JP2014105620A - 油圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸はモータの出力軸と連結されて、駆動可能とされる油圧装置において、キャビテ−ションを防止できるようにする。
【解決手段】油圧ポンプ・モータ３２は、同一円周上に配設された複数のピストン７８を回転軸７４の軸心方向に往復摺動自在に収納するシリンダブロック７５と、前記ピストン７８を収納するシリンダ室と連通可能な複数のポートを有するバルブプレート７６とを備え、前記バルブプレート７６の同一円周上には、前記油圧シリンダ１６のボトム油室３５につながる第１ポート５１、ロッド油室３６につながる第２ポート５２と、前記第２ポート５２の円周上の両側であって作動油タンク９につながる二つの前第３ポート５３Ｆ・５３Ｒを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、片ロッド複動型の油圧シリンダとアキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータとの間で油圧閉回路を構成した油圧装置に関し、アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータにおいて圧力異常の発生を防止する技術に関する。

従来、片ロッド複動型の油圧シリンダとアキシャルピストン型の油圧ポンプ（以下油圧ポンプとする）との間で油圧閉回路を構成した場合、油圧シリンダのボトム油室につながる第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室につながる第２ポートと、作動油タンクにつながる第３ポートの３つのポートが油圧ポンプに備えられ、この３つのポートを設けるバルブプレートにおいて、前記第２ポートと前記第３ポートとの開口面積比が前記ロッド油室のシリンダの受圧面積とロッドの受圧面積の比と同じとなるように構成して、油圧シリンダを効率的に駆動する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、特許文献１の技術では、油圧ポンプのピストンによる吸入容量（または吐出容量）を考慮していない。つまり、油圧ポンプにおけるピストンはシリンダブロックの回転運動により、円弧軌道を描きながらストロークしているため、ピストンが下死点から上死点に移動するときの吸入量（ピストンストローク量）は回転角度と正比例の関係になっていない（図１０参照）。そのため、下死点から上死点の間の領域で第２ポートと第３ポートとの開口面積比を前記ロッド油室のシリンダの受圧面積とロッドの受圧面積の比と同じとなるようにしても、作動油の吸入量は開口面積の比に合致せず、キャビテーション等の圧力異常が発生するおそれがあった。

また、第１ポートの開口区間に対する第２ポートの開口区間の比を、ボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積の比と同じとし、第２ポートと第３ポートとの開口区間の和は第１ポートの開口区間と同じとする技術が公知となっている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、前述のように、油圧ポンプのピストンによる吸入容量（または吐出容量）は回転角度と正比例の関係になっていないので、作動油の流量は開口区間の比に合致せず、キャビテーション等の圧力異常が発生するおそれがあった。

特開平１０−１６９５４７号公報 特開２００９−１２１４３５号公報

本発明は以上の問題を解消するために、第２ポートと第３ポートを流れる作動油量の比が、油圧シリンダにおけるボトム油室の受圧面積とロッド油室の受圧面積との比と合致するように、第２ポートと第３ポートの切換区間を設定し、圧力異常が発生せずに効率よく作動できる油圧装置を提供することを課題とするものである。

請求項１においては、アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータの回転軸は原動機の出力軸と連結されて、駆動可能とされる油圧装置において、前記油圧ポンプ・モータは、同一円周上に配設された複数のピストンを回転軸の軸心方向に往復摺動自在に収納するシリンダブロックと、前記ピストンを収納するシリンダ室と連通可能な複数のポートを有するバルブプレートとを備え、前記油圧シリンダにおけるボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積とピストンロッドの断面積の比を、前記ピストンのストローク割合に割り付け、その割り付けた割合に応じたピストンの回転角度で前記バルブプレート上に、前記油圧シリンダのボトム油室に連通される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に連通される第２ポートと、作動油タンクに連通される第３ポートの切換区間を設けるものである。

請求項２においては、前記第３ポートは複数に分割され、第２ポートの回転方向の両側に配置されるものである。
また、請求項３においては、前記原動機は電動モータで構成されるとともに、電動モータの非駆動時における油圧シリンダの伸縮作動により、電動モータを発電機としてエネルギーが回生されるものである。

本願発明によると、油圧装置を作動させたときに、脈動が生じることなく、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止し、騒音を低減することができる。また、耐久性も向上できる。

バックホウの側面図である。 油圧装置の油圧回路図である。 油圧装置の油圧ポンプ・モータを可変容量型とした油圧回路図である。 油圧ポンプ・モータの側面断面図である。 バルブプレートの正面図である。 第１実施例の油圧回路図である。 第２実施例の油圧回路図である。 第３実施例の油圧回路図である。 第４実施例の油圧回路図である。 ピストンの回転角とピストンストローク割合との関係を示す図である。 バルブプレートの他の実施形態の正面図である。 他の実施形態のピストンの回転角とピストンストローク割合との関係を示す図である。

以下に、本発明の油圧装置を備えるバックホウ１の全体構成を、図１を参照しながら説明する。
バックホウ１は、左右一対の走行クローラ３（図１では左側のみ示す）を有するクローラ式の走行装置２と、走行装置２上に水平旋回可能に設けられた旋回台４（機体）とを備えている。

旋回台４には、操縦部としてのキャビン６と駆動源としてのモータ７と、モータ７に電力を供給し、回生した電気エネルギーを蓄電するバッテリ８と、作動油を貯留する作動油タンク９が搭載されている。旋回台４の前部には、掘削作業のためのブーム１１、アーム１２及びバケット１３を有する作業部１０が設けられている。なお、詳細は図示していないが、キャビン６の内部には、オペレータが着座する操縦座席と、バックホウ１における各種操作用のレバー群とが配置されている。

作業部１０の構成要素であるブーム１１は、先端側を前向きに突き出して側面視く字状に屈曲した形状に形成されている。ブーム１１の基端部は、旋回台４の前部に取り付けられたブームブラケット１４に回動可能に枢着されている。ブーム１１の前面側には、上下に回動させるための片ロッド複動型のブームシリンダ１６が配置され、ブームシリンダ１６のボトム側端部は、ブームブラケット１４の前端部に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６のロッド側端部は、ブーム１１の屈曲部の前面側（凹み側）に回動可能に枢支されている。

ブーム１１の先端部には、アーム１２の基端部が、回動可能に枢着されている。ブーム１１の上面前部側には、アーム１２を回動させるための片ロッド複動型のアームシリンダ１７が配置されている。アームシリンダ１７のボトム側端部は、ブーム１１における屈曲部の背面側に回動可能に枢支されている。アームシリンダ１７のロッド側端部は、アーム１２の基端側外面（前面）に回動可能に枢支されている。

アーム１２の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１３が、回動可能に枢着されている。アーム１２の外面（前面）側には、バケット１３を回動させるための片ロッド複動型のバケットシリンダ１８が配置されている。バケットシリンダ１８のボトム側端部は、アーム１２の基部側に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ１８のロッド側端部は、連結リンクを介してバケット１３に回動可能に枢支されている。

次に、図２を参照しながら、ブームシリンダ１６に接続される油圧回路について説明する。なお、先に説明したアームシリンダ１７とバケットシリンダ１８及び図示しないスイングシリンダも略同じ油圧回路構成、及び、制御回路構成となるため、ブームシリンダ１６の油圧回路について説明する。ブームシリンダ１６は油圧シリンダ１６と称して説明する。

