油圧ポンプ１１の吸込みライン（吸込口１１ｉ）に適正な正圧が作用することとなる。
【００３５】
また、第１油圧ポンプ１１に対する作動油の供給量が多い場合、接続配管２３内における過剰な作動油が、圧力調整手段３０であるパイプ３１を介して作動油タンク３（図１、２参照）内へ排出されることで、第１油圧ポンプ１１の吸込みライン（吸込口１１ｉ）に適正な正圧が作用することとなる。
【００３６】
一方、上述した如き構成の油圧システム１において、油圧シリンダ２のシリンダロッド２Ｒを下降（逆動作）させる場合には、電動モータ４の駆動軸４ａを逆転（逆駆動動作）させて、第２油圧ポンプ１２を本来のポンプとして動作（順動作）させる。
【００３７】
図５に示す如く、第２油圧ポンプ１２の吐出口１２ｏから圧送された作動油は、矢印ｈおよび矢印ｉに示す如く第２配管２２を流通してシリンダチューブ２Ｔのロッド側油室２ｒに供給され、これによって油圧シリンダ２のシリンダロッド２Ｒが下降することとなる。
【００３８】
上記シリンダロッド２Ｒが下降することで、シリンダチューブ２Ｔのヘッド側油室２ｈから排出された作動油は、矢印ｊおよび矢印ｋで示す如く第１配管２１を流通して、第１油圧ポンプ１１の吐出口１１ｏに流入することとなる。
【００３９】
ここで、上記第１油圧ポンプ１１は、上述した如く第２油圧ポンプ１２と逆動作しているため、第１油圧ポンプ１１の吐出口１１ｏに流入した作動油は、上記第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉから勢い良く吐出されることとなる。
【００４０】
第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉから吐出された作動油は、矢印ｌ、矢印ｍおよび矢印ｎで示す如く、接続配管２３の内部を流通して第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉに流入することとなる。
【００４１】
このように、第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉから吐出された作動油が、接続配管２３を介して第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉへ勢い良く流れ込むことで、順動作している第２油圧ポンプ１２の吸込みラインに正圧が作用することとなる。
【００４２】
ここで、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２との作動油吐出量の設定誤差等に起因して、第２油圧ポンプ１２に対する作動油の供給量が足らない場合、図３中の矢印ｍで示す如く接続配管２３の内部を流通する作動油の流速により、圧力調整手段３０であるパイプ３１を介して、作動油タンク３（図１、２参照）内の作動油が矢印Ｏｍで示す如く接続配管２３の内部に引き込まれ、作動油の不足分が補充されることにより、第２油圧ポンプ１２の吸込みライン（吸込口１２ｉ）に適正な正圧が作用することとなる。
【００４３】
また、第２油圧ポンプ１２に対する作動油の供給量が多い場合、接続配管２３内における過剰な作動油が、圧力調整手段３０であるパイプ３１を介して作動油タンク３（図１、２参照）内へ排出されることで、第２油圧ポンプ１２の吸込みライン（吸込口１２ｉ）に適正な正圧が作用することとなる。
【００４４】
このように、本発明の一実施例である油圧システム１によれば、第１油圧ポンプ１１の吸込みライン（吸込口１１ｉ）、および第２油圧ポンプ１２の吸込みライン（吸込口１１ｉ）に対して、チャージポンプの装備を必要とすることなく正圧を掛けることができる。
【００４５】
したがって、上述した油圧システム１によれば、チャージポンプの装備に起因する従来の問題点、すなわち、構成の複雑化に伴う制御やメインテナンスの煩雑化、外観の大形化に伴う設置スペースの増大、構成部品点数の増大に伴う各種コストの高騰等、多様な不都合を解消することが可能となる。
【００４６】
また、本発明の一実施例である油圧システム１によれば、第１油圧ポンプ１１の吸込口１１ｉに供給される作動油の圧力、および第２油圧ポンプ１２の吸込口１２ｉに供給される作動油の圧力が、圧力調整手段３０（パイプ３１）の作用によって適正に調整されることとなる。
【００４７】
したがって、上述した油圧システム１によれば、チャージポンプの装備を必要とすることなく、油圧ポンプの吸込みラインに適正な圧力を作用させることができ、もってチャージポンプの装備に起因する従来の問題点を解消することが可能となる。
【００４８】
また、上述した構成の油圧システム１においては、電動モータ４と第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２とをユニット化し、作動油タンク３の側壁に対して直接に取付けているので、油圧ポンプを作動油タンクから離して設置している構成に比べて、油圧ポンプと作動油タンクとの間を繋ぐ配管が格段に短くなり、圧力損失の低下が抑えられることで運転効率の向上が達成される。
