作業機械における油圧制御システム
【課題】油圧ショベル等の作業機械において、油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを回収、再利用するにあたり、制御の簡略化およびコストの抑制を図る。
【解決手段】アキュムレータ２８と、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する油圧ポンプ・モータ２９とを備えた油圧源回路Ａを設けると共に、該油圧源回路Ａと第二油圧アクチュエータ（ブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３）との間に、油圧源回路Ａからの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路Ａに回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路Ｂ、Ｃ、Ｄを形成した。
【解決手段】アキュムレータ２８と、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する油圧ポンプ・モータ２９とを備えた油圧源回路Ａを設けると共に、該油圧源回路Ａと第二油圧アクチュエータ（ブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３）との間に、油圧源回路Ａからの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路Ａに回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路Ｂ、Ｃ、Ｄを形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械において、油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを回収、再利用するための油圧制御システムの技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、作業機械のなかには、油圧ショベルのように、油圧ポンプから圧油供給される複数の油圧アクチュエータを備えたものがあるが、この様な作業機械の油圧回路において、従来、油圧アクチュエータから排出された油は、油タンクに戻されるように構成されている。例えば、油圧ショベルにおいて、作業部を下降させるべくブームシリンダを縮小させると、該ブームシリンダのヘッド側油室から排出された油は油タンクに戻されることになるが、この場合、ブームシリンダのヘッド側油室の油は、フロント作業部の重量を保持しているため高圧であって高い油圧エネルギーを有しており、該高い油圧エネルギーを利用することなく油タンクに戻している。また、油圧ショベルに設けられる旋回用油圧モータからの排出油は、ブレーキ時に高いブレーキ圧を有しているが、該高いブレーキ圧も利用されることなく油タンクに戻されることになって、エネルギーの無駄な損失になる。
そこで、作業部の下降時に油圧アクチュエータから排出された油をアキュムレータに蓄圧すると共に、作業部の上昇時に該アキュムレータに蓄圧された圧油を、専用のポンプを介して油圧アクチュエータに供給するように構成した技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、近年、油圧ショベルのような作業機械においても、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッド化が試みられており、例えば、上部旋回体を駆動すると共に上部旋回体の制動時に発電する旋回用電動発電機や、走行体を駆動すると共に走行体の制動時に発電する走行用電動発電機を設けると共に、油圧アクチュエータから油タンクに戻る排出油回路に配したモータに発電機を連結し、そして、該発電機や前記旋回用、走行用電動発電機により得られた電力を、バッテリや電力コントローラを介して旋回用電動発電機や走行用電動発電機に供給するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００８−１４４６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、前記特許文献１のように、アキュムレータに蓄圧された圧油を油圧アクチュエータに供給する場合、アキュムレータの蓄圧状態によって専用ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量が変化してしまうため、アキュムレータの蓄圧状態に応じて他の油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油供給を増減させる制御が必要であって、制御が複雑になるという問題がある。
一方、特許文献２のように、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムの場合、電動発電機や大容量のバッテリ、インバータやコンバータ、さらには油圧システムと電気システムとの両方を制御する制御装置等が必要であって、コストが高くなると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に、この様なハイブリッドシステムを組込むことは事実上不可能であるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、第一、第二油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータと、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になるメインポンプとを備えてなる作業機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータに圧油供給する一方、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータとを備えた油圧源回路を設け、さらに、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置を設けると共に、前記油圧源回路と第二油圧アクチュエータとの間に、油圧源回路からの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路に回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システムである。
請求項２の発明は、制御装置は、第二油圧アクチュエータの駆動状態、アキュムレータの圧力、およびエンジン負荷に応じて、油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項３の発明は、油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる旋回体を旋回せしめる旋回用油圧モータを備えると共に、前記油圧源回路と旋回用油圧モータとの間に、旋回用油圧モータの駆動時に油圧源回路から旋回用油圧モータに圧油供給する旋回用駆動回路と、旋回用油圧モータのブレーキ時に該旋回用油圧モータの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路に回収する旋回用回収回路とを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項４の発明は、油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる作業部を昇降せしめる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記油圧源回路と昇降用油圧シリンダとの間に、作業部の上昇時に油圧源回路からの圧油供給により昇降用油圧シリンダを駆動せしめる一方、作業部の下降時に昇降用油圧シリンダからの排出油を油圧源回路に回収する昇降用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機械における油圧制御システムである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、油圧源回路は、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを回収すると共に、第二油圧アクチュエータを駆動させるための圧油を供給することになり、もって、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを無駄にすることなく回収、再利用できることになって、省エネルギー化に大きく貢献できることになるが、前記油圧源回路は、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、ポンプとして機能することによりアキュムレータに圧油供給する油圧ポンプ・モータとを備えており、而して、油圧源回路は、第二油圧アクチュエータの駆動に必要な流量を常時確保できることになって、安定した圧油供給を行なえると共に、複雑な流量制御も不要になる。しかも、前記油圧ポンプ・モータは、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能することでエンジン動力を補助することになるから、第二油圧アクチュエータの排出油から回収した油圧エネルギーを、メインポンプを駆動せしめるエンジンの動力補助にも利用できることになり、而して、回収した油圧エネルギーの再利用の用途の拡大に貢献できると共に、エンジン負荷を軽減できて、更なる省エネルギー化を達成できる。そのうえ、この油圧制御システムは、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムのように電動発電機や大容量のバッテリ、インバータ、コンバータ等を必要とせず、コストの抑制に大きく貢献できると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に組込むことも、油圧システムの一部を設計変更することにより可能であって、汎用性に優れる。
請求項２の発明とすることにより、油圧ポンプ・モータがポンプとして機能した場合のアキュムレータへの圧油供給、或いはモータとして機能した場合のエンジンの動力補助を、第二油圧アクチュエータの駆動状態とアキュムレータの圧力とエンジン負荷とに応じて、適切に行なうことができる。
請求項３の発明とすることにより、旋回体を停止させるときに発生する高圧のブレーキ圧を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
請求項４の発明とすることにより、作業部の下降時に該作業部の重量により高圧になっている昇降用油圧シリンダからの排出油を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は作業機械の一例である油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体（本発明の旋回体に相当する）３、該上部旋回体３のフロントに装着される作業部４等の各部から構成され、さらに該作業部４は、基端部が上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に取付けられるバケット７、これらブーム５、スティック６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０等を備えて構成されている。
【０００７】
前記油圧ショベル１に設けられる油圧制御システムについて、図２に示す油圧回路図に基づいて説明すると、該図２において、８〜１３は油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータであって、８、９、１０はそれぞれ前記ブームシリンダ、スティックシリンダ、バケットシリンダ、１１、１２は下部走行体２を走行せしめる左右の走行用油圧モータ、１３は上部旋回体３を旋回せしめる可変容量型の旋回用油圧モータである。また、１４は油タンク、１５、１６は第一、第二メインポンプであって、これら第一、第二メインポンプ１５、１６は、油圧ショベル１に搭載されるエンジンＥに連結されていて、該エンジンＥの動力により駆動するように構成されている。尚、本実施の形態において、油圧ショベル１は本発明の作業機械に相当するが、該油圧ショベル１は、本発明の第一油圧アクチュエータに相当する油圧アクチュエータとして、前記スティックシリンダ９とバケットシリンダ１０と左右の走行用油圧モータ１１、１２とを備える一方、本発明の第二油圧アクチュエータに相当する油圧アクチュエータとして、前記ブームシリンダ８と旋回用油圧モータ１３とを備えている。また、ブームシリンダ８は、本発明の昇降用油圧シリンダにも相当する。さらに、前記第一、第二メインポンプ１５、１６は、本発明のメインポンプに相当するが、本実施の形態では、メインポンプの一つである第一メインポンプ１５は、後述するように、第一油圧アクチュエータだけでなく、第二油圧アクチュエータであるブームシリンダ８にも圧油供給する構成になっている。
【０００８】
ここで、前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａの圧力によって作業部４の重量を保持すると共に、該ヘッド側油室８ａへの圧油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出により伸長してブーム５を上昇せしめ、また、ロッド側油室８ｂへの圧油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出により縮小してブーム５を下降せしめるように構成されている。そして、該ブームシリンダ８の伸縮駆動に伴うブーム５の上下動によって、作業部４全体が上下動するようになっている。
【０００９】
さらに、図２において、１７はコントロールバルブユニットであって、該コントロールバルブユニット１７には、前記ブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に対する油供排制御をそれぞれ行なうブーム用、スティック用、バケット用、左右の走行用の各コントロールバルブ１８〜２２や、走行直進弁２３、メインリリーフ弁２４等が配設されている。
【００１０】
前記ブーム用コントロールバルブ１８は、ブーム用操作具の操作に基づいて出力されるパイロット圧により切換わる三位置切換弁であって、ブーム用操作具が操作されていない状態では、ブームシリンダ８に対する油給排を行なわない中立位置Ｎに位置しているが、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されることに基づいて上昇側位置Ｘに切換って、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに第一メインポンプ１５の吐出油を供給し、且つ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１４に流す一方、ブーム用操作具がブーム下降側に操作されることに基づいて下降側位置Ｙに切換わって、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに第一メインポンプ１５の吐出油を供給するように構成されている。
【００１１】
ここで、２５はブームシリンダ８のヘッド側油室８ａへの油の給排を行なうべくヘッド側油室８ａに接続されるブームヘッド側油路、また、２６はロッド側油室８ｂへの油の給排を行なうべくロッド側油室８ｂに接続されるブームロッド側油路であって、これらブームヘッド側油路２５、ブームロッド側油路２６を経由して、前記ブーム用コントロールバルブ１８とヘッド側油室８ａ、ロッド側油室８ｂとの間の油の給排も行なわれることになるが、上記ブームヘッド側油路２５には、ブーム用コントロールバルブ１８からヘッド側油室８ａへの油の流れは許容するが、逆方向の流れは阻止するチェック弁２７が配されている。そして、該チェック弁２７によって、ヘッド側油室８ａからの排出油が下降側位置Ｙのブーム用コントロールバルブ１８を経由して油タンク１４に流れてしまうことを阻止するようになっている。尚、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油は、後述するように、油圧源回路Ａに回収される構成になっている。
