JP5989125B2 - 作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベルなどの作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械に関するものである。

近年、油圧ショベルなどの作業機械において、燃料消費率を低減するために、油圧アクチュエータを駆動させる油圧回路内の絞り要素を減らして、油圧ポンプなどの油圧駆動源から作動油を油圧アクチュエータへ送り、仕事を終えた作動油をタンクに戻さずに油圧駆動源へ戻すように接続した油圧回路（閉回路と定義する）の開発が進められている。

作業機械は片ロッド式シリンダが、油圧アクチュエータとして用いられることが多い。片ロッド式シリンダは、シリンダ内ピストンのヘッド側とロッド側とで受圧面積が異なるので、閉回路接続した状態で、ピストンが駆動すると回路内で作動油流量の過不足が生じる。このような作動油流量の過不足を調整するフラッシング弁を設けた油圧閉回路がある（例えば、特許文献１参照）。

また、負荷に応じて最適な動力を供給できる作業機械の駆動装置として、容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御でこの流体圧ポンプに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する閉回路と、この閉回路の流体圧ポンプを流量調整する上記容量可変手段とは異なる容量可変手段により流量調整される流体圧ポンプの容量可変制御とこの流体圧ポンプから供給された作動流体を制御するコントロールバルブおよびこのコントロールバルブと並列に設けられたバイパスバルブによる流量制御とでコントロールバルブに接続された流体圧アクチュエータの作動速度を制御する開回路と、この開回路の流体圧ポンプの作動流体を閉回路の流体圧アクチュエータに配分する配分回路とを具備したことを特徴とする作業機械の駆動装置がある（例えば、特許文献２参照）。

特開昭５８−５７５５９号公報 特開２００５−７６７８１号公報

上述した特許文献１に記載の油圧閉回路は、シリンダ内ピストンのヘッド側回路の圧力とロッド側回路の圧力とをパイロット圧力として作動するフラッシング弁を用いて余剰作動流体をタンクへ排出することで、流路内を流通する作動流体の流量を調整し、安定したピストンロッド作動速度を得ている。

しかし、作業機械では、シリンダに作用する負荷（回路内圧力）が、外力や自重により頻繁に変化するので、タンクへ排出する余剰作動流体の流量も回路内圧力により変化する。このように、シリンダに作用する負荷が変化する場合には、シリンダに流入する作動流体の流量を一定に保つことができないため、操作者が意図するピストンロッド作動速度を保持できず、作業機械の操作性が低下する。

また、上述した特許文献２に記載の作業機械の駆動装置は、特許文献１に記載のフラッシング弁を備えた閉回路と開回路と配分回路とを併設している。ピストンロッドが縮小方向に駆動した場合における余剰作動流体は、フラッシング弁によりタンクへ排出され、ピストンロッドが伸長方向に駆動した場合における不足作動流体は、シリンダ内ピストンのヘッド側に接続した開回路から追加供給される。このように、流路内を流通する作動流体の流量を調整し、安定したピストンロッド作動速度を得ることができる。

しかし、閉回路内の液体圧ポンプを通過する作動流体の流量が、ピストンロッドの伸長方向と縮小方向とで同じ場合、ピストンロッドの伸長時のピストンロッド作動速度より縮小時のピストンロッド作動速度が遅くなる。この結果、作業機械の操作性を低下させるという問題がある。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、油圧ポンプによりシリンダを駆動する油圧閉回路システムを備え、シリンダに作用する負荷によらず、ピストンロッドの伸縮両方向の作動速度を同等とする作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械を提供するものである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、吐出する作動油の流量と方向を制御する流量調整手段を有する第１液圧ポンプと、前記作動油により駆動され、作業機械における作業装置の１つの作業部材を駆動する第１片ロッド液圧シリンダと、前記第１液圧ポンプと前記第１片ロッド液圧シリンダとが前記作動油が流れる流路により閉回路状に接続された液圧閉回路と、前記第１液圧ポンプと前記第１片ロッド液圧シリンダとの間の前記流路から分岐された連絡管路と、前記連絡管路に一端側が接続され、他端側が第２液圧ポンプの一方のポートに接続された流路と、前記第２液圧ポンプの他方のポートとタンクとに接続された流路と、前記第２液圧ポンプは、前記連絡管路から前記タンクへ流れる作動油の流量、又は、前記タンクから前記連絡管路へ流れる作動油の流量を制御可能であり、前記第１片ロッド液圧シリンダが駆動する作業部材と異なる作業部材を駆動する第２片ロッド液圧シリンダと、前記第２液圧ポンプが吐出する作動油の流量と方向を切換え前記第２片ロッド液圧シリンダに供給する流量調整制御弁と、前記第２液圧ポンプの一方のポートと前記流量調整制御弁の入力ポートとに接続された流路と、前記流量調整制御弁の接続ポートと前記第２片ロッド液圧シリンダとに接続された流路と、前記流量調整制御弁の出力ポートと前記タンクとに接続された流路とを有する液圧開回路と、前記連絡管路に一端側が接続され、他端側が前記第２液圧ポンプの一方のポートに接続された流路内の作動油の連通と遮断とを切換える切換弁とを備えた、ことを特徴とする。

本発明によれば、油圧閉回路から分岐しタンクへ接続される流路上に、前記流路を流れる作動流体の流量と方向を制御する手段を設けたので、油圧閉回路により作動されるシリンダにおけるピストンロッドの伸縮両方向の作動速度を作業機械の負荷に拠らず同等とすることができる。この結果、作業機械の良好な操作性を確保できる。

本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。 本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１及び第２の実施の形態における各運転モード時の電磁切換弁と液圧ポンプとの動作例を示す表図である。 本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１及び第２の実施の形態における切換弁の状態と第１液圧ポンプ流量と第２液圧ポンプ流量とブーム速度との関係の一例を示す特性図である。 本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態を示す油圧回路図である。

以下、本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜実施例１＞
図１は本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態を備えた油圧ショベルを示す側面図である。この図１において、油圧ショベル１００は、走行体１０１と、走行体１０１の上に旋回装置１０４を介して旋回可能に設けた旋回体１０２と、旋回体１０２上に配置された運転室１０３と旋回体１０２上の前方部に上下方向に回動可能に取り付けられた多関節型のフロント装置１０５とを備えている。

旋回体１０２には、詳細後述する油圧閉回路と油圧開回路とを備えた駆動装置が搭載されている。

フロント装置１０５は、基端部が旋回体１０２に回動可能に軸支されたブーム２と、このブーム２の先端部に回動可能に軸支されたアーム４と、このアーム４の先端に回動可能に軸支されたバケット６とを備えており、ブーム２、アーム４、及びバケット６は、それぞれブームシリンダ１、アームシリンダ３、及びバケットシリンダ５により動作する。

