JP2010060055A - 作業機械における油圧制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】昇降動する作業部の有する位置エネルギーを回収してアキュムレータに蓄圧するにあたり、高負荷作業にも対応できる高圧の圧油を蓄圧できるようにすると共に、該アキュムレータの蓄圧油を、各種油圧アクチュエータに用いることができるようにする。
【解決手段】作業部４を昇降せしめる一対の第一、第二ブームシリンダ８、９のうち、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を油タンク１２に流す開閉自在なアンロード弁４１を設け、作業部４の下降時にアンロード弁４１を開くことで、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で作業部４の重量を保持する構成にすると共に、作業部４の下降時に第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油を蓄圧するアキュムレータ５９と、該アキュムレータ５９の蓄圧油をメインポンプ１０の吐出ライン１５に合流させる合流油路１６とを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、昇降自在な作業部を備えた作業機械において、作業部の有する位置エネルギーを回収、再利用することができる作業機械における油圧制御システムの技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベルやクレーン等の作業機械は、昇降自在な作業部を備えると共に、該作業部の昇降は、油圧ポンプから圧油供給される油圧シリンダの伸縮作動に基づいて行うように構成されているが、このものにおいて、従来、作業部の下降時に油圧シリンダのヘッド側油室から油タンクに排出される油は、作業部の自重による急激な落下を防止するため、油圧シリンダの油供給排出制御を行うコントロールバルブに設けられた絞りによってメータアウト制御されるように構成されている。つまり、地面より上方に位置している作業部は位置エネルギーを有しているが、該位置エネルギーは、前記コントロールバルブの絞りを通過するときに熱エネルギーに変換され、さらに該熱エネルギーはオイルクーラーによって大気中に放出されることになって、無駄なエネルギー損失となる。
そこで、作業部の有する位置エネルギーを回収、再利用するために、従来設けられている油圧シリンダに加えてアシストシリンダを設け、作業部の下降時に、アシストシリンダのヘッド側油室から排出される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、アキュムレータに蓄圧された圧油をアシストシリンダのヘッド側油室に供給するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかるに、前記特許文献１のものは、作業部の下降時に、アシストシリンダからの排出油はアキュムレータに蓄圧されるものの、作業部を昇降するために従来から設けられている油圧シリンダからの排出油は、コントロールバルブを経由して油タンクに排出されるようになっており、作業機の有する位置エネルギーのうちの一部しか回収されていないことになる。しかも、作業部の上昇時にアキュムレータに充分に蓄圧されていない場合には、油圧ポンプからコントロールバルブを介して油圧シリンダに供給される圧油の一部が、アシストシリンダに供給されると共にアキュムレータ蓄圧用に用いられるように構成されているため、作業部の上昇速度が遅くなって、作業効率が低下するという問題がある。
これに対し、アシストシリンダを設けることなく、作業部の下降時に油圧シリンダ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油圧シリンダに供給するように構成すれば、作業機の有する位置エネルギーを確実に回収できることになるが、この場合、アキュムレータの蓄圧油の圧力は、油圧シリンダが作業部の重量を保持する保持圧よりは高圧にならないため、高負荷作業時に用いる圧油の圧力としては不足する場合がある。そこでアキュムレータの蓄圧油を、エンジン動力で駆動する専用のポンプで高圧にして、油圧シリンダに供給する技術が提唱されている（例えば、特許文献２参照。）。
特許第２５８２３１０号公報 特開２００８−１４４６８号公報

しかるに、特許文献２のものでは、アキュムレータの蓄圧油を高圧にするための専用のポンプや、該ポンプにエンジン動力を伝達するための動力伝達機器（ギア装置等）が必要になって、コストアップの要因となるうえ、動力伝達機器におけるトルク低下や、ポンプ自体の慣性質量などによる空転トルク等のエネルギー損失の問題があって、更なる省エネルギー化が求められ、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

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、昇降自在な作業部と、該作業部を昇降せしめる一対の第一、第二油圧シリンダと、該第一、第二油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、これら複数の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧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、前記第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油を油タンクに流す開閉自在なアンロード油路と、該アンロード油路の開閉制御を行なう制御装置とを設け、作業部の上昇時および昇降停止時には前記アンロード油路を閉じて第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で作業部の重量を保持する一方、作業部の下降時にアンロード油路を開いて第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で作業部の重量を保持する構成にすると共に、作業部の下降時に前記第二油圧シリンダのヘッド側油室から排出される圧油を蓄圧するアキュムレータと、該アキュムレータの蓄圧油を前記油圧ポンプの吐出ラインに合流させる合流油路とを設け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、油圧制御システムに、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室同士を連通するヘッド側連通油路と、該ヘッド側連通油路を開閉するべく制御装置により制御されるヘッド側連通油路開閉弁とを設けると共に、該ヘッド側連通油路開閉弁は、アンロード油路が閉じている状態ではヘッド側連通油路を開く一方、アンロード油路が開いている状態ではヘッド側連通油路を閉じるように制御され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、合流油路に、アキュムレータから油圧ポンプの吐出ラインへの合流量を制御する合流バルブを配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、アキュムレータから油圧ポンプの吐出ラインへの合流量に応じて油圧ポンプの吐出流量を低減せしめるポンプ流量低減手段を有することを特徴とする請求項３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５の発明は、油圧制御システムに、作業部の下降時に第二油圧シリンダのヘッド側油室の排出流量を制御する第二流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至４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。
請求項６の発明は、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータに至る油路に、作業部の上昇時および昇降停止時において、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータへの油の流れ、およびアキュムレータから第二油圧シリンダのヘッド側油室への油の流れを阻止する弁手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５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。