油圧シリンダ１６と、油圧シリンダ１６に作動油を供給するアキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２とを備えている。油圧シリンダ１６と油圧ポンプ・モータ３２とは、第１油路３３及び第２油路３４にて閉ループ状に接続されて、閉回路を構成している。

油圧シリンダ１６は前述の通り片ロッド複動型のものであり、ボトム油室３５の受圧面積Ｂ（断面積）が、ロッド油室３６の受圧面積Ｒと比べて、ピストンロッド３７の断面積Ｑ分だけ大きくなっている。すなわち（ボトム油室３５の受圧面積Ｂ）＝（ロッド油室３６の受圧面積Ｒ）＋（ピストンロッド３７の断面積Ｑ）の関係が成り立っている。

油圧ポンプ・モータ３２は、吐出ポート３８・３９及び吐出／吸入ポート４０、ドレンポート４２を介して外部の油圧機器と接続する構成としている。吐出ポート３８・３９及び吐出／吸入ポート４０は後述する油圧ポンプ・モータ３２の油路板８３に形成され、吐出ポート３８は油圧シリンダ１６のボトム油室３５と後述する油圧ポンプ・モータ３２の第１ポート５１との間を接続する第１油路３３の途中に設けられ、吐出ポート３９は油圧シリンダ１６のロッド油室３６と油圧ポンプ・モータ３２の第２ポート５２との間を接続する第２油路３４の途中に設けられている。吐出／吸入ポート４０は油圧ポンプ・モータ３２の第３ポート５３と作動油タンク９の間を接続する第３油路４１の途中に設けられている。ドレンポート４２はハウジング本体７１内に漏れた作動油を作動油タンク９に戻すために設けられている。

油圧ポンプ・モータ３２は固定容量型のアキシャルピストンポンプ、いわゆる斜板タイプ（固定斜板）のものであり（図４参照）、モータ７の動力にて駆動するように構成されている。そして、バックホウ１のキャビン６内に配置された操作手段（操作レバー１９）の操作量に応じてモータ７が回転駆動され（回転数及び回転方向が変更され）、油圧ポンプ・モータ３２からの作動油の吐出方向及び吐出量を調節するように構成されている。

図２に示すように、前記第１油路３３と第２油路３４との間には、２つのリリーフ弁６４・６５と２つの逆止弁６６・６７とを有するチャージリリーフ回路６１が配置されている。なお、本実施形態では、チャージリリーフ回路６１は図４に示す油路板８３に一体的に設けられている。チャージリリーフ回路６１は、一方の油路３３（３４）内の圧力が高くなり過ぎると、作動油を油圧シリンダ１６における一方の油室３５（３６）に供給せずに、他方の油路３４（３３）や作動油タンク９に逃がすことによって、油圧装置の過負荷を防止するものである。

本実施形態では、第１油路３３と第２油路３４との間には、バイパス油路６２が接続されている。バイパス油路６２には、第１油路３３内の圧力（作動油）を逃がすための第１リリーフ弁６４と、第２油路３４内の圧力（作動油）を逃がすための第２リリーフ弁６５と、第１油路３３の方向にのみ開く第１逆止弁６６と、第２油路３４の方向にのみ開く第２逆止弁６７とが設けられている。バイパス油路６２における両リリーフ弁６４・６５の間と、両逆止弁６６・６７の間には、排出油路６３の一端が接続され、排出油路６３の他端は作動油タンク９に接続されている。

前記油圧ポンプ・モータ３２は、図３に示すように、可変容量型とすることもできる。この場合、固定斜板の代わりに可動斜板３２ａが取り付けられ、可動斜板３２ａを回動（傾斜）することにより、作動油の吐出方向及び吐出量を変更することができる。そして、駆動源となるモータ７は定速（一定回転数）で駆動される。また、駆動源はモータ７の代わりにエンジン２０により駆動することも可能である。この場合もエンジン２０は定速（一定回転数）で駆動される。

次に、図４及び図５を参照しながら、油圧ポンプ・モータ３２の詳細構造について説明する。
図４に示すように、油圧ポンプ・モータ３２は、中空箱状のハウジング本体７１内に軸受７２・７３を介して回転可能に軸支された回転軸７４と、回転軸７４に一体回転するようにスプライン嵌合されたシリンダブロック７５と、複数のポート５１・５２・５３を有するバルブプレート７６と、ハウジング本体７１の開放側を閉じて油路を備える油路板８３とを備えている。回転軸７４の一端は油路板８３またはハウジング本体７１を貫通して外方に突出し、モータ７（またはエンジン２０）の出力軸と連結される。シリンダブロック７５には、回転軸７４を中心とする同一円周上に、回転軸７４と平行状に延びる複数のシリンダ室７７が形成されている。各シリンダ室７７内には、ピストン７８・７８・・・が往復摺動可能に嵌挿されている。

ハウジング本体７１内のうち軸受７２側（上部）には、固定斜板８０が配置され、固定斜板８０のシリンダブロック７５と対峙する側にはピストンシュー７９が配設され、該ピストンシュー７９に各ピストン７８の先端部が当接（または嵌合）している。

シリンダブロック７５の軸心部に開口された軸孔には、回転軸７４に被嵌（スプライン嵌合）した状態で圧縮バネ８２が配置されている。当該圧縮バネ８２の作用（押圧付勢力）によって、ピストンシュー７９が固定斜板８０のピストン摺動面に押し付けられている。

ハウジング本体７１の下部に取り外し可能に油路板８３が取り付けられ、該油路板８３上面とシリンダブロック７５との間には、回転軸７４を挿入した状態でバルブプレート７６が配置されている。バルブプレート７６は油路板８３に固定され、該バルブプレート７６に面接触した状態でシリンダブロック７５が回転軸７４と共に一体回転する。油路板８３にはバイパス油路６２や排出油路６３等が形成され、リリーフ弁６４・６５や逆止弁６６・６７が配置されている。

一方、シリンダブロック７５のうちバルブプレート７６に接触する側の端面には、各シリンダ室７７に連通する連通穴８４がそれぞれ形成されている。各連通穴８４は、シリンダブロック７５の回転に伴ってバルブプレート７６の後述する各ポート５１・５２・５３（５３Ｆ・５３Ｒ）に選択的に連通するように構成されている。つまり、連通穴８４と各ポート５１・５２・５３（５３Ｆ・５３Ｒ）は回転軸７４の軸心から等距離の位置に開口されている。

図５に示すように、バルブプレート７６には、厚み方向に貫通する３つのポート５１・５２・５３が、回転軸７４を中心とする同一円周に沿って延びる同一幅の円弧状の長孔として、適宜間隔を空けて形成されている。

図２に示すように、第１ポート５１は、第１油路３３を介して油圧シリンダ１６のボトム油室３５と連通される。第２ポート５２は、第２油路３４を介して油圧シリンダ１６のロッド油室３６と連通される。第３ポート５３は、第３油路４１を介して作動油タンク９と接続される。