次に、本実施の形態における駆動装置の構成について図２を用いて説明する。図２は本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。本実施の形態においては、油圧ショベル１００を構成するブーム２、アーム４、及びバケット６を駆動するアクチュエータの駆動部のみを示し、その他の走行体１０１の走行系アクチュエータ等の駆動部は省略している。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、ブーム２を駆動するブームシリンダ１と第１液圧ポンプ９とを連結する油圧閉回路Ａと、アーム４を駆動するアームシリンダ３と第２液圧ポンプ１０とを連結する油圧開回路Ｂと、バケット６を駆動するバケットシリンダ５と第３液圧ポンプ１１とを連結する油圧開回路Ｃとを備えている。また、油圧開回路Ｂ，Ｃを構成する第２，第３液圧ポンプ１０，１１は、吐出方向が変更可能な両傾転斜板機構１０ａ，１１ａを有している。また、油圧開回路Ｂ，Ｃには、油圧閉回路Ａと自他の油圧開回路Ｂ，Ｃとの何れかに圧油の吐出先を切換え可能な電磁切換弁２５〜２７，３７〜３９が設けられている。そして、コントローラ５７は、ブーム２、アーム４、及びバケット６を操作する操作レバー５６ａ〜５６ｃの操作量を取込み、各液圧ポンプ９〜１１の吐出流量や電磁切換弁２５〜２７，３７〜３９の開閉、及び比例切換弁３０，４２を制御する。

この結果、油圧閉回路Ａにおけるブームシリンダ１のピストンロッドの伸長時と縮小時とにおける作動油の過不足を、作動油流量調整装置としての油圧開回路Ｂ，Ｃの液圧ポンプ１０，１１で補うことができる。この結果、ブームシリンダ１のピストンロッドの伸長時と縮小時とにおけるピストンロッド作動速度の差異の発生を抑え、作動速度を同等これにより、作業機械の操作性を良好にすることができる。この、構成作用の詳細については後述する。

図２において、動力源であるエンジン７には、エンジン７の動力を配分する動力伝達装置８が接続され、この動力伝達装置８には、ブームシリンダ１を駆動するための第１液圧ポンプ９と、アームシリンダ３を駆動するための第２液圧ポンプ１０と、バケットシリンダ５を駆動するための第３液圧ポンプ１１と、後述する油圧閉回路Ａの低圧ラインに作動油を補充するためのチャージポンプ１２とが、それぞれ駆動軸を介して装着されている。

第１液圧ポンプ９、第２液圧ポンプ１０、及び第３液圧ポンプ１１は、一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構と、両傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ９ａ、１０ａ、１１ａとをそれぞれ有している。レギュレータ９ａ、１０ａ、１１ａは、コントローラ５７からの指令信号で制御される。このことにより、これら第１乃至第３液圧ポンプ９〜１１における圧油の吸吐出流量とその方向を制御する。また、第１乃至第３液圧ポンプ９〜１１は、圧油の供給を受けると液圧モータとしても機能する。

まず、油圧閉回路Ａについて説明する。油圧閉回路Ａを構成するブームシリンダ１は、シリンダ本体と、シリンダ本体内に移動可能に設けたピストンと、ピストンの一方側に設けたピストンロッドとを備え、ロッド側油室１ｂとヘッド側油室１ａとを有する片ロッド式液圧シリンダである。

ブーム用操作レバー５６ａは、運転室１０３に設けられている。ブーム用操作レバー５６ａの操作量信号は、コントローラ５７に入力され、コントローラ５７は、この操作量信号に応じたピストンロッド動作速度を実現するように、各液圧ポンプ９，１０，１１、及び切換弁２５〜２７，３７〜３９等を制御する。

第１液圧ポンプ９は、２つの作動油吐出／吸入口９ｘ，９ｙを有している。一方の作動油の吐出／吸入口９ｘには、第１管路１３の一端側が接続されていて、第１管路１３の他端側は、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの接続ポートに接続されている。他方の作動油の吐出／吸入口９ｙには、第２管路１４の一端側が接続されていて、第２管路１４の他端側は、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂの接続ポートに接続されている。

第１管路１３には、吸込みのみを許可するチェック弁１７ａの出口側とリリーフ弁１９ａの入口側とフラッシング弁２０の一方の入口ポートとチャージ用チェック弁２１の吸込みのみを許可する一方の出口側とがそれぞれ接続されている。チェック弁１７ａの入口側とリリーフ弁１９ａの出口側とは、フラッシング弁２０の出口ポートと接続されていて、管路１６を介して、タンク１８と連通している。また、第１管路１３には、第２液圧ポンプ１０及び第３液圧ポンプ１１と後述する電磁切換弁を介して連通可能とするための連絡管路１５の一端側が接続されている。

第２管路１４には、吸込みのみを許可するチェック弁１７ｂの出口側とリリーフ弁１９ｂの入口側とフラッシング弁２０の他方の入口ポートとチャージ用チェック弁２１の吸込みのみを許可する他方の出口側とがそれぞれ接続されている。チェック弁１７ｂの入口側とリリーフ弁１９ｂの出口側とは、フラッシング弁２０の出口ポートと接続されていて、管路１６を介して、タンク１８と連通している。

チャージ用チェック弁２１の入口側は、チャージポンプ１２の吐出配管と接続されていて、チャージポンプ１２から吐出する作動油は、チャージ用チェック弁２１により、第１管路１３または第２管路１４のうち、圧力の低い方に供給される。また、チャージポンプ１２の吐出配管には、チャージポンプ１２の吐出圧力を制限する為のチャージ用リリーフ弁２２が設けられていて、チャージ用リリーフ弁２２の出口側はタンク１８と連通している。更に、チャージポンプ１２の吸込み口は、吸込み配管を介してタンク１８と連通している。

第１及び第２管路１３，１４に設けられたチェック弁１７ａ，１７ｂは、各管路内が負圧になった場合や、ブームシリンダ１の作動により、ロッド側油室１ｂまたはヘッド側油室１ａの作動油の流量不足が生じた場合に、タンク１８から管路１６を介して作動油を供給し、キャビテーションの発生を防止するものである。

第１及び第２管路１３，１４に設けられたリリーフ弁１９ａ，１９ｂは、各管路内の圧力が所定の圧力以上になった場合に、管路１６を介して作動油をタンク１８へ排出し、ポンプや配管の破損を防止するものである。

フラッシング弁２０は、第１管路１３と第２管路１４の圧力差が所定値以上のときに切換り、それによって、低圧側となる管路と管路１６とを連通させる。このことにより、低圧側管路の余剰作動油をタンク１８へ排出するものである。

次に、油圧開回路Ｂについて説明する。アームシリンダ３は、ブームシリンダ１と同様にロッド側油室３ｂとヘッド側油室３ａとを有する片ロッド式液圧シリンダである。

アーム用操作レバー５６ｂは、運転室１０３に設けられている。アーム用操作レバー５６ｂの操作量信号は、コントローラ５７に入力され、コントローラ５７は、この操作量信号に応じたピストンロッド動作速度を実現するように、各液圧ポンプ９，１０，１１、各電磁切換弁２５，２６，２７及びアームシリンダ用比例切換弁３０等を制御する。