【００１２】
また、前記スティック用、バケット用、左右の走行用の各コントロールバルブ１９〜２２は、前記ブーム用コントロールバルブ１８と同様に、対応する操作具操作に基づいて、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に対する油給排制御をそれぞれ行なうように構成されている。そして、これら各コントロールバルブ１９〜２２を経由して、第一メインポンプ１５或いは第二メインポンプ１６の圧油がスティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に供給されることによって、スティックシリンダ９やバケットシリンダ１０の伸縮作動、或いは左右の走行用油圧モータ１１、１２の正逆駆動が行なわれるように構成されている。
【００１３】
一方、前記油圧源回路Ａは、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、エンジンＥにギア等の動力伝達機構３０を介して連結される可変容量型の油圧ポンプ・モータ２９とを備えると共に、該油圧ポンプ・モータ２９は、後述する制御装置６０の制御に基づいて、エンジン動力によりポンプとして機能して上記アキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助するように構成されている。尚、本実施の形態において、油圧源回路Ａは、前記アキュムレータ２８、油圧ポンプ・モータ２９、後述する第一油路３１、第一油路用電磁切換弁３５、第二油路３３、第二油路用電磁切換弁３６、アキュムレータ油路３２等から構成されている。
【００１４】
つまり、前記油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート（出口側ポート）２９ａは、第一油路３１およびアキュムレータ油路３２を介してアキュムレータ２８に接続される一方、第二ポート２９ｂ（入口側ポート）は、第二油路３３およびアキュムレータ油路３２を介してアキュムレータ２８に接続されると共に、油タンク１４から第二ポート２９ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁３４を介して油タンク１４に接続されている。尚、前記アキュムレータ油路３２は、アキュムレータ２８に油を給排するべくアキュムレータ２８に接続される油路である。
【００１５】
さらに、前記第一油路３１には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる第一油路用電磁切換弁３５が配設されているが、該第一油路用電磁切換弁３５は、中立位置Ｎに位置している状態では、油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート２９ａから供給される油を油タンク１４に流す一方、作動位置Ｘに位置している状態では、油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート２９ａから供給される圧油をアキュムレータ２８に供給するように構成されている。
【００１６】
また、前記第二油路３３には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、第二油路３３を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わる第二油路用電磁切換弁３６が配設されている。
【００１７】
そして、前記油圧ポンプ・モータ２９は、第二油路用電磁切換弁３６が中立位置Ｎに位置している状態では、エンジン動力により駆動して、第二ポート２９ｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート２９ａから吐出するポンプとして機能する。この場合、油圧ポンプ・モータ２９の吐出油は、第一油路用電磁切換弁３５が中立位置Ｎに位置している状態では油タンク１４に流れ、また、第一油路用電磁切換弁３５が作動位置Ｘに位置している状態ではアキュムレータ２８に供給される。一方、第二油路用電磁切換弁３６が作動位置Ｘに位置し、且つ、第一油路用電磁切換弁３５が中立位置Ｎに位置している状態では、アキュムレータ２８の圧油が油圧ポンプ・モータ２９の第二ポート２９ｂに流入すると共に、第一ポート２９ａから流出する油が油タンク１４に流れ、これにより油圧ポンプ・モータ２９は、エンジン動力を補助するモータとして機能するようになっている。尚、該油圧ポンプ・モータ２９の容量は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて制御される。
【００１８】
さらに、３７は油圧源回路用リリーフ弁であって、該油圧源回路用リリーフ弁３７の設定圧によって、前記油圧源回路Ａのリリーフ圧が設定されるようになっている。また、３８はアキュムレータ２８の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサである。
【００１９】
一方、Ｂは前記油圧源回路Ａとブームシリンダ８との間に設けられるブーム用駆動、回収回路（本発明の第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路、或いは昇降用駆動、回収回路に相当する）であって、該ブーム用駆動、回収回路Ｂには、制御装置６０からの制御信号により容量が制御される可変容量型のブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９と、該ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９に機械的に連結される固定容量型のブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０とが配されている。尚、本実施の形態において、ブーム用駆動、回収回路Ｂは、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０、後述する第三油路４１、第三油路用流量制御弁４２、第四油路４３、第四油路用電磁切換弁４６、第五油路４４、第五油路用電磁切換弁４７等から構成されている。
【００２０】
前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａ（モータ機能時には入口側ポート、ポンプ機能時には出口側ポート）は、第三油路４１を介して前記油圧源回路Ａのアキュムレータ油路３２に接続される一方、第二ポート３９ｂ（モータ機能時には出口側ポート、ポンプ機能時には入口側ポート）は油タンク１４に接続されている。さらに、前記第三油路４１には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、第三油路４１を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わる電磁比例式の第三油路用流量制御弁４２が配設されているが、作動位置Ｘのときの第三油路用流量制御弁４２の開口面積は、制御装置６０から出力される制御信号値によって制御される。
【００２１】
また、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａ（ポンプ機能時には出口側ポート、モータ機能時には入口側ポート）は、第四油路４３および前記ブームヘッド側油路２５を介してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに接続される一方、第二ポート４０ｂ（ポンプ機能時には入口側ポート、モータ機能時には出口側ポート）は、第五油路４４を介して油圧源回路Ａのアキュムレータ油路３２に接続されると共に、油タンク１４から第二ポート４０ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁４５を介して油タンク１４に接続されている。
【００２２】
さらに、前記第四油路４３には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる第四油路用電磁切換弁４６が配設されているが、該第四油路用電磁切換弁４６は、中立位置Ｎに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａを油タンク１４に接続する一方、作動位置Ｘに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａとブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを接続するように構成されている。
【００２３】
また、前記第五油路４４には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと第一、第二作動位置Ｘ、Ｙとに切換わる第五油路用電磁切換弁４７が配されているが、該第五油路用電磁切換弁４７は、中立位置Ｎに位置している状態では第五油路４４を閉じる一方、第一作動位置Ｘに位置している状態では、アキュムレータ油路３２からブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止し、また、第二作動位置Ｙに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂからアキュムレータ油路３２への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するように構成されている。尚、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９およびブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０のポンプ機能、モータ機能については後述する。
【００２４】
一方、４８は前記ブームヘッド側油路２５から分岐形成されて油タンク１４に至るブームヘッド側排出油路であって、該ブームヘッド側排出油路４８には、ブームロッド側油路２６の圧力が入力されるパイロットポート４９ａを備えたブームヘッド側排出バルブ４９が配設されている。そして、該ブームヘッド側排出バルブ４９は、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力（ブームロッド側油路２６の圧力）Ｐｒが予め設定される所定圧Ｐrs未満（Ｐｒ＜Ｐrs）の場合には、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから油タンク１４への油排出を阻止する中立位置Ｎに位置しているが、ロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが前記所定圧Ｐrs以上（Ｐｒ≧Ｐrs）になると、ヘッド側油室８ａから油タンク１４への油排出を許容する作動位置Ｘに切換るように構成されている。ここで、前記所定圧Ｐrsは、ブーム５の下降が、空中での下降か、或いはバケット７が着地している状態での下降かを判断するために設定される値であって、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが所定圧Ｐrs未満の場合には空中でのブーム下降と判断し、また、所定圧Ｐrs以上の場合にはバケット７が着地している状態でのブーム下降であると判断される。而して、ブーム５の下降時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油は、後述するように、前記油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に回収されるように構成されているが、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが所定圧Ｐrs以上の場合、つまり、バケット７が着地している状態でのブーム下降時には、前記ブームヘッド側排出バルブ４９が作動位置Ｘに切換わることによって、ヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１４に流すことができるように構成されている。そして、該ヘッド側油室８ａからの排出油が油タンク１４に流れることでヘッド側油室８ａの圧力が低下して、ピストン８ｃをシリンダ縮小側に移動せしめる推力が大きくなり、これにより、バケット７が着地している状態、つまり、ブーム５の下降に抗する力が作用している状態でのブーム下降を、スムーズに行うことができるようになっている。
【００２５】
さらに、Ｃは前記油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間に形成される旋回用駆動回路であって、該旋回用駆動回路Ｃには、旋回用流量制御弁５０と旋回用切換弁５１とが配設されている。尚、本実施の形態において、旋回用駆動回路Ｃは、前記旋回用流量制御弁５０、旋回用切換弁５１、後述する第六油路５８等から構成されている。さらに、前記旋回用駆動回路Ｃは、後述する旋回用回収回路Ｄと共に、本発明の第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を構成する。
【００２６】
前記旋回用流量制御弁５０は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、アキュムレータ油路３２から旋回用切換弁５１に至る第六油路５８を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わるが、作動位置Ｘのときの旋回用流量制御弁５０の開口面積は、制御装置６０から出力される制御信号値によって制御される。
【００２７】
また、前記旋回用切換弁５１は、旋回用操作具の操作に基づいて出力されるパイロット圧により切換わる三位置切換弁であって、旋回用用操作具が操作されていない状態では、旋回用油圧モータ１３に対する油給排を行なわない中立位置Ｎに位置しているが、旋回用操作具が左旋回側に操作されることに基づいて左旋回側位置Ｘに切換って、前記旋回用流量制御弁５０から供給されるアキュムレータ２８の圧油を、第一旋回用油路５２を介して旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａに供給すると共に、他方のポート１３ｂから第二旋回用油路５３に排出された油を油タンク１４に流し、また、旋回用操作具が右側旋回側に操作されることに基づいて右側旋回側位置Ｙに切換って、アキュムレータ２８の圧油を第二旋回用油路５３を介して旋回用油圧モータ１３の他方のポート１３ｂに供給すると共に、一方のポート１３ａから第一旋回用油路５２に排出された油を油タンク１４に流すように構成されている。尚、前記第一旋回用油路５２は、旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａへの油の給排を行なうべく一方のポート１３ａに接続される油路、また、第二旋回用油路５３は、旋回用油圧モータ１３の他方のポート１３ｂへの油の給排を行なうべく他方のポート１３ｂに接続される油路である。また、旋回用油圧モータ１３の容量は、制御装置６０から出力される制御信号値に基づいて制御される。
【００２８】
さらに、Ｄは前記油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間に形成される旋回用回収回路であって、該旋回用回収回路Ｄには、高圧選択弁５４と旋回用回収バルブ５５とが配設されている。尚、本実施の形態において、旋回用回収回路Ｄは、前記高圧選択弁５４、旋回用回収バルブ５５、後述する第七油路５９等から構成されている。
【００２９】
前記高圧選択弁５４は、第一旋回用油路５２と第二旋回用油路５３とのうち高圧側の圧油を選択して、第七油路５９に供給する。
【００３０】
前記第七油路５９は、前記高圧選択弁５４からアキュムレータ油路３２に至る油路であって、該第七油路５９には、前記旋回用回収バルブ５５が配設されている。該旋回用回収バルブ５５は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる電磁切換弁であって、該旋回用回収バルブ５５が中立位置Ｎに位置している状態では、前記高圧選択弁５４により選択された第一旋回用油路５２或いは第二旋回用油路５３の圧油をアキュムレータ２８に流す一方、作動位置Ｎに位置している状態では、高圧選択弁５４からアキュムレータ２８への油の流れを阻止するように構成されている。さらに、該旋回用回収バルブ５５とアキュムレータ２８との間には、旋回用回収バルブ５５からアキュムレータ２８への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁５６が配設されている。