請求項１の発明とすることにより、作業部の下降時に、アンロード油路を開いて第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油を油タンクに流すことで、作業部の重量は第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で保持されると共に、該第二油圧シリンダのヘッド側油室からの排出油がアキュムレータに蓄圧されることになるが、この場合、第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力、つまり作業部の重量を保持する保持圧は、第一および第二の両方の油圧シリンダで作業部の重量を保持する場合の保持圧に対して倍増するから、アキュムレータには、高負荷作業にも対応できる高圧の圧油が蓄圧されることになる。そして該高圧のアキュムレータの蓄圧油を油圧ポンプの吐出ラインに合流させることで、アキュムレータの蓄圧油を、作業部の上昇時における第一、第二油圧シリンダへの供給圧油として用いることができるのは勿論のこと、作業機械に備えられた複数の油圧アクチュエータへの供給圧油として、高負荷作業を含めた様々な作業に用いることができる。しかも、エンジン動力で駆動するポンプを用いてアキュムレータの蓄圧油を増圧する場合のように、エンジンからポンプへの動力伝達経路におけるトルク低下やポンプ自体の慣性質量などによる空転トルクの損失等がなく、アキュムレータに回収した作業部の位置エネルギーを可及的に損失の少ない状態で利用できると共に、コスト削減にも大きく貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、アンロード油路が閉じている状態、つまり、第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室で作業部の重量を保持している状態では、第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室同士が連通状態になって、第一および第二油圧シリンダでバランス良く作業部を支持できる一方、アンロード油路が開いている状態、つまり、第二油圧シリンダのヘッド側油室で作業部の重量を保持している状態では、該第二油圧シリンダのヘッド側油室と第一油圧シリンダのヘッド側油室とを遮断することができる。
請求項３の発明とすることにより、合流バルブによりアキュムレータから油圧ポンプの吐出ラインへの合流量を制御することで、アキュムレータの蓄圧油を無駄無く効率的に用いることができる。
請求項４の発明とすることにより、油圧ポンプの吐出流量を適切に低減せしめることができて、効率よく低燃費化を達成できる。
請求項５の発明とすることにより、第二流量制御弁によって、作業部の下降速度を制御することができる。
請求項６の発明とすることにより、作業部の上昇時および昇降停止時において、第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧油がアキュムレータに流出したり、或いはアキュムレータの蓄圧油が第二油圧シリンダのヘッド側油室に供給されてしまうような不具合を、確実に回避することができる。

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アーム６、該アーム６の先端部に取付けられるバケット７等から構成されている。

さらに、８、９は前記ブーム５を上下揺動せしめるための左右一対の第一、第二ブームシリンダ（本発明の第一、第二油圧シリンダに相当する）であって、これら第一、第二ブームシリンダ８、９は、ヘッド側油室８ａ、９ａ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、９ａへの圧油供給およびロッド側油室８ｂ、９ｂ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、９ｂへの圧油供給およびヘッド側油室８ａ、９ａ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５の昇降に伴って作業部４全体が昇降すると共に、ブーム５の上昇に伴い作業部４の有する位置エネルギーが増加するが、該位置エネルギーは、後述する油圧制御システムによって回収されて再利用されるようになっている。尚、前記第一ブームシリンダ８は、一対のブームシリンダ８、９のうちの何れか一方のブームシリンダ８、第二ブームシリンダ９は他方のブームシリンダ９であって、図１では、左側を第一ブームシリンダ８とし、右側を第二ブームシリンダ９としているが、左右逆であっても勿論良い。

次いで、前記油圧制御システムについて、図２の油圧回路図に基づいて説明するが、該図２において、８、９は前記第一、第二ブームシリンダ、１０は油圧ショベル１に搭載のエンジンＥにより駆動される可変容量型のメインポンプ（本発明の油圧ポンプに相当する）、１１はパイロット油圧源となるパイロットポンプ、１２は油タンクである。尚、前記メインポンプ１０は、第一、第二ブームシリンダ８、９だけでなく、油圧ショベル１に設けられる他の複数の油圧アクチュエータ（図２には図示しないが、走行モータ、旋回モータ、アームシリンダ、バケットシリンダ等）の油圧供給源になるポンプである。

さらに、１３は前記メインポンプ１０の吐出流量制御を行うレギュレータであって、該レギュレータ１３は、メインポンプ出力制御用電磁比例減圧弁１４からの制御信号圧を受けて、エンジン回転数と作業負荷に対応したポンプ出力にするべく作動すると共に、メインポンプ１０の吐出圧を受けて定馬力制御を行う。さらにレギュレータ１３は、ネガティブコントロール信号圧Ｐｎ或いは流量制御信号圧Ｐｃに基づいた流量制御も行うが、該流量制御については後述する。

一方、１５は前記メインポンプ１０の吐出ラインであって、該吐出ライン１５は、後述する合流油路１６と合流して圧油供給油路１７に至るが、該圧油供給油路１７には、前記第一、第二ブームシリンダ８、９に対する給排制御を行うブームシリンダ用コントロールバルブ１８が接続されている。また、圧油供給油路１７には、前記ブームシリンダ用コントロールバルブ１８だけでなく、油圧ショベル１に設けられる他の複数の油圧アクチュエータに対する油給排制御をそれぞれ行なう油圧アクチュエータ用コントロールバルブ（走行モータ用コントロールバルブ、旋回モータ用コントロールバルブ、アームシリンダ用コントロールバルブ、バケットシリンダ用コントロールバルブ等）も接続されるが、図２においては省略する。

前記ブームシリンダ用コントロールバルブ１８は、上昇側、下降側パイロットポート１８ａ、１８ｂを備えたスプール弁で構成されており、両パイロットポート１８ａ、１８ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、第一、第二ブームシリンダ８、９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、上昇側パイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されることにより、圧油供給油路１７の圧油を第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに供給する一方、ロッド側油室８ｂ、９ｂから排出された油を油タンク１２に流す上昇側位置Ｘに切換わり、また、下降側パイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されることにより、圧油供給油路１７の圧油を第一、第二ブームシリンダ８、９のロッド側油室８ｂ、９ｂに供給する下降側位置Ｙに切換るように構成されている。

ここで、前記第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａとブームシリンダ用コントロールバルブ１８とは、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａにそれぞれ接続される第一、第二ヘッド側油路１９、２０、これら第一、第二ヘッド側油路１９、２０を介して第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士を連通するヘッド側連通油路２１、該ヘッド側連通油路２１とブームシリンダ用コントロールバルブ１８とを接続するヘッド側メイン油路２２を介して連結されている。また、第一、第二ブームシリンダ８、９のロッド側油室８ｂ、９ｂとブームシリンダ用コントロールバルブ１８とは、ロッド側油室８ｂ、９ｂ同士を連通するロッド側連通油路２３、および該ロッド側連通油路２３とブームシリンダ用コントロールバルブ１８とを接続するロッド側メイン油路２４を介して連結されている。而して、これらの油路を介して、第一、第二ブームシリンダ８、９とブームシリンダ用コントロールバルブ１８とのあいだの油の給排が行なわれるようになっている。

一方、２５、２６は上昇側、下降側電磁比例減圧弁であって、これら各電磁比例減圧弁２５、２６は、後述する制御装置２７からの制御信号に基づいて、前記ブームシリンダ用コントロールバルブ１８の上昇側パイロットポート１８ａ、下降側パイロットポート１８ｂにそれぞれパイロット圧を出力するべく作動する。これら上昇側、下降側電磁比例減圧弁２５、２６から出力されるパイロット圧は、ブーム用操作レバー（図示せず）の操作量に応じて増減するように制御されると共に、該パイロット圧の増減に対応してスプールの移動ストロークが増減することでブームシリンダ用コントロールバルブ１８の開口面積が増減制御されるようになっており、これによって、ブームシリンダ用コントロールバルブ１８から第一、第二ブームシリンダ８、９への供給流量の増減制御がなされるように構成されている。

