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。
Below, the whole structure of the backhoe 1 provided with the hydraulic apparatus of this invention is demonstrated, referring FIG.
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。
The backhoe 1 includes a crawler type traveling device 2 having a pair of left and right traveling crawlers 3 (shown only on the left side in FIG. 1), and a swivel base 4 (airframe) provided on the traveling device 2 so as to be capable of horizontal turning. Yes.
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。
The swivel 4 includes a cabin 6 as a control unit, a motor 7 as a drive source, a battery 8 that supplies electric power to the motor 7 and stores regenerated electric energy, and a hydraulic oil tank 9 that stores hydraulic oil. It is installed. A working unit 10 having a boom 11, an arm 12, and a bucket 13 for excavation work is provided at the front of the swivel 4. Although not shown in detail, a cabin seat on which an operator sits and a group of levers for various operations on the backhoe 1 are arranged inside the cabin 6.
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。
The boom 11, which is a component of the working unit 10, is formed in a shape that protrudes forward at the tip side and is bent in a square shape when viewed from the side. A base end portion of the boom 11 is pivotally attached to a boom bracket 14 attached to the front portion of the swivel base 4. On the front side of the boom 11, a single rod double-acting boom cylinder 16 for rotating up and down is disposed, and the bottom side end portion of the boom cylinder 16 is pivoted to the front end portion of the boom bracket 14. It is supported. The rod side end portion of the boom cylinder 16 is pivotally supported on the front side (dent side) of the bent portion of the boom 11 so as to be rotatable.
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。
A base end portion of the arm 12 is pivotally attached to the distal end portion of the boom 11 so as to be rotatable. A one-rod double-acting arm cylinder 17 for rotating the arm 12 is disposed on the upper front side of the boom 11. The bottom end portion of the arm cylinder 17 is pivotally supported on the back side of the bent portion of the boom 11 so as to be rotatable. The rod side end portion of the arm cylinder 17 is pivotally supported on the base end side outer surface (front surface) of the arm 12 so as to be rotatable.
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。
A bucket 13 as an excavation attachment is pivotally attached to the tip of the arm 12 so as to be rotatable. A single-rod double-acting bucket cylinder 18 for rotating the bucket 13 is disposed on the outer surface (front surface) side of the arm 12. The bottom side end of the bucket cylinder 18 is pivotally supported on the base side of the arm 12 so as to be rotatable. The rod side end of the bucket cylinder 18 is pivotally supported by the bucket 13 via a connecting link.
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。
Next, a hydraulic circuit connected to the boom cylinder 16 will be described with reference to FIG. Since the arm cylinder 17 and the bucket cylinder 18 described above and the swing cylinder (not shown) have substantially the same hydraulic circuit configuration and control circuit configuration, the hydraulic circuit of the boom cylinder 16 will be described. The boom cylinder 16 will be described as a hydraulic cylinder 16.
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。
A hydraulic cylinder 16 and an axial piston type hydraulic pump / motor 32 for supplying hydraulic oil to the hydraulic cylinder 16 are provided. The hydraulic cylinder 16 and the hydraulic pump / motor 32 are connected in a closed loop by a first oil passage 33 and a second oil passage 34 to form a closed circuit.
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。
The hydraulic cylinder 16 is of the single rod double acting type as described above, and the pressure receiving area B (cross sectional area) of the bottom oil chamber 35 is larger than the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36, and the sectional area Q of the piston rod 37 is. It is bigger by the minute. That is, a relationship of (pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35) = (pressure receiving area R of the rod oil chamber 36) + (cross-sectional area Q of the piston rod 37) is established.
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。
The hydraulic pump / motor 32 is configured to be connected to an external hydraulic device via the discharge ports 38 and 39, the discharge / suction port 40, and the drain port 42. The discharge ports 38 and 39 and the discharge / suction port 40 are formed in an oil passage plate 83 of a hydraulic pump / motor 32 which will be described later, and the discharge port 38 is a bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 and a first oil pump / motor 32 which will be described later. A discharge port 39 is provided in the middle of the first oil passage 33 connecting between the first port 51 and the second oil port 36 of the hydraulic cylinder 16 and the second port 52 of the hydraulic pump / motor 32. Two oil passages 34 are provided in the middle. The discharge / suction port 40 is provided in the middle of a third oil passage 41 connecting the third port 53 of the hydraulic pump / motor 32 and the hydraulic oil tank 9. The drain port 42 is provided to return the hydraulic oil leaked into the housing main body 71 to the hydraulic oil tank 9.
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。
The hydraulic pump / motor 32 is a fixed displacement type axial piston pump, a so-called swash plate type (fixed swash plate) (see FIG. 4), and is configured to be driven by the power of the motor 7. Then, the motor 7 is rotationally driven (the rotational speed and the rotational direction are changed) according to the operation amount of the operating means (operating lever 19) disposed in the cabin 6 of the backhoe 1, and the operation from the hydraulic pump / motor 32 is performed. It is comprised so that the discharge direction and discharge amount of oil may be adjusted.
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。
As shown in FIG. 2, a charge relief circuit 61 having two relief valves 64 and 65 and two check valves 66 and 67 is disposed between the first oil passage 33 and the second oil passage 34. Has been. In the present embodiment, the charge relief circuit 61 is provided integrally with the oil passage plate 83 shown in FIG. When the pressure in one oil passage 33 (34) becomes too high, the charge relief circuit 61 does not supply hydraulic oil to one oil chamber 35 (36) in the hydraulic cylinder 16, and the other oil passage 34 ( 33) and by letting it escape to the hydraulic oil tank 9, the overload of the hydraulic device is prevented.
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。
In the present embodiment, a bypass oil passage 62 is connected between the first oil passage 33 and the second oil passage 34. The bypass oil passage 62 includes a first relief valve 64 for releasing pressure (operating oil) in the first oil passage 33 and a second relief valve for releasing pressure (operating oil) in the second oil passage 34. 65, a first check valve 66 that opens only in the direction of the first oil passage 33, and a second check valve 67 that opens only in the direction of the second oil passage 34 are provided. One end of the discharge oil passage 63 is connected between the relief valves 64 and 65 and between the check valves 66 and 67 in the bypass oil passage 62, and the other end of the discharge oil passage 63 is connected to the hydraulic oil tank 9. It is connected.