【００３１】
さらに、５７は旋回用リリーフ弁であって、該旋回用リリーフ弁５７の設定圧によって、前記第一、第二旋回用油路５２、５３のリリーフ圧が設定されるようになっている。
【００３２】
一方、前記制御装置６０は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、図３のブロック図に示す如く、前記アキュムレータ２８の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサ３８、ブーム用操作具の操作状態（操作方向および操作量）を検出するブーム操作検出手段６１、旋回用操作具の操作状態（操作方向および操作量）を検出する旋回操作検出手段６２、エンジン回転数設定具６３、エンジンＥの回転数を検出するエンジン回転数センサ６４等からの信号を入力し、該入力信号に基づいて、前述した第一油路用電磁切換弁３５、第二油路用電磁切換弁３６、第三油路用流量制御弁４２、第四油路用電磁切換弁４６、第五油路用電磁切換弁４７、旋回用流量制御弁５０、旋回用回収バルブ５５、旋回用油圧モータ１３の容量可変手段１３ｃ、油圧ポンプ・モータ２９の容量可変手段２９ｃ、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量可変手段３９ｃ、ブーム用コントロールバルブ１８にパイロット圧を出力するブーム用電磁比例減圧弁６５（図２には図示せず）、旋回用切換弁５１にパイロット圧を出力する旋回用電磁比例減圧弁６６（図２には図示せず）等に制御信号を出力する。尚、前記エンジン回転数設定具６３は、オペレータがエンジンＥの無負荷時の回転数を任意に設定するための操作具（アクセルダイヤル、アクセルレバー等）である。
【００３３】
次いで、前記制御装置６０の行なう油圧源回路Ａの制御について説明すると、制御装置６０は、後述するエンジン動力補助制御を行なう場合以外には、油圧ポンプ・モータ２９をエンジン動力により駆動するポンプとして機能させるべく、第二油路用電磁切換弁３６を中立位置Ｎに位置せしめる。これにより、油圧ポンプ・モータ２９は、第二ポート２９ｂから油タンク１４の油を吸い込んで第一ポート２９ｂから吐出するポンプとして機能する。
【００３４】
さらに、制御装置６０は、アキュムレータ圧力センサ３８から入力される検出信号に基づいて、油圧源回路Ａの圧力（アキュムレータ２８の圧力）ＰＡが予め設定される第一設定圧Ｐ１以上（ＰＡ≧Ｐ１）に保持されるように、第一油路用電磁切換弁３５および油圧ポンプ・モータ２９の容量可変手段２９ｃを制御する。つまり、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが前記第一設定圧Ｐ１以上（ＰＡ≧Ｐ１）の場合には、第一油路用電磁切換弁３５を中立位置Ｎにして油圧ポンプ・モータ２９の吐出油を油タンク１４に流すと共に、該油圧ポンプ・モータ２９の吐出流量が最少流量になるように、容量可変手段２９ｃを制御する。一方、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが前記第一設定圧Ｐ１未満（ＰＡ＜Ｐ１）の場合には、第一油路用電磁切換弁３５を作動位置Ｘにして油圧ポンプ・モータ２９の吐出油をアキュムレータ２８に供給すると共に、該アキュムレータ２８の圧力ＰＡが低いほど油圧ポンプ・モータ２９の吐出流量を多くするように、容量可変手段２９ｃを制御する。これにより、油圧源回路Ａの圧力ＰＡは、第一設定圧Ｐ１以上に保持されるように制御される。尚、前記第一設定圧Ｐ１は、後述するように油圧源回路Ａからブームシリンダ８或いは旋回用油圧モータ１３に圧油供給する場合に、該圧油供給に必要な圧力を確保できるように設定される。
【００３５】
次に、ブーム用操作具が操作された場合の制御について説明する。まず、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されると、制御装置６０は、ブーム用電磁比例減圧弁６５に対して、ブーム用コントロールバルブ１８を上昇側位置Ｘに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ１８は上昇側位置Ｘに切換り、該上昇側位置Ｘのブーム用コントロールバルブ１８を経由して、第一メインポンプ１５の吐出油がブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給されると共に、ロッド側油室８ｂからの排出油が油タンク１４に排出される。
【００３６】
さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置６０は、第三油路用流量制御弁４２および第四油路用電磁切換弁４６に対し、作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量制御を行なう。
【００３７】
前記制御装置６０からの制御信号により第三油路用流量制御弁４２が作動位置Ｘに位置することにより、アキュムレータ２８の圧油が前記第三油路用流量制御弁４２を経由してブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａに供給される。そして、該第一ポート３９ａにアキュムレータ２８の圧油が供給されることによりブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９はモータとして機能して、該ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９に機械的に連結されるブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を駆動せしめる。これにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、第二ポート４０ｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート４０ａから吐出するポンプとして機能する。
【００３８】
さらに、前記制御装置６０からの制御信号により第四油路用電磁切換弁４６が作動位置Ｘに位置することにより、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａから吐出された圧油は、前記第四油路用電磁切換弁４６を経由し、さらにブームヘッド側油路２５において前述したブーム用コントロールバルブ１８からの供給圧油と合流して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給される。この場合、制御装置６０は、前記第三油路用流量制御弁４２の開口面積とブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量とを制御してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の回転速度を増減調整することによって、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０からヘッド側油室８ａへの供給流量を、ブーム用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。
【００３９】
さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０がポンプとして機能しているとき、制御装置６０は、アキュムレータ２８の圧力が低い場合には、第五油路用電磁切換弁４７に対し、第一作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂにアキュムレータ２８の圧油が供給される、つまり、ポンプとして機能するブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の入口側圧力が加圧され、これによって、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の吐出圧が増圧し、該増圧された圧油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給することができるように構成されている。
【００４０】
而して、ブーム上昇側に操作された場合には、油圧源回路Ａからの供給圧油によりブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９がモータとして機能してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を駆動せしめると共に、該ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、ポンプとして機能してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに圧油を供給し、これによりブームシリンダ８は伸長側に駆動してブーム５を上昇せしめる。このとき、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂからの排出油は、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由して油タンク１４に流れる。また、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａには、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由する第一メインポンプ１５の吐出油も前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０からの供給圧油と合流して供給されることになり、而して、作業部４の重量負荷に抗するブーム５の上昇であっても、該ブーム５の上昇に必要な流量をブームシリンダ８に不足なく供給できるようになっている。
【００４１】
一方、ブーム用操作具がブーム下降側に操作された場合、制御装置６０は、ブーム用電磁比例減圧弁６５に対して、ブーム用コントロールバルブ１８を下降側位置Ｙに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ１８は下降側位置Ｙに切換り、該下降側位置Ｙのブーム用コントロールバルブ１８を経由して、第一メインポンプ１５の吐出油がブームシリンダ８のロッド側油室８ａに供給される。
【００４２】
さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置６０は、第四油路用電磁切換弁４６に対して作動位置Ｘに位置するように、また、第五油路用電磁切換弁４７に対して第二作動位置Ｙに位置するように制御信号を出力する。さらに、制御装置６０は、第三油路用流量制御弁４２に対して、開口面積を全開にするべく作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量制御を行なう。
【００４３】
前記制御装置６０からの制御信号により第四油路用電磁切換弁４６が作動位置Ｘに位置することにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が前記第四油路用電磁切換弁４６を経由してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａに供給される。また、第五油路用電磁切換弁４７が第二作動位置Ｙに位置することにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂから流出する油が、前記第五油路用電磁切換弁４７を経由して油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に供給される。而して、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、第一ポート４０ａから流入するブームシリンダのヘッド側油室８ａの排出油を第二ポート４０ｂから流出して油圧源回路Ａに供給するモータとして機能する。
【００４４】
さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０がモータとして機能することにより、該ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０に機械的に連結されるブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９は、第二ポート３９ｂｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート３９ａから吐出するポンプとして機能する。この場合、制御装置６０は、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量を制御してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の回転速度を増減調整することによって、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出流量を、ブーム用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。そして、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａから吐出された圧油は、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に供給される。
【００４５】
而して、ブーム５の下降時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから排出される圧油は、作業部４の重量により高圧になっていると共に、ピストン８ｃに作用する受圧面積の関係からロッド側油室８ｂへの供給量に対して略二倍の排出量になるが、該ヘッド側油室８ａからの排出油は、モータとして機能するブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を経由して油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に回収されることになる。さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０に機械的に連結されるブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９は、ポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油を供給することになる。尚、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂには、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由する第一メインポンプ１５の吐出油が供給される。また、前述したように、バケット７が着地している状態でのブーム下降時には、ブームヘッド側排出バルブ４９が作動位置Ｘに切換わることによって、ヘッド側油室８ａからの排出油は油タンク１４に流れるようになっている。
【００４６】
次に、旋回用操作具が操作された場合の制御について説明する。まず、旋回用操作具が左旋回側、または右旋回側に操作されたことが旋回操作検出手段６２により検出されると、制御装置６０は、旋回用流量制御弁５０に対し作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、旋回用電磁比例減圧弁６６に対し、旋回用切換弁５１を左旋回側位置Ｘ、または右旋回側位置Ｙに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８からの圧油が、前記旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１を経由して、旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａ、或いは他方のポート１３ｂに供給される一方、他方のポート１３ｂ、或いは一方のポート１３ａからの排出油は旋回用切換弁５１を経由して油タンク１４に流れ、これにより、旋回用油圧モータ１３は、上部旋回体３を左旋回、或いは右旋回するべく回転駆動する。この場合、制御装置６０は、前記旋回用流量制御弁５０の開口面積と旋回用油圧モータ１３の容量とを制御することによって、旋回用油圧モータ１３の回転速度を、旋回用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。
