作業機のＨＳＴ再生制御装置
【課題】作業機のＨＳＴ再生制御装置に関し、簡素な構成で、油圧モータの慣性回転時のエネルギーを効率的に回収して再生利用する。
【解決手段】作業機の油圧ポンプ２及び油圧モータ３間に一対の駆動用管路Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２を閉回路状に接続して、静油圧伝動回路（ＨＳＴ）を形成する。
また、油圧モータ３の慣性回転時に排出される作動油を蓄積する蓄圧手段３０Ａと、油圧ポンプ２による油圧モータ３の駆動時に蓄圧手段３０Ａに蓄積された作動油を油圧ポンプ２へ供給して再生させる再生手段３０Ｂとを設ける。
さらに、油圧ポンプ２による油圧モータ３の駆動時に、再生手段３０Ｂによって再生される作動油の圧力に応じて、油圧モータ３から油圧ポンプ２へ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段４０Ｌ，４０Ｒを設ける。
【解決手段】作業機の油圧ポンプ２及び油圧モータ３間に一対の駆動用管路Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２を閉回路状に接続して、静油圧伝動回路（ＨＳＴ）を形成する。
また、油圧モータ３の慣性回転時に排出される作動油を蓄積する蓄圧手段３０Ａと、油圧ポンプ２による油圧モータ３の駆動時に蓄圧手段３０Ａに蓄積された作動油を油圧ポンプ２へ供給して再生させる再生手段３０Ｂとを設ける。
さらに、油圧ポンプ２による油圧モータ３の駆動時に、再生手段３０Ｂによって再生される作動油の圧力に応じて、油圧モータ３から油圧ポンプ２へ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段４０Ｌ，４０Ｒを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機の静油圧伝動回路（ＨＳＴ回路）における作動油の再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルをはじめとする旋回式作業機では、上部旋回体の旋回中の慣性運動に伴う回転エネルギーを蓄え、そのエネルギーで旋回動力をアシストする再生制御装置が開発されている。
例えば、特許文献１には下部走行体のフレームと上部旋回体のフレームとの間に旋回軸受を設け、旋回軸受の内輪に対して油圧モータ及び電動機を接続した油圧ショベルが記載されている。この技術では、上部旋回体の旋回中の慣性トルクで電動機を連れ回して回生発電し、発生した電力を蓄電器に充電している。また、充電された電力で電動機を駆動して、旋回の加減速時にアシストトルクを与えている。このように、電動機で油圧モータをアシストすることにより、旋回に必要十分なトルクを発生させることができ、省エネルギーになるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電力を発生させるための電動機やエネルギーを蓄えるための蓄電器，インバータ装置，コントローラなどの各種装置が必要となり、システムが複雑になる。そのため、コストを抑えることが難しく、かつ、システム全体の信頼性を高めることが難しいという課題がある。
特に、大型の油圧ショベルの場合には、大容量の電動機，蓄電器及びインバータ装置が必要となりコストがさらに高くなるほか、旋回装置自体のサイズも大型化するという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、油圧モータの慣性回転時のエネルギーを効率的に回収して再生利用することができるようにした、作業機のＨＳＴ再生制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、作業機の油圧ポンプ及び油圧モータ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる静油圧伝動回路における作動油の再生制御装置であって、該油圧モータの慣性回転時に、該油圧モータから排出される作動油を蓄積する蓄圧手段と、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２記載の構成に加え、該蓄圧手段が、該一対の駆動用管路のうち、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油が流通する駆動用管路から分岐して形成された蓄圧管路と、操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、該駆動用管路上における該蓄圧回路との分岐点よりも該油圧ポンプ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該駆動用管路を開放し、該操作入力がないときに該駆動用管路を閉鎖する切換弁と、該蓄圧管路上に介装され、該油圧モータから排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、該蓄圧管路上における該アキュムレータよりも該駆動用管路との分岐点側に介装され、該アキュムレータに蓄積された作動油の圧力を保持する蓄圧チェック弁と、該蓄圧管路上における該蓄圧チェック弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該油圧モータのブレーキ圧を保持するシーケンス弁と、該蓄圧管路上における該シーケンス弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該蓄圧管路を閉塞し、該操作入力がないときに該蓄圧管路を開放する蓄圧切換弁と、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２又は３記載の構成に加え、該再生手段が、該蓄圧管路上における該蓄圧切換弁よりも該アキュムレータ側から分岐して形成され、該駆動用管路と該蓄圧管路との分岐点よりも該油圧ポンプ側の該駆動用管路へ接続された再生管路と、該再生管路上に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該再生管路を開放し、該操作入力がないときに該再生管路を閉鎖する再生弁と、該再生管路上に介装され、該蓄圧管路側への作動油の逆流を防止する再生チェック弁と、を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２〜４の何れか１項に記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該駆動用管路上における該切換弁と該再生管路の接続点との間から分岐して形成され、作動油タンクへ接続されたバイパス管路と、該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス切換弁と、を有することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２〜５の何れか１項に記載の構成に加え、該一対の駆動用管路のうち、該油圧ポンプから該油圧モータへ供給される作動油が流通する駆動用管路に接続され、該バイパス管路からの作動油の排出量に応じて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項１）によれば、閉回路状の静油圧伝動回路に還流量制御手段を設けたことにより、蓄圧手段による作動油の再生時においても、あるいは再生終了時においても、油圧ポンプへ流入する作動油量に過不足を生じさせることがない。これにより、再生の前後における閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができ、油圧ポンプ及び油圧モータの動作を安定させることができる。
【００１３】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項２）によれば、油圧モータから油圧ポンプへ還流する作動油流量を、再生される作動油の圧力に応じて制御することにより、閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができる。
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項３）によれば、簡素な構成で、油圧モータの慣性回転時における作動油をアキュムレータに蓄積することができる。また、電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をより向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項４）によれば、作動油の再生時に油圧モータからの戻り油をバイパス管路に導入することにより、その作動油を作動油タンクに排出することができる。つまり、閉回路内における作動油流量を大きく変化させることなく作動油を再生させることができる。また，電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項５）によれば、作動油の再生時に再生圧が低下した場合に、簡素な構成で、バイパス管路から駆動用管路側へと作動油を流通させることができる。つまり、アキュムレータに蓄えられた作動油が減少して再生が完了したときには、油圧モータから排出される作動油を油圧ポンプへ還流させることができる。また，電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項６）によれば、再生される作動油の圧力に応じてバイパス管路から排出される作動油を閉回路に補充することができ、回路動作をさらに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＳＴ再生制御装置を備えた油圧ショベルを示す模式的な斜視図である。
【図２】本ＨＳＴ再生制御装置が適用された油圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．油圧ショベル構成］
本発明は、図１に示す油圧ショベル５０に適用されている。この油圧ショベル５０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体５１と、下部走行体５１に搭載された上部旋回体５２とを備えて構成される。上部旋回体５２は、旋回装置５３を介して下部走行体５１の上に旋回自在に設置されている。
【００１９】
上部旋回体５２の車両前方側には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャブ５４と、これに隣接して車両前方へ延出するように設けられたフロント作業装置５５とが設けられている。また、上部旋回体５２の最後端部には機体の重量バランスを保つためのカウンタウェイト５６が配設されている。
カウンタウェイト５６の直前方にはエンジンルーム及びポンプルームが形成されている。エンジンルーム内には油圧ショベル５０の駆動源であるエンジン１が設置され、ポンプルーム内には旋回装置５３やフロント作業装置５５等の作動油供給源である油圧ポンプ２が設置されている。
【００２０】
旋回装置５３は、油圧駆動の旋回モータ３（油圧モータ），減速機４及び軸受として機能するボールレース５を備えて構成される。旋回モータ３は、油圧ポンプ２から作動油の供給を受けて回転する動力装置である。油圧ポンプ２及び旋回モータ３間には、一対の駆動用管路が閉回路状に接続されている。旋回モータ３の回転方向は、閉回路内での作動油の流通方向、すなわち油圧ポンプ２からの作動油の供給方向に依存する。
【００２１】
つまり、旋回モータ３の駆動に係る油圧回路は、特許文献１に記載されたようなコントロールバルブを介して駆動ラインを制御される開放型の油圧回路ではなく、油圧ポンプ２の入出力ポートに対して旋回モータ３の入出力ポートを一対一に接続してなる閉回路として形成されている。このように、油圧ポンプ２で生成される駆動力を作動油の静油圧によって旋回モータ３へ伝達する油圧機構のことをＨＳＴ（静油圧伝動機構，Hydraulic Static Transmission）と呼ぶ。
【００２２】
減速機４は、複数のギヤが内蔵された変速機であり、旋回モータ３から入力される回転数を減少させつつ回転トルクを増大させるものである。これにより、旋回モータ３で生じた回転エネルギーが減速機４を介してボールレース５に伝達され、上部旋回体５２が下部走行体５１に対して旋回動作する。
キャブ５４内には、上部旋回体５２の旋回方向（右旋回方向又は左旋回方向）を入力するための旋回操作レバー２１が配置されている。旋回操作レバー２１への操作入力に応じて油圧ポンプ２から吐出される作動油の流通方向が選択され、旋回モータ３の回転方向が定められている。
【００２３】
また、ポンプルーム内にはアキュムレータ７が配置されている。アキュムレータ７は、その内部に高圧の作動油を蓄える液体室と、液体室の内圧に応じて伸縮する気体室とを有する蓄圧装置である。本実施形態では、上部旋回体５２の慣性回転時における高圧の作動油を一時的にアキュムレータ７に蓄えるとともに、上部旋回体５２の旋回時にそれを放出することによって、油圧エネルギーを再利用している。なお、アキュムレータ７の種別は、ピストン式アキュムレータでもよいし、ブラダ式アキュムレータでもよい。
【００２４】
［２．油圧回路構成］
図２に、旋回モータ３の駆動に係る油圧回路を示す。ここでは、便宜的に油圧回路をその機能毎に分類して順番に説明する。
