液压装置的制作方法

本发明涉及一种用于降低液压挖掘机的功率损失的技术。

背景技术：

以往，用于驱动小型液压挖掘机的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸等的液压回路采用开式中心(Open center)式(例如参照专利文献1)、负荷传感(Load sensing)式(例如参照专利文献2)。

但是，在开式中心式的液压回路中，由于作业时始终持续流过最大流量，因此特别是微速行驶时的损失功率会变大。此外，在负荷传感式的液压回路中，复合工作时发生压力干扰，操作性差，损失功率也变大了。此外，两种液压回路在缸在重力的影响下进行工作时，均不可能回收能量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4569940号公报

专利文献2：日本特开2011-196116号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

为了消除以上问题，本发明欲提供一种液压挖掘机(Back hoe：反向铲)，其将动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸的各液压缸分别通过闭路与单独的液压泵/电动机连接，能避免复合工作时的压力干扰，能提高操作性并降低损失功率。

用于解决问题的方案

在本发明中，设定为：单杆双作用式的动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸的吐出口/吸入口分别介由油路与旋转驱动式的第一液压泵/电动机、第二液压泵/电动机以及第三液压泵/电动机的各吐出口/吸入口连通并分别构成液压闭路，并且所述动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸的各底油室的受压面积和各杆油室的受压面积的比例，与由所述第一液压泵/电动机、第二液压泵/电动机以及第三液压泵/电动机的各挤出构件每旋转1圈时底油室的吸入量或吐出量和杆油室的吐出量或吸入量的比例一致。

在本发明中，构成为：所述第一液压泵/电动机、第二液压泵/电动机以及第三液压泵/电动机的各旋转轴分别与第一电动发电机、第二电动发电机以及第三电动发电机的驱动轴连接，从而能进行驱动，所述动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸分别被独立驱动，并且能分别独立进行能量再生。

在本发明中，构成为：所述第一液压泵/电动机、第二液压泵/电动机以及第三液压泵/电动机的驱动轴由一个驱动轴连接，该驱动轴与发动机或电动机的输出轴连结，并且所述第一液压泵/电动机、第二液压泵/电动机以及第三液压泵/电动机采用具备可动斜盘的轴向活塞式，通过所述可动斜盘的倾倒来改变动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸的工作速度以及伸缩方向，所述缸通过负荷或重力进行伸缩，而向所述第一液压泵/电动机、或者第二液压泵/电动机、或者第三液压泵/电动机输油，并能作为输出进行取出。

在本发明中，所述第一液压泵/电动机、或者第二液压泵/电动机、或者第三液压泵/电动机的至少一个由发动机或电动机进行驱动，至少另一个由来自通过负荷或重力进行伸缩的缸的压力油进行驱动并再生，该情况下，再生能量被利用于发动机或电动机的协助或者充电。

发明效果

根据本申请发明，能分别通过单独的液压泵/电动机使动臂缸、斗杆缸以及铲斗缸的各液压缸进行工作，并且能避免复合工作时的压力干扰，能提高操作性并降低损失功率。

附图说明

图1是表示反向铲与液压装置的连接的图。

图2是液压装置的液压回路图。

图3是液压泵/电动机的侧剖面图。

图4是阀板的主视图。

图5是表示活塞的旋转角与活塞冲程比例的关系的图。

图6是活塞内周支承式的径向活塞式的液压泵/电动机的剖面图。

图7是活塞外周支承式的径向活塞式的液压泵/电动机的剖面图。

图8是叶片式的液压泵/电动机的剖面图。

图9是外接齿轮式的并联式液压泵/电动机的剖面图。

图10是图9的Z-Z剖面图。

图11是表示其他实施方式的电动机驱动的反向铲与液压装置的连接的图。

图12是表示其他实施方式的发动机驱动的反向铲与液压装置的连接的图。

具体实施方式

以下，一边参照图1，一边对具备本发明的液压装置的反向铲(液压挖掘机)1的整体构成进行说明。

反向铲1具备：履带式的行驶装置2，具有左右一对行驶履带3、3；以及回转台4(机体)，可水平回转地设于行驶装置2上。

在回转台4搭载有：操纵部6；电动发电机7、107、207，作为驱动源；电池8，向该电动发电机7、107、207供给电力并储存再生的电能；以及工作油箱9，存储工作油。在回转台4的前部设有作业部10，该作业部10具有用于挖掘作业的动臂11、斗杆12以及铲斗13。

作为作业部10的构成元件的动臂11以顶端侧向前突出的方式形成为侧视呈“く”字形弯曲的形状。动臂11的基端部可转动地枢轴连接于装配在回转台4的前部的动臂托架14。在动臂11的前表面侧配置有用于使其上下转动的单杆双作用式的动臂缸16，动臂缸16的底侧端部可转动地枢轴支承于动臂托架14的前端部。动臂缸16的杆侧端部可转动地枢轴支承于动臂11的弯曲部的前表面侧(凹侧)。

