JP2007113757A - 駆動機構兼用発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ポンプ油圧モータＭおよびモータ兼用発電機Ｇを設けるとともに、それらの両機能を個別に発揮できるようにする。
【解決手段】 ポンプ兼用油圧モータＭと、このポンプ兼用油圧モータに連結したモータ兼用発電機Ｇとを備えるとともに、切換弁Ｓを発電モードに切り換えたとき、シリンダ１からの戻り流れをポンプ兼用油圧モータに導き、このポンプ兼用油圧モータからの戻り流れを、上記切換弁を介してタンクに還流させる一方、この切換弁をアクチュエータ駆動モードに切り換えたとき、モータ兼用発電機を駆動源として回転するポンプ兼用油圧モータにタンクからの作動油を吸い込ませるとともに、そのポンプ兼用モータからの吐出油をアクチュエータに供給する構成にしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、アクチュエータの慣性エネルギーや位置エネルギーを利用して油圧モータを駆動するとともに、この油圧モータの回転力で発電機を回す駆動機構兼用発電装置に関する。

この種の装置として、特許文献１に記載された装置が従来から知られている。この従来の装置は、アクチュエータに慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したときに、戻り側となる通路に、オンオフ的に切り換わる切換弁を設けている。そして、この切換弁がノーマル位置にあるとき、アクチュエータの戻り油が、この切換弁を経由してタンクに還流する。また、上記切換弁がノーマル位置から切り換え位置に切り換わったときには、上記慣性エネルギーや位置エネルギーが作用したアクチュエータの戻り油が油圧モータに導かれるようにしている。そして、この油圧モータには発電機が連結されていて、上記戻り油で油圧モータが回転したとき、その回転力で発電機が回って発電される。
特開２００４−１１１６８号

上記のようにした従来の装置では、切換弁を上記切り換え位置からノーマル位置に切り換えたとき、言い換えると、切換弁を切り換え位置に保持して、油圧モータを駆動している最中に、切換弁を急遽ノーマル位置に戻して、アクチュエータを通常の制御に戻そうとしたとき、発電機に連結した油圧モータ側で負圧が発生してしまう。なぜなら、切換弁をノーマル位置に切り換えたとしても、油圧モータや発電機の慣性エネルギーが大きいために、それらがすぐに停止しないからである。特に、発電機の慣性エネルギーは大きいので、この発電機に連結した油圧モータが急に停止できずに、その吸い込み側で負圧が発生してしまう。

上記のように油圧モータの吸い込み側が負圧になると、そこにキャビテーションが発生するが、このキャビテーションが原因で、騒音が発生したり、油圧モータの摺動部に損傷が生じたりする。そこで、負圧を発生させないようにするために、例えば、アクチュエータを制御する切換制御弁をゆっくりと切り換えることも考えられるが、これでは、アクチュエータを歯切れよく制御できなくなってしまう。いずれにしても、従来の装置では、キャビテーションが発生しやすいという問題があり、その問題をオペレータの操作能力でカバーしようとすると、今度は歯切れのよい制御ができなくなるという問題があった。

また、油圧モータおよび発電機を止めようとして、切換弁をノーマル位置に切り換えても、上記のように発電機の慣性エネルギーが非常に大きいので、それがなかなか停止しない。油圧モータや発電機が停止するまでに時間がかかりすぎれば、油圧モータの吸い込み側における負圧がさらに大きくなってしまう。したがって、切換弁をノーマル位置に切り換えたときには、油圧モータや発電機を速やかに停止させなければならないが、短時間で上記エネルギーを吸収しようとすると、発電機を大型化しなければならない。

なぜなら、上記慣性エネルギーを吸収するために、発電機が、そのエネルギーを電気変換という形で吸収しなければならないので、エネルギーの吸収時間を短くしようとすれば、発電機を大型化せざるを得ないからである。ところが、発電機を大型化すれば、今度は発電機の慣性エネルギーがますます大きくなるということになり、慣性エネルギーを短時間で吸収するということと、発電機を小型に保つということとは、二律背反的な関係になってしまい、従来の装置ではそれらを一気に解決することができなかった。

さらに、アクチュエータに慣性エネルギーが作用したときに戻り側となる通路を上記のように油圧モータに接続したときと、それを油圧モータに接続せずに切換制御弁を介して直接タンクに戻す場合とで、アクチュエータの作動速度が相違することがある。このようにアクチュエータの作動速度が相違すると、オペレータにとっては、それが操作感の違いとして印象づけられてしまい、その違和感が操作性を悪くするという問題もあった。