本油圧回路１０は、ＨＳＴ回路１０，パイロット圧生成回路２０，蓄圧回路３０Ａ（蓄圧手段），再生回路３０Ｂ（再生手段）及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒ（還流量制御回路）を備えて構成される。図２中では、蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂをそれぞれ二点鎖線で囲って示し、還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒをそれぞれ一点鎖線で囲って示す。
【００２５】
［２−１．パイロット圧生成回路２０］
パイロット圧生成回路２０は、旋回操作レバー２１への入力操作に応じたパイロット圧を出力するための回路である。図２に示すように、旋回操作レバー２１の下端部にはリモコン弁２２が固設されている。リモコン弁２２は、旋回操作レバー２１に入力される操作量及び操作方向に応じた大きさのパイロット圧を生成する制御弁である。リモコン弁２２には、パイロットポンプ２５及び作動油タンク９が接続されている。
【００２６】
リモコン弁２２の内部には、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒ及びパイロットシャトル弁２４が内蔵され、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒの上端部が旋回操作レバー２１の下端部に連結されている。一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒのうち、旋回操作レバー２１の傾動方向に対応する一方がその傾動角度に応じて開放され、開度に応じたパイロット圧を発生させる。また、パイロットシャトル弁２４は、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒのそれぞれの下流側の圧力のうち、高圧の一方を選択する高圧選択弁である。
【００２７】
図２中の記号Ｌは左旋回方向への操作時に生じるパイロット圧を示し、記号Ｒは右旋回方向への操作時に生じるパイロット圧を示す。また、記号Ｃは操作方向によらないパイロット圧であって、すなわち何らかの操作入力がなされた時に生じるパイロット圧を示す。これらのパイロット圧Ｌ，Ｒ，Ｃは、以下に説明するＨＳＴ回路１０，蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒのそれぞれに伝達され、図２中の各所における同一記号の箇所へのパイロット圧として本発明の制御に使用される。
【００２８】
［２−２．ＨＳＴ回路１０］
ＨＳＴ回路１０は、旋回モータ３の駆動に係る閉回路である。ＨＳＴ回路１０には、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ２及びチャージポンプ６が設けられ、さらにこれらの油圧ポンプ２，６から吐出される作動油によって駆動される旋回モータ３が設けられている。旋回モータ３の出力軸は、ボールレース５に歯合する減速機４に対して連結されている。なお、上部旋回体５２は質量が大きく、旋回モータ３に対する慣性体として作用する。
【００２９】
油圧ポンプ２は、一対の入出力ポートを持った両傾転斜板機構を有しており、二つのポートのうちの何れか一方から作動油を吐出するとともに、他方のポートから作動油を吸引するように構成されている。以下、油圧ポンプ２の二つのポートをそれぞれ左ポート２Ｌ，右ポート２Ｒと呼ぶ。また、旋回モータ３の二つのポートをそれぞれ左ポート３Ｌ，右ポート３Ｒと呼ぶ。
【００３０】
油圧ポンプ２の左ポート２Ｌは、駆動用ラインとしての管路Ｌ１及びＬ２（一対の駆動用管路の一方）を介して旋回モータ３の左ポート３Ｌに接続されている。同様に、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒは、管路Ｒ１及びＲ２（一対の駆動用管路の他方）を介して旋回モータ３の右ポート３Ｒに接続されている。
旋回モータ３は、右ポート３Ｒ側への作動油流入時に上部旋回体５２を右旋回させる方向へと回転（右回転）し、左ポート３Ｌ側から作動油を排出する。また、左ポート３Ｌ側への作動油流入時には上部旋回体５２を左旋回させる方向へと回転（左回転）し、右ポート３Ｒ側から作動油を排出する。
【００３１】
油圧ポンプ２には、両傾転斜板の傾斜角を調整することにより吐出流量，吐出圧及び吐出方向を制御する斜板制御機構２ａ（レギュレータ）が併設されている。また、油圧ポンプ２の近傍には、管路Ｌ１，Ｒ１の作動油圧のうち高圧の一方（すなわち、油圧ポンプ２の吐出圧）を選択するシャトル弁１６が設けられている。斜板制御機構２ａには、パイロット圧生成回路２０で生成されたパイロット圧Ｌ，Ｒと、シャトル弁１６で選択された油圧ポンプ２の吐出圧とが入力されている。
【００３２】
管路Ｌ１及びＬ２上には切換弁１７が介装されている。切換弁１７よりも油圧ポンプ２側の作動油流路が管路Ｌ１であり、切換弁１７よりも旋回モータ３側の作動油流路が管路Ｌ２である。
切換弁１７は、スプールの一端にパイロット圧Ｒを導入するパイロット回路が接続された二位置切換弁である。この切換弁１７には、管路Ｌ１，Ｌ２と、作動油タンク９へと繋がるバイパス管路Ｌ３とが連結されている。
【００３３】
切換弁１７は、パイロット圧Ｒが導入されていないときにはスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｌ３側を封鎖するとともに管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への作動油流通を阻止するチェック弁として機能する。一方、パイロット圧Ｒが導入されたときにはスプールがＲ位置に設定され、管路Ｌ１側が封鎖されるとともに管路Ｌ２とバイパス管路Ｌ３とが連通される。
【００３４】
このように切換弁１７は、パイロット圧Ｒに応じて管路Ｌ１，Ｌ２及びバイパス管路Ｌ３間の接続を切り換える機能を持つ。つまり、旋回モータ３の右回転時に油圧ポンプ２へ還流しようとする作動油をバイパス管路Ｌ３側へ導入する機能と、旋回モータ３の左回転時及び回転停止時に管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への作動油の逆流を防止する機能とを備えている。
【００３５】
また、管路Ｒ１と管路Ｒ２との間には切換弁１８が介装されている。切換弁１８よりも油圧ポンプ２側の作動油流路が管路Ｒ１であり、切換弁１８よりも旋回モータ３側の作動油流路が管路Ｒ２である。
切換弁１８は、スプールの一端にパイロット圧Ｌを導入するパイロット回路が接続された二位置切換弁である。この切換弁１８には、管路Ｒ１，Ｒ２のほか、作動油タンク９へ繋がるバイパス管路Ｒ３が連結されている。
【００３６】
切換弁１８は、パイロット圧Ｌが導入されていないときにスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を封鎖するとともに管路Ｒ２側から管路Ｒ１側への作動油流通を阻止するチェック弁として機能する。一方、パイロット圧Ｌが導入されたときにはスプールがＬ位置に設定され、管路Ｒ１が封鎖されるとともに管路Ｒ２とバイパス管路Ｒ３とが連通される。
【００３７】
このように切換弁１８は、パイロット圧Ｌに応じて管路Ｒ１，Ｒ２及びバイパス管路Ｒ３間の接続を切り換える機能を持つ。つまり、旋回モータ３の左回転時に油圧ポンプ２へ還流しようとする作動油をバイパス管路Ｒ３側へ導入する機能と、旋回モータ３の右回転時及び回転停止時に管路Ｒ２側から管路Ｒ１側への作動油の逆流を防止する機能とを備えている。
【００３８】
管路Ｌ２，Ｒ２間には、旋回モータ３に対して並列に接続された三本の通路Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。第一の通路Ａ１上には、管路Ｒ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ａが介装され、第二の通路Ａ２上には、管路Ｌ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ｂが介装されている。これらのオーバーロードリリーフ弁１１ａ，１１ｂは、旋回モータ３の回転時の負荷によって流入側の管路の作動油が高圧となった場合に、その作動油を他方の管路側へ逃がすように機能する。
【００３９】
第三の通路Ａ３上には、一対の蓄圧チェック弁１３，１４が介装されている。また、第三の通路Ａ３上の蓄圧チェック弁１３，１４に挟まれた部分から分岐して、蓄圧管路Ｃ１が形成されている。これらの蓄圧チェック弁１３，１４が許容する作動油の流通方向は、図２中に示すように、管路Ｌ２，Ｒ２側から蓄圧管路Ｃ１側へと向かう方向である。
蓄圧チェック弁１３，１４はそれぞれ、旋回モータ３から排出された作動油を蓄圧管路Ｃ１側へ流通させるとともに、蓄圧管路Ｃ１側の作動油圧を保持するように機能する。つまり、切換弁１７，１８によって行き先を遮断された作動油の還流は、第三の通路Ａ３を通って蓄圧管路Ｃ１側へと導入される。
【００４０】
管路Ｌ１，Ｒ１間には、油圧ポンプ２に対して並列に接続された第四の通路Ａ４が設けられ、この第四の通路Ａ４上にフラッシング弁１２が介装されている。フラッシング弁１２は、可変容量型のチャージポンプ６に接続された流路を管路Ｌ１，Ｒ１に接続するためのパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御するものである。フラッシング弁１２のスプールの両端部には、前述のパイロット圧Ｌ，Ｒが導入されている。
【００４１】
二種類のパイロット圧Ｌ，Ｒの何れもが導入されていないときには、フラッシング弁１２のスプールがＸ位置に保持され、第四の通路Ａ４がフラッシング弁１２のスプール内部を素通りして管路Ｌ１，Ｒ１間を連通するような回路が形成される。つまり、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌ及び右ポート２Ｒが管路Ｌ１，Ｒ１及び第四の通路Ａ４で形成された閉回路に接続された状態となる。
【００４２】
また、パイロット圧Ｌが導入されたときには、フラッシング弁１２のスプールが移動してＬ位置に設定され、チャージポンプ６が管路Ｒ１側に接続される。一方、パイロット圧Ｒが導入されると、フラッシング弁１２のスプールが移動してＲ位置に設定され、チャージポンプ６が管路Ｌ１側に接続される。
フラッシング弁１２とチャージポンプ６との間には、チェック弁１５が介装されている。チャージポンプ６及びフラッシング弁１２は、後述する還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒからリリーフされて減少したＨＳＴ回路１０内の作動油を補充するように機能する。
【００４３】
［２−３．蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ］
蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂは、旋回モータ３の慣性回転時に生じる高圧の作動油をアキュムレータ７に蓄積し、これを旋回モータ３の駆動時に再生利用するための回路である。
なお、前述の切換弁１７，１８，蓄圧チェック弁１３，１４及び蓄圧管路Ｃ１は、その機能に着目すると、図２に示すように蓄圧回路３０Ａに含まれる。これに加えて、蓄圧回路３０Ａはアキュムレータ７，シーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２を備えて構成される。
【００４４】
蓄圧管路Ｃ１は、蓄圧チェック弁１３，１４の間とアキュムレータ７との間を接続する管路である。蓄圧管路Ｃ１上にはシーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２が介装されている。
シーケンス弁３１は、蓄圧管路Ｃ１を介して蓄圧チェック弁１３，１４側から導入される作動油圧を保持するリリーフ弁である。このシーケンス弁３１は、上流側（蓄圧チェック弁１３，１４側）の作動油圧が規定圧力Ｐ0以上となったときにスプールを開放して作動油をアキュムレータ７側へ流通させる。蓄圧管路Ｃ１を介して作動油が導入されるのは、旋回モータ３の回転停止時であるから、ここには旋回モータ３の停止直後の高圧の作動油、すなわち上部旋回体５２の慣性回転時の作動油が導入されることになる。
【００４５】
したがって、旋回モータ３の回転停止時には、シーケンス弁３１よりも蓄圧チェック弁１３，１４側の蓄圧管路Ｃ１内に規定圧力Ｐ0が残留し、これが旋回モータ３のブレーキ圧として作用する。また、アキュムレータ７側にはシーケンス弁３１の規定圧力Ｐ0以上の作動油が流入することになる。
蓄圧切換弁３２は、蓄圧管路Ｃ１におけるシーケンス弁３１よりもアキュムレータ７側に介装された二位置切換弁である。蓄圧切換弁３２のスプールの一端にはパイロットシャトル弁２４で選択されたパイロット圧Ｃを導入するパイロット回路が接続されている。蓄圧切換弁３２は、パイロット圧Ｃが導入されていないときにはスプールをＸ位置に保持して蓄圧管路Ｃ１を開放し、作動油をアキュムレータ７へと導く流路を形成する。
【００４６】
一方、パイロット圧Ｃが導入されるとスプールが移動してＣ位置に設定され、蓄圧管路Ｃ１が閉塞される。このように、蓄圧切換弁３２は、蓄圧のタイミングをパイロット圧Ｃの非導入時、すなわち旋回操作レバー２１の非操作時のみに制限する。