在动臂11的顶端部可转动地枢轴连接有斗杆12的基端部。在动臂11的上表面前部侧配置有用于使斗杆12转动的单杆双作用式的斗杆缸17。斗杆缸17的底侧端部可转动地枢轴支承于动臂11的弯曲部的背面侧。斗杆缸17的杆侧端部可转动地枢轴支承于斗杆12的基端侧外表面(前表面)。

在斗杆12的顶端部可转动地枢轴连接有作为挖掘用配件的铲斗13。在斗杆12的外表面(前表面)侧配置有用于使铲斗13转动的单杆双作用式的铲斗缸18。铲斗缸18的底侧端部可转动地枢轴支承于斗杆12的基部侧。铲斗缸18的杆侧端部介由连结杆可转动地枢轴支承于铲斗13。

接着，一边参照图1，一边对连接有液压缸(动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18)和液压泵/电动机(第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32)的液压回路进行说明。

动臂缸16的给排口介由第一油路33和第二油路34与第一液压泵/电动机30的吐出口/吸入口连通。斗杆缸17的给排口介由第一油路133和第二油路134与第二液压泵/电动机31的吐出口/吸入口连通。铲斗缸18的给排口介由第一油路233和第二油路234与第三液压泵/电动机32的吐出口/吸入口连通。第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32分别采用与动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18的大小/容量相匹配的容量。然后，设定为：由后述的所述第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32的各挤出构件每旋转1圈时所挤出的底油室(Bottom oil chamber)的吸入量或吐出量与杆油室(Rod oil chamber)的吐出量或吸入量的比例一致。此外，在第一油路33、133、233与第二油路34、134、234之间配置有单向阀、安全阀(Relief valve)等。

第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32的旋转轴74、174、274分别与电动发电机7、107、207的驱动轴连动连结。第一电动发电机7、第二电动发电机107、第三电动发电机207分别与逆变器29、129、229连接。此外，逆变器29、129、229与控制电路21连接，能通过控制来自电池8的供给电力来控制各电动发电机7、107、207的旋转。第一电动发电机7、第二电动发电机107、第三电动发电机207能改变正反转以及旋转速度。

而且，在动臂缸16或斗杆缸17或铲斗缸18通过负荷或势能进行伸缩的情况下，由其伸缩而引起压力油的流动，使第一液压泵/电动机30或第二液压泵/电动机31或第三液压泵/电动机32被旋转驱动，此时，第一电动发电机7或第二电动发电机107或第三电动发电机207进行旋转并发电，介由逆变器29或逆变器129或逆变器229对电池8进行充电。就是说，能进行再生。

由于第一液压泵/电动机30与动臂缸16之间的液压回路、第二液压泵/电动机31与斗杆缸17之间的液压回路、第三液压泵/电动机32与铲斗缸18之间的液压回路构成大致相同，因此，根据图2，对第一液压泵/电动机30与动臂缸16(以下，作为液压缸16进行说明)之间的液压回路构成进行说明。

液压缸16是如前所述的单杆双作用式的液压缸，底油室35的受压面积B(截面积)与杆油室36的受压面积R相比，多了活塞杆37的截面积Q的量。即如下关系成立：(底油室35的受压面积B)＝(杆油室36的受压面积R)+(活塞杆37的截面积Q)。

在将所述液压缸16的给排口和第一液压泵/电动机30的吐出口/吸入口连通的第一油路33与第二油路34之间配置有回路61，该回路61具有两个安全阀64、65和两个止回阀66、67。对于回路61，当一方的油路33(34)内的压力变得过高时，不将工作油供给至液压缸16的一方的油室35(36)，而是通过排放至另一方的油路34(33)、工作油箱9来防止液压装置的过负荷。

在本实施方式中，在第一油路33与第二油路34之间，连接有旁通油路62。在旁通油路62设有：第一安全阀64，用于排放第一油路33内的压力(工作油)；第二安全阀65，用于排放第二油路34内的压力(工作油)；第一止回阀66，仅向第一油路33的方向打开；以及第二止回阀67，仅向第二油路34的方向打开。排出油路63的一端连接于旁通油路62的两个安全阀64、65之间以及两个止回阀66、67之间，排出油路63的另一端连接于工作油箱9。

