特開 2025-15350 建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025015350

(43)【公開日】2025-01-30

(54)【発明の名称】建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/17 20060101AFI20250123BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20250123BHJP

   F04B 1/0452 20200101ALI20250123BHJP

   F15B 11/00 20060101ALI20250123BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

F15B11/17

F15B11/02 M

F04B1/0452

F15B11/00 D

E02F9/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023118712

(22)【出願日】2023-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】520196553

【氏名又は名称】ダンフォス・スコットランド・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＮＦＯＳＳ ＳＣＯＴＬＡＮＤ ＬＩＭＩＴＥＤ

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】平工 賢二

(72)【発明者】

【氏名】高橋 宏政

【テーマコード（参考）】

2D003

3H070

3H089

【Ｆターム（参考）】

2D003AB05

2D003CA04

2D003DA04

3H070AA01

3H070BB02

3H070BB15

3H070BB23

3H070CC34

3H070DD64

3H089AA21

3H089AA72

3H089AA74

3H089BB15

3H089BB27

3H089DA03

3H089DA07

3H089DA13

3H089DB43

3H089EE36

3H089GG02

3H089HH01

3H089HH05

3H089JJ02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の吐出ポートの流量を独立して制御可能な２台の油圧ポンプを配置したタンデムポンプと複数の切換弁を用いた油圧回路システム及びポンプ装置において，操作性を向上し，かつポンプ装置の小型化と油圧ホースの削減により搭載性を向上できるようにする。
【解決手段】吐出ポートから吐出される圧油の流量を独立に制御可能な４つのポンプ要素を内包し，シャフト１４の軸方向に並置してタンデムポンプ３０を構成する第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は，共有部品であるポートブロック１３のブロック表面に吐出ポートを開口させ，ブロック表面に，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄを搭載し，サービスポート４３，４４を形成したマニホールドブロック４０が結合されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機と，
前記原動機により駆動されるポンプ装置と，
前記ポンプ装置から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと，
前記ポンプ装置から前記複数のアクチュエータへ供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁とを備え，
前記ポンプ装置は，
前記原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを有するタンデムポンプとを備えた建設機械の油圧回路システムであって，
複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを更に備え，
前記第１油圧ポンプは，複数の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第１ポンプ要素を内包し，
前記第２油圧ポンプは，複数の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第２ポンプ要素を内包し，
前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記複数の第１吐出ポートと前記複数の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，
前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記複数の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，
前記マニホールドブロックは，前記複数の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合され，
前記マニホールドブロックの複数のサービスポートは，前記複数の方向制御弁をバルブハウジング内に納めたコントロールバルブに複数の配管を介して接続されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項2】

請求項１に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記マニホールドブロックの複数のサービスポートは前記コントロールバルブに設けられた複数のポンプポートに前記複数の配管を介して接続され，
前記複数のサービスポートと前記複数のポンプポートの数が前記タンデムポンプの第１及び第２油圧ポンプの数と同じであることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数のアクチュエータは操作される頻度が比較的高い特定の第１アクチュエータと特定の第２アクチュエータを含み，
前記複数の方向制御弁は，前記コントロールバルブ内において，前記特定の第１アクチュエータ用の２つの方向制御弁を含む第１バルブグループと，前記特定の第２アクチュエータ用の２つの方向制御弁を含む第２バルブグループとに分けられ，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，前記複数の配管は第１及び第２配管を含み，
前記コントロールバルブは，前記第１及び第２バルブグループにそれぞれ接続された第１及び第２ポンプポートを有し，前記第１及び第２ポンプポートは前記第１及び第２配管を介して前記第１及び第２サービスポートに接続されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，
前記複数の第１及び第２切換弁は，初期位置である第１位置と非初期位置である第２位置とに切り換え可能であり，
前記複数の第１切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，
前記複数の第２切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記第１及び第２油圧ポンプの前記複数の第１及び第２ポンプ要素は，それぞれ，４つの第１及び第２ポンプ要素であり，前記複数の第１及び第２吐出ポートは，それぞれ，４つの第１及び第２吐出ポートであり，
前記マニホールドブロックの前記複数の第１及び第２切換弁は，それぞれ，４つの第１及び第２切換弁であることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記第１油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第１ラジアルピストンポンプを有し，
前記２つの第１ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプの前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第１油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成し，
前記第２油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第２ラジアルピストンポンプを有し，
前記２つの第２ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプの前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第２油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成することを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記複数の第１吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面に形成され，前記複数の第２吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面又は前記第１表面に平行な第２表面に形成されていることを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【請求項8】

原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを備えたタンデムポンプを備えた建設機械のポンプ装置であって，
複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを更に備え，
前記第１油圧ポンプは，複数の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第１ポンプ要素を内包し，
前記第２油圧ポンプは，複数の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な複数の第２ポンプ要素を内包し，
前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記複数の第１吐出ポートと前記複数の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，
前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記複数の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，
前記マニホールドブロックは，前記複数の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合されることを特徴とする建設機械のポンプ装置。

【請求項9】

請求項８に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記複数のサービスポートは第１及び第２サービスポートを含み，
前記複数の第１及び第２切換弁は，初期位置である第１位置と非初期位置である第２位置とに切り換え可能であり，
前記複数の第１切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第１吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，
前記複数の第２切換弁は，前記第１位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第２サービスポートに連通させ，前記第２位置において，前記複数の第２吐出ポートを前記第１サービスポートに連通させることを特徴とする建設機械のポンプ装置。

【請求項10】

請求項８又は９に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記第１及び第２油圧ポンプの前記複数の第１及び第２ポンプ要素は，それぞれ，４つの第１及び第２ポンプ要素であり，前記複数の第１及び第２吐出ポートは，それぞれ，４つの第１及び第２吐出ポートであり，
前記マニホールドブロックの前記複数の第１及び第２切換弁は，それぞれ，４つの第１及び第２切換弁であることを特徴とする建設機械のポンプ装置。

【請求項11】

請求項８～１０のいずれか１項に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記第１油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第１ラジアルピストンポンプを有し，
前記複数の第１ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第１油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成し，
前記第２油圧ポンプは，前記シャフトの軸方向に間隔をあけて配置された複数の第２ラジアルピストンポンプを有し，
前記複数の第２ラジアルピストンポンプは，それぞれ，前記シャフトに対して放射状に配置された複数のピストンポンプを有し，前記複数のピストンポンプは複数のグループに分けられ，グループ毎にグループ内の各ピストンポンプから吐出された圧油を合流して前記第２油圧ポンプの前記複数のポンプ要素の１つを構成することを特徴とする建設機械のポンプ装置。

【請求項12】

請求項８～１１のいずれか１項に記載の建設機械のポンプ装置において，
前記複数の第１吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面に形成され，前記複数の第２吐出ポートは，前記ポートブロックの前記側部の第１表面又は前記第１表面に平行な第２表面に形成されていることを特徴とする建設機械のポンプ装置。