再生回路３０Ｂは、三本の再生管路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，再生弁３３及び一対の再生チェック弁３４，３５を備えて構成される。図２に示すように、蓄圧管路Ｃ１上における蓄圧切換弁３２とアキュムレータ７との間から再生管路Ｃ２が分岐形成され、再生弁３３へと接続されている。また、再生管路Ｃ３，Ｃ４は、再生弁３３から管路Ｌ１，管路Ｒ１のそれぞれに接続された作動油流路である。
【００４７】
再生弁３３は、アキュムレータ７に蓄えられた作動油（圧油）をＨＳＴ回路１０側へ再生供給するためのパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り換えて作動油の流量及び流通方向を可変制御する。再生弁３３のスプールの両端部には、前述のパイロット圧Ｌ，Ｒを導入するパイロット回路が接続されている。
再生弁３３は、二種類のパイロット圧Ｌ，Ｒの何れもが導入されていないときに、スプールをＸ位置に保持し、全ての再生管路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を閉塞する。また、パイロット圧Ｌが導入されたときには、スプールをＬ位置に移動させ、管路Ｒ１側に繋がる再生管路Ｃ４と再生管路Ｃ２とを接続する。一方、パイロット圧Ｒが導入されたときには、スプールをＲ位置に移動させ、管路Ｌ１側に繋がる再生管路Ｃ３と再生管路Ｃ２とを接続する。
【００４８】
なお、パイロット圧Ｌの発生時におけるＨＳＴ回路１０では、作動油が油圧ポンプ２の左ポート２Ｌから管路Ｌ１に吐出され、管路Ｒ１側の右ポート２Ｒから吸引されている。反対に、パイロット圧Ｒの発生時には、作動油が油圧ポンプ２の右ポート２Ｒから管路Ｒ１に吐出され、管路Ｌ１側の左ポート２Ｌから吸引されている。つまり、再生弁３３は油圧ポンプ２の吸い込み側の管路に再生作動油を供給するように機能する。
【００４９】
再生管路Ｃ３，Ｃ４の中途にはそれぞれ、再生チェック弁３４，３５が介装されている。これらの再生チェック弁３４，３５は、管路Ｌ１，Ｒ１側から再生弁３３側への作動油の逆流を防止するように機能する。
このように本実施形態では、蓄圧管路Ｃ１，操作レバー２１，切換弁１７，１８，アキュムレータ７，蓄圧チェック弁１４，シーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２の働きによって、旋回モータ３の慣性回転時における作動油の蓄積（蓄圧）がなされている。また、再生管路Ｃ３，Ｃ４，再生弁３３及び再生チェック弁３４，３５の働きによって、旋回モータ３の駆動時における作動油の再生がなされている。
【００５０】
［２−４．還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒ］
還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒは、作動油の再生時における回路全体の作動油流量を調整するための回路であり、再生管路Ｃ３，Ｃ４から流入する作動油流量と旋回モータ３側から還流しようとする作動油流量とのバランスを取り、閉回路内における作動油の総流量を安定させるための制御を実施する。
【００５１】
これらの還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒは、制御に係るパイロット圧がＬ又はＲである点において対称な回路構造である。一方の還流量制御回路４０Ｌは、右旋回方向へのレバー操作に応じて動作する回路、他方の還流量制御回路４０Ｒは、左旋回方向へのレバー操作に応じて動作する回路である。
まず、図２中の上方に示された還流量制御回路４０Ｌについて説明する。
【００５２】
バイパス管路Ｌ３は、切換弁１７と作動油タンク９との間を接続する還流排出用の管路である。バイパス管路Ｌ３上には、バイパス切換弁４３が介装されている。バイパス切換弁４３は、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁である。スプールの一端には、パイロット圧Ｒを導入するパイロット回路が接続されている。また、スプールの他端には、再生管路Ｃ３から分岐して形成された再生圧導入路Ｂ１が接続されている。
【００５３】
再生圧導入路Ｂ１は、蓄圧再生回路３０の作動油圧ＰLをバイパス切換弁４３へ伝達する管路である。本実施形態では、再生圧導入路Ｂ１が再生管路Ｃ３上における再生チェック弁３４よりも再生弁３３側から分岐している。
バイパス切換弁４３は、パイロット圧Ｒが導入されていないときには、スプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。また、パイロット圧Ｒが導入されているときには、再生圧導入路Ｂ１から導入される作動油圧ＰLに応じた挙動を示す。
【００５４】
すなわち、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1以上である場合、バイパス切換弁４３はスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｌ３を作動油タンク９に連通させる。一方、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1未満であるときは、スプールをＹ位置に移動させ、バイパス管路Ｒ３を閉鎖する。したがって、バイパス管路Ｌ３の作動油が作動油タンク９に排出されるのは、パイロット圧Ｒが導入され（すなわち、旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作され）、かつ、作動油圧ＰL＞Ｐ1の場合である。
【００５５】
なお、ここでの判定に係る所定圧力Ｐ1は、前述の規定圧力Ｐ0よりも小さい値である。したがって、再生管路Ｃ３を介して作動油が導入され始めたときには、バイパス切換弁４３のスプール位置がＸ位置となり、その後、作動油の再生供給がある程度なされてアキュムレータ７側の作動油圧が低下してくると、バイパス切換弁４３のスプール位置がＹ位置となる。
【００５６】
また、バイパス管路Ｌ３には、管路Ｌ１との間を接続するバイパス還流管路Ｌ４が設けられている。バイパス還流管路Ｌ４におけるバイパス管路Ｌ３側の端部は、切換弁１７とバイパス切換弁４３との間に接続されている。また、バイパス還流管路Ｌ４における管路Ｌ１側の端部が接続されている位置は、管路Ｌ１上における第四の通路Ａ４との接続点よりも油圧ポンプ２側であり、かつ、再生管路Ｃ３との接続点よりも旋回モータ３側である。
【００５７】
バイパス還流管路Ｌ４上にはバイパスチェック弁４５が介装されており、バイパス管路Ｌ３側から管路Ｌ１側のみへの作動油の流通が許容されている。これにより、例えば切換弁１７のスプールがＲ位置に設定され、かつ、バイパス切換弁４３のスプールがＹ位置に設定されている場合には、バイパス管路Ｌ３に導入された旋回モータ３からの還流がそのまま管路Ｌ１側へと流れ、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌに吸入される。
【００５８】
続いて、図２中の下方に示された還流量制御回路４０Ｒについて説明する。
バイパス管路Ｒ３は、切換弁１８と作動油タンク９との間を接続する還流排出用の管路である。バイパス管路Ｒ３上には、バイパス切換弁４４が介装されている。バイパス切換弁４４は、前述のバイパス切換弁４３と同様に、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁である。スプールの両端部には、パイロット圧Ｌを導入するパイロット回路と再生管路Ｃ４の作動油圧ＰRを導入する再生圧導入路Ｂ２とがそれぞれ接続されている。
【００５９】
バイパス切換弁４４は、パイロット圧Ｌが導入されていないときには、スプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。また、パイロット圧Ｌが導入されているときには、再生圧導入路Ｂ２から導入される作動油圧ＰRに応じて作動する。
すなわち、作動油圧ＰRが所定圧力Ｐ1以上である場合、バイパス切換弁４４はスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。一方、作動油圧ＰRが所定圧力Ｐ1未満であるときは、スプールをＹ位置に移動させ、バイパス管路Ｒ３を閉鎖する。したがって、バイパス管路Ｒ３の作動油が作動油タンク９に排出されるのは、パイロット圧Ｌが導入され（すなわち、旋回操作レバー２１が左旋回方向に操作され）、かつ、作動油圧ＰR＞Ｐ1の場合である。
【００６０】
また、バイパス管路Ｒ３には、管路Ｒ１との間を接続するバイパス還流管路Ｒ４が設けられ、このバイパス還流管路Ｒ４上にバイパスチェック弁４６が介装されている。バイパスチェック弁４６は、バイパス管路Ｒ３側から管路Ｒ１側のみへの作動油の流通を許容するものである。これにより、例えば切換弁１８のスプールがＬ位置に設定され、かつ、バイパス切換弁４４のスプールがＹ位置に設定されている場合には、バイパス管路Ｒ３に導入された旋回モータ３からの還流がそのまま管路Ｒ１側へ供給され、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒに吸入される。
【００６１】
このように、本実施形態では、切換弁１７，１８，バイパス管路Ｌ３，Ｒ３，バイパス還流管路Ｌ４，Ｒ４及びバイパス切換弁４３，４４によって、作動油再生時における閉回路内の作動油総量が制御されている。
本実施形態における旋回操作レバー２１の操作状態及び再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRと、切換弁１７，１８，蓄圧切換弁３２，再生弁３３及びバイパス切換弁４３，４４の制御状態との関係を以下に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
［３．作用］
［３−１．旋回操作時］
ここでは、旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作された場合の挙動を説明する。
旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作されると、パイロット圧生成回路２０における減圧弁２３Ｒの下流側にパイロット圧Ｒが生じ、ＨＳＴ回路１０，蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒの各回路へと伝達される。また、パイロットシャトル弁２４からはパイロット圧Ｒと同圧のパイロット圧Ｃが蓄圧回路３０Ａへ伝達される。
【００６４】
パイロット圧Ｒを受けて、ＨＳＴ回路１０ではフラッシング弁１２及び切換弁１７のスプールがＲ位置に設定され、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒから旋回モータ３へと作動油が吐出される。管路Ｌ１及びＬ２間に介装された切換弁１８のスプールはＸ位置に設定されているため、管路Ｒ１の作動油は切換弁１８を通って管路Ｒ２を流れ、旋回モータ３の右ポート３Ｒに供給される。これにより、上部旋回体５２が右旋回方向に駆動される。
【００６５】
また、切換弁１７のスプールはＲ位置に設定され、管路Ｌ２とバイパス管路Ｌ３とが接続される。したがって、旋回モータ３の左ポート３Ｌから排出される作動油は、バイパス管路Ｌ３に導入される。
一方、蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂでは、蓄圧切換弁３２のスプールがＣ位置に設定されるとともに、再生弁３３のスプールがＲ位置に設定される。これにより、アキュムレータ７と再生管路Ｃ１とが遮断されるとともに、アキュムレータ７と再生管路Ｃ３とが接続され、アキュムレータ７内に蓄えられていた作動油が再生管路Ｃ３に導入され、チェック弁３４を介して管路Ｌ１へ供給される。この作動油は油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されて再生利用されることになる。
【００６６】
このとき、アキュムレータ７には少なくとも規定圧力Ｐ0以上の圧力の作動油が蓄積されているため、再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLは所定圧力Ｐ1以上の状態となる。この作動油圧ＰLは再生圧導入路Ｂ１を介してバイパス切換弁４３に伝達され、バイパス切換弁４３のスプールがＸ位置に設定される。したがって、バイパス管路Ｌ３に導入された旋回モータ３からの還流は作動油タンク９へ排出される。
【００６７】
その後、アキュムレータ７に蓄えられていた作動油が減少して再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLが低下し、管路Ｌ１側へ再生される作動油流量は減少する。このとき、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1未満になると、バイパス切換弁４３のスプールがＹ位置に設定され、バイパス管路Ｌ３が閉鎖される。したがって、バイパス管路Ｌ３の作動油はバイパス還流管路Ｌ４を通り、バイパスチェック弁４５を介して管路Ｌ１側へ供給される。これにより、旋回モータ３側から還流してきた作動油が油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されることになる。
【００６８】