作動油流量調整装置としての第２液圧ポンプ１０は２つの吸排口１０ｘ，１０ｙを有している。一方の吸排口１０ｙには、管路２３の一端側が接続されていて、管路２３の他端側はタンク１８に接続されている。他方の吸排口１０ｘには、管路２４の一端側が接続されている。管路２４の他端側は３方に分岐されていて、各分岐に第１〜第３電磁切換弁２５〜２７の入力ポートがそれぞれ接続されている。また、管路２４には、第２液圧ポンプ１０の吐出圧力を制限する為のリリーフ弁２８が設けられていて、リリーフ弁２８の出口側は管路２３を介してタンク１８と連通している。

第１〜第３電磁切換弁２５〜２７は、２ポート２位置型の電磁切換弁であって、コントローラ５７からの指令信号を受ける電磁操作部を一端側に、ばね部を他端側に備えている。コントローラ５７からの指令信号の有無で第２液圧ポンプ１０からの作動油の供給先を切換える。第１電磁切換弁２５の出力ポートは、吐出のみを許可するチェック弁２９の入口側と管路で接続され、チェック弁２９の出口側は、アームシリンダ３に供給する作動油の流量と方向を制御するアームシリンダ用比例切換弁３０のポンプポートと接続されている。

また、第２電磁切換弁２６の出力ポートは、後述する油圧開回路Ｃのバケットシリンダ用比例電磁弁４２のポンプポートに、チェック弁４１を介して接続されている。更に、第３電磁切換弁２７の出力ポートは、連絡管路１５を介して油圧閉回路Ａの第１管路１３と接続されている。

アームシリンダ用比例切換弁３０は、４ポート３位置型の電磁比例切換弁であって、コントローラ５７からの指令信号を受ける電磁操作部とばね部とを両端に備えている。アームシリンダ用比例切換弁３０のタンクポートは、管路２３と連通する管路３５を介してタンク１８に接続されている。アームシリンダ用比例切換弁３０の出力ポートの一方側には、第１管路３１の一端側が接続されていて、第１管路３１の他端側は、アームシリンダ３のヘッド側油室３ａの接続ポートに接続されている。アームシリンダ用比例切換弁３０の出力ポートの他方側には、第２管路３２の一端側が接続されていて、第２管路３２の他端側は、アームシリンダ３のロッド側油室３ｂの接続ポートに接続されている。

アームシリンダ用比例切換弁３０は、コントローラ５７からの指令信号に応じて、チェック弁２９からの作動油の流れ方向を第１管路３１または第２管路３２に切換えると共に、弁の開度を調整することで、アームシリンダ３へ供給する作動油の流量を調整する。

第１管路３１には、カウンタバランス弁３３ａが入力側をアームシリンダ３側へ、出力側をアームシリンダ用比例切換弁３０側となるように直列に配置されていると共に、リリーフ弁３４ａの入口側が接続されている。リリーフ弁３４ａの出口側は、管路２３と連通する管路３５を介して、タンク１８と連通している。

第２管路３２には、カウンタバランス弁３３ｂが入力側をアームシリンダ３側へ、出力側をアームシリンダ用比例切換弁３０側となるように直列に配置されていると共に、リリーフ弁３４ｂの入口側が接続されている。リリーフ弁３４ｂの出口側は、管路２３と連通する管路３５を介して、タンク１８と連通している。

第１及び第２管路３１，３２に設けられたカウンタバランス弁３３ａ，３３ｂは、アームシリンダ３の自重落下を抑制するものである。同様に、リリーフ弁３４ａ，３４ｂは、各管路内の圧力が所定の圧力以上になった場合に、管路３５を介して作動油をタンク１８へ排出し、ポンプや配管の破損を防止するものである。

次に、油圧開回路Ｃについて説明する。バケットシリンダ５は、ブームシリンダ１と同様にロッド側油室５ｂとヘッド側油室５ａとを有する片ロッド式液圧シリンダである。

バケット用操作レバー５６ｃは、運転室１０３に設けられている。バケット用操作レバー５６ｃの操作量信号は、コントローラ５７に入力され、コントローラ５７は、この操作量信号に応じたピストンロッド動作速度を実現するように、各液圧ポンプ９，１０，１１、各電磁切換弁３７，３８，３９及びバケットシリンダ用比例切換弁４２等を制御する。

作動油流量調整装置としての第３液圧ポンプ１１は２つの吸排口１１ｘ，１１ｙを有している。一方の吸排口１１ｙには、管路４７の一端側が接続されていて、管路４７の他端側はタンク１８に接続されている。他方の吸排口１１ｘには、管路３６の一端側が接続されている。管路３６の他端側は３方に分岐されていて、各分岐に第１〜第３電磁切換弁３７〜３９の入力ポートがそれぞれ接続されている。また、管路３６には、第３液圧ポンプ１１の吐出圧力を制限する為のリリーフ弁４０が設けられていて、リリーフ弁４０の出口側は管路４７を介してタンク１８と連通している。

第１〜第３電磁切換弁３７〜３９は、２ポート２位置型の電磁切換弁であって、コントローラ５７からの指令信号を受ける電磁操作部を一端側に、ばね部を他端側に備えている。コントローラ５７からの指令信号の有無で第３液圧ポンプ１１からの作動油の供給先を切換える。第１電磁切換弁３７の出力ポートは、吐出のみを許可するチェック弁４１の入口側と管路で接続され、チェック弁４１の出口側は、バケットシリンダ５に供給する作動油の流量と方向を制御するバケットシリンダ用比例切換弁４２のポンプポートと接続されている。

また、第２電磁切換弁３８の出力ポートは、油圧開回路Ｂのアームシリンダ用比例切換弁３０のポンプポートに、チェック弁２９を介して接続されている。更に、第３電磁切換弁３９の出力ポートは、連絡管路１５を介して油圧閉回路Ａの第１管路１３と接続されている。

バケットシリンダ用比例切換弁４２は、４ポート３位置型の電磁比例切換弁であって、コントローラ５７からの指令信号を受ける電磁操作部とばね部とを両端に備えている。バケットシリンダ用比例切換弁４２のタンクポートは、管路４７と連通する管路４８を介してタンク１８に接続されている。バケットシリンダ用比例切換弁４２の出力ポートの一方側には、第１管路４３の一端側が接続されていて、第１管路４３の他端側は、バケットシリンダ５のヘッド側油室５ａの接続ポートに接続されている。バケットシリンダ用比例切換弁４２の出力ポートの他方側には、第２管路４４の一端側が接続されていて、第２管路４４の他端側は、バケットシリンダ５のロッド側油室５ｂの接続ポートに接続されている。

バケットシリンダ用比例切換弁４２は、コントローラ５７からの指令信号に応じて、チェック弁４１からの作動油の流れ方向を第１管路４３または第２管路４４に切換えると共に、弁の開度を調整することで、バケットシリンダ５へ供給する作動油の流量を調整する。

第１管路４３には、カウンタバランス弁４５ａが入力側をバケットシリンダ５側へ、出力側をバケットシリンダ用比例切換弁４２側となるように直列に配置されていると共に、リリーフ弁４６ａの入口側が接続されている。リリーフ弁４６ａの出口側は、管路４７と連通する管路４８を介して、タンク１８と連通している。

