JP4854262B2

JP4854262B2 - 駆動機構兼用発電装置

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Publication number: JP4854262B2
Application number: JP2005308434A
Authority: JP
Inventors: 治彦川崎; 博有路
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2025-10-24
Also published as: JP2007113755A

Description

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

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

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

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

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

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

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

この発明は、ポンプ兼用油圧モータと、このポンプ兼用油圧モータに連結したモータ兼用発電機とを備えるとともに、上記ポンプ兼用油圧モータに切換弁を接続し、この切換弁に設けた第１〜第４ポートのうち、第１ポートを上記ポンプ兼用油圧モータの一方の側に接続し、第２ポートをポンプ兼用油圧モータの他方の側に接続し、第３ポートをアクチュエータに接続し、第４ポートをタンクに接続してなり、上記切換弁を発電モードに切り換えたとき、上記第１ポートと第３ポートとを連通するとともに、第２ポートと第４ポートとを連通して、アクチュエータからの戻り流れをポンプ兼用油圧モータに導き、このポンプ兼用油圧モータから排出される戻り流れを、上記切換弁を介してタンクに還流させる一方、この切換弁をアクチュエータ駆動モードに切り換えたとき、第１ポートと第４ポートとを連通し、第２ポートと第３ポートとを連通し、モータ兼用発電機を駆動源として回転するポンプ兼用油圧モータにタンクからの作動油を吸い込ませるとともに、そのポンプ兼用油圧モータからの吐出油をアクチュエータに供給する構成にした駆動機構兼用発電装置を前提とする。

上記装置を前提とし、第１の発明は、切換弁が中立位置にあるとき、第１ポートと第３ポートとの連通を遮断するとともに、第２，４ポートを、絞り開度を保って連通させた点に特徴を有する。

第２の発明は、上記ポンプ兼用油圧モータの上記他方の側からアクチュエータに連通する流路過程に、その他方の側からアクチュエータへの流れのみを許容するロードチェック弁を設けた点に特徴を有する。

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

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

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

第６の発明は、上記切換弁が中立位置にあるとき、第１ポートと第３ポートとの連通を遮断する一方、第１ポート、第２ポートおよび第４ポートを連通させ、これら第１，２ポートを介して、上記一方の流路と他方の流路とを短絡させる一方、上記他方の流路にロードチェック弁を設けた点に特徴を有する。

第７の発明は、上記アクチュエータを制御する切換制御弁を設け、この切換制御弁を通過してタンクに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁を通過して油圧モータに流れる流量Ｑｍとの合計流量が、アクチュエータの戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなる関係を保って、上記切換制御弁と切換弁の開度とを制御する制御機構を設けた点に特徴を有する。

第１の発明は、ポンプ兼用油圧モータを、発電機を回す駆動源としたり、あるいはアクチュエータを駆動するための駆動源としたりすることができる駆動機構兼用発電装置において、切換弁を中立位置に切り換えてポンプ兼用油圧モータを停止させようとしたとき、第２ポートと第４ポートとの連通過程には絞り開度が保たれるので、慣性エネルギーで回転し続けるポンプ兼用油圧モータからの吐出油が上記絞り開度を介してタンクに戻されることになる。このように慣性エネルギーで回転し続けるポンプ兼用油圧モータからの吐出油がタンクに戻されるので、停止時にポンプ兼用モータにショックが発生しない。

第２の発明によれば、上記ポンプ兼用油圧モータの上記他方の側からアクチュエータに連通する流路過程にロードチェック弁を設けたので、ポンプ兼用油圧モータがポンプとして機能するとき、そのポンプ吐出圧が十分に確保されない状態でも、アクチュエータの作動油が逆流することはなくなる。そして、ポンプ兼用油圧モータのポンプ吐出圧が所定の圧力以上になったとき、当該ポンプ吐出油がアクチュエータに供給されることになる。