さらに、前記ブームシリンダ用コントロールバルブ１８には、圧油供給油路１７の圧油をネガティブコントロールバルブ２８を経由して油タンク１２に流すセンタバイパス弁路１８ｃが形成されている。該センタバイパス弁路１８ｃの通過流量は、ブームシリンダ用コントロールバルブ１８が中立位置Ｎのときに最も大きく、スプールの移動ストロークが大きくなるほど小さくなる、つまり、ブーム用操作レバーの操作量が増加するほどセンタバイパス弁路１８ｃの通過流量が減少するように制御される。そして、該センタバイパス弁路１８ｃの通過流量は、ネガティブコントロール信号圧Ｐｎとして後述するシャトル弁２９の一方の入力ポート２９ａに出力される。

また、３０は制御装置２７からの制御信号に基づいて流量制御信号圧Ｐｃを出力するメインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁であって、該メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０から出力された流量制御信号圧Ｐｃは、前記シャトル弁２９の他方の入力ポート２９ｂに入力される。

前記シャトル弁２９は、入力ポート２９ａ、２９ｂから入力されるネガティブコントロール信号圧Ｐｎと流量制御信号圧Ｐｃとのうち高圧側を選択して、前記メインポンプ１０のレギュレータ１３に出力する。そして、該レギュレータ１３は、入力された信号圧が高いほどポンプ流量を減少せしめるように、メインポンプ１０の流量を制御する。つまり、ネガティブコントロール信号圧Ｐｎと流量制御信号圧Ｐｃとのうち、メインポンプ１０の吐出流量を少なくする方の信号圧がシャトル弁２９により選択されてレギュレータ１３に入力され、そして、該レギュレータ１３は、ネガティブコントロール信号圧Ｐｎが入力された場合には、ブーム用操作レバーの操作量の増減に対応してポンプ流量を増減せしめる一方、流量制御信号圧Ｐｃが入力された場合には、該流量制御信号圧Ｐｃに基づく流量制御を行なうが、この流量制御信号圧Ｐｃについては後述する。

一方、前記第一、第二ヘッド側油路１９、２０は、前述したように、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに接続される油路であるが、該第一、第二ヘッド側油路１９、２０には、ヘッド側油室８ａ、９ａへの油供給は許容するがヘッド側油室８ａ、９ａからの油排出は阻止する第一、第二チェック弁３１、３２と、ヘッド側油室８ａ、９ａからの排出流量を制御する第一、第二流量制御弁３３、３４とが並列状に配されている。而して、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａへの油供給は第一、第二チェック弁３１、３２を経由して行なわれる一方、ヘッド側油室８ａ、９ａからの油排出は、第一、第二流量制御弁３３、３４を経由して行なわれるようになっている。

前記第一、第二流量制御弁３３、３４は、パイロットポート３３ａ、３４ａを備えたスプール弁であって、パイロットポート３３ａ、３４ａにパイロット圧が入力されていない状態では、第一、第二ヘッド側油路１９、２０を閉じる閉位置Ｎに位置しているが、パイロットポート３３ａ、３４ａにパイロット圧が入力されることにより、第一、第二ヘッド側油路１９、２０を開く開位置Ｘに切換わるように構成されている。

また、３５、３６は第一、第二電磁比例減圧弁であって、これら各電磁比例減圧弁３５、３６は、制御装置２７からの制御信号に基づいて、前記第一、第二流量制御弁３３、３４のパイロットポート３３ａ、３４ａにパイロット圧を出力するべく作動する。そして、これら第一、第二電磁比例減圧弁３５、３６から出力されるパイロット圧の増減に対応して、第一、第二流量制御弁３３、３４の開口面積が増減制御されるようになっている。

さらに、３７、３８は前記第一、第二ヘッド側油路１９、２０にそれぞれ接続される第一、第二リリーフ弁であって、該第一、第二リリーフ弁３７、３８によって、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側リリーフ圧が設定されるように構成されている。

一方、前記ヘッド側連通油路２１は、前述したように、第一、第二ヘッド側油路１９、２０を介して第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士を連通する油路であるが、該ヘッド側連通油路２１には、制御装置２７からの制御信号に基づいてヘッド側連通油路２１を開閉するヘッド側連通油路開閉弁３９が配設されている。而して、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士は、ヘッド側連通油路開閉弁３９がヘッド側連通油路２１を開く開位置Ｘに位置している状態では、第一、第二ヘッド側油路１９、２０を介して連通する状態になっているが、ヘッド側連通油路開閉弁３９がヘッド側連通油路２１を閉じる閉位置Ｎに位置することにより、遮断された状態になるように構成されている。尚、ロッド側連通油路２３には前記ヘッド側連通油路開閉弁３９のような開閉弁は配されておらず、第一、第二ブームシリンダ８、９のロッド側油室８ｂ、９ｂ同士は常時連通状態になっている。

さらに、４０は前記第一ヘッド側油路１９から油タンク１２に至る第一ヘッド側排出油路であって、該第一ヘッド側排出油路４０には、アンロード弁４１が配されている。

前記アンロード弁４１は、ポペット弁４２と、制御装置２７から出力される制御信号に基づいてＯＦＦ位置ＮからＯＮ位置Ｘに切換わるアンロード弁用電磁切換弁４３とを用いて構成されている。そして、該アンロード弁４１は、アンロード弁用電磁切換弁４３がＯＦＦ位置Ｎに位置しているときには、第一ヘッド側油路１９から油タンク１２への油の流れを阻止する、つまり第一ヘッド側排出油路４０を閉じる閉状態に保持されるが、アンロード弁用電磁切換弁４３がＯＮ位置Ｘに切換わることにより、第一ヘッド側油路１９から油タンク１２への油の流れを許容する、つまり、第一ヘッド側排出油路４０を開く開状態になる。而して、上記アンロード弁用電磁切換弁４３をＯＮ位置Ｘに位置せしめてアンロード弁４１を開状態にすることにより、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を、第一流量制御弁３３および第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流すことができるようになっている。

ここで、前述したように、アンロード弁４１が開状態のときには、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を、第一流量制御弁３３および第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流すことができるが、この場合、第一流量制御弁３３の開口面積を最大にすることによって、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を、略アンロード状態で油タンク１２に流すことができるようになっている。尚、本実施の形態において、前記第一ヘッド側油路１９、第一流量制御弁３３、第一ヘッド側排出油路４０、およびアンロード弁４１は、本発明の開閉自在なアンロード油路を構成するが、本発明のアンロード油路が開いている状態とは、第一流量制御弁３３の開口面積が最大で、且つ、アンロード弁４１が開状態のときであって、それ以外の場合には、アンロード油路が閉じている状態とする。