【００４７】
さらに、旋回用操作具が左旋回側、または右旋回側に操作された場合、制御装置６０は、旋回用回収バルブ５５に対し、作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力する。これにより、前記アキュムレータ２８から旋回用油圧モータ１３への供給圧油が、高圧選択弁５４および旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に戻ってしまうことを回避できるようになっている。
【００４８】
一方、旋回を停止させるべく旋回用操作具が中立位置に戻されたことが旋回操作検出手段６２により検出されると、制御装置６０は、前記旋回用流量制御弁５０に対し中立位置Ｎに位置するように制御信号を出力すると共に、旋回用電磁比例減圧弁６６に対して旋回用切換弁５１へのパイロット圧の出力を停止するように、つまり旋回用切換弁５１を中立位置Ｎに位置せしめるように制御信号を出力する。さらに、制御装置６０は、旋回用回収バルブ５５に対して、中立位置Ｎに位置するように制御信号を出力する。そして、前記旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１が中立位置Ｎに位置することにより、アキュムレータ２８から旋回用油圧モータ１３への圧油供給が停止されると共に、旋回用油圧モータ１３から油タンク１４への油排出が停止されて、旋回用油圧モータ１３にブレーキがかかる。このとき、旋回用油圧モータ１３の慣性により排出側の第一旋回用油路５２或いは第二旋回用油路５３には高いブレーキ圧が発生するが、該ブレーキ圧は高圧選択弁５４により選択され、中立位置Ｎの旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に供給されるようになっている。
【００４９】
而して、旋回用操作具が上部旋回体３を旋回させるべく操作された場合には、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８の圧油が、旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１を経由して旋回用油圧モータ１３に供給される一方、旋回用操作具が旋回を停止させるべく操作された場合には、旋回用油圧モータ１３の排出油の有するブレーキ圧が、高圧選択弁５４および旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に回収されるように構成されている。
【００５０】
次に、制御装置６０の行なうエンジン動力補助制御について説明すると、制御装置６０は、ブーム操作検出手段６１、旋回操作検出手段６２、アキュムレータ圧力センサ３８、およびエンジン回転数センサ６４から入力される検出信号に基づいて、前記油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９を、エンジン動力を補助するモータとして機能させるエンジン動力補助制御を行なう。
【００５１】
前記エンジン動力補助制御を行なう条件について、図４に示すフローチャート図に基づいて説明すると、制御装置６０は、まず、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されているか否かを判断し（ステップＳ１）、続けて、旋回用操作具が左旋回側或いは右旋回側に操作されているか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００５２】
前記ステップＳ１、Ｓ２の判断で、何れも「ＮＯ」の場合、つまり、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されておらず、且つ、旋回用操作具が左旋回側にも右旋回側にも操作されていない場合には、ブームシリンダ８の伸長側駆動も旋回用油圧モータ１３の駆動も行なわれていない、つまり、油圧源回路Ａからブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３の何れにも圧油供給されていないとして、続けて、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが予め設定される第二設定圧Ｐ２以上であるか否か（ＰＡ≧Ｐ２？）が判断される（ステップＳ３）。尚、前記第二設定圧Ｐ２は、アキュムレータ２８が充分に蓄圧されているとして予め設定される圧力であって、前記第一設定圧Ｐ１よりも高圧（Ｐ２＞Ｐ１）に設定される。
【００５３】
前記ステップＳ３の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが第二設定圧Ｐ２以上であって充分に蓄圧されていると判断される場合には、続けて、エンジン回転数設定具６３により設定される無負荷時のエンジン回転数Ｎａと、エンジン回転数センサ６４から入力される実際のエンジン回転数Ｎとの回転数差ΔＮ（ΔＮ＝Ｎａ−Ｎ）を求め、該回転数差ΔＮが予め設定される所定回転数差ΔＮｓ以上であるか否か（ΔＮ≧ΔＮｓ？）を判断する（ステップＳ４）。ここで、前記所定回転数差ΔＮｓは、エンジンＥの負荷を判断するために設定される値であって、前記回転数差ΔＮが所定回転数差ΔＮｓ以上（ΔＮ≧ΔＮｓ）の場合には、エンジン負荷が高いと判断される。
【００５４】
前記ステップＳ４の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり、回転数差ΔＮが所定回転数差ΔＮｓ以上であってエンジン負荷が高いと判断される場合には、油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９を、エンジン動力を補助するモータとして機能させるエンジン動力補助制御を行なう（ステップＳ５）。
【００５５】
つまり、制御装置６０は、ブームシリンダ８の伸長側駆動も旋回用油圧モータ１３の駆動も行なわれておらず、つまり、油圧源回路Ａからブームシリンダ８にも旋回用油圧モータ１３にも圧油供給されておらず、且つ、アキュムレータ２８に充分に蓄圧されており、且つ、エンジン負荷が高い場合にエンジン動力補助制御を行なうが、該エンジン動力補助制御を行なう場合には、第二油路用電磁切換弁３６を作動位置Ｘに位置せしめると共に、第一油路用電磁切換弁３５を中立位置Ｎに位置せしめる。この状態では、アキュムレータ２８の圧油が、第二油路用電磁切換弁３６を経由して油圧ポンプ・モータ２９の第二ポート２９ｂに流入すると共に、第一ポート２９ａから流出する油は、第一油路用電磁切換弁３５を経由して油タンク１４に流れ、これにより油圧ポンプ・モータ２９は、エンジン動力を補助するモータとして機能する。而して、該モータ機能する油圧ポンプ・モータ２９によって、エンジンＥにかかる負荷を軽減して平滑にすることができるようになっている。
【００５６】
一方、前記ステップＳ１またはステップＳ２が「ＹＥＳ」の場合、或いはステップＳ３またはステップＳ４が「ＮＯ」の場合にはエンジン動力補助制御は行なわれず、前述した油圧ポンプ・モータ２９をエンジン動力により駆動するポンプとして機能させる制御が実行される。この場合には、前述したように、油圧源回路Ａの圧力ＰＡは、第一設定圧Ｐ１以上に保持されるように制御される。
【００５７】
叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベル１の油圧制御システムは、第一油圧アクチュエータとしてスティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、および左右の走行用油圧モータ１１、１２を備え、また、第二油圧アクチュエータとしてブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３を備えると共に、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になる第一、第二メインポンプ１５、１６を備えているが、さらに油圧ショベル１の油圧制御システムには、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータ２９とを備えた油圧源回路Ａが設けられていると共に、上記油圧ポンプ・モータ２９をポンプとして機能、或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置６０が設けられている。さらに、該油圧源回路Ａとブームシリンダ８との間には、ブーム５の上昇時に油圧源回路Ａからの圧油供給によりブームシリンダ８を伸長側に駆動させる一方、ブーム５の下降時にブームシリンダ８の排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路Ａに回収するブーム用駆動、回収回路Ｂが設けられており、また、油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間には、油圧源回路Ａからの圧油供給により旋回用油圧モータ１３を駆動せしめる旋回用駆動回路Ｃと、旋回用油圧モータ１３のブレーキ時に旋回用油圧モータ１３からの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路Ａに回収する旋回用回収油路Ｄとが設けられている。
【００５８】
而して、油圧源回路Ａは、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の排出油の有する油圧エネルギーを回収すると共に、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３を駆動させるべく圧油供給することになり、もって、排出油の有する油圧エネルギーを無駄にすることなく回収、再利用できることになって、省エネルギー化に大きく貢献できることになるが、このものにおいて、前記油圧源回路Ａは、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、ポンプとして機能することによりアキュムレータ２８に圧油供給できる油圧ポンプ・モータ２９とを備えている。この結果、油圧源回路Ａは、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の駆動に必要な流量を常時確保できることになり、而して、安定した圧油供給を行なえると共に、複雑な流量制御も不要になる。
【００５９】
さらに、前記油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９は、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能することでエンジン動力を補助することになるから、ブームシリンダ８或いは旋回用油圧モータ１３の排出油から回収した油圧エネルギーを、第一、第二メインポンプ１５、１６を駆動せしめるエンジンＥの動力補助にも利用できることになり、而して、回収した油圧エネルギーの再利用の用途の拡大に寄与できると共に、エンジン負荷を軽減できて、更なる省エネルギー化を達成できる。
【００６０】
しかもこの油圧制御システムは、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムのように、電動発電機や大容量のバッテリ、或いはインバータやコンバータを必要とせず、コストの抑制に大きく貢献できると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に組込むことも、油圧システムの一部を設計変更することにより可能であって、汎用性に優れる。
【００６１】
さらに、前記油圧ポンプ・モータ２９は、制御装置６０によって、操作具操作から判断されるブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の駆動状態と、アキュムレータ圧力センサ６４から入力されるアキュムレータ２８の圧力ＰＡと、エンジン回転数センサ６４から入力されるエンジン回転数Ｎにより判断されるエンジン負荷とに応じて、ポンプ機能或いはモータ機能するべく制御されることになるから、該油圧ポンプ・モータ２９がポンプとして機能した場合のアキュムレータ２８への圧油供給、およびモータとして機能した場合のエンジンＥの動力補助を、必要に応じて適切に行なうことができる。
【００６２】
また、このものでは、上部旋回体３を旋回せしめる旋回用油圧モータ１３と油圧源回路Ａとの間に、該旋回用油圧モータ１３の駆動時に油圧源回路Ａから旋回用油圧モータ１３に圧油供給する旋回用駆動回路Ｃと、旋回用油圧モータ１３のブレーキ時に旋回用油圧モータ１３の排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路Ａに回収する旋回用回収油路Ｄとが形成されており、而して、上部旋回体３を停止させるときに発生する高圧のブレーキ圧を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【００６３】
さらにこのものでは、作業部４を上下動させるブームシリンダ８と油圧源回路Ａとの間に、作業部４の上昇時に油圧源回路Ａからの圧油供給によりブームシリンダ８を駆動せしめる一方、作業部４の下降時にブームシリンダ８からの排出油を油圧源回路Ａに回収するブーム用駆動、回収回路Ｂが形成されており、而して、作業部４の下降時に該作業部４の重量により高圧になっているブームシリンダ８からの排出油を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】油圧制御システムの油圧回路図である。
【図３】制御装置の入出力を示すブロック図である。
【図４】油圧源回路の制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６５】
８ ブームシリンダ
９ スティックシリンダ
１０ バケットシリンダ
１１、１２ 左右の走行用油圧モータ
１３ 旋回用油圧モータ
１５ 第一メインポンプ
１６ 第二メインポンプ
２８ アキュムレータ
２９ 油圧ポンプ・モータ
３８ アキュムレータ圧力センサ
６０ 制御装置
６４ エンジン回転数センサ
Ａ 油圧源回路
Ｂ ブーム用駆動、回収回路
Ｃ 旋回用駆動回路
Ｄ 旋回用回収回路
Ｅ エンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械において、油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを回収、再利用するための油圧制御システムの技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、作業機械のなかには、油圧ショベルのように、油圧ポンプから圧油供給される複数の油圧アクチュエータを備えたものがあるが、この様な作業機械の油圧回路において、従来、油圧アクチュエータから排出された油は、油タンクに戻されるように構成されている。例えば、油圧ショベルにおいて、作業部を下降させるべくブームシリンダを縮小させると、該ブームシリンダのヘッド側油室から排出された油は油タンクに戻されることになるが、この場合、ブームシリンダのヘッド側油室の油は、フロント作業部の重量を保持しているため高圧であって高い油圧エネルギーを有しており、該高い油圧エネルギーを利用することなく油タンクに戻している。また、油圧ショベルに設けられる旋回用油圧モータからの排出油は、ブレーキ時に高いブレーキ圧を有しているが、該高いブレーキ圧も利用されることなく油タンクに戻されることになって、エネルギーの無駄な損失になる。
