(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ピストンと、該ピストンの両側の油圧室とを備える油圧シリンダ装置と、
（ｂ）油タンクと、
（ｃ）駆動軸と２つの吐出口とを備え、前記駆動軸が互いに接続された複数の２方向形のポンプと、
（ｄ）前記駆動軸が接続された回生機能付ポンプ駆動源と、
（ｅ）該回生機能付ポンプ駆動源と異なる駆動源によって駆動されるチャージポンプとを有する油圧閉回路であって、
（ｆ）前記複数の２方向形のポンプの中のいずれかの２方向形のポンプにおいては、前記吐出口の両方が前記油圧室の両方にそれぞれ連結され、
（ｇ）前記複数の２方向形のポンプの中の他の２方向形のポンプにおいては、前記吐出口の一方が前記油圧室の一方に連結され、前記吐出口の他方が前記油タンクに連結され、前記他の２方向形のポンプは、前記油圧閉回路内の油を前記油タンクに排出するとともに前記油圧閉回路内に前記油タンクの油を供給することにより、前記油圧閉回路内の油量を補償し、
（ｈ）前記油圧シリンダ装置はシングルロッド型であり、ロッド側の油圧室と、ロッドと反対側の油圧室とを備え、
（ｉ）前記他の２方向形のポンプにおける前記吐出口の一方が連結されている油圧室は、前記ロッドと反対側の油圧室であり、
（ｊ）前記回生機能付ポンプ駆動源は回生機能付電動モータであり、
（ｋ）前記チャージポンプは、油圧閉回路内の油圧が規定範囲以下となると作動して前記油タンク内の油を油圧閉回路に補給することにより、前記油圧閉回路内の油圧を補償することを特徴とする油圧閉回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧閉回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ショベル、ローダー、ブルドーザ、堀削機等の建設機械、クレーン、フォークリフト、ダンプトラック等の運輸物流機械、マシニングセンタ、旋盤等の工作機械、プレス、樹脂成形機、ゴム成形機等の成形装置などの各種機械においては、機械の可動部材を駆動するための油圧アクチュエーターを作動させる油圧閉回路が提供されている。
【０００３】
図２は従来の油圧閉回路の構成を示す図である。
【０００４】
図において、５１は機械の可動部材を駆動するための油圧アクチュエーターとしてのシングルロッド型の油圧シリンダ装置であり、ヘッド側油圧室５１ａ、ロッド側油圧室５１ｂ、ピストン５１ｃ及びロッド５１ｄとを有する。また、５２は圧油を吐出する２方向形の可変容量ポンプであり、前記ヘッド側油圧室５１ａ及びロッド側油圧室５１ｂに、それぞれ、第１管路５３及び第２管路５４を介して、連結されている。なお、前記可変容量ポンプ５２は、エンジン、電動モータ等から成る回生機能付ポンプ駆動源６６によって駆動される。
【０００５】
そして、５５は、不足分の油を油タンク６５から前記油圧閉回路に供給するために図示されない駆動源によって駆動されるチャージポンプであり、チャージ管路５９と、第１チェック弁５６及び第２チェック弁５７を介して、第１管路５３及び第２管路５４に連結される。ここで、前記チャージポンプ５５から吐出される圧油の圧力を一定に保つために、前記チャージ管路５９の、第１チェック弁５６及び第２チェック弁５７と反対側の端部は、第１低圧リリーフ弁５８を介して、前記油タンク６５に連結される。
【０００６】
また、６０は前記油圧閉回路中の余剰の油を前記タンク６５に排出するためのフラッシング弁であり、２つの入口ポートに接続された第１排出管路６１及び第２排出管路６２を介して、前記第１管路５３及び第２管路５４に連結される。さらに、前記フラッシング弁６０は、出口ポートに接続された第３排出管路６７及び第２低圧リリーフ弁６４を介して、前記油タンク６５に連結される。
【０００７】
次に、前記構成の油圧閉回路の動作を説明する。
【０００８】
まず、前記油圧シリンダ装置５１を作動させてロッド５１ｄを伸ばす方向（図２において右方向）に移動させる場合には、前記可変容量ポンプ５２から前記第１管路５３側に圧油を吐出させる。すると、前記ヘッド側油圧室５１ａ内に圧油が供給され、前記ピストン５１ｃが図２において右方向へ押されて、前記ロッド５１ｄは図２において右方向に移動させられる。一方、前記ピストン５１ｃが図２において右方向へ押されるので、前記ロッド側油圧室５１ｂ内の油が、第２管路５４に排出され、該第２管路５４を通って戻り油として前記可変容量ポンプ５２の吸い込み側に戻る。
【０００９】
ここで、前記油圧シリンダ装置５１はシングルロッド型であって、前記ピストン５１ｃの前記ロッド側油圧室５１ｂの受圧面積Ａ2 は、前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 よりも、前記ロッド５１ｄの断面積αの分だけ小さい。すなわち、Ａ1 ＝Ａ2 ＋α、である。したがって、前記ロッド側油圧室５１ｂから排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室５１ａ内に供給される油の量より少ない。すなわち、前記ロッド側油圧室５１ｂから排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室５１ａ内に供給される油の量のＡ2 ／Ａ1 倍である。そのため、このままの状態であると、前記可変容量ポンプ５２の吸い込み側に戻る油の量が、前記可変容量ポンプ５２から吐出される油の量よりも少なくなり、前記可変容量ポンプ５２内でキャビテーションが発生してしまう。