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。
The hydraulic pump / motor 32 may be of a variable displacement type as shown in FIG. In this case, the movable swash plate 32a is attached in place of the fixed swash plate, and the discharge direction and the discharge amount of the hydraulic oil can be changed by rotating (tilting) the movable swash plate 32a. The motor 7 serving as a drive source is driven at a constant speed (a constant rotational speed). The driving source can be driven by the engine 20 instead of the motor 7. Also in this case, the engine 20 is driven at a constant speed (a constant rotational speed).
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。
Next, the detailed structure of the hydraulic pump / motor 32 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 4, the hydraulic pump / motor 32 rotates in a hollow box-shaped housing body 71 rotatably supported by bearings 72 and 73, and rotates integrally with the rotation shaft 74. And a valve plate 76 having a plurality of ports 51, 52, and 53, and an oil passage plate 83 that closes the open side of the housing body 71 and has an oil passage. One end of the rotating shaft 74 protrudes outward through the oil passage plate 83 or the housing body 71 and is connected to the output shaft of the motor 7 (or the engine 20). In the cylinder block 75, a plurality of cylinder chambers 77 extending in parallel with the rotation shaft 74 are formed on the same circumference around the rotation shaft 74. In each cylinder chamber 77, pistons 78, 78.
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。
A fixed swash plate 80 is disposed on the bearing 72 side (upper part) in the housing main body 71, and a piston shoe 79 is disposed on the side of the fixed swash plate 80 facing the cylinder block 75. The tip of each piston 78 is in contact (or fitted).
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。
A compression spring 82 is disposed in a shaft hole opened in the shaft center portion of the cylinder block 75 so as to be fitted (spline fitted) to the rotating shaft 74. The piston shoe 79 is pressed against the piston sliding surface of the fixed swash plate 80 by the action (pressing biasing force) of the compression spring 82.
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。
An oil passage plate 83 is removably attached to the lower portion of the housing main body 71, and a valve plate 76 is disposed between the upper surface of the oil passage plate 83 and the cylinder block 75 with the rotary shaft 74 inserted. The valve plate 76 is fixed to the oil passage plate 83, and the cylinder block 75 rotates integrally with the rotary shaft 74 while being in surface contact with the valve plate 76. In the oil passage plate 83, a bypass oil passage 62, a discharge oil passage 63, and the like are formed, and relief valves 64 and 65 and check valves 66 and 67 are arranged.
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。
On the other hand, a communication hole 84 communicating with each cylinder chamber 77 is formed in an end surface of the cylinder block 75 on the side contacting the valve plate 76. Each communication hole 84 is configured to selectively communicate with each port 51, 52, 53 (53F, 53R) described later of the valve plate 76 as the cylinder block 75 rotates. That is, the communication hole 84 and the ports 51, 52, 53 (53F, 53R) are opened at positions equidistant from the axis of the rotation shaft 74.
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。
As shown in FIG. 5, the valve plate 76 has three ports 51, 52, and 53 penetrating in the thickness direction and extending along the same circumference around the rotation shaft 74. Are formed at appropriate intervals.
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。
As shown in FIG. 2, the first port 51 communicates with the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 via the first oil passage 33. The second port 52 communicates with the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 through the second oil passage 34. The third port 53 is connected to the hydraulic oil tank 9 via the third oil passage 41.
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。
As shown in FIG. 5, the first port 51, the second port 52, and the third port 53 are formed on the valve plate 76 in a plurality of switching sections that switch the oil feeding direction (discharge or suction) at a predetermined angle. . That is, the valve plate 76 is provided with three switching sections for each predetermined angle around the rotation axis. The switching section is a first switching section U1 (angle α), a second switching section U2 (angle β), and a third switching section U3 (angle γ) in one turn (360 degrees) clockwise from the top dead center (around the Y1 direction). ) Are divided into sections. Therefore, angle β + angle γ = α = 180 degrees.
A line connecting the bottom dead center and the top dead center is defined as a reference switching position 90, a position rotated by an angle β from the reference switching position 90 where the bottom dead center is located is defined as a first switching position 91, and the second switching section U2 is defined therebetween. The position rotated by the angle γ from the first switching position 91 becomes the reference switching position 90, and the area between them is the third switching section U3.
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。
The first port 51 is disposed on the valve plate 76 positioned in the first switching section U1, the second port 52 is disposed on the valve plate 76 positioned in the second switching section U2, and the third port 53 is the third port 53. It arrange | positions on the valve plate 76 located in the switching area U3. However, the second switching section U2 where the second port 52 is located and the third switching section U3 where the third port 53 is located can be reversed in the rotational direction. In other words, it is also possible to arrange the first switching section U1, the third switching section U3, and the second switching section U2 around the Y1 direction.
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。
Here, the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 is smaller than the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 by the cross-sectional area Q of the piston rod 37 (R + Q = B). The amount of hydraulic oil that flows out from the chamber 36 and returns to the hydraulic pump / motor 32 is smaller than the amount of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump / motor 32 and flows into the bottom oil chamber 35, and cavitation occurs in the hydraulic pump / motor 32. It will be.
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。
On the other hand, when the hydraulic cylinder 16 is driven to shorten, the amount of hydraulic oil that flows out from the bottom oil chamber 35 and returns to the hydraulic pump / motor 32 is discharged from the hydraulic pump / motor 32 and flows into the rod oil chamber 36. Therefore, if it remains as it is, the hydraulic pump / motor 32 cannot suck the surplus hydraulic oil, and the pressure in the first oil passage 33 and the bottom oil chamber 35 rises to move the piston rod 37. As described above, the third port 53 of the hydraulic pump / motor 32 is connected to the hydraulic oil tank 9 via the third oil passage 41, and the hydraulic pump / motor 32 itself is driven. Thus, excess hydraulic oil can be discharged to the hydraulic oil tank 9 via the third port 53 and the third oil passage 41.
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。
However, as in the prior art, the ratio (angular ratio) of the second switching section U2 in which the second port 52 is located to the first switching section U1 in which the first port 51 is located is the pressure received by the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16. When the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the area B is the same (U2 / U1 = R / B = β / α, where U1 = U2 + U3, α = β + γ), the discharge amount from the bottom oil chamber 35 is The amount of suction into the rod oil chamber 36 is not the same.