【請求項13】

請求項１～７のいずれか１つに記載の建設機械の油圧回路システムにおいて，
前記第１及び第２油圧ポンプは，各々，ポンプシャフトを有し，かつ
前記ポンプシャフトの回転に伴って周期的に容積が変化する少なくとも３つの作動室を有し，
前記第１及び第２油圧ポンプの各作動室は，
前記作動室と低圧マニホールドとの間の圧油の流れを制御する低圧弁と，
前記作動室と高圧マニホールドとの間の圧油の流れを制御する高圧弁とを有し，
前記第１及び第２油圧ポンプの作動室は複数のポンプ要素を形成し，各ポンプ要素は１つ又は複数の作動室を有し，かつ各ポンプ要素の１つ又は複数の作動室に共通に設けられた前記高圧マニホールドに接続され，
コントローラを更に備え，前記コントローラは，前記作動室の容積サイクルに位相的に相関して少なくとも前記低圧弁を能動的に制御することで，前記作動室の各容積サイクルに対して，前記低圧マニホールドと前記高圧マニホールドとの間に圧油の正味押しのけ容積を形成する有効サイクルと，前記低圧マニホールドと前記高圧マニホールドとの間に圧油の正味押しのけ容積を形成しない非有効サイクルのいずれを各作動室が行うかを決定し，圧油のそれぞれの要求流量に応じて，前記高圧マニホールドのそれぞれを介して前記吐出ポートのそれぞれに至る各ポンプ要素の作動室の正味押しのけ容積を制御することを特徴とする建設機械の油圧回路システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，複数の吐出ポートの流量をそれぞれ独立して制御可能なポンプ装置を搭載した建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルに代表される建設機械の油圧回路システムに用いられるポンプ装置として，特許文献１に，フロントポンプとリアポンプの２台のポンプを軸方向に間隔をあけて配置した（すなわちタンデム配置した）タンデムポンプと呼ばれるポンプ装置が記載されている。このタンデムポンプにおいては，フロントポンプとリアポンプは，それぞれ，２つの吐出流量を生成する２フロータイプのピストンポンプとして構成されている。また，フロントポンプとリアポンプの間にポートブロックを介在させ，ポートブロックの異なる側面に４つの吐出ポートを２つずつに分けて開口させることで，４つの吐出流量を取り出すことができる。

【0003】

また，特許文献２には，４つの吐出ポートの流量をそれぞれ独立して制御可能な油圧ポンプを備えた油圧回路システムが記載されている。４つの吐出ポートは１６個の切換弁を介して４つの負荷ポート油路に接続され，切換弁を切り換えることでアクチュエータの要求に応じた数の吐出ポートを負荷ポート油路に接続し，要求に応じた流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５０２７８７８号公報

【特許文献2】米国２０１９／０２１１８４９Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載のタンデムポンプは，フロントポンプとリアポンプの間に配置されたポートブロックの異なる側面に４つの吐出ポートを２つずつに分けて開口させ，４つの吐出流量を取り出せるようにしたことで，ポートブロックを小型化し，タンデムポンプ全体の小型化を図っている。しかし，フロントポンプとリアポンプはそれぞれ２つの吐出ポートを備えたスプリットフローポンプと呼ばれるポンプであり，２つの吐出流量を独立して制御することはできない。

【0006】

特許文献２に記載の油圧回路システムは，１台のポンプから４つの吐出流量を取り出せ，かつ４つの吐出流量を独立して制御可能である。また，アクチュエータの要求に応じて切換弁を切り換え，アクチュエータに接続される吐出ポートの数を変更することで，要求に応じた流量の圧油をアクチュエータに供給することができる。

【0007】

しかし，特許文献２に記載の油圧回路システムにおいては，１台のポンプが４つの吐出ポートを備え，この４つの吐出ポートから４つの吐出流量を取り出すため，４つの吐出ポートを１６個の切換弁を含む切換弁ブロックに４本の油圧ホースで接続する必要がある。このためポンプが大型化しかつホースレイアウトが複雑となり，建設機械への搭載性が低下するという課題がある。

【0008】

この課題は，ポンプ（吐出ポート）の数を増やして操作性を向上させる場合に特に顕著となる。

【0009】

すなわち，油圧ショベルのように複数のアクチュエータを駆動する建設機械においては，アクチュエータ駆動時の操作性を向上するために，アクチュエータに接続されるポンプ（吐出ポート）数を増やすことが必要であり，これを実現するためには，特許文献２に記載のような複数の吐出ポートの流量を独立に制御できる油圧ポンプを複数台用いることが好適である。例えば油圧ポンプを２台を用いてタンデムポンプとした場合，独立に流量制御できる吐出ポート数が８個に増えるので，アクチュエータに必要な吐出ポート数を細かく変更することができ，切換に伴うアクチュエータの速度変動も滑らかになるので，アクチュエータ駆動時の操作性の向上につながる。

【0010】

しかし，特許文献２に記載の油圧ポンプを例えば２台用いてタンデム配置した場合，吐出ポートの数が８個に増え，かつ８個の吐出ポートを切換弁に接続する油圧ホースの数も８本に増えるため，油圧源（ポンプ装置）が大型化し，かつホースレイアウトが複雑となり，ポンプ装置の搭載性が著しく低下する。

【0011】

本発明の目的は，複数の吐出ポートの流量を独立して制御可能な２台の油圧ポンプを軸方向に間隔をあけて配置したタンデムポンプと複数の切換弁を用いて油圧回路システムのポンプ装置を構成する場合に，アクチュエータ駆動時の操作性を向上し，かつポンプ装置の小型化と油圧ホースの削減により建設機械への搭載性を向上した建設機械の油圧回路システム及びポンプ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するために，本発明は，原動機と，前記原動機により駆動されるポンプ装置と，前記ポンプ装置から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと，前記ポンプ装置から前記複数のアクチュエータへ供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁とを備え，前記ポンプ装置は，前記原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを有するタンデムポンプとを備えた建設機械の油圧回路システムであって，複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックとを備え，前記第１油圧ポンプは，２つ以上の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第１ポンプ要素を内包し，前記第２油圧ポンプは，２つ以上の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第２ポンプ要素を内包し，前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記２つ以上の第１吐出ポートと前記２つ以上の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記２つ以上の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，前記マニホールドブロックは，前記２つ以上の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合され，前記マニホールドブロックの複数のサービスポートは，前記複数の方向制御弁をバルブハウジング内に納めたコントロールバルブに複数の配管を介して接続されるものとする。

【0013】

また，上記の目的を達成するために，本発明は，原動機により駆動されて回転するシャフトの軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプを備えたタンデムポンプを備えた建設機械のポンプ装置であって，複数の第１切換弁及び複数の第２切換弁を搭載し，複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを更に備え，前記第１油圧ポンプは，２つ以上の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第１ポンプ要素を内包し，前記第２油圧ポンプは，２つ以上の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第２ポンプ要素を内包し，前記第１及び第２油圧ポンプは，前記第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成され，前記２つ以上の第１吐出ポートと前記２つ以上の第２吐出ポートを側部に開口させたポートブロックを有し，前記マニホールドブロックは，前記ポートブロックの前記２つ以上の第１及び第２吐出ポートから流入した圧油の流れ方向を前記複数の第１及び第２切換弁によって切り換え，当該圧油を前記複数のサービスポートのいずれかに導くように構成され，前記マニホールドブロックは，前記２つ以上の第１及び第２吐出ポートが開口する前記ポートブロックの前記側部に結合されるものとする。

【0014】

このように本発明においては，第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの２台の油圧ポンプでタンデムポンプを構成し，その第１油圧ポンプと第２油圧ポンプのそれぞれを，２つ以上の第１吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第１ポンプ要素及び２つ以上の第２吐出ポートから吐出される圧油の流れを独立に制御可能な２つ以上の第２ポンプ要素を内包する構成としたので，ポンプ装置の吐出ポート（ポンプ要素）数を増やすことが可能となり，要求流量に応じてアクチュエータに接続される吐出ポートの数（ポンプ要素の数）を増減し，吐出流量をきめ細かく制御してアクチュエータの駆動時の操作性を向上することができる。