また、フラッシング弁１２ではスプール位置がＲ位置に設定され、チャージポンプ６から吐出される作動油が管路Ｌ１側へ供給される。なお、管路Ｌ１側の作動油量が不足している場合には、このチャージポンプ６からの作動油が補充されて油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されることになる。
これらの作用により、管路Ｌ１から油圧ポンプ２の左ポート２Ｌに吸引される作動油流量に過不足が生じることはなく、ＨＳＴ回路１０内の作動油流量の変動が防止される。つまり、閉回路内における作動油の総流量が安定する。なお、油圧ポンプ２からの実際の吐出流量及び吐出圧（出力馬力）は、レギュレータ２ａにより、パイロット圧Ｌ，Ｒ及び管路Ｌ１，Ｒ１の作動油圧に応じて適宜調整される。仮に、油圧ポンプ２からの吐出流量が一定であるとすると、本ＨＳＴ回路１０では、再生管路Ｃ３側からの再生量が減少した分だけ旋回モータ３からの還流が油圧ポンプ２側へ補充され、さらにその不足を補うようにチャージポンプ６からの作動油が補充される。
【００６９】
［３−２．旋回操作の停止時（ブレーキ時）］
旋回操作レバー２１への入力操作が終了して中立状態とされると、上部旋回体５２及び旋回モータ３は慣性により回転しようとする。またこのとき、パイロット圧生成回路２０からのパイロット圧Ｌ，Ｒは低下し、切換弁１７，１８のスプールがともにＸ位置に設定される。これにより、管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への還流路が遮断される。慣性回転によって旋回モータ３の左ポート３Ｌから排出される管路Ｌ２内の作動油は通路Ａ３を通り、蓄圧チェック弁１４を介して蓄圧管路Ｃ１側へと導入される。
【００７０】
蓄圧管路Ｃ１に介装されたシーケンス弁３１は、上流側の作動油圧が規定圧力Ｐ0未満であればスプールを閉鎖しているため、シーケンス弁３１よりも上流側には旋回モータ３のブレーキ圧が保持される。一方、旋回モータ３の慣性回転によって生じる蓄圧管路Ｃ１内の作動油圧が規定圧力Ｐ0以上になると、シーケンス弁３１が開放され、作動油がアキュムレータ７側へ導入される。このとき、蓄圧切換弁３２及び再生弁３３のスプールがともにＸ位置に設定されているため、作動油が再生管路Ｃ３，Ｃ４側へ流入することはなく、規定圧力Ｐ0以上の作動油がアキュムレータ７に蓄積される。ここで蓄積された作動油は、その後旋回操作レバー２１の操作が開始されたときに再生利用されることになる。
【００７１】
なお、このような蓄圧後にも、シーケンス弁３１よりも旋回モータ３側の管路内には旋回モータ３のブレーキ圧として作用する規定圧力Ｐ0の圧油が残留する。また、ＨＳＴ回路１０ではフラッシング弁１２のスプールがＸ位置に設定され、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌ及び右ポート２Ｒが管路Ｌ１，Ｒ１及び通路Ａ４により閉回路で接続される。このとき、レギュレータ２ａにより油圧ポンプ２の斜板が中立位置に制御され、油圧ポンプ２からの作動油供給は停止している。また、チャージポンプ６から吐出される作動油が作動油タンク９へ排出される。
【００７２】
［４．効果］
このように、本ＨＳＴ再生制御装置によれば、油圧回路のみで油圧ショベル５０の旋回中の慣性運動に伴う回転エネルギーをアキュムレータ７に蓄えることができ、さらに蓄えたエネルギーを旋回動作に再利用することができる。すなわち、電動機や蓄電器といった電気機器を用いた従来の技術と比較して構成がシンプルであり、システム全体のコストを大きく削減することができる。また、センサやコントローラといった精密電子機器が不要なため信頼性が高く、メンテナンスや点検整備が容易であるという利点もある。
【００７３】
また、本実施形態では作動油の再生時における旋回モータ３から油圧ポンプ２への還流量を制御する還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒが形成されているため、アキュムレータ７による作動油の再生の前後におけるＨＳＴ回路１０全体の作動油流量の変動を抑制することができる。
例えば、作動油の再生時に旋回モータ３からの戻り油をバイパス管路Ｌ３，Ｒ３に導入することにより、その作動油を作動油タンク９に排出することができる。あるいは、アキュムレータ７に蓄えられた作動油が減少して再生が完了したときには、旋回モータ３から排出される作動油を油圧ポンプ２へ還流させることができる。つまり、旋回操作レバー２１が右旋回方向へ操作された直後の再生開始時においても、再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1よりも低下した再生終了時においても、油圧ポンプ２に流入する作動油量に過不足が生じない。したがって、油圧ポンプ２及び旋回モータ３の動作を安定させることができる。
【００７４】
特に、還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒにおけるバイパス切換弁４３，４４が、再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRを制御用のパイロット圧としてスプールに導入する構造を有しており、簡素な構成で確実にかつ容易に還流量を減少させることができる。
また、本ＨＳＴ回路１０では、フラッシング弁１２を介してチャージポンプ６から吐出される作動油が管路Ｌ１又はＲ１の何れか一方へ供給されているため、バイパス管路Ｌ３，Ｒ３から排出される作動油を適宜補充することができ、閉回路内の作動油総量をほぼ一定にすることができる。これにより、回路動作をさらに安定させることができる。
【００７５】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、バイパス切換弁４３，４４が再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRに応じてバイパス管路Ｌ３，Ｒ３を作動油タンク９に開放又は閉鎖する機能を有しているが、このような機能に代えて、作動油圧ＰL，ＰRに応じてバイパス管路Ｌ３，Ｒ３の開度を制御する構成とすることも考えられる。
【００７６】
例えば、再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRが高圧であるほど作動油タンク９への排出量を増加させ、低圧になるほど排出量を減少させる構成とする。この場合、油圧ポンプ２に吸引される作動油量をより正確に制御することが可能となる。
また、上述の実施形態では、蓄圧管路Ｃ１が管路Ｌ２及びＲ２間を接続する通路Ａ３から分岐形成されているが、旋回モータ３の回転方向が一方向に限定されている場合には、少なくとも旋回モータ３から油圧ポンプ２へ還流する作動油が流通する一方の管路に蓄圧管路Ｃ１が接続されていればよい。またこの場合、二つの還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒのうち、油圧ポンプ２へ吸引される作動油が流通する管路側の一方が設けられていればよい。このような構成においても、旋回モータ３の慣性回転時に排出される作動油をアキュムレータ７側へ導くことができるとともに、アキュムレータ７に蓄積された作動油を油圧ポンプ２へ供給して再生させることができる。
【００７７】
また、上述の実施形態では、再生圧導入路Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRをバイパス切換弁４３，４４に伝達する構成となっているが、このような構成に代えて、アキュムレータ７の出口圧を直接バイパス切換弁４３，４４に導入する構成としてもよい。この場合、より正確に作動油の再生圧を把握することができ、還流量の制御精度を向上させることができるものと考えられる。
【００７８】
また、上述の実施形態では、油圧ショベル５０の旋回動作に係る旋回モータ３の駆動回路に本発明を適用したものを例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、他のモータの駆動回路に適用することも可能である。なお、本発明は旋回モータ３の慣性回転を利用して作動油を再生しているため、慣性回転の大きな旋回モータ３ほど好適であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータ間に閉回路状の静油圧伝動回路を有する油圧ショベルや油圧式クレーン等の作業機全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
２Ｌ 左ポート
２Ｒ 右ポート
２ａ 斜板制御機構（レギュレータ）
３ 旋回モータ（油圧モータ）
３Ｌ 左ポート
３Ｒ 右ポート
４ 減速機
５ ボールレース
６ チャージポンプ
７ アキュムレータ
９ 作動油タンク
１０ ＨＳＴ回路（静油圧伝動回路）
１１ａ，１１ｂ オーバーロードリリーフ弁
１２ フラッシング弁
１３，１４ 蓄圧チェック弁
１５ チェック弁
１６ シャトル弁
１７，１８ 切換弁
２０ パイロット圧生成回路
２１ 旋回操作レバー
２２ リモコン弁
２３Ｒ，２３Ｌ 減圧弁
２４ パイロットシャトル弁
２５ パイロットポンプ
３０Ａ 蓄圧回路（蓄圧手段）
３０Ｂ 再生回路（再生手段）
３１ シーケンス弁
３２ 蓄圧切換弁
３３ 再生弁
３４，３５ 再生チェック弁
４０Ｌ，４０Ｒ 還流量制御回路（還流量制御手段）
４３，４４ バイパス切換弁
４５，４６ バイパスチェック弁
５０ 油圧ショベル
５１ 下部走行体
５２ 上部旋回体
５３ 旋回装置
５４ キャブ
５５ フロント作業装置
５６ カウンタウェイト
Ｌ１，Ｌ２ 管路（一対の駆動用管路の一方）
Ｌ３ バイパス管路
Ｌ４ バイパス還流管路
Ｒ１，Ｒ２ 管路（一対の駆動用管路の他方）
Ｒ３ バイパス管路
Ｒ４ バイパス還流管路
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 通路
Ｂ１，Ｂ２ 再生圧導入路
Ｃ１ 蓄圧管路
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 再生管路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機の静油圧伝動回路（ＨＳＴ回路）における作動油の再生制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルをはじめとする旋回式作業機では、上部旋回体の旋回中の慣性運動に伴う回転エネルギーを蓄え、そのエネルギーで旋回動力をアシストする再生制御装置が開発されている。
例えば、特許文献１には下部走行体のフレームと上部旋回体のフレームとの間に旋回軸受を設け、旋回軸受の内輪に対して油圧モータ及び電動機を接続した油圧ショベルが記載されている。この技術では、上部旋回体の旋回中の慣性トルクで電動機を連れ回して回生発電し、発生した電力を蓄電器に充電している。また、充電された電力で電動機を駆動して、旋回の加減速時にアシストトルクを与えている。このように、電動機で油圧モータをアシストすることにより、旋回に必要十分なトルクを発生させることができ、省エネルギーになるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２９０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電力を発生させるための電動機やエネルギーを蓄えるための蓄電器，インバータ装置，コントローラなどの各種装置が必要となり、システムが複雑になる。そのため、コストを抑えることが難しく、かつ、システム全体の信頼性を高めることが難しいという課題がある。