さらに、４４は前記第二ヘッド側油路２０に接続される回収油路であって、該回収油路４４には、第二ヘッド側油路２０を経由する第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油が供給されるが、該回収油路４４は、アキュムレータ油路４５に対して、後述するシリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９を介して接続されている。ここで、上記アキュムレータ油路４５は、アキュムレータ５９に圧油を給排するべくアキュムレータ５９に接続される油路である。

前記シリンダ側チェック弁４６は、ポペット弁４７と、制御装置２７から出力される制御信号に基づいてＯＦＦ位置ＮからＯＮ位置Ｘに切換わるシリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８とを用いて構成されている。そして、該シリンダ側チェック弁４６は、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８がＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、回収油路４４からアキュムレータ油路４５への油の流れを阻止する閉状態に保持されるが、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８がＯＮ位置Ｘに切換わることにより、回収油路４４とアキュムレータ油路４５との間の双方向の流れを許容する開状態になる。

また、前記アキュムレータ側チェック弁４９は、ポペット弁５０と、制御装置２７から出力される制御信号に基づいてＯＦＦ位置ＮからＯＮ位置Ｘに切換わるアキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１とを用いて構成されている。そして、該アキュムレータ側チェック弁４９は、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１がＯＦＦ位置Ｎに位置している状態では、アキュムレータ油路４５から回収油路４４への油の流れを阻止する閉状態に保持されるが、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１がＯＮ位置Ｘに切換わることにより、回収油路４４とアキュムレータ油路４５との間の双方向の流れを許容する開状態になる。尚、アキュムレータ側チェック弁４９は、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１がＯＦＦ位置Ｎに位置している状態であっても、回収油路４４からアキュムレータ油路４５への油の流れを許容するが、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１がＯＮ位置Ｘに位置している状態では、アキュムレータ油路４５の圧力がポペット弁５０のバネ室５０ａに導入されないため、殆ど圧力損失のない状態で回収油路４４からアキュムレータ油路４５に油を流すことができるようになっている。

而して、前記シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９が共に閉状態に保持されている状態では、回収油路４４からアキュムレータ油路４５への油の流れ、およびアキュムレータ油路４５から回収油路４４への油の流れは共に阻止される一方、シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９が共に開状態になることにより、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａから排出油を、回収油路４４およびアキュムレータ油路４５を経由してアキュムレータ５９に蓄圧することができるようになっている。尚、上記シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９は、本発明の弁手段を構成する。また、本実施の形態において、アキュムレータ５９は、油圧エネルギー蓄積用として最適なブラダ型のものが用いられているが、これに限定されることなく、例えばピストン型のものであっても良い。

一方、１６は前記アキュムレータ油路４５からメインポンプ１０の吐出ライン１５に至るように形成される合流油路であって、該合流油路１６には、合流バルブ５２が配されている。

前記合流バルブ５２は、制御装置２７からの制御信号が入力される合流バルブ用電油変換弁５３の作動に基づいてスプールが移動する流量制御弁であって、合流バルブ用電油変換弁５３が非作動の状態では、合流油路１６を閉じる閉位置Ｎに位置しているが、合流バルブ用電油変換弁５３が作動することによりスプールが移動して、合流油路１６を開く開位置Ｘに切換わるように構成されている。さらに、該合流バルブ５２には、アキュムレータ油路４５から吐出ライン１５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５４が内蔵されている。而して、合流バルブ５２が開位置Ｘに切換わることによって、アキュムレータ５９に蓄圧された圧油を、アキュムレータ油路４５および合流油路１６を経由して、メインポンプ１０の吐出ライン１５に合流させることができるようになっている。

前記合流バルブ５２の開口面積は、制御装置２７から合流バルブ用電油変換弁５３に入力される制御信号の信号値によって増減制御されるようになっており、そして、該合流バルブ５２の開口面積の増減制御によって、アキュムレータ５９から合流油路１６を経由してメインポンプ１０の吐出ライン１５に合流する流量の増減制御がなされるように構成されている。

さらに、５５は前記アキュムレータ油路４５から分岐形成されて油タンク１２に至るアキュムレータ用排出油路であって、該アキュムレータ用排出油路５５にはタンクチェック弁５６が配されている。

前記タンクチェック弁５６は、ポペット弁５７と、制御装置２７から出力される制御信号に基づいてＯＦＦ位置ＮからＯＮ位置Ｘに切換わるタンクチェック弁用電磁切換弁５８とを用いて構成されている。そして、該タンクチェック弁５６は、タンクチェック弁用電磁切換弁５８がＯＦＦ位置Ｎに位置しているときには、アキュムレータ油路４５から油タンク１２への油の流れを阻止する、つまりアキュムレータ用排出油路５５を閉じる閉状態に保持されるが、タンクチェック弁用電磁切換弁５８がＯＮ位置Ｘに切換わることにより、アキュムレータ油路４５から油タンク１２への油の流れを許容する、つまり、アキュムレータ用排出油路５５を開く開状態になる。而して、上記タンクチェック弁用電磁切換弁５８をＯＮ位置Ｘに位置せしめてタンクチェック弁５６を開状態にすることにより、アキュムレータ５９の蓄圧油をアキュムレータ用排出油路５５を経由して油タンク１２に排出することができるようになっている。

一方、前記制御装置２７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ごとく、ブーム用操作レバーの操作方向および操作量を検出するブーム操作検出手段６０、メインポンプ１０の吐出圧を検出するポンプ用圧力センサ６１、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力を検出する第一ヘッド側圧力センサ６２、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力を検出する第二ヘッド側圧力センサ６３、アキュムレータ５９の圧力を検出するアキュムレータ圧力センサ６４等からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前述の上昇側電磁比例減圧弁２５、下降側電磁比例減圧弁２６、メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０、第一電磁比例減圧弁３５、第二電磁比例減圧弁３６、ヘッド側連通油路開閉弁３９、アンロード弁用電磁切換弁４３、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１、合流バルブ用電油変換弁５３、タンクチェック弁用電磁切換弁５８等に制御信号を出力する。

前記制御装置２７の行なう制御のうち、まず、両持ち制御、片持ち制御について説明すると、制御装置２７は、ブーム操作検出手段６０から入力されるブーム用操作レバーの操作信号に基づき、ブーム用操作レバーが下降側、上昇側の何れにも操作されていない場合、或いは上昇側に操作された場合、つまり、作業部４の昇降停止時および上昇時には、作業部４の重量を第一および第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力で保持する両持ち制御を行なうと判断し、また、ブーム用操作レバーが下降側に操作された場合、つまり、作業部４の下降時には、作業部４の重量を第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で保持する片持ち制御を行なうと判断する。

