(57)【要約】【課題】負荷装置に対して供給可能な圧力範囲が大きい油圧装置を提供すること。【解決手段】本発明の油圧装置は、慣性を内在又は付加により具備した駆動源１０と、この駆動源１０によって駆動され油動力を発生させる油圧ポンプモータ１１と、油圧ポンプモータ１１の流出ポートに一端が接続された油路１０１と、油路１０１から分岐するアンロード油路１０２と、アンロード油路１０２に介設された開閉弁１と、アンロード油路１０２への作動油の逆流を防止するための弁２１と、弁２１から負荷に接続された油路１０３と、油路１０３に介設された開閉弁２と、油路１０３にアキュムレータ３１と開閉弁３を介して接続されるアキュムレータ３２を備えることを特徴とする。この構成において、開閉弁１，２，３を開閉制御することで負荷に対し供給可能とする作動油の圧力範囲を大きくすることが可能となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の負荷に作動油を供給するための油圧装置であって、
所要量の慣性を内在又は付加により具備した駆動源と、
この駆動源によって駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプモータと、前記油圧ポンプモータの流出ポートに一端が接続された第１の油路と、
第１の油路から分岐するアンロード油路と、
前記アンロード油路に介設された第１の開閉弁と、
前記第１の油路の他端に接続された、前記アンロード油路への作動油の逆流を防止するための弁と、
前記弁から前記負荷に接続された第２の油路と、
前記第２の油路に介設された第２の開閉弁と、
前記弁と第２の開閉弁の油路に第１のアキュムレータと第３の開閉弁を介して接続される第２のアキュムレータを備える油圧装置。
【請求項２】
前記開閉弁の開閉を制御する制御手段をさらに備える請求項１記載の油圧装置。
【請求項３】
第１のアキュムレータと第２のアキュムレータは作動圧力範囲が互いに相違する請求項１から２記載の油圧装置。
【請求項４】
前記第１のアキュムレータは、前記第２のアキュムレータに比べ作動圧力範囲が高圧である請求項１から３記載の油圧装置。
【請求項５】
前記弁と第２の開閉弁の油路に第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータの作動圧力範囲と相違する作動圧力範囲を備え開閉弁を介して接続されるアキュムレータを備える請求項１から４記載の油圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、油圧装置に関し、特に慣性モーメントを具備した駆動源により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプで発生された圧力により駆動される負荷装置を有する油圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧装置は、所要量の慣性を内在又は付加（フライホイール等）により具備した駆動源によって、油圧ポンプを駆動して定圧油圧源を構成し、さらに、負荷装置の要求に応じた周辺素子を配備し、高圧小流量から低圧大流量への作動油を負荷へ供給できるように、エネルギ蓄積装置或いは油圧モータ等を含む負荷の状況に応じて制御弁を開閉することにより負荷装置に対して油圧エネルギを供給することを可能とする油圧装置があった。
【０００３】
【特許文献】
特願２００１−３５６７２７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の油圧装置にあっては、高圧小流量から低圧大流量への作動油を負荷装置に対して供給できるものの、高圧から低圧の油圧範囲はアキュムレータが備える作動圧力範囲に限定される。つまり、アキュムレータの作動圧力範囲外の圧力を備えた作動油を負荷装置に対して供給することが出来ないといった問題を有している。
【０００５】
