JP2011174490A

JP2011174490A - ハイブリッド建設機械の制御装置

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Publication number: JP2011174490A
Application number: JP2010037353A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kawasaki; 治彦川崎; Yoshihiro Egawa; 祐弘江川
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: KR20120092172A; US20120312007A1; DE112011100649T5; JP5350292B2; DE112011100649B4; CN102741562B; CN102741562A; WO2011105279A1; US9127438B2; KR101390633B1

Abstract

【課題】寒冷地においても操作弁が冷え切らないようにする。
【解決手段】可変容量型のメインポンプＭＰ１，ＭＰ２と、このメインポンプに接続するとともに複数の操作弁２〜６，１９〜２２を設けてなる回路系統と、この回路系統と上記メインポンプとの間に設けたメイン切換弁１４，２９と、このメイン切換弁を介して上記メインポンプに接続した発電用油圧モータＭと、この発電用油圧モータに連係した発電機３２と、この発電機が発電した電力を蓄えるバッテリー３４とを備えている。そして、上記メイン切換弁１４，２９は、メインポンプを発電用油圧モータに接続する切換位置にあるとき、メイン切換弁内の絞り通路を介してメインポンプを上記操作弁にも連通させる構成にしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド型の建設機械の制御装置に関する。

本出願人は、この種の建設機械を、特願２００９−１６４２７９号にかかわる出願としてすでに提供している。
上記特願２００９−１６４２７９号にかかわる発明（以下「従来の建設機械」という）は、アクチュエータを制御する操作弁をすべて中立位置に保っているとき、すなわち各アクチュエータが非作動状態にあるとき、可変容量型のメインポンプの吐出油を発電用油圧モータに供給するようにしている。

そして、上記のようにメインポンプの吐出油を発電用油圧モータに導くときには、上記操作弁とメインポンプとの間に設けたメイン切換弁を切り換え、メインポンプと操作弁の接続を遮断して、上記のようにメインポンプの吐出油を発電用油圧モータに供給する構成にしている。

特開２００２−２７５９４５号公報

上記のようにした従来の装置では、メインポンプの吐出油を発電用油圧モータに供給するとき、メインポンプと操作弁との連通を遮断する構成にしているので、例えば寒冷地などでは、操作弁がすぐに冷えてしまう。もし、操作弁が冷えすぎると、アクチュエータを作動させるために、操作弁に再びメインポンプの吐出油を供給したとき、操作弁のバルブ本体とスプールとの間で固着現象が発生するが、その原因は次のとおりである。

すなわち、上記のようにメインポンプの吐出油は、操作弁を操作していないときでも、油圧タンクは高い油温を保っている。また、操作弁はそのバルブ本体は鋳物製にするとともに、スプールをスチール製にするのが通常なので、どちらもスチールだが材質が異なる為、熱膨張率が異なる。
したがって、操作弁が冷えている状態で、高い油温を保ったメインポンプの吐出油が操作弁側に供給されると、バルブ本体とスプールとの熱膨張率が異なるために、上記したようにそれら両者が固着してしまうという問題が発生していた。

この発明の目的は、メインポンプの吐出油を発電用油圧モータに供給しているときでも、操作弁が冷え難い建設機械の制御装置を提供することである。

第１の発明は、一対の可変容量型の第１，２メインポンプと、これら第１，２メインポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる第１，２回路系統と、これら第１，２回路系統と上記第１，２メインポンプとの間に設けたメイン切換弁と、これらメイン切換弁を介して上記第１，２メインポンプに接続した発電用油圧モータと、この発電用油圧モータに連係した発電機と、この発電機が発電した電力を蓄えるバッテリーとを備えた建設機械の制御装置において、少なくともいずれか一方の回路系統に接続した上記メイン切換弁がそれに接続したいずれか一方のメインポンプを発電用油圧モータに連通する位置にあるとき、いずれか他方の回路系統に接続したメイン切換弁はいずれか他方のメインポンプをいずれか他方の回路系統に連通させる構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、上記メイン切換弁は、メインポンプを発電用油圧モータに接続する位置にあるとき、メイン切換弁内の絞り通路を介してメインポンプをそれに接続した回路系統に連通させる構成にした点に特徴を有する。

第３の発明は、上記いずれか一方の回路系統に接続したメイン切換弁は、ノーマル位置においていずれか一方のメインポンプをそれに接続した回路系統に接続するメイン通路とアシストポンプの吐出油を上記メインポンプにチェック弁を介して合流させる合流通路とを開き、切換位置において上記メイン通路を開いて合流通路を閉じる構成にした点に特徴を有する。