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。
This will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the rotation angle about the rotation shaft 74 of the piston 78, and the vertical axis represents the ratio when the stroke of the piston 78 sliding from the bottom dead center to the top dead center is 100%. Yes. However, the vertical axis may represent the capacity ratio from the bottom dead center to the top dead center. The relationship between the rotation angle of the piston 78 and the stroke ratio is determined when the piston 78 slides from the bottom dead center to the top dead center while rotating around the rotation shaft 74 with the piston 78 housed in the cylinder chamber 77 of the cylinder block 75. The initial stroke amount (movement amount per unit time) of the piston 78 is small, the stroke amount gradually increases with rotation, reaches a maximum at 90 degrees, and gradually decreases toward the end of rotation. That is, the rotation angle of the piston 78 and the stroke ratio are not directly proportional, but are point-symmetric (draw a sin curve). Accordingly, the angle β of the second switching section U2 and the angle γ of the third switching section U3 on the valve plate 76 are set so that the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 relative to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 and the piston. When the ratio of the cross-sectional areas Q of the rods 37 is the same, the discharge amount from the bottom oil chamber 35 and the suction amount to the rod oil chamber 36 do not become the same amount, and flow out to the hydraulic oil tank 9 excessively. That is, the efficiency is low, and there is a possibility that cavitation may occur due to shortage when sucked into the bottom oil chamber 35.
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。
The conventional section ratio will be specifically described. When the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is 100: 60, the first port 51 is located. The angle of the switching section is 180 degrees, and the angle of the switching section where the second port 52 is located is 108 degrees. Further, since the ratio of the switching section of the second port 52 and the switching section of the third port 53 is 60:40, this will be described in turn by the rotation angle. The reference switching in which the rotation angle of the piston 78 is located at the bottom dead center. The second port 52 is positioned in the second switching section U2 of 0 to 108 degrees with respect to the position 90, and the third port 53 is positioned in the third switching section U3 of 108 to 180 degrees. The first switching position 91 that is the boundary between the second switching section U2 and the third switching section U3 is 108 degrees, and the stroke ratio is 65.45%, which exceeds 60%. With this stroke ratio, hydraulic oil must be drawn from the rod oil chamber 36 and the hydraulic oil tank 9 when sucked from the second port 52 in the suction stroke. On the contrary, in the discharge stroke, the amount of hydraulic oil discharged to the hydraulic oil tank 9 through the third port 53 is small, and when discharging from the second port 52, the hydraulic oil tank 9 operates as well as the rod oil chamber 36. Oil must be discharged. Therefore, the efficiency is low and cavitation may occur.
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。
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 5 and 10, the stroke ratio of sliding from the bottom dead center to the top dead center of the piston 78 is 100%, and the rod with respect to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is set. The ratio of the pressure receiving area R of the oil chamber 36 is made to correspond to the stroke ratio, and the ratio is set as the second stroke ratio J (%). Similarly, the ratio of the cross-sectional area Q of the piston rod 37 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 is a third stroke ratio K (%) (J + K = 100). In the second switching section U2, the piston rotation angle corresponding to the second stroke ratio J is an angle β. That is, the first switching position 91 is located at a position rotated by an angle β from the reference switching position 90 where the bottom dead center is located. In other words, the first switching position 91 is at a position reversely rotated by the angle γ from the reference switching position 90 where the top dead center is located.
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。
Specifically, when the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is set to 100: 60, the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is the same as described above. The ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B is 60%, and the second stroke ratio J is 60%. The ratio of the cross-sectional area Q of the piston rod 37 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 is 40%, and the third stroke ratio K is 40%. The piston rotation angle corresponding to the second stroke ratio J (60)% of the second switching section U2 is the first switching position 91, which is 101.5 degrees. The piston rotation angle corresponding to the third stroke ratio K (40)% of the third switching section U3 is 78.5 degrees. That is, the second switching section U2 is in the range of 0 to 101.5 degrees, and the third switching section U3 is in the range of 101.5 to 180 degrees.
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。
Thus, when the cylinder block 75 makes one rotation, the ratio of the hydraulic oil amount M2 flowing through the second switching section U2 where the second port 52 is located to the hydraulic oil amount M3 flowing through the third switching section U3 of the third port. Is the same as the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 and the cross-sectional area Q of the piston rod 37 (M2 / M3 = R / Q), and operates from one piston 78 when the cylinder block 75 rotates 180 degrees. The amount of oil discharged is proportional to the volume of the cylinder chamber 77 in the stroke of the piston 78 or the reciprocating stroke of the piston 78, improving the efficiency and preventing the occurrence of cavitation.
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。
Next, another embodiment than FIGS. 11 and 12 will be described. It is also possible to divide the third port into two and arrange it on both sides of the second port 52. That is, as shown in FIG. 11, the valve plate 76 has four ports 51, 52, 53 F and 53 R penetrating in the thickness direction extending along the same circumference around the rotation shaft 74. The arc-shaped long holes are formed at appropriate intervals. In this case, the force applied to the swash plate when the cylinder block 75 is rotated forward and when the cylinder block 75 is rotated backward is made equal.
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。
Similarly to the above, as shown in FIG. 2, the first port 51 communicates with the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 via the first oil passage 33. The second port 52 communicates with the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 through the second oil passage 34. The third ports 53F and 53R are connected to the hydraulic oil tank 9 via the third oil passage 41.
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。
As shown in FIG. 11, on the valve plate 76 on which the first port 51, the second port 52, the front third port 53F, and the rear third port 53R are arranged, switching is performed at predetermined angles around the rotation axis. There are 4 sections. The switching section is one round (360 degrees) clockwise from top dead center (Y1 direction) in the first switching section U1 (angle α), the previous third switching section U3F (angle γ / 2), and the second switching section U2. The section is divided in the order of (angle β) and the rear third switching section U3R (angle γ / 2). Therefore, angle β + angle γ / 2 + angle γ / 2 = α = 180 degrees.
A position rotated by an angle γ / 2 from the reference switching position 90 where the bottom dead center is located is referred to as a first switching position 91, and the interval therebetween is referred to as a previous third switching section U3F. A position rotated by an angle β from the first switching position 91 is defined as a second switching position 92, and a portion therebetween is defined as a second switching section U2. A position rotated by an angle γ / 2 from the second switching position 92 becomes a reference switching position 90, and a portion between the positions is defined as a rear third switching section U3R.