所述第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32采用旋转驱动式的液压泵/电动机，其通过挤出构件的旋转滑动来改变容积。在第一实施方式中，如图3所示，采用轴向活塞式的液压泵/电动机，其将所述挤出构件设为活塞78，与旋转轴74平行地配置于该旋转轴74的周围。在第二实施方式(图6)和第三实施方式(图7)中，采用径向活塞式的液压泵/电动机，其将所述挤出构件设为柱塞178，相对于旋转轴74呈放射状配置于偏心轴上。在第四实施方式(图8)中，采用叶片式的液压泵/电动机，其将所述挤出构件设为叶片278。在第五实施方式(图9、图10)中，采用齿轮式的液压泵/电动机，其将所述挤出构件设为齿轮473a、473b、476a、476b。

首先，对将第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32设为轴向活塞式的情况进行说明。需要说明的是，由于第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32是相同构造，因此对第一液压泵/电动机30(以下，记作液压泵/电动机30)进行说明。

如图3、图4所示，液压泵/电动机30具备：旋转轴74，介由轴承72、73可旋转地轴支承于中空箱状的外壳主体71内；缸体75，以一体旋转的方式与旋转轴74花键嵌合；阀板76，具有多个口51、52、53；以及油路板83，关闭外壳主体71的敞开侧而具备油路。旋转轴74的一端贯通油路板83或外壳主体71并向外方突出，与电动发电机7的输出轴连结。缸体75中，在以旋转轴74为中心的同一圆周上形成有与旋转轴74呈平行状延伸的多个缸室77。在各缸室77内可往复滑动地嵌合插入有活塞78、78……。

在外壳主体71内的轴承72侧(上部)配置有固定斜盘80，在固定斜盘80的与缸体75对峙的一侧配设有活塞瓦(Piston shoe)79，各活塞78的顶端部抵接(或嵌合)于该活塞瓦79。

在缸体75的轴心部开口的轴孔，以嵌套(花键嵌合)于旋转轴74的状态配置有压缩弹簧82。通过该压缩弹簧82的作用(按压施加力)，活塞瓦79被按压于固定斜盘80的活塞滑动面。

在外壳主体71的下部可拆卸地装配有油路板83，在该油路板83上表面与缸体75之间，以插入有旋转轴74的状态配置有阀板76。阀板76固定于油路板83，缸体75以与该阀板76面接触的状态与旋转轴74一起一体旋转。在油路板83形成有旁通油路62、排出油路63等，配置有安全阀64、65和止回阀66、67。

另一方面，在缸体75的与阀板76接触的一侧的端面，分别形成有与各缸室77连通的连通孔84。各连通孔84构成为：随着缸体75的旋转，有选择地与阀板76的后述各口51、52、53连通。就是说，连通孔84与各口51、52、53在距离旋转轴74的轴心等距离的位置开口。

如图4所示，在阀板76适当隔开间隔地形成有在厚度方向上贯通的三个口51、52、53，其设为沿着以旋转轴74为中心的同一圆周延伸的同一宽度的圆弧状的长孔。

如图2所示，第一口51介由第一油路33与液压缸16的底油室35连通。第二口52介由第二油路34与液压缸16的杆油室36连通。第三口53介由第三油路41与工作油箱9连接。

如图4所示，第一口51、第二口52、第三口53在以规定角度切换输油方向(吐出或吸入)的多个切换区间内形成于阀板76上。就是说，阀板76以旋转轴心为中心按每个规定角度来设有3处切换区间。切换区间按照从上止点向右旋转(绕Y1方向旋转)将一周(360度)依次分为第一切换区间U1(角度α)、第二切换区间U2(角度β)、第三切换区间U3(角度γ)。因此，角度β+角度γ＝α＝180度。

将连结下止点和上止点的线上设为基准切换位置90，将从下止点所在的基准切换位置90旋转角度β后的位置设为第一切换位置91，将此区间设为第二切换区间U2。从第一切换位置91旋转角度γ后的位置为基准切换位置90，将此区间设为第三切换区间U3。

第一口51配置在位于第一切换区间U1的阀板76上，第二口52配置在位于第二切换区间U2的阀板76上，第三口53配置在位于第三切换区间U3的阀板76上。不过，也可以将第二口52所在的第二切换区间U2与第三口53所在的第三切换区间U3在旋转方向上反向配置。换言之，也可以按Y1方向旋转而配置为第一切换区间U1、第三切换区间U3、第二切换区间U2。

在此，杆油室36的受压面积R与底油室35的受压面积B相比，少了活塞杆37的截面积Q的量(R+Q＝B)，因此，如果保持此状态，则从杆油室36流出而返回液压泵/电动机30的工作油量少于从液压泵/电动机30吐出而流入底油室35的工作油量，就会在液压泵/电动机30内产生空穴现象(Cavitation)。

另一方面，在使液压缸16缩短驱动的情况下，从底油室35流出并返回液压泵/电动机30的工作油量多于从液压泵/电动机30吐出而流入杆油室36的工作油量，因此，如果保持此状态，则液压泵/电动机30无法吸引剩余部分的工作油，第一油路33以及底油室35内的压力上升，使活塞杆37的工作停止，但如前所述，液压泵/电动机30的第三口53介由第三油路41连接于工作油箱9，并且，通过液压泵/电动机30自身的驱动，能介由第三口53以及第三油路41将剩余部分的工作油排出至工作油箱9。