特に、大型の油圧ショベルの場合には、大容量の電動機，蓄電器及びインバータ装置が必要となりコストがさらに高くなるほか、旋回装置自体のサイズも大型化するという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、油圧モータの慣性回転時のエネルギーを効率的に回収して再生利用することができるようにした、作業機のＨＳＴ再生制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、作業機の油圧ポンプ及び油圧モータ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる静油圧伝動回路における作動油の再生制御装置であって、該油圧モータの慣性回転時に、該油圧モータから排出される作動油を蓄積する蓄圧手段と、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２記載の構成に加え、該蓄圧手段が、該一対の駆動用管路のうち、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油が流通する駆動用管路から分岐して形成された蓄圧管路と、操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、該駆動用管路上における該蓄圧回路との分岐点よりも該油圧ポンプ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該駆動用管路を開放し、該操作入力がないときに該駆動用管路を閉鎖する切換弁と、該蓄圧管路上に介装され、該油圧モータから排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、該蓄圧管路上における該アキュムレータよりも該駆動用管路との分岐点側に介装され、該アキュムレータに蓄積された作動油の圧力を保持する蓄圧チェック弁と、該蓄圧管路上における該蓄圧チェック弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該油圧モータのブレーキ圧を保持するシーケンス弁と、該蓄圧管路上における該シーケンス弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該蓄圧管路を閉塞し、該操作入力がないときに該蓄圧管路を開放する蓄圧切換弁と、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２又は３記載の構成に加え、該再生手段が、該蓄圧管路上における該蓄圧切換弁よりも該アキュムレータ側から分岐して形成され、該駆動用管路と該蓄圧管路との分岐点よりも該油圧ポンプ側の該駆動用管路へ接続された再生管路と、該再生管路上に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該再生管路を開放し、該操作入力がないときに該再生管路を閉鎖する再生弁と、該再生管路上に介装され、該蓄圧管路側への作動油の逆流を防止する再生チェック弁と、を有することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２〜４の何れか１項に記載の構成に加え、該還流量制御手段が、該駆動用管路上における該切換弁と該再生管路の接続点との間から分岐して形成され、作動油タンクへ接続されたバイパス管路と、該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス切換弁と、を有することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項６記載の本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置は、請求項２〜５の何れか１項に記載の構成に加え、該一対の駆動用管路のうち、該油圧ポンプから該油圧モータへ供給される作動油が流通する駆動用管路に接続され、該バイパス管路からの作動油の排出量に応じて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項１）によれば、閉回路状の静油圧伝動回路に還流量制御手段を設けたことにより、蓄圧手段による作動油の再生時においても、あるいは再生終了時においても、油圧ポンプへ流入する作動油量に過不足を生じさせることがない。これにより、再生の前後における閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができ、油圧ポンプ及び油圧モータの動作を安定させることができる。
【００１３】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項２）によれば、油圧モータから油圧ポンプへ還流する作動油流量を、再生される作動油の圧力に応じて制御することにより、閉回路全体の作動油流量の変動を抑制することができる。
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項３）によれば、簡素な構成で、油圧モータの慣性回転時における作動油をアキュムレータに蓄積することができる。また、電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をより向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項４）によれば、作動油の再生時に油圧モータからの戻り油をバイパス管路に導入することにより、その作動油を作動油タンクに排出することができる。つまり、閉回路内における作動油流量を大きく変化させることなく作動油を再生させることができる。また，電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項５）によれば、作動油の再生時に再生圧が低下した場合に、簡素な構成で、バイパス管路から駆動用管路側へと作動油を流通させることができる。つまり、アキュムレータに蓄えられた作動油が減少して再生が完了したときには、油圧モータから排出される作動油を油圧ポンプへ還流させることができる。また，電子制御装置によらないパイロット制御での実施が容易であり、制御の信頼性をさらに向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の作業機のＨＳＴ再生制御装置（請求項６）によれば、再生される作動油の圧力に応じてバイパス管路から排出される作動油を閉回路に補充することができ、回路動作をさらに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＳＴ再生制御装置を備えた油圧ショベルを示す模式的な斜視図である。
【図２】本ＨＳＴ再生制御装置が適用された油圧回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．油圧ショベル構成］
本発明は、図１に示す油圧ショベル５０に適用されている。この油圧ショベル５０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体５１と、下部走行体５１に搭載された上部旋回体５２とを備えて構成される。上部旋回体５２は、旋回装置５３を介して下部走行体５１の上に旋回自在に設置されている。
【００１９】
上部旋回体５２の車両前方側には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャブ５４と、これに隣接して車両前方へ延出するように設けられたフロント作業装置５５とが設けられている。また、上部旋回体５２の最後端部には機体の重量バランスを保つためのカウンタウェイト５６が配設されている。
カウンタウェイト５６の直前方にはエンジンルーム及びポンプルームが形成されている。エンジンルーム内には油圧ショベル５０の駆動源であるエンジン１が設置され、ポンプルーム内には旋回装置５３やフロント作業装置５５等の作動油供給源である油圧ポンプ２が設置されている。
【００２０】
旋回装置５３は、油圧駆動の旋回モータ３（油圧モータ），減速機４及び軸受として機能するボールレース５を備えて構成される。旋回モータ３は、油圧ポンプ２から作動油の供給を受けて回転する動力装置である。油圧ポンプ２及び旋回モータ３間には、一対の駆動用管路が閉回路状に接続されている。旋回モータ３の回転方向は、閉回路内での作動油の流通方向、すなわち油圧ポンプ２からの作動油の供給方向に依存する。
【００２１】
つまり、旋回モータ３の駆動に係る油圧回路は、特許文献１に記載されたようなコントロールバルブを介して駆動ラインを制御される開放型の油圧回路ではなく、油圧ポンプ２の入出力ポートに対して旋回モータ３の入出力ポートを一対一に接続してなる閉回路として形成されている。このように、油圧ポンプ２で生成される駆動力を作動油の静油圧によって旋回モータ３へ伝達する油圧機構のことをＨＳＴ（静油圧伝動機構，Hydraulic Static Transmission）と呼ぶ。
【００２２】
減速機４は、複数のギヤが内蔵された変速機であり、旋回モータ３から入力される回転数を減少させつつ回転トルクを増大させるものである。これにより、旋回モータ３で生じた回転エネルギーが減速機４を介してボールレース５に伝達され、上部旋回体５２が下部走行体５１に対して旋回動作する。
キャブ５４内には、上部旋回体５２の旋回方向（右旋回方向又は左旋回方向）を入力するための旋回操作レバー２１が配置されている。旋回操作レバー２１への操作入力に応じて油圧ポンプ２から吐出される作動油の流通方向が選択され、旋回モータ３の回転方向が定められている。
【００２３】
また、ポンプルーム内にはアキュムレータ７が配置されている。アキュムレータ７は、その内部に高圧の作動油を蓄える液体室と、液体室の内圧に応じて伸縮する気体室とを有する蓄圧装置である。本実施形態では、上部旋回体５２の慣性回転時における高圧の作動油を一時的にアキュムレータ７に蓄えるとともに、上部旋回体５２の旋回時にそれを放出することによって、油圧エネルギーを再利用している。なお、アキュムレータ７の種別は、ピストン式アキュムレータでもよいし、ブラダ式アキュムレータでもよい。
【００２４】
［２．油圧回路構成］
図２に、旋回モータ３の駆動に係る油圧回路を示す。ここでは、便宜的に油圧回路をその機能毎に分類して順番に説明する。
本油圧回路１０は、ＨＳＴ回路１０，パイロット圧生成回路２０，蓄圧回路３０Ａ（蓄圧手段），再生回路３０Ｂ（再生手段）及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒ（還流量制御回路）を備えて構成される。図２中では、蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂをそれぞれ二点鎖線で囲って示し、還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒをそれぞれ一点鎖線で囲って示す。
【００２５】
［２−１．パイロット圧生成回路２０］
パイロット圧生成回路２０は、旋回操作レバー２１への入力操作に応じたパイロット圧を出力するための回路である。図２に示すように、旋回操作レバー２１の下端部にはリモコン弁２２が固設されている。リモコン弁２２は、旋回操作レバー２１に入力される操作量及び操作方向に応じた大きさのパイロット圧を生成する制御弁である。リモコン弁２２には、パイロットポンプ２５及び作動油タンク９が接続されている。
【００２６】
リモコン弁２２の内部には、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒ及びパイロットシャトル弁２４が内蔵され、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒの上端部が旋回操作レバー２１の下端部に連結されている。一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒのうち、旋回操作レバー２１の傾動方向に対応する一方がその傾動角度に応じて開放され、開度に応じたパイロット圧を発生させる。また、パイロットシャトル弁２４は、一対の減圧弁２３Ｌ，２３Ｒのそれぞれの下流側の圧力のうち、高圧の一方を選択する高圧選択弁である。
【００２７】
図２中の記号Ｌは左旋回方向への操作時に生じるパイロット圧を示し、記号Ｒは右旋回方向への操作時に生じるパイロット圧を示す。また、記号Ｃは操作方向によらないパイロット圧であって、すなわち何らかの操作入力がなされた時に生じるパイロット圧を示す。これらのパイロット圧Ｌ，Ｒ，Ｃは、以下に説明するＨＳＴ回路１０，蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒのそれぞれに伝達され、図２中の各所における同一記号の箇所へのパイロット圧として本発明の制御に使用される。
【００２８】
［２−２．ＨＳＴ回路１０］
ＨＳＴ回路１０は、旋回モータ３の駆動に係る閉回路である。ＨＳＴ回路１０には、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ２及びチャージポンプ６が設けられ、さらにこれらの油圧ポンプ２，６から吐出される作動油によって駆動される旋回モータ３が設けられている。旋回モータ３の出力軸は、ボールレース５に歯合する減速機４に対して連結されている。なお、上部旋回体５２は質量が大きく、旋回モータ３に対する慣性体として作用する。
【００２９】
油圧ポンプ２は、一対の入出力ポートを持った両傾転斜板機構を有しており、二つのポートのうちの何れか一方から作動油を吐出するとともに、他方のポートから作動油を吸引するように構成されている。以下、油圧ポンプ２の二つのポートをそれぞれ左ポート２Ｌ，右ポート２Ｒと呼ぶ。また、旋回モータ３の二つのポートをそれぞれ左ポート３Ｌ，右ポート３Ｒと呼ぶ。
【００３０】
油圧ポンプ２の左ポート２Ｌは、駆動用ラインとしての管路Ｌ１及びＬ２（一対の駆動用管路の一方）を介して旋回モータ３の左ポート３Ｌに接続されている。同様に、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒは、管路Ｒ１及びＲ２（一対の駆動用管路の他方）を介して旋回モータ３の右ポート３Ｒに接続されている。
旋回モータ３は、右ポート３Ｒ側への作動油流入時に上部旋回体５２を右旋回させる方向へと回転（右回転）し、左ポート３Ｌ側から作動油を排出する。また、左ポート３Ｌ側への作動油流入時には上部旋回体５２を左旋回させる方向へと回転（左回転）し、右ポート３Ｒ側から作動油を排出する。
【００３１】
油圧ポンプ２には、両傾転斜板の傾斜角を調整することにより吐出流量，吐出圧及び吐出方向を制御する斜板制御機構２ａ（レギュレータ）が併設されている。また、油圧ポンプ２の近傍には、管路Ｌ１，Ｒ１の作動油圧のうち高圧の一方（すなわち、油圧ポンプ２の吐出圧）を選択するシャトル弁１６が設けられている。斜板制御機構２ａには、パイロット圧生成回路２０で生成されたパイロット圧Ｌ，Ｒと、シャトル弁１６で選択された油圧ポンプ２の吐出圧とが入力されている。
【００３２】
管路Ｌ１及びＬ２上には切換弁１７が介装されている。切換弁１７よりも油圧ポンプ２側の作動油流路が管路Ｌ１であり、切換弁１７よりも旋回モータ３側の作動油流路が管路Ｌ２である。