The first port 51 is arranged on the valve plate 76 located in the first switching section U1, the second port 52 is arranged on the valve plate 76 located in the second switching section U2, and the front third port 53F is front. The rear third port 53R is disposed on the valve plate 76 positioned in the rear third switching section U3R, and is disposed on the valve plate 76 positioned in the third switching section U3F.
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。
In the above-described configuration, the third port 53 communicated with the hydraulic oil tank 9 is divided into two front third ports 53F and a rear third port 53R, and the front third port is interposed between the first port 51 and the second port 52. A port 53F and a rear third port 53R are arranged. In other words, the front third port 53F and the rear third port 53R are disposed in the vicinity of the top dead center and the bottom dead center of the piston 78, and the second port 52 is disposed between the front third port 53F and the rear third port 53R. It is assumed to be configured. However, if the second port 52 is arranged in the second switching section U2 and the third port 53 is arranged in the third switching section U3, the number of divisions of the second port 52 and the third port 53 is limited. It is not a thing.
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。
With this configuration, when the cylinder block 75 is rotated at a constant speed, when the piston 78 moves from the top dead center to the bottom dead center, the piston 78 near the top dead center and the bottom dead center is moved. The moving speed is slow, and the intermediate position between the top dead center and the bottom dead center is the fastest (see FIG. 12). That is, the amount of hydraulic oil fed is small in the vicinity of the top dead center and the bottom dead center, and the intermediate position between the top dead center and the bottom dead center is the largest. Therefore, the second port 52 is arranged in a section where the amount of oil sent by the movement of the piston 78 is large, and is sucked (or discharged) from the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 via the second oil passage 34. When 16 is extended, the necessary oil amount is secured in the bottom oil chamber 35, and when it is shortened, the necessary oil amount is secured in the rod oil chamber 36. Then, the front third port 53F and the rear third port 53R are arranged in a section where the amount of oil fed due to the movement of the piston 78 is small, so that the hydraulic oil tank 9 sucks (or flows out) through the third oil passage 41. I have to. Thus, when the hydraulic cylinder 16 is driven to extend and contract, the hydraulic oil can be operated without running out of cavitation and hunting without running out of hydraulic oil, and energy can be efficiently recovered during regeneration.
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。
Further, when the hydraulic pump / motor 32 is of a variable displacement type, the second port 52 is disposed between the two front third ports 53F and the rear third port 53R. When this happens, the load acting on the movable swash plate 32a becomes an intermediate position between the top dead center and the bottom dead center, and the operability of the swash plate can be improved.
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。
In the case of this other embodiment as well, the ratio (angular ratio) of the second switching section U2 where the second port 52 is located to the first switching section U1 where the first port 51 is located, as in the prior art, is determined by the hydraulic cylinder. The ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the 16 bottom oil chambers 35 is the same as (U2 / U1 = R / B = β / α, where U1 = U2 + U3R + U3F, α = β + γ). As described above, the discharge amount from the oil chamber 35 and the suction amount into the rod oil chamber 36 are not equal because the relationship between the rotation angle of the piston 78 and the stroke ratio is not directly proportional.
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。
The conventional section ratio will be specifically described. When the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is 100: 60, the switching section of the first port 51 is set. Is 180 degrees, and the switching interval of the second port 52 is 108 degrees. Further, since the switching interval ratio of the second port 52 and the switching interval of the front third port 53F and the rear third port 53R is 60:20:20, it is 108 degrees: 36 degrees: 36 degrees. This will be described in order of the rotation angle. The front third port 53F is located in the front third switching section U3F in which the rotation angle of the piston 78 is 0 to 36 degrees with respect to the reference switching position 90 where the bottom dead center is located. The second port 52 is located in the second switching section U2 of ˜144 degrees, and the rear third port 53R is located in the third switching section U3R after 144 to 180 degrees. As shown in FIG. 12, the first switching position 91 that is the boundary between the previous third switching section U3F and the second switching section U2 is 36 degrees, and the stroke ratio of the piston 78 is 9.55%. The second switching position 92 serving as the boundary between the second switching section U2 and the rear third switching section U3R is 144 degrees, and the stroke ratio at that position is 90.45 (the stroke ratio of the second switching section U2 itself is 80.9). )%. In this stroke ratio, when the suction stroke is small, the amount of hydraulic oil sucked from the hydraulic oil tank 9 via the front third port 53F and the rear third port 53R is small (20.9% less), and when sucked from the second port 52 In addition, hydraulic oil must be sucked from the rod oil chamber 36 and the hydraulic oil tank 9. Conversely, in the discharge stroke, the amount of hydraulic oil discharged to the hydraulic oil tank 9 is small via the front third port 53F and the rear third port 53R, and not only the rod oil chamber 36 when discharging from the second port 52. The hydraulic oil must be discharged to the hydraulic oil tank 9 as well. Therefore, the efficiency is low and cavitation may occur.
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。
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 11 and 12, the stroke ratio of sliding from the bottom dead center to the top dead center of the piston 78 is 100%, and the rod with respect to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is set. The ratio of the pressure receiving area R of the oil chamber 36 is made to correspond to the stroke ratio, and the ratio is set as the second stroke ratio J (%). Similarly, the ratio of the cross-sectional area Q of the piston rod 37 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 is a third stroke ratio K (%) (J + K = 100). Since the front third switching section U3F and the rear third switching section U3R are positioned on both sides of the second switching section U2 as described above, the piston rotation angle corresponding to a half ratio (K / 2) of the third stroke ratio K. Is the angle γ / 2 between the front third switching section U3F and the rear third switching section U3R. That is, the first switching position 91 is located at a position rotated by an angle γ / 2 from the reference switching position 90 where the bottom dead center is located. The second switching position 92 has a piston rotation angle corresponding to a ratio (K / 2% + J%) obtained by adding the second stroke ratio J to half the third stroke ratio K. In other words, the 2 switching position 92 is at a position that is reversely rotated by the angle γ / 2 from the reference switching position 90 where the top dead center is located.
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。
Specifically, when the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is set to 100: 60, the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 is the same as described above. The ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B is 60%, and the second stroke ratio J is 60%. The ratio of the cross-sectional area Q of the piston rod 37 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 is 40%, and the third stroke ratio K is 40%. Since the ratio of the front third switching section U3F and the rear third switching section U3R is K / 2, they are 20% and 20%. The piston rotation angle corresponding to 20% of half of the third stroke ratio K is the first switching position 91, which is 53.1 degrees. The second switching position 92 that is the boundary between the second switching section U2 and the rear third switching section U3R is a ratio obtained by adding the second stroke ratio J (60%) to half the ratio (20%) of the third stroke ratio K. The piston rotation angle corresponding to (80%) is 126.9 degrees. That is, the front third switching section U3F is in the range of 0 to 53.1 degrees, the second switching section U2 is in the range of 53.1 to 126.9 degrees, and the rear third switching section U3R is 126.9 to 180 degrees. It becomes the range.