図５に示すように、第１ポート５１、第２ポート５２、第３ポート５３は、所定角度で送油方向（吐出または吸入）を切り換える複数の切換区間内においてバルブプレート７６上に形成される。つまり、バルブプレート７６は回転軸心を中心に所定角度毎に切換区間が３か所設けられている。切換区間は、一周（３６０度）を上死点から右回り（Ｙ１方向回り）で第１切換区間Ｕ１（角度α）、第２切換区間Ｕ２（角度β）、第３切換区間Ｕ３（角度γ）の順に区間分けされる。従って、角度β＋角度γ＝α＝１８０度となる。
下死点と上死点を結ぶ線上を基準切換位置９０とし、下死点が位置する基準切換位置９０から角度β回転した位置を第１切換位置９１としてその間を第２切換区間Ｕ２とする。第１切換位置９１から角度γ回転した位置が基準切換位置９０となりその間を第３切換区間Ｕ３とする。

第１ポート５１は第１切換区間Ｕ１に位置するバルブプレート７６上に配置され、第２ポート５２は、第２切換区間Ｕ２に位置するバルブプレート７６上に配置され、第３ポート５３は第３切換区間Ｕ３に位置するバルブプレート７６上に配置される。但し、第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２と、第３ポート５３が位置する第３切換区間Ｕ３を回転方向で逆配置とすることも可能である。言い換えれば、Ｙ１方向回りで第１切換区間Ｕ１、第３切換区間Ｕ３、第２切換区間Ｕ２と配置することも可能である。

ここで、ロッド油室３６の受圧面積Ｒは、ボトム油室３５の受圧面積Ｂと比べて、ピストンロッド３７の断面積Ｑ分だけ小さい（Ｒ＋Ｑ＝Ｂ）から、仮にこのままであれば、ロッド油室３６から流出して油圧ポンプ・モータ３２に戻る作動油量は、油圧ポンプ・モータ３２から吐出してボトム油室３５に流入する作動油量より少なく、油圧ポンプ・モータ３２内でキャビテーションが生じることになる。

一方、油圧シリンダ１６を短縮駆動させる場合、ボトム油室３５から流出して油圧ポンプ・モータ３２に戻る作動油量が、油圧ポンプ・モータ３２から吐出してロッド油室３６に流入する作動油量より多くなるから、仮にこのままであれば、油圧ポンプ・モータ３２が余剰分の作動油を吸引できず、第１油路３３及びボトム油室３５内の圧力が上昇してピストンロッド３７の動きを止めることになるが、前述の通り、油圧ポンプ・モータ３２の第３ポート５３が第３油路４１を介して作動油タンク９に接続されており、且つ、油圧ポンプ・モータ３２自身の駆動にて、第３ポート５３及び第３油路４１を介して、余剰分の作動油を作動油タンク９に排出できる。

しかし、従来のように、第１ポート５１が位置する第１切換区間Ｕ１に対する第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２の比（角度比）を、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比と同じ（Ｕ２／Ｕ１＝Ｒ／Ｂ＝β／α、但し、Ｕ１＝Ｕ２＋Ｕ３、α＝β＋γ）とすると、ボトム油室３５からの吐出量とロッド油室３６への吸入量は同量とはならない。

これを図１０を参照して説明する。図１０は、横軸をピストン７８の回転軸７４を中心とした回転角度とし、縦軸をピストン７８が下死点から上死点まで摺動するストロークを１００％としたときの割合を表している。但し、縦軸は下死点から上死点までの容量比を表してもよい。このピストン７８の回転角とストローク割合の関係は、ピストン７８がシリンダブロック７５のシリンダ室７７に収納された状態で回転軸７４を中心に回転しながら下死点から上死点まで摺動するとき、ピストン７８の回転初期のストローク量（単位時間当たりの移動量）は小さく、回転とともに徐々にストローク量が大きくなり、９０度で最大となり回転終期に向かって徐々にストローク量が小さくなる。つまり、ピストン７８の回転角とストローク割合は正比例の関係とはならず、点対称の関係となっている（ｓｉｎカーブを描く）。従って、バルブプレート７６上での第２切換区間Ｕ２の角度βと第３切換区間Ｕ３の角度γを、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒとピストンロッド３７の断面積Ｑの比と同じとなるようにすると、ボトム油室３５からの吐出量とロッド油室３６への吸入量は同量とはならず、作動油タンク９へ余分に流出することになり効率が悪く、ボトム油室３５に吸入するときには不足が生じてキャビテーションが発生するおそれがある。

この従来の区間比を具体的に説明すると、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比を１００：６０とした場合、第１ポート５１が位置する切換区間の角度は１８０度、第２ポート５２が位置する切換区間の角度は１０８度となる。また、第２ポート５２の切換区間と第３ポート５３の切換区間比は、６０：４０となるので、これを順に回転角度で説明すると、ピストン７８の回転角度が下死点が位置する基準切換位置９０を基準として０〜１０８度の第２切換区間Ｕ２に第２ポート５２が位置し、１０８〜１８０度の第３切換区間Ｕ３に第３ポート５３が位置する。第２切換区間Ｕ２と第３切換区間Ｕ３の境界となる第１切換位置９１は１０８度となり、そのストローク割合は６５．４５％となり６０％を超えてしまう。このストローク割合では、吸入行程では第２ポート５２から吸入するときに、ロッド油室３６及び作動油タンク９から作動油を吸入しなければならない。逆に吐出行程では、第３ポート５３を介して作動油タンク９へ吐出する作動油量が少なく、第２ポート５２から吐出するときに、ロッド油室３６だけでなく作動油タンク９へも作動油を吐出しなければならない。従って、効率が悪くキャビテーションが発生するおそれがある。

そこで本発明では、図５、図１０に示すように、ピストン７８の下死点から上死点まで摺動するストローク割合を１００％とし、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの割合をストローク割合に対応させて、その割合を第２ストローク割合Ｊ（％）とする。同様に、ボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するピストンロッド３７の断面積Ｑの割合を第３ストローク割合Ｋ（％）（Ｊ＋Ｋ＝１００）とする。第２切換区間Ｕ２は第２ストローク割合Ｊに対応するピストン回転角を角度βとする。つまり、下死点が位置する基準切換位置９０から角度β回転した位置に第１切換位置９１が位置する。言い換えれば、第１切換位置９１は上死点が位置する基準切換位置９０から角度γ逆回転した位置にある。

これを具体的に説明すると、前記同様に油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比を１００：６０とした場合、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの割合は６０％となり、第２ストローク割合Ｊは６０％となる。ボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するピストンロッド３７の断面積Ｑの割合は４０％となり、第３ストローク割合Ｋは４０％となる。第２切換区間Ｕ２の第２ストローク割合Ｊ（６０）％に対応するピストン回転角は第１切換位置９１であり１０１．５度となる。第３切換区間Ｕ３の第３ストローク割合Ｋ（４０）％に対応するピストン回転角は７８．５度となる。つまり、第２切換区間Ｕ２は０〜１０１．５度の範囲となり、第３切換区間Ｕ３は１０１．５〜１８０度の範囲となる。

こうして、前記シリンダブロック７５が１回転した時に、第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２を流れる作動油量Ｍ２と、第３ポートの第３切換区間Ｕ３を流れる作動油量Ｍ３との比は、ロッド油室３６の受圧面積Ｒとピストンロッド３７の断面積Ｑの比と同じとなり（Ｍ２／Ｍ３＝Ｒ／Ｑ）、前記シリンダブロック７５が１８０度回転した時に、一つのピストン７８から作動油が吐出される量は、ピストン７８のストロークまたはピストン７８の往復行程におけるシリンダ室７７の容積に比例するようになり、効率が向上されキャビテーションの発生も防止される。