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

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

第５，６の発明によれば、切換弁の中立時に、一方の流路と他方の流路とを短絡させることができるので、自ら排出した作動油を吸い込み側に戻すことができる。しかも、第５の発明の補給流路とも相まって、切換弁が中立状態にあるとき、ポンプ兼用油圧モータおよびモータ兼用発電機が慣性エネルギーで回転し続けても、ポンプ兼用油圧モータの吸い込み側に負圧が発生したりしない。したがって、従来のようにキャビテーションが発生せず、しかも、このキャビテーションが原因となっていた騒音や油圧モータの損傷などという問題も発生しない。

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

第６の発明によれば、切換弁を中立位置に保っているときには、切換弁を介して一方の流路と他方の流路とを短絡させることができるので、短絡流路を特別に設ける必要がなくその分、装置の簡素化を達成できる。

第７の発明によれば、制御機構によって、アクチュエータに接続した切換制御弁を通過してタンクに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁を通過してポンプ兼用油圧モータに流れる流量Ｑｍとの合計流量が、アクチュエータの戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなるので、ポンプ兼用油圧モータに流量を供給する必要がない場合のアクチュエータの作動速度に等しくなるように、切換制御弁と電磁比例切換弁の開度を制御できる。したがって、モータ兼用発電機を駆動しているときにも、オペレータは違和感なくアクチュエータを操作することができる。

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

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

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

上記のようにした切換制御弁２を制御するのが、パイロット制御機構５である。このパイロット制御機構５は、その操作レバー５ａを操作することによって、切換制御弁２のいずれか一方のパイロット室にパイロット圧を導き、そのパイロット圧で切換制御弁２を上記のように切り換えるようにしている。

そして、上記シリンダ１が収縮動作するとき、その負荷に応じた慣性エネルギーや位置エネルギーが作用すること上記の通りであるが、このようにシリンダ１に慣性エネルギーが作用するときに戻り側となる通路４には、３位置４ポート弁である切換弁Ｓを接続している。この切換弁Ｓは、電気信号に応じてその切り換え量が制御されるものである。すなわち、この切換弁Ｓは、第１〜４ポート６〜９を備え、第１ポート６は、モータ兼用発電機Ｇの動力源であるポンプ兼用油圧モータＭに対して供給側となる第１流路１０に接続している。また、第２ポート７は、上記ポンプ兼用油圧モータＭに対して戻り側あるいは吐出側となる第２流路１１に接続し、第３ポート８は接続通路１２を介して前記通路４に接続し、第４ポート９は接続通路１３を介してタンクＴに接続している。

上記のようにした切換弁Ｓは、その両側にパイロット室１４，１５とセンタリングスプリング１６，１７とを設けている。そして、上記一方のパイロット室１４はパイロット制御機構５に連通させ、切換制御弁２を図面左側に切り換えたとき、言い換えると、ポンプＰの吐出油をシリンダ１のピストン側室１ｂに供給するとき、上記パイロット室１４にパイロット圧が作用するようにしている。また、他方のパイロット室１５は、パイロット圧制御弁１８を接続しているが、このパイロット圧制御弁１８は、ソレノイド１８ａの励磁電流に応じてパイロット圧を制御するものである。したがって、パイロット圧制御弁１８は上記ソレノイド１８ａに供給された励磁電流に応じたパイロット圧を、上記パイロット室１５に導くとともに、このパイロット圧の大きさに応じて切換弁Ｓが切り換わることになる。

上記のようにした切換弁Ｓは、通常は、センタリングスプリング１６，１７の作用で、図示の中立位置を保つが、切換弁Ｓが中立位置にあるとき、第１，３ポート６，８の連通が遮断され、第２，４ポート２，９が絞り開度を保って連通する。そして、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプＰの吐出油を供給するために、切換制御弁２を図面左側位置に切り換えると、それにともなって切換弁Ｓも、上記中立位置から図面上側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換えられる。このように切換弁Ｓが、アクチュエータ駆動モードに切り換えられると、第１ポート６と第４ポート９とが連通し、第２ポート７と第３ポート８とが連通する。

また、他方のパイロット室１５にパイロット圧が作用すると、切換弁Ｓは図面下側位置である発電モードに切り換わり、第１ポート６と第３ポート８とを連通させ、第２ポート７と第４ポート９とを連通させる。ただし、このときの上記各ポートの連通開度は、上記したようにソレノイド１８ａの励磁電流に応じて制御されるものである。なお、このソレノイド１８ａの励磁電流と、前記したパイロット制御機構５の操作レバー５ａの操作量とが同期するように、図示していないコントローラが制御している。