第１の発明は、ポンプ兼用油圧モータと、このポンプ兼用油圧モータに連結したモータ兼用発電機とを備えるとともに、上記ポンプ兼用油圧モータに切換弁を接続し、この切換弁に設けた第１〜第４ポートのうち、第１ポートを上記ポンプ兼用油圧モータの一方の側に接続し、第２ポートをポンプ兼用油圧モータの他方の側に接続し、第３ポートをアクチュエータに接続し、第４ポートをタンクに接続してなり、上記切換弁を発電モードに切り換えたとき、上記第１ポートと第３ポートとを連通するとともに、第２ポートと第４ポートとを連通して、アクチュエータからの戻り流れをポンプ兼用油圧モータに導き、このポンプ兼用油圧モータから排出される戻り流れを、上記切換弁を介してタンクに還流させる一方、この切換弁をアクチュエータ駆動モードに切り換えたとき、第１ポートと第４ポートとを連通し、第２ポートと第３ポートとを連通し、モータ兼用発電機を駆動源として回転するポンプ兼用油圧モータにタンクからの作動油を吸い込ませるとともに、そのポンプ兼用油圧モータからの吐出油をアクチュエータに供給する構成にし、かつ、第３ポートアクチュエータとを接続する流路過程に、第３ポートからの流れを許容するリークレスバルブを設け、アクチュエータを負荷を保持する構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、切換弁が中立位置にあるとき、第１，３ポートを閉じるとともに、第２，４ポートを、絞り開度を保って連通させる点に特徴を有する。

第３の発明は、上記切換弁の第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路と、第２ポートとポンプ兼用油圧モータの他方の側とを接続する他方の流路との間には、上記一方の流路の最高圧を制御するリリーフ弁を設けた点に特徴を有する。

第４の発明は、上記切換弁の第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路に、補給流路を接続した点に特徴を有する。

第５の発明は、切換弁の上記第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路と、第２ポートとポンプ兼用油圧モータの他方の側とを接続する他方の流路との間に、短絡流路を設け、この短絡流路には、上記他方の流路から一方の流路に流れる流れのみを許容するチェック弁を設けた点に特徴を有する。

第６の発明は、アクチュエータを制御する切換制御弁を設け、この切換制御弁を通過してタンクに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁を通過して油圧モータに流れる流量Ｑｍとの合計流量が、アクチュエータの戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなる関係を保って、上記切換制御弁と切換弁の開度とを制御する制御機構を設けた点に特徴を有する。

第１の発明によれば、ポンプ兼用油圧モータを、発電機を回す駆動源としたり、あるいはアクチュエータを駆動するための駆動源としたりすることができる。

第２の発明によれば、切換弁を中立位置に切り換えてポンプ兼用油圧モータを停止させようとしたとき、第２ポートと第４ポートとの連通過程には絞り開度が保たれるので、慣性エネルギーで回転し続けるポンプ兼用油圧モータからの吐出油が上記絞り開度を介してタンクに戻されることになる。このように慣性エネルギーで回転し続けるポンプ兼用油圧モータからの吐出油がタンクに戻されるので、停止時にポンプ兼用モータにショックが発生しない。

第３の発明によれば、一方の流路と他方の流路との間に、第１リリーフ弁と第２リリーフ弁とを設けたので、ポンプ兼用油圧モータを、油圧モータとして利用するときにも、ポンプとして利用するときにも、それらの最高圧を上記リリーフ弁で制御することができる。

第４の発明によれば、一方の流路に補給流路を接続したので、例えば、切換弁を中立位置に切り換えた状態で、ポンプ兼用油圧モータが慣性エネルギーで回転したとしても、上記補給流路から不足分の作動油を補給できる。したがって、上記一方の流路側で負圧が発生したりせず、当然のこととして、その負圧が原因となって発生するキャビテーションや、ポンプ兼用油圧モータの損傷等の問題も発生しない。

第５の発明によれば、切換弁の中立時に、一方の流路と他方の流路とを短絡させることができるので、自ら排出した作動油を吸い込み側に戻すことができる。しかも、第４の発明の補給流路とも相まって、切換弁が中立状態にあるとき、ポンプ兼用油圧モータおよびモータ兼用発電機が慣性エネルギーで回転し続けても、ポンプ兼用油圧モータの吸い込み側に負圧が発生したりしない。したがって、従来のようにキャビテーションが発生せず、しかも、このキャビテーションが原因となっていた騒音や油圧モータの損傷などという問題も発生しない。

