JP6324186B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の作業機械を駆動するための油圧駆動装置に関し、特に、片ロッド式油圧シリンダと第１作動油制御部とを作動油が流れる流路で環状に接続した閉回路を有する油圧駆動装置に関する。

近年、油圧ショベル等の作業機械においては、圧力発生源である液圧ポンプから、油圧アクチュエータである片ロッド式油圧シリンダへ作動油を直接送り、片ロッド式油圧シリンダを駆動して所定の仕事を行った後の作動油を、この片ロッド式油圧シリンダへ直接戻すように閉回路状に接続した、いわゆる閉回路と呼ばれる油圧回路が知られている。一方、この閉回路に対し、液圧ポンプから、コントロールバルブによる絞りを介して片ロッド式油圧シリンダへ作動油を送り、この片ロッド式油圧シリンダから流出する作動油（戻り作動油）を作動油タンクへ排出する、いわゆる開回路と呼ばれる油圧回路も知られている。閉回路方式の油圧回路は、開回路方式の油圧回路に比べ、絞りによる圧力損失が少なく、片ロッド式油圧シリンダからの戻り作動油が有するエネルギを液圧ポンプにて回生可能であるため、燃費性能に優れている。

この種の閉回路を組み合わせた従来技術が、特許文献１に開示されている。この特許文献１においては、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダに対し液圧ポンプを閉回路状に接続した第１の閉回路を設置しているとともに、アームシリンダに対し別個の液圧ポンプを閉回路状に接続した第２の閉回路を設置している。バケットシリンダに対しては、また別個の液圧ポンプを、コントロールバルブを介して接続した開回路を設置しており、この開回路の液圧ポンプが吐出する作動油を、この開回路のコントロールバルブより液圧ポンプ側から、ブームシリンダおよびアームシリンダに配分する配分回路を分岐して設けている。

国際公開第２００５／０２４２４６号

上述した閉回路においては、ヘッド側とロッド側とで受圧面積が異なる片ロッド式油圧シリンダを用いた場合に、ヘッド側へ導入または流出される作動油の流量と、ロッド側から流出または導入される作動油の流量が異なるため、閉回路内での作動油流量の過不足が生じる。

特に、上述した特許文献１に開示した従来技術においては、第１および第２の閉回路といった複数の閉回路に、１つの開回路を併設し、片ロッド式油圧シリンダを伸長駆動する場合に、ヘッド側に接続した開回路から作動油を追加供給して、閉回路内を流通する作動油の流量を調整して、安定した作動速度を得ている。

本特許文献１においては、片ロッド式油圧シリンダの伸長駆動を開始した際に、慣性や、摩擦抵抗、作動油の圧縮等の影響によって、片ロッド式油圧シリンダが駆動するまでに時間的な遅れが生じ、この遅れ時に片ロッド式油圧シリンダから液圧ポンプへ戻る作動油（戻り油）の流量を確保するために、チャージポンプを用いている。このチャージポンプは、閉回路の液圧ポンプの動作開始直後の戻り油流量が不足する場合に、この液圧ポンプの吐出流量分を補償する容量が必要であるため、容量を小型化できないという問題がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、チャージポンプの小型化を可能とし、ひいてはチャージポンプを無くすことが可能な油圧駆動装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、両方向に作動油の流出入が可能な第１作動油制御部と、片ロッド式油圧シリンダと、を備え、前記第１作動油制御部の一対の流出入ポートがそれぞれ、前記片ロッド式油圧シリンダのヘッド室および前記片ロッド式油圧シリンダのロッド室に接続されて閉回路を構成する油圧駆動装置において、前記第１作動油制御部と前記ヘッド室とを接続する流路から分岐された分岐路と、前記分岐路に一端側が接続され、作動油タンクに他端側が接続された分岐流路と、前記分岐流路に設けられ、前記分岐路と前記作動油タンクとの間の作動油の流量を制御する第２作動油制御部と、前記第２作動油制御部からの作動油の供給にて駆動する油圧アクチュエータと、前記第１作動油制御部と前記ロッド室とを接続する流路に設けられた圧力検出装置と、前記圧力検出装置にて検出した圧力情報を入力し、前記第１作動油制御部および第２作動油制御部を制御する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、前記第２作動油制御部を制御して作動油を前記ヘッド室へ供給してから、前記圧力検出装置にて所定の圧力以上の圧力を検出した後に、前記第１作動油制御部を制御して作動油を前記ヘッド室へ供給することを特徴としている。

このように構成した本発明は、例えば、片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、まず第２作動油制御部を制御装置にて制御して作動油をヘッド室へ供給する。そして、片ロッド式油圧シリンダのロッド室からの戻り作動油をヘッド室に供給しても作動油不足が生じない圧力値、すなわち片ロッド式油圧シリンダのロッド室と第１作動油制御部とを接続する流路の作動油の圧力が所定の圧力以上と圧力検出装置が検出した後に、第１作動油制御部を制御装置にて制御して作動油をヘッド室へ供給する。この結果、第１および第２作動油制御部による作動油供給タイミングを制御することによって、片ロッド式油圧シリンダの伸長動作開始時に生じる片ロッド式油圧シリンダの慣性、摩擦抵抗、作動油の圧縮等により片ロッド式油圧シリンダのロッド室からの戻り作動油が不足するのを防止することができるため、閉回路を有する構成であっても、作動油不足を補うために従来から用いているチャージポンプの小型化を可能とし、ひいてはチャージポンプを無くすことが可能となる。

また本発明は、上記発明において、前記片ロッド式油圧シリンダのヘッド室とロッド室とは、所定の受圧面積差を有し、前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、予め定めた目標伸長速度とするために必要となる前記ヘッド室への目標作動油流量に基づき、前記第２作動油制御部を制御して所定の作動油流量を供給した後、前記第１作動油制御部から供給する作動油の流量と前記第２作動油制御部から供給する作動油の流量との和が、前記目標作動油流量となり、かつ前記第１および第２作動油制御部から供給される作動油の流量比が、前記片ロッド式油圧シリンダの受圧面積差に基づく流量比となるように前記第１および第２作動油制御部を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、予め定めた目標伸長速度とするために必要となるヘッド室への目標作動油流量に基づき、第２作動油制御部を制御装置にて制御して所定の作動油流量をヘッド室へ供給する。この後、第１作動油制御部から供給する作動油の流量と第２作動油制御部から供給する作動油の流量との和が目標作動油流量となり、かつ第１および第２作動油制御部から供給する作動油の流量比が、片ロッド式油圧シリンダの受圧面積差に基づく流量比となるように制御装置にて第１および第２作動油制御部を制御する。この結果、片ロッド式油圧シリンダのヘッド室へ供給する作動油の流量と、ロッド室からの戻り作動油の流量とのバランスを確保でき、片ロッド式油圧シリンダの受圧面積差に基づく作動油不足を効率力良く解消できるから、片ロッド式油圧シリンダの伸長動作を滑らかにでき、片ロッド式油圧シリンダの操作性を向上できる。

また本発明は、上記発明において、前記分岐路を複数備え、前記複数の分岐路毎に前記分岐流路を設け、前記複数の分岐流路毎に前記第２作動油制御部を設け、前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、前記目標作動油流量に基づき、少なくとも１つ以上の前記第２作動油制御部を制御して所定流量の作動油を供給することを特徴としている。