【0015】

また，そのようなタンデムポンプを備えたポンプ装置において，第１及び第２油圧ポンプの共有部品として構成されたポートブロックの側部に第１吐出ポートと第２吐出ポートを開口させ，第１及び第２切換弁を搭載し複数のサービスポートを形成したマニホールドブロックを第１及び第２吐出ポートが開口するポートブロックの前記側部に結合したので，ポートブロックの吐出ポートをマニホールドブロックに接続する多数の油圧ホースを全て無くすことができ，ポンプ装置の小型化と油圧ホースの削減により建設機械への搭載性を向上することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば，複数の吐出ポートの流量を独立して制御可能な２台の油圧ポンプをタンデム配置したタンデムポンプと複数の切換弁を用いて油圧回路システムのポンプ装置を構成する場合に，アクチュエータ駆動時の操作性を向上し，かつポンプ装置の小型化と油圧ホースの削減により建設機械への搭載性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１の実施形態による油圧回路システムを搭載した建設機械の代表例である油圧ショベルを示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態による油圧回路システムの回路構成を示す図である。

【図3】ポンプ装置のシャフトに沿った縦断面図である。

【図4】図３のＡ－Ａ線に沿ったポンプ装置の縦断面図である。

【図5】ポンプ装置の部分断面上面図である。

【図6】図３のＢ－Ｂ線に沿ったポンプ装置の上面図である。

【図7】ポンプ要素を備えた電子制御式の油圧ポンプの一部を示す模式図であって，第１及び第２油圧ポンプの動作原理を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下，本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0019】

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態を説明する。

【0020】

～建設機械～
図１は，本発明の第１の実施形態による油圧回路システムを搭載した建設機械の代表例である油圧ショベルを示す図である。

【0021】

図１に示す油圧ショベル１００は，クローラ式の左右の走行装置１０８ａ，１０８ｂを装備した下部走行体１０１の上に，旋回装置１０７を介して，オペレータが搭乗するキャブ１０２ａを備えた上部旋回体１０２を搭載した構成である。

【0022】

上部旋回体１０２の前方にはフロント作業機１０３のブーム１０４が接続されており，ブーム１０４は片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１によって駆動される。また，ブーム１０４の先端にはアーム１０５が接続されており，アーム１０５はアームシリンダ２によって駆動される。アーム１０５の先端には作業具であるバケット１０６が接続されており，バケット１０６は作業具シリンダであるバケットシリンダ３によって駆動される。旋回装置１０７は旋回モータ４によって駆動され，走行装置１０８ａ，１０８ｂは左右の走行モータ５ａ，５ｂによって駆動される。

【0023】

～油圧回路システム～
図２は，本発明の第１の実施形態による油圧回路システムの回路構成を示す図である。

【0024】

図２において，油圧回路システムは，原動機であるエンジン９と，エンジン９により駆動されるポンプ装置１０と，ポンプ装置１０から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ１～５ｂ（アクチュエータ３～５ｂは図１参照）と，ポンプ装置１０から複数のアクチュエータ１～５ｂへ供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁２１～２９と，複数の方向制御弁２１～２９を切り換え，複数のアクチュエータ１～５ｂを動作させる複数の操作レバー装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄとを備えている。

【0025】

ポンプ装置１０は，エンジン９により駆動されて回転するシャフト１４の軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプ１１，１２を有するタンデムポンプ３０と，複数の第１切換弁である４つの第１切換弁４１ａ～４１ｄ及び複数の第２切換弁である４つの第２切換弁４２ａ～４２ｄを搭載し，複数のサービスポートである第１及び第２の２つのサービスポート４３，４４を形成したマニホールドブロック４０とを備えている。第１及び第２油圧ポンプ１１，１２はエンジン９により駆動され，タンク５５から作動油を吸入し，圧油を吐出する。エンジン９に代え，電動モータを用いてもよい。

【0026】

また，第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は，それぞれ，２つ以上の第１吐出ポートである４つの第１吐出ポート４５ａ～４５ｄ及び２つ以上の第２吐出ポートである４つの第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを有し，第１油圧ポンプ１１は，４つの第１吐出ポート４５ａ～４５ｄから吐出される圧油の流量を独立に制御可能な２つ以上の第１ポンプ要素である４つの第１ポンプ要素１１ａ～１１ｄを内包し，第２油圧ポンプ１２は，４つの第２吐出ポート４６ａ～４６ｄから吐出される圧油の流量を独立に制御可能な２つ以上の第２ポンプ要素である４つの第２ポンプ要素１２ａ～１２ｄを内包している。「ポンプ要素」の詳細は後述する。

【0027】

マニホールドブロック４０は，第１及び第２吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄから流入した圧油の流れ方向を第１及び第２切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄによって切り換え，当該圧油を第１及び第２サービスポート４３，４４のいずれかに導くように構成されている。

【0028】

第１及び第２切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄは，初期位置である第１位置と非初期位置である第２位置とに切り換え可能な電磁式の切換弁であり，第１切換弁４１ａ～４１ｄは，第１位置において，第１吐出ポート４５ａ～４５ｄを第１サービスポート４３に連通させ，第２位置において，第１吐出ポート４５ａ～４５ｄを第２サービスポート４４に連通させ，第２切換弁４２ａ～４２ｄは，第１位置において，第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを第２サービスポート４４に連通させ，第２位置において，第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを第１サービスポート４３に連通させる。

【0029】

マニホールドブロック４０の第１及び第２サービスポート４３，４４は，複数の方向制御弁２１～２９をバルブハウジング内に納めたコントロールバルブ２０に第１及び第２配管５１，５２を介して接続されている。

【0030】

複数のアクチュエータ１～５ｂは，それぞれ図１に示したブームシリンダ１，アームシリンダ２，バケットシリンダ３，旋回モータ４，左走行モータ５ａ及び右走行モータ５ｂであり，複数の方向制御弁２１～２９は，それぞれ，走行右用方向制御弁２１，バケット用方向制御弁２２，ブームI用方向制御弁２３，ブーム用方向制御弁２７と，旋回用方向制御弁２５，アームI用方向制御弁２６，アームII用方向制御弁２４，予備用方向制御弁２８，走行左用方向制御弁２９である。

【0031】

操作レバー装置５６ａはブーム１０４及びバケット１０６用であり，操作レバー装置５６ｂはアーム１０５及び旋回装置１０７用であり，操作レバー装置５６ｃは左走行装置１０８ａ用であり，操作レバー装置５６ｄは右走行装置１０８ｂ用である。

【0032】

複数の方向制御弁２１～２９は，コントロールバルブ２０内において，操作される頻度が比較的高い特定の第１アクチュエータ用の方向制御弁であるブームI用方向制御弁２３及びブームII用方向制御弁２７を含む第１バルブグループ３３と，操作される頻度が比較的高い特定の第２アクチュエータ用の方向制御弁であるアームI用方向制御弁２６及びアームII用方向制御弁２４を含む第２バルブグループ３４とに分けられている。コントロールバルブ２０は，第１及び第２バルブグループ３３，３４に接続された第１及び第２ポンプポート３１，３２を有し，第１及び第２ポンプポート３１，３２は第１及び第２配管５１，５２を介して第１及び第２サービスポート４３，４４に接続されている。第１及び第２サービスポート４３，４４と第１及び第２ポンプポートの数はタンデムポンプ３０の第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の数と同じ２個である。