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。
Thus, when the cylinder block 75 makes one rotation, the hydraulic oil amount M2 flowing through the second switching section U2 where the second port 52 is located, and the third switching section U3R and the third switching section 3Ub after the third port flow. The ratio of the hydraulic oil amount M3 is the same as the ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 and the cross-sectional area Q of the piston rod 37 (M2 / M3 = R / Q). The amount of hydraulic fluid discharged from one piston 78 when it is rotated by 50 degrees is proportional to the volume of the cylinder chamber 77 in the stroke of the piston 78 or the reciprocating stroke of the piston 78, improving the efficiency and generating cavitation. Is prevented.
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。
Note that, as described above, the second port 52 may be divided into two parts and arranged on both sides of the third port 53 in accordance with the stroke ratio. However, in this case, in the suction process, since the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank in the region where the piston rises the fastest, cavitation is likely to occur due to the resistance of the oil passage and the valve, and the discharge process. In this case, since the load on the piston of the hydraulic cylinder 16 is turned on and off twice for one rotation of the cylinder block, the durability of the piston shoe is more disadvantageous than the above.
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。
Furthermore, as shown in FIGS. 5 and 11, both first and second ports 51, 52 and 52 (front third port 53 F and rear third port 53 R) in the rotational direction (circumferential direction) open ends on both sides Each part is provided with triangular cutouts 51a, 51b, 52a, 52b, 53a and 53b (53Fa, 53Fb, 53Ra, 53Rb). In other words, the first port 51 has notches 51a and 51b, the second port 52 has notches 52a and 52b, and the third port 53 has notches 53a and 53b (front) on the rear and front sides of the rotation direction of the cylinder block 75 of each port. The third port 53F is provided with notches 53Fa and 53Fb, and the rear third port 53R is provided with notches 53Ra and 53Rb. Each of the notches 51a, 51b, 52a, 52b, 53a and 53b (53Fa, 53Fb, 53Ra, 53Rb) is configured such that the width and depth become smaller toward the tip.
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。
Thus, by providing the notches 52a, 52b, 53a and 53b (53Fa, 53Fb, 53Ra, 53Rb) at the end of each port, when pressure oil flows in / out from the cylinder block 75 to the first port 51, Alternatively, when pressure oil flows in / out from the hydraulic cylinder 16 to the second port 52, or when pressure oil flows in / out from the hydraulic oil tank 9 to the third port 53 (front third ports 53F and 53R). The pressure oil flows in and out from the notches 51a, 51b, 52a, 52b, 53a and 53b (53Fa, 53Fb, 53Ra, 53Rb) gradually without causing a large pressure fluctuation due to sudden inflow / outflow of the pressure oil. The sliding of 78 does not slide abruptly and can prevent the occurrence of cavitation and noise.
Further, the circumferential length of the notches 52a and 52b is shorter than the circumferential length of the notches 53a and 53b (the circumferential length of the notches 52a and 52b is the circumferential direction of the notches 53Fb and 53Ra. The circumferential length of the cutouts 53Fb and 53Ra is shorter than the circumferential length of the cutouts 53Fa53Rb or the cutouts 51a and 51b) (52a and 52b <53a and 53b ( 53Fa · 53Fb · 53Ra · 53Rb) <51a, 51b). With such a configuration, generation of cavitation and noise is further reduced.
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。
In the present embodiment, it is also possible to remove the oil passage plate 83 from the housing main body 71 and replace the valve plate 76. For this reason, if the hydraulic cylinder 16 is of a single rod double acting type, even if the size is different from that of the hydraulic cylinder 16, it is only necessary to replace the valve plate 76 without replacing the entire hydraulic pump / motor 32. I can deal with it. Therefore, the versatility of the hydraulic pump / motor 32 in the embodiment is high.
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。
Next, a specific hydraulic control circuit including the hydraulic device will be described. A first embodiment using a fixed displacement hydraulic pump / motor 32 will be described with reference to FIG. An embodiment in which the valve plate 76 is provided with four ports (first port 51, second port 52, front third port 53F, and rear third port 53R) will be described.
In FIG. 6, an angle sensor 22 for detecting the operation of the operation lever 19 is disposed at the rotation base of the operation lever 19 in the cabin 6, and the angle sensor 22 is connected to a control circuit 21 serving as a control means. The motor 7 is connected to a drive circuit 24 and a charging circuit 25 made of an inverter or the like, and the drive circuit 24 and the charging circuit 25 are connected to the control circuit 21. Note that the control circuit 21 switches the driving circuit 24 and the charging circuit 25 with respect to the motor 7. Thus, when the operation lever 19 is rotated, its rotation direction and rotation angle are detected by the angle sensor 22 and input to the control means 21, and a signal corresponding to the rotation direction and rotation angle is sent to the drive circuit 24. The motor 7 is rotationally driven by the drive circuit 24 in accordance with the rotation direction and rotation angle of the operation lever 19. By driving the motor 7, the hydraulic pump / motor 32 is actuated and the pressure oil is sent to the hydraulic cylinder 16 to be extended or shortened.
A pressure sensor 26 is disposed in the oil passage leading to the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16, and the oil pressure in the bottom oil chamber 35 is detected by the pressure sensor 26, and the pressure sensor 27 is disposed in the oil passage leading to the rod oil chamber 36. And the oil pressure in the rod oil chamber 36 is detected by the pressure sensor 27, and the pressure sensors 26 and 27 are connected to the control means 21.
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。
In such a configuration, when the operation lever 19 in the cabin 6 is operated to rotate in the direction in which the hydraulic cylinder 16 extends (X2 direction), the pressure P26 of the bottom oil chamber 35 is detected by the pressure sensor 26, The pressure sensor 27 detects the hydraulic pressure P2 of the rod oil chamber 36. When the operation lever 19 is extended and the detection value from the pressure sensor 26 is larger than the detection value of the pressure sensor 27 (P1> P2), the control means 21 determines that the lifting operation is not regeneration and the control is performed. A drive signal is transmitted from the means 21 to the drive circuit 24, power is supplied to the motor 7, and the hydraulic pump / motor 32 is driven to rotate according to the tilt angle of the operation lever 19 to extend the hydraulic cylinder 16. .