そして、両持ち制御を行なうと判断された場合、制御装置２７は、アンロード弁用電磁切換弁４３に対してＯＦＦ位置Ｎに位置するように制御信号を出力して、アンロード弁４１を閉状態にする（アンロード油路を閉じる）。これにより、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの油が、第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流れることが阻止される。さらに制御装置２７は、ヘッド側連通油路開閉弁３９に対して開位置Ｘに位置するように制御信号を出力する。これにより、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士は、第一、第二ヘッド側油路１９、２０を介して連通状態になる。この状態では、第一および第二の両方のブームシリンダ８、９が作業部４の重量保持を担うことになり、而して、第一および第二の両方のブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力で作業部４の重量を保持する両持ち制御が実行される。

一方、片持ち制御を行なうと判断された場合、制御装置２７は、ヘッド側連通油路開閉弁３９に対して閉位置Ｎに位置するように制御信号を出力する。これにより、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士は遮断された状態になる。さらに制御装置２７は、第一電磁比例減圧弁３５に対して最大パイロット圧出力の制御信号を出力して第一流量制御弁３３の開口面積を最大にすると共に、アンロード弁用電磁切換弁４３に対してＯＮ位置Ｘに位置するように制御信号を出力してアンロード弁４１を開状態にする（アンロード油路を開く）。これにより、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの油は、第一ヘッド側油路１９および第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流れることになって、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力は略タンク圧まで低下する。この状態では、第一ブームシリンダ８による作業部４の重量保持はなされず、第二ブームシリンダ９のみが作業部４の重量保持を担うことになり、而して、第一、第二ブームシリンダ８、９のうち片方の第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で作業部４の重量を保持する片持ち制御が実行される。そして、該片持ち制御にすることにより、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力は、前記両持ち制御時における第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力に対して約二倍に昇圧する。

次いで、ブーム用操作レバーの操作に基づく制御装置２７の制御について説明する。
まず、ブーム用操作レバーがブーム下降側、上昇側の何れにも操作されていない場合、つまり、作業部４の昇降停止時には、制御装置２７は、上昇側電磁比例減圧弁２５、下降側電磁比例減圧弁２６、第一電磁比例減圧弁３５、第二電磁比例減圧弁３６に対してパイロット圧出力の制御信号を出力せず、これによりブームシリンダ用コントロールバルブ１８は中立位置Ｎに位置し、第一、第二流量制御弁３３、３４は閉位置Ｎに位置している。また、メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０に対して流量制御信号圧Ｐｃ出力の制御信号は出力されず、メインポンプ１０のレギュレータ１３にはネガティブコントロール信号圧Ｐｎが入力される。さらに、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１、タンクチェック弁用電磁切換弁５８は何れもＯＦＦ位置Ｎに位置するように制御され、これによりシリンダ側チェック弁４６、アキュムレータ側チェック弁４９、タンクチェック弁５６は何れも閉状態に保持される。さらに、合流バルブ用電油変換弁５３に作動信号は出力されず、これにより合流バルブ５２は閉位置Ｎに位置している。さらに、作業部４の昇降停止時には、前述したように、両持ち制御が実行されるようになっているため、ヘッド側連通油路開閉弁３９は開位置Ｘに位置し、また、アンロード弁４１は閉状態になるように制御される。

一方、ブーム用操作レバーがブーム下降側に操作された場合、つまり、作業部４の下降時には、前述したように、片持ち制御が実行されるため、ヘッド側連通油路開閉弁３９は閉位置Ｎに位置し、また、第一流量制御弁３３の開口面積は最大になり、さらに、アンロード弁４１は開状態になるように制御される。これにより、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油は、第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流れると共に、作業部４の重量は、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で保持される状態になる。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、下降側電磁比例減圧弁２６に対し、ブームシリンダ用コントロールバルブ１８の下降側パイロットポート１８ｂに、ブーム用操作レバーの操作量に対応したパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これによりブームシリンダ用コントロールバルブ１８が下降側位置Ｙに切換わり、而して、圧油供給油路１７の圧油が、上記下降側位置Ｙのブームシリンダ用コントロールバルブ１８、ロッド側メイン油路２４、ロッド側連通油路２３を経由して、第一、第二ブームシリンダ８、９のロッド側油室８ｂ、９ｂに供給される。尚、後述するように、ブーム用操作レバーがブーム下降側に操作された場合、圧油供給油路１７にはメインポンプ１０の吐出油のみが供給されるようになっている。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０に対して、流量制御信号圧Ｐｃ出力の制御信号を出力しない。これにより、シャトル弁２９の他方のポート２９ａに入力される圧力はタンク圧となり、而して、シャトル弁２９はネガティブコントロール信号圧Ｐｎを選択して、メインポンプ１０のレギュレータ１３に入力する。これによりメインポンプ１０は、ブーム用操作レバーの操作量の増減に対応して吐出流量が増減するように制御される。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、第二電磁比例減圧弁３６に対し、第二流量制御弁３４のパイロットポート３４ａに、ブーム用操作レバーの操作量に対応した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、第二流量制御弁３４は、第二ヘッド側油路２０を開く開位置Ｘに切換わる。而して、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａから排出された圧油が、開位置Ｘの第二流量制御弁３４を経由して回収油路４４に供給されるが、その流量は、第二流量制御弁３４の開口面積により制御される。尚、前述したように、作業部４の下降時には片持ち制御が実行されていて、作業部４の重量を第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａで保持しているため、該第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油の圧力は両持ち制御の場合と比して約二倍の高圧になり、該高圧の油が回収油路４４に供給される。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８およびアキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１に対し、ＯＮ位置Ｘに切換わるように制御信号を出力する。これにより、シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９は共に開状態になって、回収油路４４からアキュムレータ油路４５への油の流れが許容される。而して、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａから排出されて回収油路４４に供給された油がアキュムレータ油路４５に流れ、該アキュムレータ油路４５を経由してアキュムレータ５９に蓄圧されるようになっている。

ここで、前述したように、第二流量制御弁３４が開位置Ｘに切換わると共に、シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９が共に開状態になることにより、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油が回収油路４４に流れ、そして該回収油路４４からアキュムレータ油路４５を経由してアキュムレータ５９に蓄圧されることになるが、この場合に、アキュムレータ５９からヘッド側油室９ａへの逆流を防止するため、制御装置２７は、第二ヘッド側圧力センサ６３から入力される第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力Ｐｈ２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５９の圧力Ｐａとを比較し、そして、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力Ｐｈ２がアキュムレータ５９の圧力Ｐａよりも小さい場合（Ｐｈ２＜Ｐａ）には、アキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１をＯＦＦ位置Ｎに位置せしめてアキュムレータ側チェック弁４９が閉状態になるように制御するようになっており、これによって、アキュムレータ５９からヘッド側油室９ａへ油が逆流してしまうことを防止できるようになっている。