次に、図１１、図１２より他の実施形態について説明する。第３ポートを二つに分割し、第２ポート５２の両側に配置する構成とすることも可能である。つまり、図１１に示すように、バルブプレート７６には、厚み方向に貫通する４つのポート５１・５２・５３Ｆ・５３Ｒが、回転軸７４を中心とする同一円周に沿って延びる同一幅の円弧状の長孔として、適宜間隔を空けて形成される。この場合、シリンダブロック７５を正転させた時と、逆転させた時の斜板にかかる力を均等にさせるようにしている。

前記同様に、図２に示すように、第１ポート５１は、第１油路３３を介して油圧シリンダ１６のボトム油室３５と連通される。第２ポート５２は、第２油路３４を介して油圧シリンダ１６のロッド油室３６と連通される。第３ポート５３Ｆ・５３Ｒは、第３油路４１を介して作動油タンク９と接続される。

図１１に示すように、第１ポート５１、第２ポート５２、前第３ポート５３Ｆ、後第３ポート５３Ｒが配設されるバルブプレート７６上には回転軸心を中心に所定角度毎に切換区間が４ヵ所設けられている。切換区間は、一周（３６０度）を上死点から右回り（Ｙ１方向回り）で第１切換区間Ｕ１（角度α）、前第３切換区間Ｕ３Ｆ（角度γ／２）、第２切換区間Ｕ２（角度β）、後第３切換区間Ｕ３Ｒ（角度γ／２）の順に区間分けされる。従って、角度β＋角度γ／２＋角度γ／２＝α＝１８０度となる。
下死点が位置する基準切換位置９０から角度γ／２回転した位置を第１切換位置９１としてその間を前第３切換区間Ｕ３Ｆとする。第１切換位置９１から角度β回転した位置を第２切換位置９２としてその間を第２切換区間Ｕ２とする。第２切換位置９２から角度γ／２回転した位置が基準切換位置９０となりその間を後第３切換区間Ｕ３Ｒとする。
第１ポート５１は第１切換区間Ｕ１に位置するバルブプレート７６上に配置され、第２ポート５２は、第２切換区間Ｕ２に位置するバルブプレート７６上に配置され、前第３ポート５３Ｆは前第３切換区間Ｕ３Ｆに位置するバルブプレート７６上に配置され、後第３ポート５３Ｒは後第３切換区間Ｕ３Ｒに位置するバルブプレート７６上に配置される。

上記構成において、作動油タンク９に連通される第３ポート５３が二つの前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒに分割されて、第１ポート５１と第２ポート５２の間に前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒが配置される。言い換えれば、ピストン７８の上死点と下死点近傍に前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒを配置し、前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒの間に第２ポート５２が配置される構成としている。但し、第２ポート５２が第２切換区間Ｕ２に配置され、第３ポート５３が第３切換区間Ｕ３に配置される構成であれば、第２ポート５２及び第３ポート５３の分割数は限定するものではない。

このように構成することで、シリンダブロック７５が一定速度で回転されている状態では、ピストン７８が上死点から下死点へ移動するとき、上死点及び下死点近傍でのピストン７８の移動速度は遅く、上死点と下死点の間の中間位置が最も速くなる（図１２参照）。つまり、作動油の送油量は上死点及び下死点近傍が少なく、上死点と下死点の間の中間位置が最も多くなる。そこで、ピストン７８の移動による送油量が多い区間に第２ポート５２を配置して、第２油路３４を介して油圧シリンダ１６のロッド油室３６から吸入させ（または流出させ）、油圧シリンダ１６が伸長するときにはボトム油室３５に必要な油量を確保し、短縮するときにはロッド油室３６に必要な油量を確保できるようにしている。そして、ピストン７８の移動による送油量の少ない区間に前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒを配置して、第３油路４１を介して作動油タンク９から吸入（または流出）させるようにしている。こうして、油圧シリンダ１６を伸縮駆動するときには、作動油が不足することなく、キャビテーションやハンチング現象がなく作動でき、回生するときには、効率良くエネルギーの回収が可能となる。

また、油圧ポンプ・モータ３２を可変容量型とした場合には、第２ポート５２を二つの前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒの間に配置する構成としているので、第２ポートが高圧となったときに、可動斜板３２ａに作用する荷重が上死点と下死点の中間位置となり、斜板の操作性を向上できるのである。

そしてこの他の実施形態の場合も、従来のように、第１ポート５１が位置する第１切換区間Ｕ１に対する第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２の比（角度比）を、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比と同じ（Ｕ２／Ｕ１＝Ｒ／Ｂ＝β／α、但し、Ｕ１＝Ｕ２＋Ｕ３Ｒ＋Ｕ３Ｆ、α＝β＋γ）とすると、ボトム油室３５からの吐出量とロッド油室３６への吸入量は、前述したように、ピストン７８の回転角度とストローク割合との関係が正比例の関係とならないので、同量とはならない。

この従来の区間比を具体的に説明すると、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比を１００：６０とした場合、第１ポート５１の切換区間は１８０度、第２ポート５２の切換区間は１０８度となる。また、第２ポート５２の切換区間と前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒの切換区間比は、６０：２０：２０となるので、１０８度：３６度：３６度となる。これを順に回転角度で説明すると、ピストン７８の回転角度が下死点が位置する基準切換位置９０を基準として０〜３６度の前第３切換区間Ｕ３Ｆに前第３ポート５３Ｆが位置し、３６〜１４４度の第２切換区間Ｕ２に第２ポート５２が位置し、１４４〜１８０度の後第３切換区間Ｕ３Ｒに後第３ポート５３Ｒが位置する。図１２に示すように、前第３切換区間Ｕ３Ｆと第２切換区間Ｕ２の境界となる第１切換位置９１は３６度となりそのピストン７８のストローク割合は９．５５％である。第２切換区間Ｕ２と後第３切換区間Ｕ３Ｒの境界となる第２切換位置９２は１４４度となり、その位置でのストローク割合は９０．４５（第２切換区間Ｕ２自体のストローク割合は８０．９）％となる。このストローク割合では、吸入行程では作動油タンク９から前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒを介して吸入する作動油量が少なく（２０．９％少ない）、第２ポート５２から吸入するときに、ロッド油室３６及び作動油タンク９から作動油を吸入しなければならない。逆に吐出行程では、前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒを介して作動油タンク９へ吐出する作動油量が少なく、第２ポート５２から吐出するときに、ロッド油室３６だけでなく作動油タンク９へも作動油を吐出しなければならない。従って、効率が悪くキャビテーションが発生するおそれがある。