【0033】

第１サービスポート４３からの圧油は第１配管５１を通ってポンプポート３１からコントロールバルブ２０に流入し，第１バルブグループ３３の走行右用方向制御弁２１，バケット用方向制御弁２２，ブームI用方向制御弁２３，ブームII用方向制御弁２７に供給される。第２サービスポート４４からの圧油は第２配管５２を通ってポンプポート３２からコントロールバルブ２０に流入し，第２バルブグループ３４の旋回用方向制御弁２５，アームI用方向制御弁２６，アームII用方向制御弁２４，予備用方向制御弁２８，走行左用方向制御弁２９に供給される。

【0034】

第１バルブグループ３３は方向制御弁２１，２２，２３，２７をセンタバイパスライン３３ａに配置し，方向制御弁２１，２２，２３，２７を互いに並列に接続したオープンセンタ回路として構成され，第２バルブグループ３４は，方向制御弁２４，２５，２６，２８，２９をセンタバイパスライン３４ａに配置し，方向制御弁２４，２５，２６，２８，２９を互いに並列に接続したオープンセンタ回路として構成されている。

【0035】

方向制御弁２１～２９は，操作レバー装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄのレバーが操作されておらず，コントローラ５７から指令がない場合は中立状態にあり，ポンプポート３２から流入した圧油はセンタバイパスライン３３ａ，３４ａを通ってタンク５５に還流する。操作レバー装置５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄのレバーが操作され，コントローラ５７から指令が生成されると，方向制御弁２１~２９は中立状態から切り換わり，ポンプポート３１，３２から流入した圧油の流量配分を調整して，その圧油をそれぞれのアクチュエータ１～５ｂに供給する。また，ブームI用方向制御弁２３とブームII用方向制御弁２７が中立状態から切り換わると，これら方向制御弁２３，２７からの圧油が合流してブームシリンダ１に供給される。アームI用方向制御弁２６とアームII用方向制御弁２４も中立状態から切り換わると，これら方向制御弁２４，２６からの圧油が合流してアームシリンダ２に供給される。

【0036】

コントローラ５７は，操作レバー装置５６ａ～５６ｄからの操作信号と，エンジン９の回転数や第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の吐出圧など各部の圧力などのセンサ信号を入力し，これらの信号に基づいてポンプコントローラ５８，５９，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄ，コントロールバルブ２０に指令を与える。ポンプコントローラ５８，５９はコントローラ５７からの指令に応じ，第１及び第２ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄの吐出流量を独立に制御する。

【0037】

エンジン９の回転数は，例えば第１油圧ポンプ１１又は第２油圧ポンプ１２内のシャフト1４に対し，エンコーダなどの回転センサを配置することにより検出することができる。第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の吐出圧は，例えば配管５１，５２に圧力センサを接続することにより検出することができる。回転センサのセンサ信号は，第１及び第２ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄの圧油の流量制御に用いられ，圧力センサのセンサ信号は第１及び第２ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄの圧油の馬力制御に用いられる。

【0038】

～動作～
次に，以上の構成において，ブーム１０４とアーム１０５を動作させる場合の動作例を説明する。

【0039】

図２において，操作レバー装置５６ａ～５６ｄのレバーが操作されておらず，コントローラ５７からの指令がないとき，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄは図示の位置にあり，第１油圧ポンプ１１内の４つのポンプ要素１１ａ～１１ｄは第１バルブグループ３３に，第２油圧ポンプ１２内の４つのポンプ要素１２ａ～１２ｄは第２バルブグループ３４に接続されている。また，ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄは吐出流量がゼロであるか，微量な流量を吐出している。方向制御弁２１～２９は中立状態なので，その圧油はセンタバイパスライン３３ａ，３４ａを通ってタンク５５に流れる。

【0040】

操作レバー装置５６ａのレバーがブーム駆動方向に操作されると，コントローラ５７からの指令により，レバー操作量（要求流量）に応じてブームI用方向制御弁２３及びブームII用方向制御弁２７が変位し，第１油圧ポンプ１１からの圧油によりブームシリンダ１が駆動される。また，ポンプコントローラ５８からの指令により第１油圧ポンプ１１の流量もレバー操作量に応じて増加し，まずポンプ要素１１ａの吐出流量が増加し始め，ポンプ要素１１ａが最大流量に達すると，次にポンプ要素１１ｂの吐出流量が増える。ポンプ要素１１ｂが最大流量に達すると，ポンプ要素１１ｃの吐出流量が増え，ポンプ要素１１ｃが最大流量に達すると，ポンプ要素１１ｄの吐出流量が増える。レバー操作量が更に増え，ブームシリンダ１の必要流量が第1油圧ポンプ１１だけでは賄えない場合は，切換弁４２ａを切換え，ポンプ要素１２ａの流量を加えることができ，切換弁４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを切換えれば第２油圧ポンプ１２の全流量を加えることができる。すなわち，８個ある全ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄをブームシリンダ１に接続することが可能であるので，ブームシリンダ１の高速動作が可能となる。

【0041】

操作レバー装置５６ｂのレバーがアーム駆動方向に操作されると，コントローラ５７からの指令により，レバー操作量に応じてアームI用方向制御弁２６及びアームII用方向制御弁２４が変位し，第２油圧ポンプ１２からの圧油によりアームシリンダ２が駆動される。また，ポンプコントローラ５９からの指令により，第２油圧ポンプ１２の流量もレバー操作量に応じて増加し，まずポンプ要素１２ｄの吐出流量が増加し始め，ポンプ要素１２ｄが最大流量に達すると，次にポンプ要素１２ｃの吐出流量が増える。ポンプ要素１２ｃが最大流量に達すると，ポンプ要素１２ｂの吐出流量が増え，ポンプ要素１２ｂが最大流量に達するとポンプ要素１２ｃの吐出流量が増える。レバー操作量が更に増え，アームシリンダ２の必要流量が第２油圧ポンプ１２だけでは賄えない場合は，切換弁４１ｄを切換え，ポンプ要素１１ｄの流量を加えることができ，切換弁４１ｄ，４１ｃ，４１ｂ，４１ａを切換えれば第１油圧ポンプ１１の全流量を加えることができる。すなわち，８個ある全ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄをアームシリンダ２に接続することが可能であるので，アームシリンダ２の高速動作が可能となる。

【0042】

ブーム１０４とアーム１０５を同時に動作させる場合は，操作レバー装置５６ａのレバーがブーム駆動方向に操作され，操作レバー装置５６ｂのレバーがアーム駆動方向に操作されると，コントローラ５７からの指令により，レバー操作量（要求流量）に応じてブームI用方向制御弁２３及びブームII用方向制御弁２７が変位し，アームI用方向制御弁２６及びアームII用方向制御弁２４が変位する。また，このとき，例えば操作レバー装置５６ａのレバーをフル操作量の２０％，操作レバー装置５６ｂのレバーをフル操作量の２０％で入力した場合，ポンプ要素１１ａ，１１ｂ及びポンプ要素１２ｄ，１２ｃが圧油を吐出し，ブームシリンダ１はポンプ要素１１ａ，１１ｂからの圧油により，アームシリンダ２はポンプ要素１２ｄ，１２ｃからの圧油により駆動される。８個の全ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄの合計の最大流量を超える要求が入力された場合，例えば操作レバー装置５６ａのレバーを１００％，操作レバー装置５６ｂのレバーを６０％で入力した場合は，両者の比に応じてポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄが配分され（100：60→5:3），ブームシリンダ１は５個のポンプ要素１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１２ａにより，アームシリンダ２は３個のポンプ要素１２ｄ，１２ｃ，１２ｂにより駆動される。