【００１０】
この場合、前記可変容量ポンプ５２内でのキャビテーションの発生を防止するために、前記チャージポンプ５５を駆動させて、前記第２チェック弁５７を介して前記第２管路５４に、不足分の油を供給する。ここで、前記チャージポンプ５５が供給すべき油の量は、前記可変容量ポンプ５２から吐出される油の量のα／Ａ1 倍である。
【００１１】
次に、前記油圧シリンダ装置５１を作動させてロッド５１ｄを縮める方向（図２において左方向）に移動させる場合には、前記可変容量ポンプ５２から前記第２管路５４側に油を吐出させる。すると、前記ロッド側油圧室５１ｂ内に圧油が供給され、前記ピストン５１ｃが図２における左方向へ押されて、前記ロッド５１ｄは図２において左方向に移動させられる。
【００１２】
なお、一般的に、機械の可動部材には常時一方向に対して外力、すなわち、荷重が加えられた状態になっている。例えば、前記可動部材がフォークリフトのリフトである場合、該リフトは常時下方向に荷重された状態になっている。このような場合、前記可動部材を駆動させる油圧アクチュエーターである前記油圧シリンダ装置５１は、前記可動部材を荷重と逆向きに駆動させる時に、前記ロッド５１ｄが伸びるように配設され、常時前記ロッド５１ｄを縮める方向に荷重された状態になっている。したがって、前記ロッド５１ｄを伸ばす方向（図２における右方向）に移動させる場合には、高圧の圧油を前記ヘッド側油圧室５１ａ内に供給する必要があるが、逆に前記ロッド５１ｄを縮める方向（図２における左方向）に移動させる場合には、圧力のかかっていない油を前記ロッド側油圧室５１ｂ内に供給すれば足りる。
【００１３】
そして、前記ピストン５１ｃが図２における左方向へ押されるので、前記ヘッド側油圧室５１ａ内の油が、第１管路５３に排出され、該第１管路５３を通って戻り油として前記可変容量ポンプ５２の吸い込み側に戻る。
【００１４】
ここで、前記ピストン５１ｃの前記ロッド側油圧室５１ｂの受圧面積Ａ2 は、前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 よりも、前記ロッド５１ｄの断面積αの分だけ小さいので、前記ヘッド側油圧室５１ａから排出される油の量は、前記ロッド側油圧室５１ｂ内に供給される油の量より多い。すなわち、前記ヘッド側油圧室５１ａから排出される油の量は、前記ロッド側油圧室５１ｂ内に供給される油の量のＡ1 ／Ａ2 倍である。
【００１５】
そのため、このままの状態であると、前記可変容量ポンプ５２の吸い込み側に戻る油の量が、前記可変容量ポンプ５２から吐出される油の量よりも多くなる。したがって、前記可変容量ポンプ５２に吸入されず、前記第１管路５３及びヘッド側油圧室５１ａ内の圧力が上昇して、前記ピストン５１ｃ及びロッド５１ｄの動きが止められてしまう。
【００１６】
この場合、前記フラッシング弁６０が前記第２管路５４内の圧力によって、図２において右位置に切り替えられ、前記第１管路５３が前記第１排出管路６１及び第３排出管路６７に連通する。したがって、余分な油が第２低圧リリーフ弁６４を介して、前記油タンク６５に排出されるので、前記ピストン５１ｃ及びロッド５１ｄの動きが止められてしまうことがない。ここで、前記油タンク６５に排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室５１ａから排出される油の量のα／Ａ1 倍である。なお、以上の倍率の値は、すべて油を非圧縮性流体とした場合の理論値である。
【００１７】
また、前記機械の可動部材にかかる荷重によって、前記ピストン５１ｃが図２において左方向へ押され、これにより、前記ヘッド側油圧室５１ａ内から排出された油が前記可変容量ポンプ５２内に押し込まれる。したがって、該可変容量ポンプ５２は、前記油によって作動させられ、前記回生機能付ポンプ駆動源６６を逆方向に作動させ、回生エネルギーを発生させる。
【００１８】
このように、前記構成の油圧閉回路により、機械の可動部材を駆動する油圧アクチュエーターである油圧シリンダ装置５１を作動させることができ、また、前記油圧シリンダ装置５１を作動させるためのエネルギーの一部を回生することができる。なお、前記構成の油圧閉回路に類似する油圧閉回路が、特開昭５９−１３３８０４号公報に従来例として記載されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の油圧閉回路においては、フラッシング弁６０がハンチング現象を起こしてしまい、油圧シリンダ装置５１が円滑に作動しないことがある。
【００２０】
前記油圧シリンダ装置５１を作動させてロッド５１ｄを縮める方向に移動させる時に、前記機械の可動部材にかかる荷重が小さくて、荷重によって前記ピストン５１ｃが図２における左方向へ押される力が小さい場合、高圧の圧油を前記ロッド側油圧室５１ｂ内に供給するために、前記第２管路５４内の圧力が急激に上昇する。