この発明によれば、メインポンプを発電用油圧モータに接続している間でも、メインポンプの吐出油を操作弁側に導かれるので、操作弁が冷えすぎたりしない。したがって、冷えた操作弁に油温の高いメインポンプの吐出油が供給されることによって発生する従来のような不都合は生じない。

また、メインポンプを発電用油圧モータに接続している間でも、第１，２回路系統のいずれかに油温の高いメインポンプの吐出油が導かれる。したがって、第１，２回路系統の操作弁を互いに積層した構造のもとでは、いずれか一方の回路系統が温められれば、それが他方の回路系統にも伝達される。つまり、一方の回路系統のみを温めるだけで足りるので、省エネに役立つことになる。

さらに、メイン切換弁を切り換えなくても、アシストポンプの吐出油とメインポンプの吐出油とを合流させられるので、メイン切換弁を切り換えるための電力の消費量を節約できる。

第１実施形態の回路図である。制御系のフローチャート図である。第２実施形態の回路図である。第３実施形態の回路図で、操作弁を切り換えるパイロット操作機構とそのパイロット圧をレギュレータに導く構成を示したものである。

図１に示した第１実施形態は、パワーショベルの制御装置で、図示していない回転数センサーを備えたエンジンＥで駆動する可変容量型の第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を設けているが、これら第１，２メインポンプＭＰ１、ＭＰ２は同軸回転するものである。なお、図中符号１はエンジンＥに設けたジェネレータで、エンジンＥの余力を利用して発電機能を発揮するものである。

上記第１メインポンプＭＰ１は第１回路系統に接続しているが、この第１回路系統は、その上流側から順に、旋回モータを制御する操作弁２、アームシリンダを制御する操作弁３、ブームシリンダを制御するブーム２速用の操作弁４、予備用アタッチメントを制御する操作弁５および左走行用のモータを制御する操作弁６を接続している。

上記各操作弁２〜６のそれぞれは、中立流路７およびパラレル通路８を介して第１メインポンプＭＰ１に接続している。
上記中立流路７であって、左走行モータ用の操作弁６の下流にはパイロット圧を生成するためのパイロット圧制御用の絞り９を設けている。この絞り９はそこを流れる流量が多ければ、その上流側に高いパイロット圧を生成し、その流量が少なければ低いパイロット圧を生成するものである。

また、上記中立流路７は、上記操作弁２〜６のすべてが中立位置もしくは中立位置近傍にあるとき、第１メインポンプＭＰ１から吐出された油の全部または一部を、絞り９を介してタンクＴに導くが、このときには絞り９を通過する流量も多くなるので、上記したように高いパイロット圧が生成される。

一方、上記操作弁２〜６がフルストロークの状態で切り換えられると、中立流路７が閉ざされて流体の流通がなくなる。したがって、この場合には、絞り９を流れる流量がなくなり、パイロット圧はゼロを保つことになる。
ただし、操作弁２〜６の操作量によっては、ポンプ吐出量の一部がアクチュエータに導かれ、一部が中立流路７からタンクに導かれることになるので、絞り９は、中立流路７に流れる流量に応じたパイロット圧を生成する。言い換えると、絞り９は、操作弁２〜６の操作量に応じたパイロット圧を生成することになる。

また、上記中立流路７であって、操作弁６と絞り９との間にはパイロット流路１０を接続しているが、このパイロット流路１０は、電磁切換弁１１を介して、第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御するレギュレータ１２に接続している。
上記レギュレータ１２は、パイロット流路１０のパイロット圧と逆比例して第１メインポンプＭＰ１の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁２〜６をフルストロークして中立流路７の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第１メインポンプＭＰ１の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。

また、上記電磁切換弁１１には、電磁可変減圧弁１３を介してパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁１１が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ１２がパイロット流路１０に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ１２が電磁可変減圧弁１３に接続する。

また、上記第１メインポンプＭＰ１と第１回路系統の最上流の操作弁２との間にはメイン切換弁１４を接続している。そして、このメイン切換弁１４はその両端に設けたパイロット室１４ａ，１４ｂに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室１４ａは電磁制御弁１５ａを介して上記パイロット油圧源ＰＰに接続し、他方のパイロット室１４ｂは電磁制御弁１５ｂを介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。

上記のようにしたメイン切換弁１４は、図示の中立位置である第１位置と、図面左側位置である第２位置と、図面右側位置である第３位置とに切り換え可能にしている。
そして、このメイン切換弁１４が上記第１位置（中立位置）を保っているときには、第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導くメイン通路ａが開かれるとともに、アシストポンプＡＰの吐出油を第１メインポンプＭＰ１の吐出側に導く合流通路ｂも開かれる。