このように構成した本発明は、片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、予め定めた目標伸長速度とするために必要となるヘッド室への目標作動油流量に基づき、少なくとも１つ以上の第２作動油制御部を制御して所定流量の作動油をヘッド室へ供給する。このため、複数の第２作動油制御部を備える場合においても、片ロッド式油圧シリンダの伸長動作開始時に生じるヘッド室の作動油不足を防止でき、この作動油不足を補うためのチャージポンプの小型化を可能とし、ひいてはチャージポンプを無くすことが可能となる。

本発明は、片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、第２作動油制御部を制御して所定流量の作動油をヘッド室へ供給してから、片ロッド式油圧シリンダのロッド室と第１作動油制御部とを接続する流路の作動油の圧力が所定の圧力以上と圧力検出装置が検出した後に、第１作動油制御部を制御して所定流量の作動油をヘッド室へ供給する構成としている。この構成により本発明は、片ロッド式油圧シリンダの伸長動作開始時に生じるロッド室からの戻りの作動油不足を防止でき、この作動油不足を補うために従来から用いているチャージポンプの小型化を可能し、ひいてはチャージポンプを無くすことが可能となる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置を搭載した油圧ショベルを示す概略図である。 上記油圧駆動装置の構成を示す概略図である。 上記油圧駆動装置のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｄ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｅ）は流路１４の圧力、（ｆ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｇ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｈ）はチェック弁２１ｂの流量である。 本発明の第２実施形態に係る油圧駆動装置のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は切換弁３９の状態、（ｄ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｅ）は第３液圧ポンプ１１の流量、（ｆ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｇ）は流路１４の圧力、（ｈ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｉ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｊ）はチェック弁２１ｂの流量である。 本発明の第４実施形態に係る油圧駆動装置の構成を示す概略図である。 本発明に係る油圧駆動装置による伸長開始時制御を適用しない場合のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｄ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｅ）は流路１４の圧力、（ｆ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｇ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｈ）はチェック弁２１ｂの流量である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置を搭載した油圧ショベル１００を示す概略図である。図２は、油圧駆動装置１０７の構成を示す概略図である。本第１実施形態は、図１に示す油圧ショベル１００が有する油圧駆動装置１０７において、図２に示すように、閉回路Ａと開回路Ｂ，Ｃとを併設し、開回路Ｂ用の第２液圧ポンプ１０として吐出方向が変更可能な両傾転斜板機構の油圧ポンプを用いている。

そして、受圧面積差を有する片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１の伸長開始時に、まず開回路Ｂ用の第２液圧ポンプ１０にて作動油タンク１８からブームシリンダ１のヘッド室１ａに作動油を補充する。その後、閉回路Ａ用の第１液圧ポンプ９を駆動しロッド室１ｂからヘッド室１ａへ作動油を移動する。これにより、閉回路Ａ用の第１液圧ポンプ９の駆動時に、ブームシリンダ１が動作を開始しており、ロッド室１ｂから流出した作動油を閉回路Ａ用の第１液圧ポンプ９の吸込口に供給できるため、吸込側の流路１４の圧力が下がらずにチャージ流量を抑制でき、チャージポンプ１２の小型化が可能な油圧駆動装置１０７を備えた油圧ショベル１００となる。

＜構成＞
図２に示す、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７を搭載する作業機械として、油圧ショベル１００を例として説明する。油圧ショベル１００は、図１に示すように、左右方向の両側にクローラ式の走行用の油圧アクチュエータである走行装置１０５ａ，１０５ｂを備えた下部走行体１０３と、下部走行体１０３上に旋回可能に取り付けた本体としての上部旋回体１０２とを備える。上部旋回体１０２上には、オペレータが搭乗するキャブ１０１を設けている。上部旋回体１０２は、旋回用の油圧アクチュエータである旋回装置１０６を介して下部走行体１０３に対して旋回可能である。

上部旋回体１０２の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機１０４の基端部を回動可能に取り付けている。ここで、前側とは、キャブ１０１の正面方向（図１中の左方向）をいう。フロント作業機１０４は、上部旋回体１０２の前側に基端部を俯仰動可能に連結したブーム２を備える。ブーム２は、作動油（圧油）の供給にて伸縮駆動する片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１を介して動作する。ブームシリンダ１は、ロッド１ｃの先端部を上部旋回体１０２に連結し、シリンダチューブ１ｄの基端部をブーム２に連結している。

ブームシリンダ１は、図２に示すように、シリンダチューブ１ｄの基端側に位置し作動油を導入することによりロッド１ｃの基端部に取り付けたピストン１ｅを押圧して作動油圧による荷重を与えて、ロッド１ｃを伸長移動する側の第１作動油室であるヘッド室１ａを備える。また、ブームシリンダ１は、シリンダチューブ１ｄの先端側に位置し作動油を導入することによりピストン１ｅを押圧して作動油圧による荷重を与えて、ロッド１ｃを縮退移動する側の第２作動油室としてのロッド室１ｂを備える。

ブーム２の先端部には、アーム４の基端部を俯仰動可能に連結している。アーム４は、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ３を介して動作する。アームシリンダ３は、ロッド３ｃの先端部をアーム４に連結し、アームシリンダ３のシリンダチューブ３ｄをブーム２に連結している。アームシリンダ３は、図２に示すように、シリンダチューブ３ｄの基端側に位置し作動油を導入することによりロッド３ｃの基端部に取り付けたピストン３ｅを押圧して、ロッド３ｃを伸長移動するヘッド室３ａを備える。また、アームシリンダ３は、シリンダチューブ３ｄの先端側に位置し作動油を導入することによりピストン３ｅを押圧して、ロッド３ｃを縮退移動するロッド室３ｂを備える。

アーム４の先端部には、バケット６の基端部を俯仰動可能に連結している。バケット６は、供給する作動油にて駆動する片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ５を介して動作する。バケットシリンダ５は、ロッド５ｃの先端部をバケット６に連結し、シリンダチューブ５ｄの基端部をアーム４に連結している。バケットシリンダ５は、シリンダチューブ５ｄの基端側に位置し作動油を導入することによりロッド５ｃの基端部に取り付けたピストン５ｅを押圧して、ロッド５ｃを伸長移動するヘッド室５ａを備える。また、バケットシリンダ５は、シリンダチューブ５ｄの先端側に位置し作動油を導入することによりピストン５ｅを押圧して、ロッド５ｃを縮退移動するロッド室５ｂを備える。

図２に示す油圧駆動装置１０７は、油圧ショベル１００を駆動するための駆動装置である。油圧駆動装置１０７は、フロント作業機１０４を構成するブームシリンダ１、アームシリンダ３およびバケットシリンダ５に加え、旋回装置１０６および走行装置１０５ａ，１０５ｂの駆動に用いる。旋回装置１０６および走行装置１０５ａ，１０５ｂは、作動油の供給を受け回転駆動する液圧モータである。なお、図２においては、ブームシリンダ１、アームシリンダ３およびバケットシリンダ５のみを示しており、その他の旋回装置１０６および走行装置１０５ａ，１０５ｂの受圧面積差を有しない油圧アクチュエータ等の構成機器については、その説明を省略している。

油圧駆動装置１０７は、キャブ１０１内に設置した操作装置としての操作レバー４８ａ〜４８ｄの操作に応じて、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１、アームシリンダ３、バケットシリンダ５を駆動する。ここで、ブームシリンダ１、アームシリンダ３およびバケットシリンダ５の伸縮動作、すなわち動作方向および動作速度は、操作レバー４８ａ〜４８ｄの操作方向および操作量にて指示する。