また、上記したように切換弁を中立位置に保っても、ポンプ兼用油圧モータおよびモータ兼用発電機のそれぞれが、慣性エネルギーで回転しつづけても問題ないので、目的に応じた大きさのモータ兼用発電機を自由に選択できる。例えば、従来の装置で、大きな慣性エネルギーを短時間で吸収しようとすれば、その分、大きな発電機を用いなければならない。しかし、大きな発電機はさらに慣性エネルギーが大きくなるので、採用できる発電機の大きさには限界があった。しかし、この発明によれば、油圧モータおよび発電機の大きさにかかわりなく慣性エネルギーを吸収できるので、発電機の大きさを選択する設計の自由度が大幅に増すことになる。

第６の発明によれば、制御機構によって、アクチュエータに接続した切換制御弁を通過してタンクに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁を通過してポンプ兼用油圧モータに流れる流量Ｑｍとの合計流量が、アクチュエータの戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなるので、ポンプ兼用油圧モータに流量を供給する必要がない場合のアクチュエータの作動速度に等しくなるよう、切換制御弁と電磁比例切換弁の開度を制御できる。したがって、モータ兼用発電機を駆動しているときにも、オペレータは違和感なくアクチュエータを操作することができる。

図１に示した第１実施形態は、この発明のアクチュエータであるシリンダ１に、３位置４ポート弁である切換制御弁２を接続したもので、そのポンプポート２ａをポンプＰに接続し、タンクポート２ｂをタンクＴに接続している。また、一対のアクチュエータポート２ｃ，２ｄのうち、一方のアクチュエータポート２ｃを、通路３を介してシリンダ１のロッド側室１ａに接続し、他方のアクチュエータポート２ｄを、通路４を介してピストン側室１ｂに接続している。

上記のようにした切換制御弁２は、図示の中立位置にあるとき、各ポート２ａ〜２ｄのすべてを閉じた状態に保つ。そして、切換制御弁２が、図面左側位置に切り換わったとき、ポンプポート２ａとアクチュエータポート２ｄとが連通し、タンクポート２ｂとアクチュエータポート２ｃとが連通する。したがって、ポンプＰの吐出油は、シリンダ１のピストン側室１ｂに供給され、シリンダ１を伸長させるとともに、ロッド側室１ａからの戻り油は、タンクＴに返戻される。また、切換制御弁２を図面右側位置に切り換えると、今度は、上記ピストン側室１ｂがタンクＴに連通し、ロッド側室１ａがポンプＰに連通することになり、シリンダ１を収縮させる。

ただし、上記通路４には、リークレスバルブ５を設けている。このリークレスバルブ５は、背圧制御弁６が絞り位置にあるとき、切換制御弁２からシリンダ１のピストン側室１ｂへの流通は自由であるが、背圧制御弁６がチェック位置にあると、上記ピストン側室１ｂから切換制御弁２への流通が阻止される構成にしている。そして、上記背圧室５ａには、背圧制御弁６が接続されている。この背圧制御弁６はチェック弁位置と絞り位置とを有し、通常は、スプリング７のばね力で、上記チェック弁位置を保ち、背圧室５ａから圧力が抜けるのを防止している。そして、パイロット室６ａにパイロット圧が作用すると、上記絞り位置に切り換わり、背圧室５ａの圧油を、絞りを介してタンクＴに導くものである。

なお、この実施形態におけるシリンダ１は、そのピストン側室１ｂを下にした状態で設置される。したがって、ピストン側室１ｂをタンクＴに連通して、シリンダ１を収縮させるとき、このシリンダ１に作用している負荷によって、当該シリンダ１に慣性エネルギーや位置エネルギーが作用するとともに、このときには、通路４が戻り側の通路ということになる。また、当然のこととして、ピストン側室１ｂをポンプＰに連通させたときには、シリンダ１はそれに作用している負荷を上昇させることになる。