【００４９】
さらに、上述した油圧システム１では、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２とを、作動油タンク３の内部にレイアウトしたことにより、油圧システムがコンパクトに纏まることで省スペース化が達成され、延いては該油圧システムを搭載している油圧ショベル等、建設機械の可及的なコンパクト化を達成することが可能となる。
【００５０】
また、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２とともに、電動モータ４をも作動油タンク３の内部にレイアウトすることが可能であり、上記構成によって油圧システムの更なるコンパクト化が達成されることとなる。
【００５１】
また、上述した油圧システム１においては、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２とを繋ぐ接続配管２３が、作動油タンク３に貯留している作動油Ｏに浸漬しているため、接続配管２３に設けた圧力調整手段３０であるパイプ３１に、作動油タンク３内における作動油Ｏの液面からの圧力が作用し、接続配管２３の内部に作動油がスムーズに流入することにより、接続配管２３内の作動油が不足している場合でも速やかに補充されることとなる。
【００５２】
また、作動油タンク３内における作動油Ｏの液面からの圧力に頼ることなく、ポンプ等の適宜な加圧手段を用いて作動油タンク３の外部から作動油を加圧することで、接続配管２３の内部へ作動油を速やかに補充し得るよう構成することも可能である。
【００５３】
また、上述した油圧システム１では、接続配管２３に取付けたパイプ３１によって圧力調整手段３０を構成しているが、接続配管２３に対するパイプ３１の設置位置や設置個数は、油圧システムにおける仕様等の条件に基づいて、適宜に設定し得ることは言うまでもない。
【００５４】
さらに、接続配管２３に取付けたパイプ３１に換えて、例えば接続配管２３の周壁に開口させた貫通孔により、圧力調整手段を構成することも可能である。
【００５５】
また、上述した実施例においては、油圧アクチュエータとして片側ロッド式の油圧シリンダ２を採用しているが、両側ロッド式の油圧シリンダを油圧アクチュエータとして採用することも可能である。ここで、両側ロッド式の油圧シリンダを採用する場合には、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとにおける作動油吐出量（ポンプ容量）が、互いに等しく設定されることは勿論である。
【００５６】
また、上述した実施例では、油圧アクチュエータとして油圧シリンダを例示しているが、油圧モータ（オイルモータ）を油圧アクチュエータとして採用することも可能である。
【００５７】
また、上述した実施例において、第１油圧ポンプ１１と第２油圧ポンプ１２とは、共にギヤポンプによって構成されているが、ピストンポンプによって第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとを構成することも可能である。
【００５８】
また、上述した実施例においては、第１油圧ポンプ１１および第２油圧ポンプ１２の駆動源として電動モータ４を用いているが、電動モータに換えて油圧モータ（オイルモータ）を採用することも可能であり、さらに駆動源として各種エンジン（内燃機関）を採用することも可能である。ただし、エンジンを駆動源とする場合には、正逆転の制御等を目的として適宜なバルブ装置を要することは言うまでもない。
【００５９】
また、上述した実施例においては、本発明を油圧ショベルの作業機を駆動する為の油圧システムに適用した例を示したが、油圧ショベル以外の各種建設機械、さらには金型装置等の各種作業機械等、様々な産業分野の機器を駆動する油圧システムとしても、本発明を極めて有効に適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる油圧システムの一実施例を示す概念的な側面図。
【図２】図１に示した油圧システムの概念的な上面図。
【図３】図１に示した油圧システムの要部拡大図。
【図４】図１に示した油圧システムの概念的なブロック図。
【図５】図１に示した油圧システムの概念的なブロック図。
【符号の説明】
１…油圧システム、
２…油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）、
３…作動油タンク、
４…電動モータ（駆動源）、
１１…第１油圧ポンプ、
１１ｏ…吐出口、
１１ｉ…吸込口、
１２…第２油圧ポンプ、
１２ｏ…吐出口、
１２ｉ…吸込口、
２１…第１配管、
２２…第２配管、
２３…接続配管、
３０…圧力調整手段、
３１…パイプ。
【図１】
2004270727.tif 000003
【図２】
2004270727.tif 000004
【図３】
2004270727.tif 000005
【図４】
2004270727.tif 000006
【図５】
2004270727.tif 000007