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。
When the rotating shaft 74 of the hydraulic pump / motor 32 is rotated in the Y1 direction (FIG. 5) by driving the motor 7, the cylinder block 75 rotates integrally with the rotating shaft 74, and the piston shoe 79 is slid on the piston of the fixed swash plate 80. Slide on the moving surface. Based on the inclination angle of the fixed swash plate 80 at this time, each piston 78 reciprocates in the cylinder chamber 77 to change the volume of each cylinder chamber 77.
For example, when the piston 78 moves from the top dead center to the bottom dead center (turns in the Y1 direction), the piston 78 descends and pressure oil is gradually removed through the notch 51a through the communication hole 84. The first port 51 is entered. In this way, an increase in the initial pressure is suppressed, and noise caused by a sudden movement of the piston 78 is suppressed. Then, the pressure oil is sent to the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 through the first port 51 and the first oil passage 33, and the hydraulic cylinder 16 is extended.
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。
When the piston 78 reaches bottom dead center, the discharge is stopped, and when the cylinder block 75 is further rotated, the hydraulic oil is gradually drawn from the notch 53Fa through the third oil passage 41 from the hydraulic oil tank 9. At this time, a sudden rise of the piston 78 is suppressed, and noise and the like are suppressed. When the hydraulic oil is sucked from the hydraulic oil tank 9 from the front third port 53F and rotated by an angle γ / 2 from the bottom dead center, the suction from the hydraulic oil tank 9 is stopped, and the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 is stopped from the notch 52a. The hydraulic oil inside is gradually sucked in through the second oil passage 34. At this time, similar to the above, the rapid rise of the piston 78 is suppressed, and noise and the like are suppressed. And it comes to be inhaled from the 2nd port 52, and the amount of inhalation also increases. At this time, when an insufficient capacity difference between the bottom oil chamber 35 and the rod oil chamber 36 occurs, the second port from the hydraulic oil tank 9 via the bypass oil passage 62, the check valve 67, and the discharge oil passage 63 is provided. 52 is inhaled. Then, when the angle (γ / 2 + β) rotates from the bottom dead center, the suction from the second port 52 stops and the hydraulic oil is gradually sucked from the notch 53Ra through the third oil passage 41 from the hydraulic oil tank 9. . At this time, a sudden rise of the piston 78 is suppressed, and noise and the like are suppressed. After further rotation, the air is sucked from the third port 53R. When the piston 78 further rotates and reaches the top dead center, the same operation as described above is performed.
In this way, the oil path is switched in the valve plate 76 as the cylinder block 75 rotates, and in each cylinder chamber 77, the suction stroke and the discharge stroke are sequentially executed by the raising and lowering of the piston 78.
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。
Next, a case where regeneration is performed will be described.
When the boom 11 is in the raised position, the operation lever 19 is operated to rotate in the direction (X1 direction) in which the hydraulic cylinder 16 is shortened, and the boom 11 (the arm 12 or the bucket 13) is lowered by its own weight. In this case, the motor 7 can be lowered without being operated, and the energy when the motor 7 is lowered can be converted into electric power for charging. That is, the control circuit 21 detects the lowering operation of the operation lever 19, and when the detection value of the pressure sensor 26 is larger than the detection value of the pressure sensor 27 (P1> P2), the control circuit 21 determines that the regeneration is performed, and the control circuit 21 switches from the drive circuit 24 to the charging circuit 25, the hydraulic pump / motor 32 acts as a hydraulic motor, the rotating shaft 74 rotates in the opposite direction, the motor 7 acts as a generator, and the generated power is The battery 8 is charged via the charging circuit 25. That is, energy is regenerated.
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。
At this time, when the hydraulic oil in the bottom oil chamber 35 becomes a high pressure, it flows into the first port 51 via the first oil passage 33 and the piston 78 is moved upward. For example, when the piston 78 moves from the bottom dead center to the top dead center (turns in the Y2 direction), the first port from the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 through the first oil passage 33 is used. 51. The pressure oil at this time gradually enters the first port 51 from the notch 51b, enters the cylinder chamber 77 through the communication hole 84, and pushes up the piston 78. In this way, an increase in the initial pressure is suppressed, and noise caused by a sudden movement of the piston 78 is suppressed. The cylinder block 75 is rotated in the Y2 direction. By this rotation, the rotating shaft 74 is rotated in the Y2 direction, and the motor 7 is driven as a generator.
On the other hand, since the hydraulic pressure in the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 is lower than the hydraulic pressure in the hydraulic bottom oil chamber 35, the hydraulic oil in the cylinder chamber 77 located at the second port 52 is sent to the rod oil chamber 36. Is done. At this time, the noise is reduced because the second port 52 is entered from the notch 52b. The hydraulic oil in the cylinder chamber 77 located in the front third ports 53F and 53R is sent to the hydraulic oil tank 9 through the third oil passage 41, and discharged to the rod oil chamber 36 from the hydraulic oil tank 9. The shortage is sent through the passage 63, the bypass oil passage 62, and the second oil passage 34. At this time, the noise is reduced because it enters the rear third port 53R / front third port 53F from the notches 53Rb / 53Fb as described above.
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。
Further, at the time of work, when the hydraulic cylinder 16 is pulled in the extending direction by the extension operation, regeneration is performed. At this time, the motor 7 is not operated, the cylinder block 75 of the hydraulic pump / motor 32 is rotated in the same direction (Y1 direction) as described above, and the motor 7 acts as a generator to regenerate energy. .
That is, when the operating lever 19 is rotated in the direction in which the hydraulic cylinder 16 extends (X2 direction) to extend the hydraulic cylinder 16 with the mass of the work implement, the pressure sensor 26 controls the hydraulic pressure in the bottom oil chamber 35. P1 is detected, and the pressure sensor 27 detects the hydraulic pressure P2 of the rod oil chamber 36. When the operation lever 19 is extended and the detection value of the pressure sensor 26 is smaller than the detection value of the pressure sensor 27 (P1 <P2), the control circuit 21 determines that regeneration is taking place, and the drive circuit 24 to the charging circuit. 25, the hydraulic pump / motor 32 acts as a hydraulic motor, the rotating shaft 74 rotates in the same direction as described above, the motor 7 acts as a generator, and the generated power is supplied to the battery 8 via the charging circuit 25. Is charged. That is, energy is regenerated.