【００２１】
したがって、前記フラッシング弁６０が図２における右位置に切り替えられる。一方、前記第２管路５４内の圧力が急激に上昇するので、前記ピストン５１ｃ及びロッド５１ｄが急激に図２において左方向へ移動させられて、前記ヘッド側油圧室５１ａ内の圧力が急激に上昇する。
【００２２】
これにより、前記第１管路５３内の圧力も急激に上昇して前記第２管路５４内の圧力よりも高くなるので、今度は前記フラッシング弁６０が、図２における左位置に切り替えられる。そして、前記フラッシング弁６０が左右に振動するハンチング現象が発生してしまう。
【００２３】
このようにハンチング現象が発生すると、前記フラッシング弁６０は円滑に作動しないので、前記油圧シリンダ装置５１が作動せず、前記ロッド５１ｄを縮める方向に移動させることができなくなってしまう。
【００２４】
さらに、前記油圧シリンダ装置５１を作動させてロッド５１ｄを縮める方向に移動させる場合、ハンチング現象が発生しなくても、回生エネルギーの発生効率が低くなってしまうという問題がある。
【００２５】
すなわち、前記ピストン５１ｃの前記ロッド側油圧室５１ｂの受圧面積Ａ2 が、前記ロッド５１ｄの断面積αの分だけ前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 よりも小さいことによって生じる余分な油が、前記フラッシング弁６０を介して、前記油タンク６５に排出される。前述したように、前記油タンク６５に排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室５１ａから排出される油の量のα／Ａ1 倍である。
【００２６】
このため、前記可変容量ポンプ５２内に押し込まれて該可変容量ポンプ５２を作動させ、それによって前記回生機能付ポンプ駆動源６６を逆方向に作動させて、回生エネルギーを発生させる油の量が減少する。したがって、発生される回生エネルギーの量が減少してしまう。
【００２７】
例えば、前記ロッド５１ｄの断面積αが前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 の５０％の場合、前記油タンク６５に排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室５１ａから排出される油の量の５０％となる。この場合、回生エネルギーを発生させる油の量が５０％も減少してしまう。
【００２８】
また、前記油圧シリンダ装置５１を作動させてロッド５１ｄを伸ばす方向（図２において右方向）に移動させる場合、前記ピストン５１ｃの前記ロッド側油圧室５１ｂの受圧面積Ａ2 が、前記ロッド５１ｄの断面積αの分だけ前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 よりも小さいことによって生じる油の不足分を前記第２管路５４に供給するために、前記チャージポンプ５５を駆動させるようになっている。前述したように、前記チャージポンプ５５が供給すべき油の量は、前記可変容量ポンプ５２から吐出される油の量のα／Ａ1 倍である。
【００２９】
したがって、特に前記ロッド５１ｄの径が大きい場合には、前記チャージポンプ５５は大容量でなくてはならず、油圧閉回路の製造コスト及びランニングコストが高くなってしまう。
【００３０】
例えば、前記ロッド５１ｄの断面積αが前記ヘッド側油圧室５１ａの受圧面積Ａ1 の５０％の場合、前記チャージポンプ５５が供給すべき油の量は、前記可変容量ポンプ５２から吐出される油の量の５０％となる。この場合、前記チャージポンプ５５として、前記可変容量ポンプ５２の最大吐出容量の５０％という大容量のポンプが必要になってしまう。
【００３１】
本発明は、前記従来の油圧閉回路の問題点を解決して、油圧シリンダ装置が円滑に作動し、回生エネルギーの発生効率が高く、大容量のチャージポンプを必要とすることなく、製造コスト及びランニングコストの低い油圧閉回路を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の油圧閉回路においては、ピストンと、該ピストンの両側の油圧室とを備える油圧シリンダ装置と、油タンクと、駆動軸と２つの吐出口とを備え、前記駆動軸が互いに接続された複数の２方向形のポンプと、前記駆動軸が接続された回生機能付ポンプ駆動源と、該回生機能付ポンプ駆動源と異なる駆動源によって駆動されるチャージポンプとを有する油圧閉回路であって、前記複数の２方向形のポンプの中のいずれかの２方向形のポンプにおいては、前記吐出口の両方が前記油圧室の両方にそれぞれ連結され、前記他の２方向形のポンプは、前記油圧閉回路内の油を前記油タンクに排出するとともに前記油圧閉回路内に前記油タンクの油を供給することにより、前記油圧閉回路内の油量を補償し、前記油圧シリンダ装置はシングルロッド型であり、ロッド側の油圧室と、ロッドと反対側の油圧室とを備え、前記他の２方向形のポンプにおける前記吐出口の一方が連結されている油圧室は、前記ロッドと反対側の油圧室であり、前記回生機能付ポンプ駆動源は回生機能付電動モータであり、前記チャージポンプは、油圧閉回路内の油圧が規定範囲以下となると作動して前記油タンク内の油を油圧閉回路に補給することにより、前記油圧閉回路内の油圧を補償する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施の形態における油圧閉回路の構成を示す回路図である。