上記のようにした切換制御弁２を制御するのが、パイロット制御機構ＰＯである。このパイロット制御機構ＰＯは、その操作レバー１４を操作することによって、切換制御弁２のいずれか一方のパイロット室８あるいは９にパイロット圧を導き、そのパイロット圧で切換制御弁２を上記のように切り換えるようにしている。なお、上記した背圧制御弁６のパイロット室６ａと切換制御弁２のパイロット室８，９とはシャトル弁を介して連通している。したがって、切換制御弁２のパイロット室８，９にパイロット圧を作用させると、背圧制御弁６のパイロット室６ａにもパイロット圧が作用し、背圧制御弁６が開弁する。

そして、上記シリンダ１が収縮動作するとき、その負荷に応じた慣性エネルギーと位置エネルギーが作用すること上記の通りであるが、このようにシリンダ１に慣性エネルギーと位置エネルギーが作用するときに戻り側となる通路４であって、その戻り流れに対して、リークレスバルブ５よりも上流側になる位置に接続通路１０を接続している。このようにした接続通路１０は、リークレスバルブ１１を介して切換弁Ｓに接続している。このリークレスバルブ１１は、切換弁Ｓからシリンダ１のピストン側室１ｂへは、第５ポート１７の圧力が、接続通路１０の圧力と、リークレスバルブ１１のスプリング相当圧とを加算した圧力以上になったときに流通する。そして、第５ポート１７の圧力が、上記加算した圧力以下であれば、その流通が阻止される。

また、上記背圧室１１ａには、背圧制御弁１２が接続されている。この背圧制御弁１２はチェック弁位置と絞り位置とを有し、通常は、スプリング１３のばね力で、上記チェック弁位置を保ち、背圧室１１ａから圧力が抜けるのを防止している。そして、パイロット室１２ａにパイロット圧が作用すると、上記絞り位置に切り換わり、背圧室１１ａの圧油を、絞りを介してタンクＴに導き、接続通路１０から切換弁Ｓへの流通を許容するものである。

上記切換弁Ｓは、３位置４ポート弁からなり、電気信号に応じてその切り換え量が制御されるものである。すなわち、この切換弁Ｓは、第１〜４ポート１５〜１８を備え、第１ポート１５は、モータ兼用発電機Ｇの動力源であるポンプ兼用油圧モータＭに対して供給側あるいは吸い込み側となる第１流路１９に接続している。また、第２ポート１６は、上記ポンプ兼用油圧モータＭに対して戻り側あるいは吐出側となる第２流路２０に接続し、第３ポート１７はリークレスバルブ１１を介して前記通路４に接続し、第４ポート１８は接続通路２１を介してタンクＴに接続している。

上記のようにした切換弁Ｓは、その両側にパイロット室２２，２３とセンタリングスプリング２４，２５とを設けている。そして、上記一方のパイロット室２２は、切換制御弁２のパイロット室８と連通させさせている。したがって、ポンプＰの吐出油をシリンダ１のピストン側室１ｂに供給するために、上記パイロット室８にパイロット圧を作用させると、上記切換弁Ｓのパイロット室２２にもパイロット圧が作用して、切換弁Ｓを図面上側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換える。

また、他方のパイロット室２３には、パイロット圧制御弁２６を接続しているが、このパイロット圧制御弁２６は、ソレノイド２６ａの励磁電流に応じてパイロット圧を制御するものである。したがって、パイロット圧制御弁２６は上記ソレノイド２６ａに供給された励磁電流に応じたパイロット圧を、上記パイロット室２３に導くとともに、このパイロット圧の大きさに応じて切換弁Ｓが切り換わることになる。

上記のようにした切換弁Ｓは、通常は、センタリングスプリング２４，２５の作用で、図示の中立位置を保つが、切換弁Ｓが中立位置にあるとき、第１，３ポート１５，１７の連通が遮断され、第２，４ポート１６，１８が絞り開度を保って連通する。そして、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプＰの吐出油を供給するために、切換制御弁２を図面左側位置に切り換えると、それにともなって切換弁Ｓも、上記中立位置から図面上側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換えられる。このように切換弁Ｓが、アクチュエータ駆動モードに切り換えられると、第１ポート１５と第４ポート１８とが連通し、第２ポート１６と第３ポート１７とが連通する。

また、他方のパイロット室２３にパイロット圧が作用すると、切換弁Ｓは図面下側位置である発電モードに切り換わり、第１ポート１５と第３ポート１７とを連通させ、第２ポート１６と第４ポート１８とを連通させる。ただし、このときの上記各ポートの連通開度は、上記したようにソレノイド２６ａの励磁電流に応じて制御されるものである。なお、このソレノイ２６ａの励磁電流と、前記したパイロット制御機構ＰＯの操作レバー１４の操作量とが同期するように、図示していないコントローラが制御している。また、上記パイロット圧制御弁２６は、背圧制御弁１２のパイロット室１２ａにも接続している。したがって、切換弁Ｓを発電モードに切り換えると、背圧制御弁１２が開いて、リークレスバルブ１１を開弁させることになる。