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。
At this time, the hydraulic oil in the rod oil chamber 36 becomes higher in pressure than the bottom oil chamber 35, so that it flows into the second port 52 via the second oil passage 34, the piston 78 is moved upward, and the cylinder block 75. Is rotated in the Y1 direction. By this rotation, the rotating shaft 74 is rotated in the Y1 direction, and the motor 7 is driven as a generator.
On the other hand, the hydraulic pressure P2 in the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 is higher than the hydraulic pressure P1 in the hydraulic bottom oil chamber 35 (P1 <P2), so that the hydraulic oil in the cylinder chamber 77 enters the bottom oil chamber 35 from the first port 51. The shortage is sent from the hydraulic oil tank 9 to the bottom oil chamber 35 via the third oil passage 41, the front third port 53F, and the rear third port 53R.
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。
On the other hand, when excavation work or cutting work is performed while lowering the boom 11, regeneration is not performed. That is, when the boom 11 is lowered by lowering the operation lever 19 (rotating operation in the direction in which the hydraulic cylinder 16 is shortened (X1 direction)), the oil pressure P1 of the bottom oil chamber 35 is detected by the pressure sensor 26. The pressure sensor 27 detects the hydraulic pressure P2 of the rod oil chamber 36, the operation lever 19 is shortened, and the detected value of the pressure sensor 26 is smaller than the detected value of the pressure sensor 27 (P1 <P2). The control circuit 21 determines that the excavation work is performed, and switches to the drive circuit 24 to drive the motor 7. The rotating shaft 74 is rotated in the Y2 direction, and the hydraulic pump / motor 32 is operated.
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。
At this time, the hydraulic oil in the cylinder chamber 77 is sent from the second port 52 to the rod oil chamber 36 via the second oil passage 34, and the hydraulic cylinder 16 is shortened. The hydraulic oil from the front third port 53F and the rear third port 53R is sent to the hydraulic oil tank 9 through the third oil passage 41. The hydraulic oil in the bottom oil chamber 35 flows into the first port 51 through the first oil passage 33.
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。
Next, a second embodiment in which the hydraulic pump / motor 32 is a variable displacement type will be described with reference to FIG. However, in the following examples, the same points as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, the detailed description thereof will be omitted, and differences will be mainly described.
The variable displacement hydraulic pump / motor 32 is operated in a state where the motor 7 or the engine 20 is driven at a constant speed (constant rotation). The movable swash plate 32 a of the hydraulic pump / motor 32 is tilted by the operation of the actuator 23, and the actuator 23 is connected to the control circuit 21. The actuator 23 is configured by an electric actuator or a solenoid. When the motor 7 is used, the other configurations are the same as those in the first embodiment.
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。
When the hydraulic pump / motor 32 is driven by the engine 20, the engine 20 is driven at a constant rotation. When the operation lever 19 is operated, the actuator 23 is operated according to the operation direction and the operation amount (rotation angle), the swash plate 32a is tilted, and the hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump / motor 32. Then, the hydraulic cylinder 16 is expanded and contracted in the same manner as described above. Note that the charging circuit 25 is connected to the battery 8 to reduce the engine load factor by regenerating potential energy to improve fuel efficiency.
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。
Next, a third embodiment in which stop valves 68 and 69 are arranged in the middle of the first oil passage 33 and the second oil passage 34 will be described with reference to FIG. However, stop valves 68 and 69 may be disposed between the bypass oil passage 62 and the hydraulic cylinder 16 in the first oil passage 33 and the second oil passage 34. Since the configuration other than the arrangement of the stop valves 68 and 69 is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same points as those of the embodiment already described, and the detailed description thereof is omitted. To do.
By disposing the stop valves 68 and 69, when the hydraulic pump / motor 32 leaks when the hydraulic cylinder is stopped, the hydraulic cylinder 16 is unintentionally extended or shortened and the working unit 10 falls. In addition, the oil feeding resistance of the return oil from the hydraulic cylinder 16 to the hydraulic pump / motor 32 is reduced, and hunting and cavitation are prevented from occurring.
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。
The stop valves 68 and 69 are constituted by two-port two-position switching electromagnetic valves, which have a communication position and a check position. Solenoids 68a and 69a constituting the electromagnetic valves are connected to the control circuit 21, and the operation lever 19 is operated. It is configured to work with.
That is, a check valve is arranged at the check position that is the normal position of the stop valves 68 and 69, and the hydraulic oil from the hydraulic cylinder 16 does not flow to the hydraulic pump / motor 32 side. The position where the motor 32 is allowed to flow to the hydraulic cylinder 16. When an operation signal is applied from the control circuit 21 to the solenoids 68a and 69a, the check position is switched to the communication position that is the operation position. In the communication position, the hydraulic cylinder 16 and the hydraulic pump / motor 32 are configured to communicate with each other.
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。
In this way, when the operation lever 19 is operated, the hydraulic pump / motor 32 is driven, and at the same time, both stop valves 68 and 69 are switched to the communication position (control). By controlling in this way, the discharge side from the hydraulic pump / motor 32 is also in a communicating state, the resistance of the check valve is eliminated, and the hydraulic oil flows more efficiently.
And in the state which does not operate the operation lever 19, since both the stop valves 68 and 69 are in a non-return position, the malfunctioning at the time of a stop can be prevented. Further, an operation delay at the time of restarting the hydraulic pump / motor 32 can be avoided.
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。
Next, the hydraulic pump / motor 32 is of a variable displacement type, the hydraulic pump / motor 32 is driven by the engine 20, and stop valves 68 and 69 are arranged in the middle of the first oil passage 33 and the second oil passage 34. The embodiment will be described with reference to FIG.
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。
The configuration in which the hydraulic pump / motor 32 is a variable displacement type and the hydraulic pump / motor 32 is driven by the engine 20 is the same as that of the second embodiment, and is stopped halfway between the first oil passage 33 and the second oil passage 34. About the structure which has arrange | positioned valve | bulb 68 * 69, there exists the same effect | action as 3rd Example, and there exists the same effect | action as 1st Example other than that. In the case of the fourth embodiment, when the movable swash plate 32a is not accurately stopped at the neutral position, stop valves 68 and 69 are arranged in the middle of the first oil passage 33 and the second oil passage 34. Therefore, it is possible to prevent the hydraulic cylinder 16 from expanding and contracting unexpectedly.