但是，并不是只要将第二口52所在的第二切换区间U2相对于第一口51所在的第一切换区间U1之比(角度比)设为与液压缸16的杆油室36的受压面积R相对于底油室35的受压面积B之比相同(U2/U1＝R/B＝β/α，其中，U1＝U2+U3、α＝β+γ)，从底油室35的吐出量与向杆油室36的吸入量就构成等量。

对此，参照图5进行说明。在图5中，横轴设为以活塞78的旋转轴74为中心的旋转角度，纵轴表示活塞78从下止点滑动到上止点的冲程设为100％时的比例。不过，纵轴也可以表示从下止点到上止点的容量比。对于该活塞78的旋转角与冲程比例的关系，在活塞78在容纳于缸体75的缸室77的状态下一边以旋转轴74为中心旋转一边从下止点滑动到上止点时，活塞78的旋转初期的冲程量(每单位时间的移动量)小，随着旋转，冲程量逐渐变大，在90度达到最大，朝向旋转末期，冲程量逐渐变小。就是说，活塞78的旋转角与冲程比例并未构成正比例关系，而是构成点对称的关系(绘制出sin曲线)。因此，当将阀板76上的第二切换区间U2的角度β和第三切换区间U3的角度γ设为与液压缸16的杆油室36的受压面积R和活塞杆37的截面积Q相对于底油室35的受压面积B之比相同时，从底油室35的吐出量与向杆油室36的吸入量并未构成等量，剩余部分向工作油箱9流出，由此效率差，向底油室35吸入时产生不足，恐怕会发生空穴现象。

因此，如图4、图5所示，将活塞78从下止点滑动到上止点的冲程比例设为100％，使液压缸16的杆油室36的受压面积R相对于底油室35的受压面积B的比例与冲程比例对应，将此比例设为第二冲程比例J(％)。同样地，将活塞杆37的截面积Q相对于底油室35的受压面积B的比例设为第三冲程比例K(％)(J+K＝100)。对于第二切换区间U2，将对应于第二冲程比例J的活塞旋转角设为角度β。就是说，设定为：第一切换位置91位于从下止点所在的基准切换位置90旋转角度β后的位置。换言之，第一切换位置91位于从上止点所在的基准切换位置90反向旋转角度γ后的位置。

如此，在使所述缸体75旋转时，一个活塞78旋转了第二口52所在的第二切换区间U2(角度β)时，活塞78上升J％，将此时从第二口52吸入(或挤出)的工作油量设为M2。进一步旋转，当旋转了第三切换区间U3(角度γ)时，活塞78上升K％，将此时从第三口53吸入(或挤出)的工作油量设为M3，此时工作油量M2与M3之比跟杆油室36的受压面积R与活塞杆37的截面积Q之比相同(M2/M3＝R/Q)，所述缸体75旋转了180度时，从一个活塞78吐出工作油的量与活塞78的冲程或活塞78的往复行程中的缸室77的容积成比例，效率得到提高，也防止了空穴现象的产生。不过，也可以采用将第三口53分割为两个并配置于第二口52的两侧的构成，只要活塞78的冲程比例与旋转角度一致即可。

此外，如图4所示，在所述第一口51、第二口52、第三口53的旋转方向(周向)两侧开口端部分别设有三角形的缺口51a、51b、52a、52b、53a、53b。就是说，在各口的缸体75的旋转方向的后侧和前侧，分别在第一口51设有缺口51a、51b，在第二口52设有缺口52a、52b，在第三口53设有缺口53a、53b。各缺口51a、51b、52a、52b、53a、53b构成为：越朝向顶端，宽度以及深度越小。

如此，通过在各口的端部设置缺口51a、51b、52a、52b、53a、53b，压力油从缸体75流入/流出第一口51时，或者压力油从液压缸16流入/流出第二口52时，或者压力油从工作油箱9流入/流出第三口53时，不会因为压力油突然流入/流出而产生较大的压力变动，而是从缺口51a、51b、52a、52b、53a、53b缓慢地流入/流出，并且活塞78的滑动也不会剧烈地滑动并移动，能防止空穴现象、噪音的产生。

而且，缺口52a、52b的周向的长度构成为短于缺口53a、53b的周向的长度(52a、52b＜53a、53b＜51a、51b)。通过这样的构成，进一步减少空穴现象、噪音的发生。