また、油圧駆動装置１０７は、図２に示すように、動力源であるエンジン７を備える。エンジン７は、例えば所定のギヤ等で構成し動力を配分するための動力伝達装置８に接続している。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、第１液圧ポンプ９を挟む流路１３と流路１４との間の圧力差が所定の圧力以下になった場合に作動油（圧油）を補充するためのチャージポンプ１２とをそれぞれ接続している。

第１液圧ポンプ９は、後述する閉回路Ａに用いられ、作動油の吐出方向を変更してブームシリンダ１の駆動を制御する必要性から、両方向に作動油が吐出可能な両傾転斜板機構（図示せず）を備えている。このため、第１液圧ポンプ９は、両方向への作動油の流出入を可能とする一対の流出入ポートを備える。また、第１液圧ポンプ９は、両傾転斜板機構を構成する両傾転式の斜板の傾転角（傾斜角度）を調整するためのレギュレータ９ａを備える。レギュレータ９ａは、制御装置としてのコントローラ４７が出力する操作信号に応じて、第１液圧ポンプ９の斜板の傾転角を調整して、第１液圧ポンプ９のいずれかの流出入ポートからの作動油の吐出方向および吐出流量を制御する流量制御部である。なお、第１液圧ポンプ９は、斜軸機構など可変傾転機構であればよく、斜板機構に拘るものではない。ここで、第１液圧ポンプ９は、後述する閉回路Ａに接続した閉回路用作動油流出入制御部として用いる第１作動油制御部としての閉回路液圧ポンプである。

一方、第２および第３液圧ポンプ１０，１１は、後述する比例切換弁３０，４２にて作動油の供給方向を制御する開回路Ｂ，Ｃに用いられるため、一方向に作動油を吐出させればよい。このため、第２および第３液圧ポンプ１０，１１は、片方向にのみ作動油が吐出可能な片傾転斜板機構を備えている。よって、第２および第３液圧ポンプ１０，１１は、作動油の流出側である出力ポートと、作動油の流入側である入力ポートとを備えている。また、第２および第３液圧ポンプ１０，１１は、片傾転斜板機構を構成する片傾転式の斜板の傾転角（傾斜角度）を調整するための流量調整部としてのレギュレータ１０ａ，１１ａを備え、所定量（最小吐出流量）以上の流量の作動油を吐出する。各レギュレータ１０ａ，１１ａは、コントローラ４７が出力する操作信号に応じて、対応する第２または第３液圧ポンプ１０，１１の斜板の傾転角を調整して、これら第２および第３液圧ポンプ１０，１１の出力ポートからの作動油の吐出流量を制御する流量制御部である。なお、第２および第３液圧ポンプ１０，１１もまた、斜軸機構など可変傾転機構であればよく、斜板機構に拘るものではない。そして、第２および第３液圧ポンプ１０，１１は、後述する開回路Ｂ，Ｃに接続した開回路用作動油流出入制御部として用いる第２作動油制御部としての開回路液圧ポンプである。

第１液圧ポンプ９の一方の流出入ポートに流路１３を接続し、他方の流出入ポートに流路１４を接続している。流路１３は、流路１５を介してブームシリンダ１のヘッド室１ａに接続し、流路１４は、流路１６を介してブームシリンダ１のロッド室１ｂに接続している。よって、第１液圧ポンプ９は、ブームシリンダ１に対し流路１３〜１６を介して環状、すなわち閉回路状に接続した閉回路Ａを構成している。ブームシリンダ１は、第１液圧ポンプ９からの作動油の供給にて伸縮作動する構成であり、その伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。

流路１３，１４には、これら流路１３，１４の作動油圧を検出するための圧力検出装置としての圧力センサ１７ａ，１７ｂを接続している。圧力センサ１７ａ，１７ｂは、第１液圧ポンプ９の吐出圧および吸込圧を計測し、計測した吐出圧および吸入圧情報をコントローラ４７へ出力する。流路１５，１６には、これら流路１５，１６の作動油圧（流路圧）が所定の圧力以上になった場合に、作動油を作動油タンク１８に逃がして回路を保護するためのリリーフ弁１９ａ，１９ｂや、流路１５，１６を通過する作動油の余剰分（余剰油）を作動油タンク１８に排出するためのフラッシング弁２０を接続している。フラッシング弁２０と作動油タンク１８とを繋ぐ流路上には、フラッシング弁２０から作動油タンク１８への吐出圧を調整するためのリリーフ弁２０ａを接続している。リリーフ弁２０ａのリリーフ圧Ｐ_ｒ２は、後述するチャージ用リリーフ弁２２のリリーフ圧Ｐ_ｒ１以上、すなわちＰ_ｒ２≧Ｐ_ｒ１に設定している。

チャージポンプ１２の吐出口には、チャージポンプ１２が吐出した作動油を、流路１３，１４のうちの圧力の低い側の流路１３，１４に供給するためのチャージ用チェック弁２１ａ，２１ｂを接続している。チャージポンプ１２の吸込口は、作動油タンク１８内に連通している。チャージポンプ１２とチャージ用チェック弁２１ａ，２１ｂとの間の流路上には、チャージポンプ１２が吐出する作動油の吐出圧（チャージ圧）を調整するためのチャージ用リリーフ弁２２を接続している。

第２液圧ポンプ１０の入力ポートは、流路２３を介して作動油タンク１８内に連通し、第２液圧ポンプ１０の出力ポートは、流路２４を介して切換弁２５〜２７にそれぞれ接続している。切換弁２５〜２７は、コントローラ４７からの指令値に応じて流路の導通と遮断とを切り換える構成であり、コントローラ４７からの操作信号の出力が無い場合は遮断状態となる。コントローラ４７は、切換弁２５〜２７が同時に作動油を通過可能とする導通状態にならないように制御する。第２液圧ポンプ１０は、流路２４および切換弁２５を介してコントロールバルブである比例切換弁３０に接続している。比例切換弁３０は、流路３１，３２を介してアームシリンダ３のヘッド室３ａおよびロッド室３ｂに接続し、比例切換弁３０を作動油タンク１８へ連通して開回路Ｂを構成している。よって、アームシリンダ３は、比例切換弁３０からの作動油の供給にて伸縮作動する構成であり、その伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。

切換弁２７に接続した第１分岐流路２７ａは、閉回路Ａの流路１５に接続した分岐路１５ａに接続している。切換弁２７は、第１分岐流路２７ａおよび分岐路１５ａを介してブームシリンダ１のヘッド室１ａに接続している。第２液圧ポンプ１０は、切換弁２７の制御により、分岐路１５ａと作動油タンク１８との間の作動油の流量を制御し、ブームシリンダ１のヘッド室１ａに流出入する作動油の流量を調整可能としている。流路２４には、流路２４の回路圧（作動油圧）が所定の圧力以上になった場合に、流路２４内の作動油を作動油タンク１８に逃がして流路２４を保護するリリーフ弁２８を接続している。

切換弁２５は、チェック弁２９を介して比例切換弁３０に接続している。比例切換弁３０は、コントローラ４７からの指令値に応じて、チェック弁２９を流路３１または流路３２に接続し、比例制御弁３０の開度を調整することによって、アームシリンダ３へ供給する作動油の流量を調整する。流路３１，３２には、アームシリンダ３の自重落下を抑制するためのカウンタバランス弁３３ａ，３３ｂを接続している。また、流路３１，３２には、これら流路３１，３２の作動油圧が所定の圧力以上になった場合に、作動油を作動油タンク１８に逃がして回路を保護するためのリリーフ弁３４ａ，３４ｂを接続している。切換弁２６は、チェック弁４１を介して後述する比例切換弁４２に接続している。