また、メイン切換弁１４が上記左側位置である第２位置に切り換えられたときには、第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導く絞り通路ｃが開かれるとともに、第１メインポンプＭＰ１の吐出油を発電用油圧モータＭに導く回生通路ｄも開かれる。
したがって、メイン切換弁１４が上記のように第２位置に切り換えられたときには、第１メインポンプＭＰ１の吐出油が、回生通路ｄを経由して発電用油圧モータＭに供給されるとともに、その吐出油の一部が絞り通路ｃを経由して第１回路系統にも供給される。

さらに、メイン切換弁１４が上記右側位置である第３位置に切り換えられたときには、上記メイン通路ａのみが開かれる。したがって、この場合には、第１メインポンプＭＰ１の吐出油は、第１回路系統にのみ供給されることになる。

なお、図中符号１８は第１メインポンプＭＰ１からアシストポンプＡＰへの流れを防止するチェック弁である。

そして、上記電磁切換弁１１および電磁制御弁１５ａ，１５ｂのソレノイドはコントローラＣに接続して、それらの切り換え動作をコントローラＣが制御するようにしている。
また、上記電磁可変減圧弁１３のソレノイドもコントローラＣに接続し、当該減圧弁１３の二次圧をコントローラＣで制御できるようにしている。

一方、上記第２メインポンプＭＰ２は第２回路系統に接続しているが、この第２回路系統は、その上流側から順に、右走行用モータを制御する操作弁１９、バケットシリンダを制御する操作弁２０、ブームシリンダを制御する操作弁２１およびアームシリンダを制御するアーム２速用の操作弁２２を接続している。

上記各操作弁１９〜２２は、中立流路２３を介して第２メインポンプＭＰ２に接続するとともに、操作弁２０および操作弁２１はパラレル通路２４を介して第２メインポンプＭＰ２に接続している。
上記中立流路２３であって、操作弁２２の下流側にはパイロット圧制御用の絞り２５を設けているが、この絞り２５は、第１回路系統の絞り９と全く同様に機能するものである。

そして、上記中立流路２３であって、最下流の操作弁２２と上記絞り２５との間には、パイロット流路２６を接続しているが、このパイロット流路２６は、電磁切換弁２７を介して、第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御するレギュレータ２８に接続している。
上記レギュレータ２８は、パイロット流路２６のパイロット圧と逆比例して第２メインポンプＭＰ２の傾転角を制御し、その１回転当たりの押し除け量を制御する。したがって、操作弁１９〜２２をフルストロークして中立流路２３の流れがなくなり、パイロット圧がゼロになれば、第２メインポンプＭＰ２の傾転角が最大になり、その１回転当たりの押し除け量が最大になる。

また、上記電磁切換弁２７には、上記電磁可変減圧弁１３を介してパイロット油圧源ＰＰに接続しているが、この電磁切換弁２７が図示のノーマル位置である通常制御位置にあるとき、レギュレータ２８がパイロット流路２６に接続し、ソレノイドが励磁して回生エネルギー制御位置に切り換わるとレギュレータ２８が電磁可変減圧弁１３に接続する。つまり、電磁可変減圧弁１３に対して、上記電磁切換弁１１，２７が並列に接続され、これら電磁切換弁１１，２７には、電磁可変減圧弁１３で制御された同じ圧力が導かれることになる。

また、上記第２メインポンプＭＰ２と第２回路系統の最上流の操作弁１９との間にはメイン切換弁２９を接続している。そして、このメイン切換弁２９はその両端に設けたパイロット室２９ａ，２９ｂに作用するパイロット圧によって切り換わるもので、一方のパイロット室２９ａは電磁制御弁１６ａを介して上記パイロット油圧源ＰＰに接続し、他方のパイロット室２９ｂは電磁制御弁１６ｂを介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。

上記のようにしたメイン切換弁２９は、図示の中立位置である第１位置と、図面左側位置である第２位置と、図面右側位置である第３位置とに切り換え可能にしている。そして、このメイン切換弁２９が上記第１位置（中立位置）に切り換えられたときには、第２メインポンプＭＰ２の吐出油を第２回路系統に導くメイン通路ａが開かれるとともに、アシストポンプＡＰの吐出油を第２メインポンプＭＰ２の吐出側に導く合流通路ｂも開かれる。

また、メイン切換弁２９が上記左側位置である第２位置に切り換えられたときには、第２メインポンプの吐出油を第２回路系統に導く絞り通路ｃが開かれるとともに、第２メインポンプＭＰ２の吐出油を発電用油圧モータＭに導く回生通路ｄも開かれる。
したがって、メイン切換弁２９が上記のように第２位置に切り換えられたときには、第２メインポンプＭＰ２の吐出油が、回生通路ｄを経由して発電用油圧モータＭに供給されるとともに、その吐出油の一部が絞り通路ｃを経由して第２回路系統にも供給される。
さらに、メイン切換弁２９が上記右側位置である第３位置に切り換えられたときには、上記メイン通路ａのみが開かれる。したがって、この場合には、第２メインポンプＭＰ２の吐出油は、第２回路系統にのみ供給されることになる。