そこで、本発明の主目的は、負荷装置に対して供給可能とする作動油の圧力範囲幅を大きくする油圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような従来の構成が有していた問題点を解決しようとするものであり、圧力範囲を広げるために複数のアキュムレータを備えることを特徴としている。すなわち、本発明は、所定の負荷に作動油を供給するための油圧装置であって、所要量の慣性を内在又は付加により具備した駆動源と、この駆動源によって駆動され油動力を発生させる回転型の油圧ポンプモータと、油圧ポンプモータの流出ポートに一端が接続された第１の油路と、第１の油路から分岐するアンロード油路と、アンロード油路に介設された第１の開閉弁と、第１の油路の他端に接続された、前記アンロード油路への作動油の逆流を防止するための弁と、弁から前記負荷に接続された第２の油路と、前記第２の油路に介設された第２の開閉弁と、弁と第２の開閉弁の油路に第１のアキュムレータと第３の開閉弁を介して接続される第２のアキュムレータを備えることを特徴としている。
【０００７】
この構成においては、第３の開閉弁を開閉制御することにより、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータに対する作動油の蓄積切換を可能とする。つまり、負荷が必要とするエネルギを提供可能とするアキュムレータを適宜選択することが出来る。
【０００８】
なお、開閉弁の開閉制御については、マイクロコンピュータ等から構成される制御装置を用いて行うことが好ましい。
【０００９】
また、負荷に供給する作動油の圧力範囲の幅を広げるために、第１のアキュムレータと第２のアキュムレータの作動圧力範囲が互いに相違していることが好ましい。
【００１０】
さらに、効率良く作動油をそれぞれのアキュムレータに蓄積するため、第１のアキュムレータは、第２のアキュムレータに比べ作動圧力範囲が高圧に設定されたものを使用することが好ましい。
【００１１】
さらにまた、負荷に供給する作動油の圧力範囲の幅を広げるために、弁と第２の開閉弁の油路に第１のアキュムレータおよび第２のアキュムレータの作動圧力範囲と相違する作動圧力範囲を備え新たな開閉弁を介して接続されるアキュムレータを付加することを特徴とする。
【発明の実施の形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施形態について、以下、図示例とともに説明する。図１は、油圧装置の構成要素と、それらを結合する流路による油圧回路を示す図である。
【００１３】
駆動源１０は、ここでは電動機を使用する。駆動源１０の軸には慣性体、具体的にはフライホイール７１が取り付けられている。フライホイール７１は、駆動源１０により回転駆動された場合、慣性により回転エネルギが蓄積されていく。このフライホイール７１の中心には軸が接続されており、この軸を通して駆動源１０からの駆動力が油圧ポンプモータ１１に伝えられ、油圧ポンプモータ１１が駆動される。駆動源１０が大きな慣性モーメントを有する場合、すなわち駆動源１０に慣性が内在されている場合には、フライホイール７１は省略することが出来る。
【００１４】
油圧ポンプモータ１１は、駆動源１０に直接もしくはフライホイール７１を介して接続され、駆動源１０の駆動に伴い作動油タンク４０から作動油を吸い上げソレノイド式の第２の制御弁２の流入側に対して形成された管路１０１に作動油を吐き出す。
【００１５】
第１の制御弁１は、ソレノイド式の制御弁であり、管路１０１から分岐点６１を介して接続され、第１の制御弁１を通過して作動油タンク４０へ導くアンロード油路１０２中に設けられている。
【００１６】
逆止弁２１は、分岐点６１から第２の制御弁２への下流側の管路１０１に分岐点６１に対して入力側を向けて設けられている。
【００１７】
第１のアキュムレータ３１は、逆止弁２１と第２の制御弁２を結ぶ管路１０３に接続点６２を介して設けられている。また、第２のアキュムレータ３２も同様に、逆止弁２１と第２の制御弁２を結ぶ管路１０３に接続点６３から第３の制御弁３を介して設けられている。
【００１８】