第３液圧ポンプ１１の入力ポートは、流路３５を介して作動油タンク１８内に連通し、第３液圧ポンプ１１の出力ポートは、流路３６を介して切換弁３７〜３９にそれぞれ接続している。切換弁３７〜３９は、コントローラ４７からの指令値に応じて流路の導通と遮断とを切り換える構成であり、コントローラ４７からの操作信号の出力が無い場合は遮断状態となる。コントローラ４７は、切換弁３７〜３９が同時に作動油を通過可能とする導通状態にならないように制御する。第３液圧ポンプ１１は、流路３６および切換弁３７を介してコントロールバルブである比例切換弁４２に接続している。比例切換弁４２は、流路４３，４４を介してバケットシリンダ５のヘッド室５ａおよびロッド室５ｂに接続し、比例切換弁４２を作動油タンク１８へ連通して開回路Ｃを構成している。よって、バケットシリンダ５は、比例切換弁４２からの作動油の供給にて伸縮作動する構成であり、その伸縮方向は作動油の供給方向に依存する。

切換弁３９に接続した第２分岐流路３９ａは、閉回路Ａの流路１５に接続した分岐路１５ａに接続している。切換弁３９は、第２分岐流路３９ａおよび分岐路１５ａを介してブームシリンダ１のヘッド室１ａに接続している。第３液圧ポンプ１１は、切換弁３９の制御により、分岐路１５ａと作動油タンク１８との間の作動油流量を制御し、ブームシリンダ１のヘッド室１ａに流出入する作動油の流量を調整可能としている。流路３６には、流路３６の回路圧が所定の圧力以上になった場合に、流路３６内の作動油を作動油タンク１８に逃がして流路３６を保護するリリーフ弁４０を接続している。

切換弁３７は、チェック弁４１を介して比例切換弁４２に接続している。比例切換弁４２は、コントローラ４７からの指令値に応じて、チェック弁４１を流路４３または流路４４に接続し、比例制御弁４２の開度を調整することによって、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。流路４３，４４には、バケットシリンダ５の自重落下を抑制するためのカウンタバランス弁４５ａ，４５ｂを接続している。また、流路４３，４４には、これら流路４３，４４の作動油圧が所定の圧力以上になった場合に、作動油を作動油タンク１８に逃がして回路を保護するためのリリーフ弁４６ａ，４６ｂを接続している。切換弁３８は、チェック弁２９を介して比例切換弁３０に接続している。

コントローラ４７は、操作レバー４８ａ〜４８ｄからのブームシリンダ１、アームシリンダ３およびバケットシリンダ５の伸縮方向および速度の指令値と、旋回装置１０６および走行装置１０５ａ，１０５ｂの回転方向および回転速度の指令値と、油圧駆動装置１０７内の種々のセンサ情報に基づき、第１ないし第３液圧ポンプ９〜１１の各レギュレータ９ａ〜１１ａ、切換弁２５〜２７，３７〜３９および比例切換弁３０，４２を制御する。操作レバー４８ａ〜４８ｃは、ブームシリンダ１、アームシリンダ３またはバケットシリンダ５の伸縮方向および速度の指令値をコントローラ４７に与える。なお、操作レバー４８ｄは、旋回装置１０６の回転方向および回転速度の指令値をコントローラ４７に与える。また、コントローラ４７は、走行装置１０５ａ，１０５ｂの回転方向および回転速度の指令値をコントローラ４７に与える操作レバー（図示せず）も備える。

また、コントローラ４７には、各圧力センサ１７ａ，１７ｂにて検出した圧力情報が入力する。コントローラ４７は、例えば、操作レバー４８ａがブームシリンダ１のロッド１ｃを伸長動作する方向に操作し、その操作信号を入力した場合に、開回路Ｂ側の第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａを制御して、予め定めた所定流量の作動油を第１分岐流路２７ａ、分岐路１５ａおよび流路１５を介してブームシリンダ１のヘッド室１ａへ供給する。その後、コントローラ４７は、流路１４側の圧力センサ１７ｂにて予め定めた所定の圧力以上の圧力を検出した場合に、閉回路Ａ側の第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａを制御して所定流量の作動油を、流路１３，１５を介してブームシリンダ１のヘッド室１ａへ供給する伸長開始時制御を行う。

より詳細に、伸長開始時制御としては、ブームシリンダ１を伸長動作する操作信号がコントローラ４７に入力した場合に、予め定めた目標伸長速度とするために必要となるヘッド室１ａへの目標作動油流量に基づき、開回路Ｂ側のレギュレータ１０ａを制御して所定の作動油流量を供給する。その後、閉回路Ａ側の第１液圧ポンプ９が供給する作動油流量と、開回路Ｂ側の第２液圧ポンプ１０が供給する作動油流量との和が、上記目標作動油流量となり、かつ第１液圧ポンプ９が供給する作動油の流量と第２液圧ポンプ１０が供給する作動油の流量との流量比が、ブームシリンダ１の受圧面積差に基づく流量比となるように第１および第２液圧ポンプ９，１０を制御する。

＜作用＞
次に、上記第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７の作用（伸長開始時制御を適用した場合）について説明する。

（非操作時）
非操作時は、コントローラ４７にてレギュレータ９ａ〜１１ａを介して第１ないし第３液圧ポンプ９〜１１のそれぞれを最小傾転角に制御し、かつ切換弁２５〜２７，３７〜３９および比例切換弁３０，４２のすべてを閉動作し、ブームシリンダ１、アームシリンダ３およびバケットシリンダ５をそれぞれ停止状態で保持している。

（ブーム上げ単独操作時）
図３は、油圧駆動装置１０７のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｄ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｅ）は流路１４の圧力、（ｆ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｇ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｈ）はチェック弁２１ｂの流量である。すなわち、図３は、本発明に係る伸長開始時制御を適用した場合のブームシリンダ１の伸長動作時の各要素の挙動を示している。

図３（ａ）示す操作レバー４８ａの操作量、および図３（ｅ）に示す流路１４の圧力、すなわち圧力センサ１７ｂにて検出した圧力値は、コントローラ４７への入力値である。また、図３（ｂ）に示す切換弁２７の動作、図３（ｃ）に示す第２液圧ポンプ１０の流量、および図３（ｄ）に示す第１液圧ポンプ９の流量は、コントローラ４７が制御する制御対象である。図３（ｆ）に示すブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、図３（ｇ）に示すブームシリンダ１の動作速度、および図３（ｈ）に示すチェック弁２１ｂの流量は、コントローラ４７による制御の影響を受ける要素である。

ブーム上げ動作操作時は、時刻ｔ１〜ｔ３にかけて、操作レバー４８ａの操作量を０〜Ｘ_１へ変化すると、時刻ｔ６において、操作レバー４８ａの操作量Ｘ_１に対し、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量Ｑ_ｃｐ１と第２液圧ポンプ１０の吐出流量Ｑ_ｏｐ１との和が操作量Ｘ_１に基づく目標作動油流量となるように、これらＱ_ｃｐ１およびＱ_ｏｐ１をレギュレータ９ａ，１０ａにて制御する。同時に、コントローラ４７は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの受圧面積Ａ_ａ１およびロッド室１ｂの受圧面積Ａ_ａ２の面積比Ａ_ａ１:Ａ_ａ２と、第１および第２液圧ポンプ９，１０と第２液圧ポンプ１０との流量比（Ｑ_ｃｐ１＋Ｑ_ｏｐ１）：Ｑ_ｃｐ１とが等しくなるように、Ｑ_ｃｐ１およびＱ_ｏｐ１を決定する。ブームシリンダ１の動作速度が定常領域の場合に、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量と第２液圧ポンプ１０の吐出流量との比が、Ｑ_ｃｐ１:Ｑ_ｏｐ１を維持するようにレギュレータ９ａ，１０ａを制御する。