つまり、作業部４の下降時には、作業部４の重量を第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で保持する片持ち制御が実行されると共に、該第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油がアキュムレータ５９に蓄圧されることになるが、この場合、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力は、両持ち制御の場合と比して約二倍の高圧になっており、而して、アキュムレータ５９には、例えば掘削作業や持上げ旋回等の高負荷作業にも対応できる高圧の圧油が蓄圧されることになる。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、合流バルブ用電油変換弁５３に作動信号を出力せず、これにより合流バルブ５２は、合流油路１６を閉じる閉位置Ｎに位置するように制御される。而して、アキュムレータ油路４５から合流油路１６を経由して圧油供給油路１７に圧油供給されることなく、圧油供給油路１７にはメインポンプ１０の吐出油のみが供給されるようになっている。

さらに、ブーム下降側に操作された場合、制御装置２７は、タンクチェック弁用電磁切換弁５８に対し、ＯＦＦ位置Ｎに位置するように制御する。これにより、タンクチェック弁５６は、アキュムレータ用排出油路５５を閉じる閉状態に保持されるようになっている。

次に、ブーム用操作レバーがブーム上昇側に操作された場合、つまり作業部４の上昇時における制御について説明すると、作業部４の上昇時には、前述したように、両持ち制御が実行されるようになっているため、ヘッド側連通油路開閉弁３９は開位置Ｘに位置し、また、アンロード弁４１は閉状態になるように制御される。

さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置２７は、上昇側電磁比例減圧弁２５に対し、ブームシリンダ用コントロールバルブ１８の上降側パイロットポート１８ａに、ブーム用操作レバーの操作量に対応したパイロット圧を出力するように制御信号を出力する。これによりブームシリンダ用コントロールバルブ１８が上昇側位置Ｘに切換わり、而して、該上昇側位置Ｘのブームシリンダ用コントロールバルブ１８を経由して、圧油供給油路１７の圧油が第一、第二ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａ、９ａに供給されると共に、ロッド側油室８ｂ、９ｂからの排出油が油タンク１２に排出される。尚、後述するように、ブーム上昇側に操作された場合、圧油供給油路１７には、メインポンプ１０の吐出油だけでなく、アキュムレータ５９の蓄圧油も供給されるようになっている。

さらにこのとき、制御装置２７は、第一、第二電磁比例減圧弁３５、３６に対してパイロット圧出力の制御信号を出力せず、これにより、第一、第二流量制御弁３３、３４は閉位置Ｎに位置するように制御される。また、前述したように、ヘッド側連通油路開閉弁３９は開位置Ｘに位置し、また、アンロード弁４１は閉状態になっている。而して、前記上昇側位置Ｘのブームシリンダ用コントロールバルブ１８を経由して第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに供給される圧油は、第一ヘッド側排出油路４０を経由して油タンク１２に流れることなく、ヘッド側メイン油路２２、ヘッド側連通油路２１、および第一、第二ヘッド側油路１９、２０の第一、第二チェック弁３１、３２を経由して、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに至るようになっている。

さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置２７は、シリンダ側チェック弁用電磁切換弁４８およびアキュムレータ側チェック弁用電磁切換弁５１を、ＯＦＦ位置Ｎに位置するように制御する。これにより、シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９は閉状態に保持され、而して、回収油路４４とアキュムレータ油路４５との間は遮断された状態になる。

さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置２７は、合流バルブ用電油変換弁５３に対して、合流バルブ５２を開位置Ｘに切換えるよう作動信号を出力する。これにより合流バルブ５２は、アキュムレータ油路４５からメインポンプ１０の吐出ライン１５に至る合流油路１６を開くが、その開口面積は、ブーム用操作レバーの操作量、およびアキュムレータ５９の圧力Ｐａとメインポンプ１０の吐出圧Ｐｐとの差圧に応じて制御される。而して、アキュムレータ５９に蓄圧された圧油が、アキュムレータ油路４５、合流油路１６を経由してメインポンプ１０の吐出ライン１５に合流し、そして、前述したように、圧油供給油路１７、上昇側位置Ｘのブームシリンダ用コントロールバルブ１８を経由して、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに供給されるようになっている。

さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置２７は、メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０に対して、流量制御信号圧Ｐｃを出力するように制御信号を出力する。この場合、制御装置２７は、メインポンプ１０の吐出流量を、ブーム用操作レバーの操作量やポンプ出力に応じて要求されるポンプ流量から、前記アキュムレータ５９からの合流量分を減じた流量にするべく、流量制御信号圧Ｐｃの値を制御する。

前記メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０から出力された流量制御信号圧Ｐｃは、シャトル弁２９の他方の入力ポート２９ｂに入力される。一方、シャトル弁２９の一方の入力ポート２９ａにはネガティブコントロール信号圧Ｐｎが入力されるが、アキュムレータ５９からの供給圧油が吐出ライン１５に合流している状態では、流量制御信号圧Ｐｃの方がネガティブコントロール信号圧Ｐｎよりもポンプ流量を少なくする信号圧、つまり、流量制御信号圧Ｐｃの方がネガティブコントロール信号圧Ｐｎよりも高圧になるから、該流量制御信号圧Ｐｃがシャトル弁２９により選択されて、メインポンプ１０のレギュレータ１３に入力される。而して、メインポンプ１０の吐出流量は、アキュムレータ５９からの合流量分だけ低減した流量となるように制御されることになり、このようにして、本発明のポンプ流量低減手段が構成されている。

つまり、作業部４の上昇時には、アキュムレータ５９の蓄圧油が、合流油路１６を経由してメインポンプ１０の吐出油に合流し、該合流した圧油が上昇側位置Ｘのブームシリンダ用コントロールバルブ１８を経由して第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａに供給される。さらにこのとき、メインポンプ１０の吐出流量は、アキュムレータ５９からの合流量分低減した流量となるように制御される。而して、作業部４の下降時にアキュムレータ５９に回収された位置エネルギーを、作業部４の上昇時に再利用できると共に、その分メインポンプ１０の吐出流量を低減することができるようになっている。

さらに、ブーム上昇側に操作された場合、制御装置２７は、タンクチェック弁用電磁切換弁５８に対し、ＯＦＦ位置Ｎに位置するように制御する。これにより、タンクチェック弁５６は、アキュムレータ用排出油路５５を閉じる閉状態に保持されるようになっている。

叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベル１の作業部４は、該作業部４を構成するブーム５の昇降に伴って昇降すると共に、該ブーム５の昇降は、一対の第一、第二ブームシリンダ８、９の伸縮作動に基づいて行なわれることになるが、油圧ショベル１の油圧制御システムには、前記一対の第一、第二ブームシリンダ８、９のうち一方の第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を油タンク１２に流す開閉自在なアンロード油路（第一ヘッド側油路１９、第一流量制御弁３３、第一ヘッド側排出油路４０、およびアンロード弁４１によって構成される）と、該アンロード油路の開閉制御を行なう制御装置２７とが設けられており、そして、作業部４の上昇時および昇降停止時には上記アンロード油路を閉じて、第一および第二のブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力で作業部４の重量を保持する一方、作業部４の下降時にアンロード油路を開く（第一流量制御弁３３の開口面積を最大にし、且つ、アンロード弁４１を開状態にする）ことで、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で作業部４の重量を保持することになると共に、作業部４の下降時に第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａから排出された油は、アキュムレータ５９に蓄圧され、さらに該アキュムレータ５９の蓄圧油は、第一、第二ブームシリンダ８、９および油圧ショベル１に設けられる複数の油圧アクチュエータの油圧供給源になるメインポンプ１０の吐出ライン１５に、合流油路１６を介して合流されることになる。

而して、作業部４の下降時に、アンロード油路を開いて第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を油タンク１２に流すことで、作業部４の重量は第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で保持されると共に、該第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油がアキュムレータ５９に蓄圧されることになるが、この場合、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力、つまり作業部４の重量を保持する保持圧は、第一および第二の両方のブームシリンダ８、９で作業部４の重量を保持する場合の保持圧に対して倍増するから、アキュムレータ５９には、高負荷作業にも対応できる高圧の圧油が蓄圧されることになる。そして該高圧のアキュムレータ５９の蓄圧油をメインポンプ１０の吐出ライン１５に合流させることで、アキュムレータ５９の蓄圧油を、作業部４の上昇時における第一、第二ブームシリンダ８、９への供給圧油として用いることができるのは勿論のこと、油圧ショベル１に設けられる複数の油圧アクチュエータ（走行モータ、旋回モータ、アームシリンダ、バケットシリンダ等）への供給圧油として、高負荷作業を含めた様々な作業に用いることができる。しかも、エンジン動力で駆動するポンプを用いてアキュムレータの蓄圧油を増圧する場合のように、エンジンからポンプへの動力伝達経路におけるトルク低下やポンプ自体の慣性質量などによる空転トルクの損失等がなく、アキュムレータ５９に回収した作業部４の位置エネルギーを可及的に損失の少ない状態で利用できると共に、コスト削減にも大きく貢献できる。

またこのものにおいて、アンロード油路を開く、つまり作業部４の重量を第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力で保持するのは、アキュムレータ５９への蓄圧を行なう作業部４の下降時であって、作業部４の上昇時および昇降停止時には、アンロード油路を閉じる、つまり、第一および第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力で作業部４の重量を保持する構成になっているから、アキュムレータ５９への蓄圧を行なう場合以外のときに、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を油タンク１２に流してしまう損失をなくすことができると共に、作業部４を上昇させる場合に力不足になったりバランスが損なわれたりする惧れもない。

さらに、油圧ショベル１の油圧制御システムには、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士を連通するヘッド側連通油路２１と、該ヘッド側連通油路２１を開閉するべく制御装置２７により制御されるヘッド側連通油路開閉弁３９とが設けられていると共に、該ヘッド側連通油路開閉弁３９は、アンロード油路が閉じている状態ではヘッド側連通油路２１を開く一方、アンロード油路が開いている状態ではヘッド側連通油路２１を閉じるように制御されることになる。而して、アンロード油路が閉じている、つまり、第一および第二の両方のブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａで作業部４の重量を保持している状態では、両ヘッド側油室８ａ、９ａ同士が連通状態になって、一対の第一および第二ブームシリンダ８、９でバランス良く作業部４を支持できる一方、アンロード油路が開いている、つまり、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａで作業部４の重量を保持している状態では、該第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａと第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを遮断できることになる。

さらにこのものにおいて、前記合流油路１６には、アキュムレータ５９からメインポンプ１０の吐出ライン１５への合流量を制御する合流バルブ５２が配されており、而して、該合流バルブ４５によって合流量を制御することで、アキュムレータ５９の蓄圧油を無駄無く効率的に用いることができる。

そのうえ、メインポンプ１０の吐出流量は、前述したように、メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁３０からメインポンプ１０のレギュレータ１３に出力される流量制御信号圧Ｐｃによって、アキュムレータ５９からメインポンプ１０の吐出ライン１５への合流量に応じて低減するように制御されることになり、而して、メインポンプ１０の吐出流量を適切に低減せしめることができて、効率よく低燃費化を達成できる。

また、油圧ショベル１の油圧制御システムには、作業部４の下降時に第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出流量を制御する第二流量制御弁３４が設けられており、該第二流量制御弁３４によって、作業部４の下降速度を制御することができる。