ここで逆止弁２１は、第１乃至第２のアキュムレータ３１，３２に蓄積された作動油の油圧ポンプモータ１１側への逆流を阻止する働きを備えている。
【００１９】
油圧シリンダ１２は、第２の制御弁２の流出側ポートから延びる管路１０４に流入側を向けて設けられている。また、油圧シリンダ１２の流出側には作動油タンク４０が設けられている。さらに、本発明では、負荷を油圧シリンダ１２と称して説明する。
【００２０】
制御装置８０は、第１乃至第３の制御弁の開閉制御ならびに第１のアキュムレータ３１内に蓄積された作動油の圧力値および第２のアキュムレータ３２内に蓄積された作動油の圧力値を検出する圧力センサからの検出値を監視するマイクロコンピュータ等から構成される。
【００２１】
次に前段で説明した各構成がどのように油圧シリンダ１２を動作させるのかについて説明する。駆動源１０を始動し、油圧ポンプモータ１１を設定された回転数で運転している場合には、作動油は作動油タンク４０から油圧ポンプモータ１１に吸入される。油圧ポンプモータ１１に吸入された作動油は、油圧ポンプモータ１１から吐出され、吐出側の管路１０１から、管路１０２、第１の制御弁１をとおり、作動油タンク４０に流れる。ここで、第１の制御弁１が通過側のポジションにある場合には、管路１０２、第１の制御弁１および作動油タンク４０へつながる管路はアンロード油路を形成する。
【００２２】
この状態で第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切換ると、駆動源１０により駆動される油圧ポンプモータ１１によって、作動油が、管路１０１中の接続点６１の下流側に接続された逆止弁２１を通過し、油圧シリンダ１２側へと供給される。また、第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切換た時には、駆動源１０により設定回転数で運転される油圧ポンプモータ１１が連続的に発生できる吐出圧力、すなわち油圧ポンプモータ１１の通常運転時に発生する吐出圧力よりも高い圧力が発生する。この高圧の作動油は、第２の制御弁２、第３の制御弁３のポジションが阻止側にある場合、第１のアキュムレータ３１に流れ込み、作動油つまりエネルギが蓄積される。
【００２３】
この高圧が発生する理由についてさらに詳細に説明する。駆動源１０は、発生可能なトルクがＱｍである場合、駆動源１０により駆動される油圧ポンプモータ１１のトルクをＱｐとすると、損失を無視した場合には、Ｑｍ＝Ｑｐの関係が成立することはあきらかである。ここで、駆動源１０の持つ慣性モーメントをＩ、角速度をωとすると、駆動源１０が加速又は減速する際に要する慣性トルクはＩ・ｄω／ｄｔで表せる。なお、Ｉ・ｄω／ｄｔは加速時には＋、減速時には−の値を持つことになる。
【００２４】
本実施形態では、第１の制御弁１のポジションが通過側の状態にある場合には、駆動源１０は設定回転数を維持するように図示していない回転計からの回転数を基に制御される。第１の制御弁１のポジションが阻止側に切換られた時、油圧ポンプモータ１１は負荷を受けて、駆動源１０が減速することになるが、前述したように駆動源１０の慣性トルクＩ・ｄω／ｄｔがＱｍに加算されることとなり、Ｑｐ＝Ｑｍ−Ｉ・ｄω／ｄｔの関係が成立する。よって、駆動源１０の減速による慣性のトルクが付加されることにより、通常運転時の油圧ポンプモータ１１の入力トルクＱｍよりも大きいトルクが油圧ポンプモータ１１に入力される。その一方で、油圧ポンプモータ１１の吐出圧力は、負荷圧力に応じて上昇する。その結果、圧力上昇した作動油が下流側の油圧シリンダ１２に供給されるのである。
【００２５】
これまでの説明は、第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切換る動作を１回だけ行った場合についてのみであったが、阻止側から通過側に切換、再び阻止側に切換る動作を反復することがきる。
【００２６】
このように、本実施形態では、より小さい駆動源で高い油圧を供給することが出来るので、油圧シリンダ１２が必要とする最大負荷トルクに合わせた出力トルクを備える駆動源を設けることなく、駆動させることが可能であり、経済的にも大きなメリットがある。