なお、符号３１は第２メインポンプＭＰ２からアシストポンプＡＰへの流れを防止するチェック弁である。
また、上記電磁切換弁２７および電磁制御弁１６ａ，１６ｂのソレノイドはコントローラＣに接続して、それらの切り換え動作をコントローラＣが制御できるようにしている。

上記のようにした操作弁２〜６および１９〜２２には、その中立位置を検出するための図示していない中立位置検出手段を設けているが、この中立位置検出手段は、操作弁２〜６および１９〜２２の中立位置を電気的なセンサーを利用して検出してもよいし、油圧的に検出するようにしてもよい。操作弁２〜６および１９〜２２の中立位置を油圧的に検出するとは、例えば、各操作弁２〜６および１９〜２２に、それらを直列につなぐパイロットラインを設け、上記操作弁を中立位置から切り換え位置に切り換えたとき、上記パイロットラインがふさがれてその圧力が変化する構成が考えられるが、この圧力変化を電気信号に変換する。
いずれにしても、操作弁２〜６および１９〜２２が中立位置にあるかどうかの電気信号はコントローラＣに入力されるようにしている。

さらに、上記発電用油圧モータＭは発電機３２に連係し、発電用油圧モータＭが回転することによって、発電機３２が回転して発電機能を発揮するとともに、この発電機３２で発電された電力は、インバータ３３を介してバッテリー３４に充電されるようにしている。そして、このバッテリー３４はコントローラＣに接続し、バッテリー３４の充電量をコントローラＣが把握できるようにしている。
上記のようにした発電用油圧モータＭは、可変容量型であって、その傾転角を、コントローラＣに接続したレギュレータ３５で制御できるようにしている。

なお、図中符号３６はバッテリーチャージャーで、ジェネレータ１で発電された電力をバッテリー３４に充電するためのものであるが、この実施形態では、バッテリーチャージャー３６を、家庭用の電源などの別系統の電源３７にも接続している。

また、上記のようにした発電用油圧モータＭにはアシストポンプＡＰを連係しているが、このアシストポンプＡＰは発電用油圧モータＭに連係して回転する構成にしている。ただし、このアシストポンプＡＰは、可変容量型にするとともに、その傾転角をレギュレータ３８で制御できるようにしている。したがって、発電用油圧モータＭが発電機能を発揮しているときには、アシストポンプＡＰの傾転角を最小にして、その負荷が発電用油圧モータＭにほとんど作用しない状態に設定できる。そして、発電機３２を電動モータとして機能させれば、上記アシストポンプＡＰが回転してポンプ機能を発揮させることができる。

上記のようにした実施形態において、コントローラＣは、すべての操作弁２〜６，１９〜２２が中立位置に保たれていなければ、これら操作弁に接続したアクチュエータが作動状態にあると判定して、電磁切換弁１１，２７、電磁制御弁１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂおよび電磁可変減圧弁１３のソレノイドを励磁せず、それら各弁をノーマル状態に保つ。また、上記のように電磁制御弁１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂをノーマル位置に保った状態では、メイン切換弁１４，２９のパイロット室１４ａ，１４ｂおよび２９ａ、２９ｂのそれぞれには、パイロット圧が作用しないので、メイン切換弁１４，２９も図示の中立位置である第１位置を維持し、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油を、それぞれの回路系統に導く。

また、メイン切換弁１４，２９が上記のように中立位置にあれば、それらのメイン通路ａとともに合流通路ｂも開くので、この状態で発電機３２を電動モータにしてアシストポンプＡＰを回転させれば、アシストポンプＡＰの吐出油を、上記合流通路ｂを通って第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と合流させることができる。
したがって、アシストポンプＡＰの吐出油を第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２に合流させるときには、発電機３２のみを回せばよく、電磁制御弁１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ等のソレノイドを励磁させなくてもよいので、その分、電力の消費量が少なくてすむ。

さらに、メイン切換弁１４，２９が中立位置にある状態では、当該操作弁の操作量に応じて中立流路７，２３に流れる流量が変化する。そして、中立流路７，２３に流れる流量に応じて、パイロット圧発生用の絞り９，２５の上流側に発生するパイロット圧が変化するが、このパイロット圧に応じてレギュレータ１２，２８は第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の傾転角を制御する。すなわち、パイロット圧が小さくなればなるほど、上記傾転角を大きくして第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の１回転当たりの押し除け量を多くする。反対にパイロット圧が大きくなればなるほど、上記傾転角を小さくして第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の１回転当たりの押し除け量を少なくする。
したがって、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２は、操作弁の操作量に応じた要求流量に見合った流量を吐出することになる。