【００３７】
図において、１０は油圧閉回路であり、例えば、ショベル、ローダー、ブルドーザ、掘削機等の建設機械、クレーン、フォークリフト、ダンプトラック等の運輸物流機械、マシニングセンタ、旋盤等の工作機械、プレス、樹脂成形機、ゴム成形機等の成形装置などの各種機械におけるリフト、ショベル、アーム、ブーム、チャック、クランパ、プッシャー、ウィング、金型等の各種可動部材を駆動するための油圧アクチュエーターを作動させるために使用される。
【００３８】
そして、１１は油圧アクチュエーターとしての油圧シリンダ装置であり、ヘッド側油圧室１１ａ、ロッド側油圧室１１ｂ、ピストン１１ｃ及びロッド１１ｄとを有する。ここで、前記油圧シリンダ装置１１は一方向にロッド１１ｄが突出したシングルロッド型であり、前記ロッド１１ｄのピストン１１ｃと反対側の端部は、図示されない前記機械における可動部材に連結される。また、前記ヘッド側油圧室１１ａ及びロッド側油圧室１１ｂは、前記ピストン１１ｃのロッド１１ｄと反対側及びロッド１１ｄの側にそれぞれ配設される。
【００３９】
また、１２は、前記油圧シリンダ装置１１を作動させるための２方向形のポンプであり、吐出方向切替型の圧油を吐出する第１可変容量ポンプである。そして、該第１可変容量ポンプ１２の２つの吐出口は、それぞれ、前記ヘッド側油圧室１１ａ及びロッド側油圧室１１ｂに、第１管路１４及び第２管路１５を介して、連結される。
【００４０】
さらに、１３は、前記油圧シリンダ装置１１を作動させるための２方向形のポンプであって、吐出方向切替型の圧油を吐出する第２可変容量ポンプである。そして、該第２可変容量ポンプ１３の２つの一方の吐出口は第１管路１４を介して前記ヘッド側油圧室１１ａに連結され、他方の吐出口は油タンク２３に連結される。
【００４１】
なお、可変容量ポンプとしては、斜軸式、斜板式等の並列ピストン形式のポンプが一般的であるが、いかなる形態のものであってもよい。
【００４２】
ここで、前記ピストン１１ｃのヘッド側油圧室１１ａにおける受圧面積をＡ1 、前記ピストン１１ｃのロッド側油圧室１１ｂにおける受圧面積をＡ2 、ロッド１１ｄの断面積をαとした場合、前記第２可変容量ポンプ１３から吐出される油の量が、前記第１可変容量ポンプ１２から吐出される油の量の（Ａ1 −Ａ2 ）／Ａ2 倍、すなわち、α／Ａ2 倍となるように、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３を制御する。なお、これを逆の面からいうと、前記第１可変容量ポンプ１２から吐出される油の量が、前記第２可変容量ポンプ１３から吐出される油の量のＡ2 ／（Ａ1 −Ａ2 ）倍、すなわち、Ａ2 ／α倍となるように制御することになる。更に別の面からいうと、前記第１可変容量ポンプ１２から吐出される油の量が、吐出される油の合計量のＡ2 ／Ａ1 倍となり、前記第２可変容量ポンプ１３から吐出される油の量が、吐出される油の合計量のα／Ａ1 倍となるように制御することになる。
【００４３】
したがって、例えば、前記ロッド１１ｄの断面積αが前記ヘッド側油圧室１１ａの受圧面積Ａ1 の５０％の場合には、前記第２可変容量ポンプ１３の吐出する油の量と、前記第１可変容量ポンプ１２の吐出する油の量とが等しいので、前記第１可変容量ポンプ１２及び前記第２可変容量ポンプ１３として、同一のものを使用することができる。
【００４４】
そして、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３は、駆動軸が互いに接続され、更に、回生機能付ポンプ駆動源２２の駆動軸に接続されて、該回生機能付ポンプ駆動源２２によって駆動される。なお、図１において、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３は駆動軸が互いに直列に接続されているが、前記駆動軸の接続の態様は直列に限らず、駆動軸を回転させる力が伝達可能なものであれば、並列その他いかなる態様であってもよい。
【００４５】
ここで、該回生機能付ポンプ駆動源２２は、駆動軸に外部から入力された駆動軸を回転させる力、すなわち、回生トルクを前記駆動軸を回転させてポンプを駆動するための力やエネルギーに変換する機能を有するポンプ駆動源である。このようなポンプ駆動源としては、例えば、複数の駆動軸を有し、１つの出力軸に外部から入力された回生トルクが他の駆動軸に出力トルクとして伝達される伝導機構を備えたエンジンや、駆動軸に外部から入力された回生トルクによって発電して回生電流を発生する機能を有する電動モータがあるが、他のいかなる形態のものであってもよい。
【００４６】
また、２１は、不足分の油を油タンク２３から前記油圧閉回路１０に供給するための図示されない駆動源によって駆動されるチャージポンプであり、チャージ管路１９と、第１チェック弁１６及び第２チェック弁１７を介して、第１管路１４及び第２管路１５に連結される。ここで、前記チャージポンプ２１から吐出される圧油の圧力を一定に保つために、前記チャージ管路１９の、第１チェック弁１６及び第２チェック弁１７と反対側の端部は、第１低圧リリーフ弁１８を介して、前記油タンク２３に連結される。