【００２７】
第１の制御弁１の切換動作は、次のように行われる。図１において、フライホイール７１には図示しない回転計が設けられ、駆動源１０の回転数は、この回転計によって検出される。したがって、仮に油圧ポンプモータ負荷トルクが駆動源１０の出力トルクを超え、その結果、駆動源１０の回転数が低下して下限設定値にまで減少した場合には、回転計からの検出信号によって認識することが出来る。制御装置８０は、回転計からの信号を受けるので、その信号から駆動源１０の回転数が下限設定値以下になったら、第１の制御弁１に制御信号を発して、そのポジションを阻止側から通過側に切換て、アンロード状態、すなわち油圧ポンプモータ１１の負荷が軽い状態とする。
【００２８】
その結果、駆動源１０にかかる負荷トルクが減少して、その回転数が次第に増加し、上限設定値以上になる。このとき再び、制御装置８０は、第１の制御弁１のポジションを阻止側に切換る制御を行う。この切換動作を行う時期は、上限設定値に達した瞬間に限られず、その直後でもよい。このようにして、第１の制御弁１は、切換動作を繰り返して油圧ポンプモータ１１から吐出される作動油を制御する。
【００２９】
また、圧力センサ５１は逆止弁２１の出力側の圧力状態を測定する。圧力センサ５１の測定値が所定の設定値に到達したら第１の制御弁１を阻止側から通過側に切換て、油圧ポンプモータ１１から吐出された作動油を作動油タンク４０へ戻す。この動作により駆動源１０の負荷がアンロード状態となり、回転数が増加する。このように切換のタイミングを決定するために使用するセンサとして、圧力センサ５１，５２や回転計のような検知手段や、負荷装置の状態を監視するセンサ、予め切換るタイミングが分かっている場合には状態を監視することなく外部からのクロックタイミングに応じて行うことも可能である。また、圧力センサおよび回転計等の検出値は全て制御装置８０で監視され、それぞれの情報に応じて各制御弁の開閉制御を行っている。
【００３０】
次に、逆止弁２１の出力側には、管路１０３を介して設けられた第２の制御弁２と、この第２の制御弁２と逆止弁２１との間の管路１０３に接続点６２を介して設けられた第１のアキュムレータ３１と、同じく管路１０３に接続点６３を介して設けられた第３の制御弁に接続される第２のアキュムレータ３２と、第２の制御弁２の下流側に設けられた油圧シリンダ１２が備わっている。この油圧シリンダは一例であり、第２の制御弁２を通して送り出される作動油を利用する装置であれば如何なるものが接続されてもよい。
【００３１】
次に、第１の制御弁１が阻止側、第２の制御弁２が通過側で駆動源を駆動すると、油圧ポンプモータ１１から吐出された作動油は逆止弁２１、第２の制御弁２を通過して油圧シリンダ１２に流入する。そして、油圧シリンダ１２は、供給される作動油つまり油圧に基づいて駆動を開始する。また、油圧シリンダ内に供給された作動油を作動油タンク４０へ吐出する。また、ここでは図示していないものの複数の作動油タンク４０は全てつながっているものとする。
【００３２】
ここで、油圧シリンダ１２が必要とする作動油の圧力が駆動源１０の駆動により供給可能な範囲であれば駆動源の回転数調整ならびに第１の制御弁１の開閉タイミングを制御することで圧力範囲調整を行うことが出来るため問題はない。しかし、油圧シリンダ１２が必要とする差動油の圧力が駆動源１０により作り出せる範囲以上を必要とした場合には、要求に応えるこが出来なくなる。
【００３３】
上述する問題点を解決する動作は次のように行われる。既に説明したとおり、第１の制御弁１のポジションを通過側から阻止側に切換る動作を反復することで、油圧ポンプモータ１１の通常運転時に発生する吐出圧力よりも高い圧力が発生し、この高圧の作動油は、第２の制御弁２、第３の制御弁３のポジションが阻止側にある時、第１のアキュムレータ３１に供給され、エネルギが蓄積される。次に、圧力センサ５１で油圧シリンダ１２が必要とする圧力値を検出することで、第１のアキュムレータ３１は油圧シリンダ１２が必要とする作動油の供給を可能としている状態であることを示す。この圧力値に基づいて、第２の制御弁２を通過側に切換ることで第１のアキュムレータ３１に蓄積された作動油が油圧シリンダ１２に供給される。