具体的に、時刻ｔ１において、ブームシリンダ１を伸長する方向に操作レバー４８ａを操作した場合には、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａを制御して、第２液圧ポンプ１０の斜板を倒す。時刻ｔ１において、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０からの作動油の吐出と同時に、切換弁２７を制御して開動作し作動油を通過可能とする。

時刻ｔ１〜ｔ２において、コントローラ４７は、操作レバー４８ａの操作量にて決定するブームシリンダ１の目標速度Ｖ_ｂ１を出力するために必要なブームシリンダ１のヘッド室１ａへの流入流量Ｑ_Ｂｈ（図示せず）を算出し、第２液圧ポンプ１０の吐出流量をＱ_Ｂｈとする。時刻ｔ２において、操作レバー４８ａの操作量がさらに増加すると、Ｑ_Ｂｈが第２液圧ポンプ１０の最大吐出流量を超えるため、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０の吐出流量を最大吐出流量Ｑ_ｏｐ１に維持する。

すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２において、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０から作動油の吐出を開始するが、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等の影響により、ヘッド室１ａの圧力が上昇するまでに時間的な遅れが生じる。これにより、ブームシリンダ１の実際の動作速度が、第２液圧ポンプ１０が吐出する作動油流量通りの動作速度になるまでに時間的な遅れが生じる。このとき、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等を考慮し、操作レバー４８ａの入力に対して第２液圧ポンプ１０の吐出流量をより多めにしてもよい。すなわち、第２液圧ポンプ１０の吐出流量を、予め定めた所定の任意の時間に亘って、操作レバー４８ａの操作量に基づく指令値に対して若干多めにすることにより、作動油の圧縮性による動作遅れを緩和できる。

時刻ｔ４において、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力がＰ_ｂｈ２に達すると、ブームシリンダ１の動作速度が増加し、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの流出流量Ｑ_Ｂｒ（図示せず）が増加し、流路１４の圧力が上昇する。時刻ｔ４において、コントローラ４７は、ロッド室１ｂ側の圧力センサ１７ｂの検出圧が予め定めた所定の圧力値Ｐ_ｒ２以上になったことを検出した場合に、第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａを制御し、第１液圧ポンプ９の斜板を倒して、第１液圧ポンプ９での作動油の吐出を開始する。すなわち、圧力値Ｐ_ｒ２は、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの戻り作動油をヘッド室１ａに供給しても作動油不足が生じない圧力値に設定している。

時刻ｔ４〜ｔ５において、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量を０からＱ_ｃｐ１まで増加する。このとき、第１液圧ポンプ９にて作動油の吐出を開始する影響によって、流路１４の圧力が一時的に降下する。ところが、時刻ｔ５〜ｔ６において、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する流出流量Ｑ_Ｂｒにより、第１液圧ポンプ９が吸込する吸入流量を確保できるため、流路１４の圧力は圧力値Ｐ_ｒ２に安定する。そして、時刻ｔ４〜ｔ５にかけて、流路１４の圧力が下降していき、圧力値Ｐ_ｒ１以下になると、チェック弁２１ｂの流量がＱ_ｃ２まで増加する。

さらに、時刻ｔ５〜ｔ６にかけて、流路１４の圧力が上昇していき、圧力値Ｐ_ｒ１を超えると、チェック弁２１ｂが動作してチェック弁２１ｂの流量は０となる。そして、時刻ｔ６において、ブームシリンダ１の実際の動作速度が目標速度Ｖ_ｂ１に到達し、流路１４の圧力もＰ_ｒ２に安定する。

＜伸長開始時制御なしの場合＞
次に、上記第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７による伸長開始時制御を適用しない場合の作用について説明する。

図６は、本発明に係る油圧駆動装置１０７による伸長開始時制御を適用しない場合のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｄ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｅ）は流路１４の圧力、（ｆ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｇ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｈ）はチェック弁２１ｂの流量である。図６（ａ）〜図６（ｇ）に示す各パラメータは、図３（ａ）〜図３（ｇ）に示す各パラメータと同一である。

ブーム上げ動作操作時は、図６に示すように、時刻ｔ１〜ｔ３にかけて、操作レバー４８ａの操作量を０からＸ_１まで変化する。このとき、時刻ｔ１において、ブームシリンダ１を伸長する方向に操作レバー４８ａを操作した場合には、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａを制御して、第１液圧ポンプ９の斜板を倒す。そして、コントローラ４７は、時刻ｔ２において、第１液圧ポンプ９の吐出流量が最大吐出流量Ｑ_ｃｐ１となるようにレギュレータ９ａを制御する。

時刻ｔ２〜ｔ３において、操作レバー４８ａの操作量が増加していくと、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａを制御して第２液圧ポンプ１０の斜板を倒し、第２液圧ポンプ１０から作動油を吐出する。時刻ｔ３において、操作レバー４８ａの操作量がＸ_１に達すると、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０の吐出流量が最大吐出流量Ｑ_ｏｐ１になるようにレギュレータ１０ａを制御する。時刻ｔ２において、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０からの作動油の吐出と同時に、切換弁２７を制御して作動油を通過可能とする。

すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３において、コントローラ４７は、第１および第２液圧ポンプ９，１０から作動油の吐出を開始するが、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等の影響により、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力が上昇するまでに時間的な遅れが生じる。これにより、ブームシリンダ１の実際の動作速度が、第１および第２液圧ポンプ９，１０からの吐出流量通りの動作速度になるまでに時間的な遅れが生じる。

ブームシリンダ１の実際の動作速度が、第１および第２液圧ポンプ９，１０の合計吐出流量から計算した動作速度に比べて遅い場合は、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの流出流量Ｑ_Ｂｒが、第１液圧ポンプ９の吸込流量Ｑ_ｃｐより少なくなるため、流路１４，１６内の作動油が膨張し圧力低下が生じてしまう。このため、時刻ｔ２において、流路１４，１６の圧力が圧力値Ｐ_ｒ３まで低下する。

さらに、時刻ｔ１〜ｔ２において、流路１４の圧力がチャージポンプ１２の設定吐出圧Ｐ_ｒ１より低下すると、チャージポンプ１２が吐出した作動油を、チェック弁２１ｂから流路１４へ供給する。そして、時刻ｔ２において、チェック弁２１ｂの流量がＱ_ｃ１となる。時刻ｔ２においては、第１および第２液圧ポンプ９，１０の合計吐出流量から計算したブームシリンダ１の目標速度と、ブームシリンダ１の実際の動作速度との差が大きいため、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの流出流量Ｑ_Ｂｒは、第１液圧ポンプ９が吸い込む吸込流量Ｑ_ｃｐより大幅に少ない。このため、時刻ｔ２においては、第１液圧ポンプ９の吸込流量をチェック弁２１ｂの流量で確保しなければならず、チェック弁２１ｂの流量Ｑ_ｃ１は、第１液圧ポンプ９の吐出流量Ｑ_ｃｐ１とほぼ同量となる。

時刻ｔ４において、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力がＰ_ｂｈ２に達すると、ブームシリンダ１に生じる力が安定し、ブームシリンダ１の動作速度が増加する。これにより、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの流出流量Ｑ_Ｂｒが増加し、流路１４の圧力が上昇するため、チェック弁２１ｂの流量が減少していく。時刻ｔ５において、流路１４の圧力が圧力値Ｐ_ｒ１以上になると、チェック弁２１ｂの流量が０になる。そして、最終的にブームシリンダ１の実際の動作速度が目標速度Ｖ_ｂ１となり、流路１４の圧力もＰ_ｒ１に安定する。