また、電磁制御弁１５ａ，１６ａのソレノイドを励磁して、電磁制御弁１５ａ，１６ａを図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁１４，２９の一方のパイロット室１４ａ，２９ａにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁１４，２９は図面左側位置である第２位置に切り換わる。メイン切換弁１４，２９が上記第２位置に切り換われば、これらメイン切換弁１４，２９の回生通路ｄおよび絞り通路ｃが開かれる。

したがって、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油は回生通路ｄを通って発電用油圧モータＭに供給される。このように発電用油圧モータＭに圧油が供給されれば、発電用油圧モータＭが回転して発電機３２を回転させるので、発電機３２が発電機能を発揮するとともに、その発電された電力はインバータ３３を介してバッテリー３４に充電される。

また、上記のようにメイン切換弁１４，２９が第２位置に切り換えられた状態では、絞り通路ｃも開くので、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油の一部は絞り通路ｃを経由して第１，２回路系統に供給される。そして、このときの第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２からの吐出油は、発電用油圧モータＭとの間で循環したものなので、油温が高く保たれている。したがって、上記のように第１，２回路系統に導かれた作動油によって、それら回路系統における操作弁２〜６，１９〜２２が温められる。

さらに、電磁制御弁１５ｂ，１６ｂのソレノイドを励磁して、これら電磁制御弁１５ｂ，１６ｂを図示のノーマル位置から切り換え位置に切り換えると、メイン切換弁１４，２９の他方のパイロット室１４ｂ，２９ｂにパイロット圧が導かれ、メイン切換弁１４，２９は図面右側位置である第３位置に切り換わる。メイン切換弁１４，２９が上記第３位置に切り換われば、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２と第１，２回路系統とがそれぞれ各メイン通路ａを介して接続される。

上記のようにメイン切換弁１４，２９に第３切換位置を設けたのは、一方の回路系統のみにアシストポンプＡＰの吐出油を合流させて、他方のメインポンプの吐出量を最少に保つようにするためである。
例えば、第１回路系統の操作弁に接続したアクチュエータのみを作動させ、第２回路系統の操作弁をすべて中立位置に保っているときには、メイン切換弁１４を中立位置に保つとともに、電磁制御弁１６ｂのソレノイドのみを励磁してメイン切換弁２９を右側位置である第３位置に切り換える。

メイン切換弁１４が上記のように中立位置を保てば、そのメイン通路ａと合流通路ｂとが開くので、第１メインポンプＭＰ１とアシストポンプＡＰとの吐出油が合流して第１回路系統に供給される。
一方、第３位置に切り換えられたメイン切換弁２９は、メイン通路ａのみが開いて、合流通路ｂは閉じられる。
したがって、第２メインポンプＭＰ２の吐出油は上記メイン通路ａを通って、すべての操作弁１９〜２２が中立位置に保たれている第２回路系統の中立流路２３にのみ流れるとともに、絞り２５の上流側の圧力を上昇させ、第２メインポンプＭＰ２の吐出量を最少に保つ。

上記のように一方のメイン切換弁１４側では、電磁制御弁１５ａ，１５ｂのソレノイドを励磁させず、他方のメイン切換弁２９側における電磁制御弁１６ｂのみを励磁させるだけで足りるので、いろいろなソレノイドを励磁する場合に比べて電力の消費量が少なくなるメリットがある。

次に、図２に基づいてこの実施形態の制御フローを説明する。
コントローラＣは、上記中立位置検出手段の信号に基づいて各アクチュエータの作動状態を読み込む（ステップＳ１）。そして、コントローラＣは、すべての操作弁２〜６、１９〜２２が中立位置にあるか否かを判定し（ステップＳ２）、いずれかの操作弁が中立位置以外の切り換え位置にあるときには、操作弁に接続されたアクチュエータが作業中であると判断してステップＳ３に移行する。

そして、上記ステップＳ３では、オペレータの入力信号に応じて、アシストポンプＡＰのアシストを必要としているか否かを判定し、オペレータがアシストを必要とする旨の信号を入力していれば、コントローラＣは、ステップＳ４に移行して、電磁制御弁１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂのソレノイドを非励磁状態に保ち、メイン切換弁１４，２９を中立位置である第１位置に保持する。メイン切換弁１４，２９が第１位置に保持されれば、アシストポンプＡＰの吐出油が第１，２メインポンプＭＰ１,ＭＰ２の吐出油と合流して第１，２回路系統に供給され、アシスト付きの作業が実施される（ステップＳ５）。