切換弁１７は、スプールの一端にパイロット圧Ｒを導入するパイロット回路が接続された二位置切換弁である。この切換弁１７には、管路Ｌ１，Ｌ２と、作動油タンク９へと繋がるバイパス管路Ｌ３とが連結されている。
【００３３】
切換弁１７は、パイロット圧Ｒが導入されていないときにはスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｌ３側を封鎖するとともに管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への作動油流通を阻止するチェック弁として機能する。一方、パイロット圧Ｒが導入されたときにはスプールがＲ位置に設定され、管路Ｌ１側が封鎖されるとともに管路Ｌ２とバイパス管路Ｌ３とが連通される。
【００３４】
このように切換弁１７は、パイロット圧Ｒに応じて管路Ｌ１，Ｌ２及びバイパス管路Ｌ３間の接続を切り換える機能を持つ。つまり、旋回モータ３の右回転時に油圧ポンプ２へ還流しようとする作動油をバイパス管路Ｌ３側へ導入する機能と、旋回モータ３の左回転時及び回転停止時に管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への作動油の逆流を防止する機能とを備えている。
【００３５】
また、管路Ｒ１と管路Ｒ２との間には切換弁１８が介装されている。切換弁１８よりも油圧ポンプ２側の作動油流路が管路Ｒ１であり、切換弁１８よりも旋回モータ３側の作動油流路が管路Ｒ２である。
切換弁１８は、スプールの一端にパイロット圧Ｌを導入するパイロット回路が接続された二位置切換弁である。この切換弁１８には、管路Ｒ１，Ｒ２のほか、作動油タンク９へ繋がるバイパス管路Ｒ３が連結されている。
【００３６】
切換弁１８は、パイロット圧Ｌが導入されていないときにスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を封鎖するとともに管路Ｒ２側から管路Ｒ１側への作動油流通を阻止するチェック弁として機能する。一方、パイロット圧Ｌが導入されたときにはスプールがＬ位置に設定され、管路Ｒ１が封鎖されるとともに管路Ｒ２とバイパス管路Ｒ３とが連通される。
【００３７】
このように切換弁１８は、パイロット圧Ｌに応じて管路Ｒ１，Ｒ２及びバイパス管路Ｒ３間の接続を切り換える機能を持つ。つまり、旋回モータ３の左回転時に油圧ポンプ２へ還流しようとする作動油をバイパス管路Ｒ３側へ導入する機能と、旋回モータ３の右回転時及び回転停止時に管路Ｒ２側から管路Ｒ１側への作動油の逆流を防止する機能とを備えている。
【００３８】
管路Ｌ２，Ｒ２間には、旋回モータ３に対して並列に接続された三本の通路Ａ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。第一の通路Ａ１上には、管路Ｒ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ａが介装され、第二の通路Ａ２上には、管路Ｌ２側の作動油圧の上限値を設定するオーバーロードリリーフ弁１１ｂが介装されている。これらのオーバーロードリリーフ弁１１ａ，１１ｂは、旋回モータ３の回転時の負荷によって流入側の管路の作動油が高圧となった場合に、その作動油を他方の管路側へ逃がすように機能する。
【００３９】
第三の通路Ａ３上には、一対の蓄圧チェック弁１３，１４が介装されている。また、第三の通路Ａ３上の蓄圧チェック弁１３，１４に挟まれた部分から分岐して、蓄圧管路Ｃ１が形成されている。これらの蓄圧チェック弁１３，１４が許容する作動油の流通方向は、図２中に示すように、管路Ｌ２，Ｒ２側から蓄圧管路Ｃ１側へと向かう方向である。
蓄圧チェック弁１３，１４はそれぞれ、旋回モータ３から排出された作動油を蓄圧管路Ｃ１側へ流通させるとともに、蓄圧管路Ｃ１側の作動油圧を保持するように機能する。つまり、切換弁１７，１８によって行き先を遮断された作動油の還流は、第三の通路Ａ３を通って蓄圧管路Ｃ１側へと導入される。
【００４０】
管路Ｌ１，Ｒ１間には、油圧ポンプ２に対して並列に接続された第四の通路Ａ４が設けられ、この第四の通路Ａ４上にフラッシング弁１２が介装されている。フラッシング弁１２は、可変容量型のチャージポンプ６に接続された流路を管路Ｌ１，Ｒ１に接続するためのパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御するものである。フラッシング弁１２のスプールの両端部には、前述のパイロット圧Ｌ，Ｒが導入されている。
【００４１】
二種類のパイロット圧Ｌ，Ｒの何れもが導入されていないときには、フラッシング弁１２のスプールがＸ位置に保持され、第四の通路Ａ４がフラッシング弁１２のスプール内部を素通りして管路Ｌ１，Ｒ１間を連通するような回路が形成される。つまり、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌ及び右ポート２Ｒが管路Ｌ１，Ｒ１及び第四の通路Ａ４で形成された閉回路に接続された状態となる。
【００４２】
また、パイロット圧Ｌが導入されたときには、フラッシング弁１２のスプールが移動してＬ位置に設定され、チャージポンプ６が管路Ｒ１側に接続される。一方、パイロット圧Ｒが導入されると、フラッシング弁１２のスプールが移動してＲ位置に設定され、チャージポンプ６が管路Ｌ１側に接続される。
フラッシング弁１２とチャージポンプ６との間には、チェック弁１５が介装されている。チャージポンプ６及びフラッシング弁１２は、後述する還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒからリリーフされて減少したＨＳＴ回路１０内の作動油を補充するように機能する。
【００４３】
［２−３．蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ］
蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂは、旋回モータ３の慣性回転時に生じる高圧の作動油をアキュムレータ７に蓄積し、これを旋回モータ３の駆動時に再生利用するための回路である。
なお、前述の切換弁１７，１８，蓄圧チェック弁１３，１４及び蓄圧管路Ｃ１は、その機能に着目すると、図２に示すように蓄圧回路３０Ａに含まれる。これに加えて、蓄圧回路３０Ａはアキュムレータ７，シーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２を備えて構成される。
【００４４】
蓄圧管路Ｃ１は、蓄圧チェック弁１３，１４の間とアキュムレータ７との間を接続する管路である。蓄圧管路Ｃ１上にはシーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２が介装されている。
シーケンス弁３１は、蓄圧管路Ｃ１を介して蓄圧チェック弁１３，１４側から導入される作動油圧を保持するリリーフ弁である。このシーケンス弁３１は、上流側（蓄圧チェック弁１３，１４側）の作動油圧が規定圧力Ｐ0以上となったときにスプールを開放して作動油をアキュムレータ７側へ流通させる。蓄圧管路Ｃ１を介して作動油が導入されるのは、旋回モータ３の回転停止時であるから、ここには旋回モータ３の停止直後の高圧の作動油、すなわち上部旋回体５２の慣性回転時の作動油が導入されることになる。
【００４５】
したがって、旋回モータ３の回転停止時には、シーケンス弁３１よりも蓄圧チェック弁１３，１４側の蓄圧管路Ｃ１内に規定圧力Ｐ0が残留し、これが旋回モータ３のブレーキ圧として作用する。また、アキュムレータ７側にはシーケンス弁３１の規定圧力Ｐ0以上の作動油が流入することになる。
蓄圧切換弁３２は、蓄圧管路Ｃ１におけるシーケンス弁３１よりもアキュムレータ７側に介装された二位置切換弁である。蓄圧切換弁３２のスプールの一端にはパイロットシャトル弁２４で選択されたパイロット圧Ｃを導入するパイロット回路が接続されている。蓄圧切換弁３２は、パイロット圧Ｃが導入されていないときにはスプールをＸ位置に保持して蓄圧管路Ｃ１を開放し、作動油をアキュムレータ７へと導く流路を形成する。
【００４６】
一方、パイロット圧Ｃが導入されるとスプールが移動してＣ位置に設定され、蓄圧管路Ｃ１が閉塞される。このように、蓄圧切換弁３２は、蓄圧のタイミングをパイロット圧Ｃの非導入時、すなわち旋回操作レバー２１の非操作時のみに制限する。
再生回路３０Ｂは、三本の再生管路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，再生弁３３及び一対の再生チェック弁３４，３５を備えて構成される。図２に示すように、蓄圧管路Ｃ１上における蓄圧切換弁３２とアキュムレータ７との間から再生管路Ｃ２が分岐形成され、再生弁３３へと接続されている。また、再生管路Ｃ３，Ｃ４は、再生弁３３から管路Ｌ１，管路Ｒ１のそれぞれに接続された作動油流路である。
【００４７】
再生弁３３は、アキュムレータ７に蓄えられた作動油（圧油）をＨＳＴ回路１０側へ再生供給するためのパイロット制御弁であり、スプール位置を三位置に切り換えて作動油の流量及び流通方向を可変制御する。再生弁３３のスプールの両端部には、前述のパイロット圧Ｌ，Ｒを導入するパイロット回路が接続されている。
再生弁３３は、二種類のパイロット圧Ｌ，Ｒの何れもが導入されていないときに、スプールをＸ位置に保持し、全ての再生管路Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を閉塞する。また、パイロット圧Ｌが導入されたときには、スプールをＬ位置に移動させ、管路Ｒ１側に繋がる再生管路Ｃ４と再生管路Ｃ２とを接続する。一方、パイロット圧Ｒが導入されたときには、スプールをＲ位置に移動させ、管路Ｌ１側に繋がる再生管路Ｃ３と再生管路Ｃ２とを接続する。
【００４８】
なお、パイロット圧Ｌの発生時におけるＨＳＴ回路１０では、作動油が油圧ポンプ２の左ポート２Ｌから管路Ｌ１に吐出され、管路Ｒ１側の右ポート２Ｒから吸引されている。反対に、パイロット圧Ｒの発生時には、作動油が油圧ポンプ２の右ポート２Ｒから管路Ｒ１に吐出され、管路Ｌ１側の左ポート２Ｌから吸引されている。つまり、再生弁３３は油圧ポンプ２の吸い込み側の管路に再生作動油を供給するように機能する。
【００４９】
再生管路Ｃ３，Ｃ４の中途にはそれぞれ、再生チェック弁３４，３５が介装されている。これらの再生チェック弁３４，３５は、管路Ｌ１，Ｒ１側から再生弁３３側への作動油の逆流を防止するように機能する。
このように本実施形態では、蓄圧管路Ｃ１，操作レバー２１，切換弁１７，１８，アキュムレータ７，蓄圧チェック弁１４，シーケンス弁３１及び蓄圧切換弁３２の働きによって、旋回モータ３の慣性回転時における作動油の蓄積（蓄圧）がなされている。また、再生管路Ｃ３，Ｃ４，再生弁３３及び再生チェック弁３４，３５の働きによって、旋回モータ３の駆動時における作動油の再生がなされている。
【００５０】
［２−４．還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒ］
還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒは、作動油の再生時における回路全体の作動油流量を調整するための回路であり、再生管路Ｃ３，Ｃ４から流入する作動油流量と旋回モータ３側から還流しようとする作動油流量とのバランスを取り、閉回路内における作動油の総流量を安定させるための制御を実施する。
【００５１】
これらの還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒは、制御に係るパイロット圧がＬ又はＲである点において対称な回路構造である。一方の還流量制御回路４０Ｌは、右旋回方向へのレバー操作に応じて動作する回路、他方の還流量制御回路４０Ｒは、左旋回方向へのレバー操作に応じて動作する回路である。
まず、図２中の上方に示された還流量制御回路４０Ｌについて説明する。
【００５２】
バイパス管路Ｌ３は、切換弁１７と作動油タンク９との間を接続する還流排出用の管路である。バイパス管路Ｌ３上には、バイパス切換弁４３が介装されている。バイパス切換弁４３は、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁である。スプールの一端には、パイロット圧Ｒを導入するパイロット回路が接続されている。また、スプールの他端には、再生管路Ｃ３から分岐して形成された再生圧導入路Ｂ１が接続されている。
【００５３】
再生圧導入路Ｂ１は、蓄圧再生回路３０の作動油圧ＰLをバイパス切換弁４３へ伝達する管路である。本実施形態では、再生圧導入路Ｂ１が再生管路Ｃ３上における再生チェック弁３４よりも再生弁３３側から分岐している。
バイパス切換弁４３は、パイロット圧Ｒが導入されていないときには、スプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。また、パイロット圧Ｒが導入されているときには、再生圧導入路Ｂ１から導入される作動油圧ＰLに応じた挙動を示す。
【００５４】