【００４７】
前記油圧閉回路１０は、図示されない制御装置を有する。該制御装置は、前記油圧閉回路１０における回生機能付ポンプ駆動源２２、第１可変容量ポンプ１２、第２可変容量ポンプ１３、チャージポンプ２１等の動作を制御するものであり、ＣＰＵ（中央演算子）、記憶装置、表示装置、入出力装置等を有する。また、前記制御装置は、油圧、油量、油温等を計測する計測装置を備えていてもよい。なお、前記制御装置は独立したものでなく、他の制御装置に統合されていてもよい。
【００４８】
次に、前記構成の油圧閉回路１０の動作について説明する。
【００４９】
まず、前記油圧シリンダ装置１１を作動させてロッド１１ｄを伸ばす方向（図１における右方向）に移動させる場合には、前記第１可変容量ポンプ１２及び前記第２可変容量ポンプ１３から前記第１管路１４側に圧油を吐出させる。すると、前記ヘッド側油圧室１１ａ内に圧油が供給され、前記ピストン１１ｃが図１における右方向へ押されて、前記ロッド１１ｄは右方向に移動させられる。
【００５０】
一方、前記ピストン１１ｃが右方向へ押されるので、前記ロッド側油圧室１１ｂ内の油が、第２管路１５に排出され、該第２管路１５を通って戻り油として前記第１可変容量ポンプ１２の吸い込み側に戻る。
【００５１】
ここで、前記ピストン１１ｃの前記ロッド側油圧室１１ｂにおける受圧面積Ａ2 は、前記ヘッド側油圧室１１ａにおける受圧面積Ａ1 よりも、前記ロッド１１ｄの断面積αの分だけ小さいのであるから、前記ロッド側油圧室１１ｂから排出される油の量は、前記ヘッド側油圧室１１ａ内に供給される油の量のＡ2 ／Ａ1 倍である。
【００５２】
そして、前記第１可変容量ポンプ１２から吐出される油の量が、吐出される油の合計量のＡ2 ／Ａ1 倍となるように調節されているので、前記ロッド側油圧室１１ｂから排出される油は、すべて前記第１可変容量ポンプ１２の吸い込み側に戻り吸い込まれる。したがって、前記第１可変容量ポンプ１２内でキャビテーションが発生することもなく、前記第２管路１５内の圧力が過度に上昇して、前記ピストン１１ｃ及びロッド１１ｄの動きが止められてしまうこともない。
【００５３】
一方、前記第２可変容量ポンプ１３の吸い込み側には、油タンク２３から油が供給される。したがって、油圧閉回路１０の中に新鮮な油が供給されるので、前記油圧閉回路１０の中の油が劣化してしまうことを防止することができる。
【００５４】
なお、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３が吐出する油の合計量は、前記油圧シリンダ装置１１のロッド１１ｄに加わる荷重の大きさ、該ロッド１１ｄの移動速度等に応じて制御される。例えば、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３が、斜軸式、斜板式等の並列ピストン形式のポンプである場合は、前記斜軸又は斜板の傾斜角度を調節して、吐出する油の量を制御する。
【００５５】
次に、前記油圧シリンダ装置１１を作動させてロッド１１ｄを縮める方向（図１における左方向）に移動させる場合には、前記第１可変容量ポンプ１２から前記第２管路１５側に油を吐出させる。すると、前記ロッド側油圧室１１ｂ内に油が供給され、前記ピストン１１ｃが図１における左方向へ押されて、前記ロッド１１ｄは図１における左方向に移動させられる。
【００５６】
ここで、一般的に、機械の可動部材には常時一方向に対して外力、すなわち、荷重が加えられた状態になっている。例えば、前記可動部材がフォークリフトのリフトである場合、該リフトは常時下方向に荷重された状態になっている。このような場合、前記可動部材を駆動させる油圧アクチュエーターである前記油圧シリンダ装置１１は、前記可動部材を荷重と逆向きに駆動させる時に、前記ロッド１１ｄが伸びるように配設され、常時前記ロッド１１ｄを縮める方向に荷重された状態になっている。
【００５７】
したがって、前述したように、前記ロッド１１ｄを伸ばす方向に移動させる場合には、高圧の圧油を前記ヘッド側油圧室１１ａ内に供給する必要があるが、逆に前記ロッド１１ｄを縮める方向に移動させる場合には、圧力のかかっていない油を前記ロッド側油圧室１１ｂ内に供給すれば足りる。
【００５８】
なお、前記機械の可動部材には常時一方向に対して荷重が加えられてなく、前記ロッド１１ｄを縮める方向に荷重された状態になっていない場合には、前記ロッド側油圧室１１ｂ内に圧油を供給する。
【００５９】
そして、前記ピストン１１ｃが図１において左方向へ押されるので、前記ヘッド側油圧室１１ａ内の油が、第１管路１４に排出され、該第１管路１４を通って戻り油として前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３の吸い込み側に戻る。
【００６０】
なお、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３は吐出方向が、前記油圧シリンダ装置１１を作動させてロッド１１ｄを伸ばす方向に移動させる場合と逆の方向に、切り替えられているので、油は前記第１可変容量ポンプ１２からは前記第２管路１５に吐出され、前記第２可変容量ポンプ１３からは前記油タンク２３に吐出される。