【００３４】
次に、駆動源１０が駆動で供給可能とする圧力より高く、第１のアキュムレータ３１が備える作動圧力範囲の下限よりも低い圧力を油圧シリンダ１２が必要とした場合について説明する。第１のアキュムレータ３１の作動圧力範囲よりも小さな作動圧力範囲を備える第２のアキュムレータ３２を管路１０３の接続点６３から第３の制御弁３を介して接続する。つづいて、第３の制御弁３を阻止側から通過側に切換ることで油圧ポンプモータ１１から供給される作動油は、第２のアキュムレータ３２に蓄積される。また、この時第１のアキュムレータ３１は作動圧力範囲が第２のアキュムレータ３２より高い範囲にあることから作動油が蓄積されることはない。つづいて、制御装置８０は、圧力センサ５２の検出値を監視することで油圧シリンダ１２が必要とする圧力値が検出されると第２の制御弁２を通過側に切換て油圧シリンダ１２に対して作動油の供給を行う。
【００３５】
つまり、第２のアキュムレータ３２を利用することで、第１のアキュムレータ３１では応じることが出来ない範囲の低い油圧を供給することが出来る。言い換えれば、第２のアキュムレータ３２の作動圧力範囲分だけ、第１のアキュムレータ３１の予圧を高く設定することができ、作動圧力範囲を広げることが可能となる。従来の回路構成ではアキュムレータを一つしか使っておらず、限られた範囲内の油圧しか供給できなかったことに対して、本発明の油圧回路の構成では、従来のアキュムレータとは別に新たなアキュムレータを制御弁を介して接続することで、従来の油圧装置で作り出すことが出来ない広範囲な圧力値の作動油を油圧シリンダ１２に対して供給することが可能となる。
【００３６】
数値を入れて具体的に説明すると、第１のアキュムレータ３１が供給可能とする作動圧力範囲を１０ＭＰａ〜３０ＭＰａとし、第２のアキュムレータ３２の作動圧力範囲を４ＭＰａ〜１２ＭＰａとする。また、油圧ポンプモータ１１が送り出す作動圧力範囲を０〜５ＭＰａとすると、油圧シリンダ１２に対して供給可能とする油圧範囲は０〜３０ＭＰａと油圧範囲が格段に広くなったことが容易に分かる。
【００３７】
また、アキュムレータを二つ利用した場合について説明したが、第３の制御弁３を介して接続される第２のアキュムレータ３２の構成を逆止弁２１から第２の制御弁の管路中に介設することで、さらに広範囲なエネルギの供給が可能となる。また、この構成に於いても実施例同様に制御弁を介さずに接続される第１のアキュムレータ３１が一番高い差動圧力範囲を備えていることが構成上好ましい。
【００３８】
また、上記説明の中で第１のアキュムレータ３１にエネルギを蓄積する場合に、第３の制御弁を阻止側に切換る制御を行ったが、第３の制御弁を通過側にしていてもよい。ただし、この場合第１のアキュムレータ３１に作動油を早急に貯めたいにも拘わらず第２のアキュムレータ３２から作動油が貯められることになり効率が悪くなる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の油圧装置は、差動圧力範囲を相違するアキュムレータを複数並列に備えることで、負荷装置が必要とする広範囲な油圧を一つの油圧回路で供給することが可能となり、負荷装置毎に負荷装置に合わせた油圧装置を設け必要がなく、経費の削減が大きく図られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された油圧装置の一実形態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１乃至３は制御弁、１０・・・駆動源、１１・・・油圧ポンプモータ、１２・・・油圧シリンダ、２１・・・逆止弁、３１，３２・・・アキュムレータ、４０・・・作動油タンク、８０・・・制御装置
【図１】
2004239391.tif 000003