また、上記第１流路１０と第２流路１１との間には、それら両者を短絡させる短絡流路１９を設けるとともに、この短絡流路１９には、この短絡流路１９を開閉する開閉弁２０と、第２流路１１から第１流路１０への流れのみを許容するチェック弁２１とを直列に設けている。そして、上記開閉弁２０はそのパイロット室２０ａにパイロット圧が作用したとき、スプリング２ｂに抗して切り換わるもので、そのノーマル位置では短絡流路１９を開放し、パイロット圧が作用して切り換え位置に切り換わったとき、短絡流路１９を閉塞するものである。しかも、上記開閉弁２０のパイロット室２０ａは、前記切換制御弁２を図面左側位置に切り換えるためのパイロット室と連通している。したがって、切換制御弁２を図面左側位置に切り換えて、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプ吐出油を導くときに、上記開閉弁２０が閉位置に切り換わるものである。

さらに、上記第１流路１０と第２流路１１との間には、第１，２リリーフ弁２２，２３を設けているが、第１リリーフ弁２２は第１流路１０の最高圧を制御し、第２リリーフ弁２３は第２流路１１の最高圧を制御するものである。また、上記第２流路１１には、ポンプ兼用油圧モータＭから第２ポート７への流通のみを許容するロードチェック弁２４を設けている。さらに、上記第１流路１０には、補給流路２５を接続し、タンクＴから不足流量を吸い込めるようにしている。なお、図中符号２６は補給流路２５に設けたチェック弁で、タンクＴから第１流路１０への流通のみを許容するものである。

次に、この第１実施形態の作用を説明する。今、切換制御弁２を図示の中立位置に保った状態から、パイロット制御機構５の操作レバー５ａを操作して、切換制御弁２を図面右側位置に切り換えたとすると、ポンプＰの吐出油がロッド側室１ａに供給されるが、ピストン側室１ｂからの排出油は、タンクＴに戻される。ただし、このときには、切換制御弁２のアクチュエータポート２ｄとタンクポート２ｂとの間には、絞り２７が形成される構成にしているが、この絞り２７の開度は、切換制御弁２の切り換えストロークに応じて変化するようにしている。

また、上記のように切換制御弁２が図面右側位置に切り換わると、切換弁Ｓが図面下側位置である発電モードに切り換わる。このとき、図示していないコントローラは、切換制御弁２の切り換え量、すなわち絞り２７の開度に応じて、ソレノイド１８ａに供給する励磁電流を制御する。したがって、切換弁Ｓの発電モードにおける切り換え量は、上記絞り２７の開度に応じて制御されることになるが、その切り換え量は次のようにして制御される。

すなわち、上記切換制御弁２を通過してタンクＴに流れる流量Ｑｔと、上記切換弁Ｓを通過して油圧モータＭに供給される流量Ｑｍとの合計流量が、シリンダ１の戻り制御に必要とされる流量Ｑｃに等しくなるようにしている。言い換えると、シリンダ１からの戻り流量の全量Ｑｃが、上記絞り２７を通過する流量Ｑｔと、切換弁Ｓを通過する流量Ｑｍとの合計流量になるように制御される。このように流量が制御されることによって、ポンプ兼用油圧モータＭとモータ兼用発電機Ｇとを設けた場合と、それを設けなかった場合とで、オペレータが感覚するシリンダ１の操作感がほとんど違わなくなるといった効果が期待できる。

上記のようにして切換弁Ｓが、発電モードに切り換わると、上記絞り２７の圧力損失分の圧油が、第１流路１０に導かれるので、ポンプ兼用油圧モータＭがその圧力で回転してモータ兼用発電機Ｇを回し、発電機能を発揮させる。なお、このモータ兼用発電機Ｇには、図示していないバッテリーを接続し、その発電した電力を蓄電できるようにしている。そして、上記の状態から、切換制御弁２を図示の中立位置に戻すと、シリンダ１が停止するとともに、図示していないコントローラが機能して、切換弁Ｓの励磁電流をゼロに設定し、切換弁Ｓを、図示の中立位置に復帰させる。