对上述液压装置的液压缸16的伸缩动作进行说明。

图2中，在设于操纵部6的操作杆19的转动基部，配置有感测操作杆19的操作的角度传感器22，角度传感器22与作为控制单元的控制电路21连接。此外，电动发电机7连接于包括逆变器等的驱动电路24和充电电路25，驱动电路24和充电电路25与控制电路21连接。需要说明的是，对于电动机7，驱动电路24与充电电路25的切换通过控制电路21进行。如此，当转动操作杆19时，其转动方向、转动角由角度传感器22进行感测并输入控制单元21，对应于该转动方向、转动角的信号被输入至驱动电路24，通过该驱动电路24使电动发电机7根据操作杆19的转动方向、转动角进行旋转驱动。通过该电动机7的驱动，液压泵/电动机30进行工作，压力油被输送至液压缸16，从而液压缸16伸长或缩短。

此外，在通往液压缸16的底油室35的油路配置有压力传感器26，底油室35的液压由压力传感器26进行感测，在通往杆油室36的油路配置有压力传感器27，杆油室36的液压由压力传感器27进行感测，压力传感器26、27与控制单元21连接。

在这样的构成中，当对操纵部6的操作杆19进行操作并向液压缸16伸长的方向(X2方向)转动操作时，由压力传感器26来检测底油室35的液压P1，由压力传感器27来检测杆油室36的液压P2。在操作杆19进行伸长操作、并且来自压力传感器26的检测值大于压力传感器27的检测值的情况(P1＞P2)下，控制单元21判断为起吊作业，而不是再生，从控制单元21向驱动电路24发送驱动信号，向电动机7供给电力，从而根据操作杆19的倾倒角度进行旋转驱动，以驱动液压泵/电动机30，使液压缸16伸长。

当通过上述电动机7的驱动使液压泵/电动机30的旋转轴74向Y1方向(图4)旋转时，缸体75与旋转轴74一起一体旋转，活塞瓦79在固定斜盘80的活塞滑动面上滑动。基于此时的固定斜盘80的倾斜角度，各活塞78在缸室77内往复滑动，使各缸室77的容积发生变化。

例如，所述活塞78从上止点向下止点方向移动时(向Y1方向转动时)，活塞78下降并介由连通孔84使压力油通过缺口51a缓慢地进入第一口51。如此，抑制初期压力的上升，抑制活塞78的剧烈移动引起的噪音等。然后，压力油介由第一口51、第一油路33输送至液压缸16的底油室35，使液压缸16伸长。

当活塞78到达下止点时，停止吐出，当缸体75进一步旋转时，从缺口52a介由第二油路34缓慢地将液压缸16的杆油室36内的工作油吸入。此时，与所述同样地，抑制活塞78的剧烈上升，抑制噪音等。然后，从第二口52进行吸入，吸入量也增加。此时，在产生了底油室35与杆油室36的容量差的不足部分时，介由旁通油路62、止回阀67、排出油路63从工作油箱9吸入至第二口52。然后，当活塞78从下止点转动角度β时，从第二口52的吸入停止，从工作油箱9介由第三油路41利用缺口53a缓慢地吸入工作油。此时，抑制活塞78的剧烈上升，抑制噪音等。进一步旋转后，从第三口53R吸入。然后再进一步旋转，当活塞78到达上止点时，变成与上述同样的动作。

如此，随着缸体75的旋转，在阀板76进行油路的切换，在各缸室77中，通过活塞78的升降依次执行吸引行程和吐出行程。

接着，对进行再生的情况进行说明。

动臂11位于上升位置，对操作杆19进行操作并向液压缸16缩短的方向(X1方向)转动操作，通过动臂11(斗杆12、铲斗13等)的自重使其下降，在该情况下，不必使电动发电机7工作也能下降，能将此下降时的能量转换成电力并进行充电。就是说，在控制电路21感测到操作杆19的下降操作，压力传感器26的检测值大于压力传感器27的检测值(P1＞P2)情况下，控制电路21判断为再生，控制电路21从驱动电路24切换为充电电路25，从而液压泵/电动机30作为液压电动机发挥作用，旋转轴74向与所述相反的方向旋转，电动发电机7作为发电机发挥作用，所发出的电力介由充电电路25对电池8进行充电。就是说，能量得到再生。

此时，底油室35内的工作油变成高压，由此介由第一油路33流入第一口51，活塞78上升移动。例如，所述活塞78从下止点向上止点方向移动时(向Y2方向转动时)，从液压缸16的底油室35介由第一油路33向第一口51进行输油。此时的压力油从缺口51b缓慢地进入第一口51，介由连通孔84进入缸室77，推升活塞78。如此，抑制了初期压力的上升，抑制了活塞78的剧烈移动引起的噪音等。然后，缸体75向Y2方向旋转。通过该旋转，旋转轴74向Y2方向旋转，将电动机7驱动为发电机。