【0043】

このようにブームシリンダ１とアームシリンダ２は，それぞれのポンプ要素から供給される圧油が分流することなく，独立して駆動されるので，それぞれのポンプ要素はブームシリンダ１及びアームシリンダ２に必要な最低圧力の流量を供給すればよい。このため方向制御弁で圧油を絞って減圧する必要がなく，分流ロスを低減することができる。

【0044】

～第１及び第２油圧ポンプの動作原理～
第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の第１ポンプ要素１１ａ～１１ｄ及び第２ポンプ要素１２ａ～１２ｄは，それぞれ，複数のシリンダ作動室と，その正味容積（容量）を可変とする電磁弁によって構成され，コントローラ５７及びポンプコントローラ５８，５９から出力される指令に基づいて電磁弁を切り換え，シリンダ作動室の正味容積を変えることで，第１ポンプ要素１１ａ～１１ｄ及び第２ポンプ要素１２ａ～１２ｄの吐出流量を制御する。このようなポンプ要素を内包した油圧ポンプはデジタルポンプと呼ばれることがある。

【0045】

第１油圧ポンプ１１及び第２油圧ポンプ１２の動作原理の詳細を，図７を用いて説明する。図７は，複数のポンプ要素を内包した電子制御式の油圧ポンプ２００の一部を示す模式図であり，第１及び第２油圧ポンプ１１，１２はそれぞれ油圧ポンプ２００と同等の構成を有している。

【0046】

油圧ポンプ２００はポンプシャフト２０４を有し，かつポンプシャフト２０４の回転に伴って周期的に容積が変化する少なくとも３つのシリンダ作動室（以下単に作動室と言う）２０２を有している。

【0047】

また，油圧ポンプ２００は，タンクポート２１６に連通する低圧マニホールド２０１と作動室２０２との間の圧油の流れを制御する低圧弁２０９と，吐出ポート２１４に連通する高圧マニホールド２１３と作動室２０２との間の圧油の流れを制御する高圧弁２１２とを有している。

【0048】

油圧ポンプ２００は作動室２０２によって複数のポンプ要素を形成し，各ポンプ要素は，１つ又は複数の作動室２０２（典型的には複数の作動室２０２）を有し，かつ各ポンプ要素の複数の作動室２０２に共通する前述した高圧マニホールド２１３に接続されている。

【0049】

コントローラ２０７は図２に示したポンプコントローラ５８，５９に対応するものであり，作動室２０２の容積サイクルに位相的に相関して少なくとも低圧弁を能動的に制御することで，作動室２０２の各容積サイクルに対して，低圧マニホールド２１０と高圧マニホールド２１３との間に作動室２０２の正味容積を形成する有効サイクル（active cycle）と，低圧マニホールド２１０と高圧マニホールド２１３との間に作動室２０２の正味容積を形成しない非有効サイクル（inactive cycle）のいずれを各作動室２０２が行うかを決定し，これにより要求流量に応じて高圧マニホールド２１３のそれぞれを介して吐出ポート２１４のそれぞれに至る各ポンプ要素の作動室２０２の正味容積を制御する。

【0050】

油圧ポンプ２００は，内周面によって複数の作動室２０２を形成する複数のシリンダ２０１と，ポンプシャフト２０４に設けられた偏心カム２０５によって駆動され，シリンダ２０１内を往復動してシリンダ２０１の作動室２０２の容積を周期的に変化させる複数のピストン２０３とを備えている。また，油圧ポンプ２００は，シャフト２０４のそのときの角度位置及び／又はシャフト２０４の回転速度を検出するセンサ２０６を備え，センサ２０６の検出情報を信号線２０８を介してコントローラ２０７に送り，コントローラ２０７はその検出情報に基づいて，各作動室２０２の容積サイクルのそのときの位相を決定する。

【0051】

作動室２０２は，各々，電子的に作動する面封止ポペット弁として構成された低圧弁（LPV）２０９と関連付けられており，LPV２０９は作動室２０２から低圧マニホールド２１０に至る流路を選択的に閉じるように動作可能である。これにより低圧マニホールド２１０は，各ポンプ要素に関連するの１つ又は複数の作動室２０２，或いは全ての作動室２０２をタンクポート２１６に接続することができる。

【0052】

LPV２０９は，常開型の電磁弁であり，作動室２０２内の圧力が低圧マニホールド２１０内の圧力以下である吸入ストローク中は受動的に開いて，作動室２０２を低圧マニホールド２１０と流体連通状態とする一方，LPV２０９はLPV制御線２１１を介してコントローラ２０７に接続され，コントローラ２０７よる能動的制御により選択的に閉じて，作動室２０２を低圧マニホールド２１０と非流体連通状態にすることができる。LPV２０９は，代替的に常閉型の電磁弁であってもよい。

【0053】

作動室２０２は，各々，圧力作動式吐出弁として構成された高圧弁（HPV）２１２とさらに関連付けられている。HPV２１２は，それぞれの作動室２０２から外側に向かって開き，かつ作動室２０２から高圧マニホールド２１３へと延びる流路を密閉するように動作可能である。HPV２１２が開いているとき，高圧マニホールド２１３は作動室２０２を吐出ポート２１４に接続し，作動室２０２から吐出ポート２１４に圧油を流出させる。HPV２１２は，HPV２１２の前後差圧によりHPV２１２内の付勢部材の付勢力とのバランスで受動的に開く，常閉型圧力開放逆止弁として機能する。実施形態によっては，HPV２１２はまた，作動室２０２内の圧力によって一旦開かれると，コントローラ２０７によりHPV制御線２１５を介して選択的に開いたままに保持される常閉型電磁逆止弁としても機能する。通常，HPV２１２は，高圧マニホールド２１３内の圧力に抗してコントローラ２０７によって開けることはできない。HPV２１２は，さらに，高圧マニホールド２１３内に圧力があり，作動室２０２内に圧力がない場合に，コントローラ２０７の制御下により開いていてもよいし，部分的に開いてもよい。

【0054】

吐出モードにおいて，コントローラ２０７は，１つ又は複数のLPV２０９を，関連する作動室２０２の容積サイクルにおける最大容積点付近にて能動的に閉じて，低圧マニホールド２１０に至る流路を閉じ，それによって後続の収縮ストロークにおいて，関連するHPV２１２を介して圧油を流出させ（しかしHPV２１２を積極的に開くことなく），作動室２０２の正味容積を伴う有効サイクルを生じさせることにより，油圧ポンプ２００による作動室２０２から高圧マニホールド２１３への正味容積量を選択する。あるいは，LPV２０９は作動室２０２のサイクル全体を通して開いたままにされ（あるいは，作動室２０２はサイクル全体を通して閉じられ），正味容積のない非有効サイクルを生じさせてもよい。コントローラ２０７は，同じ高圧マニホールド２１３及び吐出ポート２１４に接続されるポンプ要素の作動室２０２による選択された正味容積量を満たし，ポンプ要素の要求流量に適合するよう，流れを生成する或いは軸トルク若しくは動力を生成するよう有効サイクルと非有効サイクルの数と順序を選択する。