また、上記第１流路１９と第２流路２０との間には、それら両者を短絡させる短絡流路２７を設けるとともに、この短絡流路２７には、この短絡流路２７を開閉する開閉弁２８と、第２流路２０から第１流路１９への流れのみを許容するチェック弁２９とを直列に設けている。そして、上記開閉弁２８はそのパイロット室２８ａにパイロット圧が作用したとき、スプリング３０に抗して切り換わるもので、そのノーマル位置では短絡流路２７を開放し、パイロット圧が作用して切り換え位置に切り換わったとき、短絡流路２７を閉塞するものである。しかも、上記開閉弁２８のパイロット室２８ａは、前記切換制御弁２を図面左側位置に切り換えるためのパイロット室８と連通している。したがって、切換制御弁２を図面左側位置に切り換えて、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプ吐出油を導くときに、上記開閉弁２８が閉位置に切り換わるものである。

さらに、上記第１流路１９と第２流路２０との間には、第１，２リリーフ弁３１，３２を設けているが、第１リリーフ弁３１は第１流路１９の最高圧を制御し、第２リリーフ弁３２は第２流路２０の最高圧を制御するものである。また、上記第１流路１９には、補給流路３３を接続し、タンクＴから不足流量を吸い込めるようにしている。なお、図中符号３４は補給流路３３に設けたチェック弁で、チェック弁３４はタンクＴから第１流路１９への流通のみを許容するものである。

次に、この第１実施形態の作用を説明する。今、切換制御弁２を図示の中立位置に保った状態から、パイロット制御機構ＰＯの操作レバー１４を操作して、切換制御弁２を図面右側位置に切り換えると、背圧制御弁６も開位置に切り換わるとので、リークレスバルブ１１が開くことになる。したがって、ポンプＰの吐出油がロッド側室１ａに供給されるとともに、ピストン側室１ｂからの排出油は、タンクＴに戻される。ただし、このときには、切換制御弁２のアクチュエータポート２ｄとタンクポート２ｂとの間には、絞り３６が形成される構成にしているが、この絞り３６の開度は、切換制御弁２の切り換えストロークに応じて変化するようにしている。

また、上記のように切換制御弁２が図面右側位置に切り換わると、切換弁Ｓが図面下側位置である発電モードに切り換わる。このとき、図示していないコントローラは、切換制御弁２の切り換え量、すなわち絞り３６の開度に応じて、ソレノイド２６ａに供給する励磁電流を制御する。したがって、切換弁Ｓの発電モードにおける切り換え量は、上記絞り３６の開度に応じて制御されることになるが、その切り換え量は次のようにして制御される。

すなわち、上記切換制御弁２を通過してタンクＴに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁Ｓを通過して油圧モータＭに供給される流量Ｑｍとの合計流量が、シリンダ１の戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなるようにしている。言い換えると、シリンダ１からの戻り流量の全量Ｑｃが、上記絞り３６を通過する流量Ｑｔと、切換弁Ｓを通過する流量Ｑｍとの合計流量になるように制御される。このように流量が制御されることによって、ポンプ兼用油圧モータＭとモータ兼用発電機Ｇとを設けた場合と、それを設けなかった場合とで、オペレータが感覚するシリンダ１の操作感がほとんど違わなくなるといった効果が期待できる。

上記のようにして切換弁Ｓが、発電モードに切り換わると、上記絞り３６の圧力損失分の圧油が、第１流路１９に導かれるので、ポンプ兼用油圧モータＭがその圧力で回転してモータ兼用発電機Ｇを回し、発電機能を発揮させる。なお、このモータ兼用発電機Ｇには、図示していないバッテリーを接続し、その発電した電力を蓄電できるようにしている。上記の状態から、切換制御弁２を図示の中立位置に戻すと、シリンダ１が停止するとともに、図示していないコントローラが機能して、切換弁Ｓの励磁電流をゼロに設定し、切換弁Ｓを、図示の中立位置に復帰させる。