另一方面，由于液压缸16的杆油室36的液压低于底油室35内的液压，因此位于第二口52的缸室77内的工作油向杆油室36输送。此时，由于从缺口52b进入第二口52，因此降低噪音。位于前第三口53F的缸室77内的工作油介由第三油路41向工作油箱9输送，并且不足部分从工作油箱9介由排出油路63、旁通油路62、第二油路34向杆油室36输送。

此外，在作业时，通过伸长操作使液压缸16向延伸的方向拉伸，该情况下也进行再生。此时，电动机7不工作，液压泵/电动机32的缸体75向与所述同样的方向(Y1方向)旋转，电动机7作为发电机发挥作用，能量得到再生。

就是说，向液压缸16伸长的方向(X2方向)对操作杆19进行转动操作，利用作业机的质量、负荷等使液压缸16伸长，在该情况下，由压力传感器26来检测底油室35的液压P1，由压力传感器27来检测杆油室36的液压P2。在操作杆19进行伸长操作、并且压力传感器26的检测值小于压力传感器27的检测值的情况(P1＜P2)下，控制电路21判断为再生，从驱动电路24切换为充电电路25，液压泵/电动机32作为液压电动机发挥作用，旋转轴74向与所述同样的方向旋转，电动机7作为发电机发挥作用，所发出的电力介由充电电路25对电池8进行充电。就是说，能量得到再生。

此时，杆油室36内的工作油的压力变得比底油室35更高压，由此介由第二油路34流入第二口52，活塞78上升移动，缸体75向Y1方向旋转。通过该旋转，旋转轴74向Y1方向旋转，将电动机7驱动为发电机。

另一方面，由于液压缸16的杆油室36的液压P2高于液压底油室35内的液压P1(P1＜P2)，因此缸室77内的工作油从第一口51向底油室35输送，不足部分从工作油箱9介由第三油路41、第三口53向底油室35输送。

另一方面，在一边使动臂11下降一边进行挖掘作业、削平作业等的情况下，不进行再生。就是说，在对操作杆19进行下降操作(向液压缸16缩短的方向(X1方向)转动操作)使动臂11下降的情况下，由压力传感器26来检测底油室35的液压P1，由压力传感器27来检测杆油室36的液压P2，在操作杆19进行缩短操作、并且压力传感器26的检测值小于压力传感器27的检测值的情况(P1＜P2)下，控制电路21判断为挖掘作业，切换至驱动电路24来驱动电动机7，旋转轴74向Y2方向旋转，液压泵/电动机32进行工作。

此时，缸室77内的工作油从第二口52介由第二油路34向杆油室36输送，使液压缸16缩短。来自前第三口53F、后第三口53R的工作油介由第三油路41向工作油箱9输送。底油室35内的工作油介由第一油路33流入第一口51。

接着，对将所述挤出构件设为柱塞(活塞)并相对于旋转轴呈放射状配置于偏心轴上的径向活塞式的液压泵/电动机130进行说明。

如图6所示，对于液压泵/电动机130，圆筒形状的缸体175旋转自如地容纳于外壳主体171内，在该缸体175与外壳主体171之间设有第一口151、第二口152以及第三口153。该缸体175构成为：在一端设有旋转轴，与电动发电机7的输出轴连结，从而能旋转驱动、或者再生旋转。

在缸体175中呈放射状形成有缸室175a、175a……，换言之，按照每个规定角度在半径方向开口有贯通孔，并形成有缸室175a、175a……。缸室175a的一端能与所述第一口151或第二口152或第三口153连通，另一侧容纳有滑动自如地嵌合插入于各缸室175a、175a……的活塞178、178……。

在所述缸体175的内侧空出规定空间并与缸体175的轴心偏心地配置有支承轴174，支承轴174支承于外壳171。转子173介由轴承旋转自如地支承于该支承轴174上。在该转子173的外周以规定间隔(与所述缸室175a相同的规定角度)地固定设置有多个活塞瓦172、172……，所述活塞178的端部摆动自如地卡合于该活塞瓦172、172……。

所述第一口151与所述轴向活塞式的液压泵/电动机同样地配置于第一切换区间U1的外壳171，第二口152配置于第二切换区间U2的外壳171，第三口153配置于第三切换区间U3的外壳171。不过，也可以将第二口152所在的第二切换区间U2与第三口153所在的第三切换区间U3在旋转方向上反向配置。

此外，根据图7，对活塞外周支承式的径向活塞式的液压泵/电动机230的构造进行说明。

对于液压泵/电动机230，缸体175旋转自如地支承于支承轴174上，在缸体175呈放射状形成有缸室175a、175a……。采用如下构成：转子173构成环状并偏心地配置于缸体175的外周侧，在该转子173的内周侧设置活塞瓦172、172……，将活塞178、178……从缸体175的外侧嵌合插入并滑动自如。在所述支承轴174形成有第一口151、第二口152以及第三口153，与所述同样地设定有第一切换区间U1、第二切换区间U2以及第三切换区间U3，在第一切换区间U1配置有第一口151，在第二切换区间U2配置有第二口152，在第三切换区间U3配置有第三口153。