すなわち、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1以上である場合、バイパス切換弁４３はスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｌ３を作動油タンク９に連通させる。一方、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1未満であるときは、スプールをＹ位置に移動させ、バイパス管路Ｒ３を閉鎖する。したがって、バイパス管路Ｌ３の作動油が作動油タンク９に排出されるのは、パイロット圧Ｒが導入され（すなわち、旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作され）、かつ、作動油圧ＰL＞Ｐ1の場合である。
【００５５】
なお、ここでの判定に係る所定圧力Ｐ1は、前述の規定圧力Ｐ0よりも小さい値である。したがって、再生管路Ｃ３を介して作動油が導入され始めたときには、バイパス切換弁４３のスプール位置がＸ位置となり、その後、作動油の再生供給がある程度なされてアキュムレータ７側の作動油圧が低下してくると、バイパス切換弁４３のスプール位置がＹ位置となる。
【００５６】
また、バイパス管路Ｌ３には、管路Ｌ１との間を接続するバイパス還流管路Ｌ４が設けられている。バイパス還流管路Ｌ４におけるバイパス管路Ｌ３側の端部は、切換弁１７とバイパス切換弁４３との間に接続されている。また、バイパス還流管路Ｌ４における管路Ｌ１側の端部が接続されている位置は、管路Ｌ１上における第四の通路Ａ４との接続点よりも油圧ポンプ２側であり、かつ、再生管路Ｃ３との接続点よりも旋回モータ３側である。
【００５７】
バイパス還流管路Ｌ４上にはバイパスチェック弁４５が介装されており、バイパス管路Ｌ３側から管路Ｌ１側のみへの作動油の流通が許容されている。これにより、例えば切換弁１７のスプールがＲ位置に設定され、かつ、バイパス切換弁４３のスプールがＹ位置に設定されている場合には、バイパス管路Ｌ３に導入された旋回モータ３からの還流がそのまま管路Ｌ１側へと流れ、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌに吸入される。
【００５８】
続いて、図２中の下方に示された還流量制御回路４０Ｒについて説明する。
バイパス管路Ｒ３は、切換弁１８と作動油タンク９との間を接続する還流排出用の管路である。バイパス管路Ｒ３上には、バイパス切換弁４４が介装されている。バイパス切換弁４４は、前述のバイパス切換弁４３と同様に、パイロット制御によりスプール位置を切り換える二位置切換弁である。スプールの両端部には、パイロット圧Ｌを導入するパイロット回路と再生管路Ｃ４の作動油圧ＰRを導入する再生圧導入路Ｂ２とがそれぞれ接続されている。
【００５９】
バイパス切換弁４４は、パイロット圧Ｌが導入されていないときには、スプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。また、パイロット圧Ｌが導入されているときには、再生圧導入路Ｂ２から導入される作動油圧ＰRに応じて作動する。
すなわち、作動油圧ＰRが所定圧力Ｐ1以上である場合、バイパス切換弁４４はスプールをＸ位置に保持し、バイパス管路Ｒ３を作動油タンク９に連通させる。一方、作動油圧ＰRが所定圧力Ｐ1未満であるときは、スプールをＹ位置に移動させ、バイパス管路Ｒ３を閉鎖する。したがって、バイパス管路Ｒ３の作動油が作動油タンク９に排出されるのは、パイロット圧Ｌが導入され（すなわち、旋回操作レバー２１が左旋回方向に操作され）、かつ、作動油圧ＰR＞Ｐ1の場合である。
【００６０】
また、バイパス管路Ｒ３には、管路Ｒ１との間を接続するバイパス還流管路Ｒ４が設けられ、このバイパス還流管路Ｒ４上にバイパスチェック弁４６が介装されている。バイパスチェック弁４６は、バイパス管路Ｒ３側から管路Ｒ１側のみへの作動油の流通を許容するものである。これにより、例えば切換弁１８のスプールがＬ位置に設定され、かつ、バイパス切換弁４４のスプールがＹ位置に設定されている場合には、バイパス管路Ｒ３に導入された旋回モータ３からの還流がそのまま管路Ｒ１側へ供給され、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒに吸入される。
【００６１】
このように、本実施形態では、切換弁１７，１８，バイパス管路Ｌ３，Ｒ３，バイパス還流管路Ｌ４，Ｒ４及びバイパス切換弁４３，４４によって、作動油再生時における閉回路内の作動油総量が制御されている。
本実施形態における旋回操作レバー２１の操作状態及び再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRと、切換弁１７，１８，蓄圧切換弁３２，再生弁３３及びバイパス切換弁４３，４４の制御状態との関係を以下に示す。
【００６２】
【表１】
【００６３】
［３．作用］
［３−１．旋回操作時］
ここでは、旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作された場合の挙動を説明する。
旋回操作レバー２１が右旋回方向に操作されると、パイロット圧生成回路２０における減圧弁２３Ｒの下流側にパイロット圧Ｒが生じ、ＨＳＴ回路１０，蓄圧回路３０Ａ，再生回路３０Ｂ及び還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒの各回路へと伝達される。また、パイロットシャトル弁２４からはパイロット圧Ｒと同圧のパイロット圧Ｃが蓄圧回路３０Ａへ伝達される。
【００６４】
パイロット圧Ｒを受けて、ＨＳＴ回路１０ではフラッシング弁１２及び切換弁１７のスプールがＲ位置に設定され、油圧ポンプ２の右ポート２Ｒから旋回モータ３へと作動油が吐出される。管路Ｌ１及びＬ２間に介装された切換弁１８のスプールはＸ位置に設定されているため、管路Ｒ１の作動油は切換弁１８を通って管路Ｒ２を流れ、旋回モータ３の右ポート３Ｒに供給される。これにより、上部旋回体５２が右旋回方向に駆動される。
【００６５】
また、切換弁１７のスプールはＲ位置に設定され、管路Ｌ２とバイパス管路Ｌ３とが接続される。したがって、旋回モータ３の左ポート３Ｌから排出される作動油は、バイパス管路Ｌ３に導入される。
一方、蓄圧回路３０Ａ及び再生回路３０Ｂでは、蓄圧切換弁３２のスプールがＣ位置に設定されるとともに、再生弁３３のスプールがＲ位置に設定される。これにより、アキュムレータ７と再生管路Ｃ１とが遮断されるとともに、アキュムレータ７と再生管路Ｃ３とが接続され、アキュムレータ７内に蓄えられていた作動油が再生管路Ｃ３に導入され、チェック弁３４を介して管路Ｌ１へ供給される。この作動油は油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されて再生利用されることになる。
【００６６】
このとき、アキュムレータ７には少なくとも規定圧力Ｐ0以上の圧力の作動油が蓄積されているため、再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLは所定圧力Ｐ1以上の状態となる。この作動油圧ＰLは再生圧導入路Ｂ１を介してバイパス切換弁４３に伝達され、バイパス切換弁４３のスプールがＸ位置に設定される。したがって、バイパス管路Ｌ３に導入された旋回モータ３からの還流は作動油タンク９へ排出される。
【００６７】
その後、アキュムレータ７に蓄えられていた作動油が減少して再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLが低下し、管路Ｌ１側へ再生される作動油流量は減少する。このとき、作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1未満になると、バイパス切換弁４３のスプールがＹ位置に設定され、バイパス管路Ｌ３が閉鎖される。したがって、バイパス管路Ｌ３の作動油はバイパス還流管路Ｌ４を通り、バイパスチェック弁４５を介して管路Ｌ１側へ供給される。これにより、旋回モータ３側から還流してきた作動油が油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されることになる。
【００６８】
また、フラッシング弁１２ではスプール位置がＲ位置に設定され、チャージポンプ６から吐出される作動油が管路Ｌ１側へ供給される。なお、管路Ｌ１側の作動油量が不足している場合には、このチャージポンプ６からの作動油が補充されて油圧ポンプ２の左ポート２Ｌへ供給されることになる。
これらの作用により、管路Ｌ１から油圧ポンプ２の左ポート２Ｌに吸引される作動油流量に過不足が生じることはなく、ＨＳＴ回路１０内の作動油流量の変動が防止される。つまり、閉回路内における作動油の総流量が安定する。なお、油圧ポンプ２からの実際の吐出流量及び吐出圧（出力馬力）は、レギュレータ２ａにより、パイロット圧Ｌ，Ｒ及び管路Ｌ１，Ｒ１の作動油圧に応じて適宜調整される。仮に、油圧ポンプ２からの吐出流量が一定であるとすると、本ＨＳＴ回路１０では、再生管路Ｃ３側からの再生量が減少した分だけ旋回モータ３からの還流が油圧ポンプ２側へ補充され、さらにその不足を補うようにチャージポンプ６からの作動油が補充される。
【００６９】
［３−２．旋回操作の停止時（ブレーキ時）］
旋回操作レバー２１への入力操作が終了して中立状態とされると、上部旋回体５２及び旋回モータ３は慣性により回転しようとする。またこのとき、パイロット圧生成回路２０からのパイロット圧Ｌ，Ｒは低下し、切換弁１７，１８のスプールがともにＸ位置に設定される。これにより、管路Ｌ２側から管路Ｌ１側への還流路が遮断される。慣性回転によって旋回モータ３の左ポート３Ｌから排出される管路Ｌ２内の作動油は通路Ａ３を通り、蓄圧チェック弁１４を介して蓄圧管路Ｃ１側へと導入される。
【００７０】
蓄圧管路Ｃ１に介装されたシーケンス弁３１は、上流側の作動油圧が規定圧力Ｐ0未満であればスプールを閉鎖しているため、シーケンス弁３１よりも上流側には旋回モータ３のブレーキ圧が保持される。一方、旋回モータ３の慣性回転によって生じる蓄圧管路Ｃ１内の作動油圧が規定圧力Ｐ0以上になると、シーケンス弁３１が開放され、作動油がアキュムレータ７側へ導入される。このとき、蓄圧切換弁３２及び再生弁３３のスプールがともにＸ位置に設定されているため、作動油が再生管路Ｃ３，Ｃ４側へ流入することはなく、規定圧力Ｐ0以上の作動油がアキュムレータ７に蓄積される。ここで蓄積された作動油は、その後旋回操作レバー２１の操作が開始されたときに再生利用されることになる。
【００７１】
なお、このような蓄圧後にも、シーケンス弁３１よりも旋回モータ３側の管路内には旋回モータ３のブレーキ圧として作用する規定圧力Ｐ0の圧油が残留する。また、ＨＳＴ回路１０ではフラッシング弁１２のスプールがＸ位置に設定され、油圧ポンプ２の左ポート２Ｌ及び右ポート２Ｒが管路Ｌ１，Ｒ１及び通路Ａ４により閉回路で接続される。このとき、レギュレータ２ａにより油圧ポンプ２の斜板が中立位置に制御され、油圧ポンプ２からの作動油供給は停止している。また、チャージポンプ６から吐出される作動油が作動油タンク９へ排出される。
【００７２】
［４．効果］
このように、本ＨＳＴ再生制御装置によれば、油圧回路のみで油圧ショベル５０の旋回中の慣性運動に伴う回転エネルギーをアキュムレータ７に蓄えることができ、さらに蓄えたエネルギーを旋回動作に再利用することができる。すなわち、電動機や蓄電器といった電気機器を用いた従来の技術と比較して構成がシンプルであり、システム全体のコストを大きく削減することができる。また、センサやコントローラといった精密電子機器が不要なため信頼性が高く、メンテナンスや点検整備が容易であるという利点もある。
【００７３】
また、本実施形態では作動油の再生時における旋回モータ３から油圧ポンプ２への還流量を制御する還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒが形成されているため、アキュムレータ７による作動油の再生の前後におけるＨＳＴ回路１０全体の作動油流量の変動を抑制することができる。
例えば、作動油の再生時に旋回モータ３からの戻り油をバイパス管路Ｌ３，Ｒ３に導入することにより、その作動油を作動油タンク９に排出することができる。あるいは、アキュムレータ７に蓄えられた作動油が減少して再生が完了したときには、旋回モータ３から排出される作動油を油圧ポンプ２へ還流させることができる。つまり、旋回操作レバー２１が右旋回方向へ操作された直後の再生開始時においても、再生管路Ｃ３内の作動油圧ＰLが所定圧力Ｐ1よりも低下した再生終了時においても、油圧ポンプ２に流入する作動油量に過不足が生じない。したがって、油圧ポンプ２及び旋回モータ３の動作を安定させることができる。
【００７４】
特に、還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒにおけるバイパス切換弁４３，４４が、再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRを制御用のパイロット圧としてスプールに導入する構造を有しており、簡素な構成で確実にかつ容易に還流量を減少させることができる。
また、本ＨＳＴ回路１０では、フラッシング弁１２を介してチャージポンプ６から吐出される作動油が管路Ｌ１又はＲ１の何れか一方へ供給されているため、バイパス管路Ｌ３，Ｒ３から排出される作動油を適宜補充することができ、閉回路内の作動油総量をほぼ一定にすることができる。これにより、回路動作をさらに安定させることができる。