＜効果＞
以上のように、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７による伸長開始時制御を適用しない場合は、ブームシリンダ１の動作開始直後に、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等の影響により、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する作動油の流出流量Ｑ_Ｂｒと、第１液圧ポンプ９が吸い込む吸込流量Ｑ_ｃｐとの関係がＱ_Ｂｒに対してＱ_ｃｐが大幅に少なく、Ｑ_Ｂｒ＞Ｑ_ｃｐとなる。よって、第１液圧ポンプ９の吸込流量Ｑ_ｃｐをチャージポンプ１２から供給しなければならないため、第１液圧ポンプ９と同容量の流量が吐出可能なチャージポンプ１２が必要となる。すなわち、ブームシリンダ１の伸長動作開始時において、ブームシリンダ１が動作を開始するまでの間に、第１液圧ポンプ９の吸入側の作動油圧の低下を、チャージポンプ１２を用いて一定圧以上に維持しているため、第１液圧ポンプ９と同容量のチャージポンプ１２が必要となり、チャージポンプ１２が大型化してしまう。

これに対し、本発明の第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７による伸長開始時制御を適用した場合は、ブームシリンダ１の動作開始直後に、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する作動油の流出流量Ｑ_Ｂｒと、第１液圧ポンプ９が吸い込む流量Ｑ_ｃｐとの関係がＱ_Ｂｒ＞Ｑ_ｃｐとなるものの、第１液圧ポンプ９を動作する前に第２液圧ポンプ１０を動作して作動油を分岐流路２７ａおよび分岐路１５ａを介してブームシリンダ１のヘッド室１ａへ供給してブームシリンダ１を動作する。このため、上記伸長開始時制御を適用しない場合に比べ、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する作動油の流出流量Ｑ_Ｂｒが多くなり、チャージポンプ１２から流路１４を介して第１液圧ポンプ９の吸込側へ供給する作動油流量を大幅に少なくできる。

したがって、閉回路Ａにてブームシリンダ１を駆動する構成であっても、上記のように第１および第２液圧ポンプ９，１０による作動油供給タイミングを制御することによって、ブームシリンダ１の伸長動作開始時に生じるヘッド室１ａの作動油不足を防止することができるため、この作動油不足を補うために従来から用いているチャージポンプ１２の小型化を可能とし、より吐出容量が小さなチャージポンプ１２とでき、ひいてはチャージポンプ１２を無くすことが可能となる。

さらに、ブーム上げ動作操作時に、第１液圧ポンプ９の吐出流量Ｑ_ｃｐ１と第２液圧ポンプ１０の吐出流量Ｑ_ｏｐ１との和が操作量Ｘ_１に基づく目標作動油流量となるように、これらＱ_ｃｐ１およびＱ_ｏｐ１をレギュレータ９ａ，１０ａにて制御すると同時に、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの受圧面積Ａ_ａ１およびロッド室１ｂの受圧面積Ａ_ａ２の面積比Ａ_ａ１:Ａ_ａ２と、第１および第２液圧ポンプ９，１０と第２液圧ポンプ１０との流量比（Ｑ_ｃｐ１＋Ｑ_ｏｐ１）：Ｑ_ｃｐ１とが等しくなるように、Ｑ_ｃｐ１およびＱ_ｏｐ１を決定している。この結果、ブームシリンダ１のヘッド室１ａへ導入する作動油流量と、ロッド室１ｂから流出する作動油流量とのバランスを確保でき、ブームシリンダ１の受圧面積差に基づく作動油不足を効率力良く解消できる。よって、ブームシリンダ１の伸長動作を滑らかにでき操作性を向上できる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る油圧駆動装置のブーム上げ動作操作時の挙動を示すタイムチャートで、（ａ）は操作レバー４８ａの操作量、（ｂ）は切換弁２７の状態、（ｃ）は切換弁３９の状態、（ｄ）は第２液圧ポンプ１０の流量、（ｅ）は第３液圧ポンプ１１の流量、（ｆ）は第１液圧ポンプ９の流量、（ｇ）は流路１４の圧力、（ｈ）はブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力、（ｉ）はブームシリンダ１の動作速度、（ｊ）はチェック弁２１ｂの流量である。

本第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、ブーム上げ単独動作開始時に第２液圧ポンプ１０のみを用いているのに対し、第２実施形態は、ブーム上げ単独動作開始に第２および第３液圧ポンプ１０，１１をそれぞれ用いている。なお、本第２実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

（ブーム上げ単独操作時）
図４（ａ）〜図４（ｊ）に示すパラメータは、図３（ａ）〜図３（ｇ）に示すパラメータに加え、図４（ｃ）に示す切換弁３９の状態、および図４（ｅ）に示す第３液圧ポンプ１１の流量を加えたものである。これら図４（ｃ）に示す切換弁３９の動作、および図４（ｅ）に示す第３液圧ポンプ１１の流量は、コントローラ４７が制御する制御対象である。

ブーム上げ動作操作時は、時刻ｔ１〜ｔ３にかけて、操作レバー４８ａの操作量を０〜Ｘ_１へ変化すると、時刻ｔ６において、操作レバー４８ａの操作量Ｘ_１に対し、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量がＱ_ｃｐ１、および第２液圧ポンプ１０の吐出流量がＱ_ｏｐ１となるように、レギュレータ９ａ，１０ａを制御する。同時に、コントローラ４７は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの受圧面積Ａ_ａ１およびロッド室１ｂの受圧面積Ａ_ａ２の面積比Ａ_ａ１:Ａ_ａ２と、第１および第２液圧ポンプ９，１０と第２液圧ポンプ１０との流量比(Ｑ_ｃｐ１＋Ｑ_ｏｐ１)：Ｑ_ｃｐ１とが等しくなるように、Ｑ_ｃｐ１およびＱ_ｏｐ１を決定する。ブームシリンダ１の動作速度が定常領域の場合に、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量と第２液圧ポンプ１０の吐出流量との比が、Ｑ_ｃｐ１:Ｑ_ｏｐ１を維持するようにレギュレータ９ａ，１０ａを制御する。

具体的に、時刻ｔ１において、ブームシリンダ１を伸長する方向に操作レバー４８ａを操作した場合には、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０のレギュレータ１０ａを制御して、第２液圧ポンプ１０の斜板を倒す。時刻ｔ１において、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０からの作動油の吐出と同時に、切換弁２７を制御して開動作し作動油を通過可能とする。

時刻ｔ１〜ｔ２において、コントローラ４７は、操作レバー４８ａの操作量にて決定するブームシリンダ１の目標速度Ｖ_ｂ１を出力するために必要なブームシリンダ１のヘッド室１ａへの流入流量Ｑ_Ｂｈを算出し、第２液圧ポンプ１０の吐出流量をＱ_Ｂｈとする。時刻ｔ２において、操作レバー４８ａの操作量がさらに増加すると、Ｑ_Ｂｈが第２液圧ポンプ１０の最大吐出流量を超えるため、コントローラ４７は、第２液圧ポンプ１０の吐出流量を最大吐出流量Ｑ_ｏｐ１に維持する。