第２管路４４には、カウンタバランス弁４５ｂが入力側をバケットシリンダ５側へ、出力側をバケットシリンダ用比例切換弁４２側となるように直列に配置されていると共に、リリーフ弁４６ｂの入口側が接続されている。リリーフ弁４６ｂの出口側は、管路４７と連通する管路４８を介して、タンク１８と連通している。

第１及び第２管路４３，４４に設けられたカウンタバランス弁４５ａ，４５ｂは、バケットシリンダ５の自重落下を抑制するものである。同様に、リリーフ弁４６ａ，４６ｂは、各管路内の圧力が所定の圧力以上になった場合に、管路４８を介して作動油をタンク１８へ排出し、ポンプや配管の破損を防止するものである。

次に、本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態の動作について図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１及び第２の実施の形態における各運転モード時の電磁切換弁と液圧ポンプとの動作例を示す表図、図４は本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１及び第２の実施の形態における切換弁の状態と第１液圧ポンプ流量と第２液圧ポンプ流量とブーム速度との関係の一例を示す特性図である。図３及び図４において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図３は、本実施の形態において、コントローラ５７が制御する各運転モード時の電磁切換弁、比例切換弁、及び液圧ポンプの動作例を示している。まず、図３に示す非動作状態（停止状態）とは、ブーム用操作レバー５６ａ、アーム用操作レバー５６ｂ、バケット用操作レバー５６ｃのいずれも操作されていない場合であって、コントローラ５７へのこれらの入力信号がない状態をいう。この場合コントローラ５７は、図２に示す第１液圧ポンプ９、第２液圧ポンプ１０、及び第３液圧ポンプ１１の各レギュレータ９ａ、１０ａ、１１ａに、最小傾転角制御指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１乃至第３電磁切換弁２５〜２７と、油圧開回路Ｃの第１乃至第３電磁切換弁３７〜３９とに遮断閉指令信号を出力する。また、アームシリンダ用比例切換弁３０とバケットシリンダ用比例切換弁４２とには、遮断指令信号を出力する。この結果、ブームシリンダ１，アームシリンダ３，及びバケットシリンダ５は、非動作状態に保持される。また、図３において、ポンプのＯＦＦは、最小傾転状態を示し、ポンプのＯＮは、最小傾転より大の状態であることを示す。

次に、ブーム２の単独動作について説明する。図４において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は上から順にブームレバー操作量Ｌｂ、切換弁２７状態Ｃｓ、第１液圧ポンプ流量Ｑｃｐ、第２液圧ポンプ流量Ｑｏｐ、ブームシリンダ１のピストンロッド速度Ｖｂを示している。また、時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、ブームシリンダ１におけるピストンロッドの伸長動作（ブーム上げ）時の各特性を示し、時刻ｔ４から時刻ｔ６までは、ブームシリンダ１におけるピストンロッドの縮小動作（ブーム下げ）時の各特性を示している。

まず、ブーム２の上げ動作について説明する。図２に戻り、オペレータがブーム用操作レバー５６ａをピストンロッドの伸長方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａに、斜板の傾転角度が立ち上がるような指令信号を出力する。ここで、図４の時刻ｔ１に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量がＸ１と少ない場合には、第１液圧ポンプ９の吐出流量はＱｃｐ１となり、ブームシリンダ１のピストンロッドは、速度Ｖ１（低速）で伸長動作する。

このとき、図２において、第１液圧ポンプ９からの圧油は一方の作動油の吐出／吸入口９ｘと第１管路１３とを介して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに供給される。一方、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂの作動油は第２管路１４を介して第１液圧ポンプ９の他方の作動油の吐出／吸入口９ｙに戻される。このとき、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂから第１液圧ポンプ９へ戻る作動油の流量は、第１液圧ポンプ９からブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに供給される圧油流量よりも少ない。そこで、この不足する圧油流量分をチャージポンプ１２が、チャージ用チェック弁２１と第２管路１４とを介して第１液圧ポンプ９の他方の作動油の吐出／吸入口９ｙに供給する。

オペレータがブームシリンダ１のピストンロッドの伸長速度をさらに上げるために、ブーム用操作レバー５６ａの操作量を増加すると、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、斜板の傾転角度が立ち上がるような指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７に連通指令信号を出力する。このことにより、第２液圧ポンプ１０の圧油が第３電磁切換弁２７を通ってブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給される。ここで、図４の時刻ｔ２に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量がＸ１を超えＸ２となると、第３電磁切換弁２７が連通状態になると共に、第２液圧ポンプ１０の吐出流量はＱｏｐ１、第１液圧ポンプ９の吐出流量はＱｃｐ２となる。この結果、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａには、Ｑｏｐ１＋Ｑｃｐ２の圧油流量が流入し、ピストンロッドは、速度Ｖ２（高速）で伸長動作する。

なお、このようなブームシリンダ１のピストンロッドの伸長速度を増加させる操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０と油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７とへの指令信号に代えて、第３液圧ポンプ１１と油圧開回路Ｃの第３電磁切換弁３９とへ指令信号を出力して、これらによって、高速動作させても良い。

次に、ブーム２の下げ動作について説明する。図２に戻り、オペレータがブーム用操作レバー５６ａをピストンロッドの縮小方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａに、斜板の傾転角度が減少するような指令信号を出力する。ここで、図４の時刻ｔ４に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量が−Ｘ１と少ない場合には、第１液圧ポンプ９の吐出流量は−Ｑｃｐ１となり、ブームシリンダ１のピストンロッドは、速度−Ｖ１（低速）で縮小動作する。

このとき、図２において、第１液圧ポンプ９からの圧油は他方の作動油の吐出／吸入口９ｙと第２管路１４とを介して、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂに供給される。一方、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油は第１管路１３を介して第１液圧ポンプ９の一方の作動油の吐出／吸入口９ｘに戻される。このとき、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第１液圧ポンプ９へ戻る作動油の流量は、第１液圧ポンプ９からロッド側油室１ｂに供給される圧油流量よりも多くなる。そこで、余剰分は、第１管路１３からフラッシング弁２０と管路１６とを介してタンク１８へ戻される。

また、このとき、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第１液圧ポンプ９へ戻る作動油の圧力は、フロント装置１０５の自重により高圧になり、この圧油の供給を受けて、第１液圧ポンプ９は液圧モータとして駆動する。この圧油による第１液圧ポンプ９の動力は、動力伝達装置８を介して、エンジン７及び他の液圧ポンプへ伝達吸収される。図示しないが、動力伝達装置８に電動／／発電機と蓄電装置とを接続して、吸収しきれない動力を蓄えて再利用してもよい。

オペレータがブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度をさらに上げるために、ブーム用操作レバー５６ａの操作量を増加すると、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、斜板の傾転角度が減少するような指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７に連通指令信号を出力する。このことにより、第２液圧ポンプ１０は他方の吸排口１０ｘから作動油を吸入するように動作する。この結果、連絡管路１５と第３電磁切換弁２７とを介してブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油のタンク１８への排出が促進される。