また、上記ステップＳ３において、オペレータからアシストを必要とする信号が入力されていなければ、コントローラＣは、ステップＳ６に移行し、電磁制御弁１５ｂ，１６ｂのソレノイドを励磁して、メイン切換弁１４，２９を右側位置である第３位置に切り換える。したがって、このときにはアシストポンプＡＰからのアシストがない状態での作業が実施されることになる（ステップＳ７）。

上記ステップＳ２ですべての操作弁が中立位置にあると判定したときには、上記各アクチュエータが非作業状態にあると判断してステップＳ８に移行する。このステップＳ８において、オペレータからのスタンバイ回生信号が入力されているかどうかを判定し、スタンバイ回生信号が入力されていなければ、ステップＳ１に戻る。

上記ステップＳ８においてスタンバイ回生信号が入力されていると、コントローラＣは、ステップＳ９に移行してバッテリー３４がフル充電近傍の状態にあるかどうかを判定する。
バッテリー３４がフル充電近傍の状態にあれば、コントローラＣは、ステップＳ１０，Ｓ１１に移行して、電磁切換弁１１，２７を非励磁状態に保つとともに、電磁制御弁１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを非励磁し、メイン切換弁１４，２９を図示のノーマル位置に切り換えるとともにステップＳ１に戻る。

上記のようにメイン切換弁１４，２９がノーマル位置を保てば、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油は、メイン切換弁１４，２９のメイン通路ａを通って中立流路７，２３からパイロット流路１０，２６を経由するとともに、電磁切換弁１１，２７を通ってレギュレータ１２，２８にいたる。
したがって、レギュレータ１２，２８は、絞り９，２５の上流に発生するパイロット圧によって、可変容量型のメインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量を最少すなわちスタンバイ流量に保つとともに、そのスタンバイ流量は絞り９，２５を介してタンクＴに戻される。

また、コントローラＣが上記ステップＳ９においてバッテリー３４の充電量が不足していると判定すると、コントローラＣは、ステップＳ１２に移行し、電磁制御弁１５ａ，１６ａのソレノイドを励磁し、電磁制御弁１５ｂ，１６ｂを非励磁状態に保つ。したがって、パイロット油圧源ＰＰからの圧力が、メイン切換弁１４，２９のパイロット室１４ａ，２９ａに導かれるので、メイン切換弁１４，２９は図示の左側位置である第２位置に切り換わり、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を発電用油圧モータＭに連通させる。

さらに、コントローラＣは、ステップＳ１３に移行して電磁切換弁１１，２７をノーマル位置である通常制御位置から回生エネルギー制御位置に切り換えて、レギュレータ１２，２８とパイロット流路１０，２６との連通を遮断するとともに、電磁可変減圧弁１３を上記レギュレータ１２，２８に連通させる。

上記のように第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２を発電用油圧モータＭに連通させるとともに、電磁可変減圧弁１３をレギュレータ１２，２８に連通させたら、コントローラＣは、ステップＳ１４に移行し、エンジンＥに備えた上記回転数センサーからの信号に基づいて、現状のエンジンＥの回転数が高速か低速かを判定する。なお、高速か低速かの判定基準は、コントローラＣにあらかじめ記憶されているものである。
そして、エンジン回転数が高速の場合に、コントローラＣは、ステップＳ１５に移行し、電磁可変減圧弁１３を制御してその二次圧を、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の一回転当たりの押し除け量が最少近傍になるように設定する。

上記のようにエンジンＥの回転数が高いときに、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の一回転当たりの押し除け量を最少近傍に設定したのは、その一回転当たりの押し除け量が少なくても、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の単位時間当たりの吐出量はエンジンＥの回転数で確保できるからである。

また、上記ステップＳ１４においてエンジン回転数が低いと判定されたときには、コントローラＣは、ステップＳ１６でバッテリー３４の充電状況を判定する。このときバッテリーの充電量が多いと判定したときには、コントローラＣは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する（ステップＳ１７）。

そして、コントローラＣは、ステップＳ１９に移行して、電磁可変減圧弁１３の励磁電流を制御するが、この励磁電流に応じて電磁可変減圧弁１３の二次圧が制御されるとともに、この制御された二次圧がレギュレータ１２，２８に作用する。したがって、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量は、上記必要充電量を充電するのに必要な吐出量を確保することになる。

一方、ステップＳ１６において、バッテリー３４の充電量が少ないと判定したときには、コントローラＣは、現状の充電量を基準にして必要充電量を演算するとともに、その必要充電量に応じたポンプ吐出量を決定する（ステップＳ１８）が、このときには、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量がスタンバイ流量よりも多くなるようにしている。
なお、上記充電量の多少を判定する基準は、コントローラＣにあらかじめ記憶されているものである。