切換弁Ｓが、上記のように中立位置に復帰すれば、ポンプ兼用油圧モータＭへの圧油の供給が断たれるので、ポンプ兼用油圧モータＭは停止しようとするが、ポンプ兼用油圧モータＭおよびモータ兼用発電機Ｇの慣性エネルギーによって、ポンプ兼用油圧モータＭは、上記慣性エネルギーが吸収されるまで回転し続ける。このように油圧モータＭが慣性エネルギーで回転し続けると、当該ポンプ兼用油圧モータＭは、実質的にポンプ作用をする。したがって、第１流路１０側から作動油を吸い込んで、第２流路１１側に作動油を吐出するが、上記したように、切換弁Ｓの第１ポート６と第３ポート８との連通が遮断されているので、ポンプ兼用油圧モータＭは、第１流路１０から十分に作動油を吸い込むことができない。

しかし、このときには、ポンプ兼用油圧モータＭから第２流路１１側に吐出された作動油が、短絡通路１９を介して、圧力が低くなっている第１流路１０側に返戻される。しかも、補給流路２５からも、タンクＴの作動油が補給されるので、ポンプ兼用油圧モータＭの吸い込み側において負圧が発生せず、その負圧が原因となってキャビテーションが発生するという問題は解消されることになる。

また、例えば、シリンダ１を伸長させたりあるいは収縮させたりする動作を、短時間で繰り返すことがあるが、このような動作を短時間で繰り返すと、切換弁Ｓも実質的にオンオフ動作を繰り返すことになる。しかし、慣性エネルギーの大きなモータ兼用発電機Ｇと連結したポンプ兼用油圧モータＭは、短時間で停止と駆動を繰り返すことができないが、この実施形態では、切換弁Ｓが、短時間でオンオフを繰り返しても、発電機Ｇの慣性エネルギーを吸収することができるとともに、第１流路１０側に負圧も発生せず、当然のこととしてキャビテーションも発生しない。

しかも、切換弁Ｓが、図示の中立位置に急に切り換わったとしても、第２ポート７と第４ポート９とは、絞り開度を維持して連通するので、ポンプ兼用油圧モータＭにショックが発生することもない。

一方、上記切換制御弁２を図面左側位置に切り換えて、シリンダ１のピストン側室１ｂにポンプＰの吐出油を供給すると、そのときの切換制御弁２を切り換えるためのパイロット圧が切換弁Ｓの一方のパイロット室１４に作用する。したがって、このときには、切換弁Ｓが図面上側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換わる。このように切換弁Ｓが、アクチュエータ駆動モードに切り換わると、第１ポート６と第４ポート９とが連通するので、第１流路１０はこれら第１，４ポート６，９を介してタンクＴに連通することになる。また、第２ポート７と第３ポート８とが連通するので、第２流路１１は、これら第２，３ポート７，８を介して通路４に連通することになる。しかも、このときには、開閉弁２０も閉位置を保つので、短絡流路１９が閉塞された状態を保つことになる。

上記のように切換弁Ｓがアクチュエータ駆動モードに切り換わった状態で、図示していないバッテリーに蓄電された電力を利用してモータ兼用発電機Ｇを電動モータとして駆動すると、その駆動力によってポンプ兼用油圧モータＭが回転し、ポンプとして機能することになる。つまり、ポンプ兼用油圧モータＭは、第１流路１０，第１，４ポート６，９および接続通路１３を介してタンクＴに連通するので、このタンクＴから作動油を吸い込むことになる。また、このポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭから吐出された吐出油は、第２流路１１→第２ポート７→第３ポート８→接続通路１２を介して通路４内の作動油と合流することになる。