ここで、図４の時刻ｔ５に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量が−Ｘ１を超え−Ｘ２となると、第３電磁切換弁２７が連通状態になると共に、第２液圧ポンプ１０の吐出流量は−Ｑｏｐ１、第１液圧ポンプ９の吐出流量は−Ｑｃｐ２となる。この結果、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａからは、−（Ｑｏｐ１＋Ｑｃｐ２）の圧油流量が流出し、ピストンロッドは、速度−Ｖ２（高速）で縮小動作する。このとき、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第２液圧ポンプ１０へ戻る作動油の圧力は高圧になり、この圧油の供給を受けて、第２液圧ポンプ１０は液圧モータとして駆動する。この圧油による第２液圧ポンプ１０の動力は、動力伝達装置８を介して、エンジン７及び他の液圧ポンプへ伝達吸収される。

なお、このようなブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度を増加させる操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０と油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７とへの動作指令信号に代えて、第３液圧ポンプ１１と油圧開回路Ｃの第３電磁切換弁３９とへ動作指令信号を出力して、これらによって、高速動作させても良い。

本実施の形態においては、ブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度を増加させる操作がなされた場合において、第２液圧ポンプ１０と第１液圧ポンプ９とを併用して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油を受け入れるので、ブームシリンダ１のピストンロッド動作速度を増加できる。

次に、アーム４の単独動作について説明する。図２において、オペレータがアーム用操作レバー５６ｂをピストンロッドの伸長方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、斜板の傾転角度が立ち上がるような指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に正開口指令信号をそれぞれ出力する。このことにより、第２液圧ポンプ１０の斜板の傾転角度が立ち上がると共に、アームシリンダ用比例切換弁３０がチェック弁２９と第１管路３１とを接続する方向に開口する。

このことにより、第２液圧ポンプ１０からの圧油は、他方の吸排口１０ｘと管路２４と第１管路３１とを介して、アームシリンダ３のヘッド側油室３ａに供給される。一方、アームシリンダ３のロッド側油室３ｂの作動油は、第２管路３２とアームシリンダ用比例切換弁３０と管路３５とを介してタンク１８に戻される。この結果、アームシリンダ３のピストンロッドが伸長動作する。

次に、アームダンプ動作について説明する。オペレータがアーム用操作レバー５６ｂをピストンロッドの縮小方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、斜板の傾転角度が立ち上がるような指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に逆開口指令信号をそれぞれ出力する。このことにより、第２液圧ポンプ１０の斜板の傾転角度が立ち上がると共に、アームシリンダ用比例切換弁３０がチェック弁２９と第２管路３２とを接続する方向に開口する。

第２液圧ポンプ１０からの圧油は、他方の吸排口１０ｘと管路２４と第２管路３２とを介して、アームシリンダ３のロッド側油室３ｂに供給される。一方、アームシリンダ３のヘッド側油室３ａの作動油は、第１管路３１とアームシリンダ用比例切換弁３０と管路３５とを介してタンク１８に戻される。この結果、アームシリンダ３のピストンロッドが縮小動作する。

バケット６の単独動作は、アーム４の単独動作と同様に行われるので、説明は省略する。

次に、アクチュエータの複合動作について図２及び図３を用いて説明する。図３に示すように、ブーム２、アーム４、バケット６を複合動作する場合、ブーム２が低速動作であれば、ブームシリンダ１には、第１液圧ポンプ９が、アームシリンダ３には第２液圧ポンプ１０が、バケットシリンダ５には第３液圧ポンプ１１が、それぞれ圧油を供給し、各ピストンロッドを駆動する。具体的には、コントローラ５７は、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に開口指令信号を、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７に連通指令信号を、バケットシリンダ用比例切換弁４２に開口指令信号をそれぞれ出力する。

一方、ブーム２を高速動作する場合、例えば、ブームシリンダ１のピストンロッドを予め定めた閾値を超える速度で伸長動作させる場合は、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた斜板の傾転角度の指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に遮断指令信号を、第３電磁切換弁２７に連通指令信号をそれぞれ出力する。

このことにより、第２液圧ポンプ１０の圧油がブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給され、ブームシリンダ１のピストンロッドは、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた速度で伸長制御される。

一方、コントローラ５７は、第３液圧ポンプ１１のレギュレータ１１ａに、アーム用操作レバー５６ｂの操作量に応じた斜板の傾転角度の指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｃの第２電磁切換弁３８に連通指令信号を出力する。このことにより、第３液圧ポンプ１１の圧油がアームシリンダ用比例切換弁３０を介してアームシリンダ３に供給され、アームシリンダ３のピストンロッドが駆動制御される。

なお、このような操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０に代えて第３液圧ポンプ１１の斜板を制御すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５の遮断指令信号と第３電磁切換弁２７の連通指令信号に代えて、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７の遮断指令信号と第３電磁切換弁３９の連通指令信号を出力して、第３液圧ポンプ１１からの圧油をブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給しても良い。

ブーム２、アーム４、バケット６を複合動作する場合であって、ブームシリンダ１のピストンロッドを低速で縮小動作させる場合、上述したように、第１液圧ポンプ９は液圧モータとして駆動するので、圧油による第１液圧ポンプ９の動力は、動力伝達装置８を介して、エンジン７及び他の液圧ポンプへ伝達吸収される。

一方、ブームシリンダ１のピストンロッドを予め定めた閾値を超える速度で縮小動作させる場合は、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａに、上述した高速伸長時と逆方向であって、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に遮断指令信号を、第３電磁切換弁２７に連通指令信号をそれぞれ出力する。

このことにより、第２液圧ポンプ１０はブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油を吸入するように動作し、ブームシリンダ１のピストンロッドは、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた速度で縮小制御される。このとき、第２液圧ポンプ１０へ戻る作動油の圧力は高圧になり、この作動油の供給を受けて、第２液圧ポンプ１０は液圧モータとして駆動する。この作動油による第２液圧ポンプ１０の動力は、動力伝達装置８を介して、エンジン７及び他の液圧ポンプへ伝達吸収される。

一方、コントローラ５７は、第３液圧ポンプ１１のレギュレータ１１ａに、アーム用操作レバー５６ｂの操作量に応じた斜板の傾転角度の指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｃの第２電磁切換弁３８に連通指令信号を出力する。このことにより、第３液圧ポンプ１１の圧油がアームシリンダ用比例切換弁３０を介してアームシリンダ３に供給され、アームシリンダ３のピストンロッドが駆動制御される。

なお、このような操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ１０に代えて第３液圧ポンプ１１の斜板を制御すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５の遮断指令信号と第３電磁切換弁２７の連通指令信号に代えて、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７の遮断指令信号と第３電磁切換弁３９の連通指令信号を出力して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油を第３液圧ポンプ１１に供給しても良い。

上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態によれば、油圧閉回路から分岐しタンク１８へ接続される連絡管路１５上に、前記連絡管路１５を流れる作動流体である作動油の流量と方向を制御する手段として第２液圧ポンプ１０と第３液圧ポンプ１１とを設けたので、油圧閉回路により作動されるブームシリンダ１におけるピストンロッドの伸縮両方向の作動速度を作業機械の負荷に拠らず同等とすることができる。この結果、作業機械の良好な操作性を確保できる。