上記のようにして電磁可変減圧弁１３が制御され、その制御された二次圧に応じて第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量が制御されるとともに、その吐出量に応じて発電用油圧モータＭが動作して、スタンバイ回生制御が実行される（ステップＳ２０）。

したがって、この実施形態によれば、電磁可変減圧弁１３を制御してレギュレータ１２，２８に導かれる圧力を自由に制御できるので、バッテリー３４をチャージするためのエネルギーが不足気味になることもなく、ポンプ効率の良いところを利用しているので、エネルギーロスが少なくなる。
また、上記のように第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の傾転角を自由に制御できるので、当該メインポンプの吐出量を大きくするためにエンジン回転数を上げたりしなくてもよくなり、その分、エネルギーロスも少なくなる。

さらに、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２と発電用油圧モータＭおよびアシストポンプＡＰとは、メイン切換弁１４，２９を介して直接接続されるので、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２と発電用油圧モータＭとの間、あるいは第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２とアシストポンプＡＰとの間に、特別なバルブを設ける必要がなくなり、その分、回路構成も簡素化できる。

図３に示した第２実施形態は、第１回路系統に接続したメイン切換弁１４を２位置４ポートバルブとしたものである。
つまり、上記メイン切換弁１４は、その一方にパイロット室を設け、このパイロット室に対向する側にスプリングのばね力を作用させている。そして、メイン切換弁１４のパイロット室は電磁制御弁１５ｂを介してパイロット油圧源ＰＰに接続している。

上記のようにしたメイン切換弁１４は、それが図示のノーマル位置であるとき、第１メインポンプＭＰ１の吐出油を第１回路系統に導くメイン通路ａを開くとともに、アシストポンプＡＰの吐出油を第１メインポンプＭＰ１の吐出油と合流させる合流通路ｂも開かれる

そして、電磁制御弁１５ｂのソレノイドを励磁して開位置に切り換えると、パイロット油圧源ＰＰの圧力がメイン切換弁１４のパイロット室１４ｂに導かれるので、そのパイロット圧の作用でメイン切換弁１４が上記スプリングのばね力に抗して図面右側位置に切り換わる。このようにしてメイン切換弁１４が切り換わると、上記合流通路ｂが閉じて、メイン通路ａのみが開く。
したがって、この場合には、第１メインポンプＭＰ１の吐出油のみが第１回路系統に供給されることになる。

また、他方のメイン切換弁２９は、中立位置である図示の第１位置にあるとき、第１実施形態と同様にメイン通路ａおよび合流通路ｂを開くが、パイロット室２９ａに導かれたパイロット圧の作用で図面左側位置である第２位置に切り換わったときには、回生通路ｄのみが開く。そして、パイロット室２９ｂに導かれたパイロット圧の作用で図面右側位置である第３位置に切り換わったときには、メイン通路ａのみが開く。

上記のようにこの第２実施形態は、メイン切換弁１４において第１メインポンプＭＰ１を発電用油圧モータＭに連通させるポジションを省略したものである。したがって、第２実施形態では、第２メインポンプＭＰ２のみが発電用油圧モータＭを駆動する。

上記のようにした第２実施形態において、メイン切換弁１４，２９を図示のノーマル位置に保持しているときには、第１，２メインポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出油と、アシストポンプＡＰの吐出油とが合流して第１，２回路系統に供給される。したがって、このときには、第１実施形態と同様に電磁制御弁１５ｂ，１６ａ，１６ｂを励磁しなくてもよく、その分、消費電力を小さくできる。

また、例えば第１回路系統のアクチュエータのみを作動させ、第２回路系統のアクチュエータを非作動状態に保つときには、一方のメイン切換弁１４を図示のノーマル位置に保持するとともに、他方のメイン切換弁２９を図面右側位置である第３位置に切り換える。
この状態では、アシストポンプＡＰの吐出油は、第１メインポンプＭＰ１の吐出油のみと合流する。そして、第２メインポンプＭＰ２は、スタンバイ流量を維持しながらその吐出油を第２回路系統に供給する。

逆に、第２回路系統のアクチュエータのみを作動させ、第１回路系統のアクチュエータを非作動状態に保つときには、他方のメイン切換弁２９を図示のノーマル位置に保持するとともに、一方のメイン切換弁１４を図面右側位置に切り換える。
この状態では、アシストポンプＡＰの吐出油は、第２メインポンプＭＰ２の吐出油のみと合流する。そして、第１メインポンプＭＰ１は、スタンバイ流量を維持しながらその吐出油を第１回路系統に供給する。

また、アクチュエータの非作業時に発電用油圧モータＭを回転して発電機３２を回すときには、電磁制御弁１６ａのソレノイドを励磁して開位置に切り換え、メイン切換弁２９を図面左側位置である第２位置に切り換える。
上記のようにメイン切換弁２９を切り換えると、第２メインポンプＭＰ２の吐出油が発電機用油圧モータＭに供給されるので、発電機３２が回って発電するとともに、その電力がバッテリー３４に蓄電される。