【００６１】
ここで、前記ピストン１１ｃの前記ロッド側油圧室１１ｂにおける受圧面積Ａ2 は、前記ヘッド側油圧室１１ａにおける受圧面積Ａ1 よりも、前記ロッド１１ｄの断面積αの分だけ小さいので、前記ヘッド側油圧室１１ａから排出される油の量は、前記ロッド側油圧室１１ｂ内に供給される油の量より多い。すなわち、前記ヘッド側油圧室１１ａから前記第１管路１４に排出される油の量は、前記ロッド側油圧室１１ｂ内に供給される油の量のＡ1 ／Ａ2 倍である。
【００６２】
そして、前記第１可変容量ポンプ１２から前記第２管路１５に吐出される油の量が、吐出される油の合計量のＡ2 ／Ａ1 倍となるように制御されているので、前記第１管路１４から前記第１可変容量ポンプ１２に吸い込まれる油の量は、吸い込まれる油の合計量のＡ2 ／Ａ1 倍である。
【００６３】
一方、前記第２可変容量ポンプ１３から前記油タンク２３に吐出される油の量が、吐出される油の合計量のα／Ａ1 倍となるように制御されているので、前記第１管路１４から前記第２可変容量ポンプ１３に吸い込まれる油の量は、吸い込まれる油の合計量のα／Ａ1 倍である。
【００６４】
したがって、前記ヘッド側油圧室１１ａから排出される油は、すべて前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３の吸い込み側に戻って吸い込まれ、前記第１可変容量ポンプ１２から前記第２管路１５に吐出される油は、すべて前記ロッド側油圧室１１ｂ内に供給される。このため、前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３内でキャビテーションが発生することもなく、前記第１管路１４及び前記第２管路１５内の圧力が上昇し、前記ピストン１１ｃ及びロッド１１ｄの動きが止められてしまうこともない。
【００６５】
ここで、機械の可動部材には常時一方向に対して荷重が加えられて、前記ロッド１１ｄを縮める方向に荷重された状態になっている場合、前記ピストン１１ｃが図１において左方向へ押され、これにより、前記ヘッド側油圧室１１ａ内から排出された油が前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３内に押し込まれる。
【００６６】
したがって、該第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３は、前記油によって作動させられて、前記回生機能付ポンプ駆動源２２を逆方向に作動させ、回生エネルギーを発生させる。
【００６７】
この場合、前記ヘッド側油圧室１１ａから排出される油は、すべて前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３の吸い込み側に戻って、該第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３を作動させて、回生エネルギーを発生させるために利用されるのであるから、回生エネルギーの発生効率が高くなる。
【００６８】
なお、本実施の形態において、前記油圧閉回路１０は、前記油圧シリンダ装置１１を作動させるためのポンプとして、２つの２方向形のポンプ、すなわち、第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３を有するが、前記２方向形のポンプは複数であればよく、３つ以上であってもよい。この場合、すべての前記２方向形のポンプの駆動軸は互いに接続され、回生機能付ポンプ駆動源２２の駆動軸に接続されて、該回生機能付ポンプ駆動源２２によって駆動される。  また、前記油圧閉回路１０において、管路の接続部、ポンプやシリンダのシール部等からの不可避的な油のリーク（漏れ）及び回路圧による油の圧縮によって、油圧が規定範囲以下になった場合には、前記チャージポンプ２１を作動させて、前記第１チェック弁１６又は第２チェック弁１７を介して、前記第１管路１４又は及び第２管路１５に油を補給する。
【００６９】
なお、前記油圧閉回路１０内の油圧に関係なく、前記チャージポンプ２１は所定の周期で作動するように設定されてもよい。この場合、前記油圧閉回路１０内の油圧が前記規定範囲以下であれば油が補給される。一方、前記油圧閉回路１０内の油圧が前記規定範囲以上であれば、前記チャージポンプ２１から吐出される圧油の圧力が高くなるので、前記第１低圧リリーフ弁１８が開いて、前記チャージポンプ２１から吐出される圧油は前記油タンク１３に排出される。したがって、前記チャージポンプ２１が作動しても、前記油圧閉回路１０内の油圧が前記規定範囲以上となることはない。
【００７０】
このように本実施の形態の油圧閉回路１０においては、従来の油圧閉回路におて余分な油を前記油圧閉回路から排出するために使用されたフラッシング弁を使用しなくても、油圧シリンダ装置１１が円滑に作動する。したがって、フラッシング弁のハンチング現象により、油圧シリンダ装置１１が作動しなくなるという問題が発生しない。
【００７１】