また、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態によれば、第２液圧ポンプ１０に吐出方向が制御できる両傾転斜板機構のポンプを用いるので、第２液圧ポンプ１０により、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で伸長動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給する作動油流量と、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で縮小動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油流量とを略等しくすることができる。この結果、ブームシリンダ１のピストンロッドの縮小時の速度と伸長時の速度を同等にでき、良好な操作性を得られる。

さらに、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態によれば、ブームシリンダ１のピストンロッドを低速で動作する場合は、チャージポンプ１２とフラッシング弁２０により、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａとロッド側油室１ｂの体積差により生じる流量収支の過不足分を補償して、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で動作する場合は、第２液圧ポンプ１０により、上述したブームシリンダ１の流量収支の過不足分を補償する。このように、ブームシリンダ１のピストンロッドの動作速度に応じて、油圧閉回路Ａにおける第２液圧ポンプ１０の使用の有無を切換えているので、チャージポンプ１２の小型化が可能となる。また、高速動作で流路内の圧力が変動する場合でも、第２液圧ポンプ１０で流量制御が可能となるため、安定した動作が可能となる。

また、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態によれば、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で縮小動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油を第１液圧ポンプ９と第２液圧ポンプ１０とに流出させるので、第１液圧ポンプ９の容量を従来機と比べて小さくすることができる。

さらに、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第１の実施の形態によれば、油圧開回路の液圧ポンプとして、第２液圧ポンプ１０と第３液圧ポンプ１１とを設けたので、例えば、第２液圧ポンプ１０がブームシリンダ１におけるピストンロッドの駆動に使用されている場合であっても、第３液圧ポンプ１１によって、アームシリンダ３のピストンロッドとバケットシリンダ５のピストンロッドとを駆動させることができる。
＜実施例２＞
以下、本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態を示す油圧回路図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図５に示す本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
第１の実施の形態において、第１〜第３液圧ポンプ９〜１１とチャージポンプ１２とは、それぞれの駆動軸を介してエンジン７の動力を配分する動力伝達装置８により駆動されていたが、本実施の形態においては、第１〜第３液圧ポンプ６０〜６２とチャージポンプ６１とは、各駆動軸で接続された第１〜第３電動／発電機５０〜５２とチャージ電動／発電機５３とにより駆動されている点が異なる。また、第１の実施の形態において、第１〜第３液圧ポンプ９〜１１は、それぞれ、一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構の液圧ポンプとしていたが、本実施の形態において、第１〜第３液圧ポンプ６０〜６２は、それぞれ正転／逆転可能な液圧ポンプとした点が異なる。

図５において、電源である電源ユニット５４には、ブームシリンダ１に圧油を供給する第１液圧ポンプ６０を駆動する第１電動／発電機５０と、アームシリンダ３に圧油を供給する第２液圧ポンプ６１を駆動する第２電動／発電機５１と、バケットシリンダ５に圧油を供給する第３液圧ポンプ６２を駆動する第３電動／発電機５２と、油圧閉回路Ａの低圧ラインに作動油を補充するためのチャージポンプ６３を駆動するチャージ電動／発電機５３とが、これらの電動／発電機５０〜５３を制御するためのパワーコントロールユニット５０ａ〜５３ａと電気配線とを介して電気的に接続されている。なお、電源ユニット５４とパワーコントロールユニット５０ａ〜５３ａとの間では、電力の授受がなされ、電源ユニット５４は、パワーコントロールユニット５０ａ〜５３ａからの電力を蓄電することができる。

第１〜第３電動／発電機５０〜５２及びチャージ電動／発電機５３の各回転数は、コントローラ５７からの指令信号に応じたパワーコントロールユニット５０ａ〜５３ａの出力により制御され、このことにより、これら第１乃至第３液圧ポンプ６０〜６２における圧油の吸吐出流量とその方向とを制御する。また、第１乃至第３液圧ポンプ６０〜６２は、圧油の供給を受けると液圧モータとしても機能する。

第１液圧ポンプ６０、第２液圧ポンプ６１、第３液圧ポンプ６２、及びチャージポンプ６３に接続される配管等は、第１の実施の形態と同じであり、その説明は省略する。

次に、本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態の動作について図３乃至図５を用いて説明する。
まず、図３に示す非動作状態（停止状態）のブーム用操作レバー５６ａ、アーム用操作レバー５６ｂ、バケット用操作レバー５６ｃのいずれも操作されていない場合、コントローラ５７は、図５に示す第１液圧ポンプ６０を駆動する第１電動／発電機５０、第２液圧ポンプ６１を駆動する第２電動／発電機５１、第３液圧ポンプ６２を駆動する第３電動／発電機５２，及びチャージポンプ６３を駆動するチャージ電動／発電機５３の各パワーコントロールユニット５０ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａに、停止制御指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１乃至第３電磁切換弁２５〜２７と、油圧開回路Ｃの第１乃至第３電磁切換弁３７〜３９とに遮断閉指令信号を出力する。また、アームシリンダ用比例切換弁３０とバケットシリンダ用比例切換弁４２とには、遮断指令信号を出力する。この結果、ブームシリンダ１，アームシリンダ３，及びバケットシリンダ５は、非動作状態に保持される。

次に、ブーム２の単独動作について説明する。まず、ブーム２の上げ動作について説明する。図５において、オペレータがブーム用操作レバー５６ａをピストンロッドの伸長方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第１電動／発電機５０のパワーコントロールユニット５０ａに正回転増トルク指令信号を、チャージ電動／発電機５３のパワーコントロールユニット５３ａに増トルク指令信号を、それぞれ出力する。この結果、第１液圧ポンプ６０とチャージポンプ６３とが駆動される。ここで、図４の時刻ｔ１に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量がＸ１と少ない場合には、第１液圧ポンプ６０の吐出流量はＱｃｐ１となり、ブームシリンダ１のピストンロッドは、速度Ｖ１（低速）で伸長動作する。

このとき、図５において、第１液圧ポンプ６０からの圧油は第１管路１３を介して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに供給される。一方、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂの作動油は第２管路１４を介して第１液圧ポンプ６０に戻される。このとき、ブームシリンダ１のロッド側油室１ｂから第１液圧ポンプ６０へ戻る作動油の流量は、第１液圧ポンプ６０からブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに供給される圧油流量よりも少ない。そこで、この不足する圧油流量分を、チャージポンプ６３が、チャージ用チェック弁２１と第２管路１４とを介して第１液圧ポンプ６０に供給する。

オペレータがブームシリンダ１のピストンロッドの伸長速度をさらに上げるために、ブーム用操作レバー５６ａの操作量を増加すると、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７に連通指令信号を出力する。このことにより、タンク１８から吸引した作動油を第２液圧ポンプ６１が、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａへ補充供給する。ここで、図４の時刻ｔ２に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量がＸ１を超えＸ２となると、第３電磁切換弁２７が連通状態になると共に、第２液圧ポンプ６１の吐出流量はＱｏｐ１、第１液圧ポンプ６０の吐出流量はＱｃｐ２となる。この結果、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａには、Ｑｏｐ１＋Ｑｃｐ２の圧油流量が流入し、ピストンロッドは、速度Ｖ２（高速）で伸長動作する。