【0055】

コントローラ２０７は，LPV２０９を閉じるか開けたままにするかをサイクルごとに決定し，有効サイクルと非有効サイクルを選択するだけでなく，変化する作動室２０２の容積に対してLPV２０９及び／又はHPV２１２を閉じる位相を正確に変化させ，それによって高圧マニホールド２１３から低圧マニホールド２１０又はその逆の正味容積量を選択するように動作可能である。

【0056】

マニホールド２１０，２１３に関する矢印はポンプモードでの圧油の流れを示し，モータモードでは流れが逆方向となる。

【0057】

図示の例では，全ての作動室２０２が同じ高圧マニホールド２１３及び吐出ポート２１４に接続されている場合を示したが，典型的には，油圧ポンプ２００は，それぞれの高圧マニホールド２１３，吐出ポート２１４，及び要求信号を有する１又は複数の別個のポンプ要素を形成する作動室２０２を更に備えている。

【0058】

より具体的には，第１油圧ポンプ１１で言うと，第１吐出ポート４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄに対応する４つの高圧マニホールド２１３と４つの吐出ポート２１４が設けられ，各高圧マニホールド２１３は高圧弁２０９を介して作動室２０２に接続される。第２油圧ポンプ１２の場合も同様である。

【0059】

要求信号は，任意の好適な単位で表すことができる。一例として，要求信号は，ポンプシャフト２０４の１回転あたりの最大可能容積の変化量である「容積変化率Fd」として表わされる。目標流量は，容積変化率Fdとポンプシャフト２０４の回転速度との積で表わされる。

【0060】

～ポンプ装置の構造～
次に，本実施形態に係わるポンプ装置１０の構造を説明する。

【0061】

図３～図６は図１に示す油圧回路システムにおけるポンプ装置１０の構造を示す図であって，図３はポンプ装置１０のシャフト１４に沿った縦断面図，図４は図３のＡ－Ａ線に沿ったポンプ装置１０の縦断面図，図５はポンプ装置１０の部分断面上面図，図６は図３のＢ－Ｂ線に沿ったポンプ装置１０の上面図である。

【0062】

図３～６を用い，本実施形態の油圧回路システムにおけるポンプ装置１０の構造を説明する。

【0063】

図３において，前述したようにポンプ装置１０は，シャフト１４の軸方向に間隔をあけて配置された第１及び第２油圧ポンプ１１，１２を有するタンデムポンプ３０と，第１切換弁４１ａ～４１ｄ及び第２切換弁４２ａ～４２ｄ（図５参照）を搭載し，第１及び第２の２つのサービスポート４３，４４（図５参照）を形成したマニホールドブロック４０とを備えている。

【0064】

また，第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は，第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の共有部品として構成されたポートブロック１３を有し，ポートブロック１３は，図６に示すように，側部１３Ｓに４つの第１吐出ポート４５ａ～４５ｄと４つの第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを開口させている。マニホールドブロック４０は，第１及び第２吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄが開口するポートブロック１３の側部１３Ｓ（図３，図５，図６参照）に結合されている。

【0065】

なお，図示の実施形態では，ポートブロック１３の側部１３Ｓは単一のブロック表面を有し，第１及び第２吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄをそのブロック表面に開口させたが，ポートブロック１３の側部１３Ｓに段差のある複数の表面，例えば第１表面と第１表面に平行な第２表面を形成し，第１吐出ポート４５ａ～４５ｄを第１表面に形成し，第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを第２表面に形成してもよい。

【0066】

第１油圧ポンプ１１は，ケーシング４８と，ケーシング４８内のシャフト１４ａの軸方向に間隔をあけて配置された２つの第１ラジアルピストンポンプ３６ａ，３６ｂを有している。第１ラジアルピストンポンプ３６ａは，前述した４つの第１ポンプ要素１１ａ～１１ｄのうち２つの第１ポンプ要素１１ａ，１１ｄを形成し，第１ラジアルピストンポンプ３６ｂは，残りの２つの第１ポンプ要素１１ｂ，１１ｃを形成する。

【0067】

第２油圧ポンプ１２も同様にケーシング４９と，ケーシング４９内のシャフト１４ｂ上に間隔をあけて配置された２つの第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂを有している。第２ラジアルピストンポンプ３７ａは，４つの第２ポンプ要素１２ａ～１２ｄのうち２つの第２ポンプ要素１２ａ，１２ｄを形成し，第２ラジアルピストンポンプ３７ｂは，残りの２つの第２ポンプ要素１２ｂ，１２ｃを形成する。

【0068】

タンク５５からの作動油はポートブロック１３に形成された吸入ポート４７を経由してケーシング４８，４９内の第１ラジアルピストンポンプ３６ａ，３６ｂが配置されているスペースと第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂが配置されているスペースに導かれる。

【0069】

第１ラジアルピストンポンプ３６ａは，シャフト１４の一部を構成するシャフト１４ａ，シャフト１４ａと一体に回転する偏心カム１５，偏心カム１５の外周面に摺接するピストン１６，ピストン１６が往復動するシリンダ１９，ピストン１６とシリンダ１９により形成されたシリンダ室５０に連通する吸入チェック弁１７ａ及び吐出チェック弁１８ａを主な構成部品として構成されている。第１ラジアルピストンポンプ３６ｂも同様にシャフト１４ａ，偏心カム１５，ピストン１６，シリンダ１９，吸入チェック弁１７ｂ，吐出チェック弁１８ｂを主な構成部品として構成されている。

【0070】

第２ラジアルピストンポンプ３７ａも，同様に，シャフト１４ｂ，偏心カム１５，ピストン１６，シリンダ１９，吸入チェック弁１７ｃ，吐出チェック弁１８ｃを主な構成部品として構成され，第２ラジアルピストンポンプ３７ｂも同様にシャフト１４ｂ，偏心カム１５，ピストン１６，シリンダ１９，吸入チェック弁１７ｄ，吐出チェック弁１８ｄを主な構成部品として構成されている。

【0071】

シャフト１４ａはケーシング４８とポートブロック１３に軸受を介して回転自在に支持され，シャフト１４ｂはケーシング４９とポートブロック１３に軸受を介して回転自在に支持されている。シャフト１４ａ，１４ｂはカップリング１４ｃによって連結されてシャフト１４を構成する。

【0072】

また，図４に示すように，第１ラジアルピストンポンプ３６ａは，ピストン１６とシリンダ１９とで構成されかつシャフト１４ａに対して例えば等角度に放射状に配置された６本のピストンポンプ６０を有し，シャフト１４ａと一体の偏心カム１５が回転するとピストンポンプ６０のそれぞれのピストン１６はシリンダ１９内を往復動し，ケーシング４８内のスペースに満たされた作動油を吸入チェック弁１７ａ（図３参照）からシリンダ室５０に吸入し，吐出チェック弁１８ａから吐出する。吐出された作動油はケーシング４８の内部通路３８ａ，３８ｄを通ってケーシング４８のポートブロック１３側の端面に形成された開口部３９ａ，３９ｄからポートブロック１３内に流入し，図６に示す第１吐出ポート４５ａ～４５ｄのいずれか，図示実施例では第１吐出ポート４５ａ，４５ｄに導かれ，これら吐出ポート４５ａ，４５ｄから吐出される。