また、前記油圧シリンダ装置１１を作動させてロッド１１ｄを縮める方向に移動させる場合、ヘッド側油圧室１１ａから排出される油は、従来のようにフラッシング弁を介して排出されることなく、すべて前記第１可変容量ポンプ１２及び第２可変容量ポンプ１３に吸い込まれて、回生エネルギーを発生させるために利用される。したがって、回生エネルギーの発生効率が高い。
【００７２】
さらに、前記油圧シリンダ装置１１を作動させてロッド１１ｄを縮める方向に移動させる場合、前記第２可変容量ポンプ１３に吸い込まれた油は油タンク２３に排出され、一方、ロッド１１ｄを伸ばす方向に移動させる場合、前記第２可変容量ポンプ１３の吸い込み側に、油タンク２３から新鮮な油が供給される。したがって、前記油圧閉回路１０の中の油は、前記第２可変容量ポンプ１３を介して新鮮な油と入れ替えられるので、油の劣化を防止することができる。
【００７３】
さらに、前記チャージポンプ２１は、前記油圧閉回路１０から自然にリークした分の油及び回路圧により圧縮された分の油を補給するためのものであるので、極めて小容量でよい。したがって、前記チャージポンプ２１として大容量のポンプを必要としないので、前記油圧閉回路１０の製造コスト及びランニングコストを低くすることができる。
【００７４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【００７５】
図３は本発明の第２の実施の形態における油圧閉回路の構成を示す回路図である。
【００７６】
図において、２７は２方向形のポンプであり、吐出方向切替型の圧油を吐出する第１固定容量ポンプである。そして、２つの吐出口は、それぞれ、前記ヘッド側油圧室１１ａ及びロッド側油圧室１１ｂに、第１管路１４及び第２管路１５を介して連結される。
【００７７】
また、２８は２方向形のポンプであり、吐出方向切替型の圧油を吐出する第２固定容量ポンプである。そして、一方の吐出口は第１管路１４を介して前記ヘッド側油圧室１１ａに連結され、他方の吐出口は油タンク２３に連結される。
【００７８】
ここで、前記第２固定容量ポンプ２８から吐出される油の量が、前記第１固定容量ポンプ２７から吐出される油の量のα／Ａ2 倍となるように、前記第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８が選択される。なお、これを逆の面からいうと、前記第１固定容量ポンプ２７から吐出される油の量が、前記第２固定容量ポンプ２８から吐出される油の量のＡ2 ／α倍となるように選択されることになる。更に他の面からいうと、前記第１固定容量ポンプ２７から吐出される油の量が、吐出される油の合計量のＡ2 ／Ａ1 倍となり、前記第２固定容量ポンプ２８から吐出される油の量が、吐出される油の合計量のα／Ａ1 倍となるように選択されることになる。
【００７９】
したがって、例えば、前記ロッド１１ｄの断面積αが前記ヘッド側油圧室１１ａの受圧面積Ａ1 の５０％の場合には、前記第２固定容量ポンプ２８の吐出する油の量と、前記第１固定容量ポンプ２７の吐出する油の量とが等しいので、前記第１固定容量ポンプ２７及び前記第２固定容量ポンプ２８として、同一のものを選択して使用することができる。
【００８０】
そして、前記第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８は、駆動軸が互いに接続され、さらに、回生機能付電動モータ２９の駆動軸に接続されて、該回生機能付電動モータ２９により駆動される。
【００８１】
ここで、該回生機能付電動モータ２９は、直流モータ又は交流モータのいずれであってもよいが、発電機能を有する電動モータである。つまり、該電動モータは、外部から入力された力、すなわち、回生トルクによって駆動軸を回転させると、回生電流を発生して、該回生電流を外部に供給する。なお、この場合、前記電流を受け入れて蓄電するために、図示されない二次電池（バッテリ）を配設することが望ましい。
【００８２】
なお、前記第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８は、容量が固定のポンプであるため吐出する油の量をポンプ自体で制御することができない。このため、前記油圧シリンダ装置１１のロッド１１ｄに加わる荷重の大きさ、該ロッド１１ｄの移動速度等に応じて、前記ヘッド側油圧室１１ａ又はロッド側油圧室１１ｂに供給される油量を制御する必要がある場合には、前記回生機能付電動モータ２９の回転速度を制御して、前記第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８が吐出する油の量を制御する。
【００８３】
なお、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様に、前記油圧閉回路１０は、前記油圧シリンダ装置１１を作動させるためのポンプとして、２つの２方向形ポンプ、すなわち、前記第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８を有しているが、前記２方向形ポンプの数は複数であればよく、３つ以上であってもよい。
【００８４】