切換弁Ｓが、上記のように中立位置に復帰すれば、ポンプ兼用油圧モータＭへの圧油の供給が断たれるので、ポンプ兼用油圧モータＭは停止しようとするが、ポンプ兼用油圧モータＭおよびモータ兼用発電機Ｇの慣性エネルギーによって、ポンプ兼用油圧モータＭは、上記慣性エネルギーが吸収されるまで回転し続ける。このように油圧モータＭが慣性エネルギーで回転し続けると、当該ポンプ兼用油圧モータＭは、実質的にポンプ作用をする。したがって、第１流路１９側から作動油を吸い込んで、第２流路２０側に作動油を吐出するが、上記したように、切換弁Ｓの第１ポート１５と第３ポート１７との連通が遮断されているので、ポンプ兼用油圧モータＭは、第１流路１９から十分に作動油を吸い込むことができない。

しかし、このときには、ポンプ兼用油圧モータＭから第２流路２０側に吐出された作動油が、短絡通路２７を介して、圧力が低くなっている第１流路１９側に返戻される。しかも、補給流路３３からも、タンクＴの作動油が補給されるので、ポンプ兼用油圧モータＭの吸い込み側において負圧が発生せず、その負圧が原因となってキャビテーションが発生するという問題は解消されることになる。

また、例えば、シリンダ１を伸長させたりあるいは収縮させたりする動作を、短時間で繰り返すことがあるが、このような動作を短時間で繰り返すと、切換弁Ｓも実質的にオンオフ動作を繰り返すことになる。しかし、慣性エネルギーの大きなモータ兼用発電機Ｇと連結したポンプ兼用油圧モータＭは、短時間で停止と駆動を繰り返すことができないが、この実施形態では、切換弁Ｓが、短時間でオンオフを繰り返しても、発電機Ｇの慣性エネルギーを吸収することができるとともに、第１流路１９側に負圧も発生せず、当然のこととしてキャビテーションも発生しない。

しかも、切換弁Ｓが、図示の中立位置に急に切り換わったとしても、第２ポート１６と第４ポート１８とは、絞り開度を維持して連通するので、ポンプ兼用油圧モータＭにショックが発生することもない。

一方、上記切換制御弁２を図面左側位置に切り換えて、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプＰの吐出油を供給すると、そのときの切換制御弁２を切り換えるためのパイロット圧が切換弁Ｓの一方のパイロット室２２に作用する。したがって、このときには、切換弁Ｓが図面上側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換わる。このように切換弁Ｓが、アクチュエータ駆動モードに切り換わると、第１ポート１５と第４ポート１８とが連通するので、第１流路１９はこれら第１，４ポート１５，１８を介してタンクＴに連通することになる。また、第２ポート１６と第３ポート１７とが連通するので、第２流路２０は、これら第２，３ポート１６，１７を介して通路４に連通することになる。しかも、このときには、開閉弁２８も閉位置を保つので、短絡流路２７が閉塞された状態を保つことになる。なお、このときリークレスバルブ１１はロードチェック弁と同様の機能を果たすので、シリンダ１側の負荷圧がポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭの吐出圧より高くても、作動油が逆流するおそれはない。

上記のように切換弁Ｓがアクチュエータ駆動モードに切り換わった状態で、図示していないバッテリーに蓄電された電力を利用してモータ兼用発電機Ｇを電動モータとして、油圧モータとしての回転方向と同一方向に回転させると、その回転力によってポンプ兼用油圧モータＭが回転し、ポンプとして機能することになる。つまり、ポンプ兼用油圧モータＭは、第１流路１９，第１，４ポート１５，１８および接続通路２１を介してタンクＴに連通するので、このタンクＴから作動油を吸い込むことになる。また、このポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭから吐出された吐出油は、第２流路２０→第２ポート１６→第３ポート１７→接続通路１０を介して通路４内の作動油と合流することになる。したがって、ポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭから吐出された作動油はシリンダ１を伸長させるための動力源として機能することになる。

図２に示した第２実施形態は、ポンプ兼用油圧モータＭを、油圧モータとして使用するときと、ポンプとして使用するときとで、その回転方向を逆転させるようにしたもので、切換弁Ｓは、発電モードのときも、アクチュエータ駆動モードのときも、第１，３ポート１５，１７を連通させるとともに、第２，４ポート１６，１８を連通させるものである。また、ポンプ兼用油圧モータＭを、油圧モータとして使用するときと、ポンプとして使用するときとで、その回転方向を逆転させることによって、発電モードあるいはアクチュエータ駆動モードのいずれの場合にあっても、第１流路１９が高圧になり、第２流路２０が低圧になる。したがって、この第２実施形態では、リリーフ弁は一つで足りることになる。すなわち、リリーフ弁３１だけで足りることになるし、第１実施形態のように開閉弁２８を必要としない。このほかの構成は、第１実施形態とまったく同じである。