さらに、時刻ｔ２において、操作レバー４８ａの操作量にて決定するブームシリンダ１のヘッド室１ａへの流入流量Ｑ_Ｂｈが、第２液圧ポンプ１０の最大吐出流量Ｑ_ｏｐ１より大きくなると、コントローラ４７は、第３液圧ポンプ１１のレギュレータ１１ａを制御し、第３の液圧ポンプ１１の斜板を倒す。時刻ｔ２において、コントローラ４７は、第３液圧ポンプ１１からの作動油の吐出と同時に、切換弁３９を制御して開動作し作動油を通過可能とする。

時刻ｔ２〜ｔ３において、コントローラ４７は、操作レバー４８ａの操作量にて決定するブームシリンダ１の目標速度Ｖ_ｂ１を出力するために必要なブームシリンダ１のヘッド室１ａへの流入流量Ｑ_Ｂｈを算出し、第３液圧ポンプ１１の吐出流量を第２液圧ポンプ１０の吐出流量Ｑ_ｏｐ１との差分を考慮して(Ｑ_Ｂｈ−Ｑ_ｏｐ１)とする。時刻ｔ３において、操作レバー４８ａの操作量がＸ_１となると、コントローラ４７は、第３液圧ポンプ１１の吐出流量がＱ_ｃｐ１となるようにレギュレータ１１ａを制御する。

すなわち、時刻ｔ１〜ｔ３において、第２および第３液圧ポンプ１０，１１からの作動油の吐出を開始するが、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等の影響により、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力が上昇するまでに時間的な遅れが生じる。これにより、ブームシリンダ１の実際の動作速度が、第２および第３液圧ポンプ１０，１１が吐出する作動油流量通りの動作速度になるまでに時間的な遅れが生じる。このとき、ブームシリンダ１の慣性、摩擦抵抗および作動油の圧縮性等を考慮し、操作レバー４８ａの入力に対して第２液圧ポンプ１０の吐出流量をより多めにしてもよい。すなわち、第２液圧ポンプ１０の吐出流量を、予め定めた所定の任意の時間に亘って、操作レバー４８ａの操作量に基づく指令値に対して若干多めにすることにより、作動油の圧縮性による動作遅れを緩和できる。

さらに、時刻ｔ４において、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力がＰ_ｂｈ２に達すると、ブームシリンダ１の動作速度が増加し、ブームシリンダ１のロッド室１ｂからの流出流量Ｑ_Ｂｒが増加し、流路１４の圧力が上昇する。時刻ｔ４において、コントローラ４７は、ロッド室１ｂ側の圧力センサ１７ｂの検出圧が予め定めた所定の圧力値Ｐ_ｒ２以上になったことを検出した場合に、第１液圧ポンプ９のレギュレータ９ａを制御し、第１液圧ポンプ９の斜板を倒して、第１液圧ポンプ９からの作動油の吐出を開始する。

時刻ｔ４〜ｔ５において、コントローラ４７は、第１液圧ポンプ９の吐出流量を０〜Ｑ_ｃｐ１まで増加する。同時に、コントローラ４７は、第３液圧ポンプ１１の吐出流量をＱ_ｃｐ１〜０まで減少する。このとき、第１液圧ポンプ９での作動油の吐出を開始する影響によって、流路１４の圧力が一時的に降下する。ところが、時刻ｔ５〜ｔ６において、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する流出流量Ｑ_Ｂｒにより、第１液圧ポンプ９が吸込する吸入流量を確保できるため、流路１４の圧力は圧力値Ｐ_ｒ２に安定する。そして、時刻ｔ４〜ｔ５にかけて、流路１４の圧力が下降していき、圧力値Ｐ_ｒ１以下になると、チェック弁２１ｂの流量がＱ_ｃ２まで増加する。

さらに、時刻ｔ５において、コントローラ４７は、切換弁３９を制御して閉動作し作動油を遮断する。その後、時刻ｔ５〜ｔ６にかけて、流路１４の圧力が上昇していき、圧力値Ｐ_ｒ１を超えると、チェック弁２１ｂが動作して流量が０となる。そして、時刻ｔ６において、ブームシリンダ１の実際の動作速度が目標速度Ｖ_ｂ１に到達し，流路１４の圧力もＰ_ｒ２に安定する。

以上のように、本発明の第２実施形態によれば、第１液圧ポンプ９から作動油を吐出する動作開始直後は、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する作動油の流出流量Ｑ_Ｂｒと、第１液圧ポンプ９が吸い込む吸込流量Ｑ_ｃｐとがほぼ等しくなるため、上記第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７に比べ、チャージポンプ１２から流路１４を介して第１液圧ポンプ９の吸込側へ供給する作動油流量が少なくなる（Ｑ_ｃ３＜Ｑ_ｃ２）。

すなわち、本第２実施形態においては、第２および第３液圧ポンプ１０，１１をそれぞれ用いており、第１液圧ポンプ９から作動油の吐出を開始する吐出開始時（時刻ｔ４）において、ブームシリンダ１のヘッド室１ａへ導入する作動油流量が、時刻ｔ６以降に等しい流量（Ｑ_ｏｐ１＋Ｑ_ｃｐ１)となっている。このため、上記第１実施形態に係る油圧駆動装置１０７に比べ、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの圧力をＰ_ｂｈ２まで上昇する際の時間を短縮できるから、操作レバー４８ａの操作量に対するブームシリンダ１の動作速度の応答性を向上できる。

[第３実施形態]
本第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、第１および第２液圧ポンプ９，１０の流量をブームシリンダ１の受圧面積比に基づいて制御しているのに対し、第３実施形態は、第１および第２液圧ポンプ９，１０の流量をほぼブームシリンダ１の受圧面積比に基づいて制御するものである。なお、本第３実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

具体的に、第１液圧ポンプ９が吐出する作動油の吐出流量Ｑ_ｃｐがＱ_ｃｐ１より多い場合は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの受圧面積Ａ_ａ１およびロッド室１ｂの受圧面積Ａ_ａ２の面積比Ａ_ａ１：Ａ_ａ２に対し、（Ｑ_ｃｐ＋Ｑ_ｏｐ１）：Ｑ_ｃｐのうちの、（Ｑ_ｃｐ＋Ｑ_ｏｐ１）の比率が小さくなる。（Ｑ_ｃｐ＋Ｑ_ｏｐ１）は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａへ流入する作動油流量であり、この比率が小さくなるとロッド室１ｂから流出する作動油流量が少なくなる。そこで、第１液圧ポンプ９が吸い込む作動油の吸込流量Ｑ_ｃｐを確保するためには、チェック弁２１ｂから所定量の作動油を補充する必要がある。

このため、チェック弁２１ｂの流量は、図３（ｈ）中の実線で示す理想的な流量に対し、図３（ｈ）中の点線で示すように多くなる。また、流路１４の圧力が安定する時刻ｔ６以降においても、ブームシリンダ１のロッド室１ｂから流出する作動油流量が第１液圧ポンプ９の吸込流量Ｑ_ｃｐに対して少ないため、一定の流量の作動油をチェック弁２１ｂから流路１４へ供給する。

一方、第２液圧ポンプ１０が吐出する作動油の吐出流量ＱｏｐがＱｏｐ１より多い場合は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａの受圧面積Ａａ１およびロッド室１ｂの受圧面積Ａａ２の面積比Ａａ１：Ａａ２に対し、（Ｑｃｐ１＋Ｑｏｐ）：Ｑｃｐ１のうちの、（Ｑｃｐ１＋Ｑｏｐ）の比率が大きくなる。（Ｑｃｐ１＋Ｑｏｐ）は、ブームシリンダ１のヘッド室１ａへ流入する作動油流量であり、この比率が大きくなるとロッド室１ｂから流出する作動油流量が多くなる。そこで、第１液圧ポンプ９が吸い込む作動油の吸込流量Ｑｃｐ１に対して余剰分の作動油を、フラッシング弁２０からリリーフ弁２０ａを介して作動油タンク１８へ排出する。この結果、チェック弁２１ｂの流量は、図３（ｈ）中の実線で示す理想的な流量に対し、図３（ｈ）中の一点鎖線で示すように少なくなる。