所述活塞内周支承式的径向活塞式的液压泵/电动机130以及活塞外周支承式的径向活塞式的液压泵/电动机230的第一口151与底油室35连接，第二口152与杆油室36连接，第三口153与工作油箱9连接。然后，与所述轴向活塞式的液压泵/电动机30同样地，根据冲程比例设定有第一切换位置91，同样地发挥作用。再生的情况也与所述同样地进行。

此外，也能使叶片式的液压泵/电动机330进行所述同样的动作。

即，如图8所示，对于液压泵/电动机330，在支承轴274上固定设置有转子273，支承轴274与电动发电机7的输出轴连结。在筒状的转子273呈放射状形成有多个狭缝273a、273a……，在该狭缝273a、273a……滑动自如地容纳有叶片(翼板)278、278……。叶片278通过施力构件277对外周侧施力。然后，转子273偏心地容纳于形成在外壳271内的圆筒状的转子外壳271a内，叶片278的顶端始终与转子外壳271a内表面接触。

对于转子外壳271a，与所述同样地，第一口251介由第一油路33与底油室35连通，第二口252介由第二油路34与杆油室36连通，第三口253介由第三油路41与工作油箱9连通。在第一切换区间U1配置有第一口251，在第二切换区间U2配置有第二口252，在第三切换区间U3配置有第三口253。然后，在液压泵/电动机330的叶片278的冲程比例与液压缸16的杆油室36的受压面积D相对于底油室35的受压面积B的比例一致的位置，设定切换所述第二切换区间U2和第三切换区间U3的部分切换位置91。

如此，当对操作杆进行操作并向液压缸16伸长的方向(X1方向)转动操作时，与所述同样地，在底油室35的液压高于杆油室36的液压的情况下，所述电动发电机7被驱动，转子273向Y1方向旋转，工作油从第二口252、第三口253向第一口251输送，介由第一油路33被吐出至底油室35，使液压缸16伸长。杆油室36内的工作油介由第二油路34、第二口52向转子外壳内输送。不足部分介由第三油路41从工作油箱9吸入。再生的情况也与所述同样地进行。

此外，还可以采用通过外接式的齿轮式泵使旋转式的液压泵/电动机与所述同样地进行工作的构成。

即，如图9、图10所示，对于液压泵/电动机432，大小两组的第一泵473和第二泵476容纳于外壳471内，第一泵473以及第二泵476分别在上下使外齿轮473a/473b、外齿轮476a/476b啮合。上侧的外齿轮473a、476a固定设置于支承轴474上。

上下的外齿轮473a/473b、外齿轮476a/476b的啮合部分的左右一侧作为第一口51，介由第一油路33与底油室35连通。大容量侧的第一泵473的左右另一侧作为第二口52，介由第二油路34与杆油室36连通。小容量侧的第二泵476的左右另一侧作为第三口53，介由第三油路41与工作油箱9连通。构成为：第一泵473与第二泵476的吐出量之比跟底油室35的受压面积B与杆油室36的受压面积D之比相同。不过，即使是次摆线式泵也能与所述同样地由大小两组泵构成来使其工作。

如此，当对操作杆进行操作并向液压缸16伸长的方向(X1方向)转动操作时，所述电动发电机7被驱动，支承轴474向Y1方向旋转，外齿轮473a/473b、外齿轮476a/476b被旋转，由外齿轮473a/473b、外齿轮476a/476b以及外壳471包围的工作油从第二口52、第三口53向第一口51移动，介由第一油路33被吐出至底油室35，使液压缸16伸长。杆油室36内的工作油介由第二油路34、第二口52向第一泵473输送。不足部分介由第三油路41从工作油箱9向第二泵476输送。

当对操作杆进行操作并向液压缸16缩短的方向(X2方向)转动操作时，电动机7以及支承轴474向与所述相反的方向(Y2方向)旋转，由外齿轮473a/473b、外齿轮476a/476b以及外壳471包围的工作油介由第二口52、第二油路34向杆油室36输送，使液压缸16缩短。底油室35内的工作油介由第一油路33输送至第一口51，从第二泵476的第三口53介由第三油路41向工作油箱9输送。再生的情况也与所述同样地进行。