また、この第２実施形態における補給流路３３は、第１，２流路１９，２０の両方に接続している。したがって、この第２実施形態の補給流路３３には、２つのチェック弁３４，５を設けるとともに、上記補給流路３３を上記チェック弁３４，３５間に接続している。

なお、上記いずれの実施形態においても、アクチュエータがシリンダの場合には、このシリンダに慣性エネルギーと位置エネルギーとが作用するが、アクチュエータが、例えば、回転系の油圧モータの場合には、慣性エネルギーのみが作用する。したがって、シリンダの場合には、慣性エネルギーと位置エネルギーとの両方を吸収しなければならないが、油圧モータの場合には慣性エネルギーのみを吸収すれば足りることになる。

第１実施形態の回路図である。 第２実施形態の回路図である。

符号の説明

１ アクチュエータであるシリンダ
Ｓ 切換弁
１１ リークレスバルブ
１５〜１８ 第１〜４ポート
Ｍ ポンプ兼用油圧モータ
Ｇ モータ兼用発電機
１９ 第１流路
２０ 第２流路
２７ 短絡流路
２８ 開閉弁
２９ チェック弁
３３ 補給流路

Claims (6)

1. ポンプ兼用油圧モータと、このポンプ兼用油圧モータに連結したモータ兼用発電機とを備えるとともに、上記ポンプ兼用油圧モータに切換弁を接続し、この切換弁に設けた第１〜第４ポートのうち、第１ポートを上記ポンプ兼用油圧モータの一方の側に接続し、第２ポートをポンプ兼用油圧モータの他方の側に接続し、第３ポートをアクチュエータに接続し、第４ポートをタンクに接続してなり、上記切換弁を発電モードに切り換えたとき、上記第１ポートと第３ポートとを連通するとともに、第２ポートと第４ポートとを連通して、アクチュエータからの戻り流れをポンプ兼用油圧モータに導き、このポンプ兼用油圧モータから排出される戻り流れを、上記切換弁を介してタンクに還流させる一方、この切換弁をアクチュエータ駆動モードに切り換えたとき、第１ポートと第４ポートとを連通し、第２ポートと第３ポートとを連通し、モータ兼用発電機を駆動源として回転するポンプ兼用油圧モータにタンクからの作動油を吸い込ませるとともに、そのポンプ兼用油圧モータからの吐出油をアクチュエータに供給する構成にし、かつ、第３ポートアクチュエータとを接続する流路過程に、第３ポートからの流れを許容するリークレスバルブを設け、アクチュエータの負荷を保持する構成にした駆動機構兼用発電装置。
2. 切換弁が中立位置にあるとき、第１，３ポートを閉じるとともに、第２，４ポートを、絞り開度を保って連通させる請求項１に記載された駆動機構兼用発電装置。
3. 上記切換弁の第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路と、第２ポートとポンプ兼用油圧モータの他方の側とを接続する他方の流路との間には、上記一方の流路の最高圧を制御する第１リリーフ弁と、他方の流路の最高圧を制御する第２リリーフ弁とを設けた請求項１または２のいずれか一に記載された駆動機構兼用発電装置。
4. 上記切換弁の第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路に、補給流路を接続した請求項１〜３のいずれか一に記載された駆動機構兼用発電装置。
5. 切換弁の上記第１ポートとポンプ兼用油圧モータの一方の側とを接続する一方の流路と、第２ポートとポンプ兼用油圧モータの他方の側とを接続する他方の流路との間に、短絡流路を設け、この短絡流路には、上記他方の流路から一方の流路に流れる流れのみを許容するチェック弁を設けた請求項１〜５のいずれかに一に記載された駆動機構兼用発電装置。
6. アクチュエータを制御する切換制御弁を設け、この切換制御弁を通過してタンクに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁を通過して油圧モータに流れる流量Ｑｍとの合計流量が、アクチュエータの戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなる関係を保って、上記切換制御弁と切換弁の開度とを制御する制御機構を設けた請求項１〜７のいずれか一に記載された駆動機構兼用発電装置。

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