このように本実施の形態の油圧閉回路１０においては、回生機能付電動モータ２９を使用して、回生エネルギーとして回生電流を発生させる。そして、回生電流は、二次電池に蓄電することによって、後で利用することが可能であり、電線を介して離れた場所にも供給することが可能であるなど非常に利用しやすいエネルギーである。したがって、回生エネルギーの利用効率が高い。
【００８５】
さらに、圧油を吐出するポンプとして、固定容量ポンプである第１固定容量ポンプ２７及び第２固定容量ポンプ２８を使用している。したがって、固定容量ポンプは可変容量ポンプよりも構造が単純であるので、コストが低く、故障が少なく、維持が容易である。
【００８６】
なお、電動モータである前記回生機能付電動モータ２９によって駆動されるので、固定容量ポンプであっても、回転数を制御することによって、吐出する油の量を制御することができる。
【００８７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００８８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、油圧閉回路においては、ピストンと、該ピストンの両側の油圧室とを備える油圧シリンダ装置と、油タンクと、駆動軸と２つの吐出口とを備え、前記駆動軸が互いに接続された複数の２方向形のポンプと、前記駆動軸が接続された回生機能付ポンプ駆動源と、該回生機能付ポンプ駆動源と異なる駆動源によって駆動されるチャージポンプとを有する油圧閉回路であって、前記複数の２方向形のポンプの中のいずれかの２方向形のポンプにおいては、前記吐出口の両方が前記油圧室の両方にそれぞれ連結され、前記複数の２方向形のポンプの中の他の２方向形のポンプにおいては、前記吐出口の一方が前記油圧室の一方に連結され、前記吐出口の他方が前記油タンクに連結され、前記他の２方向形のポンプは、前記油圧閉回路内の油を前記油タンクに排出するとともに前記油圧閉回路内に前記油タンクの油を供給することにより、前記油圧閉回路内の油量を補償し、前記油圧シリンダ装置はシングルロッド型であり、ロッド側の油圧室と、ロッドと反対側の油圧室とを備え、前記他の２方向形のポンプにおける前記吐出口の一方が連結されている油圧室は、前記ロッドと反対側の油圧室であり、前記回生機能付ポンプ駆動源は回生機能付電動モータであり、前記チャージポンプは、油圧閉回路内の油圧が規定範囲以下となると作動して前記油タンク内の油を油圧閉回路に補給することにより、前記油圧閉回路内の油圧を補償する。
【００８９】
この場合、従来の油圧閉回路において余分な油を該油圧閉回路から排出するために使用されたフラッシング弁を使用しなくても、油圧シリンダ装置が円滑に作動する。したがって、フラッシング弁のハンチング現象によって、油圧シリンダ装置が作動しなくなるという問題が発生しない。
【００９０】
また、前記油圧シリンダ装置を作動させてロッドを縮める方向に移動させる場合、前記油圧室から排出される油は、従来のようにフラッシング弁を介して排出されることなく、すべて前記複数の２方向形のポンプに吸い込まれて、回生エネルギーを発生させるために利用される。したがって、回生エネルギーの発生効率が高い。
【００９２】
この場合、前記油圧シリンダ装置を作動させてロッドを縮める方向に移動させると、前記ポンプの中の他のポンプに吸い込まれた油は油タンクに排出される。
【００９３】
一方、ロッドを伸ばす方向に移動させる場合、前記ポンプの中の他のポンプの吸い込み側に、油タンクから新鮮な油が供給される。したがって、前記油圧閉回路の中の油は、前記ポンプの中の他のポンプを介して新鮮な油と入れ替えられるので、油の劣化を防止することができる。
【００９５】
この場合、回生エネルギーとして回生電流を発生させる。そして、回生電流は、二次電池に蓄電することによって、後で利用することが可能であり、電線を介して離れた場所にも供給することが可能である等非常に利用しやすいエネルギーである。したがって、回生エネルギーの利用効率が高い。
【００９６】
また、電動モータである前記回生機能付電動モータは回転数を制御できるので、前記ポンプが固定容量ポンプであっても、回転数を制御することによって、吐出する油の量を制御することができる。
【００９７】
さらに、前記ポンプが、固定容量ポンプであると、固定容量ポンプは可変容量ポンプよりも構造が単純であるので、コストが低く、故障が少なく、維持が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における油圧閉回路の構成を示す回路図である。
【図２】従来の油圧閉回路の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における油圧閉回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０    油圧閉回路
１１    油圧シリンダ装置
１１ｃ    ピストン
１１ｄ    ロッド
２２    回生機能付ポンプ駆動源
２３    油タンク
２９    回生機能付電動モータ
【図１】
0004454122.tif 000002
【図２】
0004454122.tif 000003
【図３】
0004454122.tif 000004