そこで、作業部の下降時に油圧アクチュエータから排出された油をアキュムレータに蓄圧すると共に、作業部の上昇時に該アキュムレータに蓄圧された圧油を、専用のポンプを介して油圧アクチュエータに供給するように構成した技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、近年、油圧ショベルのような作業機械においても、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッド化が試みられており、例えば、上部旋回体を駆動すると共に上部旋回体の制動時に発電する旋回用電動発電機や、走行体を駆動すると共に走行体の制動時に発電する走行用電動発電機を設けると共に、油圧アクチュエータから油タンクに戻る排出油回路に配したモータに発電機を連結し、そして、該発電機や前記旋回用、走行用電動発電機により得られた電力を、バッテリや電力コントローラを介して旋回用電動発電機や走行用電動発電機に供給するようにした技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００８−１４４６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２０７４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、前記特許文献１のように、アキュムレータに蓄圧された圧油を油圧アクチュエータに供給する場合、アキュムレータの蓄圧状態によって専用ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量が変化してしまうため、アキュムレータの蓄圧状態に応じて他の油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油供給を増減させる制御が必要であって、制御が複雑になるという問題がある。
一方、特許文献２のように、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムの場合、電動発電機や大容量のバッテリ、インバータやコンバータ、さらには油圧システムと電気システムとの両方を制御する制御装置等が必要であって、コストが高くなると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に、この様なハイブリッドシステムを組込むことは事実上不可能であるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、第一、第二油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータと、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になるメインポンプとを備えてなる作業機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータに圧油供給する一方、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータとを備えた油圧源回路を設け、さらに、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置を設けると共に、前記油圧源回路と第二油圧アクチュエータとの間に、油圧源回路からの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路に回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システムである。
請求項２の発明は、制御装置は、第二油圧アクチュエータの駆動状態、アキュムレータの圧力、およびエンジン負荷に応じて、油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項３の発明は、油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる旋回体を旋回せしめる旋回用油圧モータを備えると共に、前記油圧源回路と旋回用油圧モータとの間に、旋回用油圧モータの駆動時に油圧源回路から旋回用油圧モータに圧油供給する旋回用駆動回路と、旋回用油圧モータのブレーキ時に該旋回用油圧モータの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路に回収する旋回用回収回路とを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械における油圧制御システムである。
請求項４の発明は、油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる作業部を昇降せしめる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記油圧源回路と昇降用油圧シリンダとの間に、作業部の上昇時に油圧源回路からの圧油供給により昇降用油圧シリンダを駆動せしめる一方、作業部の下降時に昇降用油圧シリンダからの排出油を油圧源回路に回収する昇降用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機械における油圧制御システムである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、油圧源回路は、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを回収すると共に、第二油圧アクチュエータを駆動させるための圧油を供給することになり、もって、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを無駄にすることなく回収、再利用できることになって、省エネルギー化に大きく貢献できることになるが、前記油圧源回路は、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、ポンプとして機能することによりアキュムレータに圧油供給する油圧ポンプ・モータとを備えており、而して、油圧源回路は、第二油圧アクチュエータの駆動に必要な流量を常時確保できることになって、安定した圧油供給を行なえると共に、複雑な流量制御も不要になる。しかも、前記油圧ポンプ・モータは、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能することでエンジン動力を補助することになるから、第二油圧アクチュエータの排出油から回収した油圧エネルギーを、メインポンプを駆動せしめるエンジンの動力補助にも利用できることになり、而して、回収した油圧エネルギーの再利用の用途の拡大に貢献できると共に、エンジン負荷を軽減できて、更なる省エネルギー化を達成できる。そのうえ、この油圧制御システムは、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムのように電動発電機や大容量のバッテリ、インバータ、コンバータ等を必要とせず、コストの抑制に大きく貢献できると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に組込むことも、油圧システムの一部を設計変更することにより可能であって、汎用性に優れる。
請求項２の発明とすることにより、油圧ポンプ・モータがポンプとして機能した場合のアキュムレータへの圧油供給、或いはモータとして機能した場合のエンジンの動力補助を、第二油圧アクチュエータの駆動状態とアキュムレータの圧力とエンジン負荷とに応じて、適切に行なうことができる。
請求項３の発明とすることにより、旋回体を停止させるときに発生する高圧のブレーキ圧を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
請求項４の発明とすることにより、作業部の下降時に該作業部の重量により高圧になっている昇降用油圧シリンダからの排出油を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は作業機械の一例である油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体（本発明の旋回体に相当する）３、該上部旋回体３のフロントに装着される作業部４等の各部から構成され、さらに該作業部４は、基端部が上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に取付けられるバケット７、これらブーム５、スティック６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０等を備えて構成されている。
【０００７】
前記油圧ショベル１に設けられる油圧制御システムについて、図２に示す油圧回路図に基づいて説明すると、該図２において、８〜１３は油圧ショベル１に設けられる油圧アクチュエータであって、８、９、１０はそれぞれ前記ブームシリンダ、スティックシリンダ、バケットシリンダ、１１、１２は下部走行体２を走行せしめる左右の走行用油圧モータ、１３は上部旋回体３を旋回せしめる可変容量型の旋回用油圧モータである。また、１４は油タンク、１５、１６は第一、第二メインポンプであって、これら第一、第二メインポンプ１５、１６は、油圧ショベル１に搭載されるエンジンＥに連結されていて、該エンジンＥの動力により駆動するように構成されている。尚、本実施の形態において、油圧ショベル１は本発明の作業機械に相当するが、該油圧ショベル１は、本発明の第一油圧アクチュエータに相当する油圧アクチュエータとして、前記スティックシリンダ９とバケットシリンダ１０と左右の走行用油圧モータ１１、１２とを備える一方、本発明の第二油圧アクチュエータに相当する油圧アクチュエータとして、前記ブームシリンダ８と旋回用油圧モータ１３とを備えている。また、ブームシリンダ８は、本発明の昇降用油圧シリンダにも相当する。さらに、前記第一、第二メインポンプ１５、１６は、本発明のメインポンプに相当するが、本実施の形態では、メインポンプの一つである第一メインポンプ１５は、後述するように、第一油圧アクチュエータだけでなく、第二油圧アクチュエータであるブームシリンダ８にも圧油供給する構成になっている。
【０００８】
ここで、前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａの圧力によって作業部４の重量を保持すると共に、該ヘッド側油室８ａへの圧油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出により伸長してブーム５を上昇せしめ、また、ロッド側油室８ｂへの圧油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出により縮小してブーム５を下降せしめるように構成されている。そして、該ブームシリンダ８の伸縮駆動に伴うブーム５の上下動によって、作業部４全体が上下動するようになっている。
【０００９】
さらに、図２において、１７はコントロールバルブユニットであって、該コントロールバルブユニット１７には、前記ブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に対する油供排制御をそれぞれ行なうブーム用、スティック用、バケット用、左右の走行用の各コントロールバルブ１８〜２２や、走行直進弁２３、メインリリーフ弁２４等が配設されている。
【００１０】
前記ブーム用コントロールバルブ１８は、ブーム用操作具の操作に基づいて出力されるパイロット圧により切換わる三位置切換弁であって、ブーム用操作具が操作されていない状態では、ブームシリンダ８に対する油給排を行なわない中立位置Ｎに位置しているが、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されることに基づいて上昇側位置Ｘに切換って、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに第一メインポンプ１５の吐出油を供給し、且つ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１４に流す一方、ブーム用操作具がブーム下降側に操作されることに基づいて下降側位置Ｙに切換わって、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに第一メインポンプ１５の吐出油を供給するように構成されている。
【００１１】
ここで、２５はブームシリンダ８のヘッド側油室８ａへの油の給排を行なうべくヘッド側油室８ａに接続されるブームヘッド側油路、また、２６はロッド側油室８ｂへの油の給排を行なうべくロッド側油室８ｂに接続されるブームロッド側油路であって、これらブームヘッド側油路２５、ブームロッド側油路２６を経由して、前記ブーム用コントロールバルブ１８とヘッド側油室８ａ、ロッド側油室８ｂとの間の油の給排も行なわれることになるが、上記ブームヘッド側油路２５には、ブーム用コントロールバルブ１８からヘッド側油室８ａへの油の流れは許容するが、逆方向の流れは阻止するチェック弁２７が配されている。そして、該チェック弁２７によって、ヘッド側油室８ａからの排出油が下降側位置Ｙのブーム用コントロールバルブ１８を経由して油タンク１４に流れてしまうことを阻止するようになっている。尚、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油は、後述するように、油圧源回路Ａに回収される構成になっている。
【００１２】
また、前記スティック用、バケット用、左右の走行用の各コントロールバルブ１９〜２２は、前記ブーム用コントロールバルブ１８と同様に、対応する操作具操作に基づいて、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に対する油給排制御をそれぞれ行なうように構成されている。そして、これら各コントロールバルブ１９〜２２を経由して、第一メインポンプ１５或いは第二メインポンプ１６の圧油がスティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、左右の走行用油圧モータ１１、１２に供給されることによって、スティックシリンダ９やバケットシリンダ１０の伸縮作動、或いは左右の走行用油圧モータ１１、１２の正逆駆動が行なわれるように構成されている。
【００１３】
一方、前記油圧源回路Ａは、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、エンジンＥにギア等の動力伝達機構３０を介して連結される可変容量型の油圧ポンプ・モータ２９とを備えると共に、該油圧ポンプ・モータ２９は、後述する制御装置６０の制御に基づいて、エンジン動力によりポンプとして機能して上記アキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助するように構成されている。尚、本実施の形態において、油圧源回路Ａは、前記アキュムレータ２８、油圧ポンプ・モータ２９、後述する第一油路３１、第一油路用電磁切換弁３５、第二油路３３、第二油路用電磁切換弁３６、アキュムレータ油路３２等から構成されている。
【００１４】
つまり、前記油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート（出口側ポート）２９ａは、第一油路３１およびアキュムレータ油路３２を介してアキュムレータ２８に接続される一方、第二ポート２９ｂ（入口側ポート）は、第二油路３３およびアキュムレータ油路３２を介してアキュムレータ２８に接続されると共に、油タンク１４から第二ポート２９ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁３４を介して油タンク１４に接続されている。尚、前記アキュムレータ油路３２は、アキュムレータ２８に油を給排するべくアキュムレータ２８に接続される油路である。
【００１５】
さらに、前記第一油路３１には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる第一油路用電磁切換弁３５が配設されているが、該第一油路用電磁切換弁３５は、中立位置Ｎに位置している状態では、油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート２９ａから供給される油を油タンク１４に流す一方、作動位置Ｘに位置している状態では、油圧ポンプ・モータ２９の第一ポート２９ａから供給される圧油をアキュムレータ２８に供給するように構成されている。
【００１６】
また、前記第二油路３３には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、第二油路３３を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わる第二油路用電磁切換弁３６が配設されている。