そこで本発明では、図１１、図１２に示すように、ピストン７８の下死点から上死点まで摺動するストローク割合を１００％とし、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの割合をストローク割合に対応させて、その割合を第２ストローク割合Ｊ（％）とする。同様に、ボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するピストンロッド３７の断面積Ｑの割合を第３ストローク割合Ｋ（％）（Ｊ＋Ｋ＝１００）とする。前第３切換区間Ｕ３Ｆと後第３切換区間Ｕ３Ｒは前述のように第２切換区間Ｕ２の両側に位置させるので、第３ストローク割合Ｋの半分の割合（Ｋ／２）に対応するピストン回転角を前第３切換区間Ｕ３Ｆと後第３切換区間Ｕ３Ｒの角度γ／２とする。つまり、下死点が位置する基準切換位置９０から角度γ／２回転した位置に第１切換位置９１が位置する。第２切換位置９２は前記第３ストローク割合Ｋの半分の割合に第２ストローク割合Ｊを加えた割合（Ｋ／２％＋Ｊ％）に対応するピストン回転角となる。言い換えれば、２切換位置９２は上死点が位置する基準切換位置９０から角度γ／２逆回転した位置にある。

これを具体的に説明すると、前記同様に油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比を１００：６０とした場合、油圧シリンダ１６のボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの割合は６０％となり、第２ストローク割合Ｊは６０％となる。ボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するピストンロッド３７の断面積Ｑの割合は４０％となり、第３ストローク割合Ｋは４０％となる。前第３切換区間Ｕ３Ｆと後第３切換区間Ｕ３Ｒの割合はＫ／２であるから、２０％と２０％となる。第３ストローク割合Ｋの半分の２０％に対応するピストン回転角は第１切換位置９１であり５３．１度となる。第２切換区間Ｕ２と後第３切換区間Ｕ３Ｒの境界となる第２切換位置９２は、第３ストローク割合Ｋの半分の割合（２０％）に第２ストローク割合Ｊ（６０％）を加えた割合（８０％）に対応するピストン回転角は１２６．９度となる。つまり、前第３切換区間Ｕ３Ｆは０〜５３．１度の範囲となり、第２切換区間Ｕ２は５３．１〜１２６．９度の範囲となり、後第３切換区間Ｕ３Ｒは１２６．９〜１８０度の範囲となる。

こうして、前記シリンダブロック７５が１回転した時に、第２ポート５２が位置する第２切換区間Ｕ２を流れる作動油量Ｍ２と、第３ポートの後第３切換区間Ｕ３Ｒと第３切換区間３Ｕｂを流れる作動油量Ｍ３との比は、ロッド油室３６の受圧面積Ｒとピストンロッド３７の断面積Ｑの比と同じとなるようになり（Ｍ２／Ｍ３＝Ｒ／Ｑ）、前記シリンダブロック７５が１８０度回転した時に、一つのピストン７８から作動油が吐出される量は、ピストン７８のストロークまたはピストン７８の往復行程におけるシリンダ室７７の容積に比例するようになり、効率が向上されキャビテーションの発生も防止される。

なお、前記のようにストローク割合に応じて第２ポート５２を二つに分割して第３ポート５３の両側に配置する構成とすることも可能である。但しこの場合、吸入工程において、ピストンが最も上昇する速度が速い領域で作動油タンクから作動油の吸入を行うため、油路やバルブの抵抗を受けてキャビテーションが発生し易くなり、また、吐出工程においては、シリンダブロックの１回転に対して、油圧シリンダ１６のピストンへの荷重のオン・オフが２回になってしまうため、ピストンシューの耐久性は前記よりも不利となる。

更にまた、図５、図１１に示すように、前記第１ポート５１、第２ポート５２、第３ポート（前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒ）の回転方向（周方向）両側開口端部にはそれぞれ三角形状の切欠５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ・５３ｂ（５３Ｆａ、５３Ｆｂ、５３Ｒａ、５３Ｒｂ）が設けられる。つまり、各ポートのシリンダブロック７５の回転方向の後側と前側にそれぞれ、第１ポート５１では切欠５１ａ・５１ｂ、第２ポート５２では切欠５２ａ・５２ｂ、第３ポート５３では切欠５３ａ・５３ｂ（前第３ポート５３Ｆでは切欠５３Ｆａ・５３Ｆｂ、後第３ポート５３Ｒでは切欠５３Ｒａ・５３Ｒｂ）が設けられている。各切欠５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ・５３ｂ（５３Ｆａ、５３Ｆｂ、５３Ｒａ、５３Ｒｂ）は先端に向かうほど、幅及び深さが小さくなるように構成している。

このように、各ポートの端部に切欠５２ａ、５２ｂ、５３ａ・５３ｂ（５３Ｆａ、５３Ｆｂ、５３Ｒａ、５３Ｒｂ）を設けることにより、シリンダブロック７５から圧油が第１ポート５１に流入／流出するとき、または、油圧シリンダ１６から第２ポート５２に圧油が流入／流出するとき、または、作動油タンク９から第３ポート５３（前第３ポート５３Ｆ・５３Ｒ）に圧油が流入／流出するときに、急に圧油が流入／流出して大きな圧力変動が生じることなく、切欠５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３ａ・５３ｂ（５３Ｆａ、５３Ｆｂ、５３Ｒａ、５３Ｒｂ）から徐々に流入／流出して、ピストン７８の摺動も急激に摺動して移動することがなく、キャビテーションや騒音の発生を防止することができる。
更に、切欠５２ａ・５２ｂの周方向の長さは、切欠５３ａ・５３ｂの周方向の長さよりも短く構成している（切欠５２ａ・５２ｂの周方向の長さは、切欠５３Ｆｂ・５３Ｒａの周方向の長さよりも短く構成し、該切欠５３Ｆｂ・５３Ｒａの周方向の長さは、切欠５３Ｆａ５３Ｒｂまたは切欠５１ａ・５１ｂの周方向の長さよりも短く構成している）（５２ａ・５２ｂ＜５３ａ・５３ｂ（５３Ｆａ・５３Ｆｂ・５３Ｒａ・５３Ｒｂ）＜５１ａ、５１ｂ）。このような構成により、更にキャビテーションや騒音の発生を減少させている。

なお、本実施形態では、ハウジング本体７１から油路板８３を取り外して、バルブプレート７６を付け替えることも可能である。このため、油圧シリンダ１６が片ロッド複動型のものであれば、その大きさが油圧シリンダ１６と違っていても、油圧ポンプ・モータ３２全体を交換することなく、バルブプレート７６の取り替えだけで対処できる。従って、実施形態における油圧ポンプ・モータ３２の汎用性は高いのである。

次に、前記油圧装置を具備した具体的油圧制御回路について説明する。固定容量型の油圧ポンプ・モータ３２を用いた第１実施例について、図６より説明する。なお、バルブプレート７６に４つのポート（第１ポート５１、第２ポート５２、前第３ポート５３Ｆ、後第３ポート５３Ｒ）を設けた実施例について説明する。
図６において、キャビン６内の操作レバー１９の回動基部には、操作レバー１９の操作を検知する角度センサ２２が配置され、角度センサ２２は制御手段となる制御回路２１と接続されている。また、モータ７はインバータ等よりなる駆動回路２４と充電回路２５とに接続され、駆動回路２４と充電回路２５は制御回路２１と接続されている。なお、モータ７に対して駆動回路２４と充電回路２５との切換は制御回路２１で行われる。こうして、操作レバー１９を回動すると、その回動方向、回動角が角度センサ２２により検知されて制御手段２１に入力し、その回動方向、回動角に応じた信号が駆動回路２４に入力され、該駆動回路２４により操作レバー１９の回動方向、回動角に応じてモータ７が回転駆動される。このモータ７の駆動により、油圧ポンプ・モータ３２が作動されて圧油が油圧シリンダ１６に送油されて伸長または短縮される。
また、油圧シリンダ１６のボトム油室３５に通じる油路には圧力センサ２６が配置されてボトム油室３５の油圧が圧力センサ２６により検知され、ロッド油室３６に通じる油路には圧力センサ２７が配置されてロッド油室３６の油圧は圧力センサ２７により検知され、圧力センサ２６・２７は制御手段２１と接続されている。