【００７５】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態では、バイパス切換弁４３，４４が再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRに応じてバイパス管路Ｌ３，Ｒ３を作動油タンク９に開放又は閉鎖する機能を有しているが、このような機能に代えて、作動油圧ＰL，ＰRに応じてバイパス管路Ｌ３，Ｒ３の開度を制御する構成とすることも考えられる。
【００７６】
例えば、再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRが高圧であるほど作動油タンク９への排出量を増加させ、低圧になるほど排出量を減少させる構成とする。この場合、油圧ポンプ２に吸引される作動油量をより正確に制御することが可能となる。
また、上述の実施形態では、蓄圧管路Ｃ１が管路Ｌ２及びＲ２間を接続する通路Ａ３から分岐形成されているが、旋回モータ３の回転方向が一方向に限定されている場合には、少なくとも旋回モータ３から油圧ポンプ２へ還流する作動油が流通する一方の管路に蓄圧管路Ｃ１が接続されていればよい。またこの場合、二つの還流量制御回路４０Ｌ，４０Ｒのうち、油圧ポンプ２へ吸引される作動油が流通する管路側の一方が設けられていればよい。このような構成においても、旋回モータ３の慣性回転時に排出される作動油をアキュムレータ７側へ導くことができるとともに、アキュムレータ７に蓄積された作動油を油圧ポンプ２へ供給して再生させることができる。
【００７７】
また、上述の実施形態では、再生圧導入路Ｂ１，Ｂ２がそれぞれ再生管路Ｃ３，Ｃ４の作動油圧ＰL，ＰRをバイパス切換弁４３，４４に伝達する構成となっているが、このような構成に代えて、アキュムレータ７の出口圧を直接バイパス切換弁４３，４４に導入する構成としてもよい。この場合、より正確に作動油の再生圧を把握することができ、還流量の制御精度を向上させることができるものと考えられる。
【００７８】
また、上述の実施形態では、油圧ショベル５０の旋回動作に係る旋回モータ３の駆動回路に本発明を適用したものを例示したが、本発明の適用対象はこれに限定されず、他のモータの駆動回路に適用することも可能である。なお、本発明は旋回モータ３の慣性回転を利用して作動油を再生しているため、慣性回転の大きな旋回モータ３ほど好適であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、油圧ポンプ及び油圧モータ間に閉回路状の静油圧伝動回路を有する油圧ショベルや油圧式クレーン等の作業機全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１ エンジン
２ 油圧ポンプ
２Ｌ 左ポート
２Ｒ 右ポート
２ａ 斜板制御機構（レギュレータ）
３ 旋回モータ（油圧モータ）
３Ｌ 左ポート
３Ｒ 右ポート
４ 減速機
５ ボールレース
６ チャージポンプ
７ アキュムレータ
９ 作動油タンク
１０ ＨＳＴ回路（静油圧伝動回路）
１１ａ，１１ｂ オーバーロードリリーフ弁
１２ フラッシング弁
１３，１４ 蓄圧チェック弁
１５ チェック弁
１６ シャトル弁
１７，１８ 切換弁
２０ パイロット圧生成回路
２１ 旋回操作レバー
２２ リモコン弁
２３Ｒ，２３Ｌ 減圧弁
２４ パイロットシャトル弁
２５ パイロットポンプ
３０Ａ 蓄圧回路（蓄圧手段）
３０Ｂ 再生回路（再生手段）
３１ シーケンス弁
３２ 蓄圧切換弁
３３ 再生弁
３４，３５ 再生チェック弁
４０Ｌ，４０Ｒ 還流量制御回路（還流量制御手段）
４３，４４ バイパス切換弁
４５，４６ バイパスチェック弁
５０ 油圧ショベル
５１ 下部走行体
５２ 上部旋回体
５３ 旋回装置
５４ キャブ
５５ フロント作業装置
５６ カウンタウェイト
Ｌ１，Ｌ２ 管路（一対の駆動用管路の一方）
Ｌ３ バイパス管路
Ｌ４ バイパス還流管路
Ｒ１，Ｒ２ 管路（一対の駆動用管路の他方）
Ｒ３ バイパス管路
Ｒ４ バイパス還流管路
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 通路
Ｂ１，Ｂ２ 再生圧導入路
Ｃ１ 蓄圧管路
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 再生管路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機の油圧ポンプ及び油圧モータ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる静油圧伝動回路における作動油の再生制御装置であって、
該油圧モータの慣性回転時に、該油圧モータから排出される作動油を蓄積する蓄圧手段と、
該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、
該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、
を備えたことを特徴とする、作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項２】
該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させる
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項３】
該蓄圧手段が、
該一対の駆動用管路のうち、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油が流通する駆動用管路から分岐して形成された蓄圧管路と、
操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、
該駆動用管路上における該蓄圧回路との分岐点よりも該油圧ポンプ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該駆動用管路を開放し、該操作入力がないときに該駆動用管路を閉鎖する切換弁と、
該蓄圧管路上に介装され、該油圧モータから排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、
該蓄圧管路上における該アキュムレータよりも該駆動用管路との分岐点側に介装され、該アキュムレータに蓄積された作動油の圧力を保持する蓄圧チェック弁と、
該蓄圧管路上における該蓄圧チェック弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該油圧モータのブレーキ圧を保持するシーケンス弁と、
該蓄圧管路上における該シーケンス弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該蓄圧管路を閉塞し、該操作入力がないときに該蓄圧管路を開放する蓄圧切換弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項４】
該再生手段が、
該蓄圧管路上における該蓄圧切換弁よりも該アキュムレータ側から分岐して形成され、該駆動用管路と該蓄圧管路との分岐点よりも該油圧ポンプ側の該駆動用管路へ接続された再生管路と、
該再生管路上に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該再生管路を開放し、該操作入力がないときに該再生管路を閉鎖する再生弁と、
該再生管路上に介装され、該蓄圧管路側への作動油の逆流を防止する再生チェック弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項５】
該還流量制御手段が、
該駆動用管路上における該切換弁と該再生管路の接続点との間から分岐して形成され、作動油タンクへ接続されたバイパス管路と、
該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス切換弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項６】
該一対の駆動用管路のうち、該油圧ポンプから該油圧モータへ供給される作動油が流通する駆動用管路に接続され、該バイパス管路からの作動油の排出量に応じて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えた
ことを特徴とする、請求項２〜５の何れか１項に記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項１】
作業機の油圧ポンプ及び油圧モータ間に一対の駆動用管路を閉回路状に接続してなる静油圧伝動回路における作動油の再生制御装置であって、
該油圧モータの慣性回転時に、該油圧モータから排出される作動油を蓄積する蓄圧手段と、
該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該蓄圧手段に蓄積された作動油を該油圧ポンプへ供給して再生させる再生手段と、
該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時に、該再生手段によって再生される作動油の圧力に応じて、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を制御する還流量制御手段と、
を備えたことを特徴とする、作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項２】
該還流量制御手段が、該油圧ポンプによる該油圧モータの駆動時において、該再生手段によって再生される作動油が所定圧以上である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を減少させ、該再生手段によって再生される作動油が該所定圧未満である場合に、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油流量を増加させる
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項３】
該蓄圧手段が、
該一対の駆動用管路のうち、該油圧モータから該油圧ポンプへ還流する作動油が流通する駆動用管路から分岐して形成された蓄圧管路と、
操作入力に応じて該作動油の該油圧ポンプからの供給方向を設定する操作レバーと、
該駆動用管路上における該蓄圧回路との分岐点よりも該油圧ポンプ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該駆動用管路を開放し、該操作入力がないときに該駆動用管路を閉鎖する切換弁と、
該蓄圧管路上に介装され、該油圧モータから排出される作動油を蓄積するアキュムレータと、
該蓄圧管路上における該アキュムレータよりも該駆動用管路との分岐点側に介装され、該アキュムレータに蓄積された作動油の圧力を保持する蓄圧チェック弁と、
該蓄圧管路上における該蓄圧チェック弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該油圧モータのブレーキ圧を保持するシーケンス弁と、
該蓄圧管路上における該シーケンス弁よりも該アキュムレータ側に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該蓄圧管路を閉塞し、該操作入力がないときに該蓄圧管路を開放する蓄圧切換弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項４】
該再生手段が、
該蓄圧管路上における該蓄圧切換弁よりも該アキュムレータ側から分岐して形成され、該駆動用管路と該蓄圧管路との分岐点よりも該油圧ポンプ側の該駆動用管路へ接続された再生管路と、
該再生管路上に介装され、該操作レバーへの該操作入力があるときに該再生管路を開放し、該操作入力がないときに該再生管路を閉鎖する再生弁と、
該再生管路上に介装され、該蓄圧管路側への作動油の逆流を防止する再生チェック弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２又は３記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項５】
該還流量制御手段が、
該駆動用管路上における該切換弁と該再生管路の接続点との間から分岐して形成され、作動油タンクへ接続されたバイパス管路と、
該バイパス管路上に介装され、該再生管路の作動油圧が該所定圧以上である場合に、該バイパス管路を開放し、該再生管路の作動油圧が該所定圧未満である場合に、該バイパス管路を閉鎖するバイパス切換弁と、を有する
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【請求項６】
該一対の駆動用管路のうち、該油圧ポンプから該油圧モータへ供給される作動油が流通する駆動用管路に接続され、該バイパス管路からの作動油の排出量に応じて作動油を補充するチャージポンプをさらに備えた
ことを特徴とする、請求項２〜５の何れか１項に記載の作業機のＨＳＴ再生制御装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−３３１７７（Ｐ２０１１−３３１７７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２７２４（Ｐ２００９−１８２７２４）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（５０５２３６４６９）キャタピラー エス エー アール エル (144)
【Ｆターム（参考）】
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