【0073】

図示しないが，第１ラジアルピストンポンプ３６ｂ，第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂも同様に構成されている。ただし，第１ラジアルピストンポンプ３７ｂの場合は，吐出チェック弁１８ｂから吐出された圧油は，図６に示す第１吐出ポート４５ｂ，４５ｃに導かれ，これら吐出ポート４５ｂ，４５ｃから吐出される。第１ラジアルピストンポンプ３７ａの場合は，吐出チェック弁１８ｃから吐出された圧油は図６に示す第２吐出ポート４６ａ，４６ｄに導かれ，これら吐出ポート４６ａ，４６ｄから吐出され，第２ラジアルピストンポンプ３７ｂの場合は，吐出チェック弁１８ｄから吐出された圧油は図６に示す第２吐出ポート４６ｂ，４６ｃに導かれ，これら吐出ポート４６ｂ，４６ｃから吐出される。

【0074】

図３において，吸入チェック弁１７ａは電磁式オンオフ弁（以下電磁弁と言う）であり，電磁弁がＯＦＦの時は吸入チェック弁１７ａに示すようにばねで弁が常に開いている。このためピストン１６の下降時にシリンダ室５０に吸入された作動油はピストン１６の上昇時に再び吸入チェック弁１７ａからケーシング４８内に戻り，吐出されることはない。ピストン１６の上昇時に電磁弁をＯＮにすることで吸入チェック弁１７ｂに示すように弁が閉じ，シリンダ室５０が加圧されて吐出チェック弁１８ｂが開き，吐出がなされる。また，ＯＮ－ＯＦＦするタイミングを制御することにより吸入チェック弁を閉じるタイミングが制御され，ピストン１６の１ストロークでの吐出流量を制御することができる。このように電磁弁のＯＮ－ＯＦＦと，ＯＮ－ＯＦＦするタイミングを制御することによりピストンポンプ６０の流量を一本ごとに独立して制御することが可能である。

【0075】

このように本実施形態では，独立して流量制御が可能なピストンポンプ６０を複数用い，複数のピストンポンプ６０からの圧油を合流して吐出させるようにしたものを「ポンプ要素」と呼んでいる。

【0076】

また，本実施形態では，ポンプ脈動を低減するために１つのポンプ要素に対し３本のピストンポンプ６０を用いており，第１油圧ポンプ１１において，第１ラジアルピストンポンプ３６ａ，３６ｂの１２本のピストンポンプ６０から４つのポンプ要素１１ａ～１１ｄを構成し，ポンプ要素１１ａ～１１ｄからの圧油を４つの吐出ポート４５ａ～４５ｄから吐出する構成としている。同様に，第２油圧ポンプ１２において，第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂの１２本のピストンポンプ６０から４つのポンプ要素１２ａ～１２ｄを構成し，ポンプ要素１２ａ～１２ｄからの圧油を４つの吐出ポート４６ａ～４６ｄから吐出する構成としている。

【0077】

このことを，図４を用いて更に説明する。

【0078】

図４において，第１ラジアルピストンポンプ３６ａの６本のピストンポンプ６０に対し，時計回りに符号６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ，６０ｆを付して示すと，ピストンポンプ６０ａ，６０ｃ，６０ｅの吐出油を合流させてポンプ要素１１ａを形成し，ピストンポンプ６０ｂ，６０ｄ，６０ｆの吐出油を合流させてポンプ要素１１ｄを形成する。それぞれの合流した吐出流量は開口部３９ａ，３９ｄからポートブロック１３に流入し，図６に示される吐出ポート４ａ，４５ｄに導かれる。第１油圧ポンプ１１の第１ラジアルピストンポンプ３６ｂについても同様であり，第１ラジアルピストンポンプ３６ｂは２つのポンプ要素１１ｂ，１１ｃを形成し，それぞれの合流した吐出流量は図６に示される吐出ポート４５ｂ，４５ｃに導かれる。

【0079】

第２油圧ポンプ１２の第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂも同様であり，第２ラジアルピストンポンプ３７ａは２つのポンプ要素１２ａ，１２ｄを形成し，それぞれの合流した吐出流量は図６に示される吐出ポート４６ａ，４６ｄに導かれ，第２ラジアルピストンポンプ３７ｂは２つのポンプ要素１２ｂ，１２ｃを形成し，それぞれの合流した吐出流量は図６に示される吐出ポート４６ｂ，４６ｃに導かれる。

【0080】

このように２つの第１ラジアルピストンポンプ３６ａ，３６ｂのそれぞれの６本のピストンポンプ６０は，それぞれ，２つのグループに分けられ，グループ毎に各ピストンポンプ６０から吐出された圧油を合流して第１油圧ポンプ１１の４つのポンプ要素１１ａ~１１ｄの１つを構成している。同様に，２つの第２ラジアルピストンポンプ３７ａ，３７ｂのそれぞれの６本のピストンポンプ６０は，それぞれ，２つのグループに分けられ，グループ毎に各ピストンポンプ６０から吐出された圧油を合流して第２油圧ポンプ１２の４つのポンプ要素１２ａ~１２ｄの１つを構成している。

【0081】

マニホールドブロック４０は，ポートブロック１３の８個の吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄが開口する側部１３Ｓに結合されたブロック本体４０ａを有し，図３及び図５に示すように，ブロック本体４０ａの第１油圧ポンプ１１側の側面に第１切換弁４１ａ～４１ｄが取り付けられ，ブロック本体４０ａの第２油圧ポンプ１２側の側面に第２切換弁４２ａ～４２ｄが取り付けられている。また，ブロック本体４０ａ内の第１及び第２切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄの出口側（図３の第１及び第２切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄの上側）に，図５に示すように平行に伸び，ブロック本体４０ａの互いに反対側の端面で開口する２本の通路４３ａ，４４ａが形成され，第１サービスポート４３は通路４３ａの開口部に形成され，第２サービスポート４４は通路４４ａの開口部に形成されている。なお，通路４３ａ，４４ａをブロック本体４０ａの上面に開口させて第１サービスポート４３及び第２サービスポート４４を形成してもよい。

【0082】

また，マニホールドブロック４０のブロック本体４０ａ内には，８個の吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄからの圧油をそれぞれ電磁式の切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄに導く内部通路と，コントローラ５７から切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄへの指令の有無に応じて通路４３ａ，４３ｂのいずれかに圧油を導く内部流路が形成されている。この内部通路は，図２に示すようなマニホールドブロック４０の油圧回路を形成する構成となっている。

【0083】

～効果～
本実施形態によれば，以下の効果が得られる。

【0084】

１．本実施形態においては，前述したように，ブーム１０４の単独操作時に，８個のポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄがレバー操作量（要求流量）に応じて順次ブームシリンダ１に接続されるので，レバー操作量に応じてポンプ要素の数（吐出流量）をきめ細かく制御することができ，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄによる吐出ポートの切り換えに伴うブームシリンダ１の速度変動が滑らかになり，操作性が向上する。また，８個ある全ポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄをブームシリンダ１に接続することが可能であるので，ブームシリンダ１の高速動作が可能となり，作業量を確保することができる。

【0085】

アーム１０５の単独操作時も，ブーム操作の場合と同様であり，レバー操作量に応じてポンプ要素の数（吐出流量）をきめ細かく制御することができ，操作性が向上する。また，かつアームシリンダ２の高速動作が可能となり，作業量を確保することができる。