このような構成において、キャビン６内の操作レバー１９を操作して、油圧シリンダ１６が伸長する方向（Ｘ２方向）に回動操作すると、圧力センサ２６によりボトム油室３５の油圧Ｐ１を検出し、圧力センサ２７によりロッド油室３６の油圧Ｐ２を検出する。操作レバー１９が伸長操作、かつ、圧力センサ２６からの検出値が圧力センサ２７の検出値より大きい場合（Ｐ１＞Ｐ２）であると、制御手段２１は回生ではなく持ち上げ作業と判断して、制御手段２１から駆動回路２４に駆動信号が送信されて、モータ７に電力を供給して操作レバー１９の傾倒角度に応じて回転駆動して油圧ポンプ・モータ３２が駆動され、油圧シリンダ１６を伸長させる。

上記モータ７の駆動により油圧ポンプ・モータ３２の回転軸７４がＹ１方向（図５）に回転させると、シリンダブロック７５が回転軸７４と共に一体回転し、ピストンシュー７９が固定斜板８０のピストン摺動面上を摺動する。このときの固定斜板８０の傾斜角度に基づいて、各ピストン７８はシリンダ室７７内を往復摺動して、各シリンダ室７７の容積を変化させる。
例えば、前記ピストン７８が上死点から下死点方向に移動するとき（Ｙ１方向に回動するとき）には、ピストン７８が下降して連通穴８４を介して圧油を切欠５１ａにより徐々に第１ポート５１に入る。こうして、初期圧力の上昇を抑え、急激なピストン７８の移動による騒音等を抑えるようにしている。そして、圧油が第１ポート５１、第１油路３３を介して油圧シリンダ１６のボトム油室３５に送油され、油圧シリンダ１６を伸長させる。

ピストン７８が下死点に至ると吐出が停止され、さらにシリンダブロック７５が回転されると、作動油タンク９から第３油路４１を介して切欠５３Ｆａより徐々に作動油を吸入する。この時ピストン７８の急激な上昇が抑えられ、騒音等を抑えるようにしている。前第３ポート５３Ｆより作動油タンク９から作動油を吸入し、下死点から角度γ／２回転すると、作動油タンク９からの吸入を停止し、切欠５２ａから油圧シリンダ１６のロッド油室３６内の作動油を第２油路３４を介して徐々に吸入される。この時、前記同様にピストン７８の急激な上昇が抑えられ、騒音等が抑えられる。そして、第２ポート５２から吸入されるようになり、吸入量も増加する。このとき、ボトム油室３５とロッド油室３６との容量差の不足分が生じたときは、バイパス油路６２、逆止弁６７、排出油路６３を介して作動油タンク９から第２ポート５２に吸入される。そして、下死点から角度（γ／２＋β）回動すると、第２ポート５２からの吸入は停止し、作動油タンク９から第３油路４１を介して切欠５３Ｒａより徐々に作動油を吸入する。この時ピストン７８の急激な上昇が抑えられ、騒音等を抑えるようにしている。更に回転して後第３ポート５３Ｒから吸入されるようになる。そしてさらに回転してピストン７８が上死点に至ると、前記と同様の動作となる。
このように、シリンダブロック７５の回転に伴って、バルブプレート７６において油路の切り換えが行われて、各シリンダ室７７では、ピストン７８の昇降により吸引行程と吐出行程とが順次実行される。

次に、回生が行われる場合について説明する。
ブーム１１が上昇位置にあって、操作レバー１９を操作して、油圧シリンダ１６が短縮する方向（Ｘ１方向）に回動操作して、ブーム１１（アーム１２やバケット１３等）の自重で下降させる場合には、モータ７を作動させることなく下降でき、その下降するときのエネルギーを電力に変換して充電することができる。つまり、制御回路２１は操作レバー１９の下降操作を検知し、圧力センサ２６の検出値が圧力センサ２７の検出値より大きい（Ｐ１＞Ｐ２）場合、制御回路２１は回生と判断して、制御回路２１は駆動回路２４から充電回路２５に切り換えて、油圧ポンプ・モータ３２が油圧モータとして作用し、回転軸７４が前記と逆方向に回転され、モータ７は発電機として作用し、発電した電力は充電回路２５を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。

このとき、ボトム油室３５内の作動油が高圧となることによって、第１油路３３を介して第１ポート５１に流入され、ピストン７８は上昇移動される。例えば、前記ピストン７８が下死点から上死点方向に移動するとき（Ｙ２方向に回動するとき）には、油圧シリンダ１６のボトム油室３５から第１油路３３を介して第１ポート５１、に送油される。このときの圧油は切欠５１ｂより徐々に第１ポート５１に入り連通穴８４を介してシリンダ室７７に入りピストン７８を押し上げる。こうして、初期圧力の上昇を抑え、急激なピストン７８の移動による騒音等を抑えるようにしている。そして、シリンダブロック７５はＹ２方向に回転されることになる。この回転によって回転軸７４がＹ２方向に回転されモータ７を発電機として駆動する。
一方、油圧シリンダ１６のロッド油室３６の油圧は油圧ボトム油室３５内の油圧より低いため、第２ポート５２に位置しているシリンダ室７７内の作動油は、ロッド油室３６へ送油される。このとき、切欠５２ｂから第２ポート５２に入るため騒音が低減される。前第３ポート５３Ｆ・５３Ｒに位置するシリンダ室７７内の作動油は第３油路４１を介して作動油タンク９へ送油されるとともに、ロッド油室３６へは作動油タンク９から排出油路６３、バイパス油路６２、第２油路３４を介して不足分が送油される。この時、前記同様に切欠５３Ｒｂ・５３Ｆｂから後第３ポート５３Ｒ・前第３ポート５３Ｆに入るため騒音が低減される。

また、作業時において、伸長操作で油圧シリンダ１６が伸びる方向に引っ張られる場合、回生される。このときモータ７は作動されることなく、油圧ポンプ・モータ３２のシリンダブロック７５は前記と同じ方向（Ｙ１方向）に回転され、モータ７は発電機として作用し、エネルギーが回生されることになる。
つまり、操作レバー１９を、油圧シリンダ１６が伸長する方向（Ｘ２方向）に回動操作して、作業機の質量で油圧シリンダ１６を伸長させる場合には、圧力センサ２６によりボトム油室３５の油圧Ｐ１が検出され、圧力センサ２７によりロッド油室３６の油圧Ｐ２が検出される。操作レバー１９が伸長操作、かつ、圧力センサ２６の検出値が圧力センサ２７の検出値より小さい場合（Ｐ１＜Ｐ２）であると、制御回路２１は回生と判断して、駆動回路２４から充電回路２５に切り換えて、油圧ポンプ・モータ３２が油圧モータとして作用し、回転軸７４が前記と同方向に回転され、モータ７は発電機として作用し、発電した電力は充電回路２５を介してバッテリ８に充電される。つまり、エネルギーが回生される。