なお、このようなブームシリンダ１のピストンロッドの伸長速度を増加させる操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２液圧ポンプ６１を駆動する第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａと油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７とへの指令信号に代えて、第３液圧ポンプ６２を駆動する第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａと油圧開回路Ｃの第３電磁切換弁３９とへ指令信号を出力して、これらによって、高速動作させても良い。

次に、ブーム２の下げ動作について説明する。図５に戻り、オペレータがブーム用操作レバー５６ａをピストンロッドの縮小方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第１電動／発電機５０のパワーコントロールユニット５０ａに逆回転増トルク指令信号増トルク指令信号を出力する。ここで、図４の時刻ｔ４に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量が−Ｘ１と少ない場合には、第１液圧ポンプ６０の吐出流量は−Ｑｃｐ１となり、ブームシリンダ１のピストンロッドは、速度−Ｖ１（低速）で縮小動作する。

このとき、図５において、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第１液圧ポンプ６０へ戻る作動油の流量は、第１液圧ポンプ６０からロッド側油室１ｂに供給される圧油流量よりも多くなる。そこで、余剰分は、第１管路１３からフラッシング弁２０と管路１６とを介してタンク１８へ戻される。

また、このとき、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第１液圧ポンプ６０へ戻る作動油の圧力は、フロント装置１０５の自重により高圧になり、この圧油の供給を受けて、第１液圧ポンプ６０は液圧モータとして第１電動／発電機５０を駆動する。このことにより、第１電動／発電機５０が発生した電力は、パワーコントロールユニット５０ａを介して電源ユニット５４に蓄電される。

オペレータがブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度をさらに上げるために、ブーム用操作レバー５６ａの操作量を増加すると、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに逆回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７に連通指令信号を出力する。このことにより、第２液圧ポンプ６１は作動油を吸入するように動作する。この結果、連絡管路１５と第３電磁切換弁２７とを介してブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油のタンク１８への排出が促進される。

ここで、図４の時刻ｔ５に示すようにブーム用操作レバー５６ａの操作量が−Ｘ１を超え−Ｘ２となると、第３電磁切換弁２７が連通状態になると共に、第２液圧ポンプ６１の吐出流量は−Ｑｏｐ１、第１液圧ポンプ６０の吐出流量は−Ｑｃｐ２となる。この結果、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａからは、−（Ｑｏｐ１＋Ｑｃｐ２）の圧油流量が流出し、ピストンロッドは、速度−Ｖ２（高速）で縮小動作する。このとき、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから第２液圧ポンプ６１へ戻る作動油の圧力は高圧になり、この圧油の供給を受けて、第２液圧ポンプ６１は液圧モータとして第２電動／発電機５１を駆動する。このことにより、第２電動／発電機５１が発生した電力は、パワーコントロールユニット５１ａを介して電源ユニット５４に蓄電される。

なお、このようなブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度を増加させる操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａと油圧開回路Ｂの第３電磁切換弁２７とへの動作指令信号に代えて、第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａと油圧開回路Ｃの第３電磁切換弁３９とへ動作指令信号を出力して、これらによって、高速動作させても良い。

本実施の形態においては、ブームシリンダ１のピストンロッドの縮小速度を増加させる操作がなされた場合において、第２液圧ポンプ６１と第１液圧ポンプ６０とを併用して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油を受け入れるので、ブームシリンダ１のピストンロッド動作速度を増加できる。

次に、アーム４の単独動作について説明する。図５において、オペレータがアーム用操作レバー５６ｂをピストンロッドの伸長方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に正開口指令信号をそれぞれ出力する。このことにより、第２液圧ポンプ６１がタンク１８から吸引した作動油を吐出すると共に、アームシリンダ用比例切換弁３０がチェック弁２９と第１管路３１とを接続する方向に開口する。

第２液圧ポンプ６１からの圧油は、管路２４と第１管路３１とを介して、アームシリンダ３のヘッド側油室３ａに供給される。一方、アームシリンダ３のロッド側油室３ｂの作動油は、第２管路３２とアームシリンダ用比例切換弁３０と管路３５とを介してタンク１８に戻される。この結果、アームシリンダ３のピストンロッドが伸長動作する。

次に、アームダンプ動作について説明する。オペレータがアーム用操作レバー５６ｂをピストンロッドの縮小方向に操作開始すると、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に逆開口指令信号をそれぞれ出力する。このことにより、第２液圧ポンプ６１がタンク１８から吸引した作動油を吐出すると共に、アームシリンダ用比例切換弁３０がチェック弁２９と第２管路３２とを接続する方向に開口する。

第２液圧ポンプ６１からの圧油は、管路２４と第２管路３２とを介して、アームシリンダ３のロッド側油室３ｂに供給される。一方、アームシリンダ３のヘッド側油室３ａの作動油は、第１管路３１とアームシリンダ用比例切換弁３０と管路３５とを介してタンク１８に戻される。この結果、アームシリンダ３のピストンロッドが縮小動作する。

バケット６の単独動作は、アーム４の単独動作と同様に行われるので、説明は省略する。

次に、アクチュエータの複合動作について図３及び図５を用いて説明する。図３に示すように、ブーム２、アーム４、バケット６を複合動作する場合、ブーム２が低速動作であれば、ブームシリンダ１には、第１液圧ポンプ６０が、アームシリンダ３には第２液圧ポンプ６１が、バケットシリンダ５には第３液圧ポンプ６２が、それぞれ圧油を供給し、各ピストンロッドを駆動する。具体的には、コントローラ５７は、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に連通指令信号を、アームシリンダ用比例切換弁３０に開口指令信号を、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７に連通指令信号を、バケットシリンダ用比例切換弁４２に開口指令信号をそれぞれ出力する。

一方、ブーム２を高速動作する場合、例えば、ブームシリンダ１のピストンロッドを予め定めた閾値を超える速度で伸長動作させる場合は、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａにブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に遮断指令信号を、第３電磁切換弁２７に連通指令信号をそれぞれ出力する。

このことにより、第２液圧ポンプ６１の圧油がブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給され、ブームシリンダ１のピストンロッドは、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた速度で伸長制御される。

一方、コントローラ５７は、第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａに、アーム用操作レバー５６ｂの操作量に応じた正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｃの第２電磁切換弁３８に連通指令信号を出力する。このことにより、第３液圧ポンプ６２の圧油がアームシリンダ用比例切換弁３０を介してアームシリンダ３に供給され、アームシリンダ３のピストンロッドが駆動制御される。

なお、このような操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに代えて、第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａの出力を制御すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５の遮断指令信号と第３電磁切換弁２７の連通指令信号に代えて、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７の遮断指令信号と第３電磁切換弁３９の連通指令信号を出力して、第３液圧ポンプ６２からの圧油をブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給しても良い。