【0086】

また，仮に切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄをポンプから離して設置した場合，吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄを切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄに接続するのに８本の油圧ホースが必要となり，８本の油圧ホースを吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄに接続するために，ホースを通すスペースのため搭載性が低下する上，ホース接続の作業工数増大，油圧接続部の増加による漏れ・信頼性リスクなど，多くの課題が発生する。また８本の油圧ホースを接続するために吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄ間の距離を離す必要があるので，ポートブロック１３が大型化し，ポンプ装置１０自体が大型化するので，この点でも搭載性が低下する。

【0087】

本実施形態においては，ポートブロック１３の８個の吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄが開口する側部１３Ｓにマニホールドブロック４０を結合したので，吐出ポート４５ａ～４５ｄ，４６ａ～４６ｄを切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄに接続する油圧ホースを全て無くすことができ，ポンプ装置１０の小型化と油圧ホースを削減により建設機械への搭載性を向上することができる。

【0088】

また，ホースの接続作業は発生せず，ポンプ装置の搭載が容易であり，かつ漏れ箇所が減るので漏れに対する信頼性も向上することができる。

【0089】

なお，本実施形態では，第１油圧ポンプ１１及び第２油圧ポンプ１２のポンプ要素及び吐出ポートの数を，それぞれ，ポンプ要素１１ａ～１１ｄ及びポンプ要素１２ａ～１２ｄ，吐出ポート４５ａ～４５ｄ及び吐出ポート４６ａ～４６ｄの４個ずつとしたが，これに限られない。第１油圧ポンプ１１及び第２油圧ポンプ１２のポンプ要素及び吐出ポートの数は，それぞれ，２個，３個，５個など，２個以上あればよく，これによっても操作性，省エネ性，搭載性等に関し，本発明の効果を得ることができる。

【0090】

２．コントロールバルブ２０は，第１バルブグループ３３にブームI用方向制御弁２３及びブームII用方向制御弁２７を集約し，第２バルブグループ３４にアームI用方向制御弁２６及びアームII用方向制御弁２４を集約した構成となっている。このためブーム１０４とアーム１０５の複合操作時は，ブームシリンダ１及びアームシリンダ２は，それぞれ，接続されたポンプ要素から供給される圧油を分流することなく，それぞれ独立して駆動されるので，それぞれのポンプ要素はブームシリンダ１及びアームシリンダ２に必要な最低圧力の流量を供給すればよい。このため方向制御弁で圧油を絞って減圧する必要がなく，分流ロスを低減し，省エネ性を向上することができる。

【0091】

３．配管５１，５２によって接続されるマニホールドブロック４０のサービスポート４３，４４とコントロールバルブ２０のポンプポート３１，３２の数がタンデムポンプ３０の第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の数と同じ（２個）であるため，マニホールドブロック４０とコントロールバルブ２０を最小のホース数で接続でき，この点でもホース数が削減され，建設機械への搭載性を向上することができる。

【0092】

４．マニホールドブロック４０内では，第１切換弁４１ａ～４１ｄは，第１位置（初期位置）で第１吐出ポート４５ａ～４５ｄを第１サービスポート４３に連通させ，第２位置で第１吐出ポート４５ａ～４５ｄを第２サービスポート４４に連通させ，第２切換弁４２ａ～４２ｄは，第１位置（初期位置）で第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを第２サービスポート４４に連通させ，第２位置で第２吐出ポート４６ａ～４６ｄを第１サービスポート４３に連通させるように油圧回路が構成されている。このためレバー操作量（要求流量）に応じてポンプ要素１１ａ～１１ｄを順次ブームシリンダ１に接続してブームシリンダ１にポンプ要素１１ａ～１１ｄの吐出流量を供給するとき，切換弁４１ａ～４１ｄを切り換えずに吐出流量を供給できるため，切換弁４１ａ～４１ｄの切り換えによる圧力変動が発生せず，ブームシリンダ１をスムーズに起動或いは増速することができる。レバー操作量（要求流量）に応じてポンプ要素４２ａ～４２ｄを順次アームシリンダ２に接続してアームシリンダ２にポンプ要素１２ａ～１２ｄの吐出流量を供給するときも同様であり，切換弁４２ａ～４２ｄの切り換えによる圧力変動が発生せず，アームシリンダ２をスムーズに起動或いは増速することができる。

【0093】

また，レバー操作量に応じて８個のポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄを順次ブームシリンダ１に接続してブームシリンダ１を駆動するとき，ブームシリンダ１の必要流量が第1油圧ポンプ１１だけでは賄えるまでは，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄのいずれも第１位置から切り換わらず，ブームシリンダ１の必要流量が第1油圧ポンプ１１だけでは賄えなくなった場合に，切換弁４２ａ～４２ｄを第２位置に切り換えればよい。レバー操作量に応じて８個のポンプ要素１１ａ～１１ｄ，１２ａ～１２ｄを順次アームシリンダ２に接続し，アームシリンダ２を駆動するときも同様であり，アームシリンダ２の必要流量が第２油圧ポンプ１２だけでは賄えなくなった場合に，切換弁４１ａ～４１ｄを第２位置に切り換えればよい。このためブームシリンダ１或いはアームシリンダ２を駆動するときの切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄの切り換え回数を減らすことができ，切換弁４１ａ～４１ｄ，４２ａ～４２ｄの耐久性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0094】

１…ブームシリンダ（特定の第１アクチュエータ）
２…アームシリンダ（特定の第２アクチュエータ）
３…バケットシリンダ
４…旋回モータ
１～５ｂ…複数のアクチュエータ
９…エンジン
１０…ポンプ装置
１１…第１油圧ポンプ
１１ａ～１１ｄ…第１ポンプ要素
１２…第２油圧ポンプ
１２ａ～１２ｄ…第２ポンプ要素
１３…ポートブロック
１４…シャフト
１５…偏心カム
１６…ピストン
１７ａ～１７ｄ…吸入チェック弁
１８ａ～１８ｄ…吐出チェック弁
１９…シリンダ
２０…コントロールバルブ
２１…走行右用方向制御弁
２２…バケット用方向制御弁
２３…ブームI用方向制御弁
２４…アームII用方向制御弁
２５…旋回用方向制御弁
２６…アームI用方向制御弁
２７…ブーム１用方向制御弁
２８…予備用方向制御弁
２９…走行左用方向制御弁
３０…タンデムピストン
３１…第１ポンプポート
３２…第２ポンプポート
３３…第１バルブグループ
３４…第２バルブグループ
３６ａ，３６ｂ…第１ラジアルピストンポンプ
３７ａ，３７ｂ…第２ラジアルピストンポンプ
４０…マニホールドブロック
４１ａ～４１ｄ…第１切換弁
４２ａ～４２ｄ…第２切換弁
４３…第１サービスポート
４４…第２サービスポート
４５ａ～４５ｄ…第１吐出ポート
４６ａ～４６ｄ…第２吐出ポート
４７…吸入ポート
４８，４９…ケーシング
５０…シリンダ室
５１…第１配管
５２…第２配管
５５…タンク
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ…操作レバー装置
５７…コントローラ
５８，５９…ポンプコントローラ
６０ａ～６０ｆ…ピストンポンプ
１００…油圧ショベル
１０１…下部走行体
１０２…上部旋回体
１０８ａ，１０８ｂ…走行装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】