すなわち、第１液圧ポンプ９が吐出する作動油の吐出流量Ｑ_ｃｐがＱ_ｃｐ１より多い場合、および第２液圧ポンプ１０が吐出する作動油の吐出流量Ｑ_ｏｐがＱ_ｏｐ１より多い場合のいずれにおいても、チャージポンプ１２から流路１４を介して第１液圧ポンプ９の吸込側へ供給する作動油流量を少なくできるため、チャージポンプ１２を小型化でき、より吐出容量が小さなチャージポンプ１２とでき、ひいてはチャージポンプ１２を無くすことができる。

［第４実施形態］
図５は、本発明の第４実施形態に係る油圧駆動装置１０７Ａの構成を示す概略図である。本第４実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、チャージポンプ１２を用いた油圧駆動装置１０７に対し、第４実施形態は、チャージポンプ１２を用いない油圧駆動装置１０７Ａとしている。なお、本第４実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

具体的に、本第４実施形態に係る油圧駆動装置１０７Ａは、フラッシング弁２０からチャージ用チェック弁２１ａ，２１ｂまでの流路上に蓄圧装置としてのアキュムレータ５０を接続している。アキュムレータ５０は、リリーフ弁１９ａ，１９ｂとのチャージ用チェック弁２１ａ，２１ｂとの間の流路上に接続し、チャージ用チェック弁２１ａ，２１ｂと作動油タンク１８との間の流路上にリリーフ弁２０ａを接続している。

この結果、流路１３，１４のうち、低圧側の流路１３，１４がリリーフ弁２０ａにて設定した設定圧以下になる場合に、アキュムレータ５０に蓄えた作動油を低圧側の流路１３，１４へ供給できるから、チャージポンプ１２を無くすことができる。

［その他］
なお、本発明は前述した実施形態に限定するものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

そして、上記各実施形態においては、油圧駆動装置１０７，１０７Ａを油圧ショベル１に搭載した場合を例として説明したが、本発明はこれに限定せず、例えば油圧式クレーンやホイールローダなどの油圧回路で駆動可能な少なくとも１つ以上の片ロッド式油圧シリンダを備えた作業機械であれば、油圧ショベル１００以外の作業機械においても、本発明に係る油圧駆動装置１０７，１０７Ａを用いることができる。また、ブームシリンダ１以外のアームシリンダ３やバケットシリンダ５に本発明に係る伸長開始時制御を適用してもよい。

また、第２および第３液圧ポンプ１０，１１として、作動油タンク１８から流路２４，３６へ向かう１方向のみに作動油が吐出可能な片傾転斜板機構を備えた油圧ポンプを用いたが、吐出方向および吐出流量が制御可能な両傾転斜板機構を備えた油圧ポンプを用いてもよい。

また、第１ないし第３液圧ポンプ９〜１１のそれぞれを、動力伝達装置８を介して１台のエンジン７に接続したが、これら第１ないし第３液圧ポンプ９〜１１として、複数の固定容量式の液圧ポンプを用意し、これら固定容量式の液圧ポンプに、回転方向および回転数が制御可能な電動機を接続し、これら電動機をコントローラ４７にて制御して、各固定容量式の液圧ポンプの回転方向および回転数によって作動油の吐出入方向および吐出流量を制御する構成とすることもできる。

さらに、上記各実施形態では、切換弁２５〜２７，３７〜３９や比例切換弁３０，４２は、コントローラ４７が出力した信号による直接制御で示したが、これに拘るものでなく、例えば、コントローラ４７からの信号を、電磁減圧弁などを用いて変換した油圧信号により制御したり、油圧回路にて制御したりしてもよい。

また、圧力センサ１７ｂにて検出した圧力値に基づき、第１液圧ポンプ９の駆動開始タイミングを制御したが、第２液圧ポンプ１０の駆動を開始してから任意の時間が経過した後に、第１液圧ポンプ９を駆動するようにしてもよい。また、ブームシリンダ１にストロークセンサ等の速度変化を検出可能な検出装置を取り付け、第２液圧ポンプ１０を駆動した後にブームシリンダ１が伸長動作を開始した場合に第１液圧ポンプ９を駆動するようにしてもよい。

１ ブームシリンダ（片ロッド式油圧シリンダ）
１ａ ヘッド室
１ｂ ロッド室
１ｅ ピストン
３ アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
５ バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
９ 第１液圧ポンプ（第１作動油制御部）
１０ 第２液圧ポンプ（第２作動油制御部）
１１ 第３液圧ポンプ（第２作動油制御部）
１３〜１６ 流路
１５ａ 分岐路
１７ａ，１７ｂ 圧力センサ（圧力検出装置）
１８ 作動油タンク
２７ａ 第１分岐流路
３９ａ 第２分岐流路
４７ コントローラ（制御装置）
４８ａ〜４８ｄ 操作レバー
１００ 油圧ショベル
１０７，１０７Ａ 油圧駆動装置
Ａ 閉回路
Ｂ，Ｃ 開回路

Claims (2)

1. 両方向に作動油の流出入が可能な第１作動油制御部と、片ロッド式油圧シリンダと、を備え、前記第１作動油制御部の一対の流出入ポートがそれぞれ、前記片ロッド式油圧シリンダのヘッド室および前記片ロッド式油圧シリンダのロッド室に接続されて閉回路を構成する油圧駆動装置において、
   前記第１作動油制御部と前記ヘッド室とを接続する流路から分岐された分岐路と、
   前記分岐路に一端側が接続され、作動油タンクに他端側が接続された分岐流路と、
   前記分岐流路に設けられ、前記分岐路と前記作動油タンクとの間の作動油の流量を制御する第２作動油制御部と、
   前記第２作動油制御部からの作動油の供給にて駆動する油圧アクチュエータと、
   前記第１作動油制御部と前記ロッド室とを接続する流路に設けられた圧力検出装置と、
   前記圧力検出装置にて検出した圧力情報を入力し、前記第１作動油制御部および第２作動油制御部を制御する制御装置と、を具備し、
   前記制御装置は、
   前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号を入力した場合に、前記第２作動油制御部を制御して作動油を前記ヘッド室へ供給してから、前記圧力検出装置にて所定の圧力以上の圧力を検出した後に、前記第１作動油制御部を制御して作動油を前記ヘッド室へ供給する
   ことを特徴とする油圧駆動装置。
2. 請求項１に記載の油圧駆動装置において、
   前記片ロッド式油圧シリンダの前記ヘッド室と前記ロッド室とは、所定の受圧面積差を有し、
   前記制御装置は、前記片ロッド式油圧シリンダを伸長動作させる操作信号が入力された場合に、予め定められた目標伸長速度とするために必要となる前記ヘッド室への目標作動油流量に基づき、前記第２作動油制御部を制御して所定の作動油流量を前記ヘッド室へ供給した後、前記第１作動油制御部から供給される作動油の流量と前記第２作動油制御部から供給される作動油の流量との和が、前記目標作動油流量となり、かつ前記第１および第２作動油制御部からそれぞれ供給される作動油の流量比が、前記片ロッド式油圧シリンダの前記所定の受圧面積差に基づく流量比となるように前記第１および第２作動油制御部を制御する
   ことを特徴とする油圧駆動装置。