【００１７】
そして、前記油圧ポンプ・モータ２９は、第二油路用電磁切換弁３６が中立位置Ｎに位置している状態では、エンジン動力により駆動して、第二ポート２９ｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート２９ａから吐出するポンプとして機能する。この場合、油圧ポンプ・モータ２９の吐出油は、第一油路用電磁切換弁３５が中立位置Ｎに位置している状態では油タンク１４に流れ、また、第一油路用電磁切換弁３５が作動位置Ｘに位置している状態ではアキュムレータ２８に供給される。一方、第二油路用電磁切換弁３６が作動位置Ｘに位置し、且つ、第一油路用電磁切換弁３５が中立位置Ｎに位置している状態では、アキュムレータ２８の圧油が油圧ポンプ・モータ２９の第二ポート２９ｂに流入すると共に、第一ポート２９ａから流出する油が油タンク１４に流れ、これにより油圧ポンプ・モータ２９は、エンジン動力を補助するモータとして機能するようになっている。尚、該油圧ポンプ・モータ２９の容量は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて制御される。
【００１８】
さらに、３７は油圧源回路用リリーフ弁であって、該油圧源回路用リリーフ弁３７の設定圧によって、前記油圧源回路Ａのリリーフ圧が設定されるようになっている。また、３８はアキュムレータ２８の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサである。
【００１９】
一方、Ｂは前記油圧源回路Ａとブームシリンダ８との間に設けられるブーム用駆動、回収回路（本発明の第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路、或いは昇降用駆動、回収回路に相当する）であって、該ブーム用駆動、回収回路Ｂには、制御装置６０からの制御信号により容量が制御される可変容量型のブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９と、該ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９に機械的に連結される固定容量型のブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０とが配されている。尚、本実施の形態において、ブーム用駆動、回収回路Ｂは、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０、後述する第三油路４１、第三油路用流量制御弁４２、第四油路４３、第四油路用電磁切換弁４６、第五油路４４、第五油路用電磁切換弁４７等から構成されている。
【００２０】
前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａ（モータ機能時には入口側ポート、ポンプ機能時には出口側ポート）は、第三油路４１を介して前記油圧源回路Ａのアキュムレータ油路３２に接続される一方、第二ポート３９ｂ（モータ機能時には出口側ポート、ポンプ機能時には入口側ポート）は油タンク１４に接続されている。さらに、前記第三油路４１には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、第三油路４１を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わる電磁比例式の第三油路用流量制御弁４２が配設されているが、作動位置Ｘのときの第三油路用流量制御弁４２の開口面積は、制御装置６０から出力される制御信号値によって制御される。
【００２１】
また、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａ（ポンプ機能時には出口側ポート、モータ機能時には入口側ポート）は、第四油路４３および前記ブームヘッド側油路２５を介してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに接続される一方、第二ポート４０ｂ（ポンプ機能時には入口側ポート、モータ機能時には出口側ポート）は、第五油路４４を介して油圧源回路Ａのアキュムレータ油路３２に接続されると共に、油タンク１４から第二ポート４０ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁４５を介して油タンク１４に接続されている。
【００２２】
さらに、前記第四油路４３には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる第四油路用電磁切換弁４６が配設されているが、該第四油路用電磁切換弁４６は、中立位置Ｎに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａを油タンク１４に接続する一方、作動位置Ｘに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａとブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを接続するように構成されている。
【００２３】
また、前記第五油路４４には、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、中立位置Ｎと第一、第二作動位置Ｘ、Ｙとに切換わる第五油路用電磁切換弁４７が配されているが、該第五油路用電磁切換弁４７は、中立位置Ｎに位置している状態では第五油路４４を閉じる一方、第一作動位置Ｘに位置している状態では、アキュムレータ油路３２からブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂへの油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止し、また、第二作動位置Ｙに位置している状態では、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂからアキュムレータ油路３２への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するように構成されている。尚、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９およびブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０のポンプ機能、モータ機能については後述する。
【００２４】
一方、４８は前記ブームヘッド側油路２５から分岐形成されて油タンク１４に至るブームヘッド側排出油路であって、該ブームヘッド側排出油路４８には、ブームロッド側油路２６の圧力が入力されるパイロットポート４９ａを備えたブームヘッド側排出バルブ４９が配設されている。そして、該ブームヘッド側排出バルブ４９は、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力（ブームロッド側油路２６の圧力）Ｐｒが予め設定される所定圧Ｐrs未満（Ｐｒ＜Ｐrs）の場合には、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから油タンク１４への油排出を阻止する中立位置Ｎに位置しているが、ロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが前記所定圧Ｐrs以上（Ｐｒ≧Ｐrs）になると、ヘッド側油室８ａから油タンク１４への油排出を許容する作動位置Ｘに切換るように構成されている。ここで、前記所定圧Ｐrsは、ブーム５の下降が、空中での下降か、或いはバケット７が着地している状態での下降かを判断するために設定される値であって、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが所定圧Ｐrs未満の場合には空中でのブーム下降と判断し、また、所定圧Ｐrs以上の場合にはバケット７が着地している状態でのブーム下降であると判断される。而して、ブーム５の下降時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油は、後述するように、前記油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に回収されるように構成されているが、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂの圧力Ｐｒが所定圧Ｐrs以上の場合、つまり、バケット７が着地している状態でのブーム下降時には、前記ブームヘッド側排出バルブ４９が作動位置Ｘに切換わることによって、ヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１４に流すことができるように構成されている。そして、該ヘッド側油室８ａからの排出油が油タンク１４に流れることでヘッド側油室８ａの圧力が低下して、ピストン８ｃをシリンダ縮小側に移動せしめる推力が大きくなり、これにより、バケット７が着地している状態、つまり、ブーム５の下降に抗する力が作用している状態でのブーム下降を、スムーズに行うことができるようになっている。
【００２５】
さらに、Ｃは前記油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間に形成される旋回用駆動回路であって、該旋回用駆動回路Ｃには、旋回用流量制御弁５０と旋回用切換弁５１とが配設されている。尚、本実施の形態において、旋回用駆動回路Ｃは、前記旋回用流量制御弁５０、旋回用切換弁５１、後述する第六油路５８等から構成されている。さらに、前記旋回用駆動回路Ｃは、後述する旋回用回収回路Ｄと共に、本発明の第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を構成する。
【００２６】
前記旋回用流量制御弁５０は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて、アキュムレータ油路３２から旋回用切換弁５１に至る第六油路５８を閉じる中立位置Ｎと開く作動位置Ｘとに切換わるが、作動位置Ｘのときの旋回用流量制御弁５０の開口面積は、制御装置６０から出力される制御信号値によって制御される。
【００２７】
また、前記旋回用切換弁５１は、旋回用操作具の操作に基づいて出力されるパイロット圧により切換わる三位置切換弁であって、旋回用用操作具が操作されていない状態では、旋回用油圧モータ１３に対する油給排を行なわない中立位置Ｎに位置しているが、旋回用操作具が左旋回側に操作されることに基づいて左旋回側位置Ｘに切換って、前記旋回用流量制御弁５０から供給されるアキュムレータ２８の圧油を、第一旋回用油路５２を介して旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａに供給すると共に、他方のポート１３ｂから第二旋回用油路５３に排出された油を油タンク１４に流し、また、旋回用操作具が右側旋回側に操作されることに基づいて右側旋回側位置Ｙに切換って、アキュムレータ２８の圧油を第二旋回用油路５３を介して旋回用油圧モータ１３の他方のポート１３ｂに供給すると共に、一方のポート１３ａから第一旋回用油路５２に排出された油を油タンク１４に流すように構成されている。尚、前記第一旋回用油路５２は、旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａへの油の給排を行なうべく一方のポート１３ａに接続される油路、また、第二旋回用油路５３は、旋回用油圧モータ１３の他方のポート１３ｂへの油の給排を行なうべく他方のポート１３ｂに接続される油路である。また、旋回用油圧モータ１３の容量は、制御装置６０から出力される制御信号値に基づいて制御される。
【００２８】
さらに、Ｄは前記油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間に形成される旋回用回収回路であって、該旋回用回収回路Ｄには、高圧選択弁５４と旋回用回収バルブ５５とが配設されている。尚、本実施の形態において、旋回用回収回路Ｄは、前記高圧選択弁５４、旋回用回収バルブ５５、後述する第七油路５９等から構成されている。
【００２９】
前記高圧選択弁５４は、第一旋回用油路５２と第二旋回用油路５３とのうち高圧側の圧油を選択して、第七油路５９に供給する。
【００３０】
前記第七油路５９は、前記高圧選択弁５４からアキュムレータ油路３２に至る油路であって、該第七油路５９には、前記旋回用回収バルブ５５が配設されている。該旋回用回収バルブ５５は、制御装置６０から出力される制御信号に基づいて中立位置Ｎと作動位置Ｘとに切換わる電磁切換弁であって、該旋回用回収バルブ５５が中立位置Ｎに位置している状態では、前記高圧選択弁５４により選択された第一旋回用油路５２或いは第二旋回用油路５３の圧油をアキュムレータ２８に流す一方、作動位置Ｎに位置している状態では、高圧選択弁５４からアキュムレータ２８への油の流れを阻止するように構成されている。さらに、該旋回用回収バルブ５５とアキュムレータ２８との間には、旋回用回収バルブ５５からアキュムレータ２８への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止するチェック弁５６が配設されている。
【００３１】
さらに、５７は旋回用リリーフ弁であって、該旋回用リリーフ弁５７の設定圧によって、前記第一、第二旋回用油路５２、５３のリリーフ圧が設定されるようになっている。
【００３２】
一方、前記制御装置６０は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、図３のブロック図に示す如く、前記アキュムレータ２８の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサ３８、ブーム用操作具の操作状態（操作方向および操作量）を検出するブーム操作検出手段６１、旋回用操作具の操作状態（操作方向および操作量）を検出する旋回操作検出手段６２、エンジン回転数設定具６３、エンジンＥの回転数を検出するエンジン回転数センサ６４等からの信号を入力し、該入力信号に基づいて、前述した第一油路用電磁切換弁３５、第二油路用電磁切換弁３６、第三油路用流量制御弁４２、第四油路用電磁切換弁４６、第五油路用電磁切換弁４７、旋回用流量制御弁５０、旋回用回収バルブ５５、旋回用油圧モータ１３の容量可変手段１３ｃ、油圧ポンプ・モータ２９の容量可変手段２９ｃ、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量可変手段３９ｃ、ブーム用コントロールバルブ１８にパイロット圧を出力するブーム用電磁比例減圧弁６５（図２には図示せず）、旋回用切換弁５１にパイロット圧を出力する旋回用電磁比例減圧弁６６（図２には図示せず）等に制御信号を出力する。尚、前記エンジン回転数設定具６３は、オペレータがエンジンＥの無負荷時の回転数を任意に設定するための操作具（アクセルダイヤル、アクセルレバー等）である。
【００３３】
次いで、前記制御装置６０の行なう油圧源回路Ａの制御について説明すると、制御装置６０は、後述するエンジン動力補助制御を行なう場合以外には、油圧ポンプ・モータ２９をエンジン動力により駆動するポンプとして機能させるべく、第二油路用電磁切換弁３６を中立位置Ｎに位置せしめる。これにより、油圧ポンプ・モータ２９は、第二ポート２９ｂから油タンク１４の油を吸い込んで第一ポート２９ｂから吐出するポンプとして機能する。
【００３４】
さらに、制御装置６０は、アキュムレータ圧力センサ３８から入力される検出信号に基づいて、油圧源回路Ａの圧力（アキュムレータ２８の圧力）ＰＡが予め設定される第一設定圧Ｐ１以上（ＰＡ≧Ｐ１）に保持されるように、第一油路用電磁切換弁３５および油圧ポンプ・モータ２９の容量可変手段２９ｃを制御する。つまり、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが前記第一設定圧Ｐ１以上（ＰＡ≧Ｐ１）の場合には、第一油路用電磁切換弁３５を中立位置Ｎにして油圧ポンプ・モータ２９の吐出油を油タンク１４に流すと共に、該油圧ポンプ・モータ２９の吐出流量が最少流量になるように、容量可変手段２９ｃを制御する。一方、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが前記第一設定圧Ｐ１未満（ＰＡ＜Ｐ１）の場合には、第一油路用電磁切換弁３５を作動位置Ｘにして油圧ポンプ・モータ２９の吐出油をアキュムレータ２８に供給すると共に、該アキュムレータ２８の圧力ＰＡが低いほど油圧ポンプ・モータ２９の吐出流量を多くするように、容量可変手段２９ｃを制御する。これにより、油圧源回路Ａの圧力ＰＡは、第一設定圧Ｐ１以上に保持されるように制御される。尚、前記第一設定圧Ｐ１は、後述するように油圧源回路Ａからブームシリンダ８或いは旋回用油圧モータ１３に圧油供給する場合に、該圧油供給に必要な圧力を確保できるように設定される。