したがって、ポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭから吐出された作動油はシリンダ１を伸長させるための動力源として機能することになる。なお、第２流路１１にはロードチェック弁２４を設けているので、ポンプ兼用油圧モータＭの吐出圧が十分に高くならず、通路４側との間で圧力差が生じているときには、このロードチェック弁２４が開かない。したがって、シリンダ１のピストン側室１ｂ側の圧油が、第２流路１１に逆流するおそれはいっさいない。そして、ポンプ兼用油圧モータＭの吐出圧が十分に高くなれば、ロードチェック弁２４を自動的に開弁して、ポンプ兼用油圧モータＭからの吐出油が、通路４側に合流することになる。

図２に示した第２実施形態は、第１実施形態の短絡流路１９を省略して、切換弁Ｓに短絡流路２８を設けたものである。すなわち、切換弁Ｓが図示の中立位置にあるとき、上記短絡通路２８は、切換弁Ｓの第１ポート６と第２ポート７とを連通させるものである。ただし、この連通ポイントは、切換弁Ｓが中立位置にあるとき絞り開度を維持するが、この絞り開度よりも第２流路１１側にしている。このように第２実施形態は、切換弁Ｓに短絡流路２８を設けたもので、その他の構成は第１実施形態と全く同じである。したがって、この第２実施形態の他の構成要素の説明および作用の説明は省略する。

図３に示した第３実施形態は、ロードチェック弁２４を、ポンプ兼用油圧モータＭからの吐出流れに対して、切換弁Ｓの上流側に設けたものである。そして、ロードチェック弁２４を切換弁Ｓの上記上流側に設けるために、切換弁Ｓに第５ポート２９を設け、この第５ポート２９と接続通路１２とを連通させる連通路３０に上記ロードチェック弁２４を設けたものである。このようにした切換弁Ｓは、図示の中立位置にあるとき、および図面下側である発電モードにあるとき、第５ポート２９が閉じる。そして、切換弁Ｓが図面上側であるアクチュエータ駆動モードに切り換えられたとき、この第５ポート２９が第２ポート７と連通するとともに、第２ポート７と第３ポート８との連通が遮断されるようにしている。

上記以外の構成は、第１実施形態と同じなので、その詳細な説明を省略するとともに、それらの作用も第１実施形態と実質的に同じなので、作用の説明も省略する。

図４に示した第４実施形態は、切換弁Ｓを、発電モード切換弁Ｓ１と、アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２との２つに分けるとともに、短絡流路１９を省略したもので、その他は、上記第１実施形態と同様である。したがって、ここでは、発電モード切換弁Ｓ１およびアクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２の構成のみを説明し、他の構成要素の説明を省略する。

上記発電モード切換弁Ｓ１は、その一方にスプリング３１のバネ力を作用させ、他方にはパイロット室３２を設けている。そして、このパイロット室３２にはパイロット圧制御弁３３を接続しているが、このパイロット圧制御弁３３は、ソレノイド３３ａの励磁電流に応じてパイロット圧を制御するものである。したがって、パイロット圧制御弁３３は上記ソレノイド３３ａの励磁電流に応じたパイロット圧を上記パイロット室３２に導くとともに、このパイロット圧の大きさに応じて発電モード切換弁Ｓ１が切り換わることになる。このようにした発電モード切換弁Ｓ１は、２位置４ポート弁からなるもので、その第１〜４ポート３４〜３７を設けている。

上記第１ポート３４は第１流路１０に連通し、第２ポート３５は第２流路１１の分岐路１１ａに接続し、第３ポート３６は接続通路１２に連通し、第４ポート３７は接続通路１３を介してタンクＴに連通させている。そして、この発電モード切換弁Ｓ１はそれが図示の中立位置にあるとき、第１〜４ポート３４〜３７の連通がすべて遮断されるようにしている。また、発電モード切換弁Ｓ１が図面下側位置である発電モードに切り換わると、第１，３ポート３４，３６が連通して、第１流路１０と接続通路１２とを連通させ、第２，４ポート３５，３７が連通して、第２流路１１と接続通路１３とを連通させる。

なお、発電モード切換弁Ｓ１は、パイロット圧制御弁３３の作用で切り換わるが、このパイロット圧制御弁３３は、切換制御弁２がシリンダ１を収縮させる方向に切り換わったとき、その切り換え量すなわち絞り２７の開度に比例したパイロット圧を出力するようにしている。