ブーム２、アーム４、バケット６を複合動作する場合であって、ブームシリンダ１のピストンロッドを低速で縮小動作させる場合、上述したように、第１液圧ポンプ６０は液圧モータとして第１電動／発電機５０を駆動するので、第１電動／発電機５０が発生した電力は、パワーコントロールユニット５０ａを介して電源ユニット５４に蓄電される。

一方、ブームシリンダ１のピストンロッドを予め定めた閾値を超える速度で縮小動作させる場合、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａにブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた逆回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５に遮断指令信号を、第３電磁切換弁２７に連通指令信号をそれぞれ出力する。

このことにより、第２液圧ポンプ６１はブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油を吸入するように動作し、ブームシリンダ１のピストンロッドは、ブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた速度で縮小制御される。このとき、第２液圧ポンプ６１へ戻る作動油の圧力は高圧になり、この作動油の供給を受けて、第２液圧ポンプ６１は液圧モータとして第２電動／発電機５１を駆動する。このことにより、第２電動／発電機５１が発生した電力は、パワーコントロールユニット５１ａを介して電源ユニット５４に蓄電される。

一方、コントローラ５７は、第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａにブーム用操作レバー５６ａの操作量に応じた正回転増トルク指令信号を出力すると共に、油圧開回路Ｃの第２電磁切換弁３８に連通指令信号を出力する。このことにより、第３液圧ポンプ６２の圧油がアームシリンダ用比例切換弁３０を介してアームシリンダ３に供給され、アームシリンダ３のピストンロッドが駆動制御される。

なお、このような操作がなされた場合、コントローラ５７は、第２電動／発電機５１のパワーコントロールユニット５１ａに代えて、第３電動／発電機５２のパワーコントロールユニット５２ａの出力を制御すると共に、油圧開回路Ｂの第１電磁切換弁２５の遮断指令信号と第３電磁切換弁２７の連通指令信号に代えて、油圧開回路Ｃの第１電磁切換弁３７の遮断指令信号と第３電磁切換弁３９の連通指令信号を出力して、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａの作動油を第３液圧ポンプ６２に供給しても良い。

上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態によれば、第２液圧ポンプ６１に正逆回転可能な液圧ポンプを用いるので、第２液圧ポンプ６１により、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で伸長動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａに補充供給する作動油流量と、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で縮小動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油流量とを略等しくすることができる。この結果、ブームシリンダ１のピストンロッドの縮小時の速度と伸長時の速度を同等にでき、第１の実施の形態と同様に良好な操作性を得ることができる。

さらに、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態によれば、ブームシリンダ１のピストンロッドを低速で動作する場合は、チャージポンプ６３とフラッシング弁２０により、ブームシリンダ１のヘッド側油室１ａとロッド側油室１ｂの体積差により生じる流量収支の過不足分を補償して、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で動作する場合は、第２液圧ポンプ６１により、上述したブームシリンダ１の流量収支の過不足分を補償する。このように、ブームシリンダ１のピストンロッドの動作速度に応じて、油圧閉回路Ａにおける第２液圧ポンプ６１の使用の有無を切換えているので、チャージポンプ６３の小型化が可能となる。また、高速動作で流路内の圧力が変動する場合でも、第２液圧ポンプ６１で流量制御が可能となるため、安定した動作が可能となる。

また、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態によれば、ブームシリンダ１のピストンロッドを高速で縮小動作する際のブームシリンダ１のヘッド側油室１ａから流出する作動油を第１液圧ポンプ６０と第２液圧ポンプ６１とに流出させるので、第１液圧ポンプ６０の容量を従来機と比べて小さくすることができる。

さらに、上述した本発明の作業機械の駆動装置及びこれを備えた作業機械の第２の実施の形態によれば、各液圧ポンプを駆動する電動／発電機と、各液圧ポンプとをそれぞれ直接接続しているので、各液圧ポンプの駆動時と回生時とにおいて生じる伝達損失が、第１の実施の形態に比べて小さくなる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１ ブームシリンダ
１ａ ヘッド側油室
１ｂ ロッド側油室
２ ブーム
３ アームシリンダ
４ アーム
５ バケットシリンダ
６ バケット
７ エンジン
８ 動力伝達装置
９ 第１液圧ポンプ
１０ 第２液圧ポンプ
１１ 第３液圧ポンプ
１２ チャージポンプ
１３ 第１管路
１４ 第２管路
１５ 連絡管路
１８ タンク
２０ フラッシング弁
２１ チャージ用チェック弁
２５ 第１電磁切換弁
２６ 第２電磁切換弁
２７ 第３電磁切換弁
３０ アームシリンダ用比例切換弁
４２ バケットシリンダ用比例切換弁
５６ａ ブーム用操作レバー
５６ｂ アーム用操作レバー
５６ｃ バケット用操作レバー
５７ コントローラ
Ａ 油圧閉回路
Ｂ 油圧開回路
Ｃ 油圧開回路

Claims (3)

1. 吐出する作動油の流量と方向を制御する流量調整手段を有する第１液圧ポンプと、
   前記作動油により駆動され、作業機械における作業装置の１つの作業部材を駆動する第１片ロッド液圧シリンダと、
   前記第１液圧ポンプと前記第１片ロッド液圧シリンダとが前記作動油が流れる流路により閉回路状に接続された液圧閉回路と、
   前記第１液圧ポンプと前記第１片ロッド液圧シリンダとの間の前記流路から分岐された連絡管路と、
   前記連絡管路に一端側が接続され、他端側が第２液圧ポンプの一方のポートに接続された流路と、
   前記第２液圧ポンプの他方のポートとタンクとに接続された流路と、
   前記第２液圧ポンプは、前記連絡管路から前記タンクへ流れる作動油の流量、又は、前記タンクから前記連絡管路へ流れる作動油の流量を制御可能であり、
   前記第１片ロッド液圧シリンダが駆動する作業部材と異なる作業部材を駆動する第２片ロッド液圧シリンダと、
   前記第２液圧ポンプが吐出する作動油の流量と方向を切換え前記第２片ロッド液圧シリンダに供給する流量調整制御弁と、
   前記第２液圧ポンプの一方のポートと前記流量調整制御弁の入力ポートとに接続された流路と、前記流量調整制御弁の接続ポートと前記第２片ロッド液圧シリンダとに接続された流路と、前記流量調整制御弁の出力ポートと前記タンクとに接続された流路とを有する液圧開回路と、
   前記連絡管路に一端側が接続され、他端側が前記第２液圧ポンプの一方のポートに接続された流路内の作動油の連通と遮断とを切換える切換弁とを備えた
   ことを特徴とする作業機械の駆動装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の駆動装置において、
   複数の前記液圧開回路と、
   一方の液圧開回路における前記第２液圧ポンプと他方の液圧開回路における前記流量調整制御弁とが流路で接続された分配回路と、
   前記分配回路の流路に設けられ、前記流路内の作動油の連通と遮断とを切換える切換弁とを備えた
   ことを特徴とする作業機械の駆動装置。
3. 請求項１に記載の作業機械の駆動装置において、
   前記第２液圧ポンプは、作動油の流量と吐出方向とを変更可能な容量可変手段を有する
   ことを特徴とする作業機械の駆動装置。

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