このとき、ロッド油室３６内の作動油がボトム油室３５よりも高圧となることによって、第２油路３４を介して第２ポート５２に流入され、ピストン７８は上昇移動され、シリンダブロック７５はＹ１方向に回転されることになる。この回転によって回転軸７４がＹ１方向に回転されモータ７を発電機として駆動する。
一方、油圧シリンダ１６のロッド油室３６の油圧Ｐ２は油圧ボトム油室３５内の油圧Ｐ１より高い（Ｐ１＜Ｐ２）ため、シリンダ室７７内の作動油は第１ポート５１からにボトム油室３５へ送油され、不足分は作動油タンク９から第３油路４１、前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒを介してボトム油室３５へ送油される。

一方、ブーム１１を下降させながら掘削作業や切り崩し作業等を行う場合には、回生は行われない。つまり、操作レバー１９を下降操作（油圧シリンダ１６が短縮する方向（Ｘ１方向）に回動操作）して、ブーム１１を下降させる場合には、圧力センサ２６によりボトム油室３５の油圧Ｐ１を検出し、圧力センサ２７によりロッド油室３６の油圧Ｐ２を検出し、操作レバー１９が短縮操作、かつ、圧力センサ２６の検出値が圧力センサ２７の検出値より小さい場合（Ｐ１＜Ｐ２）であると、制御回路２１は掘削作業と判断して、駆動回路２４に切り換えてモータ７を駆動し、回転軸７４がＹ２方向に回転され、油圧ポンプ・モータ３２が作動される。

このとき、シリンダ室７７内の作動油は、第２ポート５２から第２油路３４を介してロッド油室３６へ送油され、油圧シリンダ１６を短縮させる。前第３ポート５３Ｆ・後第３ポート５３Ｒからの作動油は第３油路４１を介して作動油タンク９へ送油される。ボトム油室３５内の作動油は、第１油路３３を介して第１ポート５１に流入される。

次に、前記油圧ポンプ・モータ３２を可変容量型とした第二実施例について、図７より説明する。但し、以下の実施例において、既に説明した第１実施形態と同様の点に関しては同一符号を付してその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
可変容量型の油圧ポンプ・モータ３２はモータ７またはエンジン２０が定速回転（一定回転）で駆動されている状態で作動される。油圧ポンプ・モータ３２の可動斜板３２ａはアクチュエータ２３の作動により傾倒され、アクチュエータ２３は制御回路２１と接続される。アクチュエータ２３は電動アクチュエータまたはソレノイド等で構成される。モータ７を用いた場合には、その他の構成は前記第１実施例と同じ構成である。

エンジン２０により油圧ポンプ・モータ３２を駆動する場合には、エンジン２０は一定回転で駆動される。そして、操作レバー１９が操作されると、その操作方向及び操作量（回動角度）に応じてアクチュエータ２３が作動され、斜板３２ａが傾倒されて、油圧ポンプ・モータ３２から圧油が送油されて、前記同様に油圧シリンダ１６が伸縮される。なお、充電回路２５はバッテリ８と接続されており、位置エネルギーの回生によりエンジン負荷率の低減を行い、燃費向上を図っている。

次に、第１油路３３と第２油路３４の途中にストップバルブ６８・６９を配置する第３実施例について図８より説明する。但し、第１油路３３と第２油路３４におけるバイパス油路６２と油圧シリンダ１６の間に、ストップバルブ６８・６９を配置することも可能である。なお、ストップバルブ６８・６９を配置する以外の構成は第１実施例と同じ構成・作用であるため、既に説明した実施形態と同様の点に関しては同一符号を付してその具体的説明は省略する。
前記ストップバルブ６８・６９を配設することで、油圧シリンダ停止時に油圧ポンプ・モータ３２で漏れ等が発生したときに、意図せず油圧シリンダ１６が伸長または短縮して作業部１０が落下することを防止するとともに、油圧シリンダ１６から油圧ポンプ・モータ３２への戻り油の送油抵抗を低減し、ハンチングやキャビテ−ションが生じることを防止するものである。

前記ストップバルブ６８・６９は２ポート２位置切換の電磁バルブで構成され、連通位置と逆止位置を備え、電磁バルブを構成するソレノイド６８ａ・６９ａは制御回路２１と接続され、操作レバー１９の操作に連動するように構成されている。
即ち、ストップバルブ６８・６９のノーマル位置となる逆止位置には逆止弁を配置して、油圧シリンダ１６からの作動油は油圧ポンプ・モータ３２側へ流れず、作動油タンク９または油圧ポンプ・モータ３２からは油圧シリンダ１６へ流れることを許容する位置としている。制御回路２１からソレノイド６８ａ・６９ａに作動信号が印加されると、逆止位置から作動位置となる連通位置に切り換えられる。連通位置では、油圧シリンダ１６と油圧ポンプ・モータ３２との間は連通状態となるように構成している。

こうして、操作レバー１９を操作した時に油圧ポンプ・モータ３２を駆動すると同時に、両ストップバルブ６８・６９を連通位置に切り換えるように構成（制御）している。このように制御することにより、油圧ポンプ・モータ３２からの吐出側も連通状態となり、逆止弁の抵抗がなくなり更に効率良く作動油が流れるようになるのである。
そして、操作レバー１９を操作しない状態では、両ストップバルブ６８・６９は逆止位置となっているため、停止時の誤作動を防止することができる。また、油圧ポンプ・モータ３２の再始動時の動作遅れも回避することができる。

次に、油圧ポンプ・モータ３２を可変容量型とし、油圧ポンプ・モータ３２をエンジン２０により駆動し、第１油路３３と第２油路３４の途中にストップバルブ６８・６９を配置する第４実施例について図９より説明する。

油圧ポンプ・モータ３２を可変容量型とし、油圧ポンプ・モータ３２をエンジン２０により駆動する構成については第２実施例と同じ作用であり、第１油路３３と第２油路３４の途中にストップバルブ６８・６９を配置した構成については第３実施例と同じ作用を奏し、その他は第１実施例と同じ作用を奏することとなる。なお、第４実施例の場合、可動斜板３２ａが中立位置に正確に停止していない場合では、第１油路３３と第２油路３４の途中にストップバルブ６８・６９を配置しているので、意図せず油圧シリンダ１６が伸縮することを防止することができる。
なお、第２実施例、第４実施例において、可動斜板３２ａは油圧サーボ機構により傾倒させることもできる。この場合は、油圧サーボ機構の操作部は操作レバー１９と連動連結され、操作レバー１９を回動すると、その回動角に応じてサーボバルブが切り換えられて、シリンダよりなるアクチュエータ２３が作動されて可動斜板３２ａを傾倒させ、送油方向および、送油量を変更する。