一方、アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２は、その一方にスプリング３８のバネ力を作用させ、他方にはパイロット室３９を設けている。そして、このパイロット室３９にはパイロット圧制御弁４０を接続しているが、このパイロット圧制御弁４０は、ソレノイド４０ａの励磁電流に応じてパイロット圧を制御するものである。したがって、パイロット圧制御弁４０は上記ソレノイド４０ａの励磁電流に応じたパイロット圧を上記パイロット室３９に導くとともに、このパイロット圧の大きさに応じてアクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２が切り換わることになる。このようにしたアクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２は、２位置４ポート弁からなるもので、その第１〜４ポート４１〜４４を設けている。

上記第１ポート４１は第２流路１１に連通し、第２ポート４２は接続通路１３に接続し、第３ポート４３は第１流路１０に連通し、第４ポート４４は接続通路１２に連通している。そして、このアクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２はそれが図示の上側位置にあるとき、第１，３ポート４１，４３が連通し、第２，４ポート４２，４４の連通が遮断される。また、アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２が図面下側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換わると、第１，４ポート４１，４４が連通して、第２流路１１と接続通路１２とを連通させ、第２，３ポート４２，４３が連通して、接続通路１３と第１流路１０とを連通させる。

したがって、発電モード切換弁Ｓ１を発電モードに切り換えるとともに、アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２を中立位置に保っておけば、第１実施形態と同様にして、通路４に流れた戻り油が、接続通路１２→第３ポート３６→第１ポート３４→第１流路１０を経由してポンプ兼用油圧モータＭに流入するとともに、このポンプ兼用油圧モータＭからの戻り油が、第２流路１１→分岐路１１ａ→第２ポート３５→第３ポート３７→接続通路１３を経由してタンクＴに戻される。したがって、ポンプ兼用油圧モータＭが回転してモータ兼用発電機Ｇを回し、初期の発電をすることになる。

このとき、第１流路１０側が負圧になっても、ポンプ兼用油圧モータＭからの戻り油が、上記アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ１の第１，３ポート４１，４３を介して第１流路１０に流入するとともに、補給流路２５からも作動油が補給されるので、第１流路１０が負圧になることはほとんどない。また、ロードチェック弁２４を設けているので、第１流路１０側の高圧が、第２流路１１側に逆流することもない。

次に、アクチュエータ駆動モード切換弁Ｓ２を図面下側位置であるアクチュエータ駆動モードに切り換え、発電モード切換弁Ｓ１を中立位置に保つとともに、モータ兼用発電機Ｇを駆動源としてポンプ兼用油圧モータＭを回すと、ポンプ兼用油圧モータＭには、タンクＴからの作動油が、接続通路１３→第２ポート４２→第３ポート４３→第１流路１０を介してポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭに吸い込まれる。また、ポンプ機能を果たすポンプ兼用油圧モータＭから吐出された圧油は、第２流路１１→ロードチェック弁２４→第１ポート４１→第４ポート４４→接続通路１２を経由して、シリンダ１に供給されることになる。
上記以外の構成および作用は、第１実施形態とすべて同じである。

いずれにしても、上記各実施形態において、発電モードのときと、アクチュエータ駆動モードのときとで、ポンプ兼用油圧モータＭが、常に同じ方向に回転するので、上記のモード切り換え時のショックが発生しない。

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

第１実施形態の回路図である。第２実施形態の回路図である。第３実施形態の回路図である。第４実施形態の回路図である。

符号の説明

１アクチュエータであるシリンダ
Ｓ切換弁
Ｓ１発電モード切換弁
Ｓ２アクチュエータ駆動モード切換弁
６〜９第１〜４ポート
３４〜３７第１〜４ポート
４１〜４４第１〜４ポート
Ｍポンプ兼用油圧モータ
Ｇモータ兼用発電機
１０第１流路
１１第２流路
１９，２８短絡流路
２０開閉弁
２１チェック弁
２２，２３第１，２リリーフ弁
２４ロードチェック弁
２５補給流路

Claims

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