さらに、上記の状態で、電磁切換弁１１のソレノイドを励磁して、それを開位置に切り換えれば、パイロット油圧源ＰＰのパイロット圧がレギュレータ１２に作用し、第１メインポンプＭＰ１の吐出量を最少に保つ。したがって、第１メインポンプＭＰ１の最少吐出量が中立流路７に流れて、操作弁全体を暖める。

なお、上記のように発電用油圧モータＭを駆動しているときに、油温が高くなっている作動油を第１回路系統のみに供給するようにしたが、実際には、第１，２回路系統の操作弁はそれらのバルブ本体を積層しているので、いずれか一方の回路系統に暖気用の作動油を供給すれば、他方の回路系統の操作弁も暖められることになる。

図４に示した第３実施形態は、各操作弁２〜６、９〜２２を切り換えるためのパイロット圧を制御するパイロット操作機構ＰＶ１〜ＰＶ７を設けているが、これらパイロット操作機構ＰＶ１〜ＰＶ７は、パイロットポンプＰＰの吐出圧を制御して出力する。そして、このパイロット操作機構ＰＶ１〜ＰＶ７で発生したパイロット圧を、複数の高圧選択弁３９で選択して、その最高圧を第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２のレギュレータ１２，２８に導くようにしたものである。

なお、パイロット操作機構ＰＶ１は旋回モータを制御する操作弁２に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ２はアームシリンダを制御する操作弁３，２２に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ３はブームシリンダを制御する操作弁４，２１に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ４は予備のアクチュエータを制御する操作弁５に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ５は一方の走行モータを制御する操作弁６に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ６は他方の走行モータを制御する操作弁１９に導くパイロット圧を制御し、パイロット操作機構ＰＶ７はバケットシリンダを制御する操作弁２０に導くパイロット圧を制御するものである。

そして、上記パイロット操作機構ＰＶ１〜ＰＶ７で制御されるパイロット圧は、それらに関連した操作弁２〜６，１９〜２２のそれぞれを中立位置に保つときにゼロを保ち、操作弁２〜６，１９〜２２のそれぞれを切り換えるときに高くなる。
したがって、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２に導かれる圧力は、第１，２実施例とは反対になる。そして、これら第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２に設けたレギュレータ１２，２８は、上記パイロット圧がゼロのときに第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量を最少に保ち、パイロット圧が高くなるにしたがって、第１，２可変容量型ポンプＭＰ１，ＭＰ２の吐出量を増やす制御をする。

上記の構成のみが第２実施形態と異なるもので、その他は第２実施形態と同じである。なお、この第３実施形態の制御機構は、第１実施形態にも利用できること当然である。

この発明は、パワーショベルに用いるのに最適である。

ＭＰ１，ＭＰ２第１，２メインポンプ
２〜６操作弁
１４メイン切換弁
１５ａ，１５ｂ電磁制御弁
１６ａ，１６ｂ電磁制御弁
１９〜２２操作弁
２９メイン切換弁
Ｍ発電用油圧モータ
３２発電機
３６バッテリー

Claims

一対の可変容量型の第１，２メインポンプと、これら第１，２メインポンプに接続するとともに複数の操作弁を設けてなる第１，２回路系統と、これら第１，２回路系統と上記第１，２メインポンプとの間に設けたメイン切換弁と、これらメイン切換弁を介して上記第１，２メインポンプに接続した発電用油圧モータと、この発電用油圧モータに連係した発電機と、この発電機が発電した電力を蓄えるバッテリーとを備えた建設機械の制御装置において、少なくともいずれか一方の回路系統に接続した上記メイン切換弁がそれに接続したいずれか一方のメインポンプを発電用油圧モータに連通する位置にあるとき、いずれか他方の回路系統に接続したメイン切換弁はいずれか他方のメインポンプをいずれか他方の回路系統に連通させる構成にした建設機械の制御装置。
上記メイン切換弁は、メインポンプを発電用油圧モータに接続する位置にあるとき、メイン切換弁内の絞り通路を介してメインポンプをそれに接続した回路系統に連通させる構成にした請求項１記載の建設機械の制御装置。
上記いずれか一方の回路系統に接続したメイン切換弁は、ノーマル位置においていずれか一方のメインポンプをそれに接続した回路系統に接続するメイン通路とアシストポンプの吐出油を上記メインポンプにチェック弁を介して合流させる合流通路とを開き、切換位置において上記メイン通路を開いて合流通路を閉じる構成にした請求項１記載の建設機械の制御装置。