【００３５】
次に、ブーム用操作具が操作された場合の制御について説明する。まず、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されると、制御装置６０は、ブーム用電磁比例減圧弁６５に対して、ブーム用コントロールバルブ１８を上昇側位置Ｘに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ１８は上昇側位置Ｘに切換り、該上昇側位置Ｘのブーム用コントロールバルブ１８を経由して、第一メインポンプ１５の吐出油がブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給されると共に、ロッド側油室８ｂからの排出油が油タンク１４に排出される。
【００３６】
さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置６０は、第三油路用流量制御弁４２および第四油路用電磁切換弁４６に対し、作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量制御を行なう。
【００３７】
前記制御装置６０からの制御信号により第三油路用流量制御弁４２が作動位置Ｘに位置することにより、アキュムレータ２８の圧油が前記第三油路用流量制御弁４２を経由してブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａに供給される。そして、該第一ポート３９ａにアキュムレータ２８の圧油が供給されることによりブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９はモータとして機能して、該ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９に機械的に連結されるブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を駆動せしめる。これにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、第二ポート４０ｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート４０ａから吐出するポンプとして機能する。
【００３８】
さらに、前記制御装置６０からの制御信号により第四油路用電磁切換弁４６が作動位置Ｘに位置することにより、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａから吐出された圧油は、前記第四油路用電磁切換弁４６を経由し、さらにブームヘッド側油路２５において前述したブーム用コントロールバルブ１８からの供給圧油と合流して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給される。この場合、制御装置６０は、前記第三油路用流量制御弁４２の開口面積とブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量とを制御してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の回転速度を増減調整することによって、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０からヘッド側油室８ａへの供給流量を、ブーム用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。
【００３９】
さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０がポンプとして機能しているとき、制御装置６０は、アキュムレータ２８の圧力が低い場合には、第五油路用電磁切換弁４７に対し、第一作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂにアキュムレータ２８の圧油が供給される、つまり、ポンプとして機能するブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の入口側圧力が加圧され、これによって、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の吐出圧が増圧し、該増圧された圧油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給することができるように構成されている。
【００４０】
而して、ブーム上昇側に操作された場合には、油圧源回路Ａからの供給圧油によりブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９がモータとして機能してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を駆動せしめると共に、該ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、ポンプとして機能してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに圧油を供給し、これによりブームシリンダ８は伸長側に駆動してブーム５を上昇せしめる。このとき、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂからの排出油は、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由して油タンク１４に流れる。また、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａには、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由する第一メインポンプ１５の吐出油も前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０からの供給圧油と合流して供給されることになり、而して、作業部４の重量負荷に抗するブーム５の上昇であっても、該ブーム５の上昇に必要な流量をブームシリンダ８に不足なく供給できるようになっている。
【００４１】
一方、ブーム用操作具がブーム下降側に操作された場合、制御装置６０は、ブーム用電磁比例減圧弁６５に対して、ブーム用コントロールバルブ１８を下降側位置Ｙに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ１８は下降側位置Ｙに切換り、該下降側位置Ｙのブーム用コントロールバルブ１８を経由して、第一メインポンプ１５の吐出油がブームシリンダ８のロッド側油室８ａに供給される。
【００４２】
さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置６０は、第四油路用電磁切換弁４６に対して作動位置Ｘに位置するように、また、第五油路用電磁切換弁４７に対して第二作動位置Ｙに位置するように制御信号を出力する。さらに、制御装置６０は、第三油路用流量制御弁４２に対して、開口面積を全開にするべく作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量制御を行なう。
【００４３】
前記制御装置６０からの制御信号により第四油路用電磁切換弁４６が作動位置Ｘに位置することにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が前記第四油路用電磁切換弁４６を経由してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第一ポート４０ａに供給される。また、第五油路用電磁切換弁４７が第二作動位置Ｙに位置することにより、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の第二ポート４０ｂから流出する油が、前記第五油路用電磁切換弁４７を経由して油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に供給される。而して、ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０は、第一ポート４０ａから流入するブームシリンダのヘッド側油室８ａの排出油を第二ポート４０ｂから流出して油圧源回路Ａに供給するモータとして機能する。
【００４４】
さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０がモータとして機能することにより、該ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０に機械的に連結されるブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９は、第二ポート３９ｂｂから油タンク１４の油を吸込んで第一ポート３９ａから吐出するポンプとして機能する。この場合、制御装置６０は、ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の容量を制御してブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０の回転速度を増減調整することによって、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出流量を、ブーム用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。そして、前記ブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９の第一ポート３９ａから吐出された圧油は、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に供給される。
【００４５】
而して、ブーム５の下降時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから排出される圧油は、作業部４の重量により高圧になっていると共に、ピストン８ｃに作用する受圧面積の関係からロッド側油室８ｂへの供給量に対して略二倍の排出量になるが、該ヘッド側油室８ａからの排出油は、モータとして機能するブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０を経由して油圧源回路Ａのアキュムレータ２８に回収されることになる。さらに、前記ブーム用第二油圧ポンプ・モータ４０に機械的に連結されるブーム用第一油圧ポンプ・モータ３９は、ポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油を供給することになる。尚、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂには、前述したように、ブーム用コントロールバルブ１８を経由する第一メインポンプ１５の吐出油が供給される。また、前述したように、バケット７が着地している状態でのブーム下降時には、ブームヘッド側排出バルブ４９が作動位置Ｘに切換わることによって、ヘッド側油室８ａからの排出油は油タンク１４に流れるようになっている。
【００４６】
次に、旋回用操作具が操作された場合の制御について説明する。まず、旋回用操作具が左旋回側、または右旋回側に操作されたことが旋回操作検出手段６２により検出されると、制御装置６０は、旋回用流量制御弁５０に対し作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力すると共に、旋回用電磁比例減圧弁６６に対し、旋回用切換弁５１を左旋回側位置Ｘ、または右旋回側位置Ｙに切換えるためのパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これにより、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８からの圧油が、前記旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１を経由して、旋回用油圧モータ１３の一方のポート１３ａ、或いは他方のポート１３ｂに供給される一方、他方のポート１３ｂ、或いは一方のポート１３ａからの排出油は旋回用切換弁５１を経由して油タンク１４に流れ、これにより、旋回用油圧モータ１３は、上部旋回体３を左旋回、或いは右旋回するべく回転駆動する。この場合、制御装置６０は、前記旋回用流量制御弁５０の開口面積と旋回用油圧モータ１３の容量とを制御することによって、旋回用油圧モータ１３の回転速度を、旋回用操作具の操作量に対応して増減するように制御する。
【００４７】
さらに、旋回用操作具が左旋回側、または右旋回側に操作された場合、制御装置６０は、旋回用回収バルブ５５に対し、作動位置Ｘに位置するように制御信号を出力する。これにより、前記アキュムレータ２８から旋回用油圧モータ１３への供給圧油が、高圧選択弁５４および旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に戻ってしまうことを回避できるようになっている。
【００４８】
一方、旋回を停止させるべく旋回用操作具が中立位置に戻されたことが旋回操作検出手段６２により検出されると、制御装置６０は、前記旋回用流量制御弁５０に対し中立位置Ｎに位置するように制御信号を出力すると共に、旋回用電磁比例減圧弁６６に対して旋回用切換弁５１へのパイロット圧の出力を停止するように、つまり旋回用切換弁５１を中立位置Ｎに位置せしめるように制御信号を出力する。さらに、制御装置６０は、旋回用回収バルブ５５に対して、中立位置Ｎに位置するように制御信号を出力する。そして、前記旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１が中立位置Ｎに位置することにより、アキュムレータ２８から旋回用油圧モータ１３への圧油供給が停止されると共に、旋回用油圧モータ１３から油タンク１４への油排出が停止されて、旋回用油圧モータ１３にブレーキがかかる。このとき、旋回用油圧モータ１３の慣性により排出側の第一旋回用油路５２或いは第二旋回用油路５３には高いブレーキ圧が発生するが、該ブレーキ圧は高圧選択弁５４により選択され、中立位置Ｎの旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に供給されるようになっている。
【００４９】
而して、旋回用操作具が上部旋回体３を旋回させるべく操作された場合には、油圧源回路Ａのアキュムレータ２８の圧油が、旋回用流量制御弁５０および旋回用切換弁５１を経由して旋回用油圧モータ１３に供給される一方、旋回用操作具が旋回を停止させるべく操作された場合には、旋回用油圧モータ１３の排出油の有するブレーキ圧が、高圧選択弁５４および旋回用回収バルブ５５を経由してアキュムレータ２８に回収されるように構成されている。
【００５０】
次に、制御装置６０の行なうエンジン動力補助制御について説明すると、制御装置６０は、ブーム操作検出手段６１、旋回操作検出手段６２、アキュムレータ圧力センサ３８、およびエンジン回転数センサ６４から入力される検出信号に基づいて、前記油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９を、エンジン動力を補助するモータとして機能させるエンジン動力補助制御を行なう。
【００５１】
前記エンジン動力補助制御を行なう条件について、図４に示すフローチャート図に基づいて説明すると、制御装置６０は、まず、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されているか否かを判断し（ステップＳ１）、続けて、旋回用操作具が左旋回側或いは右旋回側に操作されているか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００５２】