以上のように、アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２の吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダ１６の吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータ３２の回転軸７４はモータ７の出力軸と連結されて、駆動可能とされる油圧装置において、前記油圧ポンプ・モータ３２は、同一円周上に配設された複数のピストン７８を回転軸７４の軸心方向に往復摺動自在に収納するシリンダブロック７５と、前記ピストン７８を収納するシリンダ室７７と油圧シリンダ１６とを連通可能な複数のポートを有するバルブプレート７６とを備え、前記油圧シリンダ１６におけるボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒとピストンロッド３７の断面積Ｑの比を、前記ピストン７８のストローク割合に割り付け、その割り付けた割合に応じたピストン７８の回転角度で前記バルブプレート７６上に、前記油圧シリンダ１６のボトム油室３５に連通される第１ポート５１と、前記油圧シリンダ１６のロッド油室３６に連通される第２ポート５２と、作動油タンク９に連通される第３ポート５３の切換区間を設けるので、ハンチングやキャビテ−ション等の圧力異常が発生せず、効率よく油圧装置を作動させることができる。

また、前記第３ポート５３は複数に分割され、第２ポート５２の回転方向の両側に配置される前第３ポート５３Ｆと後第３ポート５３Ｒを備えるので、油圧装置を作動させたときに、脈動が生じることなく、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止し、騒音を低減することができる。また、耐久性も向上できる。
つまり、前記油圧シリンダ１６におけるボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するロッド油室３６の受圧面積Ｒの比（Ｒ／Ｂ）に対応するストローク割合Ｊと、ボトム油室３５の受圧面積Ｂに対するピストンロッド３７の断面積Ｑの比（Ｑ／Ｂ）に対応するストローク割合Ｋから、前記ピストン７８の下死点及び上死点からストローク割合Ｋの１／２（Ｋ／２）に対応するピストン７８の回転角の位置に第１切換位置９１と第２切換位置９２を設け、下死点から第１切換位置９１までの範囲に前第３ポート５３Ｆを設け、上死点から第２切換位置までの範囲に後第３ポート５３Ｒを設け、第１切換位置９１と第２切換位置９２の間に第２ポート５２が設けられるので、油圧ポンプ３２を作動させて油圧シリンダ１６を伸縮させたとき、または、油圧シリンダ１６の伸縮により油圧ポンプ３２が作動されて回生されるときに、ボトム油室３５からロッド油室３６及び作動油タンク９へ、または、ロッド油室３６及び作動油タンク９からボトム油室３５へ流れる作動油の送油量が均衡するようになり、流動抵抗が減少されて効率が向上され、ハンチングやキャビテ−ションが発生することを防止することができるようになった。

また、アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータ３２の吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダ１６の吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、前記油圧ポンプ・モータ３２の回転軸７４は正逆転可能なモータ７が連結されて駆動または回生可能とされ、前記油圧ポンプ・モータ３２は、同一円周上に配設された複数のピスト７８ンを回転軸７４の軸心方向に往復摺動自在に収納するシリンダブロック７５と、前記ピストン７８を収納するシリンダ室７７と連通可能な複数のポートを有するバルブプレート７６とを備え、前記バルブプレート７６の同一円周上には、前記油圧シリンダ１６のボトム油室３５に連通される第１ポート５１と、前記油圧シリンダ１６のロッド油室３６に連通される第２ポート５２と、前記第２ポート５２の円周上の両側であって作動油タンク９に連通される二つの前第３ポート５３Ｆ・５３Ｒを備える油圧装置において、前記第１ポート５１と第２ポート５２と前第３ポート５３Ｆ・５３Ｒの円周方向両端部には先端が細くなる切欠５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂ、５３Ｆａ、５３Ｆｂ、５３Ｒａ、５３Ｒｂが設けられるので、ポートが切り換えられて、送油方向が変更されるときに、油圧の変動が小さくなり、ハンチングやキャビテ−ションが生じることが防止され、騒音の低下につながる。

また、前記油圧シリンダ１６のボトム油室３５と第１ポート５１を連通する第１油路３３、及び、前記油圧シリンダ１６のロッド油室３６と第２ポート５２を連通する第２油路３４に、それぞれ油圧シリンダ１６側へのみ送油可能とする逆止位置と連通位置とを備える電磁バルブで構成されるストップバルブ６８・６９を介装し、圧油を油圧シリンダ１６へ送油するとき、圧油送油側と反対側の油路に設けたストップバルブ６８またはストップバルブ６９を連通位置に切り換えるようにしたので、油圧シリンダ１６から油圧ポンプ・モータ３２への戻り油の送油抵抗が低減され、ハンチングやキャビテ−ションが生じることを防止できる。

また、原動機が電動モータ７とされ、電動モータ７の非駆動時において油圧シリンダ１６が伸縮作動されると、電動モータ７は発電機として作動し、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して充電回路２５を介してバッテリ８に充電され、所謂、回生される。この時、油圧ポンプ３２が油圧モータとして作動し、従来よりも効率良く回転軸７４が回転され、充電効率の向上が図られるのである。

本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明はバックホウに限らず、コンバイン等の農作業機や、ホイルローダ等の建設用車両にも適用可能である。また、アキシャルピストン装置は、斜板式のアキシャルピストンポンプ３２に限らず、斜軸式でもよい。単なるアキシャルピストンポンプでも構わない。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

Ｂ ボトム油室の受圧面積
Ｒ ロッド油室の受圧面積
Ｑ ピストンロッドの断面積
Ｕ１ 第１切換区間
Ｕ２ 第２切換区間
Ｕ３ 第３切換区間
Ｕ３Ｆ 前第３切換区間
Ｕ３Ｒ 後第３切換区間
７ モータ
９ 作動油タンク
１６ 油圧シリンダ（ブームシリンダ）
３２ 油圧ポンプ・モータ
３３ 第１油路
３４ 第２油路
３５ ボトム油室
３６ ロッド油室
３７ ピストンロッド
５１ 第１ポート
５２ 第２ポート
５３ 第３ポート
５３Ｆ 前第３ポート
５３Ｒ 後第３ポート
７４ 回転軸
７５ シリンダブロック
７６ バルブプレート
７７ シリンダ室
７８ ピストン

Claims (3)

1. アキシャルピストン型の油圧ポンプ・モータの吐出・吸入ポートと、片ロッド複動型の油圧シリンダの吐出・吸入ポートとが油路を介して連通されて油圧閉回路が構成され、
   前記油圧ポンプ・モータの回転軸は原動機の出力軸と連結されて、駆動可能とされる油圧装置において、
   前記油圧ポンプ・モータは、同一円周上に配設された複数のピストンを回転軸の軸心方向に往復摺動自在に収納するシリンダブロックと、前記ピストンを収納するシリンダ室と油圧シリンダとを連通可能な複数のポートを有するバルブプレートとを備え、
   前記油圧シリンダにおけるボトム油室の受圧面積に対するロッド油室の受圧面積とピストンロッドの断面積の比を、前記ピストンのストローク割合に割り付け、その割り付けた割合に応じたピストンの回転角度で前記バルブプレート上に、前記油圧シリンダのボトム油室に連通される第１ポートと、前記油圧シリンダのロッド油室に連通される第２ポートと、作動油タンクに連通される第３ポートの切換区間を設けることを特徴とする油圧装置。
2. 前記第３ポートは複数に分割され、第２ポートの回転方向の両側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の油圧装置。
3. 前記原動機は電動モータで構成されるとともに、電動モータの非駆動時における油圧シリンダの伸縮作動により、電動モータを発電機としてエネルギーが回生されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の油圧装置。

Images