如上所述，设定为：通过旋转驱动式的轴向活塞式的液压泵/电动机、或者径向活塞式的液压泵/电动机、或者叶片式的液压泵/电动机、或者齿轮式的液压泵/电动机的任一形式的液压泵/电动机来构成第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32，单杆双作用式的动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18的吐出口/吸入口分别介由油路33、34，与第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32的各吐出口/吸入口连通并构成液压闭路，所述动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18的各底油室35的受压面积B与各杆油室36的受压面积R的比例，与由所述第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32的各挤出构件每旋转1圈时所挤出的底油室35的吸入量或吐出量与杆油室36的吐出量或吸入量的比例一致，因此，作业时不会发生空穴现象等，能高效地使液压缸工作。

此外，所述第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32分别与第一电动发电机7、第二电动发电机107以及第三电动发电机207连接，从而能进行驱动，所述动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18分别被独立驱动，并且分别独立进行能量再生，因此，动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18的至少一个由电动发电机7驱动，至少一个进行再生这样的情况即使同时进行，也不会相互干扰，能同时进行驱动和再生。

此外，如图11所示，也可以构成为：第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32的驱动轴由一个旋转轴74连接，该旋转轴74与电动发电机7的输出轴连结，并且所述第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32采用具备可动斜盘30a、31a、32a的轴向活塞式，能通过所述可动斜盘30a、31a、32a的倾倒来改变动臂缸16、斗杆缸17以及铲斗缸18的工作速度以及伸缩方向。

该情况下，在想要使动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个工作时，在驱动电动发电机7的同时，使想使其工作的第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32的可动斜盘30a、31a、32a倾倒，能单独地(独立地)或复合地进行工作。

然后，所述动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个通过负荷或重力进行伸缩，从而向所述第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32输油并使其旋转驱动，该情况下，在动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18都不通过电动发电机7进行驱动时，其输出(旋转力)能由电动发电机7取出，介由逆变器29对电池8进行充电，实现再生。

所述动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个通过负荷或重力进行伸缩，从而向所述第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32输油并使其旋转驱动，动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个由电动发电机7进行驱动时，在其输出(通过负荷或重力进行伸缩所得的再生能量)大于电动发电机7的驱动力的情况下，利用剩余部分向电池8充电。在其输出小于电动发电机7的驱动力的情况下，协助其他缸驱动。对于该协助如后所述。

此外，如图12所示，也可以构成为：将配置于一个轴上的具备可动斜盘30a、31a、32a的轴向活塞式的第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31以及第三液压泵/电动机32与发动机20的输出轴连结，从而能进行驱动，通过分别倾倒可动斜盘30a、31a、32a，能独立地对动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18进行驱动。

在该情况下，可以构成为：所述动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个通过负荷或重力进行伸缩，从而向所述第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32输油以使其旋转驱动(利用再生能量进行驱动)，该情况下，协助由发动机20驱动的第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32。

就是说，为了上述第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32的任一个由负荷或重力的再生能量进行驱动，并且协助第一液压泵/电动机30、或者第二液压泵/电动机31、或者第三液压泵/电动机32的任一个，通过转速传感器97来感测第一液压泵/电动机30、第二液压泵/电动机31、第三液压泵/电动机32的旋转轴74的转速，转速传感器97与控制电路21连接。此外，可动斜盘30a、31a、32a分别与由电动机或螺线管(solenoid)等构成的执行机构98、198、298连结，从而构成为能分别通过执行机构98、198、298进行驱动，执行机构98、198、298与控制电路21连接。

在这样的构成中，当动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的任一个通过负荷或重力进行伸缩时，就是说，如前所述，根据操作杆19的操作方向和压力传感器26、27的检测值来检测是否处于能量再生的状态，如果不处于能量再生的状态，则由发动机20进行驱动。如果任一个处于能量再生的状态，而其他的任一个不处于能量再生的状态，则协助它。例如，在动臂缸16进行能量再生、并由发动机20(或电动发电机7)来驱动斗杆缸17时，通过转速传感器97来检测旋转轴74的旋转方向和转速，通过执行机构98使第一液压泵/电动机30的可动斜盘30a工作，以便达到该旋转方向和转速，来协助第二液压泵/电动机31。需要说明的是，如果全部都处于能量再生的状态，则不能进行协助、充电。

如此，能避免动臂缸16、斗杆缸17、铲斗缸18的复合工作时的压力干扰，能提高操作性，降低损失功率。

产业上的可利用性

本发明能利用于以下建筑机械、农用作业车等，所述建筑机械、农用作业车等具备通过液压闭路连接液压缸和液压泵/电动机以进行工作的液压装置。

附图标记说明

B 底油室的受压面积

R 杆油室的受压面积

Q 活塞杆的截面积

7 电动发电机

16 动臂缸(液压缸)

17 斗杆缸

18 铲斗缸

30 第一液压泵/电动机

31 第二液压泵/电动机

32 第三液压泵/电动机

33 第一油路

34 第二油路

35 底油室

36 杆油室

37 活塞杆

51 第一口

52 第二口

53 第三口

74 旋转轴