前記ステップＳ１、Ｓ２の判断で、何れも「ＮＯ」の場合、つまり、ブーム用操作具がブーム上昇側に操作されておらず、且つ、旋回用操作具が左旋回側にも右旋回側にも操作されていない場合には、ブームシリンダ８の伸長側駆動も旋回用油圧モータ１３の駆動も行なわれていない、つまり、油圧源回路Ａからブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３の何れにも圧油供給されていないとして、続けて、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが予め設定される第二設定圧Ｐ２以上であるか否か（ＰＡ≧Ｐ２？）が判断される（ステップＳ３）。尚、前記第二設定圧Ｐ２は、アキュムレータ２８が充分に蓄圧されているとして予め設定される圧力であって、前記第一設定圧Ｐ１よりも高圧（Ｐ２＞Ｐ１）に設定される。
【００５３】
前記ステップＳ３の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり、アキュムレータ２８の圧力ＰＡが第二設定圧Ｐ２以上であって充分に蓄圧されていると判断される場合には、続けて、エンジン回転数設定具６３により設定される無負荷時のエンジン回転数Ｎａと、エンジン回転数センサ６４から入力される実際のエンジン回転数Ｎとの回転数差ΔＮ（ΔＮ＝Ｎａ−Ｎ）を求め、該回転数差ΔＮが予め設定される所定回転数差ΔＮｓ以上であるか否か（ΔＮ≧ΔＮｓ？）を判断する（ステップＳ４）。ここで、前記所定回転数差ΔＮｓは、エンジンＥの負荷を判断するために設定される値であって、前記回転数差ΔＮが所定回転数差ΔＮｓ以上（ΔＮ≧ΔＮｓ）の場合には、エンジン負荷が高いと判断される。
【００５４】
前記ステップＳ４の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり、回転数差ΔＮが所定回転数差ΔＮｓ以上であってエンジン負荷が高いと判断される場合には、油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９を、エンジン動力を補助するモータとして機能させるエンジン動力補助制御を行なう（ステップＳ５）。
【００５５】
つまり、制御装置６０は、ブームシリンダ８の伸長側駆動も旋回用油圧モータ１３の駆動も行なわれておらず、つまり、油圧源回路Ａからブームシリンダ８にも旋回用油圧モータ１３にも圧油供給されておらず、且つ、アキュムレータ２８に充分に蓄圧されており、且つ、エンジン負荷が高い場合にエンジン動力補助制御を行なうが、該エンジン動力補助制御を行なう場合には、第二油路用電磁切換弁３６を作動位置Ｘに位置せしめると共に、第一油路用電磁切換弁３５を中立位置Ｎに位置せしめる。この状態では、アキュムレータ２８の圧油が、第二油路用電磁切換弁３６を経由して油圧ポンプ・モータ２９の第二ポート２９ｂに流入すると共に、第一ポート２９ａから流出する油は、第一油路用電磁切換弁３５を経由して油タンク１４に流れ、これにより油圧ポンプ・モータ２９は、エンジン動力を補助するモータとして機能する。而して、該モータ機能する油圧ポンプ・モータ２９によって、エンジンＥにかかる負荷を軽減して平滑にすることができるようになっている。
【００５６】
一方、前記ステップＳ１またはステップＳ２が「ＹＥＳ」の場合、或いはステップＳ３またはステップＳ４が「ＮＯ」の場合にはエンジン動力補助制御は行なわれず、前述した油圧ポンプ・モータ２９をエンジン動力により駆動するポンプとして機能させる制御が実行される。この場合には、前述したように、油圧源回路Ａの圧力ＰＡは、第一設定圧Ｐ１以上に保持されるように制御される。
【００５７】
叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベル１の油圧制御システムは、第一油圧アクチュエータとしてスティックシリンダ９、バケットシリンダ１０、および左右の走行用油圧モータ１１、１２を備え、また、第二油圧アクチュエータとしてブームシリンダ８、旋回用油圧モータ１３を備えると共に、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になる第一、第二メインポンプ１５、１６を備えているが、さらに油圧ショベル１の油圧制御システムには、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータ２８に圧油供給する一方、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータ２９とを備えた油圧源回路Ａが設けられていると共に、上記油圧ポンプ・モータ２９をポンプとして機能、或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置６０が設けられている。さらに、該油圧源回路Ａとブームシリンダ８との間には、ブーム５の上昇時に油圧源回路Ａからの圧油供給によりブームシリンダ８を伸長側に駆動させる一方、ブーム５の下降時にブームシリンダ８の排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路Ａに回収するブーム用駆動、回収回路Ｂが設けられており、また、油圧源回路Ａと旋回用油圧モータ１３との間には、油圧源回路Ａからの圧油供給により旋回用油圧モータ１３を駆動せしめる旋回用駆動回路Ｃと、旋回用油圧モータ１３のブレーキ時に旋回用油圧モータ１３からの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路Ａに回収する旋回用回収油路Ｄとが設けられている。
【００５８】
而して、油圧源回路Ａは、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の排出油の有する油圧エネルギーを回収すると共に、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３を駆動させるべく圧油供給することになり、もって、排出油の有する油圧エネルギーを無駄にすることなく回収、再利用できることになって、省エネルギー化に大きく貢献できることになるが、このものにおいて、前記油圧源回路Ａは、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータ２８と、ポンプとして機能することによりアキュムレータ２８に圧油供給できる油圧ポンプ・モータ２９とを備えている。この結果、油圧源回路Ａは、ブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の駆動に必要な流量を常時確保できることになり、而して、安定した圧油供給を行なえると共に、複雑な流量制御も不要になる。
【００５９】
さらに、前記油圧源回路Ａの油圧ポンプ・モータ２９は、アキュムレータ２８からの圧油供給によりモータとして機能することでエンジン動力を補助することになるから、ブームシリンダ８或いは旋回用油圧モータ１３の排出油から回収した油圧エネルギーを、第一、第二メインポンプ１５、１６を駆動せしめるエンジンＥの動力補助にも利用できることになり、而して、回収した油圧エネルギーの再利用の用途の拡大に寄与できると共に、エンジン負荷を軽減できて、更なる省エネルギー化を達成できる。
【００６０】
しかもこの油圧制御システムは、油圧システムと電気システムとを組み合わせたハイブリッドシステムのように、電動発電機や大容量のバッテリ、或いはインバータやコンバータを必要とせず、コストの抑制に大きく貢献できると共に、従来の油圧システムが採用されている作業機械に組込むことも、油圧システムの一部を設計変更することにより可能であって、汎用性に優れる。
【００６１】
さらに、前記油圧ポンプ・モータ２９は、制御装置６０によって、操作具操作から判断されるブームシリンダ８および旋回用油圧モータ１３の駆動状態と、アキュムレータ圧力センサ６４から入力されるアキュムレータ２８の圧力ＰＡと、エンジン回転数センサ６４から入力されるエンジン回転数Ｎにより判断されるエンジン負荷とに応じて、ポンプ機能或いはモータ機能するべく制御されることになるから、該油圧ポンプ・モータ２９がポンプとして機能した場合のアキュムレータ２８への圧油供給、およびモータとして機能した場合のエンジンＥの動力補助を、必要に応じて適切に行なうことができる。
【００６２】
また、このものでは、上部旋回体３を旋回せしめる旋回用油圧モータ１３と油圧源回路Ａとの間に、該旋回用油圧モータ１３の駆動時に油圧源回路Ａから旋回用油圧モータ１３に圧油供給する旋回用駆動回路Ｃと、旋回用油圧モータ１３のブレーキ時に旋回用油圧モータ１３の排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路Ａに回収する旋回用回収油路Ｄとが形成されており、而して、上部旋回体３を停止させるときに発生する高圧のブレーキ圧を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【００６３】
さらにこのものでは、作業部４を上下動させるブームシリンダ８と油圧源回路Ａとの間に、作業部４の上昇時に油圧源回路Ａからの圧油供給によりブームシリンダ８を駆動せしめる一方、作業部４の下降時にブームシリンダ８からの排出油を油圧源回路Ａに回収するブーム用駆動、回収回路Ｂが形成されており、而して、作業部４の下降時に該作業部４の重量により高圧になっているブームシリンダ８からの排出油を、無駄にすることなく回収、再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】油圧ショベルの側面図である。
【図２】油圧制御システムの油圧回路図である。
【図３】制御装置の入出力を示すブロック図である。
【図４】油圧源回路の制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６５】
８ ブームシリンダ
９ スティックシリンダ
１０ バケットシリンダ
１１、１２ 左右の走行用油圧モータ
１３ 旋回用油圧モータ
１５ 第一メインポンプ
１６ 第二メインポンプ
２８ アキュムレータ
２９ 油圧ポンプ・モータ
３８ アキュムレータ圧力センサ
６０ 制御装置
６４ エンジン回転数センサ
Ａ 油圧源回路
Ｂ ブーム用駆動、回収回路
Ｃ 旋回用駆動回路
Ｄ 旋回用回収回路
Ｅ エンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一、第二油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータと、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になるメインポンプとを備えてなる作業機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータに圧油供給する一方、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータとを備えた油圧源回路を設け、さらに、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置を設けると共に、前記油圧源回路と第二油圧アクチュエータとの間に、油圧源回路からの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路に回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システム。
【請求項２】
制御装置は、第二油圧アクチュエータの駆動状態、アキュムレータの圧力、およびエンジン負荷に応じて、油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械における油圧制御システム。
【請求項３】
油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる旋回体を旋回せしめる旋回用油圧モータを備えると共に、前記油圧源回路と旋回用油圧モータとの間に、旋回用油圧モータの駆動時に油圧源回路から旋回用油圧モータに圧油供給する旋回用駆動回路と、旋回用油圧モータのブレーキ時に該旋回用油圧モータの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路に回収する旋回用回収回路とを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械における油圧制御システム。
【請求項４】
油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる作業部を昇降せしめる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記油圧源回路と昇降用油圧シリンダとの間に、作業部の上昇時に油圧源回路からの圧油供給により昇降用油圧シリンダを駆動せしめる一方、作業部の下降時に昇降用油圧シリンダからの排出油を油圧源回路に回収する昇降用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機械における油圧制御システム。
【請求項１】
第一、第二油圧アクチュエータを含む複数の油圧アクチュエータと、エンジン動力により駆動して少なくとも前記第一油圧アクチュエータの油圧供給源になるメインポンプとを備えてなる作業機械の油圧制御システムにおいて、該油圧制御システムに、油圧エネルギーを蓄圧するアキュムレータと、エンジン動力によりポンプとして機能してアキュムレータに圧油供給する一方、アキュムレータからの圧油供給によりモータとして機能してエンジン動力を補助する可変容量型の油圧ポンプ・モータとを備えた油圧源回路を設け、さらに、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御する制御装置を設けると共に、前記油圧源回路と第二油圧アクチュエータとの間に、油圧源回路からの圧油供給により第二油圧アクチュエータを駆動せしめる一方、第二油圧アクチュエータの排出油の有する油圧エネルギーを油圧源回路に回収する第二油圧アクチュエータ用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする作業機械における油圧制御システム。
【請求項２】
制御装置は、第二油圧アクチュエータの駆動状態、アキュムレータの圧力、およびエンジン負荷に応じて、油圧ポンプ・モータをポンプとして機能或いはモータとして機能させるべく制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械における油圧制御システム。
【請求項３】
油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる旋回体を旋回せしめる旋回用油圧モータを備えると共に、前記油圧源回路と旋回用油圧モータとの間に、旋回用油圧モータの駆動時に油圧源回路から旋回用油圧モータに圧油供給する旋回用駆動回路と、旋回用油圧モータのブレーキ時に該旋回用油圧モータの排出油の有するブレーキ圧を油圧源回路に回収する旋回用回収回路とを形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の作業機械における油圧制御システム。
【請求項４】
油圧制御システムは、第二油圧アクチュエータとして作業機械に設けられる作業部を昇降せしめる昇降用油圧シリンダを備えると共に、前記油圧源回路と昇降用油圧シリンダとの間に、作業部の上昇時に油圧源回路からの圧油供給により昇降用油圧シリンダを駆動せしめる一方、作業部の下降時に昇降用油圧シリンダからの排出油を油圧源回路に回収する昇降用駆動、回収回路を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の作業機械における油圧制御システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２１７２６（Ｐ２０１０−１２１７２６Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９６７６６（Ｐ２００８−２９６７６６）
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
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