In the second and fourth embodiments, the movable swash plate 32a can be tilted by a hydraulic servo mechanism. In this case, the operation part of the hydraulic servo mechanism is interlocked with the operation lever 19, and when the operation lever 19 is rotated, the servo valve is switched according to the rotation angle, and the actuator 23 made of a cylinder is operated. The movable swash plate 32a is tilted to change the oil feeding direction and the oil feeding amount.
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。
As described above, the discharge / suction port of the axial piston type hydraulic pump / motor 32 and the discharge / suction port of the single rod double acting type hydraulic cylinder 16 are communicated with each other via the oil passage to form a hydraulic closed circuit. In the hydraulic apparatus in which the rotary shaft 74 of the hydraulic pump / motor 32 is connected to the output shaft of the motor 7 and can be driven, the hydraulic pump / motor 32 includes a plurality of hydraulic pumps / motors 32 arranged on the same circumference. A cylinder block 75 for reciprocally sliding the piston 78 in the axial direction of the rotary shaft 74, and a valve plate 76 having a plurality of ports capable of communicating the cylinder chamber 77 for housing the piston 78 and the hydraulic cylinder 16. The ratio of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 in the hydraulic cylinder 16 and the sectional area Q of the piston rod 37 is A first port 51 communicated with the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 on the valve plate 76 at a rotation angle of the piston 78 according to the assigned ratio of the stroke of the piston 78, and the hydraulic pressure Since a switching section of the second port 52 communicating with the rod oil chamber 36 of the cylinder 16 and the third port 53 communicating with the hydraulic oil tank 9 is provided, pressure abnormality such as hunting and cavitation does not occur. The hydraulic device can be operated efficiently.
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。
Further, the third port 53 is divided into a plurality of parts, and includes a front third port 53F and a rear third port 53R which are arranged on both sides of the rotation direction of the second port 52. Therefore, when the hydraulic device is operated, It is possible to prevent the occurrence of hunting and cavitation without causing pulsation and reduce noise. Moreover, durability can also be improved.
That is, the stroke ratio J corresponding to the ratio (R / B) of the pressure receiving area R of the rod oil chamber 36 to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35 in the hydraulic cylinder 16 and the piston rod with respect to the pressure receiving area B of the bottom oil chamber 35. From the stroke ratio K corresponding to the ratio (Q / B) of the sectional area Q of 37, the piston 78 corresponding to 1/2 (K / 2) of the stroke ratio K from the bottom dead center and the top dead center of the piston 78. A first switching position 91 and a second switching position 92 are provided at the rotation angle position, a front third port 53F is provided in the range from the bottom dead center to the first switching position 91, and the position from the top dead center to the second switching position is provided. Since the rear third port 53R is provided in the range and the second port 52 is provided between the first switching position 91 and the second switching position 92, when the hydraulic cylinder 32 is expanded and contracted by operating the hydraulic pump 32, or ,oil When the hydraulic pump 32 is operated and regenerated by the expansion and contraction of the cylinder 16, the bottom oil chamber 35 and the rod oil chamber 36 and the hydraulic oil tank 9, or the rod oil chamber 36 and the hydraulic oil tank 9 and the bottom oil chamber 35 are regenerated. The amount of hydraulic fluid that flows to the engine is balanced, the flow resistance is reduced, the efficiency is improved, and the occurrence of hunting and cavitation can be prevented.
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。
Further, the discharge / suction port of the axial piston type hydraulic pump / motor 32 and the discharge / suction port of the single rod double acting type hydraulic cylinder 16 are communicated via an oil passage to form a hydraulic closed circuit, The rotary shaft 74 of the hydraulic pump / motor 32 is connected to the forward / reverse motor 7 so that it can be driven or regenerated. The hydraulic pump / motor 32 has a plurality of pistons 78 arranged on the same circumference. A cylinder block 75 that is slidably reciprocated in the axial direction of the rotary shaft 74; and a valve plate 76 having a plurality of ports that can communicate with a cylinder chamber 77 that houses the piston 78. On the same circumference, a first port 51 communicated with the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 and a second port communicated with the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16. In the hydraulic device including the second port 53 and two front third ports 53F and 53R communicating with the hydraulic oil tank 9 on both sides of the circumference of the second port 52, the first port 51 and the second port Notches 51a, 51b, 52a, 52b, 53Fa, 53Fb, 53Ra, 53Rb are provided at both ends in the circumferential direction of the port 52 and the front third port 53F / 53R. When the oil direction is changed, fluctuations in the hydraulic pressure are reduced, and hunting and cavitation are prevented from occurring, leading to a reduction in noise.
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。
Also, the first oil passage 33 that communicates the bottom oil chamber 35 of the hydraulic cylinder 16 and the first port 51, and the second oil passage 34 that communicates the rod oil chamber 36 of the hydraulic cylinder 16 and the second port 52, respectively. When the pressure oil is supplied to the hydraulic cylinder 16 via the stop valves 68 and 69 each composed of an electromagnetic valve having a check position and a communication position that enable oil supply only to the hydraulic cylinder 16 side, Since the stop valve 68 or the stop valve 69 provided in the oil passage opposite to the pressure oil feeding side is switched to the communication position, the oil feeding resistance of the return oil from the hydraulic cylinder 16 to the hydraulic pump / motor 32 is reduced. Thus, hunting and cavitation can be prevented.
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。
When the prime mover is the electric motor 7 and the hydraulic cylinder 16 is expanded and contracted when the electric motor 7 is not driven, the electric motor 7 operates as a generator, converts kinetic energy into electric energy, and charges the charging circuit 25. The battery 8 is charged via the so-called regenerative regeneration. At this time, the hydraulic pump 32 operates as a hydraulic motor, the rotating shaft 74 is rotated more efficiently than before, and charging efficiency is improved.
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。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in various forms. For example, the present invention is not limited to a backhoe, but can also be applied to agricultural machines such as combine machines and construction vehicles such as wheel loaders. Further, the axial piston device is not limited to the swash plate type axial piston pump 32, but may be an oblique axis type. A simple axial piston pump may be used. In addition, the configuration of each unit is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