さらに、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａは、第二ヘッド側油路２０、回収油路４４およびアキュムレータ油路４５を介してアキュムレータ５９に連結されるが、上記回収油路４４とアキュムレータ油路４５との間には、作業部４の上昇時および昇降停止時において、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからアキュムレータ５９への油の流れを阻止するシリンダ側チェック弁４６と、アキュムレータ５９から第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａへの油の流れを阻止するアキュムレータ側チェック弁４９とが設けられている。而して、これらシリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９によって、作業部４の上昇時および昇降停止時において、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧油が回収油路４４およびアキュムレータ油路４５を介してアキュムレータ５９に流れたり、或いはアキュムレータ５９の蓄圧油が回収油路４４およびアキュムレータ油路４５を介して第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａに供給されてしまうことを、確実に防止できる。尚、作業部４の上昇時および昇降停止時において、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａ同士は、ヘッド側連通油路２１を介して連通状態になっているが、前記シリンダ側チェック弁４６およびアキュムレータ側チェック弁４９によって、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからアキュムレータ５９への油の流れ、およびアキュムレータ５９から第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａへの油の流れも、阻止されることになる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、作業部４の下降時であっても、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力Ｐｈ１、Ｐｈ２やアキュムレータ５９の圧力Ｐａに応じて、片持ち制御だけでなく両持ち制御も実行されるように構成することもでき、この様に構成した場合について、以下に説明する。
つまり、制御装置２７は、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力Ｐｈ１、Ｐｈ２の平均値（（Ｐｈ１＋Ｐｈ２）／２）とアキュムレータ５９の圧力Ｐａとの差圧が、予め設定される設定値Ｃ１以上であるか否か（｛（Ｐｈ１＋Ｐｈ２）／２｝−Ｐａ≧Ｃ１？）を判断し、そして、設定値Ｃ１以上の場合には、作業部４の下降時であっても、両持ち制御を実行する。ここで、上記設定値Ｃ１は、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａからアキュムレータ５９に圧油を流すために必要な差圧として予め設定される値であるが、該設定値Ｃ１が小さすぎると、作業部４の下降速度が遅くなってしまう場合があるため、作業部４の下降速度を確保できる状態で、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａからアキュムレータ５９に圧油を流すために必要な差圧が、設定値Ｃ１として設定される。つまり、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力Ｐｈ１、圧力Ｐｈ２の平均値とアキュムレータ５９の圧力Ｐａとの差圧が設定値Ｃ１以上の場合には、両持ち制御であっても、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの排出油をアキュムレータ５９に蓄圧することができるため、片持ち制御は実行されないようになっており、これによって、片持ち制御時にアンロード油路が開くことで第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油を油タンク１２に流してしまう損失を、低減させることができるようになっている。尚、ハンチング防止のため、上記設定値Ｃ１の値は、両持ち制御から片持ち制御に移行する場合と、片持ち制御から両持ち制御に移行する場合とでは若干異なるように設定されている。
さらに、制御装置２７は、第二リリーフ弁３８によって設定される第二ブームシリンダ９のヘッド側リリーフ圧Ｐｒ２と第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力Ｐｈ２との差圧が、予め設定される設定値Ｃ２以下であるか否か（Ｐｒ２−Ｐｈ２≦Ｃ２？）を判断し、そして、設定値Ｃ２以下の場合には、作業部４の下降時であっても、両持ち制御を実行する。ここで、上記設定値Ｃ２は、第二リリーフ弁３８の不用意な作動を防止するために予め設定される差圧の値である。つまり、第二ブームシリンダ９のヘッド側リリーフ圧Ｐｒ２と第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力Ｐｈ２との差圧が設定値Ｃ２以下の場合には、第二リリーフ弁３８が不用意に作動して第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの油が油タンク１２に流れてしまう惧れが大きくなるため、片持ち制御は実行されないようになっており、これにより、第二リリーフ弁３８が作動して第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油が油タンク１２に流れてしまう損失をなくすことができるようになっている。
つまり、作業部４の下降時であっても、第一、第二ブームシリンダ８、９のヘッド側油室８ａ、９ａの圧力Ｐｈ１、Ｐｈ２がアキュムレータ５９の圧力Ｐａに対して高圧の場合や、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａの圧力Ｐｈ２が高くなりすぎて第二リリーフ弁３８が作動してしまう惧れがある場合には、両持ち制御が実行されるようになっているが、この場合には、ヘッド側連通油路開閉弁３９は開位置Ｘに位置し、また、アンロード弁４１は閉状態になるように制御されるため、第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油も、第二ブームシリンダ９のヘッド側油室９ａからの排出油と共に、回収油路４４、シリンダ側チェック弁４６、アキュムレータ側チェック弁４９、およびアキュムレータ油路４５を経由して、アキュムレータ５９に蓄圧されるようになっている。この場合の第一ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出流量は、第一流量制御弁３３によって制御することができる。

また、本発明は、油圧ショベルだけでなく、作業部を昇降せしめる一対の油圧シリンダが設けられた各種作業機械の油圧制御システムに実施することができる。
さらに、図２の油圧回路図では、複数の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧ポンプとして一つのメインポンプを示したが、二つ以上のメインポンプが設けられていても良いことは勿論である。
さらにまた、本実施の形態では、開閉自在なアンロード油路を、第一ヘッド側油路１９、第一流量制御弁３３、第一ヘッド側排出油路４０、およびアンロード弁４１を用いて構成しているが、これに限定されることなく、第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油をアンロード状態で油タンクに流すことができる開閉自在な油路であれば良い。

油圧ショベルの斜視図である。 油圧制御システムの油圧回路図である。 制御装置の入出力を示すブロック図である。

符号の説明

４ 作業部
８ 第一ブームシリンダ
８ａ 第一ブームシリンダヘッド側油室
９ 第二ブームシリンダ
９ａ 第二ブームシリンダヘッド側油室
１０ メインポンプ
１２ 油タンク
１３ レギュレータ
１５ 吐出ライン
１６ 合流油路
２１ ヘッド側連通油路
２７ 制御装置
２９ シャトル弁
３０ メインポンプ流量制御用電磁比例減圧弁
３４ 第二流量制御弁
３９ ヘッド側連通油路開閉弁
４１ アンロード弁
４６ シリンダ側チェック弁
４９ アキュムレータ側チェック弁
５２ 合流バルブ
５９ アキュムレータ

Claims (6)

1. 昇降自在な作業部と、該作業部を昇降せしめる一対の第一、第二油圧シリンダと、該第一、第二油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、これら複数の油圧アクチュエータに圧油供給する油圧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、前記第一油圧シリンダのヘッド側油室の圧油を油タンクに流す開閉自在なアンロード油路と、該アンロード油路の開閉制御を行なう制御装置とを設け、作業部の上昇時および昇降停止時には前記アンロード油路を閉じて第一および第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で作業部の重量を保持する一方、作業部の下降時にアンロード油路を開いて第二油圧シリンダのヘッド側油室の圧力で作業部の重量を保持する構成にすると共に、作業部の下降時に前記第二油圧シリンダのヘッド側油室から排出される圧油を蓄圧するアキュムレータと、該アキュムレータの蓄圧油を前記油圧ポンプの吐出ラインに合流させる合流油路とを設け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。
2. 油圧制御システムに、第一、第二油圧シリンダのヘッド側油室同士を連通するヘッド側連通油路と、該ヘッド側連通油路を開閉するべく制御装置により制御されるヘッド側連通油路開閉弁とを設けると共に、該ヘッド側連通油路開閉弁は、アンロード油路が閉じている状態ではヘッド側連通油路を開く一方、アンロード油路が開いている状態ではヘッド側連通油路を閉じるように制御され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。
3. 合流油路に、アキュムレータから油圧ポンプの吐出ラインへの合流量を制御する合流バルブを配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。
4. 油圧制御システムは、アキュムレータから油圧ポンプの吐出ラインへの合流量に応じて油圧ポンプの吐出流量を低減せしめるポンプ流量低減手段を有することを特徴とする請求項３に記載の作業機械における油圧制御システム。
5. 油圧制御システムに、作業部の下降時に第二油圧シリンダのヘッド側油室の排出流量を制御する第二流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至４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。
6. 第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータに至る油路に、作業部の上昇時および昇降停止時において、第二油圧シリンダのヘッド側油室からアキュムレータへの油の流れ、およびアキュムレータから第二油圧シリンダのヘッド側油室への油の流れを阻止する弁手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至５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。

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